(57)【要約】【課題】レチクル及び投影光学系の少なくとも一部の光学部材を通過する露光光の光量分布が非回転対称になるような場合に、結像特性のうちの非回転対称な成分を効率的に制御する。【解決手段】転写用のパターンが形成されたレチクルを露光光で照明し、その露光光でレチクル及び投影光学系を介してウエハを露光する露光方法において、その投影光学系のレンズ３２の表面の少なくとも一部に、その露光光と異なる波長域の非露光光ＬＢＡ〜ＬＢＨを照射する前にその非露光光の光量をモニタし、該モニタ結果に基づいて、レンズ３２の表面の少なくとも一部に対するその非露光光の照射量を制御する。【選択図】図１１
2010171447.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転写用のパターンが形成された第１物体を第１光ビームで照明し、前記第１光ビームで前記第１物体及び投影光学系を介して第２物体を露光する露光方法において、
前記投影光学系の光学部材の表面の少なくとも一部に、前記第１光ビームと異なる波長域の第２光ビームを照射する前に前記第２光ビームの光量をモニタし、
該モニタ結果に基づいて、前記光学部材の表面の少なくとも一部に対する前記第２光ビームの照射量を制御することを特徴とする露光方法。
【請求項２】
前記光学部材の表面の少なくとも一部に対する前記第２光ビームの照射領域の位置を変更することを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
【請求項３】
前記光学部材の表面の少なくとも一部に対する前記第２光ビームの照射領域の形状を変更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】
前記光学部材の表面の少なくとも一部に対する前記第２光ビームの照射領域のサイズを変更することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項５】
前記光学部材に対する前記第１光ビームの照射量に応じて、前記第２光ビームの照射量を制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項６】
前記第２光ビームは、前記光学部材の表面のうち、互いに異なる複数個所に照射されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項７】
前記第１光ビームの照射量に基づいて、前記投影光学系の非回転対称な収差の発生量を計算し、
該計算結果に基づいて前記第２光ビームを照射することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項８】
前記第２光ビームの照射により、前記非回転対称な収差を回転対称の収差に変換することを特徴とする請求項７に記載の露光方法。
【請求項９】
前記第１光ビームによる前記第１物体の照明条件に基づいて、前記光学部材の表面の少なくとも一部に対する前記第２ビームの照射量を変更することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項１０】
前記第１光ビームによる前記第１物体の照明条件に基づいて、前記光学部材の表面の少なくとも一部に対する前記第２ビームの位置を変更することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項１１】
前記第２光ビームは、前記光学部材に対して、前記投影光学系を構成する他の光学部材を介さずに照射されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項１２】
前記第２光ビームは、炭酸ガスレーザ光であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の露光方法を用いてデバイスのパターンを物体上に転写する工程を含むデバイス製造方法。
【請求項１４】
第１光ビームで転写用のパターンが形成された第１物体を照明し、前記第１光ビームで前記第１物体及び投影光学系を介して第２物体を露光する露光装置において、
前記投影光学系の光学部材の表面の少なくとも一部に前記第１光ビームと異なる波長域の第２光ビームを照射する照射機構と、
前記光学部材の表面の少なくとも一部に前記第２光ビームが照射される前に、前記第２光ビームの光量を検出する光電センサと、
前記光電センサの検出結果に基づいて、前記光学部材の表面の少なくとも一部に対する前記第２光ビームの照射量を制御する制御装置とを有することを特徴とする露光装置。
【請求項１５】
前記照射機構あるいは当該照射機構内の光学部材の位置を動かして、前記光学部材の表面の少なくとも一部に対する前記第２ビームの照射領域の位置を変更することを特徴とする請求項１４に記載の露光装置。
【請求項１６】
前記照射機構内の光学部材の位置を動かして、前記光学部材の表面の少なくとも一部に対する前記第２ビームの照射領域の形状を変更することを特徴とする請求項１４又は１５に記載の露光装置。
【請求項１７】
前記照射機構内の光学部材の位置を動かして、前記光学部材の表面の少なくとも一部に対する前記第２ビームの照射領域のサイズを変更することを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１８】
前記制御装置は、前記光学部材に対する前記第１光ビームの照射量に応じて、前記第２光ビームの照射量を制御することを特徴とする請求項１４〜１７のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１９】
前記制御装置は、前記第１光ビームの照射量に基づいて、前記投影光学系の非回転対称な収差の発生量を計算し、該計算結果に基づいて前記照射機構を制御することを特徴とする請求項１４〜１８のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項２０】
前記投影光学系の回転対称な収差を補正するための収差補正機構を更に有し、
前記制御装置は、前記照射機構及び前記収差補正機構を制御して前記投影光学系の収差を補正することを特徴とする請求項１９に記載の露光装置。
【請求項２１】
前記制御装置は、前記第１光ビームによる前記第１物体の照明条件に基づいて、前記光学部材の表面の少なくとも一部に対する前記第２ビームの照射量を調整することを特徴とする請求項１４〜２０のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項２２】
前記制御装置は、前記第１光ビームによる前記第１物体の照明条件に基づいて、前記光学部材の表面の少なくとも一部に対する前記第２ビームの照射領域の位置を調整することを特徴とする請求項１４〜２０のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項２３】
前記第２光ビームは、前記光学部材に対して、前記投影光学系を構成する他の光学部材を介さずに照射されることを特徴とする請求項１４〜２２のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項２４】
前記第２光ビームは、炭酸ガスレーザ光であることを特徴とする請求項１４〜２３のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項２５】
請求項１４〜２４のいずれか一項に記載の露光装置を用いてデバイスのパターンを物体上に転写する工程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、例えば半導体素子、液晶表示素子、又は薄膜磁気ヘッド等の各種デバイスを製造するためのフォトリソグラフィ工程で使用される結像特性の補正機構を備えた露光装置及びその露光方法に関し、特にいわゆるダイポール照明（２極照明）等の非回転対称な照明条件、又は小σ照明等の半径方向で光量分布が大きく変化するような照明条件のもとでマスクパターンを基板上に露光する際に使用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子等を製造する際に、マスクとしてのレチクルのパターンを基板としてのフォトレジストが塗布されたウエハ（又はガラスプレート等）上の各ショット領域に転写するために、ステッパー等の投影露光装置が使用されている。投影露光装置においては、露光光の照射量や周囲の気圧変化等によって、投影光学系の結像特性が次第に変化する。そこで、結像特性を常に所望の状態に維持するために、投影露光装置には、例えば投影光学系を構成する一部の光学部材の位置を制御することによって、その結像特性を補正する結像特性補正機構が備えられている。従来の結像特性補正機構によって補正できる結像特性は、歪曲収差や倍率等の回転対称の低い次数の成分である。
【０００３】
これに対して近年の露光装置では、特定のパターンに対する解像度を高めるために、いわゆる輪帯照明や４極照明（照明光学系の瞳面上の４箇所の領域を２次光源とする照明法）よりなる、照明光学系の瞳面上の光軸を含む領域を露光光が通過しない照明条件が用いられることがある。この場合、投影光学系中の瞳面付近の光学部材は、ほぼ中抜けの状態で露光光に照明されることになる。また、投影光学系を大型化することなく、転写できるパターンの面積を大きくするため、最近ではスキャニングステッパー等の走査露光型の投影露光装置も多用されている。走査露光型の場合、レチクルは走査方向を短辺方向とする長方形状の照明領域で照明されるため、投影光学系中のレチクル及びウエハに近い光学部材は、主に非回転対称な領域が露光光に照明されることになる。
【０００４】
このような露光装置においては、投影光学系の結像特性中の高次の球面収差等の高次成分の変動や非回転対称な収差変動が生じる恐れがある。そこで、このような変動を抑えるようにした投影露光装置が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１０−６４７９０号公報
【特許文献２】特開平１０−５０５８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
最近は、例えば所定のライン・アンド・スペースパターンを主に含むレチクルパターンを転写するような場合に、照明光学系の瞳面上の光軸を挟む２つの領域のみを２次光源とするダイポール照明（２極照明）が用いられることがある。このダイポール照明は４極照明に比べて光量分布が大きく非回転対称になっているため、投影像に非回転対称な収差成分である光軸上での非点収差（以下、「センターアス」と言う）が発生する。また、ダイポール照明によってセンターアス以外の非回転対称な収差変動も生じる。
【０００６】
また、レチクル上の長方形状の照明領域の更に一方の端部の領域のみが露光光で照明される場合、投影光学系のレチクル側及びウエハ側の光学部材において露光光の光量分布が更に大きく非回転対称となるため、非回転対称な収差成分が多く発生する。同様に、レチクルのパターン密度が特定の領域で特に低いような場合にも、投影光学系のレチクル側及びウエハ側の光学部材において露光光の光量分布が大きく非回転対称となるため、非回転
対称な収差成分が発生する。
【０００７】
更に、最近では、小σ照明（照明光学系の瞳面上で光軸付近の領域を２次光源とする照明法）のように、半径方向で露光光の光量分布が大きく変化する照明条件が使用されることがある。この場合にも、例えば高次の球面収差変動のように従来の結像特性補正機構では補正が困難であった結像特性の変動が生じることがあるため、何らかの対策が望まれていた。
【０００８】
本発明は斯かる点に鑑み、結像特性を良好な状態に維持できる露光技術を提供することを目的とする。
また、本発明は、マスク及び投影光学系のうちの少なくとも一部の光学部材を通過する露光光の光量分布が非回転対称になるか、又は半径方向に大きく変動するような場合に、結像特性のうちの非回転対称な成分又は高次の成分を効率的に制御できる露光技術を提供することを目的とする。
