JPWO2010007945A1 - 照明光学系、露光装置、及び露光方法 - Google Patents

Abstract

光源からの光束を第１フライアイ光学系（２２）に入射させ、第１フライアイ光学系（２２）を構成する複数のミラー素子（２２ａ）からの光束を第２フライアイ光学系（２３）及びコンデンサ光学系を介して照明領域（２７Ｒ）に照射する照明光学系（ＩＬＳ）において、複数のミラー素子（２２ａ）の反射面は、それぞれ一方向の幅がそれに直交する方向の幅よりも狭く、ミラー素子（２２ａ）の一方向の反射率分布が台形状となっている。照明領域の強度分布を一様でない分布に設定するととともに、照明領域内の各点をほぼ同じ開き角の分布の光束で照明することができる。

Description

本発明は、例えばオプティカルインテグレータからの光束で被照射面を照射する照明光学系、この照明光学系を備えた露光装置、露光方法及びこの露光装置を用いるデバイス製造方法に関する。

例えば半導体デバイス等を製造する際に、レチクル（又はフォトマスク等）に形成されたパターンをレジストが塗布されたウエハ（又はガラスプレート等）上に転写露光するために、レチクルとウエハとを投影光学系に対して同期して移動してウエハを露光するスキャニングステッパ等の走査型の投影露光装置（走査型露光装置）が使用されている。また、露光光を短波長化して解像度を高めるために、最近では露光光源としてＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）又はＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）等のレーザ光源が使用されている。さらに、露光光として波長が１００ｎｍ程度以下の極端紫外光（Extreme Ultraviolet Light:以下、ＥＵＶ光という）を用いる露光装置も開発されている。これらのレーザ光源及びＥＵＶ光の光源はいずれもパルス光源である。

走査型露光装置において露光光としてパルス光を使用する場合には、パルス光毎の強度むら、又はステージの走査速度のジッター（時間変動）等に起因して、走査露光後のウエハ上の各点における積算露光量のむら（走査強度むら）が発生する。この走査強度むらを低減させるための一つの手法が、照明光学系からの光束でレチクル上の照明領域を走査方向に台形状の強度分布で照明することである。このために従来より、レチクルのパターン面又はその共役面から僅かに離れた位置にブラインドを設置する技術、オプティカルインテグレータ中の複数の素子が形成する照明領域を走査方向にずらす技術（例えば、米国特許第７，００６，５９５号参照）、その複数の素子の光束の出射方向を走査方向にずらす技術（例えば、特開平１０−９２７３０号公報参照）、及びその複数の素子の焦点距離又は開口の大きさを異ならせる技術（例えば、特開平１０−１８９４３１号公報参照）が知られている。

一般に照明光学系によって照明領域上の各点を同じ照明条件で、即ち同じ開き角の分布（開口数）の光束で照明するためには、それらの各点に対してそれぞれ照明光学系の開口絞りの開口内の全部の領域（以下、照明σという。）からの光束を照射する必要がある。しかしながら、照明領域の強度分布を走査方向に台形状にするための従来の技術ではいずれも、強度分布が傾斜している領域には、照明σ内の一部の領域からの光束のみが照射されるという照明σの欠けが生じ、その領域の像の結像特性が劣化するという問題があった。

なお、走査露光による平均化効果によってそのような結像特性の劣化の影響は軽減されるが、特にＥＵＶ露光装置等で走査強度むらをさらに抑制するために、照明領域内の強度分布が傾斜している領域の割合を高めると、必要な結像特性が得られなくなる恐れがある。
本発明の態様は、このような事情に鑑み、照明領域の強度分布を一様でない分布に設定できるとともに、照明領域内の各点をほぼ同じ照明条件で（同じ開き角の分布の光束で）照明できる照明光学系、露光装置及び露光方法、並びにこの露光装置を用いるデバイス製造技術を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様に従えば、光源からの光束を被照射面に照射する照明光学系であって、前記光源からの光束が入射して、そこから光束を出射する複数の光学素子を有するインテグレータを備え、前記複数の光学素子の前記光束の入射面は、それぞれ一方向の幅がそれに直交する方向の幅よりも狭く、前記光学素子の前記一方向の透過率分布が一様でない照明光学系が提供される。

本発明の第２の態様に従えば、パターンの一部の像を物体上に投影しつつ、所定の走査方向に前記パターン及び前記物体を同期して移動する露光装置であって、光源からの光束が入射し、そこから光束を射出する複数の光学素子を含むインテグレータを有し、複数の光学素子からの光束で第１面を照射する照明光学系と、前記第１面に配置されるパターンの像を第２面に配置される物体上に投影する投影光学系とを備え、前記光学素子の前記走査方向に対応する方向の透過率分布が一様でない露光装置が提供される。

本発明の第３の態様に従えば、パターンの像を物体上に投影することで前記物体を露光する露光方法であって、所定方向に透過率が徐々に低下する透過率低下部を有する複数の光学素子が配列された光学系を用意し、光源からの光束を上記光学系の複数の光学素子に入射して、各光学素子からの光を第１面に照射することと、前記第１面に配置されるパターンの像を第２面に配置される物体上に投影しつつ、前記所定の方向と対応する走査方向に前記パターン及び前記物体を同期して移動することを含む露光方法が提供される。
本発明の第４の態様に従えば、本発明の露光装置または露光方法を用いて物体を露光することと、その露光された物体を処理することを含むデバイス製造方法が提供される。

本発明の照明光学系によれば、複数の光学素子からの光束が重ねて照射される照明領域の強度分布は、その光学素子の短手方向に対応する方向で一様でなくなるとともに、その照明領域内の各点はほぼ同じ開き角の分布の光束で照明される。
本発明の露光装置及び露光方法によれば、複数の光学素子からの光束が重ねて照射される照明領域の強度分布は、走査方向に一様でなくなるとともに、その照明領域内の各点はほぼ同じ開き角の分布の光束で照明される。

本発明の実施形態の一例の露光装置の概略構成を示す断面図である。 （Ａ）は図１中の第１フライアイ光学系２２を示す図、（Ｂ）は図１中の第２フライアイ光学系２３を示す図である。 図１中の照明光学系及びレチクルを示す図である。 （Ａ）は第１実施例のミラー素子２２ａの反射面を示す拡大図、（Ｂ）は図４（Ａ）のIVB−IVB線に沿う断面図、（Ｃ）は図４（Ａ）のミラー素子２２ａの表面粗さ分布を示す図、（Ｄ）はミラー素子２２ａの反射率分布を示す図である。 （Ａ）は第２実施例のミラー素子２２ａの反射面を示す拡大図、（Ｂ）は図５（Ａ）のVB−VB線に沿う断面図、（Ｃ）は図５（Ａ）のミラー素子２２ａの吸収層の厚さ分布を示す図、（Ｄ）はミラー素子２２ａの反射率分布を示す図である。 （Ａ）は台形状の強度分布の複数のパルス光で露光するときのウエハ上の露光量の変化を示す図、（Ｂ）は図６（Ａ）に対応するウエハ上の積算露光量を示す図、（Ｃ）は矩形状の強度分布の複数のパルス光で露光するときのウエハ上の露光量の変化を示す図、（Ｄ）は図６（Ｃ）に対応するウエハ上の積算露光量を示す図である。 実施形態の変形例の照明光学系及びレチクルを示す図である。 （Ａ）は本発明の実施形態の他の例の照明光学系の要部を示す図、（Ｂ）は図８（Ａ）のレンズ素子５１ａを示す拡大図である。 実施形態の露光方法の概要を示すフローチャートである。 半導体デバイスの製造工程の一例を示すフローチャートである。 （Ａ）は第１比較例の照明光学系の要部を示す図、（Ｂ）は照明σの欠けの一例を示す図、（Ｃ）は照明σの欠けがない状態を示す図、（Ｄ）は照明σの欠けの他の例を示す図である。 （Ａ）は第２比較例の照明光を示す図、（Ｂ）は照明σの欠けの一例を示す図、（Ｃ）は照明σの欠けがない状態を示す図、（Ｄ）は照明σの欠けの他の例を示す図である。

