TWI579657B

TWI579657B - 光學積分器、照明光學系統、曝光裝置以及元件製造方法

Info

Publication number: TWI579657B
Application number: TW104128315A
Authority: TW
Inventors: 川邊喜雄
Original assignee: 尼康股份有限公司
Priority date: 2009-03-12
Filing date: 2010-03-10
Publication date: 2017-04-21
Also published as: US20100231880A1; US8497977B2; JP2010219522A; TW201042400A; JP5509933B2; TWI512404B; TW201544917A; WO2010104163A1

Description

光學積分器、照明光學系統、曝光裝置以及元件製造方法

本發明是有關於一種光學積分器(optical integrator)、照明光學系統、曝光裝置以及元件製造方法。更詳細而言，本發明是有關於一種用於如下曝光裝置的照明光學系統中的光學積分器，該曝光裝置用以藉由微影步驟(lithography process)而製造半導體元件、攝像元件、液晶顯示元件、薄膜磁頭(thin film magnetic head)等的元件。

先前，在用以製造半導體元件等的曝光裝置中，是將形成在光罩(mask)(光柵(reticle))上的電路圖案(circuit pattern)經由投影光學系統而投影轉印至感光性基板(例如晶圓(wafer))上。在感光性基板上塗佈光阻(resist)，利用投影光學系統的投影曝光而使光阻感光，從而獲得與光罩圖案相對應的光阻圖案。曝光裝置的解像能力(resolving power)是依賴於曝光光束的波長與投影光學系統的數值孔徑(numerical aperture)。因此，為了提高曝光裝置的解像能力，必須縮短曝光光束的波長，同時增大投影光學系統的數值孔徑。

通常，就光學設計的觀點而言，難以將投影光學系統的數值孔徑增大至規定值或規定值以上，所以必須使曝光光束短波長化。因此，EUVL(Extreme UltraViolet Lithography：超紫外光微影)的方法作為半導體圖案化的新一代曝光方法。(曝光裝置)而備受關注。在EUVL曝光裝置中，使用具有5nm~20nm左右的波長的EUV(Extreme UltraViolet：超紫外光)光。當使用EUV光作為曝光光束時，並不存在可使用的透光性的光學材料。因此，在EUVL曝光裝置中，使用反射型的光學積分器、反射型的光罩以及反射型的投影光學系統。

不僅是EUVL曝光裝置，在普通的曝光裝置中，理想的是可以將照明光學系統的照明光瞳中所形成的光強度分佈(以下亦稱作「光瞳強度分佈」)形成為均勻且旋轉對稱。本申請人在美國專利申請公開第2007/0273859號說明書中提出了如下技術：對反射型的光學積分器中的第1複眼光學系統(fly eye optical system)中的多個第1光學組件(optical component)、與第2複眼光學系統中的多個第2光學組件的對應關係進行設計，藉此在照明光瞳中形成大致均勻且旋轉對稱的光瞳強度分佈。

美國專利申請公開第2007/0273859號說明書中所揭示的光學積分器構成為：第1複眼光學系統中的多個第1光學組件、與第2複眼光學系統中的多個第2光學組件以近似隨機(random)的形態而成光學對應。

在該先前技術的光學積分器中，利用多個第1光學組件而經波前區分(division of wavefront)的多個光束在被照射面上形成的各照野，由於照明光學系統的各種像差(aberration)或射影(由此產生的像旋轉)等的影響，偏離所需的重疊照明區域而形成，從而產生因所謂的照野的重疊誤差所引起的光量損耗。

本發明是鑒於上述問題研究而成，其目的在於提供一種可以將光量損耗抑制為較小的光學積分器。

為了解決上述問題，本發明的第1形態中提供一種光學積分器，其用於根據來自光源的光而對被照射面進行照明的照明光學系統中，其特徵在於包括：第1複眼光學系統，在上述光源與上述被照射面之間的光程中，具有並列配置在與上述被照射面成光學共軛的位置處的多個第1光學組件；及第2複眼光學系統，在上述第1複眼光學系統與上述被照射面之間的光程中，具有以與上述多個第1光學組件相對應的方式而並列配置的多個第2光學組件；且上述多個第1光學組件中的至少一個第1光學組件、與不同於該至少一個第1光學組件的其他第1光學組件的在上述照明光學系統的光軸或與該光軸平行的軸周圍的姿勢彼此不同。

本發明的第2形態提供一種光學積分器，其用於根據來自光源的光而對被照射面進行照明的照明光學系統中，其特徵在於包括：第1複眼光學系統，在上述光源與上述被照射面之間的光程中，具有並列配置在與上述被照射面成光學共軛的位置處的多個第1光學組件；及第2複眼光學系統，在上述第1複眼光學系統與上述被照射面之間的光程中，具有以與上述多個第1光學組件相對應的方式而並列配置的多個第2光學組件；且上述多個第1光學組件中的至少一個第1光學組件、與不同於該至少一個第1光學組件的其他第1光學組件的沿著規定方向的尺寸彼此不同。

本發明的第3形態提供一種光學積分器，其用於根據來自光源的光而對被照射面進行照明的照明光學系統中，其特徵在於包括：第1複眼光學系統，在上述光源與上述被照射面之間的光程中，具有並列配置在與上述被照射面成光學共軛的位置處的多個第1光學組件；及第2複眼光學系統，在上述第1複眼光學系統與上述被照射面之間的光程中，具有以與上述多個第1光學組件相對應的方式而並列配置的多個第2光學組件；且上述多個第2光學組件中的至少一個第2光學組件是配置在上述多個第2光學組件的基準排列面上，上述多個第2光學組件中的不同於上述至少一個第2光學組件的其他第2光學組件是配置成與上述基準排列面相距所需階差。

本發明的第4形態提供一種光學積分器，其用於根據來自光源的光而對被照射面進行照明的照明光學系統中，其特徵在於包括：第1複眼光學系統，在上述光源與上述被照射面之間的光程中，具有並列配置在與上述被照射面成光學共軛的位置處的多個第1光學組件；以及第2複眼光學系統，在上述第1複眼光學系統與上述被照射面之間的光程中，具有以與上述多個第1光學組件相對應的方式而並列配置的多個第2光學組件；且上述第1複眼光學系統的尺寸、及上述多個第1光學組件的排列面的中心與上述多個第2光學組件的基準排列面的中心的距離，是以經過各第1光學組件及對應的第2光學組件的光束在上述被照射面上形成的各照明區域近似於所需的重疊照明區域的方式來決定。

本發明的第5形態提供一種光學積分器，其用於根據來自光源的光而對被照射面進行照明的照明光學系統中，其特徵在於包括：第1複眼光學系統，在上述光源與上述被照射面之間的光程中，具有並列配置在與上述被照射面成光學共軛的位置處的多個第1光學組件；以及第2複眼光學系統，在上述第1複眼光學系統與上述被照射面之間的光程中，具有以與上述多個第1光學組件相對應的方式而並列配置的多個第2光學組件；且上述第1複眼光學系統的尺寸D、及上述多個第1光學組件的排列面的中心與上述多個第2光學組件的基準排列面的中心的距離K滿足0.17<D/K<1.64的條件。

本發明的第6形態提供一種光學積分器，其用於根據來自光源的光而對被照射面進行照明的照明光學系統中，其特徵在於包括：第1複眼光學系統，在上述光源與上述被照射面之間的光程中，具有並列配置在與上述被照射面成光學共軛的位置處的多個第1光學組件；以及第2複眼光學系統，在上述第1複眼光學系統與上述被照射面之間的光程中，具有以與上述多個第1光學組件相對應的方式而並列配置的多個第2光學組件；且上述多個第1光學組件中的至少一個第1光學組件與不同於該至少一個第1光學組件的其他第1光學組件的姿勢及尺寸中的至少一者、和上述至少一個第1光學組件與對應的第2光學組件的距離及上述其他第1光學組件與對應的第2光學組件的距離中的至少任一者，是以使經過上述至少一個第1光學組件及對應的第2光學組件的第1光束在上述被照射面上形成的第1照明區域、與經過上述其他第1光學組件及對應的第2光學組件的第2光束在上述被照射面上形成的第2照明區域的重疊誤差減小的方式來決定。

本發明的第7形態提供一種照明光學系統，其根據來自光源的光而對被照射面進行照明，其特徵在於：具備第1形態、第2形態、第3形態、第4形態、第5形態或第6形態的光學積分器。

本發明的第8形態提供一種曝光裝置，其特徵在於：具備用以對規定圖案進行照明的第7形態的照明光學系統，並將上述規定圖案曝光至感光性基板上。

本發明的第9形態提供一種元件製造方法，其特徵在於包括：曝光步驟，使用第8形態的曝光裝置，將上述規定圖案曝光至上述感光性基板上；顯影步驟，對轉印著上述規定圖案的上述感光性基板進行顯影，且在上述感光性基板的表面上形成形狀與上述規定圖案相對應的光罩層；以及加工步驟，經由上述光罩層而對上述感光性基板的表面進行加工。

