(57)【要約】【課題】  被照射面上の各点での瞳強度分布をそれぞれ所要の分布に調整することのできる照明光学系。【解決手段】  光源からの光により被照射面を照明する照明光学系。所定面内に配列されて個別に制御される複数の光学要素を有し、照明光学系の照明瞳に形成すべき瞳強度分布に対応する光強度分布を第１面に形成する空間光変調器と、第１面に沿って配列された複数の単位波面分割面を有するオプティカルインテグレータと、複数の単位波面分割面のうちの第１群の単位波面分割面を経た光を被照射面上の照明領域内の第１照明領域へ導く第１偏向部と、複数の単位波面分割面のうちの第１群とは異なる第２群の単位波面分割面を経た光を照明領域内の第１照明領域とは異なる第２照明領域へ導く第２偏向部とを備えている。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
所定面内に配列されて個別に制御される複数の光学要素を有し、前記照明光学系の照明瞳に形成すべき瞳強度分布に対応する光強度分布を第１面に形成する空間光変調器と、
前記第１面に沿って配列された複数の単位波面分割面を有するオプティカルインテグレータと、
前記複数の単位波面分割面のうちの第１群の単位波面分割面を経た光を前記被照射面上の照明領域内の第１照明領域へ導く第１偏向部と、
前記複数の単位波面分割面のうちの前記第１群とは異なる第２群の単位波面分割面を経た光を前記照明領域内の前記第１照明領域とは異なる第２照明領域へ導く第２偏向部とを備えていることを特徴とする照明光学系。
【請求項２】
前記第１照明領域と前記第２照明領域とは互いに隣接してい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群の単位波面分割面は前記第１面上の第１領域に位置し、前記第２群の単位波面分割面は前記第１面において前記第１領域に隣接する第２領域に位置することを特徴とする請求項１または２に記載の照明光学系。
【請求項４】
前記空間光変調器により前記第１領域に形成される第１光強度分布と前記第２領域に形成される第２光強度分布とは、互いに同じ外形形状を有す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５】
前記第１偏向部は前記第１群の単位波面分割面を経た光を偏向する単一の第１偏向部材を有し、前記第２偏向部は前記第２群の単位波面分割面を経た光を偏向する単一の第２偏向部材を有することを特徴とする請求項３または４に記載の照明光学系。
【請求項６】
前記第１群の単位波面分割面および前記第２群の単位波面分割面は、前記第１群の単位波面分割面に属する１つの第１単位波面分割面と前記第２群の単位波面分割面に属する１つの第２単位波面分割面とが互いに隣接するように分布していることを特徴とする請求項１または２に記載の照明光学系。
【請求項７】
前記空間光変調器により前記第１面に形成される前記光強度分布を構成する単位光束は、互いに隣接する前記第１単位波面分割面の一部と前記第２単位波面分割面の一部とを含む領域に入射することを特徴とする請求項６に記載の照明光学系。
【請求項８】
前記第１偏向部は複数の前記第１単位波面分割面を経た光をそれぞれ偏向する複数の第１偏向部材を有し、前記第２偏向部は複数の前記第２単位波面分割面を経た光をそれぞれ偏向する複数の第２偏向部材を有することを特徴とする請求項６または７に記載の照明光学系。
【請求項９】
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、
所定面内に配列されて個別に制御される複数の光学要素を有し、前記照明光学系の照明瞳に形成すべき瞳強度分布に対応する光強度分布を所定領域に形成する空間光変調器と、
前記所定領域内に配置された複数の単位波面分割面を有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からの光を集光して前記被照射面へ導くコンデンサー光学系とを備え、
前記所定領域内の一部の第１部分領域に配置される第１群の単位波面分割面を経た光を前記被照射面上の照明領域内の第１照明領域へ導くと共に、前記所定領域内の前記第１部分領域とは異なる第２部分領域に配置される第２群の単位波面分割面を経た光を前記照明領域内の前記第１照明領域とは異なる第２照明領域へ導くことを特徴とする照明光学系。
【請求項１０】
前記複数の単位波面分割面のうちの前記第１群の単位波面分割面を経た光を前記被照射面上の照明領域内の前記第１照明領域へ導く第１偏向部と、前記複数の単位波面分割面のうちの前記第２群の単位波面分割面を経た光を前記照明領域内の前記第２照明領域へ導く第２偏向部とを備えてい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】
前記空間光変調器は、前記光強度分布を照明光路を横切る第１面に形成し、前記オプティカルインテグレータの前記複数の単位波面分割面は前記第１面に沿って配列されていることを特徴とする請求項９または１０に記載の照明光学系。
【請求項１２】
前記第１面は平面であることを特徴とする請求項１１に記載の照明光学系。
【請求項１３】
前記オプティカルインテグレータの前記第１群の単位波面分割面の光軸は前記コンデンサー光学系の光軸と非平行であることを特徴とする請求項９乃至１２のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項１４】
前記空間光変調器の前記複数の光学要素が配置される前記所定面と、前記被照射面とは光学的に非共役であることを特徴とする請求項９乃至１３のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項１５】
前記被照射面は、前記空間光変調器の前記複数の光学要素が配置される前記所定面に対して光学的にフーリエ変換の関係にあることを特徴とする請求項９乃至１４のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項１６】
前記第１部分領域と前記第２部分領域とは、互いに重畳しないことを特徴とする請求項９乃至１５のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項１７】
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、
所定面内に配列されて個別に制御される複数の光学要素を有し、前記照明光学系の照明瞳に形成すべき瞳強度分布に対応する光強度分布を所定領域に形成する空間光変調器と、
前記所定領域内に配置された複数の単位波面分割面を有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からの光を集光して前記被照射面へ導くコンデンサー光学系とを備え、
前記複数の単位波面分割面と前記被照射面とは光学的に共役であり、
前記空間光変調器は、前記被照射面上の照明領域内の第１照明領域に関連する第１の瞳強度分布を前記所定領域内の一部の第１部分領域に生成し、且つ前記照明領域内の前記第１照明領域とは異なる第２照明領域に関連する第２の瞳強度分布を前記所定領域内の前記第１部分領域とは異なる第２部分領域に生成することを特徴とする照明光学系。
【請求項１８】
前記複数の単位波面分割面のうちの前記第１群の単位波面分割面を経た光を前記被照射面上の照明領域内の前記第１照明領域へ導く第１偏向部と、前記複数の単位波面分割面のうちの前記第２群の単位波面分割面を経た光を前記照明領域内の前記第２照明領域へ導く第２偏向部とを備えていることを特徴とする請求項１７に記載の照明光学系。
【請求項１９】
前記空間光変調器は、前記光強度分布を照明光路を横切る第１面に形成し、前記オプティカルインテグレータの前記複数の単位波面分割面は前記第１面に沿って配列されていることを特徴とする請求項１７または１８に記載の照明光学系。
【請求項２０】
前記第１面は平面であることを特徴とする請求項１９に記載の照明光学系。
【請求項２１】
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する制御部とを有することを特徴とする請求項１乃至２０のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項２２】
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あることを特徴とする請求項１乃至２１のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項２３】
所定のパターンを照明するための請求項１乃至２２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基板に露光することを特徴とする露光装置。
【請求項２４】
前記所定のパターンの像を前記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にあることを特徴とする請求項２３に記載の露光装置。
【請求項２５】
請求項２３または２４に記載の露光装置を用いて、前記所定のパターンを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。
【請求項２６】
光源からの光により被照射面を照明する照明光学装置において、
並列的に配置された複数の波面分割要素を有する波面分割部材と、
前記波面分割部材により波面分割された複数の光束を前記被照射面へ導くコンデンサー光学系とを備え、
前記波面分割部材は、並列的に配置された複数の第１要素を有する第１光学部材と、前記第１要素の後側において光軸方向に移動可能な少なくとも１つのパワー部材を有する第２光学部材と、前記波面分割要素を経た光により前記被照射面に形成される照野の大きさおよび位置を変化させるために前記少なくとも１つのパワー部材を光軸方向に移動させる駆動部とを備え、
前記第２光学部材の前記パワー部材は、前記第１要素の後側焦点位置を含む空間に配置されていることを特徴とする照明光学装置。
【請求項２７】
前記第１光学部材は、並列的に配置された複数のレンズ要素を有することを特徴とする請求項２６に記載の照明光学装置。
【請求項２８】
前記第２光学部材は、光軸方向に移動可能な単一のレンズを有することを特徴とする請求項２６または２７に記載の照明光学装置。
【請求項２９】
前記第２光学部材は、第１レンズと、該第１レンズから間隔を隔てて後側に配置された第２レンズとを有し、前記第１レンズおよび前記第２レンズのうちの少なくとも一方は光軸方向に移動可能であることを特徴とする請求項２６または２７に記載の照明光学装置。
