WO2007138805A1 - 照明光学装置、露光装置、およびデバイス製造方法 - Google Patents

照明光学装置、露光装置、およびデバイス製造方法 Download PDF

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eye
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Hideki Komatsuda
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Nikon Corporation
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    • G03F7/7055—Exposure light control in all parts of the microlithographic apparatus, e.g. pulse length control or light interruption

Definitions

  • Illumination optical apparatus illumination optical apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method
  • the present invention relates to an illumination optical apparatus, an exposure apparatus, and a device manufacturing method.
  • the present invention relates to an illumination optical apparatus suitable for an exposure apparatus used for manufacturing a device such as a semiconductor element, an image sensor, a liquid crystal display element, and a thin film magnetic head in the lithographic process. It is.
  • a circuit pattern formed on a mask is projected and transferred onto a photosensitive substrate (for example, a wafer) via a projection optical system.
  • a resist is coated on the photosensitive substrate, and the resist is exposed by projection exposure through the projection optical system, and a resist pattern corresponding to the mask pattern is obtained.
  • the resolution of the exposure apparatus depends on the wavelength of the exposure light and the numerical aperture of the projection optical system.
  • EUVL Extreme UltraViolet Lithography
  • EUVL exposure equipment uses an EUV (Extreme UltraViolet: 5 to 20 nm wavelength) compared to conventional exposure methods that use KrF excimer laser light with a wavelength of 248 nm or ArF excimer laser light with a wavelength of 193 nm. Extreme ultraviolet light is used. When EUV light is used as exposure light, there is no optically transmissive optical material that can be used. For this reason, the EUVL exposure apparatus uses a reflective optical integrator, a reflective mask, and a reflective projection optical system (see, for example, Patent Document 1).
  • Patent Document 1 US Pat. No. 6,452,661
  • the light intensity distribution (hereinafter also referred to as "pupil intensity distribution") formed on the exit pupil of the illumination optical apparatus is substantially rotated with respect to the optical axis or the central axis. It is desirable to be symmetric. However, as will be described later, it is difficult to obtain a rotationally symmetric pupil intensity distribution in the illumination optical apparatus used in the EUVL exposure apparatus, as will be described later.
  • the pupil intensity distribution is not rotationally symmetric, the line width of the image formed on the photosensitive substrate varies depending on the pattern direction, and the performance of the integrated circuit to be manufactured is likely to deteriorate.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and in the two directions that are substantially rotationally symmetric or orthogonal with respect to the axis, the light intensity distribution having substantially the same shape and substantially symmetrical with respect to the axis is obtained. It is an object of the present invention to provide an illuminating optical device that can be formed to illuminate a surface to be illuminated under desired illumination conditions. In addition, the present invention provides an exposure apparatus that can perform good exposure under favorable illumination conditions using an illumination optical apparatus that illuminates a mask as an illuminated surface under desired illumination conditions. Objective.
  • a first fly's eye optical system having a plurality of first optical elements arranged in parallel in an optical path between the light source and the irradiated surface;
  • a second fly's eye having a plurality of second optical elements arranged in parallel so as to correspond one-to-one to the plurality of first optical elements in an optical path between the first fly's eye optical system and the irradiated surface.
  • the light from each of the plurality of second optical elements is configured to illuminate the irradiated surface in a superimposed manner
  • the correspondence relationship between the plurality of first optical elements and the plurality of second optical elements is such that the profile of the light intensity distribution at the exit pupil of the illumination optical apparatus is substantially rotationally symmetric about the axis or orthogonal
  • an illumination optical apparatus characterized in that it is set so as to be substantially symmetrical with respect to an axis in two directions and to have substantially the same shape as each other.
  • an illumination optical device that illuminates the illuminated surface based on light from the light source.
  • a first fly's eye optical system having m first optical elements arranged in parallel in an optical path between the light source and the irradiated surface;
  • a second optical element having m second optical elements arranged in parallel so as to have a one-to-one correspondence with the m first optical elements in an optical path between the first fly's eye optical system and the irradiated surface;
  • the light from each of the plurality of second optical elements is configured to illuminate the irradiated surface in a superimposed manner
  • the ratio of the length of the short side to the length of the long side of the rectangle that includes the m second optical elements, each of which includes substantially the same number of second optical elements and circumscribes each of the element groups, is 1. / 2 is virtually divided into an integer n element groups obtained by rounding down the decimal point of the square root of m to any number of n-th adjacent elements in the first fly-eye optical system. Assuming 1 optical element,
  • A The evaluation value ⁇ defined by RilnlPi is larger than the average value of the maximum value and the minimum value that the evaluation value ⁇ can take, and the m first optical elements and the m second optical elements Provided is an illumination optical device in which a correspondence relationship with an optical element is set.
  • the exposure optical apparatus includes the illumination optical device according to the first aspect or the second aspect, and exposes a photosensitive substrate with a mask pattern arranged on the irradiated surface. Providing equipment.
  • the mask pattern is formed in advance using the exposure apparatus of the third embodiment.
  • the same gnoleop of the first fly-eye optical system when transmitting a partial light beam from the first optical element of the first fly-eye optical system to the second optical element of the second fly-eye optical system, the same gnoleop of the first fly-eye optical system is used.
  • the partial beam group reflected by (same element group) is guided to a position where it is dispersed on the incident surface of the second fly's eye optical system.
  • the profile of the pupil intensity distribution obtained in the example of the present invention has a similar shape along an arbitrary direction passing through the axis, and thus, is substantially rotated with respect to the axis, or substantially in the two directions orthogonal to each other. They are symmetrical and have almost the same shape.
  • a light intensity distribution that is substantially symmetric about the axis and substantially the same shape in the two directions that are substantially rotationally symmetric or orthogonal to the axis is formed on the exit pupil,
  • the illuminated surface can be illuminated under desired illumination conditions.
  • a light intensity distribution which is substantially symmetrical with respect to the axis and substantially the same shape in the two directions which are substantially rotationally symmetric or orthogonal to the axis is formed on the exit pupil to obtain a desired
  • FIG. 1 is a drawing schematically showing an overall configuration of an exposure apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing the internal configuration of the light source, illumination optical system, and projection optical system in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a single strike exposure in the present embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing a configuration of an optical integrator in the present embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing a profile of light intensity distribution formed on the exit pupil of the illumination optical device in the prior art, where (a) shows the profile in the X direction and (b) shows the y direction. Professional Shows Huai Nore.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a correspondence relationship between a plurality of first concave reflecting mirror elements and a plurality of second concave reflecting mirror elements in this embodiment in a one-dimensionally simplified manner.
  • FIG. 7 A diagram illustrating the correspondence between the plurality of first concave reflecting mirror elements and the plurality of second concave reflecting mirror elements in the first modification of the present embodiment, wherein (a) is adjacent to the y direction. (B) shows nine second concave reflector elements arranged side by side in the vertical and horizontal directions.
  • FIG. 9 A diagram showing how a plurality of first concave reflector elements in the first fly-eye optical system are virtually grouped in the second modification of the present embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram showing a state in which a plurality of second concave reflecting mirror elements in the second fly's eye optical system are virtually grouped in the second modification of the present embodiment.
  • the first element group of the first fly's eye optical system is adjacent to each other
  • the light beam that has passed through the i-th first concave reflector element in the first element group of the first fly-eye optical system is the first light element of the i-th element group in the second fly-eye optical system. It is a figure explaining incident on 2 concave surface reflective mirror elements.
  • the first element of the j-th element group of the first fly-eye optical system is different from the j-th second concave reflector element of the first element group of the second fly-eye optical system. It is a figure explaining that the light beam which passed through the concave reflecting mirror element injects.
  • FIG. 14 is a diagram showing how the plurality of first concave reflecting mirror elements in the first fly-eye optical system are virtually divided into six groups in the second comparative example.
  • FIG. 15 is a diagram showing how the plurality of second concave reflecting mirror elements in the second fly's eye optical system are virtually divided into six groups in the second comparative example.
  • FIG. 17 A diagram showing a state in which a plurality of second concave reflecting mirror elements in the second fly's eye optical system are virtually gnoleoped in the third modified example.
  • the first element of the j-th element group of the first fly-eye optical system is different from the j-th second concave reflector element of the first element group of the second fly-eye optical system. It is a figure explaining that the light beam which passed through the concave reflecting mirror element injects.
  • a diagram for explaining an evaluation value H showing a state in which 16 first optical elements are arbitrarily selected in the first fly-eye optical system.
  • FIG. 20 is a diagram showing an example in which positions of second optical elements on which light beams from 16 selected first optical elements are incident are distributed with good dispersibility.
  • FIG. 21 is a diagram showing an example in which the positions of the second optical elements on which light beams from the selected 16 first optical elements are incident are concentrated on one element group without being dispersed.
  • FIG.22 Shows an example of the current design solution in which the positions of the second optical elements where the light beams from the 16 selected first optical elements are incident are almost concentrated on the two element groups without much dispersion. It is a figure.
  • G. 23 is a diagram showing a flowchart of an example of a method for obtaining a semiconductor device as a micro device. Explanation of symbols
  • FIG. 1 is a drawing schematically showing the overall configuration of the exposure apparatus according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing the internal configuration of the light source, illumination optical system, and projection optical system of FIG.
  • the Z-axis is along the optical axis direction of the projection optical system, that is, the normal direction of the photosensitive substrate, and the Y-axis is in the wafer plane parallel to the paper surface of FIG.
  • the X axis in the direction perpendicular to the paper surface of Fig. 1 respectively.
  • the exposure apparatus of this embodiment includes, for example, a laser plasma light source 1 as a light source for supplying exposure light.
  • the light emitted from the light source 1 enters the illumination optical system 2 through a wavelength selection filter (not shown).
  • the wavelength selection filter selectively transmits only EUV light having a predetermined wavelength (for example, 13.4 nm or 11.5 nm) from the light supplied from the light source 1 and blocks the transmission of light of other wavelengths.
  • the EUV light 3 that has passed through the wavelength selection filter illuminates a reflective mask (reticle) M on which a pattern to be transferred is formed via the illumination optical system 2 and the plane reflecting mirror 4 as the optical path deflecting mirror.
  • the mask M is held by a mask stage 5 that can move along the Y direction so that the pattern surface extends along the XY plane.
  • the movement of the mask stage 5 is configured to be measured by a laser interferometer 6.
  • Light from the illuminated pattern of the mask M forms an image of the mask pattern on the wafer W, which is a photosensitive substrate, via the reflective projection optical system PL. That is, on the wafer W, as will be described later, for example, an arc-shaped static exposure region (effective exposure region) that is symmetric about the Y axis is formed.
  • the wafer W is held by a wafer stage 7 that can move two-dimensionally along the X and Y directions such that the exposure surface extends along the XY plane. Movement of wafer stage 7 is configured to be measured by laser interferometer 8, similar to mask stage 5. Has been. Thus, scanning exposure is performed while moving the mask stage 5 and the wafer stage 7 along the Y direction, that is, while moving the mask M and the wafer W relative to the projection optical system PL along the Y direction. As a result, the pattern of the mask M is transferred to one rectangular shot area of the wafer W.
  • the projection magnification (transfer magnification) of the projection optical system PL is 1/4, for example, the movement speed of the wafer stage 7 is set to 1/4 of the movement speed of the mask stage 5, and the synchronous scanning is performed. I do. Further, the mask M pattern is sequentially transferred to each shot area of the wafer W by repeating the strike exposure while the wafer stage 7 is moved two-dimensionally along the X and Y directions.
  • the laser plasma light source 1 shown in FIG. 1 includes a laser light source 11, a condensing lens 12, a nozzle 14, a duct 16, and the like.
  • Light (non-EUV light) emitted from the laser light source 11 is condensed on the gas target 13 via the collecting lens 12.
  • a high-pressure gas having xenon (Xe) force is supplied from the nozzle 14, and the gas injected from the nozzle 14 forms the gas target 13.
  • the gas target 13 obtains energy from the focused laser beam to turn it into plasma, and emits EUV light.
  • the gas target 13 is positioned at the first focal point of the elliptical reflecting mirror 15.
  • the EUV light emitted from the laser plasma light source 1 is collected on the second focal point of the elliptical reflector 15.
  • the gas that has finished emitting light is sucked through the duct 16 and led to the outside.
  • the EUV light collected at the second focal point of the elliptical reflecting mirror 15 becomes a substantially parallel light flux through the concave reflecting mirror 17, and is guided to an optical integrator 18 comprising a pair of fly-eye optical systems 18a and 18b.
  • the configuration and operation of the first fly's eye optical system 18a and the second fly's eye optical system 18b will be described later.
  • a substantial surface light source having a predetermined shape is formed in the vicinity of the exit surface of the optical cano integrator 18, that is, in the vicinity of the reflection surface of the second fly's eye optical system 18b.
  • the substantial surface light source is formed at the exit pupil position of the illumination optical system 2 (reference numerals are not shown in FIG. 2: 17, 18a, 18b, 19a, 19b).
  • Light from a substantial surface light source is emitted from the illumination optical system 2 through a condenser optical system 19 (reference numerals not shown: 19a, 19b) configured by a convex reflecting mirror 19a and a concave reflecting mirror 19b.
  • capacitor one light By the academic system 19, the aforementioned “substantial surface light source” is projected onto the entrance pupil of the projection optical system PL. That is, the “substantial surface light source” is conjugated with the entrance pupil of the projection optical system PL.
  • the light emitted from the illumination optical system 2 is deflected by the plane reflecting mirror 4, and then the arc-shaped opening (light transmitting portion) of the field stop 21 disposed substantially parallel to and close to the mask M. ) To form an arcuate illumination area on the mask M.
  • the light source 1 (11 to 16), the illumination optical system 2 (17 to 19), the plane reflecting mirror 4 and the field stop 21 are for Koehler illumination of the mask M provided with a predetermined pattern.
  • the lighting system is configured.
  • the projection optical system PL is a telecentric optical system on the wafer side (image side).
  • FIG. 3 is a diagram schematically illustrating one scanning exposure in the present embodiment.