根據本發明的一形態，將構成第1複眼光學系統的多個第1光學組件中的至少兩個第1光學組件設定為在照明光學系統的光軸或與該光軸平行的軸周圍的姿勢彼此不同。例如，上述至少兩個第1光學組件的姿勢，是以經過該第1光學組件及對應的第2光學組件的光束在被照射面上形成的照明區域的朝向，近似於所需的重疊照明區域的朝向的方式來決定。結果，在本發明的一形態的光學積分器中，可以將利用多個第1光學組件而經波前區分的多個光束在被照射面上形成的照野的重疊誤差抑制為較小。

在本發明的照明光學系統中，使用將照野的重疊誤差抑制為較小的光學積分器，可以將因照野的重疊誤差所引起的光量損耗抑制為較小，從而可以在光效率高的所需的照明條件下對被照射面進行照明。另外，在本發明的曝光裝置中，使用可抑制光量損耗且在光效率高的所需的照明條件下對被照射面的圖案進行照明的照明光學系統，且在良好的照明條件下進行良好的曝光，藉此可以製造性能良好的元件。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

1‧‧‧光源

2‧‧‧照明光學系統

3‧‧‧EUV光

4‧‧‧平面反射鏡

5‧‧‧光罩平台

6‧‧‧雷射干涉儀

7‧‧‧晶圓平台

8‧‧‧雷射干涉儀

11‧‧‧雷射光源

12‧‧‧聚光透鏡

13‧‧‧氣體靶

14‧‧‧噴嘴

15‧‧‧橢圓反射鏡

16‧‧‧導管

17‧‧‧凹面反射鏡

18‧‧‧光學積分器

18a‧‧‧第1複眼光學系統

18aa‧‧‧第1凹面反射鏡組件

18b‧‧‧第2複眼光學系統

18ba‧‧‧第2凹面反射鏡組件

19‧‧‧聚光光學系統

19a‧‧‧凸面反射鏡

19b‧‧‧凹面反射鏡

21‧‧‧視場光闌

60‧‧‧重疊照明區域

61a、61aa、61ac、61b、61ba、61bc、61c、61ca、61ca'、61cc‧‧‧第1凹面反射鏡組件

62a、62aa、62b、62ba、62c、62ca‧‧‧照野

63‧‧‧重複照野

65a、65b、65c、IR‧‧‧照明區域

81aa、81ac、81ba、81bc、81ca、81cc‧‧‧第2凹面反射鏡組件

91‧‧‧感測器

M‧‧‧光罩

M1、M2、M3、M4、M5、M6‧‧‧反射鏡

PL‧‧‧投影光學系統

W‧‧‧晶圓

ER‧‧‧靜止曝光區域

SR‧‧‧曝光區域

C‧‧‧離心量

K、P‧‧‧距離

D、D/s‧‧‧尺寸

a1、a2、a3、b1、b2、b3‧‧‧光程長度

Ex、Iax、Ibx、Icx‧‧‧沿著x方向的尺寸

Ey、Iay、Iby、Icy‧‧‧沿著y方向的尺寸

X、Y、Z、x、y‧‧‧方向

圖1是概略表示本發明的實施形態的曝光裝置的整體構成的圖。

圖2是概略表示圖1的光源、照明光學系統及投影光學系統的內部構成的圖。

圖3是對本實施形態中的一次掃描曝光進行概略說明的圖。

圖4是概略表示本實施形態中的光學積分器中的第1複眼光學系統的構成的圖。

圖5是概略表示本實施形態中的光學積分器中的第2複眼光學系統的構成的圖。

圖6是對依據先前技術而排列第1複眼光學系統中的多個第1凹面反射鏡組件時，因照明光學系統的射影(由此產生的影像旋轉或旋轉變形)的影響而產生照野的重疊誤差的情況進行說明的圖。

圖7是對本發明的第1方法進行說明的圖。

圖8是對因光學積分器中的光學組件間的倍率差而產生照野的重疊誤差的情況進行說明的圖。

圖9是對本發明的第2方法進行說明的圖。

圖10是對本發明的第3方法進行說明的圖。

圖11是概略表示具備作為逆光瞳光學系統的投影光學系統的曝光裝置的構成的圖。

圖12(a)和圖12(b)是對第1凹面反射鏡組件的排列面的中心與第2凹面反射鏡組件的基準排列面的中心的距離K的影響進行研究的圖。

圖13是與圖8相對應、且用以對本發明的第4方法進行說明的圖。

圖14是表示圖13的各第1凹面反射鏡組件、與對應於各第1凹面反射鏡組件而形成的各照明區域的關係的圖。

圖15是表示不僅第1凹面反射鏡組件的y方向尺寸經調整且x方向尺寸亦經調整的例子的圖。

圖16是表示獲得作為微型元件的半導體元件時的方法的一例的流程圖。

根據附圖來說明本發明的實施形態。圖1是概略表示本發明的實施形態的曝光裝置的整體構成的圖。圖2是概略表示圖1的光源、照明光學系統及投影光學系統的內部構成的圖。圖1中，分別沿著作為感光性基板的晶圓W的表面(曝光面)的法線方向而設定Z軸，在晶圓W的表面上的與圖1的圖紙平行的方向上設定Y軸，在晶圓W的表面上的與圖1的圖紙垂直的方向上設定X軸。

參照圖1，在本實施形態的曝光裝置中，是從光源1供給曝光光束(照明光)。作為光源1，例如可以使用雷射電漿(laser plasma)光源。自光源1出射的光經由波長選擇濾波器(wavelength seletive filter)(未圖示)而入射至照明光學系統2。波長選擇濾波器具有如下特性：使自光源1所供給的光中，僅規定波長(例如13.4nm)的EUV光選擇性地透射，並對其他波長的光的透射進行遮蔽。透過波長選擇濾波器的EUV光3經由照明光學系統2及作為光程偏轉鏡的平面反射鏡4，而對形成著應轉印的圖案的反射型的光罩(光柵)M進行照明。

光罩M是以其圖案面沿著XY平面延伸的方式，藉由可沿Y方向移動的光罩平台5而保持著。光罩平台(mask stage)5的移動是藉由具有周知的構成的雷射干涉儀(laser interferometer)6而測量。來自經照明的光罩M的圖案的光經由反射型的投影光學系統PL，而在作為感光性基板的晶圓W上形成光罩圖案的像。即，在晶圓W上形成如下述般、例如相對於Y軸對稱的圓弧狀的靜止曝光區域(有效曝光區域)。

晶圓W是以其曝光面沿著XY平面延伸的方式，藉由可沿X方向及Y方向二維地移動的晶圓平台7而保持著。晶圓平台7的移動是藉由具有周知的構成的雷射干涉儀8而測量。如此，一方面使光罩平台5及晶圓平台7沿著Y方向移動，即，使光罩M及晶圓W相對於投影光學系統PL而沿著Y方向相對移動，一方面進行掃描曝光(scan exposure)，藉此在晶圓W的一個矩形狀的曝光(shot)區域上轉印光罩M的圖案。

此時，在投影光學系統PL的投影倍率(轉印倍率)為例如1/4的情況下，將晶圓平台7的移動速度設定為光罩平台5的移動速度的1/4而進行同步掃描。另外，一方面使晶圓平台7沿著X方向及Y方向二維地步進(step)移動，一方面重複進行掃描曝光，藉此在晶圓W的各曝光區域上依次轉印光罩M的圖案。

參照圖2，雷射電漿光源1具備雷射光源11、聚光透鏡 (condensing lens)12、噴嘴(nozzle)14、橢圓反射鏡15及導管(duct)16。光源1中，自噴嘴14供給包含例如氙氣(Xe)的高壓氣體，且自噴嘴14所噴射的氣體形成氣體靶(gas target)13。然後，自雷射光源11發出的光(非EUV光)經由聚光透鏡12而在氣體靶13上聚光。氣體靶13藉由聚光的雷射光而獲得能量(energy)並進行電漿化，從而發出EUV光。

氣體靶13是定位在橢圓反射鏡15的第1焦點處。因此，自雷射電漿光源1輻射的EUV光在橢圓反射鏡15的第2焦點處聚光。另一方面，結束了發光的氣體經由導管16而被抽吸並導向外部。在橢圓反射鏡15的第2焦點處聚光的EUV光經由凹面反射鏡17而成為大致平行的光束，並被導向包含一對複眼光學系統18a及18b的光學積分器18。第1複眼光學系統18a及第2複眼光學系統18b的構成及作用將於下文進行說明。

