(57)【要約】【課題】  被照射面上の各点に関する瞳強度分布において光軸を挟んで所定方向に間隔を隔てた一対の領域の光強度差を調整する。【解決手段】  本発明の照明光学系は、照明瞳に形成される瞳強度分布（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ）を補正する補正ユニット（８）を備えている。補正ユニットは、オプティカルインテグレータ（９）の入射面の近傍に配置された第１フィルタ（８１）と、その直後に配置された第２フィルタ（８２）とを有する。各フィルタは、オプティカルインテグレータの単位波面分割面に対応する外形形状および透過率分布を有する単位領域を少なくとも１つ有する。第１フィルタおよび第２フィルタのうちの少なくとも一方は、光軸（ＡＸ）を横切る方向（Ｚ方向）に移動可能に構成されている。【選択図】  図７
2010225954.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被照射面を照明する照明光学系の光路中に配置される波面分割型のオプティカルインテグレータと組み合わせて用いられ、該オプティカルインテグレータよりも前側に配置されて該オプティカルインテグレータよりも後側の照明瞳に形成される瞳強度分布を補正する補正ユニットであって、
前記オプティカルインテグレータの入射面の近傍の位置、あるいは該入射面と光学的に共役な位置またはその近傍の位置に配置された第１フィルタと、
前記第１フィルタの直後の位置、あるいは前記第１フィルタの位置と光学的に共役な位置の直後またはその近傍の位置に配置された第２フィルタとを備え、
前記第１フィルタは、前記オプティカルインテグレータの単位波面分割面に対応する外形形状および第１透過率分布を有する第１単位領域を少なくとも１つ有し、
前記第２フィルタは、前記単位波面分割面に対応する外形形状および第２透過率分布を有する第２単位領域を少なくとも１つ有し、
前記第１フィルタおよび前記第２フィルタのうちの少なくとも一方は、前記照明光学系の光軸を横切る方向に移動可能に構成されていることを特徴とする補正ユニット。
【請求項２】
前記オプティカルインテグレータは、矩形状の単位波面分割面を有し、
前記第１フィルタおよび前記第２フィルタのうちの少なくとも一方は、前記矩形状の単位波面分割面の一辺の方向に沿って移動可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の補正ユニット。
【請求項３】
前記第１フィルタおよび前記第２フィルタは、前記一辺の方向に沿ってそれぞれ移動可能に構成されていることを特徴とする請求項２に記載の補正ユニット。
【請求項４】
前記第１単位領域と前記第２単位領域とは互いに同じ透過率分布を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の補正ユニット。
【請求項５】
前記第１単位領域および前記第２単位領域のうちの少なくとも一方は、少なくとも１つの減光領域を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の補正ユニット。
【請求項６】
前記第１単位領域および前記第２単位領域のうちの少なくとも一方は、前記横切る方向に沿って濃度分布が変化する複数の遮光性ドットを有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の補正ユニット。
【請求項７】
前記第１単位領域および前記第２単位領域のうちの少なくとも一方は、前記横切る方向に沿って厚さが変化する薄膜を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の補正ユニット。
【請求項８】
前記第１フィルタおよび前記第２フィルタは、平行平面板の形態を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の補正ユニット。
【請求項９】
前記第１フィルタと前記第２フィルタとは、互いに平行な状態を維持することを特徴とする請求項８に記載の補正ユニット。
【請求項１０】
光源からの光に基づいて被照射面を照明する照明光学系において、
前記照明光学系の光路中に配置された波面分割型のオプティカルインテグレータと、
前記オプティカルインテグレータと組み合わせて用いられる請求項１乃至９のいずれか１項に記載の補正ユニットとを備えていることを特徴とする照明光学系。
【請求項１１】
前記オプティカルインテグレータよりも後側の前記照明瞳に瞳強度分布を形成する分布形成光学系をさらに備えていることを特徴とする請求項１０に記載の照明光学系。
【請求項１２】
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、
前記第１フィルタおよび前記第２フィルタは、前記所定方向に沿ってそれぞれ移動可能に構成されていることを特徴とする請求項１０または１１に記載の照明光学系。
【請求項１３】
前記補正ユニットは、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に間隔を隔てた一対の領域のうちの少なくとも一方の領域に達する光に作用するように構成されていることを特徴とする請求項１２に記載の照明光学系。
【請求項１４】
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１０乃至１３のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項１５】
前記光量分布調整部は、前記補正ユニット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１４に記載の照明光学系。
【請求項１６】
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１０乃至１５のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項１７】
