(57)【要約】【課題】高精度な露光を実現する。【解決手段】パターンが形成されたレチクルＲのパターン面に対するフーリエ変換相当面（例えば、照明光学系又は投影光学系ＰＬの瞳面など）における光量分布が光軸に関して回転非対称となる照明条件（例えばダイポール照明条件など）の下で、投影光学系に発生するセンターアスを補正し、該補正後の投影光学系を介してウエハＷ上にパターンを転写する。これにより、照明条件に起因して生じる投影光学系のセンターアスの影響が低減されるので、高精度な露光を実現することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光によりマスクを照明し、前記マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して感光物体上に転写する露光方法であって、
前記パターンが形成された前記マスクのパターン面に対するフーリエ変換相当面における光量分布が光軸に関して回転非対称となる照明条件の下で前記投影光学系に発生するセンターアスを補正する工程を含む露光方法。
【請求項２】
前記照明条件は、前記パターン面に対するフーリエ変換相当面に光軸からほぼ同一距離だけ偏心した２つの位置で極大値を有する光量分布が形成されるダイポール照明条件であることを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
【請求項３】
照明光によりマスクを照明し、前記マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して感光物体上に転写する露光方法であって、
異方性の結像特性が前記投影光学系に生じるような所定の第１の照明条件下で第１パターンを感光物体上に転写する第１転写工程と；
前記第１の照明条件下で前記投影光学系に生じる異方性の結像特性を緩和するような結像特性が前記投影光学系に生じるような第２の照明条件下で第２パターンを感光物体上に転写する第２転写工程と；を含む露光方法。
【請求項４】
前記第１の照明条件は、前記第１パターンが形成されたマスクのパターン面に対するフーリエ変換相当面に第１軸方向に関して光軸からほぼ同一距離だけ偏心した２つの位置で極大値を有する光量分布が形成される第１のダイポール照明条件であり、
前記第２の照明条件は、前記第２パターンが形成されたマスクのパターン面に対するフーリエ変換相当面に第１軸方向に直交する第２軸方向に関して光軸からほぼ同一距離だけ偏心した２つの位置で極大値を有する光量分布が形成される第２のダイポール照明条件であることを特徴とする請求項３に記載の露光方法。
【請求項５】
前記第１パターンは、前記第１の照明条件に応じた方向を周期方向とする周期パターンを主として含み、
前記第２パターンは、前記第２の照明条件に応じた方向を周期方向とする周期パターンを主として含むことを特徴とする請求項３又は４に記載の露光方法。
【請求項６】
前記第１転写工程と前記第２転写工程とは、交互に実行されることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項７】
前記第１転写工程、第２転写工程は、前記感光物体の１ロットの処理が終了する毎に、交互に実行されることを特徴とする請求項６に記載の露光方法。
【請求項８】
前記第１転写工程では、前記第１パターンを走査露光方式で感光物体上に転写し、
前記第２転写工程では、前記第２パターンを走査露光方式で感光物体上に転写することを特徴とする請求項３〜７のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項９】
前記第１転写工程と前記第２転写工程とで、走査方向を９０°変更することを特徴とする請求項８に記載の露光方法。
【請求項１０】
前記投影光学系は、前記パターンを照明する照明領域がその光軸から偏心した反射屈折系であり、
前記第１転写工程と前記第２転写工程との少なくとも一方で、前記照明領域の偏心に起因する、前記投影光学系の波面収差をツェルニケ多項式を用いて級数展開した複数のツェルニケ項のうちの１θ成分項を考慮した露光が行われることを特徴とする請求項８又は９に記載の露光方法。
【請求項１１】
照明光によりマスクを照明し、前記マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して感光物体上に転写する露光方法であって、
センターアスが前記投影光学系に生じるような所定の照明条件下で前記パターンの転写を行うに際し、前記照明条件に応じた方向を周期方向とする周期パターンに着目して前記投影光学系の光軸方向に関する前記感光物体の位置を調整する調整工程と；
前記光軸方向の位置が調整された前記感光物体上に前記パターンを転写する転写工程と；を含む露光方法。
【請求項１２】
前記照明条件は、前記パターンが形成されたマスク上のパターン面に対するフーリエ変換相当面に光軸に関して回転非対称な光量分布を生じる照明条件であることを特徴とする請求項１１に記載の露光方法。
【請求項１３】
前記照明条件は、前記パターン面に対するフーリエ変換相当面に光軸からほぼ同一距離だけ偏心した２つの位置で極大値を有する光量分布が形成されるダイポール照明条件であることを特徴とする請求項１２に記載の露光方法。
【請求項１４】
リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、
前記リソグラフィ工程では、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の露光方法を実行する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、露光方法及びデバイス製造方法に係り、さらに詳しくは、半導体素子、液晶表示素子等の電子デバイス（マイクロデバイス）の製造におけるリソグラフィ工程で用いられる露光方法及び該露光方法を含むデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体素子又は液晶表示素子等をフォトリソグラフィ工程で製造する際に、種々の露光装置が使用されており、現在では、フォトマスク又はレチクル（以下、「レチクル」と総称する）のパターンを、投影光学系を介して表面にフォトレジスト等の感光剤が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の基板上に転写する投影露光装置、例えば所謂ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッパ）が用いられている。
【０００３】
近年、半導体素子の高集積化に伴い、矩形又は円弧状の照明光によりレチクルを照明し、レチクル及び基板を投影光学系に対して１次元方向に同期走査することにより、レチクルパターンを投影光学系を介して基板上に逐次転写する所謂スリット・スキャン方式、あるいは、所謂ステップ・アンド・スキャン方式などの走査型露光装置が開発されるようになってきた。かかる走査型露光装置によれば、収差の最も少ない投影光学系の有効露光フィールドの一部（中央部）のみを使用してレチクルパターンの転写が可能となるため、静止型露光装置に比べてより微細なパターンをより高精度に露光することが可能になる。また、走査型露光装置によれば、走査方向には投影光学系の制限を受けずに露光フィールドを拡大することができるので、大面積露光が可能であり、また、投影光学系に対してレチクル及びウエハを相対走査することで平均化効果があり、ディストーションや焦点深度、露光量分布の均一性などの向上が期待出来る等のメリットがある。
【０００４】
この一方、走査型露光装置においては、レチクルを照明する照明領域が非走査方向に細長い矩形又は円弧状の形状であるため、投影光学系が照明光を吸収することによって、光軸に直交する直交２軸方向に関して変化の様子が異なる結像特性（以下、本明細書において「異方性の結像特性」とも呼ぶ）、例えば長方形ディストーションや、センターアスなどが発生し、かつこの異方性の結像特性は、照明光の吸収に応じて変化する。ここで、センターアスとは、投影光学系の光軸中心近傍のフォーカスの異方性を意味し、より具体的には、相互に直交する方向を周期方向とする第１パターンと第２パターンとが、投影光学系の光軸近傍に配置された場合に、これら第１パターンと第２パターンとの結像位置（光軸方向に関する位置）が、ずれるような投影光学系の結像特性を意味する。なお、フォーカスの異方性とは、非点収差に他ならない。本明細書においては、このような意味で、「センターアス」、「フォーカスの異方性」などの用語を用いるものとする。
【０００５】
走査型露光装置において照明光の吸収に起因する異方性結像特性の劣化を抑制することができる投影光学系に関する発明、及び投影光学系の照明光吸収による異方性結像特性の変化を抑制して露光精度を向上させる走査型露光装置に関する発明が、本出願人によって先に提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００６】
ところで、近時の露光装置では、実効的な焦点深度を必要以上に低下させることなく、かつ解像力を向上させる超解像技術の一種として、２光束干渉を利用した変形照明、例えば二重極照明（ダイポール照明）などが、周期パターンを転写対象とする露光の際に比較的多く用いられるようになってきた。
【０００７】
本発明者等は、走査型露光装置において、上記のダイポール照明などを採用した場合、前述のレチクルを照明する照明領域が非走査方向に細長いことに起因して生ずるセンターアスに比べて格段に大きなセンターアスが、そのダイポール照明に起因して生じることを見出した。このダイポール照明などの回転非対称な照明条件に起因するセンターアスは、走査型露光装置に限らず、ステッパ等の静止型露光装置であっても生じる。
【０００８】
しかるに、上記特許文献１に記載の技術は、照明領域が非走査方向に細長いことに起因して生ずるセンターアスには対応可能であるが、ダイポール照明などを採用した場合に生じるセンターアスに十分に対応することは困難である。この他、ダイポール照明などを採用した場合に生じるセンターアスに十分対応可能な技術は、特に見当たらない。
