JP5326733B2 - 照明光学系、露光装置、およびデバイス製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、照明光学系、露光装置、およびデバイス製造方法に関する。さらに詳細には、本発明は、例えば半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のデバイスをリソグラフィー工程で製造するための露光装置に好適な照明光学系に関するものである。

この種の典型的な露光装置においては、光源から射出された光が、オプティカルインテグレータとしてのフライアイレンズを介して、多数の光源からなる実質的な面光源としての二次光源（一般には照明瞳における所定の光強度分布）を形成する。以下、照明瞳での光強度分布を、「瞳強度分布」という。また、照明瞳とは、照明瞳と被照射面（露光装置の場合にはマスクまたはウェハ）との間の光学系の作用によって、被照射面が照明瞳のフーリエ変換面となるような位置として定義される。

二次光源からの光は、コンデンサーレンズにより集光された後、所定のパターンが形成されたマスクを重畳的に照明する。マスクを透過した光は投影光学系を介してウェハ上に結像し、ウェハ上にはマスクパターンが投影露光（転写）される。マスクに形成されたパターンは高集積化されており、この微細パターンをウェハ上に正確に転写するにはウェハ上において均一な照度分布を得ることが不可欠である。

マスクの微細パターンをウェハ上に正確に転写するために、例えば輪帯状や複数極状（２極状、４極状など）の瞳強度分布を形成し、投影光学系の焦点深度や解像力を向上させる技術が提案されている（特許文献１を参照）。

米国特許公開第２００６／００５５８３４号公報

マスクの微細パターンをウェハ上に忠実に転写するには、瞳強度分布を所望の形状に調整するだけでなく、最終的な被照射面としてのウェハ上の各点に関する瞳強度分布をそれぞれほぼ均一に調整する必要がある。ウェハ上の各点での瞳強度分布の均一性にばらつきがあると、ウェハ上の位置毎にパターンの線幅がばらついて、マスクの微細パターンを露光領域の全体に亘って所望の線幅でウェハ上に忠実に転写することができない。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、被照射面上の各点での瞳強度分布をそれぞれほぼ均一に調整することのできる照明光学系を提供することを目的とする。また、本発明は、被照射面上の各点での瞳強度分布をそれぞれほぼ均一に調整する照明光学系を用いて、適切な照明条件のもと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。

前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、光源からの光で被照射面を照明する照明光学系において、オプティカルインテグレータを有し、該オプティカルインテグレータよりも後側の照明瞳に瞳強度分布を形成する分布形成光学系と、前記照明瞳の直前または直後の位置に配置されて前記照明瞳の面とほぼ平行な面に沿って互いに交差するように延びる少なくとも２つの遮光部材とを備え、前記少なくとも２つの遮光部材は、前記被照射面上の１点に向かう光の前記少なくとも２つの遮光部材による減光率が前記被照射面の中心から周辺にかけて増大するように構成されていることを特徴とする照明光学系を提供する。

本発明の第２形態では、所定のパターンを照明するための第１形態の照明光学系を備え、前記所定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。

本発明の第３形態では、第２形態の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、前記所定のパターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成する現像工程と、前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工する加工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。

本発明の照明光学系では、オプティカルインテグレータよりも後側の照明瞳の直前または直後の位置に、照明瞳の面とほぼ平行な面に沿って互いに交差するように延びる少なくとも２つの遮光部材が配置され、被照射面上の１点に向かう光の遮光部材による減光率が被照射面の中心から周辺にかけて増大するように構成されている。したがって、被照射面への光の入射位置に応じて変化する所要の減光率特性を有する遮光部材の減光作用により、被照射面上の各点に関する瞳強度分布をそれぞれ独立的に調整することによって、各点に関する瞳強度分布を互いにほぼ同じ性状の分布に調整することが可能である。

その結果、本発明の照明光学系では、例えば被照射面上の各点での瞳強度分布を一律に調整する補正フィルターと、各点に関する瞳強度分布をそれぞれ独立的に調整する遮光部材との協働作用により、被照射面上の各点での瞳強度分布をそれぞれほぼ均一に調整することができる。こうして、本発明の露光装置では、被照射面上の各点での瞳強度分布をそれぞれほぼ均一に調整する照明光学系を用いて、適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことができ、ひいては良好なデバイスを製造することができる。

本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。 照明瞳に形成される４極状の二次光源を示す図である。 ウェハ上に形成される矩形状の静止露光領域を示す図である。 静止露光領域内の中心点Ｐ１に入射する光が形成する４極状の瞳強度分布の性状を説明する図である。 静止露光領域内の周辺点Ｐ２，Ｐ３に入射する光が形成する４極状の瞳強度分布の性状を説明する図である。 （ａ）は中心点Ｐ１に関する瞳強度分布のＺ方向に沿った光強度分布を、（ｂ）は周辺点Ｐ２，Ｐ３に関する瞳強度分布のＺ方向に沿った光強度分布を模式的に示す図である。 単一のフィン部材の作用を説明する第１の図である。 単一のフィン部材の作用を説明する第２の図である。 単一のフィン部材の減光率特性を示す図である。 中心点Ｐ１に関する瞳強度分布が単一のフィン部材により調整される様子を模式的に示す図である。 周辺点Ｐ２，Ｐ３に関する瞳強度分布が単一のフィン部材により調整される様子を模式的に示す図である。 Ｘ方向にほぼ平行に延びるフィン部材を用いる場合に発生する不都合を説明する第１の図である。 Ｘ方向にほぼ平行に延びるフィン部材を用いる場合に発生する不都合を説明する第２の図である。 照明瞳に形成される４極状の二次光源と本実施形態にかかる遮光部を構成する一対の遮光部材との位置関係を示す図である。 本実施形態にかかる一対の遮光部材を用いることにより図１２に示すような不都合が回避されることを説明する図である。 本実施形態にかかる一対の遮光部材を用いることにより図１３に示すような不都合が回避されることを説明する図である。 本実施形態における視差の影響を説明する図である。 本実施形態の比較例における視差の影響を説明する図である。 本実施形態の第１変形例にかかる遮光部の構成を示す図である。 本実施形態の第２変形例にかかる遮光部の構成を示す図である。 本実施形態の第３変形例にかかる遮光部の構成を示す図である。 本実施形態の第４変形例にかかる遮光部の構成を示す図である。 補正フィルターの一例の構成を示す図である。 半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。 液晶表示素子等の液晶デバイスの製造工程を示すフローチャートである。

本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。図１において、感光性基板であるウェハＷの露光面（転写面）の法線方向に沿ってＺ軸を、ウェハＷの露光面内において図１の紙面に平行な方向にＹ軸を、ウェハＷの露光面内において図１の紙面に垂直な方向にＸ軸をそれぞれ設定している。

図１を参照すると、本実施形態の露光装置では、光源１から露光光（照明光）が供給される。光源１として、たとえば１９３ｎｍの波長の光を供給するＡｒＦエキシマレーザ光源や２４８ｎｍの波長の光を供給するＫｒＦエキシマレーザ光源などを用いることができる。光源１から射出された光束は、整形光学系２により所要の断面形状の光束に変換された後、例えば輪帯照明用の回折光学素子３を介して、アフォーカルレンズ４に入射する。

アフォーカルレンズ４は、その前側焦点位置と回折光学素子３の位置とがほぼ一致し且つその後側焦点位置と図中破線で示す所定面５の位置とがほぼ一致するように設定されたアフォーカル系（無焦点光学系）である。回折光学素子３は、基板に露光光（照明光）の波長程度のピッチを有する段差を形成することによって構成され、入射ビームを所望の角度に回折する作用を有する。具体的には、輪帯照明用の回折光学素子３は、矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合に、ファーフィールド（またはフラウンホーファー回折領域）に輪帯状の光強度分布を形成する機能を有する。

