(57)【要約】【課題】  たとえば３極照明や５極照明において、瞳光強度分布の中央領域の光強度と周辺領域の光強度との比を調整する。【解決手段】  本発明の照明光学装置（１〜１２）は、光源（１）からの光束に基づいて照明瞳面上に瞳光強度分布を形成し、該照明瞳面を通過した光束を用いて被照射面（Ｍ）を照明する。照明瞳面またはその近傍、或いは照明瞳面と光学的に共役な面またはその近傍に配置されて、瞳光強度分布の中央領域の光強度と瞳光強度分布の周辺領域の光強度との比を調整するための調整手段（６ａ，６ｂ）を備えている。【選択図】  図１
2007027240.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光束に基づいて照明瞳面上に瞳光強度分布を形成し、該照明瞳面を通過した光束を用いて被照射面を照明する照明光学装置において、
前記照明瞳面またはその近傍、或いは前記照明瞳面と光学的に共役な面またはその近傍に配置されて、前記瞳光強度分布の中央領域の光強度と前記瞳光強度分布の周辺領域の光強度との比を調整するための調整手段を備えていることを特徴とする照明光学装置。
【請求項２】
光源からの光束に基づいて照明瞳面上に瞳光強度分布を形成し、該照明瞳面を通過した光束を用いて被照射面を照明する照明光学装置において、
前記照明瞳面またはその近傍、或いは前記照明瞳面と光学的に共役な面またはその近傍に配置されて、前記瞳光強度分布の中央領域の光強度と前記瞳光強度分布の周辺領域の光強度とを互いに独立して調整するための調整手段を備えていることを特徴とする照明光学装置。
【請求項３】
前記調整手段は、第１の透過率分布を有する第１補正フィルターと、第２の透過率分布を有する第２補正フィルターとを有し、前記第１補正フィルターと前記第２補正フィルターとは光軸に沿って互いに近接して配置され、前記光軸を中心としてそれぞれ回転可能に構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の照明光学装置。
【請求項４】
前記第１補正フィルターと前記第２補正フィルターとは互いに同じ透過率分布を有し、前記光軸を中心として互いに同じ角度だけ逆向きに回転するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の照明光学装置。
【請求項５】
前記第１補正フィルターおよび前記第２補正フィルターは、透過率が一定の中央領域と、該中央領域を取り囲むように配置されて透過率が異なる複数の周辺領域とを有することを特徴とする請求項４に記載の照明光学装置。
【請求項６】
前記複数の周辺領域は、前記光軸を中心とする円環状の領域を周方向に分割して得られる複数の円弧状領域を有し、該複数の円弧状領域のうち前記光軸を挟んで対向する第１の対の円弧状領域は互いに同じ第１の透過率を有し、前記光軸を挟んで対向する第２の対の円弧状領域は互いに同じ第２の透過率を有することを特徴とする請求項５に記載の照明光学装置。
【請求項７】
前記複数の周辺領域が有する前記複数の円弧状領域は、前記光軸を中心とする円環状の領域をほぼ４等分して得られることを特徴とする請求項６に記載の照明光学装置。
【請求項８】
前記複数の周辺領域が有する前記複数の円弧状領域は、前記光軸を中心とする円環状の領域をほぼ８等分して得られることを特徴とする請求項６に記載の照明光学装置。
【請求項９】
前記第１の透過率は前記中央領域の透過率よりも大きく、前記第２の透過率は前記中央領域の透過率よりも小さいことを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の照明光学装置。
【請求項１０】
前記第１の透過率と前記中央領域の透過率との差は、前記中央領域の透過率と前記第２の透過率との差とほぼ等しいことを特徴とする請求項９に記載の照明光学装置。
【請求項１１】
前記複数の周辺領域は、ｎを整数とするとき、前記第１補正フィルターおよび前記第２補正フィルターの中心に関してｎ回回転対称な透過率分布を有することを特徴とする請求項５乃至１０のいずれか１項に記載の照明光学装置。
【請求項１２】
前記複数の周辺領域は、連続的な透過率変化を有することを特徴とする請求項５乃至１１のいずれか１項に記載の照明光学装置。
【請求項１３】
前記調整手段は、複数組の前記第１補正フィルターおよび前記第２補正フィルターを有し、
前記複数組の第１補正フィルターおよび第２補正フィルターは、前記瞳光強度分布に応じて照明光路に対して切り換え可能に構成されていることを特徴とする請求項３乃至１２のいずれか１項に記載の照明光学装置。
【請求項１４】
前記光源からの光束を所定の断面を有する光束に変換するための光束変換素子と、該光束変換素子と前記被照射面との間の光路中に配置されたオプティカルインテグレータとをさらに備え、
前記調整手段は、前記光束変換素子と前記オプティカルインテグレータとの間の光路中に配置されていることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の照明光学装置。
【請求項１５】
所定のパターンを照明するための請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の照明光学装置と、前記所定のパターンの像を感光性基板上に形成するための投影光学系とを備えていることを特徴とする露光装置。
【請求項１６】
前記投影光学系の瞳面または該瞳面と等価な面における光強度分布を計測するための計測手段と、前記瞳面または前記瞳面と等価な面における光強度分布の計測結果に応じて前記調整手段を制御するための制御手段とをさらに備えていることを特徴とする請求項１５に記載の露光装置。
【請求項１７】
請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の照明光学装置を介して所定のパターンを照明し、照明された前記パターンを投影光学系により感光性基板に露光することを特徴とする露光方法。
【請求項１８】
前記投影光学系の瞳面または該瞳面と等価な面における光強度分布を計測する計測工程と、前記瞳面または前記瞳面と等価な面における光強度分布の計測結果に応じて前記調整手段を制御する制御工程とをさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明光学装置、露光装置および露光方法に関し、特に半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスをリソグラフィー工程で製造するための露光装置に好適な照明光学装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の典型的な露光装置においては、光源から射出された光束が、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（またはマイクロフライアイレンズ）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（一般には照明瞳面における所定の光強度分布）を形成する。二次光源からの光束は、フライアイレンズの後側焦点面の近傍に配置された開口絞りを介して制限された後、コンデンサーレンズに入射する。
【０００３】
コンデンサーレンズにより集光された光束は、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。マスクのパターンを透過した光は、投影光学系を介してウェハ上に結像する。こうして、ウェハ上には、マスクパターンが投影露光（転写）される。なお、マスクに形成されたパターンは高集積化されており、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】