  • an arcuate stationary exposure region (effective exposure) that is symmetrical with respect to the Y axis so as to correspond to the arcuate effective imaging region and effective field of the projection optical system PL.
  • Region) ER is formed.
  • This arc-shaped static exposure area ER starts scanning indicated by the solid line in the figure when the mask M pattern is transferred to one rectangular shot area SR on the wafer W by one scanning exposure (scan exposure). It moves from the position to the scanning end position indicated by the broken line in the figure.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing a configuration of the optical integrator in the present embodiment.
  • the optical integrator 18 of the present embodiment includes a first fly-eye optical system 18a composed of a plurality of first concave reflecting mirror elements (first optical elements) 18aa arranged in parallel as shown in FIG.
  • a second fly eye consisting of a plurality of second concave reflector elements (second optical elements) 18ba arranged in parallel as shown in Fig. 4 (b) in a one-to-one correspondence with the first concave reflector element 18aa.
  • an optical system 18b is arranged in parallel.
  • being arranged in parallel means that the light incident on each fly-eye optical system 18a, 18b is divided and each reflector is required as a partial light beam. It means that each reflector element is arranged so as to be incident on the element.
  • the X direction is set in the direction corresponding to the X direction on the incident surface of the first fly's eye optical system 18a, and is orthogonal to the X direction on the incident surface of the first fly's eye optical system 18a.
  • the y direction is set in the direction.
  • the X direction is set in the direction corresponding to the X direction in the second fly's eye optical system 18b.
  • the y direction is set in the direction perpendicular to the X direction.
  • the number of the concave reflecting mirror elements 18aa and 18ba constituting the pair of fly's eye optical systems 18a and 18b is shown to be smaller than actual for the sake of clarity of the drawing.
  • the first fly's eye optical system 18a is formed by arranging the first concave reflecting mirror elements 18aa having an arcuate outer shape vertically and horizontally and densely as shown in Fig. 4 (a). It is configured. As described above, the first concave reflecting mirror element 18aa has an arc shape on the mask M corresponding to the arc effective imaging area and effective field of the projection optical system PL. This is because an illumination area is formed and, in turn, an arc-shaped static exposure area ER is formed on the wafer W.
  • the second fly's eye optical system 18b has, for example, a second concave reflecting mirror element 18ba having a rectangular outer shape close to a square shape, vertically and horizontally and almost densely. It is configured by arranging.
  • the reason why the second concave reflecting mirror element 18ba has a rectangular outer shape close to a square shape is that a small light source having a substantially circular shape is formed on or near the surface of each second concave reflecting mirror element 18ba.
  • the outer shape of the incident surface of the first fly-eye optical system 18a is almost circular.
  • the light beam incident on the optical integrator 18 that is, the light beam incident on the first fly-eye optical system 18a
  • the cross-sectional shape is substantially circular and the illumination efficiency is improved.
  • the outer shape of the incident surface of the second fly's eye optical system 18b is close to a circular shape, and the outer surface becomes the shape of the exit surface of the optical integrator 18 (that is, the exit surface of the second fly's eye optical system 18b). This is because the outer shape of the light intensity distribution (substantial surface light source) formed in the exit pupil near () is almost circular.
  • the light beam incident on the optical integrator 18 is divided into wavefronts by the plurality of first concave reflecting mirror elements 18aa in the first fly-eye optical system 18a.
  • Each second 1 The light beam reflected by the concave reflecting mirror element 18aa enters the corresponding second concave reflecting mirror element 18ba in the second fly's eye optical system 18b.
  • the light beam reflected by each second concave reflecting mirror element 18ba illuminates the arcuate illumination area on the mask M in a superimposed manner through a condenser optical system 19 as a light guide optical system.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing a profile of the light intensity distribution formed on the exit pupil of the illumination optical device in the prior art, where (a) shows the profile in the X direction and (b) shows The profile in the y direction is shown.
  • the light beam incident on the first fly-eye optical system 18a of the optical integrator 18 is wavefront-divided by the plurality of first concave reflecting mirror elements 18aa having an arcuate outer shape extending in the X direction.
  • the number of wavefront divisions in the X direction in the optical integrator 18 is considerably smaller than the number of wavefront divisions in the y direction.
  • the pupil intensity distribution is not substantially rotationally symmetric with respect to the optical axis or the central axis, so the line width of the image formed on the wafer W varies depending on the pattern direction, and the fin The performance of the integrated circuit to be manufactured tends to deteriorate.
  • the first fly's eye optical system 18a includes four element groups composed of four first concave reflecting mirror elements adjacent in the vertical direction in the figure along the vertical direction in the figure. It is out.
  • the second fly's eye optical system 18b includes an element group composed of four second concave reflecting mirror elements adjacent in the vertical direction in the figure along the vertical direction in the figure. Contains four.
  • the light flux that has passed through the first first concave reflecting mirror element 31aa in the element group 31a is the second fly-eye optical system 18a.
  • the light enters the second concave reflecting mirror element (for example, the first second concave reflecting mirror element) in the first element group 32a of the eye optical system 18b.
  • the light beam that has passed through the second first concave reflector element 31ab in the first element group 31a is converted into the second concave reflector element in the second element group 32b of the second fly's eye optical system 18b (for example, Incident on the first second concave reflector element).
  • the light enters the second concave reflecting mirror element (for example, the first second concave reflecting mirror element) in the third element group 32c of the fly-eye optical system 18b.
  • the light beam that has passed through the fourth first concave reflector element 31ad in the first element group 31a is the second concave reflector element in the fourth element group 32d of the second fly's eye optical system 18b (for example, Incident on the first second concave reflector element).
  • the first to fourth elements The light fluxes that have passed through the first concave reflector element enter the second concave reflector elements in the first to fourth element groups 32a to 32d of the second fly's eye optical system 18b, respectively.
  • N element groups in the first fly-eye optical system 18a and N element groups in the second fly-eye optical system 18b are used. Are arranged two-dimensionally, and N concave reflector elements in each element group are also arranged two-dimensionally.
  • a large number of partial light beams that are incident on the first fly's eye optical system 18a and divided by the wavefront are rearranged entirely and transmitted to the second fly's eye optical system 18b. is doing.
  • the partial light flux is transmitted from the first concave reflecting mirror element 18 8aa on the incident side of the optical integrator 18 to the second concave reflecting mirror element 18ba on the exit side, the first fly-eye optical system 18a on the incident side
  • the partial light flux group reflected by the same group (same element group) is not incident on the same gnole (same element group) of the second fly-eye optical system 18b on the exit side, but the incident surface of the second fly-eye optical system 18b. Lead to the position to disperse above.
  • the pupil intensity distribution profile obtained in this embodiment has a curved shape as shown in FIG. 5 (b) along an arbitrary direction (that is, the radial direction) passing through the axis. It becomes rotationally symmetric.
  • a light intensity distribution that is substantially rotationally symmetric about the axis is formed on the exit pupil, and the mask M (and thus the wafer W) is illuminated under the desired illumination conditions. be able to.
  • a light intensity distribution that is substantially rotationally symmetric about the axis is formed on the exit pupil, and an illumination optical apparatus that illuminates the mask M under a desired illumination condition is used. Good exposure can be performed underneath.
  • the line widths of the vertical direction pattern, the horizontal direction pattern, and the diagonal direction pattern can be made uniform based on the pupil intensity distribution having a substantially rotationally symmetric profile with respect to the axis.
  • the partial beam group is guided to a position where it is dispersed on the incident surface of the second fly's eye optical system 18b.
  • the partial light flux group reflected by the same group (same element group) of the first fly-eye optical system 18a on the incident side is not limited to this, and the corresponding group of the second fly-eye optical system 18b. According to the first modification that leads to the (corresponding element group) distributed, Effects similar to those of the above-described embodiment can also be obtained.
  • FIG. 7 shows a plurality of first concave reflecting mirror elements and a plurality of first reflecting mirror elements in the first modification of the present embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the correspondence with concave reflector elements, where (a) shows nine first concave reflector elements arranged adjacent to each other in the y direction, and (b) shows them arranged vertically and horizontally. Nine second concave reflector elements are shown.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the correspondence between the plurality of first concave reflecting mirror elements and the plurality of second concave reflecting mirror elements in the first comparative example, and (a) is adjacent to the y direction.
  • (B) shows three first concave reflector elements arranged side by side, and (b) shows three second concave reflector elements arranged side by side in the X direction.
  • the first fly-eye optical system 18a includes a number of first concave surfaces so as to include N element groups each including n first concave reflecting mirror elements adjacent to each other.
  • Reflector element 18aa is virtually gnolled.
  • second concave reflector elements 18ba are virtually gnoleoped so that the second fly's eye optical system 18b includes N element groups composed of n second concave reflector elements adjacent to each other. Divide.
  • the correspondence relationship between the plurality of first concave reflector elements 18aa and the plurality of second concave reflector elements 18ba is set so as to be incident on each second concave reflector element of the (l to N) th element group.
  • a plurality of first concave reflector elements are arranged so that each element group in the first fly-eye optical system 18a and each element group in the second fly-eye optical system 18b are inscribed in a square or a rectangle close to a square, respectively.
  • one typical element group in the first fly's eye optical system 18a has nine elements arranged adjacent to each other in the y direction as shown in FIG. 7 (a). These arc-shaped first concave reflector elements 18aal to 18aa9 have an outer shape that is inscribed in a substantially square shape.
  • a light beam that has been wavefront-divided by one element group having a substantially square outer shape in the first fly's eye optical system 18a has a substantially square outer shape in the second fly's eye optical system 18b. Since the light is incident on one element group, the pupil intensity distribution formed in the partial regions corresponding to the nine second concave reflecting mirror elements 18bal to 18ba9 is made uniform to some extent by the wavefront division effect. As a result, the profile of the pupil intensity distribution obtained in the first modification changes discontinuously as shown in Fig. 5 (a) regardless of whether it is distorted in the X direction or distorted in the y direction. It becomes a stairs.
  • the profile of the pupil intensity distribution is not substantially rotationally symmetric with respect to the axis, but is substantially symmetric with respect to the X direction and the y direction and is substantially the same shape (substantially similar to each other). Stepped).
  • the lines of the vertical pattern and the horizontal pattern are based on the pupil intensity distribution having profiles that are substantially symmetrical with respect to two orthogonal directions (X direction and y direction) and have substantially the same shape.
  • the width can be made uniform.
  • the above-described embodiment is preferable to the first modification example of FIG.
  • one typical element group in the first fly's eye optical system 18a has three circles arranged adjacent to each other in the y direction as shown in FIG. 8 (a).
  • the arc-shaped first concave reflecting mirror element 18aa:! To 18aa3 has an outer shape inscribed in a rectangle extending in the x direction.
  • the corresponding element group in the second fly's eye optical system 18b is composed of three rectangular second concave reflector elements 18ba :! arranged adjacent to each other in the x direction as shown in FIG. 8 (b).
  • ⁇ 18 ba3 and has an outer shape that is inscribed in a rectangle extending in the X direction.
  • the light beam that has been wavefront-divided by one element group having a rectangular outer shape extending in the x direction in the first fly's eye optical system 18a is in the X direction in the second fly's eye optical system 18b. Since it is incident on one element group having an elongated rectangular shape, the pupil intensity distribution formed in the partial area corresponding to the three second concave reflector elements 18ba:! To some extent.
  • the profile of the pupil intensity distribution obtained in the first comparative example has a staircase shape in which the intensity changes discontinuously as shown in Fig. 5 (a) in the X direction, and in the y direction. As shown in Fig. 5 (b), the intensity changes almost continuously. That is, in the first comparative example, the shape of the profile along the X direction of the pupil intensity distribution is substantially different from the shape of the profile along the X direction of the pupil intensity distribution. It is impossible to make the width and the line width of the pattern in the horizontal direction uniform.
  • a pupil intensity distribution is formed that has a profile that is substantially symmetric with respect to two orthogonal directions and that has substantially the same shape as each other.
  • the aspect ratio of the rectangle circumscribing each element group in the first fly-eye optical system 18a and each element group in the second fly-eye optical system 18b is important. It is preferable that this circumscribed rectangle is close to a square. In general, if the ratio of the length of the short side to the length of the long side of a rectangle (a wide concept including squares) circumscribing each element group is 1Z2 or more, the required effect on the uniform line width can be obtained. Obtainable.
  • the first fly's eye optical system 18a includes N element groups including N first concave reflecting mirror elements, and the second fly's eye optical system 18b also includes N first elements.
  • the concave reflector elements are grouped to include N elements consisting of two concave reflector elements.
  • the first fly-eye optical system 18a is not limited to this, and the first fly-eye optical system 18a includes N element groups including n first concave reflecting mirror elements, and the second fly-eye optical system 18b includes N second concave surfaces.
  • the first fly's eye optical system 18a is mutually connected as shown in FIG.
  • a total of 276 first concave reflector elements 18aa are virtually grouped so as to include twelve element groups consisting of 23 first concave reflector elements adjacent to.
  • the second fly's eye optical system 18b includes a total of 276 second concave reflecting mirrors so as to include 23 element groups each including 12 second concave reflecting mirror elements adjacent to each other.
  • Element 18ba is virtually grouped.
  • the first element group F1 of the first fly-eye optical system 18a has 23 first concave reflecting mirror elements adjacent to each other.
  • Correspondence between 18aa and multiple second concave reflector elements 18ba is set.
  • the light beam enters. In this way, light from all the element groups of the first fly's eye optical system 18a is incident on one element group of the second fly's eye optical system 18b.
  • the light intensity distribution is constant.
  • the first concave reflecting mirror element 18aa on the incident side of the optical integrator 18 and the second concave reflecting mirror element 18ba on the emission side are provided.
  • the partial light flux group reflected by the same element group of the first fly-eye optical system 18a on the incident side must be incident on the same element group of the second fly-eye optical system 18b on the emission side.
  • the second fly's eye optical system 18b leads to a dispersive position on the incident surface.
  • the profile of the pupil intensity distribution obtained in the second modification example is as shown in FIG. It becomes curvilinear, and thus is almost rotationally symmetric about the axis.