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−２５８４９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、かかる事情の下でなされたもので、その第１の目的は、照明条件に起因して生じる投影光学系の異方性の結像特性、主としてセンターアスの影響を低減し、高精度な露光を実現する露光方法を提供することにある。
【００１１】
本発明の第２の目的は、マイクロデバイスの生産性を向上させることが可能なデバイス製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に記載の発明は、照明光によりマスクを照明し、前記マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して感光物体上に転写する露光方法であって、前記パターンが形成された前記マスクのパターン面に対するフーリエ変換相当面における光量分布が光軸に関して回転非対称となる照明条件の下で前記投影光学系に発生するセンターアスを補正する工程を含む露光方法である。
【００１３】
本明細書において、回転非対称とは、回転対称でないという意味である。ここで、「回転対称」とは、通常の意味における「回転対称」、すなわち、「一つの図形等を一定軸（対称軸）まわりに一定の角度だけ回転しても変わらない性質」とは異なり、「一つの図形等を一定軸（対称軸）まわりに０°〜３６０°のいかなる角度で回転させても変わらない性質」を意味し、これ以外の場合は全て回転非対称である。本明細書では、かかる意味で「回転対称」及び「回転非対称」なる用語を用いるものとする。
【００１４】
これによれば、パターンが形成されたマスクのパターン面に対するフーリエ変換相当面（例えば、照明光学系の瞳面又は投影光学系の瞳面など）における光量分布が光軸に関して回転非対称となる照明条件の下で投影光学系に発生するセンターアスを補正する工程を含んでいるので、パターン面に対するフーリエ変換相当面における光量分布が光軸に関して回転非対称となる照明条件、例えばダイポール照明条件などに起因して投影光学系に発生するセンターアスが補正され、その補正された投影光学系によりパターンが感光物体上に転写される。従って、照明条件に起因して生じる投影光学系のセンターアスの影響を低減し、高精度な露光を実現することが可能となる。
【００１５】
この場合において、請求項２に記載の露光方法の如く、前記照明条件は、前記パターン面に対するフーリエ変換相当面に光軸からほぼ同一距離だけ偏心した２つの位置で極大値を有する光量分布が形成されるダイポール照明条件であることとすることができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、照明光によりマスクを照明し、前記マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して感光物体上に転写する露光方法であって、異方性の結像特性が前記投影光学系に生じるような所定の第１の照明条件下で第１パターンを感光物体上に転写する第１転写工程と；前記第１の照明条件下で前記投影光学系に生じる異方性の結像特性を緩和するような結像特性が前記投影光学系に生じるような第２の照明条件下で第２パターンを感光物体上に転写する第２転写工程と；を含む露光方法である。
【００１７】
これによれば、異方性の結像特性が投影光学系に生じるような所定の第１の照明条件下で第１パターンを感光物体上に転写し（第１転写工程）、前記第１の照明条件下で投影光学系に生じる異方性の結像特性を緩和するような結像特性が投影光学系に生じるような第２の照明条件下で第２パターンを感光物体上に転写する（第２転写工程）。
【００１８】
このため、第２パターンは、異方性の結像特性が緩和された状態で感光物体上に転写されることとなり、少なくとも第２パターンの転写に際しては、照明条件に起因して生じる投影光学系の異方性の結像特性、例えばセンターアスの影響を低減し、高精度な露光を実現することができる。
【００１９】
この場合において、請求項４に記載の露光方法の如く、前記第１の照明条件は、前記第１パターンが形成されたマスクのパターン面に対するフーリエ変換相当面に第１軸方向に関して光軸からほぼ同一距離だけ偏心した２つの位置で極大値を有する光量分布が形成される第１のダイポール照明条件であり、前記第２の照明条件は、前記第２パターンが形成されたマスクのパターン面に対するフーリエ変換相当面に第１軸方向に直交する第２軸方向に関して光軸からほぼ同一距離だけ偏心した２つの位置で極大値を有する光量分布が形成される第２のダイポール照明条件であることとすることができる。かかる場合には、投影光学系の照明光の吸収に起因する温度分布が回転対称に近づき異方性の結像性能、例えばセンターアスを減少させることが可能となる。
【００２０】
上記請求項３及び４に記載の各露光方法において、請求項５に記載の露光方法の如く、前記第１パターンは、前記第１の照明条件に応じた方向を周期方向とする周期パターンを主として含み、前記第２パターンは、前記第２の照明条件に応じた方向を周期方向とする周期パターンを主として含むこととすることができる。
【００２１】
上記請求項３〜５に記載の各露光方法において、請求項６に記載の露光方法の如く、前記第１転写工程と前記第２転写工程とは、交互に実行されることとすることができる。かかる場合には、第２パターンのみならず、第１パターンも、異方性の結像特性が緩和された状態で感光物体上に転写されることとなる。これは、第１の照明条件と第２の照明条件とは、一方の照明条件下で投影光学系に生じる異方性の結像特性、例えばセンターアスを、他方の照明条件下では緩和するような関係にあるからである。
【００２２】
この場合において、請求項７に記載の露光方法の如く、前記第１転写工程、第２転写工程は、前記感光物体の１ロットの処理が終了する毎に、交互に実行されることとすることができる。
【００２３】
上記請求項３〜７に記載の各露光方法において、請求項８に記載の露光方法の如く、前記第１転写工程では、前記第１パターンを走査露光方式で感光物体上に転写し、前記第２転写工程では、前記第２パターンを走査露光方式で感光物体上に転写することとすることができる。
【００２４】
この場合において、請求項９に記載の露光方法の如く、前記第１転写工程と前記第２転写工程とで、走査方向を９０°変更することとすることができる。
【００２５】
上記請求項８及び９に記載の各露光方法において、請求項１０に記載の露光方法の如く、前記投影光学系が、前記パターンを照明する照明領域がその光軸から偏心した反射屈折系である場合、前記第１転写工程と前記第２転写工程との少なくとも一方で、前記照明領域の偏心に起因する、前記投影光学系の波面収差をツェルニケ多項式（フリンジ・ツェルニケ多項式）を用いて級数展開した複数のツェルニケ項のうちの１θ成分項を考慮した露光が行われることとすることができる。
【００２６】
請求項１１に記載の発明は、照明光によりマスクを照明し、前記マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して感光物体上に転写する露光方法であって、センターアスが前記投影光学系に生じるような所定の照明条件下で前記パターンの転写を行うに際し、前記照明条件に応じた方向を周期方向とする周期パターンに着目して前記投影光学系の光軸方向に関する前記感光物体の位置を調整する調整工程と；前記光軸方向の位置が調整された前記感光物体上に前記パターンを転写する転写工程と；を含む露光方法である。
【００２７】
ここで、「照明条件に応じた方向」とは、センターアスが投影光学系に生じるような所定の照明条件では、所定方向を周期方向とする周期パターンの解像力が主として向上するが、その解像力が向上するパターンの周期方向を意味する。
【００２８】
これによれば、上記の所定の照明条件下でパターンの転写を行うに際し、照明条件に応じた方向を周期方向とする周期パターンに着目して投影光学系の光軸方向に関する感光物体の位置が調整される（調整工程）。例えば、投影光学系の光軸に直交する面内の第１軸方向を周期方向とするパターンを主として含むパターン（第１軸方向を周期方向とするパターンのみから成るパターンを含む）を転写する際、第１軸方向を周期方向とするパターンのベストフォーカス位置に感光物体表面が一致するように投影光学系の光軸方向に関する感光物体の位置が調整される。また、例えば投影光学系の光軸に直交する面内の第１軸方向に直交する第２軸方向を周期方向とするパターンを主として含むパターン（第２軸方向を周期方向とするパターンのみから成るパターンを含む）を転写する際、第２軸方向を周期方向とするパターンのベストフォーカス位置に感光物体表面が一致するように投影光学系の光軸方向に関する感光物体の位置が調整される。
【００２９】
そして、上記のようにして光軸方向の位置が調整された感光物体上に上記の照明条件下でパターンが転写される（転写工程）。
【００３０】
従って、対象とする周期方向のパターンにのみフォーカスに合わせることにより、対象となるパターンをベストフォーカスで露光することが可能となり、照明条件に起因して生じる投影光学系のセンターアスの影響を低減し、高精度な露光を実現することができる。
【００３１】
この場合において、請求項１２に記載の露光方法の如く、前記照明条件は、前記パターンが形成されたマスク上のパターン面に対するフーリエ変換相当面に光軸に関して回転非対称な光量分布を生じる照明条件であることとすることができる。
【００３２】
この場合において、請求項１３に記載の露光方法の如く、前記照明条件は、前記パターン面に対するフーリエ変換相当面に光軸からほぼ同一距離だけ偏心した２つの位置で極大値を有する光量分布が形成されるダイポール照明条件であることとすることができる。
【００３３】
請求項１４に記載の発明は、リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、前記リソグラフィ工程では、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の露光方法を実行することを特徴とするデバイス製造方法である。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の露光方法によれば、照明条件に起因して生じる投影光学系の異方性の結像特性、主としてセンターアスの影響を低減し、高精度な露光を実現することができるという効果がある。