如此，在光學積分器18的出射面附近、即，第2複眼光學系統18b的反射面附近的位置(照明光瞳的位置)處，形成具有規定形狀的實質的面光源(光瞳強度分佈)。來自實質的面光源的光經由以凸面反射鏡19a與凹面反射鏡19b所構成的聚光光學系統(condenser optical system)19，而自照明光學系統2出射。照明光學系統2的照明光瞳是處於投影光學系統PL的入射光瞳處、或與投影光學系統PL的入射光瞳成光學共軛的位置處。

自照明光學系統2出射的光藉由平面反射鏡4而偏向後，經由與光罩M大致平行且接近而配置的視場光闌(visual field diaphragm)21的圓弧狀的開口部(透光部)，而在光罩M上形成圓弧狀的照明區域。如此一來，光源1(11~16)、照明光學系統2(17~19)、平面反射鏡4及視場光闌21，構成了藉由來自形成在照明光瞳上的光瞳強度分佈的光而對光罩M上的圖案進行柯勒照明(Kohler illumination)的照明系統。

來自經照明的光罩M的圖案的光經由投影光學系統 PL，而在晶圓W上的圓弧狀的靜止曝光區域上形成光罩圖案的像。投影光學系統PL包括形成光罩M的圖案的中間像的第1反射成像光學系統、以及在晶圓W上形成光罩圖案的中間像的像(光罩M的圖案的二次像)的第2反射成像光學系統。第1反射成像光學系統包括四個反射鏡M1~M4，第2反射成像光學系統包括兩個反射鏡M5及M6。而且，投影光學系統PL在晶圓側(像側)是遠心(telecentric)的光學系統。

圖3是對本實施形態中的一次掃描曝光進行概略說明的圖。參照圖3，本實施形態的曝光裝置中，以與投影光學系統PL的圓弧狀的有效成像區域及有效視場相對應的方式，而在晶圓W的表面上形成相對於Y軸而對稱的圓弧狀的靜止曝光區域ER，並同樣地在光罩M的圖案面上形成相對於Y軸而對稱的圓弧狀的照明區域。當藉由一次掃描曝光(scan exposure)而在晶圓W的矩形狀的一個曝光區域SR上轉印光罩M的圖案時，該圓弧狀的曝光區域ER從圖3中實線所示的掃描開始位置起移動至圖中虛線所示的掃描結束位置為止。

圖4及圖5是概略表示本實施形態中的光學積分器的構成的圖。光學積分器18中，如圖4所示，第1複眼光學系統18a具備多個第1凹面反射鏡組件(第1光學組件)18aa。多個第1凹面反射鏡組件18aa並列配置在照明光學系統2的與作為被照射面的光罩M的圖案面成光學共軛的位置處。如圖5所示，第2複眼光學系統18b具備多個第2凹面反射鏡組件(第2光學組件)18ba。多個第2凹面反射鏡組件18ba與多個第1凹面反射鏡組件18aa是以近似隨機的形態在光學上一對一對應的方式而並列配置。

圖4中，在第1複眼光學系統18a的入射面的與X方向相對應的方向上設定x方向，在第1複眼光學系統18a的入射面的與x方向正交的方向上設定y方向。同樣地，圖5中，在第2複眼光學系統18b的入射面的與X方向相對應的方向上設定x方向，在第2複眼光學系統18b的入射面的與x方向正交的方向上設定y方向。即，圖4及圖5中的y方向是與光罩M及晶圓W的掃描方向(Y方向)相對應。另外，圖4及圖5中，為了使圖式明瞭化，將構成一對複眼光學系統18a、18b的凹面反射鏡組件18aa、18ba的數量表示成比實際數量少。

如圖4所示，第1複眼光學系統18a是藉由將具有圓弧狀的外形形狀的第1凹面反射鏡組件18aa縱橫配置而構成。第1凹面反射鏡組件18aa具有圓弧狀的外形形狀，是為了如上所述般與投影光學系統PL的圓弧狀的有效成像區域及有效視場相對應，而在光罩M上形成圓弧狀的照明區域，進而在晶圓W上形成圓弧狀的靜止曝光區域ER。

另一方面，如圖5所示，第2複眼光學系統18b是藉由將具有例如近似正方形狀的矩形狀的外形形狀的第2凹面反射鏡組件18ba縱橫配置而構成。第2凹面反射鏡組件18ba具有近似正方形狀的矩形狀的外形形狀，是為了在各第2凹面反射鏡組件18ba的表面或該表面附近形成大致圓形狀的小光源。

第1複眼光學系統18a的入射面的外形成為近似圓形狀的形狀，是因為入射至光學積分器18的光束(即，入射至第1複眼光學系統18a的光束)的剖面形狀為大致圓形狀，這樣會提高照明效率。另外，第2複眼光學系統18b的入射面的外形成為近似圓形狀的形狀，是為了使在光學積分器18的出射面(即，第2複眼光學系統18b的出射面)附近的照明光瞳上所形成的光瞳強度分佈(實質的面光源)的外形形狀為大致圓形狀。

本實施形態中，入射至光學積分器18的光束是藉由第1 複眼光學系統18a中的多個第1凹面反射鏡組件18aa而進行波前區分。由各第1凹面反射鏡組件18aa所反射的光束入射至第2複眼光學系統18b中的對應的第2凹面反射鏡組件18ba。由各第2凹面反射鏡組件18ba所反射的光束經由作為導光光學系統的聚光光學系統19，而對光罩M上的圓弧狀的照明區域進行重疊照明。

以下，基於具有比圖4及圖5所示的構成更簡單的構成的光學積分器，而對先前技術的不妥之處及本發明的各方法進行說明。圖6是對依據先前技術而排列第1複眼光學系統中的多個第1凹面反射鏡組件時，由於照明光學系統的射影所引起的影像旋轉或旋轉變形的影響而產生照野的重疊誤差的情況進行說明的圖。先前技術中，如圖6的上側的圖所示，是將具有圓弧狀的外形形狀的一組第1凹面反射鏡組件61a以圓弧狀的邊彼此相鄰的方式保持基準姿勢而排列於y方向(與光罩M及晶圓W的掃描方向即Y方向相對應的方向)上。

另外，與一組第1凹面反射鏡組件61a的圖中左側相鄰接，將具有圓弧狀的外形形狀的一組第1凹面反射鏡組件61b以圓弧狀的邊彼此相鄰的方式保持基準姿勢而排列於y方向上。並且，與一組第1凹面反射鏡組件61a的圖中右側相鄰接，將具有圓弧狀的外形形狀的一組第1凹面反射鏡組件61c以圓弧狀的邊彼此相鄰的方式保持基準姿勢而排列於y方向上。

圖6中，作為簡化後的模型(model)，表示了各組包含四個第1凹面反射鏡組件的三組構成的光學積分器。另外，所謂基準姿勢，是指與藉由多個第1凹面反射鏡組件61a~61c而經波前區分的各光束應在被照射面(光罩M的圖案面、進而晶圓W的曝光面)上重疊形成的所需的圓弧狀的重疊照明區域成光學共軛的姿勢，即，第1凹面反射鏡組件61a~61c的圓弧狀的外形形狀相對於y軸而對稱的姿勢。

換言之，若包含光學積分器(包含多個第1凹面反射鏡組件61a~61c)與聚光光學系統的後側光學系統處於無像差的理想狀態，則藉由第1複眼光學系統中依據先前技術以基準姿勢排列的多個第1凹面反射鏡組件61a~61c而經波前區分的各光束在被照射面上大致完全疊合，而形成所需的圓弧狀的重疊照明區域。然而，實際上由於後側光學系統的各種像差、特別是因射影所引起的影像旋轉或旋轉變形的影響，如圖6的下側的示意圖所示，會產生照野的重疊誤差。

參照圖6，經過多個第1凹面反射鏡組件61a~61c中的沿著x方向(與光罩M及晶圓W的掃描方向正交的X方向相對應的方向)而位於中央的第1組的第1凹面反射鏡組件61a的各光束，相比於經過第1凹面反射鏡組件61b、61c的光束而言不會受到因後側光學系統的射影所引起的影像旋轉或旋轉變形的影響，而在被照射面上以與所需的圓弧狀的重疊照明區域60大致相同的朝向(以大致相同的姿勢)形成圓弧狀的照野62a。相對於此，經過沿著x方向而偏離中央的第2組的第1凹面反射鏡組件61b及第3組的第1凹面反射鏡組件61c的各光束存在如下傾向：受到因後側光學系統的射影所引起的影像旋轉或旋轉變形的影響，而形成與所需的重疊照明區域60的朝向不同的圓弧狀的照野62b及62c。

