(57)【要約】  例えば瞳輝度分布のほぼ全体に亘る離散的な微小変調により、瞳輝度分布を確実に且つ迅速に改善する。第１工程乃至第４工程からなる評価方法を用いて、照明瞳に形成された瞳輝度分布により得られる指標値を求める第５工程と、前の工程で求めた離散化データにおいて指標値の単位変化量を単位瞳領域毎に求める第６工程と、単位変化量を用いる改善手法により、指標値が目標指標値に近づくように変調された離散化データを求める第７工程と、第１工程乃至第４工程からなる評価方法を用いて、第７工程で求めた変調された離散化データに対応して得られる指標値を求める第８工程とを含み、変調された離散化データに対応して得られる指標値の誤差が許容範囲に収まるまで第６工程乃至第８工程を繰り返すことにより、照明瞳に形成すべき瞳輝度分布を改善する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面に配置されるパターンの像を第２面上に形成する結像光学系に照明光を供給する照明光学系の照明瞳に形成される瞳輝度分布を評価する方法であって、
前記照明瞳を仮想的に分割して得られる複数の単位瞳領域の各領域から供給される単位輝度レベルの光により前記第２面上に形成される単位強度分布を単位瞳領域毎に求める第１工程と、
前記複数の単位瞳領域の各領域がそれぞれ前記単位輝度レベルの倍数で表される輝度レベルを有する三次元モデルにしたがって近似された前記瞳輝度分布の離散化データを求める第２工程と、
前記第１工程で単位瞳領域毎に求めた複数の前記単位強度分布と、前記第２工程で求めた前記離散化データとに基づいて、前記瞳輝度分布により前記第２面上に形成される空間像の光強度分布を求める第３工程と、
前記第３工程で求めた前記空間像の光強度分布に基づいて、前記瞳輝度分布により得られる結像特性の指標値を求める第４工程とを含むことを特徴とする評価方法。
【請求項２】
前記第１工程では、前記照明瞳において互いに直交する二方向に沿って前記照明瞳を仮想的に分割することにより複数の矩形状の前記単位瞳領域を得ることを特徴とする請求項１に記載の評価方法。
【請求項３】
前記第２工程では、前記照明瞳に形成された瞳輝度分布を計測し、その計測結果に基づいて前記離散化データを求めることを特徴とする請求項１または２に記載の評価方法。
【請求項４】
前記第３工程では、各単位瞳領域の輝度レベルを係数とした前記複数の単位強度分布の線形結合により前記空間像の光強度分布を求めることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の評価方法。
【請求項５】
前記第４工程では、前記指標値として、前記瞳輝度分布により得られるパターンの線幅を求めることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の評価方法。
【請求項６】
前記第４工程では、前記指標値として、前記瞳輝度分布により得られるＯＰＥ値を求めることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の評価方法。
【請求項７】
第１面に配置されるパターンの像を第２面上に形成する結像光学系に照明光を供給する照明光学系の照明瞳に形成すべき瞳輝度分布を改善する方法であって、
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の評価方法を用いて、基準的な瞳輝度分布をターゲットとして前記照明瞳に形成された瞳輝度分布により得られる指標値を求める第５工程と、
前の工程で求めた離散化データにおいて１つの単位瞳領域の輝度レベルが単位輝度レベルだけ変化したときの前記指標値の単位変化量を単位瞳領域毎に求める第６工程と、
前記第６工程で単位瞳領域毎に求めた複数の前記指標値の単位変化量を用いる改善手法により、前の工程で求めた離散化データから変調された離散化データにより得られる指標値が目標指標値に近づくように前記変調された離散化データを求める第７工程と、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の評価方法を用いて、前記第７工程で求めた前記変調された離散化データに対応して得られる指標値を求める第８工程とを含み、
前記変調された離散化データに対応して得られる指標値と前記目標指標値との差が許容範囲に収まるまで前記第６工程乃至前記第８工程を繰り返すことにより、前記照明瞳に形成すべき瞳輝度分布を改善することを特徴とする瞳輝度分布の改善方法。
【請求項８】
前記第６工程では、選択された複数の単位瞳領域について、輝度レベルが単位輝度レベルだけ変化したときの前記指標値の単位変化量を単位瞳領域毎に求めることを特徴とする請求項７に記載の改善方法。
【請求項９】
前記選択された複数の単位瞳領域は、前記単位輝度レベル以上の輝度レベルを有する第１群の単位瞳領域、および該第１群の単位瞳領域に隣接する第２群の単位瞳領域であることを特徴とする請求項８に記載の改善方法。
【請求項１０】
前記第７工程では、単位瞳領域毎に求めた前記指標値の単位変化量の相互的な比率を参照した最急降下法により、前記変調された離散化データを求めることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の改善方法。
【請求項１１】
光源からの光により被照射面を照明する照明光学系の調整方法において、
請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の改善方法を用いて、前記照明光学系の照明瞳に形成すべき瞳輝度分布を改善することと、
前記改善された瞳輝度分布をターゲットとして前記照明瞳に形成される瞳輝度分布を調整することとを含むことを特徴とする調整方法。
【請求項１２】
前記改善された瞳輝度分布をターゲットとして前記照明瞳に形成される瞳輝度分布を調整する際に、前記被照射面を通過した光に基づいて前記照明瞳と光学的に共役な面における光強度分布を計測することを特徴とする請求項１１に記載の調整方法。
【請求項１３】
前記改善された瞳輝度分布をターゲットとして前記照明瞳に形成される瞳輝度分布を調整する際に、前記被照射面へ向かう光に基づいて前記照明瞳と光学的に共役な面における光強度分布を計測することを特徴とする請求項１１または１２に記載の調整方法。
【請求項１４】
前記改善された瞳輝度分布をターゲットとして前記照明瞳に形成される瞳輝度分布を調整する際に、前記改善された瞳輝度分布の離散化データと前記光強度分布の計測結果の離散化データとの差分に対応する指標値差を求めることを特徴とする請求項１２または１３に記載の調整方法。
【請求項１５】
前記改善された瞳輝度分布の離散化データにおいて１つの単位瞳領域の輝度レベルが単位輝度レベルだけ変化したときの指標値の単位変化量を単位瞳領域毎に求め、単位瞳領域毎に求めた複数の前記指標値の単位変化量を用いて前記差分に対応する指標値差を求めることを特徴とする請求項１４に記載の調整方法。
【請求項１６】
前記光強度分布の計測結果の離散化データと前記単位瞳領域毎に求めた単位強度分布とに基づいて前記光強度分布の計測結果の離散化データに対応して前記第２面上で得られる空間像の光強度分布を求め、求めた前記空間像の光強度分布に基づいて前記差分に対応する指標値差を求めることを特徴とする請求項１４に記載の調整方法。
【請求項１７】
前記照明光学系が備える空間光変調器であって且つ前記照明瞳に瞳輝度分布を形成するための空間光変調器を制御することによって、前記改善された瞳輝度分布をターゲットとして前記照明瞳に形成される瞳輝度分布を調整することを特徴とする請求項１１乃至１６のいずれか１項に記載の調整方法。
【請求項１８】
第１面に配置されるパターンの像を第２面上に形成する結像光学系に照明光を供給する照明光学系の照明瞳に形成される瞳輝度分布を評価する方法であって、
前記照明瞳を仮想的に分割して得られる複数の単位瞳領域の各領域から供給される単位輝度レベルの光により前記第２面上に形成される単位強度分布を単位瞳領域毎に求める第１工程と、
前記複数の単位瞳領域の各領域がそれぞれ前記単位輝度レベルの倍数で表される輝度レベルを有する三次元モデルにしたがって、基準的な瞳輝度分布の離散化データを求める第２工程と、
前記第１工程で単位瞳領域毎に求めた複数の前記単位強度分布と、前記第２工程で求めた前記基準的な瞳輝度分布の離散化データとに基づいて、前記基準的な瞳輝度分布により前記第２面上に形成される空間像の光強度分布を求める第３工程と、
前記第３工程で求めた前記空間像の光強度分布に基づいて、前記基準的な瞳輝度分布により得られる結像特性の指標値を求める第４工程と、
前記基準的な瞳輝度分布の離散化データにおいて１つの単位瞳領域の輝度レベルが単位輝度レベルだけ変化したときに得られる前記指標値の単位変化量を単位瞳領域毎に求める第５工程とを含むことを特徴とする評価方法。
【請求項１９】
前記第１工程では、前記照明瞳において互いに直交する二方向に沿って前記照明瞳を仮想的に分割することにより複数の矩形状の前記単位瞳領域を得ることを特徴とする請求項１８に記載の評価方法。
【請求項２０】
前記第３工程では、各単位瞳領域の輝度レベルを係数とした前記複数の単位強度分布の線形結合により前記空間像の光強度分布を求めることを特徴とする請求項１８または１９に記載の評価方法。
【請求項２１】
前記第４工程では、前記指標値として、前記基準的な瞳輝度分布により得られるパターンの線幅を求めることを特徴とする請求項１８乃至２０のいずれか１項に記載の評価方法。
【請求項２２】
前記第５工程では、選択された複数の単位瞳領域について、輝度レベルが単位輝度レベルだけ変化したときの前記指標値の単位変化量を単位瞳領域毎に求めることを特徴とする請求項１８乃至２１のいずれか１項に記載の評価方法。
【請求項２３】
前記照明瞳に形成された瞳輝度分布を計測し、その計測結果と前記三次元モデルとに基づいて、前記計測された瞳輝度分布の離散化データを求める第６工程をさらに含むことを特徴とする請求項１８乃至２２のいずれか１項に記載の評価方法。
【請求項２４】
前記基準的な瞳輝度分布の離散化データと前記計測された瞳輝度分布の離散化データとの差分を単位瞳領域毎に求め、前記差分に対応する前記指標値の変化量を単位瞳領域毎に求める第７工程をさらに含むことを特徴とする請求項２３に記載の評価方法。
【請求項２５】
前記第７工程では、単位瞳領域毎に求めた前記指標値の単位変化量と、単位瞳領域毎に求めた前記差分とに基づいて、前記差分に対応する前記指標値の変化量を単位瞳領域毎に求めることを特徴とする請求項２４に記載の評価方法。
【請求項２６】
単位瞳領域毎に求めた前記差分に対応する前記指標値の変化量の総和により、前記計測された瞳輝度分布に対応して得られる指標値の目標指標値からの誤差を求める第８工程をさらに含むことを特徴とする請求項２４または２５に記載の評価方法。
【請求項２７】
光源からの光により被照射面を照明する照明光学系の調整方法において、
請求項１８乃至２６のいずれか１項に記載の評価方法を用いて、前記照明光学系の照明瞳に形成される瞳輝度分布を評価することと、
前記評価の結果に基づいて前記照明瞳に形成される瞳輝度分布を調整することとを含むことを特徴とする調整方法。
【請求項２８】
前記評価することは、
前記照明瞳に形成された瞳輝度分布を計測し、その計測結果と前記三次元モデルとに基づいて、前記計測された瞳輝度分布の離散化データを求める第６工程と、
前記基準的な瞳輝度分布の離散化データと前記計測された瞳輝度分布の離散化データとの差分を単位瞳領域毎に求め、前記差分に対応する前記指標値の変化量を単位瞳領域毎に求める第７工程と、
単位瞳領域毎に求めた前記差分に対応する前記指標値の変化量の総和により、前記計測された瞳輝度分布に対応して得られる指標値の目標指標値からの誤差を求める第８工程とを含み、
前記調整することは、
複数の変調パタメータにより規定される変調モデルを設定し、前記計測された瞳輝度分布の離散化データから変調パタメータ毎に変調された瞳輝度分布の離散化データを求める工程と、
前記基準的な瞳輝度分布の離散化データと前記変調パタメータ毎に変調された瞳輝度分布の離散化データとの差分を単位瞳領域毎に求め、前記差分に対応する前記指標値の変化量を単位瞳領域毎に求める工程と、
単位瞳領域毎に求めた前記差分に対応する前記指標値の変化量の総和により、前記変調パタメータ毎に変調された瞳輝度分布に対応して得られる指標値の目標指標値からの誤差を求める工程と、
前記計測された瞳輝度分布に対応して得られる指標値の前記目標指標値からの誤差よりも、前記計測された瞳輝度分布から変調された瞳輝度分布に対応して得られる指標値の前記目標指標値からの誤差の方が小さくなるように、前記複数の変調パタメータの値を求める工程と、
前記複数の変調パタメータの値に基づいて前記計測された瞳輝度分布から変調された瞳輝度分布をターゲットとして、前記照明瞳に形成される瞳輝度分布を調整する工程とを含むことを特徴とする請求項２７に記載の調整方法。
【請求項２９】
前記複数の変調パタメータは、透過率分布に対応する変調パラメータを含むことを特徴とする請求項２８に記載の調整方法。
【請求項３０】
前記複数の変調パタメータは、収差に対応する変調パラメータを含むことを特徴とする請求項２８または２９に記載の調整方法。
【請求項３１】
前記収差に対応する変調パラメータとして、瞳輝度分布の変形に対応する変調パラメータを用いることを特徴とする請求項３０に記載の調整方法。
【請求項３２】
前記複数の変調パタメータは、ぼけ効果に対応する変調パラメータを含むことを特徴とする請求項２８乃至３１のいずれか１項に記載の調整方法。
【請求項３３】
前記複数の変調パタメータは、フレア光に対応する変調パラメータを含むことを特徴とする請求項２８乃至３２のいずれか１項に記載の調整方法。
【請求項３４】
前記変調された瞳輝度分布をターゲットとして前記照明瞳に形成される瞳輝度分布を調整する際に、前記被照射面を通過した光に基づいて前記照明瞳と光学的に共役な面における光強度分布を計測することを特徴とする請求項２８乃至３３のいずれか１項に記載の調整方法。
【請求項３５】
前記照明光学系が備える空間光変調器であって且つ前記照明瞳に瞳輝度分布を形成するための空間光変調器を制御することによって、前記変調された瞳輝度分布をターゲットとして前記照明瞳に形成される瞳輝度分布を調整することを特徴とする請求項２８乃至３４のいずれか１項に記載の調整方法。
【請求項３６】
前記指標値として、瞳輝度分布により得られるパターンの線幅を求めることを特徴とする請求項２７乃至３５のいずれか１項に記載の調整方法。
【請求項３７】
請求項１１乃至１７、および請求項２７乃至３６のいずれか１項に記載の調整方法により調整されたことを特徴とする照明光学系。
【請求項３８】
光源からの光により被照射面を照明する照明光学系において、
前記照明光学系の照明瞳に形成された瞳輝度分布を計測する瞳分布計測装置と、
前記照明瞳に形成される瞳輝度分布を調整する瞳調整装置と、
請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の改善方法を用いて改善された瞳輝度分布をターゲットとして前記照明瞳に形成される瞳輝度分布を調整するために前記瞳調整装置を制御する制御部とを備えることを特徴とする照明光学系。