本発明の照明光学系、露光装置及び露光方法の実施形態の一例につき図１〜図６を参照して説明する。
図１は、本実施形態の露光用の照明光ＥＬ（露光光）として波長が１００ｎｍ程度以下で３〜５０ｎｍ程度の範囲内で例えば１１ｎｍ又は１３ｎｍ等のＥＵＶ光を用いる露光装置（ＥＵＶ露光装置）１００の全体構成を概略的に示す断面図である。図１において、露光装置１００は、照明光ＥＬをパルス発生するレーザプラズマ光源１０と、照明光ＥＬでレチクルＲ（マスク）のパターン面（ここでは下面）上の照明領域２７Ｒを照明する照明光学系ＩＬＳと、レチクルＲを移動するレチクルステージＲＳＴと、レチクルＲの照明領域２７Ｒ内のパターンの像をレジスト（感光材料）が塗布されたウエハＷ（感光基板）上に投影する投影光学系ＰＯとを備えている。さらに、露光装置１００は、ウエハＷを移動するウエハステージＷＳＴと、装置全体の動作を統括的に制御するコンピュータを含む主制御系３１等とを備えている。

本実施形態では、照明光ＥＬとしてＥＵＶ光が使用されているため、照明光学系ＩＬＳ及び投影光学系ＰＯは、特定のフィルタ等（不図示）を除いて複数の反射光学部材より構成され、レチクルＲも反射型である。その反射光学部材は、例えば、石英（又は高耐熱性の金属等）よりなる部材の表面を所定の曲面又は平面に高精度に加工した後、その表面にモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）との多層膜（ＥＵＶ光の反射膜）を形成して反射面としたものである。なお、その多層膜は、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）等の物質と、Ｓｉ、ベリリウム（Ｂｅ）、４ホウ化炭素（Ｂ₄Ｃ）等の物質とを組み合わせた他の多層膜でもよい。また、レチクルＲは例えば石英の基板の表面に多層膜を形成して反射面とした後、その反射面に、タンタル（Ｔａ）、ニッケル（Ｎｉ）、又はクロム（Ｃｒ）等のＥＵＶ光を吸収する材料よりなる吸収層によって転写用のパターンを形成したものである。

また、ＥＵＶ光の気体による吸収を防止するため、露光装置１００はほぼ全体として箱状の真空チャンバ１内に収容され、真空チャンバ１内の空間を排気管３２Ａａ，３２Ｂａ等を介して真空排気するための大型の真空ポンプ３２Ａ，３２Ｂ等が備えられている。さらに、真空チャンバ１内で照明光ＥＬの光路上の真空度をより高めるために複数のサブチャンバ（不図示）も設けられている。一例として、真空チャンバ１内の気圧は１０^-5Ｐａ程度、真空チャンバ１内で投影光学系ＰＯを収納するサブチャンバ（不図示）内の気圧は１０^-5〜１０^-6Ｐａ程度である。

以下、図１において、ウエハステージＷＳＴが載置される面（真空チャンバ１の底面）の法線方向にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で図１の紙面に垂直にＸ軸を、図１の紙面に平行にＹ軸を取って説明する。本実施形態では、レチクルＲ上での照明光ＥＬの照明領域２７Ｒは、Ｘ方向（非走査方向）に細長い円弧状であり、露光時にレチクルＲ及びウエハＷは投影光学系ＰＯに対してＹ方向（走査方向）に同期して走査される。

先ず、レーザプラズマ光源１０は、高出力のレーザ光源（不図示）と、このレーザ光源から真空チャンバ１の窓部材１５を介して供給されるレーザ光を集光する集光レンズ１２と、キセノン等のターゲットガスを噴出するノズル１４と、回転楕円面状の反射面を持つ集光ミラー１３とを備えた、ガスジェットクラスタ方式の光源である。レーザプラズマ光源１０から例えば数ｋＨｚの周波数でパルス発光された照明光ＥＬは、集光ミラー１３の第２焦点に集光する。その第２焦点に集光した照明光ＥＬは、凹面ミラー（コリメータ光学系）２１を介してほぼ平行光束となり、第１フライアイ光学系２２に入射し、第１フライアイ光学系２２で反射された照明光ＥＬは第２フライアイ光学系２３に入射する。この一対のフライアイ光学系２２及び２３からオプティカルインテグレータが構成されている。また、レーザプラズマ光源１０からの照明光は、第１フライアイ光学系２２をケーラー照明している。

一例として、第１フライアイ光学系２２は、図２（Ａ）に示すように、二次元的に配列された照明領域と相似な円弧状の外形を有する多数のミラー素子２２ａより構成されている。第２フライアイ光学系２３は、第１フライアイ光学系２２の多数のミラー素子２２ａに対応して、図２（Ｂ）に示すように、二次元的に配列された矩形状（又はほぼ正方形状）の外形を有する多数のミラー素子２３ａより構成されている。フライアイ光学系２２，２３の各ミラー素子の形状及び配置等については、例えば米国特許第６，４５２，６６１号明細書にも開示されている。

図１において、第１フライアイ光学系２２の各ミラー素子の反射面はレチクルＲのパターン面とほぼ共役であり、第２フライアイ光学系２３の反射面の近傍（オプティカルインテグレータの射出面の近傍）には、所定形状を有する実質的な面光源（多数の微小な二次光源の集合）が形成される。即ち、その実質的な面光源が形成される面は、照明光学系ＩＬＳの瞳面であり、この瞳面又はこの近傍の位置に開口絞りＡＳが配置されている。開口絞りＡＳは、種々の形状の開口を有する複数の開口絞りを代表的に表しており、主制御系３１の制御のもとで、開口絞りＡＳを交換することによって、照明条件を通常照明、輪帯照明、２極照明、又は４極照明等に切り換えることができる。

開口絞りＡＳを通過した照明光ＥＬは、曲面ミラー２４に入射し、曲面ミラー２４で反射された照明光ＥＬは、凹面ミラー２５で反射された後、レチクルＲのパターン面の円弧状の照明領域２７Ｒを下方から斜めに均一な照度分布で照明する。曲面ミラー２４と凹面ミラー２５とからコンデンサ光学系が構成されている。コンデンサ光学系によって、第１フライアイ光学系２２の多数のミラー素子の反射光又は開口絞りＡＳ内の面光源からの光が照明領域２７Ｒを重畳的に照明する。凹面ミラー２１、フライアイ光学系２２，２３、開口絞りＡＳ、曲面ミラー２４、及び凹面ミラー２５を含んで照明光学系ＩＬＳが構成されている。この場合、レーザプラズマ光源１０からの照明光ＥＬは、第１フライアイ光学系２２、ひいてはレチクルＲのパターン面をケーラー照明している。なお、図１の例では、曲面ミラー２４は凸面ミラーであるが、曲面ミラー２４を凹面ミラーより構成し、その分だけ凹面ミラー２５の曲率を小さくするようにしてもよい。