したがって、回折光学素子３に入射したほぼ平行光束は、アフォーカルレンズ４の瞳面に輪帯状の光強度分布を形成した後、輪帯状の角度分布でアフォーカルレンズ４から射出される。アフォーカルレンズ４の前側レンズ群４ａと後側レンズ群４ｂとの間の光路中において、その瞳位置またはその近傍には、補正フィルター６が配置されている。補正フィルター６は平行平面板の形態を有し、その光学面にはクロムや酸化クロム等からなる遮光性ドットの濃密パターンが形成されている。すなわち、補正フィルター６は、光の入射位置に応じて透過率の異なる透過率分布を有する。補正フィルター６の具体的な作用については後述する。

アフォーカルレンズ４を介した光は、σ値（σ値＝照明光学系のマスク側開口数／投影光学系のマスク側開口数）可変用のズームレンズ７を介して、オプティカルインテグレータとしてのマイクロフライアイレンズ（またはフライアイレンズ）８に入射する。マイクロフライアイレンズ８は、例えば縦横に且つ稠密に配列された多数の正屈折力を有する微小レンズからなる光学素子であって、平行平面板にエッチング処理を施して微小レンズ群を形成することによって構成されている。

マイクロフライアイレンズを構成する各微小レンズは、フライアイレンズを構成する各レンズエレメントよりも微小である。また、マイクロフライアイレンズは、互いに隔絶されたレンズエレメントからなるフライアイレンズとは異なり、多数の微小レンズ（微小屈折面）が互いに隔絶されることなく一体的に形成されている。しかしながら、正屈折力を有するレンズ要素が縦横に配置されている点でマイクロフライアイレンズはフライアイレンズと同じ波面分割型のオプティカルインテグレータである。なお、マイクロフライアイレンズ８として、例えばシリンドリカルマイクロフライアイレンズを用いることもできる。シリンドリカルマイクロフライアイレンズの構成および作用は、例えば米国特許第６９１３３７３号公報に開示されている。

所定面５の位置はズームレンズ７の前側焦点位置またはその近傍に配置され、マイクロフライアイレンズ８の入射面はズームレンズ７の後側焦点位置またはその近傍に配置されている。換言すると、ズームレンズ７は、所定面５とマイクロフライアイレンズ８の入射面とを実質的にフーリエ変換の関係に配置し、ひいてはアフォーカルレンズ４の瞳面とマイクロフライアイレンズ８の入射面とを光学的にほぼ共役に配置している。

したがって、マイクロフライアイレンズ８の入射面上には、アフォーカルレンズ４の瞳面と同様に、たとえば光軸ＡＸを中心とした輪帯状の照野が形成される。この輪帯状の照野の全体形状は、ズームレンズ７の焦点距離に依存して相似的に変化する。マイクロフライアイレンズ８における各微小レンズの入射面（すなわち単位波面分割面）は、例えばＺ方向に沿って長辺を有し且つＸ方向に沿って短辺を有する矩形状であって、マスクＭ上において形成すべき照明領域の形状（ひいてはウェハＷ上において形成すべき露光領域の形状）と相似な矩形状である。

マイクロフライアイレンズ８に入射した光束は二次元的に分割され、その後側焦点面またはその近傍の位置（ひいては照明瞳の位置）には、マイクロフライアイレンズ８の入射面に形成される照野とほぼ同じ光強度分布を有する二次光源、すなわち光軸ＡＸを中心とした輪帯状の実質的な面光源からなる二次光源（瞳強度分布）が形成される。マイクロフライアイレンズ８の後側焦点面またはその近傍には、遮光部９が配置されている。遮光部９の構成および作用については後述する。

また、マイクロフライアイレンズ８の後側焦点面またはその近傍には、必要に応じて、輪帯状の二次光源に対応した輪帯状の開口部（光透過部）を有する照明開口絞り（不図示）が配置されている。照明開口絞りは、照明光路に対して挿脱自在に構成され、且つ大きさおよび形状の異なる開口部を有する複数の開口絞りと切り換え可能に構成されている。開口絞りの切り換え方式として、たとえば周知のターレット方式やスライド方式などを用いることができる。照明開口絞りは、後述する投影光学系ＰＬの入射瞳面と光学的にほぼ共役な位置に配置され、二次光源の照明に寄与する範囲を規定する。

マイクロフライアイレンズ８および遮光部９を経た光は、コンデンサー光学系１０を介して、マスクブラインド１１を重畳的に照明する。こうして、照明視野絞りとしてのマスクブラインド１１には、マイクロフライアイレンズ８の微小レンズの形状と焦点距離とに応じた矩形状の照野が形成される。マスクブラインド１１の矩形状の開口部（光透過部）を経た光は、前側レンズ群１２ａと後側レンズ群１２ｂとからなる結像光学系１２を介して、所定のパターンが形成されたマスクＭを重畳的に照明する。すなわち、結像光学系１２は、マスクブラインド１１の矩形状開口部の像をマスクＭ上に形成することになる。

マスクステージＭＳ上に保持されたマスクＭには転写すべきパターンが形成されており、パターン領域全体のうちＹ方向に沿って長辺を有し且つＸ方向に沿って短辺を有する矩形状（スリット状）のパターン領域が照明される。マスクＭのパターン領域を透過した光は、投影光学系ＰＬを介して、ウェハステージＷＳ上に保持されたウェハ（感光性基板）Ｗ上にマスクパターンの像を形成する。すなわち、マスクＭ上での矩形状の照明領域に光学的に対応するように、ウェハＷ上においてもＹ方向に沿って長辺を有し且つＸ方向に沿って短辺を有する矩形状の静止露光領域（実効露光領域）にパターン像が形成される。

こうして、いわゆるステップ・アンド・スキャン方式にしたがって、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと直交する平面（ＸＹ平面）内において、Ｘ方向（走査方向）に沿ってマスクステージＭＳとウェハステージＷＳとを、ひいてはマスクＭとウェハＷとを同期的に移動（走査）させることにより、ウェハＷ上には静止露光領域のＹ方向寸法に等しい幅を有し且つウェハＷの走査量（移動量）に応じた長さを有するショット領域（露光領域）に対してマスクパターンが走査露光される。

本実施形態では、上述したように、マイクロフライアイレンズ８により形成される二次光源を光源として、照明光学系（２〜１２）の被照射面に配置されるマスクＭをケーラー照明する。このため、二次光源が形成される位置は投影光学系ＰＬの開口絞りＡＳの位置と光学的に共役であり、二次光源の形成面を照明光学系（２〜１２）の照明瞳面と呼ぶことができる。典型的には、照明瞳面に対して被照射面（マスクＭが配置される面、または投影光学系ＰＬを含めて照明光学系と考える場合にはウェハＷが配置される面）が光学的なフーリエ変換面となる。

なお、瞳強度分布とは、照明光学系（２〜１２）の照明瞳面または当該照明瞳面と光学的に共役な面における光強度分布（輝度分布）である。マイクロフライアイレンズ８による波面分割数が比較的大きい場合、マイクロフライアイレンズ８の入射面に形成される大局的な光強度分布と、二次光源全体の大局的な光強度分布（瞳強度分布）とが高い相関を示す。このため、マイクロフライアイレンズ８の入射面および当該入射面と光学的に共役な面における光強度分布についても瞳強度分布と称することができる。図１の構成において、回折光学素子３、アフォーカルレンズ４、ズームレンズ７、およびマイクロフライアイレンズ８は、マイクロフライアイレンズ８よりも後側の照明瞳に瞳強度分布を形成する分布形成光学系を構成している。

