(57)【要約】【課題】高速に照明条件を切り替え、それに応じて高速に結像特性を補正する。【解決手段】照明光ＩＬでレチクルＲのパターン及び投影光学系ＰＬを介してウエハＷを露光する露光方法であって、複数の傾斜角可変のミラー要素３を持つ空間光変調器１３によって、レチクルＲのパターンに応じて照明瞳面ＰＰ１における照明光ＩＬの強度分布を制御し、この強度分布に応じた分布で、補正用照射系４０Ａ，４０Ｂから照明光ＩＬと波長域の異なる補正用照明光ＬＢを投影光学系ＰＬを構成するレンズＬ２Ａ，Ｌ２Ｂに照射する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１照明光でパターンを照明し、前記第１照明光で前記パターン及び投影光学系を介して物体を露光する露光方法であって、
前記第１照明光内の光束の位置に応じて該光束に空間的な変調を与える複数の光学素子によって前記パターンに応じて所定面における前記第１照明光の強度分布を制御し、
前記所定面における前記第１照明光の強度分布に応じた分布で、前記第１照明光と波長域の異なる第２照明光を前記投影光学系を構成する所定の光学部材に照射することを特徴とする露光方法。
【請求項２】
前記所定面における前記第１照明光の強度分布は回転非対称であり、
前記第２照明光の前記所定の光学部材に対する照射を、前記投影光学系の回転非対称な収差を補正するために行うことを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
【請求項３】
前記物体上の一つの区画領域を露光するために、前記第１照明光で前記パターンの一部及び前記投影光学系を介して前記区画領域を露光しつつ、前記パターンと前記物体とを相対移動するときに、
前記複数の光学素子によって前記所定面における前記第１照明光の強度分布を切り替え、
該切り替えられた強度分布に応じた分布で、前記第２照明光を前記所定の光学部材に照射することを特徴とする請求項１又は２に記載の露光方法。
【請求項４】
前記複数の光学素子によって前記所定面における前記第１照明光の強度分布を第１分布に設定して、前記第１照明光で第１パターン及び前記投影光学系を介して物体を露光し、
前記複数の光学素子によって前記所定面における前記第１照明光の強度分布を前記第１分布と異なる第２分布に設定して、前記第１照明光で前記第１パターンと異なる第２パターン及び前記投影光学系を介して物体を露光する際に、
前記所定面における前記第１照明光の強度分布の変化に伴う前記投影光学系の結像特性の変化を補正するように、前記第２照明光を前記所定の光学部材に照射することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項５】
前記光学素子は、傾斜角が可変のミラー素子であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項６】
前記所定の光学部材は、前記第１照明光によって異なる強度分布で照明される少なくとも２つの光学部材を含み、
前記第１照明光の照射と並行して、前記投影光学系を構成する光学部材の光軸方向の位置及び傾斜角を制御することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項７】
前記所定面は、前記第１照明光で前記パターンを照明する照明光学系の瞳面又はこの近傍の面であり、
前記所定の光学部材は、前記投影光学系の瞳面の近傍に配置された光学部材であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の露光方法を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、
前記パターンが形成された基板を処理することと、を含むデバイス製造方法。
【請求項９】
照明光学系からの第１照明光でパターンを照明し、前記第１照明光で前記パターン及び投影光学系を介して物体を露光する露光装置であって、
前記照明光学系内に配置されて、前記第１照明光内の光束の位置に応じて該光束に空間的な変調を与える複数の光学素子を含む光学デバイスと、
前記パターンに応じて所定面における前記第１照明光の強度分布を制御するために、前記複数の光学素子を制御する第１制御系と、
前記第１照明光と波長域の異なる第２照明光を前記投影光学系を構成する所定の光学部材に照射する照射系と、
前記所定面における前記第１照明光の強度分布に応じた分布で、前記照射系を介して前記第２照明光を前記所定の光学部材に照射する第２制御系と、
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項１０】
前記所定面における前記第１照明光の強度分布は回転非対称であり、
前記第２照明光の前記所定の光学部材に対する照射を、前記投影光学系の回転非対称な収差を補正するために行うことを特徴とする請求項９に記載の露光装置。
【請求項１１】
前記パターンと前記物体とを相対移動するステージ系を備え、
前記物体上の一つの区画領域を露光するために、前記第１照明光で前記パターンの一部及び前記投影光学系を介して前記区画領域を露光しつつ、前記ステージ系によって前記パターンと前記物体とを相対移動するときに、
前記第１制御系は、前記複数の光学素子によって前記所定面における前記第１照明光の強度分布を切り替え、
前記第２制御系は、前記切り替えられた強度分布に応じた分布で、前記照射系を介して前記第２照明光を前記所定の光学部材に照射することを特徴とする請求項９又は１０に記載の露光装置。
【請求項１２】
前記光学素子は、傾斜角が可変のミラー素子であることを特徴とする請求項９から１１のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１３】
前記所定の光学部材は、前記第１照明光によって異なる強度分布で照明される少なくとも２つの光学部材を含み、
前記投影光学系を構成する光学部材の光軸方向の位置及び傾斜角を制御する光学部材駆動機構を備え、
前記第２制御系は、前記光学部材駆動機構を介して、前記照射系から前記第２照明光を前記所定の光学部材に照射した際に残存する結像特性の誤差を補正することを特徴とする請求項９から１２のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１４】
前記所定面は、前記第１照明光で前記パターンを照明する照明光学系の瞳面又はこの近傍の面であり、
前記所定の光学部材は、前記投影光学系の瞳面の近傍に配置された光学部材であることを特徴とする請求項９から１３のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１５】
請求項９から１４のいずれか一項に記載の露光装置を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、