【請求項３０】
前記被照射面または前記被照射面と光学的に共役な面上の所定の点に到達する光の角度方向の強度分布を計測する瞳分布計測部を備え、
前記駆動部は、前記瞳分布計測部からの出力を用いて前記被照射面に形成される前記照野の前記大きさおよび前記位置を変化させることを特徴とする請求項２６乃至２９のいずれか１項に記載の照明光学装置。
【請求項３１】
前記被照射面に設置された所定のパターンを照明するための請求項２６乃至３０のいずれか１項に記載の照明光学装置を備え、前記所定のパターンを基板に露光することを特徴とする露光装置。
【請求項３２】
前記所定のパターンの像を前記基板上に形成する投影光学系をさらに備えていることを特徴とする請求項３１に記載の露光装置。
【請求項３３】
請求項３１または３２に記載の露光装置を用いて、前記所定のパターンを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、照明光学系、照明光学装置、露光装置、および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、「瞳強度分布」という。また、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、ズーム光学系を用いることなく瞳強度分布（ひいては照明条件）を連続的に変更することのできる照明光学系が提案されている（例えば特許文献１を参照）。従来の照明光学系では、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、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し、ひいては所望の瞳強度分布を実現している。
【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２００９／０１１６０９３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
マスクの微細パターンをウェハ上に正確に転写するには、瞳強度分布を所望の形状に調整するだけでなく、最終的な被照射面としてのウェハ上の各点に関する瞳強度分布をそれぞれほぼ均一に調整する必要がある。ウェハ上の各点での瞳強度分布の均一性にばらつきがあると、ウェハ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ウェハ上に正確に転写することができない。
【０００７】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、被照射面上の各点での瞳強度分布をそれぞれ所要の分布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、被照射面上の各点での瞳強度分布をそれぞれ所要の分布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】
【０００８】
前記課題を解決するために、第１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、
所定面内に配列されて個別に制御される複数の光学要素を有し、前記照明光学系の照明瞳に形成すべき瞳強度分布に対応する光強度分布を第１面に形成する空間光変調器と、
前記第１面に沿って配列された複数の単位波面分割面を有するオプティカルインテグレータと、
前記複数の単位波面分割面のうちの第１群の単位波面分割面を経た光を前記被照射面上の照明領域内の第１照明領域へ導く第１偏向部と、
前記複数の単位波面分割面のうちの前記第１群とは異なる第２群の単位波面分割面を経た光を前記照明領域内の前記第１照明領域とは異なる第２照明領域へ導く第２偏向部とを備えていることを特徴とする照明光学系を提供する。
【０００９】
第２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、
所定面内に配列されて個別に制御される複数の光学要素を有し、前記照明光学系の照明瞳に形成すべき瞳強度分布に対応する光強度分布を所定領域に形成する空間光変調器と、
前記所定領域内に配置された複数の単位波面分割面を有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からの光を集光して前記被照射面へ導くコンデンサー光学系とを備え、
前記所定領域内の一部の第１部分領域に配置される第１群の単位波面分割面を経た光を前記被照射面上の照明領域内の第１照明領域へ導くと共に、前記所定領域内の前記第１部分領域とは異なる第２部分領域に配置される第２群の単位波面分割面を経た光を前記照明領域内の前記第１照明領域とは異なる第２照明領域へ導くことを特徴とする照明光学系を提供する。
【００１０】
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において、
所定面内に配列されて個別に制御される複数の光学要素を有し、前記照明光学系の照明瞳に形成すべき瞳強度分布に対応する光強度分布を所定領域に形成する空間光変調器と、
前記所定領域内に配置された複数の単位波面分割面を有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からの光を集光して前記被照射面へ導くコンデンサー光学系とを備え、
前記複数の単位波面分割面と前記被照射面とは光学的に共役であり、
前記空間光変調器は、前記被照射面上の照明領域内の第１照明領域に関連する第１の瞳強度分布を前記所定領域内の一部の第１部分領域に生成し、且つ前記照明領域内の前記第１照明領域とは異なる第２照明領域に関連する第２の瞳強度分布を前記所定領域内の前記第１部分領域とは異なる第２部分領域に生成することを特徴とする照明光学系を提供する。
【００１１】
第４形態では、所定のパターンを照明するための第１乃至第３形態のいずれかの照明光学系を備え、前記所定のパターンを基板に露光することを特徴とする露光装置を提供する。
【００１２】
第５形態では、第４形態の露光装置を用いて、前記所定のパターンを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。
【００１３】
第６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装置において、
並列的に配置された複数の波面分割要素を有する波面分割部材と、
前記波面分割部材により波面分割された複数の光束を前記被照射面へ導くコンデンサー光学系とを備え、
前記波面分割部材は、並列的に配置された複数の第１要素を有する第１光学部材と、前記第１要素の後側において光軸方向に移動可能な少なくとも１つのパワー部材を有する第２光学部材と、前記波面分割要素を経た光により前記被照射面に形成される照野の大きさおよび位置を変化させるために前記少なくとも１つのパワー部材を光軸方向に移動させる駆動部とを備え、
前記第２光学部材の前記パワー部材は、前記第１要素の後側焦点位置を含む空間に配置されていることを特徴とする照明光学装置を提供する。
【００１４】
第７形態では、前記被照射面に設置された所定のパターンを照明するための第６形態の照明光学装置を備え、前記所定のパターンを基板に露光することを特徴とする露光装置を提供する。
【００１５】
第８形態では、第７形態の露光装置を用いて、前記所定のパターンを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】
【００１６】
実施形態にかかる照明光学系では、被照射面上の各点での瞳強度分布をそれぞれ所要の分布に調整することができる。実施形態にかかる露光装置では、被照射面上の各点での瞳強度分布をそれぞれ所要の分布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】
【００１７】
【図１】第１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２】空間光変調器の構成および作用を説明する図である。
【図３】空間光変調器の要部の部分斜視図である。
【図４】第１実施形態における空間光変調器と偏向ユニットとの協働作用を説明する図である。
【図５】第１実施形態においてマイクロフライアイレンズの入射側の面に４つの輪帯状の光強度分布が形成される様子を示す図である。
【図６】第１実施形態の変形例の要部構成を概略的に示す図である。
【図７】図６の変形例における各偏向要素の配列を示す図である。
【図８】図６の変形例においてマイクロフライアイレンズの入射側の面に光軸を中心とした輪帯状の光強度分布が形成される様子を示す図である。
【図９】複数の部分照明領域を千鳥状に配置した変形例を示す図である。
【図１０】偏向ユニットを複数の反射面で構成した変形例を示す図である。
【図１１】フライアイレンズ自体を偏向部として用いた変形例を示す図である。
【図１２】図１１の複数のフライアイレンズに対応させて複数の空間光変調器を設ける構成を示す図である。
【図１３】第２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１４】第２実施形態の要部構成を概略的に示す図である。
【図１５】通常の照明光学装置における照明瞳面と被照射面上の照明領域との間の光線の対応関係を説明する図である。
【図１６】図１５の照明領域上の各点に関する瞳強度分布について説明する図である。
【図１７】第２実施形態における作用効果を説明する図である。
【図１８】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１９】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】
【００１８】
以下、実施形態を添付図面に基づいて説明する。図１は、第１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１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１の紙面に平行な方向にＹ軸を、ウェハＷの転写面内において図１の紙面に垂直な方向にＸ軸をそれぞれ設定している。
【００１９】