次に、レチクルＲは、レチクルステージＲＳＴの底面に静電チャックＲＨを介して吸着保持されている。レチクルステージＲＳＴは、レーザ干渉計（不図示）の計測値及び主制御系３１の制御情報に基づいて、真空チャンバ１の外面のＸＹ平面に平行なガイド面に沿って、例えば磁気浮上型２次元リニアアクチュエータよりなる駆動系（不図示）によってＹ方向に所定ストロークで駆動されるとともに、Ｘ方向及びθｚ方向（Ｚ軸回りの回転方向）等にも微小量駆動される。レチクルＲは、真空チャンバ１の上面の開口を通して真空チャンバ１で囲まれた空間内に設置されている。レチクルステージＲＳＴを真空チャンバ１側に覆うようにパーティション８が設けられ、パーティション８内は不図示の真空ポンプによって大気圧と真空チャンバ１内の気圧との間の気圧に維持されている。

レチクルＲの照明領域２７Ｒで反射された照明光ＥＬが、物体面（第１面）のパターンの縮小像を像面（第２面）に形成する投影光学系ＰＯに向かう。投影光学系ＰＯは、一例として、６枚のミラーＭ１〜Ｍ６を不図示の鏡筒で保持することによって構成され、物体面（レチクルＲのパターン面）側に非テレセントリックで、像面（ウエハＷの表面）側にテレセントリックの反射系であり、投影倍率は１／４倍等の縮小倍率である。レチクルＲの照明領域２７Ｒで反射された照明光ＥＬが、投影光学系ＰＯを介してウエハＷ上の露光領域２７Ｗ（照明領域２７Ｒと共役な領域）に、レチクルＲのパターンの一部の縮小像を形成する。

投影光学系ＰＯにおいて、レチクルＲからの照明光ＥＬは、ミラーＭ１で上方（＋Ｚ方向）に反射され、続いてミラーＭ２で下方に反射された後、ミラーＭ３で上方に反射され、ミラーＭ４で下方に反射される。次にミラーＭ５で上方に反射された照明光ＥＬは、ミラーＭ６で下方に反射されて、ウエハＷ上にレチクルＲのパターンの一部の像を形成する。一例として、ミラーＭ１，Ｍ２，Ｍ４，Ｍ６は凹面鏡であり、他のミラーＭ３，Ｍ５は凸面鏡である。

一方、ウエハＷは、静電チャックＷＨを介してウエハステージＷＳＴ上に吸着保持されている。ウエハステージＷＳＴは、ＸＹ平面に沿って配置されたガイド面上に配置されている。ウエハステージＷＳＴは、レーザ干渉計（不図示）の計測値及び主制御系３１の制御情報に基づいて、例えば磁気浮上型２次元リニアアクチュエータよりなる駆動系（不図示）によってＸ方向及びＹ方向に所定ストロ−クで駆動され、必要に応じて、Ｚ軸の周りの回転方向等にも駆動される。

ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷの近傍には、例えばＸ方向に配列された複数の光電センサを含む照射量モニタ２９が設置され、照射モニタ２９の検出信号が主制御系３１に供給されている。ウエハステージＷＳＴを駆動して露光領域２７Ｗに照射量モニタ２９の受光面を移動することによって、露光領域２７Ｗ（照明領域２７Ｒ）のＸ方向の各計測位置毎の照明光ＥＬの強度（又はパルスエネルギー）を計測できる。一例として、この計測結果に基づいて、主制御系３１はウエハＷ上の各点で走査露光後の積算露光量が許容範囲内に収まるように、レーザプラズマ光源１０の発振周波数及びパルスエネルギー、並びに／又はレチクルステージＲＳＴ（及びウエハステージＷＳＴ）の走査速度等を制御する。

露光の際には、ウエハＷ上のレジストから生じるガスが投影光学系ＰＯのミラーＭ１〜Ｍ６に悪影響を与えないように、ウエハＷはパーティション７の内部に配置される。パーティション７には照明光ＥＬを通過させる開口が形成され、パーティション７内の空間は、主制御系３１の制御のもとで真空ポンプ（不図示）により真空排気されている。
ウエハＷ上の１つのダイ（ショット領域）を露光するときには、照明光ＥＬが照明光学系ＩＬＳによりレチクルＲの照明領域２７Ｒに照射され、レチクルＲとウエハＷとは投影光学系ＰＯに対して投影光学系ＰＯの縮小倍率に従った所定の速度比でＹ方向に同期して移動する（同期走査される）。このようにして、レチクルパターンはウエハＷ上の一つのダイに露光される。その後、ウエハステージＷＳＴを駆動してウエハＷをＸ方向、Ｙ方向にステップ移動した後、ウエハＷ上の次のダイに対してレチクルＲのパターンが走査露光される。このようにステップ・アンド・スキャン方式でウエハＷ上の複数のダイに対して順次レチクルＲのパターンが露光される。

次に、本実施形態の照明光学系ＩＬＳ中のフライアイ光学系２２及び２３（オプティカルインテグレータ）の構成及び作用につき詳細に説明する。
図３は、図１中の照明光学系ＩＬＳを示す図である。なお、図３においては、フライアイ光学系２２及び２３をそれぞれ構成する多数のミラー素子２２ａ及び２３ａのうちで、レチクルＲのパターン面上のＹ方向（走査方向）に対応する方向に配列された一列中の複数のミラー素子２２ａ及び２３ａを拡大して代表的に表している。図３において、第１フライアイ光学系２２を構成する多数のミラー素子２２ａの反射面はレチクルＲのパターン面とほぼ共役であり、各ミラー素子２２ａの反射面上でレチクルＲのパターン面上のＹ方向に対応する方向をｙ方向とする。各ミラー素子２２ａの反射面はｙ方向の幅がｍｙ１で、一例として回転楕円面等の凹の非球面である。各ミラー素子２２ａの反射面は、後述するような加工が施されており、それにより照明光ＥＬに対するｙ方向の反射率分布ｒｍ（ｙ）は、ｙ方向の中央部で一定の反射率を示す水平部ＨＳと、ｙ方向の両側で反射率が水平部より徐々に直線的に低下することを示す傾斜部ＩＳを有する台形のパターンで表わされる。この台形パターンにおいて、水平部ＨＳと二つの傾斜部ＩＳからなる全体の幅がｍｙ１で、両側の傾斜部ＩＳの幅をそれぞれｍｙ２とする。

ミラー素子２２ａの反射面はｙ方向に直交する方向を長手方向とする円弧状であり、ミラー素子２２ａのｙ方向に直交する方向（より正確には円弧状のエッジに沿った方向）の反射率はほぼ一様（一定）である（図４（Ａ）参照）。ミラー素子２２ａの反射率は、水平部ＨＳで最大となり、最大値の１／２となる位置のｙ方向の幅（ｍｙ１−ｍｙ２）に対して、傾斜部ＩＳの幅の合計（２×ｍｙ２）は、例えば５〜３０％程度である。この場合、全体の幅ｍｙ１に対して片側の傾斜部ＩＳの幅ｍｙ２は、２．４〜１３％程度である。