更に本発明は、結像特性の変動を抑制できる露光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】
【０００９】
上記の課題を解決するための本発明は以下の通りである。なお、各要素に付した括弧付き符号は、後述の実施形態の構成に対応するものであるが、その要素の例示に過ぎず、各要素を限定する意図は無い。
本発明の第１の態様によれば、転写用のパターンが形成された第１物体（１１）を第１光ビーム（ＩＬ）で照明し、その第１光ビームでその第１物体及び投影光学系（１４）を介して第２物体（１８）を露光する露光方法において、その投影光学系の光学部材（３２）の表面の少なくとも一部に、その第１光ビームと異なる波長域の第２光ビーム（ＬＢＡ〜ＬＢＨ）を照射する前にその第２光ビームの光量をモニタし、該モニタ結果に基づいて、その光学部材の表面の少なくとも一部に対するその第２光ビームの照射量を制御する露光方法が提供される。
【００１０】
また、本発明の第２の態様によれば、第１光ビーム（ＩＬ）で転写用のパターンが形成された第１物体（１１）を照明し、その第１光ビームでその第１物体及び投影光学系（１４）を介して第２物体（１８）を露光する露光装置において、その投影光学系の光学部材（３２）の表面の少なくとも一部にその第１光ビームと異なる波長域の第２光ビーム（ＬＢＡ〜ＬＢＨ）を照射する照射機構（４４Ａ〜４４Ｈ）と、その光学部材の表面の少なくとも一部にその第２光ビームが照射される前に、その第２光ビームの光量を検出する光電センサ（５２Ａ〜５２Ｈ）と、その光電センサの検出結果に基づいて、その光学部材の表面の少なくとも一部に対するその第２光ビームの照射量を制御する制御装置（４１Ｂ，２４）とを有する露光装置が提供される。
また、本発明の第３の態様によれば、本発明の第１の態様の露光方法又は本発明の第２の態様による露光装置を用いてデバイスのパターンを物体上に転写する工程を含むデバイス製造方法が提供される。
【００１１】
また、本明細書の発明を実施するための形態には、以下の発明（以下、本発明という）も記載されている。即ち、本発明による露光方法は、転写用のパターンが形成された第１物体（１１）を第１光ビーム（ＩＬ）で照明し、その第１光ビームでその第１物体及び投影光学系（１４）を介して第２物体（１８）を露光する露光方法において、その第１物体及びその投影光学系の少なくとも一部（３２）にその第１光ビームと異なる波長域の第２光ビーム（ＬＢＡ〜ＬＢＨ）を照射して、その投影光学系の結像特性を補正するものである。
斯かる本発明によれば、投影光学系の結像特性を良好な状態に維持することが可能となる。また、その第１光ビームが例えばダイポール照明のような非回転対称な照明条件、又
は例えば小σ照明のような照明光学系の瞳面上で半径方向に光量分布が大きく変化する照明条件でその第１物体を照明して、非回転対称な収差又は回転対称な高次の収差が発生する場合にも、その収差を効率的に制御できる。
【００１２】
本発明において、その第１光ビームによってその第１物体及びその投影光学系の少なくとも一部が非回転対称な光量分布で照明されている場合、その第１光ビームの照明により発生するその投影光学系の非回転対称な収差を補正するように、その第２光ビームを照射することが望ましい。これによって、その非回転対称な収差を抑制できる。
この場合、より具体的に、その第１光ビームが、その投影光学系の瞳面付近の所定の光学部材（３２）に対して第１方向にほぼ対称な２箇所の領域（３４Ａ）に照射されているものとすると、その第２光ビーム（ＬＢＣ，ＬＢＤ）は、その光学部材に対してその第１方向に直交する第２方向にほぼ対称な２箇所の領域（６３Ｃ，６３Ｄ）に照射されることが望ましい。これによって、その所定の光学部材はほぼ回転対称な光量分布（又は熱量分布）で照明されるため、非回転対称な収差は抑制される。
【００１３】
但し、その第１光ビームによって非回転対称な光量分布で照明される光学部材と、その第２光ビームが照射される光学部材とは互いに異なるものであってもよい。また、その第２光ビームの照射により、非回転対称な収差を回転対称の収差に変換してもよい。そして、その第２光ビームの照射によって発生するその投影光学系の回転対称な収差を補正することが望ましい。通常の回転対称な収差は容易に補正できるため、結像特性の変動を容易に抑制できる。
【００１４】
また、その第１光ビームの照射量に応じてその第２光ビームを照射するようにしてもよい。これは制御が容易である。そして、その第１光ビームの照射量に基づいて非回転対称な収差の発生量を計算し、この計算結果に基づいてその第２光ビームを照射してもよい。また、その第１及び第２光ビームがそれぞれパルス光であるときに、その第１光ビームの発光タイミングに同期してその第２光ビームを照射してもよい。
【００１５】
また、その第１光ビームの照射によって発生する非回転対称な収差の変化を打ち消すように、その第２光ビームを照射してもよい。
また、その第１光ビームの照明によるその第１物体及びその投影光学系の少なくとも一部の部材の温度変化をモニタし、このモニタ結果に基づいてその第２光ビームを照射してもよい。これによっても、簡単な制御で非回転対称な収差等を補正することができる。
【００１６】
また、その投影光学系の非回転対称な収差を計測し、この計測結果に基づいてその第２光ビームを照射してもよい。
また、その第１光ビームによる照明条件を切り換えた際に発生している非回転対称な収差を相殺するように、その第２光ビームを照射してもよい。
また、その第２光ビームを照射しても、非回転対称な収差が残存したときに、より高精度な露光が要求される方向の収差に合わせて露光条件を調整することが望ましい。例えば高精度な露光が要求されるパターンに合わせて露光条件を調整することで、残存収差の影響を軽減できる。
【００１７】
また、その第２光ビームが照射される部分の直前でその第２光ビームの光量をモニタし、このモニタ結果に基づいてその第２光ビームの照射量を制御することが望ましい。これによって、その第２光ビームの照射量をより高精度に制御できる。
また、本発明において、その投影光学系の周囲の気圧又は温度の変動で発生する非回転対称な収差を相殺するように、その投影光学系の調整で残留した静的な非回転対称な収差を相殺するように、又はその第１物体のパターンの密度分布で発生する非回転対称な収差を相殺するように、それぞれその第２光ビームを照射してもよい。
【００１８】
また、その第１光ビームによる照明が行われていない期間に、その第２光ビームの照射を停止することが望ましい。
また、本発明において、一例としてその第２光ビームは所定の光学部材に照射され、その光学部材によって９０％以上のエネルギーが吸収される。これによって、その所定の光学部材のみを効率的に加熱することができる。そして、その第２光ビームとしては、一例として炭酸ガスレーザ光が使用できる。
【００１９】
次に、本発明によるデバイス製造方法は、本発明の露光方法を用いてデバイスのパターン（１１）を物体（１８）上に転写する工程を含むものである。本発明の適用によって、デバイスの微細なパターンを小さい収差で高精度に転写できるため、高集積度のデバイスを高精度に製造できる。
次に、本発明による露光装置は、第１光ビーム（ＩＬ）で転写用のパターンが形成された第１物体（１１）を照明し、その第１光ビームでその第１物体及び投影光学系（１４）を介して第２物体（１８）を露光する露光装置において、その第１物体及びその投影光学系の少なくとも一部（３２）にその第１光ビームと異なる波長域の第２光ビーム（ＬＢＡ〜ＬＢＨ）を照射する照射機構（４０）を有するものである。
【００２０】
斯かる本発明によれば、投影光学系の結像特性を良好な状態に維持することが可能となる。また、その第１光ビームの照射によって例えば非回転対称な収差又は回転対称な高次の収差が発生する場合にも、その収差を効率的に制御できる。
また、本発明において、その第１光ビームによってその第１物体及びその投影光学系の少なくとも一部が非回転対称な光量分布で照明されるときに、その第１光ビームの照明により発生するその投影光学系の非回転対称な収差を補正するように、その照射機構を介してその第２光ビームを照射する制御装置（２４，４１Ｂ）を更に有することが望ましい。
また、その第１光ビームは、その投影光学系の瞳面付近の所定の光学部材（３２）に対して第１方向にほぼ対称な２箇所の領域（３４Ａ）に照射されるときに、その照射機構は、その光学部材のその第１方向に直交する第２方向にほぼ対称な２箇所の領域（６３Ｃ，６３Ｄ）にその第２光ビーム（ＬＢＣ，ＬＢＤ）を照射することが望ましい。
【００２１】
また、その投影光学系の回転対称な収差を補正するための収差補正機構（１６）を更に有し、その制御装置は、その照射機構及びその収差補正機構の動作を制御してその投影光学系の収差を補正することが望ましい。これによって、非回転対称な収差及び回転対称な収差の両方を補正することができる。
【００２２】
また、その第１光ビームの照射量をモニタする第１光電センサ（６，７）を更に有し、その制御装置は、その第１光電センサの検出結果に基づいてその照射機構を介してその第２光ビームの照射量を制御することが望ましい。
また、その第１物体及びその投影光学系の少なくとも一部の部材の温度を計測する温度センサを更に備え、その制御装置は、その温度センサの検出結果に基づいてその照射機構を介してその第２光ビームを照射することが望ましい。
また、その第２光ビームが照射される部分の直前でその第２光ビームの光量をモニタする第２光電センサ（５２Ａ〜５２Ｈ）を更に備え、その制御装置は、その第２光電センサの検出結果に基づいてその第２光ビームの照射量を制御することが望ましい。
また、その投影光学系の周囲の気圧及び温度を含む環境条件を計測する環境センサ（２３）を更に備え、その環境センサの計測結果に基づいてその第２光ビームを照射してもよい。
【００２３】
また、その第１光ビームによる照明が行われていない期間に、その第２光ビームの照射を停止する判定装置（２４）を備えることが望ましい。
また、その投影光学系を保持する鏡筒は、その第２光ビームを導くための開口部（１４Ｆａ，１４Ｆｂ）を備えることが望ましい。そして、その鏡筒は、その鏡筒を支持するためのフランジ部（１４Ｆ）を有し、その開口部はそのフランジ部又はその近傍に設けられることが望ましい。更に、その第２光ビームとしては、例えば炭酸ガスレーザ光を使用できる。
また、本発明による別のデバイス製造方法は、本発明の露光装置を用いてデバイスのパターン（１１）を物体（１８）上に転写する工程を含むものである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、光学部材の表面の少なくとも一部に照射される第２光ビームの照射量を正確にモニタすることができ、投影光学系の結像特性を良好な状態に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態の一例の投影露光装置の概略構成を示す一部を切り欠いた図である。
【図２】図１中の結像特性補正機構１６の構成例を示す一部を切り欠いた図である。
【図３】（Ａ）はＸ方向のＬ＆Ｓパターンを示す図、（Ｂ）はＸ方向のダイポール照明時の投影光学系の瞳面上での光量分布を示す図である。
【図４】（Ａ）はＹ方向のＬ＆Ｓパターンを示す図、（Ｂ）はＹ方向のダイポール照明時の投影光学系の瞳面上での光量分布を示す図である。
【図５】Ｘ方向のダイポール照明時のレンズの温度分布を示す図である。
【図６】Ｙ方向のダイポール照明時のレンズの温度分布を示す図である。
【図７】Ｘ方向のダイポール照明時のレンズの形状変化を示すＸ軸に沿う側面図である。
【図８】Ｘ方向のダイポール照明時のレンズの形状変化を示すＹ軸に沿う側面図である。
【図９】投影光学系１４のセンターアスの説明図である。
【図１０】レチクル上に混在するＸ方向及びＹ方向のＬ＆Ｓパターンの一例を示す拡大平面図である。
【図１１】図１中の非露光光照射機構４０の構成例を示す一部を切り欠いた平面図である。
【図１２】（Ａ）は図１１の非露光光照射機構４０の投影光学系１４内の構成を示す一部を切り欠いた正面図、（Ｂ）は図１２（Ａ）の変形例を示す図である。