近年、フライアイレンズの後側焦点面に円形形状の二次光源を形成し、その大きさを変化させて照明のコヒーレンシィσ（σ値＝開口絞り径／投影光学系の瞳径、あるいはσ値＝照明光学系の射出側開口数／投影光学系の入射側開口数）を変化させる技術が注目されている。また、フライアイレンズの後側焦点面に輪帯状や４極状の二次光源を形成し、投影光学系の焦点深度や解像力を向上させる技術が注目されている（たとえば特許文献１を参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２３１６１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のように、従来の露光装置では、マスクのパターン特性に応じて、円形状の二次光源に基づく通常の円形照明を行ったり、輪帯状や２極状や４極状の二次光源に基づく変形照明（輪帯照明や２極照明や４極照明）を行ったりしている。この技術に関連して、本出願人は、たとえば国際出願ＰＣＴ／ＪＰ２００４／０１４３２３において、特性の異なる２種類のパターンが混在するようなマスクパターンを忠実に転写するための適切な照明条件として、３極状や５極状の二次光源に基づく変形照明（３極照明や５極照明）を提案している。
【０００７】
３極照明（５極照明）における３極状（５極状）の二次光源（瞳光強度分布）は、たとえば光軸を中心とする中央領域に形成される単極状の光強度分布と、光軸に関してほぼ対称的な２つ（４つ）の周辺領域に形成される２極状（４極状）の光強度分布とにより構成される。この場合、適切な照明条件を実現するには、たとえば設計上の所要値にほぼ一致するように、あるいはマスクパターンの特性に応じた所望の値になるように、中央領域の光強度と周辺領域の光強度との比を調整することが求められる。
【０００８】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、たとえば３極照明や５極照明において、瞳光強度分布の中央領域の光強度と周辺領域の光強度との比を調整することのできる照明光学装置を提供することを目的とする。また、本発明は、たとえば３極照明や５極照明において瞳光強度分布の中央領域の光強度と周辺領域の光強度との比を調整することのできる照明光学装置を用いて、特性の異なる２種類のパターンが混在するようなマスクパターンを含む様々な微細パターンを忠実に転写することのできる露光装置および露光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】
前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、光源からの光束に基づいて照明瞳面上に瞳光強度分布を形成し、該照明瞳面を通過した光束を用いて被照射面を照明する照明光学装置において、
前記照明瞳面またはその近傍、或いは前記照明瞳面と光学的に共役な面またはその近傍に配置されて、前記瞳光強度分布の中央領域の光強度と前記瞳光強度分布の周辺領域の光強度との比を調整するための調整手段を備えていることを特徴とする照明光学装置を提供する。
【００１０】
本発明の第２形態では、光源からの光束に基づいて照明瞳面上に瞳光強度分布を形成し、該照明瞳面を通過した光束を用いて被照射面を照明する照明光学装置において、
前記照明瞳面またはその近傍、或いは前記照明瞳面と光学的に共役な面またはその近傍に配置されて、前記瞳光強度分布の中央領域の光強度と前記瞳光強度分布の周辺領域の光強度とを互いに独立して調整するための調整手段を備えていることを特徴とする照明光学装置を提供する。
【００１１】
本発明の第３形態では、所定のパターンを照明するための第１形態または第２形態の照明光学装置と、前記所定のパターンの像を感光性基板上に形成するための投影光学系とを備えていることを特徴とする露光装置を提供する。
【００１２】
本発明の第４形態では、第１形態または第２形態の照明光学装置を介して所定のパターンを照明し、照明された前記パターンを投影光学系により感光性基板に露光することを特徴とする露光方法を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の典型的な形態にしたがう照明光学装置では、たとえば照明瞳面と光学的に共役な面またはその近傍に配置されて互いに同じ透過率分布を有する第１補正フィルターと第２補正フィルターとを光軸廻りにそれぞれ回転させることにより、３極状や５極状の瞳光強度分布における中央領域の光強度を一定に保ちつつ、周辺領域の光強度を相対的に低下させたり増大させたりすることができる。すなわち、一対の補正フィルターの作用により、たとえば設計上の所要値にほぼ一致するように、あるいは露光装置に場合にはマスクパターンの特性に応じた所望の値になるように、中央領域の光強度と周辺領域の光強度との比を調整することができる。
【００１４】
こうして、本発明の照明光学装置では、たとえば３極照明や５極照明において、瞳光強度分布の中央領域の光強度と周辺領域の光強度との比を調整することができ、ひいては適切な照明条件を実現することができる。また、本発明の露光装置および露光方法では、たとえば３極照明や５極照明において瞳光強度分布の中央領域の光強度と周辺領域の光強度との比を調整することのできる照明光学装置を用いて、特性の異なる２種類のパターンが混在するようなマスクパターンを含む様々な微細パターンを忠実に転写することができ、ひいては高精度で良好なマイクロデバイスを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】
【００１５】
本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の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の法線方向に沿ってＺ軸を、ウェハＷの面内において図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。図１を参照すると、本実施形態の露光装置は、露光光（照明光）を供給するための光源１を備えている。
【００１６】
光源１として、たとえば１９３ｎｍの波長の光を供給するＡｒＦエキシマレーザ光源や２４８ｎｍの波長の光を供給するＫｒＦエキシマレーザ光源などを用いることができる。光源１から射出されたほぼ平行な光束は、ビームエキスパンダー２により拡大され、所定の矩形状の断面を有する光束に整形される。整形光学系としてのビームエキスパンダー２を介したほぼ平行な光束は、たとえば輪帯照明用の回折光学素子３を介して、アフォーカルレンズ４に入射する。アフォーカルレンズ４は、その前側焦点位置と回折光学素子３の位置とがほぼ一致し且つその後側焦点位置と図中破線で示す所定面５の位置とがほぼ一致するように設定されたアフォーカル系（無焦点光学系）である。
【００１７】
一般に、回折光学素子は、基板に露光光（照明光）の波長程度のピッチを有する段差を形成することによって構成され、入射ビームを所望の角度に回折する作用を有する。具体的には、輪帯照明用の回折光学素子３は、矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合に、そのファーフィールド（またはフラウンホーファー回折領域）に輪帯状の光強度分布を形成する機能を有する。したがって、光束変換素子としての回折光学素子３に入射したほぼ平行光束は、アフォーカルレンズ４の瞳面に輪帯状の光強度分布を形成した後、輪帯状の角度分布でアフォーカルレンズ４から射出される。
【００１８】
回折光学素子３は、照明光路に対して挿脱自在に構成され、そのファーフィールドに異なる光強度分布を形成する他の回折光学素子と交換可能に構成されている。回折光学素子３の交換は、制御部２０からの指令に基づいて動作する駆動部２１により行われる。アフォーカルレンズ４の前側レンズ群４ａと後側レンズ群４ｂとの間の光路中においてその瞳面またはその近傍には、一対の補正フィルター６（６ａ，６ｂ）と円錐アキシコン系７とが配置されている。一対の補正フィルター６の制御および円錐アキシコン系７の制御は、制御部２０からの指令に基づいて動作する駆動部２２および２３により行われる。一対の補正フィルター６および円錐アキシコン系７の構成および作用については後述する。