根據典型的例子，經過第2組的第1凹面反射鏡組件61b 的各光束所形成的圓弧狀的照野62b，傾向於形成為使所需的重疊照明區域60沿著圖6中逆時針方向(或順時針方向)而旋轉的朝向。另一方面，經過第3組的第1凹面反射鏡組件61c的各光束所形成的圓弧狀的照野62c，傾向於形成為使所需的重疊照明區域60沿著圖6中順時針方向(或逆時針方向)而旋轉的朝向。另外，圓弧狀的照野62b相對於所需的重疊照明區域60而傾斜的角度與圓弧狀的照野62c相對於所需的重疊照明區域60而傾斜的角度，有大小彼此大致相同的傾向。以下，將圓弧狀的照野62b與圓弧狀的照野62c設為朝相反方向傾斜，且其傾斜角度具有彼此相同的大小。

此時，藉由多個第1凹面反射鏡組件61a~61c而經波前區分的多個光束在被照射面上共同形成的重複照野63具有變形的外形形狀，在該重複照野63內，與圓弧狀的靜止曝光區域ER相對應的圓弧狀的照明區域IR必須設定成比較小。這意味著藉由多個第1凹面反射鏡組件61a~61c而經波前區分後朝向光罩M行進的光中，朝向圓弧狀的照明區域IR的外側行進的光會被接近光罩M而配置的視場光闌遮蔽，無益於光罩M的圖案的照明(進而晶圓W上的掃描曝光)，亦即會產生因照野62a~62c的重疊誤差而引起的光量損耗。

EUVL曝光裝置中，光學系統中所使用的各反射膜的反射率比較小，為0.7左右，因此將因照野的重疊誤差所引起的光量損耗抑制為儘可能地小，以避免掃描曝光的處理量(throughput)下降顯得頗為重要。本發明的第1方法的一例中，變更第2組的第1凹面反射鏡組件61b的姿勢，以便使經過第2組的第1凹面反射鏡組件61b及對應的第2凹面反射鏡組件的光束形成在被照射面上的圓弧狀的照野(照明區域)62b的朝向，近似於所需的重疊照明區域60的朝向。

同樣地，變更第3組的第1凹面反射鏡組件61c的姿勢，以便使經過第3組的第1凹面反射鏡組件61c及對應的第2凹面反射鏡組件的光束形成在被照射面上的圓弧狀的照野62c的朝向，近似於所需的重疊照明區域60的朝向。具體而言，如圖7的上側的圖所示，以基準姿勢配置第1組的第1凹面反射鏡組件61a，以第1傾斜姿勢配置第2組的第1凹面反射鏡組件61b，並以第2傾斜姿勢配置第3組的第1凹面反射鏡組件61c。

第1傾斜姿勢是以如下方式獲得：例如以與多個第1凹面反射鏡組件61a~61c的排列面(xy平面)正交的所需的軸(光軸或與光軸平行的軸)為中心，使基準姿勢朝所需方向旋轉所需角度。另一方面，第2傾斜姿勢是以如下方式獲得：以與排列面正交的所需的軸為中心，使基準姿勢朝與第1傾斜姿勢的情況相反的方向旋轉與第1傾斜姿勢的情況大小相同的角度。即，第1傾斜姿勢與第2傾斜姿勢是相對於在y方向上延伸的直線而對稱。

此時，如圖7的下側的示意圖所示，與經過設定成基準姿勢的第1組的第1凹面反射鏡組件61a的各光束同樣地，經過設定為第1傾斜姿勢的第2組的第1凹面反射鏡組件61b的各光束、及經過設定為第2傾斜姿勢的第3組的第1凹面反射鏡組件61c的各光束，在被照射面上以與所需的圓弧狀的重疊照明區域60大致相同的朝向(以大致相同的姿勢)而形成圓弧狀的照野62a ~62c。如此一來，藉由多個第1凹面反射鏡組件61a~61c而經波前區分的多個光束在被照射面上共同形成的大致圓弧狀的重複照野63內，可以確保比較大的圓弧狀的照明區域IR。即，可以將照野62a~62c的重疊誤差抑制為較小，進而亦可將因照野62a~62c的重疊誤差所引起的光量損耗抑制為較小。

通常，在本發明的第1方法中，將第1複眼光學系統中的多個第1光學組件(與第1凹面反射鏡組件61a~61c相對應)中的至少一個第1光學組件與其他第1光學組件，是以在照明光學系統的光軸或與該光軸平行的軸周圍的姿勢彼此不同的方式而設定。換言之，將至少兩個第1光學組件以規定的軸周圍的姿勢彼此不同的方式而設定。例如，上述至少兩個第1光學組件的姿勢是以經過該第1光學組件及對應的第2光學組件的光束形成在被照射面上的照明區域的朝向，近似於所需的重疊照明區域的朝向的方式來決定。例如，當已設定照明區域的第1方向及與該第1方向正交的第2方向時，可以將較照明區域的大小更大的方向設為照明區域的朝向。另外，當已設定所需的重疊照明區域的第1方向及與該第1方向正交的第2方向時，可以將較所需的重疊照明區域的大小更大的方向設為所需的重疊照明區域的朝向。換言之，上述至少兩個第1光學組件的姿勢是以使經過該第1光學組件及對應的第2光學組件的光束形成在被照射面上的照明區域彼此的重疊誤差減小的方式來決定。

如圖7的例子所示，在第1複眼光學系統包括多個圓弧狀的第1凹面反射鏡組件61a~61c的情況下，可以對包含y方向上排列的多個第1凹面反射鏡組件的每一組，決定沿著其排列面的所需的平均姿勢。此時，即便以傾斜姿勢配置第2組的第1凹面反射鏡組件61b及第3組的第1凹面反射鏡組件61c，在相鄰的一對光學組件間亦不會產生縫隙，進而可以避免第1複眼光學系統中的光量損耗。

另外，亦可與圖7的例子不同，而將構成第1複眼光學系統的多個圓弧狀的第1凹面反射鏡組件61a~61c中的所需數量的第1凹面反射鏡組件分別設定成所需的傾斜姿勢(並不限定於沿著排列面的姿勢)。然而，此時在相鄰的一對光學組件間會產生縫隙，進而會產生第1複眼光學系統中的光量損耗。

在對本實施形態應用本發明的第1方法時，舉一例來說，可對包含y方向上排列的多個第1凹面反射鏡組件18aa的每一組，決定沿著其排列面的所需的平均姿勢。具體而言，在圖4所示的六組構成中，將中央的兩個組設定成使基準姿勢以彼此大小相同的角度朝相反方向旋轉而得的所需的傾斜姿勢。而且，將沿著x方向而與中央的兩組相鄰的兩個組，設定成使基準姿勢以大於中央兩組的傾斜角度且彼此大小相同的角度，朝相反的方向旋轉而得的所需的傾斜姿勢。

並且，將沿著x方向而位於最外側的兩組，設定成使基準姿勢以大於相鄰兩組的傾斜角度且彼此大小相同的角度，朝相反的方向旋轉而得的所需的傾斜姿勢。這樣設定的原因是隨著自中央起向x方向遠離，因射影所引起的影像旋轉或旋轉變形的影響會變大。另外，圖4中示意性所示的例子中，第1複眼光學系統為偶數組構成，在奇數組構成的情況下，只要將沿著x方向而位於中央的一組的姿勢設定成基準姿勢即可。

若對本實施形態的光學積分器18應用本發明的第1方法，則可將藉由多個第1凹面反射鏡組件18aa而經波前區分的多個光束在光罩M的圖案面上形成的照野的重疊誤差抑制為較小,進而亦可將因照野的重疊誤差所引起的光量損耗抑制為較小。如此一來，本實施形態的照明光學系統2中，可以將因照野的重疊誤差所引起的光量損耗抑制為較小，從而可在光效率高的所需的照明條件下對光罩M進行照明。另外，本實施形態的曝光裝置中，使用了抑制光量損耗且在光效率高的所需的照明條件下對光罩M的圖案進行照明的照明光學系統2，可以在良好的照明條件下進行良好的曝光。

圖8是對由於光學積分器中的光學組件間的倍率差而產生照野的重疊誤差的情況進行說明的圖。專利文獻1所揭示的先前技術中，是使第1複眼光學系統中的多個第1凹面反射鏡組件與第2複眼光學系統中的多個第2凹面反射鏡組件以近似於隨機的形態而在光學上對應。本發明中，將使第1複眼光學系統中的多個第1凹面反射鏡組件與第2複眼光學系統中的多個第2凹面反射鏡組件以近似於隨機的形態而在光學上對應的情況稱作隨機方式。隨機方式的構成中，如圖8的上側示意圖所示，例如第1 複眼光學系統中的第2組的第1凹面反射鏡組件61b中的一個第1凹面反射鏡組件61ba是與第2複眼光學系統中的第2凹面反射鏡組件81aa相對應。