また、第２フライアイ光学系２３を構成する多数のミラー素子２３ａの反射面は一例として平面であり、ミラー素子２３ａの反射率分布は一様（全面でほぼ同じ値）である。なお、各ミラー素子２３ａの反射面の法線方向は互いに異なっていてもよい。第１フライアイ光学系２２の各ミラー素子２２ａからの反射光は、それぞれ第２フライアイ光学系２３の対応する１つ又は複数のミラー素子２３ａ上に集光して反射される。そして、各ミラー素子２２ａの焦点距離をｆ１、曲面ミラー２４及び凹面ミラー２５よりなるコンデンサ光学系の焦点距離をｆ２（＞＞ｆ１）とすると、第２フライアイ光学系２３で反射されて開口絞りＡＳを通過した照明光ＥＬは、レチクルＲの照明領域２７Ｒ上に各ミラー素子２２ａの反射面（反射率分布に対応する強度分布）をｆ２／ｆ１倍に拡大した像を重ねて形成する。

即ち、図３に代表的に示すように、第１フライアイ光学系２２の＋ｙ方向の端部、中央部、及び−ｙ方向の端部のミラー素子２２ａ等からの反射光ＥＬ１，ＥＬ２，ＥＬ３がそれぞれ点線、実線、及び１点鎖線で示すように、照明領域２７Ｒ上にミラー素子２２ａの反射面の拡大像を重ねて形成する。この結果、開口絞りＡＳの開口がどのような形状であっても、照明領域２７Ｒにおける照明光ＥＬのＹ方向の強度分布ＩＬ（Ｙ）は、各ミラー素子２２ａの反射率分布ｒｍ（ｙ）と相似の分布を示す。なお、本願において、反射率分布、透過率分布、または強度分布などのような光の分布を述べる場合には、適宜、そのような分布のパターンを意味するものとする。また、用語「透過率」及び「透過率分布」は、一般には光を透過する割合及びその分布を意味するが、本願における光学素子は光透過素子のみならず光反射素子も含んでいるので、用語「透過率」及び「透過率分布」は透過型素子については透過率及びその分布を、光反射素子に対しては反射率及びその分布を意味するものとして使用するものとする。強度分布ＩＬ（Ｙ）（の台形パターン）は全体の幅をＲＹ１、両側の傾斜部の幅をそれぞれＲＹ２とすると、傾斜部の幅ＲＹ２と全体の幅ＲＹ１との比の値は、以下のように反射率分布ｒｍ（ｙ）の傾斜部の幅ｍｙ２と全体の幅ｍｙ１との比の値と同じである。

ＲＹ２／ＲＹ１＝ｍｙ２／ｍｙ１ …（１）
また、図１の投影光学系ＰＯの投影倍率を例えば１／４とすると、照明領域２７Ｒの強度分布ＩＬ（Ｙ）をＹ方向に１／４に縮小した強度分布が、ウエハＷ上の露光領域２７ＷのＹ方向の台形状の（パターンの）強度分布となる。
この場合、ウエハＷが静止しており、その上を露光領域２７ＷがＹ方向に目標とする相対速度で移動するものとすると、ウエハＷ上の照明光ＥＬのパルス発光毎の露光量ＥＷは、図６（Ａ）に示すように、次第にＹ方向にシフトする台形状のパターンを示すパルス光の強度分布４１Ａ〜４１Ｇで表される。これに応じて、走査露光後のウエハＷ上のＹ方向の各点の積算露光量ＡＥＷは、図６（Ｂ）の直線４３で示すように平坦となる。また、ウエハステージＷＳＴの走査速度のジッター等によって、例えば図６（Ａ）のパルス光４１Ｆの相対位置が位置４２にずれたとしても、図６（Ｂ）の積算露光量ＡＥＷのむら（走査強度むら）は点線４３Ａで示すように小さく抑制される。これは、各パルス光の強度分布が傾斜部を有するために、パルス光がＹ方向にシフトしても、それに応じた強度変化（Ｙ方向のシフト量×傾斜部の傾き）は傾斜部の傾きで緩和されるからである。図６（Ａ）では、理解を容易にするために、強度分布４１Ａ〜４１Ｇを縦軸そってずらして表示している。なお、各パルス光の強度（強度分布４１Ａ〜４１Ｇの最大値（水平部の高さ））は、設定上は、いずれも同一である。

これに対して、ウエハＷ上の露光領域２７ＷのＹ方向の強度分布が矩形状である場合には、ウエハＷ上の照明光ＥＬのパルス発光毎の露光量ＥＷは、図６（Ｃ）の矩形状の強度分布４４Ａ〜４４Ｇで表される。この場合、強度分布４４Ａ〜４４Ｇを有するパルス光相対位置の誤差がないときには、走査露光後のウエハＷ上のＹ方向の積算露光量ＡＥＷは、図６（Ｄ）の直線４６で示すように平坦となる。しかしながら、例えば図６（Ｃ）の強度分布４４Ｆを有するパルス光の相対位置が位置４５にずれると、図６（Ｄ）の走査強度むらは点線４６Ａで示すように大きくなる。同様に、照明光ＥＬのパルスエネルギーのばらつきがある場合にも、露光領域２７Ｗの強度分布が矩形状であるときには、走査強度むらが大きくなる。

このような走査強度むらを低減するためには、露光領域２７Ｗ（照明領域２７Ｒ）の強度分布の傾斜部の幅の割合を広くすればよいが、単にその傾斜部の幅を広くすると、照明光学系ＩＬＳ及び投影光学系ＰＯを大型化する必要があるとともに、パルス発光毎の露光量が低下する。従って、その傾斜部の幅は、例えば走査強度むらを許容範囲内に抑制した上でできるだけ狭く設定される。

一例として、照明光ＥＬ（ＥＵＶ光）の発光周波数が数ｋＨｚで、露光領域２７Ｗの強度が最大値の１／２になる位置でのＹ方向の幅（スリット幅）が１．５〜２ｍｍ程度の場合、走査強度むらを０．１％程度に抑制しようとすると、強度分布の傾斜部の必要な幅は片側で数１００μｍ程度となる。従って、両側の傾斜部の必要な幅の和は、そのスリット幅に対して１０〜２０％程度となる。この場合、露光領域２７ＷのＹ方向の強度分布は、図３の照明領域２７ＲのＹ方向の強度分布ＩＬ（Ｙ）、ひいては第１フライアイ光学系２２の各ミラー素子２２ａの反射率分布ｒｍ（ｙ）と相似である。従って、各ミラー素子２２ａの反射率が最大値の１／２となる位置の幅（ｍｙ１−ｍｙ２）に対して、反射率の傾斜部の幅の合計（２×ｍｙ２）は１０〜２０％程度に設定することが好ましい。

また、本実施形態では、図３に示すように、レチクルＲの照明領域２７Ｒの全面の各点において、それぞれ開口絞りＡＳの開口内の全部の領域（有効な面光源）（照明σ）から射出された開き角の分布が同じ光束が照射されている。即ち、照明領域２７Ｒの例えば−Ｙ方向の端部、中央部、及び＋Ｙ方向の端部に照射される照明光ＥＬａ，ＥＬｂ，ＥＬｃはいずれも開口絞りＡＳの開口の全面からの光束であり、照明条件は同じである。従って、照明領域２７Ｒ内の全面のパターンが図１の投影光学系ＰＯによって良好な結像特性（解像度等）でウエハＷ上に投影される。なお、例えば輪帯照明を行う場合には、開口絞りＡＳの開口（照明σ）は輪帯状となり、照明領域２７Ｒの全面にそれぞれその輪帯状の照明σからの光束、即ち開き角の分布が円錐面状の光束が照射される。この場合でも、第１フライアイ光学系２２の全部のミラー素子２２ａの反射率分布が台形状であるため、照明領域２７Ｒの強度分布は台形状であり、走査強度むらは抑制される。