  • one concave reflecting mirror element is virtually grouped into six element groups CF1 to CF6 having a strip-like outer shape elongated in the y direction.
  • the plurality of second concave reflecting mirror elements in the second fly-eye optical system are elongated in the y direction corresponding to the element groups CF1 to CF6 in the first fly-eye optical system.
  • the group is virtually divided into six element groups CB1 to CB6 having a strip-like outer shape.
  • a light beam whose wavefront is divided by a plurality of first concave reflecting mirror elements in the X direction included in each element group CF :! to CF6 in the first fly-eye optical system is X-direction.
  • the incident light is incident on the corresponding plurality of second concave reflecting mirror elements in each of the element groups CB1 to CB6 in the second fly-eye optical system 18b.
  • the profile of the pupil intensity distribution obtained in the second comparative example is a staircase in which the intensity changes discontinuously in the X direction as shown in FIG. 5 (a), as in the first comparative example.
  • the y direction becomes a curved line with almost continuous changes in intensity.
  • the first fly-eye optical system 18a includes 16 element groups each including 16 first concave reflecting mirror elements adjacent to each other, as shown in FIG.
  • a total of 256 first concave reflector elements 18aa are virtually grouped.
  • the 20 first concave reflecting mirror elements 18aa that do not belong to any element group are hatched.
  • the second fly's eye optical system 18b has sixteen adjacent first
  • a total of 256 second concave reflector elements 18ba are virtually divided into gnorape so as to include 16 elements consisting of two concave reflector elements.
  • the 20 second concave reflecting mirror elements 18ba that do not belong to any element group are hatched.
  • the element groups B4 and B13 include the second concave reflector element 18ba where the side of the second concave reflector element 18ba is not in contact, but in this case as well, all the second concave reflectors in the element groups B4 and B13 are included. It can be said that the mirror element 18ba is arranged adjacently.
  • the 20 second concave reflecting mirror elements 18ba that are not grouped are relatively well distributed and spaced apart from each other. Therefore, in the third modification, even if the correspondence relationship between the 20 first concave reflecting mirror elements 18aa and 20 second concave reflecting mirror elements 18ba that are not divided into gnoles is appropriately set, Two partial luminous fluxes reflected at relatively close positions in the fly-eye optical system 18a are not incident at relatively close positions in the second fly-eye optical system 18b on the exit side.
  • a portion from the first concave reflecting mirror element 18aa on the incident side of the optical integrator 18 to the second concave reflecting mirror element 18ba on the exit side is a part.
  • the partial luminous flux group reflected by the same element group of the first fly-eye optical system 18a on the incident side is not incident on the same element group of the second fly-eye optical system 18b on the emission side. It is led to a position where it is dispersed on the incident surface of the second fly's eye optical system 18b.
  • the profile of the pupil intensity distribution obtained in the third modification example is similar to that in the above-described embodiment and the second modification example, along the arbitrary direction passing through the axis (that is, the radial direction) as shown in FIG.
  • the curve is as shown in b), and as a result, it is almost rotationally symmetric with respect to the axis.
  • the plurality of first concave reflector elements of the first fly's eye optical system are grouped into a plurality of element groups, and the plurality of second concave reflector elements of the second fly's eye optical system are grouped.
  • the After grouping into a plurality of element groups the correspondence between the plurality of first concave reflecting mirror elements and the plurality of second concave reflecting mirror elements is set.
  • the plurality of first concave reflecting mirrors are substantially rotationally symmetric with respect to the profile force axis of the light intensity distribution at the exit pupil of the illumination optical device, or substantially symmetric with respect to two orthogonal directions and have substantially the same shape.
  • Various modifications can be made to the method of setting the correspondence between the element and the plurality of second concave reflector elements.
  • first optical elements first concave reflector elements
  • second optical elements second concave reflections
  • the number of first optical elements of the first fly-eye optical system and the number of second optical elements of the second fly-eye optical system are the same. Even if dummy optical elements or measurement optical elements are added to the fly-eye optical system, the number of effective optical elements contributing to illumination is the first fly-eye optical system and the second fly-eye optical system. It becomes the same in the optical system. Therefore, let m be the number of first optical elements in the first fly-eye optical system and the number of second optical elements in the second fly-eye optical system.
  • the number m of the first optical elements 18aa constituting the first fly's eye optical system 18a shown in FIG. 19 is 276, and the second fly's eye optical system 18b shown in FIG. 2
  • the number of optical elements 18ba is 276.
  • any n pieces adjacent to each other in the first fly's eye optical system 18a are defined.
  • n is 16.
  • 16 hatched first optical elements 18aa are selected as arbitrary n first optical elements 18aa adjacent to each other.
  • each element group is divided so that the outer circumference is as small as possible, that is, the outer shape of each element group is not elongated.
  • the length of the long side of the rectangle circumscribing each element group is set so that the difference between the length of the long side and the short side of the rectangle circumscribing each element group is as small as possible. Divide so that the ratio of the length of the short side is 1/2 or more.
  • the light beam reflected by the 16 first optical elements 18aa selected in FIG. 19 enters several second optical elements 18ba in each of the element groups B1 to B16 in the second fly-eye optical system 18b.
  • Equation (1) calculation is performed assuming that the value of the term whose Ri value is zero is zero.
  • the evaluation value ⁇ is so-called “entropy”, and is an index of the dispersibility of the position of the second optical element 18ba on which the light beams reflected by the selected 16 first optical elements 18aa are incident.
  • the evaluation value that changes depending on the variation in the position of the second optical element 18ba where the light beam reflected by any of the 16 first optical elements 18aa enters Repulsive force
  • This evaluation value The maximum and minimum values that ⁇ can take Of the light intensity distribution at the exit pupil of the illumination optical device.
  • Profile force It is evaluated that the force is almost rotationally symmetric with respect to the axis, or is almost symmetrical with respect to the axis in the two orthogonal directions and has the same shape as each other.
  • the second optical element 18ba (the optical element hatched in FIG. 20) on which the light beam reflected by the selected 16 first optical elements 18aa enters is good as shown in FIG.
  • the evaluation value H becomes the maximum value as shown in the following formula (la).
  • the second optical element 18ba on which the light flux reflected by the selected 16 first optical elements 18aa enters is not dispersed well as shown by hatching in FIG.
  • H 16/16/17/0. 05882Xlog (16X17X0. 05882/16)
  • the second optical element 18ba on which the light beam reflected by the selected 16 first optical elements 18aa is incident is indicated by hatching in FIG. It is almost concentrated in the two groups of elements B6 and B7 without being distributed very well.
  • the evaluation value H is smaller than the average value 1.908 of the maximum value 1.790 of the evaluation value H and the maximum value J / 0.
  • each element group of at least one of the first fly-eye optical system 18a and the second fly-eye optical system 18b a plurality of elements in each element group are included.
  • the concave reflecting mirror elements preferably have different focal lengths.
  • each light beam from the plurality of second concave reflecting mirror elements 18ba of the second fly-eye optical system 18b superimposes an arcuate illumination area on the mask M via the condenser optical system 19 as a light guide optical system.
  • a plurality of second concave reflecting mirrors are used.
  • the first concave reflecting mirror element 18aa in the first fly-eye optical system 18a has an arcuate outer shape
  • the second fly-eye optical system 18b The second concave reflecting mirror element 18ba has a rectangular outer shape, but the outer shape of each optical element is not limited to this, and various forms are possible. For example, a rectangular shape, a circular shape, an elliptical shape, or the like can be adopted as the outer shape of each optical element.
  • the shape of the first concave reflecting mirror element 18aa of the first fly-eye optical system 18a and the illumination shape of the mask surface are the same arc shape in this embodiment, they may not be the same shape.
  • the outer shape of the first concave reflecting mirror element 18aa may be a rectangle, and the illumination shape of the mask surface may be an arc shape.
  • the force that applies the present invention to all the optical elements is not limited to this, and the present invention is applied only to at least one optical element in a specific required region. The invention can also be applied.
  • the present invention is applied to an illumination optical apparatus having a reflective optical integrator.
  • the present invention is not limited to this.
  • an illumination having a refractive optical integrator is provided.
  • the present invention can also be applied to an optical device.
  • the first fly-eye optical system and the second fly-eye optical system are configured by arranging optical elements such as microlens elements in parallel.
  • the present invention is applied to the illumination optical apparatus of the EUVL exposure apparatus that uses the reflective mask M.
  • the present invention is not limited to this. It is possible to apply the present invention to a general illumination optical apparatus that illuminates a surface to be irradiated based on this.
  • the illumination system illuminates the mask (illumination process), and the photosensitive substrate is exposed to the transfer pattern formed on the mask using the projection optical system (exposure).
  • a micro device semiconductor element, imaging element, liquid crystal display element, thin film magnetic head, etc.
  • FIG. an example of a method for obtaining a semiconductor device as a micro device by forming a predetermined circuit pattern on a wafer or the like as a photosensitive substrate using the exposure apparatus of the present embodiment will be described with reference to the flow chart of FIG. Will be described with reference to FIG.
  • a metal film is deposited on one lot of wafers.
  • a photoresist is applied onto the metal film on the one lot of wafers.
  • the image of the pattern on the mask (reticle) is sequentially exposed to each shot area on the wafer of one lot via the projection optical system. Transcribed.
  • step 304 the photoresist on the one lot of wafers is developed, and in step 305, the resist pattern is etched on the one lot of wafers as a mask.
  • the circuit pattern force corresponding to the pattern is formed in each shot area on each wafer.
  • a device such as a semiconductor element is manufactured by forming a circuit pattern of an upper layer. According to the semiconductor device manufacturing method described above, a semiconductor device having an extremely fine circuit pattern can be obtained with high throughput.
  • a laser plasma light source is used as a light source for supplying EUV light.
  • the present invention is not limited to this, and other suitable light sources for supplying EUV light, such as synchrotron radiation (SOR) light sources, can be used.
  • SOR synchrotron radiation
  • each reflection of the first fly-eye optical system and the second fly-eye optical system The shape of the mirror element is not limited to the concave surface, and any shape such as a convex surface, a flat surface, or an aspheric surface can be used, and the shapes of all the reflecting mirror elements of the first or second fly-eye optical system are not limited. It doesn't have to be the same.
  • an actuator for adjusting the position and angle of each reflecting mirror element may be arranged. In this way, for example, the correspondence between the reflecting mirror element 18aa of the first fly's eye optical system 18 and the reflecting mirror element 18ba of the second fly's eye optical system 18b can be arbitrarily changed. For example, the illumination intensity distribution on the second fly's eye optical system can be adjusted when the illumination conditions are changed.
  • an illumination intensity distribution that is substantially rotationally symmetric with respect to the axis is formed on the exit pupil of the illumination optical system. Furthermore, the overall intensity distribution is substantially constant when viewed macroscopically. Is preferable, the correspondence between the reflector element 18aa and the reflector element 18ba may be determined so as to be substantially constant when viewed macroscopically.