【００１９】
アフォーカルレンズ４を介した光束は、σ値（σ値＝照明光学装置のマスク側開口数／投影光学系のマスク側開口数）可変用のズームレンズ８を介して、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（またはフライアイレンズ）９に入射する。マイクロフライアイレンズ９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、たとえば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。
【００２０】
マイクロフライアイレンズを構成する各微小レンズは、フライアイレンズを構成する各レンズエレメントよりも微小である。また、マイクロフライアイレンズは、互いに隔絶されたレンズエレメントからなるフライアイレンズとは異なり、多数の微小レンズ（微小屈折面）が互いに隔絶されることなく一体的に形成されている。しかしながら、正屈折力を有する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。
【００２１】
所定面５の位置はズームレンズ８の前側焦点位置またはその近傍に配置され、マイクロフライアイレンズ９の入射面はズームレンズ８の後側焦点位置またはその近傍に配置されている。換言すると、ズームレンズ８は、所定面５とマイクロフライアイレンズ９の入射面とを実質的にフーリエ変換の関係に配置し、ひいてはアフォーカルレンズ４の瞳面とマイクロフライアイレンズ９の入射面とを光学的にほぼ共役に配置している。したがって、マイクロフライアイレンズ９の入射面上には、アフォーカルレンズ４の瞳面と同様に、たとえば光軸ＡＸを中心とした輪帯状の照野が形成される。
【００２２】
この輪帯状の照野の全体形状は、ズームレンズ８の焦点距離に依存して相似的に変化する。ズームレンズ８の焦点距離の変化は、制御部２０からの指令に基づいて動作する駆動部２４により行われる。マイクロフライアイレンズ９に入射した光束は二次元的に分割され、その後側焦点面またはその近傍（ひいては照明瞳面）には、図２（ａ）に示すように、入射光束によって形成される照野とほぼ同じ光強度分布を有する二次光源（瞳光強度分布）、すなわち光軸ＡＸを中心とした輪帯状の実質的な面光源からなる二次光源が形成される。
【００２３】
マイクロフライアイレンズ９の後側焦点面またはその近傍に形成された二次光源からの光束は、コンデンサー光学系１０を介して、マスクＭ（ひいてはウェハＷ）と光学的にほぼ共役な位置に配置されたマスクブラインド１１を重畳的に照明する。こうして、照明視野絞りとしてのマスクブラインド１１には、矩形状の照野が形成される。マスクブラインド１１の矩形状の開口部（光透過部）を介した光束は、たとえば前側レンズ群１２ａと後側レンズ群１２ｂとからなる結像光学系１２の集光作用を受けた後、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。
【００２４】
このように、結像光学系１２は、マスクブラインド１１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。マスクステージＭＳ上に保持されたマスクＭのパターンを透過した光束は、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。
【００２５】
本実施形態の露光装置には、投影光学系ＰＬの瞳面（実際には瞳面と等価な面）における光強度分布を計測するための計測手段としての光強度分布計測装置１３が設けられている。光強度分布計測装置１３に関する詳細については、たとえば国際公開ＷＯ９９／３６８３２号公報、特開平１１−３１７３４９号公報、特開２０００−１９０１２号公報、特開２００２−１１０５４０号公報などを参照することができる。光強度分布計測装置１３で計測された投影光学系ＰＬの瞳面と等価な面における光強度分布（照明瞳面上の瞳光強度分布に対応）の情報は、制御部２０に供給される。
【００２６】
輪帯照明用の回折光学素子３に代えて、２極照明用（または４極照明用）の回折光学素子（不図示）を照明光路中に設定することによって、２極照明（または４極照明）を行うことができる。２極照明用（または４極照明用）の回折光学素子は、矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合に、そのファーフィールドに２極状（または４極状）の光強度分布を形成する機能を有する。したがって、２極照明用（または４極照明用）の回折光学素子を介した光束は、マイクロフライアイレンズ９の入射面に、たとえば光軸ＡＸに関して対称な２つ（または４つ）の円形状の照野からなる２極状（または４極状）の照野を形成する。その結果、図２（ｂ）（または図２（ｃ））に示すように、マイクロフライアイレンズ９の後側焦点面またはその近傍には、その入射面に形成された照野と同じ２極状（または４極状）の二次光源が形成される。
【００２７】
また、輪帯照明用の回折光学素子３に代えて、３極照明用（または５極照明用）の回折光学素子（不図示）を照明光路中に設定することによって、３極照明（または５極照明）を行うことができる。３極照明（または５極照明）では、マイクロフライアイレンズ９の入射面に、たとえば光軸ＡＸを中心とした１つの円形状の照野と、たとえば光軸ＡＸに関して対称な２つ（または４つ）の円形状の照野とからなる３極状（または５極状）の照野を形成する。その結果、図２（ｄ）（または図２（ｅ））に示すように、マイクロフライアイレンズ９の後側焦点面またはその近傍には、その入射面に形成された照野と同じ３極状（または５極状）の二次光源が形成される。
【００２８】
また、輪帯照明用の回折光学素子３に代えて、円形照明用の回折光学素子（不図示）を照明光路中に設定することによって、通常の円形照明を行うことができる。円形照明用の回折光学素子は、矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合に、ファーフィールドに円形状の光強度分布を形成する機能を有する。したがって、円形照明用の回折光学素子を介した光束は、マイクロフライアイレンズ９の入射面に、たとえば光軸ＡＸを中心とした円形状の照野を形成する。その結果、図２（ｆ）に示すように、マイクロフライアイレンズ９の後側焦点面またはその近傍には、その入射面に形成された照野と同じ円形状の二次光源が形成される。
【００２９】
さらに、輪帯照明用の回折光学素子３に代えて、他の複数極照明用の回折光学素子（不図示）を照明光路中に設定することによって、様々な複数極照明（８極照明、９極照明など）を行うことができる。同様に、輪帯照明用の回折光学素子３に代えて、適当な特性を有する回折光学素子（不図示）を照明光路中に設定することによって、様々な形態の変形照明を行うことができる。
【００３０】
円錐アキシコン系７は、光源側から順に、光源側に平面を向け且つマスク側に凹円錐状の屈折面を向けた第１プリズム部材７ａと、マスク側に平面を向け且つ光源側に凸円錐状の屈折面を向けた第２プリズム部材７ｂとから構成されている。そして、第１プリズム部材７ａの凹円錐状の屈折面と第２プリズム部材７ｂの凸円錐状の屈折面とは、互いに当接可能なように相補的に形成されている。また、第１プリズム部材７ａおよび第２プリズム部材７ｂのうち少なくとも一方の部材が光軸ＡＸに沿って移動可能に構成され、第１プリズム部材７ａの凹円錐状の屈折面と第２プリズム部材７ｂの凸円錐状の屈折面との間隔が可変に構成されている。以下、輪帯状、２極状または４極状の二次光源に着目して、円錐アキシコン系７の作用およびズームレンズ８の作用を説明する。
