(57)【要約】  光源から供給される照明光を用いてレチクル面を照明する照明方法は、空間光変調器の複数のミラー要素に対して入射光の反射角を制御するための駆動信号を設定することと、複数のミラー要素を介した照明光でレチクル面を照明することと、インテグレータセンサを介して照明光の積算エネルギーをモニタすることと、積算エネルギーのモニタ結果に基づいて複数のミラー要素の駆動信号を補正することとを含む。入射する光の状態を制御可能な複数の光学要素を用いて被照射面を照明する場合に、光強度分布の変動を抑制できる。
2012169090.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を用いて被照射面を照明する照明方法において、
並列に配置されてそれぞれに入射する光の状態を制御可能な複数の光学要素の前記入射する光の状態に対する制御量を設定することと、
前記複数の光学要素を介した前記光源からの光で前記被照射面を照明することと、
前記光源からの光の積算エネルギーをモニタすることと、
前記積算エネルギーのモニタ結果に基づいて前記複数の光学要素の前記制御量を補正することと、
を含む照明方法。
【請求項２】
前記被照射面とは異なる面又は前記被照射面と共役な面とは異なる面で前記複数の光学要素を通過した光の強度分布を検出することを含み、
前記複数の光学要素の前記制御量を補正することは、前記積算エネルギーのモニタ結果及び前記強度分布の検出結果に基づいて前記制御量を補正することを含む請求項１に記載の照明方法。
【請求項３】
前記複数の光学要素を通過した光の強度分布を検出することは、
前記複数の光学要素からの光を前記被照射面に導く光学系の射出瞳と共役な面と等価な面又はこの近傍の面で前記複数の光学要素を通過した光の強度分布を検出することを含む請求項２に記載の照明方法。
【請求項４】
前記積算エネルギーと、前記被照射面とは異なる面又は前記被照射面と共役な面とは異なる面である検出面における前記複数の光学要素を通過した光の強度分布との対応関係を求めることと、
前記対応関係に基づいて前記積算エネルギーと前記複数の光学要素の前記制御量の補正量とを対応させて制御テーブルとして記憶しておくことと、を含み、
前記複数の光学要素の前記制御量を補正するときに前記制御テーブルを用いる請求項１〜３のいずれか一項に記載の照明方法。
【請求項５】
前記被照射面は、基板ステージに保持された基板に転写されるパターンが形成されたパターン形成面であり、
前記対応関係を求めるときに、前記基板ステージ側の前記検出面で前記強度分布を検出する請求項４に記載の照明方法。
【請求項６】
前記光学要素は入射する光を反射する反射面を有する反射要素であり、
前記光学要素の前記入射する光の状態に対する制御量は、前記反射面の法線方向の位置及び傾斜角の少なくとも一方を設定するための駆動信号である請求項１〜５のいずれか一項に記載の照明方法。
【請求項７】
光源からの光を用いて被照射面を照明する照明光学装置において、
前記光源からの光の光路に配置されて、それぞれに入射する光の状態を制御可能な複数の光学要素を有する空間光変調器と、
前記光源からの光の積算エネルギーをモニタするモニタ装置と、
前記複数の光学要素の前記入射する光の状態に対する制御量を設定するとともに、前記モニタ装置でモニタされる前記積算エネルギーに基づいて前記制御量を補正する制御系と、
を備える照明光学装置。
【請求項８】
前記被照射面とは異なる面又は前記被照射面と共役な面とは異なる面で前記複数の光学要素を通過した光の強度分布を検出する検出装置を備え、
前記制御系は、前記モニタ装置でモニタされる前記積算エネルギー及び前記検出装置で検出される前記強度分布に基づいて前記制御量を補正する請求項７に記載の照明光学装置。
【請求項９】
前記検出装置は、前記照明光学装置の射出瞳と共役な面と等価な面又はこの近傍の面で前記複数の光学要素を通過した光の強度分布を検出する請求項８に記載の照明光学装置。
【請求項１０】
前記積算エネルギーと前記複数の光学要素の前記制御量の補正量とを対応させた制御テーブルを記憶する記憶装置を備え、
前記制御系は、前記複数の光学要素の前記制御量を補正するときに前記制御テーブルを用いる請求項７〜９のいずれか一項に記載の照明光学装置。
【請求項１１】
前記被照射面は、基板ステージに保持された基板に転写されるパターンが形成されたパターン形成面であり、
前記検出装置は前記基板ステージに設けられる請求項８又は９に記載の照明光学装置。
【請求項１２】
前記光学要素は入射する光を反射する反射面を有する反射要素であり、
前記光学要素の前記入射する光の状態に対する制御量は、前記反射面の法線方向の位置及び傾斜角の少なくとも一方を設定するための駆動信号である請求項７〜１１のいずれか一項に記載の照明光学装置。
【請求項１３】
前記空間光変調器は、前記照明光学装置の照明光路における所定の位置に光強度分布を形成する光学系の一部であり、
前記空間光変調器からの光より前記光強度分布と等価な光強度分布を持つ面光源を形成する面光源形成光学系を備える請求項７〜１２のいずれか一項に記載の照明光学装置。
【請求項１４】
露光光でパターンを照明し、前記露光光で前記パターン及び投影光学系を介して基板を露光する露光装置において、
請求項７〜１３のいずれか一項に記載の照明光学装置を備え、
前記照明光学装置からの光を前記露光光として用いる露光装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の露光装置を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、
前記パターンが形成された前記基板を処理することと、
を含むデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被照射面を照明する照明技術、その照明技術を用いる露光技術、及びこの露光技術を用いるデバイス製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体素子等の電子デバイス（マイクロデバイス）を製造するためのリソグラフィー工程で使用されるステッパー又はスキャニングステッパー等の露光装置は、レチクル（マスク）を様々な照明条件で、かつ均一な照度分布で照明するために照明光学装置を備えている。従来の照明光学装置は、照明条件に応じて、照明光学系の瞳面（射出瞳と共役な面）での光強度分布を円形領域、輪帯状の領域、又は複数極の領域等で強度が大きくなる分布に設定するために、交換可能な複数の回折光学素子(Diffractive Optical Element) を有する強度分布設定光学系を備えていた。【０００３】
最近では、照明光学系の瞳面上での光強度分布の形状（以下、瞳形状という。）をレチクルのパターンに応じて様々な分布に最適化できるように、傾斜角可変の多数の微小なミラー要素を有する可動マルチミラー方式の空間光変調器(spatial light modulator）を用いる強度分布設定光学系を備えた照明光学装置も提案されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００３／００３８２２５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の空間光変調器を有する照明光学装置を使用して露光を継続すると、空間光変調器の多数のミラー要素を介して設定される瞳形状が次第に変動することが分かった。これは、空間光変調器の各ミラー要素の駆動機構の剛性がこのミラー要素に対する露光用の照明光（露光光）の照射によって変化するためであると考えられる。
本発明は、このような事情に鑑み、入射する光の状態を制御可能な複数の光学要素を用いて被照射面を照明する場合に、光強度分布の変動を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、光源からの光を用いて被照射面を照明する照明方法が提供される。この照明方法は、並列に配置されてそれぞれに入射する光の状態を制御可能な複数の光学要素のその入射する光の状態に対する制御量を設定することと、その複数の光学要素を介したその光源からの光でその被照射面を照明することと、その光源からの光の積算エネルギーをモニタすることと、その積算エネルギーのモニタ結果に基づいてその複数の光学要素のその制御量を補正することと、を含むものである。【０００７】