図１を参照すると、第１実施形態の露光装置では、光源ＬＳから露光光（照明光）が供給される。光源ＬＳ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。光源ＬＳから＋Ｚ方向に射出された光は、ビーム送光部１を介して、光路折曲げミラー２に入射する。光路折曲げミラー２により反射された光は、空間光変調器３に入射する。
【００２０】
空間光変調器３は、後述するように、所定面内に配列されて個別に制御される複数のミラー要素と、制御系ＣＲからの制御信号に基づいて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。ビーム送光部１は、光源ＬＳ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器３へ導くとともに、空間光変調器３の複数のミラー要素の配列面（以下、「空間光変調器の配列面」という）に入射する光の位置変動および角度変動をアクティブに補正する。
【００２１】
空間光変調器３から＋Ｚ方向へ射出された光は、リレー光学系４により集光され、光路折曲げミラー５により＋Ｙ方向に反射された後に、マイクロフライアイレンズ（またはフライアイレンズ）６に入射する。リレー光学系４は、その前側焦点位置が空間光変調器３の配列面またはその近傍に位置し、且つその後側焦点位置がマイクロフライアイレンズ６の入射側の面６ａまたはその近傍に位置している。すなわち、リレー光学系４は、空間光変調器３の配列面とマイクロフライアイレンズ６の入射側の面６ａとを光学的にフーリエ変換の関係に設定している。
【００２２】
空間光変調器３を経た光は、後述するように、複数のミラー要素の姿勢に応じた光強度分布をマイクロフライアイレンズ６の入射側の面６ａに可変的に形成する。マイクロフライアイレンズ６の後側焦点面またはその近傍には、偏向ユニット７が付設されている。偏向ユニット７の構成および作用については後述する。以下、説明の理解を容易にするために、偏向ユニット７が設置されていないものとして、露光装置の基本的な構成および動作を説明する。
【００２３】
マイクロフライアイレンズ６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。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。
【００２４】
マイクロフライアイレンズ６における複数の微小レンズの入射側の屈折面、例えば矩形状の複数の微小屈折面は、マイクロフライアイレンズ６の入射側の面６ａに沿って配列された複数の単位波面分割面を構成している。また、マイクロフライアイレンズ６における複数の微小レンズの射出側の屈折面、例えば矩形状の複数の微小屈折面は、マイクロフライアイレンズ６の射出側の面に沿って配列されている。典型的には、マイクロフライアイレンズ６では射出側の屈折面の前側焦点位置が入射側の屈折面の位置に位置決めされている。マイクロフライアイレンズ６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。
【００２５】
マイクロフライアイレンズ６に入射した光束は多数の微小レンズにより二次元的に分割され、その後側焦点面（入射側の屈折面と射出側の屈折面との合成光学系の後側焦点位置）またはその近傍の照明瞳には、入射側の面６ａに形成される光強度分布とほぼ同じ光強度分布を有する二次光源（多数の小光源からなる実質的な面光源：瞳強度分布）が形成される。マイクロフライアイレンズ６を経た光は、コンデンサー光学系８を介して、マスクブラインド９を重畳的に照明する。
【００２６】
照明視野絞りとしてのマスクブラインド９の矩形状の開口部（光透過部）を経た光は、結像光学系１０の集光作用を受け、且つ結像光学系１０の光路中に配置された光路折曲げミラー１１により−Ｚ方向へ反射された後、所定のパターンが形成されたマスクＭを重畳的に照明する。すなわち、結像光学系１０は、マスクブラインド９の矩形状の開口部の像をマスクＭ上に形成することになる。
【００２７】
マスクステージＭＳ上に保持されたマスクＭを透過した光は、投影光学系ＰＬを介して、ウェハステージＷＳ上に保持されたウェハ（感光性基板）Ｗ上にマスク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。
【００２８】
第１実施形態の露光装置は、照明光学系（１〜１１）を介した光に基づいて照明光学系の射出瞳面における瞳強度分布を計測する第１瞳強度分布計測部ＤＴｒと、投影光学系ＰＬを介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）における瞳強度分布を計測する第２瞳強度分布計測部ＤＴｗと、第１および第２瞳強度分布計測部ＤＴｒ，ＤＴｗのうちの少なくとも一方の計測結果に基づいて空間光変調器３を制御し且つ露光装置の動作を統括的に制御する制御系ＣＲとを備えている。
【００２９】
第１瞳強度分布計測部ＤＴｒは、例えば照明光学系の射出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、照明光学系による被照射面上の各点に関する瞳強度分布（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強度分布）を計測する。また、第２瞳強度分布計測部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強度分布（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強度分布）を計測する。
【００３０】
第１および第２瞳強度分布計測部ＤＴｒ，ＤＴｗ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、瞳強度分布計測部として、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。
【００３１】
第１実施形態では、マイクロフライアイレンズ６により形成される二次光源を光源として、照明光学系の被照射面に配置されるマスクＭ（ひいてはウェハＷ）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の照明瞳面と呼ぶことができる。また、この二次光源の形成面の像を照明光学系の射出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。瞳強度分布とは、照明光学系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（輝度分布）である。
【００３２】
マイクロフライアイレンズ６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６の入射側の面６ａ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（瞳強度分布）とが高い相関を示す。図１の構成において、リレー光学系４およびマイクロフライアイレンズ６は、空間光変調器３を経た光束に基づいてマイクロフライアイレンズ６の直後の照明瞳に所望の光強度分布を可変的に形成する分布形成光学系を構成している。
【００３３】
次に、空間光変調器３の構成および作用を具体的に説明する。空間光変調器３は、図２に示すように、所定面内に配列された複数のミラー要素３ａと、複数のミラー要素３ａを保持する基盤３ｂと、基盤３ｂ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３ａの姿勢を個別に制御駆動する駆動部３ｃとを備えている。図２では、空間光変調器３からマイクロフライアイレンズ６の入射側の面６ａまでの光路を直線状に展開している。図２の局所座標系（ｘ１，ｙ１，ｚ１）では、直線状に展開された光軸ＡＸに対応する方向にｚ１軸が、ｚ１軸と直交する平面において全体座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）のＸ軸に対応する方向にｘ１軸が、ｚ１軸と直交する平面においてｘ１軸と直交する方向にｙ１軸が設定されている。
【００３４】
空間光変調器３では、制御系ＣＲからの指令に基づいて作動する駆動部３ｃの作用により、複数のミラー要素３ａの姿勢がそれぞれ変化し、各ミラー要素３ａがそれぞれ所定の向きに設定される。空間光変調器３は、図３に示すように、二次元的に配列された複数の微小なミラー要素３ａを備え、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可変的に付与して射出する。説明および図示を簡単にするために、図２および図３では空間光変調器３が４×４＝１６個のミラー要素３ａ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、典型的には４０００個〜１００，０００個程度のミラー要素３ａを備えている。
【００３５】
図２を参照すると、空間光変調器３に入射する光線群のうち、光線Ｌ１は複数のミラー要素３ａ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。
【００３６】
空間光変調器３では、すべてのミラー要素３ａの反射面が１つの平面に沿って設定された基準状態において、光路折曲げミラー２と空間光変調器３との間の光路の光軸ＡＸと平行な方向に沿って入射した光線が、空間光変調器３で反射された後に、空間光変調器３とリレー光学系４との間の光路の光軸ＡＸと平行な方向に進むように構成されている。また、上述したように、空間光変調器３の複数のミラー要素３ａの配列面とマイクロフライアイレンズ６の入射側の面６ａとは、リレー光学系４を介して光学的にフーリエ変換の関係に位置決めされている。
【００３７】
したがって、空間光変調器３の複数のミラー要素ＳＥａ〜ＳＥｄによって反射されて所定の角度分布が与えられた光は、マイクロフライアイレンズ６の入射側の面６ａ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３の複数のミラー要素ＳＥａ〜ＳＥｄが射出光に与える角度を、空間光変調器３のファーフィールド（フラウンホーファー回折領域）である入射側の面６ａ上での位置に変換する。こうして、マイクロフライアイレンズ６が形成する二次光源の光強度分布（瞳強度分布）は、空間光変調器３およびリレー光学系４がマイクロフライアイレンズ６の入射側の面６ａに形成する光強度分布に対応した分布となる。
【００３８】
