(57)【要約】照明光学系（１３）は、光源装置（１２）からの露光光（ＥＬ）が入射した場合に照明光学系（１３）の照明光路内の照明瞳面（２７）に二次光源を形成するオプティカルインテグレータ（２６）と、二次光源の第３面光源から射出される露光光（ＥＬ）の光路内に配置され、該露光光（ＥＬ）の入射角に応じて変化する透過率特性を有する第１の透過フィルタ（６６）と、二次光源の第４面光源から射出される露光光（ＥＬ）の光路内に配置され、該露光光（ＥＬ）の入射角に応じて変化する透過率特性を有する第２の透過フィルタ（６７）と、照明光学系（１３）の光軸ＡＸに対する傾斜角度が変化するように第１及び第２の透過フィルタ（６６，６７）を回転させる回転機構（６８）と、を備えている。
2010073794.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光で被照射面を照明する照明光学系であって、
前記光源からの光が入射した場合に前記照明光学系の照明光路内の照明瞳面に所定の光強度分布を形成するオプティカルインテグレータと、
前記照明瞳面内の第１領域を通過する第１照明光束の光路内に配置され、前記光の入射角に応じて変化する透過率特性を有する第１の透過フィルタと、
前記照明瞳面内の前記第１領域とは異なる第２領域を通過する第２照明光束の光路内に配置され、前記光の入射角に応じて変化する透過率特性を有する第２の透過フィルタと、
前記照明光学系の光軸に対する傾斜角度が変化するように前記第１及び第２の透過フィルタを回転させる回転機構と、を備えることを特徴とする照明光学系。
【請求項２】
前記回転機構は、前記第１及び第２透過フィルタの傾斜角度を調整させるべく駆動する駆動源を有することを特徴とする請求項１に記載の照明光学系。
【請求項３】
前記第１及び第２透過フィルタは、前記照明光学系の光軸方向において前記照明瞳面または前記照明瞳面と光学的に共役な瞳共役面を含んで設定される調整領域内にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の照明光学系。
【請求項４】
前記オプティカルインテグレータの前記被照射面側に配置されるコンデンサ光学系をさらに備え、
前記第１及び第２透過フィルタは、前記光の光軸方向において前記コンデンサ光学系の前記被照射面側に設定される調整領域内にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の照明光学系。
【請求項５】
前記被照射面上の所定の点に到達する光束の角度方向の光強度分布を計測する計測装置と、
該計測装置による計測結果に応じて前記駆動源を制御する制御装置と、をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の照明光学系。
【請求項６】
前記オプティカルインテグレータは、前記光軸と交差する面内に配列される複数の単位波面分割面を有することを特徴とする請求項１〜請求項５のうち何れか一項に記載の照明光学系。
【請求項７】
前記調整領域は、前記瞳共役面よりも前記光源側において前記瞳共役面に最も近接した位置に配置される第１光学素子と、前記瞳共役面よりも前記被照射面側において前記瞳共役面に最も近接した位置に配置される第２光学素子との間の領域であることを特徴とする請求項３に記載の照明光学系。
【請求項８】
前記第１光学素子及び前記第２光学素子のうち少なくとも一方の光学素子は、パワーを有する光学素子であることを特徴とする請求項７に記載の照明光学系。
【請求項９】
前記調整領域は、前記コンデンサ光学系と、該コンデンサ光学系よりも前記被照射面側において前記コンデンサ光学系に最も近接した位置に配置される光学素子との間の領域であることを特徴とする請求項４に記載の照明光学系。
【請求項１０】
前記光学素子は、パワーを有する光学素子であることを特徴とする請求項９に記載の照明光学系。
【請求項１１】
前記第１及び第２の透過フィルタは、前記光軸に対して略直交する方向に沿ってそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１〜請求項１０のうち何れか一項に記載の照明光学系。
【請求項１２】
前記第１領域及び第２領域は、前記照明瞳面内において重畳していないことを特徴とする請求項１〜請求項１１のうち何れか一項に記載の照明光学系。
【請求項１３】
前記照明瞳面内の第３領域を通過する第３照明光束の光路内に配置され、前記光の入射角に応じて変化する透過率特性を有する第３の透過フィルタと、
前記照明瞳面内の第４領域を通過する第４照明光束の光路内に配置され、前記光の入射角に応じて変化する透過率特性を有する第４の透過フィルタと、をさらに備え、
前記第３領域は、前記第１領域及び第２領域とは異なり、前記第４領域は、前記第１領域、第２領域及び第３領域とは異なることを特徴とする請求項１２に記載の照明光学系。
【請求項１４】
前記照明瞳面内の第３領域を通過する第３照明光束の光路内であって前記第１透過フィルタよりも前記光軸を中心とした径方向における内側に配置される第３の透過率フィルタと、
前記照明瞳面内の第４領域を通過する第４照明光束の光路内であって前記第２透過フィルタよりも前記光軸を中心とした径方向における内側に配置される第４の透過率フィルタと、をさらに備えることを特徴とする請求項１〜請求項１２のうち何れか一項に記載の照明光学系。
【請求項１５】
前記第３及び第４の透過フィルタは、前記第１及び第２の透過フィルタの前記光の入射角に対する透過率特性とは異なる透過率特性をそれぞれ有することを特徴とする請求項１３又は請求項１４に記載の照明光学系。
【請求項１６】
前記オプティカルインテグレータよりも前記光源側に配置され、且つ前記オプティカルインテグレータに入射する光の入射態様を調整可能な入射態様調整光学系をさらに備えることを特徴とする請求項１３〜請求項１５のうち何れか一項に記載の照明光学系。
【請求項１７】
前記光の入射態様は、前記オプティカルインテグレータの入射面における光の強度分布であることを特徴とする請求項１６に記載の照明光学系。
【請求項１８】
前記被照射面と光学的に共役な面を形成する投影光学系と組み合わせて用いられ、
前記照明瞳は、前記投影光学系の開口絞りと光学的に共役な位置に形成されることを特徴とする請求項１〜請求項１７のうち何れか一項に記載の照明光学系。
【請求項１９】
前記第２の透過フィルタは、前記オプティカルインテグレータよりも前記被照射面側であって且つ前記照明瞳面及び前記瞳共役面のうち少なくとも一方の前記被照射面側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の照明光学系。
【請求項２０】
光源からの光で被照射面を照明する照明光学系であって、
前記光源からの光が入射した場合に前記照明光学系の照明光路内の照明瞳面に所定の光強度分布を形成するオプティカルインテグレータと、
該オプティカルインテグレータよりも前記被照射面側であって且つ前記照明瞳面と光学的に共役な瞳共役面の前記光源側に配置され、前記光の入射角に応じて変化する透過率特性を有する第１の透過フィルタと、
前記オプティカルインテグレータよりも前記被照射面側であって且つ前記照明瞳面及び前記瞳共役面のうち少なくとも一方の前記被照射面側に配置され、前記光の入射角に応じて変化する透過率特性を有する第２の透過フィルタと、
前記照明光学系の光軸に対する傾斜角度が変化するように前記各透過フィルタを回転させる回転機構と、を備えることを特徴とする照明光学系。
【請求項２１】
前記回転機構は、前記第１及び第２の透過フィルタの傾斜角度を調整させるべく駆動する駆動源を有することを特徴とする請求項１９又は請求項２０に記載の照明光学系。
【請求項２２】
前記被照射面上の所定の点に到達する光束の角度方向の光強度分布を計測する計測装置と、
該計測装置による計測結果に応じて前記駆動源を制御する制御装置と、をさらに備えることを特徴とする請求項２１に記載の照明光学系。
【請求項２３】
前記オプティカルインテグレータは、前記光軸と交差する面内に配列される複数の単位波面分割面を有することを特徴とする請求項１９〜請求項２２のうち何れか一項に記載の照明光学系。
【請求項２４】
前記第１及び第２の透過フィルタは、前記瞳共役面を前記光軸方向において間に挟むようにそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１９〜請求項２３のうち何れか一項に記載の照明光学系。
【請求項２５】
前記瞳共役面の前記光源側には、前記第１の透過フィルタが複数設けられ、該各第１の透過フィルタは、前記照明瞳面内の複数の領域をそれぞれ通過する複数の照明光束の各光路内にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項２０〜請求項２４のうち何れか一項に記載の照明光学系。
【請求項２６】
前記照明瞳面及び前記瞳共役面のうち少なくとも一方の前記被照射面側には、前記第２の透過フィルタが複数設けられ、該各第２の透過フィルタは、前記照明瞳面内の複数の領域をそれぞれ通過する前記複数の照明光束の前記各光路内にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項２５に記載の照明光学系。
【請求項２７】
前記照明瞳面及び前記瞳共役面のうち少なくとも一方の前記被照射面側には、前記第２の透過フィルタが複数設けられ、該各第２の透過フィルタは、前記照明瞳面内の複数の領域をそれぞれ通過する複数の照明光束の各光路内にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項２０〜請求項２４のうち何れか一項に記載の照明光学系。
【請求項２８】
前記被照射面と光学的に共役な面を形成する投影光学系と組み合わせて用いられ、
前記照明瞳面は、前記投影光学系の開口絞りと光学的に共役な位置に形成されることを特徴とする請求項１９〜請求項２７のうち何れか一項に記載の照明光学系。
【請求項２９】
光源から出力される光を前記被照射面上の所定のパターンへ導く請求項１〜請求項２８のうち何れか一項に記載の照明光学系を備え、
該照明光学系から射出される光で前記所定のパターンを照明することにより形成されたパターンの像を、感光材料が塗布された基板上に投影することを特徴とする露光装置。
【請求項３０】
前記パターンの像を前記基板上に投影するための投影光学系をさらに備え、
該投影光学系に対して前記パターン及び前記基板を走査方向に沿って相対移動させることにより、前記基板上に前記パターンの像を投影することを特徴とする請求項２９に記載の露光装置。
【請求項３１】
請求項２９又は請求項３０に記載の露光装置を用いて、前記パターンの像を前記基板の表面に露光する露光ステップと、
該露光ステップ後において、前記基板を現像して前記パターンの像に対応する形状のマスク層を前記基板の表面に形成する現像ステップと、
該現像ステップ後において、前記マスク層を介して前記基板の表面を加工する加工ステップと、を含むことを特徴とするデバイスの製造方法。
【請求項３２】
光源からの光で被照射面を照明する照明光学系であって、前記光源からの光が入射した場合に前記照明光学系の照明光路内の照明瞳面に所定の光強度分布を形成するオプティカルインテグレータを備える照明光学系と組み合わせて用いられる透過フィルタユニットにおいて、
前記照明瞳面内の第１領域を通過する第１照明光束の光路内に配置され、前記光の入射角に応じて変化する透過率特性を有する第１の透過フィルタと、
前記照明瞳面内の前記第１領域とは異なる第２領域を通過する第２照明光束の光路内に配置され、前記光の入射角に応じて変化する透過率特性を有する第２の透過フィルタと、
前記照明光学系の光軸に対する傾斜角度が変化するように前記第１及び第２の透過フィルタを回転させる回転機構と、を備えることを特徴とする透過フィルタユニット。
【請求項３３】
前記回転機構は、前記第１及び第２透過フィルタの傾斜角度を調整させるべく駆動する駆動源を有することを特徴とする請求項３２に記載の透過フィルタユニット。
【請求項３４】
前記第１及び第２透過フィルタは、前記照明光学系の光軸方向において前記照明瞳面または前記照明瞳面と光学的に共役な瞳共役面を含んで設定される調整領域内にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項３２又は請求項３３に記載の透過フィルタユニット。
【請求項３５】
前記照明光学系は、前記オプティカルインテグレータの前記被照射面側に配置されるコンデンサ光学系をさらに備え、
前記第１及び第２透過フィルタは、前記光の光軸方向において前記コンデンサ光学系の前記被照射面側に設定される調整領域内にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項３２又は請求項３３に記載の透過フィルタユニット。
【請求項３６】
前記調整領域は、前記瞳共役面よりも前記光源側において前記瞳共役面に最も近接した位置に配置される第１光学素子と、前記瞳共役面よりも前記被照射面側において前記瞳共役面に最も近接した位置に配置される第２光学素子との間の領域であることを特徴とする請求項３４に記載の透過フィルタユニット。
【請求項３７】
前記第１光学素子及び前記第２光学素子のうち少なくとも一方の光学素子は、パワーを有する光学素子であることを特徴とする請求項３６に記載の透過フィルタユニット。
【請求項３８】
前記調整領域は、前記コンデンサ光学系と、該コンデンサ光学系よりも前記被照射面側において前記コンデンサ光学系に最も近接した位置に配置される光学素子との間の領域であることを特徴とする請求項３５に記載の透過フィルタユニット。
【請求項３９】
前記光学素子は、パワーを有する光学素子であることを特徴とする請求項３８に記載の透過フィルタユニット。
【請求項４０】
前記第１及び第２の透過フィルタは、前記光軸に対して略直交する方向に沿ってそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項３２〜請求項３９のうち何れか一項に記載の透過フィルタユニット。
【請求項４１】
前記第１領域及び第２領域は、前記照明瞳面内において重畳していないことを特徴とする請求項３２〜請求項４０のうち何れか一項に記載の透過フィルタユニット。
【請求項４２】
前記第２の透過フィルタは、前記オプティカルインテグレータよりも前記被照射面側であって且つ前記照明瞳面及び前記瞳共役面のうち少なくとも一方の前記被照射面側に配置されることを特徴とする請求項３２に記載の透過フィルタユニット。
【請求項４３】
光源からの光で被照射面を照明する照明光学系であって、前記光源からの光が入射した場合に前記照明光学系の照明光路内の照明瞳面に所定の光強度分布を形成するオプティカルインテグレータを備える照明光学系と組み合わせて用いられる透過フィルタユニットにおいて、
