(57)【要約】【課題】空間光変調器の複数の反射要素の傾斜角等の状態を正確にモニター又は監視する。【解決手段】複数のミラー要素１６を有する空間光変調器１４を監視する監視装置２６であって、ミラー要素１６の反射面に対して所定の関係の検出面ＨＰに、ミラー要素１６の反射光を導く検出用光学系２３と、ミラー要素１６を駆動する駆動基板部１５に対して、第１組のミラー要素１６からの反射光の検出面ＨＰ上の動きを、他のミラー要素１６からの反射光の動きとは異ならせる駆動信号を供給するＳＬＭ制御系１７と、検出面ＨＰの光量分布より検出面ＨＰにおける反射光の入射位置を求める演算装置４０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列に配置されてそれぞれに入射する光の状態を制御して反射可能な複数の反射要素を有する空間光変調器の監視方法であって、
前記複数の反射要素の反射面に対して所定の位置関係にある第１面に、前記複数の反射要素で反射された光を導くことと、
前記複数の反射要素のうち第１の反射要素からの反射光の前記第１面における動きを、他の反射要素からの反射光の前記第１面における動きとは異ならせることと、
前記第１面の光量分布を検出することと、
前記光量分布の検出結果より、前記第１の反射要素からの反射光の前記第１面における入射位置に関する情報を求めることと、
を含む空間光変調器の監視方法。
【請求項２】
前記第１の反射要素からの反射光の前記第１面における動きは、一定周期で前記第１面の経路を反復して移動することである請求項１に記載の空間光変調器の監視方法。
【請求項３】
前記第１面の経路とは、前記第１面の光量分布を検出するための複数の画素のうち少なくとも２つの画素に対応する部分を通る経路である請求項２に記載の空間光変調器の監視方法。
【請求項４】
前記第１の反射要素からの反射光の前記第１面における動きを、前記他の反射要素からの反射光の前記第１面における動きとは異ならせるときに、前記他の反射要素のうち第２の反射要素からの反射光の前記第１面における動きを、前記第１及び第２の反射要素以外の他の反射要素からの反射光の動きとは異ならせことと、
前記光量分布の検出結果より、前記第２の反射要素からの反射光の前記第１面における入射位置に関する情報を求めることと、を含む請求項１〜３のいずれか一項に記載の空間光変調器の監視方法。
【請求項５】
前記第１の反射要素からの反射光の前記第１面における動きを、前記他の反射要素からの反射光の前記第１面における動きとは異ならせるときに、
前記第２の反射要素からの反射光は、前記第１面で前記第１の反射要素からの反射光の移動方向と異なる方向に移動する請求項４に記載の空間光変調器の監視方法。
【請求項６】
前記第１の反射要素からの反射光の前記第１面における動きを、前記他の反射要素からの反射光の前記第１面における動きとは異ならせるときに、
前記第１の反射要素及び前記第２の反射要素からの反射光は、それぞれ前記第１面の対応する経路を互いに異なる周期で反復して移動する請求項４又は５に記載の空間光変調器の監視方法。
【請求項７】
前記第１面の光量分布を検出することは、前記第１面の光量分布を一次元又は二次元に配列された複数の画素を用いて前記光量分布を検出することを含み、
前記光量分布の検出結果より、前記第１の反射要素からの反射光の前記第１面における入射位置に関する情報を求めることは、
前記複数の画素の検出信号より個別に時間軸上のフーリエ変換信号を求めることと、
前記複数の画素毎に得られるフーリエ変換信号のうち特定周期の信号成分を求めることと、を含む請求項１〜６のいずれか一項に記載の空間光変調器の監視方法。
【請求項８】
前記複数の反射要素と前記第１面との間にある光学系に関して、前記複数の反射要素の反射面は物体面又はこの近傍の面にあり、前記第１面は前記光学系の射出瞳と共役な面又はこの近傍の面にある請求項１〜７のいずれか一項に記載の空間光変調器の監視方法。
【請求項９】
前記複数の反射要素は、直交する２軸の回りの傾斜角が可変の反射面で入射する光を反射する請求項１〜８のいずれか一項に記載の空間光変調器の監視方法。
【請求項１０】
光源からの光で被照射面を照明する照明方法において、
並列に配置されてそれぞれに前記光源から入射する光の状態を制御して反射可能な複数の反射要素を有する空間光変調器の、前記複数の反射要素で反射された光を互いに等価な第１面及び第２面に導くことと、
前記第２面の光を前記被照射面に照射することと、
請求項１〜９のいずれか一項に記載の空間光変調器の監視方法を用いて、前記空間光変調器の前記第１の反射要素からの反射光の前記第１面における入射位置に関する情報を求めることと、
を含む照明方法。
【請求項１１】
前記求められた前記入射位置に関する情報に基づいて前記第１の反射要素で反射される光の状態を補正することを含む請求項１０に記載の照明方法。
【請求項１２】
露光光でパターンを照明し、前記露光光で前記パターン及び投影光学系を介して基板を露光する露光方法において、
請求項１０又は１１に記載の照明方法を用いて、前記パターンが形成されている被照射面を照明する露光方法。
【請求項１３】
並列に配置されてそれぞれに入射する光の状態を制御して反射可能な複数の反射要素を有する空間光変調器の監視装置であって、
前記複数の反射要素の反射面に対して所定の位置関係にある第１面に、前記複数の反射要素で反射された光を導く第１光学系と、
前記空間光変調器の前記複数の反射要素を駆動する駆動装置に対して、前記複数の反射要素のうち第１の反射要素からの反射光の前記第１面における動きを、他の反射要素からの反射光の前記第１面における動きとは異ならせる駆動信号を供給する駆動制御装置と、
前記第１面の光量分布を検出する検出装置と、
前記検出装置の検出結果より、前記第１の反射要素からの反射光の前記第１面における入射位置に関する情報を求める演算装置と、を備える空間光変調器の監視装置。
【請求項１４】
前記駆動制御装置は、前記第１の反射要素からの反射光の前記第１面における動きが、一定周期で前記第１面の経路を反復して移動する動きとなるように、前記駆動信号を前記駆動装置に供給する請求項１３に記載の空間光変調器の監視装置。
【請求項１５】
前記検出装置は、前記第１面の光量分布を検出するための複数の画素を備え、
前記第１面の経路とは、前記検出装置の前記複数の画素のうち少なくとも２つの画素に対応する部分を通る経路である請求項１４に記載の空間光変調器の監視装置。
【請求項１６】
前記駆動制御装置は、
前記第１の反射要素からの反射光の前記第１面における動きを、前記他の反射要素からの反射光の前記第１面における動きとは異ならせるときに、前記他の反射要素のうち第２の反射要素からの反射光の前記第１面における動きを、前記第１及び第２の反射要素以外の他の反射要素からの反射光の動きとは異ならせる駆動信号を前記駆動装置に供給し、
前記演算装置は、
前記検出装置の検出結果より、前記第２の反射要素からの反射光の前記第１面における入射位置に関する情報を求める請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の空間光変調器の監視装置。
【請求項１７】
前記駆動制御装置は、
前記第１の反射要素からの反射光の前記第１面における動きを、前記他の反射要素からの反射光の前記第１面における動きとは異ならせるときに、