空間光変調器３は、図３に示すように、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反射素子であるミラー要素３ａを含む可動マルチミラーである。各ミラー要素３ａ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、制御系ＣＲからの制御信号に基づいて作動する駆動部３ｃの作用により独立に制御される。各ミラー要素３ａは、その反射面に平行な二方向であって互いに直交する二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３ａ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。
【００３９】
各ミラー要素３ａ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３には外形が正方形状のミラー要素３ａを示しているが、ミラー要素３ａ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３ａ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）とすることができる。また、光利用効率の観点から、隣り合う２つのミラー要素３ａの間隔を必要最小限に抑えることができる。
【００４０】
第１実施形態では、空間光変調器３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３ａ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号公報並びに米国特許公開第２０１１／１８８０１７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３ａ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。
【００４１】
空間光変調器３では、制御系ＣＲからの制御信号に応じて作動する駆動部３ｃの作用により、複数のミラー要素３ａの姿勢がそれぞれ変化し、各ミラー要素３ａがそれぞれ所定の向きに設定される。空間光変調器３の複数のミラー要素３ａによりそれぞれ所定の角度で反射された光は、マイクロフライアイレンズ６の直後の照明瞳に、所望の瞳強度分布を形成する。このように、空間光変調器３は、マイクロフライアイレンズ６の直後の照明瞳に瞳強度分布を可変的に形成する。さらに、マイクロフライアイレンズ６の直後の照明瞳と光学的に共役な別の照明瞳の位置、すなわち結像光学系１０の瞳位置および投影光学系ＰＬの瞳位置（開口絞りＡＳが配置されている位置）にも、所望の瞳強度分布が形成される。なお、投影光学系ＰＬの瞳位置（開口絞りＡＳが配置されている位置）に形成される瞳強度分布は、マスクＭ上のパターンの回折作用を受けたものとなる（パターンがない場合には、光学系の瞳透過率分布の影響がないものとすると、照明瞳に形成される瞳強度分布と同じ分布となる）。
【００４２】
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。第１実施形態の照明光学系（１〜１１）では、複数のミラー要素３ａの姿勢がそれぞれ個別に変化する空間光変調器３を用いているので、空間光変調器３の作用により形成される瞳強度分布の形状（大きさを含む概念）を自在に且つ迅速に変化させることができる。
【００４３】
ただし、マスクＭの微細パターンをウェハＷ上に正確に転写するには、ウェハＷ上の各点に関する瞳強度分布を一律的に所望の形状に調整するだけでなく、ウェハＷ上の各点に関する瞳強度分布をそれぞれほぼ均一に調整する必要がある。ウェハＷ上の各点での瞳強度分布の均一性にばらつきがあると、ウェハＷ上の位置毎にパターンの線幅がばらついて、マスクＭ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ウェハＷ上に正確に転写することができない。
【００４４】
具体的に、スキャン露光を行う走査型の露光装置の場合、例えばＸ方向に沿って細長い矩形状の照明領域がマスクＭのパターン面上に形成される。そして、この照明領域と光学的に共役な領域として、Ｘ方向に沿って細長い矩形状の静止露光領域が、投影光学系ＰＬを介してウェハＷ上に形成される。静止露光領域内の１点に入射する光が照明瞳（例えば投影光学系ＰＬの瞳）に形成する瞳強度分布が入射点の位置に依存して大きく異なる場合、ウェハＷ上の位置毎にパターンの線幅がばらついて、マスクＭ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ウェハＷ上に正確に転写することができない。
【００４５】
静止露光領域では、走査方向（スキャン方向）であるＹ方向に沿った各点での瞳強度分布の均一性よりも、走査方向と直交する走査直交方向すなわちＸ方向に沿った各点での瞳強度分布の均一性の方が重要である。これは、静止露光領域におけるＹ方向に沿った各点での瞳強度分布のばらつきの影響が、Ｙ方向に沿った走査露光により平均化されるからである。
【００４６】
したがって、第１実施形態の露光装置が走査型である場合、矩形状の照明領域および静止露光領域において、その長手方向であるＸ方向に沿った各点での瞳強度分布の均一性を確保することが重要である。第１実施形態では、後述するように、空間光変調器３と偏向ユニット７との協働作用により、照明領域および静止露光領域におけるＸ方向に沿った各点での瞳強度分布を調整する。
【００４７】
図４は、第１実施形態における空間光変調器３と偏向ユニット７との協働作用を説明する図である。図４では、空間光変調器３からマスクＭのパターン面までの光路を直線状に展開している。また、説明の理解を容易にするために、図４（ａ）では空間光変調器３と偏向ユニット７との間に介在するリレー光学系４およびマイクロフライアイレンズ６の図示を省略するとともに、偏向ユニット７とマスクＭとの間に介在するコンデンサー光学系８、マスクブラインド９および結像光学系１０の図示を省略している。また、図４（ｂ）は、図４（ａ）の偏向ユニット７の偏向部材７ａ，７ｄに関連する光をｘ２ｚ２平面に投影した投影図であり、説明の理解を容易にするために、マスクブラインド９および結像光学系１０の図示を省略している。
【００４８】
図４（ａ）、図４（ｂ）における局所座標系（ｘ２，ｙ２，ｚ２）では、直線状に展開された光軸ＡＸに対応する方向にｚ２軸が、ｚ２軸と直交する平面において全体座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）のＸ軸に対応する方向にｘ２軸が、ｚ２軸と直交する平面においてｘ２軸と直交する方向にｙ２軸が設定されている。図４を参照すると、マイクロフライアイレンズ６の後側焦点面またはその近傍の照明瞳４１の直後に、４つの偏向部材７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄからなる偏向ユニット７が配置されている。並列的に配置された偏向部材７ａ〜７ｄは、例えばくさび状のプリズムの形態を有する。
【００４９】
第１実施形態では、空間光変調器３の複数のミラー要素３ａのうち、第１ミラー要素群に属する複数のミラー要素３ａを経た光Ｌ１ａが、図５に示すようにマイクロフライアイレンズ６の入射側の面６ａ上の第１領域４２ａに輪帯状の第１光強度分布２０ａを形成し、ひいてはマイクロフライアイレンズ６の直後の照明瞳４１上の第１領域４１ａに第１光強度分布２０ａに対応する輪帯状の第１瞳強度分布２１ａを形成する。同様に、第２ミラー要素群に属する複数のミラー要素３ａを経た光Ｌ１ｂは、入射側の面６ａ上の第２領域４２ｂに輪帯状の第２光強度分布２０ｂを形成し、ひいては照明瞳４１上の第２領域４１ｂに第２光強度分布２０ｂに対応する輪帯状の第２瞳強度分布２１ｂを形成する。
【００５０】
第３ミラー要素群に属する複数のミラー要素３ａを経た光Ｌ１ｃは、入射側の面６ａ上の第３領域４２ｃに輪帯状の第３光強度分布２０ｃを形成し、ひいては照明瞳４１上の第３領域４１ｃに第３光強度分布２０ｃに対応する輪帯状の第３瞳強度分布２１ｃを形成する。第４ミラー要素群に属する複数のミラー要素３ａを経た光Ｌ１ｄは、入射側の面６ａ上の第４領域４２ｄに輪帯状の第４光強度分布２０ｄを形成し、ひいては照明瞳４１上の第４領域４１ｄに第４光強度分布２０ｄに対応する輪帯状の第４瞳強度分布２１ｄを形成する。
【００５１】
照明瞳４１上の第１領域４１ａに第１瞳強度分布２１ａを形成した光Ｌ１ａは、第１領域４１ａに対応して配置された第１偏向部材７ａにより偏向され、マスクＭのパターン面上に矩形状の第１部分照明領域ＩＲａを重畳的に形成する。同様に、照明瞳４１上の第２領域４１ｂに第２瞳強度分布２１ｂを形成した光Ｌ１ｂは、第２領域４１ｂに対応して配置された第２偏向部材７ｂにより偏向され、マスクＭのパターン面上において第１部分照明領域ＩＲａと−ｘ２方向側に隣接し且つ第１部分照明領域ＩＲａと同じ形状（大きさを含む概念）を有する矩形状の第２部分照明領域ＩＲｂを重畳的に形成する。
【００５２】
照明瞳４１上の第３領域４１ｃに第３瞳強度分布２１ｃを形成した光Ｌ１ｃは、第３領域４１ｃに対応して配置された第３偏向部材７ｃにより偏向され、マスクＭのパターン面上において第２部分照明領域ＩＲｂと−ｘ２方向側に隣接し且つ部分照明領域ＩＲａ，ＩＲｂと同じ形状を有する矩形状の第３部分照明領域ＩＲｃを重畳的に形成する。照明瞳４１上の第４領域４１ｄに第４瞳強度分布２１ｄを形成した光Ｌ１ｄは、第４領域４１ｄに対応して配置された第４偏向部材７ｄにより偏向され、マスクＭのパターン面上において第３部分照明領域ＩＲｃと−ｘ２方向側に隣接し且つ部分照明領域ＩＲａ，ＩＲｂ，ＩＲｃと同じ形状を有する矩形状の第４部分照明領域ＩＲｄを重畳的に形成する。
【００５３】
こうして、マスクＭのパターン面には、４つの部分照明領域ＩＲａ〜ＩＲｄからなる照明領域ＩＲ、すなわちｘ２方向（マスクＭ上におけるＸ方向に対応）に細長い矩形状の照明領域ＩＲが形成される。ちなみに、偏向ユニット７が配置されていない場合、瞳強度分布２１ａ〜２１ｄを形成した光Ｌ１ａ〜Ｌ１ｄは、マスクＭのパターン面上において単一の矩形状の照明領域を重畳的に形成する。この単一の矩形状の照明領域は、部分照明領域ＩＲａ〜ＩＲｄと同じ形状を有し、マイクロフライアイレンズ６における単位波面分割面（矩形状の微小屈折面）の形状と単位波面分割要素（微小レンズ）の焦点距離とに応じた形状である。
【００５４】