所定のパターンを照明するための請求項１０乃至１６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。
【請求項１８】
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１７に記載の露光装置。
【請求項１９】
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または１８に記載の露光装置。
【請求項２０】
請求項１７乃至１９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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、補正ユニット、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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許公開第２００６／００５５８３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
照明瞳に形成される瞳強度分布の形状にかかわらず、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において光軸を挟んで所定方向に間隔を隔てた一対の領域の光強度の差が大き過ぎると、パターンが所望の位置から位置ずれして焼き付けられる恐れがある。
【０００７】
本発明は、被照射面上の各点に関する瞳強度分布において光軸を挟んで所定方向に間隔を隔てた一対の領域の光強度差を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、被照射面上の各点に関する瞳強度分布において光軸を挟んで所定方向に間隔を隔てた一対の領域の光強度差を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。
【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、被照射面を照明する照明光学系の光路中に配置される波面分割型のオプティカルインテグレータと組み合わせて用いられ、該オプティカルインテグレータよりも前側に配置されて該オプティカルインテグレータよりも後側の照明瞳に形成される瞳強度分布を補正する補正ユニットであって、
前記オプティカルインテグレータの入射面の近傍の位置、あるいは該入射面と光学的に共役な位置またはその近傍の位置に配置された第１フィルタと、
前記第１フィルタの直後の位置、あるいは前記第１フィルタの位置と光学的に共役な位置の直後またはその近傍の位置に配置された第２フィルタとを備え、
前記第１フィルタは、前記オプティカルインテグレータの単位波面分割面に対応する外形形状および第１透過率分布を有する第１単位領域を少なくとも１つ有し、
前記第２フィルタは、前記単位波面分割面に対応する外形形状および第２透過率分布を有する第２単位領域を少なくとも１つ有し、
前記第１フィルタおよび前記第２フィルタのうちの少なくとも一方は、前記照明光学系の光軸を横切る方向に移動可能に構成されていることを特徴とする補正ユニットを提供する。
【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系において、
前記照明光学系の光路中に配置された波面分割型のオプティカルインテグレータと、
前記オプティカルインテグレータと組み合わせて用いられる第１形態の補正ユニットとを備えていることを特徴とする照明光学系を提供する。
【００１０】
本発明の第３形態では、所定のパターンを照明するための第２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。
【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。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の照明光学系は、波面分割型のオプティカルインテグレータよりも前側に配置されて照明瞳に形成される瞳強度分布を補正する補正ユニットを備えている。この補正ユニットは、単位波面分割面に対応して第１透過率分布を有する第１単位領域を少なくとも１つ有する第１フィルタと、同じく単位波面分割面に対応して第２透過率分布を有する第２単位領域を少なくとも１つ有する第２フィルタとを備え、第１フィルタと第２フィルタとは光軸を横切る方向に相対移動が可能に構成されている。
【００１３】
その結果、補正ユニットは、後述するように、第１フィルタと第２フィルタとの相対移動、第１および第２透過率分布の形態、第１および第２単位領域の配置などに応じて、瞳強度分布に対して多様な調整作用を発揮する。したがって、本発明の照明光学系では、補正ユニットの瞳強度分布に対する多様な調整作用により、被照射面上の各点に関する瞳強度分布において光軸を挟んで所定方向に間隔を隔てた一対の領域の光強度差を調整することができる。また、本発明の露光装置では、被照射面上の各点に関する瞳強度分布において光軸を挟んで所定方向に間隔を隔てた一対の領域の光強度差を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。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】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２】照明瞳に形成される４極状の二次光源を示す図である。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】補正ユニットによる調整の原理を説明する
【図７】補正ユニットの構成を概略的に示す図である。
【図８】補正ユニットの基本的な作用を説明する第１の図である。
【図９】補正ユニットの基本的な作用を説明する第２の図である。
【図１０】補正ユニットの基本的な作用を説明する第３の図である。
【図１１】補正ユニットの基本的な作用を説明する第４の図である。