【００３５】
また、本発明のデバイス製造方法によれば、マイクロデバイスの生産性を向上させることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態を図１〜図１１に基づいて説明する。
【００３７】
図１には、本発明の露光方法を実施するのに好適な第１の実施形態に係る走査型露光装置１００の概略的な構成が示されている。この走査型露光装置１００は、いわゆるステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置である。
【００３８】
この走査型露光装置１００は、光源１及び照明光学系（２Ａ、２Ｂ、３〜１０）を含む照明系、マスクとしてのレチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、投影光学系ＰＬ、投影光学系ＰＬ内に設けられ倍率や収差等の結像特性を補正する結像特性補正機構１４、結像特性補正機構１４を制御するレンズコントローラ１５、感光物体としてのウエハＷを保持するウエハステージＷＳＴ、及びこれらの制御系等を備えている。
【００３９】
前記照明系は、光源１、回折光学ユニット２Ａ、ズーム光学系２Ｂ、振動ミラー３、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４、ハーフミラー５、インテグレータセンサ６、レチクルブラインド７、折り曲げミラー８、コンデンサレンズ系９及び反射率センサ１０等を含んで構成されている。なお、オプティカルインテグレータ４はフライアイレンズに限られるものではなく、例えば内面反射型インテグレータ（ロッド・インテグレータなど）あるいは回折光学素子などを用いても良いし、照明光学系内で光軸ＩＸに沿って複数のオプティカルインテグレータ（種類は異なっても良い）を配置しても良い。
【００４０】
前記回折光学ユニット２Ａは、複数の回折光学素子（ＤＯＥ）が所定角度間隔で配置される回転板から成り、該回転板は、不図示のモータによって駆動されるようになっている。ここで、複数の回折光学素子は、レチクルＲのパターン面のフーリエ変換相当面、具体的には、フライアイレンズ４の射出側焦点面（照明光学系の瞳面）及びこの共役面（例えば投影光学系ＰＬの瞳面など）における照明光の光量分布、すなわち照明条件を種々設定するためのものであり、回転板の駆動によって、例えばウエハＷに転写すべきレチクルＲのパターンに応じて選択される照明条件に最も適した１つの回折光学素子が照明光学系の光路上に配置される。この複数の回折光学素子は、上述のパターン面のフーリエ変換相当面においてＸ軸方向（図１における紙面直交方向）に関して照明系の光軸ＩＸ（投影光学系の光軸ＡＸに一致）からほぼ同一距離だけ偏心した２つの位置で極大値を有する光量分布が形成されるＸ軸ダイポール照明条件（第１のダイポール照明条件）設定用のＤＯＥ、パターン面のフーリエ変換相当面においてＹ軸方向（図１における紙面直交方向）に関して照明系の光軸ＩＸ（投影光学系の光軸ＡＸに一致）からほぼ同一距離だけ偏心した２つの位置で極大値を有する光量分布が形成されるＹ軸ダイポール照明条件（第２のダイポール照明条件）設定用のＤＯＥ、パターン面のフーリエ変換相当面において照明光を光軸外に輪帯状に分布させる輪帯照明条件設定用のＤＯＥ、及びパターン面のフーリエ変換相当面において照明光を光軸を中心とする円形領域に分布させる通常照明条件設定用のＤＯＥ等が、含まれる。なお、回折光学ユニット２Ａに設けられる回折光学素子は前述の４種類に限られるものではなく、例えば照明光学系の瞳面上での照明光の光量分布が光軸ＩＸからほぼ同一距離だけ偏心した４つの位置で極大値となる４極照明、あるいは前述の通常照明よりもコヒーレンス・ファクター（σ値）が小さく設定される小σ照明などに適用される回折光学素子を含んでいても良い。
【００４１】
前記ズーム光学系２Ｂは、少なくともズームレンズ系（アフォーカル系）を含み、通常照明（小σ照明を含む）、輪帯照明、及び多極照明（２極照明、４極照明などを含む）でそれぞれ照明光学系の瞳面上での照明光の大きさ（前述のσ値に相当）を可変とするものである。本実施形態では、前述の回折光学ユニット２Ａとズーム光学系２Ｂとによって、レチクルの照明条件を任意に設定可能とする成形光学系が構成されている。
【００４２】
なお、ズーム光学系２Ｂは、照明光学系の光軸ＩＸに沿って少なくとも１つが可動でその間隔が可変となる複数のプリズム（円錐プリズム、角錐プリズムなど）を含んでいても良く、ズームレンズ系と複数のプリズムとの少なくとも一方によって、輪帯照明ではσ値や輪帯比（内径と外径との比）、多極照明ではσ値や照明光学系の瞳面上で光量分布が極大となる位置（光軸ＩＸとの間隔）などを任意に変更可能となる。また、オプティカルインテグレータ４として内面反射型インテグレータを用いる場合、ズーム光学系２Ｂは回折光学素子から発生してズームレンズ系を通過する照明光を集光して内面反射型インテグレータに入射させる。このとき、集光点はその位置が内面反射型インテグレータの入射面と異なるように設定される。さらに、照明光学系内で生じるフレア光（前述の回折光学素子で発生するレチクルＲの照明に不要な光を含む）をカットする可変開口絞り（虹彩絞り）を、例えばフライアイレンズ４の射出面に近接して配置（すなわち、照明光学系の瞳面又はその共役面に配置）しても良い。
【００４３】
また、フライアイレンズ４の入射側焦点面（入射面）と回折光学ユニット２Ａ上の各回折光学素子（ＤＯＥ）とは、ズーム光学系２Ｂを介して、ほぼフーリエ変換の関係が保たれるようになっている。
【００４４】
一方、フライアイレンズ４の射出側焦点面は、レチクルＲのパターン面のフーリエ変換面（照明光学系の瞳面）とほぼ一致している。なお、フライアイレンズ４の入射側焦点面と射出側焦点面とは、当然ながらフーリエ変換の関係にある。従って、本実施形態では、フライアイレンズ４の射出側焦点面は、回折光学素子と結像関係（共役）になっている。
【００４５】
ここで、照明系の構成各部についてその作用とともに説明すると、光源１で発生した露光光としての照明光ＩＬは不図示のシャッターを通過した後、前記回折光学ユニット２ＡのいずれかのＤＯＥに入射する。これにより、そのＤＯＥから発生した回折光が、ズーム光学系２Ｂに入射する。照明光ＩＬとしては、例えばＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）、あるいはＦ2レーザ光（波長１５７ｎｍ）等が用いられる。
【００４６】
ズーム光学系２Ｂから射出された光束は、被照射面（レチクル面又はウエハ面）に生じる干渉縞や微弱なスペックルを平滑化するための振動ミラー３を介して水平方向に折り曲げられ、フライアイレンズ４によって照度分布（強度分布）がほぼ均一な光束に変換される。すなわち、フライアイレンズ４の射出側焦点面に多数の点光源（光源像）から成る２次光源（面光源）が形成される。本実施形態では、フライアイレンズ４の射出側焦点面である照明系の瞳面には、光路上に選択的に配置されたＤＯＥに応じて、全体として光軸を含む円形領域内に分布する多数の点光源（光源像）から成る２次光源（通常照明条件に対応）、Ｘ軸方向に関して光軸から同一距離だけ偏心した２つの円形領域内に分布する多数の点光源（光源像）から成る２次光源（Ｘ軸ダイポール照明条件に対応）、Ｚ軸方向に関して光軸から同一距離だけ偏心した２つの円形領域内に分布する多数の点光源（光源像）から成る２次光源（Ｙ軸ダイポール照明条件に対応）、及び光軸を中心とする輪帯状の領域内に分布する多数の点光源（光源像）から成る２次光源等が、それぞれ形成される。
【００４７】
そして、上記の２次光源から射出される光（パルス照明光）ＩＬの大部分（９７％程度）は、ハーフミラー５を透過してレチクルブラインド７を均一な照度で照明する。
【００４８】
ここで、レチクルブラインド７は、２枚の可動ブラインドとその近傍に配置された開口形状が固定された固定ブラインドとから構成されている。このレチクルブラインド７によりレチクルＲを照明する際のスリット状の照明領域ＩＡＲを所望の形状、大きさの矩形状に設定できるようになっている。
【００４９】
レチクルブラインド７を通過した光束は、折り曲げミラー８に至り、ここで鉛直下方に折り曲げられ、コンデンサレンズ系９を介して回路パターン等が描かれたレチクルＲの照明領域ＩＡＲ部分を照明する。
【００５０】
一方、前記残り（３％程度）の照明光ＩＬは、ハーフミラー５で反射され、インテグレータセンサ６によって受光されるようになっている。このインテグレータセンサ６によりレチクルＲに対する照明光量を検出することができる。このインテグレータセンサ６からの光量信号が主制御装置２１に供給されている。
【００５１】
前記反射率モニタ１０は、投影光学系ＰＬの照明光吸収による結像特性（諸収差）の変動、即ち照射変動を算出するための基礎となるウエハ反射率（反射光量）測定に用いられるもので、投影光学系ＰＬ側からコンデンサレンズ系９、折り曲げミラー８、レチクルブラインド７を介して戻って来た光の光量を検出する。この反射率モニタ１０からの光量信号も主制御装置２１に供給されている。なお、このウエハ反射率の測定方法については、例えば前述の特許文献１（特開平１１−２５８４９８号公報）などに開示されており、公知であるから詳細説明は省略する。
【００５２】
前記レチクルステージＲＳＴ上にはレチクルＲが、例えば真空吸着により固定されている。なお、レチクルＲに用いる材質は、照明光ＩＬの種類によって使い分ける必要がある。すなわち、照明光ＩＬとして、ＫｒＦエキシマレーザ光やＡｒＦエキシマレーザ光を光源とする場合は、ホタル石などの他、合成石英を用いることができるが、Ｆ2レーザ光を用いる場合は、ホタル石で形成する必要がある。
【００５３】
レチクルステージＲＳＴは、不図示のレチクルベース上をリニアモータ等で構成されたレチクル駆動部４１により駆動され、照明系の光軸ＩＸ（投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに一致）に垂直な平面内で所定の走査方向（ここではＹ軸方向とする）に所定ストロークの範囲内で移動可能となっている。
【００５４】