次に、図３の第１フライアイ光学系２２のミラー素子２２ａの反射率分布ｒｍ（ｙ）を得るための第１実施例につき図４（Ａ）〜（Ｄ）を参照して説明する。
図４（Ａ）は、図３のミラー素子２２ａの反射面を示す拡大図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のIVB−IVB線に沿う断面図、図４（Ｃ）は図４（Ａ）のIVB−IVB線に沿う反射面の表面粗さ分布ｒｆｎ（ｙ）を示す図、図４（Ｄ）は図４（Ａ）のIVB−IVB線に沿う反射率分布ｒｍ（ｙ）を示す図である。図４（Ａ）に示すように、ミラー素子２２ａの反射面は照明領域２７Ｒと相似な円弧状であり、非走査方向と対応する方向に細長く延在する。より詳細には、レチクルＲ上のＹ方向（走査方向）に対応するミラー素子２２ａのｙ方向（短手方向）の幅は、それに直交する長手方向（レチクルＲ上のＸ方向に対応する方向）の長さに対して例えば１／１０程度以下に狭く設定されている。ミラー素子２２ａの反射面の形状は、レチクルＲ上の必要な照明領域２７Ｒの形状に基づいて設定される。

また、ミラー素子２２ａの反射面には、ｙ方向の両端部から図３の幅ｍｙ２で規定される反射率調整領域３６Ａ及び３６Ｂが設定され、反射率調整領域（透過率低下部）３６Ａ及び３６Ｂの反射率が端部（外側）に向かって減少している。一方、反射面の中央部３６Ｃは、反射率が一定である。
図４（Ｂ）に示すように、ミラー素子２２ａの基本構造は、例えば石英（又は高耐熱性の金属等）よりなる部材の表面を所定の曲面に高精度に加工した後、その表面にＥＵＶ光を反射する多層膜３５、例えば、モリブデンとシリコンとの多層膜を形成したものである。さらに本実施形態では、その反射率調整領域３６Ａ及び３６Ｂ内の多層膜３５の表面粗さ分布ｒｆｎ（ｙ）を、図４（Ｃ）に示すように端部に向かって次第に連続的に（又は段階的に）大きくしている。このような表面粗さ分布を得るには、ミラー素子２２ａの多層膜３５の表面に例えばイオンビーム又は電子ビームを集束させて照射し、必要な表面粗さに応じてその照射時間を調整すればよい。

この場合、表面粗さをαとすると、反射率ｒ（α）は、次のようにデバイ・ワラー（Debye-Waller）の式に従って指数関数的に減少する。なお、ｋ，ｃは比例係数である。
ｒ（α）＝ｋ・ｅｘｐ（−ｃ・α²） …（２）
従って、その反射率ｒ（α）が図４（Ｄ）の台形状の反射率分布ｒｍ（ｙ）となるように、ミラー素子２２ａの多層膜３５の表面粗さαは図４（Ｃ）の表面粗さ分布ｒｆｎ（ｙ）で示すようにｙ方向の端部に向かって大きく設定されている。このように表面粗さ分布を制御することによって、ミラー素子２２ａの反射率分布を容易に目標とする台形状の分布に設定できる。

次に、図３の第１フライアイ光学系２２のミラー素子２２ａの反射率分布ｒｍ（ｙ）を得るための第２実施例につき図５（Ａ）〜（Ｄ）を参照して説明する。
図５（Ａ）は、図３のミラー素子２２ａの反射面を示す拡大図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のVB−VB線に沿う断面図、図５（Ｃ）は図５（Ａ）のVB−VB線に沿う反射面の吸収層の厚さ分布ａｂｓ（ｙ）を示す図、図５（Ｄ）は図５（Ａ）のVB−VB線に沿う反射率分布ｒｍ（ｙ）を示す図である。

図５（Ｂ）に示すように、ミラー素子２２ａの多層膜３５（反射面）上の反射率調整領域３６Ａ及び３６Ｂには、外側に向かって次第に連続的（又は段階的）に膜厚が増大するＥＵＶ光の吸収層３７Ａ，３７Ｂが付加されている。吸収層３７Ａ，３７Ｂは、例えばタンタル（Ｔａ）、ニッケル（Ｎｉ）、又はクロム（Ｃｒ）等のＥＵＶ光を吸収する材料から形成されている。この場合、吸収層３７Ａ，３７Ｂが厚い部分ほど反射率が低下するため、吸収層の厚さ分布ａｂｓ（ｙ）は、図５（Ｄ）の台形状の反射率分布ｒｍ（ｙ）が得られるように、図５（Ｃ）のように設定されている。そのような吸収層３７Ａ，３７Ｂの材料は、レチクルＲの反射面に回路パターンを形成する際に使用される材料と同じであるため、レチクルＲの製造工程とほぼ同じ製造工程を用いて、ミラー素子２２ａの反射率分布を容易に目標とする台形状の分布に設定できる。

本実施形態の効果は以下の通りである。
（１）本実施形態の照明光学系ＩＬＳは、レーザプラズマ光源１０からの照明光ＥＬをフライアイ光学系２２，２３からなるオプティカルインテグレータに入射させ、このオプティカルインテグレータを構成する複数のミラー素子２２ａからの光束をレチクルＲ上の照明領域２７Ｒに照射する照明光学系において、ミラー素子２２ａの照明光ＥＬの入射面は、それぞれｙ方向（短手方向）の幅がそれに直交する方向の幅よりも狭く設定され、ミラー素子２２ａのｙ方向の反射率分布（広義の透過率分布）が一様でない分布、即ち本実施形態では台形状の分布に設定されている。

従って、照明領域２７Ｒの形状は走査露光に適した細長い形状になる。また、照明領域２７Ｒには複数のミラー素子２２ａからの光束が重ねて照射され、照明領域２７Ｒの強度分布はｙ方向に対応するＹ方向（走査方向）で台形状となるため、走査露光後の走査強度むらが低減される。特に、従来のようにレチクルのパターン面（またはその共役面）の近傍に設置したブラインドによって、照明領域２７Ｒに照射される照明光の強度分布を台形状にする必要はない。それゆえ、照明領域２７Ｒ内の各点は、開口絞りＡＳの開口内の全部の領域（照明σ）からの光束によってほぼ同じ開き角の分布の光束で（同じ照明条件で）照明される。従って、照明領域２７Ｒの全面のパターンの像を良好な結像特性でウエハＷ上に形成できる。

（２）また、本実施形態の露光装置１００は、本実施形態の照明光学系ＩＬＳと、照明光学系ＩＬＳによって照明され、物体面に配置されるレチクルＲのパターンの像を像面に配置されるウエハＷの表面に投影する投影光学系ＰＯとを備え、そのパターンの一部の像を投影光学系ＰＯを介してウエハＷ上に投影しつつ、照明光学系ＩＬＳのミラー素子２２ａのｙ方向に対応するＹ方向（走査方向）にレチクルＲ及びウエハＷを同期して移動している。