前記パターンが形成された基板を処理することと、を含むデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、それぞれ光に空間的な変調を与えることが可能な複数の光学素子を用いて照明光の強度分布を設定する露光技術、及びこの露光技術を用いるデバイス製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体素子又は液晶表示素子等のデバイス（電子デバイス、マイクロデバイス）を製造するためのリソグラフィ工程中で、レチクル（又はフォトマスク等）のパターンを投影光学系を介してウエハ（又はガラスプレート等）上に転写するために、ステッパ等の一括露光型の投影露光装置、又はスキャニングステッパ等の走査露光型の投影露光装置等の露光装置が使用されている。これらの露光装置においては、照明光学系の照明瞳面において例えば輪帯状や多極状（例えば、２極状や４極状）の光強度分布を形成するための変形照明を行い、投影光学系の焦点深度や解像力を向上させる照明技術が注目されている。
【０００３】
その照明技術の一つとして、二次元のアレイ状に配列された多数の微小なミラー要素を有する空間光変調器（例えば、デジタルマルチミラーデバイス）を備え、ミラー要素のそれぞれの傾斜角及び傾斜方向を変化させることにより、例えば照明瞳面又はそれと共役な面において輪帯状や多極状等の種々の光強度分布を形成する技術が開発されている（例えば、特許文献１参照）。このように空間光変調器を用いることにより、ほぼ任意の光強度分布を極めて高速に切り替えて生成することが可能である。
【特許文献１】特開２００２−３５３１０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来より、例えば照明瞳面において２極照明のような回転非対称な光強度分布を生成すると、露光光の照射熱によって投影光学系の像に光軸上の非点収差（いわゆるセンターアス）のような回転非対称な収差が発生することが知られている。これは空間光変調器を用いた場合も同様であり、そのような回転非対称な収差が発生した場合には、何らかの手法でその収差を高速に補正しないと、例えばその収差が許容範囲内に収まるまで露光を中断する必要がある。従って、空間光変調器によって高速に光強度分布を切り替えることができるという特徴を十分に活用できない恐れがあった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑み、高速に照明条件を切り替えることができ、かつそれに応じて高速に結像特性を補正できる露光技術及びデバイス製造技術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】
【０００６】
本発明による露光方法は、第１照明光でパターンを照明し、その第１照明光でそのパターン及び投影光学系を介して物体を露光する露光方法であって、その第１照明光内の光束の位置に応じて該光束に空間的な変調を与える複数の光学素子によってそのパターンに応じて所定面におけるその第１照明光の強度分布を制御し、その所定面におけるその第１照明光の強度分布に応じた分布で、その第１照明光と波長域の異なる第２照明光をその投影光学系を構成する所定の光学部材に照射するものである。
【０００７】
また、本発明による露光装置は、照明光学系からの第１照明光でパターンを照明し、その第１照明光でそのパターン及び投影光学系を介して物体を露光する露光装置であって、その照明光学系内に配置されて、その第１照明光内の光束の位置に応じて該光束に空間的な変調を与える複数の光学素子を含む光学デバイスと、そのパターンに応じて所定面におけるその第１照明光の強度分布を制御するために、その複数の光学素子を制御する第１制御系と、その第１照明光と波長域の異なる第２照明光をその投影光学系を構成する所定の光学部材に照射する照射系と、その所定面におけるその第１照明光の強度分布に応じた分布で、その照射系を介してその第２照明光をその所定の光学部材に照射する第２制御系と、を備えるものである。
【０００８】
また、本発明によるデバイス製造方法は、本発明の露光方法又は露光装置を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、そのパターンが形成された基板を処理することと、を含むものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、光束に空間的な変調を与える複数の光学素子によって、所定面における第１照明光の強度分布を制御することで、高速に照明条件を切り替えることができる。また、その強度分布に応じて所定の光学部材に第２照明光を照射することによって、高速に結像特性を補正できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の好ましい実施形態の一例につき図１〜図７を参照して説明する。
図１は、本実施形態のスキャニングステッパよりなる走査露光型の露光装置（投影露光装置）１００の概略構成を示す図である。図１において、露光装置１００は、露光用の光源７と、光源７からの露光用の照明光（露光光）ＩＬでレチクルＲ（マスク）のパターン面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のパターンの像をウエハＷ（感光基板）上に投影する投影光学系ＰＬと、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制御するコンピュータよりなる主制御系５と、各種制御系等とを備えている。図１において、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行にＺ軸を設定し、Ｚ軸に垂直な平面内において図１の紙面に平行な方向にＹ軸を、図１の紙面に垂直な方向にＸ軸を設定し、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に平行な軸の周りの回転方向をθｘ、θｙ、θｚ方向として説明する。本実施形態では、露光時のレチクルＲ及びウエハＷの走査方向はＹ軸に平行な方向（Ｙ方向）である。
【００１１】
光源７としては、波長１９３ｎｍでほぼ直線偏光のレーザ光を４〜６ｋＨｚ程度の周波数でパルス発光するＡｒＦエキシマレーザ光源が使用されている。なお、光源７として、波長２４８ｎｍのレーザ光を供給するＫｒＦエキシマレーザ光源、ＹＡＧレーザ又は固体レーザ（半導体レーザ等）から出力されるレーザ光の高調波を生成する高調波発生装置等も使用可能である。
【００１２】
本実施形態においては、主制御系５が、パルス発光のタイミング及び光量（パルスエネルギー）を指示する発光トリガパルスＴＰ、並びに照明条件の情報を露光制御部６に供給する。その発光トリガパルスＴＰに同期して露光制御部６は、指示されたタイミング及び光量で光源７にパルス発光を行わせる。
光源７から射出されたほぼ直線偏光の照明光ＩＬは、１対の凹レンズ及び凸レンズよりなるビームエキスパンダ８に入射して断面形状が拡大された後、光軸ＡＸＩを有する照明光学系ＩＬＳにおいて、照明光ＩＬの偏光状態をレチクルＲ上でＸ方向若しくはＹ方向の直線偏光、又はランダム偏光（非偏光）等に制御する偏光光学系９に入射する。偏光光学系９は、駆動部１０によって回転される１／２波長板と、所定方向の直線偏光を非偏光に変換するデポラライザとを備えている。このような偏光光学系の詳細な構成及びその動作については国際公開第２００４／０５１７１７号パンフレットに開示されている。