該オプティカルインテグレータよりも前記被照射面側であって且つ前記照明瞳面と光学的に共役な瞳共役面の前記光源側に配置され、前記光の入射角に応じて変化する透過率特性を有する第１の透過フィルタと、
前記オプティカルインテグレータよりも前記被照射面側であって且つ前記照明瞳面及び前記瞳共役面のうち少なくとも一方の前記被照射面側に配置され、前記光の入射角に応じて変化する透過率特性を有する第２の透過フィルタと、
前記照明光学系の光軸に対する傾斜角度が変化するように前記各透過フィルタを回転させる回転機構と、を備えることを特徴とする透過フィルタユニット。
【請求項４４】
前記回転機構は、前記第１及び第２の透過フィルタの傾斜角度を調整させるべく駆動する駆動源を有することを特徴とする請求項４２又は請求項４３に記載の透過フィルタユニット。
【請求項４５】
前記第１及び第２の透過フィルタは、前記瞳共役面を前記光軸方向において間に挟むようにそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項４２〜請求項４４のうち何れか一項に記載の透過フィルタユニット。
【請求項４６】
前記瞳共役面の前記光源側には、前記第１の透過フィルタが複数設けられ、該各第１の透過フィルタは、前記照明瞳面内の複数の領域をそれぞれ通過する複数の照明光束の各光路内にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項４３〜請求項４５のうち何れか一項に記載の透過フィルタユニット。
【請求項４７】
前記照明瞳面及び前記瞳共役面のうち少なくとも一方の前記被照射面側には、前記第２の透過フィルタが複数設けられ、該各第２の透過フィルタは、前記照明瞳面内の複数の領域をそれぞれ通過する前記複数の照明光束の前記各光路内にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項４６に記載の透過フィルタユニット。
【請求項４８】
前記照明瞳面及び前記瞳共役面のうち少なくとも一方の前記被照射面側には、前記第２の透過フィルタが複数設けられ、該各第２の透過フィルタは、前記照明瞳面内の複数の領域をそれぞれ通過する複数の照明光束の各光路内にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項４３〜請求項４５のうち何れか一項に記載の透過フィルタユニット。
【請求項４９】
前記被照射面と光学的に共役な面を形成する投影光学系と組み合わせて用いられ、
前記照明瞳面は、前記投影光学系の開口絞りと光学的に共役な位置に形成されることを特徴とする請求項３２〜請求項４８のうち何れか一項に記載の透過フィルタユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明光学系、該照明光学系を備える露光装置、及び該露光装置を用いるデバイスの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体集積回路などのマイクロデバイスを製造するための露光装置は、光源から出力される露光光を所定のパターンが形成されるレチクルなどのマスクに導くための照明光学系を備えている。こうした照明光学系には、オプティカルインテグレータとしてのフライアイレンズが設けられている。そして、フライアイレンズに露光光が入射した場合、該フライアイレンズの射出面側においてマスクの被照射面に対して光学的にフーリエ変換の関係にある照明瞳面には、所定の光強度分布（以下、「瞳強度分布」という。）が形成される。なお、瞳強度分布が形成される照明瞳面のことを、多数の面光源からなる二次光源ともいう。【０００３】
こうした二次光源から射出される露光光は、コンデンサレンズにより集光された後、マスクを重畳的に照明するようになっている。そして、マスクを透過した露光光は、投影光学系を介して感光材料の塗布されるウエハなどの基板上を照射するようになっている。その結果、基板上には、マスクのパターンが投影露光（転写）される。【０００４】
ところで、近年では、マスクに形成されるパターンの高集積化（微細化）が進んでいる。そのため、マスクの微細パターンを基板上に正確に転写するためには、基板上に均一な照度分布を有する照射領域（「静止露光領域」ともいう。）を形成させることが不可欠である。そこで、従来から、マスクの微細パターンを基板上に正確に転写するために、例えば輪帯状や複数極状（２極状、４極状など）の瞳強度分布を照明瞳面に形成し、投影光学系の焦点深度や解像力を向上させていた（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００６／００５５８３４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、マスクの微細パターンを基板上に正確に転写する際には、照明瞳面における瞳強度分布を所望の形状に調整するだけでなく、最終的な被照射面である基板上の各点の光強度をほぼ均一に調整する必要がある。基板上の各点での光強度にばらつきがあると、基板上の位置毎にパターンの線幅がばらついて、マスクの微細パターンを露光領域の全体に亘って所望の線幅で基板上に正確に転写することができないおそれがあった。【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、被照射面での光強度分布を調整することができる照明光学系、露光装置、及びデバイスの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明は、実施形態に示す図面に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明の一態様に従う照明光学系は、光源（１２）からの光（ＥＬ）で被照射面（Ｒａ、Ｗａ）を照明する照明光学系（１３）であって、前記光源（１２）からの光（ＥＬ）が入射した場合に前記照明光学系（１３）の照明光路内の照明瞳面（２７）に所定の光強度分布を形成するオプティカルインテグレータ（２６）と、前記照明瞳面（２７）内の第１領域を通過する第１照明光束の光路内に配置され、前記光の入射角（θ、θ１、θ２、θ３）に応じて変化する透過率特性を有する第１の透過フィルタ（６６）と、前記照明瞳面（２７）内の前記第１領域とは異なる第２領域を通過する第２照明光束の光路内に配置され、前記光の入射角（θ、θ１、θ２、θ３）に応じて変化する透過率特性を有する第２の透過フィルタ（６７）と、前記照明光学系（１３）の光軸（ＡＸ）に対する傾斜角度が変化するように前記第１及び第２の透過フィルタ（６６，６７）を回転させる回転機構（６８）と、を備えることを要旨とする。【０００９】
上記構成によれば、第１照明光束が被照射面（Ｒａ、Ｗａ）を照射する際の光強度は、第１照明光束の光路内に配置される第１の透過フィルタ（６６）を回転させることにより、調整される。また、第２照明光束が被照射面（Ｒａ、Ｗａ）を照射する際の光強度は、第２照明光束の光路内に配置される第２の透過フィルタ（６７）を回転させることにより、調整される。すなわち、各透過フィルタ（６６，６７）を回転させることにより、被照射面（Ｒａ、Ｗａ）上の照射領域内における光強度分布が調整される。そのため、こうした各透過フィルタ（６６，６７）の回転によって、被照射面（Ｒａ、Ｗａ）上の各点における光強度分布（「瞳強度分布」ともいう。）を独立的に調整でき、結果として、各点における光強度分布を互いに略同一性状の分布に調整することが可能となる。【００１０】
なお、本発明をわかりやすく説明するために実施形態を示す図面の符号に対応づけて説明したが、本発明が実施形態に限定されるものではないことは言うまでもない。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、被照射面での光強度分布を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態における露光装置を示す概略構成図。
【図２】一対のマイクロフライアイレンズを模式的に示す斜視図。
【図３】照明瞳面に形成される４極状の二次光源を示す模式図。
【図４】（ａ）はレチクル上に形成される照明領域を示す模式図、（ｂ）はウエハ上に形成される静止露光領域を示す模式図。
【図５】静止露光領域内の中心点に入射する入射光によって形成される第１瞳強度分布を示す模式図。
【図６】静止露光領域内の周辺点に入射する入射光によって形成される第２瞳強度分布を示す模式図。
【図７】（ａ）は静止露光領域内の中心点に対応する第１瞳強度分布のＺ軸方向に沿った光強度を示すグラフ、（ｂ）は静止露光領域内の周辺点に対応する第２瞳強度分布のＺ軸方向に沿った光強度を示すグラフ。
【図８】第１実施形態における分布補正光学系を示す概略構成図。
【図９】分布補正光学系を図８とは異なる方向から見た場合の概略構成図。
【図１０】各透過フィルタの透過率特性を示すグラフ。
【図１１】変更例における分布補正光学系を示す概略構成図。
【図１２】第２実施形態における露光装置を示す概略構成図。
【図１３】照明瞳面に形成される円形状の二次光源を示す模式図。
【図１４】第２実施形態における分布補正光学系を示す概略構成図。
【図１５】（ａ）は調整領域内に透過フィルタを一枚だけ配置した場合を示す概略構成図、（ｂ）は入射角と透過率との関係を示すグラフ。
【図１６】（ａ）は各透過フィルタが互いに逆方向に回転した場合を示す概略構成図、（ｂ）は第１の透過フィルタを透過する際の入射角と透過率との関係を示すグラフと第２の透過フィルタを透過する際の入射角と透過率との関係を示すグラフ、（ｃ）は第１及び第２の透過フィルタを共に透過する際の入射角と透過率との関係を示すグラフ。
【図１７】（ａ）は各透過フィルタが互いに同じ方向に回転した場合を示す概略構成図、（ｂ）は第１の透過フィルタを透過する際の入射角と透過率との関係を示すグラフと第２の透過フィルタを透過する際の入射角と透過率との関係を示すグラフ、（ｃ）は第１及び第２の透過フィルタを共に透過する際の入射角と透過率との関係を示すグラフ。
【図１８】第３実施形態における分布補正光学系を示す概略構成図。
【図１９】別の変更例における分布補正光学系を示す概略構成図。
【図２０】更に別の変更例における分布補正光学系を示す概略構成図。
【図２１】デバイスの製造例のフローチャート。
【図２２】半導体デバイスの場合の基板処理に関する詳細なフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明を具体化した第１実施形態について図１〜図９に基づき説明する。なお、第１実施形態では、後述する投影光学系１５の光軸（図１における上下方向）をＺ軸方向というと共に、図１における左右方向をＹ軸方向といい、さらに、図１において紙面と直交する方向をＸ軸方向というものとする。
【００１４】
図１に示すように、第１実施形態の露光装置１１は、所定の回路パターンが形成された透過型のレチクルＲに露光光ＥＬを照明することにより、表面Ｗａ（＋Ｚ方向側の面であって、図１では上面）にレジストなどの感光材料が塗布されたウエハＷに回路パターンの像を投影するための装置である。こうした露光装置１１は、光源装置１２から射出された露光光ＥＬをレチクルＲの被照射面Ｒａ（＋Ｚ方向側の面）に導く照明光学系１３と、レチクルＲを保持するレチクルステージ１４と、レチクルＲを通過した露光光ＥＬをウエハＷの表面Ｗａに導く投影光学系１５と、ウエハＷを保持するウエハステージ１６とを備えている。なお、第１実施形態の光源装置１２は、１９３ｎｍの波長の光を出力するＡｒＦエキシマレーザ光源を有し、該ＡｒＦエキシマレーザ光源から出力される光が露光光ＥＬとして露光装置１１内に導かれる。
【００１５】
照明光学系１３は、光源装置１２から射出される露光光ＥＬを所定の断面形状（例えば、断面略矩形状）をなす平行な光束に変換するための整形光学系１７と、該整形光学系１７から射出された露光光ＥＬをレチクルＲ側（ここでは、＋Ｙ方向側であって図１における右側）に反射する第１反射ミラー１８とを備えている。この第１反射ミラー１８の射出側（レチクルＲ側）には、回折光学素子１９が設けられている。この回折光学素子１９は、ガラス基板に露光光ＥＬの波長と同程度のピッチを有する複数の段差を形成することにより構成されており、入射側（光源装置１２側）から入射した露光光ＥＬを所定の角度に回折する作用を有している。例えば、輪帯照明用の回折光学素子１９を用いる場合、回折光学素子１９に入射側から断面略矩形状をなす平行な光束の露光光ＥＬが入射すると、回折光学素子１９からは、断面形状が輪帯状（略円環状）をなす光束がレチクルＲ側に射出される。また、複数極（２極、４極、８極など）照明用の回折光学素子１９を用いる場合、回折光学素子１９に入射側から断面略矩形状をなす平行な光束の露光光ＥＬが入射すると、回折光学素子１９からは、極の数に応じた複数（例えば４つ）の光束がレチクルＲ側に射出される。
【００１６】
また、照明光学系１３には、回折光学素子１９から射出される露光光ＥＬが入射するアフォーカル光学系２０（「無焦点光学系」ともいう。）が設けられている。このアフォーカル光学系２０は、第１レンズ群２１（図１では一枚のレンズのみを図示）と、該第１レンズ群２１よりも射出側に配置される第２レンズ群２２（図１では一枚のレンズのみを図示）とを有している。そして、アフォーカル光学系２０の入射側の焦点位置は、回折光学素子１９の設置位置と略同一であると共に、アフォーカル光学系２０の射出側の焦点位置は、図１において破線で示す所定面２３の位置と略同一となるように形成されている。
【００１７】
また、第１レンズ群２１と第２レンズ群２２との間の光路内において、後述するオプティカルインテグレータ２６の照明瞳面２７と光学的に共役な位置又はその近傍には、露光光ＥＬの入射位置に応じて透過率の異なる透過率分布を有する補正フィルタ２４が設けられている。この補正フィルタ２４は、入射側面及び射出側面が平行なガラス基板に対してクロムや酸化クロムなどから構成される遮光性ドットのパターンが形成されたフィルタである。
【００１８】
また、アフォーカル光学系２０のレチクルＲ側には、σ値（σ値＝照明光学系１３のレチクルＲ側の開口数／投影光学系１５のレチクルＲ側の開口数）を可変させるためのズーム光学系２５が設けられており、該ズーム光学系２５は、所定面２３よりも射出側に配置されている。そして、ズーム光学系２５から射出される露光光ＥＬは、ズーム光学系２５によって平行な光束に変換された後、該ズーム光学系２５の射出側に配置されるオプティカルインテグレータ２６に入射するようになっている。そして、オプティカルインテグレータ２６は、入射した露光光ＥＬを複数の光束に波面分割し、その射出側（＋Ｙ方向側）に位置する照明瞳面２７に所定の光強度分布（「瞳強度分布」ともいう。）を形成するようになっている。なお、瞳強度分布が形成される照明瞳面２７のことを、多数の面光源からなる二次光源６０（図３参照）ともいう。