【図１３】Ｘ方向のダイポール照明時のセンターアスの経時変化の一例を示す図である。
【図１４】本発明の実施形態の一例における、Ｘ方向のダイポール照明時のレンズに対する露光光及び非露光光の照射領域を示す平面図である。
【図１５】図１４のレンズの温度上昇による形状変化を示す断面図である。
【図１６】小σ照明時の投影光学系の瞳面での光量分布の一例を示す図である。
【図１７】本発明の実施形態の一例における、小σ照明時のレンズに対する露光光及び非露光光の照射領域を示す平面図である。
【図１８】視野絞りの開口の端部領域のみを使用する場合の開口を示す図である。
【図１９】図１８の開口を使って照明する場合の投影光学系内のレチクルに近いレンズの露光光の照明領域を示す平面図である。
【図２０】図１９のレンズの温度上昇による形状変化を示す断面図である。
【図２１】本発明の実施形態の一例において、図１８の開口を使って照明する場合のレンズ上の非露光光の照射領域を示す平面図である。
【図２２】図２１のレンズの温度上昇による形状変化を示す断面図である。
【図２３】本発明の実施形態の一例における、非露光光の照射動作の一例を示すフローチャートである。
【図２４】センターアス及び非露光光の照射量の変化の一例を示す図である。
【図２５】本発明の実施形態の一例における、非露光光の照射動作の他の例を示すフローチャートである。
【図２６】本発明の実施形態の一例における、非露光光の照射動作の更に他の例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】
【００２６】
以下、本発明の好ましい実施の形態の一例につき図面を参照して説明する。本例は、ステップ・アンド・スキャン方式よりなる走査露光型の投影露光装置に本発明を適用したものである。
図１は、本例の投影露光装置の概略構成を示し、この図１において、露光光源１としてはＫｒＦエキシマレーザ光源（波長２４７ｎｍ）が使用されている。なお、露光光源としては、ＡｒＦエキシマレーザ光源（波長１９３ｎｍ）、Ｆ2 レーザ光源（波長１５７ｎｍ）、Ｋｒ2 レーザ光源（波長１４６ｎｍ）、Ａｒ2 レーザ光源（波長１２６ｎｍ）などの紫外レーザ光源、ＹＡＧレーザの高調波発生光源、固体レーザ（半導体レーザなど）の高調波発生装置、又は水銀ランプ（ｉ線等）なども使用することができる。
【００２７】
露光時に露光光源１からパルス発光された第１光ビーム（露光ビーム）としての露光光ＩＬは、不図示のビーム整形光学系等を経て断面形状が所定形状に整形されて、オプティカル・インテグレータ（ユニフォマイザ又はホモジナイザ）としての第１のフライアイレンズ２に入射して、照度分布が均一化される。そして、第１のフライアイレンズ２から射出された露光光ＩＬは、不図示のリレーレンズ及び振動ミラー３を経てオプティカル・インテグレータとしての第２のフライアイレンズ４に入射して、照度分布が更に均一化される。振動ミラー３は、レーザ光である露光光ＩＬのスペックルの低減、及びフライアイレンズによる干渉縞の低減のために使用される。なお、フライアイレンズ２，４の代わりに、回折光学素子(DOE:Diffractive Optical Element) や内面反射型インテグレータ（ロッドレンズ等）等を使用することもできる。
【００２８】
第２のフライアイレンズ４の射出側の焦点面（照明光学系ＩＬＳの瞳面）には、露光光の光量分布（２次光源）を小さい円形（小σ照明）、通常の円形、複数の偏心領域（２極及び４極照明）、並びに輪帯状などのうちの何れかに設定して照明条件を決定するための照明系開口絞り部材２５が、駆動モータ２５ａによって回転自在に配置されている。装置全体の動作を統轄制御するコンピュータよりなる主制御系２４が、駆動モータ２５ａを介して照明系開口絞り部材２５の回転角を制御することによって照明条件を設定する。図１の状態では、照明系開口絞り部材２５の複数の開口絞り（σ絞り）のうちの、光軸を中心として対称に２つの円形開口が形成された第１のダイポール照明（２極照明）用の開口絞り２６Ａ、及びこの開口絞り２６Ａを９０°回転した形状の第２のダイポール照明用の開口絞り２６Ｂが現れている。そして、第２のフライアイレンズ４の射出側の焦点面には、第１のダイポール照明用の開口絞り２６Ａが設置されている。
なお、本例においては、照明系開口絞り部材２５を用いて照明光学系ＩＬＳの瞳面での光量分布の調整を行っているが、米国特許６，５６３，５６７に開示されているような他の光学系を用いて照明光学系ＩＬＳの瞳面での光量分布の調整を行ってもよい。なお、本国際出願で指定または選択された国の法令で許容される限りにおいて、それらの開示を援用して本文の記載の一部とする。
【００２９】
照明系開口絞り部材２５中の開口絞り２６Ａを通過した露光光ＩＬは、反射率の小さいビームスプリッタ５に入射し、ビームスプリッタ５で反射された露光光は、集光レンズ（不図示）を介して第１光電センサとしてのインテグレータセンサ６に受光される。インテグレータセンサ６の検出信号は、主制御系２４中の露光量制御部及び結像特性演算部に供給され、その露光量制御部は、その検出信号と予め計測されているビームスプリッタ５から基板としてのウエハ１８までの光学系の透過率とを用いてウエハ１４上での露光エネルギーを間接的に算出する。その露光量制御部は、ウエハ１４上での積算露光エネルギーが目標範囲内に収まるように、露光光源１の出力を制御すると共に、必要に応じて不図示の減光機構を用いて露光光ＩＬのパルスエネルギーを段階的に制御する。
【００３０】
そして、ビームスプリッタ５を透過した露光光ＩＬは、不図示のリレーレンズを経て視野絞り８の開口上に入射する。視野絞り８は、実際には固定視野絞り（固定ブラインド）及び可動視野絞り（可動ブラインド）から構成されている。後者の可動視野絞りは、マスクとしてのレチクル１１のパターン面（レチクル面）とほぼ共役な面に配置され、前者の固定視野絞りは、そのレチクル面との共役面から僅かにデフォーカスした面に配置されている。固定視野絞りは、レチクル１１上の照明領域の形状を規定するために使用される。可動視野絞りは、露光対象の各ショット領域への走査露光の開始時及び終了時に不要な部分への露光が行われないように、その照明領域を走査方向に閉じるために使用される。可動視野絞りは更に、必要に応じて照明領域の非走査方向の中心及び幅を規定するためにも使用される。
【００３１】
視野絞り８の開口を通過した露光光ＩＬは、不図示のコンデンサレンズ、光路折り曲げ用のミラー９、及びコンデンサレンズ１０を経て、マスクとしてのレチクル１１のパターン面（下面）の照明領域を均一な照度分布で照明する。視野絞り８（ここでは固定視野絞り）の開口の通常の形状は、図１８の開口８ａで示すように縦横比が１：３から１：４程度の長方形である。そして、その開口８ａとほぼ共役なレチクル１１上の照明領域の通常の形状も、図１９の照明領域８ａＲで示すように長方形である。
【００３２】
図１に戻り、露光光ＩＬのもとで、レチクル１１の照明領域内のパターンは、両側テレセントリックの投影光学系１４を介して投影倍率β（βは１／４，１／５等）で、フォトレジストが塗布されたウエハ１８上の一つのショット領域上の露光領域に投影される。その露光領域は、投影光学系１４に関してレチクル１１上の照明領域と共役な長方形の領域である。レチクル１１及びウエハ１８はそれぞれ本発明の第１物体及び第２物体に対応している。ウエハ１８は、例えば半導体（シリコン等）又はＳＯＩ(silicon on insulator)等の直径が２００〜３００ｍｍ程度の円板状の基板である。
【００３３】
露光光ＩＬの一部はウエハ１８で反射され、その反射光は投影光学系１４、レチクル１１、コンデンサレンズ１０、ミラー９、及び視野絞り８を経てビームスプリッタ５に戻り、ビームスプリッタ５で更に反射された光が集光レンズ（不図示）を介して第１光電センサとしての反射量センサ（反射率モニタ）７で受光される。反射量センサ７の検出信号は主制御系２４中の結像特性演算部に供給され、結像特性演算部は、インテグレータセンサ６及び反射量センサ７の検出信号を用いて、レチクル１１から投影光学系１４に入射する露光光ＩＬの積算エネルギー、及びウエハ１８で反射されて投影光学系１４に戻る露光光ＩＬの積算エネルギーを算出する。また、その結像特性演算部には、露光中の照明条件（照明系開口絞りの種類）の情報も供給されている。更に、投影光学系１４の外部に気圧及び温度を計測するための環境センサ２３が配置され、環境センサ２３の計測データもその結像特性演算部に供給されている。その主制御系２４内の結像特性演算部は、照明条件、露光光ＩＬの積算エネルギー、及び周囲の気圧、温度等の情報を用いて、投影光学系１４の結像特性中の回転対称な収差成分及び非回転対称な収差成分の変動量を算出する。主制御系２４内には結像特性制御部も設けられており、その収差成分の変動量の算出結果に応じて、その結像特性制御部は、常に所望の結像特性が得られるように結像特性の変動量を抑制する（詳細後述）。
【００３４】
露光光源１、フライアイレンズ２，４、ミラー３，９、照明系開口絞り部材２５、視野
絞り８、及びコンデンサレンズ１０等から照明光学系ＩＬＳが構成されている。照明光学系ＩＬＳは更に気密室としての不図示のサブチャンバに覆われている。露光光ＩＬに対する透過率を高く維持するために、そのサブチャンバ内及び投影光学系１４の鏡筒内には、不純物を高度に除去したドライエアー（露光光がＡｒＦエキシマレーザの場合には窒素ガス、ヘリウムガス等も使用される）が供給されている。
【００３５】
また、本例の投影光学系１４は屈折系であり、投影光学系１４を構成する複数の光学部材は、光軸ＡＸを中心として回転対称な石英（露光光がＡｒＦエキシマレーザの場合には蛍石等も使用される）よりなる複数のレンズ、及び石英よりなる平板状の収差補正板等を含んでいる。そして、投影光学系１４の瞳面ＰＰ（照明光学系ＩＬＳの瞳面と共役な面）には開口絞り１５が配置され、その瞳面ＰＰの近傍に所定の光学部材としてのレンズ３２が配置されている。レンズ３２に露光光ＩＬとは異なる波長域の非回転対称の収差補正用の照明光（第２光ビーム）が照射される（詳細後述）。また、投影光学系１４には、回転対称な収差を補正するための結像特性補正機構１６が組み込まれており、主制御系２４内の結像特性制御部が、制御部１７を介して結像特性補正機構１６の動作を制御する。
【００３６】
図２は、図１中の結像特性補正機構１６（収差補正機構）の一例を示し、この図２において、投影光学系１４の鏡筒内で、複数の光学部材中から選択された例えば５枚のレンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５がそれぞれ３個の光軸方向に独立に伸縮自在の駆動素子２７，２８，２９，３０，３１を介して保持されている。レンズＬ１〜Ｌ５の前後には固定された不図示のレンズや収差補正板も配置されている。この場合、３個の駆動素子２７（図２では２個のみが現れている）は、ほぼ正３角形の頂点となる位置関係で配置されており、同様に他の３個ずつの駆動素子２８〜３１もそれぞれほぼ正三角形の頂点となる位置関係で配置されている。伸縮自在の駆動素子２７〜３１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。制御部１７が、主制御系２４内の結像特性制御部からの制御情報に基づいて３個ずつの駆動素子２７〜３１の伸縮量を独立に制御することによって、５枚のレンズＬ１〜Ｌ５のそれぞれの光軸方向の位置、及び光軸に垂直な直交する２軸の回りの傾斜角を独立に制御することができる。これによって、投影光学系１４の結像特性中の所定の回転対称な収差を補正することができる。
【００３７】
例えば、レチクル又はウエハに近い位置のレンズＬ１又はＬ５の光軸方向の位置や傾斜角を制御することによって、例えば歪曲収差（倍率誤差を含む）などを補正することができる。また、例えば投影光学系１４の瞳面に近い位置のレンズＬ３の光軸方向の位置を制御することによって、球面収差などを補正することができる。なお、図２の駆動対象のレンズＬ３は、図１の投影光学系１４内の収差補正用の照明光が照射されるレンズ３２と同一であってもよい。このように投影光学系１４内のレンズ等を駆動する機構については、例えば特開平４−１３４８１３号公報にも開示されている。また、投影光学系１４内の光学部材の代わりに、又はその光学部材と共に、図１のレチクル１１の光軸方向の位置を制御して、所定の回転対称な収差を補正してもよい。更に、図１の結像特性補正機構１６としては、例えば特開昭６０−７８４５４号公報に開示されているように、投影光学系１４内の所定の２つのレンズ間の密閉された空間内の気体の圧力を制御する機構を用いてもよい。