この露光装置１００によれば、レチクルＲの照明領域２７Ｒの強度分布を走査方向に台形状にして、かつ照明領域２７Ｒの全面を同じ照明条件で照明できるため、走査強度むらを低減できるとともに、走査露光後にウエハＷ上に高精度にレチクルＲのパターンの像を露光できる。
（３）また、本実施形態の露光装置１００は、レーザプラズマ光源１０からの照明光ＥＬをフライアイ光学系２２，２３からなるオプティカルインテグレータに入射させ、このオプティカルインテグレータを構成する複数のミラー素子２２ａからの光束をレチクルＲのパターン面の照明領域２７Ｒに照射する照明光学系ＩＬＳと、そのパターンの像をウエハＷの表面（第２面）に投影する投影光学系ＰＯとを備え、そのパターンの一部の像を投影光学系ＰＯを介してウエハＷ上に投影しつつ、照明領域２７Ｒの短手方向であるＹ方向（走査方向）にレチクルＲ及びウエハＷを同期して移動する露光装置であって、ミラー素子２２ａのＹ方向に対応するｙ方向の透過率分布が一様でない、即ち本実施形態では台形状であるものである。

この露光装置によれば、照明領域２７Ｒの強度分布を走査方向に台形状にして、かつ照明領域２７Ｒの全面を同じ照明条件で照明できるため、走査強度むらを低減できるとともに、走査露光後にウエハＷ上に高精度にレチクルＲのパターンの像を露光できる。従来の技術のように露光装置にブラインドを設ける必要はなく、オプティカルインテグレータの素子が形成する照明領域や素子からの光束の射出方向を調整する必要はなくなるために、露光装置の構造をシンプルにすることができる。

次に、本実施形態に対する比較例につき図１１及び図１２を参照して説明する。
図１１（Ａ）は、ブラインド（視野絞り）を用いた第１比較例の照明光学系を示す図である。図３に対応する部分に同一又は類似の符号を付した図１１（Ａ）において、図３の第１フライアイ光学系２２の代わりに、反射率分布が全面で一様な多数のミラー素子２２Ｄａよりなる第１フライアイ光学系２２Ｄが設置されている。さらに、レチクルＲのパターン面の近傍に、照明領域２７Ｒに照射される照明光ＥＬのＹ方向の両端部を僅かに遮光するブラインド２６Ａ及び２６Ｂが設置され、ブラインド２６Ａ及び２６Ｂのデフォーカスしたエッジ部によって照明領域２７ＲのＹ方向の強度分布ＩＬ（Ｙ）を台形状に設定している。

この第１比較例では、照明領域２７Ｒの中央部（例えば位置ＲＢ）に照射される照明光ＥＬは、図１１（Ｃ）に示すように、開口絞りＡＳの開口内の全部の領域（照明σ）からの光束、即ちその開口内の第２フライアイ光学系２３の全部のミラー素子２３ａからの光束である。しかしながら、照明領域２７Ｒの−Ｙ方向の端部の領域（例えば位置ＲＡ）に照射される照明光ＥＬは、図１１（Ｂ）に示すように、照明σ内で−Ｙ方向に対応する方向の領域からの光束が欠けた光束である。一方、照明領域２７Ｒの＋Ｙ方向の端部の領域（例えば位置ＲＣ）に照射される照明光ＥＬは、図１１（Ｄ）に示すように、照明σ内で＋Ｙ方向に対応する方向の領域からの光束が欠けた光束である。従って、照明領域２７Ｒの強度分布が傾斜した領域では照明σの欠けが生じるため、その領域の像の結像特性が劣化する。

図１２（Ａ）は、複数のミラー素子からの光束を走査方向にシフトさせた第２比較例の照明光学系の要部を示す図である。図１２（Ａ）の第２比較例は、図１１（Ａ）の第２フライアイ光学系２３を構成する多数のミラー素子２３ａからの反射光の角度をＹ方向に対応する方向に次第に広げるとともに、ブラインド２６Ａ，２６Ｂを省いたものである。この場合、例えば図１１（Ａ）の第１フライアイ光学系２２Ｄの一方の端部、中央部、及び他方の端部のミラー素子２２Ｄａからの照明光ＥＬ１，ＥＬ２，及びＥＬ３は、図１２（Ａ）に示すように、照明領域２７Ｒの−Ｙ方向、中央部、及び＋Ｙ方向の領域にシフトして照射されるため、台形状の強度分布ＩＬ（Ｙ）が設定される。

この第２比較例では、照明領域２７Ｒの中央部（例えば位置ＲＢ）に照射される照明光ＥＬは、図１２（Ｃ）に示すように、開口絞りＡＳ（図１１（Ａ））の開口（照明σ）内の第２フライアイ光学系２３のミラー素子２３ａからの光束である。しかしながら、照明領域２７Ｒの＋Ｙ方向の端部の領域（例えば位置ＲＣ）に照射される照明光ＥＬは、図１２（Ｂ）に示すように、照明σ内の−Ｙ方向に対応する方向の領域からの光束が欠けた光束である。このように照明領域２７Ｒの強度分布が傾斜した領域では照明σの欠けが生じるため、その領域の像の結像特性が劣化する。

なお、図１１（Ａ）において、第２フライアイ光学系２３のミラー素子２３ａからの反射光の方向をランダムに変えても台形状の強度分布を得ることができる。しかしながら、この場合には、図１２（Ａ）の照明領域２７Ｒの＋Ｙ方向の端部の領域（例えば位置ＲＣ）に照射される照明光ＥＬは、図１２（Ｄ）に示すように、照明σ内の一部の領域からの光束である。従って、照明σの欠けが生じるため、その領域の像の結像特性が劣化する。

このような第１比較例及び第２比較例に対して、上記の本発明の実施形態によれば、照明領域２７Ｒの全面で照明σの欠けが生じないため、照明領域２７Ｒの全面で良好な結像特性が得られる。
次に、本発明の実施形態の変形例につき図７を参照して説明する。図３に対応する部分に同一又は類似の符号を付した図７の照明光学系ＩＬＳにおいて、図３の第１フライアイ光学系２２の代わりに、レチクルＲのＹ方向（走査方向）に対応するｙ方向の反射率分布ｒｍ（ｙ）が、片側のみが傾斜した台形状に設定された多数のミラー素子２２Ａａよりなる第１フライアイ光学系２２Ａが設置されている。即ち、ｙ方向の幅ｍｙ１のミラー素子２２Ａａの反射率分布ｒｍ（ｙ）は、−ｙ方向の端部で０から最大値に急激に上昇し、＋ｙ方向の端部が幅ｍｙ２で次第に最大値から０に減少している。この場合、幅（ｍｙ１−ｍｙ２）に対して、傾斜部の幅ｍｙ２は、例えば２．５〜１５％程度であり、好ましくは５〜１０％程度である。

また、レチクルＲのパターン面の近傍に、照明領域２７Ｒに照射される照明光の−Ｙ方向の端部を遮光するブラインド（視野絞り）２６Ａが設置されている。さらに、ブラインド２６ＡのＹ方向の位置を微調整する駆動機構（不図示）が設けられている。これ以外の構成は図３の実施形態と同様である。
この図７の変形例によれば、照明領域２７Ｒの＋Ｙ方向の端部の強度分布は、ミラー素子２２Ａａの反射率分布に応じて傾斜し、照明領域２７Ｒの−Ｙ方向の端部の強度分布は、ブラインド２６Ａのデフォーカスしたエッジ部の像によって傾斜する。従って、照明領域２７ＲのＹ方向（走査方向）の強度分布ＩＬ（Ｙ）は台形状となる。この変形例においては、照明領域２７Ｒの中央部（例えば位置Ｒｂ）及び＋Ｙ方向の端部（例えば位置Ｒｃ）では、照明σの欠けは生じない。一方、照明領域２７Ｒの−Ｙ方向の端部（例えば位置Ｒａ）では、ブラインド２６Ａで遮光されているため、照明σの欠けが生じる。しかしながら、この照明σの欠けの影響は、図１１（Ａ）の比較例のように照明光の両側にブラインド２６Ａ，２６Ｂを設ける場合に比べて１／２であるため、走査露光による平均化効果によって、走査露光後にウエハ上で比較的良好な結像特性が得られる。