而且，第1組的第1凹面反射鏡組件61a中的一個第1 凹面反射鏡組件61aa是與第2複眼光學系統中的第2凹面反射鏡組件81ba相對應。另外，第3組的第1凹面反射鏡組件61c中的一個第1凹面反射鏡組件61ca是與第2複眼光學系統中的第2凹面反射鏡組件81ca相對應。通常，隨機方式的構成中，第1複眼光學系統中的多個第1凹面反射鏡組件(第1光學組件)與第2複眼光學系統中的多個第2凹面反射鏡組件(第2光學組件)，是依據當將對應的一對光學組件連結的多個線段在某個面上射影時至少一對射影線段成交叉的關係而一對一對應。

此時，經過第1複眼光學系統中的一個第1凹面反射鏡組件及對應的第2凹面反射鏡組件的光束在被照射面上形成的照野的倍率(照野的在規定方向上的尺寸/第1凹面反射鏡組件的反射面的在規定方向上的尺寸)β，是使用包含該第1凹面反射鏡組件及對應的第2凹面反射鏡組件的組件光學系統的焦距fe、及聚光光學系統的焦距fc，以下述式(a)所表示，β=fc/fe (a)。

另外，照野的倍率β可使用對應的一對光學組件間的光程長度L1、及自該第2凹面反射鏡組件至聚光光學系統為止的光程長度L2，以下述式(b)來表示， β=L2/L1 (b)。

此外，當藉由沿著規定的曲面排列多個第2凹面反射鏡組件(第2光學組件)，而使第2複眼光學系統兼具聚光光學系統的功能時，上述式(b)中的光程長度L2變成自第2凹面反射鏡組件至被照射面為止的光程長度。

如圖6的上側的圖所示，由具有彼此相同大小(基準尺寸)的多個圓弧狀的第1凹面反射鏡組件構成第1複眼光學系統的先前技術中，即便完全沒有像差等的影響，經過多個第1凹面反射鏡組件61a~61c的光束在被照射面上形成的照野62a~62c的倍率(大小)仍對應於每個光學組件而不同，產生因所謂的光學組件間的倍率差所引起的照野的重疊誤差。此種重疊誤差在隨機方式的構成中尤為顯著，且在以上述一對射影線段不交叉的方式而使光學組件一對一對應的規則構成中也會產生。

以下，為了使說明容易理解，如圖8的下側示意圖所示，將經過第1凹面反射鏡組件61ba及第2凹面反射鏡組件81aa的光束所形成的圓弧狀的照野62ba，形成較所需的圓弧狀的重疊照明區域60還大。而且，將經過第1凹面反射鏡組件61ca及第2凹面反射鏡組件81ca的光束所形成的圓弧狀的照野62ca，形成較圓弧狀的照野62ba還大。並且，將經過包含第1凹面反射鏡組件61aa的其他第1凹面反射鏡組件的光束所形成的圓弧狀的照野，以與所需的圓弧狀的重疊照明區域60大致相同的大小而形成。

該簡單的實例中，藉由多個第1凹面反射鏡組件61a~61c 而經波前區分的多個光束在被照射面上共同形成的重複照野63，與所需的重疊照明區域60大致一致，進而與圓弧狀的照明區域IR大致一致。然而，藉由第1凹面反射鏡組件61ba及61ca而經波前區分後朝向光罩M行進的光中，朝向圓弧狀的照明區域IR的外側行進的光無益於光罩M的圖案的照明(進而無益於晶圓W上的掃描曝光)，故因光學組件間的倍率差所引起的照野的重疊誤差而產生光量損耗。

實際上，通常情況是經過若干第1凹面反射鏡組件而形成的照野小於所需的重疊照明區域60，經過若干第1凹面反射鏡組件而形成的照野變成與所需的重疊照明區域60大致相同的大小，經過若干第1凹面反射鏡組件而形成的照野大於所需的重疊照明區域60。因此，特別是在隨機方式的構成中，因光學組件間的倍率差所引起的照野的重疊誤差而產生的光量損耗不可忽視。

本發明的第2方法中，將第1複眼光學系統中的多個第1 光學組件(與第1凹面反射鏡組件61a~61c相對應)中的至少一個第1光學組件與其他第1光學組件，以沿著規定方向的尺寸彼此不同的方式而設定。換言之，將至少兩個第1光學組件以規定方向的尺寸彼此不同的方式而設定。作為規定方向，例如可選擇圖6的上側的圖中的y方向、即，以圓弧狀的邊彼此相鄰的方式而排列多個第1凹面反射鏡組件61a~61c的方向。圖6的上側的圖中的y方向如上所示般與光罩M及晶圓W的掃描方向即Y方向相對應。

上述至少兩個第1光學組件的在規定方向上的尺寸，是以經過該第1光學組件及對應的第2光學組件的光束在被照射面上形成的照野的在規定方向上的尺寸近似於所需的重疊照明區域的在規定方向上的尺寸的方式來決定。換言之，上述至少一個第1光學組件與其他第1光學組件的沿著規定方向的尺寸，是以使經過該第1光學組件及對應的第2光學組件的光束在被照射面上形成的照明區域彼此的重疊誤差減小的方式來決定。當對於圖8所示的簡單的例子應用本發明的第2方法時，如圖9的上側的圖所示，對第1複眼光學系統中的第2組的第1凹面反射鏡組件61b中的一個第1凹面反射鏡組件61ba的沿著y方向的尺寸、及第3組的第1凹面反射鏡組件61c中的一個第1凹面反射鏡組件61ca的沿著y方向的尺寸進行調整。

圖9的上側的圖中，第1凹面反射鏡組件61ba的在y方向上的尺寸調整為小於第1凹面反射鏡組件的在y方向上的基準尺寸，第1凹面反射鏡組件61ca的在y方向上的尺寸調整為小於第1凹面反射鏡組件61ba的在y方向上的尺寸。如此，如圖9的下側的示意圖所示，經過第1凹面反射鏡組件61ba及61ca的光束所形成的圓弧狀的照野62ba及62ca的在Y方向(圖9的下側的圖中的鉛垂方向；掃描方向)上的尺寸近似於所需的重疊照明區域60的在Y方向上的尺寸，從而將因光學組件間的倍率差所引起的照野的重疊誤差抑制為較小。

在僅對第1凹面反射鏡組件的在y方向上的尺寸進行調整的情況下，多個第1凹面反射鏡組件的二維的排列調整較簡單且容易。另外，圖9所示的例子中，是將第1凹面反射鏡組件61ba及61ca的在y方向上的尺寸設定成小於基準尺寸，因此若要維持第1複眼光學系統的整體外形，則沿著尺寸被調整的光學組件的圓弧狀的邊會產生較小的圓弧狀縫隙。此時，視需要亦可利用附加的圓弧狀的第1凹面反射鏡組件而將該較小的圓弧狀縫隙填埋。

另一方面，當對第1凹面反射鏡組件的在x方向上的尺寸進行調整、或者對第1凹面反射鏡組件的在x方向上的尺寸及在y方向上的尺寸均進行調整時，多個第1凹面反射鏡組件的二維的排列調整變得複雜。藉由對本實施形態的光學積分器18應用本發明的第2方法，可獲得與使用第1方法時相同的效果。

本發明的第3方法中，將第2複眼光學系統中的多個第2 光學組件(圖5中的第2凹面反射鏡組件18ba；圖8的上側的圖中的第2凹面反射鏡組件81aa、81ba、81ca等)中的至少一個第2光學組件配置在基準排列面上，將其他第2光學組件配置成與基準排列面相距所需階差。此處，所謂基準排列面，例如是指依據先前技術的方法而應排列多個第2光學組件的平面。

另外，應對特定的第2光學組件賦予的所需階差，是以經過與該第2光學組件相對應的第1光學組件及該第2光學組件的光束在被照射面上形成的照野的大小，近似於所需的重疊照明區域的大小的方式來決定。換言之，上述至少一個第2光學組件與其他第2光學組件的階差、或者上述至少一個第1光學組件與對應的第2光學組件的距離及上述其他第1光學組件與對應的第2光學組件的距離，是以使經過該第1光學組件及對應的第2光學組件的光束在被照射面上形成的照明區域彼此的重疊誤差減小的方式來決定。在對圖8所示的簡單的例子應用本發明的第3方法的情況下，如圖10的上側的圖所示，是將第2凹面反射鏡組件81ba的反射面配置在基準排列面上，並將第2凹面反射鏡組件81aa的反射面及第2凹面反射鏡組件81ca的反射面配置成與基準排列面分別相距所需階差。

藉由將第2凹面反射鏡組件81aa的反射面配置成與基準排列面相距所需階差，而對第1凹面反射鏡組件61ba與第2凹面反射鏡組件81aa之間的光程長度L1b、及自第2凹面反射鏡組件81aa至被照射面為止的光程長度L2b進行調整。同樣地，藉由將第2凹面反射鏡組件81ca的反射面配置成與基準排列面相距所需階差，而對第1凹面反射鏡組件61ca與第2凹面反射鏡組件81ca之間的光程長度L1c、及自第2凹面反射鏡組件81ca至被照射面為止的光程長度L2c進行調整。

