(57)【要約】【課題】簡単な構成で、又は振動を発生することなく光学素子に対する光束の照射位置を変更できる光学装置を提供する。【解決手段】露光光が照射されるレンズ３２を有する光学装置において、露光光と波長域の異なる非露光光ＬＢＡを発生する光源と、その光源で発生される非露光光ＬＢＡをレンズ３２の表面の一部に照射する照射ユニット４８Ａと、その光源とレンズ３２の表面との間に配置される音響光学変調素子５２Ａと、レンズ３２の表面に対する非露光光ＬＢＡの照射位置を変更するために音響光学変調素子５２Ａを駆動するＡＯＭ駆動系２７と、を備える。【選択図】図２
2010267966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１照明光が照射される光学素子を有する光学装置であって、
前記第１照明光と波長域の異なる第２照明光を発生する光源と、
前記光源で発生される前記第２照明光を前記光学素子の表面の少なくとも一部に照射する照射機構と、
前記光源と前記光学素子の表面との間に配置される音響光学系と、
前記光学素子の表面に対する前記第２照明光の照射位置を変更するために前記音響光学系を駆動する制御装置と、
を備える光学装置。
【請求項２】
前記音響光学系は、入射する光束に対する偏向方向が交差するとともに、前記光源と前記光学素子の表面との間に、直列に配置される第１及び第２の音響光学素子を有し、
前記制御装置は、前記光学素子の表面に対する前記第２照明光の照射位置を２次元的に変更するために前記第１及び第２の音響光学素子を駆動する請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記照射機構は、前記光源で発生される前記第２照明光を前記光学素子の表面に伝送する光ファイバを有し、
前記音響光学系は前記光ファイバと前記光学素子の表面との間に配置される請求項１に記載の光学装置。
【請求項４】
前記第２照明光は、前記光学素子の表面の複数の照射位置に照射され、
前記照射機構及び前記音響光学系は、前記複数の照射位置に対応してそれぞれ設けられる複数の照射機構及び複数の音響光学素子を備える請求項１に記載の光学装置。
【請求項５】
前記光源から発生する前記第２照明光を前記複数の照射機構に時分割で切り換えて供給するさらなる音響光学素子を有する切り替え部を備える請求項４に記載の光学装置。
【請求項６】
前記光学素子は第１面のパターンの像を第２面上に形成する投影光学系の一部を構成する請求項１に記載の光学装置。
【請求項７】
前記制御装置は、前記投影光学系の非回転対称な結像特性を制御するように前記照射機構及び前記音響光学系を介して、前記光学素子の表面に対する前記第２照明光の照射位置を変更する請求項６に記載の光学装置。
【請求項８】
照明光でパターンを照明し、前記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、
前記投影光学系が、請求項６に記載の光学装置を備えた露光装置。
【請求項９】
前記制御装置は、前記パターンを照明する照明条件に応じて、前記光学素子の表面に対する前記第２照明光の照射位置を変更する請求項８に記載の露光装置。
【請求項１０】
請求項請求項９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、
前記感光層の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１１】
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照明光と異なる波長の第２照明光を音響光学素子を介して、前記投影光学系に含まれる光学素子に照射することと、
前記音響光学素子を駆動して前記光学素子に照射される前記第２照明光の照射領域を変更することと、
前記第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こととを含む露光方法。
【請求項１２】
開口絞りを介して前記第１照明光で前記パターンが照明され、開口絞りにより設定される照明条件に応じて、前記第２照明光の照射領域が変更される請求項１１に記載の露光方法。
【請求項１３】
前記第２照明光の照射領域を、前記光学素子の光軸を中心とした周方向で変更する請求項１１に記載の露光方法。
【請求項１４】
前記音響光学素子は、前記光学素子を取り囲んで複数設けられ、各素子からの前記第２照明光の射出方向が変更可能である請求項１１に記載の露光方法。
【請求項１５】
前記各素子から前記第２照明光が射出方向が変更されながら射出される請求項１４に記載の露光方法。
【請求項１６】
前記複数の素子から交互に前記第２照明光が射出される請求項１４に記載の露光方法。
【請求項１７】
前記光学素子における前記第２照明光の照射領域は、第１照明光が照射される領域とは異なる請求項１１に記載の露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明光が照射される光学素子を有する光学装置、この光学装置を備えた露光装置、光学素子を用いる露光方法、並びにこの露光装置又は露光方法を用いるデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子等を製造する際に、レチクルのパターンを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使用される露光装置においては、結像特性を常に所望の状態に維持するために、例えば投影光学系を構成する一部の光学素子（レンズ等）の位置等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。
【０００３】
さらに、例えば２極照明（ダイポール照明）時に発生する光軸上の非点収差（センターアス）のような非回転対称な結像特性、又は例えば小さいコヒーレンスファクタ（σ値）で照明する際に発生する恐れのある高次の球面収差のような高次の結像特性を補正するために、投影光学系の所定の光学素子（レンズ等）の周囲に配置した複数の照射系から任意に選択された照射系より、フォトレジストを感光させない非露光光をその光学素子の対応する部分に照射するようにした露光装置も提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００５／０２２６１４号パンフレット
【特許文献２】特開２００１−１９６３０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