前記第２の反射要素からの反射光を、前記第１面で前記第１の反射要素からの反射光の移動方向と異なる方向に移動させる駆動信号を前記駆動装置に供給する請求項１６に記載の空間光変調器の監視装置。
【請求項１８】
前記駆動制御装置は、
前記第１の反射要素からの反射光の前記第１面における動きを、前記他の反射要素からの反射光の前記第１面における動きとは異ならせるときに、
前記第１及び第２の反射要素からの反射光を、それぞれ前記第１面の対応する経路を互いに異なる周期で反復して移動させる駆動信号を前記駆動装置に供給する請求項１６又は１７に記載の空間光変調器の監視装置。
【請求項１９】
前記検出装置は、前記第１面の光量分布に対応して一次元又は二次元に配列された複数の画素を介して前記光量分布を検出し、
前記演算装置は、前記複数の画素の検出信号より個別に時間軸上のフーリエ変換信号を求め、前記複数の画素毎に得られるフーリエ変換信号のうち特定周期の信号成分を求める請求項１３〜１８のいずれか一項に記載の空間光変調器の監視装置。
【請求項２０】
前記複数の反射要素の反射面は、前記第１光学系の物体面又はこの近傍の面にあり、前記第１面は前記第１光学系の射出瞳と共役な面又はこの近傍の面にある請求項１３〜１９のいずれか一項に記載の空間光変調器の監視装置。
【請求項２１】
前記複数の反射要素は、直交する２軸の回りの傾斜角が可変の反射面で入射する光を反射する請求項１３〜２０のいずれか一項に記載の空間光変調器の監視装置。
【請求項２２】
光源からの光で被照射面を照明する照明装置において、
並列に配置されてそれぞれに入射する光の状態を制御して反射可能な複数の反射要素を有する空間光変調器と、
請求項１３〜２１のいずれか一項に記載の空間光変調器の監視装置と、
前記光源から前記空間光変調器の前記複数の反射要素に入射し、前記複数の反射要素で反射された光を前記第１面と等価な第２面に導く第２光学系と、
前記第２面の光を前記被照射面に照射するコンデンサー光学系と、
を備える照明装置。
【請求項２３】
前記監視装置の前記駆動制御装置は、前記演算装置で求められた前記入射位置に関する情報に基づいて、前記第１の反射要素で反射される光の状態を補正する請求項２２に記載の照明装置。
【請求項２４】
前記光源はパルス光を供給し、
前記照明装置は、前記光源から供給される前記パルス光の発光タイミングを制御する発光トリガ信号を前記光源に供給する光源制御装置を備え、
前記駆動制御装置は、前記光源制御装置の前記発光トリガ信号に応じて前記第１の反射要素からの反射光が前記第１面において動くように、前記駆動信号に前記駆動信号を供給する請求項２２又は２３に記載の照明装置。
【請求項２５】
前記光源はパルス光を供給し、
前記駆動制御装置は、１つ又は複数の前記パルス光が発光される毎に、前記第１の反射要素からの反射光の前記第１面における位置が変更されるように、前記駆動装置に前記駆動信号を供給する請求項２２又は２３に記載の照明装置。
【請求項２６】
露光光でパターンを照明し、前記露光光で前記パターン及び投影光学系を介して基板を露光する露光装置において、
請求項２２〜２５のいずれか一項に記載の照明装置を備え、
前記照明装置で前記被照射面としての前記パターンが形成されている面を照明する露光装置。
【請求項２７】
請求項１２に記載の露光方法を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、
前記パターンが形成された前記基板を処理することと、
を含むデバイス製造方法。
【請求項２８】
請求項２６に記載の露光装置を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、
前記パターンが形成された前記基板を処理することと、
を含むデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空間光変調器の状態を監視する監視技術、被照射面を照明する際にその監視技術を用いる照明技術、パターンを介して物体を露光する際にその照明技術を用いる露光技術、及びこの露光技術を用いるデバイス製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体素子等のデバイス（電子デバイス又はマイクロデバイス）を製造するためのリソグラフィー工程で使用されるステッパー又はスキャニングステッパー等の露光装置は、レチクル（マスク）を様々な照明条件で、かつ均一な照度分布で照明するために照明光学系を備えている。最近では、露光光の照明光学系の瞳面（射出瞳と共役な面）上での光量分布の形状（以下、瞳形状という。）をレチクルのパターンに応じて様々な分布に最適化できるように、傾斜角可変の多数の微小なミラー要素を有する可動マルチミラー方式の空間光変調器（spatial light modulator:  以下、ＳＬＭという。）を用いる光量分布設定光学系を備えた照明光学系が使用されつつある。各ミラー要素の傾斜角によってこのミラー要素からの反射光の状態としての方向、ひいてはこの反射光の瞳面における入射位置を制御できる。
【０００３】
また、照明光学系中のＳＬＭにおいては、例えばアルミニウム等より形成されたミラー要素にパルスレーザ光のような露光光が継続して照射されると、ミラー要素の反射率が経時的に次第に低下して、所望の瞳形状が得られなくなる恐れがある。そこで、照明光学系中にＳＬＭのミラー要素の反射面とほぼ共役な検査面を設け、この検査面で各ミラー要素からの反射光を撮像素子で検出し、この検出結果から各ミラー要素の反射率を検査できるようにした検査装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００９／１４５０４８号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のＳＬＭの検査装置は、検査面がミラー要素の反射面とほぼ共役であるため、ＳＬＭのあるミラー要素の反射光が実際に照明光学系の瞳面の目標位置に入射しているのかどうかを検査するのは困難である。また、例えば単に照明光学系の瞳面とほぼ共役な検査面を設け、この検査面でＳＬＭの各ミラー要素からの反射光の光量分布を計測しても、この検査面の各位置に入射する光がＳＬＭのどのミラー要素の反射光かを識別することができない。
【０００６】
さらに、今後、照明光学系で使用されるＳＬＭが備えるミラー要素の数は次第に増加するとともに、その瞳面と共役な検査面では複数のミラー要素からの反射光が同じ点に入射することもある。このため、単にある面でＳＬＭからの反射光の光量分布を計測するだけでは、各ミラー要素の反射光が目標位置に入射しているのかどうか、言い換えると、各ミラー要素の傾斜角（状態）が目標とする状態に制御されているのかどうかを正確にモニター又は監視することは困難である。
【０００７】
本発明の態様は、このような事情に鑑み、複数の反射要素を持つ空間光変調器を使用する場合に、その反射要素の傾斜角等の状態を正確にモニター又は監視できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様によれば、並列に配置されてそれぞれに入射する光の状態を制御して反射可能な複数の反射要素を有する空間光変調器の監視方法が提供される。この監視方法は、その複数の反射要素の反射面に対して所定の位置関係にある第１面に、その複数の反射要素で反射された光を導くことと、その複数の反射要素のうち第１の反射要素からの反射光のその第１面における動きを、他の反射要素からの反射光のその第１面における動きとは異ならせることと、その第１面の光量分布を検出することと、その光量分布の検出結果より、その第１の反射要素からの反射光のその第１面における入射位置に関する情報を求めることと、を含むものである。