【００１３】
偏光光学系９を通過した照明光ＩＬは、光路折り曲げ用のミラー１１によって＋Ｙ方向に反射された後、光軸ＡＸＩに沿って、光軸ＡＸＩに垂直な入射面１２ｄ及び射出面１２ｅを有するプリズム１２の入射面１２ｄに入射する。プリズム１２は、照明光ＩＬを透過する蛍石（ＣａＦ2)又は石英等の光学材料から形成されている。また、プリズム１２は、一例として、入射面１２ｄに対してＸ軸に平行な軸を中心として時計周りにほぼ６０°で交差する第１反射面１２ａと、この第１反射面１２ａとＸＺ平面に平行な面に対してほぼ対称な第２反射面１２ｂと、ＸＹ平面に平行で入射面１２ｄ（射出面１２ｅ）に対して直交する透過面１２ｃとを有している。
【００１４】
また、プリズム１２の近傍に、図２に示すように、二次元のアレイ状に配列されたそれぞれ傾斜角が可変の微小なミラーである多数のミラー要素３と、これらのミラー要素３を駆動する駆動部４とを有する空間光変調器１３が設置されている。空間光変調器１３の多数のミラー要素３は、全体として透過面１２ｃにほぼ平行に、かつ近接して配置されている。また、各ミラー要素３は、それぞれθｘ方向及びθｙ方向の反射面の傾斜角が所定の可変範囲内でほぼ連続的に制御可能である。一例として、その可変範囲内の中央においては、各ミラー要素３の反射面は透過面１２ｃにほぼ平行である。露光制御部６が変調制御部３１に照明条件及びこの切り替えタイミングの情報を供給し、変調制御部３１では、その照明条件に応じて多数のミラー要素３の２軸の周りの傾斜角の分布を設定するように駆動部４を制御する。ここで、空間光変調器１３は、その遠視野に所望の瞳輝度分布を形成する。
【００１５】
現状では、ミラー要素３の形状は例えば１０μｍ角〜数１０μｍ角程度であり、Ｘ方向、Ｚ方向のミラー要素３の配列数は例えば数１０００であるが、照明条件の細かな変更を可能とするために、ミラー要素３は可能な限り小さいことが好ましい。また、ミラー要素３の傾斜角の切り替えは、例えば照明光ＩＬのパルス発光毎に高速に行うことが可能である。
【００１６】
なお、空間光変調器１３としては、例えば特表平１０−５０３３００号公報及びこれに対応する欧州特許公開第７７９５３０号公報、特開２００４−７８１３６号公報及びこれに対応する米国特許第６，９００，９１５号公報、特表２００６−５２４３４９号公報及びこれに対応する米国特許第７，０９５，５４６号公報、並びに特開２００６−１１３４３７号公報に開示される空間光変調器を用いることができる。これらの空間光変調器を照明光学系ＩＬＳに用いた場合には、空間光変調器の個別の反射面を介したそれぞれの光が所定の角度で強度分布形成光学系（リレー光学系１４）に入射し、複数のミラー要素（反射要素）への制御信号に応じた所定の光強度分布を照明瞳面において形成することができる。
【００１７】
また、空間光変調器１３としては、例えば二次元的に配列されて反射面の高さを個別に制御可能な空間光変調器を用いることもできる。このような空間光変調器としては、例えば特開平６−２８１８６９号公報及びこれに対応する米国特許第５，３１２，５１３号公報、並びに特表２００４−５２０６１８号公報及びこれに対応する米国特許第６，８８５，４９３号公報の図１ｄに開示される空間光変調器を用いることができる。これらの空間光変調器では、複数の位相要素（光学素子）によって二次元的な高さ分布を形成することで位相型の回折格子と同様の作用を入射光に与えることができる。
【００１８】
なお、上述した二次元的に配列された複数の反射面を持つ空間光変調器を、例えば特表２００６−５１３４４２号公報及びこれに対応する米国特許第６，８９１，６５５号公報、又は特表２００５−５２４１１２号公報及びこれに対応する米国特許公開第２００５／００９５７４９号公報の開示に従って変形しても良い。
図１において、光軸ＡＸＩに平行又は略平行にプリズム１２の入射面１２ｄに入射した照明光ＩＬは、第１反射面１２ａで全反射された後、透過面１２ｃを透過して空間光変調器１３の多数のミラー要素３に入射する。そして、多数のミラー要素３で反射された照明光ＩＬは、再び透過面１２ｃに入射した後、第２反射面１２ｂで全反射されて射出面１２ｅから射出される。従って、第１反射面１２ａの入射面１２ｄに対する角度は、入射面１２ｄに垂直に入射した光束が第１反射面１２ａで全反射するとともに、第１反射面１２ａで全反射された光束が透過面１２ｃを透過する範囲であればよい。この際には、任意のミラー要素３の反射面が透過面１２ｃにほぼ平行であれば、そのミラー要素３で反射された照明光ＩＬは、透過面１２ｃを透過して第２反射面１２ｂで全反射された後、射出面１２ｅを経て光軸ＡＸＩにほぼ平行に射出される。従って、各ミラー要素３の２軸の周りの傾斜角を制御することによって、そのミラー要素３で反射されてプリズム１２から射出される照明光ＩＬの光軸ＡＸＩに対する直交する２方向の角度を制御できる。
【００１９】
このようにプリズム１２の反射面１２ａ，１２ｂは全反射を用いているが、その反射面１２ａ，１２ｂに反射膜を形成して、この反射膜で照明光ＩＬを反射してもよい。
そして、プリズム１２から射出された照明光ＩＬは、リレー光学系１４を介してフライアイレンズ１５（オプティカルインテグレータ）に入射する。ここでは、リレー光学系１４のほぼ前側焦点面に各ミラー要素３の反射面が配置され、リレー光学系１４のほぼ後側焦点面にフライアイレンズ１５の入射面が配置されているが、必ずしもこの配置に限定されない。
【００２０】
図３（Ａ）は、図１のプリズム１２からフライアイレンズ１５までの光学系を示す。図３（Ａ）において、リレー光学系１４は、各ミラー要素３によって反射された照明光ＩＬを、その光軸ＡＸＩに対する直交する２方向の角度に応じて定まる、フライアイレンズ１５の入射面上のＸ方向及びＺ方向の位置（図３（Ａ）では領域２５Ａ，２５Ｂ）に集光する角度・位置変換機能を備えている。
【００２１】
フライアイレンズ１５に入射した照明光ＩＬは、多数のレンズエレメントにより二次元的に分割され、各レンズエレメントの後側焦点面にはそれぞれ光源が形成される。こうして、フライアイレンズ１５の後側焦点面である照明光学系ＩＬＳの瞳面（照明瞳面ＰＰ１）には、フライアイレンズ１５への入射光束によって形成される照明領域とほぼ同じ強度分布を有する二次光源（実質的な面光源）が形成される。本実施形態においては、空間光変調器１３の各ミラー要素３の反射面の傾斜方向及び傾斜角を個別に制御することによって、フライアイレンズ１５の入射面上の光強度分布、ひいては照明瞳面ＰＰ１における二次光源の強度分布をほぼ任意の分布に極めて高速に制御することが可能である。
【００２２】
例えば図１のレチクルＲのパターン面（レチクル面）において、Ｙ方向（又はＸ方向）に解像限界に近いピッチで配列されたライン・アンド・スペースパターン（以下、Ｌ＆Ｓパターンという。）を主に露光する場合には、照明瞳面ＰＰ１における二次光源は図３（Ｂ）のＺ方向（レチクル面のＹ方向に対応する）に２極の二次光源２４Ａ，２４Ｂ（又は図３（Ｄ）のＸ方向に２極の二次光源２４Ｃ，２４Ｄ）に設定される。図３（Ｄ）の場合には、フライアイレンズ１５の入射面において、図３（Ｃ）に示すように照明光ＩＬはＸ方向に離れた２箇所の領域２５Ｃ，２５Ｄに集光される。