最近は製造対象の電子デバイス（マイクロデバイス）が多様化しており、露光装置においては、例えば従来の２極照明時の露光光の光量分布を光軸の回りに所定角度回転したような照明条件の使用が要求されるパターンが、露光対象となることもある。このような場合に、非回転対称な結像特性を有効に補正するためには、その露光光の光量分布に合わせて、投影光学系中の光学素子に対する非露光光の照射位置を変更することが好ましい。ところが、従来の非露光光の照射系の照射位置は固定されているため、そのような照射位置の変更に対応するためには、予め使用される可能性のある照明条件に応じて光学素子の周囲の多数の位置に照射系を配置しておく必要がある。しかしながら、このように多数の照射系を配置しておくのでは、投影光学系の鏡筒部の構成が複雑化し、かつ製造コストも高くなる。
【０００６】
また、レンズの周縁部近傍に、レンズの光軸を中心した円周上に案内溝を設け、この案内溝に沿って、非露光光を射出する光ファイバの端部を移動可能に構成することによって、一つの照射系で或る程度広い範囲内で非露光光の照射位置を変更する構成も知られている。しかしながら、光ファイバの端部を移動させる場合、光ファイバの端部の移動に伴って僅かな振動が発生し、この振動によって投影光学系の結像特性が劣化する恐れがある。
本発明はこのような事情に鑑み、例えば結像特性補正用の光束が照射される光学素子を有するとともに、簡単な構成で、その光学素子に対する光束の照射位置を変更できる光学装置、または振動を発生することなく、その光学素子に対する光束の照射位置を変更できる光学装置を提供することを目的とする。さらに、本発明は、この光学装置を備えた露光装置、その光学素子を用いる露光方法、及びこの露光装置又は露光方法を用いるデバイス製造方法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】
【０００７】
本発明の第１の態様に従えば、第１照明光が照射される光学素子を有する光学装置であって、その第１照明光と波長域の異なる第２照明光を発生する光源と、その光源で発生されるその第２照明光をその光学素子の表面の少なくとも一部に照射する照射機構と、その光源とその光学素子の表面との間に配置される音響光学系と、その光学素子の表面に対するその第２照明光の照射位置を変更するためにその音響光学系を駆動する制御装置と、を備える光学装置が提供される。
【０００８】
また、本発明の第２の態様に従えば、照明光でパターンを照明し、その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、その投影光学系が前記第１の態様に従う光学装置を備えた露光装置が提供される。
【０００９】
また、本発明の第３の態様に従えば、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照明光と異なる波長の第２照明光を音響光学素子を介して、その投影光学系に含まれる光学素子に照射することと、その音響光学素子を駆動してその光学素子に照射される第２照明光の照射領域を変更することと、その第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ことを含む露光方法が提供される。
また、本発明の第４の態様に従えば、上記露光装置または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、その感光層の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が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、第２照明光が照射される光学素子を有するとともに、簡単な構成で、その光学素子に対する第２照明光の照射位置を変更できるか、または振動を発生することなく、その光学素子に対する第２照明光の照射位置を変更できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態の一例の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】（Ａ）は図１中の非露光光照射装置４０の構成を示す一部を切り欠いた斜視図、（Ｂ）は図２（Ａ）中の照射ユニット４８Ａ〜４８Ｄの構成を示す図、（Ｃ）は図２（Ａ）中の時分割ユニット４４の構成を示す図である。
【図３】（Ａ）はＸ方向のＬ＆Ｓパターンを示す図、（Ｂ）はＸ方向の２極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２極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】（Ａ）はＹ方向の２極照明時の非露光光の照射位置を示す断面図、（Ｂ）は回転したＹ方向の２極照明時の非露光光の照射位置を示す断面図である。
【図６】レチクル上の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７】（Ａ）は４極照明時の非露光光の照射位置の一例を示す図、（Ｂ）は小σ照明時の非露光光の照射位置の一例を示す図である。
【図８】２次元的に照射位置を変更できる照射ユニットの一例を示す斜視図である。
【図９】電子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。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の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ーよりなる走査露光型の露光装置（投影露光装置）の概略構成を示す。図１において、その露光装置は、露光光源１と、露光光源１から発生される露光光（露光用の照明光）ＩＬでレチクル１１（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１１を保持して移動するレチクルステージ１２とを備えている。さらに、その露光装置は、レチクル１１のパターンの像をウエハ１８（物体）上に投影する投影光学系ＰＬと、ウエハ１８を保持して移動するウエハステージ２０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２４とを備えている。
【００１３】
以下、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面（本実施形態ではほぼ水平面）内で走査露光時のレチクル１１及びウエハ１８の走査方向（図１の紙面に垂直な方向）にＹ軸を取り、走査方向に直交する非走査方向（図１の紙面に平行な方向）にＸ軸を取って説明する。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に平行な軸の回りの回転方向（傾斜方向）をθｘ方向、θｙ方向、及びθｚ方向とも呼ぶ。