また、第２の態様によれば、光源からの光を用いて被照射面を照明する照明光学装置が提供される。この照明光学装置は、その光源からの光の光路に配置されて、それぞれに入射する光の状態を制御可能な複数の光学要素を有する空間光変調器と、その光源からの光の積算エネルギーをモニタするモニタ装置と、その複数の光学要素のその入射する光の状態に対する制御量を設定するとともに、そのモニタ装置でモニタされるその積算エネルギーに基づいてその制御量を補正する制御系と、を備えるものである。【０００８】
また、第３の態様によれば、露光光でパターンを照明し、その露光光でそのパターン及び投影光学系を介して基板を露光する露光装置において、本発明の照明光学装置を備え、その照明光学装置からの光をその露光光として用いる露光装置が提供される。
また、第４の態様によれば、本発明の露光装置を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、そのパターンが形成されたその基板を処理することと、を含むデバイス製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、複数の光学要素を介して被照射面を照明するときに、光源からの光の積算エネルギーのモニタ結果に基づいて複数の光学要素の制御量を補正している。この際に、その積算エネルギーは間接的にその複数の光学要素の温度情報を表しているため、光学要素の温度が変化した場合にも、その複数の光学要素を介した光の光強度分布の変動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】（Ａ）は図１中の空間光変調器のミラー要素アレイの一部を示す拡大斜視図、（Ｂ）は図２（Ａ）中の一つのミラー要素の駆動機構を示す斜視図である。
【図３】変形例の瞳モニタを示す一部を切り欠いた図である。
【図４】（Ａ）は温度が低いときのミラー要素を示す拡大図、（Ｂ）は温度が高いときのミラー要素を示す拡大図、（Ｃ）はミラー要素の温度と駆動信号と傾斜角との関係を示す図である。
【図５】（Ａ）はミラー要素の温度が低いときの瞳形状を示す図、（Ｂ）はミラー要素の温度が高いときの瞳形状を示す図である。
【図６】積算エネルギーを求める方法の一例を示すフローチャートである。
【図７】（Ａ）は積算エネルギーの変化の一例を示す図、（Ｂ）は図７（Ａ）に対応する瞳形状の変化の一例を示す図である。
【図８】ミラー要素の角度補正テーブルの一例を示す図である。
【図９】照明方法を含む露光方法の一例を示すフローチャートである。
【図１０】第１の実施形態における制御方法の切り替え順序の一例を示す図である。
【図１１】第２の実施形態の照明方法を含む露光方法の一例を示すフローチャートである。
【図１２】第２の実施形態における制御方法の切り替え順序の一例を示す図である。
【図１３】電子デバイスの製造工程の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態につき図１〜図１０を参照して説明する。
図１は本実施形態に係る露光装置ＥＸの概略構成を示す。露光装置ＥＸは、一例としてスキャニングステッパー（スキャナー）よりなる走査露光型の露光装置（投影露光装置）である。図１において、露光装置ＥＸは、露光用の照明光（露光光）ＩＬでレチクルＲ（マスク）のパターン面であるレチクル面Ｒａを照明する照明装置８を備えている。照明装置８は、照明光ＩＬを発生する光源１０と、光源１０からの照明光ＩＬでレチクル面Ｒａを照明する照明光学系ＩＬＳと、照明制御部３６と、照明制御部３６に接続された記憶装置３３とを備えている。さらに、露光装置ＥＸは、レチクルＲを移動するレチクルステージＲＳＴと、レチクルＲのパターンの像をウエハＷ（基板）の表面に投影する投影光学系ＰＬと、ウエハＷを移動するウエハステージＷＳＴと、装置全体の動作を統括的に制御するコンピュータよりなる主制御系３５と、各種制御系等とを備えている。
【００１２】
以下、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行にＺ軸を設定し、Ｚ軸に垂直な平面内において図１の紙面に平行な方向にＸ軸を、図１の紙面に垂直な方向にＹ軸を設定して説明する。本実施形態では、露光時のレチクルＲ及びウエハＷの走査方向はＹ軸に平行な方向（Ｙ方向）である。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に平行な軸の回りの回転方向（傾斜方向）をθｘ方向、θｙ方向、及びθｚ方向として説明する。
【００１３】
光源１０としては、一例として波長１９３ｎｍの直線偏光のレーザ光をパルス発光するＡｒＦエキシマレーザ光源が使用されている。なお、光源１０として、波長２４８ｎｍのレーザ光を供給するＫｒＦエキシマレーザ光源、又は固体レーザ光源（ＹＡＧレーザ、半導体レーザ等）から出力されるレーザ光の高調波を発生する高調波発生装置等も使用できる。
【００１４】
図１において、不図示の電源部によって制御される光源１０から発光されたレーザ光よりなる直線偏光の照明光ＩＬは、ビームエキスパンダ１１を含む伝達光学系、偏光方向及び偏光状態を調整するための偏光光学系１２、及び光路折り曲げ用のミラー１３を経て、空間光変調器（ＳＬＭ: spatial light modulator ）１４のそれぞれ直交する２軸の回りの傾斜角が可変の多数の微小なミラー要素１６の反射面に所定の小さい入射角で斜めに入射する。空間光変調器１４（以下、ＳＬＭ１４という。）は、多数のミラー要素１６のアレイと、各ミラー要素１６を支持して駆動する駆動基板部１５とを有する。各ミラー要素１６の傾斜角はＳＬＭ制御系１７によって制御される。
【００１５】
図２（Ａ）は、ＳＬＭ１４の一部を示す拡大斜視図である。図２（Ａ）において、ＳＬＭ１４の駆動基板部１５の表面には、ほぼＹ方向及びＺ方向に一定ピッチで近接して配列された多数のミラー要素１６のアレイが支持されている。
図２（Ｂ）に示すように、一つのミラー要素１６の駆動機構は、一例としてミラー要素１６を支柱４１を介して支持するヒンジ部材４３と、支持基板４４と、支持基板４４上にヒンジ部材４３を支持する４つの支柱部材４２と、支持基板４４上に形成された４つの電極４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃ，４５Ｄとを備えている。この構成例では、ミラー要素１６の裏面と電極４５Ａ〜４５Ｄとの間の電位差を制御して、電極間に作用する静電力を制御することで、ヒンジ部材４３を介して可撓的に支持される支柱４１を揺動及び傾斜させることができる。これによって、支柱４１に固設されたミラー要素１６の反射面の直交する２軸の回りの傾斜角を所定の可変範囲内で連続的に制御することができる。
【００１６】
このような空間光変調器としては、例えば欧州特許公開第７７９５３０号明細書、米国特許第６，９００，９１５号明細書等に開示されているものを使用可能である。なお、ミラー要素１６はほぼ正方形の平面ミラーであるが、その形状は矩形等の任意の形状であってもよい。
【００１７】
図１において、ＳＬＭ１４は、照明条件に応じて、多数のミラー要素１６を介して後述のフライアイレンズ２５の入射面２５Ｉに所定の光強度分布を形成する。一例として、輪帯照明を行う場合には、ＳＬＭ１４は、照明光ＩＬを反射してその入射面２５Ｉに、輪帯状の領域で強度が大きくなる光強度分布を形成する。また、通常照明時には、円形の領域で強度が大きくなる光強度分布を形成し、２極又は４極照明時には、２箇所又は４箇所の領域で強度が大きくなる光強度分布を形成する。主制御系３５が、照明条件の情報を照明制御部３６に供給し、これに応じて照明制御部３６がＳＬＭ制御系１７を介してＳＬＭ１４の動作を制御する。