【請求項３９】
光源からの光により被照射面を照明する照明光学系において、
前記照明光学系の照明瞳に形成された瞳輝度分布を計測する瞳分布計測装置と、
前記照明瞳に形成される瞳輝度分布を調整する瞳調整装置と、
請求項１８乃至２６のいずれか１項に記載の評価方法を用いて前記照明瞳に形成される瞳輝度分布を調整するために前記瞳調整装置を制御する制御部とを備えることを特徴とする照明光学系。
【請求項４０】
前記瞳分布計測装置は、前記被照射面を通過した光に基づいて前記照明瞳と光学的に共役な面における光強度分布を計測することを特徴とする請求項３８または３９に記載の照明光学系。
【請求項４１】
前記瞳分布計測装置は、前記被照射面へ向かう光に基づいて前記照明瞳と光学的に共役な面における光強度分布を計測することを特徴とする請求項３８または３９に記載の照明光学系。
【請求項４２】
前記瞳調整装置は、所定面に配列されて個別に制御される複数の光学要素を有し、前記照明瞳に瞳輝度分布を可変的に形成する空間光変調器を備え、
前記制御部は、前記空間光変調器の前記複数の光学要素を制御することを特徴とする請求項３８乃至４１のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項４３】
前記空間光変調器は、前記所定面内で二次元的に配列された複数のミラー要素と、該複数のミラー要素の姿勢を個別に制御駆動する駆動部とを有することを特徴とする請求項４２に記載の照明光学系。
【請求項４４】
所定のパターンを照明するための請求項３７乃至４３のいずれか１項に記載の照明光学系を備え、前記所定のパターンを感光性基板に露光することを特徴とする露光装置。
【請求項４５】
前記所定のパターンの像を前記感光性基板上に形成する投影光学系を備え、前記照明瞳は前記投影光学系の開口絞りと光学的に共役な位置であることを特徴とする請求項４４に記載の露光装置。
【請求項４６】
前記基準的な瞳輝度分布は設計上の瞳輝度分布であり、前記目標指標値は前記設計上の瞳輝度分布により達成すべき指標値であることを特徴とする請求項４５に記載の露光装置。
【請求項４７】
前記基準的な瞳輝度分布は別の露光装置で用いられている瞳輝度分布であり、前記目標指標値は前記別の露光装置において前記基準的な瞳輝度分布により得られている指標値であることを特徴とする請求項４５に記載の露光装置。
【請求項４８】
請求項１１乃至１７、および請求項２７乃至３６のいずれか１項に記載の調整方法により調整された照明光学系により所定のパターンを照明し、投影光学系を介して前記所定のパターンを感光性基板に露光する露光方法において、
結像特性の指標値が前記目標指標値に近づくように、前記投影光学系の開口数、前記投影光学系に対する前記感光性基板のデフォーカス量、および前記投影光学系の波面収差のうちの少なくとも１つを調整することを特徴とする露光方法。
【請求項４９】
請求項４４乃至４７のいずれか１項に記載の露光装置または請求項４８に記載の露光方法を用いて、前記所定のパターンを前記感光性基板に露光することと、
前記所定のパターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成することと、
前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工することと、を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、瞳輝度分布の評価方法および改善方法、照明光学系およびその調整方法、露光装置、露光方法、並びにデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子等のデバイスの製造に用いられる露光装置では、光源から射出された光が、オプティカルインテグレータとしてのフライアイレンズを介して、多数の光源からなる実質的な面光源としての二次光源（一般には照明瞳における所定の光強度分布）を形成する。以下、照明瞳での光強度分布を、「瞳輝度分布」という。照明瞳とは、照明瞳と被照射面（露光装置の場合にはマスクまたはウェハ）との間の光学系の作用によって、被照射面が照明瞳のフーリエ変換面となるような位置として定義される。【０００３】
二次光源からの光は、コンデンサー光学系により集光された後、所定のパターンが形成されたマスクを重畳的に照明する。マスクを透過した光は投影光学系を介してウェハ上に結像し、ウェハ上にはマスクパターンが投影露光（転写）される。マスクに形成されたパターンは微細化されており、この微細パターンをウェハ上に正確に転写するにはウェハ上において均一な照度分布を得ることが不可欠である。【０００４】
従来、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ミラー要素により構成された可動マルチミラーを用いて、所望の瞳輝度分布を実現する照明光学系が知られている。この照明光学系では、空間光変調器としての可動マルチミラーを用いているので瞳輝度分布の外形形状および分布の変更に関する自由度が高く、転写すべきパターンの特性に応じて適切に決定された複雑な外形形状および分布を有する瞳輝度分布を精度良く実現することができる。【０００５】
ただし、実際に照明瞳に形成される瞳輝度分布は様々な原因により設計上の瞳輝度分布とは僅かに異なるものとなったり、瞳輝度分布以外の光学特性が瞳輝度分布を設計した条件と異なるものとなったりして、設計上の瞳輝度分布に応じた所望の結像性能を達成することは困難である。そこで、実際の瞳輝度分布に応じた結像性能を、設計上の瞳輝度分布に応じた所望の結像性能に近づけるために、瞳輝度分布の最適化を行う手法が提案されている（特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１１／１０２１０９号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の瞳輝度分布の最適化手法では、瞳輝度分布を関数表現しているので、比較的少ないパラメータで比較的良好な見通しをもって瞳輝度分布を最適化することができる。しかしながら、多数の微小なミラー要素により構成された空間光変調器が本来的に備えている瞳輝度分布の外形形状および分布の変更に関する高い自由度を十分発揮しているとは言えない。【０００８】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、例えば瞳輝度分布の離散的な微小変調により、瞳輝度分布を確実に且つ迅速に改善することのできる改善方法を提供することを目的とする。また、本発明は、瞳輝度分布を確実に且つ迅速に改善する改善方法を用いて、所望の結像性能をターゲットに瞳輝度分布を適切に調整することのできる照明光学系を提供することを目的とする。また、本発明は、瞳輝度分布を適切に調整する照明光学系を用いて、適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことのできる露光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、第１形態では、第１面に配置されるパターンの像を第２面上に形成する結像光学系に照明光を供給する照明光学系の照明瞳に形成される瞳輝度分布を評価する方法であって、
前記照明瞳を仮想的に分割して得られる複数の単位瞳領域の各領域から供給される単位輝度レベルの光により前記第２面上に形成される単位強度分布を単位瞳領域毎に求める第１工程と、
前記複数の単位瞳領域の各領域がそれぞれ前記単位輝度レベルの倍数で表される輝度レベルを有する三次元モデルにしたがって近似された前記瞳輝度分布の離散化データを求める第２工程と、
前記第１工程で単位瞳領域毎に求めた複数の前記単位強度分布と、前記第２工程で求めた前記離散化データとに基づいて、前記瞳輝度分布により前記第２面上に形成される空間像の光強度分布を求める第３工程と、
前記第３工程で求めた前記空間像の光強度分布に基づいて、前記瞳輝度分布により得られる結像特性の指標値を求める第４工程とを含むことを特徴とする評価方法を提供する。【００１０】
第２形態では、第１面に配置されるパターンの像を第２面上に形成する結像光学系に照明光を供給する照明光学系の照明瞳に形成すべき瞳輝度分布を改善する方法であって、
第１形態の評価方法を用いて、基準的な瞳輝度分布をターゲットとして前記照明瞳に形成された瞳輝度分布により得られる指標値を求める第５工程と、
前の工程で求めた離散化データにおいて１つの単位瞳領域の輝度レベルが単位輝度レベルだけ変化したときの前記指標値の単位変化量を単位瞳領域毎に求める第６工程と、
前記第６工程で単位瞳領域毎に求めた複数の前記指標値の単位変化量を用いる改善手法により、前の工程で求めた離散化データから変調された離散化データにより得られる指標値が目標指標値に近づくように前記変調された離散化データを求める第７工程と、
第１形態の評価方法を用いて、前記第７工程で求めた前記変調された離散化データに対応して得られる指標値を求める第８工程とを含み、
前記変調された離散化データに対応して得られる指標値と前記目標指標値との差が許容範囲に収まるまで前記第６工程乃至前記第８工程を繰り返すことにより、前記照明瞳に形成すべき瞳輝度分布を改善することを特徴とする瞳輝度分布の改善方法を提供する。【００１１】
第３形態では、光源からの光により被照射面を照明する照明光学系の調整方法において、
第２形態の改善方法を用いて、前記照明光学系の照明瞳に形成すべき瞳輝度分布を改善することと、
前記改善された瞳輝度分布をターゲットとして前記照明瞳に形成される瞳輝度分布を調整することとを含むことを特徴とする調整方法を提供する。【００１２】
第４形態では、第１面に配置されるパターンの像を第２面上に形成する結像光学系に照明光を供給する照明光学系の照明瞳に形成される瞳輝度分布を評価する方法であって、
前記照明瞳を仮想的に分割して得られる複数の単位瞳領域の各領域から供給される単位輝度レベルの光により前記第２面上に形成される単位強度分布を単位瞳領域毎に求める第１工程と、
前記複数の単位瞳領域の各領域がそれぞれ前記単位輝度レベルの倍数で表される輝度レベルを有する三次元モデルにしたがって、基準的な瞳輝度分布の離散化データを求める第２工程と、
前記第１工程で単位瞳領域毎に求めた複数の前記単位強度分布と、前記第２工程で求めた前記基準的な瞳輝度分布の離散化データとに基づいて、前記基準的な瞳輝度分布により前記第２面上に形成される空間像の光強度分布を求める第３工程と、
前記第３工程で求めた前記空間像の光強度分布に基づいて、前記基準的な瞳輝度分布により得られる結像特性の指標値を求める第４工程と、
前記基準的な瞳輝度分布の離散化データにおいて１つの単位瞳領域の輝度レベルが単位輝度レベルだけ変化したときに得られる前記指標値の単位変化量を単位瞳領域毎に求める第５工程とを含むことを特徴とする評価方法を提供する。【００１３】
第５形態では、光源からの光により被照射面を照明する照明光学系の調整方法において、
第４形態の評価方法を用いて、前記照明光学系の照明瞳に形成される瞳輝度分布を評価することと、
前記評価の結果に基づいて前記照明瞳に形成される瞳輝度分布を調整することとを含むことを特徴とする調整方法を提供する。【００１４】
第６形態では、第３形態または第５形態の調整方法により調整されたことを特徴とする照明光学系を提供する。【００１５】
第７形態では、光源からの光により被照射面を照明する照明光学系において、
前記照明光学系の照明瞳に形成された瞳輝度分布を計測する瞳分布計測装置と、
前記照明瞳に形成される瞳輝度分布を調整する瞳調整装置と、
第２形態の改善方法を用いて改善された瞳輝度分布をターゲットとして前記照明瞳に形成される瞳輝度分布を調整するために前記瞳調整装置を制御する制御部とを備えることを特徴とする照明光学系を提供する。【００１６】
第８形態では、光源からの光により被照射面を照明する照明光学系において、
前記照明光学系の照明瞳に形成された瞳輝度分布を計測する瞳分布計測装置と、
前記照明瞳に形成される瞳輝度分布を調整する瞳調整装置と、
第４形態の評価方法を用いて前記照明瞳に形成される瞳輝度分布を調整するために前記瞳調整装置を制御する制御部とを備えることを特徴とする照明光学系を提供する。【００１７】
第９形態では、所定のパターンを照明するための第６形態、第７形態または第８形態の照明光学系を備え、前記所定のパターンを感光性基板に露光することを特徴とする露光装置を提供する。【００１８】
第１０形態では、第３形態または第５形態の調整方法により調整された照明光学系により所定のパターンを照明し、投影光学系を介して前記所定のパターンを感光性基板に露光する露光方法において、
結像特性の指標値が前記目標指標値に近づくように、前記投影光学系の開口数、前記投影光学系に対する前記感光性基板のデフォーカス量、および前記投影光学系の波面収差のうちの少なくとも１つを調整することを特徴とする露光方法を提供する。【００１９】
第１１形態では、第９形態の露光装置または第１０形態の露光方法を用いて、前記所定のパターンを前記感光性基板に露光することと、
前記所定のパターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成することと、
前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工することと、を含むことを特徴とするデバイス製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００２０】
実施形態にしたがう瞳輝度分布の改善方法では、例えば瞳輝度分布の離散的な微小変調により、所望の結像性能に十分近い結像性能が得られるように、瞳輝度分布を確実に且つ迅速に改善することができる。実施形態にかかる照明光学系では、瞳輝度分布を確実に且つ迅速に改善する改善方法を用いて、所望の結像性能をターゲットに瞳輝度分布を適切に調整することができる。実施形態の露光装置では、瞳輝度分布を適切に調整する照明光学系を用いて、適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことができ、ひいては良好なデバイスを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】結像光学系の像面座標および照明光学系の瞳面座標を説明する図である。
【図２】実施形態にかかる瞳輝度分布の改善方法を示すフローチャートである。
【図３】直交する二方向に沿って瞳面を仮想的に分割して得られる複数の矩形状の単位瞳領域を示す図である。
【図４】単位光源からの光により投影光学系の像面上に形成される単位強度分布が形成される様子を示す図である。
【図５】瞳輝度分布の離散化データを求めるための三次元モデルを説明する図である。
【図６】実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図７】空間光変調ユニットの構成および作用を概略的に示す図である。
【図８】空間光変調ユニット中の空間光変調器の部分斜視図である。
【図９】瞳分布計測装置の内部構成を概略的に示す図である。
【図１０】実施形態にかかる照明光学系の調整方法のフローチャートである。
