(57)【要約】【課題】  照明光学系のテレセントリシティの崩れを小さくする照明光学系の調整方法等を提供する。【解決手段】  照明光学系ＩＳは光源１を含み、この光源１と第２フライアイレンズ１０との間の光路上には、入射する光束を偏向する可動ミラー２，６，９が配置され、第１フライアイレンズ７と第２フライアイレンズ１０との間には第２ズーム光学系８が配置されている。可動ミラー２，６，９の角度及び第２ズーム光学系８に含まれるレンズ８ａの光軸ＡＸ２に交差する方向の位置の少なくとも１つを調整して被照射面ＬＰ、又は被照射面ＬＰと光学的に共役な第２フライアイレンズ１０の入射面ＰＬ３に入射する光束の照明テレセンの崩れを補正する。【選択図】  図１
2005079470.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光束を供給する光源と、当該光源からの光束が入射するオプティカルインテグレータとを備え、当該オプティカルインテグレータからの光束を被照射面へ導く照明光学系の調整方法であって、
前記光源と前記オプティカルインテグレータとの間の光路上に配置される光学部材を調整して前記被照射面又はその共役面に入射する光束のテレセントリシティの崩れを補正する補正工程を含むことを特徴とする照明光学系の調整方法。
【請求項２】
前記光学部材は、前記光源からの光束を偏向する偏向部材を含み、
前記補正工程は、当該偏向部材の偏向角度を調整して前記被照射面又はその共役面に入射する光束のテレセントリシティの崩れを補正することを特徴とする請求項１記載の照明光学系の調整方法。
【請求項３】
前記オプティカルインテグレータと前記偏向部材との間に変倍光学系が配置され、
前記偏向部材と前記変倍光学系との間に、フライアイレンズ又は回折光学素子が配置されている
ことを特徴とする請求項２記載の照明光学系の調整方法。
【請求項４】
前記偏向部材は、前記変倍光学系の変倍比を変更しても、前記被照射面又はその共役面に対する光束の入射位置が変化しないように偏向角度の調整を行うことを特徴とする請求項３記載の照明光学系の調整方法。
【請求項５】
前記光学部材は、前記光源からの光束を屈折させる屈折部材を含み、
前記補正工程は、前記光束の光軸に交差する方向における前記屈折部材の位置を調整して前記被照射面又はその共役面に入射する光束のテレセントリシティの崩れを補正することを特徴とする請求項１記載の照明光学系の調整方法。
【請求項６】
前記屈折部材の光源側に、フライアイレンズ又は回折光学素子が配置されていることを特徴とする請求項５記載の照明光学系の調整方法。
【請求項７】
前記補正工程は、前記被照射面又はその共役面に対する前記光束の入射位置を検出装置で検出して得られた検出結果に基づいて前記光学部材の調整を行うことを特徴とする請求項１から請求項６の何れか一項に記載の照明光学系の調整方法。
【請求項８】
前記光学部材と前記光源との間に変倍光学系が配置され、
前記光源と前記変倍光学系との間に、フライアイレンズ又は回折光学素子が配置されている
ことを特徴とする請求項１から請求項７の何れか一項に記載の照明光学系の調整方法。
【請求項９】
前記光源と前記フライアイレンズ又は回折光学素子との間に配置された別の偏向部材も使って、前記被照射面又はその共役面に入射する光束のテレセントリシティの崩れを補正することを特徴とする請求項８記載の照明光学系の調整方法。
【請求項１０】
前記別の偏向部材は、前記光学部材と前記光源との間の変倍光学系の変倍比を変更しても、前記被照射面又はその共役面に対する光束の入射位置が変化しないように偏向角度の調整を行うことを特徴とする請求項９記載の照明光学系の調整方法。
【請求項１１】
前記補正工程は、照明条件設定手段により設定される照明条件毎に、前記被照射面又はその共役面に入射する光束のテレセントリシティの崩れを補正しうる前記光学素子の調整量を求める調整量算出工程と、
前記照明条件設定手段により設定された照明条件に応じて、前記調整量算出工程で求められた調整量に基づいて前記光学素子を調整する調整工程と
を含むことを特徴とする請求項１から請求項１０の何れか一項に記載の照明光学系の調整方法。
【請求項１２】
マスクに形成されたパターンを基板上に転写する露光装置であって、
請求項１から請求項１１の何れか一項の照明光学系の調整方法を用いて調整された照明光学系と、
前記被照射面上に前記マスクを配置するマスクステージと、
前記基板を保持する基板ステージと
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の露光装置を用いることを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項１４】
マスクに形成されたパターンを基板上に転写する露光方法であって、
請求項１から請求項１１の何れか一項に記載の照明光学系の調整方法を用いて調整された照明光学系を用いて前記マスクを照明し、前記マスクに形成されたパターンを前記基板上に転写することを特徴とする露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源から供給される光束を被照射面に導く照明光学系の調整方法、当該調整方法を用いて調整された照明光学系を用いる露光装置及び方法、並びに当該露光装置を用いてデバイスを製造するデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子、液晶表示素子、撮像装置（ＣＣＤ等）、薄膜磁気ヘッド等のデバイスの製造工程の１つとして通常設けられるフォトリソグラフィー工程では、露光対象としての基板（フォトレジストが塗布された半導体ウェハ又はガラスプレート）にマスク又はレチクル（以下、これらを総称するときは、マスクという）に形成されたパターンの縮小像を投影露光する露光装置が用いられる。近年においては、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（所謂、ステッパ）又はステップ・アンド・スキャン方式の露光装置が多用されている。
【０００３】
上記のステッパは、基板を二次元的に移動自在な基板ステージ上に載置し、この基板ステージにより基板を歩進（ステッピング）させて、マスクのパターンの縮小像を基板上の各ショット領域に一括露光する動作を順次繰り返す露光装置である。また、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置は、スリット状のパルス露光光をマスクに照射している状態で、マスクを載置したマスクステージと基板を載置した基板ステージとを投影光学系に対して互いに同期走査させつつマスクに形成されたパターンの一部を基板のショット領域に逐次転写し、１つのショット領域に対するパターンの転写が終了すると基板をステッピングさせて他のショット領域にパターンの転写を行う露光装置である。
【０００４】
これらの露光装置を用いてマスクに形成された微細なパターンを基板上に忠実に転写するためには、基板上に照射される露光光の光量むらを極力無くす必要がある。この光量むらを無くすためには、マスクに照明される露光光の照度分布を均一化する必要がある。このため、露光装置が備える照明光学系には光源から供給される光束の照度分布を均一化するフライアイレンズ又はロッドレンズ等のオプティカル・インテグレータが通常設けられている。
【０００５】