相對於此，由於第2凹面反射鏡組件81ba的反射面是配置在基準排列面上而未賦予階差，因此不對第1凹面反射鏡組件61aa與第2凹面反射鏡組件81ba之間的光程長度L1a、及自第2凹面反射鏡組件81ba至被照射面為止的光程長度L2a進行調整。如此一來，如參照上述式(b)可明白般，經過第1凹面反射鏡組件61ba及第2凹面反射鏡組件81aa的光束所形成的圓弧狀的照野62ba的倍率、及經過第1凹面反射鏡組件61ca及第2凹面反射鏡組件81ca的光束所形成的圓弧狀的照野62ca的倍率，會根據所賦予的階差而變化。

另一方面，由於未對第2凹面反射鏡組件81ba的反射面賦予階差，因此經由第1凹面反射鏡組件61aa及第2凹面反射鏡組件81ba的光束所形成的圓弧狀的照野(即，相對於所需的圓弧狀的重疊照明區域60的重疊誤差原本較小的照野)62aa的倍率不發生變化。如此，如圖10的下側的示意圖所示，不僅是圓弧狀的照野62aa的大小，其他圓弧狀的照野62ba及62ca的大小亦近似於所需的重疊照明區域60(進而照明區域IR)的大小，從而將因光學組件間的倍率差所引起的照野的重疊誤差抑制為較小。

即，藉由對本實施形態的光學積分器18應用本發明的第 3方法，可獲得與應用第1方法的情況及應用第2方法的情況相同的效果。而且，藉由對本實施形態的光學積分器18應用選自本發明的第1方法、第2方法、及第3方法中的一種或多種方法，可將經波前區分後的多個光束在被照射面上形成的照野的重疊誤差抑制為較小。

接下來，基於如圖11所示的逆光瞳型的曝光裝置、即，具備構成為逆光瞳光學系統的投影光學系統PL的曝光裝置，而對本發明的第4方法進行說明。圖11所示的逆光瞳型的曝光裝置具有與圖1及圖2所示的正光瞳型的曝光裝置類似的構成，但其與正光瞳型的曝光裝置不同之處在於照明光學系統2僅由光學積分器18構成。另外，正光瞳型的曝光裝置中投影光學系統的入射光瞳位於比物體面更靠近投影光學系統側，逆光瞳型的曝光裝置中投影光學系統的入射光瞳位於投影光學系統的相反側而夾持物體面。圖11中，對於具有與圖1、圖2所示的構成組件相同的功能的組件，附上與圖1、圖2相同的參照符號。以下，著眼於與正光瞳型的曝光裝置的不同之處，而說明圖11所示的逆光瞳型的曝光裝置的構成及作用。

圖11所示的逆光瞳型的曝光裝置中，來自光源1的光一旦聚光之後，會入射至照明光學系統2中的光學積分器18。即，來自光源1的光入射至光學積分器18的第1複眼光學系統18a，而不經由具有倍率(power)的光學構件(例如，如圖2所示的凹面反射鏡17的光學構件)。所謂光學構件的倍率，是指該光學構件的焦距的反數。另外，當然亦可插入具有倍率的光學構件。藉由第1複眼光學系統18a中的多個圓弧狀的第1凹面反射鏡組件18aa(圖11中未圖示)而經波前區分的光束，藉由第2複眼光學系統18b中的對應的矩形狀的第2凹面反射鏡組件18ba(圖11中未圖示)反射之後，自照明光學系統2出射。

自照明光學系統2出射的光經由斜射鏡(平面反射鏡)4，而在光罩M上形成圓弧狀的照明區域。即，將經過光學積分器18的第2複眼光學系統18b的光導向作為被照射面的光罩M的圖案面，而不經由具有倍率的光學構件(例如圖2所示的聚光光學系統19之類的光學構件)。逆光瞳型的曝光裝置中，亦在光學積分器18的出射面附近、即第2複眼光學系統18b的反射面附近的位置(照明光瞳的位置)處，形成具有規定形狀的實質的面光源(光瞳強度分佈)。

該實質的面光源形成在包含一對複眼光學系統18a及18b 的照明光學系統2的出射光瞳的位置處。照明光學系統2的出射光瞳位置(即第2複眼光學系統18b的反射面的附近位置)是與投影光學系統PL的入射光瞳的位置相一致。如此，投影光學系統PL是在夾持配置著光罩M的物體面且與投影光學系統PL的相反側相距規定距離的位置處具有入射光瞳的逆光瞳光學系統。逆光瞳型的曝光裝置中，照明光學系統2中的EUV光的反射次數比正光瞳型的曝光裝置少，因此與正光瞳型的曝光裝置相比光效率提高。

接下來，在對本發明的第4方法進行具體說明之前，參照圖12(a)和圖12(b)，對第1複眼光學系統18a中的多個第1凹面反射鏡組件(通常為第1光學組件)18aa的排列面的中心、與第2複眼光學系統18b中的多個第2凹面反射鏡組件(通常為第2光學組件)18ba的基準排列面的中心的距離K的影響進行研究。如上所述，所謂多個第2凹面反射鏡組件18ba的基準排列面，是指依據先前技術的方法而排列多個第2凹面反射鏡組件18ba的平面。

圖12(a)和圖12(b)中，為了使說明容易理解，僅表示配置在多個第1凹面反射鏡組件18aa的中心處的第1凹面反射鏡組件61ac、及配置在多個第2凹面反射鏡組件18ba的中心處的第2凹面反射鏡組件81ac。而且，圖12(a)和圖12(b)中，為了使說明容易理解，第2凹面反射鏡組件81ac是配置在基準排列面上，多個第1凹面反射鏡組件18aa的排列面與多個第2凹面反射鏡組件18ba的基準排列面為大致平行，且由第1凹面反射鏡組件61ac所反射的光入射至第2凹面反射鏡組件81ac。此時，兩個排列面的中心間距離K恰好是第1凹面反射鏡組件61ac的反射面的中心與第2凹面反射鏡組件81ac的反射面的中心的距離。

而且，當沿著第1凹面反射鏡組件61ac與第2凹面反射鏡組件81ac的排列面的離心量(進而第1複眼光學系統18a與第2複眼光學系統18b的離心量)C固定時，如圖12(a)所示將距離K設定成比較大的構成，與如圖12(b)所示將距離K設定成比較小的構成相比，光相對於第1凹面反射鏡組件61ac的反射面的入射角度、及光相對於第2凹面反射鏡組件81ac的反射面的入射角度變小。另外，根據圖12(a)和圖12(b)可容易類推得知，較大地設定距離K的構成中，光相對於其他第1凹面反射鏡組件18aa的反射面的入射角度、及光相對於其他第2凹面反射鏡組件18ba的反射面的入射角度亦變小。

如此，若較大地設定距離K，則可將光相對於凹面反射鏡組件18aa、18ba的反射面的入射角度抑制為較小，因此可以將形成凹面反射鏡組件18aa、18ba的反射面的多層反射膜的反射率確保為較大。這是因為多層反射膜的各成膜步驟是對應每個規定的角度範圍而進行。另外，若較大地設定距離K，則可將光相對於凹面反射鏡組件18aa、18ba的反射面的入射角度抑制為較小，因此可以將光學積分器18中的像差產生抑制為較小，進而可以將因像差所引起的照野的重疊誤差抑制為較小。

如上所述，若較大地設定距離K，則可獲得反射率提高、成膜時間縮短、照野的重疊誤差減少等的效果。然而，在實際設計中若僅單純地較大地設定距離K，則有可能產生各種不良影響。另外，較小地設定離心量C雖亦可將光相對於凹面反射鏡組件18aa、18ba的反射面的入射角度抑制為較小，但為了避免入射至第1複眼光學系統18a的入射光束與第2複眼光學系統18b的干涉、及自第2複眼光學系統18b出射的出射光束與第1複眼光學系統18a的干涉，關於較小地設定離心量C自然會存在限制。

圖13是與圖8相對應、且用以對本發明的第4方法進行說明的圖。圖13中表示了：配置在多個第1凹面反射鏡組件18aa的中心處的第1凹面反射鏡組件61ac；配置在該第1凹面反射鏡組件61ac兩側的一對第1凹面反射鏡組件61bc及61cc；配置在多個第2凹面反射鏡組件18ba的中心處的第2凹面反射鏡組件81ac；及配置在該第2凹面反射鏡組件81ac兩側的一對第2凹面反射鏡組件81bc及81cc。而且，第1凹面反射鏡組件61bc與第2凹面反射鏡組件81ac相對應，第1凹面反射鏡組件61ac與第2凹面反射鏡組件81bc相對應，第1凹面反射鏡組件61cc與第2凹面反射鏡組件81cc相對應。