【図１１】第２実施形態にかかる瞳輝度分布の評価方法を示すフローチャートである。
【図１２】第２実施形態の評価方法において評価すべき瞳輝度分布として想定した設計上の瞳輝度分布を示す図である。
【図１３】第２実施形態の評価方法において形成すべきパターン像として想定した４種類のパターン像を示す図である。
【図１４】アンカーパターンを除く３種類のマスクパターンについて単位瞳領域毎に求めたパターン線幅の単位変化量の分布を示す図である。
【図１５】設計上の瞳輝度分布をターゲットとした輪帯状の瞳輝度分布が実際に形成される様子を示す図である。
【図１６】基準的な瞳輝度分布の離散化データと実際の瞳輝度分布の離散化データとの差分の分布の一例を示す図である。
【図１７】図１６の差分分布に対応するパターン線幅の変化量を単位瞳領域毎に求めて得られた線幅変化量の分布を示す図である。
【図１８】第２実施形態にかかる瞳輝度分布の評価方法を経た後に、照明瞳に形成される瞳輝度分布を調整する工程を示すフローチャートである。
【図１９】１次のディストーション多項式のみによる変調作用を示す図である。
【図２０】３次のディストーション多項式のみによる変調作用を示す図である。
【図２１】４次のディストーション多項式のみによる変調作用を示す図である。
【図２２】８次のディストーション多項式のみによる変調作用を示す図である。
【図２３】１２次のディストーション多項式のみによる変調作用を示す図である。
【図２４】半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。
【図２５】液晶表示素子等の液晶デバイスの製造工程を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
実施形態の具体的な説明に先立って、本実施形態にかかる瞳輝度分布の評価方法および改善方法の基本的な考え方を説明する。露光装置において、可動マルチミラーを用いて照明瞳に形成される実際の瞳輝度分布は、照明瞳に形成しようと企図した基準的な瞳輝度分布とは僅かに異なる分布になる。また、実際の瞳輝度分布により得られる結像性能は、設計上の瞳輝度分布に応じた所望の結像性能とは僅かに異なるものになる。以下、説明の理解を容易にするために、照明瞳に形成しようと企図した基準的な瞳輝度分布は、設計上の瞳輝度分布であるものとする。
【００２３】
設計上の瞳輝度分布は、転写すべきパターンの特性に応じて適切に決定され、複雑な外形形状および分布を有する場合がある。具体的に、設計上の瞳輝度分布として、瞳の充填率が比較的低い自由形状（フリーフォーム）の光強度分布を採用することもある。この場合、設計上の瞳輝度分布に応じた所望の結像性能に十分近い結像性能を達成するには、例えば改善手法により実際の結像性能が所望の結像性能に十分近づくように設計上の瞳輝度分布から変調された瞳輝度分布を求めること、および変調された瞳輝度分布をターゲットとして瞳輝度分布を調整することが必要になる。
【００２４】
図１は、結像光学系の像面座標および照明光学系の瞳面座標を説明する図である。図１には、結像光学系（露光装置の投影光学系に対応）の像面直交座標（ｘ，ｙ）、および照明光学系の瞳面直交座標（ξ，η）が模式的に示されている。瞳輝度分布に応じて得られる結像特性の指標として、ＯＰＥ（光近接効果：Optical
proximity effect）が知られている。具体的に、露光装置におけるＯＰＥ値は、例えば感光性基板に形成されるレジストパターンの線幅である。
【００２５】
この場合、ＯＰＥ値は、投影光学系の像面の位置に依存した分布すなわち二次元分布になる。ただし、投影光学系の像面において互いに直交する二方向に関するレジストパターンの線幅が重要な意味を持つ傾向があるため、Ｈ方向（例えば図１におけるｘ方向）に沿ったＯＰＥ値の一次元分布およびＶ方向（例えば図１におけるｙ方向）に沿ったＯＰＥ値の一次元分布をＯＰＥ値の情報として扱うことができる。
【００２６】
瞳輝度分布の改善において着目すべき物理量は、設計上の瞳輝度分布により達成すべき所望の目標ＯＰＥ値と、設計上の瞳輝度分布をターゲットとして照明瞳に形成された実際の瞳輝度分布により得られるＯＰＥ値との差、すなわちＯＰＥ誤差である。本実施形態にかかる瞳輝度分布の改善方法では、結像光学系に照明光を供給する照明光学系の照明瞳に形成すべき瞳輝度分布を、結像性能の指標であるＯＰＥ誤差が十分小さくなるように改善する。以下、理解を容易にするために、露光装置において投影光学系に照明光を供給する照明光学系の照明瞳に形成すべき瞳輝度分布の改善について説明する。
【００２７】
本実施形態の改善方法では、図２のフローチャートに示すように、照明瞳を仮想的に分割して得られる複数の単位瞳領域の各領域から供給される単位輝度レベルの光により投影光学系の像面上に形成される単位強度分布を単位瞳領域毎に求める（Ｓ１１）。具体的に、ステップＳ１１では、図３に示すように、照明瞳面において互いに直交する二方向、すなわちξ方向およびη方向に沿って瞳面を仮想的に分割することにより複数の矩形状の単位瞳領域４１を得る。
【００２８】
図３では、一例として、照明光学系の照明瞳面において瞳輝度分布が形成可能な最大円形領域４２に外接する正方形状の瞳領域４３を、ξ方向に２５６等分割し且つη方向に２５６等分割することにより、２５６×２５６＝６５，５３６個の正方形状の単位瞳領域４１を得ている。瞳面の仮想的な分割について、すなわち瞳面のξ方向の分割数およびη方向の分割数、ひいては単位瞳領域の形状および大きさなどについては、様々な形態が可能である。
【００２９】
また、ステップＳ１１では、図４に示すように、例えば照明光学系の瞳面の最大円形領域４２における１つの単位瞳領域４１ａにだけ単位輝度レベルの光があるとき、この単位光源からの光がマスクＭおよび投影光学系ＰＬを介して、投影光学系ＰＬの像面Ｉｍ上に形成する光強度分布（単位強度分布）４４ａを求める。単位強度分布４４ａは、マスクＭのパターンの三次元構造、投影光学系ＰＬの光学特性などに基づく厳密な結像計算により正確に求められる。
【００３０】
一般に、本実施形態の改善方法の適用に際して、マスクＭのパターンの三次元構造、投影光学系ＰＬの光学特性などの情報は既知であり且つ固定的である。したがって、単位強度分布を単位瞳領域毎に求める結像計算は、比較的多くの時間を要する計算（負荷の比較的大きい計算）ではあるが、改善ステップの実質的な適用に先立って予め行うことのできる事前的（あるいは準備的）な作業である。すなわち、単位強度分布を単位瞳領域毎に求める結像計算に要する時間は比較的長いが、予め準備することができる。
【００３１】
ステップＳ１１では、必ずしも最大円形領域４２におけるすべての単位瞳領域について、単位強度分布を単位瞳領域毎に求める必要はない。後述の各工程に関連して必要になると思われる所要数の単位瞳領域４１について、単位強度分布を単位瞳領域毎に求めれば良い。ちなみに、最大円形領域４２におけるすべての単位瞳領域について単位強度分布を単位瞳領域毎に求める結像計算に要する時間は、最大円形領域４２に対応する円形状の瞳輝度分布により得られる空間像の光強度分布を求める結像計算に要する時間と同程度である。したがって、所要数の単位瞳領域について単位強度分布を単位瞳領域毎に求め、求めた複数の単位強度分布の情報を対応する単位瞳領域に関連付けてデータベース化することは、時間的にも容量的にも過大な負担を強いるものではない。
【００３２】
数式表現を用いると、ステップＳ１１では、照明光学系の瞳面座標（ξ，η）において、座標（ξｎ，ηｎ）に位置する１つの単位瞳領域にだけ単位輝度レベルの光がある単位光源により形成される単位強度分布Ｉｕ（ｘ，ｙ，ξｎ，ηｎ）が求められる。すなわち、所要数の単位瞳領域４１について、単位強度分布Ｉｕ（ｘ，ｙ，ξ１，η１），Ｉｕ（ｘ，ｙ，ξ２，η２），・・・，Ｉｕ（ｘ，ｙ，ξＮ，ηＮ）がそれぞれ求められる。
【００３３】
次いで、本実施形態の改善方法では、複数の単位瞳領域の各領域がそれぞれ単位輝度レベルの倍数（０倍を含む）で表される輝度レベルを有する三次元モデルにしたがって近似された瞳輝度分布の離散化データを求める（Ｓ１２）。具体的に、三次元モデルの一例として、図５に示すように、２５６×２５６＝６５，５３６個の正方形状の単位瞳領域の各領域が、それぞれ２５６段階の単位輝度レベルで表される輝度レベルを有するモデルを採用することができる。
【００３４】
ステップＳ１２では、設計上の瞳輝度分布をターゲットとして照明光学系の照明瞳に実際に形成された瞳輝度分布を計測し、その計測結果に基づいて、図５に示す三次元モデルにしたがって近似された瞳輝度分布の離散化データを求める。こうして、照明瞳に形成された瞳輝度分布の離散化データは、図５に示す２５６×２５６×２５６＝１６，７７７，２１６個の単位立方体にそれぞれ付与された０または１の集合体として表現され、ひいてはデータベース化される。図５に示す三次元モデルでは、集合体の底面が瞳面に対応し、その高さ方向が輝度レベルの方向に対応している。
【００３５】
図５に示す集合体の底面部分の２５６×２５６＝６５，５３６個の単位立方体において、０で表される単位立方体は対応する単位瞳領域が輝度を有しないことを意味し、１で表される単位立方体は対応する単位瞳領域が輝度を有することを意味する。そして、輝度を有する単位瞳領域は、対応する２５６個の単位立方体において１で表される単位立方体の数を単位輝度レベルに掛けて得られる輝度レベルを有することを意味する。なお、各単位瞳領域における輝度レベルの段階数を、必要に応じて、瞳面のξ方向の分割数およびη方向の分割数よりも小さく設定してもよい。
【００３６】
次いで、本実施形態の改善方法では、ステップＳ１１で単位瞳領域毎に求めた複数の単位強度分布と、ステップＳ１２で求めた離散化データとに基づいて、瞳輝度分布により投影光学系の像面上に形成される空間像の光強度分布を求める（Ｓ１３）。具体的に、ステップＳ１３では、各単位瞳領域４１の輝度レベルを係数とした複数の単位強度分布の線形結合により、瞳輝度分布に対応して得られる空間像の光強度分布を求める。
【００３７】
数式表現を用いると、ステップＳ１３では、計測された瞳輝度分布Ｓ（ξ，η）により投影光学系の像面上に形成される空間像の光強度分布Ｉ｛ｘ，ｙ，Ｓ（ξ，η）｝が、ステップＳ１１で求めた複数の単位強度分布Ｉｕ（ｘ，ｙ，ξｎ，ηｎ）と、ステップＳ１２で求めた離散化データにおいて瞳面座標（ξｎ，ηｎ）に位置する単位瞳領域の輝度レベルＳ（ξｎ，ηｎ）とに基づいて、次の式（１）により求められる。
【００３８】
【数１】
2013164997.tif 000003
【００３９】
次いで、本実施形態の改善方法では、ステップＳ１３で求めた空間像の光強度分布に基づいて、瞳輝度分布により得られる結像特性の指標値を求める（Ｓ１４）。具体的に、ステップＳ１４では、結像特性の指標値として、計測された瞳輝度分布により得られるＯＰＥ値を求める。数式表現を用いると、ステップＳ１４では、計測された瞳輝度分布により得られるＯＰＥ値が、評価関数Ｍを用いて、次の式（２）により求められる。
ＯＰＥ値＝Ｍ［Ｉ｛ｘ，ｙ，Ｓ（ξ，η）｝］    （２）
【００４０】
上述したように、マスクのパターンの三次元構造、投影光学系の光学特性などの情報が固定である限り、瞳輝度分布に対応して得られる空間像の光強度分布Ｉ｛ｘ，ｙ，Ｓ（ξ，η）｝を、各単位瞳領域の輝度レベルを係数とした複数の単位強度分布の線形結合により計算することができる。一方、投影光学系の像面に設置されたウェハ（感光性基板）において空間像の光強度分布Ｉ｛ｘ，ｙ，Ｓ（ξ，η）｝に対応して形成されるレジスト像の強度分布を求める計算、およびレジストパターンの線幅（すなわちＯＰＥ値）を求める計算は、評価関数Ｍで表される非線形演算である。ただし、この非線形演算は、上述した結像計算に比して負荷が小さい。
【００４１】
ステップＳ１１〜Ｓ１４では、図３に示す瞳面の仮想分割モデルにしたがって得られた所要数の単位瞳領域に関連付けて複数の単位強度分布の情報がデータベース化されるとともに、照明瞳に形成された瞳輝度分布の情報が図５に示す三次元モデルにしたがって離散化データとしてデータベース化される。図３に示す瞳面の仮想分割モデルと図５に示す三次元モデルとは、瞳面の仮想分割の形態に関して共通している。
【００４２】
こうして、ステップＳ１１〜Ｓ１４は、マスクに設けられたパターンの像をウェハ上に形成する投影光学系に照明光を供給する照明光学系の照明瞳に形成される瞳輝度分布を評価する方法を構成している。ステップＳ１１〜Ｓ１４からなる評価方法では、設計上の瞳輝度分布（一般的には基準的な瞳輝度分布）をターゲットとして照明光学系の照明瞳に形成された瞳輝度分布により得られる指標値（すなわちＯＰＥ値）が求められる。
【００４３】
次いで、本実施形態の改善方法では、ステップＳ１２で求めた瞳輝度分布の離散化データにおいて１つの単位瞳領域の輝度レベルが単位輝度レベルだけ変化したときの指標値の単位変化量を単位瞳領域毎に求める（Ｓ１５）。具体的に、ステップＳ１５では、選択された複数の単位瞳領域について、輝度レベルが単位輝度レベルだけ変化したときのＯＰＥ値の単位変化量を単位瞳領域毎に求める。
【００４４】
ここで、照明光学系の瞳面の最大円形領域４２におけるすべての単位瞳領域について、輝度レベルが単位輝度レベルだけ変化したときのＯＰＥ値の単位変化量を単位瞳領域毎に求める手法を採用することもできる。ただし、この手法では、最大円形領域４２内の任意の単位瞳領域の輝度レベルがある程度自由に変化するという非常に大きな変調自由度が付与されるため、負荷の大きい最適化問題になるだけでなく、元の瞳輝度分布からかけ離れた分布になってしまう危険性がある。したがって、広過ぎる解空間の中で膨大な時間を費やして最適化を行うことを避けるという観点、すなわち瞳輝度分布を確実に且つ迅速に最適化するという観点から、元の瞳輝度分布をあまり大きく変調させない範囲で、結像性能の指標であるＯＰＥ誤差が十分小さくなるように瞳輝度分布を改善することが望ましい。
【００４５】
本実施形態では、ステップＳ１２で求めた瞳輝度分布の離散化データにおいて、単位輝度レベル以上の輝度レベルを有する複数の単位瞳領域（第１群の単位瞳領域）、およびこれらの複数の単位瞳領域に隣接する複数の単位瞳領域（第２群の単位瞳領域）について、輝度レベルが単位輝度レベルだけ変化したときのＯＰＥ値の単位変化量を単位瞳領域毎に求める。このとき、計測された実際の瞳輝度分布に対応する離散化データにおいて非常に小さい輝度レベル（例えば輝度レベルの最大値の１％未満）を有する単位瞳領域であって設計上の瞳輝度分布では輝度を有しない単位瞳領域を、変調の対象から除外することもできる。ステップＳ１５において変調対象となる単位瞳領域の選択については、様々な形態が可能である。
【００４６】
数式表現を用いると、ステップＳ１５では、選択された複数の単位瞳領域について、評価関数Ｍの瞳輝度分布Ｓ（ξ，η）に関する偏微分分布を算出することにより、輝度レベルが単位輝度レベルだけ変化したときのＯＰＥ値の単位変化量∂Ｍ／∂Ｓ｜ξｎηｎ（ｎ＝１〜Ｎ）を、座標（ξｎ，ηｎ）に位置する単位瞳領域毎に求める。ＯＰＥ値の単位変化量に関する情報は、例えば変化表として記憶され且つ管理される。
【００４７】
