(57)【要約】【課題】  被照射面上の各点での瞳強度分布をそれぞれ所要の分布に調整する。【解決手段】  光源（１）からの光で被照射面（Ｍ；Ｗ）を照明する照明光学系（２〜１２）は、照明瞳に瞳強度分布を形成する分布形成光学系（３〜８）と、照明瞳を含む照明瞳空間に配置された補正ユニット（９）とを備えている。補正ユニットは、前側減光パターンが形成された複数の前側基板（９１〜９４）と、前側減光パターンに対応する後側減光パターンが形成された複数の後側基板（９５〜９８）とを備えている。光軸（ＡＸ）の方向に対向する前側基板と後側基板とは、光軸方向、並びに光軸と直交する平面内において互いに直交する第１方向および第２方向に沿って相対移動するように構成されている。【選択図】  図１
2010182703.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光学系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、
前記照明瞳の前側に隣接してパワーを有する光学素子と前記照明瞳の後側に隣接してパワーを有する光学素子との間の照明瞳空間において前記照明光学系の光軸を挟んで一方の側に配置されて、入射側の面または射出側の面に第１前側減光パターンが形成された光透過性の第１前側基板と、
前記照明瞳空間において前記光軸を挟んで他方の側に配置されて、入射側の面または射出側の面に第２前側減光パターンが形成された光透過性の第２前側基板と、
前記照明瞳空間において前記第１前側基板よりも後側に前記第１前側基板に対応して配置されて、入射側の面または射出側の面に第１前側減光パターンに対応する第１後側減光パターンが形成された光透過性の第１後側基板と、
前記照明瞳空間において前記第２前側基板よりも後側に前記第２前側基板に対応して配置されて、入射側の面または射出側の面に第２前側減光パターンに対応する第２後側減光パターンが形成された光透過性の第２後側基板とを備え、
前記第１前側基板および前記第１後側基板のうちの少なくとも一方は、前記光軸方向、並びに前記光軸と直交する平面内において互いに直交する第１方向および第２方向に沿って移動可能に構成され、
前記第２前側基板および前記第２後側基板のうちの少なくとも一方は、前記光軸方向、前記第１方向、および前記第２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補正ユニット。
【請求項２】
前記第１前側基板および前記第２前側基板は固定的に配置され、前記第１後側基板および前記第２後側基板は、前記光軸方向、前記第１方向、および前記第２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前側減光パターンは少なくとも１つの第１前側単位減光領域を有し、前記第１後側減光パターンは前記少なくとも１つの第１前側単位減光領域に対応して形成された少なくとも１つの第１後側単位減光領域を有し、
前記第２前側減光パターンは少なくとも１つの第２前側単位減光領域を有し、前記第２後側減光パターンは前記少なくとも１つの第２前側単位減光領域に対応して形成された少なくとも１つの第２後側単位減光領域を有することを特徴とする請求項１または２に記載の補正ユニット。
【請求項４】
前記第１後側単位減光領域は前記第１前側単位減光領域と同じ外形形状および同じ大きさを有し、前記第２後側単位減光領域は前記第２前側単位減光領域と同じ外形形状および同じ大きさを有することを特徴とする請求項３に記載の補正ユニット。
【請求項５】
前記第１前側減光パターンは前記第１前側基板の射出側の面に形成され、前記第２前側減光パターンは前記第２前側基板の射出側の面に形成され、前記第１後側減光パターンは前記第１後側基板の入射側の面に形成され、前記第２後側減光パターンは前記第２後側基板の入射側の面に形成されてい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前側減光パターンは分布形成された複数の第１前側単位減光領域を有し、前記第１後側減光パターンは前記複数の第１前側単位減光領域に対応して分布形成された複数の第１後側単位減光領域を有し、
前記第２前側減光パターンは分布形成された複数の第２前側単位減光領域を有し、前記第２後側減光パターンは前記複数の第２前側単位減光領域に対応して分布形成された複数の第２後側単位減光領域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前側減光パターンでは前記複数の第１前側単位減光領域が所定の濃度分布にしたがって形成され、前記第２前側減光パターンでは前記複数の第２前側単位減光領域が所定の濃度分布にしたがって形成されていることを特徴とする請求項６に記載の補正ユニット。
【請求項８】
前記第１前側減光パターンにおける前記濃度分布および前記第２前側減光パターンにおける前記濃度分布は、前記光軸を中心とする円の径方向に沿って変化していることを特徴とする請求項７に記載の補正ユニット。
【請求項９】
前記照明瞳空間において前記光軸を中心とする円の周方向に沿って前記第１前側基板と前記第２前側基板との間に配置されて、入射側の面または射出側の面に第３前側減光パターンが形成された光透過性の第３前側基板と、
前記照明瞳空間において前記光軸を挟んで前記第３前側基板と対向して配置されて、入射側の面または射出側の面に第４前側減光パターンが形成された光透過性の第４前側基板と、
前記照明瞳空間において前記第３前側基板よりも後側に前記第３前側基板に対応して配置されて、入射側の面または射出側の面に第３前側減光パターンに対応する第３後側減光パターンが形成された光透過性の第３後側基板と、
前記照明瞳空間において前記第４前側基板よりも後側に前記第４前側基板に対応して配置されて、入射側の面または射出側の面に第４前側減光パターンに対応する第４後側減光パターンが形成された光透過性の第４後側基板とをさらに備え、
前記第３前側基板および前記第３後側基板のうちの少なくとも一方は、前記光軸方向、前記第１方向、および前記第２方向に沿って移動可能に構成され、
前記第４前側基板および前記第４後側基板のうちの少なくとも一方は、前記光軸方向、前記第１方向、および前記第２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乃至８のいずれか１項に記載の補正ユニット。
【請求項１０】
前記第３前側基板および前記第４前側基板は固定的に配置され、前記第３後側基板および前記第４後側基板は、前記光軸方向、前記第１方向、および前記第２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９に記載の補正ユニット。
【請求項１１】
照明光学系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、
前記照明瞳の前側に隣接してパワーを有する光学素子と前記照明瞳の後側に隣接してパワーを有する光学素子との間の照明瞳空間において前記照明光学系の光軸を挟んで一方の側に配置されて、入射側の面または射出側の面に第１前側減光パターンが形成された光透過性の第１前側基板と、
前記照明瞳空間において前記第１前側基板よりも後側に前記第１前側基板に対応して配置されて、入射側の面または射出側の面に第１前側減光パターンに対応する第１後側減光パターンが形成された光透過性の第１後側基板とを備え、
前記第１前側減光パターンは所定の濃度分布にしたがって分布形成された複数の第１前側単位減光領域を有し、前記第１後側減光パターンは前記複数の第１前側単位減光領域に対応して分布形成された複数の第１後側単位減光領域を有し、
前記第１前側基板および前記第１後側基板のうちの少なくとも一方は、前記光軸を中心とする円の径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補正ユニット。
【請求項１２】
前記第１前側減光パターンにおける前記濃度分布は、前記径方向に沿って変化していることを特徴とする請求項１１に記載の補正ユニット。
【請求項１３】
前記照明瞳空間において前記光軸を挟んで他方の側に配置されて、入射側の面または射出側の面に第２前側減光パターンが形成された光透過性の第２前側基板と、