【図１２】中心点Ｐ１に関する瞳強度分布が補正ユニットにより調整される様子を模式的に示す図である。
【図１３】周辺点Ｐ２，Ｐ３に関する瞳強度分布が補正ユニットにより調整される様子を模式的に示す図である。
【図１４】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１５】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。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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および補正ユニット８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）９に入射する。補正ユニット８は、マイクロフライアイレンズ９の入射面の近傍に配置されている。補正ユニット８の構成および作用については後述する。
【００１９】
マイクロフライアイレンズ９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９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。
【００２０】
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９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９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９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９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。
【００２１】
マイクロフライアイレンズ９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９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９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。
【００２２】
マイクロフライアイレンズ９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。
【００２３】
マイクロフライアイレンズ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９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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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９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。
【００２７】
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９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９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９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９は、マイクロフライアイレンズ９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。
【００２８】
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９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９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。
【００２９】
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９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９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。
【００３０】
以下の説明では、本実施形態にかかる補正ユニット８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９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、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９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。
【００３１】
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Ｚ方向に間隔を隔てた一対の円弧状の実質的な面光源２０ａ，２０ｂと、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）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９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９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。
【００３２】
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場合がある。
【００３３】
比較的単純な一例として、静止露光領域ＥＲ内の中心の点Ｐ１に入射する光が図４に模式的に示す４極状の瞳強度分布を照明瞳に形成し、周辺の点Ｐ２，Ｐ３に入射する光が図５に模式的に示す４極状の瞳強度分布を照明瞳に形成する場合について考える。すなわち、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では、図４に示すように、面光源２１ｂ，２１ｃおよび２１ｄの光強度が互いにほぼ等しく、面光源２１ａの光強度は他の面光源２１ｂ〜２１ｄの光強度よりも大きいものとする。
【００３４】
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に入射する光が形成する４極状の瞳強度分布２２では、図５に示すように、面光源２２ｂ，２２ｃおよび２２ｄの光強度が互いにほぼ等しく、面光源２２ａの光強度は他の面光源２２ｂ〜２２ｄの光強度よりも大きいものとする。また、面光源２２ａの光強度は中心点Ｐ１に関する面光源２１ａよりも大きく、面光源２２ｂ〜２２ｄの光強度は中心点Ｐ１に関する面光源２１ｂ〜２１ｄの光強度とほぼ等しいものとする。
【００３５】
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Ｐ３に入射する光が形成する４極状の瞳強度分布２３は、周辺点Ｐ２に関する瞳強度分布２２とほぼ同じであるものとする。すなわち、面光源２３ｂ，２３ｃおよび２３ｄの光強度は互いにほぼ等しく、面光源２３ａの光強度は他の面光源２３ｂ〜２３ｄの光強度よりも大きいものとする。また、面光源２３ａの光強度は周辺点Ｐ２に関する面光源２２ａとほぼ等しく、面光源２３ｂ〜２３ｄの光強度は中心点Ｐ１に関する面光源２１ｂ〜２１ｄの光強度および周辺点Ｐ２に関する面光源２２ｂ〜２２ｄの光強度とほぼ等しいものとする。
【００３６】
このように、ウェハＷ上の各点に関する瞳強度分布において光軸ＡＸを挟んでＺ方向（走査直交方向（ウェハＷ上におけるＹ方向）に対応する方向）に間隔を隔てた一対の領域の光強度の差が大き過ぎると、ショット領域（図４および図５に示す例の場合には周辺点Ｐ２，Ｐ３に対応する周辺の位置）に焼き付けられるパターンが所望の位置から位置ずれする恐れがある。
【００３７】
本実施形態では、各点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に関する瞳強度分布２１，２２，２３において光軸ＡＸを挟んでＺ方向に間隔を隔てた一対の面光源２１ａと２１ｂとの間、面光源２２ａと２２ｂとの間、および面光源２３ａと２３ｂとの間の光強度の差を調整するための調整手段として、補正ユニット８を備えている。以下、補正ユニット８の具体的な構成および作用の説明に先立ち、図６を参照して補正ユニット８による調整の原理を説明する。
【００３８】
図６では、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’に達する光のうち、マイクロフライアイレンズ９の１つの特定の微小レンズ９ａａを介して面光源２１ａの形成（ひいては面光源２０ａの形成）に寄与する光Ｌ１に着目している。また、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’に達する光のうち、特定微小レンズ９ａａを介して面光源２２ａ，２３ａの形成（ひいては面光源２０ａの形成）に寄与する光Ｌ２，Ｌ３に着目している。
【００３９】
図６では、説明を単純化するために、静止露光領域ＥＲ内の周辺点Ｐ２に対応する周辺点Ｐ２’はマスクブラインド１１の開口部の＋Ｚ方向側に位置し、静止露光領域ＥＲ内の周辺点Ｐ３に対応する周辺点Ｐ３’はマスクブラインド１１の開口部の−Ｚ方向側に位置するものとする。また、図６では、図面の明瞭化のために、各微小レンズ９ａのサイズを大きく誇張するとともに、Ｚ方向に沿って３列に並んだ複数の微小レンズ９ａを介した光により面光源２０ａの全体を形成する様子を模式的に示しているが、実際にはマイクロフライアイレンズ９のさらに多くの微小レンズ９ａを通過した光が面光源２０ａを形成するのが一般的である。
【００４０】
図６に示すように、マイクロフライアイレンズ９の入射面近傍の位置にフィルタ８０が配置されている場合、マイクロフライアイレンズ９の複数の単位波面分割面のうちの１つである特定微小レンズ９ａａの入射面に対応する矩形状のフィルタ領域（単位領域）８０ａを通過した光が、特定微小レンズ９ａａを通過して面光源２０ａの一部の形成に寄与した後、コンデンサー光学系１０を介してマスクブラインド１１の位置に照野を形成する。このとき、マスクブラインド１１の開口部の中心点Ｐ１’に達する光Ｌ１は、フィルタ領域８０ａにおいてＺ方向に沿った中心位置Ｐ１''を通過する。
【００４１】
また、マスクブラインド１１の開口部の周辺点Ｐ２’に達する光Ｌ２はフィルタ領域８０ａにおいて−Ｚ方向側の周辺位置Ｐ２''を通過し、周辺点Ｐ３’に達する光Ｌ３はフィルタ領域８０ａにおいて＋Ｚ方向側の周辺位置Ｐ３''を通過する。静止露光領域ＥＲの位置とマスクブラインド１１の位置とマイクロフライアイレンズ９の入射面の位置とは光学的に共役であり、静止露光領域ＥＲへの光の入射位置と、マスクブラインド１１の開口部への光の入射位置と、マイクロフライアイレンズ９の入射面の近傍位置に配置されたフィルタ８０においてマイクロフライアイレンズ９の単位波面分割面に対応する単位領域への光の入射位置とは互いに一対一対応する。
【００４２】
したがって、フィルタ８０が介在しない光学系においてマスクブラインド１１の開口部の各点Ｐ１’，Ｐ２’，Ｐ３’に達する光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の強度が互いに等しい場合、Ｚ方向に沿って変化する透過率分布が付与されたフィルタ領域８０ａを有するフィルタ８０を光学系に付設すると、マイクロフライアイレンズ９の特定微小レンズ９ａａに入射する光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３のうちの少なくとも１つの光の強度が変化し、ひいては面光源２１ａ，２２ａ，２３ａのうちの少なくとも１つの面光源の光強度が変化する。すなわち、マスクブラインド１１の開口部の点Ｐ１’，Ｐ２’，Ｐ３’に達する光が照明瞳に形成する面光源２１ａ，２２ａ，２３ａの光強度は、照明瞳における面光源２０ａの形成に寄与する光が通過する特定微小レンズ９ａａに対応するフィルタ８０の単位領域８０ａに付与された透過率分布に応じて変化する。