【００１４】
先ず、露光光源１としてはＡｒＦエキシマレーザ光源（波長１９３ｎｍ）が使用されている。なお、露光光源としては、ＫｒＦエキシマレーザ光源（波長２４８ｎｍ）などの紫外レーザ光源、ＹＡＧレーザ若しくは固体レーザ（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。
露光時に露光光源１からパルス発光された露光光ＩＬは、不図示のビーム整形光学系等を経てオプティカルインテグレータとしての第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スペックル等の低減用の振動ミラー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、照度分布が更に均一化される。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。
【００１５】
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ＩＬ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）、並びに輪帯状領域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。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２極照明（ダイポール照明）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２極照明用の開口絞り２６Ｂが現れている。
【００１６】
なお、製造対象の電子デバイスの構造によっては、後述のように開口絞り２６Ａ，２６Ｂを僅かな角度（例えば数ｄｅｇ）だけ回転した別の開口絞り（不図示）が使用されることもある。このような別の開口絞りは、必要に応じて照明系開口絞り部材２５に着脱できるように構成されている。
照明系開口絞り部材２５中の開口絞り（図１では開口絞り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からウエハ１８までの光学系の透過率とを用いてウエハ１８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１８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。
【００１７】
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。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、レチクル１１のパターン面（下面）をＸ方向に細長い矩形の照明領域を均一な照度分布で照明する。
【００１８】
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ＰＬを介して投影倍率β（βは１／４，１／５等）で、ウエハ１８上の一つのショット領域上の露光領域（照明領域と共役な領域）に投影される。ウエハ１８は、例えばシリコン又はＳＯＩ(silicon on insulator)等の直径が２００〜４５０ｍｍ程度の円板状の基材に、フォトレジスト（感光剤）を塗布したものである。
【００１９】
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ＰＬ、レチクル１１、及びコンデンサレンズ１０等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ＰＬ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ＰＬ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ＰＬ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ＰＬ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）。
【００２０】
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等を含んで照明光学系ＩＬＳが構成されている。
また、投影光学系ＰＬは屈折系であり、投影光学系ＰＬを構成する複数の光学素子は、光軸ＡＸを中心として回転対称な石英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。なお、レンズ及び収差補正板等を蛍石（ＣａＦ2)等から形成してもよい。そして、投影光学系ＰＬ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、瞳面ＰＰの近傍にレンズ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等を補正するための照明光が照射される（詳細後述）。また、投影光学系ＰＬには、回転対称な収差（ディストーション、倍率誤差、コマ収差又は波面収差等）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。
【００２１】
結像特性補正機構１６は、例えば米国特許出願公開第２００６／２４４９４０号明細書に開示されているように、投影光学系ＰＬの鏡筒内で、複数の光学素子中から選択された複数枚（例えば５枚）のレンズの光軸方向（Ｚ方向）の位置、及びθｘ方向、θｙ方向の傾斜角を制御する。
次に、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、θｚ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の少なくともＸ方向、Ｙ方向の位置、及びθｚ方向の回転角は、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。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ＰＬの上部側面には、レチクル１１のパターン面（レチクル面）に斜めに検出光を投影し、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系（不図示）が配置されている。
【００２２】