前記照明瞳空間において前記第２前側基板よりも後側に前記第２前側基板に対応して配置されて、入射側の面または射出側の面に第２前側減光パターンに対応する第２後側減光パターンが形成された光透過性の第２後側基板とを備え、
前記第２前側減光パターンは所定の濃度分布にしたがって分布形成された複数の第２前側単位減光領域を有し、前記第２後側減光パターンは前記複数の第２前側単位減光領域に対応して分布形成された複数の第２後側単位減光領域を有し、
前記第２前側基板および前記第２後側基板のうちの少なくとも一方は、前記径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１２に記載の補正ユニット。
【請求項１４】
前記第２前側減光パターンにおける前記濃度分布は、前記径方向に沿って変化していることを特徴とする請求項１３に記載の補正ユニット。
【請求項１５】
前記複数の基板は、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１４のいずれか１項に記載の補正ユニット。
【請求項１６】
前記複数の基板は、互いに平行な状態を維持することを特徴とする請求項１５に記載の補正ユニット。
【請求項１７】
前記複数の減光パターンのうちの少なくとも１つは、入射光を遮る遮光領域を有することを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の補正ユニット。
【請求項１８】
前記複数の減光パターンのうちの少なくとも１つは、入射光を散乱させる散乱領域を有することを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の補正ユニット。
【請求項１９】
前記複数の減光パターンのうちの少なくとも一方は、入射光を回折させる回折領域を有することを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の補正ユニット。
【請求項２０】
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、
前記後側の照明瞳を含む前記照明瞳空間に配置された請求項１乃至１９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２１】
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に関する光または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のうちの少なくとも一方に関する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２０に記載の照明光学系。
【請求項２２】
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２０または２１に記載の照明光学系。
【請求項２３】
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２２に記載の照明光学系。
【請求項２４】
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２０乃至２３のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項２５】
前記分布形成光学系は、前記オプティカルインテグレータに隣接する照明瞳に前記瞳強度分布を形成し、
前記補正ユニットは前記隣接する照明瞳に配置されることを特徴とする請求項２０乃至２４のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項２６】
前記分布形成光学系は、前記オプティカルインテグレータからの光を導いて前記後側の照明瞳に瞳強度分布を形成するリレー光学系を備え、
前記補正ユニットは、前記後側の照明瞳を含む前記照明瞳空間に配置されることを特徴とする請求項２０乃至２４のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項２７】
前記リレー光学系は、前記オプティカルインテグレータに隣接する照明瞳と光学的に共役な位置を前記後側の照明瞳に形成することを特徴とする請求項２６に記載の照明光学系。
【請求項２８】
所定のパターンを照明するための請求項２０乃至２７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２９】
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２８に記載の露光装置。
【請求項３０】
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２９に記載の露光装置。
【請求項３１】
請求項２８乃至３０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、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束が、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】
二次光源からの光束は、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】
特許文献１に開示された照明光学系では、例えば４極状の瞳強度分布を形成して４極照明を行う際に、何らかの理由により４極状の瞳強度分布において光軸を挟んで第１の方向に間隔を隔てた２極状の領域の光強度と第２の方向に間隔を隔てた２極状の領域の光強度との差が大きくなることがある。その場合、一方の２極状の領域と他方の２極状の領域との間の光強度のアンバランスに起因して、マスクのパターンが感光性基板上の所望の位置に所望の線幅で転写されない恐れがある。
【０００７】
一般に、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、瞳強度分布を所要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所要の分布（例えばほぼ均一な分布）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。
【０００８】
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所要の分布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所要の分布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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、照明光学系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、
前記照明瞳の前側に隣接してパワーを有する光学素子と前記照明瞳の後側に隣接してパワーを有する光学素子との間の照明瞳空間において前記照明光学系の光軸を挟んで一方の側に配置されて、入射側の面または射出側の面に第１前側減光パターンが形成された光透過性の第１前側基板と、
前記照明瞳空間において前記光軸を挟んで他方の側に配置されて、入射側の面または射出側の面に第２前側減光パターンが形成された光透過性の第２前側基板と、
前記照明瞳空間において前記第１前側基板よりも後側に前記第１前側基板に対応して配置されて、入射側の面または射出側の面に第１前側減光パターンに対応する第１後側減光パターンが形成された光透過性の第１後側基板と、
前記照明瞳空間において前記第２前側基板よりも後側に前記第２前側基板に対応して配置されて、入射側の面または射出側の面に第２前側減光パターンに対応する第２後側減光パターンが形成された光透過性の第２後側基板とを備え、
前記第１前側基板および前記第１後側基板のうちの少なくとも一方は、前記光軸方向、並びに前記光軸と直交する平面内において互いに直交する第１方向および第２方向に沿って移動可能に構成され、