【００２３】
同様に、空間光変調器１３によって、照明瞳面ＰＰ１上の二次光源を、図３（Ｅ）のＸ方向、Ｚ方向に４極の二次光源２４Ａ〜２４Ｄ、図３（Ｆ）の通常照明用の円形の二次光源２８Ａ、図３（Ｇ）の輪帯照明用の二次光源２８Ｂ、及び図３（Ｈ）の斜め方向に４極の二次光源２４Ｅ〜２４Ｈ等の任意の強度分布に設定可能である。さらに、空間光変調器１３によって、例えば図３（Ｂ）において、二次光源２４Ａ，２４Ｂの間隔、及び／又は二次光源２４Ａ，２４Ｂの個々の大きさを任意の値に変更することも可能である。
【００２４】
ここで、本実施形態では、上述の二次光源が形成される面（照明瞳面ＰＰ１）は、投影光学系ＰＬの開口絞りＡＳが配置される瞳面ＰＰ２と共役である。なお、フライアイレンズ１５による波面分割数が大きい場合には、フライアイレンズ１５の入射面に形成される大局的な輝度分布と、二次光源全体の大局的な輝度分布（瞳輝度分布）とが高い相関を示すため、フライアイレンズ１５の入射面及びその入射面と共役な面における輝度分布についても瞳輝度分布ということができる。
【００２５】
なお、フライアイレンズ１５の代わりに、マイクロレンズアレイ等も使用可能である。また、プリズム１２の使用によって、光軸ＡＸ１にほぼ平行に空間光変調器１３の反射面を配置できるが、プリズム１２を省略する配置も可能である。
図１において、照明瞳面ＰＰ１に形成された二次光源からの照明光ＩＬは、第１リレーレンズ１６、レチクルブラインド（視野絞り）１７、第２リレーレンズ１８、光路折り曲げ用のミラー１９、及びコンデンサ光学系２０を介して、レチクルＲのパターン面（下面）のＸ方向に細長い矩形の照明領域２１Ｒを均一な照度分布が得られるように重畳して照明する。ビームエキスパンダ８からコンデンサ光学系２０までの光学部材を含んで照明光学系ＩＬＳが構成されている。照明光学系ＩＬＳの空間光変調器１３を含む各光学部材は、不図示のフレームに支持されている。
【００２６】
レチクルＲの照明領域２１Ｒ内のパターンは、両側（又はウエハ側に片側）テレセントリックの投影光学系ＰＬを介して、レジスト（感光材料）が塗布されたウエハＷの一つのショット領域上の露光領域２７に所定の投影倍率（例えば１／４，１／５等）で投影される。
また、レチクルＲはレチクルステージＲＳＴ上に吸着保持され、レチクルステージＲＳＴは、不図示のレチクルベース上にＹ方向に一定速度で移動可能に、かつ少なくともＸ方向の位置、及びθｚ方向の回転角が制御可能に載置されている。レチクルステージＲＳＴの２次元的な位置は不図示のレーザ干渉計によって計測され、この計測情報に基づいて主制御系５が、リニアモータ等の駆動系（不図示）を介してレチクルステージＲＳＴの位置及び速度を制御する。
【００２７】
また、投影光学系ＰＬとしては例えば石英及び／又は蛍石より形成された複数の光学部材（レンズ等）を有する屈折系が使用されているが、その代わりに反射屈折系等も使用できる。さらに、本実施形態の投影光学系ＰＬは、ディストーション（倍率を含む）、コマ収差等の回転対称な収差を補正するための結像特性補正機構２３と、センターアスのような回転非対称な収差及び高次の収差を補正するための補正用照射系４０Ａ，４０Ｂとを備えている。補正用照射系４０Ａ，４０Ｂは、投影光学系ＰＬの瞳面ＰＰ２の近傍の例えば２つのレンズＬ２Ａ，Ｌ２ＢにそれぞれウエハＷ上のレジストを感光しない波長域の光（照明光ＩＬと波長域の異なる光）である補正用の照明光ＬＢを照射する。
【００２８】
主制御系５が結像特性制御部２２に、照明条件（照明瞳面ＰＰ１上の強度分布）、照明条件の切り替えタイミング、及び照明光ＩＬの積算露光量（照度及び露光時間）の情報と、補正対象の結像特性の情報とを供給する。これに応じて結像特性制御部２２は、一例として、照明条件及び積算露光量から補正対象の結像特性の変動量を計算（予測）し、この予測される変動量を補正するように結像特性補正機構２３及び補正用照射系４０Ａ，４０Ｂの動作を制御する。また、別の例として、照明条件が２極照明のような回転非対称な強度分布である場合には、結像特性制御部２２は、投影光学系ＰＬの瞳面ＰＰ２の近傍のレンズＬ２Ａ，Ｌ２Ｂの照射熱の分布ができるだけ回転対称になるように補正用照射系４０Ａ，４０Ｂを制御してもよい。
【００２９】
図１中の結像特性補正機構２３は、投影光学系ＰＬの鏡筒内で、複数の光学部材中から選択されたｎ枚（例えば５枚）のレンズＬ１１〜Ｌ１ｎをそれぞれ３箇所でＺ方向（光軸方向）に駆動する駆動素子Ｄ１〜Ｄｎを備えている。駆動素子Ｄ１〜Ｄｎとしては、例えばピエゾ素子のような圧電素子、磁歪素子、又は電動マイクロメータ等を使用することができる。結像特性制御部２２が、３個ずつの駆動素子Ｄ１〜Ｄｎの伸縮量を独立に制御して、ｎ枚のレンズＬ１１〜Ｌ１ｎのＺ方向の位置、及びθｘ、θｙ方向の傾斜角を独立に制御することによって、投影光学系ＰＬの所定の回転対称な収差を補正する。
【００３０】
また、補正用照射系４０Ａ，４０Ｂで使用される照明光ＬＢとして、一例として炭酸ガスレーザ（ＣＯ2 レーザ）からパルス発光される例えば波長１０．６μｍの赤外光を使用する。なお、ＣＯ2 レーザとして連続光を用いてもよい。この波長１０．６μｍの赤外光は、石英の吸収性が高く、投影光学系ＰＬ中の１枚のレンズによってほぼ全て（望ましくは９０％以上）吸収されるため、他のレンズに対して影響を与えることなく収差を制御するために使用し易いという利点がある。また、本実施形態のレンズＬ２Ａ，Ｌ２Ｂに照射された照明光ＬＢは、９０％以上が吸収されるように設定されている。なお、照明光ＬＢとしては、その他にＹＡＧレーザなどの固体レーザ光から射出される波長１μｍ程度の近赤外光、又は半導体レーザから射出される波長数μｍ程度の赤外光なども使用することができる。
【００３１】
図１の補正用照射系４０Ａ，４０Ｂにおいて、結像特性制御部２２が補正対象の結像特性に応じて制御部３９を介して光源系４１Ａ，４１Ｂを互いに独立に発光させる。光源系４１Ａ，４１Ｂから射出された照明光ＬＢは、それぞれ複数のガルバノミラー（図４参照）によって複数（本実施形態では８個）の光路及び光電センサ４３（図４参照）に向かう光路に分岐される。図４の光電センサ４３で検出される照明光ＬＢの光量に対応する検出信号は、制御部３９を介して光源系４１Ａ，４１Ｂにフィードバックされる。
【００３２】
補正用照射系４０Ａ，４０Ｂの構成は同様であるため、以下では補正用照射系４０Ａの構成例につき説明する。
図４は、補正用照射系４０Ａの詳細な構成例を示す。図４において、光源系４１Ａから射出された照明光ＬＢは、それぞれ照明光ＬＢの光路を９０°折り曲げる状態（閉じた状態）と照明光ＬＢをそのまま通過させる状態（開いた状態）との何れかに高速に切り換えることができる可動ミラーとしてのガルバノミラー４５Ｇ，４５Ｃ，４５Ｅ，４５Ａ，４５Ｈ，４５Ｄ，４５Ｆ，４５Ｂを経て光電センサ４３に入射し、光電センサ４３の検出信号が制御部４１Ｂに供給されている。制御部４１Ｂは、光源系４１Ａの発光のタイミング、出力、及びガルバノミラー４５Ａ〜４５Ｈの開閉を制御する。
【００３３】