【０００９】
また、第２の態様によれば、光源からの光で被照射面を照明する照明方法が提供される。この照明方法は、並列に配置されてそれぞれにその光源から入射する光の状態を制御して反射可能な複数の反射要素を有する空間光変調器の、その複数の反射要素で反射された光を互いに等価な第１面及び第２面に導くことと、その第２面の光をその被照射面に照射することと、第１の態様の空間光変調器の監視方法を用いて、その空間光変調器のその第１の反射要素からの反射光のその第１面における入射位置に関する情報を求めることと、を含むものである。
【００１０】
また、第３の態様によれば、露光光でパターンを照明し、その露光光でそのパターン及び投影光学系を介して基板を露光する露光方法において、第２の態様の照明方法を用いて、そのパターンが形成されている被照射面を照明する露光方法が提供される。
また、第４の態様によれば、並列に配置されてそれぞれに入射する光の状態を制御して反射可能な複数の反射要素を有する空間光変調器の監視装置が提供される。この監視装置は、その複数の反射要素の反射面に対して所定の位置関係にある第１面に、その複数の反射要素で反射された光を導く第１光学系と、その空間光変調器のその複数の反射要素を駆動する駆動装置に対して、その複数の反射要素のうち第１の反射要素からの反射光のその第１面における動きを、他の反射要素からの反射光のその第１面における動きとは異ならせる駆動信号を供給する駆動制御装置と、その第１面の光量分布を検出する検出装置と、その検出装置の検出結果より、その第１の反射要素からの反射光のその第１面における入射位置に関する情報を求める演算装置と、を備えるものである。
【００１１】
また、第５の態様によれば、光源からの光で被照射面を照明する照明装置が提供される。この照明装置は、並列に配置されてそれぞれに入射する光の状態を制御して反射可能な複数の反射要素を有する空間光変調器と、第４の態様の空間光変調器の監視装置と、その光源からその空間光変調器のその複数の反射要素に入射し、その複数の反射要素で反射された光をその第１面と等価な第２面に導く第２光学系と、その第２面の光をその被照射面に照射するコンデンサー光学系と、を備えるものである。
【００１２】
また、第６の態様によれば、露光光でパターンを照明し、その露光光でそのパターン及び投影光学系を介して基板を露光する露光装置において、第５の態様の照明装置を備え、その照明装置によって被照射面としてのそのパターンが形成された面を照明する露光装置が提供される。
また、第７の態様によれば、第３の態様の露光方法又は第６の態様の露光装置を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、そのパターンが形成されたその基板を処理することと、を含むデバイス製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の態様によれば、第１の反射要素からの反射光の第１面における動きを、他の反射要素からの反射光の動きとは異ならせることにより、その第１の反射要素からの反射光のその第１面における入射位置に関する情報を求めることができる。従って、複数の反射要素を有する空間光変調器を使用する場合に、その入射位置に対応するその反射要素の傾斜角等の状態を正確にモニター又は監視できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態の一例に係る露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】（Ａ）は図１中の空間光変調器のミラー要素のアレイの一部を示す拡大斜視図、（Ｂ）は図１中の入射面（照明瞳面）の光量分布の一例を示す図である。
【図３】光量分布を検出する装置の他の例を示す要部の図である。
【図４】（Ａ）はＳＬＭ（空間光変調器）によってフライアイレンズの入射面（照明瞳面）に形成される光量分布を示す図、（Ｂ）は入射面に形成される第１組のドットパターンを移動させる状態を示す図である。
【図５】（Ａ）は入射面で移動しているドットパターンと画素領域とを示す図、（Ｂ）は入射面の一つのドットパターンの位置を補正する状態を示す図である。
【図６】（Ａ）は入射面に形成される第２組のドットパターンを移動させる状態を示す図、（Ｂ）は入射面に形成される最後の組のドットパターンを移動させる状態を示す図である。
【図７】（Ａ）は入射面に形成される補正後の光量分布を示す図、（Ｂ）は入射面におけるドットパターンの動き方の別の例を示す図である。
【図８】露光動作中にＳＬＭの状態の監視を行う方法の一例を示すフローチャートである。
【図９】電子デバイスの製造工程の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
実施形態の一例につき図１〜図８を参照して説明する。
図１は本実施形態に係る露光装置ＥＸの概略構成を示す。露光装置ＥＸは、一例としてスキャニングステッパー（スキャナー）よりなる走査露光型の露光装置（投影露光装置）である。図１において、露光装置ＥＸは、露光用の照明光（露光光）ＩＬを発生する光源１０、及び光源１０からの照明光ＩＬでレチクルＲ（マスク）のパターン面であるレチクル面Ｒａ（被照射面）を照明する照明光学系ＩＬＳ（照明装置８）を備えている。さらに、露光装置ＥＸは、レチクルＲを保持して移動するレチクルステージＲＳＴ、レチクルＲのパターンの像をウエハＷ（感光基板）の表面に投影する投影光学系ＰＬ、ウエハＷを保持して移動するウエハステージＷＳＴ、装置全体の動作を統括的に制御するコンピュータよりなる主制御系３５、照明光学系ＩＬＳの制御を行う照明制御部３６、及び各種制御系等を備えている。
【００１６】
以下、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行にＺ軸を設定し、Ｚ軸に垂直な平面内において図１の紙面に平行な方向にＸ軸を、図１の紙面に垂直な方向にＹ軸を設定して説明する。本実施形態では、露光時のレチクルＲ及びウエハＷの走査方向はＹ軸に平行な方向（Ｙ方向）である。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に平行な軸の回りの回転方向（傾斜方向）をθｘ方向、θｙ方向、及びθｚ方向として説明する。
【００１７】
光源１０としては、一例として波長１９３ｎｍの直線偏光のレーザ光を数ｋＨｚ程度の周波数でパルス発光するＡｒＦエキシマレーザ光源が使用されている。なお、光源１０として、波長２４８ｎｍのレーザ光を供給するＫｒＦエキシマレーザ光源、又は固体レーザ光源（ＹＡＧレーザ、半導体レーザ等）から出力されるレーザ光の高調波を発生する高調波発生装置等も使用できる。主制御系３５から光源制御部３４に発光開始及び発光条件（発光周波数及び平均パルスエネルギー）を指示する制御信号が供給されると、光源制御部３４から出力される発光トリガパルスＴＰに同期して光源１０はパルス発光を行う。主制御系３５から光源制御部３４に発光停止を指示する制御信号が供給されると、光源１０は発光を停止する。