輪帯照明用の回折光学素子３に代えて、複数極照明（２極照明、４極照明、８極照明など）用の回折光学素子（不図示）を照明光路中に設定することによって、複数極照明を行うことができる。複数極照明用の回折光学素子は、矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合に、ファーフィールドに複数極状（２極状、４極状、８極状など）の光強度分布を形成する機能を有する。したがって、複数極照明用の回折光学素子を介した光束は、マイクロフライアイレンズ８の入射面に、たとえば光軸ＡＸを中心とした複数の所定形状（円弧状、円形状など）の照野からなる複数極状の照野を形成する。その結果、マイクロフライアイレンズ８の後側焦点面またはその近傍にも、その入射面に形成された照野と同じ複数極状の二次光源が形成される。

また、輪帯照明用の回折光学素子３に代えて、円形照明用の回折光学素子（不図示）を照明光路中に設定することによって、通常の円形照明を行うことができる。円形照明用の回折光学素子は、矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合に、ファーフィールドに円形状の光強度分布を形成する機能を有する。したがって、円形照明用の回折光学素子を介した光束は、マイクロフライアイレンズ８の入射面に、たとえば光軸ＡＸを中心とした円形状の照野を形成する。その結果、マイクロフライアイレンズ８の後側焦点面またはその近傍にも、その入射面に形成された照野と同じ円形状の二次光源が形成される。また、輪帯照明用の回折光学素子３に代えて、適当な特性を有する回折光学素子（不図示）を照明光路中に設定することによって、様々な形態の変形照明を行うことができる。回折光学素子３の切り換え方式として、たとえば周知のターレット方式やスライド方式などを用いることができる。

以下の説明では、本実施形態の作用効果の理解を容易にするために、マイクロフライアイレンズ８の後側焦点面またはその近傍の照明瞳には、図２に示すような４極状の瞳強度分布（二次光源）２０が形成されるものとする。また、本発明の原理の理解を容易にするために、本実施形態にかかる遮光部９ではなく、Ｘ方向にほぼ平行に延びる単一のフィン部材（プレート状の形態を有する遮光部材）９０が、４極状の瞳強度分布２０の形成面の直後に配置されているものとする。また、以下の説明において単に「照明瞳」という場合には、マイクロフライアイレンズ８の後側焦点面またはその近傍の照明瞳を指すものとする。

図２を参照すると、照明瞳に形成される４極状の瞳強度分布２０は、光軸ＡＸを挟んでＸ方向に間隔を隔てた一対の円弧状の実質的な面光源（以下、単に「面光源」という）２０ａ，２０ｂと、光軸ＡＸを挟んでＺ方向に間隔を隔てた一対の円弧状の実質的な面光源２０ｃ，２０ｄとを有する。なお、照明瞳におけるＸ方向はマイクロフライアイレンズ８の矩形状の微小レンズの短辺方向であって、ウェハＷの走査方向に対応している。また、照明瞳におけるＺ方向は、マイクロフライアイレンズ８の矩形状の微小レンズの長辺方向であって、ウェハＷの走査方向と直交する走査直交方向（ウェハＷ上におけるＹ方向）に対応している。

ウェハＷ上には、図３に示すように、Ｙ方向に沿って長辺を有し且つＸ方向に沿って短辺を有する矩形状の静止露光領域ＥＲが形成され、この静止露光領域ＥＲに対応するように、マスクＭ上には矩形状の照明領域（不図示）が形成される。ここで、静止露光領域ＥＲ内の１点に入射する光が照明瞳に形成する４極状の瞳強度分布は、入射点の位置に依存することなく、互いにほぼ同じ形状を有する。しかしながら、４極状の瞳強度分布を構成する各面光源の光強度は、入射点の位置に依存して異なる傾向がある。

具体的には、図４に示すように、静止露光領域ＥＲ内の中心点Ｐ１に入射する光が形成する４極状の瞳強度分布２１の場合、Ｚ方向に間隔を隔てた面光源２１ｃおよび２１ｄの光強度の方が、Ｘ方向に間隔を隔てた面光源２１ａおよび２１ｂの光強度よりも大きくなる傾向がある。一方、図５に示すように、静止露光領域ＥＲ内の中心点Ｐ１からＹ方向に間隔を隔てた周辺の点Ｐ２，Ｐ３に入射する光が形成する４極状の瞳強度分布２２の場合、Ｚ方向に間隔を隔てた面光源２２ｃおよび２２ｄの光強度の方が、Ｘ方向に間隔を隔てた面光源２２ａおよび２２ｂの光強度よりも小さくなる傾向がある。

一般に、照明瞳に形成される瞳強度分布の外形形状にかかわらず、ウェハＷ上の静止露光領域ＥＲ内の中心点Ｐ１に関する瞳強度分布（中心点Ｐ１に入射する光が照明瞳に形成する瞳強度分布）のＺ方向に沿った光強度分布は、図６（ａ）に示すように、中央において最も小さく周辺に向かって増大する凹曲線状の分布を有する。一方、ウェハＷ上の静止露光領域ＥＲ内の周辺点Ｐ２，Ｐ３に関する瞳強度分布のＺ方向に沿った光強度分布は、図６（ｂ）に示すように、中央において最も大きく周辺に向かって減少する凸曲線状の分布を有する。

そして、瞳強度分布のＺ方向に沿った光強度分布は、静止露光領域ＥＲ内のＸ方向（走査方向）に沿った入射点の位置にはあまり依存しないが、静止露光領域ＥＲ内のＹ方向（走査直交方向）に沿った入射点の位置に依存して変化する傾向がある。このように、ウェハＷ上の静止露光領域ＥＲ内の各点に関する瞳強度分布（各点に入射する光が照明瞳に形成する瞳強度分布）がそれぞれほぼ均一でない場合、ウェハＷ上の位置毎にパターンの線幅がばらついて、マスクＭの微細パターンを露光領域の全体に亘って所望の線幅でウェハＷ上に忠実に転写することができない。

本実施形態では、上述したように、アフォーカルレンズ４の瞳位置またはその近傍に、光の入射位置に応じて透過率の異なる透過率分布を有する補正フィルター６が配置されている。また、アフォーカルレンズ４の瞳位置は、その後側レンズ群４ｂとズームレンズ７とにより、マイクロフライアイレンズ８の入射面と光学的に共役である。したがって、補正フィルター６の作用により、マイクロフライアイレンズ８の入射面に形成される光強度分布が調整（補正）され、ひいてはマイクロフライアイレンズ８の後側焦点面またはその近傍の照明瞳に形成される瞳強度分布も調整される。

ただし、補正フィルター６は、ウェハＷ上の静止露光領域ＥＲ内の各点に関する瞳強度分布を、各点の位置に依存することなく一律に調整する。その結果、補正フィルター６の作用により、例えば中心点Ｐ１に関する４極状の瞳強度分布２１がほぼ均一になるように、ひいては各面光源２１ａ〜２１ｄの光強度が互いにほぼ等しくなるように調整することはできるが、その場合には周辺点Ｐ２、Ｐ３に関する４極状の瞳強度分布２２の面光源２２ａ，２２ｂと面光源２２ｃ，２２ｄとの光強度の差は却って大きくなってしまう。