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θｘ方向、θｙ方向の傾斜角を制御する。ウエハステージ２０の少なくともＸ方向、Ｙ方向の位置、及びθｚ方向の回転角は、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ＰＬの下部側面には、ウエハ１８の表面（ウエハ面）に斜めに検出光を投影し、ウエハ面のＺ方向への変位及びθｘ方向、θｙ方向の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ＰＬ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。
【００２３】
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を検出する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ＰＬの露光領域に移動し、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、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できる。
【００２４】
更に、ウエハステージ２０の上方には、オフ・アクシス方式のウエハアライメント系（不図示）が配置されており、上記のレチクルアライメント系及びウエハアライメント系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を照射しつつ、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。
【００２５】
さて、本実施形態では、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Ｘ方向の２極照明用の開口絞り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ＰＬの解像限界に近いピッチ（周期）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。
【００２６】
開口絞り２６Ａを用いるＸ方向の２極照明では、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ＰＬの瞳面ＰＰにおいて、光軸ＡＸを挟んでＸ方向に対称な２つの円形の領域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）の大部分は領域３４又はその近傍を通過する。また、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。
【００２７】
この状態では、図１の投影光学系ＰＬ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、非回転対称になり、光軸上での非点収差（センターアス）等の非回転対称な収差が発生する。
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ＰＬ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が形成されている場合を想定する。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２極照明では、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ＰＬの瞳面ＰＰにおいて、光軸ＡＸを挟んでＹ方向に対称な２つの円形の領域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。
【００２８】
この場合、図１の投影光学系ＰＬ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の温度分布は非回転対称になり、Ｘ方向の２極照明を用いる場合とは符号の異なるセンターアス等の非回転対称な収差が発生する。
さらに、レチクル１１上に主に、例えば図４（Ａ）のＬ＆Ｓパターン３３Ｈを時計回りに数ｄｅｇ回転したパターンが形成されている場合には、投影光学系ＰＬの瞳面ＰＰにおける結像光束は、主に図４（Ｂ）の円形領域３５を時計回りに数ｄｅｇ回転した領域又はその近傍の領域を通過するため、非回転対称な収差が発生する。
【００２９】
これらのセンターアス等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、照明条件として小σ照明を用いた場合、照明光学系ＩＬＳの瞳面（投影光学系ＰＬ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。この場合、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、本実施形態では、その非回転対称な収差又は高次の回転対称な収差を補正するために、図１において、投影光学系ＰＬの瞳面ＰＰ付近のレンズ３２に露光光ＩＬとは異なる波長域の収差補正用の照明光である非露光光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の構成、及びその結像特性の補正動作につき詳細に説明する。
【００３０】
本実施形態では、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。非露光光ＬＢとして、一例として炭酸ガスレーザ（ＣＯ2 レーザ）から連続発光又はパルス発光される例えば波長１０．６μｍの赤外のレーザ光を使用する。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、レンズ３２に照射された非露光光ＬＢ（ＬＢＡ，ＬＢＢ等）は、９０％以上が吸収されるように設定されている。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から射出される波長１μｍ程度の近赤外のレーザ光、又は半導体レーザから射出される波長数μｍ程度の赤外のレーザ光なども使用することができる。
【００３１】
図１の非露光光照射機構４０において、光源系４１から射出されたレーザ光よりなる非露光光ＬＢは、ビームスプリッタ４２によって僅かな部分が分岐されて光電センサ４３に向かい、ビームスプリッタ４２を透過した非露光光ＬＢは時分割ユニット４４に向かう。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、非露光光ＬＢを時分割ユニット４４で４つの光束に時分割して得られる４つの非露光光ＬＢＡ，ＬＢＢ，ＬＢＣ，ＬＢＤ（図２（Ａ）参照）の内の２つの非露光光ＬＢＡ，ＬＢＢが、投影光学系ＰＬをＸ方向に挟むように配置された２つの照射ユニット４８Ａ，４８Ｂ及び音響光学変調素子（以下、ＡＯＭという）５２Ａ，５２Ｂを介してレンズ３２に照射される。ＡＯＭ５２Ａ，５２Ｂ等の動作、並びに光源系４１の発光動作及び出力は、ＡＯＭ駆動系２７によって制御される。ＡＯＭ駆動系２７は、主制御系２４によって制御されている。