レチクルステージＲＳＴの位置は、不図示のレチクルレーザ干渉計システムによって例えば数０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時計測されており、このレチクルレーザ干渉計システムからのレチクルステージＲＳＴの位置情報は、主制御装置２１に送られ、主制御装置２１ではレチクルステージＲＳＴの位置情報に基づいてレチクル駆動部４１を介してレチクルステージＲＳＴを制御する。なお、レチクルレーザ干渉計システムの測長軸は、例えば走査方向に２軸、非走査方向には１軸設けられる。
【００５５】
前記投影光学系ＰＬは、レチクルステージＲＳＴの図１における下方に配置され、その光軸ＡＸ（照明系の光軸ＩＸに一致）の方向がＺ軸方向とされている。この投影光学系ＰＬは、両側テレセントリックな縮小系、かつ共通のＺ軸方向の光軸を有する複数枚のレンズエレメント（レンズ）３０ａ〜３０ｊ（図２参照）から成る屈折光学系が用いられている。なお、図２において、符号３０ｐは、投影光学系ＰＬの瞳面を示す。
【００５６】
投影光学系ＰＬの投影倍率βは例えば１／４あるいは１／５である。このため、照明系からの照明光ＩＬによってレチクルＲ上の照明領域ＩＡＲが照明されると、このレチクルＲを通過した照明光ＩＬにより、投影光学系ＰＬを介してレチクルＲの回路パターンの一部が表面にフォトレジストが塗布されたウエハＷ上に縮小投影される。
【００５７】
また、投影光学系ＰＬの内部には、前記の如く、結像特性補正機構１４が設けられている。この結像特性補正機構１４としては、上記特許文献１などに開示されるように、投影光学系ＰＬを構成する複数のレンズ３０ａ〜３０ｊの内、特定の複数のレンズエレメント（以下、「可動レンズ」と呼ぶ）のそれぞれを、ピエゾ素子などを用いて独立に光軸ＡＸ方向（Ｚ方向）及びＸＹ面に対する傾斜方向に駆動可能とした機構が用いられている。上記の各可動レンズは、光軸ＡＸ方向（Ｚ方向）及びＸＹ面に対する傾斜方向に駆動できるようになっている。また、各ピエゾ素子による各可動レンズの支持点の駆動量は、不図示のセンサによりそれぞれモニタされるようになっている。この結像特性補正機構１４によると、複数の可動レンズのそれぞれを、光軸方向に駆動し、あるいは傾斜させることにより、種々の結像特性が変化して、各可動レンズの光軸方向駆動及び傾斜駆動の任意の組み合わせによって、回転対称な収差（結像特性）に関しては所望の状態に調整できるようになっている。
【００５８】
本実施形態では、結像特性補正機構１４によって、例えば上記特許文献１などに開示されるのと同様に、倍率と、収差（ザイゼルの５収差の少なくとも１つ）、具体的には像面湾曲、ディストーション、コマ収差、球面収差を補正するようになっており、この結像特性補正機構１４とレンズコントローラ１５とによって、レチクルＲのパターン像の結像特性を補正する結像特性補正装置が構成されている。なお、結像特性補正装置はレンズを駆動するほかに、例えば光源１を制御して、照明光の波長を僅かにシフトさせることで結像特性を調整しても良い。
【００５９】
なお、照明光ＩＬとしてＫｒＦエキシマレーザ光やＡｒＦエキシマレーザ光を用いる場合には、投影光学系ＰＬを構成する各レンズエレメントの素材としてはホタル石などの他、合成石英等を用いることができるが、Ｆ2レーザ光を用いる場合には、この投影光学系ＰＬに使用されるレンズエレメントの素材としては、全てホタル石が用いられる。また、ホタル石以外に、フッ化リチウム、フッ化マグネシウム、及びフッ化ストロンチウムなどのフッ化物単結晶、リチウム−カルシウム−アルミニウムの複合フッ化物結晶、リチウム−ストロンチウム−アルミニウムの複合フッ化物結晶や、ジルコニウム−バリウム−ランタン−アルミニウムから成るフッ化ガラスや、フッ素をドープした石英ガラス、フッ素に加えて水素もドープされた石英ガラス、ＯＨ基を含有させた石英ガラス、フッ素に加えてＯＨ基を含有した石英ガラス等の改良石英を用いても良い。
【００６０】
さらに、本実施形態の露光装置１００では、図２に示されるように、投影光学系ＰＬには、その外部からファイバ（特に中空ガラス管の内面にアルミニウムをコートしたようなファイバ）ＦＢが導入されている。この場合、実際には、図３に示されるように、光学部材、例えばレンズ（３０ｃ，３０ｄ，３０ｇ）に対してそれぞれ複数本のファイバＦＢ1〜ＦＢnがレンズの外周に沿って所定角度間隔で導入されている。これらファイバＦＢは投影光学系ＰＬの外部に設けられた不図示の赤外線照射源に接続されている。この場合、複数本のファイバＦＢ1〜ＦＢnと不図示の赤外線照射源とにより赤外線照射機構が構成されている。
【００６１】
ここで、例えば照明光ＩＬとしてＦ2レーザ光が用いられている場合、投影光学系ＰＬを構成するレンズ３０ａ〜３０ｊとして、ホタル石が用いられる。この場合、ホタル石レンズが比較的良く吸収する波長６〜１０μｍ程度の赤外線が、赤外線照射機構を構成するファイバＦＢ1〜ＦＢnからレンズ（３０ｃ，３０ｄ，３０ｇ）照射されるようになっている。この場合の赤外線照射源としては、例えばセレン化鉛硫黄，セレン化鉛錫，テルル化鉛錫等の化合物半導体を用いた半導体レーザを用いることができる。
【００６２】
本実施形態では、主制御装置２１が、その露光に用いられるレチクルのパターンや照明条件に応じて、赤外線照射機構を制御するようになっている。なお、この点については後述する。
【００６３】
前記ウエハステージＷＳＴは、リニアモータ及びボイスコイルモータ等のアクチュエータを含む、ウエハウエハ駆動装置４２によって不図示のベース上を走査方向であるＹ軸方向（図１における左右方向）及びこれに直交するＸ軸方向（図１における紙面直交方向）に長ストロークで駆動されるとともに、Ｚ軸方向、θｚ方向（Ｚ軸回りの回転方向）、θｘ方向（Ｘ軸回りの回転方向）、及びθｙ方向（Ｙ軸回りの回転方向）に微小駆動されるようになっている。
【００６４】
ウエハステージＷＳＴ上には、ウエハホルダ１７を介してウエハＷが吸着保持されている。また、ウエハステージＷＳＴ上には、レチクルＲ及び投影光学系ＰＬを透過してウエハ面に達する照射量を検出する照射量センサ２０が設けられている。この照射量センサ２０の検出値は主制御装置２１に供給されるようになっている。
【００６５】
前記ウエハステージＷＳＴ（即ちウエハＷ）のＸＹ面内の位置は、不図示のウエハレーザ干渉計システムによって例えば０．５ｎｍ〜１ｎｍ程度の分解能で常時計測されている。ウエハレーザ干渉計システムは、ウエハステージＷＳＴに設けられた（又は形成された）反射面にそれぞれレーザ光を照射してウエハステージＷＳＴのＸ軸方向、Ｙ軸方向の位置をそれぞれ計測するＸ軸干渉計、Ｙ軸干渉計がそれぞれ有している。これらＸ軸及びＹ軸干渉計は測長軸を複数有する多軸干渉計で構成され、ウエハステージＷＳＴのＸ、Ｙ位置の他、回転（ヨーイング（Ｚ軸回りの回転であるθｚ回転）、ピッチング（Ｘ軸回りの回転であるθｘ回転）、ローリング（Ｙ軸回りの回転であるθｙ回転））も計測可能となっている。また、前述の多軸干渉計は４５°傾いてウエハステージＷＳＴに設置される反射面を介して、投影光学系ＰＬが載置される架台（不図示）に設置される反射面にレーザビームを照射し、投影光学系ＰＬの光軸方向（Ｚ軸方向）に関する相対位置情報を検出するようにしても良い。
【００６６】
ウエハレーザ干渉計システムからのウエハステージＷＳＴの位置情報は、主制御装置２１に送られ、主制御装置２１ではＺステージ１７の位置情報に基づいてウエハ駆動装置４２を介してウエハＷをＸＹ面内で位置制御する。
【００６７】
更に、本実施形態の走査型露光装置１００では、不図示の保持部材を介して投影光学系ＰＬ（又はその架台）に一体的に取り付けられた、２つのオートフォーカス検出系、すなわち、レチクルオートフォーカス検出系（以下、「レチクルＡＦ系」という）１２（１２ａ，１２ｂ）及びウエハオートフォーカス検出系（以下、「ウエハＡＦ系」という）１９（１９ａ，１９ｂ）が設けられている。
【００６８】
ウエハＡＦ系１９としては、ウエハＷに斜めから検出ビームを照射する照射光学系１９ａと、この検出ビームのウエハＷ面からの反射光を受光する受光光学系１９ｂとを備え、ウエハＷのＺ方向の位置を検出する斜入射方式の焦点位置検出系が用いられている。このウエハＡＦ系１９としては、例えば特許第３３１６８３３号公報等に開示された焦点位置検出系が用いられる。
【００６９】
また、レチクルＡＦ系１２は、レチクルＲのパターン面に斜めから検出ビームを照射する照射光学系１２ａと、この検出ビームのレチクル面からの反射光を受光する受光光学系１２ｂとを備えた斜入射光式の焦点位置検出系が用いられている。レチクルＡＦ系１２は、レチクルＲのパターン面の光軸ＩＸ及びその近傍の領域のＺ方向の位置を検出するためのものである。このレチクルＡＦ系１２としても上記特許第３３１６８３３号等に開示されたものと同様の構成のものを用いることができる。
【００７０】
なお、ＡＦ系としては、斜入射光式に限らず、例えば、ウエハ面、レチクル面のＺ位置を計測する干渉計や投影光学系とウエハ又はレチクルとの間隔を直接測定するオートフォーカスセンサを採用しても良い。
【００７１】
更に、本実施形態の走査型露光装置１００では、投影光学系ＰＬの近傍の環境の変化を検出する環境センサ３６が設けられている。環境センサ３６としては、気圧センサ（圧力センサ）、温度センサ、湿度センサなど種々のものを設けることができる。しかし、通常投影光学系を含む露光装置本体部分は、温度、湿度を厳しく管理されたチャンバの中に置かれているので、温度、湿度変化が結像特性に与える影響は、気圧変化に比べて小さいと考えられる。そこで、本実施形態では、環境センサ３６として気圧センサを設けるものとする。但し、露光装置の空調系の配置、構成などによっては、必ずしも投影光学系ＰＬの内外で同じ気圧とはならないので、かかる点を考慮して、本実施形態では、図２に示されるように、投影光学系ＰＬ内部の気体の圧力（以下、適宜「内気圧」という）を検出する内気圧センサ３６ａと、投影光学系ＰＬ外部のチャンバ内の気圧（以下、適宜「外気圧」という）を計測する外気圧センサ３６ｂとが設けられている。図１では、これら内気圧センサ３６ａと、外気圧センサ３６ｂとが代表的に環境センサ３６として示されているものとする。大気圧（上記の外気圧、内気圧）の変化による結像特性変化の計算方法については、例えば特許文献１などに開示されているので、その説明は省略する。
【００７２】