【００１９】
オプティカルインテグレータ２６は、その入射面（−Ｙ方向側の面であって、図１では左面）がズーム光学系２５の射出側の焦点位置（瞳面ともいう。）又は該焦点位置近傍に位置するように配置されている。すなわち、ズーム光学系２５は、所定面２３とオプティカルインテグレータ２６の入射面とを実質的にフーリエ変換の関係とすると共に、アフォーカル光学系２０の瞳面（即ち、補正フィルタ２４の設置位置）とオプティカルインテグレータ２６の入射面とを光学的にほぼ共役となる位置に配置されている。
【００２０】
オプティカルインテグレータ２６の射出側には、投影光学系１５の入射瞳面と光学的にほぼ共役な位置に配置され、且つ二次光源６０の照明に寄与する範囲を規定するための図示しない照明開口絞りが設けられている。この照明開口絞りは、大きさ及び形状の異なる複数の開口部を有している。そして、照明開口絞りでは、二次光源６０から射出される露光光ＥＬの断面形状に対応した開口部が露光光ＥＬの光路内に配置される。すなわち、二次光源６０から射出される露光光ＥＬの断面形状が輪帯状である場合、照明開口絞りは、輪帯状に対応した形状の開口部が露光光ＥＬの光路内に位置するように駆動するようになっている。また、二次光源６０から射出される露光光ＥＬの断面形状が４極状である場合、照明開口絞りは、４極状に対応した形状の開口部が露光光ＥＬの光路内に位置するように駆動するようになっている。
【００２１】
オプティカルインテグレータ２６及び上記照明開口絞りの射出側には、少なくとも一枚のレンズ（図１では一枚のみ図示）から構成される第１コンデンサ光学系２８と、該第１コンデンサ光学系２８の射出側であって且つレチクルＲの被照射面Ｒａと光学的に共役な位置に配置されるレチクルブラインド２９（「マスクブラインド」ともいう。）とが設けられている。第１コンデンサ光学系２８は、パワー（焦点距離の逆数）を有する光学素子（レンズ）から構成されている。また、レチクルブラインド２９には、長手方向がＺ軸方向であって且つ短手方向がＸ軸方向となる矩形状の開口部２９ａが形成されている。そして、第１コンデンサ光学系２８から射出された露光光ＥＬは、レチクルブラインド２９を重畳的に照明するようになっている。なお、パワーを有する光学素子とは、露光光ＥＬが光学素子に入射することにより、該露光光ＥＬの特性が変化するような光学素子のことである。
【００２２】
また、レチクルブラインド２９の射出側には、パワーを有するレンズから構成される第２コンデンサ光学系３０が設けられており、該第２コンデンサ光学系３０は、レチクルブラインド２９側から入射した光を略平行な光束に変換するようになっている。また、第２コンデンサ光学系３０の射出側には、該レチクルＲ上に形成される照明領域ＥＲ１（図４（ａ）参照）や該照明領域ＥＲ１と光学的に共役な関係になるウエハＷ上に形成される静止露光領域ＥＲ２（図４（ｂ）参照）内の各点における光強度分布を補正するための分布補正光学系３１が設けられている。なお、分布補正光学系３１の具体的な構成については、後述するものとする。
【００２３】
そして、分布補正光学系３１から射出される露光光ＥＬは、結像光学系３２に入射するようになっている。この結像光学系３２は、入射側レンズ群３３と、該入射側レンズ群３３から射出される露光光ＥＬを−Ｚ方向側（図１では下側）に反射する第２反射ミラー３４と、該第２反射ミラー３４の射出側に配置される射出側レンズ群３５とを備えている。入射側レンズ群３３は、少なくとも一枚（図１では一枚のみ図示）のパワーを有する光学素子（レンズ）から構成されると共に、射出側レンズ群３５は、少なくとも一枚（図１では一枚のみ図示）のパワーを有する光学素子（レンズ）から構成されている。そして、結像光学系３２から射出される露光光ＥＬは、レチクルＲの被照射面Ｒａを重畳的に照明するようになっている。なお、第１実施形態では、レチクルブラインド２９の開口部２９ａの形状は、上述したように、矩形状をなしている。そのため、レチクルＲ上の照明領域ＥＲ１及びウエハＷ上の静止露光領域ＥＲ２は、図４（ａ）（ｂ）に示すように、長手方向がＹ軸方向となり、且つ短手方向がＸ軸方向となる矩形状にそれぞれ形成される。
【００２４】
レチクルステージ１４は、図１に示すように、投影光学系１５の物体面側において、そのレチクルＲの載置面が投影光学系１５の光軸方向（Ｚ軸方向）とほぼ直交するように配置されている。また、レチクルステージ１４には、保持するレチクルＲをＸ軸方向に所定ストロークで移動させる図示しないレチクルステージ駆動部が設けられている。
【００２５】
また、レチクルステージ１４の近傍には、瞳強度分布計測装置３６が設けられている。この瞳強度分布計測装置３６は、二次光源６０においてレチクルＲ上の照明領域ＥＲ１内の一点に入射する各入射光によって形成される瞳強度分布を点毎（位置毎）に計測する装置である。こうした瞳強度分布計測装置３６は、射出側レンズ群３５からレチクルＲに向けて射出される露光光ＥＬの一部（「反射光」ともいう。）を反射させるビームスプリッタ３７と、該ビームスプリッタ３７に反射された反射光が入射する計測用レンズ３８と、該計測用レンズ３８から射出された反射光が入射する検出部３９とを備えている。この検出部３９は、ＣＣＤ撮像素子やフォトダイオードなどを有しており、検出部３９からは、入射した反射光に応じた検出信号が制御装置４０に出力される。そして、制御装置４０は、検出部３９からの検出信号に基づき、照明領域ＥＲ１の点毎の瞳強度分布を導出するようになっている。なお、瞳強度分布計測装置３６については、例えば特開２００６−５４３２８号公報や特開２００３−２２９６７号公報及びこれに対応する米国特許出願公開第２００３／００３８２２５号明細書に開示されている。
【００２６】
投影光学系１５は、内部が窒素などの不活性ガスで充填された鏡筒４１を備え、この鏡筒４１内には、図示しない複数のレンズが露光光ＥＬの光路（Ｚ軸方向）に沿って設けられている。また、鏡筒４１内において、ウエハＷの表面Ｗａの設置位置及びレチクルＲの被照射面Ｒａの設置位置と光学的にフーリエ変換の関係となる位置には、開口絞り４２が配置されている。そして、露光光ＥＬにて照明されたレチクルＲ上の回路パターンの像は、投影光学系１５を介して所定の縮小倍率に縮小された状態で、ウエハステージ１６上のウエハＷに投影転写される。ここで、光路とは、使用状態において、露光光ＥＬが通ることが意図されている経路のことを示している。
【００２７】
ウエハステージ１６は、投影光学系１５の光軸とほぼ直交する平面状の載置面４３を備え、該載置面４３上には、ウエハＷが載置される。また、ウエハステージ１６には、保持するウエハＷをＸ軸方向に所定ストロークで移動させる図示しないウエハステージ駆動部が設けられている。さらに、ウエハステージ１６には、ウエハＷの表面Ｗａが投影光学系１５の光軸と直交状態となるように、ウエハＷの位置を微調整させる機能が設けられている。
【００２８】
そして、第１実施形態の露光装置１１を用いてウエハＷにパターンの像を投影する場合、レチクルＲは、上記レチクルステージ駆動部の駆動によって、＋Ｘ方向側から−Ｘ方向側（図１では紙面手前側から紙面奥手側）に所定ストローク毎に移動する。すると、レチクルＲにおける照明領域ＥＲ１は、該レチクルＲの被照射面Ｒａの−Ｘ方向側から＋Ｘ方向側（図１では紙面奥手側から紙面手前側）に沿って移動する。すなわち、レチクルＲのパターンが−Ｘ方向側から＋Ｘ方向側に順にスキャンされる。また、ウエハＷは、上記ウエハステージ駆動部の駆動によって、レチクルＲのＸ軸方向に沿った移動に対して投影光学系１５の縮小倍率に応じた速度比で−Ｘ方向側から＋Ｘ方向側に同期して移動する。その結果、ウエハＷの一つのショット領域には、レチクルＲ及びウエハＷの同期移動に伴って、レチクルＲ上の回路パターンを所定の縮小倍率に縮小した形状のパターンが形成される。そして、一つのショット領域へのパターンの形成が終了した場合、ウエハＷの他のショット領域に対するパターンの形成が連続して行われる。
【００２９】
次に、第１実施形態のオプティカルインテグレータ２６について図２に基づき説明する。なお、図２では、明細書の説明理解の便宜上、後述する各シリンドリカルレンズ面５２，５３，５４，５５の大きさが誇張して描かれているものとする。
【００３０】
図２に示すように、オプティカルインテグレータ２６は、照明光学系１３の光軸ＡＸ（図１及び図２では一点鎖線で示す。）に沿って配置される一対のマイクロフライアイレンズ５０，５１を備えている。これら両マイクロフライアイレンズ５０，５１は、オプティカルインテグレータ２６の射出側に位置する照明瞳面２７が投影光学系１５の開口絞り４２と光学的に共役な位置に形成されるようにそれぞれ配置されている。
【００３１】
入射側に位置する第１マイクロフライアイレンズ５０の入射側、及び射出側に位置する第２マイクロフライアイレンズ５１の入射側には、照明光学系１３の光軸ＡＸとほぼ直交する入射面５０ａ，５１ａがそれぞれ形成されている。また、第１マイクロフライアイレンズ５０の射出側、及び第２マイクロフライアイレンズ５１の射出側には、照明光学系１３の光軸ＡＸとほぼ直交する射出面５０ｂ，５１ｂがそれぞれ形成されている。そして、両マイクロフライアイレンズ５０，５１の入射面５０ａ，５１ａ側には、Ｚ軸方向に延びる複数（図２では１０個）のシリンドリカルレンズ面５２，５３がＸ軸方向に沿ってそれぞれ配列されている。これら各シリンドリカルレンズ面５２，５３は、円柱の一部を切り取った形状をなすようにそれぞれ形成されており、各シリンドリカルレンズ面５２，５３のＸ軸方向における長さ（即ち、幅）は、第１幅Ｈ１である。
【００３２】
また、両マイクロフライアイレンズ５０，５１の射出面５０ｂ，５１ｂ側には、Ｘ軸方向に延びる複数（図２では１０個）のシリンドリカルレンズ面５４，５５がＺ軸方向に沿ってそれぞれ配列されている。これら各シリンドリカルレンズ面５４，５５は、円柱の一部を切り取った形状をなすようにそれぞれ形成されており、各シリンドリカルレンズ面５４，５５のＺ軸方向における長さ（即ち、幅）は、第１幅Ｈ１よりも広い第２幅Ｈ２である。なお、第１幅Ｈ１及び第２幅Ｈ２は、レチクルブラインド２９の開口部２９ａにおけるＸ軸方向における長さ及びＺ軸方向における長さ、即ち照明領域ＥＲ１及び静止露光領域ＥＲ２のＸ軸方向における長さ及びＹ軸方向における長さとそれぞれ対応関係がある。
【００３３】
オプティカルインテグレータ２６のＸ軸方向に関する屈折作用に着目した場合、照明光学系１３の光軸ＡＸに沿って入射した露光光ＥＬ（即ち、平行光束）は、第１マイクロフライアイレンズ５０の入射面５０ａに形成される各シリンドリカルレンズ面５２によってＸ軸方向に沿って第１幅Ｈ１の間隔で波面分割される。そして、各シリンドリカルレンズ面５２によって波面分割された各光束は、第２マイクロフライアイレンズ５１の入射面５１ａに形成される各シリンドリカルレンズ面５３のうち個別対応するシリンドリカルレンズ面でそれぞれ集光作用を受け、その後、オプティカルインテグレータ２６の射出側に位置する照明瞳面２７上でそれぞれ集光するようになっている。また、オプティカルインテグレータ２６のＺ軸方向に関する屈折作用に着目した場合、照明光学系１３の光軸ＡＸに沿って入射した露光光ＥＬ（即ち、平行光束）は、第１マイクロフライアイレンズ５０の射出面５０ｂに形成される各シリンドリカルレンズ面５４によってＸ軸方向に沿って第２幅Ｈ２の間隔で波面分割される。そして、各シリンドリカルレンズ面５４によって波面分割された各光束は、第２マイクロフライアイレンズ５１の射出面５１ｂに形成される各シリンドリカルレンズ面５５のうち個別対応するシリンドリカルレンズ面でそれぞれ集光作用を受け、その後、オプティカルインテグレータ２６の射出側に位置する照明瞳面２７上でそれぞれ集光するようになっている。
【００３４】
なお、各マイクロフライアイレンズ５０，５１の各シリンドリカルレンズ面５２〜５５の第１幅Ｈ１及び第２幅Ｈ２は、本来、非常に狭い。そのため、第１実施形態のオプティカルインテグレータ２６での波面分割数は、複数のレンズ要素から構成されるフライアイレンズを用いる場合に比して多い。その結果、オプティカルインテグレータ２６の入射側に形成される大局的な光強度分布と、射出側である照明瞳面２７に形成される二次光源全体の大局的な光強度分布とは、互いに高い相関関係を示す。したがって、オプティカルインテグレータ２６の入射側及び該入射側と光学的に共役な面における光強度分布についても、瞳強度分布と称すことができる。
【００３５】
ここで、回折光学素子１９として輪帯照明用の回折光学素子が用いられる場合、オプティカルインテグレータ２６の入射側には、照明光学系１３の光軸ＡＸを中心とした輪帯状の照野が形成される。その結果、オプティカルインテグレータ２６の射出側に位置する照明瞳面２７には、入射側に形成される輪帯状の照野と同じ、輪帯状の二次光源６０が形成される。また、回折光学素子１９として複数極照明用の回折光学素子が用いられる場合、オプティカルインテグレータ２６の入射側には、照明光学系１３の光軸ＡＸを中心とした複数の所定形状（円弧状、円形状など）の照野からなる複数極状の照野が形成される。その結果、オプティカルインテグレータ２６の射出側に位置する照明瞳面２７には、入射側に形成される複数極状の照野と同じ、複数極状の二次光源６０が形成される。なお、第１実施形態では、４極照明用の回折光学素子１９が用いられるものとする。
【００３６】
すなわち、オプティカルインテグレータ２６の射出側に位置する照明瞳面２７には、図３に示すように、４つの円弧状の実質的な面光源（以下、単に「面光源」という。）６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄからなる４極状の二次光源６０（瞳強度分布）が形成される。具体的には、二次光源６０は、照明光学系１３の光軸ＡＸの＋Ｘ方向側に位置する円弧状の第１面光源６０ａと、照明光学系１３の光軸ＡＸの−Ｘ方向側に位置する円弧状の第２面光源６０ｂとを有しており、第１面光源６０ａと光軸ＡＸとの間隔は、第２面光源６０ｂと光軸ＡＸとの間隔とほぼ等間隔となっている。また、二次光源６０は、照明光学系１３の光軸ＡＸの＋Ｚ方向側に位置する円弧状の第３面光源６０ｃと、照明光学系１３の光軸ＡＸの−Ｚ方向側に位置する円弧状の第４面光源６０ｄとを有しており、第３面光源６０ｃと光軸ＡＸとの間隔は、第４面光源６０ｄと光軸ＡＸとの間隔とほぼ等間隔となっている。
【００３７】