また、８個のガルバノミラー４５Ａ〜４５Ｈで順次光路が折り曲げられた補正用照明光ＬＢは、それぞれ光ファイバー束４６Ａ〜４６Ｈ（又は金属管等も使用できる）を介して照射機構４４Ａ〜４４Ｈに導かれている。８個の照射機構４４Ａ〜４４Ｈは同一構成であり、その内の投影光学系ＰＬをＸ方向に対称に挟むように配置された照射機構４４Ａ及び４４Ｂは、集光レンズ４７と、小さい所定の反射率を持つビームスプリッタ４８と、光ファイバー束又はリレーレンズ系等からなる光ガイド部４９と、集光レンズ５１と、集光レンズ５１及び光ガイド部４９をビームスプリッタ４８に固定する保持枠５０とを備えている。照明光ＬＢは、照射機構４４Ａ及び４４Ｂからそれぞれ補正用照明光ＬＢＡ及びＬＢＢとして投影光学系ＰＬ内のレンズＬ２Ａに照射される。この場合、第１の１対の照射機構４４Ａ及び４４Ｂと、第２の１対の照射機構４４Ｃ及び４４Ｄとは、それぞれ投影光学系ＰＬをＸ方向及びＹ方向に挟むように対向して配置されている。そして、第３の１対の照射機構４４Ｅ及び４４Ｆと、第４の１対の照射機構４４Ｇ及び４４Ｈとは、それぞれ照射機構４４Ａ及び４４Ｂと照射機構４４Ｃ及び４４Ｄとを投影光学系ＰＬの光軸を中心として時計回りに４５°回転した角度で配置されている。そして、照明光ＬＢは、照射機構４４Ｃ〜４４Ｈからそれぞれ補正用照明光ＬＢＣ〜ＬＢＨとして投影光学系ＰＬ内のレンズＬ２Ａに照射される。
【００３４】
この場合、１対の補正用照明光ＬＢＡ及びＬＢＢがレンズＬ２Ａ上（ほぼ瞳面ＰＰ２上）で照射する領域は、ほぼ図７（Ｂ）の光軸ＡＸをＸ方向に挟む対称な円形領域２７Ａ，２７Ｂであり、１対の補正用照明光ＬＢＣ及びＬＢＤがレンズＬ２Ａ上で照射する領域は、ほぼ図５（Ｂ）の光軸ＡＸをＹ方向に挟む対称な円形領域２７Ｃ，２７Ｄである。そして、補正用照明光ＬＢＥ及びＬＢＦ、並びに補正用照明光ＬＢＧ及びＬＧＨがレンズＬ２Ａ上で照射する領域は、それぞれ図５（Ｂ）の対称な円形領域２７Ｅ，２７Ｆ及び２７Ｇ，２７Ｈである。即ち、円形領域２７Ａ〜２７Ｈは、光軸ＡＸを中心として８等分した方向に配置されている。
【００３５】
また、図４の照射機構４４Ａ〜４４Ｈの各ビームスプリッタ４８で反射された一部の非露光光をそれぞれ受光する光電センサ５２Ａ〜５２Ｈが設けられており、８個の光電センサ５２Ａ〜５２Ｈの検出信号も制御部３９に供給されている。制御部３９は、光電センサ５２Ａ〜５２Ｈの検出信号によって、照射機構４４Ａ〜４４Ｈから投影光学系ＰＬ内のレンズＬ２Ａに照射される直前の補正用照明光ＬＢＡ〜ＬＢＨの光量を正確にモニタすることができ、このモニタ結果に基づいて補正用照明光ＬＢＡ〜ＬＢＨの照射量の各々が例えば結像特性制御部２２によって指示された値になるようにする。投影光学系ＰＬの直前で、光電センサ５２Ａ〜５２Ｈによって補正用照明光ＬＢの照射量を計測することによって、光ファイバー束４６Ａ〜４６Ｈの長さ（光路長）が様々であっても、更に光学系等の経時変化の影響を受けることなく、レンズＬ２Ａに照射される補正用照明光ＬＢＡ〜ＬＢＨの照射量を正確にモニタできる。
【００３６】
また、補正用照明光ＬＢＡ〜ＬＢＨは、図１に示すように、照明光ＩＬの光路に斜めに交差する方向にレンズＬ２Ａに入射する。これによって、補正用照明光ＬＢＡ〜ＬＢＨのレンズ２Ａ内での光路が長くなり、補正用照明光ＬＢＡ〜ＬＢＨはレンズＬ２Ａ内で殆どが吸収されると共に、投影光学系ＰＬから殆ど射出されなくなる。
なお、補正用照明光ＬＢＡ〜ＬＢＨでレンズＬ２Ａの底面側を照明してもよい。この場合には、補正用照明光ＬＢＡ〜ＬＢＨの投影光学系ＰＬのウエハ側から漏れ出る量を更に低減することができる。
【００３７】
図４において、光源系４１Ａ、制御部３９、光電センサ４３、ガルバノミラー４５Ａ〜４５Ｈ、光ファイバー束４６Ａ〜４６Ｈ、照射機構４４Ａ〜４４Ｈ、及び光電センサ５２Ａ〜５２Ｈから補正用照射系４０Ａが構成されている。そして、例えば２つのＸ方向の補正用照明光ＬＢＡ及びＬＢＢのみをレンズＬ２Ａに照射する場合には、ガルバノミラー４５Ａ〜４５Ｈを全部開いた状態（補正用照明光ＬＢを通過させる状態）から、ガルバノミラー４５Ａを所定時間だけ閉じる動作（補正用照明光ＬＢを反射する状態）とガルバノミラー４５Ｂを所定時間だけ閉じる動作とを交互に繰り返せばよい。収差への影響が無い十分短い時間（例えば１msec）でガルバノミラーを切り換えることにより、収差への影響を無くすことができる。また、本実施形態の補正用照明光ＬＢはパルス光であるため、ガルバノミラー４５Ａ〜４５Ｈの開閉動作は所定パルス数を単位として行ってもよい。同様に、２つのＹ方向の補正用照明光ＬＢＣ及びＬＢＤのみをレンズＬ２Ａに照射する場合には、ガルバノミラー４５Ｃを所定時間だけ閉じる動作とガルバノミラー４５Ｄを所定時間だけ閉じる動作とを交互に繰り返せばよい。このようにガルバノミラー４５Ａ〜４５Ｈを用いることによって、補正用照明光ＬＢを光量損失が殆ど無い状態でレンズＬ２Ａに効率的に照射することができる。
【００３８】
図１の補正用照射系４０Ｂは補正用照射系４０Ａと同様に構成され、補正用照射系４０ＢからレンズＬ２Ｂに対して、光軸ＡＸを中心として８等分した方向に配置される円形領域にそれぞれ独立に補正用照明光が照射される。ただし、レンズＬ２Ｂは、レンズＬ２Ａよりも瞳面ＰＰ２から離れているため、レンズＬ２Ｂを通過する０次光及び回折光の領域はレンズＬ２Ａ上よりも広がる可能性がある。この場合には、より高精度に回転非対称な収差を補正するために、補正用照射系４０ＢからレンズＬ２Ｂに照射される補正用照明光ＬＢＡ〜ＬＢＨの照射領域（例えば図５（Ｂ）の円形領域２７Ｃ，２７Ｄに対応する領域）は、レンズＬ２Ａに照射される補正用照明光ＬＢＡ〜ＬＢＨの照射領域よりも広くしてもよい。
【００３９】
なお、補正用照射系４０Ａ，４０Ｂから補正用照明光ＬＢＡ〜ＬＢＨが照射される光学部材の位置及び個数、並びにその光学部材上での補正用照明光ＬＢＡ〜ＬＢＨの照射領域の形状及びサイズは、実験やシミュレーションによりできるだけ回転非対称な収差が低減されるように決定される。
また、図４の構成例では、レンズＬ２Ａ上の８箇所の領域を補正用照明光で照明できるようにしているが、例えばレンズＬ２Ａ上のＸ方向及びＹ方向の４箇所の領域のみを補正用照明光で照明できるようにしても、通常の用途で発生する殆どの収差を補正することができる。また、ガルバノミラー４５Ａ〜４５Ｈを用いる代わりに、例えば固定のミラー及びビームスプリッタを組み合わせて補正用照明光ＬＢを８個の光束に分岐し、これらの光束をシャッタを用いて開閉してもよい。この構成では、複数箇所を同時に補正用照明光ＬＢで照射することができる。更に、光源として例えば炭酸ガスレーザ又は半導体レーザを用いる場合には、レンズＬ２Ａ上で必要な照射領域の個数（図４では８個）だけその光源を用意し、それらの光源の発光のオン・オフ若しくはシャッタによってレンズＬ２Ａ上の照射領域を直接制御してもよい。これは、レンズＬ２Ｂに補正用照明光を照射する補正用照射系４０Ｂについても適用される。
【００４０】