【００１８】
図１において、光源１０から発光されたパルスレーザ光よりなる直線偏光の照明光ＩＬは、ビームエキスパンダ１１を含む伝達光学系、偏光方向及び偏光状態を調整する偏光光学系１２、及び光路折り曲げ用のミラー１３を経て、空間光変調器（spatial light modulator: SLM）１４のそれぞれ直交する２軸の回りの傾斜角が可変の多数の微小なミラー要素１６の反射面に所定の小さい入射角で斜めに入射する。空間光変調器１４（以下、ＳＬＭ１４という。）は、ミラー要素１６のアレイ、及び各ミラー要素１６を支持して駆動する駆動基板部１５を有する。照明制御部３６の制御のもとで、各ミラー要素１６の傾斜角を制御するための駆動信号を駆動基板部１５に供給するＳＬＭ制御系１７が設けられている。
【００１９】
図２（Ａ）は、ＳＬＭ１４の一部を示す拡大斜視図である。図２（Ａ）において、ＳＬＭ１４の駆動基板部１５の表面には、ほぼＹ方向及びＺ方向に一定ピッチで近接して配列されたミラー要素１６のアレイが支持されている。一例として、ミラー要素１６の幅は数μｍ〜数１０μｍであり、ミラー要素１６のほぼＹ方向及びＺ方向の配列数は数１０〜数１００程度である。この場合、ミラー要素１６の個数は全部で例えば数千〜三十万程度である。
【００２０】
このようにミラー要素１６のアレイ及びこれに対応する駆動機構が設けられた駆動基板部１５は、例えばＭＥＭＳ（Microelectromechanical Systems：微小電気機械システム）技術を用いて製造できる。このような空間光変調器としては、例えば欧州特許公開第７７９５３０号明細書、又は米国特許第６，９００，９１５号明細書等に開示されているものを使用可能である。なお、ミラー要素１６はほぼ正方形の平面ミラーであるが、その形状は矩形等の任意の形状であってもよい。
【００２１】
図１において、ＳＬＭ１４は、照明条件に応じて、多数のミラー要素１６からの反射光を後述のフライアイレンズ２５の入射面２５Ｉに照射することで、入射面２５Ｉに所定の光量分布（光強度分布）を形成する。各ミラー要素１６の２軸の回りの傾斜角によって、このミラー要素１６からの反射光が入射面２５Ｉに入射するときのＹ方向及びＺ方向の位置（座標）が規定される。各ミラー要素１６からの反射光は、一例として入射面２５Ｉにほぼ直径ｄの円形のドットパターン５３（図４（Ａ）参照）として入射するため、入射面２５Ｉの光量分布は多数のドットパターンの光量の組み合わせである。なお、ＳＬＭ１４と入射面２５Ｉとの間の光学系によっては、そのドットパターンはほぼ正方形又は矩形であることもある。各ミラー要素１６の傾斜角と反射光の入射面２５Ｉでの中心位置との対応関係を示す関数等の情報、及び各ミラー要素１６の傾斜角と駆動信号との関係を示す情報は、ＳＬＭ制御系１７内の記憶部に記憶されている。
【００２２】
一例として、通常照明又は輪帯照明を行う場合には、ＳＬＭ１４は、照明光を反射してその入射面２５Ｉに、円形領域又は輪帯状の領域で強度が大きくなる光量分布を形成する。また、２極又は４極照明時には、２箇所又は４箇所の領域で強度が大きくなる光量分布を形成し、いわゆる最適化照明を行うときには、レチクルＲのパターンに応じて最適化された複雑な形状の光量分布を形成する。レチクルＲに応じた照明条件（光量分布、偏光状態等）の情報は主制御系３５内の記憶装置の露光データファイルに記録されている。主制御系３５は、その露光データファイル中の照明条件の情報を照明制御部３６内の制御部３６ａに供給する。これに応じて制御部３６ａは、入射面２５Ｉの光量分布を目標とする分布に設定するための、ＳＬＭ１４の各ミラー要素１６からの反射光の入射面２５Ｉでの位置（ドットパターンの中心位置）を求め、各ミラー要素１６からの反射光の位置の情報をＳＬＭ制御系１７に供給する。そして、ＳＬＭ制御系１７がＳＬＭ１４の全部のミラー要素１６の傾斜角を制御することで、入射面２５Ｉに目標とする光量分布が設定される。
【００２３】
ＳＬＭ１４の多数のミラー要素１６で反射された照明光は、照明光学系ＩＬＳの光軸ＡＸＩに沿って照明光ＩＬを平行光に変換する入射光学系１８に入射する。入射光学系１８を通過した照明光は、第１レンズ系２４ａ及び第２レンズ系２４ｂよりなるリレー光学系２４を介してフライアイレンズ２５の入射面２５Ｉに入射する。多数のミラー要素１６の反射面に対して、入射面２５Ｉはほぼ光学的なフーリエ変換面の関係にある。フライアイレンズ２５は、多数の微小なレンズエレメントをＺ方向及びＹ方向にほぼ密着するように配置したものであり、フライアイレンズ２５の射出面が照明光学系ＩＬＳの瞳面ＩＰＰ（射出瞳と共役な面）となる。その瞳面ＩＰＰ（以下、照明瞳面ＩＰＰという。）には、波面分割によって多数の二次光源（光源像）よりなる面光源が形成される。
【００２４】
フライアイレンズ２５は、多数の微小光学系を並列に配置したものであるため、入射面２５Ｉにおける大局的な光量分布（光強度分布）がそのまま射出面である照明瞳面ＩＰＰに伝達される。言い換えると、入射面２５Ｉに形成される大局的な光量分布と、二次光源全体の大局的な光量分布とがほぼ同じ又は高い相関を示す。ここで、入射面２５Ｉは照明瞳面ＩＰＰと等価な面（光量分布がほぼ相似な面）であり、入射面２５Ｉに形成される照明光の任意の光量分布の形状（光強度が所定レベルとなる輪郭線で囲まれた領域の形状）がそのまま照明瞳面ＩＰＰにおける光量分布の形状である瞳形状となる。なお、フライアイレンズ２５の代わりにマイクロレンズアレイを使用してもよい。また、フライアイレンズとして、例えば米国特許第６９１３３７３号明細書に開示されているシリンドリカルマイクロフライアイレンズを用いてもよい。なお、照明瞳面ＩＰＰにはコヒーレンスファクタ（σ値）が１（又は最大値）となる領域の外側の光束を遮光する照明開口絞り（不図示）を設置してもよい。
【００２５】
図２（Ｂ）は、入射面２５Ｉ（ひいては照明瞳面ＩＰＰ）において、σ値が１の円周５４内の目標とする光量分布５５の一例を示す。通常、ＳＬＭ１４の全部のミラー要素１６の傾斜角は、入射面２５Ｉにおいてσ値が１の円周５４の内側に照明光が入射するように制御される。なお、例えばレジストが高感度で露光量が小さくともよい場合には、露光に使用しないミラー要素１６からの反射光を円周５４の外側に入射させて、捨てることも可能である。円周５４の外側に入射する光束が分岐された光束は、フライアイレンズ２５の外側面部又は照明開口絞り（不図示）で遮光されるため、照明瞳面ＩＰＰを通過することはない。
【００２６】
図１において、リレー光学系２４の第１レンズ２４ａと第２レンズ２４ｂとの間にビームスプリッター１９が設置され、照明光ＩＬからビームスプリッター１９で分岐された光束が、集光レンズ２０を介してＣＣＤ又はＣＭＯＳ型の２次元の撮像素子２２の受光面に入射する。撮像素子２２の２次元のアレイ状に配列された多数の画素ＰＥの検出信号は、演算装置４０及び照明制御部３６内の比較部３６ｂに供給されている。
【００２７】