また、照明光学系からマスクに照射される露光光のテレセントリシティの崩れ（即ち、照明テレセンの崩れ）があると、露光光の主光線がマスクの法線及び基板の法線に対して傾くため、露光光はマスク及び基板に対して傾いて入射する。このような状態で露光光が基板に入射すると光量むらが生じ、又は基板上に投影されるパターン像の位置ずれ（シフト）が生じてしまう。従来は、オプティカル・インテグレータとマスクとの間の光路上に設けられたレンズ等の光学素子を、光軸方向へ移動させ、又は光軸に対して傾斜させることで照明テレセンの崩れを補正していた。尚、照明テレセンの崩れを補正する補正方法の詳細については、例えば以下の特許文献１，２を参照されたい。
【特許文献１】特開２００１−３１３２５０号公報
【特許文献２】特開２００２−０１５９８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、照明テレセンの崩れがあると、上述したように基板上での光量むら又は基板上に投影されるパターン像の位置ずれが生ずる。近年におけるパターンの微細化に伴って、許容される基板上の光量むら等が厳しくなってきており、これに伴って照明光学系に許容される照明テレセンの崩れも小さくなってきている。このため、従来の補正方法を用いて補正しても、照明テレセンの崩れを十分に補正することができないという問題が生じてきた。
【０００７】
また、近年においては、パターンの微細化に伴って解像度の向上を図るために照明条件が従来と比べて大きく変更されることがある。ここで、照明条件の変更とは、照明系内の投影光学系の瞳面と共役な面内における露光光の分布を変更することで、例えば照明ＮＡ（Numerical Aperture)及び照明形状の変更が挙げられる。照明ＮＡは、例えば孤立パターンの解像度を向上させるためにマスクをほぼ垂直に照明する小σに変更されることがある。また、照明形状は０次光を遮光するための輪帯状の照明形状（輪帯照明）又は複数（例えば４極）の偏心した照明形状（変形照明）に変更されることがある。照明条件を変更すると、照明条件毎に照明テレセンの崩れが異なることがあるため、照明条件に応じて照明テレセンの崩れを補正しなければならないという問題がでてきた。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、照明光学系のテレセントリシティの崩れを小さくする照明光学系の調整方法、当該調整方法を用いて調整された照明光学系を用いる露光装置及び方法、並びに当該露光装置を用いてデバイスを製造するデバイス製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の照明光学系の調整方法は、光束を供給する光源（１）と、当該光源からの光束が入射するオプティカルインテグレータ（１０）とを備え、当該オプティカルインテグレータからの光束を被照射面（ＬＰ）へ導く照明光学系（ＩＳ）の調整方法であって、前記光源と前記オプティカルインテグレータとの間の光路上に配置される光学部材（２、６、８ａ、９）を調整して前記被照射面又はその共役面（ＬＰ３）に入射する光束のテレセントリシティの崩れを補正する補正工程を含むことを特徴としている。
この発明によれば、被照射面又はその共役面に入射する光束のテレセントリシティの崩れの補正は、光源とオプティカルインテグレータとの間の光路上に配置される光学部材の調整により行われる。
本発明の露光装置は、マスク（Ｒ）に形成されたパターン（ＤＰ）を基板（Ｗ）上に転写する露光装置であって、上記の照明光学系の調整方法を用いて調整された照明光学系（４０）と、前記被照射面上に前記マスクを配置するマスクステージ（４１）と、前記基板を保持する基板ステージ（４７）とを備えることを特徴としている。
本発明のデバイス製造方法は、上記の露光装置を用いることを特徴としている。
本発明の露光方法は、マスク（Ｒ）に形成されたパターン（ＤＰ）を基板（Ｗ）上に転写する露光方法であって、上記の照明光学系の調整方法を用いて調整された照明光学系（４０）を用いて前記マスクを照明し、前記マスクに形成されたパターンを前記基板上に転写することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、光源とオプティカルインテグレータとの間の光路上に配置される光学部材の調整を行って被照射面又はその共役面に入射する光束のテレセントリシティの崩れを補正しているため、従来のようにテレセントリシティの崩れを十分に補正しきれないということはなく、照明条件に応じて適切に補正することができるという効果がある。
また、本発明によれば、テレセントリシティの崩れが十分補正された照明光がマスクに照射され、この照明光を用いてマスクのパターンが基板に転写されるため、微細なパターンを基板へ忠実に転写することができ、その結果として高集積度のデバイスを歩留まり良く製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態による照明光学系の調整方法、露光装置及び方法、並びにデバイス製造方法について詳細に説明する。
【００１２】
〔照明光学系の調整方法〕
図１は、本発明の一実施形態による照明光学系の調整方法が用いられる照明光学系の構成の概略を示す図である。尚、以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸が被照射面ＬＰに対して平行となるよう設定され、Ｚ軸が被照射面ＬＰに対して直交する方向に設定されている。図中のＸＹＺ直交座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。
【００１３】
図１に示す本実施形態の照明光学系ＩＳは、輪帯照明、変形照明、及び０次光を用いる通常の照明（通常照明）の各々を行うことができるよう構成されているが、以下の説明では主に輪帯照明を行う場合を例に挙げて説明する。図１において、１は、例えばＡｒＦエキシマレーザ光源（波長１９３ｎｍ）等の光源であり、断面が略長方形状の平行光束を射出する。尚、本実施形態においては、図示のように、光源１は平行光束を＋Ｙ方向に射出するとする。光源１から射出された平行光束はビームマッチングユニット（ＢＭＵ）内に設けられた可動ミラー２に入射し、可動ミラー２により＋Ｚ方向に偏向される。
【００１４】
この可動ミラー２は、Ｘ軸の回り並びにＹＺ平面に含まれＹ軸及びＺ軸の各々の軸に対して４５度の角度をなす直線の回りに微小回転可能に構成されている。つまり、光源１から供給される平行光束に対する鏡面の角度（以下、単に可動ミラー２の角度という）を僅かに変えることができるように構成されている。可動ミラー２の角度は、制御系２０からの指令に基づいて動作する第１駆動系２１により調整される。また、第１駆動系２１内には可動ミラー２の実際の角度を検出する角度センサ（不図示）が設けられており、この角度センサの検出結果は制御系２０へ出力されている。
【００１５】
可動ミラー２によって＋Ｚ方向に偏向された光束はリレーレンズ３を介して回折光学素子（ＤＯＥ）４に入射する。回折光学素子４は、例えば六角形形状を有し、入射する光を所望の角度に回折する要素素子を、光軸ＡＸ１に垂直な面内（ＸＹ平面内）において稠密に配列したものである。尚、図１においては光路上に配置された１つの回折光学素子４のみ図示しているが、実際には外形形状及び回折特性が異なる要素素子を備える複数の回折光学素子が設けられており、これらの回折光学素子及びピンホールターゲット１６の何れか一つが光路上に配置される。尚、通常照明を行う場合には、光路上にはこれらの何れもが配置されない。
【００１６】