この他、本実施形態の走査型露光装置１００では、ウエハＷ上の各ショット領域に付設された不図示のアライメントマークを検出するためのオフアクシス方式のアライメント系（図示省略）等も設けられている。主制御装置２１では、後述する走査露光に先立ってアライメント系を用いてウエハＷ上のアライメントマークの位置検出を行い、この検出結果に基づいて走査露光時にレチクル駆動部４１及びウエハ駆動装置４２によりレチクルＲとウエハＷとの同期移動を行うようになっている。
【００７３】
次に、本実施形態の走査型露光装置１００における走査露光の原理について簡単に説明する。レチクルＲの走査方向（Ｙ軸方向）に対して垂直な方向（Ｘ軸方向）に長手方向を有する長方形（スリット状）の照明領域ＩＡＲでレチクルＲが照明され、レチクルＲは露光時に照明領域ＩＡＲに対して一方向（例えば−Ｙ方向）に速度ＶRで相対移動されてそのパターン領域の全面が照明される。照明領域ＩＡＲ（中心は光軸ＡＸとほぼ一致）は投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上に投影され、照明領域ＩＡＲに共役なスリット状の投影領域、すなわち露光領域ＩＡが形成される。この露光領域ＩＡにはレチクルパターンの倒立像が形成されるので、ウエハＷは露光領域ＩＡに対してレチクルＲの走査方向（ここでは−Ｙ方向）とは反対方向（＋Ｙ方向）にレチクルＲに同期して速度ＶWで相対移動され、ウエハＷ上のショット領域の全面が照明光で走査露光される。この走査露光の際の、レチクルＲとウエハＷ、すなわちレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとがレチクル駆動部４１、ウエハ駆動装置４２及び主制御装置２１によって、正確に投影光学系ＰＬの縮小倍率に応じた速度比ＶW／ＶR（＝１／４又は１／５）で同期移動されるようになっており、レチクルＲのパターン領域のパターンがウエハＷ上のショット領域上に正確に縮小転写される。
【００７４】
また、上記の走査露光中に、ウエハＡＦ系１９、レチクルＡＦ系１２の検出信号に基づいて、レチクルＲのパターン面とウエハＷ表面とが投影光学系ＰＬに関して共役となる（すなわち、露光領域ＩＡ内で投影光学系ＰＬの像面とウエハＷの表面とがほぼ一致する）ように主制御装置２１によりウエハ駆動装置４２を介してウエハステージＷＳＴとレチクルステージＲＳＴとの少なくとも一方がＺ軸方向に駆動制御され、後述するフォーカス補正が実行される。このとき、レチクルＲとウエハＷとの少なくとも一方での傾斜駆動、すなわちレベリング制御も行われる。
【００７５】
走査型露光装置１００では、上記のようなウエハＷ上のショット領域に対する走査露光によるレチクルパターンの転写と、次ショット領域の露光のための加速開始位置（走査開始位置）へのステッピング動作とを繰り返し行うことにより、ステップ・アンド・スキャン方式の露光が行われ、ウエハＷ上の全ショット領域にレチクルパターンが転写されるようになっている。
【００７６】
次に、走査型露光装置１００におけるフォーカス補正について説明する。まず、投影光学系ＰＬ自身のフォーカス変化を考慮しない最も単純な場合について説明する。
【００７７】
まず、レチクルＲとウエハＷの共役関係を出すために、基準となるウエハステージＷＳＴのＺ軸方向の位置（Ｚ位置）を求める。すなわち、所定の計測用マークが描かれた計測用レチクルをレチクルステージＲＳＴの所定の場所に搭載してウエハステージＷＳＴをＺ軸方向及びＸ軸又はＹ軸方向にステップ送りしながら前記計測用マークを感光剤が塗布されたウエハＷ上に転写する。次に、このウエハＷを光学顕微鏡で観察して焼き付けたマーク形状が最も良好な（例えばマーク形状が最も大きいあるいはマークのエッジが最も立っている）ウエハステージＷＳＴのＺ位置Ｚbestを、メモリ内に記憶されている各目標値Ｚiと位置Ｐiとの対応関係のデータに基づいて見つける。そして、位置Ｚbestを基準位置とし、その基準位置にウエハステージＷＳＴのＺ位置がある時のレチクルＡＦ系１２、ウエハＡＦ系１９の出力をそれぞれのＡＦ基準位置としてメモリに記憶しておく。以降のフォーカス変動補正はこの基準位置からの変位で管理することとなる。
【００７８】
なお、後述する異方性フォーカスずれによりパターンの周期方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）別にベストフォーカス面が異なることが想定される。従って、ここで述べているフォーカスとは、異方性フォーカスを考慮した平均的なベストフォーカス面を指すものとする。また、レチクルＡＦ系１２及びウエハＡＦ系１９はそれぞれ照明領域ＩＡＲ及び露光領域ＩＡ内の複数点で位置情報を計測可能であるとともに、その複数点でそれぞれ前述のＡＦ基準位置が求められてメモリに記憶されている。さらに、上記試し焼きでなく、例えばレチクルのマーク、あるいはレチクルステージＲＳＴの基準マークの投影像をウエハステージＷＳＴの光電センサで検出することで、露光領域ＩＡ内の複数点でそれぞれＺ軸方向に関する投影光学系ＰＬの像面位置（フォーカス位置）を求めるようにしても良い。
【００７９】
そして、実際の走査露光時に、主制御装置２１では、レチクルＡＦ系１２とウエハ系ＡＦ１９との出力が上述したそれぞれのＡＦ基準位置から変動しないように（すなわち、レチクルＲとウエハＷとの光学的な距離を一定の値に保つように）ウエハステージＷＳＴを光軸方向に駆動制御する。このようにしてフォーカスの補正が実行される。
【００８０】
これを更に詳述すると、ＡＦ基準位置に対する検出されたレチクルＲ、ウエハＷ側の変位を各々Ｒｚ、Ｗｚ、投影倍率をＭＬとすると、フォーカス変位ΔＦは、
ΔＦ＝Ｒｚ×ＭＬ2−Ｗｚ                ……（１）
と表される。ΔＦが０となるようにウエハステージＷＳＴをＺ軸方向に移動することで、レチクルＲとウエハＷの共役関係が保たれる（すなわち、走査露光中に露光領域ＩＡ内で投影光学系ＰＬの像面とウエハＷの表面とがほぼ一致する）。
【００８１】
次に、大気圧変化や照明光吸収などの要因で投影光学系ＰＬ自身のフォーカスが変動した場合の補正について述べる。この時は上式（１）を拡張した次式（２）を用いることで、投影光学系ＰＬ自身のフォーカス変化にも対応できる。
【００８２】
ΔＦ＝ＦＬ＋Ｒｚ×ＭＬ2−Ｗｚ          ……（２）
【００８３】
上記（２）式において、ＦＬは、大気圧変化によるフォーカス変化（フォーカスの大気圧変化）と、照明光吸収によるフォーカス変化（フォーカスの照射変化）と、上述の５種類の結像特性を補正するために、可動レンズを移動したことにより副作用的に発生するフォーカス変化とを総合した投影光学系ＰＬ自身のフォーカス変化である。なお、可動レンズを移動したことにより副作用的に発生するフォーカス変化とあるのは、フォーカス以外の結像特性（すなわち、本実施形態では５種類の結像特性の少なくとも１つ）を補正するために可動レンズを駆動すると、それに付随してフォーカスが変動するので、フォーカスの補正にはこの影響も考慮する必要があることを意味する。
【００８４】
なお、大気圧変化によるフォーカスを含む投影光学系の結像特性（諸収差）の変化量、照明光吸収によるフォーカスを含む投影光学系の結像特性（諸収差）の変化量の算出方法については、特許文献１などに詳細に開示されているので、詳細説明は省略する。なお、後者では、次式（３）に基づいて露光時の照射量Ｑ1を算出するとともに、照明光吸収によるフォーカスを含む投影光学系の結像特性（諸収差）の変化量の算出に用いる。
【００８５】
Ｑ1＝Ｑ0×Ｉ1／Ｉ0                    ……（３）
上式（３）において、Ｑ0はレチクルＲの走査位置に応じた関数としてメモリ内に予め記憶しておいた照射量であり、Ｉ0はレチクルＲの走査位置に応じた関数としてメモリ内に予め記憶しておいたレチクルＲの走査位置に応じて予め記憶しておいたインテグレータセンサ６の出力であり、Ｉ1は露光時のインテグレータセンサ６の出力である。
【００８６】
また、インテグレータセンサ６、反射率モニタ１０を用いて、例えば特許文献１などに開示される方法により、ウエハ反射率ＲWの算出式を予め求めておき、実際の露光時にはレチクルＲの走査位置に応じて記憶しておいた反射率センサ１０の出力とインテグレータセンサ６の出力、及び露光時の反射率センサ１０の出力とインテグレータセンサ６の出力に基づいて、ウエハ反射率ＲWを算出し、照明光吸収によるフォーカスを含む投影光学系の結像特性（諸収差）の変化量の算出に用いる。
【００８７】
なお、照明光吸収によるフォーカス等の諸収差の変化量の算出は、例えば上記特許文献１などに開示される所定のモデル関数を用いた算出方法を用いて行われる。
【００８８】
また、投影光学系ＰＬの結像特性、具体的には像面湾曲、倍率、ディストーション、コマ収差、球面収差（特に各回転対称成分）の補正方法（補正のための可動レンズの駆動量の算出方法）としては、例えば特許文献１に開示されるような、像面湾曲、倍率、ディストーション、コマ収差、球面収差の変化と、結像特性変化係数と可動レンズの駆動量との積との関係を示す５元１次連立方程式中の任意の結像特性以外の結像特性の変化を零とした、新たな連立法的式を解く方法を用いることができる。この場合、得られた可動レンズの駆動量を用いて、上記５種類の結像特性を補正するために、可動レンズを駆動したことにより副作用的に発生するフォーカス変化量を別に算出する必要がある。
【００８９】
次に、本実施形態の走査型露光装置１００の投影光学系ＰＬの異方性結像特性、主としてセンターアスの補正方法について説明する。
【００９０】
この補正方法の説明に先立って、センターアスが生じる理由について、図４〜図１１に基づいて説明する。
【００９１】
ここでは、図１０に示されるように、レチクルＲのパターン面（下面）に、図１１に示されるような複合パターンＣＰが形成されている場合を考える。
【００９２】
複合パターンＣＰは、走査方向に所定周期を有するラインアンドスペース（Ｌ／Ｓ）パターン（以下「Ｈパターン」と呼ぶ）ＨＰと、非走査方向に所定周期を有するＬ／Ｓパターン（以下「Ｖパターン」と呼ぶ）ＶＰとから成る複合パターンである。
【００９３】
この複合パターンＣＰを、パターン面のフーリエ変換相当面（照明光学系の瞳面）において非スキャン方向であるＸ軸方向に関して照明系の光軸ＩＸ（投影光学系の光軸ＡＸに一致）からほぼ同一距離だけ偏心した２つの位置で極大値を有する光量分布が形成されるＸ軸ダイポール照明条件の下で、ウエハ上に投影するものとする。このとき、複合パターンＣＰは、レチクルＲ上の照明領域の中心（即ち投影光学系ＰＬの光軸上）に配置されているものとする。