さらに、この変形例では、ブラインド２６ＡのＹ方向の位置を調整することによって、強度分布ＩＬ（Ｙ）の強度が最大値の１／２となる位置のＹ方向の幅（レチクル上のスリット幅）ＲＹｈを調整できる。これによって、ウエハ上の積算露光量を制御するためのパラメータを増加できる。
次に、本発明の実施形態の他の例につき図８を参照して説明する。この実施形態は透過照明を行う照明光学系に本発明を適用したものである。

図８（Ａ）は、この実施形態の照明光学系の要部を示す。図８（Ａ）において、不図示のＡｒＦエキシマレーザ光源からパルス発光された波長１９３ｎｍの照明光ＥＬＦは、ビーム成形光学系（不図示）によって断面形状が拡大された平行光束に変換された後、断面形状が細長い矩形の微小な多数のレンズ素子５１ａを２次元的に配列してなるフライアイレンズ５１（オプティカルインテグレータ）に入射する。フライアイレンズ５１の射出面の近傍に開口形状が可変の開口絞り５２が配置されている。フライアイレンズ５１から射出されて開口絞り５２を通過した照明光ＥＬＦは、コンデンサレンズ系５３を介してレチクル５４のパターン面の照明領域５５を均一な照度分布で照明する。照明領域５５内のパターンは屈折系又は反射屈折系よりなる投影光学系（不図示）を介してウエハ（不図示）上に投影される。一例として、フライアイレンズ５１の射出面はコンデンサレンズ系５３の前側焦点面の近傍に配置され、照明領域５５はコンデンサレンズ系５３の後側焦点面に配置されている。

この場合にも、露光時にレチクル５４は、照明領域５５の短手方向であるＹ方向に走査され、これに同期してウエハも対応する方向に走査される。また、レチクル５４のパターン面とフライアイレンズ５１の入射面とはほぼ共役であり、フライアイレンズ５１の射出面がこの照明光学系の瞳面であり、この近傍に開口絞り５２が設置されている。
Ｙ方向に対応するフライアイレンズ５１の入射面上での方向をｙ方向とすると、各レンズ素子５１ａの入射面のｙ方向の透過率分布（狭義の透過率分布）ｔｆ（ｙ）は、図３のミラー素子２２ａの反射率分布ｒｍ（ｙ）と同様の台形状である。

図８（Ｂ）は、図８（Ａ）のレンズ素子５１ａの入射面を示す拡大図である。図８（Ｂ）において、レンズ素子５１ａの断面形状は照明領域５５と相似なｙ方向に直交する方向に細長い矩形である。また、レンズ素子５１ａの入射面のｙ方向の両端部に所定幅で設けられた透過率調整領域(透過率低下部)５６Ａ，５６Ｂにおいては、透過率が次第に端部に向かって低下している。一方、レンズ素子５１ａの入射面の中央部５６ｃは透過率が一定である。このような透過率分布を形成する方法としては、レンズ素子５１ａの透過率調整領域５６Ａ，５６Ｂにおける表面粗さを端部側に次第に大きくする方法、又は照明光ＥＬＦを遮光するクロム等の物質よりなる微小なパターンを透過率分布に対応する密度で蒸着等で被着する方法等がある。

この実施形態によれば、図８（Ａ）において、フライアイレンズ５１の各レンズ素子５１ａの入射面はそれぞれレチクル５４のパターン面と共役であり、開口絞り５２内のフライアイレンズ５１の各レンズ素子５１ａの入射面の像が照明領域５５に重ねて形成される。従って、照明領域５５のＹ方向の強度分布ＩＬ（Ｙ）もレンズ素子５１ａの透過率分布ｔｆ（ｙ）と相似な台形状になるため、走査強度むらが低減される。さらに、照明領域５５の各点において、開口絞り５２の開口内の全部の領域からの照明光が照射されるため、照明領域５５の全面が同じ照明条件で照明され、その全面の像が良好な結像特性でウエハ上に露光される。

上記実施形態で説明した露光方法について、図９のフローチャートを参照して、簡単に説明する。上記実施形態では、照明光学系の一部として、走査方向と対応する所定方向に透過率（狭義の反射率または透過率）が徐々に低下する透過率調整領域（透過率低下部）を有する複数の光学素子が配列されたフライアイ光学系を用意する（ステップＳ１）。光源からの光束を上記光学系の複数の光学素子に入射して、各光学素子からの光を光学系を介してレチクルＲのパターン面（第１面）に導く（ステップＳ２）。これにより、レチクルＲのパターン面が複数の光学素子により同じ開口数の光束で照明されて照明領域が形成される。また、照明領域内に存在するパターンの像が投影光学系ＰＬの像面（第２面）に配置されるウエハＷ（物体）上に投影される。この際、ウエハ上には、照明領域と共役な露光領域が形成される。この状態で、照明領域及び露光領域に対して前記走査方向にレチクルＲ及びウエハＷを同期して移動することで、パターンの像がウエハＷ上のショットエリアに連続的に転写される（ステップＳ３）。次のショットエリアで露光が行なわれるためにウエハのステップ移動が行われる(ステップＳ４)。そして、ステップＳ５で露光が終了するまで、ステップＳ２〜Ｓ４が繰り返される。

なお、上記の図３の実施形態では、ミラー素子２２ａの反射面の像（１次像）が照明領域２７Ｒに形成されている。しかしながら、照明光学系ＩＬＳ中の曲面ミラー２４及び凹面ミラー２５（コンデンサ光学系）の代わりに、途中で一回又は複数回、ミラー素子２２ａの反射面の像（レチクルＲのパターン面の共役面）を形成する中間結像光学系等を使用してもよい。同様に、図８（Ａ）の実施形態でもコンデンサレンズ系５３の代わりに中間結像を行う光学系を使用してもよい。

なお、上述の図１の実施形態では、露光光源としてガスジェットクラスタ方式のレーザプラズマ光源が使用されていたが、これに限定されず、例えば、錫などをターゲットとして用いるドロプレット方式のレーザプラズマ光源でもよい。また、上述の実施形態では、ＥＵＶ光源としてレーザプラズマ光源を用いるものとしたが、これに限らず、ＳＯＲ（Synchrotron Orbital Radiation)リング、ベータトロン光源、ディスチャージド光源（放電励起プラズマ光源、回転型放電励起プラズマ光源など）、Ｘ線レーザなどのいずれを用いても良い。
また、図１の実施形態では、露光ビームとしてＥＵＶ光を用い、６枚のミラーのみから成るオール反射の投影光学系を用いる場合について説明したが、これは一例である。例えば、特開平１１−３４５７６１号公報に開示されるような４枚等のミラーのみから成る投影光学系を備えた露光装置は勿論、光源に波長１００〜１６０ｎｍのＶＵＶ光源、例えばＡｒ₂ レーザ（波長１２６ｎｍ）を用い、４〜８枚等のミラーを有する投影光学系を備えた露光装置などにも本発明を適用することができる。

また、上記実施形態では、反射素子やレンズ素子に透過率調整領域を設けて、図３、図４（Ｄ）、図８に示すような光強度分布において透過率が走査方向に対応する方向の端部で直線的に低下する傾斜部が生じるようにしていた。しかし、傾斜部では透過率は非直線的に低下してもよい。