【００３１】
第１プリズム部材７ａの凹円錐状屈折面と第２プリズム部材７ｂの凸円錐状屈折面とが互いに当接している状態では、円錐アキシコン系７は平行平面板として機能し、形成される輪帯状、２極状または４極状の二次光源に及ぼす影響はない。しかしながら、第１プリズム部材７ａの凹円錐状屈折面と第２プリズム部材７ｂの凸円錐状屈折面とを離間させると、輪帯状、２極状または４極状の二次光源の幅（輪帯状の二次光源の外径と内径との差の１／２；２極状または４極状の二次光源に外接する円の直径（外径）と内接する円の直径（内径）との差の１／２）を一定に保ちつつ、輪帯状、２極状または４極状の二次光源の外径（内径）が変化する。すなわち、輪帯状または４極状の二次光源の輪帯比（内径／外径）および大きさ（外径）が変化する。
【００３２】
ズームレンズ８は、輪帯状、２極状または４極状の二次光源の全体形状を相似的に拡大または縮小する機能を有する。たとえば、ズームレンズ８の焦点距離を最小値から所定の値へ拡大させることにより、輪帯状、２極状または４極状の二次光源の全体形状が相似的に拡大される。換言すると、ズームレンズ８の作用により、輪帯状、２極状または４極状の二次光源の輪帯比が変化することなく、その幅および大きさ（外径）がともに変化する。このように、円錐アキシコン系７およびズームレンズ８の作用により、輪帯状、２極状または４極状の二次光源の輪帯比と大きさ（外径）とを制御することができる。
【００３３】
なお、たとえば光軸ＡＸを含む中央領域に単極状の光強度分布を有するような円形状、３極状または５極状の二次光源の場合、円錐アキシコン系７が平行平面板として機能するように、第１プリズム部材７ａの凹円錐状屈折面と第２プリズム部材７ｂの凸円錐状屈折面とが互いに当接した状態が維持される。また、光強度分布の形態にかかわらず、円形状、３極状または５極状の二次光源も、輪帯状、２極状または４極状の二次光源の場合と同様に、ズームレンズ８の作用により全体形状が相似的に拡大または縮小される。
【００３４】
本実施形態では、たとえば特性の異なる２種類のパターンが混在するようなマスクパターンを忠実に転写するために、３極状や５極状の二次光源（瞳光強度分布）に基づく３極照明や５極照明を行う。３極状（５極状）の瞳光強度分布は、図２（ｄ）（図２（ｅ））に示すように、光軸ＡＸを中心とする中央領域３０ｃに形成される単極状の光強度分布と、光軸ＡＸに関してほぼ対称的な２つ（４つ）の周辺領域３０ｐに形成される２極状（４極状）の光強度分布とにより構成される。
【００３５】
ここで、中央領域３０ｃの光強度と周辺領域３０ｐの光強度との比が所定の値になるように光学系が設計されている。しかしながら、実際には、照明瞳面上に形成される瞳光強度分布の中央領域３０ｃの光強度と周辺領域３０ｐの光強度との比が、光束変換素子としての回折光学素子や他の関連する光学部材の製造誤差などに起因して、設計上の所要値と異なることがある。そこで、本実施形態では、たとえば３極照明や５極照明において瞳光強度分布の中央領域の光強度と周辺領域の光強度との比を調整するために、一対の補正フィルター（６ａ，６ｂなど）からなる調整手段を備えている。
【００３６】
図３は、３極照明に際して使用される一対の補正フィルターの構成を概略的に示す図である。３極照明用の調整手段としての一対の補正フィルター６ａおよび６ｂは、図１に示すように、アフォーカルレンズ４の瞳面またはその近傍において光軸ＡＸに沿って互いに近接して配置されている。換言すると、一対の補正フィルター６ａおよび６ｂは、照明光学装置（１〜１２）の照明瞳面（マイクロフライアイレンズ９の後側焦点面またはその近傍の面）と光学的に共役な面またはその近傍に配置されている。
【００３７】
また、第１補正フィルター６ａと第２補正フィルター６ｂとは互いに同じ透過率分布を有し、光軸ＡＸを中心としてそれぞれ回転可能に構成されている。図３を参照すると、各補正フィルター６ａ，６ｂは、光軸ＡＸを中心とする円形状の中央領域３１と、中央領域３１を取り囲むように配置された複数の円弧状領域、すなわち光軸ＡＸを中心とする円環状の領域を周方向に４等分して得られる４つの円弧状領域３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄとにより構成されている。
【００３８】
ここで、中央領域３１は、一定の透過率Ｔ１を有する。一方、４つの円弧状領域３２ａ〜３２ｄのうち、光軸ＡＸを挟んで対向する第１の対の円弧状領域３２ａおよび３２ｃはともにほぼ１００％の透過率Ｔ２を有し、光軸ＡＸを挟んで対向する第２の対の円弧状領域３２ｂおよび３２ｄはともに透過率Ｔ１2を有する。以下、説明を簡単にするために、中央領域３１の透過率Ｔ１が０．９７５であり、円弧状領域３２ｂおよび３２ｄの透過率Ｔ２が１であるものとする。すなわち、第１の対の円弧状領域３２ａおよび３２ｃの透過率Ｔ２は中央領域３１の透過率Ｔ１よりも大きく、第２の対の円弧状領域３２ｂおよび３２ｄの透過率Ｔ１2（Ｔ１2≒０．９５）は中央領域３１の透過率Ｔ１よりも小さい。
【００３９】
また、第１の対の円弧状領域３２ａおよび３２ｃの透過率Ｔ２と中央領域３１の透過率Ｔ１との差は、第２の対の円弧状領域３２ｂおよび３２ｄの透過率Ｔ１2と中央領域３１の透過率Ｔ１との差とほぼ等しい。さらに、４つの円弧状領域３２ａ〜３２ｄは、各補正フィルター６ａ，６ｂの中心（すなわちＡＸ）に介して２回回転対称な透過率分布を有する。なお、各補正フィルター６ａ，６ｂは、たとえば石英ガラス基板にクロムなどの微小ドットパターンの濃密によって表現された所定の遮光率分布を形成することにより構成される。
【００４０】
図４は、３極照明における図３の補正フィルター対の作用を説明する図である。図４（ａ）に示す標準状態では、第１補正フィルター６ａの図中左斜め上に位置する第１円弧状領域３２ａと第２補正フィルター６ｂの第４円弧状領域３２ｄとが光軸ＡＸ方向に重なり合っている。その結果、第１補正フィルター６ａと第２補正フィルター６ｂとの合成透過率は全体領域に亘ってＴ１2になり、３極状の瞳光強度分布の中央領域３０ｃの光強度と周辺領域３０ｐの光強度との比は一対の補正フィルター（６ａ，６ｂ）により調整されることはない。
【００４１】
図４（ｂ）に示す状態では、図４（ａ）に示す標準状態から、第１補正フィルター６ａが光軸ＡＸ廻りに−４５度（図中反時計回りを負とし、時計回りを正としている）回転し、第２補正フィルター６ｂが光軸ＡＸ廻りに＋４５度回転している。この状態では、第１補正フィルター６ａの図中左に位置する第１円弧状領域３２ａと第２補正フィルター６ｂの第１円弧状領域３２ａとが光軸ＡＸ方向に重なり合う。その結果、第１補正フィルター６ａと第２補正フィルター６ｂとの合成透過率は、図中上下の円弧状領域においてＴ１4≒０．９０になり、図中左右の円弧状領域においてＴ２＝１になる。したがって、図４（ｂ）に示す状態では、図４（ａ）に示す標準状態に比して、３極状の瞳光強度分布の中央領域３０ｃの光強度は不変であるが、周辺領域３０ｐの光強度は約５％低下する。
【００４２】
図４（ｃ）に示す状態では、図４（ａ）に示す標準状態から、第１補正フィルター６ａが光軸ＡＸ廻りに＋４５度回転し、第２補正フィルター６ｂが光軸ＡＸ廻りに−４５度回転している。この状態では、第１補正フィルター６ａの図中上に位置する第１円弧状領域３２ａと第２補正フィルター６ｂの第３円弧状領域３２ｃとが光軸ＡＸの方向に重なり合う。その結果、第１補正フィルター６ａと第２補正フィルター６ｂとの合成透過率は、図中上下の円弧状領域においてＴ２＝１になり、図中左右の円弧状領域においてＴ１4≒０．９０になる。したがって、図４（ｃ）に示す状態では、図４（ａ）に示す標準状態に比して、３極状の瞳光強度分布の中央領域３０ｃの光強度は不変であるが、周辺領域３０ｐの光強度は約５％増大する。