Abstract

　軸に関してほぼ対称または直交する２つの方向において軸に関してほぼ対称で且つ互いにほぼ同じ形状の光強度分布を射出瞳に形成して、所望の照明条件で被照射面を照明することのできる照明光学装置。複数の第１光学要素を有する第１フライアイ光学系（１８ａ）と、複数の第１光学要素に一対一対応するように並列に配置された複数の第２光学要素を有する第２フライアイ光学系（１８ｂ）とを備え、複数の第２光学要素の各々からの光が被照射面（Ｍ）を重畳的に照明するように構成されている。複数の第１光学要素と複数の第２光学要素との対応関係は、照明光学装置の射出瞳における光強度分布のプロファイルが軸に関してほぼ対称または直交する２つの方向において軸に関してほぼ対称で且つ互いにほぼ同じ形状になるように設定されている。

Description

明 細 書
照明光学装置、露光装置、およびデバイス製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、照明光学装置、露光装置、およびデバイス製造方法に関する。さらに詳 糸田には、本発明は、半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のデ ノ イスをリソグラフイエ程で製造するのに使用される露光装置に好適な照明光学装置 に関するものである。
背景技術
[0002] 従来、半導体素子などの製造に使用される露光装置では、マスク（レチクル)上に 形成された回路パターンを、投影光学系を介して感光性基板 (たとえばウェハ）上に 投影転写する。感光性基板にはレジストが塗布されており、投影光学系を介した投影 露光によりレジストが感光し、マスクパターンに対応したレジストパターンが得られる。 露光装置の解像力は、露光光の波長と投影光学系の開口数とに依存する。
[0003] すなわち、露光装置の解像力を向上させるには、露光光の波長を短くするとともに 、投影光学系の開口数を大きくすることが必要になる。一般に、投影光学系の開口 数を所定値以上に大きくすることは光学設計の観点から困難であるため、露光光の 短波長化が必要になる。そこで、半導体パターニングの次世代の露光方法（露光装 置）として、 EUVL (Extreme UltraViolet Lithography：極紫外リソグラフィ）の手法が 注目されている。
[0004] EUVL露光装置では、波長が 248nmの KrFエキシマレーザ光や波長が 193nm の ArFエキシマレーザ光を用いる従来の露光方法と比較して、 5〜20nm程度の波 長を有する EUV (Extreme UltraViolet：極紫外線）光を用いる。露光光として EUV光 を用いる場合、使用可能な光透過性の光学材料が存在しなくなる。このため、 EUV L露光装置では、反射型のオプティカルインテグレータ、反射型のマスク、および反 射型の投影光学系を用いることになる（たとえば特許文献 1を参照)。
[0005] 特許文献 1 :米国特許第 6, 452, 661号公報
発明の開示 発明が解決しょうとする課題
[0006] EUVL露光装置に限らず、一般の露光装置において、照明光学装置の射出瞳に 形成される光強度分布（以下、「瞳強度分布」ともいう）は光軸あるいは中心軸に関し てほぼ回転対称であることが望ましい。し力 ながら、後述のように、 EUVL露光装置 に用いられる照明光学装置では、回転対称な瞳強度分布を得ることが困難である。 瞳強度分布が回転対称でない場合、感光性基板に形成される像の線幅がパターン の方向により異なってしまい、ひレ、ては製造される集積回路の性能が低下し易い。
[0007] 本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、軸に関してほぼ回転対称或 いは直交する 2つの方向において軸に関してほぼ対称で且つほぼ同じ形状の光強 度分布を射出瞳に形成して、所望の照明条件で被照射面を照明することのできる照 明光学装置を提供することを目的とする。また、本発明は、所望の照明条件で被照 射面としてのマスクを照明する照明光学装置を用いて、良好な照明条件の下で良好 な露光を行うことのできる露光装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0008] 前記課題を解決するために、本発明の第 1形態では、光源からの光に基づいて被 照射面を照明する照明光学装置において、
前記光源と前記被照射面との間の光路中に並列に配置された複数の第 1光学要 素を有する第 1フライアイ光学系と、
前記第 1フライアイ光学系と前記被照射面との間の光路中に前記複数の第 1光学 要素に一対一対応するように並列に配置された複数の第 2光学要素を有する第 2フ ライアイ光学系とを備え、
前記複数の第 2光学要素の各々からの光が前記被照射面を重畳的に照明するよう に構成され、
前記複数の第 1光学要素と前記複数の第 2光学要素との対応関係は、前記照明光 学装置の射出瞳における光強度分布のプロファイルが、軸に関してほぼ回転対称に なるように、または直交する 2つの方向において軸に関してほぼ対称で且つ互いにほ ぼ同じ形状になるように設定されていることを特徴とする照明光学装置を提供する。
[0009] 本発明の第 2形態では、光源からの光に基づいて被照射面を照明する照明光学装 置において、
前記光源と前記被照射面との間の光路中に並列に配置された m個の第 1光学要素 を有する第 1フライアイ光学系と、
前記第 1フライアイ光学系と前記被照射面との間の光路中に前記 m個の第 1光学 要素に一対一対応するように並列に配置された m個の第 2光学要素を有する第 2フ ライアイ光学系とを備え、
前記複数の第 2光学要素の各々からの光が前記被照射面を重畳的に照明するよう に構成され、
前記 m個の第 2光学要素を、各要素群が互いにほぼ同じ数の第 2光学要素を含み 且つ各要素群にそれぞれ外接する長方形の長辺の長さに対する短辺の長さの比が 1/2以上になるように、 mの平方根の少数点以下を切り捨てて得られる整数 n個の 要素群に仮想的に分割し、前記第 1フライアイ光学系において互いに隣り合う任意の n個の第 1光学要素を想定したとき、
前記第 2フライアイ光学系中の i (i= l〜n)番目の要素群に含まれる第 2光学要素 の数を Piとし、前記任意の n個の第 1光学要素に対応する n個の第 2光学要素のうち 、 i (i= 1〜n)番目の要素群に含まれる第 2光学要素の数を Riとするとき、
[数 1]
H =∑ (Ri/n/Pi/A)x\og2(nxPixA/Ri) (1)
ί=1
ただし、
A = RilnlPi により定義される評価値 Ηが、該評価値 Ηのとり得る最大値と最小値との平均値よりも 大きくなるように、前記 m個の第 1光学要素と前記 m個の第 2光学要素との対応関係 が設定されている照明光学装置を提供する。
[0010] 本発明の第 3形態では、第 1形態または第 2形態の照明光学装置を備え、前記被 照射面に配置されたマスクのパターンを感光性基板に露光することを特徴とする露 光装置を提供する。
[0011] 本発明の第 4形態では、第 3形態の露光装置を用いて前記マスクのパターンを前 記感光性基板に露光する露光工程と、
前記露光工程を経た前記感光性基板を現像する現像工程とを含むことを特徴とす るデバイス製造方法を提供する。
発明の効果
[0012] 本発明の一例では、第 1フライアイ光学系の第 1光学要素から第 2フライアイ光学系 の第 2光学要素へ部分光束を伝達する際に、第 1フライアイ光学系の同一グノレープ（ 同一要素群)で反射された部分光束群を、第 2フライアイ光学系の入射面上で分散 する位置へ導く。その結果、本発明の一例で得られる瞳強度分布のプロファイルは、 軸を通る任意の方向に沿って同じような形状になり、ひいては軸に関してほぼ回転対 称または直交する 2つの方向において軸に関してほぼ対称で且つ互いにほぼ同じ 形状になる。
[0013] こうして、本発明の一例である照明光学装置では、軸に関してほぼ回転対称または 直交する 2つの方向において軸に関してほぼ対称で且つ互いにほぼ同じ形状な光 強度分布を射出瞳に形成して、所望の照明条件で被照射面を照明することができる 。また、本発明の一例である露光装置では、軸に関してほぼ回転対称または直交す る 2つの方向において軸に関してほぼ対称で且つ互いにほぼ同じ形状な光強度分 布を射出瞳に形成して、所望の照明条件で被照射面としてのマスクを照明する照明 光学装置を用いて、良好な照明条件の下で良好な露光を行うことにより、性能の良 好なデバイスを製造することができる。
図面の簡単な説明
[0014] [図 1]実施形態に力かる露光装置の全体構成を概略的に示す図である。
[図 2]図 1の光源、照明光学系および投影光学系の内部構成を概略的に示す図であ る。
[図 3]本実施形態における 1回の走查露光を概略的に説明する図である。
[図 4]本実施形態におけるオプティカルインテグレータの構成を概略的に示す図であ る。
[図 5]従来技術において照明光学装置の射出瞳に形成される光強度分布のプロファ ィルを模式的に示す図であって、（a)は X方向のプロファイルを、（b)は y方向のプロ フアイノレを示している。
園 6]本実施形態における複数の第 1凹面反射鏡要素と複数の第 2凹面反射鏡要素 との対応関係を一次元的に簡略化して説明する図である。
園 7]本実施形態の第 1変形例における複数の第 1凹面反射鏡要素と複数の第 2凹 面反射鏡要素との対応関係を説明する図であって、（a)は y方向に隣接して並んだ 9 個の第 1凹面反射鏡要素を、 （b)は縦横に隣接して並んだ 9個の第 2凹面反射鏡要 素を示している。
園 8]第 1比較例における複数の第 1凹面反射鏡要素と複数の第 2凹面反射鏡要素 との対応関係を説明する図であって、（a)は y方向に隣接して並んだ 3つの第 1凹面 反射鏡要素を、（b)は X方向に隣接して並んだ 3つの第 2凹面反射鏡要素を示してい る。
園 9]本実施形態の第 2変形例において第 1フライアイ光学系中の複数の第 1凹面反 射鏡要素を仮想的にグループ分けする様子を示す図である。
園 10]本実施形態の第 2変形例において第 2フライアイ光学系中の複数の第 2凹面 反射鏡要素を仮想的にグループ分けする様子を示す図である。
園 11]第 2変形例において第 1フライアイ光学系の 1番目の要素群が互いに隣接する
23個の第 1凹面反射鏡要素を有する様子を示す図である。
園 12]第 2変形例において第 1フライアイ光学系の 1番目の要素群中の i番目の第 1 凹面反射鏡要素を経た光束が第 2フライアイ光学系中の i番目の要素群の第 2凹面 反射鏡要素に入射することを説明する図である。
園 13]第 2変形例において第 2フライアイ光学系の 1番目の要素群の j番目の第 2凹 面反射鏡要素に対して、第 1フライアイ光学系の j番目の要素群の第 1凹面反射鏡要 素を経た光束が入射することを説明する図である。
園 14]第 2比較例において第 1フライアイ光学系中の複数の第 1凹面反射鏡要素を 仮想的に 6つのグループに分ける様子を示す図である。
園 15]第 2比較例において第 2フライアイ光学系中の複数の第 2凹面反射鏡要素を 仮想的に 6つのグループに分ける様子を示す図である。
園 16]第 3変形例において第 1フライアイ光学系中の複数の第 1凹面反射鏡要素を 仮想的にグノレープ分けする様子を示す図である。
園 17]第 3変形例において第 2フライアイ光学系中の複数の第 2凹面反射鏡要素を 仮想的にグノレープ分けする様子を示す図である。
園 18]第 3変形例において第 2フライアイ光学系の 1番目の要素群の j番目の第 2凹 面反射鏡要素に対して、第 1フライアイ光学系の j番目の要素群の第 1凹面反射鏡要 素を経た光束が入射することを説明する図である。
園 19]評価値 Hを説明するための図であって、第 1フライアイ光学系において 16個の 第 1光学要素が任意に選択されている様子を示す図である。
[図 20]選択された 16個の第 1光学要素からの光束が入射する第 2光学要素の位置 が良好な分散性をもって分布している一例を示す図である。
[図 21]選択された 16個の第 1光学要素からの光束が入射する第 2光学要素の位置 が分散することなく 1つの要素群に集中してレ、る一例を示す図である。
[図 22]選択された 16個の第 1光学要素からの光束が入射する第 2光学要素の位置 があまり分散することなく 2つの要素群にほぼ集中している現行の設計解の一例を示 す図である。
園 23]マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例について、そ のフローチャートを示す図である。 符号の説明
1 レーザプラズマ光原
2 照明光学系
5 マスクステージ
7 ウェハステージ
11 レーザ光源
13 気体ターゲット
14 ノズル
15 楕円反射鏡
18a, 18b フライアイ光学系
21 視野絞り M マスク
PL 投影光学系
W ウェハ
ER 静止露光領域
発明を実施するための最良の形態
[0016] 実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図 1は、実施形態にかかる露光装置 の全体構成を概略的に示す図である。図 2は、図 1の光源、照明光学系および投影 光学系の内部構成を概略的に示す図である。図 1において、投影光学系の光軸方 向すなわち感光性基板であるウェハの法線方向に沿って Z軸を、ウェハ面内におい て図 1の紙面に平行な方向に Y軸を、ウェハ面内において図 1の紙面に垂直な方向 に X軸をそれぞれ設定してレ、る。
[0017] 図 1を参照すると、本実施形態の露光装置は、露光光を供給するための光源として 、たとえばレーザプラズマ光源 1を備えている。光源 1から射出された光は、波長選択 フィルタ（不図示）を介して、照明光学系 2に入射する。ここで、波長選択フィルタは、 光源 1が供給する光から、所定波長（たとえば 13. 4nmまたは 11. 5nm)の EUV光 だけを選択的に透過させ、他の波長の光の透過を遮る特性を有する。波長選択フィ ルタを透過した EUV光 3は、照明光学系 2および光路偏向鏡としての平面反射鏡 4 を介して、転写すべきパターンが形成された反射型のマスク（レチクル) Mを照明する
[0018] マスク Mは、そのパターン面が XY平面に沿って延びるように、 Y方向に沿って移動 可能なマスクステージ 5によって保持されている。マスクステージ 5の移動は、レーザ 干渉計 6により計測されるように構成されている。照明されたマスク Mのパターンから の光は、反射型の投影光学系 PLを介して、感光性基板であるウェハ W上にマスクパ ターンの像を形成する。すなわち、ウェハ W上には、後述するように、たとえば Y軸に 関して対称な円弧状の静止露光領域 (実効露光領域)が形成される。