入射光学系１８、第１レンズ系２４ａ、ビームスプリッター１９、及び集光レンズ２０から、ＳＬＭ１４の全部のミラー要素１６で反射された光の一部を撮像素子２２の受光面に導く検出用光学系２３が構成されている。また、撮像素子２２の受光面が設置されている検出面ＨＰは、集光レンズ２０によって、フライアイレンズ２５の入射面２５Ｉと共役に設定されている。さらに、入射面２５Ｉは照明瞳面ＩＰＰと等価であるため、検出面ＨＰは照明瞳面ＩＰＰと等価な面でもある。この場合、ＳＬＭ１４の多数のミラー要素１６の反射面（２軸の回りの傾斜角が０の場合の反射面）に対して、検出面ＨＰはほぼ光学的にフーリエ変換の関係にある。言い換えると、多数のミラー要素１６の反射面が検出用光学系２３のほぼ物体面にあるとしたとき、検出面ＨＰは検出用光学系２３のほぼ瞳面（射出瞳と共役な面）にある。本実施形態では、撮像素子２２の受光面には、入射面２５Ｉ（ひいては照明瞳面ＩＰＰ）の光量分布と相似の光量分布が形成される。
【００２８】
図２（Ｂ）のフライアイレンズ２５の入射面２５Ｉにおいて、撮像素子２２の多数の画素ＰＥのアレイが配置されている受光面と共役なほぼ正方形の領域を有効計測領域４２として、有効計測領域４２内で撮像素子２２の各画素ＰＥに対応するそれぞれほぼ正方形の微小な領域を画素領域４４とする。有効計測領域４２内には、Ｙ方向及びＺ方向の中心の位置が（ｙｍ，ｚｎ）（ｍ＝１，２，…；ｎ＝１，２，…）となるように、多数の画素領域４４がＹ方向及びＺ方向に隣接して配置されている。撮像素子２２の検出信号を処理することによって、検出面ＨＰの光量分布、ひいては入射面２５Ｉ（照明瞳面ＩＰＰ）の光量分布が、画素領域４４を単位として計測される。一例として、図４（Ａ）において、ミラー要素１６で反射されて入射面２５Ｉに入射するドットパターン５３の直径ｄは、各画素領域４４の幅ａよりも大きく設定されている。ただし、直径ｄは画素領域４４の幅ａと同じ程度でもよい。
【００２９】
照明制御部３６内の比較部３６ｂは、撮像素子２４の検出信号から検出面ＨＰ、ひいては入射面２５Ｉ（照明瞳面ＩＰＰ）の光量分布（瞳形状）を求め、必要に応じて、求めた光量分布を制御部３６ａから供給される目標光量分布と比較し、誤差が許容範囲を超えるときにその旨の情報を制御部３６ａに送出する。また、演算装置４０は、例えば所定のサンプリング周期で取得される撮像素子２４の各画素ＰＥの検出信号を、例えば離散フーリエ変換によって周波数信号に変換し、この周波数信号から所定の複数の周波数（又は周期）の成分を抽出し、これらの周波数成分が所定の閾値よりも大きくなる画素を特定する。そして、演算装置４０は、特定した画素に対応する画素領域４４の位置（計測された反射光の入射位置）の情報を、対応するミラー要素１６の位置（詳細後述）の情報とともに照明制御部３６内の補正部３６ｃに送出する。
【００３０】
補正部３６ｃには、制御部３６ａから複数のミラー要素１６に関してその反射光の検出面ＨＰ（入射面２５Ｉ）における目標位置の情報も供給されている。その計測された入射位置と目標位置との誤差が許容範囲を超えるときに、補正部３６ｃは、ミラー要素１６の位置に対応させてその誤差の情報を制御部３６ａに送出する。制御部３６ａは、対応するミラー要素１６からの反射光の位置をその誤差分だけ補正するようにＳＬＭ制御系１７に制御情報を出力する。これによって、そのミラー要素１６からの反射光の位置が補正される。ＳＬＭ制御系１７、検出用光学系２３、撮像素子２２、照明制御部３６、及び演算装置４０を含んで、ＳＬＭ１４の監視装置２６が構成されている。監視装置２６は、ＳＬＭ１４の各ミラー要素１６からの反射光によって検出面ＨＰ（入射面２５Ｉ）に形成されるドットパターンの位置が目標位置かどうかを監視又はモニターする。なお、各ミラー要素１６からのドットパターンの位置を監視することは、対応するミラー要素１６の傾斜角（状態）が目標角度かどうかを監視することと等価である。
【００３１】
本実施形態では、検出用光学系２３及び撮像素子２２を使用することで、ウエハＷの露光中であっても撮像素子２２の検出信号から入射面２５Ｉ（照明瞳面ＩＰＰ）における光量分布を計測できる。なお、照明瞳面ＩＰＰにおける光量分布を計測する装置としては、例えば図３に示すように、ウエハステージＷＳＴに設けた計測装置６０を使用することも可能である。計測装置６０は、投影光学系ＰＬを通過した照明光ＩＬを集光する集光レンズ６０ａ、集光された光を受光する２次元の撮像素子６０ｂ、及びこれらを保持する保持部６０ｃを有する。計測装置６０を投影光学系ＰＬの露光領域に移動したとき、撮像素子６０ｂの受光面は、投影光学系ＰＬの瞳面（射出瞳と共役な面）と共役であり、撮像素子６０ｂの受光面は、照明瞳面ＩＰＰとも共役である。従って、ウエハの露光を行っていない期間であれば、ウエハステージＷＳＴを駆動して計測装置６０を投影光学系ＰＬの露光領域に移動することで、撮像素子６０ｂの検出信号から照明瞳面ＩＰＰの光量分布を計測できる。なお、計測装置６０は、レチクルステージＲＳＴに設けることもできる。
【００３２】
図１において、照明瞳面ＩＰＰに形成された面光源からの照明光ＩＬは、第１リレーレンズ２８、レチクルブラインド２９（固定ブラインド及び可動ブラインドを含む視野絞り）、第２リレーレンズ３０、光路折り曲げ用のミラー３１、及びコンデンサー光学系３２を介して、レチクル面Ｒａの例えばＸ方向に細長い照明領域を均一な照度分布で照明する。ビームエキスパンダ１１からＳＬＭ１４までの光学部材、入射光学系１８からフライアイレンズ２５までの光学部材、及び第１リレーレンズ２８からコンデンサー光学系３２までの光学系を含んで照明光学系ＩＬＳが構成されている。照明光学系ＩＬＳの各光学部材は、不図示のフレームに支持されている。また、光源１０、光源制御部３４、照明光学系ＩＬＳ、記憶装置３３、及び監視装置２６を含んで照明装置８が構成されている。
【００３３】
また、主制御系３５には、例えばホストコンピュータ（不図示）との間でレチクルＲの照明条件等の情報を受け渡しする入出力装置（不図示）が接続されている。なお、照明制御部３６及び演算装置４０は、コンピュータのソフトウェア上の機能であってもよい。
照明光学系ＩＬＳからの照明光ＩＬのもとで、レチクルＲの照明領域内のパターンは、両側（又はウエハ側に片側）テレセントリックの投影光学系ＰＬを介して、ウエハＷの一つのショット領域の露光領域に所定の投影倍率（例えば１／４、１／５等）で投影される。照明瞳面ＩＰＰは、投影光学系ＰＬの瞳面（射出瞳と共役な面）と共役であり、投影光学系ＰＬの瞳面には開口絞りＡＳが設置されている。ウエハＷは、リシコン等の基材の表面にフォトレジスト（感光材料）を所定の厚さで塗布したものを含む。
【００３４】
また、レチクルＲはレチクルステージＲＳＴの上面に吸着保持され、レチクルステージＲＳＴは、不図示のレチクルベースの上面（ＸＹ平面に平行な面）に、Ｙ方向に一定速度で移動可能に、かつ少なくともＸ方向、Ｙ方向、及びθｚ方向に移動可能に載置されている。レチクルステージＲＳＴの２次元的な位置は不図示のレーザ干渉計によって計測され、この計測情報に基づいて、主制御系３５がリニアモータ等を含む駆動系３７を介してレチクルステージＲＳＴの位置及び速度を制御する。
【００３５】
一方、ウエハＷはウエハホルダ（不図示）を介してウエハステージＷＳＴの上面に吸着保持され、ウエハステージＷＳＴは、不図示のウエハベースの上面（ＸＹ平面に平行な面）でＸ方向、Ｙ方向に移動可能であるとともに、Ｙ方向に一定速度で移動可能である。ウエハステージＷＳＴの２次元的な位置は不図示のレーザ干渉計又は回折格子を有するエンコーダによって計測され、この計測情報に基づいて、主制御系３５がリニアモータ等を含む駆動系３８を介してウエハステージＷＳＴの位置及び速度を制御する。なお、レチクルＲ及びウエハＷのアライメントを行うためのアライメント系（不図示）も備えられている。