【００３８】
図１に戻り、以下では投影光学系１４の光軸ＡＸに平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で走査露光時のレチクル１１及びウエハ１８の走査方向にＹ軸を取り、走査方向に直交する非走査方向にＸ軸を取って説明する。
先ず、レチクル１１はレチクルステージ１２上に吸着保持され、レチクルステージ１２は不図示のレチクルベース上でＹ方向に一定速度で移動すると共に、同期誤差を補正するようにＸ方向、Ｙ方向、回転方向に微動して、レチクル１１の走査を行う。レチクルステ
ージ１２のＸ方向、Ｙ方向の位置及び回転角は、この上に設けられた移動鏡（不図示）及びレーザ干渉計（不図示）によって計測され、この計測値が主制御系２４内のステージ制御部に供給されている。ステージ制御部は、その計測値及び各種制御情報に基づいてレチクルステージ１２の位置及び速度を制御する。投影光学系１４の上部側面には、レチクル１１のパターン面（レチクル面）に斜めにスリット像を投影し、そのレチクル面からの反射光を受光してそのスリット像を再結像し、そのスリット像の横ずれ量からレチクル面のＺ方向への変位を検出する斜入射方式のオートフォーカスセンサ（以下、「レチクル側ＡＦセンサ」と言う）１３が配置されている。レチクル側ＡＦセンサ１３による検出情報は、主制御系２４内のＺチルトステージ制御部に供給されている。また、レチクル１１の周辺部の上方には、レチクルアライメント用のレチクルアライメント顕微鏡（不図示）が配置されている。
【００３９】
一方、ウエハ１８は、ウエハホルダ（不図示）を介してＺチルトステージ１９上に吸着保持され、Ｚチルトステージ１９はウエハステージ２０上に固定され、ウエハステージ２０は不図示のウエハベース上でＹ方向に一定速度で移動すると共に、Ｘ方向、Ｙ方向にステップ移動する。また、Ｚチルトステージ１９は、ウエハ１８のＺ方向の位置、及びＸ軸、Ｙ軸の回りの傾斜角を制御する。ウエハステージ２０のＸ方向、Ｙ方向の位置及び回転角は、レーザ干渉計（不図示）によって計測され、この計測値が主制御系２４内のステージ制御部に供給されている。そのステージ制御部は、その計測値及び各種制御情報に基づいてウエハステージ２０の位置及び速度を制御する。投影光学系１４の下部側面には、ウエハ１８の表面（ウエハ面）に斜めに複数のスリット像を投影し、そのウエハ面からの反射光を受光してそれらのスリット像を再結像し、それらのスリット像の横ずれ量からウエハ面のＺ方向への変位（デフォーカス量）及び傾斜角を検出する斜入射方式のオートフォーカスセンサ（以下、「ウエハ側ＡＦセンサ」と言う）２２が配置されている。ウエハ側ＡＦセンサ２２による検出情報は、主制御系２４内のＺチルトステージ制御部に供給され、Ｚチルトステージ制御部は、レチクル側ＡＦセンサ１３及びウエハ側ＡＦセンサ２２の検出情報に基づいて、常時ウエハ面が投影光学系１４の像面に合焦されるように、オートフォーカス方式でＺチルトステージ１９を駆動する。
【００４０】
また、Ｚチルトステージ１９上のウエハ１８の近くには、露光光ＩＬの露光領域の全体を覆う受光面を備えた光電センサよりなる照射量センサ２１が固定され、照射量センサ２１の検出信号が主制御系２４内の露光量制御部に供給されている。露光開始前又は定期的に、照射量センサ２１の受光面を投影光学系１４の露光領域に移動した状態で露光光ＩＬを照射して、照射量センサ２１の検出信号をインテグレータセンサ６の検出信号で除算することによって、その露光量制御部は、ビームスプリッタ５から照射量センサ２１（ウエハ１８）までの光学系の透過率を算出して記憶する。
【００４１】
更に、ウエハステージ２０の上方には、ウエハアライメント用のオフ・アクシス方式のアライメントセンサ（不図示）が配置されており、上記のレチクルアライメント顕微鏡及びそのアライメントセンサの検出結果に基づいて、主制御系２４はレチクル１１のアライメント及びウエハ１８のアライメントを行う。露光時には、レチクル１１上の照明領域に露光光ＩＬを照射した状態で、レチクルステージ１２及びウエハステージ２０を駆動して、レチクル１１とウエハ１８上の一つのショット領域とをＹ方向に同期走査する動作と、ウエハステージ２０を駆動してウエハ１８をＸ方向、Ｙ方向にステップ移動する動作とが繰り返される。この動作によって、ステップ・アンド・スキャン方式でウエハ１８上の各ショット領域にレチクル１１のパターン像が露光される。
【００４２】
さて、本例ではダイポール照明を行うため、図１の照明光学系ＩＬＳの瞳面には、Ｘ方向に対応する方向に離れた２つの開口を持つ開口絞り２６Ａが配置されている。この場合、レチクル１１に形成されている主な転写用のパターンは、一例として図３（Ａ）に拡大して示すように、Ｙ方向に細長いラインパターンをＸ方向（非走査方向）にほぼ投影光学系１４の解像限界に近いピッチで配列してなるＸ方向のライン・アンド・スペースパターン（以下、「Ｌ＆Ｓパターン」と言う）３３Ｖである。この際に、レチクル１１上には通常、Ｌ＆Ｓパターン３３Ｖよりも大きい配列ピッチで配列方向がＸ方向及びＹ方向（走査方向）の別の複数のＬ＆Ｓパターン等も形成されている。
【００４３】
本例のように開口絞り２６Ａを用いるＸ方向のダイポール照明では、レチクルが無いものとすると、図３（Ｂ）に示すように、投影光学系１４の瞳面ＰＰにおいて、光軸ＡＸを挟んでＸ方向に対称な２つの円形領域３４を露光光ＩＬが照明する。また、露光光ＩＬの光路に種々のレチクルパターンが配置された場合にも、通常は０次光の光量が回折光の光量に比べてかなり大きいと共に、回折角も小さいため、露光光ＩＬ（結像光束）の大部分は円形領域３４又はその近傍を通過する。また、本例のように、露光光ＩＬの光路中に図３（Ａ）のレチクル１１が配置されたときには、解像限界に近いピッチのＬ＆Ｓパターン３３Ｖからの±１次回折光もほぼ円形領域３４又はその近傍を通過するため、そのＬ＆Ｓパターン３３Ｖの像を高解像度でウエハ上に投影することができる。
【００４４】
この状態では、図１の投影光学系１４の瞳面ＰＰの近傍のレンズ３２に入射する露光光ＩＬの光量分布もほぼ図３（Ｂ）の光量分布になる。従って、露光を継続すると、その瞳面ＰＰ近傍のレンズ３２の温度分布は、図５に示すように、光軸をＸ方向に挟む２つの円形領域３４Ａで最も高くなり、その周辺の領域３４Ｂに向かって次第に低くなる分布となり、この温度分布に応じてレンズ３２は熱膨張（熱変形）する。この場合、レンズ３２をＹ方向及びＸ方向に見て変化を誇張した側面図はそれぞれ図７及び図８のようになる。図７及び図８において、露光光吸収前のレンズ３２の面形状を面Ａとすると、露光光吸収後の熱膨張した面Ｂは、Ｘ軸に沿った方向（図７）では、広い範囲に亘って光軸を挟む２つの凸部ができるために屈折力が低下して、Ｙ軸に沿った方向（図８）では局所的に中央部に１つの凸部ができるため屈折力が増加する。そのため、図９に示すように、投影光学系１４の像面は、Ｘ方向に開いた光束に対しては屈折力が低下するために下方の像面３６Ｖとなり、Ｙ方向に開いた光束に対しては屈折力が増加するために上方の像面３６Ｈとなる。従って、光軸上での非点収差であるセンターアスΔＺが発生する。
【００４５】
この状態で、図１０に示すように、仮にレチクル１１上にＸ方向のＬ＆Ｓパターン３３Ｖの他に、Ｙ方向に所定ピッチ（このピッチは通常はＬ＆Ｓパターン３３Ｖのピッチよりも大きい）で配列されたＹ方向のＬ＆Ｓパターン３３ＨＡが形成されているものとすると、Ｘ方向のＬ＆Ｓパターン３３Ｖを通過した露光光はＸ方向に拡がり、Ｙ方向のＬ＆Ｓパターン３３ＨＡを通過した露光光はＹ方向に拡がる。従って、Ｘ方向のＬ＆Ｓパターン３３Ｖの像は図９の下方の像面３６Ｖに形成され、Ｙ方向のＬ＆Ｓパターン３３ＨＡの像は図９の上方の像面３６Ｈに形成されるため、仮にウエハ面を像面３６Ｖに合わせ込むと、Ｘ方向のＬ＆Ｓパターン３３Ｖの像は高解像度で転写されるが、Ｙ方向のＬ＆Ｓパターン３３ＨＡの像にはデフォーカスによるぼけが発生してしまう。
【００４６】
図１３は、図３（Ｂ）のＸ方向のダイポール照明によって時間と共に変化する投影光学系１４の光軸上の像面の位置（フォーカス位置）Ｆを示し、この図１３において、横軸は露光光ＩＬの照射時間ｔ、縦軸は照射時間ｔが０のときのフォーカス位置（ベストフォーカス位置）を基準としたＺ方向のフォーカス位置Ｆを示している。図１３において、次第に低下する曲線６１Ｖは、図１０のＸ方向のＬ＆Ｓパターン３３Ｖを投影した場合のフォーカス位置Ｆの変化を示し、次第に増加する曲線６１Ｈは、図１０のＹ方向のＬ＆Ｓパターン３３ＨＡを投影した場合のフォーカス位置Ｆの変化を示し、中間の曲線６２は、２つの曲線６１Ｖ及び６１Ｈを平均したフォーカス位置Ｆの変化を示している。図１３から分かるように、フォーカス位置Ｆの変化は照射時間ｔと共に次第に飽和する。これは、レンズ３２の温度が飽和することによる。
【００４７】
一方、図４（Ａ）に拡大して示すように、レチクル１１上に主にＸ方向に細長いラインパターンをＹ方向（走査方向）にほぼ投影光学系１４の解像限界に近いピッチで配列してなるＹ方向のＬ＆Ｓパターン３３Ｈが形成されているものとする。この場合には、図１の照明光学系ＩＬＳの瞳面には開口絞り２６Ａを９０°回転した形状の開口絞り２６Ｂが設定される。この開口絞り２６Ｂを用いるＹ方向のダイポール照明では、レチクルが無いものとすると、図４（Ｂ）に示すように、投影光学系１４の瞳面ＰＰにおいて、光軸ＡＸを挟んでＹ方向に対称な２つの円形領域３５を露光光ＩＬが照明する。この際に、露光光ＩＬの光路に種々のレチクルパターンが配置されても、通常は大部分の露光光ＩＬ（結像光束）は円形領域３５及びその近傍を通過する。そして、露光光ＩＬの光路中に図４（Ａ）のレチクル１１が配置されると、解像限界に近いピッチのＬ＆Ｓパターン３３Ｈからの±１次回折光もほぼ円形領域３５又はその近傍を通過するため、そのＬ＆Ｓパターン３３Ｈの像は高解像度でウエハ上に投影される。
【００４８】
この場合、図１の投影光学系１４の瞳面ＰＰの近傍のレンズ３２に入射する露光光ＩＬの光量分布もほぼ図４（Ｂ）の光量分布になる。従って、露光を継続すると、そのレンズ３２の温度分布は、図６に示すように、光軸をＹ方向に挟む２つの円形領域３５Ａで最も高くなり、その周辺の領域３５Ｂに向かって次第に低くなる分布となり、その分布に応じてレンズ３２は熱膨張する。そのため、投影光学系１４の像面は、図９の場合とはほぼ逆に、Ｘ方向に開いた光束に対しては屈折力が増加するために上方の像面３６Ｈの近傍となり、Ｙ方向に開いた光束に対しては屈折力が低下するために下方の像面３６Ｖの近傍となり、図９の場合と逆符号でほぼ同じ大きさのセンターアスが発生する。なお、本例では、レチクル１１がＸ方向（非走査方向）を長手方向とする長方形の照明領域で照明されているため、その照明領域に起因するセンターアスも図９のセンターアスと同じ符号で常に僅かに発生している。これに対して、図４（Ｂ）のダイポール照明で発生するセンターアスは、その長方形の照明領域に起因するセンターアスとは符号が逆になり、全体としてのセンターアスは図３（Ｂ）のダイポール照明を用いる場合よりも僅かに小さくなる。
【００４９】