【００４３】
このことは、面光源２０ａの形成に寄与する光が通過する複数の微小レンズ９ａのうちの少なくとも１つの微小レンズ９ａに対応するフィルタ８０の単位領域に所要の透過率分布を付与することにより、マスクブラインド１１の開口部の点Ｐ１’，Ｐ２’，Ｐ３’に関する面光源２１ａ，２２ａ，２３ａの光強度を調整し、ひいては静止露光領域ＥＲ内の点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に関する面光源２１ａ，２２ａ，２３ａの光強度を調整することができることを意味している。さらに一般的には、フィルタ８０の１つまたは複数の単位領域に所要の透過率分布をそれぞれ付与することにより、静止露光領域ＥＲ内の各点に関する瞳強度分布の少なくとも一部の領域の光強度を調整することができる。
【００４４】
本実施形態の補正ユニット８は、図７に示すように、光軸ＡＸ（Ｙ方向に対応）に沿って配置された一対のフィルタ８１および８２を備えている。各フィルタ８１，８２は、例えば石英または蛍石のような光学材料により形成された平行平面板の形態を有する。第１フィルタ８１はマイクロフライアイレンズ９の入射面９ｂの近傍位置に配置され、第２フィルタ８２は第１フィルタ８１の直後の位置に配置されている。
【００４５】
第１フィルタ８１は、その入射面８１ａが光軸ＡＸと直交する姿勢を維持しつつ、Ｚ方向に沿って移動可能に構成されている。第２フィルタ８２も、その入射面８２ａが光軸ＡＸと直交する姿勢を維持しつつ、Ｚ方向に沿って移動可能に構成されている。換言すれば、第１フィルタ８１および第２フィルタ８２は、マイクロフライアイレンズ９の矩形状の単位波面分割面の長辺方向であるＺ方向に沿ってそれぞれ移動可能に構成されている。補正ユニット８では、駆動制御系８９からの指令に基づき、第１フィルタ８１および第２フィルタ８２がＺ方向に沿って個別に移動する。
【００４６】
補正ユニット８は、４極状の瞳強度分布２０において光軸ＡＸを挟んでＺ方向に間隔を隔てた一対の面光源２０ａおよび２０ｂのうちの一方の面光源２０ａに達する光に作用するように構成されている。具体的に、第１フィルタ８１の射出面８１ｂ（あるいは入射面８１ａ）において、面光源２０ａの形成に寄与する光が通過する複数の微小レンズ９ａのうちの少なくとも１つの微小レンズ９ａに対応する単位領域８１ｃには、Ｚ方向の位置に応じて厚さが変化する減光性の薄膜（例えばクロムや酸化クロムからなる薄膜）が形成されている。
【００４７】
同様に、第２フィルタ８２の入射面８２ａ（あるいは射出面８２ｂ）において、面光源２０ａの形成に寄与する光が通過する複数の微小レンズ９ａのうちの少なくとも１つの微小レンズ９ａに対応する単位領域８２ｃにも、Ｚ方向の位置に応じて厚さが変化する減光性の薄膜が形成されている。すなわち、各フィルタ８１，８２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少なくとも１つの単位領域８１ｃ，８２ｃをそれぞれ含んでいる。上述したように、単位領域８１ｃ，８２ｃは、フィルタ８１，８２においてマイクロフライアイレンズ９の単位波面分割面に対応する外形形状を有する領域、すなわちＸ方向に沿った一辺とＺ方向に沿った一辺とにより規定される矩形状の領域である。
【００４８】
以下、説明の理解を容易にするために、面光源２０ａの形成に寄与する光が通過するすべての微小レンズ９ａに対応する複数の単位領域８１ｃ，８２ｃが互いに同じ透過率分布を有するものとする。また、単位領域８１ｃは第１フィルタ８１の射出面８１ｂに設けられ、単位領域８２ｃは第２フィルタ８２の入射面８２ａに設けられているものとする。また、単位領域８１ｃ，８２ｃには、図８において参照符号３１ａ，３１ｂで示すように、単位領域８１ｃ，８２ｃのＺ方向に沿った中心位置８１ｃａ，８２ｃａにおいて透過率が最も大きく、中心位置８１ｃａ，８２ｃａからＺ方向に沿って周辺位置８１ｃｂ，８１ｃｃ；８２ｃｂ，８２ｃｃまで透過率が線形的に減少する透過率分布が形成されているものとする。
【００４９】
なお、図８において、縦軸は中心位置８１ｃａ，８２ｃａにおける最大透過率を１としたときの規格化された透過率を示し、横軸は単位領域８１ｃ，８２ｃにおけるＺ方向位置を示している。図８では、補正ユニット８の作用の理解を容易にするために、１つの単位領域８１ｃ，８２ｃのＺ方向に沿った両側の単位領域の一部にも同様の透過率分布が形成されている様子を示している。具体的な数値例として、互いに同じ透過率分布３１ａ，３１ｂは中心位置８１ｃａ，８２ｃａに関して対称であるものとし、中心位置８１ｃａ，８２ｃａでの透過率が１であり、且つ周辺位置８１ｃｂ，８２ｃｂ；８１ｃｃ，８２ｃｃでの透過率が０．９５であるものとする。図８における表記は、これに関連する図９〜図１１においても同様である。
【００５０】
単位領域８１ｃの中心位置８１ｃａと単位領域８２ｃの中心位置８２ｃａとがＺ方向に沿って一致している補正ユニット８の基準状態では、第１フィルタ８１の１つの単位領域８１ｃおよび第２フィルタ８２の対応する１つの単位領域８２ｃを通過して面光源２０ａを形成する光は、図８において参照符号３２で示す合成透過率分布を有する１つの単位領域（図６のフィルタ領域８０ａに対応）だけを通過して面光源２０ａを形成する光と光学的に等価である。ここで、合成透過率分布３２は、Ｚ方向の位置に応じて単位領域８１ｃでの透過率分布３１ａに単位領域８２ｃでの透過率分布３１ｂを単純に加算して得られる分布である。
【００５１】