ピンホールターゲット１６は、線状の光束を形成するためのものであり、照明光学系ＩＳのテレセントリシティの崩れ（即ち、照明テレセンの崩れ）を補正するときに光路上に配置される。このピンホールターゲット１６は、例えば透明基板上にＣｒ（クロム）を蒸着してピンホール１６ａを形成したものであり、ピンホール１６ａが形成された部分に入射した光束のみピンホールターゲット１６を通過し、他の部分（Ｃｒ（クロム）が蒸着されている部分）に入射した光束は遮光される。ピンホールターゲット１６は照明テレセンの崩れを補正するときにはピンホール１６ａが光軸ＡＸ１上に位置するように配置される。回折光学素子４、不図示の複数の回折光学素子、及びピンホールターゲット１６の交換動作は、制御系２０からの指令に基づいて動作する第２駆動系２２により行われる。
【００１７】
回折光学素子４に入射した光束は、光軸ＡＸ１を中心として等角度であらゆる方向に沿って回折された後、第１ズーム光学系５に入射する。第１ズーム光学系５は、アフォーカル系（無焦点光学系）を維持しながら所定の範囲で変倍比を連続的に変化させることができるように構成されている。尚、図１においては、図示の簡単化のために、第１ズーム光学系５に含まれる２つのレンズ５ａ，５ｂのみを図示している。これらのレンズ５ａ，５ｂは、光軸ＡＸ１方向に沿って移動可能に構成されている。レンズ５ａ，５ｂの光軸ＡＸ１方向への移動による第１ズーム光学系５の変倍比の設定は、制御系２０からの指令に基づいて動作する第３駆動系２３により行われる。第１ズーム光学系５から射出された光束は、可動ミラー６に入射し、可動ミラー６により＋Ｙ方向に偏向される。
【００１８】
可動ミラー６は、可動ミラー２と同様に、Ｘ軸の回り並びにＹＺ平面に含まれＹ軸及びＺ軸の各々の軸に対して４５度の角度をなす直線の回りに微小回転可能に構成されている。つまり、第１ズーム光学系５から射出される光束に対する鏡面の角度（以下、単に可動ミラー６の角度という）を僅かに変えることができるように構成されている。可動ミラー６の角度は、制御系２０からの指令に基づいて動作する第４駆動系２４により調整される。また、第４駆動系２４内には可動ミラー６の実際の角度を検出する角度センサ（不図示）が設けられており、この角度センサの検出結果は制御系２０へ出力されている。
【００１９】
可動ミラー６によって＋Ｙ方向に偏向された光束は第１フライアイレンズ７に入射する。第１フライアイレンズ７は、稠密に且つ光軸ＡＸ２に垂直な面内（ＺＸ平面内）に配列された多数の正六角形状の正屈折力を有する多数の要素レンズからなる光学素子である。尚、図１においては光路上に配置された１つの第１フライアイレンズ７のみ図示しているが、実際には外形形状が異なる要素レンズを複数備える複数の第１フライアイレンズが設けられており、これらの第１フライアイレンズの何れか一つが光路上に配置される。
【００２０】
第１フライアイレンズ７に入射した光束は第１フライアイレンズ７が備える多数の要素レンズによりＺＸ平面内で二次元的に分割され、各要素レンズの後側焦点面にはそれぞれ１つの光源像が形成される。第１フライアイレンズ７の後側焦点面に形成された多数の光源像からの光束は、第２ズーム光学系８に入射する。第２ズーム光学系８は複数のレンズを含んで構成され、複数のレンズが光軸ＡＸ２方向に移動可能に構成されている。図１に示す例では、第２ズーム光学系８は３つのレンズ８ａ〜８ｃを備えており、各々が光軸ＡＸ２方向に移動可能に構成されている。また、第２ズーム光学系８に含まれるレンズ８ａは、光軸ＡＸ２に対して交差する方向（Ｘ方向又はＺ方向）に微小移動可能に構成されている。
【００２１】
第２ズーム光学系８は、所定の範囲で焦点距離を連続的に変化させることのできるリレー光学系であって、第１フライアイレンズ７の後側焦点面と後述する第２フライアイレンズ１０の後側焦点面ＰＬ４とを光学的にほぼ共役に結んでいる。第２ズーム光学系８のレンズ８ａ〜８ｃの光軸ＡＸ２方向の移動による焦点距離変化及び変倍比設定、並びに光軸ＡＸ２に対して交差する方向のレンズ８ａの微小移動は、制御系２０からの指令に基づいて動作する第５駆動系２５により行われる。この第５駆動系２５内にはレンズ８ａ〜８ｃの光軸ＡＸ２方向の位置及びレンズ８ａのＺＸ面内における位置を検出するポジションセンサ（不図示）が設けられており、このポジションセンサの検出結果は制御系２０へ出力されている。
【００２２】
第２ズーム光学系８を介した光束は、可動ミラー９に入射し、可動ミラー９により−Ｚ方向に偏向される。可動ミラー９は、Ｘ軸の回り並びにＹＺ平面に含まれＹ軸及びＺ軸の各々の軸に対して４５度の角度をなす直線（この直線は可動ミラー２，６のときに説明した直線に対して９０度の角度をなす）の回りに微小回転可能に構成されている。つまり、第２ズーム光学系８から射出される光束に対する鏡面の角度（以下、単に可動ミラー９の角度という）を僅かに変えることができるように構成されている。可動ミラー９の角度は、制御系２０からの指令に基づいて動作する第６駆動系２６により調整される。また、第６駆動系２６内には可動ミラー９の実際の角度を検出する角度センサ（不図示）が設けられており、この角度センサの検出結果は制御系２０へ出力されている。
【００２３】
可動ミラー９によって−Ｚ方向に偏向された光束はオプティカル・インテグレータとしての第２フライアイレンズ１０の入射面ＰＬ３を重畳的に照明する。第２フライアイレンズ１０は、第１フライアイレンズ７と同様に、正の屈折力を有する多数の要素レンズを光軸ＡＸ３に直交する面内（ＸＹ平面内）において配列することによって構成されている。第２フライアイレンズ１０を構成する各要素レンズは、被照射面ＬＰにおいて形成すべき照野の形状と相似な矩形状の断面を有する。
【００２４】
第２フライアイレンズ１０に入射した光束は多数の要素レンズによりＺＸ平面内において二次元的に分割され、光束が入射した各要素レンズの後側焦点面ＰＬ４には第１フライアイレンズ７が有する要素レンズの数の多数の光源像がそれぞれ形成される。こうして、第２フライアイレンズ１０の後側焦点面ＰＬ４には、第２フライアイレンズ１０への入射光束によって形成される照野と同じ輪帯状の多数光源（二次光源）が形成される。
【００２５】
また、第２フライアイレンズ１０の入射面ＰＬ３側には、センサ１７が光路対して進退可能に配置されている。このセンサ１７は、例えば二次元ＣＣＤを含み、照明テレセンの崩れを補正するときに光路上に配置され、第２フライアイレンズ１０の入射面ＰＬ３への光束の入射位置を検出するために用いられる。センサ１７の検出結果は制御系２０に出力される。尚、このセンサ１７が光路上に配置されるときには、前述したピンホールターゲット１６も光路上に配置される。センサ１７の光路に対する進退動作は、制御系２０からの指令に基づいて動作する第７駆動系２７により行われる。
【００２６】
第２フライアイレンズ１０の後側焦点面ＰＬ４、即ち照明光学系ＩＳの瞳面には開口絞り板１１が、第８駆動系２８によって回転自在に配置されている。図２は、開口絞り板１１の一例を示す正面図である。図２に示す通り、開口絞り板１１は回転軸Ｏの周りで回転自在に構成された円板からなり、通常照明用の円形の開口絞り１１ａ、輪帯照明用の開口絞り１１ｂ、４極変形照明（４極照明）用の開口絞り１１ｃ、及び小さいコヒーレンスファクタ（σ値）用の小円形の開口絞り１１ｄが周方向に沿って形成されている。尚、図２中に示した破線の大きな円は通常照明用の円形の開口絞り１１ａの大きさを表しており、開口絞り１１ｂ〜１１ｄとの大きさの比較のため図示している。また、図２においては、４つの異なる開口絞りのみを図示しているが、例えば開口絞り１１ｂについては輪帯比（開口部の外縁半径と内縁半径との比）の異なるものを複数形成してもよい。開口絞り１１ｃについても同様である。尚、第２フライアイレンズ１０の後側焦点面ＰＬ４において、所望の露光光分布が形成されている場合には、開口絞り板１１を省略しても良い。