このように、第１偏向部材７ａは、照明瞳４１上の第１領域４１ａに輪帯状の第１瞳強度分布２１ａを形成した光Ｌ１ａ、すなわちマイクロフライアイレンズ６の入射側の面６ａにおける複数の単位波面分割面のうちの第１領域４２ａに属する第１群の単位波面分割面を経た光Ｌ１ａを、マスクＭのパターン面（被照射面）上の照明領域ＩＲ内の第１部分照明領域ＩＲａへ導いている。同様に、第２偏向部材７ｂは、マイクロフライアイレンズ６の入射側の面６ａにおける第２領域４２ｂに属する第２群の単位波面分割面を経た光Ｌ１ｂを、照明領域ＩＲ内の第２部分照明領域ＩＲｂへ導いている。ここで、第１瞳強度分布２１ａを第１部分照明領域ＩＲａに関連する瞳強度分布と見なすことができ、第２瞳強度分布２１ｂを第２部分照明領域ＩＲｂに関連する瞳強度分布と見なすことができる。
【００５５】
第３偏向部材７ｃは、マイクロフライアイレンズ６の入射側の面６ａにおける第３領域４２ｃに属する第３群の単位波面分割面を経た光Ｌ１ｃを、照明領域ＩＲ内の第３部分照明領域ＩＲｃへ導いている。第４偏向部材７ｄは、マイクロフライアイレンズ６の入射側の面６ａにおける第４領域４２ｄに属する第４群の単位波面分割面を経た光Ｌ１ｄを、照明領域ＩＲ内の第４部分照明領域ＩＲｄへ導いている。ここで、第３瞳強度分布２１ｃを第３部分照明領域ＩＲｃに関連する瞳強度分布と見なすことができ、第４瞳強度分布２１ｄを第４部分照明領域ＩＲｄに関連する瞳強度分布と見なすことができる。
【００５６】
マイクロフライアイレンズ６の入射側の面６ａにおいて、第１領域４２ａは第２領域４２ｂおよび第３領域４２ｃと隣接し、第４領域４２ｄは第１領域４２ａおよび第３領域４２ｃと隣接している。これは、照明瞳４１において、第１領域４１ａが第２領域４１ｂおよび第３領域４１ｃと隣接し、第４領域４１ｄが第１領域４１ａおよび第３領域４１ｃと隣接していることに対応している。なお、図４では、図面の明瞭化のために、各領域４１ａ〜４１ｄを、ひいては照明瞳４１を矩形状の領域として図示している。
【００５７】
ここで、マイクロフライアイレンズ６の入射側の面６ａまたは面６ａが位置決めされる面４２を、空間光変調器３による、照明瞳に形成すべき瞳強度分布に対応する光強度分布が形成される第１面、あるいは所定領域と見なすことができる。また、第１領域４１ａを所定領域内の一部の領域である第１部分領域と見なすことができ、第２領域４１ｂを所定領域内の第１部分領域とは異なる第２部分領域と見なすことができる。なお、上述の例では、第１部分領域（第１領域４１ａ）と第２部分領域（第２領域４１ｂ）とは互いに重畳はしていない。
【００５８】
第１実施形態において、第１部分照明領域ＩＲａの各点での瞳強度分布は、輪帯状の第１瞳強度分布２１ａである。同様に、第２部分照明領域ＩＲｂの各点での瞳強度分布は第２瞳強度分布２１ｂであり、第３部分照明領域ＩＲｃの各点での瞳強度分布は第３瞳強度分布２１ｃであり、第４部分照明領域ＩＲｄの各点での瞳強度分布は第４瞳強度分布２１ｄである。すなわち、ｘ２方向に細長い矩形状の照明領域ＩＲにおける互いに異なる４つの部分照明領域ＩＲａ〜ＩＲｄに関する瞳強度分布２１ａ〜２１ｄは、空間光変調器３の互いに異なる４つのミラー要素群からの光Ｌ１ａ〜Ｌ１ｄにより互いに独立に形成されたものである。
【００５９】
空間光変調器３では、制御系ＣＲからの制御信号に応じて、複数のミラー要素３ａから４つのミラー要素群を仮想的に適宜選択することが可能であり、ひいては４つの瞳強度分布２１ａ〜２１ｄの外形形状（大きさを含む概念）を互いに同じに維持しつつ、４つの瞳強度分布２１ａ〜２１ｄの相対的な強度比を調整することが可能である。このことは、照明領域ＩＲにおいてｘ２方向に沿って互いに異なる位置にある部分照明領域ＩＲａ〜ＩＲｄ毎にその瞳強度分布２１ａ〜２１ｄの相対的な強度比を調整すること、ひいては照明領域ＩＲ（および対応する静止露光領域）におけるｘ２方向（マスクＭおよびウェハＷ上のＸ方向に対応）に沿った各点での瞳強度分布を調整することが可能であることを意味している。
【００６０】
このように、第１実施形態では、制御系ＣＲが瞳強度分布計測部ＤＴｒ，ＤＴｗからの出力を用いて複数のミラー要素３ａの向きを適宜変化させることにより、照明領域ＩＲ（ひいては静止露光領域）上の各点での瞳強度分布をそれぞれ所要の分布に調整することができる。すなわち、第１実施形態の照明光学系（１〜１１）では、空間光変調器３と偏向ユニット７との協働作用により、照明領域ＩＲ上の各点での瞳強度分布をそれぞれ所要の分布に調整することができる。また、第１実施形態の露光装置（１〜ＷＳ）では、照明領域ＩＲと光学的に共役なウェハＷ上の静止露光領域内の各点での瞳強度分布をそれぞれ所要の分布に調整する照明光学系（１〜１１）を用いて、マスクＭの微細パターンに応じた適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことができ、ひいてはマスクＭ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ウェハＷ上に正確に転写することができる。
【００６１】
なお、第１実施形態では、マイクロフライアイレンズ６の入射側の面６ａにおいて光束が通過する領域を４分割して得られる４つの領域４２ａ〜４２ｄに属する第１群〜第４群の単位波面分割面を経た光Ｌ１ａ〜Ｌ１ｄが、部分照明領域ＩＲａ〜ＩＲｄをそれぞれ形成している。換言すれば、部分照明領域ＩＲａ〜ＩＲｄをそれぞれ形成する光Ｌ１ａ〜Ｌ１ｄが通過する第１群〜第４群の単位波面分割面は、入射側の面６ａにおいて４つの互いに独立した集合体として隔絶されている。その結果、第１群〜第４群の単位波面分割面を経た光Ｌ１ａ〜Ｌ１ｄを部分照明領域ＩＲａ〜ＩＲｄへ導く偏向部材７ａ〜７ｄは、それぞれ単一の光学部材として構成されている。
【００６２】
しかしながら、この構成に限定されることなく、例えば図６に示すように、第１群の単位波面分割面に属する１つの第１単位波面分割面４３ａと、第２群の単位波面分割面に属する１つの第２単位波面分割面４３ｂと、第３群の単位波面分割面に属する１つの第３単位波面分割面４３ｃと、第４群の単位波面分割面に属する１つの第４単位波面分割面４３ｄとが互いに隣接するように、マイクロフライアイレンズ６における第１群〜第４群の単位波面分割面が分布する変形例も可能である。
【００６３】
図６では、図面の明瞭化のために、矩形状の第１単位波面分割面４３ａを有する１つの微小レンズ４４ａ、矩形状の第２単位波面分割面４３ｂを有する１つの微小レンズ４４ｂ、矩形状の第３単位波面分割面４３ｃを有する１つの微小レンズ４４ｃ、および矩形状の第４単位波面分割面４３ｄを有する１つの微小レンズ４４ｄだけを図示しているが、実際には４つの微小レンズ４４ａ〜４４ｄからなる集合体がｘ２ｙ２平面に沿って二次元的に配列されている。
【００６４】
同様に、第１単位波面分割面４３ａを経た光Ｌ２ａを偏向して第１部分照明領域ＩＲａへ導く１つの第１偏向要素７１ａ、第２単位波面分割面４３ｂを経た光Ｌ２ｂを偏向して第２部分照明領域ＩＲｂへ導く１つの第２偏向要素７１ｂ、第３位波面分割面４３ｃを経た光Ｌ２ｃを偏向して第３部分照明領域ＩＲｃへ導く１つの第３偏向要素７１ｃ、および第４単位波面分割面４３ｄを経た光Ｌ２ｄを偏向して第４部分照明領域ＩＲｄへ導く１つの第４偏向要素７１ｄだけを図示しているが、実際には、複数の偏向要素の群を射出側（−ｚ２方向側）から見た図７に示すように、４つの偏向要素７１ａ〜７１ｄからなる集合体がｘ２ｙ２平面に沿って二次元的に配列されている。偏向要素７１ａ〜７１ｄは、例えばくさび状のプリズムの形態を有する。
【００６５】
ここで、図７（ａ）では、複数の第１偏向要素７１ａの群をハッチングで示し、図７（ｂ）では、複数の第２偏向要素７１ｂの群をハッチングで示し、図７（ｃ）では、複数の第３偏向要素７１ｃの群をハッチングで示し、図７（ｄ）では、複数の第４偏向要素７１ｄの群をハッチングで示している。第１〜第４偏向要素７１ａ〜７１ｄの各群が分散配置されている各領域は、互いに重畳していないことが図７（ａ）〜（ｄ）から明らかである。本例では、各偏向要素７１ａ〜７１ｄがマイクロフライアイレンズ６の各単位波面分割面と１対１対応で設けられているため、マイクロフライアイレンズ６の第１〜第４単位波面分割面４３ａ〜４３ｄの群が配置される各部分領域も、マイクロフライアイレンズ６の入射側の面６ａ（第１面、所定領域）において、互いに重畳していない。
【００６６】
図６の変形例では、空間光変調器３からの光が、図８に示すように、マイクロフライアイレンズ６の入射側の面６ａにおいて、例えば光軸ＡＸを中心とした輪帯状の光強度分布２２を形成する。輪帯状の光強度分布２２は、空間光変調器３の複数のミラー要素３ａを経て入射側の面６ａに達する複数の単位光束２２ａにより形成された実質的な面光源である。図６に示すように、空間光変調器３によりマイクロフライアイレンズ６の入射側の面６ａに形成される輪帯状の光強度分布２２を構成する各単位光束２２ａは、互いに隣接する第１単位波面分割面４３ａの一部と第２単位波面分割面４３ｂの一部と第３単位波面分割面４３ｃの一部と第４単位波面分割面４３ｄの一部とを含む領域に入射する。
【００６７】
この場合、マイクロフライアイレンズ６の入射側の面６ａにおいて分散配置された複数の第１単位波面分割面４３ａを経た光Ｌ２ａが、マイクロフライアイレンズ６の直後の照明瞳に光強度分布２２と同じ形状を有する輪帯状の第１瞳強度分布２３ａ（不図示）を形成した後、分散配置された複数の第１偏向要素７１ａにより偏向され、マスクＭのパターン面の照明領域ＩＲ内に第１部分照明領域ＩＲａを重畳的に形成する。同様に、分散配置された複数の第２単位波面分割面４３ｂを経た光Ｌ２ｂは、光強度分布２２と同じ形状を有する輪帯状の第２瞳強度分布２３ｂ（不図示）を形成した後、分散配置された複数の第２偏向要素７１ｂにより偏向され、照明領域ＩＲ内に第２部分照明領域ＩＲｂを重畳的に形成する。
【００６８】
分散配置された複数の第３単位波面分割面４３ｃを経た光Ｌ２ｃは、光強度分布２２と同じ形状を有する輪帯状の第３瞳強度分布２３ｃ（不図示）を形成した後、分散配置された複数の第３偏向要素７１ｃにより偏向され、照明領域ＩＲ内に第３部分照明領域ＩＲｃを重畳的に形成する。分散配置された複数の第４単位波面分割面４３ｄを経た光Ｌ２ｄは、光強度分布２２と同じ形状を有する輪帯状の第４瞳強度分布２３ｄ（不図示）を形成した後、分散配置された複数の第４偏向要素７１ｄにより偏向され、照明領域ＩＲ内に第４部分照明領域ＩＲｄを重畳的に形成する。
【００６９】