補正ユニット８の基準状態では、面光源２１ａを形成して静止露光領域ＥＲ内の中心点Ｐ１に達する光の強度は低下しないが、面光源２２ａ，２３ａを形成して静止露光領域ＥＲ内の周辺点Ｐ２，Ｐ３に達する光の強度は１０％低下する。すなわち、補正ユニット８の基準状態では、中心点Ｐ１に関する瞳強度分布２１の面光源２１ａの光強度は低下しないが、周辺点Ｐ２，Ｐ３に関する瞳強度分布２２，２３の面光源２２ａ，２３ａの光強度は１０％低下する。その結果、面光源２１ａの光強度の低下率と面光源２２ａ，２３ａの光強度の低下率との差は１０％となる。
【００５２】
上述の補正ユニット８の基準状態から、単位領域８１ｃ，８２ｃのＺ方向寸法（単位波面分割面の長手方向の寸法に対応）の１／１６の距離だけ第１フィルタ８１を＋Ｚ方向（または−Ｚ方向）へ移動させ且つ同じ距離だけ第２フィルタ８２を−Ｚ方向（または＋Ｚ方向）へ移動させた第１移動状態では、Ｚ方向に互いに位置ずれした透過率分布３１ａと３１ｂとを加算して図９に示すような合成透過率分布３３が得られる。第１フィルタ８１と第２フィルタ８２とが基準状態からＺ方向に単位領域８１ｃ，８２ｃのＺ方向寸法の１／８の距離だけ相対移動した第１移動状態では、面光源２１ａを形成して中心点Ｐ１に達する光の強度は約１．１％低下し、面光源２２ａ，２３ａを形成して周辺点Ｐ２，Ｐ３に達する光の強度は約８．９％低下する。
【００５３】
すなわち、補正ユニット８の第１移動状態では、中心点Ｐ１に関する瞳強度分布２１の面光源２１ａの光強度は約１．１％低下し、周辺点Ｐ２，Ｐ３に関する瞳強度分布２２，２３の面光源２２ａ，２３ａの光強度は約８．９％低下する。その結果、面光源２１ａの光強度の低下率と面光源２２ａ，２３ａの光強度の低下率との差は約７．７％となる。
【００５４】
補正ユニット８の基準状態から、単位領域８１ｃ，８２ｃのＺ方向寸法の１／８の距離だけ第１フィルタ８１を＋Ｚ方向（または−Ｚ方向）へ移動させ且つ同じ距離だけ第２フィルタ８２を−Ｚ方向（または＋Ｚ方向）へ移動させた第２移動状態では、Ｚ方向に互いに位置ずれした透過率分布３１ａと３１ｂとを加算して図１０に示すような合成透過率分布３４が得られる。第１フィルタ８１と第２フィルタ８２とが基準状態からＺ方向に単位領域８１ｃ，８２ｃのＺ方向寸法の１／４の距離だけ相対移動した第２移動状態では、面光源２１ａを形成して中心点Ｐ１に達する光の強度は約２．７％低下し、面光源２２ａ，２３ａを形成して周辺点Ｐ２，Ｐ３に達する光の強度は約７．３％低下する。
【００５５】
すなわち、補正ユニット８の第２移動状態では、中心点Ｐ１に関する瞳強度分布２１の面光源２１ａの光強度は約２．７％低下し、周辺点Ｐ２，Ｐ３に関する瞳強度分布２２，２３の面光源２２ａ，２３ａの光強度は約７．３％低下する。その結果、面光源２１ａの光強度の低下率と面光源２２ａ，２３ａの光強度の低下率との差は約４．６％となる。
【００５６】
補正ユニット８の基準状態から、単位領域８１ｃ，８２ｃのＺ方向寸法の１／４の距離だけ第１フィルタ８１を＋Ｚ方向（または−Ｚ方向）へ移動させ且つ同じ距離だけ第２フィルタ８２を−Ｚ方向（または＋Ｚ方向）へ移動させた第３移動状態では、Ｚ方向に互いに位置ずれした透過率分布３１ａと３１ｂとを加算して図１１に示すような合成透過率分布３５が得られる。第１フィルタ８１と第２フィルタ８２とが基準状態からＺ方向に単位領域８１ｃ，８２ｃのＺ方向寸法の１／２の距離だけ相対移動した第３移動状態では、面光源２１ａ，２２ａ，２３ａの形成に寄与して点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に達する光の強度はともに約５％低下する。
【００５７】
すなわち、補正ユニット８の第３移動状態では、中心点Ｐ１に関する瞳強度分布２１の面光源２１ａの光強度は約５％低下し、周辺点Ｐ２，Ｐ３に関する瞳強度分布２２，２３の面光源２２ａ，２３ａの光強度も約５％低下する。その結果、面光源２１ａの光強度の低下率と面光源２２ａ，２３ａの光強度の低下率との差は無くなる。
【００５８】
上述の数値例によれば、基準状態と第３移動状態との間で第１フィルタ８１と第２フィルタ８２とのＺ方向に沿った相対位置が変化することにより、面光源２１ａの光強度の低下率と面光源２２ａ，２３ａの光強度の低下率との差が０％と１０％との間で連続的に変化する。なお、上述の数値例では、単位領域８１ｃの透過率分布３１ａと単位領域８２ｃの透過率分布３１ｂとが互いに同じであり、中心位置８１ｃａ，８２ｃａに関して対称に且つ線形的に透過率が変化している。また、面光源２０ａの形成に寄与する光が通過するすべての微小レンズ９ａに対応する一群の単位領域８１ｃ，８２ｃに互いに同じ透過率分布を付与している。
【００５９】
しかしながら、単位領域８１ｃ，８２ｃに付与される透過率分布、単位領域８１ｃ，８２ｃの配置（数およびその位置）については様々な形態が可能である。すなわち、本実施形態の補正ユニット８では、第１フィルタ８１と第２フィルタ８２とのＺ方向に沿った相対位置、単位領域８１ｃ，８２ｃに付与される透過率分布の形態（透過率の変化の形態）、単位領域８１ｃ，８２ｃの配置などに応じて、ウェハＷの静止露光領域ＥＲ内の各点に関する瞳強度分布において光軸ＡＸを挟んでＺ方向に間隔を隔てた一対の領域（例えば面光源２１ａ，２２ａ，２３ａと面光源２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ）の光強度差を調整することができ、ひいては瞳強度分布に対して多様な調整作用を発揮することができる。
【００６０】
具体的には、図１２に示すように、補正ユニット８の作用により、中心点Ｐ１に関する瞳強度分布２１において、面光源２１ａの光強度を他の面光源２１ｂ〜２１ｄの光強度とほぼ等しくなるように低下させる。その結果、補正ユニット８により調整された中心点Ｐ１に関する瞳強度分布２１’において、Ｚ方向に間隔を隔てた面光源２１ａ’の光強度と面光源２１ｂの光強度とがほぼ等しくなり、且つＸ方向に間隔を隔てた面光源２１ｃ，２１ｄの光強度ともほぼ等しくなる。あるいは、面光源２１ａ’の光強度と面光源２１ｂの光強度との差が、所要の光強度差に調整される。
【００６１】