[0019] ウェハ Wは、その露光面が XY平面に沿って延びるように、 X方向および Y方向に沿 つて二次元的に移動可能なウェハステージ 7によって保持されている。ウェハステー ジ 7の移動は、マスクステージ 5と同様に、レーザ干渉計 8により計測されるように構成 されている。こうして、マスクステージ 5およびウェハステージ 7を Y方向に沿って移動 させながら、すなわち投影光学系 PLに対してマスク Mおよびウェハ Wを Y方向に沿 つて相対移動させながら走查露光（スキャン露光）を行うことにより、ウェハ Wの 1つの 矩形状のショット領域にマスク Mのパターンが転写される。
[0020] このとき、投影光学系 PLの投影倍率 (転写倍率）が例えば 1/4である場合、ウェハ ステージ 7の移動速度をマスクステージ 5の移動速度の 1/4に設定して同期走查を 行う。また、ウェハステージ 7を X方向および Y方向に沿って二次元的に移動させなが ら走查露光を繰り返すことにより、ウェハ Wの各ショット領域にマスク Mのパターンが 逐次転写される。
[0021] 図 2を参照すると、図 1に示したレーザプラズマ光源 1は、レーザ光源 11、集光レン ズ 12、ノズル 14、ダクト 16等からなる。レーザ光源 11から発した光（非 EUV光）が集 光レンズ 12を介して気体ターゲット 13上に集光する。ここで、たとえばキセノン (Xe) 力もなる高圧ガスがノズル 14より供給され、ノズル 14から噴射されたガスが気体ター ゲット 13を形成する。気体ターゲット 13は、集光されたレーザ光によりエネルギーを 得てプラズマ化し、 EUV光を発する。なお、気体ターゲット 13は、楕円反射鏡 15の 第 1焦点に位置決めされている。
[0022] したがって、レーザプラズマ光源 1から放射された EUV光は、楕円反射鏡 15の第 2 焦点に集光する。一方、発光を終えたガスはダクト 16を介して吸引されて外部へ導 かれる。楕円反射鏡 15の第 2焦点に集光した EUV光は、凹面反射鏡 17を介してほ ぼ平行光束となり、一対のフライアイ光学系 18aおよび 18bからなるオプティカルイン テグレータ 18に導かれる。第 1フライアイ光学系 18aおよび第 2フライアイ光学系 18b の構成および作用につレ、ては後述する。
[0023] こうして、ォプティカノレインテグレータ 18の射出面の近傍、すなわち第 2フライアイ 光学系 18bの反射面の近傍には、所定の形状を有する実質的な面光源が形成され る。ここで、実質的な面光源は、照明光学系 2 (図 2では参照符号は不図示：17, 18a ， 18b, 19a, 19b)の射出瞳位置に形成される。実質的な面光源からの光は、凸面 反射鏡 19aと凹面反射鏡 19bにより構成されたコンデンサー光学系 19 (参照符号は 不図示： 19a, 19b)を介して、照明光学系 2から射出される。そして、コンデンサ一光 学系 19により、前述の「実質的な面光源」は、投影光学系 PLの入射瞳に投影される 。すなわち、「実質的な面光源」は、投影光学系 PLの入射瞳と共役にされる。
[0024] 照明光学系 2から射出された光は、平面反射鏡 4により偏向された後、マスク Mに ほぼ平行に且つ近接して配置された視野絞り 21の円弧状の開口部（光透過部）を介 して、マスク M上に円弧状の照明領域を形成する。このように、光源 1 (11〜： 16)、照 明光学系 2 (17〜： 19)、平面反射鏡 4および視野絞り 21は、所定のパターンが設けら れたマスク Mをケーラー照明するための照明系を構成している。
[0025] 照明されたマスク Mのパターンからの光は、投影光学系 PLを介して、ウェハ W上の 円弧状の静止露光領域にマスクパターンの像を形成する。投影光学系 PUま、マスク Mのパターンの中間像を形成するための第 1反射結像光学系と、マスクパターンの 中間像の像（マスク Mのパターンの二次像）をウェハ W上に形成するための第 2反射 結像光学系とにより構成されている。第 1反射結像光学系は 4つの反射鏡 M1〜M4 により構成され、第 2反射結像光学系は 2つの反射鏡 M5および M6により構成され ている。また、投影光学系 PLはウェハ側 (像側）にテレセントリックな光学系である。
[0026] 図 3は、本実施形態における 1回の走査露光を概略的に説明する図である。図 3を 参照すると、本実施形態の露光装置では、投影光学系 PLの円弧状の有効結像領域 および有効視野に対応するように、 Y軸に関して対称な円弧状の静止露光領域 (実 効露光領域) ERが形成される。この円弧状の静止露光領域 ERは、 1回の走查露光（ スキャン露光）によりウェハ Wの矩形状の 1つのショット領域 SRにマスク Mのパターン を転写する際に、図中実線で示す走査開始位置から図中破線で示す走査終了位置 まで移動する。
[0027] 図 4は、本実施形態におけるオプティカルインテグレータの構成を概略的に示す図 である。本実施形態のオプティカルインテグレータ 18は、図 4 (a)に示すように並列に 配置された複数の第 1凹面反射鏡要素 (第 1光学要素） 18aaからなる第 1フライアイ 光学系 18aと、複数の第 1凹面反射鏡要素 18aaに一対一対応して、図 4 (b)に示す ように並列に配置された複数の第 2凹面反射鏡要素（第 2光学要素） 18baからなる第 2フライアイ光学系 18bとにより構成されている。ここで、並列に配置されているとは、 各フライアイ光学系 18a、 18bに入射した光が分割されて部分光束として各反射鏡要 素に入射するように各反射鏡要素が配置されていることを意味する。
[0028] 図 4 (a)では、第 1フライアイ光学系 18aの入射面において X方向に対応する方向 に X方向を設定し、第 1フライアイ光学系 18aの入射面において X方向と直交する方 向に y方向を設定している。同様に、図 4 (b)では、第 2フライアイ光学系 18bの入射 面にぉレ、て X方向に対応する方向に X方向を設定し、第 2フライアイ光学系 18bの入 射面において X方向と直交する方向に y方向を設定している。また、図 4では、図面の 明瞭化のために、一対のフライアイ光学系 18a, 18bを構成する凹面反射鏡要素 18 aa, 18baの数を実際よりも少なく表わしている。
[0029] 具体的に、第 1フライアイ光学系 18aは、図 4 (a)に示すように、円弧状の外形形状 を有する第 1凹面反射鏡要素 18aaを縦横に且つ稠密に配置することにより構成され ている。第 1凹面反射鏡要素 18aaが円弧状の外形形状を有するのは、上述したよう に、投影光学系 PLの円弧状の有効結像領域および有効視野に対応して、マスク M 上に円弧状の照明領域を形成し、ひいてはウェハ W上に円弧状の静止露光領域 ER を形成するためである。
[0030] 一方、第 2フライアイ光学系 18bは、図 4 (b)に示すように、例えば正方形状に近い 矩形状の外形形状を有する第 2凹面反射鏡要素 18baを縦横に且つほぼ稠密に配 置することにより構成されている。第 2凹面反射鏡要素 18baが正方形状に近い矩形 状の外形形状を有するのは、各第 2凹面反射鏡要素 18baの表面またはその近傍に ほぼ円形状の小光源が形成されるからである。
[0031] 第 1フライアイ光学系 18aの入射面の外形が円形状に近い形状になっているのは、 オプティカルインテグレータ 18に入射する光束 (すなわち第 1フライアイ光学系 18a に入射する光束）の断面形状がほぼ円形状であり、照明効率を高めるためである。ま た、第 2フライアイ光学系 18bの入射面の外形が円形状に近レ、形状になってレ、るの は、オプティカルインテグレータ 18の射出面（すなわち第 2フライアイ光学系 18bの射 出面）の近傍の射出瞳に形成される光強度分布（実質的な面光源）の外形形状がほ ぼ円形状であるためである。
[0032] 本実施形態において、オプティカルインテグレータ 18に入射した光束は、第 1フラ ィアイ光学系 18a中の複数の第 1凹面反射鏡要素 18aaにより波面分割される。各第 1凹面反射鏡要素 18aaにより反射された光束は、第 2フライアイ光学系 18b中の対 応する第 2凹面反射鏡要素 18baに入射する。各第 2凹面反射鏡要素 18baにより反 射された光束は、導光光学系としてのコンデンサー光学系 19を介して、マスク M上 の円弧状の照明領域を重畳的に照明する。
[0033] 図 5は、従来技術において照明光学装置の射出瞳に形成される光強度分布のプロ ファイルを模式的に示す図であって、（a)は X方向のプロファイルを、（b)は y方向の プロファイルを示している。上述したように、オプティカルインテグレータ 18の第 1フラ ィアイ光学系 18aに入射した光束は、 X方向に沿って細長く延びる円弧状の外形形 状を有する複数の第 1凹面反射鏡要素 18aaにより波面分割される。すなわち、図 4 ( a)を参照して明ら力なように、オプティカルインテグレータ 18における X方向の波面 分割数は、 y方向の波面分割数よりもかなり少ない。
[0034] また、従来技術では、第 1フライアイ光学系 18aの複数の第 1凹面反射鏡要素 18aa と第 2フライアイ光学系 18bの複数の第 2凹面反射鏡要素 18baとの対応関係につい て、特段の配慮をしていない。したがって、例えば光軸あるいは中心軸に関してほぼ 対称な凸状の光強度分布（中心の強度が最も大きく周辺に向かって強度が小さくな る分布）を有する光束がオプティカルインテグレータ 18に入射した場合、従来技術で 得られる瞳強度分布のプロファイルは、波面分割数の比較的多レ、 y方向には図 5 (b) に示すように強度がほぼ連続的に変化する曲線状になるが、波面分割数の比較的 少ない X方向には図 5 (a)に示すように強度が不連続的に変化する階段状になる。す なわち、従来技術では、瞳強度分布が光軸あるいは中心軸に関してほぼ回転対称 にならないため、ウェハ W上に形成される像の線幅がパターンの方向により異なって しまい、ひレ、ては製造される集積回路の性能が低下し易い。
[0035] 本実施形態では、第 1フライアイ光学系 18aが、互いに隣接する N個の第 1凹面反 射鏡要素からなる要素群を N個含むように、多数の第 1凹面反射鏡要素 18aaを仮想 的にグノレープ分けする。同様に、第 2フライアイ光学系 18bが、互いに隣接する N個 の第 2凹面反射鏡要素からなる要素群を N個含むように、多数の第 2凹面反射鏡要 素 18baを仮想的にグノレープ分けする。そして、第 1フライアイ光学系 18aの各要素 群の i (i= l〜N)番目の第 1凹面反射鏡要素を経た光束が、第 2フライアイ光学系 18 bの i (i= l〜N)番目の要素群の第 2凹面反射鏡要素に入射するように、複数の第 1 凹面反射鏡要素 18aaと複数の第 2凹面反射鏡要素 18baとの対応関係を設定する。
[0036] 以下、図 6に示すような簡略化された一次元化モデルを参照して、本実施形態にお ける複数の第 1凹面反射鏡要素 18aaと複数の第 2凹面反射鏡要素 18baとの対応関 係を説明する。図 6に示す一次元化モデルでは、第 1フライアイ光学系 18aが、図中 鉛直方向に隣接する 4個の第 1凹面反射鏡要素からなる要素群を図中鉛直方向に 沿って 4個含んでいる。また、第 2フライアイ光学系 18bも、第 1フライアイ光学系 18a と同様に、図中鉛直方向に隣接する 4個の第 2凹面反射鏡要素からなる要素群を図 中鉛直方向に沿って 4個含んでいる。
[0037] ここで、第 1フライアイ光学系 18aの第 1番目の要素群 31aに着目すると、この要素 群 31a中の第 1番目の第 1凹面反射鏡要素 31aaを経た光束は、第 2フライアイ光学 系 18bの第 1番目の要素群 32a中の第 2凹面反射鏡要素（例えば第 1番目の第 2凹 面反射鏡要素）に入射する。第 1番目の要素群 31a中の第 2番目の第 1凹面反射鏡 要素 31abを経た光束は、第 2フライアイ光学系 18bの第 2番目の要素群 32b中の第 2凹面反射鏡要素 (例えば第 1番目の第 2凹面反射鏡要素）に入射する。
[0038] 第 1番目の要素群 31a中の第 3番目の第 1凹面反射鏡要素 31acを経た光束は、第
2フライアイ光学系 18bの第 3番目の要素群 32c中の第 2凹面反射鏡要素（例えば第 1番目の第 2凹面反射鏡要素）に入射する。第 1番目の要素群 31a中の第 4番目の第 1凹面反射鏡要素 31adを経た光束は、第 2フライアイ光学系 18bの第 4番目の要素 群 32d中の第 2凹面反射鏡要素 (例えば第 1番目の第 2凹面反射鏡要素）に入射す る。
[0039] 同様に、第 1フライアイ光学系 18aの第 2番目の要素群 31b、第 3番目の要素群 31 c、および第 4番目の要素群 31dについても、第 1番目〜第 4番目の第 1凹面反射鏡 要素を経た光束は、第 2フライアイ光学系 18bの第 1番目〜第 4番目の要素群 32a〜 32d中の第 2凹面反射鏡要素にそれぞれ入射する。実際のオプティカルインテグレ ータ 18では、図 6に示す一次元化モデルとは異なり、第 1フライアイ光学系 18a中の N個の要素群および第 2フライアイ光学系 18b中の N個の要素群はともに二次元的 に配置され、各要素群中の N個の凹面反射鏡要素も二次元的に配置される。 [0040] 以上のように、本実施形態では、第 1フライアイ光学系 18aに入射して波面分割さ れた多数の部分光束を、全面的に並び替えて第 2フライアイ光学系 18bへ伝達して いる。換言すれば、オプティカルインテグレータ 18の入射側の第 1凹面反射鏡要素 1 8aaから射出側の第 2凹面反射鏡要素 18baへ部分光束を伝達する際に、入射側の 第 1フライアイ光学系 18aの同一グループ（同一要素群）で反射された部分光束群を 、射出側の第 2フライアイ光学系 18bの同一グノレープ（同一要素群）へ入射させること なく、第 2フライアイ光学系 18bの入射面上で分散する位置へ導レ、てレ、る。
[0041] こうして、本実施形態では、例えば光軸あるいは中心軸等の軸に関してほぼ対称な 凸状の光強度分布を有する光束がオプティカルインテグレータ 18に入射した場合、 この凸状の光強度分布を有する光束は第 1フライアイ光学系 18a中の多数の第 1凹 面反射鏡要素 18aaにより波面分割され、波面分割された各部分光束はランダムに 近い形態で並び替えられ、第 2フライアイ光学系 18b中の各第 2凹面反射鏡要素 18 baに達する。その結果、本実施形態で得られる瞳強度分布のプロファイルは、軸を 通る任意の方向（すなわち径方向）に沿って図 5 (b)に示すような曲線状になり、ひい ては軸に関してほぼ回転対称になる。