すなわち、補正フィルター６の作用により、ウェハＷ上の静止露光領域ＥＲ内の各点に関する瞳強度分布をそれぞれほぼ均一に調整するには、補正フィルター６とは別の手段により、各点に関する瞳強度分布を互いに同じ性状の分布に調整する必要がある。具体的には、例えば中心点Ｐ１に関する瞳強度分布２１および周辺点Ｐ２，Ｐ３に関する瞳強度分布２２において、面光源２１ａ，２１ｂと面光源２１ｃ，２１ｄとの光強度の大小関係と面光源２２ａ，２２ｂと面光源２２ｃ，２２ｄとの光強度の大小関係とをほぼ同じ比率で一致させる必要がある。

本実施形態では、中心点Ｐ１に関する瞳強度分布の性状と周辺点Ｐ２，Ｐ３に関する瞳強度分布の性状とをほぼ一致させるために、周辺点Ｐ２，Ｐ３に関する瞳強度分布２２において面光源２２ａ，２２ｂの光強度の方が面光源２２ｃ，２２ｄの光強度よりも小さくなるように調整する調整手段として遮光部９を備えている。しかしながら、上述したように、本発明の原理の理解を容易にするために、本実施形態にかかる遮光部９と同じ原理にしたがって減光作用を奏する単一のフィン部材９０を備えた構成について考察する。図７および図８は、単一のフィン部材９０の作用を説明する図である。図９は、単一のフィン部材９０の減光率特性を示す図である。

プレート状の形態を有するフィン部材９０は、図２に示すように、光軸ＡＸを挟んでＸ方向に間隔を隔てた一対の面光源２０ａ，２０ｂに対応するようにＸ方向にほぼ平行に位置決めされている。具体的には、フィン部材９０は、例えば外形形状が矩形状の平行平面板の形態を有し、その厚さ方向（Ｚ方向）が照明瞳の面（ＸＺ平面）とほぼ平行で、且つその幅方向（Ｙ方向）が光軸ＡＸの方向とほぼ平行になるように配置されている。すなわち、フィン部材９０の厚さ方向は、マイクロフライアイレンズ８の矩形状の単位波面分割面の長辺方向とほぼ一致している。

したがって、４極状の瞳強度分布２０のうち、面光源２０ａおよび２０ｂからの光はフィン部材９０の作用を受けるが、面光源２０ｃおよび２０ｄからの光はフィン部材９０の作用を受けない。この場合、図７に示すように、ウェハＷ上の静止露光領域ＥＲ内の中心点Ｐ１に達する光、すなわちマスクブラインド１１の開口部の中心点Ｐ１’に達する光は、フィン部材９０の照明瞳側の端面におけるＸＺ平面に対して入射角度０で入射するので、フィン部材９０により遮られる光の量は僅かである。換言すれば、中心点Ｐ１に関する瞳強度分布２１の面光源２１ａおよび２１ｂからの光のフィン部材９０による減光率は０％に近い値になる。

一方、図８に示すように、ウェハＷ上の静止露光領域ＥＲ内の周辺点Ｐ２，Ｐ３に達する光、すなわちマスクブラインド１１の開口部の周辺点Ｐ２’，Ｐ３’に達する光は、フィン部材９０の照明瞳側の端面におけるＸＺ平面に対して入射角度±θで入射するため、フィン部材９０により遮られる光の量は比較的多い。換言すれば、周辺点Ｐ２，Ｐ３に関する瞳強度分布２２の面光源２２ａおよび２２ｂからの光のフィン部材９０による減光率は、入射角度±θの絶対値の大きさに応じて比較的大きな値になる。

このように、被照射面である静止露光領域ＥＲ上の１点に向かう光のフィン部材９０による減光率は、図９に示すように、フィン部材９０の照明瞳側の端面におけるＸＺ平面に対する入射角度の絶対値の大きさに応じて増大するように、すなわち静止露光領域ＥＲの中心から周辺にかけて増大するように構成されている。さらに具体的には、フィン部材９０は、マイクロフライアイレンズ８の矩形状の単位波面分割面の長辺方向（Ｚ方向：静止露光領域ＥＲ上ではＹ方向）に沿って、静止露光領域ＥＲの中心から周辺へ減光率が増大するように構成されている。

なお、図７および図８において、参照符号Ｂ１は面光源２０ａ（２１ａ，２２ａ）のＸ方向に沿った最外縁の点（図２を参照）を示し、参照符号Ｂ２は面光源２０ｂ（２１ｂ，２２ｂ）のＸ方向に沿った最外縁の点（図２を参照）を示している。さらに、図７および図８に関連する説明の理解を容易するために、面光源２０ｃ（２１ｃ，２２ｃ）のＺ方向に沿った最外縁の点を参照符号Ｂ３で示し、面光源２０ｄ（２１ｄ，２２ｄ）のＺ方向に沿った最外縁の点を参照符号Ｂ４で示している。ただし、上述したように、面光源２０ｃ（２１ｃ，２２ｃ）および面光源２０ｄ（２１ｄ，２２ｄ）からの光は、フィン部材９０の減光作用を受けない。

こうして、中心点Ｐ１に関する瞳強度分布２１のうち、面光源２１ａおよび２１ｂからの光は、フィン部材９０の減光作用を受けるものの、その光強度はほとんど変化しない。面光源２１ｃおよび２１ｄからの光は、フィン部材９０の減光作用を受けないため、その光強度は変化しない。その結果、中心点Ｐ１に関する瞳強度分布２１は、図１０に示すように、フィン部材９０の減光作用を受けても、元の分布２１とほぼ同じ性状の瞳強度分布２１’に僅かに調整されるだけである。すなわち、フィン部材９０により調整された瞳強度分布２１’においても、Ｚ方向に間隔を隔てた面光源２１ｃ，２１ｄの光強度の方がＸ方向に間隔を隔てた面光源２１ａ’，２１ｂ’の光強度よりも大きい性状は維持される。

一方、周辺点Ｐ２、Ｐ３に関する瞳強度分布２２のうち、面光源２２ａおよび２２ｂからの光は、フィン部材９０の減光作用を受けて、その光強度は低下する。面光源２２ｃおよび２２ｄからの光は、フィン部材９０の減光作用を受けないため、その光強度は変化しない。その結果、周辺点Ｐ２、Ｐ３に関する瞳強度分布２２は、図１１に示すように、フィン部材９０の減光作用により、元の分布２２とは異なる性状の瞳強度分布２２’に調整される。すなわち、フィン部材９０により調整された瞳強度分布２２’では、Ｚ方向に間隔を隔てた面光源２２ｃ，２２ｄの光強度の方がＸ方向に間隔を隔てた面光源２２ａ’，２２ｂ’の光強度よりも大きい性状に変化する。

こうして、フィン部材９０の減光作用により、周辺点Ｐ２、Ｐ３に関する瞳強度分布２２は、中心点Ｐ１に関する瞳強度分布２１’とほぼ同じ性状の分布２２’に調整される。同様に、中心点Ｐ１と周辺点Ｐ２、Ｐ３との間でＹ方向に沿って並んだ各点に関する瞳強度分布、ひいてはウェハＷ上の静止露光領域ＥＲ内の各点に関する瞳強度分布も、中心点Ｐ１に関する瞳強度分布２１’とほぼ同じ性状の分布に調整される。換言すれば、フィン部材９０の減光作用により、ウェハＷ上の静止露光領域ＥＲ内の各点に関する瞳強度分布は互いにほぼ同じ性状の分布に調整される。さらに別の表現をすれば、フィン部材９０は、各点に関する瞳強度分布を互いにほぼ同じ性状の分布に調整するために必要な所要の減光率特性を有する。