【００２７】
第２フライアイレンズ１０の後側焦点面ＰＬ４に形成された二次光源から射出された光束のうち、開口絞り板１１に形成された開口絞りの何れかを通過した光束は、第１リレー光学系１２、視野絞り板１３、第２リレー光学系１４、及びコンデンサ光学系１５を順に介して被照射面ＬＰを重畳的に均一照明する。上記の視野絞り板１３は、被照射面ＬＰに照射される光束の断面形状（ＸＹ平面内における断面形状）を規定するものであり、第２リレー光学系１４及びコンデンサ光学系１５によって被照射面ＬＰと光学的に共役とされている。また、第２フライアイレンズ１０の入射面ＬＰ３と被照射面ＬＰとは光学的に共役になるよう設定されている。
【００２８】
制御系２０は前述した第１駆動系２１、第４駆動系２４、第５駆動系２５、及び第６駆動系２６を駆動して、可動ミラー２，６，９の角度の調整、第２ズーム光学系８に含まれるレンズ８ａの光軸ＡＸ２に交差する方向の位置の調整を行う。また、第２駆動系２２、第７駆動系２７、第８駆動系２８等を駆動して回折光学素子４、ピンホールターゲット１６、第１フライアイレンズ７、及びセンサ１７の光路上への配置、並びに開口絞り１１ａ〜１１ｄの何れか１つの光路上への配置を制御する。更に、制御系２０は第３駆動系２３及び第５駆動系２５を駆動して第１ズーム光学系５の変倍比及び第２ズーム光学系８の焦点距離及び変倍比の設定を行う。
【００２９】
また、制御系２０には、半導体メモリ又はハードディスク等の磁気記憶装置等から構成される記憶部２０ａが設けられる。この記憶部２０ａは、第１駆動系２１、第４駆動系２４、及び第６駆動系２６内に設けられた角度センサの検出結果、並びに第５駆動系２５内に設けられたポジションセンサの検出結果を、照明光学系ＩＳで設定される照明条件に対応付けて記憶する。尚、照明光学系ＩＳで設定される照明条件と各種の検出結果の対応付けは制御系２０で行われる。
【００３０】
次に、本実施形態の照明光学系ＩＳ内における光軸に沿った光束の断面形状の変化について、輪帯照明を行う場合を例に挙げて簡単に説明する。図３は、輪帯照明を行う場合の光束の断面形状の変化の一例を示す図である。尚、図３においては、図１中に示した光学部材と同一のものには同一の符号を付してある。また、光軸ＡＸ１〜光軸ＡＸ３を一直線にして図示しており可動ミラー２，６，９の図示は省略している。更に、以下の説明では、図１中の光軸ＡＸ１〜ＡＸ３を区別しない場合には光軸ＡＸという。
【００３１】
図３に示す通り、回折光学素子４の入射面ＰＬ１には、照度分布が均一であり、且つその断面形状が円形形状である光束が導かれるとする。このような光束が回折光学素子４に入射すると、入射した光束は回折光学素子４が備える多数の要素素子により二次元的に分割されるとともに所望の角度に回折される。よって、回折光学素子４が有する各々の要素素子から射出された光束は、光軸ＡＸ（光軸ＡＸ１）を中心として等角度であらゆる方向に沿って偏向された後、第１ズーム光学系５に入射する。このように、回折光学素子４は、入射した光束を実質的に輪帯状の光束に変換する。
【００３２】
第１ズーム光学系５に入射した光束は、その瞳面ＰＬ２にリング状（円環状）の光源像を形成する。このリング状の光源像からの光は、ほぼ平行な光束となって第１ズーム光学系５から射出され、第１フライアイレンズ７に入射する。このとき、第１フライアイレンズ７の入射面には、光軸ＡＸ（光軸ＡＸ２）に対してほぼ対称に斜め方向から光束が入射する。換言すると、光軸ＡＸを中心として等角度であらゆる方向に沿って光束が斜め入射する。
【００３３】
第１フライアイレンズ７に入射した光束は第１フライアイレンズ７が備える多数の要素レンズにより二次元的に分割され、各要素レンズの後側焦点面にはそれぞれ１つのリング状の光源像が形成される。第１フライアイレンズ７の後側焦点面に形成された多数のリング状光源像からの光束は、第２ズーム光学系８を介した後、第２フライアイレンズ１０を重畳的に照明する。従って、第２フライアイレンズ１０の入射面ＰＬ３には、第１フライアイレンズ７の各要素レンズの断面形状に相似な正六角形状の照野を光軸ＡＸ（光軸ＡＸ３）から等距離の位置に無限の数だけ配置した形状の照野、即ち光軸ＡＸを中心とした輪帯状の照野が形成される。
【００３４】
第２フライアイレンズ１０に入射した光束は多数の要素レンズにより二次元的に分割され、光束が入射した各要素レンズの後側焦点面には第１フライアイレンズ７の要素レンズの数の多数の光源像がそれぞれ形成される。こうして、第２フライアイレンズ１０の後側焦点面ＰＬ４には、第２フライアイレンズ１０への入射光束によって形成される照野と同じ輪帯状の多数光源（二次光源）が形成される。輪帯状の二次光源の各々から射出される光束は、図１に示す第１リレー光学系１２、視野絞り板１３、第２リレー光学系１４、及びコンデンサ光学系１５を順に介して被照射面ＬＰを重畳的に均一照明する。
【００３５】
次に、上記構成における照明光学系ＩＳの調整方法について説明する。図４は、本発明の一実施形態による照明光学系の調整方法を示すフローチャートである。図４に示すフローチャートに沿った照明光学系ＩＳの調整は、図１に示す各光学部材からなる照明光学系ＩＳを組み上げた後で、照明光学系ＩＳの光学性能を追い込む最終調整工程、又は定期若しくは不定期の照明光学系ＩＳのメンテナンス時に行われる。尚、図４に示す調整方法は、可動ミラー２，６，９の角度を調整して、照明光学系ＩＳの照明テレセンの崩れを補正する方法である。
【００３６】
照明光学系ＩＳの調整を行う場合には、まず制御系２０が第２駆動系２２を駆動してピンホールターゲット１６を光路上に配置する。このとき、光路上に回折光学素子４が配置されている場合には、光路上の回折光学素子４を光路から退避させるとともに、ピンホール１６ａが光軸ＡＸ１上に配置されるようにピンホールターゲット１６を光路上に配置する。また、制御系２０は第７駆動系２７を駆動してセンサ１７を光路上に配置する。これにより、第２フライアイレンズ１０の入射面ＰＬ３側にセンサ１７が配置される（ステップＳ１１）。
【００３７】
ピンホールターゲット１６及びセンサ１７の配置が完了すると、まず制御系２０は第１駆動系２１に対して制御信号を出力して可動ミラー２の角度を所定の角度に調整する（ステップＳ１２）。可動ミラー２の角度の調整が完了すると、制御系２０は光源１に対して制御信号を出力して光束を射出させる。光源１から射出された光束は、可動ミラー２で＋Ｚ方向に偏向され、リレーレンズ光学系３を介した後、光路上に配置されたピンホールターゲット１６に入射する。ピンホールターゲット１６に光束が入射するとピンホール１６ａを通過した光束から線状の光束が形成される。
【００３８】
この線状の光束は、第１ズーム光学系５を介して可動ミラー６で＋Ｙ方向へ偏向された後、第１フライアイレンズ７及び第２ズーム光学系８を順に介して可動ミラー９に入射する。可動ミラー９に入射した光束は、−Ｚ方向に偏向された後、第２フライアイレンズ１０の入射面ＰＬ３側に配置されたセンサ１７に入射する。センサ１７は、この光束の入射位置（ＸＹ平面内における入射位置）を検出し、その検出結果を制御系２０へ出力する。
【００３９】
センサ１７からの検出結果が入力されている状態で、制御系２０は第３駆動系２３に制御信号を出力して、第１ズーム光学系５の変倍比を可変可能な範囲内で可変させる（ステップＳ１３）。つまり、制御系２０は第１ズーム光学系５の変倍比を最小の変倍比から最大の変倍比まで可変させる。第１ズーム光学系５の変倍比を可変させている間、制御系２０はセンサ１７から出力される検出結果を常時モニタしている。