[0042] 以上のように、本実施形態の照明光学装置では、軸に関してほぼ回転対称な光強 度分布を射出瞳に形成して、所望の照明条件でマスク M (ひいてはウェハ W)を照明 することができる。また、本実施形態の露光装置では、軸に関してほぼ回転対称な光 強度分布を射出瞳に形成して、所望の照明条件でマスク Mを照明する照明光学装 置を用いて、良好な照明条件の下で良好な露光を行うことができる。具体的に、軸に 関してほぼ回転対称なプロファイルを有する瞳強度分布に基づいて、縦方向パター ン、横方向パターンおよび斜め方向パターンの線幅の均一化を図ることができる。
[0043] なお、上述の実施形態では、軸に関してほぼ回転対称な光強度分布を射出瞳に 形成するために、入射側の第 1フライアイ光学系 18aの同一グノレープ（同一要素群） で反射された部分光束群を、第 2フライアイ光学系 18bの入射面上で分散する位置 へ導いている。し力 ながら、これに限定されることなぐ入射側の第 1フライアイ光学 系 18aの同一グループ（同一要素群）で反射された部分光束群を、第 2フライアイ光 学系 18bの対応するグループ (対応する要素群)へ分散して導く第 1変形例により、 上述の実施形態に類似の効果を得ることもできる。
[0044] 図 7は、本実施形態の第 1変形例における複数の第 1凹面反射鏡要素と複数の第
2凹面反射鏡要素との対応関係を説明する図であって、（a)は y方向に隣接して並ん だ 9個の第 1凹面反射鏡要素を、（b)は縦横に隣接して並んだ 9個の第 2凹面反射鏡 要素を示している。また、図 8は、第 1比較例における複数の第 1凹面反射鏡要素と 複数の第 2凹面反射鏡要素との対応関係を説明する図であって、 (a)は y方向に隣 接して並んだ 3つの第 1凹面反射鏡要素を、 (b)は X方向に隣接して並んだ 3つの第 2凹面反射鏡要素を示してレ、る。
[0045] 本実施形態の第 1変形例では、第 1フライアイ光学系 18aが、互いに隣接する n個 の第 1凹面反射鏡要素からなる要素群を N個含むように、多数の第 1凹面反射鏡要 素 18aaを仮想的にグノレープ分けする。同様に、第 2フライアイ光学系 18bが、互いに 隣接する n個の第 2凹面反射鏡要素からなる要素群を N個含むように、多数の第 2凹 面反射鏡要素 18baを仮想的にグノレープ分けする。
[0046] そして、第 1フライアイ光学系 18aの i (i= l〜N)番目の要素群の各第 1凹面反射鏡 要素を経た光束が、第 2フライアイ光学系 18bの i (i= l〜N)番目の要素群の各第 2 凹面反射鏡要素に入射するように、複数の第 1凹面反射鏡要素 18aaと複数の第 2凹 面反射鏡要素 18baとの対応関係を設定する。さらに、第 1フライアイ光学系 18a中の 各要素群および第 2フライアイ光学系 18b中の各要素群が正方形または正方形に近 い長方形にそれぞれ内接するように、複数の第 1凹面反射鏡要素 18aaおよび複数 の第 2凹面反射鏡要素 18baの仮想的なグノレープ分けを設定する。
[0047] すなわち、第 1変形例において、第 1フライアイ光学系 18a中の典型的な 1つの要 素群は、図 7 (a)に示すように、 y方向に隣接して並んだ 9個の円弧状の第 1凹面反 射鏡要素 18aal〜： 18aa9により構成され、ほぼ正方形に内接するような外形形状を 有する。また、第 2フライアイ光学系 18b中の対応する要素群は、図 7 (b)に示すよう に、 X方向および y方向に縦横に隣接配置された 3 X 3 = 9個の矩形状の第 2凹面反 射鏡要素 18bal〜18ba9により構成され、ほぼ正方形に内接するような外形形状を 有する。なお、 9個の円弧状の第 1凹面反射鏡要素 18aal〜： 18aa9と 9個の矩形状 の第 2凹面反射鏡要素 18bal〜： 18ba9との対応関係は、要素群に依存して適宜変 化する。
[0048] したがって、第 1フライアイ光学系 18a中のほぼ正方形状の外形を有する 1つの要 素群で波面分割された光束は、第 2フライアイ光学系 18b中のほぼ正方形状の外形 を有する 1つの要素群に入射することになるので、 9個の第 2凹面反射鏡要素 18bal 〜18ba9に対応した部分領域に形成される瞳強度分布は、波面分割効果によりある 程度均一化される。その結果、第 1変形例で得られる瞳強度分布のプロファイルは、 X方向にぉレ、ても y方向にぉレ、ても、図 5 (a)に示すように強度が不連続的に変化す る階段状になる。
[0049] すなわち、第 1変形例において、瞳強度分布のプロファイルは、軸に関してほぼ回 転対称にはならないが、 X方向および y方向に関してほぼ対称で且つ互いにほぼ同 じ形状（互いにほぼ同じような階段状）になる。こうして、第 1変形例では、直交する 2 つの方向（X方向および y方向）に関してほぼ対称で且つ互いにほぼ同じ形状のプロ ファイルを有する瞳強度分布に基づいて、縦方向パターンおよび横方向パターンの 線幅の均一化を図ることができる。
[0050] ただし、第 1変形例では、上述の実施形態の場合とは異なり、斜め方向パターンに ついて線幅の均一化を図ることはできなレ、。このように、パターンの線幅均一化の観 点によれば、図 7の第 1変形例よりも上述の実施形態の方が好ましい。し力 ながら、 上述の実施形態では、凹面反射鏡要素毎に比較的大きく異なる方向に光束の向き を変える必要があり、比較的大きく異なる向きにチルトした凹面反射鏡要素が並ぶこ とになる。したがって、上述の実施形態では、第 1変形例の場合よりも、 P 接する 2つ の凹面反射鏡要素の間に比較的大きな段差が生じ、場合によっては光量ロスが発生 し易い。
[0051] 一方、第 1比較例では、第 1フライアイ光学系 18a中の典型的な 1つの要素群は、 図 8 (a)に示すように、 y方向に隣接して並んだ 3つの円弧状の第 1凹面反射鏡要素 18aa：!〜 18aa3により構成され、 x方向に細長く延びる長方形に内接するような外形 形状を有する。また、第 2フライアイ光学系 18b中の対応する要素群は、図 8 (b)に示 すように、x方向に隣接して並んだ 3つの矩形状の第 2凹面反射鏡要素 18ba：!〜 18 ba3により構成され、 X方向に細長く延びる長方形に内接するような外形形状を有す る。
[0052] この場合、第 1フライアイ光学系 18a中の x方向に細長く延びる長方形状の外形を 有する 1つの要素群で波面分割された光束は、第 2フライアイ光学系 18b中の X方向 に細長く延びる長方形状の外形を有する 1つの要素群に入射することになるので、 3 つの第 2凹面反射鏡要素 18ba：!〜 18ba3に対応した部分領域に形成される瞳強度 分布は、波面分割効果によりある程度均一化される。
[0053] その結果、第 1比較例で得られる瞳強度分布のプロファイルは、 X方向には図 5 (a) に示すように強度が不連続的に変化する階段状になり、 y方向には図 5 (b)に示すよ うに強度がほぼ連続的に変化する曲線状になる。すなわち、第 1比較例では、瞳強 度分布の X方向に沿ったプロファイルの形状と瞳強度分布の X方向に沿ったプロファ ィルの形状とが実質的に異なるため、縦方向のパターンの線幅と横方向のパターン の線幅との均一化を図ることができなレ、。
[0054] 第 1変形例と第 1比較例とを参照して明らかなように、直交する 2つの方向に関して ほぼ対称で且つ互いにほぼ同じ形状のプロファイルを有する瞳強度分布を形成して 、縦方向パターンおよび横方向パターンの線幅の均一化を図るには、第 1フライアイ 光学系 18a中の各要素群および第 2フライアイ光学系 18b中の各要素群に外接する 長方形の縦横比が重要であり、この外接する長方形が正方形に近レ、ことが好ましレ、 。一般的には、各要素群に外接する長方形 (正方形を含む広い概念）の長辺の長さ に対する短辺の長さの比が 1Z2以上であれば、線幅の均一化について所要の効果 を得ることができる。
[0055] また、上述の実施形態では、第 1フライアイ光学系 18aが N個の第 1凹面反射鏡要 素からなる要素群を N個含み、第 2フライアイ光学系 18bも N個の第 2凹面反射鏡要 素からなる要素群を N個含むように凹面反射鏡要素をグループ分けしている。しかし ながら、これに限定されることなぐ第 1フライアイ光学系 18aが n個の第 1凹面反射鏡 要素からなる要素群を N個含み、第 2フライアイ光学系 18bが N個の第 2凹面反射鏡 要素からなる要素群を n個含むように凹面反射鏡要素をグループ分けする第 2変形 例により、上述の実施形態と同様の効果を得ることもできる。
[0056] 具体的に、第 2変形例では、第 1フライアイ光学系 18aが、図 9に示すように、互い に隣接する 23個の第 1凹面反射鏡要素からなる要素群を 12個含むように、合計 276 個の第 1凹面反射鏡要素 18aaを仮想的にグループ分けしている。図 9では、 j (j = l 〜 12)番目の要素群を参照符号 Fjで示している。一方、第 2フライアイ光学系 18bは 、図 10に示すように、互いに隣接する 12個の第 2凹面反射鏡要素からなる要素群を 23個含むように、合計 276個の第 2凹面反射鏡要素 18baを仮想的にグループ分け してレ、る。図 10では、 i (i= 1〜23)番目の要素群を参照符号 Biで示してレ、る。
[0057] 以下、第 1フライアイ光学系 18aの 1番目の要素群 F1および第 2フライアイ光学系 1 8bの 1番目の要素群 B1に着目して、第 2変形例における複数の第 1凹面反射鏡要 素 18aaと複数の第 2凹面反射鏡要素 18baとの対応関係を説明する。第 1フライアイ 光学系 18aの 1番目の要素群 F1は、図 11に示すように、互いに隣接する 23個の第 1 凹面反射鏡要素を有する。図 11では、 1番目の要素群 F1中の i (i= l〜23)番目の 第 1凹面反射鏡要素を参照符号 FlEiで示してレ、る。
[0058] 第 2変形例では、第 1フライアイ光学系 18aの 1番目の要素群 F1について、この要 素群 F1の i (i= 1〜23)番目の第 1凹面反射鏡要素 FlEiを経た光束が、第 2フライア ィ光学系 18bの i (i= l〜23)番目の要素群 Bi中のいずれ力 1つの第 2凹面反射鏡 要素に入射するように、複数の第 1凹面反射鏡要素 18aaと複数の第 2凹面反射鏡要 素 18baとの対応関係を設定している。すなわち、要素群 F1の i (i= l〜23)番目の 第 1凹面反射鏡要素 FlEiが、図 12に示すように、第 2フライアイ光学系 18b中の i (i = 1〜23)番目の要素群 Bi中のいずれか 1つの第 2凹面反射鏡要素 BiEjと対応して いる。なお、図示を省略したが、第 1フライアイ光学系 18aの他の要素群 Fj (j = 2〜l 2)についても同様に、この要素群 Fjの i (i= l〜23)番目の第 1凹面反射鏡要素 FjEi を経た光束が、第 2フライアイ光学系 18bの i (i= l〜23)番目の要素群 Bi中のいず れか 1つの第 2凹面反射鏡要素に入射する。
[0059] したがって、図 13に示すように、第 2フライアイ光学系 18bの 1番目の要素群 B1に おいて、この要素群 B1の j (j = l〜： 12)番目の第 2凹面反射鏡要素 BlEjには、第 1フ ライアイ光学系 18aの j (j = l〜12)番目の要素群 Fj中のいずれ力 1つの第 1凹面反 射鏡要素 FjEiを経た光束が入射する。なお、図示を省略したが、第 2フライアイ光学 系 18bの他の要素群 Bi (i= 2〜23)についても同様に、この要素群 Biの j (j = l〜12 )番目の第 2凹面反射鏡要素 BiEjには、第 1フライアイ光学系 18aの j (j = l〜12)番 目の要素群 Fj中のいずれ力 1つの第 1凹面反射鏡要素 FjEiを経た光束が入射する 。このように、第 2フライアイ光学系 18bの 1つの要素群に第 1フライアイ光学系 18aの 全ての要素群からの光が入射するので、第 2フライアイ光学系 18b中の各要素群間 において光強度分布は一定になる。
[0060] 以上のように、第 2変形例においても、上述の実施形態と同様に、オプティカルイン テグレータ 18の入射側の第 1凹面反射鏡要素 18aaから射出側の第 2凹面反射鏡要 素 18baへ部分光束を伝達する際に、入射側の第 1フライアイ光学系 18aの同一要素 群で反射された部分光束群を、射出側の第 2フライアイ光学系 18bの同一要素群へ 入射させることなぐ第 2フライアイ光学系 18bの入射面上で分散する位置へ導いて いる。その結果、第 2変形例において得られる瞳強度分布のプロファイルは、上述の 実施形態の場合と同様に、軸を通る任意の方向（すなわち径方向）に沿って図 5 (b) に示すような曲線状になり、ひいては軸に関してほぼ回転対称になる。
[0061] 一方、第 2変形例に対応する第 2比較例では、第 1フライアイ光学系中の複数の第
1凹面反射鏡要素が、図 14に示すように、 y方向に細長い短冊状の外形形状を有す る 6つの要素群 CF1〜CF6に仮想的にグループ分けされている。また、第 2フライア ィ光学系中の複数の第 2凹面反射鏡要素は、図 15に示すように、第 1フライアイ光学 系中の要素群 CF1〜CF6に対応して、 y方向に細長レ、短冊状の外形形状を有する 6つの要素群 CB1〜CB6に仮想的にグループ分けされている。
[0062] 第 2比較例では、第 1フライアイ光学系中の各要素群 CF：!〜 CF6に含まれる X方向 の細長い円弧状の複数の第 1凹面反射鏡要素により波面分割された光束が、第 2フ ライアイ光学系 18b中の各要素群 CB1〜CB6中の対応する複数の第 2凹面反射鏡 要素に入射する。このため、第 2比較例で得られる瞳強度分布のプロファイルは、第 1比較例の場合と同様に、 X方向には図 5 (a)に示すように強度が不連続的に変化す る階段状になり、 y方向には図 5 (b)に示すように強度がほぼ連続的に変化する曲線 状になる。
[0063] なお、上述の第 2変形例では、第 1フライアイ光学系 18a中の 276個の第 1凹面反 射鏡要素 18aaのすべてが仮想的にグノレープ分けされ、第 2フライアイ光学系 18b中 の 276個の第 2凹面反射鏡要素 18baのすべてが仮想的にグループ分けされている 。し力 ながら、これに限定されることなぐ第 1フライアイ光学系 18a中の大部分の第 1凹面反射鏡要素 18aaを仮想的にグノレープ分けし、第 2フライアイ光学系 18b中の 大部分の第 2凹面反射鏡要素 18baを仮想的にグループ分けする第 3変形例におい ても、上述の実施形態および第 2変形例と同様の効果を得ることもできる。