【００４３】
図４（ｄ）に示す状態では、図４（ａ）に示す標準状態から、第１補正フィルター６ａが光軸ＡＸ廻りに約−５度回転し、第２補正フィルター６ｂが光軸ＡＸ廻りに約＋５度回転している。この場合、第１補正フィルター６ａと第２補正フィルター６ｂとの合成透過率は、図中左右の小さな領域（光軸ＡＸからの方位角度範囲が約１０度の領域）においてＴ２＝１になり、図中上下の小さな領域（光軸ＡＸからの方位角度範囲が約１０度の領域）においてＴ１4≒０．９０になる。
【００４４】
したがって、図４（ｄ）に示す状態では、図４（ａ）に示す標準状態に比して、３極状の瞳光強度分布の中央領域３０ｃの光強度は不変であり、周辺領域３０ｐの中央部分の光強度は約５％低下し、周辺領域３０ｐの両側部分の光強度は不変である。すなわち、周辺領域３０ｐの光強度は実効的には例えば２％〜３％低下する。なお、図４（ｄ）では一対の周辺領域３０ｐが図中上下に並んでいるが、一対の周辺領域３０ｐが図中左右に並んでいるような３極状の瞳光強度分布の場合、その中央領域３０ｃの光強度は不変であり、周辺領域３０ｐの光強度は実効的には例えば２％〜３％増大することになる。
【００４５】
本実施形態では、３極照明に際して、制御部２０からの指令を受けた駆動部２１により３極照明用の回折光学素子が照明光路中に設定され、制御部２０からの指令を受けた駆動部２２により３極照明用の一対の補正フィルター（６ａ，６ｂ）が照明光路中に設定される。そして、制御部２０は、光強度分布計測装置１３で計測された投影光学系ＰＬの瞳面と等価な面における光強度分布（照明瞳面上の瞳光強度分布に対応）の情報に基づいて、一対の補正フィルター（６ａ，６ｂ）を制御する。
【００４６】
具体的には、制御部２０は、互いに同じ透過率分布を有する第１補正フィルター６ａと第２補正フィルター６ｂとを、駆動部２２を介して光軸ＡＸ廻りに互いに同じ角度だけ逆向きに回転させることにより、３極状の瞳光強度分布における中央領域３０ｃの光強度を変化させることなく、周辺領域３０ｐの光強度だけを相対的に低下させたり増大させたりする。こうして、一対の補正フィルター（６ａ，６ｂ）の作用により、たとえば設計上の所要値にほぼ一致するように、３極状の瞳光強度分布の中央領域３０ｃの光強度と周辺領域３０ｐの光強度との比を調整することができ、ひいては適切な照明条件を実現することができる。あるいは、中央領域３０ｃの光強度と周辺領域３０ｐの光強度との比が設計上の所要値にほぼ一致している場合でも、マスクパターンの特性に応じた所望の値になるように、３極状の瞳光強度分布の中央領域３０ｃの光強度と周辺領域３０ｐの光強度との比を一対の補正フィルター（６ａ，６ｂ）の作用により積極的に調整することができ、ひいては照明条件の最適化を図ることができる。
【００４７】
図５は、５極照明に際して使用される一対の補正フィルターの構成を概略的に示す図である。５極照明用の調整手段としての一対の補正フィルター６０ａおよび６０ｂは、３極照明用の補正フィルター対（６ａ，６ｂ）に代えて、アフォーカルレンズ４の瞳面またはその近傍において光軸ＡＸに沿って互いに近接して配置される。第１補正フィルター６０ａと第２補正フィルター６０ｂとは互いに同じ透過率分布を有し、光軸ＡＸを中心としてそれぞれ回転可能に構成されている。
【００４８】
図５を参照すると、各補正フィルター６０ａ，６０ｂは、光軸ＡＸを中心とする円形状の中央領域３１と、中央領域３１を取り囲むように配置された複数の円弧状領域、すなわち光軸ＡＸを中心とする円環状の領域を周方向に８等分して得られる８つの円弧状領域３３ａ〜３３ｈにより構成されている。ここで、中央領域３１は、一定の透過率Ｔ１を有する。一方、８つの円弧状領域３３ａ〜３３ｈのうち、光軸ＡＸを挟んで対向する第１の対の円弧状領域３３ａおよび３３ｅ並びに第３の対の円弧状領域３３ｃおよび３３ｇはともにほぼ１００％の透過率Ｔ２を有し、光軸ＡＸを挟んで対向する第２の対の円弧状領域３３ｂおよび３３ｆ並びに第４の対の円弧状領域３３ｄおよび３３ｈはともに透過率Ｔ１2を有する。
【００４９】
以下、説明を簡単にするために、中央領域３１の透過率Ｔ１が０．９７５であり、円弧状領域３３ａ，３３ｃ，３３ｅおよび３２ｇの透過率Ｔ２が１であるものとする。すなわち、第１の対の円弧状領域３３ａおよび３３ｅ並びに第３の対の円弧状領域３３ｃおよび３３ｇの透過率Ｔ２は中央領域３１の透過率Ｔ１よりも大きく、第２の対の円弧状領域３３ｂおよび３３ｆ並びに第４の対の円弧状領域３３ｄおよび３３ｈの透過率Ｔ１2（Ｔ１2≒０．９５）は中央領域３１の透過率Ｔ１よりも小さい。また、第１の対の円弧状領域３３ａおよび３３ｅ並びに第３の対の円弧状領域３３ｃおよび３３ｇの透過率Ｔ２と中央領域３１の透過率Ｔ１との差は、第２の対の円弧状領域３３ｂおよび３３ｆ並びに第４の対の円弧状領域３３ｄおよび３３ｈの透過率Ｔ１2と中央領域３１の透過率Ｔ１との差とほぼ等しい。さらに、８つの円弧状領域３３ａ〜３３ｈは、各補正フィルター６０ａ，６０ｂの中心（すなわちＡＸ）に介して４回回転対称な透過率分布を有する。
【００５０】
図６は、５極照明における図５の補正フィルター対の作用を説明する図である。図６（ａ）に示す標準状態では、第１補正フィルター６０ａの図中左斜め上に位置する第１円弧状領域３３ａと第２補正フィルター６０ｂの第８円弧状領域３３ｈとが光軸ＡＸ方向に重なり合っている。その結果、第１補正フィルター６０ａと第２補正フィルター６０ｂとの合成透過率は全体領域に亘ってＴ１2になり、４つの周辺領域３０ｐが図中十字状に並んだ十字型５極状の瞳光強度分布においても、４つの周辺領域３０ｐが図中Ｘ字状に並んだＸ字型５極状の瞳光強度分布においても、中央領域３０ｃの光強度と周辺領域３０ｐの光強度との比は一対の補正フィルター（６０ａ，６０ｂ）により調整されることはない。
【００５１】
図６（ｂ）に示す状態では、図６（ａ）に示す標準状態から、第１補正フィルター６０は光軸ＡＸ廻りに回転することなく、第２補正フィルター６０ｂだけが光軸ＡＸ廻りに＋４５度（図中反時計回りを負とし、時計回りを正としている）回転している。この状態では、第１補正フィルター６０ａの図中左斜め上に位置する第１円弧状領域３３ａと第２補正フィルター６０ｂの第１円弧状領域３３ａとが光軸ＡＸ方向に重なり合う。その結果、第１補正フィルター６０ａと第２補正フィルター６０ｂとの合成透過率は、図中上下左右の円弧状領域においてＴ１4≒０．９０になり、その他の円弧状領域においてＴ２＝１になる。
【００５２】
したがって、図６（ｂ）に示す状態では、図６（ａ）に示す標準状態に比して、十字型５極状の瞳光強度分布における中央領域３０ｃの光強度は不変であるが、十字状の４つの周辺領域３０ｐの光強度は約５％低下する。一方、Ｘ字型５極状の瞳光強度分布における中央領域３０ｃの光強度は不変であるが、Ｘ字状の４つの周辺領域３０ｐの光強度は約５％増大する。なお、第１補正フィルター６０ａは４回回転対称な透過率分布を有するため、図６（ａ）に示す標準状態から第１補正フィルター６０ａを光軸ＡＸ廻りに例えば±９０度回転させても、図６（ｂ）における第１補正フィルター６０ａと等価な状態が得られる。
【００５３】
図６（ｃ）に示す状態では、図６（ａ）に示す標準状態から、第１補正フィルター６０ａが光軸ＡＸ廻りに−４５度回転し、第２補正フィルター６０ｂは光軸ＡＸ廻りに回転していない。この状態では、第１補正フィルター６０ａの図中左に位置する第１円弧状領域３３ａと第２補正フィルター６０ｂの第１円弧状領域３３ａとが光軸ＡＸの方向に重なり合う。その結果、第１補正フィルター６０ａと第２補正フィルター６０ｂとの合成透過率は、図中上下左右の円弧状領域においてＴ２＝１になり、その他の円弧状領域においてＴ１4≒０．９０になる。
【００５４】