また、図１３に示すように、補正ユニット８の作用により、周辺点Ｐ２，Ｐ３に関する瞳強度分布２２，２３において、面光源２２ａ，２３ａの光強度を他の面光源２２ｂ〜２２ｄ；２３ｂ〜２３ｄの光強度とほぼ等しくなるように低下させる。その結果、補正ユニット８により調整された周辺点Ｐ２，Ｐ３に関する瞳強度分布２２’，２３’において、Ｚ方向に間隔を隔てた面光源２２ａ’，２３ａ’の光強度と面光源２２ｂ，２３ｂの光強度とがほぼ等しくなり、且つＸ方向に間隔を隔てた面光源２２ｃ，２２ｄ；２３ｃ，２３ｄの光強度ともほぼ等しくなる。あるいは、面光源２２ａ’，２３ａ’の光強度と面光源２２ｂ，２３ｂの光強度との差が、所要の光強度差に調整される。
【００６２】
なお、面光源２１ａ’，２２ａ’，２３ａ’の光強度と面光源２１ｂ，２２ｂ，２３ｂの光強度との差を所要の光強度差に調整する動作は、例えば投影光学系ＰＬを介した光に基づいて投影光学系ＰＬの瞳面における瞳強度分布を計測する瞳強度分布計測装置（不図示）の計測結果に基づいて行われる。瞳強度分布計測装置は、例えば投影光学系ＰＬの瞳位置と光学的に共役な位置に配置された撮像面を有するＣＣＤ撮像部を備え、投影光学系ＰＬの像面上の各点に関する瞳強度分布（各点に入射する光線が投影光学系ＰＬの瞳面に形成する瞳強度分布）をモニターする。瞳強度分布計測装置の詳細な構成および作用については、米国特許公開第２００８／００３０７０７号公報などを参照することができる。
【００６３】
具体的に、瞳強度分布計測装置の計測結果は、制御部（不図示）に供給される。制御部は、瞳強度分布計測装置の計測結果に基づいて、投影光学系ＰＬの瞳面における瞳強度分布が所望の分布になるように、補正ユニット８の駆動制御系８９に指令を出力する。駆動制御系８９は、制御部からの指令に基づいて各フィルタ８１，８２のＺ方向位置を制御し、面光源２１ａ’，２２ａ’，２３ａ’の光強度と面光源２１ｂ，２２ｂ，２３ｂの光強度との差を所要の光強度差に調整する。
【００６４】
以上のように、本実施形態の照明光学系（２〜１２）は、波面分割型のオプティカルインテグレータであるマイクロフライアイレンズ９よりも前側に配置されて、マイクロフライアイレンズ９の後側焦点位置またはその近傍の照明瞳に形成される瞳強度分布を補正する補正ユニット８を備えている。補正ユニット８は、マイクロフライアイレンズ９の入射面の近傍に配置された第１フィルタ８１と、第１フィルタ８１の直後に配置された第２フィルタ８２とを備えている。
【００６５】
第１フィルタ８１は、マイクロフライアイレンズ９の単位波面分割面に対応する矩形状の外形形状および透過率分布３１ａを有する単位領域８１ｃを少なくとも１つ有する。第２フィルタ８２は、同じく単位波面分割面に対応する矩形状の外形形状および透過率分布３１ｂを有する単位領域８２ｃを少なくとも１つ有する。第１フィルタ８１と第２フィルタ８２とは、光軸ＡＸを横切るＺ方向、すなわち矩形状の単位波面分割面の長辺に対応する方向に相対移動が可能に構成されている。
【００６６】
その結果、補正ユニット８は、第１フィルタ８１と第２フィルタ８２との相対移動、透過率分布３１ａ，３１ｂの形態、単位領域８１ｃ，８２ｃの配置などに応じて、瞳強度分布に対して多様な調整作用を発揮する。したがって、本実施形態の照明光学系（２〜１２）では、補正ユニット８の瞳強度分布に対する多様な調整作用により、静止露光領域ＥＲ内の各点に関する瞳強度分布において光軸ＡＸを挟んでＺ方向に間隔を隔てた一対の領域の間の光強度の差を調整することができる。
【００６７】
また、本実施形態の露光装置（２〜ＷＳ）では、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において光軸ＡＸを挟んでＺ方向に間隔を隔てた一対の領域の光強度差を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位置に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。
【００６８】
本実施形態において、ウェハ（被照射面）Ｗ上の光量分布が、例えば補正ユニット８の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。
【００６９】
なお、上述の実施形態では、図７に示す特定の形態にしたがって、光軸ＡＸに対して垂直に配置された平行平面板の形態を有する一対のフィルタ８１および８２により補正ユニット８を構成している。しかしながら、これに限定されることなく、補正ユニット８の具体的な構成については、様々な形態が可能である。すなわち、補正ユニットが作用する瞳強度分布上の領域、補正ユニットを構成する各フィルタの形態（外形形状など）、各フィルタの姿勢、各フィルタの相対移動の方向（光軸を横切る方向）、各フィルタに形成される透過率分布の形態、透過率分布の形成面の位置（入射面または射出面）、各フィルタの配置位置などについて、様々な形態が可能である。例えば、各フィルタとして、少なくとも一方の面が曲率を有するような光透過性の基板を用いることもできる。
【００７０】
また、上述の実施形態では、第１フィルタ８１をマイクロフライアイレンズ９の入射面の近傍に配置し、第２フィルタ８２を第１フィルタ８１の直後に配置している。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９の入射面と光学的に共役な位置またはその近傍の位置（例えばアフォーカルレンズ４の瞳位置またはその近傍の位置）に第１フィルタ８１を配置したり、第１フィルタ８１の位置と光学的に共役な位置（例えばアフォーカルレンズ４の光路中において第１フィルタ８１の位置と光学的に共役な位置）の直後またはその近傍の位置に第２フィルタ８２を配置したりすることができる。
【００７１】
また、上述の実施形態では、４極状の瞳強度分布２０において光軸ＡＸを挟んでＺ方向に間隔を隔てた一対の面光源２０ａおよび２０ｂのうちの一方の面光源２０ａに達する光に補正ユニット８を作用させている。しかしながら、これに限定されることなく、４極状の瞳強度分布を構成する４つの面光源から選択された１つまたは複数の面光源に達する光に補正ユニットを作用させることもできる。さらに一般的には、任意の外形形状を有する瞳強度分布上の任意の領域に達する光に補正ユニットを作用させることもできる。
【００７２】