こうした各面光源６０ａ〜６０ｄから射出される各露光光ＥＬがレチクルＲ上に導かれると、レチクルＲの被照射面Ｒａ上には、図４（ａ）に示すように、長手方向がＹ軸方向であり且つ短手方向がＸ軸方向となる矩形状の照明領域ＥＲ１が形成される。また、ウエハＷの表面Ｗａ上には、図４（ｂ）に示すように、レチクルＲ上の照明領域ＥＲ１と対応した矩形状の静止露光領域ＥＲ２が形成される。この際、静止露光領域ＥＲ２（及び照明領域ＥＲ１）内の各点に入射する入射光が形成する４極状の瞳強度分布の各々は、露光光ＥＬが入射する位置に依存することなく、互いにほぼ同一形状をなしている。ところが、静止露光領域ＥＲ２（及び照明領域ＥＲ１）内の点毎の４極状の瞳強度分布の光強度は、静止露光領域ＥＲ２内に入射する露光光ＥＬの位置に依存して異なってしまう傾向がある。
【００３８】
具体的には、図５に示すように、照明領域ＥＲ１内及び静止露光領域ＥＲ２内のＹ軸方向における中心点Ｐ１ａ，Ｐ１ｂに入射する第１入射光ＥＬ１（図８参照）によって形成される第１瞳強度分布６１では、Ｚ軸方向に沿って配置される第３面光源６１ｃ及び第４面光源６１ｄの光強度の方が、Ｘ軸方向に沿って配置される第１面光源６１ａ及び第２面光源６１ｂの光強度よりも強くなる傾向がある。一方、図４（ａ）（ｂ）及び図６に示すように、照明領域ＥＲ１内及び静止露光領域ＥＲ２内において中心点Ｐ１ａ，Ｐ１ｂのＹ軸方向に沿って離間した各周辺点Ｐ２ａ，Ｐ３ａ，Ｐ２ｂ，Ｐ３ｂに入射する第２入射光ＥＬ２及び第３入射光ＥＬ３（図８参照）によって形成される第２瞳強度分布６２では、Ｚ軸方向に沿って配置される第３面光源６２ｃ及び第４面光源６２ｄの光強度の方が、Ｘ軸方向に沿って配置される第１面光源６２ａ及び第２面光源６２ｂの光強度よりも弱くなる傾向がある。なお、ここでいう各瞳強度分布６１，６２は、照明光学系１３内における露光光ＥＬの光路内に補正フィルタ２４及び後述する透過フィルタ６６，６７が配置されていない場合に、照明瞳面２７及び該照明瞳面２７と光学的に共役な瞳共役面、（一例として、第２コンデンサ光学系３０と入射側レンズ群３３との間に位置する瞳共役面６５（図８参照））に形成される、静止露光領域ＥＲ２内の各点Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂ，Ｐ３ｂに対応する光強度分布のことを示している。
【００３９】
一般に、中心点Ｐ１ａ,Ｐ１ｂに対応する第１瞳強度分布６１のＺ軸方向に沿った光強度分布は、図７（ａ）に示すように、Ｚ軸方向における中央が最も弱くなると共に、中央からＺ軸方向に沿って離間するに連れて次第に強くなる凹曲線状の分布である。また、各周辺点Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ，Ｐ３ａ，Ｐ３ｂに対応する第２瞳強度分布６２のＺ軸方向に沿った光強度分布は、図７（ｂ）に示すように、Ｚ軸方向における中央が最も強くなると共に、中央からＺ軸方向に沿って離間するに連れて次第に弱くなる凸曲面状の分布である。
【００４０】
こうした瞳強度分布６１，６２のＺ軸方向に沿った光強度分布は、照明領域ＥＲ１及び静止露光領域ＥＲ２内のＸ軸方向に沿った各点の位置にはほとんど依存しないものの、照明領域ＥＲ１及び静止露光領域ＥＲ２内のＹ軸方向に沿った各点の位置に依存して変化する傾向がある。そのため、静止露光領域ＥＲ２内におけるＹ軸方向に沿った各点Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂ，Ｐ３ｂに個別に対応する瞳強度分布６１，６２がそれぞれ均一ではない場合、ウエハＷにおいて形成されるパターンの線幅にばらつきが発生するおそれがある。このような課題を解決するために、第１実施形態の照明光学系１３内には、補正フィルタ２４及び分布補正光学系３１が設けられている。
【００４１】
なお、第１実施形態の補正フィルタ２４は、照明瞳面２７に形成される二次光源６０のうちＺ軸方向に沿った第３面光源６０ｃ及び第４面光源６０ｄを構成する光束を減光させる一方、Ｘ軸方向に沿った第１面光源６０ａ及び第２面光源６０ｂを構成する光束をほとんど減光させない透過率分布を有している。
【００４２】
次に、第１実施形態の分布補正光学系３１について図８〜図１０に基づき説明する。なお、図８には、二次光源６０を構成する各面光源６０ａ〜６０ｄのうち第１面光源６０ａ及び第２面光源６０ｂから射出される露光光ＥＬの光束のみ図示するものとする。また、図９において、ウエハＷの表面Ｗａと光学的に共役な像面共役位置６３（図８及び図９では破線で示す位置）には、静止露光領域ＥＲ２内の中心点Ｐ１ｂに対応する共役中心点Ｐ１ｃと、各周辺点Ｐ２ｂ，Ｐ３ｂに個別に対応する共役周辺点Ｐ２ｃ，Ｐ３ｃとそれぞれが示されている。
【００４３】
図８に示すように、分布補正光学系３１は、第２コンデンサ光学系３０と入射側レンズ群３３との間に形成される調整領域６４内であって、且つ照明瞳面２７と光学的に共役な瞳共役面６５よりも射出側に配置される複数枚（第１実施形態では２枚）の透過フィルタ６６，６７を備えている。これら各透過フィルタ６６，６７は、図９に示すように、照明光学系１３の光軸方向であるＹ軸方向と直交するＸ軸方向に沿ってそれぞれ配置されている。また、各透過フィルタ６６，６７のうち第１の透過フィルタ６６は、照明瞳面２７に形成される二次光源６０の第１領域に相当する第１面光源６０ａから射出される露光光ＥＬの光路内に配置されている。また、第２の透過フィルタ６７は、照明瞳面２７内において第１領域とは異なる第２領域に相当する第２面光源６０ｂから射出される露光光ＥＬの光路内に配置されている。
【００４４】
また、各透過フィルタ６６，６７には、Ｘ軸方向に沿って延びる所定の回転軸線６６ａ，６７ａがそれぞれ設けられており、各透過フィルタ６６，６７は、それらの回転軸線６６ａ，６７ａを軸中心としてそれぞれ回転自在とされている。こうした各透過フィルタ６６，６７は、図１０に示すように、露光光ＥＬの入射角θに応じて変化する透過率特性をそれぞれ有している。すなわち、各透過フィルタ６６，６７は、入射角θが「０°」となる露光光ＥＬが入射した場合、それらの透過率が最も高くなる。その一方で、各透過フィルタ６６，６７の透過率は、該各透過フィルタ６６，６７に入射する露光光ＥＬの入射角θの絶対値が「０」よりも大きくなるに連れて次第にそれぞれ低くなる。なお、各透過フィルタ６６，６７は、光の入射角θに応じた偏光度合いの変化が極力小さくなるように設計された膜をガラス板に製膜した構成である。
【００４５】
また、分布補正光学系３１には、各透過フィルタ６６，６７を個別に回転させるための回転機構６８が設けられている。この回転機構６８には、第１の透過フィルタ６６を回転させるべく駆動する第１駆動源６９と、第２の透過フィルタ６７を回転させるべく駆動する第２駆動源７０とが設けられている。これら各駆動源６９，７０は、制御装置４０からの制御指令に応じてそれぞれ駆動するようになっている。さらに、分布補正光学系３１には、各透過フィルタ６６，６７を露光光ＥＬの光路内と光路外との二位置間で進退移動させるための図示しない進退移動装置が設けられており、該進退移動装置は、制御装置４０からの制御指令に応じて駆動するようになっている。
【００４６】
第１実施形態の制御装置４０は、瞳強度分布計測装置３６からの検出信号に基づき、ウエハＷ上の静止露光領域ＥＲ２内のＹ軸方向に沿った各点に対応する二次光源６０内の瞳強度分布をそれぞれ算出する。そして、制御装置４０は、静止露光領域ＥＲ２内のＹ軸方向に沿った各点に対応する各瞳強度分布がほぼ等しくなるように、各透過フィルタ６６，６７の回転度合いを個別に制御する。
【００４７】
次に、静止露光領域ＥＲ２内のＹ軸方向に沿った各点Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂ，Ｐ３ｂに対応する各瞳強度分布６１，６２を調整する際の作用の一例について説明する。なお、初期状態では、各透過フィルタ６６，６７は、露光光ＥＬの光路外にそれぞれ配置されているものとする。
【００４８】
さて、光源装置１２から射出される露光光ＥＬが回折光学素子１９に入射すると、該回折光学素子１９からは、断面形状が４極状をなす露光光ＥＬが射出される。すると、この露光光ＥＬが照明瞳面２７と光学的に共役な位置又はその近傍に配置される補正フィルタ２４を通過することにより、オプティカルインテグレータ２６の射出側に形成される照明瞳面２７には、補正フィルタ２４によって補正（減光）された第１面光源６０ａ及び第２面光源６０ｂと、補正フィルタ２４によってほとんど補正されない第３面光源６０ｃ及び第４面光源６０ｄとを有する二次光源６０が形成される。この際、照明瞳面２７と光学的に共役な瞳共役面（例えば、第２コンデンサ光学系３０と結像光学系３２との間に位置する瞳共役面６５）の瞳強度分布もまた、補正フィルタ２４によって補正される。
【００４９】
なお、第１実施形態の補正フィルタ２４は、照明瞳面２７に形成される二次光源６０のＺ軸方向に沿った第３面光源６０ｃ及び第４面光源６０ｄの光強度を減光させるためのフィルタである。また、上述したように、レチクルＲの照明領域ＥＲ１内及びウエハＷ上の静止露光領域ＥＲ２内の中心点Ｐ１ａ，Ｐ１ｂに対応する第１瞳強度分布６１では、露光光ＥＬの光路内に補正フィルタ２４がない場合、Ｘ軸方向に沿った第１面光源６１ａ及び第２面光源６１ｂの各光強度が、Ｚ軸方向に沿った第３面光源６１ｃ及び第４面光源６１ｄの各光強度よりもそれぞれ弱い。そのため、第１瞳強度分布６１では、補正フィルタ２４によって、第３面光源６１ｃ及び第４面光源６１ｄの各光強度が、第１面光源６１ａ及び第２面光源６１ｂの各光強度とほぼ同等となる。一方、照明領域ＥＲ１内及び静止露光領域ＥＲ２内の各周辺点Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ，Ｐ３ａ，Ｐ３ｂに対応する第２瞳強度分布６２では、露光光ＥＬの光路内に補正フィルタ２４がない場合、Ｘ軸方向に沿った第１面光源６２ａ及び第２面光源６２ｂの各光強度が、Ｚ軸方向に沿った第３面光源６２ｃ及び第４面光源６２ｄの各光強度よりもそれぞれ強い。そのため、第２瞳強度分布６２では、補正フィルタ２４によって、第１面光源６１ａ及び第２面光源６２ｂの各光強度と第３面光源６２ｃ及び第４面光源６２ｄの各光強度との差が逆に大きくなってしまう。
【００５０】
このような第１瞳強度分布６１と第２瞳強度分布６２とをほぼ同一性状の分布にするためには、第１瞳強度分布６１の第１面光源６１ａ及び第２面光源６１ｂの光強度を少しだけ減光させると共に、第２瞳強度分布６２の第１面光源６２ａ及び第２面光源６２ｂの光強度を大幅に減光させる必要がある。そこで、第１実施形態では、瞳強度分布計測装置３６によって、照明瞳面２７に形成される二次光源６０において静止露光領域ＥＲ２内の点毎の４極状の瞳強度分布の光強度がそれぞれ計測される。ここでは、静止露光領域ＥＲ２内の中心点Ｐ１ｂ、周辺点Ｐ２ｂ，Ｐ３ｂに入射する入射光ＥＬ１，ＥＬ２，ＥＬ３によって照明瞳面２７に形成される第１瞳強度分布６１及び第２瞳強度分布６２がそれぞれ計測される。この場合、第１瞳強度分布６１と第２瞳強度分布６２とは、互いに性状が異なっている。そのため、図示しない進退移動装置の駆動によって、各透過フィルタ６６，６７が、二次光源６０の第１面光源６０ａから射出される露光光ＥＬの光路内及び第２面光源６０ｂから射出される露光光ＥＬの光路内にそれぞれ配置される。
【００５１】
そして、各透過フィルタ６６，６７がそれぞれ回転すると、瞳強度分布計測装置３６によって計測される各瞳強度分布６１，６２の性状の各々は、各透過フィルタ６６，６７の回転態様に応じてそれぞれ変化する。そして、静止露光領域ＥＲ２の中心点Ｐ１ｂに入射する第１入射光ＥＬ１の各透過フィルタ６６，６７に対する第１入射角θ１が「０°」になると、静止露光領域ＥＲ２内の各周辺点Ｐ２ｂ，Ｐ３ｂに入射する第２入射光ＥＬ２及び第３入射光ＥＬ３の各透過フィルタ６６，６７に対する入射角θ２，θ３は、「０°」とは異なる入射角にそれぞれなる。この際、第２入射光ＥＬ２の各透過フィルタ６６，６７に対する第２入射角θ２は、第３入射光ＥＬ３の各透過フィルタ６６，６７に対する第３入射角θ３に「−１」を乗算した値となる。そのため、第２入射光ＥＬ２が各透過フィルタ６６を通過する際の透過率は、第３入射光ＥＬ３が各透過フィルタ６６を通過する際の透過率とほぼ同等である（図１０参照）。
【００５２】
すると、二次光源６０の第１面光源６０ａ及び第２面光源６０ｂから射出される露光光ＥＬのうち静止露光領域ＥＲ２内の中心点Ｐ１ｂに入射する第１入射光ＥＬ１は、各透過フィルタ６６，６７によって少し減光される。一方、二次光源６０の第１面光源６０ａ及び第２面光源６０ｂから射出される露光光ＥＬのうち静止露光領域ＥＲ２内の各周辺点Ｐ２ｂ，Ｐ３ｂに入射する第２入射光ＥＬ２及び第３入射光ＥＬ３は、各透過フィルタ６６，６７によって大幅に減光される。換言すると、中心点Ｐ１ｂに対応する第１瞳強度分布６１の第１面光源６１ａ及び第２面光源６１ｂの光強度は、各透過フィルタ６６，６７によってそれぞれ少しだけ減光される一方、周辺点Ｐ２ｂ，Ｐ３ｂに対応する第２瞳強度分布６２の第１面光源６２ａ及び第２面光源６２ｂの光強度は、各透過フィルタ６６，６７によってそれぞれ大幅に減光される。
【００５３】
このように各透過フィルタ６６，６７をそれぞれ回転させると、第１瞳強度分布６１の性状と第２瞳強度分布６２の性状とがほぼ同一となる。すなわち、各面光源６１ａ〜６１ｄから静止露光領域ＥＲ２の中心点Ｐ１ｂに入射する各第１入射光ＥＬ１の光強度と、各面光源６２ａ〜６２ｄから静止露光領域ＥＲ２の各周辺点Ｐ２ｂ，Ｐ３ｂに入射する各第２入射光ＥＬ２及び各第３入射光ＥＬ３の光強度とは、互いにほぼ同一の光強度となる。そのため、この状態で露光処理が実行されると、ウエハＷ上の静止露光領域ＥＲ２内のＹ軸方向に沿った各点Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂ，Ｐ３ｂに対応する各瞳強度分布６１，６２がほぼ同一性状であるため、ウエハＷの表面Ｗａにおいて形成されるパターンの線幅にばらつきが発生することが抑制される。
【００５４】
また、第１実施形態では、各透過フィルタ６６，６７が個別に回転すると、各瞳強度分布６１．６２の第１面光源６１ａ，６２ｂの光強度及び第２面光源６１ｂ，６２ｂの光強度が、個別に調整されることになる。そのため、静止露光領域ＥＲ２内の各点Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂ，Ｐ３ｂに対応する各瞳強度分布６１，６２の各性状は、露光光ＥＬの光路内に一枚の透過フィルタのみを配置する場合に比して、より詳細に調整されることになる。
【００５５】
したがって、第１実施形態では、以下に示す効果を得ることができる。