在光學積分器18與光罩M之間未插入聚光光學系統的逆光瞳型的曝光裝置的情況下，如與式(b)相關的說明所示，經過第1複眼光學系統中的一個第1凹面反射鏡組件及對應的第2凹面反射鏡組件的光束在被照射面(光罩M的圖案面)上形成的照野的倍率(照野的在規定方向上的尺寸/第1凹面反射鏡組件的反射面的在規定方向上的尺寸)β，可使用對應的一對光學組件間的光程長度L1、及自該第2凹面反射鏡組件至被照射面為止的光程長度L3，以下述式(c)來表示，β=L3/L1 (c)。

具體而言，參照圖13，第1凹面反射鏡組件61bc與第2 凹面反射鏡組件81ac之間的光程長度為a1，第1凹面反射鏡組件61ac與第2凹面反射鏡組件81bc之間的光程長度為a2，第1凹面反射鏡組件61cc與第2凹面反射鏡組件81cc之間的光程長度為a3。而且，自第2凹面反射鏡組件81ac至光罩M為止的光程長度為b1，自第2凹面反射鏡組件81bc至光罩M為止的光程長度為b2，自第2凹面反射鏡組件81cc至光罩M為止的光程長度為b3。此處，光程長度(距離)a1~a3與光學組件間的光程長度L1相對應，光程長度(距離)b1~b3與自第2凹面反射鏡組件至被照射面為止的光程長度L3相對應。

因此，經過第1凹面反射鏡組件61bc及對應的第2凹面反射鏡組件81ac的光束所形成的照野(照明區域)的倍率β 1、經過第1凹面反射鏡組件61ac及對應的第2凹面反射鏡組件81bc 的光束所形成的照野的倍率β 2、及經過第1凹面反射鏡組件61cc及對應的第2凹面反射鏡組件81cc的光束所形成的照野的倍率β 3，分別以下述式(d1)、(d2)、(d3)來表示，β 1=b1/a1 (d1)

β 2=b2/a2 (d2)

β 3=b3/a3 (d3)。

參照式(d1)~(d3)，可知為了將因所謂的光學組件間的倍率差所引起的照野的重疊誤差抑制為較小，重要的是將bi/ai(圖13中i=1~3；通常i=1~n(n為第1凹面反射鏡組件的總數))的不均抑制為較小。另外，可知若考慮到光程長度bi比光程長度ai長，所以光程長度bi的不均比光程長度ai的不均小這一點，為了將bi/ai的不均(倍率β i的分散)抑制為較小，有效的是較大地設定兩個排列面的中心間距離K而將光程長度ai的不均抑制為較小。較大地設定距離K較為有效是如參照圖12(a)和圖12(b)的說明所示，但如上所述在實際的設計中不能僅單純地較大地設定距離K。以下，對距離K的適當的範圍進行研究。

如上所述，入射至光學積分器18的光束(即，入射至第1複眼光學系統18a的光束)的剖面形狀為大致圓形狀，所以為了提高照明效率，第1複眼光學系統18a的入射面具有近似圓形狀的外形形狀。因此，若將圖4所示的第1複眼光學系統18a的沿著x方向的尺寸設為D，則尺寸D與內切於第1複眼光學系統18a的入射面的圓的直徑相對應，且可將尺寸D稱作第1複眼光學系統18a的尺寸。構成第1複眼光學系統18a的各第1凹面反射鏡組件18aa的沿著x方向的尺寸，可使用第1複眼光學系統18a的沿著x方向的分割數s(圖4中s=6)，以D/s表示。

圖13所示的簡化模型中，分割數s為3，三個第1凹面反射鏡組件61bc、61ac、61cc在圖中水平方向上的整體尺寸是以D來表示，各組件尺寸是以D/s來表示。另外，將應形成在光罩M上的圓弧狀的照明區域的沿著X方向(長度方向)的所需尺寸設為d，將自第2複眼光學系統18b的入射面的中心至圓弧狀的照明區域的中心為止的距離(光程長度)設為P。圖13所示的簡化模型中，距離P恰好是第2凹面反射鏡組件81ac至光罩M的光程長度b1。

此時，式(d1)~(d3)中的a1~a3(通常為ai)因距離K而相近似，b1~b3(通常為bi)因距離P而相近似，β 1~β 3(通常為β i)因d/(D/s)而相近似。如此一來，以下述式(e1)所表示的近似式成立。而且，可以將近似式(e1)變形成下述近似式(e2)。

d/(D/s)≒P/K (e1)

D/K≒sd/P (e2)

近似式(e2)中，當D/K與sd/P相比過小時，形成在光罩M上的圓弧狀的照明區域的沿著X方向的實際尺寸在與所需尺寸d比較下為過小，進而形成在晶圓W上的圓弧狀的靜止曝光區域ER的沿著X方向的實際尺寸在與所需尺寸比較下為過小，所需的曝光無法實施。另一方面，當D/K與sd/P相比為過大時，照明區域的沿著X方向的實際尺寸在與所需尺寸d比較下為過大，進而靜止曝光區域ER的沿著X方向的實際尺寸在與所需尺寸比較下為過大，從而因過大的光量損耗導致處理量下降。

實際的典型的設計例中，第1複眼光學系統18a的沿著x 方向的分割數s例如為5~7左右。當投影光學系統PL的投影倍率為1/4時，圓弧狀的照明區域的沿著X方向的所需尺寸d例如為104mm~130mm左右，當投影倍率為1/6時上述所需尺寸d例如為156mm~182mm左右，當投影倍率為1/8時上述所需尺寸d例如為208mm~234mm左右。當投影倍率為1/4時，自第2複眼光學系統18b的入射面的中心至圓弧狀的照明區域的中心為止的距離P例如為1300mm~3000mm左右，當投影倍率為1/6或1/8時，上述距離P例如為1000mm~3000mm左右。假定投影光學系統PL的投影倍率、分割數s、尺寸d、及距離P在該些數值範圍內變化時，滿足D/K=sd/P的關係的D/K的值是如下述表(1)所示。

如表(1)所示，可知在實際的典型的設計例中若假定投影光學系統PL的投影倍率、分割數s、尺寸d、及距離P在上述數值範圍內變化，則滿足D/K=sd/P的關係的D/K的值是處於0.17~1.64的範圍內。這表示藉由使第1複眼光學系統18a的尺寸D、及多個第1凹面反射鏡組件(第1光學組件)18aa的排列面的中心與多個第2凹面反射鏡組件(第2光學組件)18ba的基準排列面的中心的距離K滿足下述條件式(1)，則可將光學組件間的倍率差抑制為較小，進而可使經過各第1凹面反射鏡組件18aa及對應的第2凹面反射鏡組件18ba的光束所形成的各照明區域近似於所需的重疊照明區域。其中，例如當尺寸d的值在更廣的範圍內變化時，滿足D/K=sd/P的關係的D/K的值的範圍亦發生變化，0.17<D/K<1.64 (1)。

為了將光學組件間的倍率差抑制為更小，進而使各照明區域更近似於所需的重疊照明區域，較好的是滿足下述條件式(1A)來代替滿足條件式(1)，更好的是滿足下述條件式(1B)來代替滿足條件式(1A)。而且，當投影光學系統PL的投影倍率為1/4時，條件式(1A)的範圍是與滿足D/K=sd/P的關係的D/K的值的範圍相對應。而且，當投影光學系統PL的投影倍率為1/4，P=1700mm~2200mm左右，且s=5或6時，條件式(1B)的範圍是與滿足D/K=sd/P的關係的D/K的值的範圍相對應，0.17<D/K<0.70 (1A)

0.24<D/K<0.46 (1B)。

本發明的第4方法中，藉由使第1複眼光學系統18a的尺寸D、及兩個排列面的中心間距離K滿足條件式(1)、(1A)或(1B)，可將因光學組件間的倍率差所引起的照野的重疊誤差抑制為較小，進而使各照明區域近似於所需的重疊照明區域。換言之，本發明的第4方法中，是以各照明區域近似於所需的重疊照明區域的方式來決定第1複眼光學系統18a的尺寸D及兩個排列面的中心間距離K，藉此將因光學組件間的倍率差所引起的照野的重疊誤差抑制為較小。而且，藉由在滿足條件式(1)、(1A)或(1B)的範圍內將距離K設定成比較大，如參照圖12(a)和圖12(b)的說明所示，可額外獲得反射率提高、成膜時間縮短、照野的重疊誤差減少等的效果。

如此，藉由對本實施形態的光學積分器18應用本發明的第4方法，可獲得與應用第1方法的情況、應用第2方法的情況及應用第3方法的情況相同的效果。而且，藉由對本實施形態的光學積分器18應用選自本發明的第1方法、第2方法、第3方法、及第4方法中的一種或多種方法，可以將經波前區分後的多個光束在被照射面上形成的照野的重疊誤差抑制為較小。