前記第２前側基板および前記第２後側基板のうちの少なくとも一方は、前記光軸方向、前記第１方向、および前記第２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補正ユニットを提供する。
【００１０】
本発明の第２形態では、照明光学系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、
前記照明瞳の前側に隣接してパワーを有する光学素子と前記照明瞳の後側に隣接してパワーを有する光学素子との間の照明瞳空間において前記照明光学系の光軸を挟んで一方の側に配置されて、入射側の面または射出側の面に第１前側減光パターンが形成された光透過性の第１前側基板と、
前記照明瞳空間において前記第１前側基板よりも後側に前記第１前側基板に対応して配置されて、入射側の面または射出側の面に第１前側減光パターンに対応する第１後側減光パターンが形成された光透過性の第１後側基板とを備え、
前記第１前側減光パターンは所定の濃度分布にしたがって分布形成された複数の第１前側単位減光領域を有し、前記第１後側減光パターンは前記複数の第１前側単位減光領域に対応して分布形成された複数の第１後側単位減光領域を有し、
前記第１前側基板および前記第１後側基板のうちの少なくとも一方は、前記光軸を中心とする円の径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補正ユニットを提供する。
【００１１】
本発明の第３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、
前記後側の照明瞳を含む前記照明瞳空間に配置された第１形態または第２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。
【００１２】
本発明の第４形態では、所定のパターンを照明するための第３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。
【００１３】
本発明の第５形態では、第４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】
【００１４】
本発明の一態様にしたがう照明光学系は、オプティカルインテグレータよりも後側の照明瞳を含む照明瞳空間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。補正ユニットでは、光軸方向に対向し且つ互いに対応する減光パターンが形成された第１前側基板と第１後側基板、および第２前側基板と第２後側基板とが、光軸方向、並びに光軸と直交する平面内で互いに直交する２方向に沿って相対的に移動可能に構成されている。その結果、補正ユニットは、後述するように、第１前側基板と第１後側基板との間および第２前側基板と第２後側基板との間の相対位置の変化、および補正ユニットへの光の入射角度の変化に応じて、被照射面上の各点に達する光に対して多様な減光作用を発揮する。
【００１５】
したがって、本発明の照明光学系では、被照射面上の各点に達する光に対して多様な減光作用を発揮する補正ユニットを用いて、被照射面上の各点での瞳強度分布をそれぞれ所要の分布に調整することができる。また、本発明の露光装置では、被照射面上の各点での瞳強度分布をそれぞれ所要の分布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。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【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】本実施形態の補正ユニットの構成を概略的に示す第１の図である。
【図７】本実施形態の補正ユニットの構成を概略的に示す第２の図である。
【図８】フィルタに減光パターン領域が設けられている様子を示す図である。
【図９】（ａ）は基準状態における補正ユニットの作用を説明する図であり、（ｂ）は各移動状態における補正ユニットの作用を説明する図である。
【図１０】本実施形態の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１１】本実施形態の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１２】本実施形態の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１３】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１４】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１５】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１６】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】
【００１７】
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。
【００１８】
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から射出された光は、整形光学系２および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。整形光学系２は、光源１からのほぼ平行な光束を所定の矩形状の断面を有するほぼ平行な光束に変換して回折光学素子３へ導く機能を有する。
【００１９】
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、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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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、補正ユニット９が配置されている。補正ユニット９の構成および作用については後述する。
【００２５】
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。
【００２６】
マイクロフライアイレンズ８および補正ユニット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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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つの円弧状の実質的な面光源（以下、単に「面光源」という）２０ａ，２０ｂ，２０ｃおよび２０ｄからなる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、補正ユニット９は、４極状の瞳強度分布２０の形成面よりも後側（マスク側）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。
【００３４】
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面光源２０ａおよび２０ｂと、光軸ＡＸを挟んでＺ方向に間隔を隔てた一対の面光源２０ｃおよび２０ｄとを有する。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（矩形状の単位波面分割面の短辺方向）であって、ウェハＷの走査方向（ウェハＷ上におけるＸ方向）に対応している。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（単位波面分割面の長辺方向）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。
【００３５】
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。
【００３６】