【００３２】
図２（Ａ）は、非露光光照射機構４０の詳細な構成を示す。図２（Ａ）において、投影光学系ＰＬのレンズ３２を含む複数の光学素子は、それぞれレンズホルダ（不図示）を介して鏡筒１４内に保持され、鏡筒１４はフランジ部１４Ｆを介してフレーム（不図示）に支持されている。なお、図２（Ａ）では鏡筒１４、フランジ部１４Ｆ、及び後述の保持部材５０Ａ，５０Ｂの一部を切り欠いて示している。
【００３３】
図１のビームスプリッタ４２を透過した直線偏光の非露光光ＬＢは、不図示の集光レンズを介して図２（Ａ）の時分割ユニット４４の光ファイバ４９Ｓの入射端（不図示）に入射する。光ファイバ４９Ｓ内を伝播して光ファイバ４９Ｓの射出端から射出された非露光光ＬＢは、集光レンズ４５を介してＡＯＭ（音響光学変調素子）４６に入射する。ＡＯＭ４６によって時分割的に異なる角度に偏向された非露光光ＬＢＡ，ＬＢＢ，ＬＢＣ，ＬＢＤはそれぞれ固定部材４７に固定された光ファイバ４９Ａ，４９Ｂ，４９Ｃ，４９Ｄの入射端に入射する。光ファイバ４９Ａ〜４９Ｄ，４９Ｓとしては、例えばコア径が５０μｍ程度でクラッド径が１２５μｍ程度のマルチモード光ファイバ、又はコア径が１０μｍ程度でクラッド径が１２５μｍ程度のシングルモード光ファイバ等が使用できる。
【００３４】
図２（Ａ）中の時分割ユニット４４においては、図２（Ｃ）に示すように、光ファイバ４９Ｓから射出された非露光光ＬＢは、集光レンズ４５によってＡＯＭ４６を介して固定部材４７の端面（光ファイバ４９Ａ〜４９Ｄの入射端）に集光される。また、ＡＯＭ４６は、レーザ光よりなる非露光光ＬＢが透過する音響光学媒体４６ａと、音響光学媒体４６ａ内に超音波４６ｃを発生させて１次のブラッグ回折光（ブラッグ反射光）を発生させるトランスデューサ４６ｂとを含み、トランスデューサ４６ｂがＡＯＭ駆動系２７によって駆動される。ＡＯＭ４６は、例えば中心周波数４０〜６０ＭＨｚ程度で、かつ変調帯域１０ＭＨｚ程度で駆動される。音響光学媒体４６ａとしては、例えば使用可能波長域が２〜１２μｍ程度であるゲルマニウム（Ｇｅ）が使用できる。なお、非露光光ＬＢの波長が０．６〜１０μｍ程度であれば、音響光学媒体４６ａとしてガリウム・リン（ＧａＰ）も使用でき、非露光光ＬＢの波長が０．４〜５μｍ程度であれば、音響光学媒体４６ａとして２酸化テルル（ＴｅＯ2)も使用できる。また、音響光学媒体４６ａがゲルマニウム又はガリウム・リンである場合には、入射する光束は直線偏光であることが好ましいため、光ファイバ４９Ｓ及び光ファイバ４９Ａ〜４９Ｄとして、偏波面保存ファイバを使用してもよい。
【００３５】
図２（Ｃ）において、ＡＯＭ４６は、入射する非露光光ＬＢに対する１次回折光の回折角が所定の小さい角度、θｂ１、θｂ２、又はθｂ３（４つの回折角）のいずれかになるように駆動される。そして、回折角がその小さい角度、θｂ１、θｂ２又はθｂ３の１次回折光がそれぞれ非露光光ＬＢＡ，ＬＢＣ，ＬＢＤ又はＬＢＢとして光ファイバ４９Ａ，４９Ｃ，４９Ｄ，又は４９Ｂに入射端に入射する。この時分割駆動によって、光ファイバ４９Ｓで伝送された非露光光ＬＢを、非露光光ＬＢＡ〜ＬＢＤとして光ファイバ４９Ａ〜４９Ｄのいずれかに順次供給できる。
【００３６】
図２（Ａ）において、光ファイバ４９Ａ，４９Ｂ，４９Ｃ，４９Ｄの射出端は、それぞれ投影光学系ＰＬの鏡筒１４及びフランジ部１４Ｆに設けられた貫通穴に固定された円筒状の支持部材５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ内に固定される。そのうちの１対の支持部材５０Ａ，５０Ｂは、レンズ３２の上面をＸ方向に挟むように、かつ支持部材５０Ａ，５０Ｂの中心軸がレンズ３２の上面に斜めに交差するように配置される。別の１対の支持部材５０Ｃ，５０Ｄは、レンズ３２の上面をＹ方向に挟むように、かつ支持部材５０Ｃ，５０Ｄの中心軸がレンズ３２の上面に斜めに交差するように配置される。
【００３７】
また、支持部材５０Ａ，５０Ｂ内の光ファイバ４９Ａ，４９Ｂの射出端にはそれぞれ集光レンズ５１Ａ，５２Ｂが配置され、集光レンズ５１Ａ，５１Ｂとレンズ３２との間にＡＯＭ５２Ａ，５２Ｂが配置されている。光ファイバ４９Ａ，４９Ｂ、支持部材５０Ａ，５０Ｂ、及び集光レンズ５１Ａ，５１Ｂを含んで、それぞれレンズ３２をＸ方向に挟むように配置される１対の照射ユニット４８Ａ，４８Ｂが構成されている。同様に、光ファイバ４９Ｃ，４９Ｄ、支持部材５０Ｃ，５０Ｄ、及びこの中の集光レンズ（不図示）を含んで、それぞれレンズ３２をＹ方向に挟むように配置される１対の照射ユニット４８Ｃ，４８Ｄが構成されている。さらに、照射ユニット４８Ｃ，４８Ｄとレンズ３２との間に支持部材５０Ｃ，５０Ｄの先端に固定されたＡＯＭ５２Ｃ，５２Ｄが配置されている。ＡＯＭ５２Ａ〜５２Ｄの構成はＡＯＭ４６と同様であり、ＡＯＭ５２Ａ〜５２ＤはＡＯＭ駆動系２７によって例えば中心周波数４０〜６０ＭＨｚ程度で、かつ変調帯域１０ＭＨｚ程度で駆動される。
【００３８】
照射ユニット４８Ａにおいて、図２（Ｂ）に示すように、光ファイバ４９Ａから射出される非露光光ＬＢＡは、集光レンズ５１Ａを介してＡＯＭ５２Ａに入射し、ＡＯＭ５２Ａから射出される１次のブラッグ回折光がレンズ３２の表面のほぼ円形（又は楕円でもよい）の照射領域５３Ａに照射される。ＡＯＭ５２Ａは、照射領域５３Ａの中央に入射する光で示すように、１次光の回折角がθａ（ｒａｄ）（例えば数ｄｅｇに対応する値）の範囲内の任意の値になるように駆動される。この場合、ＡＯＭ５２Ａの中心から照射領域５３Ａの中央までの距離をＬａとすると、レンズ３２上で照射領域をＹ方向にほぼＬａ・θａの範囲内で任意の位置に移動可能である。その照射領域５３Ａの可変範囲の−Ｙ方向の位置をＢ１、中央の位置をＢ２、及び＋Ｙ方向の位置をＢ３とする。その距離Ｌａを長くすることによって、位置Ｂ１及びＢ３の間の照射領域５３Ａの可変範囲を広くできる。なお、必要に応じて、ＡＯＭ５２Ａ〜５２Ｄから発生する０次光を遮光する遮光部材及びそのための冷却機構を設けてもよい。
【００３９】
図２（Ａ）において、他の照射ユニット４８Ｂ，４８Ｃ，４８Ｄから射出される非露光光ＬＢＢ，ＬＢＣ，ＬＢＤはそれぞれレンズ３２上でＹ方向に可変の照射領域５３Ｂ、Ｘ方向に可変の照射領域５３Ｃ、及びＸ方向に可変の照射領域５３Ｄに照射される。１対の照射ユニット４８Ａ，４８Ｂによる可変範囲の中央の照射領域５３Ａ，５３Ｂは、レンズ３２の周縁部で光軸ＡＸをＸ方向に挟むように対称に設定され、他の１対の照射ユニット４８Ｃ，４８Ｄによる可変範囲の中央の照射領域５３Ｃ，５３Ｄは、レンズ３２の周縁部で光軸ＡＸをＹ方向に挟むように対称に設定されている。
【００４０】