図１に戻り、ウエハＷはウエハホルダ（不図示）を介してウエハステージＷＳＴ上に吸着保持され、ウエハステージＷＳＴは、不図示のベース部材上でＸ方向、Ｙ方向にステップ移動を行うとともに、Ｙ方向に一定速度で移動可能である。ウエハステージＷＳＴのベース部材上でのＸ方向、Ｙ方向の位置、及びθｘ、θｙ、θｚ方向の回転角は不図示のレーザ干渉計によって計測され、この計測情報に基づいて主制御系５が、リニアモータ等の駆動系（不図示）を介してウエハステージＷＳＴの位置及び速度を制御する。なお、ウエハＷのアライメントを行うために、ウエハＷ上のアライメントマークの位置を検出するウエハアライメント系（不図示）、及びレチクルＲのアライメントマークの像の位置を計測してレチクルＲのアライメントを行う空間像計測系（不図示）等も備えられている。
【００４１】
次に、図１の本実施形態の露光装置１００による露光動作の一例につき図６のフローチャートを参照して説明する。
先ず、レチクルＲがレチクルステージＲＳＴ上にロードされ、レチクルＲのアライメントが行われる（ステップ１０１）。レチクルＲのパターン領域には、一例として図５（Ａ）に示すように、投影光学系ＰＬの解像限界に近い周期でＸ方向に配列されたＬ＆Ｓパターン３３Ｖが主に形成されているものとする。なお、説明の便宜上、Ｌ＆Ｓパターン３３Ｖ（後述の３３Ｈも同様）は極めて大きく表現されている。次に、主制御系５は、露光データファイルからレチクルＲのパターンの情報を読み出し、そのパターンに最適な照明条件を選択する。ここでは、照明瞳面ＰＰ１における強度分布が図３（Ｄ）の回転非対称な分布となるＸ方向の２極照明が選択され、この照明条件の情報が露光制御部６及び結像特性制御部２２に供給される。露光制御部６は、変調制御部３１を介して空間光変調器１３の各ミラー要素３の傾斜方向及び傾斜角を個別に制御してＸ方向の２極照明を設定する（ステップ１０２）。
【００４２】
その後、１ロットの先頭のウエハＷがウエハステージＷＳＴ上にロードされ、ウエハＷのアライメントが行われる（ステップ１０３）。続いて、ウエハステージＷＳＴのＸ方向、Ｙ方向へのステップ移動によってウエハＷが走査開始位置に移動する。その後、光源７の発光を開始して、レチクルステージＲＳＴを介してレチクルＲを照明領域２１Ｒに対してＹ方向に移動するのに同期して、ウエハステージＷＳＴを介してウエハＷを露光領域に対して対応する方向に投影倍率を速度比として移動することで、ウエハＷの一つのショット領域が走査露光される（ステップ１０４）。
【００４３】
この走査露光中に主制御系５から結像特性制御部２２に対して照明光ＩＬの積算露光量又は積算の照射量（照度×露光時間）の情報が供給されている。そこで、結像特性制御部２２は、照明条件（ここではＸ方向の２極照明）及び積算露光量から補正対象の結像特性（例えばディストーション（倍率を含む）及びセンターアス）の変動量を計算（予測）する（ステップ１０５）。この計算は、予め実測又はシミュレーションによって求められている係数を用いて行うことができる。続くステップ１０６において、結像特性制御部２２は、計算された結像特性の変動量のうち、回転対称な収差（例えばディストーション）の変動については、結像特性補正機構２３（レンズ駆動系）を介して補正し、回転非対称な収差（例えばセンターアス）については補正用照射系４０Ａ，４０Ｂ（赤外光照射系）からレンズＬ２Ａ，Ｌ２Ｂに補正用照明光を照射することで補正する。
【００４４】
ここでは、Ｘ方向の２極照明が使用されているため、投影光学系ＰＬの瞳面ＰＰ２における結像光束は、図５（Ｂ）に示すように、光軸ＡＸをＸ方向にほぼ対称に挟む領域３４Ａ，３４Ｂで強度が大きくなる。そこで、一例として、補正用照射系４０ＡからレンズＬ２Ａに対して、領域３４Ａ，３４Ｂの間の円形領域２７Ｃ〜２７Ｈに補正用照明光ＬＢＣ〜ＬＢＨをその収差の変動を相殺する量だけ照射する。同様にレンズＬ２Ｂに対しても、円形領域２７Ｃ〜２７Ｈに対応する領域（例えばこれよりも僅かに広い領域）に補正用照明光が照射される。
【００４５】
なお、ステップ１０５及び１０６の結像特性の補正動作は、１ショットの露光中にも所定の周期で継続して行うようにしてもよい。
その後、ウエハＷ上で未露光のショット領域があるかどうかを判定し（ステップ１０７）、未露光のショット領域がある場合にはステップ１０４〜１０６が繰り返して実行される。このようにウエハＷのステップ移動と走査露光とを繰り返すステップ・アンド・スキャン動作によって、ウエハＷ上の全部のショット領域にレチクルＲのパターンの像が露光される。ステップ１０７で未露光のショット領域がなくなったときに、ウエハのアンロードが行われる（ステップ１０８）。
【００４６】
その後、未露光のウエハがあるかどうかを判定し（ステップ１０９）、未露光のウエハがある場合にはステップ１０３〜１０８が繰り返して実行される。このように本実施形態によれば、露光中に結像特性補正機構２３及び補正用照射系４０Ａ，４０Ｂを介して回転対称及び回転非対称な収差（残存収差）を補正しているため、照明光ＩＬの照射熱が投影光学系ＰＬ内に蓄積されても、常に高精度にレチクルＲのパターンの像をウエハＷ上の各ショット領域に露光できる。
【００４７】
なお、露光対象のレチクルが図７（Ａ）のレチクルＲ２であり、レチクルＲ２のパターン領域には、投影光学系ＰＬの解像限界に近い周期でＹ方向に配列されたＬ＆Ｓパターン３３Ｈが主に形成されている場合には、ステップ１０２において、照明瞳面ＰＰ１における強度分布が図３（Ｂ）の回転非対称な分布となるＺ方向（Ｙ方向）の２極照明が選択される。この場合には、投影光学系ＰＬの瞳面ＰＰ２における結像光束は、図７（Ｂ）に示すように、光軸ＡＸをＹ方向にほぼ対称に挟む領域３４Ｃ，３４Ｄで強度が大きくなる。そこで、ステップ１０６では、一例として、補正用照射系４０ＡからレンズＬ２Ａに対して、領域３４Ｃ，３４Ｄの間の円形領域２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｅ〜２７Ｈに補正用照明光ＬＢＡ〜ＬＢＨが照射される。これはレンズＬ２Ｂについても同様である。
【００４８】
このように、補正用照射系４０Ａ，４０Ｂを用いる場合には、例えばレンズＬ２Ａ，Ｌ２Ｂの照射熱がほぼ回転対称になるように補正用照明光を照射すればよいため、どのような強度分布の照明条件を用いる場合にも、高速にかつ容易に回転非対称な収差の変動を抑制できる。
本実施形態の作用効果等は以下の通りである。
【００４９】
（１）本実施形態の図１の露光装置１００による露光方法は、照明光ＩＬでレチクルＲのパターンを照明し、照明光ＩＬでそのパターン及び投影光学系ＰＬを介してウエハＷを露光する露光方法であって、照明光ＩＬ内の光束の位置に応じて該光束の反射角を変えて空間的な変調を与える複数のミラー要素３を持つ空間光変調器１３によって、そのパターンに応じて照明瞳面ＰＰ１における照明光ＩＬの強度分布を制御し（ステップ１０２）、この強度分布に応じた分布で、照明光ＩＬと波長域の異なる補正用照明光を投影光学系ＰＬを構成するレンズＬ２Ａ，Ｌ２Ｂに照射している（ステップ１０６）。
【００５０】
また、露光装置１００は、照明光学系ＩＬＳ内に配置された空間光変調器１３と、空間光変調器１３の複数のミラー要素３を制御する露光制御部６及び変調制御部３１（第１制御系）と、補正用照明光をレンズＬ２Ａ，Ｌ２Ｂに照射する補正用照射系４０Ａ，４０Ｂと、補正用照射系４０Ａ，４０Ｂを制御する結像特性制御部２２及び制御部３９（第２制御系）とを備えている。
【００５１】