【００９４】
図４には、このＸ軸ダイポール照明条件下における投影光学系の瞳面近傍の前述のレンズ（３０ｃ，３０ｄ，３０ｇ）上での光量分布が示されている。この図において斜線部が、照明光ＩＬの照射領域を示す。
【００９５】
このＸ軸ダイポール照明条件下では、投影光学系ＰＬ（の瞳面の近傍）には、照明光の吸収によって図６に示されるような回転非対称の温度分布を生じる。
【００９６】
このとき、投影光学系ＰＬの瞳面近傍のレンズ、例えばレンズ３０ｃは、図６のＡ−Ａ線断面図である図８、図６のＢ−Ｂ線断面図である図９にそれぞれ示されるように、Ｘ軸方向とＹ軸方向とで異なる形状に熱変形する。その他のレンズ３０ｄ，３０ｇ等も同様に熱変形する。但し、投影光学系ＰＬの全体を一枚の大きなレンズとみなした場合に、この投影光学系ＰＬは、図８，図９に示されるような形状に熱変形するものと考えて差し支えない。
【００９７】
この結果、ＶパターンＶＰから発生して非走査方向に分布する回折光は投影光学系ＰＬの比較的曲率変化が緩やかな面を通って所定の結像面（図１０に示されるＶパターンベストフォーカス面）に結像する。この一方で、ＨパターンＨＰから発生して走査方向に分布する回折光は投影光学系ＰＬの比較的曲率変化が大きい面を通って所定の結像面（図１０に示されるＨパターンベストフォーカス面）に結像する。この結果、Ｖパターンベストフォーカス面とＨパターンベストフォーカス面とには、ずれが生じる。このようにして、Ｘ軸ダイポール照明条件下では、投影光学系ＰＬの光軸近傍で直交２軸方向についての結像面のずれ（フォーカスの異方性）、すなわち「センターアス」が発生する。なお、Ｘ軸ダイポール照明条件下では、フォーカスの異方性は、投影光学系ＰＬの光軸近傍以外の場所でも同様に生じる。
【００９８】
上述の複合パターンＣＰを、パターン面のフーリエ変換相当面（照明光学系の瞳面）においてスキャン方向であるＹ軸方向に対応する方向に関して照明系の光軸ＩＸ（投影光学系の光軸ＡＸに一致）からほぼ同一距離だけ偏心した２つの位置で極大値を有する光量分布が形成されるＹ軸ダイポール照明条件の下で、ウエハ上に投影する場合には、投影光学系の瞳面近傍の前述のレンズ（３０ｃ，３０ｄ，３０ｇ）上に図５に示されるような光量分布が生じる。この図において斜線部が、照明光ＩＬの照射領域を示す。
【００９９】
このＹ軸ダイポール照明条件下では、投影光学系ＰＬ（の瞳面の近傍）には、照明光の吸収によって図７に示されるような回転非対称の温度分布を生じる。
【０１００】
このとき、投影光学系ＰＬの瞳面近傍のレンズ、例えばレンズ３０ｃは、Ａ−Ａ線断面が図９のような形状となり、Ｂ−Ｂ線断面が図８のような形状となるように、熱変形する。その他のレンズ３０ｄ，３０ｇ等も同様に熱変形する。この場合も、投影光学系ＰＬの全体を一枚の大きなレンズとみなした場合に、この投影光学系ＰＬは、上記と同様に熱変形するものと考えて差し支えない。
【０１０１】
この結果、Ｙ軸ダイポール照明条件下では、Ｖパターンベストフォーカス面とＨパターンベストフォーカス面とが、図１０に示されるのと反対の位置関係になるようなセンターアスが、投影光学系ＰＬに生じる。なお、Ｙ軸ダイポール照明条件下では、フォーカスの異方性は、投影光学系ＰＬの光軸近傍以外の場所でも同様に生じる。
【０１０２】
本実施形態では、前述した走査露光に際して、露光対象のパターンに応じて、主制御装置２１により、回折光学ユニット２Ａ及びズーム光学系２Ｂ（成形光学系）を用いて照明条件の設定が行われる。このとき、主制御装置２１は、投影光学系ＰＬを構成するレンズ（３０ｃ，３０ｄ，３０ｇ）に対する照明光ＩＬの光量分布を算出し、その算出された照明光ＩＬの光量分布によってレンズ（３０ｃ，３０ｄ，３０ｇ）に生じるであろう熱の偏在状態を予測し、その予測結果に対応して、複数のファイバＦＢ1〜ＦＢnのうちから適宜ファイバを選択し、その選択したファイバから赤外線をレンズ（３０ｃ，３０ｄ，３０ｇ）に照射する（図３参照）。
【０１０３】
一例として、照明条件としてＸ軸ダイポール照明条件が設定され、レンズ（３０ｃ，３０ｄ，３０ｇ）が、図３に示されるような発熱状態（温度分布）となることが予測される場合には、ファイバＦＢm，ＦＢn以外のファイバから赤外線を照射するようにすることで、投影光学系ＰＬの発熱状態を回転対称な形状に近づける。この結果、投影光学系ＰＬを構成する各レンズが回転対称な変形をし、センターアスなどの異方性の結像性能が補正され、この補正後に、前述した結像特性補正機構を用いて回転対称な結像特性を補正して良好な状態で、レチクルＲのパターンの転写が行われる。
【０１０４】
以上説明したように、本実施形態の露光装置１００によると、パターンが形成されレチクルＲのパターン面に対するフーリエ変換相当面（例えば、照明系の瞳面又は投影光学系の瞳面など）における光量分布が光軸に関して回転非対称となり、投影光学系ＰＬを構成するレンズが照明光ＩＬの照射により局所的に（不均一に）加熱される照明条件の下では、上述の如く、照明光ＩＬが照射されないレンズの残りの部分に赤外線照射機構により赤外線を照射して加熱することで、結果的にレンズの温度分布をほぼ均一にすることが可能となる。これにより、レンズの不均一な温度分布によって生じる投影光学系ＰＬの補正が困難な回転非対称な収差、例えばセンターアスの発生を抑制することができる。換言すれば、センターアスの発生後に上記のレンズの加熱を実行すればそのセンターアスが補正される。このため、パターン面に対するフーリエ変換相当面における光量分布が光軸に関して回転非対称となる照明条件、例えばダイポール照明条件などに起因して投影光学系に発生するセンターアスが補正され、その補正された投影光学系ＰＬを介してパターンがウエハ上に転写される。従って、照明条件に起因して生じる投影光学系のセンターアスの影響を低減し、高精度な露光を実現することが可能となる。
【０１０５】
この場合、赤外線照射機構によるレンズの加熱は、露光中にも行うことができるので、投影光学系の回転非対称な収差の発生をより確実に抑制することが可能となる。従って、投影光学系の結像特性を良好に維持して露光を行うことにより、高精度な露光を実現することが可能となる。
【０１０６】
また、赤外線によるレンズの加熱は、接触式の加熱機構（熱源）による加熱や接触式の冷却機構による冷却と異なり、レンズヘの接触がないため、加熱又は冷却機構の接触が原因で、レンズを歪ませるおそれがなく、また、送風による冷却を行なう場合のように、レンズに振動を生じてしまうおそれもない。
【０１０７】
なお、上記第１の実施形態では、上述したレンズの歪みの抑制、振動の抑制などの観点から赤外線照射機構によりレンズの加熱を行うものとしたが、これに限らず上記赤外線照射機構と同様にレンズの温度調整（部分的な加熱又は冷却など）が可能なものであれば、他の温度調整機構（加熱機構又は冷却機構など）を用いても良い。例えば、ヒートシンクと熱源との組み合わせなどの接触式の加熱機構による加熱、ペルチェ素子などを用いた接触式の冷却機構を用いた冷却、あるいは温度調整された気体の送風による加熱又は冷却、又はこれらの任意の組み合わせなどを採用することとしても良い。
【０１０８】
《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態を図１２〜図１６に基づいて説明する。ここで、前述した第１の実施形態と同一若しくは同等の構成部分については同一の符号を用いるとともにその説明を省略するものとする。
【０１０９】
この第２の実施形態に係る露光装置は、レチクルの搬送経路中にレチクルＲに付されたバーコードを読み取る不図示のバーコードリーダが設けられている点、及び前述した赤外線照射機構が設けられていない点を除き、前述の露光装置１００と同様に構成されている。
【０１１０】
ところで、前述したＶパターンベストフォーカス面、Ｈパターンベストフォーカス面は、例えば図１２に示されるように、照明光ＩＬの照射時間の経過とともに変動する。そこで、本第２の実施形態では、上述したＸ軸ダイポール照明条件下、Ｙ軸ダイポール照明条件下それぞれにおける、Ｖパターンベストフォーカス面、Ｈパターンベストフォーカス面が予め求められ、メモリに記憶されている。
【０１１１】
次に、本第２の実施形態における露光シーケンスについて簡単に説明する。
【０１１２】
不図示のレチクルローダを介して、レチクルステージＲＳＴ上にレチクルＲがロードされるが、該レチクルＲの搬送中に不図示のバーコードリーダによりレチクルＲに付されたバーコードが読み取られ、このバーコードリーダで読み取られた情報が主制御装置２１に送られる。
【０１１３】
主制御装置２１は、その情報に基づいて、そのレチクルＲに形成されているパターンの情報を得、このパターンの種類の応じてそのパターンの転写に適した照明条件を、照明系内の回折光学ユニット２Ａ，ズーム光学系２Ｂを用いて前述のようにして設定する。
【０１１４】
例えば、ロードされたレチクルＲのパターン面に形成されたパターンが、前述のＶパターン主として含む場合（ＶパターンのＨパターンに対する比率が高い場合、又はＶパターンのみが含まれる場合）、主制御装置２１は、照明条件として前述のＸ軸ダイポール照明条件を設定する。
【０１１５】
また、例えば、ロードされたレチクルＲのパターン面に形成されたパターンが、前述のＨパターン主として含む場合（ＨパターンのＶパターンに対する比率が高い場合、又はＨパターンのみが含まれる場合）、主制御装置２１は、照明条件として前述のＹ軸ダイポール照明条件を設定する。
【０１１６】
そして、設定された照明条件の下、基本的には、前述した第１の実施形態と同様の手順で、そのレチクルＲのパターンがステップ・アンド・スキャン方式でウエハＷ上の各ショット領域にそれぞれ転写される。この際、前述の走査露光中に、ウエハＡＦ系１９、レチクルＡＦ系１２の検出信号に基づいて、レチクルＲのパターン面とウエハＷ表面とが投影光学系ＰＬに関して共役となるように主制御装置２１によりウエハ駆動装置４２を介してウエハステージＷＳＴがＺ軸方向に駆動制御され、フォーカス補正が行われるが、このときレチクルＲ上のパターンに応じ、メモリ内に記憶されている、前述のＶパターンベストフォーカス面、あるいはＨパターンベストフォーカス面を目標に、フォーカスが補正される。すなわち、本第２の実施形態に係る露光装置では、各プロセスで必要とされるパターンの周期方向（Ｖパターン、Ｈパターンのいずれを多く含むか）に応じて適切な照明条件及びその主体と成るパターンの周期方向に着目して投影光学系ＰＬの光軸方向に関するウエハＷの位置が調整される。