上述したように、例えば瞳の充填率が比較的低いフリーフォームの瞳輝度分布の場合、変調対象ではない大部分の単位瞳領域についてＯＰＥ値の単位変化量を求める必要はないので、ステップＳ１５に要する時間は比較的少ない。また、瞳輝度分布の対称性を利用することができる場合には、評価関数Ｍの偏微分分布の算出に要する計算量を少なく抑えることができる。
【００４８】
次いで、本実施形態の改善方法では、ステップＳ１５で単位瞳領域毎に求めた複数の指標値の単位変化量を用いる改善手法により、ステップＳ１２で求めた離散化データから変調された離散化データにより得られる指標値が目標指標値に近づくように、上記変調された離散化データを求める（Ｓ１６）。ステップＳ１６では、一例として、単位瞳領域毎に求めたＯＰＥ値の単位変化量∂Ｍ／∂Ｓ｜ξｎηｎ（ｎ＝１〜Ｎ）の相互的な比率を参照した最急降下法により、ＯＰＥ誤差が小さくなるように変調された離散化データを求める。
【００４９】
ここで、変調された離散化データは、ステップＳ１２で求めた離散化データから変調されたものであり、図５に示す三次元モデルにしたがって表現されている。こうして、第１回目の改善ステップＳ１５およびＳ１６では、比較的多くの時間を要する結像計算を行うことなく、ＯＰＥ誤差が確実に小さくなるように変調された瞳輝度分布の離散化データを求めることができる。ステップＳ１６における最適化手法（改善手法）として、最急降下法以外の他の適当な手法を用いることもできる。
【００５０】
次いで、本実施形態の改善方法では、ステップＳ１１〜Ｓ１４からなる評価方法を用いて、ステップＳ１６で求めた変調された離散化データに対応して得られる指標値を求める（Ｓ１７）。ステップＳ１７で求めたＯＰＥ値（すなわちステップＳ１６で求めた変調された瞳輝度分布に対応して得られるＯＰＥ値）は、ステップＳ１４において求めたＯＰＥ値（すなわちステップＳ１２において計測された実際の瞳輝度分布に対応して得られるＯＰＥ値）よりも目標ＯＰＥ値に近い値になる。
【００５１】
換言すれば、元の瞳輝度分布である設計上の瞳輝度分布をターゲットとして照明瞳に形成される瞳輝度分布に基づいて得られるＯＰＥ誤差よりも、変調された瞳輝度分布に基づいて得られるＯＰＥ誤差の方が小さくなる。しかしながら、評価関数Ｍで表される計算が非線形演算であるため、１回の改善ステップ（上述のステップＳ１５およびＳ１６に対応）によりＯＰＥ誤差を十分小さくすること、すなわちＯＰＥ誤差を許容範囲に収めることは困難である。
【００５２】
そこで、本実施形態の改善方法では、ステップＳ１７において変調された離散化データに対応して得られる指標値と目標指標値との差が許容範囲に収まるまで、ステップＳ１５〜Ｓ１７を繰り返すことにより、照明瞳に形成すべき瞳輝度分布を改善する。すなわち、ステップＳ１７で求めたＯＰＥ値に対応するＯＰＥ誤差が許容範囲に収まっているか否かを判断する（Ｓ１８）。ステップＳ１８において、ステップＳ１７で求めたＯＰＥ誤差が許容範囲に収まっていると判断した場合、図２中のＹＥＳで示す矢印にしたがって本実施形態の改善方法は終了する。
【００５３】
一方、ステップＳ１７で求めたＯＰＥ誤差が許容範囲に収まっていないと判断した場合、図２中のＮＯで示す矢印にしたがってステップＳ１５へ戻る。第２回目のステップＳ１５では、ステップＳ１６で求めた瞳輝度分布の離散化データにおいて１つの単位瞳領域の輝度レベルが単位輝度レベルだけ変化したときのＯＰＥ値の単位変化量を単位瞳領域毎に求める。次いで、第２回目のステップＳ１６では、最急降下法などの最適化手法を用いて、ＯＰＥ誤差がさらに小さくなるように変調された離散化データを求める。
【００５４】
次いで、第２回目のステップＳ１７では、第２回目のステップＳ１６で求めた変調された離散化データに対応して得られるＯＰＥ値を求める。さらに、第２回目のステップＳ１８では、第２回目のステップＳ１７で求めたＯＰＥ値に対応するＯＰＥ誤差が許容範囲に収まっているか否かを判断する。このように、ステップＳ１７で求めたＯＰＥ値に対応するＯＰＥ誤差が許容範囲に収まるまでステップＳ１５〜Ｓ１７を所要回数だけ繰り返すことにより、照明瞳に形成すべき瞳輝度分布が改善され、最終的に変調された瞳輝度分布が改善された瞳輝度分布として得られる。
【００５５】
本実施形態にかかる瞳輝度分布の改善方法では、離散化データにおいて単位輝度レベル以上の輝度レベルを有する複数の単位瞳領域およびそれに隣接する複数の単位瞳領域について、ＯＰＥ値の単位変化量を単位瞳領域毎に求める。そして、求めた単位変化量を用いる改善手法により、ＯＰＥ値が目標ＯＰＥ値に近づくように変調された瞳輝度分布の離散化データを求める。したがって、本実施形態の改善方法は、連続関数では表現ができないピクセル単位の微小変調により改善を行う手法であり、例えば多数の微小ミラー要素により構成された空間光変調器の瞳輝度分布の変更に関する高い自由度を利用する手法である。
【００５６】
こうして、フリーフォームの瞳輝度分布のように外形形状および分布が複雑で、ひいては解空間が複雑な場合においても、単位瞳領域毎に求めたＯＰＥ値の単位変化量を用いる改善ステップを所要回数だけ繰り返すことにより、ＯＰＥ誤差が許容範囲に収まるように変調された瞳輝度分布を確実に求めること、すなわち所望の結像性能に十分近い結像性能が得られるように瞳輝度分布を確実に改善することができる。このとき、改善ステップの繰り返しに際して、瞳輝度分布が変調される度に変調された瞳輝度分布について比較的負荷の大きい結像計算を繰り返す必要がなく、変調された瞳輝度分布についてＯＰＥ値および偏微分分布を求めるという比較的負荷の小さい計算を繰り返すだけである。その結果、所望の結像性能に十分近い結像性能が得られるように瞳輝度分布を迅速に改善することができる。
【００５７】
実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図６は、実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。図６において、感光性基板であるウェハＷの転写面（露光面）の法線方向に沿ってＺ軸を、ウェハＷの転写面内において図６の紙面に平行な方向に沿ってＸ軸を、ウェハＷの転写面内において図６の紙面に垂直な方向に沿ってＹ軸をそれぞれ設定している。
【００５８】
図６を参照すると、本実施形態の露光装置には、光源１から露光光（照明光）が供給される。光源１として、たとえば１９３ｎｍの波長の光を供給するＡｒＦエキシマレーザ光源や、２４８ｎｍの波長の光を供給するＫｒＦエキシマレーザ光源などを用いることができる。本実施形態の露光装置は、装置の光軸ＡＸに沿って、空間光変調ユニット３を含む照明光学系ＩＬと、マスクＭを支持するマスクステージＭＳと、投影光学系ＰＬと、ウェハＷを支持するウェハステージＷＳとを備えている。
【００５９】
光源１からの光は、照明光学系ＩＬを介してマスクＭを照明する。マスクＭを透過した光は、投影光学系ＰＬを介して、マスクＭのパターンの像をウェハＷ上に形成する。光源１からの光に基づいてマスクＭのパターン面（被照射面）を照明する照明光学系ＩＬは、空間光変調ユニット３の作用により、複数極照明（２極照明、４極照明など）、輪帯照明等の変形照明、通常の円形照明などを行う。また、マスクＭのパターンの特性に応じて、複雑な外形形状および分布を有するフリーフォームの瞳輝度分布に基づく変形照明を行う。
【００６０】
照明光学系ＩＬは、光軸ＡＸに沿って光源１側から順に、ビーム送光部２と、空間光変調ユニット３と、リレー光学系４と、マイクロフライアイレンズ（またはフライアイレンズ）５と、コンデンサー光学系６と、照明視野絞り（マスクブラインド）７と、結像光学系８とを備えている。空間光変調ユニット３は、ビーム送光部２を介した光源１からの光に基づいて、その遠視野領域（フラウンホーファー回折領域）に所望の光強度分布（瞳輝度分布）を形成する。空間光変調ユニット３の内部構成および作用については後述する。
【００６１】
ビーム送光部２は、光源１からの入射光束を適切な大きさおよび形状の断面を有する光束に変換しつつ空間光変調ユニット３へ導くとともに、空間光変調ユニット３に入射する光束の位置変動および角度変動をアクティブに補正する機能を有する。リレー光学系４は、空間光変調ユニット３からの光を集光して、マイクロフライアイレンズ５へ導く。マイクロフライアイレンズ５は、たとえば縦横に且つ稠密に配列された多数の正屈折力を有する微小レンズからなる光学素子であり、平行平面板にエッチング処理を施して微小レンズ群を形成することによって構成されている。
【００６２】
マイクロフライアイレンズでは、互いに隔絶されたレンズエレメントからなるフライアイレンズとは異なり、多数の微小レンズ（微小屈折面）が互いに隔絶されることなく一体的に形成されている。しかしながら、レンズ要素が縦横に配置されている点でマイクロフライアイレンズはフライアイレンズと同じ波面分割型のオプティカルインテグレータである。マイクロフライアイレンズ５における単位波面分割面としての矩形状の微小屈折面は、マスクＭ上において形成すべき照野の形状（ひいてはウェハＷ上において形成すべき露光領域の形状）と相似な矩形状である。
【００６３】
マイクロフライアイレンズ５は、入射した光束を波面分割して、その後側焦点位置またはその近傍の照明瞳に多数の小光源からなる二次光源（実質的な面光源；瞳輝度分布）を形成する。マイクロフライアイレンズ５の入射面は、リレー光学系４の後側焦点位置またはその近傍に配置されている。なお、マイクロフライアイレンズ５として、例えばシリンドリカルマイクロフライアイレンズを用いることもできる。シリンドリカルマイクロフライアイレンズの構成および作用は、例えば米国特許第６９１３３７３号明細書に開示されている。
【００６４】
本実施形態では、マイクロフライアイレンズ５により形成される二次光源を光源として、照明光学系ＩＬの被照射面に配置されるマスクＭをケーラー照明する。このため、二次光源が形成される位置は投影光学系ＰＬの開口絞りＡＳの位置と光学的に共役であり、二次光源の形成面を照明光学系ＩＬの照明瞳面と呼ぶことができる。典型的には、照明瞳面に対して被照射面（マスクＭが配置される面、または投影光学系ＰＬを含めて照明光学系と考える場合にはウェハＷが配置される面）が光学的なフーリエ変換面となる。
【００６５】
なお、瞳輝度分布とは、照明光学系ＩＬの照明瞳面または当該照明瞳面と光学的に共役な面における光強度分布である。マイクロフライアイレンズ５による波面分割数が比較的大きい場合、マイクロフライアイレンズ５の入射面に形成される大局的な光強度分布と、二次光源全体の大局的な光強度分布（瞳輝度分布）とが高い相関を示す。このため、マイクロフライアイレンズ５の入射面および当該入射面と光学的に共役な面における光強度分布についても瞳輝度分布と称することができる。
【００６６】
コンデンサー光学系６は、マイクロフライアイレンズ５から射出された光を集光して、照明視野絞り７を重畳的に照明する。照明視野絞り７を通過した光は、結像光学系８を介して、マスクＭのパターン形成領域の少なくとも一部に照明視野絞り７の開口部の像である照明領域を形成する。なお、図６では、光軸（ひいては光路）を折り曲げるための光路折曲げミラーの設置を省略しているが、必要に応じて光路折曲げミラーを照明光路中に適宜配置することが可能である。
【００６７】
マスクステージＭＳにはＸＹ平面（例えば水平面）に沿ってマスクＭが載置され、ウェハステージＷＳにはＸＹ平面に沿ってウェハＷが載置される。投影光学系ＰＬは、照明光学系ＩＬによってマスクＭのパターン面上に形成される照明領域からの光に基づいて、ウェハＷの転写面（露光面）上にマスクＭのパターンの像を形成する。こうして、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと直交する平面（ＸＹ平面）内においてウェハステージＷＳを二次元的に駆動制御しながら、ひいてはウェハＷを二次元的に駆動制御しながら一括露光またはスキャン露光を行うことにより、ウェハＷの各露光領域にはマスクＭのパターンが順次露光される。
【００６８】
図７および図８を参照して、空間光変調ユニット３の内部構成および作用を説明する。空間光変調ユニット３は、図７に示すように、プリズム３２と、プリズム３２のＹＺ平面に平行な側面３２ａに近接して配置された空間光変調器３０とを備えている。プリズム３２は、例えば蛍石または石英のような光学材料により形成されている。
【００６９】
空間光変調器３０は、例えばＹＺ平面に沿って二次元的に配列された複数のミラー要素３０ａと、複数のミラー要素３０ａを保持する基盤３０ｂと、基盤３０ｂに接続されたケーブル（不図示）を介して複数のミラー要素３０ａの姿勢を個別に制御駆動する駆動部３０ｃとを備えている。空間光変調器３０では、制御部ＣＲからの制御信号に基づいて作動する駆動部３０ｃの作用により、複数のミラー要素３０ａの姿勢がそれぞれ変化し、各ミラー要素３０ａがそれぞれ所定の向きに設定される。
【００７０】
プリズム３２は、直方体の１つの側面（空間光変調器３０の複数のミラー要素３０ａが近接して配置される側面３２ａと対向する側面）をＶ字状に凹んだ側面３２ｂおよび３２ｃと置き換えることにより得られる形態を有し、ＸＺ平面に沿った断面形状に因んでＫプリズムとも呼ばれる。プリズム３２のＶ字状に凹んだ側面３２ｂおよび３２ｃは、鈍角をなすように交差する２つの平面Ｐ１およびＰ２によって規定されている。２つの平面Ｐ１およびＰ２はともにＸＺ平面と直交し、ＸＺ平面に沿ってＶ字状を呈している。
【００７１】
２つの平面Ｐ１とＰ２との接線（Ｙ方向に延びる直線）Ｐ３で接する２つの側面３２ｂおよび３２ｃの内面は、反射面Ｒ１およびＲ２として機能する。すなわち、反射面Ｒ１は平面Ｐ１上に位置し、反射面Ｒ２は平面Ｐ２上に位置し、反射面Ｒ１とＲ２とのなす角度は鈍角である。一例として、反射面Ｒ１とＲ２とのなす角度を１２０度とし、光軸ＡＸに垂直なプリズム３２の入射面ＩＰと反射面Ｒ１とのなす角度を６０度とし、光軸ＡＸに垂直なプリズム３２の射出面ＯＰと反射面Ｒ２とのなす角度を６０度とすることができる。
【００７２】
プリズム３２では、空間光変調器３０の複数のミラー要素３０ａが近接して配置される側面３２ａと光軸ＡＸとが平行であり、且つ反射面Ｒ１が光源１側（露光装置の上流側：図７中左側）に、反射面Ｒ２がマイクロフライアイレンズ５側（露光装置の下流側：図７中右側）に位置している。さらに詳細には、反射面Ｒ１は光軸ＡＸに対して斜設され、反射面Ｒ２は接線Ｐ３を通り且つＸＹ平面に平行な面に関して反射面Ｒ１とは対称的に光軸ＡＸに対して斜設されている。
【００７３】
プリズム３２の反射面Ｒ１は、入射面ＩＰを介して入射した光を空間光変調器３０に向かって反射する。空間光変調器３０の複数のミラー要素３０ａは、反射面Ｒ１と反射面Ｒ２との間の光路中に配置され、反射面Ｒ１を経て入射した光を反射する。プリズム３２の反射面Ｒ２は、空間光変調器３０を経て入射した光を反射し、射出面ＯＰを介してリレー光学系４へ導く。
【００７４】
空間光変調器３０は、反射面Ｒ１を経て入射した光に対して、その入射位置に応じた空間的な変調を付与して射出する。空間光変調器３０は、図８に示すように、所定面内で二次元的に配列された複数の微小なミラー要素（光学要素）３０ａを備えている。説明および図示を簡単にするために、図７および図８では空間光変調器３０が４×４＝１６個のミラー要素３０ａを備える構成例を示しているが、実際には１６個よりもはるかに多数のミラー要素３０ａを備えている。