【００４０】
制御系２０は第１ズーム光学系５の変倍比の変更に伴って、センサ１７上における光束の入射位置が変化したか否かを判断し（ステップＳ１４）、変化したと判断した場合（判断結果が「ＹＥＳ」の場合）にはステップＳ１２へ戻り可動ミラー２の角度を再度調整した上で、第１ズーム光学系５の変倍率を再度同様に可変させてセンサ１７に対する光束の入射位置が変化したか否かを判断する。第１ズーム光学系５の変倍比を可変可能な範囲全てに亘って変化させてもセンサ１７に対する光束の入射位置が変化しない、若しくはその変化が所定の許容量よりも小さい場合には、ステップＳ１４の判断結果が「ＮＯ」となる。以上の処理により、可動ミラー２と可動ミラー６との間の光軸が光軸ＡＸ１にほぼ一致した状態となる。
【００４１】
次に、制御系２０は第４駆動系２４に対して制御信号を出力して可動ミラー６の角度を所定の角度に調整し（ステップＳ１５）、センサ１７からの検出結果が入力されている状態で、第５駆動系２５に制御信号を出力して、第２ズーム光学系８の変倍比を可変可能な範囲内で可変させる（ステップＳ１６）。つまり、制御系２０は第２ズーム光学系８の変倍比を最小の変倍比から最大の変倍比まで可変させる。第２ズーム光学系８の変倍比を可変させている間、制御系２０はセンサ１７から出力される検出結果を常時モニタしている。
【００４２】
制御系２０は第２ズーム光学系８の変倍比の変更に伴って、センサ１７上における光束の入射位置が変化したか否かを判断し（ステップＳ１７）、変化したと判断した場合（判断結果が「ＹＥＳ」の場合）にはステップＳ１５へ戻り可動ミラー６の角度を再度調整した上で、第２ズーム光学系８の変倍率を再度同様に可変させてセンサ１７に対する光束の入射位置が変化したか否かを判断する。第２ズーム光学系８の変倍比を可変可能な範囲全てに亘って変化させてもセンサ１７に対する光束の入射位置が変化しない、若しくはその変化が所定の許容量より小さい場合には、ステップＳ１７の判断結果が「ＮＯ」となる。以上の処理により、可動ミラー６と可動ミラー９との間の光軸が光軸ＡＸ２にほぼ一致した状態となる。
【００４３】
以上の処理が終了すると、制御系２０は第６駆動系２６に制御信号を出力して可動ミラー９の角度を調整し、線状の光束が第２フライアイレンズ１０の中心位置に入射するようにする。以上の処理を行うことで、第１ズーム光学系５及び第２ズーム光学系８の少なくとも一方の変倍率を可変させても光束がセンサ１７に入射する位置、即ち、第２フライアイレンズ１０の入射面ＰＬ３に対する光束の入射位置は変化しなくなる。これにより、照明テレセンの崩れが補正される。
【００４４】
以上の処理によって、照明光学系ＩＳの照明テレセンが調整される。調整が完了すると、制御系２０は、第１駆動系２１、第４駆動系２４、及び第６駆動系２６に設けられた角度センサによって検出された可動ミラー２，６，９の角度を示す情報をメモリ２０ａに記憶させる。尚、以上の説明では、可動ミラー２，６，９の調整を行って照明テレセンの崩れを補正する場合を説明したが、これらの調整に代えて第２ズーム光学系８に含まれるレンズ８ａ（１枚若しくは複数枚）の光軸ＡＸ２に交差する方向における位置の調整を行って、照明テレセンの崩れを補正するようにしても良い。また、可動ミラー２，６，９の調整に加えてレンズ８ａの調整を行って照明テレセンの崩れを補正するようにしても良い。レンズ８ａの調整を行うときは、調整を終えたレンズ８ａのＺＸ平面内における位置を示す情報がメモリ２０ａに記憶される。
【００４５】
また、例えば光路上に配置される第１フライアイレンズ７の交換等を行って照明光学系ＩＳの照明条件が変更されると、僅かではあるが照明テレセンの崩れが生ずることがある。このため、予め図４に示す処理を照明条件毎に行い、照明条件毎に最適な可動ミラー２，６，９の角度及びレンズ８ａの位置をメモリ２０ａに記憶させておくことが好ましい。そして、被照射面ＬＰを実際に照射するときに、照明光学系ＩＳに設定された照明条件に応じた情報を読み出し、この情報に基づいて可動ミラー２，６，９の角度及びレンズ８ａのＺＸ平面内における位置を調整するようにすることが望ましい。これにより、照明光学系ＩＳのテレセントリシティの崩れを照明条件に応じて適切に補正することができる。
【００４６】
以上、本発明の一実施形態による照明光学系の調整方法について説明したが、以上説明した調整方法は図１に示した構成の照明光学系ＩＳに限られず他の構成の照明光学系にも適用することができる。以下、本発明の調整方法を適用することができる照明光学系について２つの例を挙げて説明する。
【００４７】
図５は、本発明の調整方法を適用することができる照明光学系の第１構成例を示す図である。図５に示す照明光学系の全体構成は、図１に示した照明光学系ＩＳの構成とほぼ同様の構成であるが、図１中の回折光学素子４に代えてフライアイレンズ３０を備え、図１中の第１フライアイレンズ７に代えて回折光学素子３１を備えた点が異なる。尚、図５においては、図１中に示す照明光学系ＩＳと構成が相違する部分を抜き出して図示しており、図３と同様に、図１中に示した光学部材と同一のものには同一の符号を付しており、光軸ＡＸ１〜光軸ＡＸ３を一直線にして光軸ＡＸとし、可動ミラー２，６，９の図示は省略している。
【００４８】
フライアイレンズ３０は、図１中の第１フライアイレンズ７と同様の構成であり、稠密に且つ光軸ＡＸ（光軸ＡＸ１）に垂直な面内に配列された多数の正六角形状の正屈折力を有するマイクロレンズからなる光学素子である。尚、図５ではフライアイレンズ３０を１つのみ図示しているが、実際には外形形状が異なる要素レンズを複数備える複数のフライアイレンズが設けられており、これらのフライアイレンズ及び図１中のピンホールターゲット１６の何れか一つが光路上に配置される。尚、通常照明を行う場合には、光路上にはこれらの何れもが配置されない。
【００４９】
また、回折光学素子３１は、図１中の回折光学素子４と同様のものであり、例えば六角形形状を有し、入射する光を所望の角度に回折する要素素子を、光軸ＡＸ２に垂直な面内（ＸＹ平面内）において稠密に配列したものである。尚、図５においては光路上に配置された１つの回折光学素子３１のみ図示しているが、実際には外形形状及び回折特性が異なる要素素子を備える複数の回折光学素子が設けられており、これらの回折光学素子の何れか一つが光路上に配置される。
【００５０】
次に、図５に示す照明光学系内における光軸に沿った光束の断面形状の変化について、輪帯照明を行う場合を例に挙げて簡単に説明する。フライアイレンズ３０の入射面に入射した光束は、フライアイレンズ３０が備える複数の要素レンズによりＸＹ平面内で二次元的に分割され、各要素レンズの後側焦点面にはそれぞれ１つの光源像が形成される。フライアイレンズ３０の後側焦点面に形成された多数の光源像からの光束は、それぞれ正六角形状の断面を有する発散光束となって第１ズーム光学系５に入射する。
【００５１】
第１ズーム光学系５を介した光束は、回折光学素子３１に入射する。このとき、フライアイレンズ３０の後側焦点面に形成された各光源像からの発散光束は、例えば正六角形状の断面を維持したまま、回折光学素子３１の回折面上に収束する。第１ズーム光学系５は、フライアイレンズ３０の後側焦点面と回折光学素子３１の回折面とを光学的に共役に結んでおり、回折光学素子３１の回折面上の一点に集光する光束の開口数は、第１ズーム光学系の倍率に依存して変化する。
【００５２】