本実施形態では、一例として、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において、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ものとする。また、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においても、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ものとする。
【００３７】
さらに詳細には、４極状の瞳強度分布２２においてＸ方向に間隔を隔てた面光源２２ａ，２２ｂの光強度の方が、４極状の瞳強度分布２１において対応する面光源２１ａ，２１ｂの光強度よりも大きいものとする。また、４極状の瞳強度分布２２においてＺ方向に間隔を隔てた面光源２２ｃ，２２ｄの光強度の方が、４極状の瞳強度分布２１において対応する面光源２２ａ，２２ｂの光強度よりも大きいものとする。
【００３８】
静止露光領域ＥＲ内の各点Ｐ１〜Ｐ３に入射する光が形成する４極状の瞳強度分布２１，２２において、光軸ＡＸを挟んでＸ方向に間隔を隔てた面光源２１ａ，２１ｂ；２２ａ，２２ｂの光強度とＺ方向に間隔を隔てた面光源２１ｃ，２１ｄ；２２ｃ，２２ｄの光強度との差が大き過ぎると、一方の２極状の領域２１ａ，２１ｂ；２２ａ，２２ｂと他方の２極状の領域２１ｃ，２１ｄ；２２ｃ，２２ｄとの間の光強度のアンバランスに起因して、マスクＭのパターンがウェハＷ上の静止露光領域ＥＲ内の所望位置に所望の線幅で転写されなくなる。
【００３９】
本実施形態では、４極状の瞳強度分布２１，２２における一方の２極状の面光源２１ａ，２１ｂ；２２ａ，２２ｂと他方の２極状の面光源２１ｃ，２１ｄ；２２ｃ，２２ｄとの間の光強度のバランスを調整し、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所要の分布に調整するための調整手段として、補正ユニット９を備えている。補正ユニット９は、図６および図７に示すように、４つのフィルタ９１，９２，９３，および９４からなる前側フィルタ群と、４つのフィルタ９５，９６，９７，および９８からなる後側フィルタ群とを備えている。
【００４０】
フィルタ９１〜９８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（一般的には光透過性の基板）の形態を有する。また、フィルタ９１〜９８は、例えば光軸ＡＸを中心とする円を径方向に４等分して得られる扇形状の外形形状を有し、その入射面９１ａ〜９８ａが光軸ＡＸと直交する姿勢を維持しつつ三次元的に移動するように構成されている。具体的に、フィルタ９１〜９８は、光軸ＡＸの方向であるＹ方向、並びに光軸ＡＸと直交するＸＺ平面において互いに直交する２つの方向であるＸ方向およびＺ方向に沿って移動可能に構成されている。
【００４１】
補正ユニット９では、駆動制御系９９からの指令に基づいて、フィルタ９１〜９８が個別に移動する。ただし、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、前側フィルタ群９１〜９４は移動することなく固定的に位置決めされ、後側フィルタ群９５〜９８が光軸ＡＸを中心とする円の径方向および光軸ＡＸ方向にそれぞれ移動するものとする。
【００４２】
前側フィルタ群９１〜９４において、第１フィルタ９１は光軸ＡＸを挟んで＋Ｘ方向側に配置され、第２フィルタ９２は光軸ＡＸを挟んで−Ｘ方向側に配置されている。また、第３フィルタ９３は光軸ＡＸを挟んで＋Ｚ方向側に配置され、第４フィルタ９４は光軸ＡＸを挟んで−Ｚ方向側に配置されている。換言すれば、第３フィルタ９３は光軸ＡＸを中心とする円の周方向に沿って第１フィルタ９１と第２フィルタ９２との間に配置され、第４フィルタ９４は光軸ＡＸを挟んで第３フィルタ９３と対向して配置されている。その結果、固定的に位置決めされた前側フィルタ群９１〜９４は、全体として光軸ＡＸを中心とする円を形成するように配置されている。ただし、図６では、図面の明瞭化のために、光軸ＡＸを中心とする円の周方向に沿ってフィルタ９１〜９４が僅かに離間した様子を示している。
【００４３】
後側フィルタ群９５〜９８において、第５フィルタ９５は第１フィルタ９１よりも後側（マスク側）に第１フィルタ９１に対応して配置され、第６フィルタ９６は第２フィルタ９２よりも後側に第２フィルタ９２に対応して配置されている。また、第７フィルタ９７は第３フィルタ９３よりも後側に第３フィルタ９３に対応して配置され、第８フィルタ９８は第４フィルタ９４よりも後側に第４フィルタ９４に対応して配置されている。図６および図７に示す基準状態では、後側フィルタ群９５〜９８も前側フィルタ群９１〜９４と同様に、全体として光軸ＡＸを中心とする円を形成するように位置決めされる。
【００４４】
なお、補正ユニット９の基準状態では、前側フィルタ群９１〜９４および後側フィルタ群９５〜９８が光軸ＡＸと直交する平面に沿ってそれぞれ配置され、前側フィルタ群９１〜９４と後側フィルタ群９５〜９８とが光軸ＡＸ方向に僅かに離間しているものとする。ただし、図７、並びに関連する図８では、図面の明瞭化のために、前側フィルタ群９１〜９４と後側フィルタ群９５〜９８とが基準状態において光軸ＡＸ方向に離間している様子を誇張している。上述したように、後側フィルタ群９５〜９８は光軸ＡＸを中心とする円の径方向に移動するが、具体的には、第５フィルタ９５および第６フィルタ９６は径方向としてＸ方向に移動し、第７フィルタ９７および第８フィルタ９８は径方向としてＺ方向に移動する。
【００４５】
図７に対応する図８を参照すると、第３フィルタ９３の射出面９３ｂには複数の遮光性ドット５３ａが所定の分布にしたがって形成され、第４フィルタ９４の射出面９４ｂには複数の遮光性ドット５４ａが所定の分布にしたがって形成されている。また、図示を省略したが、第１フィルタ９１の射出面９１ｂには複数の遮光性ドット５１ａが所定の分布にしたがって形成され、第２フィルタ９２の射出面９２ｂには複数の遮光性ドット５２ａが所定の分布にしたがって形成されている。
【００４６】
第７フィルタ９７の入射面９７ａには第３フィルタ９３の複数の遮光性ドット５３ａに対応する分布にしたがって複数の遮光性ドット５７ａが形成され、第８フィルタ９８の入射面９８ａには第４フィルタ９４の複数の遮光性ドット５４ａに対応する分布にしたがって複数の遮光性ドット５８ａが形成されている。また、図示を省略したが、第５フィルタ９５の入射面９５ａには第１フィルタ９１の複数の遮光性ドット５１ａに対応する分布にしたがって複数の遮光性ドット５５ａが形成され、第６フィルタ９６の入射面９６ａには第２フィルタ９２の複数の遮光性ドット５２ａに対応する分布にしたがって複数の遮光性ドット５６ａが形成されている。
【００４７】
ただし、図８では、図面の明瞭化のために、第３フィルタ９３に形成された１つの遮光性ドット５３ａ、第４フィルタ９４に形成された１つの遮光性ドット５４ａ、第７フィルタ９７に形成された１つの遮光性ドット５７ａ、第８フィルタ９８に形成された１つの遮光性ドット５８ａだけを示している。ここで、単位減光領域としての各遮光性ドット５１ａ〜５８ａは、例えばクロムや酸化クロム等からなり入射光を遮る遮光領域である。
【００４８】
以下、説明の理解を容易にするために、各遮光性ドット５１ａ〜５８ａは、互いに同じ外形形状および互いに同じ大きさ、具体的には、円形状で互いに同じ大きさを有するものとする。また、単純な構成例として、第１フィルタ９１の射出面９１ｂに分布形成された複数の遮光性ドット５１ａからなる減光パターンと、第２フィルタ９２の射出面９２ｂに分布形成された複数の遮光性ドット５２ａからなる減光パターンと、第３フィルタ９３の射出面９３ｂに分布形成された複数の遮光性ドット５３ａからなる減光パターンと、第４フィルタ９４の射出面９４ｂに分布形成された複数の遮光性ドット５４ａからなる減光パターンとは、互いに同じ減光パターンであるものとする。
【００４９】