【００３６】
露光装置ＥＸによるウエハＷの基本的な露光動作として、ＳＬＭ１４を駆動することで、照明瞳面ＩＰＰの光量分布がレチクルＲに最適化した分布に設定され、偏光光学系１２を介して照明光ＩＬの偏光状態が最適化される。続いて、ウエハステージＷＳＴの移動（ステップ移動）によってウエハＷが走査開始位置に移動する。そして、光源１０の発光を開始して、レチクルＲのパターンの投影光学系ＰＬによる像でウエハＷを露光しつつ、レチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴを介してレチクルＲ及びウエハＷを投影倍率を速度比として同期して移動することで、ウエハＷの一つのショット領域にレチクルＲのパターンの像が走査露光される。このようにウエハＷのステップ移動と走査露光とを繰り返すステップ・アンド・スキャン動作によって、最適な照明条件のもとでウエハＷの全部のショット領域にレチクルＲのパターンの像が露光される。
【００３７】
次に、露光装置ＥＸにおいて、ウエハの露光動作中に監視装置２６を用いてＳＬＭ１４のミラー要素１６の状態を監視する方法の一例につき、図８のフローチャートを参照して説明する。この動作は主制御系３５によって制御される。
まず、図８のステップ１０２において、レチクルＲが図１のレチクルステージＲＳＴにロードされ、主制御系３５から照明制御部３６の制御部３６ａにレチクルＲのパターンに対して例えば計算上で最適化された照明瞳面ＩＰＰ（入射面２５Ｉ）上での光量分布（目標光量分布）の情報が入力される。一例として、目標光量分布は図２（Ｂ）の光量分布５５であるとする。光量分布５５は、例えば、有効計測領域４２内に格子状に設定された位置（ｙｍ，ｚｎ）（ｍ＝１，２，…；ｎ＝１，２，…）に中心がある複数の画素領域４４の光量（光強度）ＴＥ（ｙｍ，ｚｎ）の集合である。目標光量分布の情報は比較部３６ｂにも入力される。次のステップ１０４において、制御部３６ａは、目標光量分布を設定するために必要な、ＳＬＭ１４の全部のミラー要素１６からの反射光（ドットパターン）の入射面２５ＩにおけるＹ方向及びＺ方向の位置の情報をＳＬＭ制御系１７及び補正部３６ｃに供給する。これに応じて、ＳＬＭ制御系１７は、各ミラー要素１６の２軸の回りの傾斜角をその反射光の位置に応じた角度に設定するように、ＳＬＭ１４の駆動基板部１５に駆動信号を供給する。
【００３８】
次のステップ１０６において、ウエハステージＷＳＴにフォトレジストが塗布された未露光のウエハＷがロードされる。そして、ステップ１０８において、主制御系３５は、レチクルブラインド２９中の可動ブラインドを閉じ、光源制御部３４に照明光ＩＬを発光するように制御信号を送出する。また、制御部３６ａは、監視対象のミラー要素１６の組を指定するためのパラメータｋを１に設定する。そして、光源制御部３４から光源１０に発光トリガパルスＴＰが供給され、光源１０が照明光ＩＬ（露光光）のパルス発光を開始する。なお、発光トリガパルスＴＰは制御部３６ａを介してＳＬＭ制御系１７にも供給される。ＳＬＭ制御系１７は、選択されたミラー要素１６の傾斜角を変化させるときには、照明光ＩＬのパルス発光の間（例えば隣接するパルス発光の中央）で当該ミラー要素１６に対する駆動信号を切り替える。この段階では、撮像素子２２の受光面（検出面ＨＰ）及びフライアイレンズ２５の入射面２５Ｉ（照明瞳面ＩＰＰ）には照明光ＩＬが照射されているが、レチクル面Ｒａ及びウエハＷには照明光ＩＬは照射されていない。
【００３９】
図４（Ａ）及び（Ｂ）は、ＳＬＭ１４の全部のミラー要素１６と、これらのミラー要素１６で反射されて入射面２５Ｉ（ひいては照明瞳面ＩＰＰ、以下同様）の有効計測領域４２内に入射しているドットパターン５３との対応関係の一部を示す。入射面２５Ｉに点線で示した光量分布５５が目標光量分布である。図４（Ａ）において、ＳＬＭ１４の任意のミラー要素１６をｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）とすると、全部のミラー要素１６の個数Ｎと、全部のミラー要素１６からの反射光によって入射面２５Ｉに形成される直径ｄのドットパターン５３の個数Ｎとは同じである。ただし、複数のドットパターン５３は一部又は全部が互いに重なり合っていてもよい。図４（Ａ）の入射面２５Ｉのドットパターン５３の集合がＳＬＭ１４によって設定された最初の実際の光量分布５６である。この場合、斜線を施して示す多くのドットパターン５３の部分の光量がある値を持ち、これ以外の部分での光量はほぼ０である。
【００４０】
また、撮像素子２２の検出信号によってあるタイミングで計測される光量分布５６は、ｊ番目（ｊ＝１〜Ｊ）の位置（ｙｍ，ｚｎ）（ｍ＝１，２，…；ｎ＝１，２，…）にある画素領域４４の光量（光強度）ＭＥ（ｙｍ，ｚｎ）の集合である。ここでは、画素領域４４の個数Ｊはミラー要素１６の個数Ｎよりも多い。なお、実際には、撮像素子２２の検出信号によって計測される光量分布は、検出面ＨＰにおける光量分布であるが、検出面ＨＰと入射面２５Ｉ（照明瞳面ＩＰＰ）とは等価である。そこで、以下では入射面２５Ｉ（ひいては照明瞳面ＩＰＰ）における光量分布が計測されるものとして説明する。また、図４（Ａ）及び（Ｂ）において、ミラー要素１６及びドットパターン５３の個数は実際よりもかなり少なく表されている。以下の図５（Ａ）〜図７（Ｂ）も図４（Ａ）と同様の対応関係を示している。
【００４１】
以下のステップ１１０〜１１８及びステップ１３６のウエハの露光動作と、ステップ１２０〜１３４のＳＬＭ１４の監視動作とは実質的に並行に実行される。すなわち、ステップ１１０でウエハステージＷＳＴの移動（ステップ移動）によりウエハＷの最初のショット領域が走査開始位置に移動した後、可動ブラインドが次第に開き（ステップ１１２）、ウエハＷの当該ショット領域がレチクルＲのパターンの像で走査露光され（ステップ１１４）、可動ブラインドが次第に閉じる（ステップ１１６）。その後、ステップ１１８で次のショット領域を露光する場合には、ステップ１１２〜１１６が繰り返される。ステップ１１８でこのウエハＷに対する露光が終了したときには、ウエハＷがアンロードされ（ステップ１３６）、動作はステップ１３８に移行して、光源１０の発光が停止される。なお、光源１０の発光停止はステップ１３６の動作より前でもよい。
【００４２】
一方、ステップ１２０では、照明制御部３６の制御部３６ａがＳＬＭ制御系１７に対して、ＳＬＭ１４の第ｋ組の複数（ここでは４個とする。）のミラー要素１６からの反射光（ドットパターン）の入射面２５Ｉ（及び検出面ＨＰ、以下同様）での位置を互いに異なる周波数（又は周期）で反復して往復移動（往復運動）させるように制御信号を供給する。なお、ｋ＝１，２，…Ｋであり、この実施形態ではＫはほぼＮ／４に近い整数である。また、この段階ではｋ＝１であるため、図４（Ｂ）に示すように、ＳＬＭ１４の最初の第１組５２Ａの２行×２列の４個のミラー要素１６Ａ〜１６Ｄが選択される。そして、ＳＬＭ制御系１７は、選択されたミラー要素１６Ａ〜１６Ｄの傾斜角を互いに異なる周波数で周期的に変化させる。これにより、ミラー要素１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄからの反射光よりなるドットパターン５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄが、入射面２５Ｉでそれぞれ矢印４６Ａ，４６Ｂ，４６Ｃ，４６Ｄで示す方向に沿って、互いに異なる４種類の周波数ｆｄｐ１，ｆｄｐ２，ｆｄｐ３，ｆｄｐ４（周期ではＴｄｐ１，Ｔｄｐ２，Ｔｄｐ３，Ｔｄｐ４）で一定の経路を繰り返し往復移動する。なお、最小の周期をＴｄｐ１とする。