接下來，以圖11所示的逆光瞳型的曝光裝置為前提，參照圖13所示的簡化模型等，對照野的重疊誤差的抑制展開進一步的研究。首先，將圖13中的各第1凹面反射鏡組件61ac、61bc、61cc的大小及形狀如圖14所示般設為彼此相同，並將沿著x方向的尺寸設為Ex，將沿著y方向的尺寸設為Ey。此時，與各第1凹面反射鏡組件61ac、61bc、61cc相對應而形成的各照明區域65a、65b、65c的沿著X方向的尺寸為Iax、Ibx、Icx，沿著Y方向的尺寸為Iay、Iby、Icy。

照明區域65a、65b、65c的各尺寸可使用光學組件間的倍率β 1(=b1/a1)、β 2(=b2/a2)、β 3(=b3/a3)、因照明光學系統的各種像差或射影所引起的影像旋轉等的影響因素A、B，而以下述式(f1)~(f6)來表示，Iax=Ex×β 2+A (f1)

Ibx=Ex×β 1+A (f2)

Icx=Ex×β 3+A (f3)

Iay=Ey×β 2+B (f4)

Iby=Ey×β 1+B (f5)

Icy=Ey×β 3+B (f6)。

為了將照野的重疊誤差抑制為較小，重要的是使各照明區域的尺寸對應於每個第1凹面反射鏡組件而不存在偏差。因此，本發明的第2方法中，提出對應每個第1凹面反射鏡組件而調整尺寸Ex及Ey，以使各照明區域的尺寸對應於每個第1凹面反射鏡組件而不存在偏差。此時，如參照圖9的說明所示，現實的做法是調整第1凹面反射鏡組件的y方向的尺寸。然而，亦可如圖15所示，針對所需數量的第1凹面反射鏡組件不僅調整y方向尺寸還調整x方向的尺寸，且可利用因調整x方向的尺寸而產生的空間來配置各種感測器(sensor)91等。圖15中，在與圖9相對應的構成中，調整第1凹面反射鏡組件61ca'的y方向尺寸及x方向尺寸。

另外，為了將照野的重疊誤差抑制為較小，重要的是將光學組件間的倍率β i的不均抑制為較小。因此，本發明的第3方法中，提出在第2凹面反射鏡組件間設置所需階差以使每個光學組件的倍率β不存在偏差。另外，本發明的第4方法中，提出滿足條件式(1)、(1A)或(1B)以使每個光學組件的倍率β不存在偏差。實際上，為了抑制照野的重疊誤差，亦可適當組合該些方法而加以實施。

另外，參照式(f4)~(f6)，為了將各照明區域的Y方向尺寸的不均抑制為較小，重要的是將光學組件間的倍率β i的不均抑制為較小，同時將各第1凹面反射鏡組件的y方向尺寸的不均抑制為較小。即，本發明的第2方法中，當將多個(n個)第1凹面反射鏡組件(第1光學組件)18aa中的各組件的在y方向上的尺寸設為Ti(i=1~n)，將n個第1凹面反射鏡組件18aa的在y方向上的尺寸的平均值設為Ta，將i=1至i=n為止的總和符號設為Σ時，以Σ(Ta-Ti)2/n所定義的多個第1凹面反射鏡組件18aa的在y方向上的尺寸的分散t2亦可滿足下述條件式(2)，0.05<t2<0.35 (2)。

若上述分散t2超過條件式(2)的上限值，則多個第1 凹面反射鏡組件18aa的y方向尺寸的不均變得過大，且照野的重疊誤差增大，進而光量損耗增大。另一方面，若上述分散t2小於條件式(2)的下限值，則多個第1凹面反射鏡組件18aa的y方向尺寸的不均變得過小，第1複眼光學系統18a與第2複眼光學系統18b的離心量變小，第1複眼光學系統18a與光罩M機械干涉的可能性增大。

另外，為了容易理解，以逆光瞳型的曝光裝置為前提，而對本發明的第4方法及條件式(2)進行了說明。然而，並不限定於逆光瞳型的曝光裝置，對於正光瞳型的曝光裝置中所使用的光學積分器亦可同樣地應用本發明的第4方法及條件式(2)。

另外，上述說明中，第1複眼光學系統18a中的第1凹面反射鏡組件18aa具有圓弧狀的外形形狀，第2複眼光學系統18b中的第2凹面反射鏡組件18ba具有矩形狀的外形形狀。然而，並不限定於此，各反射鏡的外形形狀、各反射鏡的倍率的正負可為各種形態。

另外，上述說明中，是對反射型的光學積分器應用本發明，但並不限定於此，例如對於折射型或繞射型的光學積分器亦可應用本發明。在應用於折射型的光學積分器的情況下，第1複眼光學系統及第2複眼光學系統例如藉由將如微透鏡組件的光學組件並列配置而構成。此處，第1複眼光學系統與第2複眼光學系統可一體地形成，亦可分開地形成。折射型的光學積分器中，分開形成第1複眼光學系統與第2複眼光學系統的情況例如揭示在日本專利特開平8-272367號公報及對應的美國專利第5760963號公報、或日本專利特開平8-31736號公報及對應的美國專利第5594526號公報中。

上述實施形態中，可使用根據規定的電子資料(data)而形成規定圖案的可變圖案形成裝置來代替光罩。若使用上述可變圖案形成裝置，即便圖案面為縱向放置，亦可使對同步精度造成的影響變成最小限度。另外，可變圖案形成裝置例如可使用包含根據規定的電子資料來驅動的多個反射元件的數位微鏡裝置(Digital Micromirror Device，DMD)。使用DMD的曝光裝置例如揭示在日本專利特開2004-304135號公報、國際專利公開第2006/080285號小冊子中。另外，除了使用DMD之類的非發光型的反射型空間光調變器(spatial light modulator)外，可使用透射型空間光調變器，亦可使用自發光型的圖像顯示元件。另外，當圖案面橫向放置時亦可使用可變圖案形成裝置。

上述實施形態的曝光裝置是以確保規定的機械精度、電氣精度、光學精度的方式，對包含本申請案的申請專利範圍中所列舉的各構成組件的各種子系統(subsystem)進行組裝而製造。為了確保該些各種精度，在該組裝的前後，對於各種光學系統進行用以實現光學精度的調整、對於各種機械系統進行用以實現機械精度的調整，對於各種電氣系統進行用以實現電氣精度的調整。將各種子系統組裝成曝光裝置的組裝步驟包括各種子系統彼此的機械連接、電路的配線連接、氣壓回路的導管連接等。當然，在將各種子系統組裝成曝光裝置的組裝步驟之前，存在各子系統各自的組裝步驟。將各種子系統組裝成曝光裝置的組裝步驟結束之後，進行綜合調整，以確保曝光裝置整體的各種精度。另外，曝光裝置的製造上理想的是在對溫度及潔淨度等進行管理的無塵室(clean room)內進行。

接下來，對使用上述實施形態的曝光裝置的元件製造方法進行說明。圖16是表示半導體元件的製造步驟的流程圖。如圖16所示，半導體元件的製造步驟中，在成為半導體元件的基板的晶圓W上蒸鍍金屬膜(步驟S40)，並在該蒸鍍的金屬膜上塗佈作為感光性材料的光阻(photoresist)(步驟S42)。然後，使用上述實施形態的曝光裝置，將形成在光罩(光柵)M上的圖案轉印至晶圓W上的各曝光區域(步驟S44：曝光步驟)，對結束該轉印的晶圓W進行顯影、即，對轉印著圖案的光阻進行顯影(步驟S46：顯影步驟)。之後，將藉由步驟S46而在晶圓W的表面生成的光阻圖案作為光罩，對晶圓W的表面進行蝕刻(etching)等的加工(步驟S48：加工步驟)。

此處，光阻圖案是生成著形狀與藉由上述實施形態的曝光裝置而轉印的圖案相對應的凹凸的光阻層，且該凹部貫通光阻層。步驟S48中，經由該光阻圖案而對晶圓W的表面進行加工。步驟S48中進行的加工包括例如蝕刻晶圓W的表面或形成金屬膜等的至少一者。另外，步驟S44中，上述實施形態的曝光裝置是將塗佈著光阻的晶圓W作為感光性基板而進行圖案的轉印。

另外，上述實施形態中，是使用雷射電漿X射線源來作為用以供給EUV光的光源，但並不限定於此，例如亦可使用同步加速器軌道輻射(SOR，synchrotron orbital radiation)光來作為EUV光。

而且，上述實施形態中，是將本發明應用於具有用以供給EUV光的光源的曝光裝置，但並不限定於此，對於具有供給EUV光以外的其他波長光的光源的曝光裝置亦可應用本發明。

另外，上述實施形態中，是將本發明應用於使用反射型的光罩M的EUVL曝光裝置的照明光學系統，但並不限定於此，對於根據來自光源的光而對被照射面進行照明的普通的照明光學系統亦可應用本發明。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。