その結果、第５フィルタ９５の入射面９５ａに分布形成された複数の遮光性ドット５５ａからなる減光パターンと、第６フィルタ９６の入射面９６ａに分布形成された複数の遮光性ドット５６ａからなる減光パターンと、第７フィルタ９７の入射面９７ａに分布形成された複数の遮光性ドット５７ａからなる減光パターンと、第８フィルタ９８の入射面９８ａに分布形成された複数の遮光性ドット５６ａからなる減光パターンとは、互いに同じ減光パターンである。換言すれば、各フィルタ９１〜９８の入射面または射出面に形成された減光パターンは互いに同じである。
【００５０】
再び図６を参照すると、補正ユニット９では、面光源２０ａからの光に対して、第１フィルタ９１に設けられた複数の遮光性ドット５１ａ、および第５フィルタ９５に設けられた複数の遮光性ドット５５ａが作用する。面光源２０ｂからの光に対して、第２フィルタ９２に設けられた複数の遮光性ドット５２ａ、および第６フィルタ９６に設けられた複数の遮光性ドット５６ａが作用する。面光源２０ｃからの光に対して第３フィルタ９３の複数の遮光性ドット５３ａおよび第７フィルタ９７の複数の遮光性ドット５７ａが作用し、面光源２０ｄからの光に対して第４フィルタ９４の複数の遮光性ドット５４ａおよび第８フィルタ９８の複数の遮光性ドット５８ａが作用する。
【００５１】
以下、説明の理解を容易にするために、基準状態に設定された補正ユニット９では、遮光性ドット５１ａと５５ａ、遮光性ドット５２ａと５６ａ、遮光性ドット５３ａと５７ａ、遮光性ドット５４ａと５８ａとが光軸ＡＸ方向から見て互いに重なり合っているものとする。また、理解を容易にするために、第３フィルタ９３に設けられた１つの遮光性ドット５３ａと、光軸ＡＸ方向に第３フィルタ９３と対向して配置された第７フィルタ９７に設けられた１つの遮光性ドット５７ａとに着目して、補正ユニット９の減光作用を説明する。
【００５２】
補正ユニット９が基準状態にある場合、円形状の遮光性ドット５３ａと５７ａとの組み合わせからなる組み合わせ減光領域に対して光軸ＡＸに平行な光が入射すると、補正ユニット９の直後であって光軸ＡＸと直交する面において、図９（ａ）の左側に示すように、円形状の遮光性ドット５３ａにより減光された領域５３ａａと、円形状の遮光性ドット５７ａにより減光された領域５７ａａとは互いに重なり合う。すなわち、補正ユニット９の直後において、円形状の減光領域５３ａａと５７ａａとは、円形状の減光領域５３ａａの１個分の面積を有する合成減光領域を形成する。
【００５３】
基準状態の補正ユニット９において、円形状の遮光性ドット５３ａと５７ａとの組み合わせからなる組み合わせ減光領域に入射する光の光軸ＡＸに対する角度が例えばＹＺ平面に沿って０度から単調に増大すると、補正ユニット９の直後において、図９（ｂ）の左側に示すように、減光領域５３ａａおよび５７ａａが互いに異なる距離だけＺ方向に移動し、減光領域５３ａａと５７ａａとの重なり合う領域が単調に減少する。その結果、図９（ｂ）の左側に示す状態では、円形状の減光領域５３ａａと５７ａａとが、その重なり合う領域の面積に応じて、円形状の減光領域５３ａａの１個分の面積よりも大きく且つ２個分の面積よりも小さい面積を有する合成減光領域を形成する。
【００５４】
こうして、基準状態に設定された補正ユニット９において、円形状の遮光性ドット５３ａと５７ａとからなる組み合わせ減光領域は、第３フィルタ９３に対する光の入射角度（ひいては補正ユニット９に対する光の入射角度）が大きくなるにつれて減光率が増大する減光作用を発揮する。同様に、円形状の遮光性ドット５１ａと５５ａとからなる組み合わせ減光領域、５２ａと５６ａとからなる組み合わせ減光領域、および５４ａと５８ａとからなる組み合わせ減光領域も、補正ユニット９に対する光の入射角度が大きくなるにつれて減光率が増大する減光作用を発揮する。
【００５５】
すなわち、前側フィルタ群９１〜９４と後側フィルタ群９５〜９８とが光軸ＡＸ方向に僅かに離間し、且つ前側フィルタ群９１〜９４の減光パターンと後側フィルタ群９５〜９８の減光パターンとが光軸ＡＸ方向から見て重なり合う基準状態では、補正ユニット９は光の入射角度が大きくなるにつれて減光率が増大する減光作用を発揮する。この点は、図１０（ａ）の左側の図と図１０（ｂ）の左側の図とを比較して明らかである。なお、作用の理解を容易するために、図１０（ａ）の左側の図および図１０（ｂ）の左側の図では基準状態でのフィルタ９３と９７との間隔の大きさを誇張し、図９（ｂ）の左側の図では円形状の減光領域５３ａａと５７ａａとがＺ方向に沿って相対的に位置ずれする様子を誇張している。
【００５６】
次に、第７フィルタ９７が光軸ＡＸ方向に沿って移動した状態、すなわち図１０（ａ）に示すように第７フィルタ９７が基準状態から＋Ｙ方向側へ移動して第３フィルタ９３と第７フィルタ９７との間隔が増大した光軸方向移動状態（図１０（ａ）の右側の図を参照）について考える。補正ユニット９の光軸方向移動状態では、円形状の遮光性ドット５３ａと５７ａとの組み合わせからなる組み合わせ減光領域に対して光軸ＡＸに平行な光が入射すると、補正ユニット９の直後において、図９（ａ）の右側に示すように、円形状の遮光性ドット５３ａにより減光された領域５３ａａと、円形状の遮光性ドット５７ａにより減光された領域５７ａａとは互いに重なり合う。すなわち、補正ユニット９の直後において、円形状の減光領域５３ａａと５７ａａとは、円形状の減光領域５３ａａの１個分の面積を有する合成減光領域を形成する。
【００５７】
補正ユニット９の光軸方向移動状態において、円形状の遮光性ドット５３ａと５７ａとの組み合わせからなる組み合わせ減光領域に入射する光の光軸ＡＸに対する角度が例えばＹＺ平面に沿って０度から単調に増大すると（図１０（ｂ）の右側の図を参照）、補正ユニット９の直後において、図９（ｂ）の右側に示すように、減光領域５３ａａおよび５７ａａが互いに異なる距離だけＺ方向に移動し、減光領域５３ａａと５７ａａとの重なり合う領域が単調に減少する。その結果、図９（ｂ）の右側に示す状態では、円形状の減光領域５３ａａと５７ａａとが、その重なり合う領域の面積に応じて、円形状の減光領域５３ａａの１個分の面積よりも大きく且つ２個分の面積よりも小さい面積を有する合成減光領域を形成する。こうして、円形状の遮光性ドット５３ａと５７ａとからなる組み合わせ減光領域は、光軸方向移動状態においても基準状態の場合と同様に、補正ユニット９に対する光の入射角度が大きくなるにつれて減光率が増大する減光作用を発揮する。
【００５８】
ここで、図１０（ａ）の左側の図と右側の図とを比較すると、補正ユニット９に対して光軸ＡＸに平行な光が入射する限り、第７フィルタ９７を基準状態から光軸ＡＸ方向（Ｙ方向）に移動させても、減光領域５３ａａと５７ａａとが形成する合成減光領域の面積は不変であることがわかる。このことは、フィルタ９５〜９８を基準状態から光軸ＡＸ方向に移動させても、面光源２０ａ〜２０ｄから光軸ＡＸと平行に入射する光に対する補正ユニット９の減光作用が一定であることを意味している。
【００５９】
一方、光軸ＡＸと所定の角度をなす光が補正ユニット９に入射する場合、第７フィルタ９７が基準状態から＋Ｙ方向に移動して第３フィルタ９３と第７フィルタ９７との間隔が増大すると、図１０（ｂ）の左側の図と右側の図とを比較して明らかなように、減光領域５３ａａと５７ａａとにより基準状態のときよりも大きな面積を有する合成減光領域が形成されるようになる。これは、基準状態における遮光性ドット５３ａと５７ａとの光軸ＡＸ方向の間隔よりも、光軸方向移動状態における遮光性ドット５３ａと５７ａとの光軸ＡＸ方向の間隔の方が大きく、ひいては基準状態よりも光軸方向移動状態の方が視差の影響を大きく受けるからである。
【００６０】
このことは、面光源２０ａ〜２０ｄから光軸ＡＸと所定の角度をなして入射する光に対する補正ユニット９の減光作用が、補正ユニット９に対する光の入射角度だけでなく、光軸ＡＸ方向に対向する一対のフィルタ９１と９５との光軸方向（Ｙ方向）に沿った相対位置、９２と９６との光軸方向に沿った相対位置、９３と９７との光軸方向に沿った相対位置、９４と９８との光軸方向に沿った相対位置に応じて変化することを意味している。
【００６１】