【００４３】
この際に、一例として、ドットパターン５３Ａ〜５３Ｄの移動方向（移動経路）は光量分布５６の変化が少ない方向（経路）がよい。例えば、ドットパターン５３Ｃはσ値が１の円周５４（周縁部）に近く、円周方向に移動することが好ましい。また、ドットパターン５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｄは部分的な細長い光量分布の長手方向に沿って移動している。さらに、ドットパターン５３Ａ〜５３Ｄの移動によって実質的に光量分布５６が変化しないように（投影光学系ＰＬの結像特性が実質的に変化しないように）、ドットパターン５３Ａ〜５３Ｄの移動量（元の位置を中心とする移動経路の長さ）は画素領域４４の２個分の幅（２ａ）程度であることが好ましい。
【００４４】
また、ステップ１２０において、制御部３６ａは第ｋ組のミラー要素１６の位置の情報をＳＬＭ制御系１７に供給する際に、第ｋ組のミラー要素１６の位置の情報及びこれらの４個のミラー要素１６に対応する周波数ｆｄｐ１〜ｆｄｐ４（及び周期Ｔｄｐ１〜Ｔｄｐ４）の情報を演算装置４０にも供給する。そのステップ１２０と実質的に同時に、ステップ１２２において、演算装置４０は撮像素子２２の検出信号から入射面２５Ｉでの光量分布の変化を計測する。すなわち、制御部３６ａは、ドットパターン５３Ａ〜５３Ｄの往復移動中に、その最小の周期Ｔｄｐ１よりも短いサンプリング周期で撮像素子２２の各画素ＰＥの検出信号を演算装置４０に取り込ませる。なお、ドットパターン５３Ａ〜５３Ｄの目標位置からの移動量は少ないと考えられるため、演算装置４０では、ドットパターン５３Ａ〜５３Ｄの目標位置及びこの近傍にある所定の複数の画素領域４４の検出信号を連続して取り込むだけでもよい。
【００４５】
次のステップ１２４において、演算装置４０は、連続して取り込んだ撮像素子２４の各画素ＰＥの検出信号を、例えば離散フーリエ変換によって周波数信号に変換（フーリエ解析）し、この周波数信号から上記の４種類の周波数ｆｄ１〜ｆｄ４（又は周期Ｔｄｐ１〜Ｔｄｐ４）の成分を検出又は抽出する。次のステップ１２６において、演算装置４０は、検出した周波数成分が所定の閾値よりも大きくなる画素領域４４（画素）の位置を、第ｋ組のミラー要素１６Ａ〜１６Ｄからのドットパターン５３Ａ〜５３Ｄの入射面２５Ｉ（検出面ＨＰ）での入射位置として特定する。演算装置４０は、特定した画素領域４４（画素）の位置（計測されたドットパターン５３Ａ〜５３Ｄの入射位置）の情報を、対応する周波数ｆｄ１〜ｆｄ４の成分によって定まるミラー要素１６Ａ〜１６Ｄの位置の情報に対応付けて照明制御部３６内の補正部３６ｃに送出する。
【００４６】
この場合、図５（Ａ）に示すように、例えばドットパターン５３Ａはほぼ斜めに３つの画素領域４４Ａ１，４４Ａ２，４４Ａ３を含む経路を往復移動するため、画素領域４４Ａ１〜４４Ａ３の検出信号の周波数ｆｄ１の成分が大きくなり、その中央の画素領域４４Ａ１がドットパターン５３Ａの入射位置として特定される。同様に、ドットパターン５３ＣはほぼＹ方向（円周方向）に３つの画素領域４４Ｃ１，４４Ｃ２，４４Ｃ３を含む経路を往復移動するため、画素領域４４Ｃ１〜４４Ｃ３の検出信号の周波数ｆｄ３の成分が大きくなり、その中央の画素領域４４Ｃ１がドットパターン５３Ｃの入射位置として特定される。同様に、他のドットパターン５３Ｂ，５３Ｄの位置は、周波数ｆｄ２，ｆｄ４の成分を持つ画素領域４４として特定される。この際に、ミラー要素１６Ａ，１６Ｄからのドットパターン５３Ａ，５３Ｄは近接しているが、ドットパターン５３Ａ，５３Ｄは異なる周波数ｆｄ１，ｆｄ４で往復移動している。従って、ドットパターン５３Ａ，５３Ｄが入射している画素領域４４からは異なる周波数成分が検出されるため、ドットパターン５３Ａ，５３Ｄが入射している画素領域４４を互いに正確に識別できる。
【００４７】
次のステップ１２８において、補正部３６ｃは、第ｋ組のミラー要素１６Ａ〜１６Ｄに関して、対応するドットパターン５３Ａ〜５３Ｄの計測された入射位置と、制御部３６ａから供給されている目標位置との誤差ΔＥｋｉが所定の許容範囲以内かどうかを判定する。そして、誤差ΔＥｋｉがその許容範囲以内であるときに動作はステップ１３２に移行する。また、誤差ΔＥｋｉがその許容範囲を超えているときに、補正部３６ｃは、ミラー要素１６Ａ〜１６Ｄのうち、誤差が大きいと判定されたミラー要素１６の位置に対応させてその誤差ΔＥｋｉの情報を制御部３６ａに送出する。この場合、一例として、ミラー要素１６Ｃからのドットパターン５３Ｃの位置が許容範囲を超えてずれていると判定されているため、ミラー要素１６Ｃの位置及び誤差ΔＥｋｉの情報が制御部３６ａに供給される。
【００４８】
この後、動作はステップ１３０に移行して、制御部３６ａは、誤差が大きいと判定されたミラー要素１６Ｃの補正値として誤差ΔＥｋｉを記憶装置３３に記憶させる。この補正値はこの後のウエハの露光でも使用される。さらに、制御部３６ａは、そのミラー要素１６Ｃからの反射光（ドットパターン５３Ｃ）の位置を誤差ΔＥｋｉを相殺して補正するように、ＳＬＭ制御系１７に制御情報を供給する。これによって、ミラー要素１６Ｃの傾斜角が補正され、図５（Ｂ）に矢印４７Ｃで示すように、そのミラー要素１６Ｃからの反射光の入射面２５Ｉにおける位置が補正される。
【００４９】
その後、ステップ１３２において、制御部３６ａは監視対象のミラー要素１６の組を示すパラメータｋの値に１を加算し、次のステップ１３４において、パラメータｋが所定の上限Ｋに達したかどうか、すなわちＳＬＭ１４の全部のミラー要素１６の状態の監視が終了したかどうかを判定する。ここでは、上限Ｋは、ＳＬＭ１４のミラー要素１６の全部の組の数よりも１多く設定されている。そして、パラメータｋがＫより小さいとき、動作はステップ１２０に戻りステップ１２０〜１３４までの監視動作が繰り返される。
【００５０】
具体的に、次のステップ１２０〜１３４では、図６（Ａ）に示すＳＬＭ１４の第２組５２Ｂのミラー要素１６Ｅ〜１６Ｈからの反射光によるドットパターン５３Ｅ〜５３Ｈが入射面２５Ｉで往復移動して、その入射位置が特定される。そして、最後に、図６（Ｂ）に示すように、ＳＬＭ１４の最後の組５２ＥＮのミラー要素１６からのドットパターン５３ＥＮ４等の入射位置が特定される。また、これまでの工程で、２つのミラー要素１６Ｔ１，１６Ｔ２からのドットパターン５３Ｔ１，５３Ｔ２の点線で示す入射位置が、ステップ１３０で目標位置に補正されている。
【００５１】
ステップ１３４で全部のミラー要素１６の状態の監視及び傾斜角の補正が終了したときに動作はステップ１３８に移行する。なお、１枚のウエハＷの露光中に全部のミラー要素１６の監視が終了しないときには、複数枚のウエハの露光に渡って全部のミラー要素１６の監視を行ってもよい。そして、ステップ１３８で光源１０の発光が停止され、次のステップ１４０で次のウエハの露光を行う場合には動作はステップ１０６に戻り、ステップ１０６〜１３８の動作が繰り返される。そして、ステップ１２０〜１３４の動作が実行された後では、傾斜角が補正されたミラー要素１６を有するＳＬＭ１４によって入射面２５Ｉ（照明瞳面ＩＰＰ）に設定される光量分布は、図７（Ａ）の光量分布５６Ａに示すように目標とする光量分布５５により近づいている。