（１）オプティカルインテグレータ２６の射出側に位置する照明瞳面２７に形成される二次光源６０の第１面光源６０ａから射出される露光光ＥＬの光路内には、第１の透過フィルタ６６が配置され、第２面光源６０ｂから射出される露光光ＥＬの光路内には、第２の透過フィルタ６７が配置される。そして、第１面光源６０ａ及び第２面光源６０ｂから射出される露光光ＥＬによってレチクルＲの被照射面Ｒａ及びウエハＷの表面Ｗａを照射する際の光強度は、各透過フィルタ６６，６７を回転させることにより、それぞれ調整される。すなわち、ウエハＷ上に形成される静止露光領域ＥＲ２内の各点Ｐ１ｂ、Ｐ２ｂ，Ｐ３ｂに対応する瞳強度分布６１，６２は、各透過フィルタ６６，６７の個別の回転によって、独立的にそれぞれ調整される。したがって、例えば露光光ＥＬの光路内に一枚の透過フィルタのみを配置する場合に比して、静止露光領域ＥＲ２内の各点Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂ，Ｐ３ｂに対応する各瞳強度分布６１，６２を高詳細に調整できる。したがって、ウエハＷの静止露光領域ＥＲ２内の各点Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂ，Ｐ３ｂに対応する各瞳強度分布６１，６２を互いに略同一性状の分布に調整することができる。
【００５６】
（２）また、第１実施形態では、オプティカルインテグレータ２６よりも光源装置１２側において、ウエハＷの表面Ｗａと光学的に共役な位置には、ウエハＷ上の静止露光領域ＥＲ２内の各点Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂ，Ｐ３ｂに対応する瞳強度分布６１，６２を一律に調整するための補正フィルタ２４が設けられる。そして、静止露光領域ＥＲ２内の各点Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂ，Ｐ３ｂに対応する各瞳強度分布６１，６２は、補正フィルタ２４と各透過フィルタ６６，６７との協動作用によって、それぞれほぼ均一となるように調整される。そのため、補正フィルタ２４を露光光ＥＬの光路内に配置しない場合に比して、静止露光領域ＥＲ２内の各点Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂ，Ｐ３ｂに対応する各瞳強度分布６１，６２を高精密に調整できる。したがって、レチクルＲの回路パターンに応じた適切な照明条件の基でウエハＷに対する露光処理を行うことができ、結果として、ウエハＷには、その全体に亘って所望する線幅のパターンを忠実に形成することができる。
【００５７】
（３）第１実施形態では、各透過フィルタ６６，６７は、瞳強度分布計測装置３６からの検出信号に基づき算出された計測結果、即ちレチクルＲの照明領域ＥＲ１内の各点Ｐ１ａ，Ｐ２ａ，Ｐ３ａに対応する各瞳強度分布６１，６２に基づき、それぞれ回転する。そのため、照明光学系１３を構成する各種光学素子のうち少なくとも一つの光学素子の劣化などに起因して各瞳強度分布６１，６２が変化した場合、瞳強度分布計測装置３６による計測結果によって各透過フィルタ６６，６７がそれぞれ回転することにより、各瞳強度分布６１，６２を、それらの性状の分布が所望する性状の分布となるように速やかに調整することができる。
【００５８】
（４）各透過フィルタ６６，６７は、照明瞳面２７と光学的に共役な瞳共役面６５の近傍（即ち、調整領域６４内）にそれぞれ配置される。そのため、各透過フィルタ６６，６７を回転させることにより、静止露光領域ＥＲ２内の各点Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂ，Ｐ３ｂに対応する各瞳強度分布６１，６２を、それらの性状の分布が所望する性状の分布となるようにそれぞれ調整できる。
【００５９】
（第２実施形態）
以下に、本発明を具体化した第２実施形態について図１２〜図１７に基づき説明する。なお、第２実施形態では、後述する投影光学系１５の光軸（図１２における上下方向）をＺ軸方向というと共に、図１２における左右方向をＹ軸方向といい、さらに、図１２において紙面と直交する方向をＸ軸方向というものとする。
【００６０】
図１２に示すように、第２実施形態の露光装置１１は、所定の回路パターンが形成された透過型のレチクルＲに露光光ＥＬを照明することにより、表面Ｗａ（＋Ｚ方向側の面であって、図１２では上面）にレジストなどの感光材料が塗布されたウエハＷに回路パターンの像を投影するための装置である。こうした露光装置１１は、光源装置１２から射出された露光光ＥＬをレチクルＲの被照射面Ｒａ（＋Ｚ方向側の面）に導く照明光学系１３と、レチクルＲを保持するレチクルステージ１４と、レチクルＲを通過した露光光ＥＬをウエハＷの表面Ｗａに導く投影光学系１５と、ウエハＷを保持するウエハステージ１６とを備えている。なお、第２実施形態の光源装置１２は、１９３ｎｍの波長の光を出力するＡｒＦエキシマレーザ光源を有し、該ＡｒＦエキシマレーザ光源から出力される光が露光光ＥＬとして露光装置１１内に導かれる。
【００６１】
照明光学系１３は、光源装置１２から射出される露光光ＥＬを所定の断面形状（例えば、断面略矩形状）をなす平行な光束に変換するための整形光学系１７と、該整形光学系１７から射出された露光光ＥＬをレチクルＲ側（ここでは、＋Ｙ方向側であって図１２における右側）に反射する第１反射ミラー１８とを備えている。この第１反射ミラー１８の射出側（レチクルＲ側）には、回折光学素子１９が設けられている。この回折光学素子１９は、ガラス基板に露光光ＥＬの波長と同程度のピッチを有する複数の段差を形成することにより構成されており、入射側（光源装置１２側）から入射した露光光ＥＬを所定の角度に回折する作用を有している。例えば、円形照明用の回折光学素子１９を用いる場合、回折光学素子１９に入射側から断面略矩形状をなす平行な光束の露光光ＥＬが入射すると、回折光学素子１９からは、断面形状が円形状をなす光束がレチクルＲ側に射出される。また、複数極（２極、４極、８極など）照明用の回折光学素子１９を用いる場合、回折光学素子１９に入射側から断面略矩形状をなす平行な光束の露光光ＥＬが入射すると、回折光学素子１９からは、極の数に応じた複数（例えば４つ）の光束がレチクルＲ側に射出される。
【００６２】
また、照明光学系１３には、回折光学素子１９から射出される露光光ＥＬが入射するアフォーカル光学系２０（「無焦点光学系」ともいう。）が設けられている。このアフォーカル光学系２０は、第１レンズ群２１（図１２では一枚のレンズのみを図示）と、該第１レンズ群２１よりも射出側に配置される第２レンズ群２２（図１２では一枚のレンズのみを図示）とを有している。そして、アフォーカル光学系２０の入射側の焦点位置は、回折光学素子１９の設置位置と略同一であると共に、アフォーカル光学系２０の射出側の焦点位置は、図１２において破線で示す所定面２３の位置と略同一となるように形成されている。
【００６３】
また、第１レンズ群２１と第２レンズ群２２との間の光路内において、後述するオプティカルインテグレータ２６の照明瞳面２７と光学的に共役な位置又はその近傍には、露光光ＥＬの入射位置に応じて透過率の異なる透過率分布を有する補正フィルタ２４が設けられている。この補正フィルタ２４は、入射側面及び射出側面が平行なガラス基板に対してクロムや酸化クロムなどから構成される遮光性ドットのパターンが形成されたフィルタである。
【００６４】
また、アフォーカル光学系２０のレチクルＲ側には、σ値（σ値＝照明光学系１３のレチクルＲ側の開口数／投影光学系１５のレチクルＲ側の開口数）を可変させるためのズーム光学系２５が設けられており、該ズーム光学系２５は、所定面２３よりも射出側に配置されている。そして、ズーム光学系２５から射出される露光光ＥＬは、ズーム光学系２５によって平行な光束に変換された後、該ズーム光学系２５の射出側に配置されるオプティカルインテグレータ２６に入射するようになっている。そして、オプティカルインテグレータ２６は、入射した露光光ＥＬを複数の光束に波面分割し、その射出側（＋Ｙ方向側）に位置する照明瞳面２７に所定の光強度分布（「瞳強度分布」ともいう。）を形成するようになっている。なお、瞳強度分布が形成される照明瞳面２７のことを、少なくとも一つの面光源からなる二次光源６０（図１３参照）ともいう。
【００６５】
オプティカルインテグレータ２６は、その入射面（−Ｙ方向側の面であって、図１２では左面）がズーム光学系２５の射出側の焦点位置（瞳面ともいう。）又は該焦点位置近傍に位置するように配置されている。すなわち、ズーム光学系２５は、所定面２３とオプティカルインテグレータ２６の入射面とを実質的にフーリエ変換の関係とすると共に、アフォーカル光学系２０の瞳面（即ち、補正フィルタ２４の設置位置）とオプティカルインテグレータ２６の入射面とを光学的にほぼ共役となる位置に配置されている。
【００６６】
オプティカルインテグレータ２６の射出側には、投影光学系１５の入射瞳面と光学的にほぼ共役な位置に配置され、且つ二次光源６０の照明に寄与する範囲を規定するための図示しない照明開口絞りが設けられている。この照明開口絞りは、大きさ及び形状の異なる複数の開口部を有している。そして、照明開口絞りでは、二次光源６０から射出される露光光ＥＬの断面形状に対応した開口部が露光光ＥＬの光路内に配置される。すなわち、二次光源６０から射出される露光光ＥＬの断面形状が円形状である場合、照明開口絞りは、円形状に対応した形状の開口部が露光光ＥＬの光路内に位置するように駆動するようになっている。
【００６７】
オプティカルインテグレータ２６及び上記照明開口絞りの射出側には、少なくとも一枚のレンズ（図１２では一枚のみ図示）から構成される第１コンデンサ光学系２８と、該第１コンデンサ光学系２８の射出側であって且つ照明瞳面２７と光学的に共役な位置に配置されるレチクルブラインド２９（「マスクブラインド」ともいう。）とが設けられている。第１コンデンサ光学系２８は、パワー（焦点距離の逆数）を有する光学素子（レンズ）から構成されている。また、レチクルブラインド２９には、長手方向がＺ軸方向であって且つ短手方向がＸ軸方向となる矩形状の開口部２９ａが形成されている。そして、第１コンデンサ光学系２８から射出された露光光ＥＬは、レチクルブラインド２９を重畳的に照明するようになっている。なお、パワーを有する光学素子とは、露光光ＥＬが光学素子に入射することにより、該露光光ＥＬの特性が変化するような光学素子のことである。
【００６８】
また、レチクルブラインド２９の射出側には、パワーを有するレンズから構成される第２コンデンサ光学系３０が設けられており、該第２コンデンサ光学系３０は、レチクルブラインド２９側から入射した光を略平行な光束に変換するようになっている。また、第２コンデンサ光学系３０の射出側には、該レチクルＲ上に形成される照明領域ＥＲ１（第１実施形態の図４（ａ）参照）や該照明領域ＥＲ１と光学的に共役な関係になるウエハＷ上に形成される静止露光領域ＥＲ２（第１実施形態の図４（ｂ）参照）内の各点における光強度分布を補正するための分布補正光学系３１が設けられている。なお、分布補正光学系３１の具体的な構成については、後述するものとする。
【００６９】
そして、分布補正光学系３１から射出される露光光ＥＬは、結像光学系３２に入射するようになっている。この結像光学系３２は、入射側レンズ群３３と、該入射側レンズ群３３から射出される露光光ＥＬを−Ｚ方向側（図１２では下側）に反射する第２反射ミラー３４と、該第２反射ミラー３４の射出側に配置される射出側レンズ群３５とを備えている。入射側レンズ群３３は、少なくとも一枚（図１２では一枚のみ図示）のパワーを有する光学素子（レンズ）から構成されると共に、射出側レンズ群３５は、少なくとも一枚（図１２では一枚のみ図示）のパワーを有する光学素子（レンズ）から構成されている。そして、結像光学系３２から射出される露光光ＥＬは、レチクルＲの被照射面Ｒａを重畳的に照明するようになっている。なお、第２実施形態では、レチクルブラインド２９の開口部２９ａの形状は、上述したように、矩形状をなしている。そのため、レチクルＲ上の照明領域ＥＲ１及びウエハＷ上の静止露光領域ＥＲ２は、第１実施形態の図４（ａ）（ｂ）に示すように、長手方向がＹ軸方向となり、且つ短手方向がＸ軸方向となる矩形状にそれぞれ形成される。
【００７０】
レチクルステージ１４は、図１２に示すように、投影光学系１５の物体面側において、そのレチクルＲの載置面が投影光学系１５の光軸方向（Ｚ軸方向）とほぼ直交するように配置されている。また、レチクルステージ１４には、保持するレチクルＲをＸ軸方向に所定ストロークで移動させる図示しないレチクルステージ駆動部が設けられている。
【００７１】
また、レチクルステージ１４の近傍には、瞳強度分布計測装置３６が設けられている。この瞳強度分布計測装置３６は、二次光源６０においてレチクルＲ上の照明領域ＥＲ１内の一点に入射する各入射光によって形成される瞳強度分布を点毎（位置毎）に計測する装置である。こうした瞳強度分布計測装置３６は、射出側レンズ群３５からレチクルＲに向けて射出される露光光ＥＬの一部（「反射光」ともいう。）を反射させるビームスプリッタ３７と、該ビームスプリッタ３７に反射された反射光が入射する計測用レンズ３８と、該計測用レンズ３８から射出された反射光が入射する検出部３９とを備えている。この検出部３９は、ＣＣＤ撮像素子やフォトダイオードなどを有しており、検出部３９からは、入射した反射光に応じた検出信号が制御装置４０に出力される。なお、瞳強度分布計測装置３６については、例えば特開２００６−５４３２８号公報や特開２００３−２２９６７号公報及びこれに対応する米国特許出願公開第２００３／００３８２２５号明細書に開示されている。
【００７２】
投影光学系１５は、内部が窒素などの不活性ガスで充填された鏡筒４１を備え、この鏡筒４１内には、図示しない複数のレンズが露光光ＥＬの光路（Ｚ軸方向）に沿って設けられている。また、鏡筒４１内において、ウエハＷの表面Ｗａの設置位置及びレチクルＲの被照射面Ｒａの設置位置と光学的にフーリエ変換の関係となる位置には、開口絞り４２が配置されている。そして、露光光ＥＬにて照明されたレチクルＲ上の回路パターンの像は、投影光学系１５を介して所定の縮小倍率に縮小された状態で、ウエハステージ１６上のウエハＷに投影転写される。ここで、光路とは、使用状態において、露光光ＥＬが通ることが意図されている経路のことを示している。
【００７３】
ウエハステージ１６は、投影光学系１５の光軸とほぼ直交する平面状の載置面４３を備え、該載置面４３上には、ウエハＷが載置される。また、ウエハステージ１６には、保持するウエハＷをＸ軸方向に所定ストロークで移動させる図示しないウエハステージ駆動部が設けられている。さらに、ウエハステージ１６には、ウエハＷの表面Ｗａが投影光学系１５の光軸と直交状態となるように、ウエハＷの位置を微調整させる機能が設けられている。
【００７４】