このように、補正ユニット９の基準状態および光軸方向移動状態では、光軸ＡＸと平行に光が入射する限り、面光源２０ａ〜２０ｄからの光に対する減光率は比較的小さく一定である。補正ユニット９の基準状態および光軸方向移動状態において光軸ＡＸと平行でない光が入射する場合、補正ユニット９に対する光の入射角度が増大すると面光源２０ａ〜２０ｄからの光に対する減光率は増大し、光軸ＡＸ方向に対向する一対のフィルタの間隔が増大すると面光源２０ａ〜２０ｄからの光に対する減光率は増大する。なお、上述したように、補正ユニット９の基準状態では、光軸ＡＸ方向に対向する一対のフィルタの間隔が小さいため、視差の影響も小さく、光の入射角度に対する減光作用の増大率は小さい。
【００６２】
次に、第７フィルタ９７が径方向に沿って移動した状態、すなわち第７フィルタ９７が基準状態から＋Ｚ方向側へ移動して第３フィルタ９３の遮光性ドット５３ａと第７フィルタ９７の遮光性ドット５７ａとが光軸ＡＸ方向から見て部分的に重なり合う径方向移動状態について考える。補正ユニット９の径方向移動状態では、円形状の遮光性ドット５３ａと５７ａとの組み合わせからなる組み合わせ減光領域に対して光軸ＡＸに平行な光が入射すると、補正ユニット９の直後において、図９（ｂ）の左側に示すように、円形状の減光領域５３ａａと５７ａａとは、遮光性ドット５３ａと５７ａとが光軸ＡＸ方向から見て重なり合う領域の面積に応じて、円形状の減光領域５３ａａの１個分の面積よりも大きく且つ２個分の面積よりも小さい面積を有する合成減光領域を形成する。
【００６３】
補正ユニット９の径方向移動状態において、円形状の遮光性ドット５３ａと５７ａとの組み合わせからなる組み合わせ減光領域に入射する光の光軸ＡＸに対する角度が例えばＹＺ平面に沿って０度から増大すると、補正ユニット９の直後において、図９（ｂ）の右側に示すように、円形状の減光領域５３ａａと５７ａａとが形成する合成減光領域の面積も増大する。
【００６４】
すなわち、補正ユニット９の径方向移動状態において光軸ＡＸと平行に光が入射する場合、基準状態および光軸方向移動状態よりも面光源２０ａ〜２０ｄからの光に対する減光率は大きく、対応する一対の遮光性ドットの光軸ＡＸ方向から見た重複領域の面積が減少すると面光源２０ａ〜２０ｄからの光に対する減光率は増大する。
【００６５】
また、補正ユニット９の径方向移動状態において光軸ＡＸと所定の角度をなす光が補正ユニット９に入射する場合、対応する一対の遮光性ドットの光軸ＡＸ方向から見た重複領域の面積が所定の範囲内で減少すると、面光源２０ａ〜２０ｄからの光に対する減光率は増大する。すなわち、補正ユニット９の径方向移動状態において光軸ＡＸと平行でない光が入射する場合、面光源２０ａ〜２０ｄからの光に対する減光率は、補正ユニット９に対する光の入射角度だけでなく、光軸ＡＸ方向に対向する一対のフィルタ９１と９５との径方向（Ｘ方向）に沿った相対位置、９２と９６との径方向（Ｘ方向）に沿った相対位置、９３と９７との径方向（Ｚ方向）に沿った相対位置、９４と９８との径方向（Ｚ方向）に沿った相対位置に応じて変化する。
【００６６】
さらに、フィルタ９５〜９８を基準状態から光軸ＡＸ方向（Ｙ方向）に移動させ且つ径方向（Ｘ方向またはＺ方向）に移動させた補正ユニット９の三次元移動状態では、面光源２０ａ〜２０ｄからの光に対する減光率は、補正ユニット９に対する光の入射角度、光軸ＡＸ方向に対向する一対のフィルタ９１と９５との光軸方向および径方向に沿った相対位置、９２と９６との光軸方向および径方向に沿った相対位置、９３と９７との光軸方向および径方向に沿った相対位置、９４と９８との光軸方向および径方向に沿った相対位置に応じて変化する。
【００６７】
このように、本実施形態の補正ユニット９は、補正ユニット９に対する光の入射角度の変化、および光軸ＡＸ方向に対向する一対のフィルタの三次元的な相対位置の変化（上述の説明では、光軸ＡＸ方向（Ｙ方向）に沿った相対位置の変化および径方向（Ｘ方向またはＺ方向）に沿った相対位置の変化）に応じて、ウェハＷ上の静止露光領域ＥＲ内の各点に達する光に対して多様な減光作用を発揮する。以下、図１１および図１２を参照して、ウェハＷ上の静止露光領域ＥＲ内に達する光の位置と、その光が補正ユニット９に入射する入射角度との関係を説明する。
【００６８】
図１１を参照すると、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、前側フィルタ群９１〜９４に対して入射角度０で入射する。換言すれば、中心点Ｐ１に関する瞳強度分布２１の面光源２１ａ〜２１ｄからの光は、入射角度０で補正ユニット９に入射する。図１２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、前側フィルタ群９１〜９４に対して比較的大きい入射角度±θで入射する。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〜２２ｄからの光は、比較的大きい入射角度±θで補正ユニット９に入射する。
【００６９】
図１１および図１２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および図６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を示している。また、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。
【００７０】
本実施形態では、補正ユニット９の後側フィルタ群９５〜９８のうちの少なくとも１つのフィルタを、基準状態から所要の光軸方向移動状態へ変化させたり、所要の径方向移動状態へ変化させたり、所要の三次元移動状態へ変化させることにより、ウェハＷ上の静止露光領域ＥＲ内の各点に関する４極状の瞳強度分布における一方の２極状の領域と他方の２極状の領域との間の光強度のバランスを調整する。そして、一方の２極状の領域と他方の２極状の領域との間の光強度のバランスを積極的に調整する必要が無い場合には、補正ユニット９の基準状態を維持する。
【００７１】
一例として、図４および図５に示すような性状を有する４極状の瞳強度分布２１および２２をそれぞれほぼ均一な分布に調整する場合、第５フィルタ９５および第６フィルタ９６を所要の光軸方向移動状態に設定し、第７フィルタ９７および第８フィルタ９８を所要の三次元移動状態に設定する。上述したように、静止露光領域ＥＲ内の中心点Ｐ１に関する瞳強度分布２１における面光源２１ａ〜２１ｄからの光は、光軸ＡＸと平行に補正ユニット９に入射する。
【００７２】
そして、面光源２１ａからの光は所要の光軸方向移動状態に設定された一対のフィルタ９１，９５の減光作用を受け、面光源２１ｂからの光は所要の光軸方向移動状態に設定された一対のフィルタ９２，９６の減光作用を受ける。面光源２１ｃからの光は所要の三次元移動状態に設定された一対のフィルタ９３，９７の減光作用を受け、面光源２１ｄからの光は所要の三次元移動状態に設定された一対のフィルタ９４，９８の減光作用を受ける。
【００７３】
したがって、面光源２１ａおよび２１ｂからの光に対する補正ユニット９の減光作用は比較的小さく、面光源２１ｃおよび２１ｄからの光に対する補正ユニット９の減光作用は面光源２１ａおよび２１ｂからの光に対する減光作用よりも大きい。ここで、面光源２１ｃ，２１ｄからの光の強度低下の程度は、補正ユニット９の一対のフィルタ９３と９７との間および９４と９８との間のＺ方向（径方向）に沿った相対位置を適宜設定することにより調整可能である。
【００７４】
その結果、図１３に示すように、中心点Ｐ１に関する瞳強度分布２１は、補正ユニット９の減光作用を受けてほぼ所望の性状の瞳強度分布２１’に調整される。補正ユニット９により調整された瞳強度分布２１’では、Ｚ方向に間隔を隔てた面光源２１ｃ’，２１ｄ’の光強度と、Ｘ方向に間隔を隔てた面光源２１ａ’，２１ｂ’の光強度とが互いにほぼ等しくなる。すなわち、補正ユニット９により、中心点Ｐ１に関する４極状の瞳強度分布２１における一方の２極状の領域２１ｃ，２１ｄと他方の２極状の領域２１ａ，２１ｂとの間の光強度のバランスが調整される。
【００７５】
一方、周辺点Ｐ２，Ｐ３に関する瞳強度分布２２の場合、面光源２２ａ〜２２ｄからの光は、光軸ＡＸと所定の角度をなして補正ユニット９に入射する。そして、面光源２２ａからの光は所要の光軸方向移動状態に設定された一対のフィルタ９１，９５の減光作用を受け、面光源２２ｂからの光は所要の光軸方向移動状態に設定された一対のフィルタ９２，９６の減光作用を受ける。面光源２２ｃからの光は所要の三次元移動状態に設定された一対のフィルタ９３，９７の減光作用を受け、面光源２２ｄからの光は所要の三次元移動状態に設定された一対のフィルタ９４，９８の減光作用を受ける。