【００７５】
図７を参照すると、光軸ＡＸと平行な方向に沿って空間光変調ユニット３に入射した光線群のうち、光線Ｌ１は複数のミラー要素３０ａのうちのミラー要素ＳＥａに、光線Ｌ２はミラー要素ＳＥａとは異なるミラー要素ＳＥｂにそれぞれ入射する。同様に、光線Ｌ３はミラー要素ＳＥａ，ＳＥｂとは異なるミラー要素ＳＥｃに、光線Ｌ４はミラー要素ＳＥａ〜ＳＥｃとは異なるミラー要素ＳＥｄにそれぞれ入射する。ミラー要素ＳＥａ〜ＳＥｄは、その位置に応じて設定された空間的な変調を光Ｌ１〜Ｌ４に与える。
【００７６】
空間光変調器３０の複数のミラー要素３０ａの配列面は、リレー光学系４の前側焦点位置またはその近傍に配置されている。空間光変調器３０の複数のミラー要素３０ａによって反射されて所定の角度分布が与えられた光は、リレー光学系４の後側焦点面４ａに所定の光強度分布ＳＰ１〜ＳＰ４を形成する。すなわち、リレー光学系４は、空間光変調器３０の複数のミラー要素３０ａが射出光に与える角度を、空間光変調器３０の遠視野領域（フラウンホーファー回折領域）である面４ａ上での位置に変換している。
【００７７】
再び図７を参照すると、リレー光学系４の後側焦点面４ａの位置にマイクロフライアイレンズ５の入射面が位置決めされている。したがって、マイクロフライアイレンズ５の直後の照明瞳に形成される瞳輝度分布は、空間光変調器３０およびリレー光学系４がマイクロフライアイレンズ５の入射面に形成する光強度分布ＳＰ１〜ＳＰ４に対応した分布となる。空間光変調器３０は、図８に示すように、例えば平面状の反射面を上面にした状態で１つの平面に沿って規則的に且つ二次元的に配列された多数の微小なミラー要素３０ａを含む可動マルチミラーである。
【００７８】
各ミラー要素３０ａは可動であり、その反射面の傾き（すなわち反射面の傾斜角および傾斜方向）は、制御部ＣＲからの指令にしたがって作動する駆動部３０ｃの作用により独立に制御される。各ミラー要素３０ａは、その配列面に平行で且つ互いに直交する二方向（Ｙ方向およびＺ方向）を回転軸として、所望の回転角度だけ連続的或いは離散的に回転することができる。すなわち、各ミラー要素３０ａの反射面の傾斜を二次元的に制御することが可能である。
【００７９】
各ミラー要素３０ａの反射面を離散的に回転させる場合、回転角を複数の状態（例えば、・・・、−２．５度、−２．０度、・・・０度、＋０．５度・・・＋２．５度、・・・）で切り換え制御するのが良い。図８には外形が正方形状のミラー要素３０ａを示しているが、ミラー要素３０ａの外形形状は正方形に限定されない。ただし、光利用効率の観点から、ミラー要素３０ａの隙間が少なくなるように配列可能な形状（最密充填可能な形状）が好ましい。また、光利用効率の観点から、隣り合う２つのミラー要素３０ａの間隔を必要最小限に抑えることが好ましい。
【００８０】
空間光変調器３０では、制御部ＣＲからの制御信号に応じて作動する駆動部３０ｃの作用により、複数のミラー要素３０ａの姿勢がそれぞれ変化し、各ミラー要素３０ａがそれぞれ所定の向きに設定される。空間光変調器３０の複数のミラー要素３０ａによりそれぞれ所定の角度で反射された光は、リレー光学系４を介して、マイクロフライアイレンズ５の直後の照明瞳に、複数極状（２極状、４極状など）、輪帯状、円形状等の光強度分布（瞳輝度分布）を形成する。また、マイクロフライアイレンズ５の直後の照明瞳には、マスクＭのパターンの特性に応じて、複雑な外形形状および分布を有する瞳輝度分布が形成される。
【００８１】
すなわち、リレー光学系４およびマイクロフライアイレンズ５は、空間光変調ユニット３中の空間光変調器３０を介した光に基づいて、照明光学系ＩＬの照明瞳に所定の光強度分布を形成する分布形成光学系を構成している。マイクロフライアイレンズ５の後側焦点位置またはその近傍の照明瞳と光学的に共役な別の照明瞳位置、すなわち結像光学系８の瞳位置および投影光学系ＰＬの瞳位置（開口絞りＡＳの位置）にも、マイクロフライアイレンズ５の直後の照明瞳における光強度分布に対応する瞳輝度分布が形成される。
【００８２】
本実施形態の露光装置は、例えばマスクステージＭＳに取り付けられて、照明光学系ＩＬの照明瞳に形成された瞳輝度分布を計測する瞳分布計測装置ＤＴを備えている。瞳分布計測装置ＤＴは、図９に示すように、ピンホール部材１０と、集光レンズ１１と、たとえば二次元ＣＣＤイメージセンサのような光検出器１２とを有する。ピンホール部材１０は、計測に際して、照明光学系ＩＬの被照射面（すなわち露光に際してマスクＭのパターン面Ｐｍが位置決めされるべき高さ位置）に配置される。また、ピンホール部材１０は集光レンズ１１の前側焦点位置に配置され、光検出器１２の検出面は集光レンズ１１の後側焦点位置に配置されている。
【００８３】
したがって、光検出器１２の検出面は、照明光学系ＩＬの照明瞳と光学的に共役な位置、すなわち結像光学系８の瞳面と光学的に共役な位置に配置される。瞳分布計測装置ＤＴでは、照明光学系ＩＬを経た光が、ピンホール部材１０のピンホールを通過し、集光レンズ１１の集光作用を受けた後、光検出器１２の検出面に達する。光検出器１２の検出面には、結像光学系８の瞳面における光強度分布（瞳輝度分布）に対応する光強度分布が形成される。
【００８４】
こうして、瞳分布計測装置ＤＴは、照明光学系ＩＬの被照射面を通過した光に基づいて、照明光学系ＩＬの照明瞳（結像光学系８の瞳面）と光学的に共役な面における光強度分布を計測する。具体的に、瞳分布計測装置ＤＴは、照明光学系による被照射面上の各点に関する瞳輝度分布（各点に入射する光が照明光学系の射出瞳位置に形成する瞳輝度分布）をモニターする。
【００８５】
露光装置の動作を統括的に制御する制御部ＣＲは、瞳分布計測装置ＤＴでの計測結果を参照しつつ、照明瞳に所望の瞳輝度分布が形成されるように、空間光変調器３０の複数のミラー要素３０ａを制御する。瞳分布計測装置ＤＴのさらに詳細な構成および作用については、たとえば特開２０００−１９０１２号公報を参照することができる。また、瞳分布計測装置ＤＴとし、たとえば米国特許第５９２５８８７号公報に開示されるピンホールを介して瞳輝度分布を検出する装置を用いることもできる。
【００８６】
また、瞳分布計測装置ＤＴに代えて、あるいは瞳分布計測装置ＤＴに加えて、投影光学系ＰＬを介した光に基づいて（すなわち投影光学系ＰＬの像面を通過した光に基づいて）、投影光学系ＰＬの瞳面（投影光学系ＰＬの射出瞳面）における瞳輝度分布を計測する瞳分布計測装置ＤＴｗ（不図示）を設けることもできる。具体的に、瞳分布計測装置ＤＴｗは、例えば投影光学系ＰＬの瞳位置と光学的に共役な位置に配置された光電変換面を有する撮像部を備え、投影光学系ＰＬの像面の各点に関する瞳輝度分布（各点に入射する光が投影光学系ＰＬの瞳位置に形成する瞳輝度分布）をモニターする。これらの瞳分布計測装置の詳細な構成および作用については、例えば米国特許公開第２００８／００３０７０７号明細書を参照することができる。また、瞳分布計測装置として、米国特許公開第２０１０／００２０３０２号公報の開示を参照することもできる。
【００８７】
露光装置では、マスクＭのパターンをウェハＷに高精度に且つ忠実に転写するために、例えばマスクＭのパターン特性に応じた適切な照明条件のもとで露光を行うことが重要である。本実施形態では、複数のミラー要素３０ａの姿勢がそれぞれ個別に変化する空間光変調器３０を備えた空間光変調ユニット３を用いて、空間光変調器３０の作用により形成される瞳輝度分布を自在に且つ迅速に変化させ、ひいては多様な照明条件を実現することができる。すなわち、照明光学系ＩＬでは、姿勢が個別に制御される多数のミラー要素３０ａを有する空間光変調器３０を用いているので、照明瞳に形成される瞳輝度分布の外形形状および分布の変更に関する自由度は高い。
【００８８】
しかしながら、前述したように、空間光変調ユニット３を用いて照明瞳に形成される瞳輝度分布は設計上の瞳輝度分布とは僅かに異なるものとなり、設計上の瞳輝度分布に応じた所望の結像性能を達成することは困難である。本実施形態の露光装置では、所望の結像性能に十分近い結像性能が得られるように、本実施形態にかかる瞳輝度分布の改善方法を用いて照明光学系ＩＬの照明瞳に形成すべき瞳輝度分布を改善し、改善された瞳輝度分布をターゲットとして照明瞳に形成される瞳輝度分布を調整し、ひいては照明光学系ＩＬを調整する。
【００８９】
図１０は、本実施形態にかかる照明光学系の調整方法のフローチャートである。本実施形態にかかる照明光学系ＩＬの調整方法では、図２を参照して説明した瞳輝度分布の改善方法を用いて、照明光学系の照明瞳に形成すべき瞳輝度分布を改善する（Ｓ２１）。すなわち、ステップＳ２１は、図２のステップＳ１１〜Ｓ１８に対応するステップＳ２１１〜Ｓ２１８を有する。
【００９０】
具体的に、ステップＳ２１では、設計上の瞳輝度分布をターゲットとして照明瞳に瞳輝度分布を形成する際に、マスクステージＭＳに取り付けられた瞳分布計測装置ＤＴを用いて、照明光学系ＩＬ中の照明瞳と光学的に共役な面における光強度分布を随時計測する。瞳分布計測装置ＤＴの計測結果は、制御部ＣＲへ供給される。制御部ＣＲは、瞳分布計測装置ＤＴの計測結果を参照しつつ空間光変調器３０の複数のミラー要素３０ａの姿勢をそれぞれ制御することにより、設計上の瞳輝度分布にできるだけ近い瞳輝度分布を照明瞳に形成する。
【００９１】
次いで、ステップＳ２１では、設計上の瞳輝度分布と僅かに異なる実際の瞳輝度分布を元の瞳輝度分布として、ＯＰＥ誤差が許容範囲に収まるように変調された瞳輝度分布を求め、ひいては所望の結像性能に十分近い結像性能が得られるように瞳輝度分布を改善する。本実施形態の露光装置では、例えば所定のプログラムにしたがって、情報処理装置としての制御部ＣＲに、ステップＳ２１１〜Ｓ２１８を含む瞳輝度分布の改善方法を実行させても良い。
【００９２】
次いで、本実施形態にかかる照明光学系ＩＬの調整方法では、改善された瞳輝度分布をターゲットとして照明瞳に形成される瞳輝度分布を調整する（Ｓ２２）。すなわち、ステップＳ２２では、瞳分布計測装置ＤＴの計測結果を参照しつつ空間光変調器３０の複数のミラー要素３０ａの姿勢をそれぞれ制御することにより、ステップＳ２１で改善された瞳輝度分布にできるだけ近い瞳輝度分布を照明瞳に形成し、ひいては照明光学系ＩＬの照明瞳に形成される瞳輝度分布を調整する。以下、改善された瞳輝度分布をターゲットとして照明瞳に形成される瞳輝度分布を調整する具体的な手順について説明する。
【００９３】
ステップＳ２２において、制御部ＣＲは、改善された瞳輝度分布をターゲットとして照明瞳に形成された瞳輝度分布を、例えば瞳分布計測装置ＤＴを用いて計測する。すなわち、照明瞳に実際に形成された瞳輝度分布は、被照射面であるマスクＭのパターン面を通過した光（あるいは後述するようにパターン面へ向かう光）に基づいて照明瞳と光学的に共役な面における光強度分布として計測される。制御部ＣＲは、瞳分布計測装置ＤＴで計測した光強度分布（すなわち瞳輝度分布）の情報を、図５に示す三次元モデルにしたがって離散化データに変換する。
【００９４】
ステップＳ２１で改善された瞳輝度分布の離散化データと、改善された瞳輝度分布をターゲットとして照明瞳に形成された瞳輝度分布、すなわちステップＳ２２において瞳分布計測装置ＤＴで計測された光強度分布の離散化データとは、互いに同じ三次元モデルにしたがって（すなわち互いに同じルールにしたがって）作成されたデータである。その結果、制御部ＣＲは、２つの離散化データを比較することにより、改善された瞳輝度分布に対する照明瞳に形成された瞳輝度分布の乖離を単位瞳領域毎に把握することができ、ひいては単位瞳領域毎の乖離の情報を反映させた空間光変調器３０の制御により、改善された瞳輝度分布に十分に近い瞳輝度分布を照明瞳に形成することができる。以下、制御部ＣＲが空間光変調器３０の制御に際して、改善された瞳輝度分布の離散化データに対する計測された光強度分布の離散化データの乖離が十分に小さいと判断する手法について説明する。
【００９５】
第１の手法では、計測された光強度分布の離散化データと、前述の改善方法で各単位瞳領域に関連付けて求めた複数の単位強度分布のデータベースとを利用し、結像計算を行うことなく、計測された光強度分布に対応して投影光学系の像面で得られる空間像の光強度分布を求め、ひいては計測された光強度分布に対応するＯＰＥ値を求める。そして、求めたＯＰＥ値の目標ＯＰＥ値に対するＯＰＥ誤差を参照しつつＯＰＥ誤差が許容範囲に収まるまで空間光変調器３０を制御することにより、改善された瞳輝度分布に十分に近い瞳輝度分布を照明瞳に形成する。このように、第１の手法では、光強度分布の計測結果の離散化データと単位瞳領域毎の単位強度分布とに基づいて光強度分布の計測結果の離散化データに対応して投影光学系の像面で得られる空間像の光強度分布を求め、求めた空間像の光強度分布に基づいて、改善された瞳輝度分布の離散化データと光強度分布の計測結果の離散化データとの差分に対応する指標値差（ＯＰＥ誤差）を求める。
【００９６】
第２の手法では、改善された瞳輝度分布の離散化データにおいて１つの単位瞳領域の輝度レベルが単位輝度レベルだけ変化したときのＯＰＥ値の単位変化量∂Ｍ／∂Ｓ｜ξ，ηを単位瞳領域毎に求める。そして、単位瞳領域毎に求めたＯＰＥ値の単位変化量∂Ｍ／∂Ｓ｜ξ，ηを用いて、改善された瞳輝度分布の離散化データＳＴ（ξ，η）と光強度分布の計測結果の離散化データＳ（ξ，η）との差分に対応する指標値差（ＯＰＥ誤差）εを、次の式（３）により求める。
【００９７】
【数２】
2013164997.tif 000004
【００９８】
第２の手法では、式（３）により求めたＯＰＥ値に関する指標値差（ＯＰＥ誤差）εが正・負の符号を有するので、この指標値差εの値および符号を参照しつつ空間光変調器３０を制御することにより、改善された瞳輝度分布に十分に近い瞳輝度分布を迅速に照明瞳に形成することができる。第２の手法では、改善された瞳輝度分布をターゲットとして空間光変調器３０により照明瞳に形成される瞳輝度分布は改善された瞳輝度分布に非常に近いこと、および改善された瞳輝度分布の近傍でのＯＰＥ値の単位変化量を利用すれば、一次近似精度で、簡単に、且つ迅速に瞳輝度分布のＯＰＥ値の算出が可能であることを利用している。このように、第２の手法では、改善された瞳輝度分布の離散化データにおいて１つの単位瞳領域の輝度レベルが単位輝度レベルだけ変化したときの指標値の単位変化量を単位瞳領域毎に求め、単位瞳領域毎に求めた複数の指標値の単位変化量を用いて、改善された瞳輝度分布の離散化データと光強度分布の計測結果の離散化データとの差分に対応する指標値差（ＯＰＥ誤差）を求める。
【００９９】
以上のように、本実施形態にかかる照明光学系ＩＬの調整方法では、瞳輝度分布の改善と空間光変調器の制御（すなわち瞳輝度分布の調整）とで互いに同じ三次元モデルに変換された離散化データを利用しているので、改善された瞳輝度分布をターゲットとして照明瞳に形成される瞳輝度分布を確実に且つ迅速に調整することができる。すなわち、瞳輝度分布を確実に且つ迅速に改善する改善方法を用いて、所望の結像性能をターゲットに瞳輝度分布を適切に調整することができる。その結果、本実施形態の露光装置（ＩＬ，ＭＳ，ＰＬ，ＷＳ）では、所望の結像性能をターゲットに瞳輝度分布を適切に調整する照明光学系ＩＬを用いて、適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことにより、性能の良好なデバイスを製造することができる。