したがって、図６（ｃ）に示す状態では、図６（ａ）に示す標準状態に比して、十字型５極状の瞳光強度分布における中央領域３０ｃの光強度は不変であるが、十字状の４つの周辺領域３０ｐの光強度は約５％増大する。一方、Ｘ字型５極状の瞳光強度分布における中央領域３０ｃの光強度は不変であるが、Ｘ字状の４つの周辺領域３０ｐの光強度は約５％低下する。なお、第２補正フィルター６０ｂは４回回転対称な透過率分布を有するため、図６（ａ）に示す標準状態から第２補正フィルター６０ｂを光軸ＡＸ廻りに例えば±９０度回転させても、図６（ｃ）における第２補正フィルター６０ｂと等価な状態が得られる。
【００５５】
本実施形態では、５極照明に際して、制御部２０からの指令を受けた駆動部２１により５極照明用の回折光学素子が照明光路中に設定され、制御部２０からの指令を受けた駆動部２２により５極照明用の一対の補正フィルター（６０ａ，６０ｂ）が照明光路中に設定される。そして、制御部２０は、光強度分布計測装置１３で計測された投影光学系ＰＬの瞳面と等価な面における光強度分布（照明瞳面上の瞳光強度分布に対応）の情報に基づいて、一対の補正フィルター（６０ａ，６０ｂ）を制御する。
【００５６】
具体的には、制御部２０は、互いに同じ透過率分布を有する第１補正フィルター６０ａおよび第２補正フィルター６０ｂうちの少なくとも一方を、駆動部２２を介して光軸ＡＸ廻りに回転させることにより、５極状の瞳光強度分布における中央領域３０ｃの光強度を変化させることなく、周辺領域３０ｐの光強度だけを相対的に低下させたり増大させたりする。こうして、一対の補正フィルター（６０ａ，６０ｂ）の作用により、たとえば設計上の所要値にほぼ一致するように、あるいはマスクパターンの特性に応じた所望の値になるように、５極状の瞳光強度分布における中央領域３０ｃの光強度と周辺領域３０ｐの光強度との比を調整することができ、ひいては適切な照明条件を実現したり照明条件の最適化を図ったりすることができる。
【００５７】
図７は、５極照明に際して使用される別の補正フィルター対の構成を概略的に示す図である。５極照明用の調整手段としての別の補正フィルター対６１ａおよび６１ｂも、たとえば３極照明用の補正フィルター対（６ａ，６ｂ）に代えて、アフォーカルレンズ４の瞳面またはその近傍において光軸ＡＸに沿って互いに近接して配置される。第１補正フィルター６１ａと第２補正フィルター６１ｂとは互いに異なる透過率分布を有し、光軸ＡＸを中心としてそれぞれ回転可能に構成されている。
【００５８】
図７（ａ）および（ｂ）を参照すると、各補正フィルター６１ａ，６１ｂは、図５の補正フィルター（６０ａ，６０ｂ）と類似の構成を有し、補正フィルター（６０ａ，６０ｂ）から、互いに隣接する２つの円弧状領域と、これらの２つの円弧状領域に光軸ＡＸを挟んで対向する２つの円弧状領域とを取り除いた形態を有する。すなわち、第１補正フィルター６１ａは、ほぼ１００％の透過率Ｔ２を有する円弧状領域３５ａと、円弧状領域３５ａに図中反時計回りに隣接して透過率Ｔ１2を有する円弧状領域３５ｂと、光軸ＡＸを挟んで円弧状領域３５ａに対向して透過率Ｔ２を有する円弧状領域３５ｃと、光軸ＡＸを挟んで円弧状領域３５ｂに対向して透過率Ｔ１2を有する円弧状領域３５ｄと、透過率Ｔ１を有するその他の領域すなわち中央領域３４とにより構成されている。
【００５９】
一方、第２補正フィルター６１ｂは、透過率Ｔ１2を有する円弧状領域３５ｅと、円弧状領域３５ｅに図中反時計回りに隣接して透過率Ｔ２を有する円弧状領域３５ｆと、光軸ＡＸを挟んで円弧状領域３５ｅに対向して透過率Ｔ１2を有する円弧状領域３５ｇと、光軸ＡＸを挟んで円弧状領域３５ｆに対向して透過率Ｔ２を有する円弧状領域３５ｈと、透過率Ｔ１を有するその他の領域すなわち中央領域３４とにより構成されている。以下、説明を簡単にするために、中央領域３４の透過率Ｔ１が０．９７５であり、円弧状領域３５ａ，３５ｃ，３５ｆおよび３５ｈの透過率Ｔ２が１であるものとする。
【００６０】
すなわち、第１の対の円弧状領域３５ａおよび３５ｃ並びに第４の対の円弧状領域３５ｆおよび３５ｈの透過率Ｔ２は中央領域３４の透過率Ｔ１よりも大きく、第２の対の円弧状領域３５ｂおよび３５ｄ並びに第３の対の円弧状領域３５ｅおよび３５ｇの透過率Ｔ１2（Ｔ１2≒０．９５）は中央領域３４の透過率Ｔ１よりも小さい。また、第１の対の円弧状領域３５ａおよび３５ｃ並びに第４の対の円弧状領域３５ｆおよび３５ｈの透過率Ｔ２と中央領域３１の透過率Ｔ１との差は、第２の対の円弧状領域３５ｂおよび３５ｄ並びに第３の対の円弧状領域３５ｅおよび３５ｇの透過率Ｔ１2と中央領域３４の透過率Ｔ１との差とほぼ等しい。さらに、４つの円弧状領域（３５ａ〜３５ｄ；３５ｅ〜３５ｈ）は、各補正フィルター６１ａ，６１ｂの中心（すなわちＡＸ）に介して２回回転対称な透過率分布を有する。
【００６１】
図８は、５極照明における図７の補正フィルター対の作用を説明する図である。図８（ａ）に示す標準状態では、第１補正フィルター６１ａの図中左斜め下に位置する第１円弧状領域３５ａと第２補正フィルター６１ｂの第１円弧状領域３５ｅとが光軸ＡＸ方向に重なり合っている。その結果、第１補正フィルター６１ａと第２補正フィルター６１ｂとの合成透過率は全体領域に亘ってＴ１2になり、十字型５極状の瞳光強度分布における中央領域３０ｃの光強度と周辺領域３０ｐの光強度との比は一対の補正フィルター（６１ａ，６１ｂ）により調整されることはない。
【００６２】
図８（ｂ）に示す状態では、図８（ａ）に示す標準状態から、第１補正フィルター６１ａが光軸ＡＸ廻りに−２２．５度（図中反時計回りを負とし、時計回りを正としている）回転し、第２補正フィルター６１ｂが光軸ＡＸ廻りに＋２２．５度回転している。この状態では、第１補正フィルター６１ａの図中左斜め下に位置する第１円弧状領域３５ａと第２補正フィルター６１ｂの第２円弧状領域３５ｆとが光軸ＡＸ方向に重なり合う。その結果、第１補正フィルター６１ａと第２補正フィルター６１ｂとの合成透過率は、図中上下左右の円弧状領域においてＴ１3≒０．９２７になる。したがって、図８（ｂ）に示す状態では、図８（ａ）に示す標準状態に比して、十字型５極状の瞳光強度分布における中央領域３０ｃの光強度は不変であるが、十字状の４つの周辺領域３０ｐの光強度は約２．４％低下する。
【００６３】
図８（ｃ）に示す状態では、図８（ａ）に示す標準状態から、第１補正フィルター６１ａが光軸ＡＸ廻りに−６７．５度回転し、第２補正フィルター６１ｂが光軸ＡＸ廻りに＋６７．５度回転している。この状態では、第１補正フィルター６１ａの図中斜め右下に位置する第２円弧状領域３５ｂと第２補正フィルター６１ｂの第３円弧状領域３５ｇとが光軸ＡＸの方向に重なり合う。その結果、第１補正フィルター６１ａと第２補正フィルター６１ｂとの合成透過率は、図中上下左右の円弧状領域においてＴ１＝０．９７５になる。したがって、図８（ｃ）に示す状態では、図８（ａ）に示す標準状態に比して、十字型５極状の瞳光強度分布における中央領域３０ｃの光強度は不変であるが、十字状の４つの周辺領域３０ｐの光強度は約２．６％増大する。
【００６４】
こうして、図７の補正フィルター対（６１ａ，６１ｂ）を用いる変形例においても、図５に示す一対の補正フィルター（６０ａ，６０ｂ）を用いる場合と同様に、たとえば設計上の所要値にほぼ一致するように、あるいはマスクパターンの特性に応じた所望の値になるように、５極状の瞳光強度分布における中央領域３０ｃの光強度と周辺領域３０ｐの光強度との比を調整することができ、ひいては適切な照明条件を実現したり照明条件の最適化を図ったりすることができる。
【００６５】
以上のように、本実施形態の照明光学装置（１〜１２）では、３極照明や５極照明において、調整手段としての一対の補正フィルター（６ａ，６ｂ；６０ａ，６０ｂ；６１ａ，６１ｂ）の作用により、瞳光強度分布の中央領域３０ｃの光強度と周辺領域３０ｐの光強度との比を調整することができる。また、本実施形態の露光装置では、３極照明や５極照明において瞳光強度分布の中央領域の光強度３０ｃと周辺領域３０ｐの光強度との比を調整することのできる照明光学装置（１〜１２）を用いているので、特性の異なる２種類のパターンが混在するようなマスクパターンを含む様々な微細パターンを忠実に転写することができる。