本実施形態によれば、空間光変調器１３の複数のミラー要素３によって照明光ＩＬの角度を個別に制御する（空間的に変調を与える）ことで、照明光ＩＬの利用効率を高く維持して、フライアイレンズ１５の入射面における照明光ＩＬの強度分布、ひいてはフライアイレンズ１５の射出面である照明瞳面ＰＰ１における強度分布を制御して、高速に照明条件を制御できる。従って、高速に照明条件を切り替えることができる。また、その強度分布に応じてレンズＬ２Ａ，Ｌ２Ｂに補正用照明光を照射することによって、高速に結像特性、特に回転非対称な収差を補正できる。
【００５２】
（２）また、補正用照射系４０Ａ，４０Ｂからの補正用照明光の照射と並行して、結像特性補正機構２３によって投影光学系ＰＬを構成するレンズＬ１１〜Ｌ１ｎの光軸方向の位置及び傾斜角を制御している。従って、結像特性補正機構２３によって回転対称な収差の変動量を容易に補正することができる。また、補正用照明光の照射によって回転対称な収差が発生した場合に、この回転対称な収差を結像特性補正機構２３で補正することも可能である。
【００５３】
（３）また、本実施形態では、照明瞳面ＰＰ１を所定面として、照明瞳面ＰＰ１での照明光ＩＬの強度分布を制御しているため、照明条件を正確に制御できる。しかしながら、照明瞳面ＰＰ１と共役な面を所定面としてもよい。さらには、照明瞳面ＰＰ１の近傍の面、又は照明瞳面ＰＰ１との共役面の近傍の面をその所定面とみなして、これらの面での光強度分布を制御してもよい。
【００５４】
また、フライアイレンズ１５を用いる場合には、フライアイレンズ１５の入射面の光強度分布がその射出面（照明瞳面ＰＰ１）の光強度分布とほぼ同様の分布となる。従って、そのフライアイレンズ１５の入射面又はこの近傍の面を所定面とみなすことも可能である。
（４）また、本実施形態においては、複数の光学要素を含む光学デバイスとして、照明光ＩＬを反射する傾斜角が可変の反射面を含む複数のミラー要素３（反射要素）を備える空間光変調器１３が使用されている。このように反射面を用いる場合には照明光ＩＬの利用効率が高い。
【００５５】
また、図１の空間光変調器１３の各ミラー要素３の反射面は直交する２軸の周りの傾斜角が可変であるため、各ミラー要素３からの反射光をプリズム１２及びリレー光学系１４を介してフライアイレンズ１５の入射面、ひいては照明瞳面ＰＰ１上の２次元的な任意の位置に導くことができる。従って、照明光ＩＬの利用効率をほぼ１００％に維持して、任意の照明条件を高精度に設定できる。
【００５６】
なお、各ミラー要素３の傾斜角は、少なくとも１軸（例えば図１のＸ軸に平行な軸）の周りの傾斜角が制御できるだけでもよい。１軸の周りの傾斜角のみが制御できる場合には、空間光変調器１３の各列の複数のミラー要素３からの反射光を、フライアイレンズ１５の入射面上の対応する１列の領域のいずれかに集光させればよい。また、対応する１列の領域で照明光ＩＬを集光する部分がない場合には、その列に対応するミラー要素３の傾斜角は、反射光がフライアイレンズ１５の入射面から外れるように設定すればよい。この場合には、照明光ＩＬの利用効率は多少低下するが、空間光変調器１３の制御が簡単になる。
【００５７】
（５）なお、空間光変調器１３の代わりに、それぞれ透過光の光量を制御する複数の画素（透過要素）を含む液晶セルを用いることも可能である。この場合には、各画素を通過する光に対する透過率を制御することが空間的な変調となる。
（６）また、空間光変調器１３の代わりに、それぞれ通過光の位相を制御する複数の位相要素（可変段差要素等）を含む上記の空間光変調器を用いることも可能である。この位相要素を含む空間光変調器は、回折パターンが可変の回折光学素子として使用できる。
【００５８】
次に、本発明の実施形態の他の例につき図８及び図９を参照して説明する。この実施形態においても図１の露光装置１００がそのまま使用される。この実施形態では、例えば所定の複数ロットのウエハに対して図５（Ａ）のレチクルＲのＬ＆Ｓパターン３３Ｖの像を露光した後、次のロットのウエハに対して図７（Ａ）のレチクルＲ２のＬ＆Ｓパターン３３Ｈの像を露光するものとする。この場合、図５（Ａ）のパターンの露光時には図３（Ｄ）の２極照明が使用され、結像特性のうちの倍率の変動量Ｍａｇは、例えば図８の曲線３８Ａで示すように露光時間ｔの経過によって次第に増加し、その変動量Ｍａｇは図１の結像特性補正機構２３によって補正される。なお、図８の横軸の時刻ｔ１、ｔ２は、次のロットの露光に移行する時刻であり、この時刻以降の所定の待ち時間には露光がないため、結像特性の変動量は小さくなる。
【００５９】
また、図８の時点ｔ３は、レチクルをレチクルＲからレチクルＲ２に交換して次のロットの露光に移行する時刻であり、これ以降の待ち時間中にも結像特性の変動量は小さくなる。しかしながら、その後で照明瞳面ＰＰ１の強度分布を図３（Ｄ）から図３（Ｂ）に切り替えて露光を開始すると、倍率Ｍａｇの変動量が理論的に計算される点線の曲線３８Ｂから外れて、例えば実線の曲線３８Ｃのように変化する可能性がある。これは、投影光学系ＰＬ内の光学部材のそれまでの露光による回転非対称な照射熱の分布に影響されて、その後の結像特性の変動量に跳び等が生じる可能性があることを示している。
【００６０】
そこで、このように、照明瞳面ＰＰ１における照明光ＩＬの強度分布が例えば回転非対称な分布で大きく切り替わるような場合には、図１の補正用照射系４０Ａ，４０Ｂから投影光学系ＰＬのレンズＬ２Ａ，Ｌ２Ｂに照射熱の分布ができるだけ回転対称になるように補正用照明光を照射してもよい。これによって、その後の結像特性の変動量は理論的に正確に計算できるようになるため、結像特性の変動量を高精度に補正できる。
【００６１】
また、露光対象のレチクルが図９（Ａ）のレチクルＲ３であり、レチクルＲ３のパターン領域の−Ｙ方向側に主にＸ方向に周期的なＬ＆Ｓパターン３３Ｖが形成され、そのパターン領域の＋Ｙ方向側に主にＹ方向に周期的なＬ＆Ｓパターン３３Ｈが形成されているような場合には、図６のステップ１０４Ａで示すように、ウエハの各ショット領域（区画領域）の１回の走査露光中に照明条件の切り替え、及び切り替えられた照明条件に応じた結像特性の補正動作を実行してもよい。
【００６２】
即ち、図９（Ａ）に示すように、照明光ＩＬの照明領域２１Ｒに対してレチクルＲ３を−Ｙ方向に走査する場合、照明領域２１Ｒが主にＬ＆Ｓパターン３３Ｖが形成されている領域を走査する期間では、Ｘ方向の２極照明を用いる。この際に、図９（Ｂ）に示すように、投影光学系ＰＬの瞳面ＰＰ２上での結像光束は主に領域３４Ａ，３４Ｂを通過するため、照射熱の分布をできるだけ回転対称にするために、図１の補正用照射系４０ＡからレンズＬ２Ａ上の円形領域２７Ｃ，２７Ｄに補正用照明光ＬＢＣ，ＬＢＤを照射する。これは図１の補正用照射系４０Ｂについても同様である。
【００６３】
そして、走査露光が進行して、図９（Ｃ）に示すように、照明領域２１Ｒが主にＬ＆Ｓパターン３３Ｈが形成されている領域を走査する期間では、Ｙ方向の２極照明を用いる。このとき、図９（Ｄ）に示すように、投影光学系ＰＬの瞳面ＰＰ２上での結像光束は主に領域３４Ｃ，３４Ｄを通過するため、照射熱の分布をできるだけ回転対称にするために、補正用照射系４０ＡからレンズＬ２Ａ上の円形領域２７Ａ，２７Ｂに補正用照明光ＬＢＡ，ＬＢＢを照射する。これによって、走査露光中に空間光変調器１３を駆動して照明瞳面ＰＰ１上の照明光の強度分布を高速に回転非対称な分布に切り替えるときに、投影光学系ＰＬのレンズＬ２Ａ，Ｌ２Ｂの照射熱の分布は回転対称に近い分布に維持される。従って、センターアス等の回転非対称な収差の変動が抑制されて、レチクルの種々のパターンを１回の走査露光でウエハの各ショット領域に高精度に露光できる。