【００１８】
ＳＬＭ１４の多数のミラー要素１６で反射された照明光ＩＬは、照明光学系ＩＬＳの光軸ＡＸＩに沿って照明光ＩＬを平行光に変換する入射光学系１８に入射する。入射光学系１８は、入射面２５Ｉに形成される光強度分布を入射面２５Ｉと入射光学系１８との間の面に形成する働きをも有する。入射光学系１８を通過した照明光ＩＬの一部がビームスプリッター１９Ａによって反射され、反射（分離）された光束が集光レンズ２０Ａを介して光電センサよりなるインテグレータセンサ２１に入射する。インテグレータセンサ２１の検出信号は照明装置８の一部である積算部４０に供給され、積算部４０は、後述のようにその検出信号を用いて照明光ＩＬの照射エネルギーを積算した積算エネルギーを算出し、必要に応じて算出結果を照明制御部３６に出力する。なお、インテグレータセンサ２１に照明光ＩＬから分離した光束を供給するためのビームスプリッター１９Ａは、照明光路上の任意の位置に設置することができる。
【００１９】
ビームスプリッター１９Ａを透過した照明光ＩＬは、第１レンズ系２４ａ及び第２レンズ系２４ｂよりなるリレー光学系２４を介してフライアイレンズ２５の入射面２５Ｉに入射する。フライアイレンズ２５は、多数のレンズエレメントをＺ方向及びＹ方向にほぼ密着するように配置したものであり、フライアイレンズ２５の射出面が照明光学系ＩＬＳの瞳面（以下、照明瞳面という）ＩＰＰ（射出瞳と共役な面）となる。フライアイレンズ２５の射出面（照明瞳面ＩＰＰ）には、波面分割によって多数の二次光源（光源像）よりなる面光源が形成される。
【００２０】
フライアイレンズ２５は、多数の光学系を並列に配置したものであるため、入射面２５Ｉにおける大局的な光強度分布がそのまま射出面である照明瞳面ＩＰＰに伝達される。言い換えると、入射面２５Ｉ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とが高い相関を示す。ここで、入射面２５Ｉは照明瞳面ＩＰＰと等価な面であり、入射面２５Ｉに形成される照明光ＩＬの任意の光強度分布の形状（光強度が所定レベルとなる輪郭線で囲まれた領域の形状）がそのまま照明瞳面ＩＰＰにおける光強度分布の形状である瞳形状となる。なお、フライアイレンズ２５の代わりにマイクロレンズアレイを使用してもよい。また、フライアイレンズとして、例えば米国特許第６，９１３，３７３号明細書に開示されているシリンドリカルマイクロフライアイレンズを用いてもよい。
【００２１】
さらに、第１レンズ２４ａと第２レンズ２４ｂとの間にビームスプリッター１９Ｂが設置され、照明光ＩＬからビームスプリッター１９Ｂで分岐された光束が集光レンズ２０Ｂを介してＣＣＤ又はＣＭＯＳ型の２次元の撮像素子２２の受光面に入射する。撮像素子２２の受光面が配置されている検出面ＨＰは、集光レンズ２０Ｂによって、フライアイレンズ２５の入射面２５Ｉと共役に設定されている。言い換えると、検出面ＨＰは照明瞳面ＩＰＰと等価な面でもある。ビームスプリッター１９Ｂ、集光レンズ２０Ｂ、及び撮像素子２２を含んで瞳モニタ系２３が構成されている。
【００２２】
撮像素子２２の撮像信号を内部の処理回路で処理することによって、入射面２５Ｉの光強度分布、ひいては照明瞳面ＩＰＰにおける光強度分布の形状（瞳形状）を計測できる。計測された瞳形状の情報は、必要に応じて照明制御部３６に供給される。
なお、検出面ＨＰは、入射面２５Ｉと共役な面の近傍の面でもよい。この近傍の面とは、一例として、その入射面２５Ｉと共役な面の入射側の屈折力を持つ光学部材（図１では集光レンズ２０Ｂ）と、射出側の屈折力を持つ光学部材（図１では例えばその共役な面に対して集光レンズ２０Ｂと対称な位置にある仮想的な光学部材）との間の空間に位置する面である。
【００２３】
また、照明瞳面ＩＰＰに形成された面光源からの照明光ＩＬは、第１リレーレンズ２８、レチクルブラインド（視野絞り）２９、第２リレーレンズ３０、光路折り曲げ用のミラー３１、及びコンデンサー光学系３２を介して、レチクル面Ｒａの照明領域を均一な照度分布で照明する。ビームエキスパンダ１１からＳＬＭ１４までの光学部材、入射光学系１８、ビームスプリッター１９Ａ、集光レンズ２０Ａ、インテグレータセンサ２１、リレー光学系２４、瞳モニタ系２３、及びフライアイレンズ２５からコンデンサー光学系３２までの光学系を含んで照明光学系ＩＬＳが構成されている。照明光学系ＩＬＳの各光学部材は、不図示のフレームに支持されている。
【００２４】
照明光学系ＩＬＳからの照明光ＩＬのもとで、レチクルＲの照明領域内のパターンは、両側（又はウエハ側に片側）テレセントリックの投影光学系ＰＬを介して、ウエハＷの一つのショット領域の露光領域に所定の投影倍率（例えば１／４、１／５等）で投影される。照明瞳面ＩＰＰは、投影光学系ＰＬの瞳面（射出瞳と共役な面）と共役である。ウエハＷは、リシコン等の基材の表面にフォトレジスト（感光材料）を所定の厚さで塗布したものを含む。
【００２５】
また、レチクルＲはレチクルステージＲＳＴの上面に吸着保持され、レチクルステージＲＳＴは、不図示のレチクルベースの上面（ＸＹ平面に平行な面）に、Ｙ方向に一定速度で移動可能に、かつ少なくともＸ方向、Ｙ方向、及びθｚ方向に移動可能に載置されている。レチクルステージＲＳＴの２次元的な位置は不図示のレーザ干渉計によって計測され、この計測情報に基づいて主制御系３５が、リニアモータ等を含む駆動系３７を介してレチクルステージＲＳＴの位置及び速度を制御する。
【００２６】
一方、ウエハＷはウエハホルダ（不図示）を介してウエハステージＷＳＴの上面に吸着保持され、ウエハステージＷＳＴは、不図示のウエハベースの上面（ＸＹ平面に平行な面）でＸ方向、Ｙ方向に移動可能であるとともに、Ｙ方向に一定速度で移動可能である。ウエハステージＷＳＴの２次元的な位置は不図示のレーザ干渉計によって計測され、この計測情報に基づいて主制御系３５が、リニアモータ等を含む駆動系３８を介してウエハステージＷＳＴの位置及び速度を制御する。なお、レチクルＲ及びウエハＷのアライメントを行うためのアライメント系（不図示）も備えられている。
【００２７】
なお、瞳モニタ系２３の代わりに、或いは瞳モニタ系２３に加えて、ウエハステージＷＳＴに設けられたモニタ装置を使用してもよい。そのモニタ装置は、一例として、図３に示すように、ウエハステージＷＳＴに固定されたケース６０ｃと、ケース６０ｃ内に投影光学系ＰＬ側から順に支持された集光レンズ６０ａ及びＣＣＤ又はＣＭＯＳ型の２次元の撮像素子６０ｂとを有する瞳モニタ６０である。集光レンズ６０ａの焦点面に撮像素子６０ｂの受光面が配置されている。瞳モニタ６０を投影光学系ＰＬの露光領域内に移動することで、撮像素子６０ｂの受光面と図１の照明瞳面ＩＰＰとは共役（ほぼ共役でもよい）になる。この状態で、撮像素子６０ｂの撮像信号を処理することによって、瞳形状を計測できる。計測された瞳形状の情報は図１の照明制御部３６に供給される。なお、ウエハステージＷＳＴに固定される瞳モニタ６０の代わりに、ウエハステージＷＳＴ又はレチクルステージＲＳＴに設けられる着脱式の瞳モニタを使用することも可能である。
【００２８】
露光装置ＥＸによるウエハＷの露光時に、主制御系３５は、レチクルＲのパターンに応じて照明条件（瞳形状）を選択し、選択した照明条件を照明制御部３６に設定する。照明制御部３６は、その照明条件に応じてＳＬＭ制御系１７を介してＳＬＭ１４の各ミラー要素１６の２軸の回りの傾斜角を個別に制御する。続いて、ウエハステージＷＳＴの移動（ステップ移動）によってウエハＷが走査開始位置に移動する。その後、光源１０の発光を開始して、レチクルＲのパターンの投影光学系ＰＬによる像でウエハＷを露光しつつ、レチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴを介してレチクルＲ及びウエハＷを投影倍率を速度比として同期して移動することで、ウエハＷの一つのショット領域にレチクルＲのパターンの像が走査露光される。このようにウエハＷのステップ移動と走査露光とを繰り返すステップ・アンド・スキャン動作によって、ウエハＷの全部のショット領域にレチクルＲのパターンの像が露光される。ここで、走査方向として図１におけるＸ方向とすることができる。