そして、第２実施形態の露光装置１１を用いてウエハＷにパターンの像を投影する場合、レチクルＲは、上記レチクルステージ駆動部の駆動によって、＋Ｘ方向側から−Ｘ方向側（図１２では紙面手前側から紙面奥手側）に所定ストローク毎に移動する。すると、レチクルＲにおける照明領域ＥＲ１は、該レチクルＲの被照射面Ｒａの−Ｘ方向側から＋Ｘ方向側（図１２では紙面奥手側から紙面手前側）に沿って移動する。すなわち、レチクルＲのパターンが−Ｘ方向側から＋Ｘ方向側に順にスキャンされる。また、ウエハＷは、上記ウエハステージ駆動部の駆動によって、レチクルＲのＸ軸方向に沿った移動に対して投影光学系１５の縮小倍率に応じた速度比で−Ｘ方向側から＋Ｘ方向側に同期して移動する。その結果、ウエハＷの一つのショット領域には、レチクルＲ及びウエハＷの同期移動に伴って、レチクルＲ上の回路パターンを所定の縮小倍率に縮小した形状のパターンが形成される。そして、一つのショット領域へのパターンの形成が終了した場合、ウエハＷの他のショット領域に対するパターンの形成が連続して行われる。
【００７５】
次に、第２実施形態のオプティカルインテグレータ２６は、第１実施形態のものと同様である。ただし、第２実施形態では、回折光学素子１９として円形照明用の回折光学素子が用いられるので、オプティカルインテグレータ２６の入射側には、照明光学系１３の光軸ＡＸを中心とした円形状の照野が形成される。その結果、オプティカルインテグレータ２６の射出側に位置する照明瞳面２７には、入射側に形成される円形状の照野と同じ、円形状の二次光源６０が形成される。そのため、オプティカルインテグレータ２６の射出側に位置する照明瞳面２７には、図１３に示すように、円形状の実質的な面光源（以下、単に「面光源」という。）６０ａを有する二次光源６０（瞳強度分布）が形成される。
【００７６】
こうした二次光源６０（即ち、面光源６０ａ）から射出される露光光ＥＬがレチクルＲ上に導かれると、レチクルＲの被照射面Ｒａ上には、図４（ａ）に示すように、長手方向がＹ軸方向であり且つ短手方向がＸ軸方向となる矩形状の照明領域ＥＲ１が形成される。また、ウエハＷの表面Ｗａ上には、図４（ｂ）に示すように、レチクルＲ上の照明領域ＥＲ１と対応した矩形状の静止露光領域ＥＲ２が形成される。すなわち、照明領域ＥＲ１内のＹ軸方向における中心点Ｐ１ａに入射した第１入射光ＥＬ１（図１５参照）は、投影光学系１５を介して静止露光領域ＥＲ２内のＹ軸方向における中心点Ｐ１ｂに入射するようになっている。また、照明領域ＥＲ１内のＹ軸方向における両端側に位置する各周辺点Ｐ２ａ，Ｐ３ａに入射した第２入射光ＥＬ２及び第３入射光ＥＬ３（図１５参照）は、投影光学系１５を介して静止露光領域ＥＲ２内のＹ軸方向における両端側の各周辺点Ｐ２ｂ，Ｐ３ｂにそれぞれ入射するようになっている。この際、静止露光領域ＥＲ２（及び照明領域ＥＲ１）内の各点Ｐ１ｂ〜Ｐ３ｂ（Ｐ１ａ〜Ｐ３ａ）に入射する入射光ＥＬ１〜ＥＬ３によって形成される円形状の瞳強度分布の各々は、露光光ＥＬが入射する位置に依存することなく、互いにほぼ同一形状（即ち、円形状）をなしている。
【００７７】
次に、第２実施形態の分布補正光学系３１について図１４に基づき説明する。なお、図１４において、ウエハＷの表面Ｗａと光学的に共役な像面共役位置６３（図１４では破線で示す位置）には、静止露光領域ＥＲ２内の中心点Ｐ１ｂに対応する共役中心点Ｐ１ｃと、各周辺点Ｐ２ｂ，Ｐ３ｂに個別に対応する共役周辺点Ｐ２ｃ，Ｐ３ｃとがそれぞれ示されている。
【００７８】
図１４に示すように、分布補正光学系３１は、第２コンデンサ光学系３０と入射側レンズ群３３との間に形成される調整領域６４内であって、且つ照明瞳面２７と光学的に共役な瞳共役面６５の近傍に配置される複数枚（第２実施形態では２枚）の透過フィルタ６６，６７を備えている。これら各透過フィルタ６６，６７は、照明瞳面２７に形成される二次光源６０から射出される露光光ＥＬの光束が入射するように、それぞれ構成されている。また、各透過フィルタ６６，６７のうち第１の透過フィルタ６６は、第２コンデンサ光学系３０と瞳共役面６５との間に配置される共に、第２の透過フィルタ６７は、瞳共役面６５と入射側レンズ群３３との間に配置されている。具体的には、各透過フィルタ６６，６７は、それらの入射面が照明光学系１３の光軸ＡＸに対して直交するように配置される場合、瞳共役面６５までの各間隔が互いにほぼ同一となるようにそれぞれ配置されている。また、各透過フィルタ６６，６７は、Ｘ軸方向に沿って延びる所定の回転軸線（図示略）がそれぞれ設けられており、各透過フィルタ６６，６７は、それらの回転軸線を軸中心としてそれぞれ回転自在とされている。
【００７９】
こうした各透過フィルタ６６，６７は、第１実施形態の図１０に示すように、露光光ＥＬの入射角θに応じて変化する透過率特性をそれぞれ有している。すなわち、各透過フィルタ６６，６７は、入射角θが「０°」となる露光光ＥＬが入射した場合、それらの透過率が最も高くなる。その一方で、各透過フィルタ６６，６７の透過率は、該各透過フィルタ６６，６７に入射する露光光ＥＬの入射角θの絶対値が「０」よりも大きくなるに連れて次第にそれぞれ低くなる。なお、各透過フィルタ６６，６７は、光の入射角θに応じた偏光度合いの変化が極力小さくなるように設計された誘電体多層膜をガラス板に製膜した構成である。
【００８０】
また、分布補正光学系３１には、図１４に示すように、第１の透過フィルタ６６を回転させるための第１回転機構６８ａと、第２の透過フィルタ６７を回転させるための第２回転機構６８ｂとが設けられている。これら各回転機構６８ａ，６８ｂは、各透過フィルタ６６，６７を回転させるべく駆動する第１駆動源７１ａ及び第２駆動源７１ｂをそれぞれ有しており、各駆動源７１ａ，７１ｂは、制御装置４０からの制御指令に応じてそれぞれ駆動するようになっている。さらに、分布補正光学系３１には、各透過フィルタ６６，６７を露光光ＥＬの光路内と光路外との二位置間で進退移動させるための図示しない進退移動装置が設けられており、該進退移動装置は、制御装置４０からの制御指令に応じて駆動するようになっている。
【００８１】
第２実施形態の制御装置４０は、瞳強度分布計測装置３６からの検出信号に基づき、ウエハＷ上の静止露光領域ＥＲ２内のＹ軸方向に沿った各点に対応する二次光源６０内の瞳強度分布をそれぞれ算出する。そして、制御装置４０は、静止露光領域ＥＲ２内のＹ軸方向に沿った各点に対応する各瞳強度分布の光強度がほぼ等しくなるように、各透過フィルタ６６，６７の回転度合いを個別に制御する。
【００８２】
次に、静止露光領域ＥＲ２内のＹ軸方向に沿った各点Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂ，Ｐ３ｂに対応する各瞳強度分布を調整する際の作用について図１５〜図１７に基づき説明する。なお、照明瞳面２７及び該照明瞳面２７と共役な瞳共役面（例えば瞳共役面６５）において、中心点Ｐ１ｂに対応する瞳強度分布のことを第１瞳強度分布というと共に、周辺点Ｐ２ｂに対応する瞳強度分布のことを第２瞳強度分布といい、さらに、周辺点Ｐ３ｂに対応する瞳強度分布のことを第３瞳強度分布というものとする。
【００８３】
さて、光源装置１２から露光光ＥＬが射出されると、オプティカルインテグレータ２６には、回折光学素子１９を介した断面が円形状をなす露光光ＥＬが入射する。すると、オプティカルインテグレータ２６の射出側に位置する照明瞳面２７には、円形状をなす面光源６０ａを有する二次光源６０が形成される。そして、この二次光源６０から射出される露光光ＥＬは、第１コンデンサ光学系２８、レチクルブラインド２９及び第２コンデンサ光学系３０を介して第１の透過フィルタ６６に入射する。この際、露光光ＥＬのうち静止露光領域内の中心点Ｐ１ｂに入射する第１入射光ＥＬ１、及び各周辺点Ｐ２ｂ，Ｐ３ｂに入射する第２入射光ＥＬ２及び第３入射光ＥＬ３は、第１の透過フィルタ６６への入射角θ１，θ２，θ３が互いに異なる角度となって第１の透過フィルタ６６にそれぞれ入射する。
【００８４】
ここで、図１５（ａ）に示すように、もし仮に調整領域６４内に一枚の透過フィルタ７５のみを配置した構成であったとすると、各入射光ＥＬ１〜ＥＬ３の透過フィルタ７５に対する各入射角θ１〜θ３は以下に示すようになる。例えば、調整領域６４内で瞳共役面６５と入射側レンズ群３３との間に透過フィルタ７５を配置し、該透過フィルタ７５を図１５（ａ）に示す方向に回転させると、第２入射光ＥＬ２の透過フィルタ７５に対する第２入射角θ２の絶対値は、第１入射光ＥＬ１及び第３入射光ＥＬ３の透過フィルタ７５に対する第１入射角θ１及び第３入射角θ３の絶対値よりも大きくなる。また、第３入射角θ３の絶対値は、第１入射角θ１の絶対値よりも小さくなる。すると、第２入射光ＥＬ２に対する透過フィルタ７５の透過率は、図１５（ｂ）に実線で示すように、他の入射光ＥＬ１，ＥＬ３に対する透過フィルタ７５の各透過率よりも小さくなり、第１入射光ＥＬ１に対する透過フィルタ７５の透過率は、第３入射光ＥＬ３に対する透過フィルタ７５の透過率よりも小さくなる。そのため、静止露光領域ＥＲ２内の周辺点Ｐ２ｂに対応する第２瞳強度分布の光強度の変化量は、他の点Ｐ１ｂ，Ｐ３ｂに対応する第１瞳強度分布及び第３瞳強度分布の光強度の変化量よりも多くなる。また、中心点Ｐ１ｂに対応する第１瞳強度分布の光強度の変化量は、周辺点Ｐ３ｂに対応する第３瞳強度分布の光強度の変化量よりも多くなる。
【００８５】
一方、透過フィルタ７５が照明光学系１３の光軸ＡＸに対して図１５（ａ）に示す場合と逆方向に傾斜する場合には、図１５（ｂ）に破線で示すように、第３入射光ＥＬ３に対する透過フィルタ７５の透過率は、図１５（ｂ）に実線で示すように、他の入射光ＥＬ１，ＥＬ２に対する透過フィルタ７５の各透過率よりも大きくなる。その結果、第１、第２及び第３瞳強度分布のうち第３瞳強度分布の光強度の変化量が最も少なくなると共に、第１瞳強度分布の光強度の変化量が二番目に少なく、さらに、第２瞳強度分布の光強度の変化量が最も多くなる。
【００８６】
すなわち、透過フィルタ７５を一枚だけ配置する構成の場合では、静止露光領域ＥＲ２内のＹ軸方向に沿った各点Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂ，Ｐ３ｂに対して、一次関数的にしか瞳強度分布の光強度を調整することしかできない。そのため、第２及び第３瞳強度分布の光強度が第１瞳強度分布の光強度よりも強い場合などには、各瞳強度分布の光強度を互いに同程度の光強度にすることができなかった。
【００８７】
その点、第２実施形態では、調整領域６４内には、瞳共役面６５を挟むように第１の透過フィルタ６６及び第２の透過フィルタ６７が配置されている（図１４参照）。そして、図１６（ａ）に示すように、第１の透過フィルタ６６の回転方向と第２の透過フィルタ６７の回転方向とが互いに反対方向である場合、静止露光領域ＥＲ２内の各点Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂ，Ｐ３ｂに対応する第１、第２及び第３瞳強度分布の光強度は、以下に示すようにそれぞれ調整される。すなわち、露光光ＥＬが第１の透過フィルタ６６を透過すると、周辺点Ｐ２ｂに入射する第２入射光ＥＬ２の第１の透過フィルタ６６に対する第２入射角θ２の絶対値が最も小さくなり、中心点Ｐ１ｂに入射する第１入射光ＥＬ１の第１の透過フィルタ６６に対する第１入射角θ１の絶対値が二番目に小さくなる。すると、図１６（ｂ）に示すように、第２入射光ＥＬ２に対する第１の透過フィルタ６６の透過率は、第１入射光ＥＬ１及び第３入射光ＥＬ３に対する第１の透過フィルタ６６の各透過率よりも大きくなる。その結果、第１の透過フィルタ６６の作用に基づく第２瞳強度分布の光強度の変化量は、第１及び第３瞳強度分布の各光強度の変化量よりも少ない。また、第１の透過フィルタ６６の作用に基づく第１瞳強度分布の光強度の変化量は、第３瞳強度分布の光強度の変化量よりも少ない。なお、第１の透過フィルタ６６が図１６（ａ）の場合と逆方向に回転した場合には、第３瞳強度分布の光強度の変化量が第１及び第２瞳強度分布の各光強度の変化量に比して少なくなる。
【００８８】
そして、第１の透過フィルタ６６を透過した露光光ＥＬは、図１６（ａ）に示すように、第２の透過フィルタ６７に入射する。この際、第２の透過フィルタ６７の回転方向は、第１の透過フィルタ６６の回転方向とは逆方向となる。そのため、第２入射光ＥＬ２の第２の透過フィルタ６７に対する第２入射角θ２の絶対値が最も大きくなり、第１入射光ＥＬ１の第２の透過フィルタ６７に対する第１入射角θ１の絶対値が二番目に大きくなる。すなわち、図１６（ｂ）に示すように、第２入射光ＥＬ２に対する第２の透過フィルタ６７の透過率は、第１入射光ＥＬ１及び第３入射光ＥＬ３に対する第２の透過フィルタ６７の各透過率よりも小さくなる。その結果、第２の透過フィルタ６７の作用に基づく第３瞳強度分布の光強度の変化量は、第１及び第２瞳強度分布の各光強度の変化量よりも少ない。また、第２の透過フィルタ６７の作用に基づく第１瞳強度分布の光強度の変化量は、第２瞳強度分布の光強度の変化量よりも少ない。
【００８９】
そのため、ウエハＷの表面Ｗａと光学的に共役な像面共役位置のうち各透過フィルタ６６，６７よりもレチクルＲ側に位置する像面共役位置６３では、図１６（ｃ）に示すように、各透過フィルタ６６，６７の作用によって、中心点Ｐ１ｂに対応する第１瞳強度分布の光強度の変化量が周辺点Ｐ２ｂ，Ｐ３ｂに対応する第２及び第３瞳強度分布の各光強度の変化量よりも少なくなる。すなわち、第２実施形態では、各透過フィルタ６６，６７の作用によって、静止露光領域ＥＲ２内のＹ軸方向に沿った各点に対応する瞳強度分布の光強度を、Ｙ軸方向に沿って二次関数的に調整することが可能となる。したがって、オプティカルインテグレータ２６の照明瞳面２７において、中心点Ｐ１ｂに対応する第１瞳強度分布の光強度が周辺点Ｐ２ｂ，Ｐ３ｂに対応する第２及び第３瞳強度分布の各光強度よりも小さい場合には、各透過フィルタ６６，６７を互いに逆方向に回転させることにより、静止露光領域ＥＲ２内におけるＹ軸方向に沿った各点Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂ，Ｐ３ｂに対する光強度が互いに同程度となる。
【００９０】
また、図１７（ａ）（ｂ）に示すように、各透過フィルタ６６，６７を互いに同じ方向に回転させる場合、第２入射光ＥＬ２の第１の透過フィルタ６６に対する第２入射角θ２は、第１入射光ＥＬ１及び第３入射光ＥＬ３の第１の透過フィルタ６６に対する第１入射角θ１及び第３入射角θ３よりも大きくなる。その結果、第２入射光ＥＬ２の第１の透過フィルタ６６に対する透過率は、第１入射光ＥＬ１及び第３入射光ＥＬ３の第１の透過フィルタ６６に対する各透過率よりも小さい。また、第１入射光ＥＬ１の第１の透過フィルタ６６に対する透過率は、第３入射光ＥＬ３の第１の透過フィルタ６６に対する透過率よりも小さい。
【００９１】