図６の変形例において、第１部分照明領域ＩＲａの各点での瞳強度分布は、複数の第１単位波面分割面４３ａを経て形成された輪帯状の第１瞳強度分布２３ａである。同様に、第２部分照明領域ＩＲｂの各点での瞳強度分布は複数の第２単位波面分割面４３ｂを経て形成された第２瞳強度分布２３ｂであり、第３部分照明領域ＩＲｃの各点での瞳強度分布は複数の第３単位波面分割面４３ｃを経て形成された第３瞳強度分布２３ｃであり、第４部分照明領域ＩＲｄの各点での瞳強度分布は複数の第４単位波面分割面４３ｄを経て形成された第４瞳強度分布２３ｄである。すなわち、部分照明領域ＩＲａ〜ＩＲｄに関する瞳強度分布２３ａ〜２３ｄの形状は、空間光変調器３によりマイクロフライアイレンズ６の入射側の面６ａに形成される輪帯状の光強度分布２２の形状に対応しており、互いにほぼ同じである。
【００７０】
一方、部分照明領域ＩＲａ〜ＩＲｄに関する瞳強度分布２３ａ〜２３ｄの相対的な強度比は、空間光変調器３により形成される輪帯状の光強度分布２２を構成する複数の単位光束２２ａの入射側の面６ａに沿った位置に依存して変化する。空間光変調器３では、制御系ＣＲからの制御信号に応じて、複数のミラー要素３ａの向きを互いに独立に変化させて、複数の単位光束２２ａの入射側の面６ａに沿った位置を互いに独立に変化させることが可能であり、ひいては４つの瞳強度分布２３ａ〜２３ｄの外形形状（大きさを含む概念）を互いに同じに維持しつつ、４つの瞳強度分布２３ａ〜２３ｄの相対的な強度比を調整することが可能である。
【００７１】
このことは、照明領域ＩＲにおいてｘ２方向に沿って互いに異なる位置にある部分照明領域ＩＲａ〜ＩＲｄ毎にその瞳強度分布２３ａ〜２３ｄの相対的な強度比を調整すること、ひいては照明領域ＩＲ（および対応する静止露光領域）におけるｘ２方向（マスクＭおよびウェハＷ上のＸ方向に対応）に沿った各点での瞳強度分布を調整することが可能であることを意味している。このように、図６の変形例においても、制御系ＣＲが瞳強度分布計測部ＤＴｒ，ＤＴｗからの出力を用いて複数のミラー要素３ａの向きを適宜変化させることにより、照明領域ＩＲ（ひいては静止露光領域）上の各点での瞳強度分布をそれぞれ所要の分布に調整することができる。
【００７２】
なお、第１実施形態および変形例では、照明領域ＩＲが４つの部分照明領域ＩＲａ〜ＩＲｄにより構成されている。しかしながら、これに限定されることなく、照明領域を構成する部分照明領域の数（ひいては偏向部材の数、偏向要素の種類数など）は複数であれば良い。
【００７３】
なお、第１実施形態および変形例では、複数の部分照明領域ＩＲａ〜ＩＲｄからなる照明領域ＩＲの形状がｘ２方向（マスクＭ上におけるＸ方向に対応）に細長い矩形状であったが、照明領域ＩＲの形状の全体的な形状は矩形状には限定されず、各々の部分照明領域の形状も矩形状には限定されず、たとえば台形状や平行四辺形状であってもよい。
【００７４】
また、複数の部分照明領域ＩＲａ〜ＩＲｄは互いに密接して配置される必要はなく、複数の部分照明領域ＩＲａ〜ＩＲｄが離散的に配置されていても良い。言い換えると、複数の部分照明領域ＩＲａ〜ＩＲｄの集合体である照明領域ＩＲの数は、１つには限定されない。
【００７５】
たとえば、図９に示すように、複数の部分照明領域ＩＲａ〜ＩＲｄを千鳥状に配置してもよい。図９において、複数の部分照明領域ＩＲａ〜ＩＲｄは、走査方向（Ｙ方向）を横切る方向である非走査方向（典型的には走査直交方向であるＸ方向）に沿って離散的に配置された複数の部分照明領域ＩＲａ、ＩＲｃを有する第１の列と、この第１の列と走査方向に異なる位置であって非走査方向に沿って離散的に配置された複数の部分照明領域ＩＲｂ、ＩＲｄを有する第２の列とを、第１および第２の列の複数の部分照明領域同士が走査方向側から見て重なるように配置しても良い。
【００７６】
また、第１実施形態および変形例では、偏向部材７ａ〜７ｄ、および偏向要素７１ａ〜７１ｄが、くさび状のプリズムの形態を有する。しかしながら、これに限定されることなく、偏向ユニットを構成する複数の偏向部材、および複数種類の偏向要素の具体的な構成については様々な形態が可能である。
【００７７】
たとえば偏向ユニットを構成する複数の偏向部材７ａ〜７ｄや偏向要素７１ａ〜７１ｄを所定の頂角をなして設けられる２面の平面を有するくさび状のプリズムではなく、少なくとも一方の平面を曲面とした偏心レンズとしても良い。また、複数の偏向部材７ａ〜７ｄや偏向要素７１ａ〜７１ｄを屈折部材ではなく、反射面を持つ反射部材や回折面を持つ回折光学素子で構成しても良い。このとき、反射面や回折面が光学パワーを有していても良い。また、反射面や回折面の数は２面以上であっても良い。これら複数面の反射面や回折面の間に光学系、典型的には結像光学系が介在していても良い。
【００７８】
たとえば、偏向ユニットを複数の反射面で構成した図１０に示すように、オプティカルインテグレータとしてのマイクロフライアイレンズと偏向ユニットとの間に結像光学系を配置しても良い。なお、図１０においては、説明の理解を容易にするため、空間光変調器３と偏向ユニット７２との間に介在するリレー光学系４およびマイクロフライアイレンズ６の図示を省略するとともに、偏向ユニット７２とマスクＭとの間に介在するマスクブラインド９および結像光学系１０の図示を省略している。
【００７９】
図１０における局所座標系（ｘ２，ｙ２，ｚ２）では、空間光変調器３から偏向ユニット７２へ向かう光軸ＡＸに対応する方向にｚ２軸が、ｚ２軸と直交する平面において全体座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）のＸ軸に対応する方向にｘ２軸が、ｚ２軸と直交する平面においてｘ２軸と直交する方向にｙ２軸が設定されている。図１０を参照すると、図示なきマイクロフライアイレンズの後側焦点面またはその近傍の照明瞳４１と光学的に共役な位置に、４つの偏向部材７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄからなる偏向ユニット７２が配置されている。図１０における、並列的に配置された偏向部材７２ａ〜７２ｄは、例えば平面反射面を備えた反射鏡の形態を有する。
【００８０】
図１０に示す変形例においても、空間光変調器３の複数のミラー要素のうち、第１ミラー要素群に属する複数のミラー要素３ａを経た光Ｌ１ａが照明瞳４１上の第１領域に輪帯状の第１瞳強度分布２１ａを形成する。同様に、第２ミラー要素群に属する複数のミラー要素を経た光Ｌ１ｂが照明瞳４１上の第２領域に輪帯状の第２瞳強度分布２１ｂを形成する。第３ミラー要素群に属する複数のミラー要素を経た光Ｌ１ｃが照明瞳４１上の第３領域に輪帯状の第３瞳強度分布２１ｃを形成し、第４ミラー要素群に属する複数のミラー要素３経た光Ｌ１ｄが照明瞳４１上の第４領域に輪帯状の第４瞳強度分布２１ｄを形成する。
【００８１】
そして、照明瞳４１と光学的に共役な位置を形成するリレー光学系７３によって、各瞳強度分布２１ａ〜２１ｄの像２３ａ〜２３ｄが偏向ユニット７２の近傍に形成される。第１瞳強度分布２１ａの像２３ａに関連する光Ｌ１ａは、像２３ａに対応して配置された第１偏向部材７２ａにより反射された後、コンデンサー光学系８を介してマスクＭのパターン面上に矩形状の第１部分照明領域ＩＲａを重畳的に形成する。同様に、第２瞳強度分布２１ｂの像２３ｂに関連する光Ｌ１ｂは、像２３ｂに対応して配置された第２偏向部材７２ｂにより反射された後、コンデンサー光学系８を介してマスクＭのパターン面上に矩形状の第２部分照明領域ＩＲｂを重畳的に形成し、第３瞳強度分布２１ｃの像２３ｃに関連する光Ｌ１ｃは、像２３ｃに対応して配置された第２偏向部材７２ｃにより反射された後、コンデンサー光学系８を介してマスクＭのパターン面上に矩形状の第３部分照明領域ＩＲｃを重畳的に形成する。そして、第４瞳強度分布２１ｄの像２３ｄに関連する光Ｌ１ｄは、像２３ｄに対応して配置された第４偏向部材７２ｄにより反射された後、コンデンサー光学系８を介してマスクＭのパターン面上に矩形状の第４部分照明領域ＩＲｄを重畳的に形成する。
【００８２】
このように図１０の変形例においても、マスクＭのパターン面には、４つの部分照明領域ＩＲａ〜ＩＲｄからなる照明領域ＩＲ、すなわちｘ２方向（マスクＭ上におけるＸ方向に対応）に細長い矩形状の照明領域ＩＲが形成される。なお、上述の実施形態並びに変形例では、屈折部材または反射部材のみを用いたが、屈折部材や反射部材、回折光学素子を組み合わせて用いても良い。
【００８３】
また、第１実施形態および変形例では、偏向部材７ａ〜７ｄ、および偏向要素７１ａ〜７１ｄが、マイクロフライアイレンズ６の後側焦点面またはその近傍に配置されている。しかしながら、これに限定されることなく、偏向ユニットを構成する複数の偏向部材、および複数種類の偏向要素の配置については様々な変形例が可能である。一例として、結像光学系１０の瞳位置またはその近傍に偏向ユニットを配置することもできる。
【００８４】
また、第１実施形態および変形例では、照明光路を横切る面でのマイクロフライアイレンズ６の全体形状を、円に外接する正方形状としたが、マイクロフライアイレンズ６の全体形状は正方形状には限定されず、たとえば１：１とは異なる縦横比を持つ長方形状であっても良い。このとき、複数の光強度分布２０ａ〜２０ｄおよびこれらに対応する複数の瞳強度分布２１ａ〜２１ｄを、照明光路を横切る一方向に沿って配置しても良い。そして、偏向ユニットを構成する複数の偏向部材および偏向要素による光の偏向角度は、複数の瞳強度分布２１ａ〜２１ｄの配置に合わせて設定すれば良い。
【００８５】
また、第１実施形態および変形例では、偏向ユニットを構成する複数の偏向部材および偏向要素による光の偏向角度は固定的なものであったが、複数の偏向部材および偏向要素による光の偏向角度を可変としても良い。このとき、偏向部材または偏向要素として屈折部材を用いる際には、可変頂角プリズムまたは頂角が異なる複数のくさび状プリズムを交換可能としたものを用いることができ、反射部材を用いる際には、反射面の傾角を可変とするか傾角が異なる複数の反射面を交換可能としたものを用いることができ、回折光学素子を用いる場合には、偏向角度が異なる複数の回折面を交換可能としたものを用いることができる。
【００８６】
また、第１実施形態および変形例では、たとえばくさび状プリズム等の光を偏向させる偏向部材および偏向要素を偏向部と見なしたが、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自体を偏向部と見なすこともできる。この場合、図１１に示すように、照明光路を横切る面に複数のフライアイレンズを並列に配置すると共に、並列配置された各々のフライアイレンズの光軸が照明光学系の光軸（典型的には、コンデンサー光学系の光軸）に対して傾斜するように配置する。
【００８７】