次に、非回転対称な照明条件を使用する場合に、非露光光照射装置４０から非露光光を投影光学系ＰＬの瞳面ＰＰの近傍のレンズ３２に照射して、非回転対称な収差を補正又は低減する種々の動作につき説明する。
先ず、主に図４（Ａ）のＬ＆Ｓパターン３３Ｈがレチクル１１上に形成されている場合には、図４（Ｂ）のＹ方向の２極照明が使用され、投影光学系ＰＬの瞳面ＰＰの近傍のレンズ３２は、図５（Ａ）に示すように、光軸ＡＸをＹ方向に対称に挟む２つの円形の領域３５が露光光ＩＬで照射される。この場合、主制御系２４からその照明条件及び露光光ＩＬの照射量の情報がＡＯＭ駆動系２７に供給され、ＡＯＭ駆動系２７は、露光光ＩＬの照射量に応じて非露光光照射装置４０の光源系４１から非露光光ＬＢを発光させる。さらに、ＡＯＭ駆動系２７は、図２（Ｃ）の時分割ユニット４４中のＡＯＭ４６を駆動して、入射する非露光光ＬＢをほぼ同じ時間間隔で交互に非露光光ＬＢＡ，ＬＢＢとして光ファイバ４９Ａ，４９Ｂに供給する。さらに、ＡＯＭ駆動系２７は、図５（Ａ）のＡＯＭ５２Ａ，５２Ｂを駆動して、２つの照射ユニット４８Ａ，４８Ｂから射出される非露光光ＬＢＡ，ＬＢＢをレンズ３２上の光軸ＡＸをＹ方向に対称に挟む位置の照射領域５３Ａ，５３Ｂに照射する。なお、実際には、照射領域５３Ａ，５３Ｂには交互に非露光光ＬＢＡ，ＬＢＢが照射される。
【００４１】
これによって、レンズ３２は回転対称に近い（周方向に均一な）温度分布になるため、センターアス等の非回転対称な収差が補正される。
次に、主に図４（Ａ）のＬ＆Ｓパターン３３Ｈを時計回りに数ｄｅｇ回転したＬ＆Ｓパターンがレチクル１１上に形成されている場合には、図４（Ｂ）のＹ方向の２極照明を同じ角度だけ時計回りに回転した２極照明が使用される。そして、投影光学系ＰＬのレンズ３２は、図５（Ｂ）に示すように、光軸ＡＸをＹ方向に対称に挟む位置を時計回りに数ｄｅｇ回転した位置にある２つの円形の領域３５Ａが露光光ＩＬで照射される。この場合、主制御系２４からその照明条件等の情報がＡＯＭ駆動系２７に供給されると、ＡＯＭ駆動系２７は、照射ユニット４８Ａ，４８Ｂに交互に非露光光ＬＢＡ，ＬＢＢを供給させる。さらに、ＡＯＭ駆動系２７は、ＡＯＭ５２Ａ，５２Ｂを駆動して、図５（Ｂ）に示すように、２つの照射ユニット４８Ａ，４８Ｂから射出される非露光光ＬＢＡ，ＬＢＢの照射領域５３Ａ，５３Ｂを、可変範囲の中央の位置Ｂ２Ａ，Ｂ２Ｂに対して時計回りに数ｄｅｇ回転させる。すなわち、ＡＯＭ５２Ａ，５２Ｂは、非露光光ＬＢＡ，ＬＢＢの照射領域５３Ａ，５３ＢあるいはＡＯＭ５２Ａ，５２Ｂからの非露光光ＬＢＡ，ＬＢＢの射出方向を、光軸ＡＸを中心として周方向に回転移動させていると見ることもできる。これによって、レンズ３２は回転対称に近い温度分布になるため、センターアス等の非回転対称な収差が補正される。
【００４２】
また、主に図６のＸ方向のＬ＆Ｓパターン３３Ｖ及びＹ方向のＬ＆Ｓパターン３３ＨＡが並列にレチクル１１上に形成されている場合には、一例としてＸ方向の２極照明及びＹ方向の２極照明を合わせた４極照明が使用される。そして、投影光学系ＰＬの瞳面ＰＰの近傍のレンズ３２は、図７（Ａ）に示すように、光軸ＡＸをＸ方向及びＹ方向に対称に挟む４つの円形の領域３４及び３５が露光光ＩＬで照射される。この場合、主制御系２４からその照明条件等の情報がＡＯＭ駆動系２７に供給され、ＡＯＭ駆動系２７は、光源系４１から非露光光ＬＢを発光させた後、図２（Ｃ）の時分割ユニット４４中のＡＯＭ４６を駆動して、入射する非露光光ＬＢをほぼ同じ時間間隔で周期的に非露光光ＬＢＡ，ＬＢＢ，ＬＢＣ，ＬＢＤとして光ファイバ４９Ａ，４９Ｂ，４９Ｃ，４９Ｄに供給する。さらに、ＡＯＭ駆動系２７は、図７（Ａ）のＡＯＭ５２Ａ〜５２Ｄを駆動して、照射ユニット４８Ａ，４８Ｂ，４８Ｃ，４８Ｄから射出される非露光光ＬＢＡ〜ＬＢＤの照射領域５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄを、それぞれレンズ３２上の領域３４又は３５を円周方向に対称に挟む２つの位置Ｂ１Ａ，Ｂ３Ａ、位置Ｂ１Ｂ，Ｂ３Ｂ、位置Ｂ１Ｃ，Ｂ３Ｃ、及び位置Ｂ１Ｄ，Ｂ３Ｄに交互に移動する。すなわち、ＡＯＭ５２Ａ〜５２Ｄは、非露光光ＬＢＡ〜ＬＢＤの照射領域５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄを、光軸ＡＸを中心として周方向に回転移動させていると見ることもできる。この場合にも、実際には、照射領域５３Ａ〜５３Ｄには周期的に順次非露光光ＬＢＡ〜ＬＢＤが照射される。具体的には、例えば、位置Ｂ１Ａ、位置Ｂ１Ｂ、位置Ｂ１Ｃ及び位置Ｂ１Ｄがこの順で非露光光により照射され、次に、位置Ｂ３Ａ、位置Ｂ３Ｂ、位置Ｂ３Ｃ及び位置Ｂ３Ｄが非露光光によりこの順で照射されてもよい。あるいは、位置Ｂ１Ａ，Ｂ３Ａ、位置Ｂ１Ｂ，Ｂ３Ｂ、位置Ｂ１Ｃ，Ｂ３Ｃ、及び位置Ｂ１Ｄ，Ｂ３Ｄの順に非露光光により照射されてもよい。非露光光がそれらの位置に均等に照射されるのであれば、照射順序は任意でよい。いずれにしても、ＡＯＭ駆動系２７は、ＡＯＭ４６とＡＯＭ５２Ａ〜５２Ｄを駆動するタイミングを同期して制御して、ＡＯＭ５２Ａ〜５２Ｄにより変更可能な非露光光の全ての射出方向及び照射位置に照射している。これにより、少ない光源及び照射系でレンズ３２の広い領域における所望の位置に非露光光を照射してレンズ３２の温度分布を制御することができる。
【００４３】
これによって、４つの領域３４及び３５に露光光ＩＬが照射されたとしても、レンズ３２は回転対称に近い温度分布になるため、すなわち、レンズの光軸を中心として周方向に均一な温度分布となるために、センターアス等の非回転対称な収差が補正される。
さらに、例えば投影光学系ＰＬの瞳面上で半径方向に光量分布が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、本実施形態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７（Ｂ）に示すように、投影光学系ＰＬの瞳面ＰＰの近傍のレンズ３２では、光軸ＡＸを含む小さい円形の領域３６及びその近傍の領域を露光光ＩＬが通過し、光量分布が半径方向に大きく変動する。この場合、主制御系２４からその照明条件等の情報がＡＯＭ駆動系２７に供給され、ＡＯＭ駆動系２７は、光源系４１から非露光光ＬＢを発光させた後、図２（Ｃ）の時分割ユニット４４中のＡＯＭ４６を駆動して、入射する非露光光ＬＢをほぼ同じ時間間隔で周期的に非露光光ＬＢＡ，ＬＢＢ，ＬＢＣ，ＬＢＤとして光ファイバ４９Ａ，４９Ｂ，４９Ｃ，４９Ｄに供給する。さらに、ＡＯＭ駆動系２７は、図７（Ｂ）のＡＯＭ５２Ａ〜５２Ｄを駆動して、照射ユニット４８Ａ，４８Ｂ，４８Ｃ，４８Ｄから射出される非露光光ＬＢＡ〜ＬＢＤの照射領域５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄを、それぞれレンズ３２の領域３６を囲む領域内で位置Ｂ１Ａ，Ｂ３Ａ、位置Ｂ１Ｂ，Ｂ３Ｂ、位置Ｂ１Ｃ，Ｂ３Ｃ、及び位置Ｂ１Ｄ，Ｂ３Ｄの間を周期的に移動させる。