【０１００】
なお、上述の説明では、投影光学系の光学特性が固定であることを前提としているが、投影光学系の開口数、投影光学系に対する感光性基板のデフォーカス量、投影光学系の波面収差（球面収差に対応する成分）などを調整することにより、露光装置における結像特性の指標値であるＯＰＥ値を目標ＯＰＥにさらに近づけることもできる。ただし、この場合には、投影光学系の光学特性を変化させた新たな条件のもとで結像計算をし直し、非線形最小二乗法などを用いて投影光学系に関する所要の調整量を求める必要がある。
【０１０１】
図１１は、第２実施形態にかかる瞳輝度分布の評価方法を示すフローチャートである。第２実施形態の評価方法では、評価すべき瞳輝度分布として、図１２に示すような輪帯状の形態を有する設計上の瞳輝度分布５０を想定している。また、第２実施形態の評価方法では、投影光学系（結像光学系）ＰＬを介してウェハＷ上に形成すべきパターン像（レジストパターン）として、図１３（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示すような４種類のパターン像５１，５２，５３，５４を想定している。
【０１０２】
具体的に、瞳輝度分布５０の輪帯比（内径／外径）は、約２／３である。図１３（ａ）に示すパターン像５１は図中黒塗りのライン部の線幅が５０ｎｍでピッチが１００ｎｍのライン・アンド・スペースパターンであり、図１３（ｂ）に示すパターン像５２はライン部の線幅が５５ｎｍでピッチが１１０ｎｍのライン・アンド・スペースパターンである。図１３（ｃ）に示すパターン像５３はライン部の線幅が６０ｎｍでピッチが２２０ｎｍの実質的な孤立パターンであり、図１３（ｄ）に示すパターン像５４はライン部の線幅が６０ｎｍでピッチが７００ｎｍの実質的な孤立パターンである。
【０１０３】
図１３（ｃ）および（ｄ）において、ハッチングを施した帯状の部分５３ａ，５４ａはパターン像５３，５４の一部を形成するものではなく、マスクＭのパターン領域において帯状部分５３ａ，５４ａに対応する領域に光近接効果のためのパターンが形成されていることを示している。パターン像５１に対応するマスクパターン５１ｍ（不図示）は、いわゆるアンカーパターンであって、マスクパターン５１ｍにより形成されるレジストパターンの線幅が目標値である５０ｎｍになるように、マスクパターン５１ｍにより形成される光強度分布のスライスレベルが決定される。
【０１０４】
そして、パターン像５１について決定されたスライスレベルのもとでパターン像５２，５３，５４に対応するマスクパターン５２ｍ，５３ｍ，５４ｍ（不図示）により形成されるレジストパターンの線幅の目標値からの誤差ΔＣＤ（ターゲットからの線幅誤差）を、結像特性の指標値の誤差として求める。すなわち、第２実施形態の評価方法では、結像特性の指標値として、瞳輝度分布により得られるパターンの線幅を求める。ちなみに、図２を参照して説明した改善方法における評価方法（Ｓ１１〜Ｓ１４）では、結像特性の指標値として、ＯＰＥ値（具体的にはパターンのピッチを変えたときの線幅誤差ΔＣＤのパターン依存性を表すＯＰＥカーブ）を求めている。
【０１０５】
第２実施形態の評価方法では、図１１のフローチャートに示すように、照明瞳を仮想的に分割して得られる複数の単位瞳領域の各領域から供給される単位輝度レベルの光により投影光学系の像面上に形成される単位強度分布を単位瞳領域毎に求める（Ｓ３１）。ステップＳ３１は、図２の改善方法におけるステップＳ１１に対応している。すなわち、ステップＳ３１では、図３に示すように、照明瞳面において互いに直交する二方向、すなわちξ方向およびη方向に沿って瞳面を仮想的に分割することにより複数の矩形状の単位瞳領域４１を得る。
【０１０６】
そして、ステップＳ３１では、照明光学系の瞳面座標（ξ，η）において、座標（ξｎ，ηｎ）に位置する１つの単位瞳領域にだけ単位輝度レベルの光がある単位光源により形成される単位強度分布Ｉｕ（ｘ，ｙ，ξｎ，ηｎ）が求められる。具体的には、図１３を参照して説明した４種類のマスクパターン５１ｍ〜５４ｍについて、１つの単位瞳領域にだけ単位輝度レベルの光がある単位光源により形成される単位強度分布を、結像計算により単位瞳領域毎に求める。
【０１０７】
次いで、第２実施形態の評価方法では、複数の単位瞳領域の各領域がそれぞれ単位輝度レベルの倍数（０倍を含む）で表される輝度レベルを有する三次元モデルにしたがって、基準的な瞳輝度分布の離散化データを求める（Ｓ３２）。ここで、基準的な瞳輝度分布は、図１２に示すように、輪帯状の形態を有する設計上の瞳輝度分布５０である。すなわち、ステップＳ３２では、照明光学系の照明瞳に実際に形成された瞳輝度分布の離散化データを求める図２の改善方法におけるステップＳ１２とは異なり、設計上の瞳輝度分布の離散化データを求める。
【０１０８】
こうして、設計上の瞳輝度分布の離散化データは、例えば図５に示す２５６×２５６×２５６＝１６，７７７，２１６個の単位立方体にそれぞれ付与された０または１の集合体として表現され、ひいてはデータベース化される。ステップＳ３２では、照明瞳に実際に形成された瞳輝度分布をその都度計測する必要がなく、予め想定された複数の設計上の瞳輝度分布について事前に求められた（ひいては事前にデータベース化された）離散化データを利用することもできる。
【０１０９】
次いで、第２実施形態の評価方法では、ステップＳ３１で単位瞳領域毎に求めた複数の単位強度分布と、ステップＳ３２で求めた基準的な瞳輝度分布の離散化データとに基づいて、基準的な瞳輝度分布により投影光学系の像面上に形成される空間像の光強度分布を求める（Ｓ３３）。ステップＳ３３は、図２の改善方法におけるステップＳ１３に対応したステップである。すなわち、ステップＳ３３では、図１３を参照して説明した４種類のマスクパターン５１ｍ〜５４ｍについて、各単位瞳領域の輝度レベルを係数とした複数の単位強度分布の線形結合により、基準的な瞳輝度分布に対応して得られる空間像の光強度分布を求める。
【０１１０】
具体的に、ステップＳ３３では、ステップＳ３１でマスクパターン５１ｍについて単位瞳領域毎に求めた複数の単位強度分布と、ステップＳ３２で求めた基準的な瞳輝度分布の離散化データとに基づいて、結像計算を行うことなく単純な線形結合計算により、マスクパターン５１ｍに対応して得られる空間像の光強度分布を求める。同様に、マスクパターン５２ｍ，５３ｍ，５４ｍについても、結像計算を行うことなく、対応して得られる空間像の光強度分布を求める。
【０１１１】
次いで、第２実施形態の評価方法では、ステップＳ３３で求めた空間像の光強度分布に基づいて、基準的な瞳輝度分布により得られる結像特性の指標値を求める（Ｓ３４）。具体的に、ステップＳ３４では、結像特性の指標値として、４種類のマスクパターン５１ｍ〜５４ｍについて基準的な瞳輝度分布により得られるレジストパターンの線幅をそれぞれ求める。
【０１１２】
その結果、ステップＳ３４では、アンカーパターンとしてのマスクパターン５１ｍを除く３種類のマスクパターン５２ｍ〜５４ｍについて、レジストパターンの線幅誤差ΔＣＤが求められる。上述したように、マスクパターン５１ｍにより形成されるレジストパターンの線幅が目標値である５０ｎｍになるように光強度分布のスライスレベルを決定するので、マスクパターン５１ｍについてレジストパターンの線幅誤差ΔＣＤは発生しない。
【０１１３】
次いで、第２実施形態の評価方法では、ステップＳ３２で求めた基準的な瞳輝度分布の離散化データにおいて、１つの単位瞳領域の輝度レベルが単位輝度レベルだけ変化したときに得られる指標値の単位変化量を単位瞳領域毎に求める（Ｓ３５）。具体的に、ステップＳ３５では、選択された複数の単位瞳領域について、輝度レベルが単位輝度レベルだけ変化したときのレジストパターンの線幅の単位変化量を、３種類のマスクパターン５２ｍ〜５４ｍに対して単位瞳領域毎に求める。
【０１１４】
図１４（ａ）は、図１３（ｂ）のパターン像５２に対応するマスクパターン５２ｍについて単位瞳領域毎に求めたパターン線幅の単位変化量の分布５６ｂを示している。図１４（ｂ）は、図１３（ｃ）のパターン像５３に対応するマスクパターン５３ｍについて単位瞳領域毎に求めたパターン線幅の単位変化量の分布５６ｃを示している。図１４（ｃ）は、図１３（ｄ）のパターン像５４に対応するマスクパターン５４ｍについて単位瞳領域毎に求めたパターン線幅の単位変化量の分布５６ｄを示している。
【０１１５】
図１４（ａ）〜（ｃ）において、各単位瞳領域の色が白に近づくにつれてパターン線幅の単位変化量が正の方向（線幅が大きくなる方向）へ増大することを意味し、黒に近づくにつれてパターン線幅の単位変化量が負の方向（線幅が小さくなる方向）へ増大することを意味している。このように、単位瞳領域毎に求めたパターン線幅の単位変化量の分布５６ｂ〜５６ｄは、各単位瞳領域の輝度レベルが単位輝度レベルだけ変化したときのパターン線幅に関するセンシティビティー分布（単位：ｎｍ／％）である。
【０１１６】
図１４（ａ）〜（ｃ）を参照すると、マスクパターン５２ｍ〜５４ｍについて、どの単位瞳領域における輝度レベルの変化がパターン線幅をどのように変化させるのかを容易に把握することが可能になる。なお、上述したように、マスクパターン５１ｍはアンカーパターンであり、マスクパターン５１ｍについてレジストパターンの線幅誤差ΔＣＤは０であり、ひいてはセンシティビティー分布も０になるため、図示を省略している。
【０１１７】
次いで、第２実施形態の評価方法では、照明瞳に形成された瞳輝度分布を計測し、その計測結果と三次元モデルとに基づいて、計測された瞳輝度分布の離散化データを求める（Ｓ３６）。すなわち、ステップＳ３６では、図１５に示すように、設計上の瞳輝度分布５０をターゲットとして照明光学系の照明瞳に実際に形成された瞳輝度分布６０を計測する。瞳輝度分布の計測に際して、マスクステージＭＳに取り付けられた瞳分布計測装置ＤＴを用いることができる。制御部ＣＲは、瞳分布計測装置ＤＴの計測結果に基づいて、図５に示す三次元モデルにしたがって近似された瞳輝度分布の離散化データを求める。
【０１１８】
前述したように、多数のミラー要素３０ａを有する空間光変調器３０を用いて照明瞳に形成される実際の瞳輝度分布は、照明瞳に形成しようと企図した基準的な瞳輝度分布と僅かに異なる分布になる。第２実施形態では、その作用効果の理解を容易にする一例として、照明瞳に実際に形成された瞳輝度分布６０と設計上の瞳輝度分布５０とが相似であり、設計上の瞳輝度分布５０に対応する照明σ値（＝照明光学系のマスク側開口数／投影光学系のマスク側開口数）に対して実際の瞳輝度分布６０に対応する照明σ値が０．１だけ小さくなった場合を想定する。
【０１１９】
次いで、第２実施形態の評価方法では、ステップＳ３２で求めた基準的な瞳輝度分布の離散化データとステップＳ３６で求めた計測された瞳輝度分布の離散化データとの差分を単位瞳領域毎に求め、この差分に対応する指標値の変化量を単位瞳領域毎に求める（Ｓ３７）。ステップＳ３７では、図１５に示すように設計上の瞳輝度分布５０と実際の瞳輝度分布６０とが相似であると想定しているため、基準的な瞳輝度分布５０の離散化データと実際の瞳輝度分布６０の離散化データとの差分の分布として図１６に示すような性状の分布５７が得られる。
【０１２０】
そして、ステップＳ３７では、マスクパターン５２ｍ〜５４ｍについて、図１６に示すような差分分布５７に対応する指標値の変化量、すなわちレジストパターンの線幅の変化量を単位瞳領域毎に求める。具体的には、図１７に示すように、基準的な瞳輝度分布５０の離散化データと実際の瞳輝度分布６０の離散化データとの差分分布５７と、例えばマスクパターン５２ｍについてステップＳ３５で単位瞳領域毎に求めたパターン線幅の単位変化量の分布５６ｂとに基づいて、差分分布５７に対応するパターン線幅の変化量を単位瞳領域毎に求め、ひいてはパターン線幅の変化量の分布５８を求める。
【０１２１】
同様に、別のマスクパターン５３ｍ，５４ｍについてステップＳ３５で単位瞳領域毎に求めたパターン線幅の単位変化量の分布５６ｃ，５６ｄに基づいて、差分分布５７に対応するパターン線幅の変化量を単位瞳領域毎に求め、ひいてはパターン線幅の変化量の分布を求める。図１７の線幅変化量の分布５８では、図１４（ａ）〜（ｃ）の場合と同様に、各単位瞳領域の色が白に近づくにつれてパターン線幅の単位変化量が正の方向（線幅が大きくなる方向）へ増大することを意味し、黒に近づくにつれてパターン線幅の単位変化量が負の方向（線幅が小さくなる方向）へ増大することを意味している。
【０１２２】
最後に、第２実施形態の評価方法では、ステップＳ３７において単位瞳領域毎に求めた差分に対応する指標値の変化量（線幅の変化量）の総和により、計測された瞳輝度分布に対応して得られる指標値の目標指標値からの誤差（パターンの線幅誤差）を求める（Ｓ３８）。すなわち、ステップＳ３８では、図１７に示す線幅変化量の分布５８における線幅変化量の総和を算出することにより、例えばマスクパターン５２ｍに対応して発生するレジストパターンの線幅誤差ΔＣＤが求められる。同様に、別のマスクパターン５３ｍ，５４ｍに対応して発生するレジストパターンの線幅誤差ΔＣＤも求められる。
【０１２３】
第２実施形態の評価方法では、例えばマスクパターン５２ｍに対応して発生するレジストパターンの線幅誤差ΔＣＤを求める際に、分布５８における線幅変化量の総和を算出している。この総和の算出の対象となる線幅変化量の分布５８を参照すると、どの単位瞳領域における瞳輝度の差分が線幅誤差ΔＣＤの発生において支配的であるかを容易に把握することができる。同様に、別のマスクパターン５３ｍ，５４ｍについても、どの単位瞳領域における瞳輝度の差分が線幅誤差ΔＣＤの発生において支配的であるかを容易に把握することができる。
【０１２４】
すなわち、マスクパターン５２ｍに関する線幅変化量の分布５８を参照すると、どの単位瞳領域におけるどの程度の瞳輝度レベルの変化がマスクパターン５２ｍに対応して得られるレジストパターンの線幅をどの程度増減させるかを容易に把握することができる。同様に、別のマスクパターン５３ｍ，５４ｍに関する線幅変化量の分布を参照すると、どの単位瞳領域におけるどの程度の瞳輝度レベルの変化がマスクパターン５３ｍ，５４ｍに対応して得られるレジストパターンの線幅をどの程度増減させるかを容易に把握することができる。
【０１２５】
こうして、第２実施形態の評価方法では、アンカーパターン５１ｍ以外のマスクパターン５２ｍ〜５４ｍに対応して発生するレジストパターンの線幅誤差ΔＣＤに関する情報と、例えば図１７に示すような線幅変化量の分布を参照して容易に把握可能な支配的な差分に関する情報（すなわち、どの単位瞳領域における瞳輝度の差分が線幅誤差ΔＣＤの発生において支配的であるかという情報）とに基づいて、複数のマスクパターンに対する線幅誤差が所望の範囲に収まるように照明瞳に形成される瞳輝度分布を調整することができる。すなわち、例えば技術者が第２実施形態の評価方法を用いて照明光学系の照明瞳に形成される瞳輝度分布を総合的に評価し、その評価結果に基づいて照明瞳に形成される瞳輝度分布を調整することができる。