図１１（ａ）における局所座標系（ｘ２，ｙ２，ｚ２）では、直線状に展開された光軸ＡＸに対応する方向にｚ２軸が、ｚ２軸と直交する平面において全体座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）のＸ軸に対応する方向にｘ２軸が、ｚ２軸と直交する平面においてｘ２軸と直交する方向にｙ２軸が設定されている。図１１を参照すると、空間光変調器３の複数のミラー要素のうち、第１ミラー要素群に属する複数のミラー要素を経た光Ｌ１ａが図示なきリレー光学系を介してフライアイレンズ６０ａに入射し、第２ミラー要素群に属する複数のミラー要素を経た光Ｌ１ｂが図示なきリレー光学系を介してフライアイレンズ６０ｂに入射する。フライアイレンズ６０ａ（６０ｂ）を示す図１１（ｂ）のように、フライアイレンズ６０ａ（６０ｂ）の光軸は、フライアイレンズ６０ａ（６０ｂ）が有する複数の光学要素（第１群の単位波面分割面、第２群の単位波面分割面）の光軸ＡＸ６０１と平行な軸であって且つこれらの光軸ＡＸ６０１と直交する面での複数の光学要素が配置される領域の中心を通る軸ＡＸ６０（ＡＸ６１）とすることができる。
【００８８】
傾斜配置された各フライアイレンズ６０ａ、６０ｂからの光は、コンデンサー光学系８を介して、被照射面とみなすことができるマスクＭのパターン面上における部分照明領域ＩＲａ、ＩＲｂに達する。これら部分照明領域ＩＲａ、ＩＲｂの位置は、傾斜配置されたフライアイレンズ６０ａ、６０ｂの光軸ＡＸ６０（ＡＸ６１）とコンデンサー光学系８の光軸ＡＸとのなす角度を適宜設定することにより、所望の位置とすることができる。このとき、各々のフライアイレンズ６０ａ、６０ｂの入射側に、たとえばくさび状のプリズムからなり、空間光変調器３からの光を偏向する偏向部を設けても良い。また、傾斜配置される複数のフライアイレンズを一体に設けても良い。
【００８９】
また、各々のフライアイレンズ６０ａ、６０ｂのうち少なくとも１つのフライアイレンズの光軸がコンデンサー光学系の光軸と非平行であれば良い。また、図１１（ｃ）のように、各々のフライアイレンズとして、光軸方向に離間して設けられた複数のレンズアレイを有し、これらのレンズアレイ同士を光軸直交面内で偏心配置してレンズアレイの光軸ＡＸ６０２がコンデンサー光学系８の光軸ＡＸに対して傾斜する構成であっても良い。
【００９０】
また、図１２に示すように、各々のフライアイレンズ６０ａ、６０ｂごとに備えられた複数の空間光変調器３０ａ、３０ｂを設ける構成であっても良い。このとき、各空間光変調器３０ａ、３０ｂと協働してフライアイレンズ６０ａ、６０ｂの入射側の面に光強度分布を形成するリレー光学系４０ａ、４０ｂも、各々のフライアイレンズ６０ａ、６０ｂごとに備えれば良い。
【００９１】
なお、上述の実施形態および変形例において、各部分照明領域ＩＲａ〜ＩＲｄに対するテレセントリック性を調整するために、各部分照明領域ＩＲａ〜ＩＲｄへ向かう光Ｌ１ａ〜Ｌ１ｄの光路中に、別の偏向部材を配置しても良い。
【００９２】
図１３は、第２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。第２実施形態は、第１実施形態と類似の構成を有する。しかしながら、第２実施形態では、マイクロフライアイレンズ６および偏向ユニット７に代えて、レンズアレイ（またはマイクロレンズアレイ）１２および可動レンズ１３が配置されている点が、第１実施形態と相違している。したがって、図１３では、図１に示す構成要素と同様の機能を有する要素に、図１と同じ参照符号を付している。以下、第１実施形態との相違点に着目して第２実施形態の構成および作用を説明する。
【００９３】
第２実施形態において、レンズアレイ１２は、図１４に示すように、光軸ＡＸと直交する平面（ＸＺ平面）に沿って並列的に配置された複数のレンズ要素１２ａにより構成されている。リレー光学系４は、その前側焦点位置が空間光変調器３の配列面またはその近傍に位置し、且つその後側焦点位置がレンズアレイ１２の入射側の面またはその近傍に位置している。すなわち、リレー光学系４は、空間光変調器３の配列面とレンズアレイ１２の入射側の面とを光学的にフーリエ変換の関係に設定している。
【００９４】
可動レンズ１３は、例えば光軸ＡＸ方向に移動可能に構成された単一の両凸レンズであって、レンズアレイ１２のレンズ要素１２ａの後側焦点位置を含む空間に配置されている。ここで、レンズ要素１２ａの後側焦点位置を含む空間とは、レンズ要素１２ａの後側焦点位置よりも光源側（図１４中左側）の光路に配置されてパワーを持つ光学部材であるレンズアレイ１２と、レンズ要素１２ａの後側焦点位置よりも被照射面側（図１４中右側）の光路に配置されてパワーを持つ光学部材であるコンデンサー光学系８とにより区切られる空間として定義される。第２実施形態では、制御系ＣＲからの指令にしたがって可動レンズ１３を光軸ＡＸ方向に移動させる駆動部１４が設けられている。
【００９５】
空間光変調器３からレンズアレイ１２に光束が入射すると、入射光束は複数のレンズ要素１２ａにより波面分割され、各レンズ要素１２ａを経た部分光束は可動レンズ１３の対応する部分領域に入射する。図１４に示すように、可動レンズ１３が光軸ＡＸに沿って所要の基準位置にある場合、光軸ＡＸ上のレンズ要素１２ａおよび可動レンズ１３の対応する中央領域を経た光は、例えば可動レンズ１３の直後に１つの小光源Ｋ１を形成する。
【００９６】
小光源Ｋ１からの光は、コンデンサー光学系８を介して平行光束になり、マスクブラインド面９ａに、光軸ＡＸを中心とした照野５１を形成する。マスクブラインド面９ａは、照明光学装置（１〜１４）の被照射面であるマスクＭのパターン面と光学的に共役な面である。図１４では、図面の明瞭化のために、レンズアレイ１２を構成する複数のレンズ要素１２ａのうちの５つのレンズ要素１２ａだけを図示している。
【００９７】
可動レンズ１３が基準位置にある場合、光軸ＡＸから＋Ｘ方向に最も離れたレンズ要素１２ａおよび可動レンズ１３の対応する周辺領域を経た光は、例えば可動レンズ１３の直後に１つの小光源Ｋ２を形成した後に、コンデンサー光学系８を介してマスクブラインド面９ａに照野５１と部分的に重複した照野５２を形成する。可動レンズ１３の周辺領域の偏向作用を受けるため、照野５２の中心位置は照野５１の中心である光軸ＡＸから−Ｘ方向に位置ずれする。
【００９８】
同様に、可動レンズ１３が基準位置にある場合、光軸ＡＸから−Ｘ方向に最も離れたレンズ要素１２ａおよび可動レンズ１３の対応する周辺領域を経た光は、例えば可動レンズ１３の直後に１つの小光源Ｋ３を形成した後に、コンデンサー光学系８を介してマスクブラインド面９ａに照野５１と部分的に重複した照野５３を形成する。可動レンズ１３の周辺領域の偏向作用を受けるため、照野５３の中心位置は照野５１の中心である光軸ＡＸから＋Ｘ方向に位置ずれする。
【００９９】
可動レンズ１３が基準位置から光源側（図１４中左側）へ移動すると、光軸ＡＸ上のレンズ要素１２ａおよび可動レンズ１３の対応する中央領域を経た光は、コンデンサー光学系８を介して収束光束になり、マスクブラインド面９ａに照野５１よりも小さい照野５１ａ（不図示）を形成する。照野５１ａの中心位置は、照野５１の場合と同様に光軸ＡＸ上にある。光軸ＡＸからＸ方向に最も離れたレンズ要素１２ａおよび可動レンズ１３の対応する周辺領域を経た光は、コンデンサー光学系８を介して、マスクブラインド面９ａに照野５２，５３よりも小さい照野５２ａ，５３ａ（不図示）を形成する。照野５２ａ，５３ａの中心位置は、照野５１ａの中心である光軸ＡＸからＸ方向に位置ずれする。
【０１００】
一方、可動レンズ１３が基準位置から被照射側（図１４中右側）へ移動すると、光軸ＡＸ上のレンズ要素１２ａおよび可動レンズ１３の対応する中央領域を経た光は、コンデンサー光学系８を介して発散光束になり、マスクブラインド面９ａに照野５１よりも大きい照野５１ｂ（不図示）を形成する。照野５１ｂの中心位置は、照野５１の場合と同様に光軸ＡＸ上にある。光軸ＡＸからＸ方向に最も離れたレンズ要素１２ａおよび可動レンズ１３の対応する周辺領域を経た光は、コンデンサー光学系８を介して、マスクブラインド面９ａに照野５２，５３よりも大きい照野５２ｂ，５３ｂ（不図示）を形成する。照野５２ｂ，５３ｂの中心位置は、照野５１ｂの中心である光軸ＡＸからＸ方向に位置ずれする。
【０１０１】
このように、レンズアレイ１２と可動レンズ１３とは、並列的に配置された複数のレンズ要素（波面分割要素）１２ａを有する波面分割部材を構成している。駆動部１４は、可動レンズ１３を光軸ＡＸ方向に移動させて、レンズアレイ１２の各レンズ要素１２ａを経た光によりマスクブラインド面９ａ（ひいては照明光学装置の被照射面であるマスクＭのパターン面）に形成される照野の大きさおよび位置を変化させる。
【０１０２】
第２実施形態では、空間光変調器３を経た光が、複数のミラー要素３ａの姿勢に応じた光強度分布を、レンズアレイ１２の入射側の面に可変的に形成する。レンズアレイ１２に入射した光束は、複数のレンズ要素１２ａにより波面分割される。各レンズ要素１２ａを経た部分光束は、可動レンズ１３の対応する部分領域を経て、例えば可動レンズ１３の直後に小光源を形成する。各小光源からの光は、コンデンサー光学系８を介して、マスクブラインド面９ａ上で重畳される。可動レンズ１３の直後の照明瞳に形成された複数の小光源からなる実質的な面光源は、レンズアレイ１２の入射側の面に形成される光強度分布とほぼ同じ光強度分布を有する二次光源（瞳強度分布）である。
【０１０３】
以下、第２実施形態の作用効果の説明に先立ち、図１５を参照して、通常の照明光学装置における照明瞳面６１と被照射面６２上の照明領域６２ａとの間の光線の対応関係を説明する。図１５では、例えばフライアイレンズのようなオプティカルインテグレータの直後の照明瞳面６１に形成される複数の小光源Ｋ１１，Ｋ１２，Ｋ１３からの光が、コンデンサー光学系６３を介して、被照射面６２上の照明領域６２ａで重畳される。換言すれば、各小光源Ｋ１１〜Ｋ１３からの光は、被照射面６２上において互いに同じ位置に同じサイズの照野６２ａを重畳的に形成する。
【０１０４】
図１５を参照すると、照明領域６２ａの中心点Ｐ１に垂直入射する光線Ｌ１１は、光軸ＡＸ上の小光源Ｋ１１から光軸ＡＸ方向（Ｙ方向）に射出された光線Ｌ１１に対応している。中心点Ｐ１に対してＸＹ平面に沿って最大角度で入射する光線Ｌ１２，Ｌ１３は、光軸ＡＸからＸ方向に最も離れた小光源Ｋ１２，Ｋ１３から光軸ＡＸ方向に射出された光線Ｌ１２，Ｌ１３に対応している。
【０１０５】