これらのセンターアスは、非回転対称な収差であると共に、ダイポール照明によって他の非回転対称な収差（Ｘ方向とＹ方向の倍率差など）も発生するが、これらの非回転対称な収差は、図１の結像特性補正機構１６では実質的に補正できない。また、他の非回転対称な照明条件を用いた場合にも、非回転対称な収差が発生する。更に、投影光学系１４の開口数と照明光学系ＩＬＳの開口数との比を表す照明σ値を、例えば０．４以下に小さくする小σ照明を行う場合のように、照明光学系の瞳面（投影光学系１４の瞳面）での露光光ＩＬの光量分布が半径方向に大きく変化する場合には、結像特性補正機構１６では良好に補正しきれない高次の球面収差等の高次の回転対称な収差が発生する恐れもある。そこで、本例では、その非回転対称な収差又は高次の回転対称な収差、あるいはその両方を補正するために、図１において、投影光学系１４の瞳面ＰＰ付近のレンズ３２に露光光ＩＬ（第１光ビーム）とは異なる波長域の収差補正用の照明光（第２光ビームに対応し、以下、「非露光光」と言う）ＬＢを照射する。以下、その非露光光ＬＢをレンズ３２に照射するための非露光光照射機構４０（第２光ビームを照射する照射機構）の構成、及びその収差の補正動作につき詳細に説明する。
【００５０】
［非露光光照射機構の説明］
本例では、非露光光ＬＢとして、ウエハ１８に塗布されたフォトレジストを殆ど感光しない波長域の光を使用する。そのため、非露光光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１４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、本例のレンズ３２に照射された非露光光ＬＢは、９０％以上が吸収されるように設定されており、レンズ３２の所望部分を効率的に加熱することができる。なお、非露光光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。すなわち、非露光光ＬＢを発生する光源は、非露光光ＬＢが照射される光学部材（レンズなど）の材料などに応じて最適なものを採用することができる。
また、図２などにおいて、レンズ３２は凸レンズのように描かれているが、凹レンズであってもよい。
【００５１】
図１の非露光光照射機構４０において、光源系４１から射出された非露光光ＬＢは、ミラー光学系４２によって複数（本例では８個）の光路及び光電センサ４３に向かう一つの光路に分岐される。光電センサ４３で検出される非露光光ＬＢの光量に対応する検出信号は、光源系４１にフィードバックされている。また、その複数の光路の内の２つの光路の非露光光ＬＢが、投影光学系１４をＸ方向に挟むように配置された２つの照射機構４４Ａ及び４４Ｂを介してそれぞれ非露光光ＬＢＡ及びＬＢＢとしてレンズ３２に照射される。
【００５２】
図１１は、非露光光照射機構４０の詳細な構成例を示し、この図１１において、図１の光源系４１は、光源４１Ａ及び制御部４１Ｂより構成されている。そして、光源４１Ａから射出された非露光光ＬＢは、それぞれ非露光光ＬＢの光路を９０°折り曲げる状態（閉じた状態）と非露光光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。ガルバノミラー４５Ａ〜４５Ｈが図１のミラー光学系４２に対応し、制御部４１Ｂは、主制御系２４からの制御情報に応じて光源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。
【００５３】
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非露光光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４７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。なお、集光レンズ４７の代わりに、発散作用を有するレンズを用いて非露光光ＬＢを広げるようにしてもよい。非露光光ＬＢは、照射機構４４Ａ及び４４Ｂからそれぞれ非露光光ＬＢＡ及びＬＢＢとして投影光学系１４内のレンズ３２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１４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１４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、非露光光ＬＢは、照射機構４４Ｃ〜４４Ｈからそれぞれ非露光光ＬＢＣ〜ＬＢＨとして投影光学系１４内のレンズ３２に照射される。
【００５４】
この場合、１対の非露光光ＬＢＡ及びＬＢＢがレンズ３２上で照射する領域は、ほぼ図３（Ｂ）の光軸ＡＸをＸ方向に挟む対称な円形領域３４であり、１対の非露光光ＬＢＣ及びＬＢＤがレンズ３２上で照射する領域は、ほぼ図４（Ｂ）の光軸ＡＸをＹ方向に挟む対称な円形領域３５である。そして、非露光光ＬＢＥ及びＬＢＦ、並びに非露光光ＬＢＧ及びＬＧＨがレンズ３２上で照射する領域は、それぞれ図３（Ｂ）の対称な円形領域３４、及び図４（Ｂ）の対称な円形領域３５を光軸ＡＸを中心として時計回りに４５°回転した
領域である。なお、非露光光ＬＢＡ〜ＬＢＨが照射される光学部材、並びにその光学部材上での非露光光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非回転対称な収差が低減されるように決定される。また、非露光光ＬＢＡ〜ＬＢＨが照射される光学部材、並びにその光学部材上での非露光光ＬＢＡ〜ＬＢＨの照射領域の形状及びサイズは、低減すべき収差に応じて決定される。例えば図１１において、照射機構４４Ａ〜４４Ｈ内の光学部材の位置を可動とすることによって、非露光光ＬＢＡ〜ＬＢＨの照射領域の形状やサイズを変えることができる。なお、照射機構４４Ａ〜４４Ｈそのもの、あるいは照射機構４４Ａ〜４４Ｈ内部の光学部材を可動にして、非露光光ＬＢＡ〜ＬＢＨの照射領域の位置を調整できるように構成することもできる。
【００５５】
また、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（第２光電センサ）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４１Ｂに供給されている。制御部４１Ｂ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１４内のレンズ３２に照射される直前の非露光光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非露光光ＬＢＡ〜ＬＢＨの照射量の各々が例えば主制御系２４によって指示された値になるようにする。投影光学系１４の直前で、光電センサ５２Ａ〜５２Ｈによって非露光光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３２に照射される非露光光ＬＢＡ〜ＬＢＨの照射量を正確にモニタできる。
なお、光電センサ５２Ａ〜５２Ｈのモニタ結果に基づいて非露光光ＬＢＡ〜ＬＢＨの照射量を制御する場合、光電センサ５２Ａ〜５２Ｈの各々が較正されていることが望ましい。例えば、非露光光ＬＢＡ〜ＬＢＨをレンズ３２に照射したときのレンズ３２の温度分布を計測して、その温度分布が所望状態となるように光電センサ５２Ａ〜５２Ｈの各々を較正することができる。あるいは、非露光光ＬＢＡ〜ＬＢＨをレンズ３２に照射したときの結像特性（収差）の状態を計測して、その結像特性（収差）が所望状態となるように、光電センサ５２Ａ〜５２Ｈの各々を較正することもできる。また、光電センサの較正を行う場合には、非露光光ＬＢＡ〜ＬＢＨのすべてをレンズ３２に照射してもよいし、非露光光ＬＢＡ〜ＬＢＨの使用条件に合わせて、その一部（例えば、非露光光ＬＢＡとＬＢＢ）をレンズ３２に照射してもよい。
【００５６】
図１２（Ａ）は、図１１の投影光学系１４の一部を断面とした正面図であり、この図１２（Ａ）に示すように、照射機構４４Ａ及び４４Ｂは、それぞれ投影光学系１４の鏡筒のフランジ部１４Ｆ内に設けられた開口１４Ｆａ及び１４Ｆｂ内に、レンズ３２に向かって僅かに斜め下方に傾斜するように配置されている。そして、照射機構４４Ａ及び４４Ｂから射出される非露光光ＬＢＡ及びＬＢＢは、露光光ＩＬの光路に斜めに交差する方向にレンズ３２に入射する。図１１の他の照射機構４４Ｃ〜４４Ｈも同様に、図１２（Ａ）のフランジ部１４Ｆ内の開口に同じ傾斜角で配置されており、それらからの非露光光ＬＢＣ〜ＬＢＨも露光光ＩＬの光路に斜めに交差する方向にレンズ３２に入射する。このように、フランジ部１４Ｆに開口を設けているので、照射機構４４Ａ〜４４Ｈの射出部を、非露光光ＬＢの照射対象としての投影光学系１４の瞳面近傍の光学部材（レンズ３２）の近傍に安定して保持することができる。また、非露光光ＬＢＡ〜ＬＢＨのそれぞれが露光光ＩＬの光路と交差するように露光光ＩＬの光軸に向かって照射可能であるため、投影光学系１４の一部の光学部材（レンズ３２）を、投影光学系１４の他の光学部材を介さずに効率的に照射することができる。さらに、非露光光ＬＢＡ〜ＬＢＨのレンズ３２内での光路が長くなり、非露光光ＬＢＡ〜ＬＢＨはレンズ３２内で殆どが吸収されるため、投影光学系１４の他の光学部材への非露光光ＬＢの入射は殆どなく、非露光光ＬＢＡ〜ＬＢＨは、投影光学系１４から殆ど射出されなくなる。
また、さらに、投影光学系１４の一部の光学部材（レンズ３２）のレンズ面、すなわち
露光光ＩＬが入射（あるいは射出）し得る領域に部分的に非露光光ＬＢを照射しているので、レンズ３２の温度分布を、さらには投影光学系１４の結像特性をより効果的、且つ短時間で調整することが可能である。
【００５７】
なお、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）の変形例であり、この図１２（Ｂ）に示すように、照射機構４４Ａ及び４４Ｂ（他の照射機構４４Ｃ〜４４Ｈも同様）を、それぞれ投影光学系１４の鏡筒のフランジ部１４Ｆ内に設けられた開口１４Ｆｃ及び１４Ｆｄ内に、レンズ３２に向かって僅かに斜め上方に傾斜するように配置して、非露光光ＬＢＡ及びＬＢＢでレンズ３２の底面側を照明してもよい。この場合には、非露光光ＬＢＡ〜ＬＢＨの投影光学系１４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。
【００５８】
図１１に戻り、光源系４１Ａ、制御部１Ｂ、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から非露光光照射機構４０が構成されている。そして、例えば２つのＸ方向の非露光光ＬＢＡ及びＬＢＢのみをレンズ３２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（非露光光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（非露光光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、本例の非露光光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方向の非露光光ＬＢＣ及びＬＢＤのみをレンズ３２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、非露光光ＬＢの光量損失が殆ど無い状態でレンズ３２のレンズ面の複数箇所を所望の光量で効率的に照射することができる。
【００５９】
なお、図１１の構成例では、レンズ３２上の８箇所の領域を非露光光ＬＢで照明できるようにしているが、例えばレンズ３２上のＸ方向及びＹ方向の４箇所の領域のみを非露光光ＬＢ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、８箇所以上の領域、例えば１６箇所の領域に非露光光ＬＢを照射するようにしてもよい。すなわち、非露光光ＬＢの照射される領域の数や位置（照射機構の数や位置）は、投影光学系１４内での露光光ＩＬの光量分布や、非露光光ＬＢで調整される収差の種類や、その収差の許容値などに応じて決めることができる。
また、本実施形態において、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非露光光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、複数箇所を同時に非露光光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３２上で必要な照射領域の個数（図１１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３２上の照射領域を直接制御してもよい。