【００２９】
さて、このような露光を継続していくと、ＳＬＭ１４の多数のミラー要素１６を介してフライアイレンズ２５の入射面２５Ｉに形成される光強度分布、ひいては照明瞳面ＩＰＰに形成される瞳形状が次第に変動することが分かった。この変動の要因につき図４（Ａ）〜（Ｃ）及び図５（Ａ）、（Ｂ）を参照して説明する。
先ず、照明瞳面ＩＰＰにおける目標とする瞳形状は、図５（Ａ）に示すように内半径ｒ１及び外半径ｒ２の輪帯状の領域５１（光強度が所定レベル以上になる領域）であるとする。このとき、露光開始直後のＳＬＭ１４のあるミラー要素１６の直交する２軸のうちの第１軸の回りの傾斜角をθｔｙ１、このミラー要素１６で反射される照明光ＩＬの反射角をφ１とする。その後、露光が継続されると、照明光ＩＬの照射エネルギーによってミラー要素１６及びその駆動機構の温度が次第に高くなり、その駆動機構（特に図２（Ｂ）のヒンジ部材４３）の剛性が低下する。そのため、ミラー要素１６を駆動するための駆動信号（電圧）が同じであると、図４（Ｂ）に示すように、ミラー要素１６の傾斜角θｔｙ２はθｔｙ１よりも大きくなり、照明光ＩＬの反射角φ２もφ１より大きくなる。同様に、ミラー要素１６の温度の上昇によって、ミラー要素１６の直交する２軸のうちの第２軸の回りの傾斜角も次第に大きくなり、反射光の反射角も大きくなる。
【００３０】
この結果、瞳形状は、図５（Ｂ）に示すように内半径ｒ１Ａ及び外半径ｒ２Ａがそれぞれ前の半径ｒ１及びｒ２よりも大きい輪帯状の領域５１Ａとなる。従って、露光を継続した場合に、ミラー要素１６の駆動信号を同じ値に設定しておくと、ミラー要素１６及びその駆動機構の温度が上昇して、瞳形状が次第に大きくなることが分かる。
この場合、ミラー要素１６の駆動信号ＤＳ（電圧（Ｖ））と第１軸の回りの傾斜角θｔｙとの関係は、ミラー要素１６の温度Ｔ（以下、ミラー温度Ｔという。）が上昇する前の初期値Ｔａのときには、図４（Ｃ）の直線Ｃ１のようになる。そして、ミラー温度ＴがＴｂ，Ｔｃと上昇するにつれて、駆動信号ＤＳと傾斜角θｔｙとの関係は、直線Ｃ２及びＣ３のように傾きが大きくなる。従って、ミラー温度ＴがＴａのときに直線Ｃ１に沿って駆動信号ＤＳをＤＳ１（傾斜角はθｔｙ１とする）に設定していたとすると、ミラー温度ＴがＴｂ，Ｔｃに上昇すると、ミラー要素１６の角度はθｔｙ２，θｔｙ３と大きくなる。従って、ミラー要素１６の傾斜角を最初の傾斜角θｔｙ１に維持しておくためには、温度Ｔｂ，Ｔｃのときに直線Ｃ２，Ｃ３に沿って駆動信号ＤＳをそれぞれ（ＤＳ１−α）及び（ＤＳ１−β）（β＞α）に小さくすればよい。即ち、ミラー温度Ｔが高くなるのに応じて駆動信号ＤＳを小さくすることによって、ミラー要素１６の傾斜角の変動を抑制できる。
【００３１】
また、インテグレータセンサ２１を介して計測される照明光ＩＬの積算エネルギーは、間接的にＳＬＭ１４の全部のミラー要素１６の平均的な温度に対応している。そこで、本実施形態では、露光中の瞳形状の変動を抑制するために、露光中に照明光ＩＬの積算エネルギーの計測値に基づいてＳＬＭ１４の各ミラー要素１６の駆動信号を補正する。
先ず、図６のフローチャートを参照して、図１の積算部４０が、インテグレータセンサ２１の検出信号から照明光ＩＬの積算エネルギーＥｉを求める方法の一例につき説明する。この際に、積算部４０中の第１演算部では、インテグレータセンサ２１から出力される検出信号に所定の係数（例えばウエハＷの表面における照射エネルギーを求めるための係数）を掛けて得られる値を連続的に積算して積算値ΣＰを計算している。
【００３２】
そして、図６のステップ１５２において、積算部４０中の第２演算部は、その第１演算部から最新の積算値ΣＰである新積算値ΣＰnew を読み込む。この際に、前回の計算時に使用した積算値ΣＰを旧積算値ΣＰold とする。なお、今回が最初の計算である場合には、旧積算値ΣＰold は新積算値ΣＰnew に等しい。これ以降の計算は、その第２演算部によって行われる。次のステップ１５４において、新積算値ΣＰnew と旧積算値ΣＰold との差分Δ１（＝ΣＰnew −ΣＰold）を求める。次のステップ１５６において、差分Δ１が予め定められている閾値Δthより大きいかどうかを判定する。閾値Δthは、例えば照度むらを計測するために小さいパワーで照明光ＩＬを発光する場合に、この発光で増加した積算値を無視するために、その発光で増加する積算値よりもわずかに大きく設定されている。
【００３３】
差分Δ１が閾値Δthより大きいときには、動作はステップ１５８に移行して、前回の積算エネルギーＥｉの計算値Ｅｉpre、計算値Ｅｉpreの関数ｆ（Ｅｉpre）、及び差分Δ１を用いて、次式から一時的な積算エネルギーＥｉtempを計算する。
Ｅｉtemp＝Ｅｉpre＋Δ１×f（Ｅｉpre）      …（１）
積算エネルギーＥｉの飽和値Ｅsat 及び所定の係数ｋh1，ｋh2を用いて、関数ｆ（Ｅｉpre）は一例として次のように定義されている。
【００３４】
f（Ｅｉpre）＝ｋh1・（Ｅsat−Ｅｉpre）kh2  …（２）
次のステップ１６０において、ＥｉtempとＥsat とを比較し、ＥｉtempがＥsat より小さいときには、ステップ１６２に移行して、Ｅｉtempを今回の積算エネルギーＥｉの計算値とする。また、ステップ１６０で、ＥｉtempがＥsat 以上であるときには、ステップ１６６に移行して、Ｅｉtempの値をＥsat とした後、ステップ１６２に移行する。従って、今回の積算エネルギーＥｉの計算値はＥsat になる。
【００３５】
一方、ステップ１５６において、差分Δ１が閾値Δth以下のときには、動作はステップ１６４に移行して、前回の計算値Ｅｉpre及び計算値Ｅｉpreの関数g（Ｅｉpre）を用いて、次式から一時的な積算エネルギーＥｉtempを計算する。
Ｅｉtemp＝Ｅｉpre＋g（Ｅｉpre）            …（３）
飽和値Ｅsat 及び所定の係数ｋc1，ｋc2を用いて、一例として関数g（Ｅｉpre）は次のように定義されている。なお、関数ｆ及びｇとしては、例えば指数関数等を使用することも可能である。
【００３６】
g（Ｅｉpre）＝ｋc1・Ｅｉprekc2             …（４）
その後、ステップ１６２に移行して、ステップ１６４で計算されたＥｉtempを今回の積算エネルギーＥｉの計算値とする。
ステップ１５２〜１６２の積算エネルギーＥｉの計算は、図１の光源１０の発光期間及び非発光期間を含む露光装置ＥＸの稼働時間中に一定の時間間隔で継続的に実行される。
【００３７】
図７（Ａ）の曲線４６は、図６の動作によって一定の時間間隔で計算される積算エネルギーＥｉの変化の一例を示す。図７（Ａ）において、横軸は経過時間ｔであり、曲線４６に沿った一連の計算点４７で積算エネルギーが計算される。なお、計算点の間隔は実際の間隔よりも広く示されている。また、照明条件が輪帯照明であるとして、図５（Ａ）の瞳形状（輪帯状の領域５１Ａ）の外半径ｒ２Ａを瞳形状の半径ｉＮＡとする。このとき、図７（Ａ）の積算エネルギーＥｉに対応して、瞳形状の半径ｉＮＡは、図７（Ｂ）に示すように変化する。図７（Ｂ）において、半径ｉＮＡは、時点ｔ１で照明光ＩＬの発光が始まって積算エネルギーＥｉが増加する加熱期間に初期値ｉＮＡｔから次第に大きくなる。さらに、時点ｔ２で照明光ＩＬの発光が停止されて冷却期間になると、半径ｉＮＡは、積算エネルギーＥｉが減少するのに応じて次第に小さくなる。このように、積算エネルギーＥｉの変化量と、瞳形状の半径ｉＮＡの変化量とはほぼ比例関係にある。
【００３８】