このように、図１に示す照明光学系（２〜１２）の構成において、Ｘ方向にほぼ平行に延びる単一のフィン部材９０を瞳強度分布の形成面（すなわち照明瞳）の直後に配置すると、ウェハＷ上の静止露光領域ＥＲへの光の入射位置に応じて変化する所要の減光率特性を有し、静止露光領域ＥＲ内の各点に関する瞳強度分布をそれぞれ独立的に調整するフィン部材９０と、静止露光領域ＥＲ内の各点に関する瞳強度分布を一律に調整する補正フィルター６との協働作用により、各点に関する瞳強度分布をそれぞれほぼ均一に調整することができる。

ただし、図１２に示すようにマイクロフライアイレンズ８の矩形状の単位波面分割面８ａの短辺方向、すなわちＸ方向にほぼ平行に延びるフィン部材９０を用いる場合、以下のような不都合が発生する可能性がある。なお、図１２では、マイクロフライアイレンズ８の一部の単位波面分割面８ａだけを示し、図示したすべての単位波面分割面８ａに対応して小光源２３（ハッチングを施した楕円形で模式的に表す）が形成されている様子を示している。図１２の左側の図に示すように単一のフィン部材９０がＸ方向に対して僅かに傾いて（図１２では説明の理解を容易するために傾き角が誇張されているが、例えば１度程度の角度だけ傾いて）配置されている場合、図１２の右側の図に示すように黒塗りした単位波面分割面８ａに対応して形成される小光源２３からの光に対して単一のフィン部材９０が減光作用を発揮する。換言すると、図１２の右側の図において破線で示す単一のフィン部材９０に対向する一連の単位波面分割面８ａのうち、減光作用を受けない比較的多くの単位波面分割面８ａが単一のフィン部材９０の長手方向に沿って連続的に存在する。

その結果、図１３に示すように、ウェハＷ上の静止露光領域ＥＲ内のある点に関する４極状の瞳強度分布２４において、光軸ＡＸを挟んでＸ方向に間隔を隔てた一対の面光源２４ａ，２４ｂのうち、例えば一方の面光源２４ｂがフィン部材９０の所望の減光作用を受けることができなくなる可能性がある。図１３では、Ｘ方向にほぼ平行に延びる３つのフィン部材９０の面光源２４ａおよび２４ｂに対する減光作用を、それぞれＸ方向に延びる線分によって模式的に表している。また、図１３では、面光源２４ａに対して３つのフィン部材９０がすべて所望の減光作用を発揮し、面光源２４ｂに対して両端のフィン部材９０が所望の減光作用を発揮しているが中央のフィン部材９０が減光作用をほとんど発揮していない状態を例示している。この場合、面光源２４ｂを所望の光強度に調整することができず、ひいては光軸ＡＸを挟んでＸ方向に間隔を隔てた面光源２４ａと２４ｂとの間で光強度のバランスを欠いてしまう。

なお、図２において単一のフィン部材９０に加えて、同じくＸ方向にほぼ平行に延びる１つまたは複数のフィン部材（例えば単一のフィン部材９０と同じ構成を有するフィン部材）を配置しても、これらの互いに平行な複数のフィン部材は、単一のフィン部材９０と同様に、静止露光領域ＥＲの中心から周辺へ減光率が増大するような性状の減光率特性を有する。また、図２において単一のフィン部材９０を光軸ＡＸ廻りに適当な角度（例えば４５度以下の任意の角度）だけ回転させて単一のフィン部材９０がＸ方向と交差する方向に延びるように配置しても、このＸ方向に対して傾いた単一のフィン部材９０は、Ｘ方向にほぼ平行に延びる単一のフィン部材９０と同様に、静止露光領域ＥＲの中心から周辺へ減光率が増大するような性状の減光率特性を有する。換言すれば、照明瞳の直後の位置において照明瞳の面（ＸＺ平面）とほぼ平行な面に沿って配置されるフィン部材の数および向きを適宜設定することにより、静止露光領域ＥＲの中心から周辺へ減光率が増大するような所望の減光率特性を確保し、ひいては静止露光領域ＥＲ内の各点に関する瞳強度分布をそれぞれ独立的に所望の通り調整することができる。

そこで、本実施形態では、図１４に示すように、照明瞳の直後の位置に配置されて照明瞳の面とほぼ平行な面に沿って互いに交差するように延びる一対の遮光部材９ａおよび９ｂからなる遮光部９を備えている。以下、説明を簡単にするために、一対の遮光部材９ａおよび９ｂは、互いに同じ構成（例えば図１４の紙面に垂直な面に沿って延びるプレート状の互いに同じ形態）を有し、Ｘ方向に対して同じ角度だけ傾いているものとする。すなわち、一対の遮光部材９ａおよび９ｂは、光軸ＡＸを挟んでＸ方向に間隔を隔てた一対の面光源２０ａおよび２０ｂと重なる角度範囲で適宜選択された所要の角度だけＸ方向に対して傾くように、光軸ＡＸを通りＸ方向に延びる軸線に関して対称に配置されているものとする。

この場合、図１５の上側の図に示すように一方の遮光部材９ａがＸ方向に対して比較的大きく傾いて（図１５では説明の理解を容易するために傾き角が図１４に示す角度よりも大きく誇張されている）配置されているので、図１５の下側の図に示すように遮光部材９ａの長手方向に沿ってほぼ連続的に点在する黒塗りの単位波面分割面８ａに対応して形成される小光源２３からの光に対して減光作用が発揮される。同様に、他方の遮光部材９ｂもＸ方向に対して比較的大きく傾いて配置されているので、図１５の下側の図に示すように遮光部材９ｂの長手方向に沿ってほぼ連続的に点在する黒塗りの単位波面分割面８ａに対応して形成される小光源２３からの光に対して減光作用が発揮される。換言すると、図１５の下側の図において破線で示す一対の遮光部材９ａおよび９ｂに対向する一連の単位波面分割面８ａでは、減光作用を受けない比較的多くの単位波面分割面８ａが連続的に存在するような不都合、すなわちＸ方向にほぼ平行に延びるフィン部材を用いる場合に発生する可能性のある不都合は回避される。

したがって、本実施形態では、Ｘ方向にほぼ平行に延びる１つまたは複数のフィン部材９０を用いる場合とは異なり、図１６に示すように、ウェハＷ上の静止露光領域ＥＲ内のある点に関する４極状の瞳強度分布２４において、光軸ＡＸを挟んでＸ方向に間隔を隔てた一対の面光源２４ａおよび２４ｂに対して一対の遮光部材９ａおよび９ｂがともに所要の減光作用を発揮し、面光源２４ａと２４ｂとの間で光強度のバランスを欠くことは回避される。図１６では、Ｘ方向に対して傾いて配置された一対の遮光部材９ａ，９ｂの面光源２４ａおよび２４ｂに対する減光作用を、それぞれＸ方向に対して傾いた線分によって模式的に表している。

なお、本実施形態では、遮光部９を構成する一対の遮光部材９ａおよび９ｂが、瞳強度分布の形成面である照明瞳の直後の位置に配置され、且つ光軸ＡＸ方向に所定の寸法を有するプレート状に形成されている。したがって、図１７に示すように、いわゆる視差の影響により、一対の遮光部材９ａ，９ｂの瞳強度分布に対する減光作用の位置が、ウェハＷ上の静止露光領域ＥＲ内の着目する点の位置に応じてＺ方向に位置ずれする。一対の遮光部材９ａ，９ｂの瞳強度分布に対する減光作用の位置が視差の影響を受けて位置ずれすることは、単一のフィン部材９０に関する図７および図８などから容易に推測される。