【００６０】
［非回転対称な照明条件での非露光光の照射方法］
次に、非回転対称な照明条件での非露光光の照射方法について、ダイポール照明の場合に発生するセンターアスを補正する場合を例にとって説明する。本例では、Ｘ方向のダイポール照明が行われるため、図３（Ｂ）に示すように、投影光学系１４の瞳面ＰＰ上で光軸ＡＸをＸ方向に対称に挟む２つの円形領域３４に露光光ＩＬが照射される。
【００６１】
図１４は、その投影光学系１４の瞳面ＰＰ近傍のレンズ３２を示す平面図であり、この図１４において、レンズ３２上の光軸ＡＸをＸ方向に対称に挟む領域３４Ａ及びその近傍
の領域に露光光ＩＬが照射される。本例では、ほぼその領域３４Ａを光軸ＡＸの回りに９０°回転した領域である、レンズ３２上でほぼ光軸ＡＸをＹ方向に対称に挟む円形領域６３Ｃ及び６３Ｄにそれぞれ図１１の非露光光ＬＢＣ及びＬＢＤを照射する。なお、その非露光光ＬＢＣ及びＬＢＤ（他の非露光光も同様）の照射領域の形状やサイズは、例えば図１１において、照射機構４４Ｃ及び４４Ｄ内でのレンズ５１の位置を光軸方向に可動とすることによって、変えることも可能である。また、非露光光ＬＢＣ、ＬＢＤだけでなく、非露光光ＬＢＥ，ＬＢＧ，ＬＢＨ，ＬＢＦもレンズ３２に照射するようにしてもよい。
【００６２】
露光光ＩＬの照射領域を９０°回転した領域を非露光光ＬＢＣ，ＬＢＤで照射することにより、レンズ３２の温度分布は領域３４Ａ及び領域６３Ｃ，６３Ｄで高くなり、それから離れるに従って次第に低くなる分布となる。図１４において、Ｘ軸及びＹ軸の原点を光軸ＡＸとすると、レンズ３２の光軸ＡＸ及びＸ軸を含む面内の非走査方向に沿った断面図、及び光軸ＡＸ及びＹ軸を含む面内の走査方向に沿った断面図は共に図１５に誇張して示すようになる。図１５に示すように、レンズ３２の熱膨張の様子は、非走査方向及び走査方向共にその断面形状がほぼ中央部及びその左右で膨張した形状に近くなり、屈折率分布も中央部及びその左右でそれ以外の領域よりも大きく変化する。この結果、露光光ＩＬのみを照明した場合の図７及び図８の変形と比べて、露光光ＩＬ及び非露光光ＬＢＣ，ＬＢＤを照射した本例のレンズ３２の変形の状態は、非走査方向及び走査方向で似た状態となるため、Ｘ方向及びＹ方向に開いた光束に対するフォーカス位置は互いにほぼ等しくなり、センターアスは殆ど発生しなくなる。
【００６３】
なお、非露光光を照射するレンズは、本例のレンズ３２のように照明光学系ＩＬＳの瞳面と共役な投影光学系１４の瞳面の近傍のレンズとすると、センターアスの補正効果が大きくなる。このとき、瞳面近傍の複数のレンズに非露光光を照射してもよい。更に、照射対象の光学部材上で、露光光及び非露光光を合わせた照射領域ができるだけ回転対称に近い方が効果的である。但し、投影光学系１４中のどの位置の光学部材（レンズ等）に非露光光を照射しても、その照射量を制御することによって、ほぼ所望の範囲でセンターアスの補正効果を得ることができる。また、本例のように露光光と共に非露光光を照射することによって、センターアス以外の非回転対称な収差も減少する。
【００６４】
なお、非露光光の照射個所、照射面積、照射量、及び照射角度等を調整しても、ほぼ完全に（ほぼ通常の誤差範囲内まで）センターアスを減少させることができない場合は有り得る。この場合にも、図１３において、Ｘ方向及びＹ方向のＬ＆Ｓパターンに対するフォーカス位置の変化を示す曲線６１Ｖ及び６１Ｈは、緩やかに変化してその間隔は狭くなる。従って、レチクル上の主な転写対象のパターンがＸ方向のＬ＆Ｓパターン、Ｙ方向のＬ＆Ｓパターン、又はＸ方向及びＹ方向のＬ＆Ｓパターンが混在するパターンの何れであるのかに応じて、一例としてそれぞれウエハ面を曲線６１Ｖ、曲線６１Ｈ、又はそれらの曲線６１Ｖ及び６１Ｈを平均した曲線６２で表されるフォーカス位置に合わせることによって、露光後のデフォーカスの影響を軽減できる。
【００６５】
また、ダイポール照明のような非回転対称な照明によって発生する非回転対称な収差を補正する場合の他に、例えば投影光学系１４の瞳面上で半径方向に光量分布が局所的に大きく変動するような照明条件で露光を行うときに、高次の球面収差等の高次の回転対称な収差が発生する場合にも、本例のように非露光光を照射することによって、その高次の回転対称な収差を減少できる。一例として、小σ照明を行う場合には、図１６に示すように、投影光学系１４の瞳面ＰＰでは、光軸を含む小さい円形領域６４及びその近傍の領域を露光光ＩＬが通過するため、光量分布が半径方向に大きく変動する。この場合、本例では図１１の非露光光照射機構４０を用いて、瞳面ＰＰ近傍のレンズ３２にＸ方向の非露光光ＬＢＡ，ＬＢＢ及びＹ方向の非露光光ＬＢＣ，ＬＢＤを照射する。
【００６６】
図１７は、その場合のレンズ３２上の照射領域を示し、この図１７において、光軸を含む円形領域６４Ａが露光光ＩＬで照射され、それをＸ方向に囲む２つの円形領域及びＹ方向に囲む２つの円形領域に図１１の非露光光ＬＢＡ，ＬＢＢ，ＬＢＣ，ＬＢＤが照射される。この結果、レンズ３２上で照射エネルギーの半径方向の光量分布の変動が緩やか（よりレンズ全面の変動）となり、半径方向の変形又は屈折率の変動が緩やかになる。従って、高次の回転対称な収差は例えばより低次の回転対称な収差（例えばフォーカス変動や倍率誤差）になり、高次の回転対称な収差は減少する。そして、新たに発生した低次の回転対称な収差は、図１の結像特性補正機構１６によって容易に補正することができる。なお、この場合、非露光光ＬＢＡ，ＬＢＢ，ＬＢＣ，ＬＢＤだけでなく、非露光光ＬＢＥ，ＬＢＦ，ＬＢＧ，ＬＢＨをレンズ３２上に照射して、高次の回転対称な収差を減少させるようにしてもよい。
【００６７】
［非回転対称な照明領域を用いる場合での非露光光の照射方法］
次に、図１において、例えばレチクル１１の−Ｘ方向の端部のパターンのみを露光する場合には、視野絞り８の本来の開口８ａの内で、図１８に示すように−Ｘ方向に対応する方向の端部の領域６６（説明の便宜上、正立像が投影されるものとする）のみが露光光ＩＬ用の実際の開口となる。この状態では、図１の投影光学系１４のレチクルに近いレンズ及びウエハに近いレンズも、ほぼ−Ｘ方向の端部の領域（大きく非回転対称な領域）のみが露光光ＩＬによって照射される。
【００６８】
図１９は、そのときの投影光学系１４内のレチクルに近いレンズ（レンズＬ１とする）を示し、この図１９において、視野絞り８の本来の開口にほぼ対応する領域８ａＲ内の端部の領域６６Ｒに露光光ＩＬが局所的に照射される。この状態で露光が継続されると、図１９のＸ軸に沿った断面図である図２０に示すように、レンズＬ１の形状は露光前の面Ｅに対してＸ方向に沿って非対称な面Ｆに熱膨張する。そして、この膨張により非回転対称な収差が発生してしまう。これを避けるために本例では、レンズＬ１の内で露光光ＩＬによって照射されていない領域を非露光光で照射することによって、レンズＬ１に対する照射エネルギーを回転対称な分布に近付ける。
【００６９】
図２１は、レンズＬ１に図１１の非露光光照射機構４０と同様の照射機構を用いて非露光光を照射する場合を示し、この図２１において、レンズＬ１の−Ｘ方向の端部の領域６６Ｒに露光光ＩＬが照射され、その領域６６Ｒと共にほぼ回転対称の輪帯状の領域を形成する７箇所の領域６７Ｅ，６７Ｃ，６７Ｇ，６７Ｂ，６７Ｆ，６７Ｄ，６７Ｈにそれぞれ非露光光ＬＢＥ，ＬＢＣ，ＬＢＧ，ＬＢＢ，ＬＢＦ，ＬＢＤ，ＬＢＨが照射される。これによって、レンズＬ１は露光光ＩＬ及び非露光光ＬＢＢ〜ＬＢＨによってほぼ回転対称な光量分布で照明されるため、露光を継続した後の熱膨張によって、図２１のＸ軸（Ｙ軸も同様）に沿った断面図である図２２の変形後の面Ｇで示すように、ほぼ回転対称に変形する。従って、図２０の状態で発生していた非回転対称な収差が回転対称な収差になり、その非回転対称な収差は減少する。
【００７０】
このような視野絞りの非回転対称な開口による非回転対称な熱膨張は、投影光学系１４中のレチクルに近い光学部材（レンズ等）及びウエハに近い光学部材で起こるので、非露光光はレチクル若しくはウエハに近い光学部材、又はレチクル及びウエハのそれぞれに近い光学部材に照射することで効果が大きくなる。この他に、本例のように視野絞り８の本来の開口の形状が長方形の場合には、それによって僅かに非回転対称な収差が発生する。この場合、図２１では、レンズＬ１上のほぼ長方形の領域８ａＲを露光光ＩＬが照明するため、例えば領域８ａＲを短辺方向に挟む２つの領域６７Ｃ，６７Ｄに非露光光ＬＢＣ，ＬＢＤを照射することによって、レンズＬ１に対する入射エネルギーの分布はより回転対称に近付くため、非回転対称な収差は低減される。すなわち、主制御系２４は、視野絞り８の設定に応じて、非露光光ＬＢＡ〜ＬＢＨの少なくとも一部を投影光学系１４内の最適
な光学部材（レンズ１など）に照射することができる。この場合も、非露光光ＬＢＡ〜ＬＢＨの照射領域の位置、形状、サイズは、実験やシミュレーションによりできるだけ非回転対称な収差が低減されるように、あるいは非回転対称な収差が発生しないように決定される。
【００７１】
また、レチクル１１のパターン存在率（密度分布）の違いにより、投影光学系１４内の所定のレンズが非回転対称に熱膨張するような場合にも、視野絞り８の開口の形状が非回転対称の場合と同様に、入射エネルギーが全体として回転対称な分布に近付くように非露光光を照射することによって、非回転対称な収差を低減させることができる。また、レチクル１１上のパターンによる回折光により所定のレンズが非回転対称な熱分布になる場合も、同様の方法で非回転対称な収差を低減させることができる。すなわち、主制御系２４は、パターンの分布、位相シフトパターンの有無やコンタクトホールパターンの有無などのレチクル１１のパターンの特徴に合わせて、非露光光ＬＢＡ〜ＬＢＨの少なくとも一部を投影光学系１４内の最適な光学部材に照射することができる。この場合も、非露光光が照射される光学部材、非露光光の照射領域の位置、形状、サイズは、実験やシミュレーションによりできるだけ非回転対称な収差が低減されるように、あるいは非回転対称な収差が発生しないように決定される。
【００７２】
［非露光光の照射量の制御方法（１）］
次に、例えば図３（Ｂ）に示すＸ方向のダイポール照明を行う際に、図１１の非露光光照射機構４０から投影光学系１４内のレンズ３２に非露光光ＬＢを照射して、非回転対称な収差としてのセンターアスを補正する場合の非露光光ＬＢの照射量の制御方法の一例につき、図２３のフローチャートを参照して説明する。先ず、非露光光ＬＢの照射量は以下のようにして決定することができる。
【００７３】
図２３のステップ１０１において、図１の投影露光装置で露光を行い、ステップ１０２において、時刻（ｔ−Δｔ）から現在の時刻ｔまでの露光光ＩＬの照射量ＰE(ｔ）をインテグレータセンサ６及び反射量センサ７を介して計測し、計測データを主制御系２４内の結像特性演算部に取り込む。なお、本実施形態においては、露光光ＩＬの偏光状態が可変の場合にも、露光光ＩＬの投影光学系１４への照射量が正確に計測できるものとする。例えば、露光光ＩＬをランダム成分からなる非偏光光から、ほぼＳ偏光成分から成る直線偏光光に変更した場合にも、投影光学系１４への照射量が正確に計測され、主制御系２４へ取り込まれる。Δｔは任意のサンプリング間隔であり、図２３のステップ１０１〜１１７までの動作はサンプリング間隔Δｔ毎に繰り返して実行される。Δｔは例えば１０〜０．０１ｓｅｃである。また、説明の便宜上、ステップ１０２では照射量ＰE(ｔ）はＰ（ｔ）で表してある。この際に、その結像特性演算部は、露光光ＩＬの照射量ＰE(ｔ）を入力、収差変動（ここではセンターアスの変動量）を出力としたモデル１と、収差変動を入力、非露光光ＬＢの照射量を出力としたモデル２とを予め求めておき、以下のようにして露光光ＩＬ及び非露光光ＬＢによる収差変動より、非露光光ＬＢの照射量を決定する。以下では、時刻ｔでの露光光ＩＬによるセンターアスの変動量の計算値をＡE(ｔ）、非露光光ＬＢによるセンターアスの変動量の計算値をＡI(ｔ）とする。