そして、第１の透過フィルタ６６を透過した露光光ＥＬは、図１７（ａ）に示すように、第２の透過フィルタ６７に入射する。この際、第２入射光ＥＬ２の第２の透過フィルタ６７に対する第２入射角θ２は、第１入射光ＥＬ１及び第３入射光ＥＬ３の第２の透過フィルタ６７に対する第１入射角θ１及び第３入射角θ３よりも大きくなる。その結果、第２入射光ＥＬ２の第２の透過フィルタ６７に対する透過率は、第１入射光ＥＬ１及び第３入射光ＥＬ３の第２の透過フィルタ６７に対する各透過率よりも小さい。また、第１入射光ＥＬ１の第２の透過フィルタ６７に対する透過率は、第３入射光ＥＬ３の第２の透過フィルタ６７に対する透過率よりも小さい。
【００９２】
そのため、ウエハＷの表面Ｗａと光学的に共役な像面共役位置のうち各透過フィルタ６６，６７よりもレチクルＲ側に位置する像面共役位置６３では、図１７（ｃ）に示すように、各透過フィルタ６６，６７の作用によって、周辺点Ｐ２ｂに対応する第２瞳強度分布の光強度の変化量は、中心点Ｐ１ｂ及び周辺点Ｐ３ｂに対応する第１及び第３瞳強度分布の各光強度の変化量よりも多くなる。すなわち、第２実施形態では、各透過フィルタ６６，６７を互いに同一方向に回転させることにより、静止露光領域ＥＲ２内のＹ軸方向に沿った各点に対応する各瞳強度分布を、Ｙ軸方向に沿って一次関数的に調整することが可能となる。したがって、オプティカルインテグレータ２６の照明瞳面２７において、第２瞳強度分布の光強度が第１及び第３瞳強度分布の光強度よりも大きく、第３瞳強度分布の光強度が第１瞳強度分布の光強度よりも小さい場合には、各透過フィルタ６６，６７を互いに同一方向に回転させることにより、静止露光領域ＥＲ２内におけるＹ軸方向に沿った各点Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂ，Ｐ３ｂに対する光強度が互いにほぼ均一となる。
【００９３】
したがって、第２実施形態では、第１実施形態の効果に加え、以下に示す効果を得ることができる。
（５）露光光ＥＬの光路内に配置される第１及び第２の透過フィルタ６６，６７をそれぞれ回転させることにより、レチクルＲの被照射面Ｒａ上の照明領域ＥＲ１及びウエハＷの表面Ｗａ上の静止露光領域ＥＲ２の光強度分布が調整される。そのため、こうした各透過フィルタ６６，６７の回転によって、照明領域ＥＲ１及び静止露光領域ＥＲ２内の各点Ｐ１ａ〜Ｐ３ａ，Ｐ１ｂ〜Ｐ３ｂに対応する各瞳強度分布の光強度を独立的に調整することができる。
【００９４】
（６）もし調整領域６４内に透過フィルタを一枚のみ配置した構成である場合、静止露光領域ＥＲ２内のＹ軸方向に沿った各点Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂ，Ｐ３ｂに対して、一次関数的にしか各瞳強度分布の光強度を調整することしかできない。しかも、第１、第２及び第３瞳強度分布の光強度の変化量の差分を大きくしたい場合、即ち図１５（ｂ）における各線の傾きを大きくしたい場合には、透過フィルタの照明光学系１３の光軸ＡＸに対する傾斜角度（以下、「第１傾斜角度」という。）を大きくする必要がある。その点、第２実施形態では、調整領域６４内に照明光学系１３の光軸ＡＸに沿って２枚の透過フィルタ６６，６７が配置されている。これら各透過フィルタ６６，６７を同じ回転方向に回転させることにより、静止露光領域ＥＲ２内のＹ軸方向に沿った各点Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂ，Ｐ３ｂに対して、一次関数的に各瞳強度分布の光強度を調整することができる。しかも、各透過フィルタ６６，６７の光軸ＡＸに対する傾斜角度（以下、「第２傾斜角度」という。）を、上記第１傾斜角度の半分程度に設定することにより、調整領域６４内に透過フィルタを一枚のみ配置した構成の場合とほぼ同等の効果を得ることができる。すなわち、各透過フィルタ６６，６７の回転角度の可動範囲を、調整領域６４内に透過フィルタを一枚のみ配置した構成の場合に比して狭くすることができる。
【００９５】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態を図１８に従って説明する。なお、第３実施形態は、分布補正光学系の構成が第３実施形態と異なっている。したがって、以下の説明においては、第３実施形態と相違する部分について主に説明するものとし、第３実施形態と同一又は相当する部材構成には同一符号を付して重複説明を省略するものとする。
【００９６】
図１８に示すように、第３実施形態の分布補正光学系３１Ａは、調整領域６４内において瞳共役面６５よりも第２コンデンサ光学系３０側に配置される複数枚（第３実施形態では２枚）の第１の透過フィルタ８０，８１と、調整領域６４内において瞳共役面６５よりも入射側レンズ群３３側に配置される複数枚（第３実施形態では２枚）の第２の透過フィルタ８２，８３とを備えている。各第１の透過フィルタ８０，８１は、Ｙ軸方向においてほぼ同一位置にそれぞれ配置されている。そして、＋Ｚ方向側（図１８では上側）に位置する第１の透過フィルタ８０には、オプティカルインテグレータ２６の射出側に位置する照明瞳面２７に形成される二次光源６０を構成する複数の領域のうち、第１の領域から射出される露光光ＥＬが入射するようになっている。また、−Ｚ方向側（図１８では下側）に位置する第１の透過フィルタ８１には、二次光源６０を構成する複数の領域のうち、第１の領域とは異なる第２の領域から射出される露光光ＥＬが入射するようになっている。なお、第１の領域と第２の領域とは、それらの一部が二次光源６０内において重複していてもよい。
【００９７】
また、各第２の透過フィルタ８２，８３は、Ｙ軸方向においてほぼ同一位置にそれぞれ配置されている。そして、＋Ｚ方向側に位置する第２の透過フィルタ８２には、二次光源６０を構成する複数の領域のうち第１の領域から射出される露光光ＥＬ、即ち第１の透過フィルタ８０を通過した露光光ＥＬが入射するようになっている。また、−Ｚ方向側に位置する第２の透過フィルタ８３には、二次光源６０を構成する複数の領域のうち第２の領域から射出される露光光ＥＬ、即ち第１の透過フィルタ８１を通過した露光光ＥＬが入射するようになっている。
【００９８】
すなわち、第３実施形態では、二次光源６０内の各領域から射出される露光光ＥＬの光束毎に、第１の透過フィルタ８０，８１及び第２の透過フィルタ８２，８３が設けられている。そのため、第３実施形態の分布補正光学系３１Ａは、各透過フィルタ８０〜８３の回転を個別に調整することにより、第１の領域から射出される露光光ＥＬのうち静止露光領域ＥＲ２内の中心点Ｐ１ｂに入射する第１入射光ＥＬ１と、第２の領域から射出される露光光ＥＬのうち第１入射光ＥＬ１とで互いに異なる減光作用を付与することが可能である。同様に、分布補正光学系３１Ａは、第１の領域から射出される露光光ＥＬのうち静止露光領域ＥＲ２内の周辺点Ｐ２ｂ，Ｐ３ｂに入射する第２入射光ＥＬ２及び第３入射光ＥＬ３と、第２の領域から射出される露光光ＥＬのうち第２入射光ＥＬ２及び第３入射光ＥＬ３とで互いに異なる減光作用を付与することが可能である。
【００９９】
したがって、第３実施形態では、第２実施形態の効果に加え、以下に示す効果をさらに得ることができる。
（７）第３実施形態では、オプティカルインテグレータ２６の射出側に位置する照明瞳面２７に形成される二次光源６０の第１の領域から射出される露光光ＥＬの光路内には、第１の透過フィルタ８０及び第２の透過フィルタ８２が配置される。また、二次光源６０の第２の領域から射出される露光光ＥＬの光路内には、第１の透過フィルタ８１及び第２の透過フィルタ８３が配置される。そのため、二次光源６０から射出される露光光ＥＬは、各透過フィルタ８０〜８３の作用によって、二次光源６０内の領域毎に調整される。そのため、静止露光領域ＥＲ２内の各点Ｐ１ｂ、Ｐ２ｂ，Ｐ３ｂに対応する第１、第２及び第３瞳強度分布を、第２実施形態の場合に比して、より高詳細に調整することができる。
【０１００】
なお、上記実施形態は以下のような別の実施形態に変更してもよい。
・第１実施形態において、回折光学素子１９は、４極照明以外の他の複数極照明用（例えば２極照明用）の回折光学素子であってもよいし、輪帯照明用の回折光学素子であってもよいし、円形状用の回折光学素子であってもよい。第２及び第３実施形態において、回折光学素子１９は、複数極照明用（例えば４極照明用）の回折光学素子であってもよいし、輪帯照明用の回折光学素子であってもよい。また、各実施形態において、露光光ＥＬの形状を変形させることが可能な光学素子であれば、回折光学素子１９の代わりに、或いは回折光学素子１９に加えて、アキシコンレンズ対などの他の任意の光学素子を配置してもよい。アキシコンレンズ対を備えた照明光学系は、例えば国際公開第２００５／０７６０４５Ａ１号パンフレット、及びそれに対応する米国特許出願公開第２００６／０１７０９０１号明細書に開示されている。図２に示した実施形態では、補正フィルタ２４の近傍にアキシコンレンズ対を配置することができる。
【０１０１】
また、各実施形態において、回折光学素子１９に代えて、例えばアレイ状に配列され且つ傾斜角および傾斜方向が個別に駆動制御される多数の微小な要素ミラーにより構成されて入射光束を反射面毎の微小単位に分割して偏向させることにより、光束の断面を所望の形状または所望の大きさに変換する空間光変調素子を用いてもよい。このような空間光変調素子を用いた照明光学系は、例えば特開２００２−３５３１０５号公報に開示されている。
【０１０２】
また、例えば照明瞳面２７に輪帯状の二次光源や円形状の二次光源が形成される場合、第１の透過フィルタ６６を透過する照明光束の露光光ＥＬを射出する第１領域と、第２の透過フィルタ６７を透過する照明光束の露光光ＥＬを射出する第２領域とは、照明瞳面２７にて一部が重複していてもよい。
【０１０３】
・第１実施形態において、各透過フィルタ６６，６７は、図１１に示すように、調整領域６４内であれば瞳共役面６５よりも光源装置１２側に配置してもよい。このように構成しても、第１実施形態と同等の作用効果を得ることができる。
【０１０４】
また、第１の透過フィルタ６６を、瞳共役面６５よりもレチクルＲ側に配置し、第２の透過フィルタ６７を、瞳共役面６５よりも光源装置１２側に配置してもよい。このように構成しても、第１の透過フィルタ６６は、二次光源６０の第３面光源６０ｃから射出される露光光ＥＬの光路内に配置されると共に、第２の透過フィルタ６７は、二次光源６０の第４面光源６０ｄから射出される露光光ＥＬの光路内に配置されるため、第１実施形態と同等の作用効果を得ることができる。
【０１０５】
・第３実施形態において、回折光学素子１９として複数極照明用（例えば４極照明用）の回折光学素子を用いる場合に形成される二次光源６０を構成する４極の面光源に対して、第１の透過フィルタ及び第２の透過フィルタをそれぞれ設けてもよい。この場合、４極の面光源から射出される露光光ＥＬの各々は、それらに個別対応する第１の透過フィルタ及び第２の透過フィルタによって個別に調整されることになる。
【０１０６】
・第３実施形態において、調整領域６４内において瞳共役面６５よりも第２コンデンサ光学系３０側には、第１の透過フィルタを一枚だけ配置した構成であってもよい。この場合、第１の透過フィルタは、二次光源６０から射出される光束の全てが入射するような構成であってもよい。
【０１０７】
・同様に、第３実施形態において、調整領域６４内において瞳共役面６５よりも入射側レンズ群３３側には、第２の透過フィルタを一枚だけ配置した構成であってもよい。この場合、第２の透過フィルタは、二次光源６０から射出される光束の全てが入射するような構成であってもよい。
【０１０８】
・第２実施形態において、第１コンデンサ光学系２８とレチクルブラインド２９との間には、図１９に示すように、第２の透過フィルタ６７ｂを配置してもよい。この場合、調整領域６４内において瞳共役面６５よりも入射側レンズ群３３側には、第２の透過フィルタ６７を設けなくてもよい。このように構成しても、第２実施形態と同等の作用効果を得ることができる。
【０１０９】
同様に、第３実施形態において、第１コンデンサ光学系２８とレチクルブラインド２９との間には、第２の透過フィルタ８２，８３を配置してもよい。
・第２及び第３実施形態において、第１の透過フィルタ６６，８０，８１と瞳共役面６５との間の間隔と、第２の透過フィルタ６７，８２，８３と瞳共役面６５との間の間隔とが互いに異なるように、各透過フィルタ６６，６７，８０〜８３を配置してもよい。
【０１１０】
・各実施形態において、調整領域６４内には、パワーを有しない光学素子（例えば平行平面板）を配置してもよい。ただし、パワーを有しない光学素子は、回転する透過フィルタ６６，６７、８０〜８３に接触しない位置に配置してもよい。また、各透過フィルタ６６，６７、８０〜８３は、照明瞳面２７よりもレチクルＲ側であって且つ照明瞳面２７と光学的に共役な瞳共役面の近傍であれば、照明光学系１３の光軸方向に沿って配置される一対のパワーを有しない光学素子によって囲まれる調整領域内にそれぞれ配置されてもよい。
【０１１１】
・各実施形態において、調整領域は、レチクルブラインド２９の設置される位置近傍に設定してもよい。第１実施形態の場合、調整領域は、第１コンデンサ光学系２８と第２コンデンサ光学系との間の領域に設定される。第２及び第３実施形態の場合、第１の透過フィルタ６６，８０，８１と第２の透過フィルタ６７，８２，８３との間には、レチクルブラインド２９が配置されることになる。
【０１１２】
・第１実施形態において、調整領域は、照明瞳面２７と第１コンデンサ光学系２８との間の領域であってもよい。この場合、各透過フィルタ６６，６７は、照明瞳面２７と第１コンデンサ光学系２８との間の領域内にそれぞれ配置されることになる。
【０１１３】
・第１実施形態において、各透過フィルタ６６，６７を、図１１に示すように、二次光源６０の第３面光源６０ｃ及び第４面光源６０ｄから射出される各露光光ＥＬの光路内にそれぞれ配置してもよい。この場合、ウエハＷ上の静止露光領域ＥＲ２内の各点Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂ，Ｐ３ｂに対応する各瞳強度分布６１，６２では、それらの第３面光源６１ｃ，６２ｃ及び第４面光源６１ｄ，６２ｄは、各透過フィルタ６６，６７をＸ軸方向に延びる軸線を中心に回転させることにより、それぞれ調整される。
【０１１４】
・第１実施形態において、二次光源６０の各面光源６０ａ〜６０ｄから射出される各露光光ＥＬの光路内には、図２０に示すように、透過フィルタ７５、７６，７７，７８をそれぞれ配置してもよい。これら各透過フィルタ７５〜７８は、それらの回転軸線７５ａ，７６ａ、７７ａ、７８ａを軸中心としてそれぞれ回転することになる。
【０１１５】
また、図２０に示すように、照明光学系１３の光軸ＡＸを中心とする径方向において各透過フィルタ７５〜７８の内側には、照明瞳面２７の第３領域及び第４領域に相当する位置から射出される露光光ＥＬの光路内に配置される透過フィルタ７９，８０，８１，８２を設けてもよい。これら各透過フィルタ７９〜８２は、それらの回転軸線７９ａ，８０ａ，８１ａ，８２ａを軸中心としてそれぞれ回転することになる。