上記実施形態では、照明光学系が露光装置に組み込まれた例を示したが、実施形態で説明したような照明光学系は、露光装置以外においても、照明光学系からの光束が物体を相対的に走査する用途に有効である。例えば、照明光で物体を走査する検査装置や計測装置に使用し得る。

また、上記の実施形態の露光装置及び露光方法を用いて半導体デバイス等の電子デバイス（又はマイクロデバイス）を製造する場合、電子デバイスは、図１０に示すように、電子デバイスの機能・性能設計を行うステップ２２１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２２２、デバイスの基材である基板（ウエハ）を製造してレジストを塗布するステップ２２３、前述した実施形態の露光装置（ＥＵＶ露光装置等）により、または図９で説明した露光方法によりマスクのパターンを基板（感応基板）に露光する工程、露光した基板を現像する工程、現像した基板の加熱（キュア）及びエッチング工程などを含む基板処理ステップ２２４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程などの加工プロセスを含む）２２５、並びに検査ステップ２２６等を経て製造される。

言い換えると、このデバイスの製造方法は、上記の実施形態の露光装置または露光方法を用いて基板（ウエハ）を露光することと、露光された基板を処理すること（ステップ２２４）とを含んでいる。この際に、上記の実施形態の露光装置及び露光方法によれば、走査強度むらが減少し、かつ基板上で良好な結像特性が得られるため、高機能のデバイスを高精度に製造できる。本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。

本発明は、半導体デバイス製造用の露光装置または露光方法への適用に限定されることなく、例えば、液晶デバイス、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および露光方法（リソグラフィ方法）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、露光装置または露光方法にも適用することができる。

本願明細書に掲げた種々の米国特許及び米国特許出願公開については、それらの開示を援用して本文の一部とする。

また、本発明によれば、照明光により物体が走査される場合に、照明光の強度ムラにより生じる走査強度をムラを低下することができる。従って、本発明の照明光学系を基板の露光に用いることで、優れた結像特性で所定パターンで物体を露光することができ、液晶表示素子やマイクロマシンなどに使用される高密度で複雑な回路パターンを有するデバイスを精確で且つ高いスループットで生産することができる。

また、上述の実施形態の露光装置は、複数の光学素子から構成される照明光学系、投影光学系を露光装置本体に組み込み光学調整をして、多数の機械部品からなるレチクルステージやウエハステージを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより製造することができる。
同様に、照明光学系も特許請求の範囲の記載に対応する部材を組み込み光学調整を行うことによって製造できる。さらに、その露光装置及び照明光学系の製造は温度及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。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。また、明細書、特許請求の範囲、図面、及び要約を含む２００８年７月１４日付け提出の日本国特願２００８−１８２４４４の全ての開示内容は、そっくりそのまま引用して本願に組み込まれている。

ＩＬＳ…照明光学系、Ｒ…レチクル、ＰＯ…投影光学系、Ｗ…ウエハ、１…真空チャンバ、１０…レーザプラズマ光源、２２…第１フライアイ光学系、２２ａ…ミラー素子、２３…第２フライアイ光学系、２３ａ…ミラー素子、２４…曲面ミラー、２５…凹面ミラー、２６Ａ…ブラインド、２７Ｒ…照明領域、３５…多層膜、３６Ａ，３６Ｂ…反射率調整領域、３７Ａ，３７Ｂ…吸収層、１００…露光装置

Claims (20)

1. 光源からの光束を被照射面に照射する照明光学系であって、
   前記光源からの光束が入射して、そこから光束を出射する複数の光学素子を有するインテグレータを備え、
   前記複数の光学素子の前記光束の入射面は、それぞれ一方向の幅がそれに直交する方向の幅よりも狭く、
   前記光学素子の前記一方向の透過率分布が一様でない照明光学系。
2. 前記光学素子の前記一方向の透過率は、少なくとも一方の端部に向かって次第に低下する請求項１に記載の照明光学系。
3. 前記光学素子の前記一方向の透過率分布は台形状である請求項１に記載の照明光学系。
4. 前記光学素子はミラー素子であり、
   前記光学素子の入射面は、前記ミラー素子の反射面であり、
   前記光学素子の透過率分布は、前記ミラー素子の反射率分布である請求項１に記載の照明光学系。
5. 前記ミラー素子の前記反射面が前記一方向において表面粗さが異なる表面粗さ分布を有する請求項４に記載の照明光学系。
6. 前記ミラー素子の前記反射面に光吸収層が形成されて、前記光吸収層はその厚さが位置によって異なる厚さ分布を有する請求項４に記載の照明光学系。
7. 前記光源からの光束はＥＵＶ光である請求項４に記載の照明光学系。
8. 前記光学素子は前記光束を透過する透過素子であり、
   前記光学素子の透過率分布は、前記透過素子の透過率分布である請求項１に記載の照明光学系。
9. さらに、前記光学素子から出射した光束を被照射面に導く光学系を備える請求項１に記載の照明光学系。
10. パターンの一部の像を物体上に投影しつつ、所定の走査方向に前記パターン及び前記物体を同期して移動する露光装置であって、
    光源からの光束が入射し、そこから光束を射出する複数の光学素子を含むインテグレータを有し、複数の光学素子からの光束で第１面を照射する照明光学系と、
    前記第１面に配置されるパターンの像を第２面に配置される物体上に投影する投影光学系とを備え、
    前記光学素子の前記走査方向に対応する方向の透過率分布が一様でない露光装置。
11. 前記光学素子の透過率は、前記走査方向の少なくとも一方の端部に対応する方向に向かって次第に低下する請求項１０に記載の露光装置。
12. 前記光源はＥＵＶ光源であることを特徴とする請求項１０に記載の露光装置。
13. 前記照明光学系に開口絞りが設けられ、開口絞りの開口を通過した全ての光束が第１面に照射される請求項１０に記載の露光装置。
14. 前記光学素子の前記走査方向に対応する方向の透過率分布は、走査方向と対応する方向に延在する水平部と水平部から光強度が徐々に低下する傾斜部を有する形状で表される請求項１０に記載の露光装置。
15. 光学素子の前記走査方向に対応する方向の透過率分布を表わす形状は、前記第１面に照明光学系により形成された照明領域の形状及び投影光学系により第２面上に形成された露光領域の形状と相似である請求項１０に記載の露光装置。
16. 請求項１０に記載の露光装置を用いて物体を露光することと、
    前記露光された物体を処理することとを含むデバイス製造方法。
17. パターンの像を物体上に投影することで前記物体を露光する露光方法であって、
    所定方向に透過率が徐々に低下する透過率低下部を有する複数の光学素子が配列された光学系を用意し、
    光源からの光束を上記光学系の複数の光学素子に入射して、各光学素子からの光を第１面に照射することと、
    前記第１面に配置されるパターンの像を第２面に配置される物体上に投影しつつ、前記所定の方向と対応する走査方向に前記パターン及び前記物体を同期して移動することを含む露光方法。
18. 前記第１面が、複数の光学素子により同じ開口数の光束で照明される請求項１７に記載の露光方法。
19. 前記光学素子の前記所定方向の透過率分布は、前記所定方向に延在する水平部と水平部から光強度が徐々に低下する傾斜部を有する形状で表される請求項１７に記載の露光方法。
20. 請求項１７に記載の露光方法を用いて物体を露光することと、
    前記露光された物体を処理することとを含むデバイス製造方法。

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