そこで、本実施形態では、例えばウエハの露光開始前に、図８に示すように、積算エネルギーＥｉと、瞳形状の半径ｉＮＡを実質的に一定値に維持しておくための、ＳＬＭ１４の全部のミラー要素１６の直交する２軸の回りの傾斜角を制御する１組の駆動信号の設定値（これを設定値ＢＮＦと呼ぶ。）と、を対応させて配列した角度補正テーブルを作成する。この角度補正テーブルは記憶装置３３に記憶される。図８において、一例として、積算エネルギーＥｉは、飽和値Ｅsat から次のレベルＥth1 までの第１段階（Ｅth1＜Ｅｉ≦Ｅsat）、第２段階（Ｅth2＜Ｅｉ≦Ｅth1）〜第１４段階（Ｅth14＜Ｅｉ≦Ｅth13）、及び０からレベルＥth14までの第１５段階（０≦Ｅｉ≦Ｅth14）に分かれている。一例として、境界のレベルＥth14〜Ｅth1 は、０〜Ｅsat の間に等間隔に設定されている。
【００３９】
そして、積算エネルギーＥｉが第ｋ段階（ｋ＝１〜１５）の範囲内にあるときに、ＳＬＭ１４の全部のミラー要素１６の傾斜角を制御する駆動信号の設定値ＢＮＦは、それぞれ対応する１組の設定値ＢＮＦ（ｋ−１）となる。設定値ＢＮＦ（ｋ−１）は、例えば積算エネルギーＥｉが第ｋ段階の中央にあるときに瞳形状を目標とする形状にするための、各ミラー要素１６に対する１組の駆動信号である。なお、積算エネルギーＥｉが第１段階（Ｅth1＜Ｅｉ≦Ｅsat）にあるときの設定値ＢＮＦをＢＮＦorg で表している。積算エネルギーＥｉが第ｋ段階（ｋ＝１〜１５）の範囲内にあるときのミラー要素１６に対する１組の駆動信号の設定値ＢＮＦ（ｋ−１）は、例えば積算エネルギーＥｉの実測値と瞳モニタ系２３を用いて計測される瞳形状とを対応させることによって求めることができる。図８の角度補正テーブルは、照明条件に応じて定まる瞳形状（例えば円形、輪帯状、２極状、４極状等の形状）に対応してそれぞれ個別に作成される。
【００４０】
次に、本実施形態の露光装置ＥＸによる照明方法を含む露光方法の一例につき、図９のフローチャートを参照して説明する。この動作の最初の段階で図８の角度補正テーブルが作成される。これらの動作は主制御系３５によって制御される。
先ず、図９のステップ１０２において、レチクルＲが図１のレチクルステージＲＳＴにロードされる。次のステップ１０４において、主制御系３５は、例えば露光データファイルからレチクルＲの照明条件の情報を読み出して照明制御部３６に出力する。照明制御部３６は、その照明条件に応じて、ＳＬＭ制御系１７にＳＬＭ１４の各ミラー要素１６の傾斜角の１組の初期値を設定する。一例として、照明条件は輪帯照明であるとして、ミラー要素１６の傾斜角は図５（Ａ）の瞳形状に対応させて設定される。ＳＬＭ制御系１７は、その１組の傾斜角に応じて、ＳＬＭ１４の各ミラー要素１６の駆動信号を設定する。駆動信号の情報は照明制御部３６にも供給される。これによって、各ミラー要素１６の傾斜角（角度）が照明条件に応じた角度に設定される。
【００４１】
次のステップ１０６において、ウエハステージＷＳＴにウエハがロードされていない状態で、光源１０に照明光ＩＬを発光させる（ダミー発光）。次のステップ１０８で、照明制御部３６は、インテグレータセンサ２１に接続された積算部４０から積算エネルギーＥｉを取り込む。このときの積算エネルギーＥｉは、図１０のサンプリング点Ｆ１で取り込まれた値である。なお、図１０の横軸は経過時間ｔであり、図１０のサンプリング点Ｄ１，Ｄ２，…，Ｄ６は、照明光ＩＬの発光が停止された状態で積算エネルギーＥｉが取り込まれる点である。
【００４２】
次のステップ１１０において、瞳モニタ系２３によって入射面２５Ｉにおける光強度分布の形状、即ち照明瞳面ＩＰＰにおける瞳形状を計測し、計測された瞳形状を照明制御部３６で取り込む。なお、ステップ１０８及び１１０は実質的に同時に実行されることが好ましい。
次のステップ１１２において、照明制御部３６は、瞳モニタ系２３を介して計測された瞳形状を用いて、ＳＬＭ１４の各ミラー要素１６の傾斜角を補正する。一例として、ステップ１０８で取り込まれた積算エネルギーＥｉは、図８の角度補正テーブルの第１１段階（Ｅth11〜Ｅth10）の範囲内であるとする。このとき、瞳形状の半径ｉＮＡの計測値は、図７（Ｂ）の初期値ｉＮＡｔよりも大きくなっている。そこで、照明制御部３６は、その瞳形状の半径ｉＮＡの計測値をその初期値ｉＮＡｔに合わせるように、ＳＬＭ１４の全部のミラー要素１６の駆動信号の補正量を計算する。
【００４３】
即ち、その瞳形状の半径ｉＮＡの計測値から、各ミラー要素１６の駆動信号の初期値からの変動量を計算できるため、一例として、各ミラー要素１６の駆動信号からその変動量を差し引いた値を、その第１１段階の１組の駆動信号の設定値ＢＮＦ１０とする。そして、照明制御部３６は、ＳＬＭ制御系１７にその第１１段階の駆動信号の設定値ＢＮＦ１０を出力する。これに応じて、各ミラー要素１６の傾斜角は、設定値ＢＮＦ１０に応じた角度に補正される。
【００４４】
次のステップ１１４において、照明制御部３６は、ステップ１１２で作成された第１１段階の設定値ＢＮＦ１０に加えて、他の段階の設定値ＢＮＦorg 〜ＢＮＦ９，ＢＮＦ１１〜ＢＮＦ１４を求めることによって、図８の角度補正テーブルを作成する。一例として、各ミラー要素１６の傾斜角は積算エネルギーＥｉにほぼ比例して変化するものとする。そして、その設定値ＢＮＦ１０を基準として、積算エネルギーＥｉがその第１１段階以外の第１段階〜第１０段階、及び第１２段階〜第１５段階になったときに、それぞれ瞳形状の半径ｉＮＡを初期値ｉＮＡｔに設定するための、各ミラー要素１６の１組の駆動信号の設定値ＢＮＦorg 〜ＢＮＦ９及びＢＮＦ１１〜ＢＮＦ１４を計算する。このようにして作成された図８の角度補正テーブルは、記憶装置３３に記憶される。
【００４５】
この場合、例えばそれまでの露光工程で角度補正テーブルが作成されているときには、ステップ１１４ではその角度補正テーブルのキャリブレーション（校正）が行われる。
次のステップ１１６で、ウエハステージＷＳＴに例えば１ロットの先頭のフォトレジストが塗布されたウエハＷがロードされる。次のステップ１１８において、照明制御部３６は積算部４０から積算エネルギーＥｉを取り込む。この積算エネルギーＥｉは、図１０のサンプリング点Ｂ１で取り込まれる値である。この値は例えば図８の第１３段階（Ｅth13〜Ｅth12）の範囲内であるとする。次のステップ１２０において、照明制御部３６は、ステップ１１４で作成した角度補正テーブル中で、その第１３段階の積算エネルギーＥｉに対応する傾斜角の設定値ＢＮＦ１２を読み出し、この設定値ＢＮＦ１２をＳＬＭ制御系１７に出力する。ＳＬＭ制御系１７は、その設定値ＢＮＦ１２の駆動信号でＳＬＭ１４の各ミラー要素１６を駆動する。これによって、各ミラー要素１６の傾斜角は瞳形状の半径ｉＮＡが初期値ｉＮＡｔに維持されるように設定される。
【００４６】
この場合、各ミラー要素１６の傾斜角を設定するための駆動信号は積算エネルギーＥｉの計測値に応じて補正されたことになる。このように、積算エネルギーＥｉの計測値が間接的に各ミラー要素１６の温度を表しているとみなして、積算エネルギーＥｉに応じて各ミラー要素１６の傾斜角を設定する駆動信号を補正することを、各ミラー要素１６の駆動信号の予測制御と呼ぶ。
【００４７】
次のステップ１２２で、光源１０からの照明光ＩＬの発光が開始され、ステップ１２４で、照明光ＩＬのもとで、ステップ・アンド・スキャン方式でウエハＷの各ショット領域にレチクルＲのパターンの像が走査露光される。次に、照明光ＩＬの発光が停止され（ステップ１２６）、ウエハＷがアンロードされる（ステップ１２８）。
次のステップ１３０で、未露光のウエハが残っている場合にはステップ１３２に移行して、積算エネルギーＥｉを取り込み、積算エネルギーＥｉが飽和値Ｅsat より小さいかどうかを判定する。積算エネルギーＥｉが飽和値Ｅsat より小さいときには、動作はステップ１１６に移行して、次のウエハがウエハステージＷＳＴにロードされる。次のステップ１１８及び１２０において、図１０のサンプリング点Ｂ２で取り込まれた積算エネルギーＥｉを用いて、予測制御によってＳＬＭ１４の各ミラー要素１６の駆動信号が図８の角度補正テーブルのいずれかの設定値ＢＮＦ（ｋ−１）に設定される。そして、ステップ１２２〜１２８で、ウエハが露光される。この後、図１０のサンプリング点Ｂ３まで、ステップ１１６〜１２８が繰り返されて次の複数枚のウエハに対する露光が行われる。