【００６６】
なお、上述の説明では、調整手段としての一対の補正フィルター（６ａ，６ｂ；６０ａ，６０ｂ；６１ａ，６１ｂ）において、各円弧状領域の内部における透過率はそれぞれ一定であり、隣り合う２つの円弧状領域の間で透過率は断続的に変化している。しかしながら、たとえば図９に示すように、図５に示す一対の補正フィルター（６０ａ，６０ｂ）と同様に作用する一対の補正フィルター（６２ａ，６２ｂ）として、隣り合う２つの円弧状領域の間で透過率が連続的に変化する構成も可能である。
【００６７】
図９を参照すると、一対の補正フィルター（６２ａ，６２ｂ）は、図５に示す一対の補正フィルター（６０ａ，６０ｂ）と類似の全体構成を有するが、隣り合う２つの円弧状領域の間で透過率が図中の矢印に沿ってＴ２からＴ１2に連続的に変化している。すなわち、第１円弧状領域３３ａ’の中央から第２円弧状領域３３ｂ’の中央および第８円弧状領域３３ｈ’の中央にかけて、透過率が周方向に沿ってＴ２からＴ１2に連続的に変化している。
【００６８】
同様に、第３円弧状領域３３ｃ’の中央から第２円弧状領域３３ｂ’の中央および第４円弧状領域３３ｄ’の中央にかけて、第５円弧状領域３３ｅ’の中央から第４円弧状領域３３ｄ’の中央および第６円弧状領域３３ｆ’の中央にかけて、また第７円弧状領域３３ｇ’の中央から第６円弧状領域３３ｆ’の中央および第８円弧状領域３３ｈ’の中央にかけて、透過率が周方向に沿ってＴ２からＴ１2に連続的に変化している。なお、図３に示す一対の補正フィルター（６ａ，６ｂ）や図７に示す一対の補正フィルター（６１ａ，６１ｂ）に対しても同様に、隣り合う２つの円弧状領域の間で透過率が連続的に変化する構成を適用した変形例が可能である。
【００６９】
また、上述の説明では、図３に示す一対の補正フィルター（６ａ，６ｂ）および図７に示す一対の補正フィルター（６１ａ，６１ｂ）において、第１補正フィルター（６ａ，６１ａ）と第２補正フィルター（６ｂ，６１ｂ）とを互いに同じ角度（回転量）だけ逆向きに回転させている。しかしながら、一般に、第１補正フィルターおよび第２補正フィルターの回転方向および回転量については様々な変形例が可能である。第１補正フィルターと第２補正フィルターとで回転方向および回転量が個別である場合には、照明瞳面上で２つの直交する軸線方向を考えたとき、一方の軸線上の照明極（瞳光強度分布）と他方の軸線上の照明極との強度比を制御することができ、これにより、パターン転写線幅の縦横差を調整（補正）することが可能である。
【００７０】
また、上述の説明では、図３に示す一対の補正フィルター（６ａ，６ｂ）および図５に示す一対の補正フィルター（６０ａ，６０ｂ）において、第１補正フィルター（６ａ，６０ａ）と第２補正フィルター（６ｂ，６０ｂ）とが互いに透過率分布を有する。しかしながら、一般に、第１補正フィルターおよび第２補正フィルターの透過率分布については様々な変形例が可能である。
【００７１】
また、上述の説明では、３極状や５極状の瞳光強度分布における中央領域３０ｃの光強度を変化させることなく、周辺領域３０ｐの光強度だけを相対的に低下させたり増大させたりすることにより、中央領域３０ｃの光強度と周辺領域３０ｐの光強度との比を調整している。また、上述の説明では、３極状や５極状の瞳光強度分布に対して本発明を適用している。しかしながら、たとえば一対の補正フィルターの透過率分布、回転方向、回転量などを個別に適宜設定することにより、瞳光強度分布の中央領域の光強度と周辺領域の光強度とを互いに独立して調整することや、３極状および５極状以外の他の適当な瞳光強度分布に対して本発明を適用することも可能である。
【００７２】
また、上述の説明では、調整手段としての一対の補正フィルター（６ａ，６ｂ；６０ａ，６０ｂ；６１ａ，６１ｂ）がアフォーカルレンズ４の瞳面またはその近傍に配置されているが、これに限定されることなく、たとえば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９の射出側近傍（照明瞳面またはその近傍）に配置することもできる。また、たとえばマイクロフライアイレンズ９の入射側近傍や結像光学系１２の瞳面またはその近傍などに、調整手段としての一対の補正フィルターを配置することもできる。
【００７３】
ところで、前述したように、３極照明や５極照明に際して、円錐アキシコン系７が平行平面板として機能するように、第１プリズム部材７ａと第２プリズム部材７ｂとが互いに当接した状態が維持される。しかしながら、図１０（ａ）に示すように、円錐アキシコン系７を別の変形円錐アキシコン系７０と交換可能に構成すれば、変形円錐アキシコン系７０の作用により３極状や５極状の瞳光強度分布において中央領域の位置および形状を維持しつつ周辺領域の位置および形状だけを変化させることができる。
【００７４】
変形円錐アキシコン系７０は、図１０（ｂ）に示すように、光源側から順に、光源側に平面を向け且つマスク側に凹状断面の屈折面を向けた第１プリズム部材７０ａと、マスク側に平面を向け且つ光源側に凸状断面の屈折面を向けた第２プリズム部材７０ｂとにより構成されている。そして、第１プリズム部材７０ａの凹状断面の屈折面と第２プリズム部材７０ｂの凸状断面の屈折面とは、互いに当接可能なように相補的に形成されている。
【００７５】
さらに具体的には、第１プリズム部材７０ａの凹状断面の屈折面は、光軸ＡＸと直交する平面状の中央部７０ｃと、光軸ＡＸを中心とする円錐体の側面に対応する周辺円錐部７０ｄとを有する。同様に、第２プリズム部材７０ｂの凸状断面の屈折面は、光軸ＡＸと直交する平面状の中央部７０ｅと、光軸ＡＸを中心とする円錐体の側面に対応する周辺円錐部７０ｆとを有する。また、第１プリズム部材７０ａおよび第２プリズム部材７０ｂのうち少なくとも一方の部材が光軸ＡＸに沿って移動可能に構成され、第１プリズム部材７０ａの凹状断面の屈折面と第２プリズム部材７０ｂの凸状断面の屈折面との間隔が可変に構成されている。
【００７６】
変形円錐アキシコン系７０では、図１０（ｂ）に示すように、３極状の瞳光強度分布のうち、光軸ＡＸを中心とする中央領域３０ｃの光強度分布を形成する中心光束４１ａが、第１プリズム部材７０ａの中央部７０ｃおよび第２プリズム部材７０ｂの中央部７０ｅを通過する。一方、３極状の瞳光強度分布のうち、光軸ＡＸを挟んで対向する２つの周辺領域３０ｐの光強度分布を形成する２つの周辺光束４１ｂは、第１プリズム部材７０ａの周辺円錐部７０ｄおよび第２プリズム部材７０ｂの周辺円錐部７０ｆを通過する。
【００７７】
ここで、第１プリズム部材７０ａの凹状屈折面と第２プリズム部材７０ｂの凸状屈折面とが互いに当接している状態では、中心光束４１ａおよび２つの周辺光束４１ｂに対して変形円錐アキシコン系７０は平行平面板として機能し、形成される３極状の瞳光強度分布に及ぼす影響はない。しかしながら、第１プリズム部材７０ａの凹状屈折面と第２プリズム部材７０ｂの凸状屈折面とを離間させると、中心光束４１ａに対して変形円錐アキシコン系７０は影響を及ぼさないが、２つの周辺光束４１ｂに対して変形円錐アキシコン系７０はいわゆるビームエキスパンダーとして機能する。
【００７８】
図１１は、３極状の瞳光強度分布に対する変形円錐アキシコン系の作用を説明する図である。図１１に示すように、３極状の瞳光強度分布（二次光源）を構成する２つの円形状の周辺領域３０ｐの光強度分布は、変形円錐アキシコン系７０の間隔を零から所定の値まで拡大させることにより、光軸ＡＸを中心とした円の径方向に沿って外方へ移動するとともに、その形状が円形状から楕円形状に変化する。すなわち、変化前の円形状の周辺領域３０ｐの光強度分布の中心点と変化後の楕円形状の周辺領域３０ｐ’の光強度分布の中心点とを結ぶ線分は光軸ＡＸを通り、中心点の移動距離は変形円錐アキシコン系７０の間隔に依存する。