回折光学素子３１を介した光束は、第２ズーム光学系８の後側焦点面に、ひいては第２フライアイレンズ１０の入射面ＬＰ３に輪帯状の照野を形成する。この輪帯状の照野の外径は、第２ズーム光学系８の焦点距離に依存して変化する。このように、第２ズーム光学系８は、回折光学素子３１と第２フライアイレンズ１０の入射面とを実質的にフーリエ変換の関係にしている。第２フライアイレンズ１０に入射した光束は多数の要素レンズにより二次元的に分割され、光束が入射した各要素レンズの後側焦点面ＬＰ４にはフライアイレンズ１０への入射光束によって形成される照野と同じ輪帯状の二次光源が形成される。フライアイレンズ１０の後側焦点面ＬＰ４に形成された輪帯状の二次光源からの光束は、図１に示す第１リレー光学系１２、視野絞り板１３、第２リレー光学系１４、及びコンデンサ光学系１５を順に介して被照射面ＬＰを重畳的に均一照明する。
【００５３】
前述した、図１及び図５に示した照明光学系は、光源１から第２フライアイレンズ１０までの光路上に、１つの回折光学素子と１つのフライアイレンズとを備えるものであった。つまり、図１に示す照明光学系ＩＳは回折光学素子４と第１フライアイレンズ７とを備え、図５に示す照明光学系はフライアイレンズ３０と回折光学素子３１とを備える構成であった。次に説明する照明光学系の第２構成例は、これらの何れか一方を省略した構成である。つまり、図１に示す照明光学系ＩＳにおいては第１フライアイレンズ７を省略した構成であり、図５に示す照明光学系においてはフライアイレンズ３１を省略した構成である。かかる構成を有する照明光学系も、図４を用いて説明した調整方法と同様の調整方法を用いて照明テレセンの崩れを補正することができる。
【００５４】
以上、本発明の実施形態による照明光学系の調整方法について説明したが、本発明の調整方法は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では照明テレセンの崩れを補正するときに、センサ１７を被照射面ＬＰの共役面である第１フライアイレンズ１０の入射面ＰＬ３に配置して入射光束の位置変化を検出するようにしていたが、センサ１７を被照射面（後述の投影光学系ＰＬの物体面や像面）ＬＰに配置して入射光束の位置変化を検出するようにしても良い。
【００５５】
また、投影光学系ＰＬの物体面側、特に物体面から僅かにずれた位置（例えばレチクルの上面）にピンホールを配置し、像面にセンサを配置して入射光束の位置変化を検出するようにしてもよい。更に、投影光学系ＰＬの像面にピンホールを配置し、そのピンホールを通過した光を、対物光学系を介して、投影光学系ＰＬの瞳面と共役な位置に配置された撮像素子の撮像面に導いて、入射光束の位置変化を検出するようにしても良い。また、特開２００２−１４００５号公報に開示されているような方式の検出（計測）系で照明テレセンを検出して、調整を行うようにしても良い。
【００５６】
また、上記の実施形態では、可動ミラー２，６，９を用いて光源１から供給される光束を３度偏向させて被照射面ＬＰに照射していたが、光源１からの光束を偏向させる回数は照明光学系の装置構成及び設置条件に応じて適宜増減される。例えば、光源１から可動ミラー２までの光路上に反射ミラーが設けられて偏向回数が増加されることもあり、可動ミーら６が省略されて偏向回数が減少されることもある。このような偏向回数の増減があっても、前述した本発明の調整方法を用いて照明テレセンの崩れを補正することができる。また、上記実施形態では、偏向部材として可動ミラー２，６，９を用いていたが、これらのミラーに限られず直角プリズム等のプリズムを用いることもできる。
【００５７】
更に、上記実施形態では照明テレセンの崩れを補正するときにピンホールターゲット１６及びセンサ１７を光路上に配置していた。しかしながら、照明テレセンの補正時には、必ずしもこれらを用いる必要はない。これらを用いる代わりに、例えば第２ズーム光学系８を介した光束、又は可動ミラー９で偏向された光束の一部を分岐し、この分岐光束を縮小してＣＣＤ等の撮像素子に導いて、撮像素子の撮像面に対する光束の縮小像の結像位置の変化を検出するようにしても良い。但し、撮像素子の撮像面を被照射面ＬＰと共役にする必要があり、更に撮像素子に対する入射光束の光量によっては、撮像素子への入射光束を減光するＮＤフィルタ等の減光部材が必要になる。また、ピンホール１６ａの代わりに、極細の光束が形成できる回折光学素子（ＤＯＥ）を用いるようにしても良い。
【００５８】
〔露光装置及び露光方法〕
次に、本発明の一実施形態による露光装置及び露光方法について詳細に説明する。図６は、本発明の一実施形態による露光装置の概略構成を示す図である。図６に示した露光装置は、レチクルＲとウェハＷとを同期移動させつつレチクルＲに形成されたパターンの像を順次ウェハＷに転写する所謂ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置である。
【００５９】
図６において、４０は、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）を射出する超高圧水銀ランプ、又はＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）、若しくはＦ２レーザ（波長１５７ｎｍ）等の光源を含み、これらの光源から射出される光の光強度分布を一様にするとともに、所定の形状に整形した照明光ＩＬを射出する照明光学系である。この照明光学系４０は、例えば図１に示した照明光学系ＩＳであり、前述した調整方法を用いて製造時又は定期若しくは不定期に調整される。図１中の制御系２０及び記憶部２０ａは、図６中の主制御系４５内に設けられており、主制御系４５の制御の下で、照明光学系ＩＳの照明条件の設定、及び照明テレセンの調整が行われる。
【００６０】
４１は、マスクとしてのレチクルＲを載置するレチクルステージであり、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸの方向に微動可能で、且つその光軸ＡＸに垂直な面内で２次元移動及び微小回転可能に構成される。レチクルステージ４１の一端には、移動鏡４２が取り付けられており、この移動鏡４２の鏡面に対向した位置にレーザ干渉計４４が配置されている。また、前述した照明光学系４０には固定鏡４３が取り付けられている。尚、固定鏡４３は投影光学系ＰＬに取り付けても良い。レーザ干渉計４４は、移動鏡４２及び固定鏡４３にレーザ光を照射し、各々の反射光を干渉させて得られる干渉光を検出してレチクルステージ４１のＸＹ平面内における位置を計測する。
【００６１】
尚、図６では図示を簡略化しているが、移動鏡４２はＸ軸に垂直な鏡面を有する移動鏡及びＹ軸に垂直な鏡面を有する移動鏡から構成されている。また、レーザ干渉計４４は、Ｙ軸に沿って移動鏡４２にレーザビームを照射する２個のＹ軸用のレーザ干渉計及びＸ軸に沿って移動鏡４２にレーザビームを照射するＸ軸用のレーザ干渉計より構成され、Ｙ軸用の１個のレーザ干渉計及びＸ軸用の１個のレーザ干渉計によりレチクルステージ４１のＸ座標及びＹ座標が計測される。また、Ｙ軸用の２個のレーザ干渉計の計測値の差により、レチクルステージ４１の回転角が計測される。レーザ干渉計４４によって検出されたレチクルステージ４１のＸ座標、Ｙ座標、及び回転角の情報は主制御系４５に供給される。主制御系４５は供給されたステージ位置情報をモニターしつつ駆動系４６へ制御信号を出力し、レチクルステージ４１の位置決め動作を制御する。
【００６２】