【００４４】
これによって、レンズ３２は半径方向の光量分布がほぼ均一になるため、高次の球面収差等の高次収差が補正される。
また、上記の非露光光照射装置４０による非露光光の照射タイミングとしては以下の（ａ）〜（ｇ）のようなタイミングが考えられる。どのタイミングを用いるかは製造プロセス毎に判定してもよい。
【００４５】
（ａ）収差成分の変動量に応じて照射する。（ｂ）露光光の照射と同期して非露光光を照射する。（ｃ）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。（ｄ）ウエハ交換中に照射する。（ｅ）収差成分の変動量が閾値以上なった時に照射する。収差成分の変動量は実測値又は計算値で閾値と比較する。（ｆ）照明条件を切換えるときに照射する。（ｇ）常に照射する。なお、収差成分の変動量については前述の方法により求めることができる。
【００４６】
本実施形態の作用効果等は以下の通りである。
（１）本実施形態の投影光学系ＰＬ内のレンズ３２及び非露光光照射装置４０を含む装置は、露光光ＩＬ（第１照明光）が照射されるレンズ３２を有する装置において、露光光ＩＬと波長域の異なる非露光光ＬＢＡ〜ＬＢＤ（第２照明光）を発生する光源系４１と、光源系４１で発生される非露光光ＬＢＡ〜ＬＢＤをレンズ３２の表面の照射領域５３Ａ〜５３Ｄに照射する照射ユニット４８Ａ〜４８Ｄと、光源系４１とレンズ３２の表面との間に配置されるＡＯＭ（音響光学変調素子）５２Ａ〜５２Ｄ（音響光学系）と、非露光光ＬＢＡ〜ＬＢＤの照射領域５３Ａ〜５３Ｄの位置を変更するためにＡＯＭ５２Ａ〜５２Ｄを駆動するＡＯＭ駆動系２７とを備えている。
【００４７】
この装置によれば、レンズ３２には、投影光学系ＰＬ内で結像特性補正用の非露光光ＬＢＡ〜ＬＢＤが照射される。そして、光源系４１とレンズ３２との間に配置されるＡＯＭ５２Ａ〜５２Ｄ内の超音波の周波数を切り替えてその回折角を（レンズ３２の光軸と直交する面内で）変更するのみで、簡単な構成で、レンズ３２に対する非露光光ＬＢＡ〜ＬＢＤの照射位置を変更できる。また、この装置によれば、振動を発生することなく、レンズ３２に対する非露光光ＬＢＡ〜ＬＢＤの照射位置を変更できる。従って、露光光ＩＬの光量分布が種々の非回転対称（不均一）な分布であっても、それに応じて非露光光ＬＢＡ〜ＬＢＤの照射位置を変更することで、レンズ３２の光量分布又は熱変形を回転対称に近づけることができる。
【００４８】
（２）また、照射ユニット４８Ａ〜４８Ｄは、光源系４１で発生される非露光光ＬＢＡ〜ＬＢＤをレンズ３２の表面に伝送する光ファイバ４９Ａ〜４９Ｄを有し、ＡＯＭ５２Ａ〜５２Ｄは光ファイバ４９Ａ〜４９Ｄとレンズ３２の表面との間に配置される。このようにＡＯＭ５２Ａ〜５２Ｄを非露光光ＬＢＡ〜ＬＢＤの光路上に配置する構成では、例えばミラーで非露光光ＬＢＡ〜ＬＢＤの光路を偏向する構成に比べて、構成が簡素化できるとともに、照射機構の組み立て調整が容易である。
【００４９】
（３）また、照射ユニット４８Ａ〜４８Ｄ及びＡＯＭ５２Ａ〜５２Ｄは、レンズ３２の表面の複数の照射領域５３Ａ〜５３Ｄに対応して複数組（４組）設けられているため、個々のＡＯＭ５２Ａ〜５２Ｄによる非露光光ＬＢＡ〜ＬＢＤの偏向量が少ない場合でも、レンズ３２の外周部のほぼ全面の任意の領域に非露光光を照射できる。
なお、照射ユニット４８Ａ〜４８Ｄの個数、ひいてはＡＯＭ５２Ａ〜５２Ｄの個数は任意である。さらに、例えばＡＯＭ５２Ａによる光束の偏向量を大きくできる場合には、レンズ３２の周囲の１箇所にのみ照射ユニット４８Ａ及びＡＯＭ５２Ａを配置し、照射ユニット４８Ａから射出される非露光光ＬＢＡをＡＯＭ５２Ａを介してレンズ３２の表面の必要な領域に時分割的に照射してもよい。
【００５０】
（４）また、非露光光照射装置４０は、光源系４１から発生する非露光光ＬＢを照射ユニット４８Ａ〜４８Ｄに時分割で切り換えて供給するＡＯＭ４６を有する時分割ユニット４４（切り替え部）を備えている。従って、１つの光源系４１を用いて、レンズ３２の周囲の複数の照射ユニット４８Ａ〜４８Ｄから順次非露光光ＬＢＡ〜ＬＢＤを照射できる。
（５）また、レンズ３２は、レチクル１１のパターンの像をウエハ１８上に形成する投影光学系ＰＬの一部を構成している。従って、露光光ＩＬの瞳面上での光量分布が非回転対称（不均一）な場合に、投影光学系ＰＬの非回転対称な結像特性を低減できる。
【００５１】
（６）また、本実施形態の露光装置は、露光光ＩＬでレチクル１１のパターンを照明し、露光光ＩＬでそのパターン及び投影光学系ＰＬを介してウエハ１８を露光する露光装置において、投影光学系ＰＬとして上記の非露光光照射装置４０を含む装置を備えている。
従って、投影光学系ＰＬの非回転対称な結像特性を補正又は高次の収差等を低減できるため、レチクル１１のパターンを高精度にウエハ１８上に転写できる。
【００５２】
（７）また、レチクル１１に対する照明条件が例えば２極照明等の非回転対称（不均一）な場合に、その照明条件に応じて投影光学系ＰＬ中のレンズ３２に対する非露光光ＬＢＡ〜ＬＢＤの照射領域５３Ａ〜５３Ｄの位置を変更している。従って、非回転対称な照明条件を用いる場合にも、レチクル１１のパターンを高精度にウエハ１８上に転写できる。
【００５３】
（８）本実施形態の露光方法は、露光光ＩＬと波長域の異なる非露光光ＬＢＡ〜ＬＢＤ（第２照明光）を  音響光学変調素子５２Ａ〜５２Ｄに入射し、前記音響光学素子から射出した第２照明光を前記投影光学素子に含まれるレンズ３２（光学素子）に照射することと、前記音響光学素子を駆動して前記光学素子に照射される第２照明光の照射領域を変更することと、前記第１照明光ＩＬでレチクルのパターンを照明し、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こととを含んでいる。この方法によれば、音響光学変調素子５２Ａ〜５２Ｄ内の超音波の周波数を切り替えてその回折角を変更するのみで、簡単な構成で、レンズ３２に対する非露光光ＬＢＡ〜ＬＢＤの照射位置または照射方向を変更できる。また、この方法によれば、振動を発生することなく、レンズ３２に対する非露光光ＬＢＡ〜ＬＢＤの照射位置または照射方向を変更できる。従って、露光光ＩＬの光量分布が種々の非回転対称（不均一）な分布であっても、それに応じて非露光光ＬＢＡ〜ＬＢＤの照射位置を変更することで、レンズ３２の光量分布又は熱変形を回転対称（均一）に近づけることができる。
次に、上記の実施形態については以下のような変形が可能である。
【００５４】