図１７では、一対の遮光部材９ａ，９ｂの瞳強度分布に対する減光作用の位置を、それぞれＸ方向に対して傾いた線分９ａａ，９ｂａによって模式的に表している。具体的に、図１７の中央の図に示すように、静止露光領域ＥＲ内の中心点Ｐ１に入射する光が形成する４極状の瞳強度分布２５（２５ａ〜２５ｄ）に対する一対の遮光部材９ａ，９ｂの減光作用の位置９ａａ，９ｂａが、視差の影響をほとんど受けない。したがって、Ｘ方向に間隔を隔てた面光源２５ａおよび２５ｂは、一対の遮光部材９ａ，９ｂによる所要の減光作用を受ける。

一方、図１７の左側および右側の図に示すように、静止露光領域ＥＲ内の中心点Ｐ１からＹ方向に間隔を隔てた周辺の点Ｐ２またはＰ３に入射する光が形成する４極状の瞳強度分布２６（２６ａ〜２６ｄ）または瞳強度分布２７（２７ａ〜２７ｄ）に対する一対の遮光部材９ａ，９ｂの減光作用の位置９ａａ，９ｂａが、視差の影響を受けてＺ方向に位置ずれする。すなわち、図１７の左側の図に示すように、Ｘ方向に間隔を隔てた面光源２６ａおよび２６ｂのうち、面光源２６ａは遮光部材９ｂによる減光作用を受けるが、遮光部材９ａによる減光作用を受けなくなる可能性がある。逆に、面光源２６ｂは、遮光部材９ａによる減光作用を受けるが、遮光部材９ｂによる減光作用を受けなくなる可能性がある。

また、図１７の右側の図に示すように、Ｘ方向に間隔を隔てた面光源２７ａおよび２７ｂのうち、面光源２７ａは遮光部材９ａによる減光作用を受けるが、遮光部材９ｂによる減光作用を受けなくなる可能性がある。逆に、面光源２７ｂは、遮光部材９ｂによる減光作用を受けるが、遮光部材９ａによる減光作用を受けなくなる可能性がある。ただし、本実施形態では、図１７を参照して明らかなように、一対の遮光部材９ａと９ｂとが互いに交差するように配置されているので、静止露光領域ＥＲ内の任意の点に入射する光が形成する４極状の瞳強度分布において、Ｘ方向に間隔を隔てた一対の面光源に対する減光作用は視差の影響を受けても互いに等しく、ひいてはＸ方向に間隔を隔てた一対の面光源の間で光強度のバランスを欠くことはない。

ちなみに、一方の遮光部材９ａだけを用いる比較例では、図１８に示すように、Ｘ方向に間隔を隔てた一対の面光源に対する減光作用が視差の影響を受けて全く異なるものとなる可能性がある。すなわち、図１８の中央の図に示すように、面光源２５ａおよび２５ｂは視差の影響をほとんど受けることなく遮光部材９ａによる所要の減光作用を受ける。しかしながら、図１８の左側の図に示すように、面光源２６ｂは遮光部材９ａによる減光作用を受けるが、面光源２６ａは遮光部材９ａによる減光作用を受けなくなる可能性がある。また、図１８の右側の図に示すように、面光源２７ａは遮光部材９ａによる減光作用を受けるが、面光源２７ｂは遮光部材９ａによる減光作用を受けなくなる可能性がある。このように視差の影響により対向する一対の面光源の間で光強度のバランスを欠く可能性は、一方の遮光部材９ａに加えて、遮光部材９ａとほぼ平行に延びる１つまたは複数の遮光部材（例えば遮光部材９ａと同じ構成を有するフィン部材）を配置しても同様である。

以上のように、本実施形態の照明光学系（２〜１２）では、照明瞳の直後の位置に配置されて照明瞳の面とほぼ平行な面に沿って互いに交差するように延びる一対の遮光部材９ａおよび９ｂからなる遮光部９を備えている。その結果、Ｘ方向にほぼ平行に延びる単一のフィン部材９０またはＸ方向に対してほぼ同じ向きに傾いて配置される１つまたは複数のフィン部材を用いる場合に発生する可能性のある不都合を回避しつつ、ウェハＷ上の静止露光領域ＥＲへの光の入射位置に応じて変化する所要の減光率特性を有し、静止露光領域ＥＲ内の各点に関する瞳強度分布をそれぞれ独立的に調整する一対の遮光部材９ａおよび９ｂと、静止露光領域ＥＲ内の各点に関する瞳強度分布を一律に調整する補正フィルター６との協働作用により、各点に関する瞳強度分布をそれぞれほぼ均一に調整することができる。

したがって、本実施形態の露光装置（１〜ＷＳ）では、ウェハＷ上の静止露光領域ＥＲ内の各点での瞳強度分布をそれぞれほぼ均一に調整する照明光学系（２〜１２）を用いて、マスクＭの微細パターンに応じた適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことができ、ひいてはマスクＭの微細パターンを露光領域の全体に亘って所望の線幅でウェハＷ上に忠実に転写することができる。

本実施形態において、ウェハ（被照射面）Ｗ上の光量分布が、例えば遮光部９の減光作用（調整作用）の影響を受けることが考えられる。この場合、必要に応じて、公知の構成を有する光量分布調整部の作用により、静止露光領域ＥＲ内の照度分布または静止露光領域（照明領域）ＥＲの形状を変更することができる。具体的に、照度分布を変更する光量分布調整部としては、特開２００１−３１３２５０号および特開２００２−１００５６１号（並びにそれらに対応する米国特許第６７７１３５０号および第６９２７８３６号）に記載された構成および手法を用いることができる。また、照明領域の形状を変更する光量分布調整部としては、国際特許公開第ＷＯ２００５／０４８３２６号パンフレット（およびそれに対応する米国特許公開第２００７／００１４１１２号公報）に記載された構成および手法を用いることができる。

なお、上述の実施形態では、光軸ＡＸの位置またはその近傍において実際に部材同士が交差する一対の遮光部材９ａおよび９ｂを用いている。しかしながら、これに限定されることなく、例えば図１９に示すように、面光源２０ａに対向して配置された一対の遮光部材９ｃおよび９ｄと、面光源２０ｂに対向して配置された一対の遮光部材９ｅおよび９ｆとを用いることにより、上述の実施形態と同様の効果が得られることは明らかである。ここで、遮光部材９ｃおよび９ｆは遮光部材９ａの一部分に対応し、遮光部材９ｄおよび９ｅは遮光部材９ｂの一部分に対応している。そして、これらの遮光部材９ｃ〜９ｆのＸ方向に対する傾き角度を適宜変更しても、上述の実施形態と同様の効果が得られることは明らかである。

すなわち、本発明にかかる遮光部は、照明瞳の面とほぼ平行な面に沿って互いに交差するように延びる少なくとも２つの遮光部材を有し、被照射面上の１点に向かう光の遮光部による減光率が被照射面の中心から周辺にかけて増大するように構成されていることが重要である。ここで、例えば光軸を通る所定の軸線に関してほぼ対称に配置される２つの遮光部材（図１９における一対の遮光部材９ｃと９ｄ、または一対の遮光部材９ｅと９ｆ）は実際に部材同士が交差している必要はなく、長手方向の延長線が互いに交差するように配置されていればよい。このように、遮光部９の構成については、様々な形態が可能である。