レチクルステージ４１上に載置されたレチクルＲには透明なガラス基板表面にクロム等によって半導体素子、液晶表示素子等のデバイスパターンＤＰが形成されている。レチクルステージ４１は、このデバイスパターンＤＰが形成された面を、図１に示す被照射面ＬＰ上に配置する。照明光学系４０から射出された照明光ＩＬによってレチクルＲが照明されると、レチクルＲに形成されたデバイスパターンＤＰの像が投影光学系ＰＬを介してウェハＷ上に投影される。ウェハＷは、ウェハステージ４７上に載置されている。尚、レチクルＲのデバイスパターンＤＰが形成された面（パターン面）とウェハＷの表面とは、投影光学系ＰＬに関して光学的に共役に設定される。
【００６３】
ウェハステージ４７はＸＹ平面内においてウェハＷを移動させるＸＹステージ、Ｚ軸方向にウェハＷを移動させるＺステージ、ウェハＷをＸＹ平面内で微小回転させるステージ、及びＺ軸に対する角度を変化させてＸＹ平面に対するウェハＷの傾きを調整するステージ等から構成される。ウェハステージ４７の上面の一端にはウェハステージ４７の移動可能範囲以上の長さを有する移動鏡４８が取り付けられ、移動鏡４８の鏡面に対向した位置にレーザ干渉計５０が配置されている。また、前述した投影光学系ＰＬには固定鏡４９が取り付けられている。レーザ干渉計５０は、移動鏡４８及び固定鏡４９に対してレーザ光を照射し、各々の反射光を干渉させて得られる干渉光を検出してウェハステージ４７のＸＹ平面内における位置を計測する。
【００６４】
尚、図６では図示を簡略化しているが、移動鏡４８はＸ軸に垂直な鏡面を有する移動鏡及びＹ軸に垂直な鏡面を有する移動鏡から構成されている。また、レーザ干渉計５０は、Ｙ軸に沿って移動鏡４８にレーザビームを照射する２個のＹ軸用のレーザ干渉計及びＸ軸に沿って移動鏡４８にレーザビームを照射するＸ軸用のレーザ干渉計より構成され、Ｙ軸用の１個のレーザ干渉計及びＸ軸用の１個のレーザ干渉計によりウェハステージ４７のＸ座標及びＹ座標が計測される。また、Ｙ軸用の２個のレーザ干渉計の計測値の差により、ウェハステージ４７の回転角が計測される。レーザ干渉計５０によって計測されたウェハステージ４７のＸ座標、Ｙ座標、及び回転角の情報は主制御系４５に供給される。主制御系４５は供給されたステージ位置情報をモニターしつつ駆動系５１へ制御信号を出力し、ウェハステージ４７の位置決め動作を制御する。
【００６５】
レチクルＲに形成されたデバイスパターンＤＰの像をウェハＷ上に転写するときには、まず、主制御系４５は図示せぬレチクルライメント系を用いてレチクルＲの正確な位置情報を計測するとともに、ウェハアライメント系を用いてウェハＷの正確な位置情報を計測した後、これらの計測結果とレーザ干渉計４４及びレーザ干渉計５０の測定結果とに基づいてレチクルＲとウェハＷの相対的な位置を調整する。次に、駆動系４６及び駆動系５１へ制御信号を出力して、レチクルＲとウェハＷとの移動を開始させ、スリット状の照明光ＩＬをレチクルＲに照射する。その後は、レーザ干渉計４４及びレーザ干渉計５０の検出結果をモニタしつつ、レチクルＲとウェハＷとを同期移動させてデバイスパターンＤＰを逐次ウェハＷ上に転写する。
【００６６】
〔デバイス製造方法〕
次に、本発明の一実施形態による露光装置及び露光方法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。図７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を示す図である。図７に示すように、まず、ステップＳ２０（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Ｓ２１（マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンを形成したマスク（レチクル）を製作する。一方、ステップＳ２２（ウェハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウェハを製造する。
【００６７】
次に、ステップＳ２３（ウェハ処理ステップ）において、ステップＳ２０〜ステップＳ２２で用意したマスクとウェハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウェハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップＳ２４（デバイス組立ステップ）において、ステップＳ２３で処理されたウェハを用いてデバイス組立を行う。このステップＳ２４には、ダイシング工程、ボンティング工程、及びパッケージング工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。最後に、ステップＳ２５（検査ステップ）において、ステップＳ２４で作製されたデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にデバイスが完成し、これが出荷される。
【００６８】
図８は、半導体デバイスの場合における、図７のステップＳ２３の詳細なフローの一例を示す図である。図８において、ステップＳ３１（酸化ステップ）においてはウェハの表面を酸化させる。ステップＳ３２（ＣＶＤステップ）においてはウェハ表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ３３（電極形成ステップ）においてはウェハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ３４（イオン打込みステップ）においてはウェハにイオンを打ち込む。以上のステップＳ３１〜ステップＳ３４のそれぞれは、ウェ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。
【００６９】
ウェ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Ｓ３５（レジスト形成ステップ）において、ウェハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップＳ３６（露光ステップ）において、上で説明したリソグラフィシステム（露光装置）及び露光方法によってマスクの回路パターンをウェハに転写する。次に、ステップＳ３７（現像ステップ）においては露光されたウェハを現像し、ステップＳ３８（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Ｓ３９（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。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、ウェハ上に多重に回路パターンが形成される。
【００７０】
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Ｓ３６）において、照度分布が一定であって照明テレセンが補正された照明光ＩＬでウェハＷが露光され、積算露光量のばらつきも緩和されているため、レチクルＲに形成された微細なパターンをウェハＷ上へ精確に転写することができるため、結果的に最小線幅が０．１μｍ程度の高集積度のデバイスを歩留まり良く生産することができる。
【００７１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態ではステップ・アンド・スキャン方式の露光装置を例に挙げて説明したが、本発明はステップ・アンド・リピート方式の露光装置にも適用可能である。また、本実施形態の露光装置の照明光学系４０が備える光源は、超高圧水銀ランプ、ＫｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレーザ、又はＦ２レーザのみならず、Ｘ線や電子線などの荷電粒子線を用いることができる。例えば、電子線を用いる場合には電子銃として、熱電子放射型のランタンヘキサボライト（ＬａＢ６）、タンタル（Ｔａ）を用いることができる。