【００７６】
したがって、面光源２２ａおよび２２ｂからの光に対する補正ユニット９の減光作用は比較的大きく、面光源２２ｃおよび２２ｄからの光に対する補正ユニット９の減光作用は面光源２２ａおよび２２ｂからの光に対する減光作用よりも大きい。ここで、面光源２２ａ，２２ｂからの光の強度低下の程度は、補正ユニット９の一対のフィルタ９１と９５との間および９２と９５との間のＹ方向（光軸方向）に沿った相対位置を適宜設定することにより調整可能である。面光源２２ｃ，２２ｄからの光の強度低下の程度は、補正ユニット９の一対のフィルタ９３と９７との間および９４と９８との間のＹ方向またはＺ方向（径方向）に沿った相対位置を適宜設定することにより調整可能である。
【００７７】
その結果、図１４に示すように、周辺点Ｐ２，Ｐ３に関する瞳強度分布２２は、補正ユニット９の減光作用によりほぼ所望の性状の瞳強度分布２２’に調整される。補正ユニット９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’の光強度と、Ｘ方向に間隔を隔てた面光源２２ａ’，２２ｂ’の光強度とが互いにほぼ等しくなる。すなわち、補正ユニット９により、周辺点Ｐ２，Ｐ３に関する４極状の瞳強度分布２２における一方の２極状の領域２２ｃ，２２ｄと他方の２極状の領域２２ａ，２２ｂとの間の光強度のバランスが調整される。
【００７８】
こうして、補正ユニット９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、補正ユニット９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。
【００７９】
以上のように、補正ユニット９は、光軸ＡＸ方向に対向する一対のフィルタの相対位置の変化、および補正ユニット９への光の入射角度の変化に応じて、静止露光領域ＥＲ内の各点に達する光に対して多様な減光作用を発揮する。また、補正ユニット９は、照明瞳の近傍の位置、すなわち被照射面であるマスクＭ（またはウェハＷ）における光の位置情報が光の角度情報に変換される位置に配置されている。
【００８０】
したがって、本実施形態の補正ユニット９の減光作用により、４極状の瞳強度分布２０のうちの一方の２極状の面光源２０ｃ，２０ｄの光強度と他方の２極状の面光源２０ａ，２０ｂの光強度とがほぼ等しくなるように調整することができる。あるいは、本実施形態の補正ユニット９の減光作用により、一方の２極状の面光源２０ｃ，２０ｄの光強度と他方の２極状の面光源２０ａ，２０ｂの光強度とが所要の比率になるように調整することができる。一般的には、本実施形態の補正ユニット９の多様な減光作用により、静止露光領域ＥＲ内の各点に関する瞳強度分布を所要の分布に調整することができる。
【００８１】
また、本実施形態の照明光学系（２〜１２）では、静止露光領域ＥＲ内の各点に達する光に対して多様な減光作用を発揮する補正ユニット９を用いて、４極状の瞳強度分布２０における一方の２極状の面光源２０ｃ，２０ｄと他方の２極状の面光源２０ａ，２０ｂとの間の光強度のバランスを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（２〜ＷＳ）では、４極状の瞳強度分布２０における一方の２極状の面光源２０ｃ，２０ｄと他方の２極状の面光源２０ａ，２０ｂとの間の光強度のバランスを調整する照明光学系（２〜１２）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る。
【００８２】
本実施形態において、静止露光領域ＥＲ内の各点に関する瞳強度分布を所要の分布に調整する動作は、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。
【００８３】
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９の駆動制御系９９に指令を出力する。駆動制御系９９は、制御部からの指令に基づいて、光軸ＡＸ方向に対向する一対のフィルタの光軸方向および径方向に沿った相対位置を制御し、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所要の分布に調整する。
【００８４】
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。
【００８５】
なお、上述の説明では、図６〜図８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８つのフィルタ９１〜９８により補正ユニット９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９の具体的な構成については、様々な形態が可能である。例えば、補正ユニット９を構成するフィルタの数、各フィルタの形態（外形形状など）、各フィルタの姿勢、各フィルタの移動の形態、各減光パターンを形成する単位減光領域の数、単位減光領域の形状、各フィルタにおける減光パターンの形成面の位置（入射面または射出面）、単位減光領域の分布の形態、補正ユニット９の配置位置などについて、様々な変形例が可能である。例えば、フィルタ９１〜９８の本体として、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ができる。
【００８６】
また、上述の説明では、前側フィルタ群９１〜９４を固定的に位置決めし、後側フィルタ群９５〜９８を移動させている。しかしながら、これに限定されることなく、各フィルタの移動については様々な形態が可能である。すなわち、後側フィルタ群９５〜９８を固定的に位置決めして前側フィルタ群９１〜９４を移動させても良いし、すべてのフィルタ９１〜９８を移動させても良い。重要なことは、光軸方向に対向する一対のフィルタが、光軸方向、並びに光軸と直交する平面内で互いに直交する２方向に沿って相対的に移動可能に構成されることである。
【００８７】
また、上述の実施形態では、前側フィルタ群９１〜９４の射出面に複数の遮光性ドットからなる減光パターンを形成し、後側フィルタ群９５〜９８の入射面に複数の遮光性ドットからなる減光パターンを形成している。しかしながら、これに限定されることなく、前側フィルタ群の入射面に減光パターンを形成しても良いし、後側フィルタ群の射出面に減光パターンを形成しても良い。一般に、各フィルタの入射面または射出面に所要の減光パターンを形成すれば良い。重要なことは、光軸方向に対向する一対のフィルタに、互いに対応する減光パターンが形成されることである。
【００８８】
また、上述の説明では、各フィルタ９１〜９８が円を径方向に４等分して得られる扇形状の外形形状を有し、補正ユニット９の基準状態において前側フィルタ群９１〜９４および後側フィルタ群９５〜９８が光軸ＡＸを中心とする円をそれぞれ形成している。しかしながら、これに限定されることなく、各フィルタの外形形状については様々な形態が可能であり、それに伴って各フィルタの基準状態における配置についても様々な形態が可能である。
【００８９】
また、上述の説明では、補正ユニット９が、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短辺方向であるＸ方向に間隔を隔てた一対の面光源２０ａ，２０ｂに関する光、並びに長辺方向であるＺ方向に間隔を隔てた一対の面光源２０ｃ，２０ｄに関する光に作用するように構成されている。しかしながら、これに限定されることなく、照明瞳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うちの少なくとも一方に関する光または所定方向と直交する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に関する光に作用するように、補正ユニットを構成することもできる。
【００９０】