【００７４】
先ず、ステップ１０３においてその結像特性演算部は、露光光ＩＬの照射量ＰE(ｔ）を入力とする次の式（これがモデル１に相当する）を用いて、時刻ｔでの露光光ＩＬによるセンターアスの変動量の計算値ＡE(ｔ）を求める。
【００７５】
【数１】
2010171447.tif 000003
【００７６】
但し、各変数の意味は以下のとおりである。
Δｔ      ：サンプリング間隔（計算間隔）［sec］
ＡE(ｔ）  ：時刻ｔにおける露光光によるセンターアス変動量［ｍ］
ＡEn（ｔ）：時刻ｔにおける露光光によるセンターアス変動量［ｍ］
（ｎ＝Ａ,Ｂ,Ｃ成分＝Ｘ，Ｙ，Ｚ成分）
ＴEn ：露光光によるセンターアス変動の時定数［sec］
（ｎ＝Ａ,Ｂ,Ｃ成分）
ＳEn ：露光光よるセンターアス変動の飽和値［ｍ］
（ｎ＝Ａ,Ｂ,Ｃ成分）
ＰE(ｔ）  ：時刻（ｔ−Δｔ）〜ｔの露光光の照射量［Ｗ］
次のステップ１０４において、その結像特性演算部は、（１Ａ）式と同様のモデルを用いて、露光光によるセンターアスの変動値以外の補正対象収差、例えばフォーカスＦE(ｔ）、倍率ＭE(ｔ）、像面湾曲、Ｃ字ディストーション、コマ収差、及び球面収差についても同様に計算する。次のステップ１０５において、全収差の内、非露光光ＬＢの照射により補正する収差（ここではセンターアス）の露光光ＩＬによる変動量ＡE(ｔ）を特定する。次のステップ１０６において、露光光ＩＬによるセンターアス変動量の計算値ＡE(ｔ）と非露光光ＬＢによるセンターアス変動量の計算値ＡI(ｔ）との差分（＝ＡE(ｔ）−ＡI(ｔ））を、新たに非露光光ＬＢによって補正するセンターアスの変動量とする。なお、最初はＡI(ｔ）は０である。
【００７７】
次にその結像特性演算部は、時刻ｔの次のサンプリング間隔Δｔの間に照射する非露光光ＬＢの照射量ＰI(ｔ）が、図２４に示すようにＡI(ｔ＋Δｔ）がＡE(ｔ）に達するよう決定する。但し、Δｔ間の露光光ＩＬによるセンターアス変動量（＝ΔＡE(ｔ＋Δｔ）−ΔＡE(ｔ））は十分小さいものとする。図２４において、横軸は露光開始後の経過時間Ｔ、上の図の縦軸はセンターアスの量、下の図の縦軸は非露光光ＬＢの照射量ＩＡＰＣ［Ｗ］である。そして、図２４の上の図の曲線６８はＡE(ｔ）の変化を、曲線６９はＡI(ｔ）の変化をそれぞれ示し、下の図の斜線を施した面積７０は、時刻ｔ〜（ｔ＋Δｔ）の間の非露光光ＬＢの照射エネルギー量を表している。
【００７８】
この場合、非露光光ＬＢによるセンターアスの変動量ＡI(ｔ＋Δｔ）がＡE(ｔ）に達するとの条件から次式が成立する。
【００７９】
【数２】
2010171447.tif 000004
【００８０】
よって、非露光光ＬＢの照射量ＰI(ｔ）は、次式（モデル２）から計算することができる。
【００８１】
【数３】
2010171447.tif 000005
【００８２】
また、非露光光ＬＢが照射される領域（本例では８箇所）をｍ＝Ａ１，Ａ２，…で表し、図１４のＹ方向の２つの領域をｍ＝Ａ１，ｍ＝Ａ２で表すと、これらの領域での非露光光ＬＢの照射量ＰIm（ｔ）（ｍ＝Ａ１，Ａ２）は、次のようになる。
ＰIA1(ｔ）＝ＰIA2(ｔ）＝ＰI(ｔ）／２      …（３）
但し、（１）式〜（３）式における各変数の意味は以下のとおりである。
【００８３】
Δｔ      ：サンプリング間隔（計算間隔）［sec］
ＡE(ｔ）  ：時刻ｔにおける露光光によるセンターアス変動量［ｍ］
ＡI(ｔ）  ：時刻ｔにおける非露光光によるセンターアス変動量［ｍ］
ＡIn（ｔ）：時刻ｔにおける非露光光によるセンターアス変動量［ｍ］
（ｎ＝Ａ,Ｂ,Ｃ成分）
ＴIn ：非露光光によるセンターアス変動の時定数［sec］
（ｎ＝Ａ,Ｂ,Ｃ成分）
ＳIn ：非露光光よるセンターアス変動の飽和値［ｍ／Ｗ］
（ｎ＝Ａ,Ｂ,Ｃ成分）
ＰI(ｔ）  ：時刻ｔ〜ｔ＋Δｔの非露光光照射量［Ｗ］
ＰIm（ｔ）：時刻ｔ〜ｔ＋Δｔの非露光光の各領域への照射量［Ｗ］
（ｍ＝Ａ１，Ａ２）
具体的にその結像特性演算部は、ステップ１０７において（２）式（モデル２）を記憶部から読み出し、ステップ１０８において（２）式から非露光光ＬＢの照射量ＰI(ｔ）を計算し、（３）式から各領域への非露光光ＬＢの照射量ＰIm（ｔ）を計算する。計算結果は主制御系２４内で結像特性演算部から結像特性制御部に供給される。
【００８４】
次のステップ１０９において、その結像特性制御部は、図１１の非露光光照射機構４０を介してレンズ３２の各領域に非露光光ＬＢを照射量ＰIm（ｔ）でサンプリング間隔Δｔの間だけ照射させる。次のステップ１１０（実質的にステップ１０９と並行に実行されている）において、図１１の制御部４１Ｂは光電センサ５２Ａ〜５２Ｈを介してその間隔Δｔの間の各領域への非露光光ＬＢの実際の照射量ＰIR（ｔ）を計測し、計測結果を主制御系２４内の結像特性演算部に供給する。その結像特性演算部は、非露光光ＬＢの照射量ＰIR（ｔ）より（１Ａ）式（モデル１）と同様のモデル３を用いて（ステップ１１１）、非露光光ＬＢの照射による収差変動量を計算する（ステップ１１２）。非露光光の照射による収差変動の計算に使用する照射量としては、実際に計測された照射量ＰIR（ｔ）の間隔Δｔ中の平均値、その間隔Δｔ中の代表値、又はその照射量の制御目標値ＰI(ｔ）の何れでもよい。但し、実測した照射量ＰIR（ｔ）を使用するときには、非露光光ＬＢの目標照射量（収差を補正するのに必要な照射量）と実際の照射量とが違っている場合に、そのずれ量が次の目標照射量に反映されるため、照射量制御精度の収差への影響を低減することができる。また、非露光光ＬＢによる収差変動の計算は、露光光ＩＬで計算している収差と同じ収差に対して行うものとする。即ち、ステップ１１２において、その結像特性演算部は、非露光光ＬＢの照射によって補正した非回転対称な補正対象収差の変動量（ここではセンターアス変動量ＡI(ｔ））、及び非露光光ＬＢの照射によって発生した回転対称な
補正対象収差の変動量、例えば、フォーカスＦI(ｔ）、倍率ＭI(ｔ）、像面湾曲、Ｃ字ディストーション、コマ収差、及び球面収差を計算する。
【００８５】
続いてその結像特性演算部は、非露光光ＬＢの照射によって補正した非回転対称な補正対象収差の変動量（センターアス変動量ＡI(ｔ））を分離して（ステップ１１３）、そのセンターアス変動量ＡI(ｔ）をステップ１０６で収差変動を計算する際に使用する。次のステップ１１４において、その結像特性演算部は、ステップ１１２で計算した非露光光ＬＢの照射によって発生した回転対称な収差の変動量（フォーカスＦI(ｔ）、倍率ＭI(ｔ）、像面湾曲等）と、ステップ１０４で計算してあった露光光ＩＬの照射によって発生した回転対称な収差の変動量（フォーカスＦE(ｔ）、倍率ＭE(ｔ）、像面湾曲等）とを加算する。加算後のフォーカスＦ（ｔ）、倍率Ｍ（ｔ）等は以下のようになる。
【００８６】
Ｆ（ｔ）＝ＦE（ｔ）＋ＦI（ｔ）   …（４Ａ）
Ｍ（ｔ）＝ＭE（ｔ）＋ＭI（ｔ）    …（４Ｂ）
次のステップ１１５において、主制御系２４内の結像特性演算部は、加算後の回転対称な収差の変動量の内で、非露光光ＬＢ以外を用いて補正する収差の変動量、即ち図１の結像特性補正機構１６を用いて補正する収差の変動量（Ｆ（ｔ），Ｍ（ｔ）等）の情報を結像特性制御部に供給する。次のステップ１１６において、その結像特性制御部は、その収差の変動量（Ｆ（ｔ），Ｍ（ｔ）等）を補正するための結像特性補正機構１６の駆動量、即ち本例では図２のレンズＬ１〜Ｌ５の駆動量を従来より知られている方法で算出し、その駆動量の情報を図２の制御部１７に供給する。これに応じて、ステップ１１７で制御部１７がレンズＬ１〜Ｌ５を駆動することで、回転対称で補正対象の収差が補正される。但し、この際にセンターアスは、ステップ１０９における非露光光ＬＢの照射により補正されている。その後、動作はステップ１０１に戻り、露光が終了するまで、露光及び収差補正の動作が繰り返される。
【００８７】
このように本例によれば、所定のサンプリング間隔Δｔで露光光ＩＬの照射量の計測値に基づいて非回転対称な収差の変動量が計算され、それを相殺するような非回転対称な収差を発生するように非露光光ＬＢの照射量が設定されている。従って、非露光光ＬＢの照射量を容易にかつ正確に計算でき、この結果として非回転対称な収差を極めて少なくすることができる。また、非露光光ＬＢの照射によって発生する回転対称な収差は、露光光ＩＬの照射によって発生する回転対称な収差と共に結像特性補正機構１６によって補正しているため、収差の変動量は極めて少なくなり、常に良好な結像特性が維持される。
【００８８】
なお、非露光光ＬＢの照射によるセンターアス変動の方が、露光光ＩＬの照射によるセンターアス変動より時定数が遅い場合、例えば図１４のレンズ３２上のＸ方向のダイポール照明（露光光ＩＬ）によって照明される領域３４Ａを非露光光で照射することによって、センターアスを補正することも考えられる。
［非露光光の照射量の制御方法（２）］
次に、図２３の非露光光の照射量の制御方法の変形例につき図２５のフローチャートを参照して説明する。本例でもほぼ図１の投影露光装置と同様の投影露光装置を用いて露光を行うが、本例では非露光光ＬＢが照射されるレンズ３２に温度センサ（不図示）を設けておき、レンズ３２の側面の例えば８箇所で実際の温度変化を計測する。なお、その温度センサとしては、サーミスタ等の接触型の温度検出素子の他に、例えば赤外線を検出することによってほぼ図１１の非露光光ＬＢＡ〜ＬＢＨが照射される領域の温度を非接触で直接計測する赤外線センサ（モニタ）等を用いてもよい。
【００８９】
この変形例では、図２５のステップ１０１の露光に続いて、ステップ１０２〜１０４の露光量の計測から収差の変動量の計算までの動作と並行に、ステップ１１９において、図１の投影光学系１４中のレンズ３２の温度Ｔ（ｔ）を実測し、計測データを主制御系２４
内の結像特性演算部に供給する。例えばダイポール照明を行う場合の温度Ｔ（ｔ）とは、図１４のレンズ３２のＸ軸に沿った領域３４Ａの外側の側面の温度とＹ軸に沿った領域６３Ｃ，６３Ｄの外側の側面の温度との差分である。この場合、予め投影光学系１４内のレンズ３２の温度Ｔ（ｔ）を入力として、非回転対称な収差（ここではセンターアス）の変動量を出力とした新たなモデル２を求めておき、その結像特性演算部は、ステップ１１９に続くステップ１０７においてその新たなモデル２を用いてセンターアスの変動量を求める。次のステップ１０８において、その結像特性演算部は（２）式から非露光光ＬＢの照射量ＰI(ｔ）を計算する。これ以降のステップ１０８〜１１２、及びステップ１０４及び１１２に続くステップ１１４〜１１７の動作は図２３の例と同じである。この図２５の変形例では、ステップ１１９で計測されるレンズ３２の温度Ｔ（ｔ）には、露光光ＩＬの照射による影響と共に非露光光ＬＢの照射による影響が含まれているため、図２３の例のように、ステップ１０６において、ステップ１０５で計算した露光光による収差変動とステップ１１３で計算した非露光光による収差変動との差分を求める必要は無い。従って、複雑な計算を行うことなく、非回転対称な収差を補正することができる。
【００９０】
［非露光光の照射量の制御方法（３）］
次に、図２５の非露光光の照射量の制御方法の変形例につき図２６のフローチャートを参照して説明する。本例でもほぼ図１の投影露光装置と同様の投影露光装置を用いて露光を行うが、本例では例えばＺチルトステージ１９上に投影光学系１４の像（空間像）を画像処理方式で計測するための空間像センサが設けられる。そして、この変形例では、図２６において、図２５のステップ１１９に対応する動作がステップ１２０で置き換えられている。そのステップ１２０において、例えばその空間像センサを用いて非露光光ＬＢの照射によって補正する収差（ここではセンターアス）の露光光ＩＬの照射による変動量ＡE(ｔ）を計測する。このためには、一例として、レチクル１１上にＸ方向及びＹ方向のＬ＆Ｓパターンを設けておき、ステップ１２０において、それらのＬ＆Ｓパターンを投影光学系１４の光軸ＡＸ上に移動して、それらの投影像のフォーカス位置を交互に求めればよい。なお、実際にはステップ１２０の収差変動量の計測は、ステップ１０１の露光と同時か、又は極めて僅かの遅れ時間（例えば１ｍｓｅｃ程度）で計測することが望ましい。また、ステップ１２０に続くステップ１０７で使用されるモデル２は、収差変動量の実測値を入力、非露光光の照射量を出力としたモデルであり、これを用いてステップ１０８において、非露光光の照射量が決定される。これ以降の収差補正動作は図２５の例と同じである。