【０１１７】
以上説明したように、本第２の実施形態によると、例えば、投影光学系ＰＬの光軸に直交する面内のＸ軸方向を周期方向とするパターン（Ｖパターン）を主として含むパターン（Ｘ軸方向を周期方向とするパターン（Ｖパターン）のみから成るパターンを含む）を転写する際、Ｖパターンのベストフォーカス位置にウエハＷ表面が一致するようにウエハＷのＺ位置が調整される。また、例えば投影光学系ＰＬの光軸に直交する面内のＹ軸方向を周期方向とするパターンを主として含むパターン（Ｙ軸方向を周期方向とするパターン（Ｈパターン）のみから成るパターンを含む）を転写する際、Ｈパターンのベストフォーカス位置にウエハＷ表面が一致するようにウエハＷのＺ位置が調整される。
【０１１８】
そして、上記のようにしてＺ位置が調整されたウエハＷ上に上記の照明条件下でパターンが転写される。
【０１１９】
従って、本第２の実施形態では、対象とする周期方向のパターンにのみフォーカスに合わせることにより、対象となるパターンをベストフォーカスで露光することが可能となり、照明条件に起因して生じる投影光学系のセンターアスの影響を低減し、高精度な露光を実現することができる。
【０１２０】
この場合、図１２からもわかるように、Ｖパターン、Ｈパターンのいずれのパターンの転写の際にも、Ｖ、Ｈパターンの平均フォーカス面にフォーカスを合わせると、フォーカスずれが生じるが、本第２の実施形態の露光方法では、このようなフォーカスずれの発生を効果的に抑制することができる。
【０１２１】
次に、本第２の実施形態に係る露光装置を用いて、第１の照明条件としてのＸ軸ダイポール照明条件の下で第１パターンをステップ・アンド・スキャン方式でウエハ上に転写する工程と、第２の照明条件としてのＹ軸ダイポール照明条件の下で第２パターンをステップ・アンド・スキャン方式でウエハ上に転写する工程とを、１ロットのウエハ毎に交互に行う場合を考える。この場合、第１パターンは、Ｘ軸ダイポール照明条件に応じた方向（Ｘ軸方向）を周期方向とする周期パターン（Ｖパターン）を主として含むパターンであり、第２パターンは、Ｙ軸ダイポール照明条件に応じた方向（Ｙ軸方向）を周期方向とする周期パターン（Ｈパターン）を主として含むパターンであるものとする。
【０１２２】
このようなＸ軸ダイポール照明条件下、Ｙ軸ダイポール照明条件下での交互の露光により、投影光学系ＰＬは図１３のような温度部分布となる。この図１３に示されるように１枚の大きなレンズとみなされた投影光学系ＰＬのＡ−Ａ線断面は、図１４に示されるように、照明光吸収後に熱変形し、投影光学系ＰＬのＢ−Ｂ線断面は、図１５に示されるように熱変形する。この場合、先に説明した図８及び図９同士と比べて、図１３の走査方向であるＡ−Ａ軸断面、非走査方向であるＢ−Ｂ軸断面同士の形状が似ている。
【０１２３】
すなわち、Ｘ軸ダイポール照明条件の下で第１パターンを転写する工程と、Ｙ軸ダイポール照明条件の下で第２パターンを転写する工程とを、交互に繰り返すことにより、異方性の結像特性（例えばセンターアス）が投影光学系に生じるようなＸ軸ダイポール照明条件下で第１パターンがウエハ上に転写され、次いでそのＸ軸ダイポール照明条件下で投影光学系に生じる異方性の結像特性（例えばセンターアス）を緩和するような結像特性が投影光学系に生じるようなＹ軸ダイポール照明条件の下で第２パターンがウエハ上に転写される。
【０１２４】
このため、第２パターンは、異方性の結像特性（例えばセンターアス）が緩和された状態でウエハ上に転写されることとなり、少なくとも第２パターンの転写に際しては、照明条件に起因して生じる投影光学系の異方性の結像特性、例えばセンターアスの影響を低減し、高精度な露光を実現することができる。
【０１２５】
図１６には、この場合の投影光学系ＰＬに発生するセンターアスの変化の様子が、横軸を時間軸として示されている。この図１６から明らかなように、第１パターン（Ｖパターンを主体とする）をＸ軸ダイポール照明条件下で露光し続ける場合（図１６に点線にて示される状態）と、上記方法を用いた場合とで、投影光学系に発生するセンターアスの最大量を見てみると、前者がｂで、後者がａ（＜ｂ）である。従って、上述のＸ軸ダイポール照明条件下、Ｙ軸ダイポール照明条件下での交互の露光を行うことにより、センターアスを低減することができ、高精度な露光を実現することが可能となる。勿論、この場合も、第１パターン、第２パターンの転写時のいずれのときにも、それぞれのパターンをベストフォーカスで露光することは言うまでもない。
【０１２６】
なお、ロット間（及びレチクル交換の間）は、照明光の照射が行われないので、センターアスが僅かながら軽減することが、図１６からわかる。
【０１２７】
なお、上記の説明では、Ｘ軸ダイポール照明条件の下で第１パターンを転写する工程と、Ｙ軸ダイポール照明条件の下で第２パターンを転写する工程とを、交互に繰り返すものとしたが、これに限らず、異方性の結像特性が投影光学系に生じるような所定の照明条件下であるパターンを感光物体上に転写し、前記照明条件下で投影光学系に生じる異方性の結像特性を緩和するような結像特性が投影光学系に生じるような別の照明条件下で別のパターンを感光物体上に転写するようにしても良い。
【０１２８】
この場合、各パターンは、異方性の結像特性が緩和された状態で感光物体上に転写されることとなり、照明条件に起因して生じる投影光学系の異方性の結像特性、例えばセンターアスの影響を低減し、高精度な露光を実現することができる。
【０１２９】
なお、照明条件や転写対象のパターンの組み合わせによっては、１回の露光工程で転写すべきパターンを要求される精度で転写できない場合があり、その場合に、１枚のウエハに対して、所定の照明条件による所定のレチクルの露光を終了した後に、レチクルを交換し、また必要に応じて照明条件を変更して、上記のウエハ上に別のパターンを露光（二重露光）して、所望のパターンを形成する場合がある。この二重露光において、上記のＸ軸ダイポール照明条件の下で第１パターンを転写する工程と、Ｙ軸ダイポール照明条件の下で第２パターンを転写する工程とを交互に繰り返す方法を採用することができる場合があり、このような場合に前述した照明条件に起因して生じる投影光学系の異方性の結像特性（例えばセンターアス）の影響を低減した状態での二重露光が可能となり、より一層効果的である。また、二重露光に限らず、スティッチング露光においても適用することができる。
【０１３０】
なお、上記と同様の効果を得るために、以下のような構成を採用することもできる。
【０１３１】
すなわち、同一のレチクルパターンを連続して複数枚のウエハに転写する場合であっても、所定枚数のウエハの露光の終了する毎に、レチクルローダ及びウエハローダを介して、レチクル及びウエハの載置方向を水平面内（ＸＹ面内）で９０°回転するとともに、主制御装置２１の指示の下、照明条件も照明領域が水平面内で光軸を中心として９０°回転するように設定する。このようにすることで、投影光学系ＰＬのレンズは、図１３と同様の熱分布となるので、非回転対称な収差の発生及びセンターアスの発生が極力低減され、上記第２の実施形態と同等の効果を得ることが可能となる。
【０１３２】
この場合、ウエハステージＷＳＴとレチクルステージＲＳＴの走査方向も変更（具体的にはＹ軸方向からＸ軸方向に変更）する必要があるが、レチクルステージＲＳＴを２次元方向に移動可能な構成とし、レチクルブラインド７もＺ軸方向に開閉自在とするとともに、Ｘ軸方向にも開閉自在とすることで実現可能である。この場合、所定枚数のウエハ毎に限らず、ウエハ１枚ごとに走査方向を９０°回転した状態で露光することとしても良い。
【０１３３】
なお、同一のレチクルパターンを連続して複数枚のウエハに転写する場合に、所定枚数のウエハの露光の終了する毎に、投影光学系ＰＬをその光軸を中心として９０°回転させるだけでも良い。このようにしても、上記第２の実施形態と同等の効果を得ることが可能である。
【０１３４】
また、上記各実施形態では、投影光学系として屈折系を用いるものとしたが、本発明がこれに限られるものではなく、屈折光学素子と反射光学素子（凹面鏡やビームスプリッタ等）とを組み合わせたいわゆるカタディオプトリック系（反射屈折系）の場合、パターンを照明する照明領域がその光軸から偏心する場合が多いが、前述した異方性の結像特性（例えばセンターアス）の補正に加えて、照明領域の偏心に起因するディストーション又はコマ収差、すなわち投影光学系の波面収差をツェルニケ多項式を用いて級数展開した複数のツェルニケ項のうちの１θ成分項を合わせて補正することが望ましい。この場合、前述の結像特性補正機構を用いてディストーション又はコマ収差を補正すれば良い。
【０１３５】
また、投影光学系として反射屈折系を用いる場合に、その投影光学系内に反射屈折の経路を２つ設ける（光軸の両側にミラーを配置する）こととし、所定時間経過ごとに２つの経路を切り換えて用いることとしても良い。
【０１３６】
また、上記各実施形態において、特許文献１に記載されるように、結像特性の初期調整により、非走査方向に細長い照明領域に起因して生じる異方性の結像特性を併せて補正することとしても良い。
【０１３７】
なお、上記各実施形態では、露光用の照明光ＩＬとして、Ｆ2レーザ光、ＡｒＦエキシマレーザ光、ＫｒＦエキシマレーザ光などを用いるものとしたが、これに限らず、他の真空紫外光、例えばＫｒ2レーザ光、Ａｒ2レーザ光は勿論、超高圧水銀ランプからの紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線など）を用いることも可能である。例えば、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（Ｅｒ）（又はエルビウムとイッテルビウム（Ｙｂ）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。
【０１３８】