照明領域６２ａにおいて光軸ＡＸから＋Ｘ方向に最も離れた周辺の点Ｐ２および−Ｘ方向に最も離れた周辺の点Ｐ３に垂直入射する光線Ｌ１４，Ｌ１５は、光軸ＡＸ上の小光源Ｋ１１からＸＹ平面に沿って光軸ＡＸに対して最大角度で射出された光線Ｌ１４，Ｌ１５に対応している。周辺の点Ｐ２およびＰ３に対してＸＹ平面に沿って最大角度で入射する光線Ｌ１６，Ｌ１７およびＬ１８，Ｌ１９は、光軸ＡＸからＸ方向に最も離れた小光源Ｋ１２，Ｋ１３からＸＹ平面に沿って光軸ＡＸに対して最大角度で射出された光線Ｌ１６，Ｌ１７およびＬ１８，１Ｌ９に対応している。
【０１０６】
このように、小光源Ｋ１１〜Ｋ１３のＸ方向の位置情報は、コンデンサー光学系６３のフーリエ変換作用により、照明領域６２ａにおけるＸＹ平面の角度情報に変換される。逆に、小光源Ｋ１１〜Ｋ１３からの光線のＸＹ平面における角度情報は、コンデンサー光学系６３のフーリエ変換作用により、照明領域６２ａにおけるＸ方向の位置情報に変換される。したがって、図示を省略するが、ＹＺ平面における照明瞳面６１と被照射面６２上の照明領域６２ａとの間の光線の対応関係は、図１５に示すＸＹ平面における光線の対応関係と同様である。
【０１０７】
図１６は、図１５の照明領域６２ａの各点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に関する瞳強度分布Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３について説明する図である。図１５を参照して説明したように、照明領域６２ａの中心点Ｐ１に垂直入射する光線Ｌ１１は、光軸ＡＸ上の小光源Ｋ１１から光軸ＡＸ方向に射出された光線Ｌ１１に対応している。中心点Ｐ１に最大角度で入射する光線（Ｌ１２，Ｌ１３など）は、光軸ＡＸから最も離れた小光源Ｋ１２，Ｋ１３から光軸ＡＸ方向に射出された光線（Ｌ１２，Ｌ１３など）に対応している。
【０１０８】
また、図１５を参照して説明したように、照明領域６２ａ上の周辺の点Ｐ２，Ｐ３に垂直入射する光線Ｌ１４，Ｌ１５は、光軸ＡＸ上の小光源Ｋ１１から光軸ＡＸに対して最大角度で射出された光線（Ｌ１４，Ｌ１５など）に対応している。周辺の点Ｐ２およびＰ３に最大角度で入射する光線（Ｌ１６〜Ｌ１９など）は、光軸ＡＸから最も離れた小光源Ｋ１２，Ｋ１３から光軸ＡＸに対して最大角度で射出された光線（Ｌ１６〜Ｌ１９など）に対応している。
【０１０９】
上述したように、可動レンズ１３が基準位置にある場合、光軸ＡＸからＸ方向に最も離れた小光源Ｋ２，Ｋ３からの光により形成される照野５２，５３の中心は、光軸ＡＸ上の小光源Ｋ１からの光により形成される照野５１の中心である光軸ＡＸからＸ方向側へ位置ずれする。以下、図１７に示すように、被照射面であるマスクＭのパターン面に形成すべき照明領域に対応するマスクブラインド面９ａ上の照野５０が、照野５１よりも小さく且つ照野５１と同様に光軸ＡＸを中心とするように設定されているものとする。
【０１１０】
この場合、図１７（ａ）に示すように、光軸ＡＸ上のレンズ要素１２ａを経た光により形成される照野５１（５１ａ，５１ｂ）の中心は、照野５０の中心と一致している。しかしながら、図１７（ｂ）に示すように、光軸ＡＸから＋Ｘ方向に最も離れたレンズ要素１２ａを経た光により形成される照野５２（５２ａ，５２ｂ）の中心は、照野５０の中心から−Ｘ方向に位置ずれする。また、図１７（ｃ）に示すように、光軸ＡＸから−Ｘ方向に最も離れたレンズ要素１２ａを経た光により形成される照野５３（５３ａ，５３ｂ）の中心は、照野５０の中心から＋Ｘ方向に位置ずれする。
【０１１１】
一般に、レンズ要素１２ａに入射する部分光束の光強度分布は均一ではないため、各レンズ要素１２ａを経てマスクブラインド面９ａ上に形成される照野の光強度分布も均一ではない。また、可動レンズ１３の光軸ＡＸ方向の移動により、各レンズ要素１２ａを経て形成される照野の大きさが変化し、ひいては各照野の光強度分布が変化する。各レンズ要素１２ａを経て形成される照野の光強度分布が均一ではなく且つ変化すると、図１７中両方向矢印で示すように、照野５０の中心点Ｐ１に入射する光線、周辺の点Ｐ２に入射する光線、および周辺の点Ｐ３に入射する光線の強度がそれぞれ変化する。
【０１１２】
このように、第２実施形態では、可動レンズ１３を光軸ＡＸ方向に移動させると、レンズアレイ１２の各レンズ要素１２ａを経てマスクブラインド面９ａに形成される照野の大きさおよび位置が変化し、ひいては各レンズ要素１２ａを経て形成される照野の光強度分布が変化する。その結果、可動レンズ１３の移動量および移動の向きに応じて、マスクブラインド面９ａ上の照野５０のＸ方向に沿った各点での瞳強度分布が互いに異なる態様にしたがって変化し、ひいては被照射面であるマスクＭのパターン面に形成すべき照明領域上のＸ方向（マスクブラインド面９ａにおけるＸ方向に対応）に沿った各点での瞳強度分布が互いに異なる態様にしたがって変化する。
【０１１３】
具体的に、第２実施形態では、制御系ＣＲが、被照射面であるマスクＭのパターン面またはマスクＭのパターン面と光学的に共役なウェハＷの表面上の所定の点に到達する光の角度方向の強度分布を計測する瞳強度分布計測部ＤＴｒ，ＤＴｗの計測結果に基づいて、駆動部１４を制御する。駆動部１４は、瞳強度分布計測部ＤＴｒ，ＤＴｗからの出力を用いて、可動レンズ１３を光軸ＡＸ方向に移動させることにより、レンズアレイ１２の各レンズ要素１２ａを経てマスクブラインド面９ａに形成される照野の大きさおよび位置が変化させることにより、Ｘ方向に沿って細長い矩形状の照明領域におけるＸ方向に沿った各点での瞳強度分布を調整する。こうして、第２実施形態の照明光学装置（１〜１４）では、照明領域上の各点での瞳強度分布をそれぞれ所要の分布に調整することができる。
【０１１４】
なお、第２実施形態では、並列的に配置された複数の第１要素を有する第１光学部材としてレンズアレイ１２を用い、レンズアレイ１２を構成するレンズ要素１２ａの後側において光軸ＡＸ方向に移動可能な第２光学部材として単一の両凸レンズからなる可動レンズ１３を用いている。しかしながら、これに限定されることなく、第１光学部材および第２光学部材の具体的な構成については様々な形態が可能である。
【０１１５】
一例として、第１レンズと、該第１レンズから間隔を隔てて後側に配置された第２レンズとにより第２光学部材を構成し、第１レンズおよび第２レンズのうちの少なくとも一方を光軸方向に移動可能に構成することもできる。一般に、第２実施形態と同様の効果を得るには、第２光学部材が光軸方向に移動可能な少なくとも１つのパワー部材を有することが必要である。
【０１１６】
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３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。
【０１１７】
上述の実施形態では、瞳分布形成用の空間光変調器として、所定面内に配列されて個別に制御される複数のミラー要素３ａを備えた反射型の空間光変調器３を用いている。しかしながら、瞳分布形成用の空間光変調器として、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。
【０１１８】
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。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空間光変調素子を用いることができる。空間光変調素子を用いた露光装置は、たとえば米国特許公開第２００７／０２９６９３６号公報に開示されている。また、上述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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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１８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１８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）。
【０１２１】
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。
【０１２２】
図１９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１９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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
また、上述の実施形態では、ウェハＷのショット領域にマスクＭのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置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、ウェハＷの各露光領域にマスクＭのパターンを一括露光する動作を繰り返すステップ・アンド・リピート方式の露光装置に対して本発明を適用することもできる。
【０１２９】
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（または照明光学装置）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（または照明光学装置）に対して本発明を適用することもできる。
【符号の説明】
【０１３０】
１  ビーム送光部
３  空間光変調器
４  リレー光学系
６  マイクロフライアイレンズ（オプティカルインテグレータ）
７  偏向ユニット
７ａ〜７ｄ  偏向部材
７１ａ〜７１ｄ  偏向要素
８  コンデンサー光学系
９  マスクブラインド
１０  結像光学系
１２  レンズアレイ
１３  可動レンズ
ＬＳ  光源
ＤＴｒ，ＤＴｗ  瞳強度分布計測部
ＣＲ  制御系
Ｍ  マスク
ＭＳ  マスクステージ
ＰＬ  投影光学系
Ｗ  ウェハ
ＷＳ  ウェハステージ
【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】
2015005676.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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