【００４８】
その後、ステップ１３２で、積算エネルギーＥｉが飽和値Ｅsat に達すると、ステップ１３４に移行して、積算エネルギーＥｉが飽和値Ｅsat よりも所定量だけ低下するまで待機する。その後、積算エネルギーＥｉが飽和値Ｅsat より小さくなったときには、動作はステップ１１６に戻り、図１０のサンプリング点Ｂ４で取り込まれた積算エネルギーＥｉを用いて、予測制御によってＳＬＭ１４の各ミラー要素１６の傾斜角が設定されて、ウエハが露光される。
【００４９】
以下、図１０のサンプリング点Ｂ５まで、サンプリング点Ｂ６〜Ｂ７まで、及びサンプリング点Ｂ８〜Ｂ９まで、それぞれ取り込まれた積算エネルギーＥｉに基づいて予測制御によってＳＬＭ１４の各ミラー要素１６の駆動信号（傾斜角）が設定されて、ウエハが露光される。その後、ステップ１３０において、未露光のウエハがなくなると、１ロットのウエハに対する露光が終了する。そして、積算エネルギーＥｉは、図１０のサンプリング点Ｄ６以降の冷却期間で次第に小さくなる。
【００５０】
この照明方法を含む露光方法によれば、照明光ＩＬの積算エネルギーＥｉがＳＬＭ１４の各ミラー要素１６の平均温度にほぼ対応しているとみなして、その積算エネルギーＥｉの計測値に基づいて、瞳形状が目標とする形状（照明条件に応じた形状）に維持されるように、ＳＬＭ１４の各ミラー要素１６の駆動信号を補正している。従って、露光を継続して、各ミラー要素１６の温度が次第に変化しても、照明瞳面ＩＰＰにおける瞳形状が常にほぼ目標とする形状に維持される。このため、常にレチクルＲのパターンの像を高精度に１ロットのウエハの各ショット領域に露光できる。
【００５１】
上述のように本実施形態の照明装置８は照明光学系ＩＬＳを備え、照明装置８は光源１０からの照明光ＩＬでレチクル面Ｒａを照明する。また、照明装置８は、照明光ＩＬの光路に配置されて、それぞれに入射する光の反射角を制御可能な複数のミラー要素１６を有するＳＬＭ１４と、照明光ＩＬの積算エネルギーをモニタするインテグレータセンサ２１及び積算部４０と、複数のミラー要素１６の入射光の反射角を設定するための駆動信号（制御量）を設定するとともに、積算部４０から取り込まれる積算エネルギーに基づいてその駆動信号を補正する照明制御部３６とを備えている。
【００５２】
また、照明装置８を用いる照明方法は、光源１０から供給される照明光ＩＬを用いてレチクル面Ｒａを照明する照明方法である。この照明方法は、空間光変調器１４の複数のミラー要素１６に対して入射光の反射角を制御するための駆動信号を設定するステップ１０４と、複数のミラー要素１６を介した照明光ＩＬでレチクル面Ｒａを照明するステップ１２４と、インテグレータセンサ２１を介して照明光ＩＬの積算エネルギーをモニタするステップ１１８と、積算エネルギーのモニタ結果に基づいて複数のミラー要素１６の駆動信号を補正するステップ１２０と、を含んでいる。
【００５３】
本実施形態によれば、複数のミラー要素１６を介してレチクル面Ｒａを照明するときに、照明光ＩＬの積算エネルギーのモニタ結果に基づいて複数のミラー要素１６の駆動信号を補正している。この際に、その積算エネルギーは間接的にその複数のミラー要素１６の温度情報を表しているため、ミラー要素１６の温度が変化した場合にも、ミラー要素１６の傾斜角をほぼ目標とする傾斜角に維持できる。従って、照明光学系ＩＬＳのフライアイレンズ２５の入射面２５Ｉにおける照明光ＩＬの光強度分布をほぼ一定に維持することができ、この結果、照明瞳面ＩＰＰにおける瞳形状の変動を抑制できる。
【００５４】
また、本実施形態の露光装置ＥＸは、露光用の照明光ＩＬでレチクルＲのパターンを照明し、照明光ＩＬでそのパターン及び投影光学系ＰＬを介してウエハＷを露光する露光装置において、照明装置８を備え、照明装置８からの照明光を照明光ＩＬとして使用している。この露光装置ＥＸによれば、露光を継続して行っても瞳形状がほぼ目標とする形状に維持されるため、レチクルＲのパターンの像を常に高精度にウエハＷに露光できる。
【００５５】
なお、本実施形態では、ステップ１１０で瞳モニタ系２３を用いて瞳形状を計測している。例えばウエハステージＷＳＴ側に図３の瞳モニタ６０が設けられている場合には、ステップ１１０で瞳モニタ６０を用いて瞳形状を計測してもよい。この場合には、照明光学系ＩＬＳ中の瞳モニタ系２３を省略することができる。
なお、ステップ１１４で角度補正テーブルを作成する際に、瞳モニタ系２３（又は瞳モニタ６０）で計測される瞳形状を用いることなく、予め空間光変調器単体で求めてあるミラー要素の温度と傾斜角との関係を用いてもよい。
【００５６】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態につき図１１及び図１２を参照して説明する。本実施形態でも図１の露光装置ＥＸを使用するが、ＳＬＭ１４のミラー要素１６の温度変化による瞳形状の変動を抑制するために、主に瞳モニタ系２３で実質的にリアルタイムに計測される瞳形状を用いる点が異なっている。本実施形態の露光装置ＥＸによる照明方法を含む露光方法の一例につき、図１１のフローチャートを参照して説明する。なお、図１１内で図９のフローチャートに対応するステップには同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。また、図１２において、図１０に対応する部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。この動作も主制御系３５によって制御される。
【００５７】
先ず、図１１のステップ１０２から１１４が実行されて、図８の角度補正テーブルが作成される。次のステップ１１６で、ウエハステージＷＳＴに例えば１ロットの先頭のフォトレジストが塗布されたウエハＷがロードされる。次のステップ１４０において、瞳モニタ系２３で直前に計測された瞳形状の計測データがあるかどうかを判定する。この段階では、照明光ＩＬの発光が停止されており、その計測データがないため、動作はステップ１１８に移行する。そして、照明制御部３６は積算部４０から積算エネルギーＥｉを取り込む。この積算エネルギーＥｉは、図１２のサンプリング点Ｂ１で取り込まれる値である。次のステップ１２０において、照明制御部３６は、ステップ１１４で作成した角度補正テーブル中で、その積算エネルギーＥｉに対応する傾斜角の設定値（ＢＮＦのいずれか）を読み出し、この設定値をＳＬＭ制御系１７に出力する。ＳＬＭ制御系１７は、その設定値の駆動信号でＳＬＭ１４の各ミラー要素１６を駆動する。この予測制御によって、各ミラー要素１６の駆動信号は、瞳形状の半径ｉＮＡを初期値ｉＮＡｔに維持するように設定される。
【００５８】
その後、動作はステップ１２２に移行して、照明光ＩＬの発光が行われ、次のステップ１２４でウエハＷが露光される。このウエハＷの露光とほぼ並行してステップ１４６において、瞳モニタ系２３によって検出面ＨＰにおける光強度分布、ひいては照明瞳面ＩＰＰにおける瞳形状が計測される。次に、照明光ＩＬの発光が停止され（ステップ１２６）、ウエハＷがアンロードされる（ステップ１２８）。
【００５９】
次のステップ１３０で、未露光のウエハが残っている場合にはステップ１３２に移行して、積算エネルギーＥｉを取り込み、積算エネルギーＥｉが飽和値Ｅsat より小さいかどうかを判定する。積算エネルギーＥｉが飽和値Ｅsat より小さいときには、動作はステップ１１６に移行して、次のウエハがウエハステージＷＳＴにロードされる。次のステップ１４０では、直前の瞳形状の計測データがあるため、動作はステップ１４２に移行する。この段階は図１２のサンプリング点Ｒ１に対応している。
【００６０】