【０１２６】
あるいは、上述のステップＳ３１〜Ｓ３８からなる第２実施形態の評価方法を用いて瞳輝度分布を評価した後に、図１８に示すステップＳ６１〜Ｓ６５を実行することにより瞳輝度分布を調整すること、ひいては照明光学系ＩＬを調整することもできる。第２実施形態にかかる調整方法では、図１８に示すように、第２実施形態の評価方法におけるステップＳ３１〜Ｓ３８を経た後に、複数の変調パタメータにより規定される変調モデルを設定し、計測された瞳輝度分布の離散化データから変調パタメータ毎に変調された瞳輝度分布の離散化データを求める（Ｓ６１）。
【０１２７】
以下、複数の変調パタメータにより規定される変調モデルについて説明する。第２実施形態では、実際に計測された瞳輝度分布Ψｍ（ξ，η）と、計測された瞳輝度分布Ψｍ（ξ，η）から変調された瞳輝度分布Ψｍ’（ξ，η）との関係を、後述する数種類の変調作用による複合作用情報と、各変調作用を表現するパラメータ群（透過率の濃度や分布の種類など）とを用いて具体化する。一般に、計測された瞳輝度分布Ψｍ（ξ，η）と変調された瞳輝度分布Ψｍ’（ξ，η）との間に、次の式（４）に示す関係が成立する。式（４）において、Ｑ［  ］は何らかの現実的なモデルを反映させた変調操作であり、Ｑ１，Ｑ２，・・・，Ｑｉは複数の変調因子（瞳輝度分布の変調パラメータ）である。
Ψｍ’（ξ，η）＝Ｑ［Ψｍ（ξ，η），Ｑ１，Ｑ２，・・・，Ｑｉ］      （４）
【０１２８】
この変調操作と変調因子とに関するモデルの一例として、光学系による代表的な分布変調作用、すなわち透過率変調の作用およびディストーション変調の作用が考えられる。透過率変調（透過率分布に対応する変調）の場合、計測された瞳輝度分布Ψｍ（ξ，η）と変調された瞳輝度分布Ψｍ’（ξ，η）との関係は、次の式（５）に示すように表される。
Ψｍ’（ξ，η）＝Ｔ（ξ，η）Ψｍ（ξ，η）      （５）
ここで、Ｔ（ξ，η）≡exp［ΣＱｉ×ｆｉ（ξ，η）］
【０１２９】
式（５）において、Ｔ（ξ，η）は正味の透過率分布関数を意味し、ｆｉ（ξ，η）はフリンジツェルニケ多項式を意味している。また、式（５）において、Σは、１〜ｉまでの総和記号である。透過率変調が全くない場合、フリンジツェルニケ多項式ｆｉ（ξ，η）の各次数の展開係数Ｑｉは０であり、透過率分布関数Ｔ（ξ，η）は１になる。
【０１３０】
ディストーション変調（瞳輝度分布の変形に対応する変調）の場合、変調後の瞳座標値ξ’，η’は、変調前の瞳座標値ξ，η、および関数Ｄξ，Ｄηを用いて、次の式（６ａ），（６ｂ）のように表される。
ξ’≡ξ＋Ｄξ（ξ，η）      （６ａ）
η’≡η＋Ｄη（ξ，η）      （６ｂ）
【０１３１】
式（６ａ），（６ｂ）は、変調前の瞳面内の光線の各位置（ξ，η）（数値計算的には各ピクセルに相当）が、ディストーション関数Ｄξ，Ｄηに基づいて規定される各位置（ξ’，η’）へ微小移動するという操作を意味している。これによって、例えば糸巻き型や樽型に代表されるディストーション作用（分布の歪み、変形）に基づく瞳輝度分布の変調作用が結果的に生じる。ディストーション変調作用についても、フリンジツェルニケ多項式ｆｉ（ξ，η）を用いた表現によって具体的な定義が可能である。
【０１３２】
例えば、４次のディストーション多項式（Dist-4）のみの変調作用がある場合、関数ＤξおよびＤηは、次の式（７ａ）および（７ｂ）のように表される。
Ｄξ（ξ，η）＝Ｑ４×｛ｆ２（ξ，η）｝      （７ａ）
Ｄη（ξ，η）＝Ｑ４×｛−ｆ３（ξ，η）｝      （７ｂ）
【０１３３】
ここで、Ｑ４は、ディストーション多項式の４次の展開係数に相当し、この数値Ｑ４の大小で４次のディストーション作用の大きさが決まる。次の表（１）に、１次のディストーション多項式（Dist-1）〜５５次のディストーション多項式（Dist-55）を示す。表（１）において、Ｆｉはｆｉ（ξ，η）を意味している。また、表（１）において、ＤＸは瞳面座標ξを対象に変調を掛けるということを意味する単位ベクトルであり、ＤＹは瞳面座標ηを対象に変調を掛けるということを意味する単位ベクトルである。
【０１３４】
表（１）
Dist-1        Ｆ１＊ＤＸ
Dist-2        Ｆ１＊ＤＹ
Dist-3        Ｆ２＊ＤＸ＋Ｆ３＊ＤＹ
Dist-4        Ｆ２＊ＤＸ−Ｆ３＊ＤＹ
Dist-5        Ｆ３＊ＤＸ＋Ｆ２＊ＤＹ
Dist-6        Ｆ４＊ＤＸ
Dist-7        Ｆ４＊ＤＹ
Dist-8        Ｆ５＊ＤＸ＋Ｆ６＊ＤＹ
Dist-9        Ｆ６＊ＤＸ−Ｆ５＊ＤＹ
Dist-10       Ｆ５＊ＤＸ−Ｆ６＊ＤＹ
Dist-11       Ｆ６＊ＤＸ＋Ｆ５＊ＤＹ
Dist-12       Ｆ７＊ＤＸ＋Ｆ８＊ＤＹ
Dist-13       Ｆ７＊ＤＸ−Ｆ８＊ＤＹ
Dist-14       Ｆ８＊ＤＸ＋Ｆ７＊ＤＹ
Dist-15       Ｆ１０＊ＤＸ＋Ｆ１１＊ＤＹ
Dist-16       Ｆ１１＊ＤＸ−Ｆ１０＊ＤＹ
Dist-17       Ｆ１０＊ＤＸ−Ｆ１１＊ＤＹ
Dist-18       Ｆ１１＊ＤＸ＋Ｆ１０＊ＤＹ
Dist-19       Ｆ９＊ＤＸ
Dist-20       Ｆ９＊ＤＹ
Dist-21       Ｆ１２＊ＤＸ＋Ｆ１３＊ＤＹ
Dist-22       Ｆ１３＊ＤＸ−Ｆ１２＊ＤＹ
Dist-23       Ｆ１２＊ＤＸ−Ｆ１３＊ＤＹ
Dist-24       Ｆ１３＊ＤＸ＋Ｆ１２＊ＤＹ
Dist-25       Ｆ１７＊ＤＸ＋Ｆ１８＊ＤＹ
Dist-26       Ｆ１８＊ＤＸ−Ｆ１７＊ＤＹ
Dist-27       ＦＩ７＊ＤＸ−Ｆ１８＊ＤＹ
Dist-28       Ｆ１８＊ＤＸ＋Ｆ１７＊ＤＹ
Dist-29       Ｆ１４＊ＤＸ＋Ｆ１５＊ＤＹ
Dist-30       Ｆ１４＊ＤＸ−Ｆ１５＊ＤＹ
Dist-31       Ｆ１５＊ＤＸ＋Ｆ１４＊ＤＹ
Dist-32       Ｆ１９＊ＤＸ＋Ｆ２０＊ＤＹ
Dist-33       Ｆ２０＊ＤＸ−Ｆ１９＊ＤＹ
Dist-34       Ｆ１９＊ＤＸ−Ｆ２０＊ＤＹ
Dist-35       Ｆ２０＊ＤＸ＋Ｆ１９＊ＤＹ
Dist-36       Ｆ２６＊ＤＸ＋Ｆ２７＊ＤＹ
Dist-37       Ｆ２７＊ＤＸ−Ｆ２６＊ＤＹ
Dist-38       Ｆ１６＊ＤＸ
Dist-39       Ｆ１６＊ＤＹ
Dist-40       Ｆ２１＊ＤＸ＋Ｆ２２＊ＤＹ
Dist-41       Ｆ２２＊ＤＸ−Ｆ２１＊ＤＹ
Dist-42       Ｆ２１＊ＤＸ−Ｆ２２＊ＤＹ
Dist-43       Ｆ２２＊ＤＸ＋Ｆ２１＊ＤＹ
Dist-44       Ｆ２８＊ＤＸ＋Ｆ２９＊ＤＹ
Dist-45       Ｆ２９＊ＤＸ−Ｆ２８＊ＤＹ
Dist-46       Ｆ２３＊ＤＸ＋Ｆ２４＊ＤＹ
Dist-47       Ｆ２３＊ＤＸ−Ｆ２４＊ＤＹ
Dist-48       Ｆ２４＊ＤＸ＋Ｆ２３＊ＤＹ
Dist-49       Ｆ３０＊ＤＸ＋Ｆ３１＊ＤＹ
Dist-50       Ｆ３１＊ＤＸ−Ｆ３０＊ＤＹ
Dist-51       Ｆ２５＊ＤＸ
Dist-52       Ｆ２５＊ＤＹ
Dist-53       Ｆ３２＊ＤＸ＋Ｆ３３＊ＤＹ
Dist-54       Ｆ３３＊ＤＸ−Ｆ３２＊ＤＹ
Dist-55       Ｆ３４＊ＤＸ＋Ｆ３５＊ＤＹ
【０１３５】
参考として、１次のディストーション多項式（Dist-1）のみによる変調作用を図１９に、３次のディストーション多項式（Dist-3）のみによる変調作用を図２０に、４次のディストーション多項式（Dist-4）のみによる変調作用を図２１に、８次のディストーション多項式（Dist-8）のみによる変調作用を図２２に、１２次のディストーション多項式（Dist-12）のみによる変調作用を図２３にそれぞれ示す。
【０１３６】
したがって、ディストーション多項式を用いた一般的な変調作用は、複数の次数のディストーション変調の混合効果として、式（８ａ），（８ｂ）に示すように表される。式（８ａ），（８ｂ）において、Ｄｉは表（１）で定義された各次数のディストーション多項式（ベクトル表現）であり、ＤＸ，ＤＹは瞳面座標ξ，ηを対象にした単位ベクトルである。また、式（８ａ），（８ｂ）において、Σは１〜ｉまでの総和記号であり、「・」はベクトルの内積を表している。
ξ’＝ΣＱｉ×｛Ｄｉ（ξ，η）・ＤＸ｝      （８ａ）
η’＝ΣＱｉ×｛Ｄｉ（ξ，η）・ＤＹ｝      （８ｂ）
【０１３７】
表（１）で定義されたディストーション多項式では、各次数の変調作用が互いに直交した操作に相当している。なお、上記の２種類のモデル以外に、ディストーション以外の収差に対応する変調、ぼけ効果に対応する変調、フレア光に対応する変調、露光ドーズ量に対応する変調などに関するモデルを必要に応じて追加することも可能である。
【０１３８】
また、結像光学系（例えば露光装置における投影光学系）のＮＡ（開口数）に対応する変調、結像光学系に対するデフォーカス（例えば露光装置における投影光学系の結像面に対するレジスト面のデフォーカス）に対応する変調、球面収差に対応する変調などに関するモデルを必要に応じて追加することも可能である。さらに、これらの変調モデルの複合によって、さらに現実的な瞳輝度分布に関する変調作用を表現することが可能になる。
【０１３９】
一例として、計測された瞳輝度分布Ψｍ（ξ，η）と変調された瞳輝度分布Ψｍ’（ξ，η）との関係を、次の式（９）に示すようにモデル化することができる。式（９）において、ＰＳＦはぼけ効果を表す関数（例えばガウス関数）であり、Ｆは瞳面の全体に亘って均一に作用する照明フレア成分であり、「＊」はコンボリューションを表している。
Ψｍ’（ξ，η）＝Ｔ（ξ，η）［Ψｍ｛ξ＋Ｄξ（ξ，η），η＋Ｄη（ξ，η）｝
＊ＰＳＦ］＋Ｆ        （９）
【０１４０】
第２実施形態では、４種類の評価すべきマスクパターン５１ｍ〜５４ｍを想定しているので、瞳輝度分布の調整において着目すべき物理量は、設計上の（基準的な）瞳輝度分布Ψｄ（ξ，η）により達成すべき所望の目標指標値である線幅と、計測された瞳輝度分布Ψｍ（ξ，η）から変調された瞳輝度分布Ψｍ’（ξ，η）により得られる指標値である線幅との差、すなわち線幅誤差ΔＣＤである。
【０１４１】
ここで、計測された瞳輝度分布Ψｍ（ξ，η）からの微小変化を決める複数の変調パラメータ（すなわち係数）Ｑ１，Ｑ２，・・・，Ｑｉに依存して、変調された瞳輝度分布Ψｍ’（ξ，η）に対応したＣＤ値が、計測された瞳輝度分布Ψｍ（ξ，η）に対応したＣＤ値から微小変化することになる。一般的には、上記変調パラメータＱ１，Ｑ２，・・・，Ｑｉと線幅誤差ΔＣＤとの関係は、複雑な非線形になる。ただし、変調パラメータＱｉが微小量だけ有限の値を持ったときの線幅誤差ΔＣＤの０からの微小変化を考える場合、変調パラメータＱｉと線幅誤差ΔＣＤとの関係を近似的に線形的な変化関係として取り扱うことができる。
【０１４２】
ステップＳ６１では、上述のように複数の変調パタメータにより規定される変調モデルを設定する。そして、計測された瞳輝度分布の離散化データから変調パタメータ毎に微小変調された瞳輝度分布の離散化データを求める。具体的に、ステップＳ６１では、着目する１つの変調パタメータ（係数）に所要の微小値を付与し且つ他のすべての変調パタメータに０の値を付与することにより、計測された瞳輝度分布の離散化データから微小変調された瞳輝度分布の離散化データを求める。この微小変調された瞳輝度分布の離散化データを求める作業は、すべての変調パタメータについて、あるいは所要の複数の変調パタメータについて繰り返される。
【０１４３】
次いで、第２実施形態の調整方法では、ステップＳ６１で得られた変調パタメータ毎に変調された瞳輝度分布の離散化データと基準的な瞳輝度分布の離散化データとの差分を単位瞳領域毎に求め、この差分に対応する指標値の変化量を単位瞳領域毎に求める（Ｓ６２）。このステップＳ６２は、第２実施形態の評価方法におけるステップＳ３７に類似している。すなわち、ステップＳ６２では、設計上の瞳輝度分布５０の離散化データと変調パタメータ毎に変調された瞳輝度分布の離散化データとの差分分布（図１６に示す差分分布５７に対応）と、例えばマスクパターン５２ｍについてステップＳ３５で単位瞳領域毎に求めたパターン線幅の単位変化量の分布５６ｂとに基づいて、差分分布に対応するパターン線幅の変化量を単位瞳領域毎に求め、ひいてはパターン線幅の変化量の分布を求める。
【０１４４】
同様に、別のマスクパターン５３ｍ，５４ｍについてステップＳ３５で単位瞳領域毎に求めたパターン線幅の単位変化量の分布５６ｃ，５６ｄに基づいて、設計上の瞳輝度分布５０の離散化データと変調パタメータ毎に変調された瞳輝度分布の離散化データとの差分分布に対応するパターン線幅の変化量を単位瞳領域毎に求め、ひいてはパターン線幅の変化量の分布を求める。このように、マスクパターン５２ｍ〜５４ｍについてパターン線幅の変化量の分布を求める作業は、変調パタメータ毎に変調された瞳輝度分布について行われる。
【０１４５】
次いで、第２実施形態の調整方法では、ステップＳ６２において単位瞳領域毎に求めた差分に対応する指標値の変化量の総和により、変調パタメータ毎に変調された瞳輝度分布に対応して得られる指標値の目標指標値からの誤差を求める（Ｓ６３）。このステップＳ６３は、第２実施形態の評価方法におけるステップＳ３８に類似している。すなわち、ステップＳ６３では、ステップＳ６２で求めた線幅変化量の分布（図１７に示す分布５８に対応）における線幅変化量の総和を算出することにより、例えばマスクパターン５２ｍに対応して発生するレジストパターンの線幅誤差ΔＣＤが、変調パタメータ毎に変調された瞳輝度分布について求められる。同様に、別のマスクパターン５３ｍ，５４ｍに対応して発生するレジストパターンの線幅誤差ΔＣＤも、変調パタメータ毎に変調された瞳輝度分布について求められる。
【０１４６】
次いで、第２実施形態の調整方法では、計測された瞳輝度分布に対応して得られる指標値の目標指標値からの誤差よりも、計測された瞳輝度分布から変調された瞳輝度分布に対応して得られる指標値の目標指標値からの誤差の方が小さくなるように、複数の変調パタメータの値を求める（Ｓ６４）。具体的に、ステップＳ６４では、変調された瞳輝度分布に対応して得られる線幅誤差ΔＣＤが十分小さくなるように、すなわち変調された瞳輝度分布に対応して得られる線幅誤差ΔＣＤが許容範囲に収まるように、例えば非線形最小二乗法などの手法を用いて、複数の変調パタメータの値を求める。
【０１４７】
最後に、第２実施形態の調整方法では、ステップＳ６４で求めた複数の変調パタメータの値に基づいて変調された瞳輝度分布をターゲットとして、照明瞳に形成される瞳輝度分布を調整する（Ｓ６５）。具体的に、ステップＳ６５では、制御部ＣＲが瞳分布計測装置ＤＴの計測結果を参照しつつ空間光変調器３０の複数のミラー要素３０ａの姿勢をそれぞれ制御することにより、ステップＳ６４で求めた複数の変調パタメータの値に基づいて変調された瞳輝度分布にできるだけ近い瞳輝度分布を照明瞳に形成し、ひいては照明光学系ＩＬの照明瞳に形成される瞳輝度分布を調整する。