【００７２】
更に、光源として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トリビウムの両方）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。例えば、単一波長レーザの発振波長を１．５１〜１．５９μｍの範囲内とすると、発生波長が１８９〜１９９ｎｍの範囲内である８倍高調波、又は発生波長が１５１〜１５９ｎｍの範囲内である１０倍高調波が出力される。
【００７３】
特に、発振波長を１．５４４〜１．５５３μｍの範囲内とすると、発生波長が１９３〜１９４ｎｍの範囲内の８倍高調波、即ちＡｒＦエキシマレーザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られ、発振波長を１．５７〜１．５８μｍの範囲内とすると、発生波長が１５７〜１５８ｎｍの範囲内の１０倍高調波、即ちＦ２レ−ザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られる。また、発振波長を１．０３〜１．１２μｍの範囲内とすると、発生波長が１４７〜１６０ｎｍの範囲内である７倍高調波が出力され、特に発振波長を１．０９９〜１．１０６μｍの範囲内とすると、発生波長が１５７〜１５８μｍの範囲内の７倍高調波、即ちＦ２レーザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られる。この場合、単一波長発振レーザとしては例えばイットリビウム・ドープ・ファイバーレーザを用いることができる。
【００７４】
また、上述した照明光学系に設けられるリレーレンズ３、回折光学格子４、第１ズーム光学系５、第１フライアイレンズ７、第２ズーム光学系８、第２フライアイレンズ１０、第１リレー光学系１２、第２リレー光学系１４、及びコンデンサ光学系１５、並びに投影光学系ＰＬ内に設けられる光学素子としては、照明光ＩＬの波長に応じて蛍石（フッ化カルシウム：ＣａＦ２）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化バリウム（ＢａＦ２）、フッ化ストロンチウム（ＳｒＦ２）、ＬｉＣＡＦ（コルキライト：ＬｉＣａＡｌＦ６）、ＬｉＳＡＦ（ＬｉＳｒＡｌＦ６）、ＬｉＭｇＡｌＦ６、ＬｉＢｅＡｌＦ６、ＫＭｇＦ３、ＫＣａＦ３、ＫＳｒＦ３等のフッ化物結晶又はこれらの混晶、又フッ素や水素等の物質をドープした石英硝子等の真空紫外光を透過する光学材料から選択される。尚、所定の物質をドープした石英硝子は、露光光の波長が１５０ｎｍ程度より短くなると透過率が低下するため、波長が１５０ｎｍ程度以下の真空紫外光を照明光ＩＬとして用いる場合には、光学素子の光学材料としては、蛍石（フッ化カルシウム）、フッ化マグネシウム、フッ化リチウム、フッ化バリウム、フッ化ストロンチウム、ＬｉＣＡＦ（コルキライト）、ＬｉＳＡＦ（ＬｉＳｒＡｌＦ６）、ＬｉＭｇＡｌＦ６、ＬｉＢｅＡｌＦ６、ＫＭｇＦ３、ＫＣａＦ３、ＫＳｒＦ３等のフッ化物結晶又はこれらの混晶が使用される。
【００７５】
また、本発明は半導体素子の製造に用いられる露光装置だけではなく、液晶表示素子（ＬＣＤ）等を含むディスプレイの製造に用いられてデバイスパターンをガラスプレート上へ転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられてデバイスパターンをセラミックウェハ上へ転写する露光装置、及びＣＣＤ等の撮像素子の製造に用いられる露光装置等にも適用することができる。更には、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ェ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、蛍石、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ェハなどが用いられる。
【００７６】
また、半導体素子等のデバイスだけではなく、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等で使用されるレチクル又はマスクを製造するために、マザーレチクルからガラス基板やシリコンウェハ等ヘ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（深紫外）やＶＵＶ（真空紫外）光等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、蛍石、フッ化マグネシウム、又は水晶等が用いられる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置や電子線露光装置等では、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ェハ等が用いられる。なお、このような露光装置は、ＷＯ９９／３４２５５号、ＷＯ９９／５０７１２号、ＷＯ９９／６６３７０号、特開平11−194479号、特開2000−12453号、特開2000−29202号等に開示されている。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の一実施形態による照明光学系の調整方法が用いられる照明光学系の構成の概略を示す図である。
【図２】開口絞り板１１の一例を示す正面図である。
【図３】輪帯照明を行う場合の光束の断面形状の変化の一例を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態による照明光学系の調整方法を示すフローチャートである。
【図５】本発明の調整方法を適用することができる照明光学系の第１構成例を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態による露光装置の概略構成を示す図である。
【図７】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。
【図８】半導体デバイスの場合における、図７のステップＳ２３の詳細なフローの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００７８】
１        光源
２        可動ミラー
４        回折光学素子
５        第１ズーム光学系
６        可動ミラー
７        第１フライアイレンズ
８        第３ズーム光学系
８ａ      レンズ
９        可動ミラー
１０      第２フライアイレンズ
３０      フライアイレンズ
３１      回折光学素子
４０      照明光学系
４１      レチクルステージ
４７      ウェハステージ
ＤＰ      デバイスパターン
ＩＳ      照明光学系
ＬＰ      被照射面
ＬＰ３    入射面
Ｒ        レチクル
Ｗ        ウェハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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