また、上述の実施形態では、第１フィルタ８１および第２フィルタ８２が、マイクロフライアイレンズ９の矩形状の単位波面分割面の長辺方向であるＺ方向に沿ってそれぞれ移動可能に構成されている。しかしながら、これに限定されることなく、単位波面分割面の短辺方向であるＸ方向に沿って一対のフィルタを移動可能に構成することもできる。さらに一般的には、第１フィルタおよび第２フィルタのうちの少なくとも一方を、光軸を横切る任意の方向に移動可能に構成することもできる。
【００７３】
また、上述の実施形態では、所定方向に沿って厚さが変化する減光性の薄膜を単位領域８１ｃ，８２ｃに形成することにより、単位領域８１ｃ，８２ｃに所要の透過率分布を付与している。しかしながら、これに限定されることなく、光軸を横切る方向に沿って濃度分布が変化する複数の遮光性ドット（例えばクロムや酸化クロム等からなる微小な遮光性ドット）を単位領域に形成することにより、単位領域に所要の透過率分布を付与することもできる。また、単位領域に少なくとも１つの減光領域（遮光領域、散乱領域、回折領域など）を形成することにより、単位領域に所要の透過率分布を付与することもできる。
【００７４】
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。
【００７５】
上述の実施形態では、マスクの代わりに、所定の電子データに基づいて所定パターンを形成する可変パターン形成装置を用いることができる。このような可変パターン形成装置を用いれば、パターン面が縦置きでも同期精度に及ぼす影響を最低限にできる。なお、可変パターン形成装置としては、たとえば所定の電子データに基づいて駆動される複数の反射素子を含むＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）を用いることができる。ＤＭＤを用いた露光装置は、例えば特開２００４−３０４１３５号公報、国際特許公開第２００６／０８０２８５号パンフレットおよびこれに対応する米国特許公開第２００７／０２９６９３６号公報に開示されている。また、ＤＭＤのような非発光型の反射型空間光変調器以外に、透過型空間光変調器を用いても良く、自発光型の画像表示素子を用いても良い。なお、パターン面が横置きの場合であっても可変パターン形成装置を用いても良い。ここでは、米国特許公開第２００７／０２９６９３６号公報の教示を参照として援用する。
【００７６】
また、上述の実施形態において、回折光学素子３に代えて、或いは回折光学素子３に加えて、たとえばアレイ状に配列され且つ傾斜角および傾斜方向が個別に駆動制御される多数の微小な要素ミラーにより構成されて入射光束を反射面毎の微小単位に分割して偏向させることにより、光束の断面を所望の形状または所望の大きさに変換する空間光変調素子を用いても良い。このような空間光変調素子を用いた照明光学系は、例えば特開２００２−３５３１０５号公報に開示されている。
【００７７】
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っても良い。
【００７８】
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１４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１４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）。
【００７９】
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。
【００８０】
図１５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１５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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
また、上述の実施形態において、投影光学系と感光性基板との間の光路中を１．１よりも大きな屈折率を有する媒体（典型的には液体）で満たす手法、所謂液浸法を適用しても良い。この場合、投影光学系と感光性基板との間の光路中に液体を満たす手法としては、国際公開第ＷＯ９９／４９５０４号パンフレットに開示されているような局所的に液体を満たす手法や、特開平６−１２４８７３号公報に開示されているような露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる手法や、特開平１０−３０３１１４号公報に開示されているようなステージ上に所定深さの液体槽を形成し、その中に基板を保持する手法などを採用することができる。ここでは、国際公開第ＷＯ９９／４９５０４号パンフレット、特開平６−１２４８７３号公報および特開平１０−３０３１１４号公報の教示を参照として援用する。
【００８７】
また、上述の実施形態において、米国公開公報第２００６／０１７０９０１号及び第２００７／０１４６６７６号に開示されるいわゆる偏光照明方法を適用することも可能である。ここでは、米国特許公開第２００６／０１７０９０１号公報及び米国特許公開第２００７／０１４６６７６号公報の教示を参照として援用する。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【符号の説明】
【００９０】
１  光源
３  回折光学素子
４  アフォーカルレンズ
７  ズームレンズ
８  補正ユニット
８１，８２  各フィルタ
９  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）
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
ＭＳ  マスクステージ
ＰＬ  投影光学系
ＡＳ  開口絞り
Ｗ  ウェハ
ＷＳ  ウェハステージ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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