【０１４８】
なお、ステップＳ６５の後に、必要に応じて、調整された瞳輝度分布に基づいてテスト露光を行い、投影光学系ＰＬの像面に設置されたウェハＷに形成されたレジストパターンの線幅を実測することにより、線幅誤差ΔＣＤが許容範囲に収まっていることを確認しても良い。こうして、第２実施形態にかかる調整方法では、第２実施形態にかかる評価方法（Ｓ３１〜Ｓ３８）を用いて瞳輝度分布を評価した後に、ステップＳ６１〜Ｓ６５を実行することにより瞳輝度分布を調整すること、ひいては照明光学系ＩＬを調整することができる。
【０１４９】
なお、第２実施形態にかかる瞳輝度分布の評価方法では、設計上の瞳輝度分布として図１２に示すような輪帯状の瞳輝度分布５０を想定し、且つ１つのアンカーパターン５１ｍと３つのマスクパターン５２ｍ〜５４ｍとを想定している。しかしながら、これに限定されることなく、設計上の瞳輝度分布（基準的な瞳輝度分布）および評価パターンについては様々な形態が可能である。また、第２実施形態では、結像特性の指標値として、瞳輝度分布により得られるレジストパターンの線幅を求めている。しかしながら、これに限定されることなく、パターンの線幅以外の適当な指標値を用いることもできる。
【０１５０】
上述の実施形態では、瞳分布計測装置ＤＴが、照明光学系ＩＬの被照射面（マスクＭのパターン面の位置）を通過した光に基づいて、照明光学系ＩＬの照明瞳（結像光学系８の瞳面）と光学的に共役な面における光強度分布を計測している。しかしながら、これに限定されることなく、照明光学系ＩＬの被照射面へ向かう光に基づいて照明瞳と光学的に共役な面における光強度分布を計測することもできる。一例として、マイクロフライアイレンズ５とコンデンサー光学系６との間の光路中から照明光の一部を取り出し、取り出した光をマイクロフライアイレンズ５の直後の照明瞳と光学的に共役な面で検出することにより、マイクロフライアイレンズ５の直後の照明瞳における瞳輝度分布に対応する光強度分布を計測する。
【０１５１】
また、上述の実施形態では、空間光変調器３０の複数のミラー要素３０ａの配列面に対向した光学面を有するプリズム部材として、１つの光学ブロックで一体的に形成されたＫプリズム３２を用いている。しかしながら、これに限定されることなく、一対のプリズムにより、Ｋプリズム３２と同様の機能を有するプリズム部材を構成することができる。また、１つの平行平面板と一対の三角プリズムとにより、Ｋプリズム３２と同様の機能を有するプリズム部材を構成することができる。また、１つの平行平面板と一対の平面ミラーとにより、Ｋプリズム３２と同様の機能を有する組立て光学部材を構成することができる。
【０１５２】
本実施形態では、空間光変調器３０として、たとえば二次元的に配列された複数のミラー要素３０ａの向きを連続的にそれぞれ変化させる空間光変調器を用いている。このような空間光変調器として、たとえば欧州特許公開第７７９５３０号公報、米国特許第５,８６７,３０２号公報、米国特許第６,４８０,３２０号公報、米国特許第６,６００,５９１号公報、米国特許第６,７３３,１４４号公報、米国特許第６,９００,９１５号公報、米国特許第７,０９５,５４６号公報、米国特許第７,２９５,７２６号公報、米国特許第７,４２４,３３０号公報、米国特許第７,５６７,３７５号公報、米国特許公開第２００８／０３０９９０１号公報、米国特許公開第２０１１／０１８１８５２号公報、米国特許公開第２０１１／１８８０１７号公報並びに特開２００６−１１３４３７号公報に開示される空間光変調器を用いることができる。なお、二次元的に配列された複数のミラー要素５ａの向きを離散的に複数の段階を持つように制御してもよい。
【０１５３】
上述の実施形態では、二次元的に配列されて個別に制御される複数のミラー要素を有する空間光変調器として、二次元的に配列された複数の反射面の向き（角度：傾き）を個別に制御可能な空間光変調器を用いている。しかしながら、これに限定されることなく、たとえば二次元的に配列された複数の反射面の高さ（位置）を個別に制御可能な空間光変調器を用いることもできる。このような空間光変調器としては、たとえば米国特許第５，３１２，５１３号公報、並びに米国特許第６，８８５，４９３号公報の図１ｄに開示される空間光変調器を用いることができる。これらの空間光変調器では、二次元的な高さ分布を形成することで回折面と同様の作用を入射光に与えることができる。なお、上述した二次元的に配列された複数の反射面を持つ空間光変調器を、たとえば米国特許第６，８９１，６５５号公報や、米国特許公開第２００５／００９５７４９号公報の開示に従って変形しても良い。
【０１５４】
また、上述の実施形態では、照明光学系ＩＬの照明瞳に形成される瞳輝度分布を調整する瞳調整装置として、所定面内に配列されて個別に制御可能な複数のミラー要素３０ａを有する反射型の空間光変調器３０を用いている。しかしながら、これに限定されることなく、所定面内に配列されて個別に制御される複数の透過光学要素を備えた透過型の空間光変調器を用いることもできる。
【０１５５】
また、上述の実施形態では、露光装置に搭載された照明光学系を調整する方法、すなわち単体の露光装置の調整方法に対して本発明を適用している。この場合、改善方法における基準的な瞳輝度分布は設計上の瞳輝度分布であり、目標ＯＰＥ値は設計上の瞳輝度分布により達成すべきＯＰＥ値である。
【０１５６】
しかしながら、これに限定されることなく、別の露光装置（マザー号機）とのマッチングを目的とした調整方法、すなわち異なる２つの露光装置の間で発生する解像線幅のばらつきを小さく抑えるための調整方法に対して、本発明を適用することができる。この場合、改善方法における基準的な瞳輝度分布はマザー号機で用いられている瞳輝度分布であり、目標ＯＰＥ値はマザー号機で用いられている瞳輝度分布により得られているＯＰＥ値である。なお、上述の例では、複数の単位瞳領域の各領域をそれぞれ単位輝度レベルの倍数で表される輝度レベルを有する三次元モデルで近似（デジタル化）したが、単位輝度レベルの倍数（整数倍）でなくとも良い。
【０１５７】
上述の実施形態では、マスクの代わりに、所定の電子データに基づいて所定パターンを形成する可変パターン形成装置を用いることができる。このような可変パターン形成装置を用いれば、パターン面が縦置きでも同期精度に及ぼす影響を最低限にできる。なお、可変パターン形成装置としては、たとえば所定の電子データに基づいて駆動される複数の反射素子を含むＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）を用いることができる。ＤＭＤを用いた露光装置は、例えば特開２００４−３０４１３５号公報、国際特許公開第２００６／０８０２８５号パンフレットおよびこれに対応する米国特許公開第２００７／０２９６９３６号公報に開示されている。また、ＤＭＤのような非発光型の反射型空間光変調器以外に、透過型空間光変調器を用いても良く、自発光型の画像表示素子を用いても良い。ここでは、米国特許公開第２００７／０２９６９３６号公報の教示を参照として援用する。
【０１５８】
上述の実施形態の露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行っても良い。
【０１５９】
次に、上述の実施形態にかかる露光装置を用いたデバイス製造方法について説明する。図２４は、半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。図２４に示すように、半導体デバイスの製造工程では、半導体デバイスの基板となるウェハＷに金属膜を蒸着し（ステップＳ４０）、この蒸着した金属膜上に感光性材料であるフォトレジストを塗布する（ステップＳ４２）。つづいて、上述の実施形態の投影露光装置を用い、マスク（レチクル）Ｍに形成されたパターンをウェハＷ上の各ショット領域に転写し（ステップＳ４４：露光工程）、この転写が終了したウェハＷの現像、つまりパターンが転写されたフォトレジストの現像を行う（ステップＳ４６：現像工程）。
【０１６０】
その後、ステップＳ４６によってウェハＷの表面に生成されたレジストパターンをマスクとし、ウェハＷの表面に対してエッチング等の加工を行う（ステップＳ４８：加工工程）。ここで、レジストパターンとは、上述の実施形態の投影露光装置によって転写されたパターンに対応する形状の凹凸が生成されたフォトレジスト層であって、その凹部がフォトレジスト層を貫通しているものである。ステップＳ４８では、このレジストパターンを介してウェハＷの表面の加工を行う。ステップＳ４８で行われる加工には、例えばウェハＷの表面のエッチングまたは金属膜等の成膜の少なくとも一方が含まれる。なお、ステップＳ４４では、上述の実施形態の投影露光装置は、フォトレジストが塗布されたウェハＷを、感光性基板としてパターンの転写を行う。
【０１６１】
図２５は、液晶表示素子等の液晶デバイスの製造工程を示すフローチャートである。図２５に示すように、液晶デバイスの製造工程では、パターン形成工程（ステップＳ５０）、カラーフィルタ形成工程（ステップＳ５２）、セル組立工程（ステップＳ５４）およびモジュール組立工程（ステップＳ５６）を順次行う。ステップＳ５０のパターン形成工程では、プレートＰとしてフォトレジストが塗布されたガラス基板上に、上述の実施形態の投影露光装置を用いて回路パターンおよび電極パターン等の所定のパターンを形成する。このパターン形成工程には、上述の実施形態の投影露光装置を用いてフォトレジスト層にパターンを転写する露光工程と、パターンが転写されたプレートＰの現像、つまりガラス基板上のフォトレジスト層の現像を行い、パターンに対応する形状のフォトレジスト層を生成する現像工程と、この現像されたフォトレジスト層を介してガラス基板の表面を加工する加工工程とが含まれている。
【０１６２】
ステップＳ５２のカラーフィルタ形成工程では、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）に対応する３つのドットの組をマトリックス状に多数配列するか、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルタの組を水平走査方向に複数配列したカラーフィルタを形成する。ステップＳ５４のセル組立工程では、ステップＳ５０によって所定パターンが形成されたガラス基板と、ステップＳ５２によって形成されたカラーフィルタとを用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。具体的には、例えばガラス基板とカラーフィルタとの間に液晶を注入することで液晶パネルを形成する。ステップＳ５６のモジュール組立工程では、ステップＳ５４によって組み立てられた液晶パネルに対し、この液晶パネルの表示動作を行わせる電気回路およびバックライト等の各種部品を取り付ける。
【０１６３】
また、本発明は、半導体デバイス製造用の露光装置への適用に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、及びＤＮＡチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク（フォトマスク、レチクル等）をフォトリソグラフィ工程を用いて製造する際の、露光工程（露光装置）にも適用することができる。
【０１６４】
なお、上述の実施形態では、露光光としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長：１９３ｎｍ）やＫｒＦエキシマレーザ光（波長：２４８ｎｍ）を用いているが、これに限定されることなく、他の適当なパルスレーザ光源、たとえば波長１５７ｎｍのレーザ光を供給するＦ２レーザ光源、波長１４６ｎｍのレーザ光を供給するＫｒ2レーザ光源、波長１２６ｎｍのレーザ光を供給するＡｒ2レーザ光源などを用いることができる。また、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）などの輝線を発する超高圧水銀ランプなどのＣＷ（Continuous Wave）光源を用いることも可能である。また、ＹＡＧレーザの高調波発生装置などを用いることもできる。この他、例えば米国特許第７,０２３,６１０号明細書に開示されているように、真空紫外光としてＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、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用いても良い。
【０１６５】
また、上述の実施形態において、投影光学系と感光性基板との間の光路中を１．１よりも大きな屈折率を有する媒体（典型的には液体）で満たす手法、所謂液浸法を適用しても良い。この場合、投影光学系と感光性基板との間の光路中に液体を満たす手法としては、国際公開第ＷＯ９９／４９５０４号パンプレットに開示されているような局所的に液体を満たす手法や、特開平６−１２４８７３号公報に開示されているような露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる手法や、特開平１０−３０３１１４号公報に開示されているようなステージ上に所定深さの液体槽を形成し、その中に基板を保持する手法などを採用することができる。ここでは、国際公開第ＷＯ９９／４９５０４号パンフレット、特開平６−１２４８７３号公報および特開平１０−３０３１１４号公報の教示を参照として援用する。
【０１６６】
また、上述の実施形態において、米国公開公報第２００６／０１７０９０１号及び第２００７／０１４６６７６号に開示されるいわゆる偏光照明方法を適用することも可能である。ここでは、米国特許公開第２００６／０１７０９０１号公報及び米国特許公開第２００７／０１４６６７６号公報の教示を参照として援用する。
【０１６７】
また、上述の実施形態では、露光装置においてマスクを照明する照明光学系に対して本発明を適用している。しかしながら、これに限定されることなく、一般に、第１面に配置される物体の像を第２面上に形成する結像光学系に照明光を供給するための照明光学系に対して本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【０１６８】
１  光源
２  ビーム送光部
３  空間光変調ユニット
３０  空間光変調器
３０ａ  ミラー要素
３０ｃ  駆動部
３２  Ｋプリズム
４  リレー光学系
５  マイクロフライアイレンズ
６  コンデンサー光学系
７  照明視野絞り（マスクブラインド）
８  結像光学系
ＩＬ  照明光学系
ＣＲ  制御部
ＤＴ  瞳分布計測装置
Ｍ  マスク
ＰＬ  投影光学系
Ｗ  ウェハ
【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１５】
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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１４】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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