[0064] 具体的に、第 3変形例では、第 1フライアイ光学系 18aが、図 16に示すように、互い に隣接する 16個の第 1凹面反射鏡要素からなる要素群を 16個含むように、合計 256 個の第 1凹面反射鏡要素 18aaを仮想的にグループ分けしている。図 16では、太線 により囲まれた領域が 1つの要素群に対応し、 j (j = l〜16)番目の要素群を参照符 号 Fjで示している。また、いずれの要素群にも属しない 20個の第 1凹面反射鏡要素 18aaにハッチングを施している。
[0065] 一方、第 2フライアイ光学系 18bは、図 17に示すように、互いに隣接する 16個の第
2凹面反射鏡要素からなる要素群を 16個含むように、合計 256個の第 2凹面反射鏡 要素 18baを仮想的にグノレープ分けしている。図 17では、太線により囲まれた領域が 1つの要素群に対応し、 i (i= l〜16)番目の要素群を参照符号 Biで示している。ま た、いずれの要素群にも属しない 20個の第 2凹面反射鏡要素 18baにハッチングを 施している。なお、要素群 B4、 B13には第 2凹面反射鏡要素 18baの辺が接していな い第 2凹面反射鏡要素 18baを含むが、この場合も要素群 B4、 B13内の全ての第 2 凹面反射鏡要素 18baは隣接して配置されていると言える。
[0066] 第 3変形例では、第 1フライアイ光学系 18aの 1番目の要素群 F1について、この要 素群 F1の i (i= l〜16)番目の第 1凹面反射鏡要素 FlEiを経た光束が、第 2フライア ィ光学系 18bの i (i= l〜16)番目の要素群 Bi中のいずれ力 1つの第 2凹面反射鏡 要素に入射する。すなわち、要素群 F1の i (i= l〜： 16)番目の第 1凹面反射鏡要素 F lEiが、図 17に示すように、第 2フライアイ光学系 18b中の i (i= l〜16)番目の要素 群 Bi中のいずれか 1つの第 2凹面反射鏡要素 BiEjと対応している。なお、図示を省 略したが、第 1フライアイ光学系 18aの他の要素群 Fj (j = 2〜16)についても同様に、 この要素群 Fjの i (i= l〜16)番目の第 1凹面反射鏡要素 FjEiを経た光束が、第 2フ ライアイ光学系 18bの i (i= l〜16)番目の要素群 Bi中のいずれか 1つの第 2凹面反 射鏡要素に入射する。
[0067] したがって、図 18に示すように、第 2フライアイ光学系 18bの 1番目の要素群 B1に おいて、この要素群 B1の j (j = l〜： 16)番目の第 2凹面反射鏡要素 BlEjには、第 1フ ライアイ光学系 18aの j (j = l〜16)番目の要素群 Fj中のいずれ力 1つの第 1凹面反 射鏡要素 FjEiを経た光束が入射する。なお、図示を省略したが、第 2フライアイ光学 系 18bの他の要素群 Bi (i= 2〜16)についても同様に、この要素群 Biの j (j = l〜16 )番目の第 2凹面反射鏡要素 BiEjには、第 1フライアイ光学系 18aの j (j = l〜16)番 目の要素群 Fj中のいずれ力 1つの第 1凹面反射鏡要素 FjEiを経た光束が入射する 。このように、第 2フライアイ光学系 18bの 1つの要素群に第 1フライアイ光学系 18aの 全ての要素群からの光が入射するので、第 2フライアイ光学系 18b中の各要素群間 において光強度分布は互いにほぼ等しくなる。
[0068] 図 17を参照すると、グループ分けされていない 20個の第 2凹面反射鏡要素 18ba は、互いに離間した状態で比較的良好に分散配置されている。したがって、第 3変形 例では、グノレープ分けされていない 20個の第 1凹面反射鏡要素 18aaと 20個の第 2 凹面反射鏡要素 18baとの対応関係を適宜設定しても、入射側の第 1フライアイ光学 系 18aにおいて比較的近い位置で反射された 2つの部分光束力 射出側の第 2フラ ィアイ光学系 18bにおいて比較的近い位置に入射することはない。
[0069] 第 3変形例では、上述の実施形態および第 2変形例と同様に、オプティカルインテ グレータ 18の入射側の第 1凹面反射鏡要素 18aaから射出側の第 2凹面反射鏡要素 18baへ部分光束を伝達する際に、入射側の第 1フライアイ光学系 18aの同一要素群 で反射された部分光束群を、射出側の第 2フライアイ光学系 18bの同一要素群へ入 射させることなぐ第 2フライアイ光学系 18bの入射面上で分散する位置へ導いてい る。その結果、第 3変形例において得られる瞳強度分布のプロファイルは、上述の実 施形態および第 2変形例の場合と同様に、軸を通る任意の方向（すなわち径方向） に沿って図 5 (b)に示すような曲線状になり、ひいては軸に関してほぼ回転対称にな る。
[0070] なお、上述の説明では、第 1フライアイ光学系の複数の第 1凹面反射鏡要素を複数 の要素群にグループ分けし、第 2フライアイ光学系の複数の第 2凹面反射鏡要素を 複数の要素群にグループ分けした後に、複数の第 1凹面反射鏡要素と複数の第 2凹 面反射鏡要素との対応関係を設定している。しかしながら、照明光学装置の射出瞳 における光強度分布のプロファイル力 軸に関してほぼ回転対称に、または直交する 2つの方向に関してほぼ対称で且つ互いにほぼ同じ形状になるように、複数の第 1凹 面反射鏡要素と複数の第 2凹面反射鏡要素との対応関係を設定する手法について は様々な変形例が可能である。
[0071] 以下、何らかの手法に基づいて第 1フライアイ光学系の複数の第 1光学要素（第 1 凹面反射鏡要素）と第 2フライアイ光学系の複数の第 2光学要素 (第 2凹面反射鏡要 素）との対応関係を設定したときに、その対応関係により射出瞳における光強度分布 のプロファイルが、軸に関してほぼ回転対称に、または直交する 2つの方向に関して ほぼ対称で且つ互いにほぼ同じ形状になるか否かを評価するための評価値 Hにつ いて説明する。
[0072] 原理上、第 1フライアイ光学系の第 1光学要素の数と第 2フライアイ光学系の第 2光 学要素の数とは互いに同じである。仮に、ダミーの光学要素または計測用の光学要 素がフライアイ光学系に付加されてレ、たとしても、照明に寄与する有効な光学要素の 数は第 1フライアイ光学系と第 2フライアイ光学系とで互いに同じになる。そこで、第 1 フライアイ光学系の第 1光学要素の数および第 2フライアイ光学系の第 2光学要素の 数を mとする。
[0073] 具体的に、図 19に示す第 1フライアイ光学系 18aを構成する第 1光学要素 18aaの 数 mは 276個であり、図 20に示す第 2フライアイ光学系 18bを構成する第 2光学要素 18baの数 mも 276個である。ここで、整数 nを、 n=Int{Sqrt (m) } (mの平方根の小数 点以下を切り捨てた整数）と定義し、第 1フライアイ光学系 18aにおいて互いに隣り合 う任意の n個の第 1光学要素 18aaを想定する。 m = 276の場合、整数 nは 16である。 したがって、図 19では、ハッチングを施した 16個の第 1光学要素 18aaが、互いに隣 り合う任意の n個の第 1光学要素 18aaとして選択されている。
[0074] 次に、第 2フライアイ光学系 18b中の m= 276個の第 2光学要素 18baを、各要素群 が互いにほぼ同じ数の第 2光学要素 18baを含むように n= 16個の要素群に仮想的 に分割する。分割に際して、各要素群に属する第 2光学要素 18baの差が最大で 1個 になるように分割する。図 20では、 276個の第 2光学要素 18baが、 17個の第 2光学 要素 18baからなる 12の要素群と、 18個の第 2光学要素 18baからなる 4つの要素群 とに分割されている。
[0075] 具体的に、図 20において太線により分割された 16個の要素群 B1〜B16のうち、 1 7個の第 2光学要素 18baからなる要素群は、 B1〜B5， B8， B9， B12〜B16であり、 18個の第 2光学要素 18baからなる要素群は、 B6, B7, BIO, B11である。また、分 割に際して、各要素群の外周の長さができるだけ小さくなるように、すなわち各要素 群の外形形状が細長くならないように分割する。具体的には、各要素群にそれぞれ 外接する長方形の長辺の長さと短辺の長さとの差ができるだけ小さくなるように、例え ば各要素群にそれぞれ外接する長方形の長辺の長さに対する短辺の長さの比が例 えば 1/2以上になるように分割する。
[0076] そして、図 19で選択された 16個の第 1光学要素 18aaで反射された光束が第 2フラ ィアイ光学系 18b中の各要素群 B1〜B16において幾つの第 2光学要素 18baに入 射するかを考える。上述した評価値 Hは、第 2フライアイ光学系 18b中の i(i=l〜16 )番目の要素群に含まれる第 2光学要素の数を Piとし、任意の 16個の第 1光学要素 に対応する 16個の第 2光学要素のうち、 i(i=l〜n)番目の要素群に含まれる第 2光 学要素の数を Riとするとき、次の式（1)により定義される。
[0077] ほ女 2]
H =∑ (Ri/n/Pi/A)x\og2(nxPixA/Ri) (1)
ただし、
A = RilnlPi
[0078] 式（1)において、 Riの値が零である項の値は零であるものとして計算する。評価値 Ηは、いわゆる「エントロピー」であって、選択された 16個の第 1光学要素 18aaで反 射された光束が入射する第 2光学要素 18baの位置の分散性の指標である。ここで、 任意の 16個の第 1光学要素 18aaで反射された光束が入射する第 2光学要素 18ba の位置のばらつき具合により変化する評価値 Η力 この評価値 Ηのとり得る最大値と 最小値との平均値よりも大きい場合、照明光学装置の射出瞳における光強度分布の プロファイル力 軸に関してほぼ回転対称になる力、または直交する 2つの方向にお レ、て軸に関してほぼ対称で且つ互いにほぼ同じ形状になるものと評価する。
[0079] 例えば、選択された 16個の第 1光学要素 18aaで反射された光束が入射する第 2光 学要素 18ba (図 20においてハッチングを施した光学要素）が、図 20に示すように良 好な分散性をもって各要素群 B1〜B16に 1個づっ分布している場合、以下の式（la )に示すように評価値 Hは最大値になる。
[0080] H=l/l6/l7/0. 05801 X log (16X17X0. 05801) X12
+ 1/16/18/0. 05801 Xlog (16X18X0. 05801) X4
=1. 790 (la)
ただし、
A=(l/16/17) X12+ (l/16/18) X4
=5. 801X10—2=0. 05801
[0081] 一方、例えば選択された 16個の第 1光学要素 18aaで反射された光束が入射する 第 2光学要素 18baが、図 21においてハッチングを施して示すように、良好に分散す ることなく 1つの要素群 B8に集中している場合、以下の式（lb)に示すように評価値
Hは最小値になる。
[0082] H=16/16/17/0. 05882Xlog (16X17X0. 05882/16)
(lb)
ただし、
A=16/16/17 = 5. 882X10—2 = 0. 05882
[0083] また、例えば現行の設計解の一例では、選択された 16個の第 1光学要素 18aaで 反射された光束が入射する第 2光学要素 18baは、図 22においてハッチングを施し て示すように、あまり良好に分散することなく 2つの要素群 B6および B7にほぼ集中し ている。その結果、評価値 Hは、以下の式（lc)に示すように、評価値 Hの最大値 1. 790と最 /Jヽィ直0との平均ィ直0. 8948よりも小さレヽ。
[0084] H = 7/l6/l8/0. 05556 Xlog (16X17X0. 05556/7) X2
+ 1/16/18/0. 05556Xlog (16X18X0. 05556) X2
=0. 4647く 0. 8948 (lc) ただし、
A= (7/ 16/ 18) X 2 + ( 1/16/18) X 2
= 5. 556 X 10—2 = 0. 05556
[0085] なお、上述の実施形態および各変形例において、第 1フライアイ光学系 18aおよび 第 2フライアイ光学系 18bのうちの少なくとも一方の光学系の各要素群において、各 要素群中の複数の凹面反射鏡要素（光学要素）は互いに異なる焦点距離を有するこ とが好ましい。特に、第 2フライアイ光学系 18bの複数の第 2凹面反射鏡要素 18baか らの各光束が、導光光学系としてのコンデンサー光学系 19を介してマスク M上の円 弧状の照明領域を重畳的に照明する際に、導光光学系の収差に起因して複数の光 束が完全に重ね合わされずに少しずつ互いに位置ずれする場合がある力 この場合 には、複数の第 2凹面反射鏡要素 18baの焦点距離を互いに異ならせることにより光 束の位置ずれを軽減することができる。
[0086] また、上述の実施形態および各変形例では、第 1フライアイ光学系 18a中の第 1凹 面反射鏡要素 18aaが円弧状の外形形状を有し、第 2フライアイ光学系 18b中の第 2 凹面反射鏡要素 18baが矩形状の外形形状を有するが、これに限定されることなぐ 各光学要素の外形形状については様々な形態が可能である。例えば、各光学要素 の外形形状として、矩形、円形、楕円形等を採用可能である。なお、第 1フライアイ光 学系 18aの第 1凹面反射鏡要素 18aaの形状と、マスク面の照明形状を本実施例で は同様な円弧形状としたが、同一形状にしなくてもよい。例えば、第 1凹面反射鏡要 素 18aaの外形形状を矩形とし、マスク面の照明形状を円弧形状としてもよい。また、 上述の実施形態および各変形例では、全ての光学要素に対して本発明を適用して いる力 これに限定されることなぐ少なくとも 1つの特定の所要領域の光学要素に対 してのみ本発明を適用することも可能である。
[0087] また、上述の実施形態では、反射型のオプティカルインテグレータを有する照明光 学装置に対して本発明を適用しているが、これに限定されることなぐ例えば屈折型 のオプティカルインテグレータを有する照明光学装置に対しても本発明を適用するこ とができる。この場合、第 1フライアイ光学系および第 2フライアイ光学系は、たとえば 微小レンズ要素のような光学要素を並列配置することにより構成される。 [0088] また、上述の実施形態では、反射型のマスク Mを用いる EUVL露光装置の照明光 学装置に対して本発明を適用しているが、これに限定されることなぐ光源からの光 に基づいて被照射面を照明する一般の照明光学装置に対しても本発明を適用する こと力 Sできる。