（１）図２（Ａ）では、照射ユニット４８Ａ〜４８Ｄに対してそれぞれ一つのＡＯＭ５２Ａ〜５２Ｄが設けられていたため、照射領域５３Ａ〜５３Ｄは１次元的に変更できた。これに対して、図８に示すように、照射ユニット４８Ａとレンズ３２との間に非露光光ＬＢＡをＹ方向（レンズ３２の光軸と直交する方向）に偏向する第１のＡＯＭ５２Ａと、非露光光ＬＢＡをＺ方向（レンズ３２の光軸方向）に偏向する第２のＡＯＭ５２ＡＺとを配置してもよい。この変形例によれば、レンズ３２上で非露光光ＬＢＡの照射領域５３Ａの位置をＸ方向及びＹ方向に２次元的に変更できる。
【００５５】
（２）上記の実施形態では光源系４１からの非露光光ＬＢをＡＯＭ４６を含む時分割ユニット４４によって複数の照射ユニット４８Ａ〜４８Ｄに分割している。しかしながら、光源系４１からの非露光光ＬＢを、例えば複数のガルバノミラーを組み合わせた光学系で照射ユニット４８Ａ〜４８Ｄに時分割的に供給してもよい。さらに、例えば非露光光の光源が半導体レーザである場合には、照射ユニット４８Ａ〜４８Ｄ毎に光源を設けてもよい。
【００５６】
（３）非露光光を照射するレンズは、上記の実施形態のレンズ３２のように照明光学系ＩＬＳの瞳面と共役な投影光学系ＰＬの瞳面の近傍のレンズとすると、センターアス等の補正効果が大きくなる。
しかしながら、投影光学系ＰＬの瞳面近傍の複数枚のレンズに非露光光を照射してもよい。さらに、例えば矩形の照明領域による結像特性の変動を抑制するような場合には、投影光学系ＰＬの物体面側及び／又は像面側の一つ又は複数の光学素子に非露光光を照射してもよい。
【００５７】
また、上記の実施形態の露光装置（露光方法）を用いて半導体デバイス等の電子デバイス（又はマイクロデバイス）を製造する場合、電子デバイスは、図９に示すように、電子デバイスの機能・性能設計を行うステップ２２１、この設計ステップに基づいたレチクル（マスク）を製作するステップ２２２、デバイスの基材である基板（ウエハ）を製造してレジストを塗布するステップ２２３、前述した実施形態の露光装置（露光方法）によりレチクルのパターンを基板（感光基板）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。
【００５８】
言い換えると、このデバイスの製造方法は、上記の実施形態の露光装置（露光方法）を用いてレチクルのパターンの像を基板（ウエハ）に転写することと、転写された基板をそのパターンの像に応じて処理すること（ステップ２２４）とを含んでいる。この際に、上記の実施形態によれば、露光装置の投影光学系ＰＬの種々の非回転対称な結像特性等を高精度に補正できるため、種々の電子デバイスを高精度に製造できる。
【００５９】
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、本発明は、反射光学系又は屈折光学系を含む投影光学系を用いる露光装置や、例えば米国特許出願公開第２００５／０２４８８５６号、同第２００７／２４２２４７号明細書、又は欧州特許出願公開第１４２０２９８号明細書等に開示されているような、投影光学系と露光対象の物体（ウエハ等）との間に露光光を透過する液体を供給する液浸型の露光装置において結像特性を補正する場合にも適用できる。この場合、投影光学系と物体との間の局所的空間だけに液体を介在させる局所液浸型のみならず、物体全体を液体に浸漬するタイプの液浸露光型の露光装置にも適用することができる。また、投影光学系と基板との間の液浸領域をその周囲のエアーカーテンで保持する液浸型の露光装置にも適用することができる。また、本発明は、例えば米国特許第６,５９０,６３４号明細書、米国特許第５,９６９,４４１号明細書、米国特許第６,２０８,４０７号明細書などに開示されるように、複数のステージを備えるマルチステージ型の露光装置または露光方法、あるいは、例えば国際公開第１９９９／２３６９２号パンフレット、米国特許第６,８９７,９６３号明細書などに開示されるように、計測部材（基準マーク、センサなど）を有する計測ステージを備える露光装置及び露光方法を用いる場合にも適用することができる。
【００６０】
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。すなわち、パターンが形成される物体は、ウエハに限られるものでなく、例えばガラスプレート、セラミック基板、フィルム部材、あるいはマスクブランクスなどでも良いし、その形状も円形に限らず矩形などでも良い。
更に、本発明は、前述のように、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。
【００６１】
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。
【００６２】
なお、本願に記載した上記公報、各国際公開パンフレット、米国特許及び米国特許出願公開明細書における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
【００６３】
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。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明によれば、光源と光学素子の表面との間に配置される音響光学系を用いることによって、簡単な構成で、その光学素子に対する第２照明光の照射位置を変更できる。また、この音響光学系を用いることによって、振動を発生することなく、その光学素子に対する第２照明光の照射位置を変更できる。本発明を用いることで、種々のパターンに応じた多様な照明条件に対してもすぐれた結像特性で露光を行うことができる。それゆえ、本発明は、半導体産業を含む精密機器産業の国際的な発展に著しく貢献することができる。
【符号の説明】
【００６５】
ＩＬＳ…照明光学系、１１…レチクル、ＰＬ…投影光学系、１６…結像特性補正機構、１８…ウエハ、２０…ウエハステージ、２４…主制御系、２７…ＡＯＭ駆動系、４０…非露光光照射機構、４１…光源系、４４…時分割ユニット、４８Ａ〜４８Ｄ…照射ユニット、４９Ａ〜４９Ｄ…光ファイバ、４６，５２Ａ〜５２Ｄ…ＡＯＭ（音響光学変調素子）
【図１】
2010267966.tif 000003
【図２】
2010267966.tif 000004
【図３】
2010267966.tif 000005
【図４】
2010267966.tif 000006
【図５】
2010267966.tif 000007
【図６】
2010267966.tif 000008
【図７】
2010267966.tif 000009
【図８】
2010267966.tif 000010
【図９】
2010267966.tif 000011