【０１１６】
また、各透過フィルタ７９〜８２の露光光ＥＬの入射角θに対する透過率特性は、径方向における外側に位置する透過フィルタ７５〜７８の露光光ＥＬの入射角θに対する透過率特性とは異なる特性であってもよい。この場合、例えばズーム光学系２５の駆動によってオプティカルインテグレータ２６に入射する露光光ＥＬのビーム径又はビームの光軸からの距離を変更させることにより、使用する透過フィルタを使い分けることができる。
【０１１７】
・第２及び第３実施形態において、第１の透過フィルタ６６，８０，８１の露光光ＥＬの入射角θに対する透過率特性は、第２の透過フィルタ６７，８２，８３の露光光ＥＬの入射角θに対する透過率特性とは異なっていてもよい。
【０１１８】
・第１実施形態の回転機構６８、及び第２及び第３実施形態の回転機構６８，６９は、瞳強度分布計測装置３６による計測結果に連動して駆動する構成でなくてもよい。すなわち、瞳強度分布計測装置３６による計測結果を図示しないモニタ等の表示画面に表示させ、該表示画面に表示させた計測結果に基づき作業者が各透過フィルタ６６，６７、８０，８１、８２，８３を回転させるようにしてもよい。この場合、回転機構６８には、各駆動源６９，７０を設けなくてもよい。すなわち、各透過フィルタ６６，６７、８０，８１、８２，８３は、作業者による手動で回転することになる。
【０１１９】
・各実施形態において、補正フィルタ２４は、露光光ＥＬの入射位置に応じて透過率の異なる透過率分布を有するフィルタであれば任意の透過率分布を有するフィルタであってもよい。例えば、第１実施形態の補正フィルタ２４は、照明瞳面２７に形成される二次光源６０のうちＸ軸方向に沿った第１面光源６０ａ及び第２面光源６０ｂを構成する光束を大幅に減光させる一方、Ｚ軸方向に沿った第３面光源６０ｃ及び第４面光源６０ｄを構成する光束をほとんど減光させない透過率分布を有するフィルタであってもよい。
【０１２０】
また、各実施形態において、入射位置に対する透過率分布が互いに異なる複数枚の補正フィルタ２４を用意し、必要に応じて露光光ＥＬの光路内に配置する補正フィルタを取り替え可能としてもよい。このように構成すると、補正フィルタ２４と各透過フィルタ６６，６７、８０，８１、８２，８３との協働作用による静止露光領域ＥＲ２内の各点Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂ，Ｐ３ｂに対応する各瞳強度分布の調整の自由度を向上させることができる。
【０１２１】
・各実施形態において、瞳強度分布計測装置３６は、レチクルＲ上の照明領域ＥＲ１内の各点Ｐ１ａ，Ｐ２ａ，Ｐ３ａに対応する瞳強度分布６１，６２を計測可能であれば、レチクルＲの近傍ではなくてもよい。ただし、瞳強度分布計測装置３６は、レチクルＲの被照射面Ｒａ（即ち、ウエハＷの表面Ｗａ）と光学的に共役な位置近傍であれば、任意の位置に設置してもよい。
【０１２２】
・第１実施形態において、各透過フィルタ６６，６７，７９〜８２を回転（傾斜）させても面光源６０ａ〜６０ｄの光軸ＡＸからの距離を一定に維持するために、各透過フィルタ６６，６７，７９〜８２の回転（傾斜）に応じてズーム光学系２５を駆動して、各透過フィルタ６６，６７，７９〜８２に入射する光束の光軸ＡＸからの距離を変更してもよい。また、上述したアキシコンレンズ対を備えている場合には、各透過フィルタ６６，６７，７９〜８２の回転（傾斜）に応じてアキシコンレンズ対の間隔を変更してもよい。また、例えば特開２００３−３１８０８７号公報に開示される複数の象限毎に独立して間隔可変なアキシコンレンズ対や特開平１１−２７４０６０号公報に開示される偏心して配置される複数のプリズム対を用いれば、各透過フィルタ６６，６７，７９〜８２の回転角（傾斜角）が異なっている場合においても、各面光源の光軸ＡＸからの距離を一定に維持することができる。また、回折光学素子に代えて上述の空間光変調素子を用いた場合には、各透過フィルタ６６，６７，７９〜８２の回転角（傾斜角）に応じて、空間光変調素子が形成する瞳強度分布を変更することによって、各透過フィルタ６６，６７，７９〜８２の回転角（傾斜角）が異なっている場合においても、各面光源の光軸ＡＸからの距離を一定に維持することができる。
【０１２３】
・各実施形態において、露光装置１１は、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクルまたはマスクを製造するために、マザーレチクルからガラス基板やシリコンウエハなどへ回路パターンを転写する露光装置であってもよい。また、露光装置１１は、液晶表示素子（ＬＣＤ）などを含むディスプレイの製造に用いられてデバイスパターンをガラスプレート上へ転写する露光装置、薄膜磁気ヘッド等の製造に用いられて、デバイスパターンをセラミックウエハ等へ転写する露光装置、及びＣＣＤ等の撮像素子の製造に用いられる露光装置などであってもよい。
【０１２４】
・各実施形態において、露光装置１１を、レチクルＲとウエハＷとが相対移動した状態でレチクルＲのパターンをウエハＷへ転写し、ウエハＷを順次ステップ移動させるスキャニング・ステッパに具体化してもよい。
【０１２５】
・各実施形態において、オプティカルインテグレータ２６は、屈折率を有する単位波面分割面がＺ方向及びＸ方向に沿って配列される１枚のマイクロフライアイレンズから構成されるものであってもよい。また、オプティカルインテグレータとして、複数のレンズ要素が配列されてなるフライアイレンズを用いてもよい。また、オプティカルインテグレータとして、複数のミラー面が配列されてなる一対のフライアイミラーであってもよい。また、オプティカルインテグレータとして、Ｙ軸方向に沿って延びるロッド型（内面反射型）インテグレータであってもよい。オプティカルインテグレータとして、ロッド型インテグレータを用いる場合には、ズーム光学系２５の後側にその前側焦点位置がズーム光学系２５の後側焦点位置と一致するように集光レンズ系を配置し、この集光レンズ系の後側焦点位置またはその近傍に入射端が位置決めされるようにロッド型インテグレータを配置する。このとき、ロッド型インテグレータの射出端がレチクルブラインド２９の位置になる。ロッド型インテグレータを用いる場合、このロッド型インテグレータの下流のレチクルブラインド結像光学系（第２コンデンサ光学系３０及び結像光学系３２）内の、投影光学系１５の開口絞り４２の位置と光学的に共役な位置を照明瞳面と呼ぶことができる。また、ロッド型インテグレータの入射面の位置には、照明瞳面の二次光源の虚像が形成されることになるため、この位置およびこの位置と光学的に共役な位置も照明瞳面と呼ぶことができる。この場合、分布補正光学系３１は、この照明瞳面を含む空間（第２コンデンサ光学系３０と結像光学系３２との間の空間）に配置することができる。
【０１２６】
・各実施形態において、露光装置１１を、可変パターン生成器（例えば、ＤＭＤ（Digital Mirror Device又はDigital Micro-mirror Device））を用いたマスクレス露光装置に具体化してもよい。このようなマスクレス露光装置は、例えば特開２００４−３０４１３５号公報、国際公開第２００６／０８０２８５号パンフレット及びこれに対応する米国特許出願公開第２００７／０２９６９３６号明細書に開示されている。
【０１２７】
・各実施形態において、光源装置１２は、例えばｇ線（４３６ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、Ｆ２レーザ（１５７ｎｍ）、Ｋｒ２レーザ（１４６ｎｍ）、Ａｒ２レーザ（１２６ｎｍ）等を供給可能な光源であってもよい。また、光源装置１２は、ＤＦＢ半導体レーザまたはファイバレーザから発振される赤外域、または可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（またはエルビウムとイッテルビウムの双方）がドープされたファイバアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を供給可能な光源であってもよい。
【０１２８】
・各実施形態において、投影光学系と感光性基板との間の光路中を１．１よりも大きな屈折率を有する媒体（典型的には液体）で満たす手法、所謂液浸法を適用してもよい。この場合、投影光学系と感光性基板との間の光路中に液体を満たす手法としては、国際公開第９９／４９５０４号パンフレットに開示されているような局所的に液体を満たす手法や、特開平６−１２４８７３号公報に開示されているような露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる手法や、特開平１０−３０３１１４号公報に開示されているようなステージ上に所定深さの液体槽を形成し、その中に基板を保持する手法などを採用することができる。
【０１２９】
・各実施形態において、米国特許出願公開第２００６／０２０３２１４号明細書、米国特許出願公開第２００６／０１７０９０１号明細書、及び米国特許出願公開第２００７／０１４６６７６号細書に開示される偏光照明方法を適用してもよい。
【０１３０】
・第１の透過フィルタ、第２の透過フィルタ及び回転機構が一体化されたユニットは、透過フィルタユニットと呼ぶこともある。
次に、本発明の実施形態の露光装置１１によるデバイスの製造方法をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法の実施形態について説明する。図２１は、マイクロデバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造例のフローチャートを示す図である。
【０１３１】
まず、ステップＳ１０１（設計ステップ）において、マイクロデバイスの機能・性能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップＳ１０２（マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンを形成したマスク（レチクルＲなど）を製作する。一方、ステップＳ１０３（基板製造ステップ）において、シリコン、ガラス、セラミックス等の材料を用いて基板（シリコン材料を用いた場合にはウエハＷとなる。）を製造する。
【０１３２】
次に、ステップＳ１０４（基板処理ステップ）において、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０４で用意したマスクと基板を使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によって基板上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップＳ１０５（デバイス組立ステップ）において、ステップＳ１０４で処理された基板を用いてデバイス組立を行う。このステップＳ１０５には、ダイシング工程、ボンティング工程、及びパッケージング工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。最後に、ステップＳ１０６（検査ステップ）において、ステップＳ１０５で作製されたマイクロデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にマイクロデバイスが完成し、これが出荷される。
【０１３３】
図２２は、半導体デバイスの場合におけるステップＳ１０４の詳細工程の一例を示す図である。
ステップＳ１１１（酸化ステップ）おいては、基板の表面を酸化させる。ステップＳ１１２（ＣＶＤステップ）においては、基板表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ１１３（電極形成ステップ）においては、基板上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ１１４（イオン打込みステップ）においては、基板にイオンを打ち込む。以上のステップＳ１１１〜ステップＳ１１４のそれぞれは、基板処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。
【０１３４】
基板プロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップＳ１１５（レジスト形成ステップ）において、基板に感光性材料を塗布する。引き続き、ステップＳ１１６（露光ステップ）において、上で説明したリソグラフィシステム（露光装置１１）によってマスクの回路パターンを基板に転写する。次に、ステップＳ１１７（現像ステップ）において、ステップＳ１１６にて露光された基板を現像して、基板の表面に回路パターンからなるマスク層を形成する。さらに続いて、ステップＳ１１８（エッチングステップ）において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップＳ１１９（レジスト除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となった感光性材料を取り除く。すなわち、ステップＳ１１８及びステップＳ１１９において、マスク層を介して基板の表面を加工する。これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、基板上に多重に回路パターンが形成される。
【符号の説明】
【０１３５】
１１…露光装置、１２…光源としての光源装置、１３…照明光学系、１５…投影光学系、２５…入射態様調整光学系としてのズーム光学系、２６…オプティカルインテグレータ、２７…照明瞳面、２８…第１コンデンサ光学系、３０…第１光学素子としての第２コンデンサ光学系、３３…第２光学素子としての入射側レンズ群、３６…瞳強度分布計測装置、４０…制御装置、４２…開口絞り、５０ａ，５１ａ…入射面、５２〜５５…単位波面分割面としてのシリンドリカルレンズ面、６０…所定の光強度分布としての二次光源、６４…調整領域、６５…瞳共役面、６６，８０，８１…第１の透過フィルタ、６７，６７ｂ，８２，８３…第２の透過フィルタ、６８、６８ａ，６８ｂ…回転機構、６９，７０、７１ａ，７１ｂ…駆動源、７５〜８２…第１、第２、第３及び第４の透過フィルタとしての透過フィルタ、ＡＸ…光軸、ＥＬ…露光光、Ｐ１ａ〜Ｐ３ａ，Ｐ１ｂ〜Ｐ３ｂ…所定の点としての点、Ｒａ…被照射面、Ｗ…基板としてのウエハ、Ｗａ…被照射面としての表面、θ，θ１〜θ３…入射角。
【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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【国際調査報告】
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