[0089] 上述の実施形態に力かる露光装置では、照明系によってマスクを照明し (照明工程 )、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に露光 する（露光工程)ことにより、マイクロデバイス（半導体素子、撮像素子、液晶表示素子 、薄膜磁気ヘッド等）を製造することができる。以下、本実施形態の露光装置を用い て感光性基板としてのウェハ等に所定の回路パターンを形成することによって、マイ クロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図 23のフローチヤ ートを参照して説明する。
[0090] 先ず、図 23のステップ 301において、 1ロットのウェハ上に金属膜が蒸着される。次 のステップ 302において、その 1ロットのウェハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布さ れる。その後、ステップ 303において、本実施形態の露光装置を用いて、マスク（レチ クル)上のパターンの像がその投影光学系を介して、その 1ロットのウェハ上の各ショ ット領域に順次露光転写される。
[0091] その後、ステップ 304において、その 1ロットのウェハ上のフォトレジストの現像が行 われた後、ステップ 305において、その 1ロットのウェハ上でレジストパターンをマスク としてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターン力 各ウェハ上の各ショット領域に形成される。その後、更に上のレイヤの回路パターン の形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体 デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスを スループット良く得ることができる。
[0092] なお、上述の実施形態にかかる EUVL露光装置では、 EUV光を供給するための 光源としてレーザプラズマ光源を用いている。し力しながら、これに限定されることなく 、 EUV光を供給する他の適当な光源、たとえばシンクロトロン放射（SOR)光源など を用レ、ることもできる。
[0093] なお、上述の実施形態では第 1フライアイ光学系、第 2フライアイ光学系の各反射 鏡要素の形状は、凹面に限らずに、凸面、平面、非球面のいずれの形状を用いる事 も可能であり、また、第 1あるいは第 2フライアイ光学系の全ての反射鏡要素の形状が 同じでなくてもよレ、。更に、各反射鏡要素の位置や角度を調整するためのァクチユエ ータを配置してもよい。このようにすると、例えば、第 1フライアイ光学系 18の反射鏡 要素 18aaと第 2フライアイ光学系 18bの反射鏡要素 18baとの対応関係を任意に変 更することができる。例えば、照明条件を変更した場合等に第 2フライアイ光学系上 の照明強度分布を調整することが可能となる。
なお、上述の実施形態では照明光学系の射出瞳上で軸に対してほぼ回転対称な 照明強度分布を形成しているが、更に、全体の強度分布が巨視的に見てほぼ一定 である事が好ましい場合は、巨視的に見てほぼ一定と成るように反射鏡要素 18aaと 反射鏡要素 18baとの対応関係を決めればよい。

Claims

請求の範囲
[1] 光源力 の光に基づいて被照射面を照明する照明光学装置において、
前記光源と前記被照射面との間の光路中に並列に配置された複数の第 1光学要 素を有する第 1フライアイ光学系と、
前記第 1フライアイ光学系と前記被照射面との間の光路中に前記複数の第 1光学 要素に一対一対応するように並列に配置された複数の第 2光学要素を有する第 2フ ライアイ光学系とを備え、
前記複数の第 2光学要素の各々からの光が前記被照射面を重畳的に照明するよう に構成され、
前記複数の第 1光学要素と前記複数の第 2光学要素との対応関係は、前記照明光 学装置の射出瞳における光強度分布のプロファイルが、軸に関してほぼ回転対称に なるように、または直交する 2つの方向において軸に関してほぼ対称で且つ互いにほ ぼ同じ形状になるように設定されている照明光学装置。
[2] 前記第 1フライアイ光学系は、 N個の第 1光学要素からなる要素群を N個含み、 前記第 2フライアイ光学系は、 N個の第 2光学要素からなる要素群を N個含み、 前記複数の第 1光学要素と前記複数の第 2光学要素との対応関係は、前記第 1フ ライアイ光学系の各要素群の i (i= 1〜N)番目の第 1光学要素を経た光束が、前記 第 2フライアイ光学系の i (i= 1〜N)番目の要素群の第 2光学要素に入射するように 設定されている請求項 1に記載の照明光学装置。
[3] 前記第 1フライアイ光学系は、 n個の第 1光学要素からなる要素群を N個含み、
前記第 2フライアイ光学系は、 n個の第 2光学要素からなる要素群を N個含み、 前記複数の第 1光学要素と前記複数の第 2光学要素との対応関係は、前記第 1フ ライアイ光学系の i (i= 1〜N)番目の要素群の各第 1光学要素を経た光束が、前記 第 2フライアイ光学系の i (i= l〜N)番目の要素群の各第 2光学要素に入射するよう に設定され、
前記第 1フライアイ光学系中の各要素群および前記第 2フライアイ光学系中の各要 素群にそれぞれ外接する長方形の長辺の長さに対する短辺の長さの比は 1/2以上 である請求項 1に記載の照明光学装置。 [4] 前記第 1フライアイ光学系は、 n個の第 1光学要素からなる要素群を N個含み、 前記第 2フライアイ光学系は、 N個の第 2光学要素からなる要素群を n個含み、 前記複数の第 1光学要素と前記複数の第 2光学要素との対応関係は、前記第 1フ ライアイ光学系の少なくとも 1つの要素群について、当該要素群の i (i= l〜n)番目の 第 1光学要素を経た光束が、前記第 2フライアイ光学系の i (i= l〜n)番目の要素群 の第 2光学要素に入射するように設定されている請求項 1に記載の照明光学装置。
[5] 前記第 1フライアイ光学系のすべての要素群について、各要素群の i (i= l〜n)番目 の第 1光学要素を経た光束が、前記第 2フライアイ光学系の i (i= l〜n)番目の要素 群の第 2光学要素に入射するように設定されている請求項 4に記載の照明光学装置
[6] 前記第 1フライアイ光学系および前記第 2フライアイ光学系のうちの少なくとも一方の 光学系の各要素群において、各要素群中の複数の光学要素は互いに異なる焦点距 離を有する請求項 2乃至 5のいずれか 1項に記載の照明光学装置。
[7] 前記複数の第 1光学要素の各々および前記複数の第 2光学要素の各々はそれぞれ 凹面反射鏡である請求項 1乃至 6のいずれか 1項に記載の照明光学装置。
[8] 前記第 1光学要素の各々は円弧状の外形形状を有し、前記第 2光学要素の各々は 矩形状の外形形状を有する請求項 1乃至 7のいずれか 1項に記載の照明光学装置。
[9] 前記第 1フライアイ光学系の 1つの要素群に含まれる第 1光学要素は互いに隣接して 配置されている請求項 1乃至 8のいずれ力 1項に記載の照明光学装置。
[10] 前記第 2フライアイ光学系の 1つの要素群に含まれる第 2光学要素は互いに隣接して 配置されている請求項 1乃至 9のいずれ力 1項に記載の照明光学装置。
[11] 光源力 の光に基づいて被照射面を照明する照明光学装置において、
前記光源と前記被照射面との間の光路中に並列に配置された m個の第 1光学要素 を有する第 1フライアイ光学系と、
前記第 1フライアイ光学系と前記被照射面との間の光路中に前記 m個の第 1光学 要素に一対一対応するように並列に配置された m個の第 2光学要素を有する第 2フ ライアイ光学系とを備え、
前記複数の第 2光学要素の各々からの光が前記被照射面を重畳的に照明するよう に構成され、
前記 m個の第 2光学要素を、各要素群が互いにほぼ同じ数の第 2光学要素を含み 且つ各要素群にそれぞれ外接する長方形の長辺の長さに対する短辺の長さの比が 1Z2以上になるように、 mの平方根の少数点以下を切り捨てて得られる整数 n個の 要素群に仮想的に分割し、前記第 1フライアイ光学系において互いに隣り合う任意の n個の第 1光学要素を想定したとき、
前記第 2フライアイ光学系中の i (i= l〜n)番目の要素群に含まれる第 2光学要素 の数を Piとし、前記任意の n個の第 1光学要素に対応する n個の第 2光学要素のうち 、 i (i= 1〜n)番目の要素群に含まれる第 2光学要素の数を Riとするとき、
[数 3]
H = (Ri/n/Pi/A)x\og2(nxPixA/Ri) (1)
(=1
ただし、
J RilnlPi により定義される評価値 Hが、該評価値 Hのとり得る最大値と最小値との平均値よりも 大きくなるように、前記 m個の第 1光学要素と前記 m個の第 2光学要素との対応関係 が設定されてレ、る照明光学装置。
[12] 前記 m個の第 1光学要素の各々および前記 m個の第 2光学要素の各々はそれぞれ 凹面反射鏡である請求項 11に記載の照明光学装置。
[13] 前記 m個の第 1光学要素の各々は円弧状の外形形状を有し、前記 m個の第 2光学 要素の各々は矩形状の外形形状を有する請求項 11または 12に記載の照明光学装 置。
[14] 前記第 1フライアイ光学系中の前記 m個の第 1光学要素は互いに隣接して配置され ている請求項 11乃至 13のいずれ力 1項に記載の照明光学装置。
[15] 前記第 2フライアイ光学系中の前記 m個の第 2光学要素は互いに隣接して配置され ている請求項 11乃至 14のいずれ力 1項に記載の照明光学装置。
[16] 光源力 の光に基づいて被照射面を照明する照明光学装置において、
前記光源と前記被照射面との間の光路中に配置された複数の第 1光学要素を有 する第 1フライアイ光学系と、
前記第 1フライアイ光学系と前記被照射面との間の光路中に前記複数の第 1光学 要素に一対一対応するように配置された複数の第 2光学要素を有する第 2フライアイ 光学系とを備え、
前記複数の第 2光学要素の各々からの光が前記被照射面を重畳的に照明するよう に構成され、
前記第 1フライアイ光学系は、 N個の第 1光学要素からなる要素群を N個含み、 前記第 2フライアイ光学系は、 N個の第 2光学要素からなる要素群を N個含み、 前記複数の第 1光学要素と前記複数の第 2光学要素との対応関係は、前記第 1フ ライアイ光学系の各要素群の i (i= 1〜N)番目の第 1光学要素を経た光束が、前記 第 2フライアイ光学系の i (i= 1〜N)番目の要素群の第 2光学要素に入射するように 設定されている照明光学装置。
光源力 の光に基づいて被照射面を照明する照明光学装置において、
前記光源と前記被照射面との間の光路中に配置された複数の第 1光学要素を有 する第 1フライアイ光学系と、
前記第 1フライアイ光学系と前記被照射面との間の光路中に前記複数の第 1光学 要素に一対一対応するように配置された複数の第 2光学要素を有する第 2フライアイ 光学系とを備え、
前記複数の第 2光学要素の各々からの光が前記被照射面を重畳的に照明するよう に構成され、
前記第 1フライアイ光学系は、 n個の第 1光学要素からなる要素群を N個含み、 前記第 2フライアイ光学系は、 n個の第 2光学要素からなる要素群を N個含み、 前記複数の第 1光学要素と前記複数の第 2光学要素との対応関係は、前記第 1フ ライアイ光学系の i (i= 1〜N)番目の要素群の各第 1光学要素を経た光束が、前記 第 2フライアイ光学系の i (i= 1〜N)番目の要素群の各第 2光学要素に入射するよう に設定され、
前記第 1フライアイ光学系中の各要素群および前記第 2フライアイ光学系中の各要 素群にそれぞれ外接する長方形の長辺の長さに対する短辺の長さの比は 1/2以上 である照明光学装置。
[18] 光源力 の光に基づいて被照射面を照明する照明光学装置において、
前記光源と前記被照射面との間の光路中に配置された複数の第 1光学要素を有 する第 1フライアイ光学系と、
前記第 1フライアイ光学系と前記被照射面との間の光路中に前記複数の第 1光学 要素に一対一対応するように配置された複数の第 2光学要素を有する第 2フライアイ 光学系とを備え、
前記複数の第 2光学要素の各々からの光が前記被照射面を重畳的に照明するよう に構成され、
前記第 1フライアイ光学系は、 n個の第 1光学要素からなる要素群を N個含み、 前記第 2フライアイ光学系は、 N個の第 2光学要素からなる要素群を n個含み、 前記複数の第 1光学要素と前記複数の第 2光学要素との対応関係は、前記第 1フ ライアイ光学系の少なくとも 1つの要素群について、当該要素群の i (i= l〜n)番目の 第 1光学要素を経た光束が、前記第 2フライアイ光学系の i (i= l〜n)番目の要素群 の第 2光学要素に入射するように設定されている照明光学装置。
[19] 前記第 1フライアイ光学系のすべての要素群について、各要素群の i (i= l〜n)番目 の第 1光学要素を経た光束が、前記第 2フライアイ光学系の i (i= l〜n)番目の要素 群の第 2光学要素に入射するように設定されている請求項 18に記載の照明光学装 置。
[20] 前記第 1フライアイ光学系および前記第 2フライアイ光学系のうちの少なくとも一方の 光学系の各要素群において、各要素群中の複数の光学要素は互いに異なる焦点距 離を有する請求項 16乃至 19のいずれか 1項に記載の照明光学装置。
[21] 前記複数の第 1光学要素の各々および前記複数の第 2光学要素の各々はそれぞれ 凹面反射鏡である請求項 16乃至 20のいずれ力 4項に記載の照明光学装置。
[22] 前記第 1光学要素の各々は円弧状の外形形状を有し、前記第 2光学要素の各々は 矩形状の外形形状を有する請求項 16乃至 21のいずれ力 4項に記載の照明光学装 置。
[23] 前記第 1フライアイ光学系の 1つの要素群に含まれる第 1光学要素は互いに隣接して 配置されている請求項 16乃至 22のいずれ力 1項に記載の照明光学装置。
[24] 前記第 2フライアイ光学系の 1つの要素群に含まれる第 2光学要素は互いに隣接して 配置されている請求項 16乃至 23のいずれ力 1項に記載の照明光学装置。
[25] 請求項 1乃至 24のいずれ力 1項に記載の照明光学装置を備え、前記被照射面に配 置されたマスクのパターンを感光性基板に露光する露光装置。
[26] 請求項 25に記載の露光装置を用いて前記マスクのパターンを前記感光性基板に露 光する露光工程と、
前記露光工程を経た前記感光性基板を現像する現像工程とを含むデバイス製造 方法。
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