【００７９】
さらに、変化前の円形状の周辺領域３０ｐを光軸ＡＸから見込む角度（光軸ＡＸから周辺領域３０ｐへの一対の接線がなす角度）と、変化後の楕円形状の周辺領域３０ｐ’を光軸ＡＸから見込む角度とが等しい。そして、変化前の円形状の周辺領域３０ｐの直径すなわち光軸ＡＸとして２つの周辺領域３０ｐに外接する円の半径と内接する円の半径との差と、光軸ＡＸとして変化後の楕円形状の周辺領域３０ｐ’に外接する円の半径と内接する円の半径との差とが等しい。このように、円形状の周辺領域３０ｐは変形円錐アキシコン系７０の間隔に依存して周方向に変化するが、径方向には変化しない。
【００８０】
一方、３極状の瞳光強度分布を構成する円形状の中央領域３０ｃの光強度分布は、変形円錐アキシコン系７０の間隔を零から所定の値まで拡大させても影響を受けない。したがって、変形円錐アキシコン系７０の間隔を零から所定の値まで拡大させると、３極状の瞳光強度分布を構成する２つの円形状の周辺領域３０ｐの光強度分布の位置および大きさ（形状）が、円形状の中央領域３０ｃの光強度分布とは独立して変化する。また、図示を省略したが、５極状の瞳光強度分布においても変形円錐アキシコン系７０の作用により同様の効果を得ることができる。
【００８１】
上述の実施形態にかかる露光装置では、照明光学装置によってマスク（レチクル）を照明し（照明工程）、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に露光する（露光工程）ことにより、マイクロデバイス（半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等）を製造することができる。以下、上述の実施形態の露光装置を用いて感光性基板としてのウェハ等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図１２のフローチャートを参照して説明する。
【００８２】
先ず、図１２のステップ３０１において、１ロットのウェハ上に金属膜が蒸着される。次のステップ３０２において、その１ロットのウェハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップ３０３において、上述の実施形態の露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその投影光学系を介して、その１ロットのウェハ上の各ショット領域に順次露光転写される。その後、ステップ３０４において、その１ロットのウェハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ３０５において、その１ロットのウェハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウェハ上の各ショット領域に形成される。その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。
【００８３】
また、上述の実施形態の露光装置では、プレート（ガラス基板）上に所定のパターン（回路パターン、電極パターン等）を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、図１３のフローチャートを参照して、このときの手法の一例につき説明する。図１３において、パターン形成工程４０１では、上述の実施形態の露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に転写露光する、所謂光リソグラフィー工程が実行される。この光リソグラフィー工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルター形成工程４０２へ移行する。
【００８４】
次に、カラーフィルター形成工程４０２では、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）に対応した３つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルターの組を複数水平走査線方向に配列したカラーフィルターを形成する。そして、カラーフィルター形成工程４０２の後に、セル組み立て工程４０３が実行される。セル組み立て工程４０３では、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルター等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。
【００８５】
セル組み立て工程４０３では、例えば、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルターとの間に液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。その後、モジュール組み立て工程４０４にて、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。
【００８６】
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レーザ光源などに対して本発明を適用することもできる。
【００８７】
また、上述の実施形態では、照明光学装置を備えた露光装置を例にとって本発明を説明しているが、マスク以外の被照射面を照明するための一般的な照明光学装置に本発明を適用することができることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の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】照明瞳面上に形成される様々な瞳光強度分布を示す図である。
【図３】３極照明に際して使用される一対の補正フィルターの構成を概略的に示す図である。
【図４】３極照明における図３の補正フィルター対の作用を説明する図である。
【図５】５極照明に際して使用される一対の補正フィルターの構成を概略的に示す図である。
【図６】５極照明における図５の補正フィルター対の作用を説明する図である。
【図７】５極照明に際して使用される別の補正フィルター対の構成を概略的に示す図である。
【図８】５極照明における図７の補正フィルター対の作用を説明する図である。
【図９】隣り合う２つの円弧状領域の間で透過率が連続的に変化する形態で図５に示す一対の補正フィルターと同様に作用する一対の補正フィルターの構成を概略的に示す図である。
【図１０】円錐アキシコン系と交換可能に設けられた変形円錐アキシコン系の構成を概略的に示す図である。
【図１１】３極状の瞳光強度分布に対する変形円錐アキシコン系の作用を説明する図である。
【図１２】マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法のフローチャートである。
【図１３】マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得る際の手法のフローチャートである。
【符号の説明】
【００８９】
１  光源
３  回折光学素子（光束変換素子）
４  アフォーカルレンズ
６ａ，６ｂ  補正フィルター
７  円錐アキシコン系
８  ズームレンズ
９  マイクロフライアイレンズ
１０  コンデンサー光学系
１１  マスクブラインド
１２  結像光学系
１３  光強度分布計測装置
２０  制御部
２１〜２４  駆動部
Ｍ  マスク
ＰＬ  投影光学系
Ｗ  ウェハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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