ステップ１４２において、照明制御部３６は、瞳モニタ系２３から取り込んだ瞳形状（計測データ）と目標とする瞳形状とを比較し、その相違（例えば光強度の差分の自乗和）が許容範囲内かどうかを判定する。その相違が許容範囲内である場合には、ステップ１２２に移行して、照明光ＩＬの発光及びウエハＷの露光等が行われる。一方、ステップ１４２において、瞳形状（計測データ）と目標とする瞳形状との相違が許容範囲内でない場合には、動作はステップ１４４に移行して、照明制御部３６は、瞳形状が目標とする形状に合致するように、ＳＬＭ制御系１７を介して各ミラー要素１６の駆動信号を補正して、各ミラー要素１６の傾斜角を補正する。このように実質的にリアルタイムで瞳モニタ系２３によって計測される瞳形状に基づいて、ミラー要素１６の駆動信号を補正することをリアルタイム制御と呼ぶ。その後、動作はステップ１２２に移行して、照明光ＩＬの発光及びウエハＷの露光等が行われる。
【００６１】
以下、図１２のサンプリング点Ｒ２まで、リアルタイム制御によってＳＬＭ１４の各ミラー要素１６の駆動信号（傾斜角）が設定（補正）されて、ウエハが露光される。また、次の冷却期間後のサンプリング点Ｂ４，Ｂ６，Ｂ８では、インテグレータセンサ２１を介して計測される積算エネルギーＥｉを用いて予測制御によって、ＳＬＭ１４の各ミラー要素１６の駆動信号（傾斜角）が設定（補正）されて、ウエハが露光される。
【００６２】
また、サンプリング点Ｂ４等に続くサンプリング点Ｒ３〜Ｒ４，Ｒ５〜Ｒ６，Ｒ７〜Ｒ８では、それぞれリアルタイム制御によってＳＬＭ１４の各ミラー要素１６の駆動信号（傾斜角）が設定（補正）されて、ウエハが露光される。その後、ステップ１３０において、未露光のウエハがなくなると、１ロットのウエハに対する露光が終了する。
この照明方法を含む露光方法によれば、瞳モニタ系２３による瞳形状の直前の計測データがないときには、照明光ＩＬの積算エネルギーＥｉに基づいて予測制御によってＳＬＭ１４の各ミラー要素１６の駆動信号を補正している。また、瞳モニタ系２３による瞳形状の直前の計測データがあるときには、その計測データに基づいてリアルタイム制御によってＳＬＭ１４の各ミラー要素１６の駆動信号を補正している。従って、露光を継続して、各ミラー要素１６の温度が次第に変化しても、照明瞳面ＩＰＰにおける瞳形状が常にほぼ目標とする形状に維持される。この結果、常にレチクルＲのパターンの像を高精度に１ロットのウエハの各ショット領域に露光できる。
【００６３】
なお、上記の各実施形態では、入射面２５Ｉ又は照明瞳面ＩＰＰにおける光強度分布（光量分布）を設定するために複数のミラー要素１６の直交する２軸の回りの傾斜角を制御可能なＳＬＭ１４が使用されている。しかしながら、ＳＬＭ１４の代わりに、それぞれ反射面の法線方向の位置が制御可能な複数のミラー要素のアレイを有する空間光変調器を使用する場合にも、本発明が適用可能である。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号明細書、並びに米国特許第６，８８５，４９３号明細書の図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号明細書や、米国特許公開第２００５／００９５７４９号明細書の開示に従って変形しても良い。さらに、ＳＬＭ１４の代わりに、例えばそれぞれ入射する光の状態（反射角、屈折角、透過率等）を制御可能な複数の光学要素を備える任意の光変調器を使用する場合にも、本発明が適用可能である。
【００６４】
また、上記の実施形態ではオプティカルインテグレータとして図１の波面分割型のインテグレータであるフライアイレンズ２５が使用されている。しかしながら、オプティカルインテグレータとしては、内面反射型のオプティカルインテグレータとしてのロッド型インテグレータを用いることもできる。
【００６５】
また、上述の実施形態において、露光装置の投影光学系は縮小系のみならず等倍及び拡大系のいずれでも良いし、投影光学系は屈折系のみならず、反射系及び反射屈折系のいずれでも良いし、この投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。
また、例えば国際公開第２００１／０３５１６８号パンフレットに開示されているように、干渉縞をウエハＷ上に形成することによって、ウエハＷ上にライン・アンド・スペースパターンを形成する露光装置（リソグラフィシステム）に適用することができる。
さらに、例えば米国特許第６，６１１，３１６号明細書に開示されているように、２つのレチクルパターンを、投影光学系を介してウエハ上で合成し、１回のスキャン露光によってウエハ上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置に適用することができる。
【００６６】
なお、上記実施形態でパターンを形成すべき物体（エネルギビームが照射される露光対象の物体）はウエハに限られるものでなく、ガラスプレート、セラミック基板、フィルム部材、あるいはマスクブランクスなど他の物体でも良い。
また、上記実施形態において、米国特許出願公開第２００６／０１７０９０１号明細書、米国特許出願公開第２００７／０１４６６７６号明細書に開示される、いわゆる偏光照明方法を適用することも可能である。
また、上述の実施形態では、露光装置においてマスク（またはウェハ）を照明する照明光学系に対して本発明を適用しているが、これに限定されることなく、マスク（またはウェハ）以外の被照射面を照明する一般的な照明光学系に対して本発明を適用することもできる。
【００６７】
また、上記の実施形態の露光装置ＥＸ又は露光方法を用いて半導体デバイス等の電子デバイス（マイクロデバイス）を製造する場合、この電子デバイスは、図１３に示すように、デバイスの機能・性能設計を行うステップ２２１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２２２、デバイスの基材である基板（ウエハ）を製造するステップ２２３、前述した実施形態の露光装置ＥＸ又は露光方法によりマスクのパターンを基板に露光する工程、露光した基板を現像する工程、現像した基板の加熱（キュア）及びエッチング工程などを含む基板処理ステップ２２４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程などの加工プロセスを含む）２２５、並びに検査ステップ２２６等を経て製造される。
【００６８】
言い換えると、上記のデバイスの製造方法は、上記の実施形態の露光装置ＥＸ又は露光方法を用いて、マスクのパターンを介して基板（ウエハＷ）を露光する工程と、その露光された基板を処理する工程（即ち、基板のレジストを現像し、そのマスクのパターンに対応するマスク層をその基板の表面に形成する現像工程、及びそのマスク層を介してその基板の表面を加工（加熱及びエッチング等）する加工工程）と、を含んでいる。
【００６９】
このデバイス製造方法によれば、露光装置ＥＸの瞳形状の変動を防止して、レチクルのパターンの像を常に高精度にウエハに露光できるため、電子デバイスを高精度に製造できる。
なお、本発明は、例えば米国特許出願公開第２００７／２４２２４７号明細書、又は欧州特許出願公開第１４２０２９８号明細書等に開示されている液浸型露光装置にも適用できる。さらに、本発明は、コンデンサー光学系を使用しない照明光学装置にも適用可能である。さらに、本発明は、投影光学系を用いないプロキシミティ方式等の露光装置にも適用することができる。
【００７０】
また、本発明は、半導体デバイスの製造プロセスへの適用に限定されることなく、例えば、液晶表示素子、プラズマディスプレイ等の製造プロセスや、撮像素子（ＣＭＯＳ型、ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、ＭＥＭＳ(Microelectromechanical Systems：微小電気機械システム)、薄膜磁気ヘッド、及びＤＮＡチップ等の各種デバイス（電子デバイス）の製造プロセスにも広く適用できる。
【００７１】
このように本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。また、本願に記載した上記公報、各国際公開パンフレット、米国特許、又は米国特許出願公開明細書における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