なお、上述の空間像センサは、例えば特開２００２−１４００５号（対応米国特許公開２００２／００４１３７７号）に開示されているものを用いることができ、本国際出願で指定または選択された国の法令で許容される限りにおいて、その開示を援用して本文の記載の一部とする。
【００９１】
この変形例によれば、補正対象の収差の変動量を実測しているため、非露光光の照射によってその収差を高精度に補正することができる。
［非露光光の照射量の制御方法（４）］
この制御方法では、図１において露光中継続してインテグレータセンサ６及び反射量センサ７を用いて投影光学系１４を通過する露光光ＩＬの照射量を計測する。そして、図１１の非露光光照射機構４０を用いて、単に露光光ＩＬの照射量と同じか、又は所定の比例係数を乗じて得られる照射量だけ非露光光ＬＢを照射する。この際に、照明条件毎に、発生する非回転対称な収差ができるだけ小さくなるように、図１１の８個の非露光光ＬＢＡ〜ＬＢＨの照射量の露光光ＩＬの照射量に対する比例係数を求めておけばよい。また、回転対称な収差の補正方法は上記の制御方法と同じである。この制御方法では、非回転対称な収差を完全に補正することはできないが、その収差を低減することはできる。また、照射量の制御方法が簡単である。
なお、上述の非露光光の照射量の制御方法（１）〜（４）は、各種収差の許容値、パタ
ーンの転写精度などに合わせて、複数の制御方法を組み合わせて使用してもよいし、それぞれの制御方法を選択できるようにしてもよい。
【００９２】
［非露光光の照射タイミング、キャリブレーション、非露光光の発光停止］
非露光光の照射タイミングとしては以下のようなタイミングが考えられる。但し、非露光光の照射量は上記の制御方法で決定される。
（１）収差変動に応じて照射する。
（２）露光光の照射と同期して非露光光を照射する。
【００９３】
（３）図１のウエハステージ２０のステッピング中に非露光光を照射する。
（４）ウエハ交換中に照射する。
（５）収差変動が閾値以上なった時に照射する。収差変動は実測値又は計算値で閾値と比較する。
（６）照明条件を切換えるときに照射する。
【００９４】
（７）常に照射する。
また、非露光光ＬＢの照射量と収差変動とのモデルを使って収差を補正する場合、光ファイバー、光学系等の経時変化によりそのモデルが変わることが考えられる。その場合、非露光光を照射し、その際の収差変動を計測することにより、新しいモデルを求めることができる。これによって、そのモデルのキャリブレーションを行うことができる。
【００９５】
また、非露光光を導光する光学系に何らかの問題があり、非露光光が投影光学系１４のレンズヘ照射されるはずであるのに照射されていない状態が一定時間以上続いた場合、図１の主制御系２４（判定装置）は光源系４１からの非露光光の照射を停止することが望ましい。例えば、主制御系２４は、非露光光ＬＢＡ〜ＬＢＨのレンズ３２への照射中に、光電センサ５２Ａ〜５２Ｈの少なくとも一つで検出される光量が所定量以下となった場合に、光ファイバー束４６Ａ〜４６Ｈの断線や劣化が起きたと判断して、光源系４１からの非露光光の照射を停止することができる。この場合、照射機構４４Ａ〜４４Ｈの入射側にシャッター部材などを設けておき、非露光光ＬＢＡ〜ＬＢＨの光路を遮断するようにしてもよい。
【００９６】
［非回転対称な収差が残留する場合］
非露光光の照射量不足か、又は非露光光のサンプリング間隔が長すぎる場合等の影響で、非回転対称な収差が残留してしまう場合は、一例としてより高精度な露光が要求されるパターンで収差が少なくなるように、フォーカス位置等を制御してもよい。例えばセンターアスが残留しているときに、Ｘ方向のＬ＆Ｓパターンの収差をＹ方向のＬ＆Ｓパターンに比べて高精度に補正する必要がある場合は、ウエハ面のフォーカス位置をＸ方向のＬ＆Ｓパターンの像のフォーカス位置に合わせて制御することによって、Ｙ方向のＬ＆Ｓパターンにはデフォーカスが発生するが、Ｘ方向のＬ＆Ｓパターンの像はベストフォーカス位置で露光できる。
【００９７】
［露光光の照射以外による非回転対称な収差等について］
投影光学系１４の周囲の気圧変化、温度変化、並びに投影光学系１４の調整誤差等の露光光の照射以外の要因によって発生する非回転対称な収差に対しても、残留している収差より非露光光の照射量を決定することによって、その収差を補正することが可能である。気圧変化や温度変化の場合は、それらの変化と収差変化とのモデルを予め求めておくことで、それらの変化に起因する収差を補正することが可能である。投影光学系１４の調整後の残留収差であれば、その収差を計測し、その収差を相殺するように非露光光を常に発光することで補正できる。常に発光するのが危険な場合は、露光動作に移った時点、例えばウエハ搬送中に非露光光の照射を開始し、露光動作中のみ非露光光を照射することとして
もよい。
【００９８】
なお、上述の実施形態において、光ファイバー束４６Ａ〜４６Ｈや照射機構４４Ａ〜４４Ｈの少なくとも一部は投影光学系１４の近傍に配置されているので、投影光学系１４に熱的な影響を与えないように、それらを断熱材で覆ったり、温調機構で温度調整するのが望ましい。
また、上述の実施形態においては、非回転対称な収差として、主にセンターアスを補正する場合について説明しているが、投影光学系１４の一部の光学部材に非露光光を照射することによって、センターアス以外の非回転対称な収差、例えばＸ方向とＹ方向の倍率差や像シフトなども調整することができる。この場合、非露光光ＬＢを照射する光学部材は、投影光学系１４の瞳面近傍の光学部材に限らず、調整対象とする非回転対称な収差が効果的、且つ効率的に調整（補正）可能なものを選ぶことが望ましい。
また、Ｘ方向とＹ方向の倍率差などの非回転対称な収差を調整するために、レチクルＲに光を照射して、レチクルＲの伸縮状態を調整してもよい。
【００９９】
なお、上述の各実施形態において、照射機構４４Ａ〜４４Ｈ内に偏光板を配置して、投影光学系１４の一部の光学部材（レンズ３２）に照射する非露光光ＬＢを、Ｐ偏光成分またはＳ偏光成分からなる直線偏光光とすることもできる。この場合、偏光板で分離された直線偏光光の一部を光電センサ５２Ａ〜５２Ｈに入射させ、その検出結果に基づいて非露光光（直線偏光光）ＬＢの照射量を制御するのが望ましい。このようにすることで、光源系４１と照射機構４４Ａ〜４４Ｈとの間の光ファイバ束４６Ａ〜４６Ｈで非露光光ＬＢＡ〜ＬＢＨの偏光状態が変化したとしても、投影光学系１４の一部の光学部材（レンズ３２）に照射する非露光光（直線偏光光）ＬＢの照射量を高精度に制御することが可能となる。さらに、非露光光ＬＢとして直線偏光光を用いる場合には、Ｐ偏光成分よりなる直線偏光光を用いるのが好ましい。Ｐ偏光成分よりなる直線偏光光は入射面（レンズ３２のレンズ面）での反射が少ないため、投影光学系１４の一部の光学部材（レンズ３２）に照射する非露光光ＬＢの照射量をさらに高精度に制御することが可能となる。なお、偏光板としては、偏光プリズムや偏光フィルタも使用することができる。また、偏光板によって分離された使用されない他の偏光成分の光は外部へ排出される。この場合、偏光板によって分離された他の偏光成分の光が投影光学系１４などに熱的な悪影響を与えないように銅管などを使って廃熱処理するのが望ましい。
【０１００】
また、上述の実施形態においては、投影光学系１４の一部のレンズ３２に非露光光ＬＢを照射するようにしているが、投影光学系１４として、反射素子と屈折素子とを含む構成の反射屈折型の投影光学系や反射素子で構成された反射型の投影光学系を用いることもできる。この場合、投影光学系の一部の反射素子の露光光ＩＬが入射し得る領域（有効領域）内に非露光光ＬＢを照射するのが望ましい。
また、反射素子と屈折素子とを含む構成の反射屈折型の投影光学系を用いる場合、レチクルＲやウエハＷに近いレンズでは、一方側の偏った領域を露光光ＩＬが通過するため非回転対称な収差（像シフトなど）が生じやすくなるが、この場合も投影光学系の一部の光学部材に非露光光ＬＢを照射することによって、その非回転対称な収差を調整することができる。
また、非露光光を照射する領域は光学系で拡大若しくは縮小するか、又は視野絞りの開口形状の変更等によってその形状を変えることができる。また、非露光光照射機構の光学系を可動なものとすることも可能である。これらにより様々な照明条件（瞳面近傍での露光光の通過領域）、視野絞りの開口形状、又はレチクルのパターン存在率の違い等に対応できる。
【０１０１】
なお、上記の実施の形態の投影露光装置は、複数のレンズ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、更に総合調整（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。なお、その露光装置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。
【０１０２】
また、上記の実施の形態の投影露光装置を用いて半導体デバイスを製造する場合、この半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、このステップに基づいてレチクルを製造するステップ、シリコン材料からウエハを形成するステップ、上記の実施の形態の投影露光装置によりアライメントを行ってレチクルのパターンをウエハに露光するステップ、エッチング等の回路パターンを形成するステップ、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、パッケージ工程を含む）、及び検査ステップ等を経て製造される。
【０１０３】
なお、本発明は、走査露光型の投影露光装置のみならず、ステッパー等の一括露光型の投影露光装置で露光を行う場合にも同様に適用することができる。また、反射光学系を屈折光学系とを含む投影光学系を用いる露光装置や、例えば国際公開（ＷＯ）第９９／４９５０４号などに開示される液浸型露光装置のように液体を介してウエハに露光光を照射する露光装置にも適用できる。また、本発明の露光装置の用途としては半導体デバイス製造用の露光装置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。
【０１０４】
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されず、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ことは勿論である。
また、本願は、２００３年８月２８日に出願された日本国特願２００３−２０９２１１号に対し優先権を主張するものであり、その内容をここに援用する。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明のデバイス製造方法によれば、例えばダイポール照明や小σ照明等を用いても結像特性を常に良好な状態に維持できるため、高集積度のデバイスを高いスループットで製造できる。
【符号の説明】
【０１０６】
１…露光光源、２…第１のフライアイレンズ、３…振動ミラー、４…第２のフライアイレンズ、５…ビームスプリッタ、６…インテグレータセンサ、７…反射量センサ、８…視野絞り、１１…レチクル、１４…投影光学系、１６…結像特性補正機構、１７…制御部、１８…ウエハ、１９…Ｚチルトステージ、２０…ウエハステージ、２１…照射量センサ、２４…主制御系、２５…照明系開口絞り部材、４０…非露光光照射機構、４１…光源系、４５Ａ〜４５Ｈ…ガルバノミラー、４４Ａ〜４４Ｈ…照射機構、５２Ａ〜５２Ｈ…光電センサ
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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