一例として、図２０に示すように、照明瞳の面とほぼ平行な面に沿って網目状の形態を有する遮光部９を用いることができる。遮光部９は、面光源２０ａからの光に作用するように配置されて網目状の形態を有する第１遮光部材群９ｇと、面光源２０ｂからの光に作用するように配置されて網目状の形態を有する第２遮光部材群９ｈとを有する。第１遮光部材群９ｇと第２遮光部材群９ｈとは、例えば光軸ＡＸを通りＺ方向に延びる軸線および光軸ＡＸを通りＸ方向に延びる軸線に関してほぼ対称に構成されている。

この場合、網目状の第１遮光部材群９ｇおよび第２遮光部材群９ｈを構成する単位部材としての遮光部材９ｊを、１つの矩形状の網目の一辺に対応する部材と考えることもできるし、複数の隣接する網目の各辺を結んで直線状に延びる部材と考えることもできる。いずれにしても、遮光部材９ｊは、例えば図２０の紙面（ＸＺ平面）に垂直な面に沿って延びるプレート状の形態を有し、照明瞳の面とほぼ平行な面に沿って互いに交差するように配置されている。図２０に示す構成を有する遮光部９は、例えば矩形状の外形形状を有する金属プレート９１に、放電加工、エッチング加工などを施すことにより得られる。

なお、図２１に示すように、例えばピッチの比較的小さいパターンの転写に際して比較的外径の大きい（照明ＮＡの比較的大きい）４極状の瞳強度分布２０（２０ａ〜２０ｄ）を形成し、ピッチの比較的大きいパターンの転写に際して比較的外径の小さい（照明ＮＡの比較的小さい）４極状の瞳強度分布２８（２８ａ〜２８ｄ）を形成することがある。この場合、遮光部９の第１遮光部材群９ｇおよび第２遮光部材群９ｈにおいて、遮光部材９ｊの光軸ＡＸ方向（Ｙ方向）の寸法が位置により異なる構成を採用することにより、一対の面光源２０ａおよび２０ｂに対して所要の減光作用を発揮するとともに、一対の面光源２８ａおよび２８ｂに対しても所要の減光作用を発揮することができる。

具体的に、図２１の構成では、一対の面光源２０ａおよび２０ｂに対向して配置される遮光部材群９ｇａおよび９ｈａにおける遮光部材の光軸ＡＸ方向の寸法よりも、一対の面光源２８ａおよび２８ｂに対向して配置される遮光部材群９ｇｂおよび９ｈｂにおける遮光部材の光軸ＡＸ方向の寸法の方が小さく設定されている。換言すれば、光軸ＡＸから離れて配置された遮光部材９ｊの光軸ＡＸ方向の寸法よりも、光軸ＡＸの近くに配置された遮光部材９ｊの光軸ＡＸ方向の寸法の方が小さく設定されている。

あるいは、図２２に示すように、遮光部９の第１遮光部材群９ｇおよび第２遮光部材群９ｈにおいて、遮光部材群の網目の粗さが位置により異なる構成を採用することにより、一対の面光源２０ａおよび２０ｂに対して所要の減光作用を発揮するとともに、一対の面光源２８ａおよび２８ｂに対しても所要の減光作用を発揮することができる。具体的に、図２２の構成では、一対の面光源２０ａおよび２０ｂに対向して配置される遮光部材群９ｇｃ，９ｈｃの網目よりも、一対の面光源２８ａおよび２８ｂに対向して配置される遮光部材群９ｇｄ，９ｈｄの網目の方が粗く設定されている。換言すれば、光軸ＡＸから離れて配置された遮光部材群９ｇｃ，９ｈｃの網目よりも、光軸ＡＸの近くに配置された遮光部材群９ｇｄ，９ｈｄの網目の方が粗く設定されている。

なお、上述の説明では、照明瞳に４極状の瞳強度分布が形成される変形照明、すなわち４極照明を例にとって、本発明の作用効果を説明している。しかしながら、４極照明に限定されることなく、例えば輪帯状の瞳強度分布が形成される輪帯照明、４極状以外の他の複数極状の瞳強度分布が形成される複数極照明などに対しても、同様に本発明を適用して同様の作用効果を得ることができることは明らかである。

また、上述の説明では、マイクロフライアイレンズ８の後側焦点面またはその近傍の照明瞳の直後に遮光部９を配置している。しかしながら、これに限定されることなく、マイクロフライアイレンズ８の後側焦点面またはその近傍の照明瞳の直前に遮光部９を配置することもできる。また、マイクロフライアイレンズ８よりも後側の別の照明瞳の直前または直後、例えば結像光学系１２の前側レンズ群１２ａと後側レンズ群１２ｂとの間の照明瞳の直前または直後に遮光部９を配置することもできる。なお、照明瞳の位置に遮光部９が配置される場合、遮光部９が光軸方向に沿って寸法を有するため、照明瞳の直前および直後に遮光部９が配置されているものと見なすことができる。

なお、上述の説明における補正フィルター６としては、例えば特開２００５−３２２８５５号公報や特開２００７−２７２４０号公報に開示されているものを参照することができる。また、光の入射位置に応じて透過率の異なる透過率分布を持たせるための遮光性ドットの濃密パターンを有する補正フィルターに代えて、図２３に示す開口絞り板６０を用いてもよい。図２３において、開口絞り板６０は、開口絞り板６０の位置に形成される４極状の瞳強度分布の位置に形成された４つの開口部６１ａ〜６１ｄを備えている。そして、開口部６１ｂおよび６１ｃは遮光部６２ｂおよび６２ｃを備えている。この構成により、開口部６１ｂおよび６１ｃを通過する光束の光強度を減衰させて、ウェハＷ上の静止露光領域ＥＲ内の各点に関する瞳強度分布のうち、開口部６１ｂおよび６１ｃを通過する光束により形成される瞳強度分布を、各点の位置に依存することなく一律に調整する。なお、この開口絞り板６０は、遮光性の金属板に開口を開けることにより形成することができる。

上述の実施形態の露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。

次に、上述の実施形態にかかる露光装置を用いたデバイス製造方法について説明する。図２４は、半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。図２４に示すように、半導体デバイスの製造工程では、半導体デバイスの基板となるウェハＷに金属膜を蒸着し（ステップＳ４０）、この蒸着した金属膜上に感光性材料であるフォトレジストを塗布する（ステップＳ４２）。つづいて、上述の実施形態の露光装置を用い、マスク（レチクル）Ｍに形成されたパターンをウェハＷ上の各ショット領域に転写し（ステップＳ４４：露光工程）、この転写が終了したウェハＷの現像、つまりパターンが転写されたフォトレジストの現像を行う（ステップＳ４６：現像工程）。その後、ステップＳ４６によってウェハＷの表面に生成されたレジストパターンをマスクとし、ウェハＷの表面に対してエッチング等の加工を行う（ステップＳ４８：加工工程）。

ここで、レジストパターンとは、上述の実施形態の露光装置によって転写されたパターンに対応する形状の凹凸が生成されたフォトレジスト層であって、その凹部がフォトレジスト層を貫通しているものである。ステップＳ４８では、このレジストパターンを介してウェハＷの表面の加工を行う。ステップＳ４８で行われる加工には、例えばウェハＷの表面のエッチングまたは金属膜等の成膜の少なくとも一方が含まれる。なお、ステップＳ４４では、上述の実施形態の露光装置は、フォトレジストが塗布されたウェハＷを、感光性基板つまりプレートＰとしてパターンの転写を行う。

図２５は、液晶表示素子等の液晶デバイスの製造工程を示すフローチャートである。図２５に示すように、液晶デバイスの製造工程では、パターン形成工程（ステップＳ５０）、カラーフィルター形成工程（ステップＳ５２）、セル組立工程（ステップＳ５４）およびモジュール組立工程（ステップＳ５６）を順次行う。