また、明細書、特許請求の範囲、図面、及び要約を含む２０１０年６月６日付け提出の米国特許出願第６１／４９３，７５９号の全ての開示内容は、そっくりそのまま引用して本願に組み込まれている。
【００７２】
また、米国特許法第１１２条（３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１２）を満足するために必要とされる詳細において本特許出願において説明しかつ例示した「表題」の実施形態の特定の態様は、上述の実施形態の態様のあらゆる上述の目的、及び上述の実施形態の態様により又はその目的のあらゆる他の理由で又はその目的にために解決すべき問題を完全に達成することができるが、請求した内容の上述の実施形態のここで説明した態様は、請求した内容によって広く考察された内容を単に例示しかつ代表することは、当業者によって理解されるものとする。実施形態のここで説明しかつ主張する態様の範囲は、本明細書の教示内容に基づいて当業者に現在明らかであると考えられるか又は明らかになると考えられる他の実施形態を漏れなく包含するものである。本発明の「表題」の範囲は、単独にかつ完全に特許請求の範囲によってのみ限定され、いかなるものも特許請求の範囲の詳細説明を超えるものではない。単数形でのこのような請求項における要素への言及は、解釈において、明示的に説明していない限り、このような要素が「１つ及び１つのみ」であることを意味するように意図しておらず、かつ意味しないものとし、「１つ又はそれよりも多い」を意味する意図とし、かつ意味するものとする。当業者に公知か又は後で公知になる実施形態の上述の態様の要素のいずれかに対する全ての構造的及び機能的均等物は、引用により本明細書に明示的に組み込まれると共に、特許請求の範囲によって包含されるように意図されている。本明細書及び／又は本出願の請求項に使用され、かつ本明細書及び／又は本出願の請求項に明示的に意味を与えられたあらゆる用語は、このような用語に関するあらゆる辞書上の意味又は他の一般的に使用される意味によらず、その意味を有するものとする。実施形態のいずれかの態様として本明細書で説明した装置又は方法は、それが特許請求の範囲によって包含されるように本出願において開示する実施形態の態様によって解決するように求められる各及び全て問題に対処することを意図しておらず、また必要でもない。本発明の開示内容におけるいかなる要素、構成要素、又は方法段階も、その要素、構成要素、又は方法段階が特許請求の範囲において明示的に詳細に説明されているか否かに関係なく、一般大衆に捧げられることを意図したものではない。特許請求の範囲におけるいかなる請求項の要素も、その要素が「〜のための手段」という語句を使用して明示的に列挙されるか又は方法の請求項の場合にはその要素が「作用」ではなく「段階」として列挙されていない限り、「３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１２」第６項の規定に基づいて解釈されないものとする。
【００７３】
米国の特許法（３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．）の準拠において、本出願人は、本出願の明細書に添付されたあらゆるそれぞれの請求項、一部の場合には１つの請求項だけにおいて説明した各発明の少なくとも１つの権能付与的かつ作用する実施形態を開示したことが当業者によって理解されるであろう。本出願人は、開示内容の実施形態の態様／特徴／要素、開示内容の実施形態の作用、又は開示内容の実施形態の機能を定義し、及び／又は開示内容の実施形態の態様／特徴／要素のあらゆる他の定義を説明する際に、随時又は本出願を通して、定義的な動詞（例えば、「ｉｓ」、「ａｒｅ」、「ｄｏｅｓ」、「ｈａｓ」、又は「ｉｎｃｌｕｄｅ」など）、及び／又は他の定義的な動詞（例えば、「生成する」、「引き起こす」、「サンプリングする」、「読み取る」、又は「知らせる」など）、及び／又は動名詞（例えば、「生成すること」、「使用すること」、「取ること」、「保つこと」、「製造すること」、「判断すること」、「測定すること」、又は「計算すること」など）を使用した。あらゆるこのような定義的語又は語句などが、本明細書で開示する１つ又はそれよりも多くの実施形態のいずれかの態様／特徴／要素、すなわち、あらゆる特徴、要素、システム、サブシステム、処理、又はアルゴリズムの段階、特定の材料などを説明するのに使用されている場合は、常に、本出願人が発明しかつ請求したものに関する本発明の範囲を解釈するために、以下の制限的語句、すなわち、「例示的に」、「例えば、」、「一例として」、「例示的に単に」、「例示的にのみ」などの１つ又はそれよりも多く又は全てが先行し、及び／又は語句「することができる」、「する可能性がある」、「かもしれない」、及び「することができるであろう」などのいずれか１つ又はそれよりも多く又は全てを含むと読むべきである。全てのこのような特徴、要素、段階、及び材料などは、たとえ特許法の要件の準拠において本出願人が特許請求した内容の実施形態又はいずれかの実施形態のあらゆるそのような態様／特徴／要素の単一の権能付与的な実施例だけを開示したとしても、１つ又はそれよりも多くの開示した実施形態の単に可能な態様として説明されており、いずれかの実施形態のいずれか１つ又はそれよりも多くの態様／特徴／要素の唯一の可能な実施、及び／又は特許請求した内容の唯一の可能な実施形態としで説明していないと考えるべきである。本出願又は本出願の実施において、特許請求の範囲のあらゆる開示する実施形態又はあらゆる特定の本発明の開示する実施形態の特定的な態様／特徴／要素が、特許請求の範囲の内容又はあらゆるそのような特許請求の範囲に説明されるあらゆる態様／特徴／要素を実行する１つ及び唯一の方法になると本出願人が考えていることを明示的かつ具体的に特に示さない限り、本出願人は、本特許出願の特許請求の範囲の内容のあらゆる開示する実施形態のあらゆる開示した態様／特徴／要素又は実施形態全体のあらゆる説明が、特許請求の範囲の内容又はそのあらゆる態様／特徴／要素を実行するそのような１つ及び唯一の方法であり、従って、特許請求の範囲の内容の他の可能な実施例と共にあらゆるそのように開示した実施例を包含するのに十分に広範囲にわたるものであるあらゆる特許請求の範囲をこのような開示した実施形態のそのような態様／特徴／要素又はそのような開示した実施形態に限定するように解釈されることを意図していない。本出願人は、１つ又は複数の親請求項に説明した特許請求の範囲の内容又は直接又は間接的に従属する請求項のあらゆる態様／特徴／要素、段階のようなあらゆる詳細と共にいずれかの請求項に従属する従属請求項を有するあらゆる請求項は、親請求項の説明事項が、他の実施例と共に従属請求項内に更なる詳細を包含するのに十分に広範囲にわたるものであること、及び更なる詳細が、あらゆるこのような親請求項で請求する態様／特徴／要素を実行し、従って従属請求項の更なる詳細を親請求項に取り込むことによって含むあらゆるこのような親請求項のより幅広い態様／特徴／要素の範囲をいかなる点においても制限するいずれかの従属請求項に説明されるいずれかのこのような態様／特徴／要素の更なる詳細に限られる唯一の方法ではないことを意味するように解釈されるべきであることを具体的、明示的、かつ明解に意図するものである。
【符号の説明】
【００７４】
ＥＸ…露光装置、ＩＬＳ…照明光学系、Ｒ…レチクル、ＰＬ…投影光学系、Ｗ…ウエハ、ＩＰＰ…照明瞳面、８…照明装置、１０…光源、１４…空間光変調器（ＳＬＭ）、１６…ミラー要素、２１…インテグレータセンサ、２３…瞳モニタ系、２５…フライアイレンズ、３６…照明制御部
【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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【国際調査報告】
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