なお、上記各実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式等の走査型露光装置に本発明が適用された場合について説明したが、本発明の適用範囲がこれに限定されないことは勿論である。すなわちステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置にも本発明は好適に適用できる。この他、例えば国際公開ＷＯ９９／４９５０４号などに開示される、投影光学系ＰＬとウエハとの間に液体が満たされる液浸型露光装置などにも本発明を適用しても良い。液浸型露光装置は、反射屈折型の投影光学系を用いる走査露光方式でも良いし、あるいは投影倍率が１／８の投影光学系を用いる静止露光方式でも良い。後者の液浸型露光装置では、基板上に大きなパターンを形成するために、ステップ・アンド・スティッチ方式を採用することが好ましい。
【０１３９】
なお、複数のレンズから構成される照明ユニット、投影光学系を露光装置本体に組み込み、光学調整をするとともに、多数の機械部品からなるウエハステージ（スキャン型の場合はレチクルステージも）を露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、更に総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより、上記各実施形態の露光装置等の本発明に係る露光装置を製造することができる。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うことが望ましい。
【０１４０】
なお、本発明は、半導体製造用の露光装置に限らず、液晶表示素子などを含むディスプレイの製造に用いられる、デバイスパターンをガラスプレート上に転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられるデバイスパターンをセラミックウエハ上に転写する露光装置、及び撮像素子（ＣＣＤなど）、マイクロマシン、有機ＥＬ、ＤＮＡチップなどの製造に用いられる露光装置などにも適用することができる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。ここで、ＤＵＶ（遠紫外）光やＶＵＶ（真空紫外）光などを用いる露光装置では一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、螢石、フッ化マグネシウム、又は水晶などが用いられる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置、又は電子線露光装置などでは透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレンマスク）が用いられ、マスク基板としてはシリコンウエハなどが用いられる。
【０１４１】
《デバイス製造方法》
次に上述した露光装置をリソグラフィ工程で使用したデバイスの製造方法の実施形態について説明する。
【０１４２】
図１７には、デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造例のフローチャートが示されている。図１７に示されるように、まず、ステップ２０１（設計ステップ）において、デバイスの機能・性能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップ２０２（マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ２０３（ウエハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。
【０１４３】
次に、ステップ２０４（ウエハ処理ステップ）において、ステップ２０１〜ステップ２０３で用意したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウエハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップ２０５（デバイス組立てステップ）において、ステップ２０４で処理されたウエハを用いてデバイス組立てを行う。このステップ２０５には、ダイシング工程、ボンディング工程、及びパッケージング工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。
【０１４４】
最後に、ステップ２０６（検査ステップ）において、ステップ２０５で作成されたデバイスの動作確認テスト、耐久テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にデバイスが完成し、これが出荷される。
【０１４５】
図１８には、半導体デバイスにおける、上記ステップ２０４の詳細なフロー例が示されている。図１８において、ステップ２１１（酸化ステップ）においてはウエハの表面を酸化させる。ステップ２１２（ＣＶＤステップ）においてはウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ２１３（電極形成ステップ）においてはウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ２１４（イオン打ち込みステップ）においてはウエハにイオンを打ち込む。以上のステップ２１１〜ステップ２１４それぞれは、ウエハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。
【０１４６】
ウエハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップ２１５（レジスト形成ステップ）において、ウエハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップ２１６（露光ステップ）において、上で説明した露光装置及び露光方法によってマスクの回路パターンをウエハに転写する。次に、ステップ２１７（現像ステップ）においては露光されたウエハを現像し、ステップ２１８（エッチングステップ）において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップ２１９（レジスト除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。
【０１４７】
これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【０１４８】
以上説明した本実施形態のデバイス製造方法を用いれば、露光工程（ステップ２１６）において上記各実施形態に係る露光装置及び露光方法が用いられるので、精度良くレチクルのパターンをウエハ上に転写することができる。この結果、高集積度のデバイス（マイクロデバイス）の生産性（歩留まりを含む）を向上させることが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【０１４９】
以上説明したように、本発明の露光方法は、照明光によりマスクを照明し、マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して感光物体上に転写するのに適している。また、本発明のデバイス製造方法は、半導体素子、液晶表示素子等の電子デバイス（マイクロデバイス）を製造するのに適している。
【図面の簡単な説明】
【０１５０】
【図１】本発明の露光方法を実施するのに好適な第１の実施形態に係る走査型露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】図１の投影光学系の内部構成を、大気圧センサとともに概略的に示す図である。
【図３】投影光学系内に導入されたファイバの配置例を示す図である。
【図４】Ｘ軸ダイポール照明条件下における投影光学系の瞳面近傍のレンズ（３０ｃ，３０ｄ，３０ｇ）上での光量分布を示す図である。
【図５】Ｙ軸ダイポール照明条件下における投影光学系の瞳面近傍のレンズ（３０ｃ，３０ｄ，３０ｇ）上での光量分布を示す図である。
【図６】図４の照明条件下における投影光学系の温度分布を示す図である。
【図７】図５の照明条件下における投影光学系の温度分布を示す図である。
【図８】図６のＡ−Ａ線断面を示す図である。
【図９】図６のＢ−Ｂ線断面を示す図である。
【図１０】投影光学系でセンターアスが発生した状態を示す図である。
【図１１】レチクルＲ上に形成されたＨパターンとＶパターンとから成る複合パターンを示す図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態に関連する図であって、Ｈパターンベストフォーカス面、Ｖパターンベストフォーカス面の照射変動を示す図である。
【図１３】Ｘ軸ダイポール照明条件下、Ｙ軸ダイポール照明条件下での交互の露光により、投影光学系に生じた温度分布を示す図である。
【図１４】図１３の投影光学系のＡ−Ａ線断面図である。
【図１５】図１３の投影光学系のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１６】Ｘ軸ダイポール照明条件下、Ｙ軸ダイポール照明条件下での交互の露光により投影光学系に発生するセンターアスの変化の様子を、横軸を時間軸として示す図である。
【図１７】本発明に係るデバイス製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図１８】図１７のステップ２０４の具体例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１５１】
ＩＬ…照明光、Ｒ…レチクル（マスク）、ＰＬ…投影光学系、Ｗ…ウエハ（感光物体）。
【図１】
2005311020.tif 000003
【図２】
2005311020.tif 000004
【図３】
2005311020.tif 000005
【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】
2005311020.tif 000016
【図１５】
2005311020.tif 000017
【図１６】
2005311020.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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