ステップＳ５０のパターン形成工程では、プレートＰとしてフォトレジストが塗布されたガラス基板上に、上述の実施形態の露光装置を用いて回路パターンおよび電極パターン等の所定のパターンを形成する。このパターン形成工程には、上述の実施形態の露光装置を用いてフォトレジスト層にパターンを転写する露光工程と、パターンが転写されたプレートＰの現像、つまりガラス基板上のフォトレジスト層の現像を行い、パターンに対応する形状のフォトレジスト層を生成する現像工程と、この現像されたフォトレジスト層を介してガラス基板の表面を加工する加工工程とが含まれている。

ステップＳ５２のカラーフィルター形成工程では、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）に対応する３つのドットの組をマトリックス状に多数配列するか、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルターの組を水平走査方向に複数配列したカラーフィルターを形成する。

ステップＳ５４のセル組立工程では、ステップＳ５０によって所定パターンが形成されたガラス基板と、ステップＳ５２によって形成されたカラーフィルターとを用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。具体的には、例えばガラス基板とカラーフィルターとの間に液晶を注入することで液晶パネルを形成する。ステップＳ５６のモジュール組立工程では、ステップＳ５４によって組み立てられた液晶パネルに対し、この液晶パネルの表示動作を行わせる電気回路およびバックライト等の各種部品を取り付ける。

また、本発明は、半導体デバイス製造用の露光装置への適用に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、及びＤＮＡチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク（フォトマスク、レチクル等）をフォトリソグラフィ工程を用いて製造する際の、露光工程（露光装置）にも適用することができる。

なお、上述の実施形態では、露光光としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長：１９３ｎｍ）やＫｒＦエキシマレーザ光（波長：２４８ｎｍ）を用いているが、これに限定されることなく、他の適当なレーザ光源、たとえば波長１５７ｎｍのレーザ光を供給するＦ₂レーザ光源などに対して本発明を適用することもできる。

また、上述の実施形態では、ウェハＷのショット領域にマスクＭのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置に対して本発明を適用している。しかしながら、これに限定されることなく、ウェハＷの各露光領域にマスクＭのパターンを一括露光する動作を繰り返すステップ・アンド・リピート方式の露光装置に対して本発明を適用することもできる。

また、上述の実施形態では、露光装置においてマスクまたはウェハを照明する照明光学系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く、マスクまたはウェハ以外の被照射面を照明する一般的な照明光学系に対して本発明を適用することもできる。

１ 光源
３ 回折光学素子
４ アフォーカルレンズ
６ 補正フィルター
７ ズームレンズ
８ マイクロフライアイレンズ（オプティカルインテグレータ）
９ 遮光部
９ａ，９ｂ 遮光部材
１０ コンデンサー光学系
１１ マスクブラインド
１２ 結像光学系
Ｍ マスク
ＰＬ 投影光学系
ＡＳ 開口絞り
Ｗ ウェハ

Claims (19)

1. 光源からの光で被照射面を照明する照明光学系において、
   オプティカルインテグレータを有し、該オプティカルインテグレータよりも後側の照明瞳に瞳強度分布を形成する分布形成光学系と、
   前記照明瞳の直前または直後の位置に配置されて前記照明瞳の面とほぼ平行な面に沿って互いに交差するように延びる少なくとも２つの遮光部材とを備え、
   前記少なくとも２つの遮光部材は、前記被照射面上の１点に向かう光の前記少なくとも２つの遮光部材による減光率が前記被照射面の中心から周辺にかけて増大するように構成されていることを特徴とする照明光学系。
2. 前記少なくとも２つの遮光部材はそれぞれプレート状の形態を有することを特徴とする請求項１に記載の照明光学系。
3. 前記オプティカルインテグレータは、所定方向に沿って細長い矩形状の単位波面分割面を有し、
   前記少なくとも２つの遮光部材は、前記所定方向に沿って中心から周辺へ前記減光率が増大するように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の照明光学系。
4. 前記オプティカルインテグレータは、所定方向に沿って細長い矩形状の単位波面分割面を有し、
   前記少なくとも２つの遮光部材は、前記照明瞳において前記照明光学系の光軸を挟んで前記所定方向と直交する方向に間隔を隔てた一対の領域からの光に作用するように位置決めされていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の照明光学系。
5. 前記少なくとも２つの遮光部材は、前記光軸を通り前記所定方向と直交する方向に延びる軸線に関してほぼ対称に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の照明光学系。
6. 光源からの光で被照射面を照明する照明光学系において、
   オプティカルインテグレータを有し、該オプティカルインテグレータよりも後側の照明瞳に瞳強度分布を形成する分布形成光学系と、
   前記照明瞳の直前または直後の位置に配置されて前記照明瞳の面とほぼ平行な面に沿って網目状の形態を有する少なくとも２つの遮光部材とを備え、
   前記少なくとも２つの遮光部材は、前記被照射面上の１点に向かう光の前記少なくとも２つの遮光部材による減光率が前記被照射面の中心から周辺にかけて増大するように構成されていることを特徴とする照明光学系。
7. 前記少なくとも２つの遮光部材は、前記一対の領域のうちの一方の領域からの光に作用するように配置されて網目状の形態を有する第１遮光部材群と、前記一対の領域のうちの他方の領域からの光に作用するように配置されて網目状の形態を有する第２遮光部材群とを有することを特徴とする請求項６に記載の照明光学系。
8. 前記第１遮光部材群と前記第２遮光部材群とは、前記光軸を通り前記所定方向に延びる軸線に関してほぼ対称に構成されていることを特徴とする請求項７に記載の照明光学系。
9. 前記第１遮光部材群および前記第２遮光部材群において、遮光部材の前記光軸方向の寸法が位置により異なることを特徴とする請求項７または８に記載の照明光学系。
10. 前記光軸から離れて配置された遮光部材の前記光軸方向の寸法よりも前記光軸の近くに配置された遮光部材の前記光軸方向の寸法の方が小さいことを特徴とする請求項９に記載の照明光学系。
11. 前記第１遮光部材群および前記第２遮光部材群において、遮光部材群の網目の粗さが位置により異なることを特徴とする請求項７または８に記載の照明光学系。
12. 前記光軸から離れて配置された遮光部材群の網目よりも前記光軸の近くに配置された遮光部材群の網目の方が粗いことを特徴とする請求項１１に記載の照明光学系。
13. 前記被照射面上での照度分布または前記被照射面上に形成される照明領域の形状を変更する光量分布調整部をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の照明光学系。
14. 前記光量分布調整部は、前記遮光部材による前記被照射面上の光量分布への影響を補正することを特徴とする請求項１３に記載の照明光学系。
15. 前記被照射面と光学的に共役な面を形成する投影光学系と組み合わせて用いられ、前記照明瞳は前記投影光学系の開口絞りと光学的に共役な位置であることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の照明光学系。
16. 所定のパターンを照明するための請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の照明光学系を備え、前記所定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。
17. 前記所定のパターンの像を前記感光性基板上に形成する投影光学系を備え、該投影光学系に対して前記所定のパターンおよび前記感光性基板を走査方向に沿って相対移動させて、前記所定のパターンを前記感光性基板へ投影露光することを特徴とする請求項１６に記載の露光装置。
18. 前記オプティカルインテグレータにおける前記所定方向は、前記走査方向と直交する方向に対応していることを特徴とする請求項１７に記載の露光装置。
19. 請求項１６乃至１８のいずれか１項に記載の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、
    前記所定のパターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成する現像工程と、
    前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工する加工工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法。

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