【００６４】
なお、上記の実施形態では、図１の投影光学系ＰＬ中のレンズＬ２Ａ，Ｌ２Ｂへの補正用照明光ＬＢの照射は照射機構４４Ａ〜４４Ｈを介して行っている。その他に、空間光変調器１３と同様の多数の可動の小型ミラーを有する空間光変調器を介して、レンズＬ２Ａ，Ｌ２Ｂ等に補正用照明光を照射してもよい。この場合には、空間光変調器の多数の小型ミラーの傾斜角を個別に制御することによって、レンズＬ２Ａ，Ｌ２Ｂ等に任意の分布で補正用照明光を照射できるため、様々な回転非対称な収差を容易に補正できる。
【００６５】
また、上記の実施形態では、例えば転写対象のパターンである図５（Ａ）のＬ＆Ｓパターン３３Ｖ及び図７（Ａ）のＬ＆Ｓパターン３３Ｈは、単純な矩形パターンをＸ方向、Ｙ方向に配列したものであるが、実際の転写対象のパターンは、例えば光学的近接効果を補正して結像性能を向上させるために、両端部のパターンの線幅が僅かに異なったり、ドット状の微小パターンが付加されたりすることがある。このように、転写対象のパターンの形状が元の単純な形状から変更された場合には、これに応じて図３（Ｂ）及び図３（Ｄ）の二次光源２４Ａ〜２４Ｄの形状も単純な形状（円形、楕円形等）以外の形状に最適化してもよい。
【００６６】
また、投影光学系ＰＬ中のレンズに照射される補正用照明光のパターン（強度分布）も、図５（Ｂ）のような円形領域２７Ｃ等ではなく、楕円又は扇型等であってもよい。また、補正用照明光は、全体としてレンズ上の輪帯状の領域を照射するように配置してもよい。
【００６７】
また、図１の波面分割型のインテグレータであるフライアイレンズ１５に代えて、内面反射型のオプティカルインテグレータとしてのロッド型インテグレータを用いることもできる。この場合、一例として、リレー光学系１４よりもレチクルＲ側に集光光学系を追加して空間光変調器１３の反射面（ミラー要素３の反射面）の共役面を形成し、この共役面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。
【００６８】
また、このロッド型インテグレータの射出端面又は射出端面近傍に配置されるレチクルブラインド１７（視野絞り）の像をレチクルＲのパターン面（レチクル面）上に形成するためのリレー光学系（リレーレンズ１８、ミラー１９、及びコンデンサ光学系２０）を配置する。この他の照明光学系の構成は、図１の照明光学系ＩＬＳと同様である。
また、本発明は、ステッパ等の一括露光方式の投影露光装置で露光する場合にも適用できる。
【００６９】
また、本発明は、例えば国際公開第９９／４９５０４号パンフレットなどに開示される液浸型露光装置にも適用できる。
また、上記の実施形態の露光装置を用いて半導体デバイス等のデバイス（電子デバイス、マイクロデバイス）を製造する場合、このデバイスは、図１０に示すように、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）を製造するステップ２２３、前述した実施形態の露光装置１００（投影露光装置）によりマスクのパターンを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。
【００７０】
言い換えると、上記のデバイスの製造方法は、上記の実施形態の露光装置１００又は露光方法を用いてウエハＷを露光する工程と、露光されたウエハＷを処理する工程（ステップ２２４）とを含んでいる。このデバイス製造方法によれば、露光時に照明条件を高速に最適化し、かつ回転非対称な収差の変動を抑制できるため、微細パターンを含むデバイスを高精度に製造できる。
【００７１】
また、本発明は、半導体デバイスの製造プロセスへの適用に限定されることなく、例えば、液晶表示素子、プラズマディスプレイ等の製造プロセスや、撮像素子（ＣＭＯＳ型、ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、ＭＥＭＳ(Microelectromechanical Systems：微小電気機械システム)、薄膜磁気ヘッド、及びＤＮＡチップ等の各種デバイス（電子デバイス）の製造プロセスにも広く適用できる。
このように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。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】実施形態の一例の露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１の空間光変調器１３の一部を示す拡大斜視図である。
【図３】（Ａ）は空間光変調器１３のミラー要素の傾斜角の状態の一例を示す図、（Ｂ）はＺ方向の２極照明時の二次光源を示す図、（Ｃ）は空間光変調器１３のミラー要素の傾斜角の状態の他の例を示す図、（Ｄ）はＸ方向の２極照明時の二次光源を示す図、（Ｅ）の４極照明時の二次光源を示す図、（Ｆ）は円形の二次光源を示す図、（Ｇ）は輪帯照明時の二次光源を示す図、（Ｈ）は他の４極照明時の二次光源を示す図である。
【図４】図１の補正用照射系４０Ａの構成例を示す一部を切り欠いた図である。
【図５】（Ａ）は図１のレチクルＲのパターンを示す平面図、（Ｂ）は投影光学系ＰＬのレンズＬ２Ａ上の結像光束及び補正用照明光を示す図である。
【図６】実施形態の露光動作の一例を示すフローチャートである。
【図７】（Ａ）は別のレチクルＲ２のパターンを示す平面図、（Ｂ）は投影光学系ＰＬのレンズＬ２Ａ上の結像光束及び補正用照明光を示す図である。
【図８】実施形態の他の例における結像特性の変動の一例を示す図である。
【図９】（Ａ）は実施形態の他の例のレチクルＲ３のパターンを示す平面図、（Ｂ）は図９（Ａ）に対応するレンズＬ２Ａ上の結像光束及び補正用照明光を示す図、（Ｃ）は走査露光が進行した後のレチクルＲ３を示す平面図、（Ｄ）は図９（Ｃ）に対応するレンズＬ２Ａ上の結像光束及び補正用照明光を示す図である。
【図１０】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。
【符号の説明】
【００７３】
ＩＬＳ…照明光学系、Ｒ…レチクル、ＰＬ…投影光学系、Ｗ…ウエハ、Ｌ２Ａ，Ｌ２Ｂ…レンズ、３…ミラー要素、６…露光制御部、１２…プリズム、１３…空間光変調器、１４…リレー光学系、１５…フライアイレンズ、２２…結像特性制御部、２３…結像特性補正機構、３１…変調制御部、４０Ａ，４０Ｂ…補正用照射系、４１Ａ，４１Ｂ…光源系、４４Ａ〜４４Ｈ…照射機構、４５Ａ〜４５Ｈ…ガルバノミラー、４６Ａ〜４６Ｈ…光ファイバー束
【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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