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に形成される瞳強度分布２０の形成面よりも後側（マスク側）に、補正ユニット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、瞳強度分布２０の形成面の位置、またはその前側（光源側）に、補正ユニット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位置またはその近傍、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との間の照明瞳の位置またはその近傍に、補正ユニット９を配置することもできる。
【００９１】
また、上述の説明では、各フィルタ９１〜９８の減光パターンを形成する単位減光領域が、例えばクロムや酸化クロム等からなる遮光性ドットにより、入射光を遮る遮光領域として形成されている。しかしながら、これに限定されることなく、単位減光領域については、遮光領域の形態以外の形態も可能である。例えば、複数の減光パターンのうちの少なくとも一方を、入射光を散乱させる散乱領域として、あるいは入射光を回折させる回折領域として形成することも可能である。一般に、光透過性の基板の所要領域に粗面化加工を施すことにより散乱領域が形成され、所要領域に回折面形成加工を施すことにより回折領域が形成される。
【００９２】
なお、上述の実施形態において、各フィルタの減光パターンを構成する複数の遮光性ドット（一般には単位減光領域）は、均一な分布にしたがって形成されていても良いし、あるいは所定の濃度分布にしたがって形成しても良い。上述の実施形態において所定の濃度分布にしたがって形成された複数の単位減光領域からなる減光パターンを用いる場合、前側フィルタ群も後側フィルタ群と同様に三次元的に移動させることによりさらに多様な減光作用を発揮することができる。
【００９３】
また、所定の濃度分布、例えば光軸を中心とする円の径方向に沿って変化する濃度分布にしたがって配置された複数の単位減光領域により減光パターンを用いる場合、光軸方向に対向する少なくとも一対のフィルタ（一般には光透過性の基板）を径方向に沿って相対移動させることにより、照明瞳に形成される瞳強度分布を補正することができる。すなわち、光軸方向に対向する一対のフィルタにより、照明瞳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うちの一方に関する光または所定方向と直交する方向に間隔を隔てた一対の領域のうちの一方に関する光に減光作用を及ぼすことができる。
【００９４】
一般に、照明瞳に形成される瞳強度分布を補正する本発明の補正ユニットは、照明瞳の前側に隣接してパワーを有する光学素子と照明瞳の後側に隣接してパワーを有する光学素子との間の照明瞳空間において照明光学系の光軸を挟んで一方の側に配置されて、入射側の面または射出側の面に第１前側減光パターンが形成された光透過性の第１前側基板と、照明瞳空間において光軸を挟んで他方の側に配置されて、入射側の面または射出側の面に第２前側減光パターンが形成された光透過性の第２前側基板と、照明瞳空間において第１前側基板よりも後側に第１前側基板に対応して配置されて、入射側の面または射出側の面に第１前側減光パターンに対応する第１後側減光パターンが形成された光透過性の第１後側基板と、照明瞳空間において第２前側基板よりも後側に第２前側基板に対応して配置されて、入射側の面または射出側の面に第２前側減光パターンに対応する第２後側減光パターンが形成された光透過性の第２後側基板とを備えている。そして、第１前側基板および第１後側基板のうちの少なくとも一方は、光軸方向、並びに光軸と直交する平面内において互いに直交する第１方向および第２方向に沿って移動可能に構成され、第２前側基板および第２後側基板のうちの少なくとも一方は、光軸方向、第１方向、および第２方向に沿って移動可能に構成されている。なお、「照明瞳空間」内には、パワーを持たない平行平面板や平面鏡が存在していても良い。
【００９５】
また、本発明の別の局面にしたがう補正ユニットは、照明瞳の前側に隣接してパワーを有する光学素子と照明瞳の後側に隣接してパワーを有する光学素子との間の照明瞳空間において照明光学系の光軸を挟んで一方の側に配置されて、入射側の面または射出側の面に第１前側減光パターンが形成された光透過性の第１前側基板と、照明瞳空間において第１前側基板よりも後側に第１前側基板に対応して配置されて、入射側の面または射出側の面に第１前側減光パターンに対応する第１後側減光パターンが形成された光透過性の第１後側基板とを備えている。そして、第１前側減光パターンは所定の濃度分布にしたがって分布形成された複数の第１前側単位減光領域を有し、第１後側減光パターンは複数の第１前側単位減光領域に対応して分布形成された複数の第１後側単位減光領域を有し、第１前側基板および第１後側基板のうちの少なくとも一方は、光軸を中心とする円の径方向に沿って移動可能に構成されている。
【００９６】
また、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。
【００９７】
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。
【００９８】
また、上述の実施形態では、オプティカルインテグレータとして、マイクロフライアイレンズ８を用いているが、その代わりに、内面反射型のオプティカルインテグレータ（典型的にはロッド型インテグレータ）を用いても良い。この場合、ズームレンズ７の後側にその前側焦点位置がズームレンズ７の後側焦点位置と一致するように集光レンズを配置し、この集光レンズの後側焦点位置またはその近傍に入射端が位置決めされるようにロッド型インテグレータを配置する。このとき、ロッド型インテグレータの射出端が照明視野絞り１１の位置になる。ロッド型インテグレータを用いる場合、このロッド型インテグレータの下流の視野絞り結像光学系１２内の、投影光学系ＰＬの開口絞りＡＳの位置と光学的に共役な位置を照明瞳面と呼ぶことができる。また、ロッド型インテグレータの入射面の位置には、照明瞳面の二次光源の虚像が形成されることになるため、この位置およびこの位置と光学的に共役な位置も照明瞳面と呼ぶことができる。ここで、ズームレンズ７、上記の集光レンズおよびロッド型インテグレータを分布形成光学系とみなすことができる。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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１５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１５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）。
【０１０２】
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。
【０１０３】
図１６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１６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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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】
【０１１３】
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  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  補正ユニット
９１〜９８  フィルタ
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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【図１６】
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