【００５２】
このように本実施形態によれば、ウエハＷの露光中にＳＬＭ１４のミラー要素１６の状態が監視でき、対応するドットパターン５３の位置が目標位置からずれているときにはそのミラー要素１６の傾斜角が補正される。従って、露光工程のスループットを低下させることなく、常にレチクルＲに対して最適な照明条件のもとで、レチクルＲのパターンの像をウエハＷに高精度に露光できる。
【００５３】
なお、本実施形態では、例えば比較部３６ｂで計測される入射面２５Ｉ（照明瞳面ＩＰＰ）の光量分布５６と目標とする光量分布５５とのずれが許容範囲を超えているときに、ウエハＷの露光を行うことなく、ステップ１２０〜１３４のＳＬＭ１４の監視又はモニターを実行して、ＳＬＭ１４のミラー要素１６の傾斜角を補正してもよい。
【００５４】
本実施形態の効果等は以下のとおりである。
本実施形態の露光装置ＥＸは、レチクル面Ｒａ（被照射面）に露光用の照明光ＩＬを照射する照明装置８を備え、照明装置８は、並列に配置されてそれぞれに入射する光の方向（状態）を制御して反射可能な複数のミラー要素１６（反射要素）を有するＳＬＭ（空間光変調器）１４の状態を監視する監視装置２６を備えている。監視装置２６は、複数のミラー要素１６の反射面に対して光学的フーリエ変換面（所定の位置関係）の関係にある検出面ＨＰ（第１面）に、複数のミラー要素１６で反射された光を導く検出用光学系２３（第１光学系）と、ＳＬＭ１４のミラー要素１６を駆動する駆動基板部１５（駆動装置）に対して、複数のミラー要素１６のうち第１組のミラー要素１６Ａ〜１６Ｄからの反射光によって検出面ＨＰ（及びこれと等価な入射面２５Ｉ）に形成されるドットパターンの動きを、他のミラー要素１６からの反射光によって検出面ＨＰに形成されるドットパターンの動きとは異ならせる駆動信号を供給するＳＬＭ制御系１７（駆動制御装置）と、検出面ＨＰの光量分布を検出する撮像素子２２と、撮像素子２２の検出結果より検出面ＨＰ（ひいては入射面２５Ｉ又は照明瞳面ＩＰＰ）におけるドットパターンの入射位置（画素領域４４の位置）を求める演算装置４０と、を備えている。
【００５５】
また、監視装置２６を用いたＳＬＭ１４の監視方法は、検出面ＨＰ及び入射面２５Ｉ（照明瞳面ＩＰＰ）に、複数のミラー要素１６で反射された光を導くステップ１０８と、第１組のミラー要素１６Ａ〜１６Ｄからの反射光によって検出面ＨＰに形成されるドットパターンの動きを、他のミラー要素１６からの反射光によって検出面ＨＰに形成されるドットパターンの動きとは異ならせるステップ１２０と、検出面ＨＰの光量分布を検出するステップ１２２と、その光量分布の検出結果よりそのドットパターンの入射位置を求めるステップ１２４，１２６と、を有する。
【００５６】
本実施形態によれば、第１組のミラー要素１６Ａ〜１６Ｄからの反射光（ドットパターン）の検出面ＨＰ（入射面２５Ｉ）における動きを、他のミラー要素１６からの反射光の動きとは異ならせることにより、その第１組のミラー要素１６Ａ〜１６Ｄからの反射光の検出面ＨＰ（入射面２５Ｉ）における入射位置を求めることができる。従って、ＳＬＭ１４を使用する場合に、その反射光の入射位置に対応するミラー要素１６の傾斜角等の状態を正確に監視又はモニターできる。
【００５７】
また、本実施形態では、一度に４個のミラー要素１６Ａ〜１６Ｄからの反射光（ドットパターン）を検出面ＨＰ（入射面２５Ｉ）で異なる周波数で動かしているため、１回の計測で４個のミラー要素の状態を個別に正確に監視できる。従って、ＳＬＭ１４のミラー要素１６の個数が多い場合でも、全部のミラー要素１６の状態を効率的に正確に監視できる。なお、本実施形態では、一度に４個のミラー要素１６からの反射光を動かしているが、一度に反射光を動かすミラー要素１６の数は任意である。また、１度に一つのミラー要素１６からの反射光のみを検出面ＨＰ（入射面２５Ｉ）で動かして、そのミラー要素１６の状態を監視してもよい。
【００５８】
また、ＳＬＭ制御系１７は、１つ又は複数の照明光ＩＬ（パルス光）が発光される毎に、例えばミラー要素１６Ａ〜１６Ｄからの反射光（ドットパターン）の検出面ＨＰ（入射面２５Ｉ）での位置を変更させるようにミラー要素１６Ａ〜１６Ｄを駆動してもよい。これによって、ＳＬＭ１４のミラー要素１６の状態を効率的に監視できる。
さらに、撮像素子２２は２次元に配列された画素を有するが、応答速度を速くするために、撮像素子２２の代わりに例えば１次元に配列された受光素子（画素）を有するラインセンサを使用してもよい。
【００５９】
また、本実施形態の照明装置８は、光源１０からの照明光ＩＬでレチクル面Ｒａを照明する照明装置である。照明装置８は、複数のミラー要素１６を有するＳＬＭ１４と、本実施形態のＳＬＭ１４の監視装置２６と、光源１０からＳＬＭ１４の複数のミラー要素１６に入射し、複数のミラー要素１６で反射された光を検出面ＨＰと等価な入射面２５Ｉ及び照明瞳面ＩＰＰ（第２面）に導く入射光学系１８及びリレー光学系２４よりなる光学系（第２光学系）と、照明瞳面ＩＰＰの光をレチクル面Ｒａに照射するコンデンサー光学系３２と、を有する。そして、露光装置ＥＸは、照明光ＩＬ（露光光）でレチクルＲのパターンを照明し、照明光ＩＬでそのパターン及び投影光学系ＰＬを介してウエハＷ（基板）を露光する露光装置であって、本実施形態の照明装置８を備え、照明装置８でレチクル面Ｒａを照明する。
【００６０】
また、本実施形態の照明装置８を用いた照明方法は、ＳＬＭ１４の複数のミラー要素１６で反射された光を互いに等価な検出面ＨＰ及び入射面２５Ｉ（照明瞳面ＩＰＰ）に導くステップ１０８と、入射面２５Ｉ（照明瞳面ＩＰＰ）の照明光ＩＬをレチクル面Ｒａに照射するステップ１１２，１１４と、本実施形態のＳＬＭ１４の監視方法を用いて、ＳＬＭ１４の第１組のミラー要素１６Ａ〜１６Ｄからの反射光の検出面ＨＰ（入射面２５Ｉ）における入射位置を求めるステップ１２６と、を有する。さらに、本実施形態の露光方法はその照明方法を使用している。
【００６１】
本実施形態によれば、ウエハＷの露光とＳＬＭ１４のミラー要素１６の状態の監視又はモニターとを並行して行うことができるため、ＳＬＭ１４の監視に際して露光工程のスループットが低下することがない。さらに、ミラー要素１６からの反射光の検出面ＨＰ（入射面２５Ｉ）における位置が目標位置から許容範囲を超えてずれているときには、そのミラー要素１６の傾斜角を補正しているため（ステップ１２８，１３０）、レチクルＲのパターンを常に最適化された照明条件で照明できる。
【００６２】
なお、上記の実施形態では、ＳＬＭ１４の複数のミラー要素１６（例えばミラー要素１６Ａ〜１６Ｄ）からの反射光（ドットパターン）の入射面２５Ｉ及び検出面ＨＰにおける位置を動かすときに、互いに異なる周波数で動かしている。これとは別に、ＳＬＭ１４の例えば第１組５２Ａの４個のミラー要素１６Ａ〜１６Ｄからの反射光によるドットパターン５３Ａ〜５３Ｄの入射面２５Ｉ（及び検出面ＨＰ）での位置を動かすときに、図７（Ｂ）の矢印４８Ａ，４８Ｂ，４８Ｃ，４８Ｄで示すように、４個のドットパターン５３Ａ〜５３Ｄを互いに異なる方向に沿って配置された経路に沿って、同じ周波数（周期）で往復移動させてもよい。図７（Ｂ）の例では、４個のドットパターン５３Ａ〜５３Ｄは互いに４５°又は９０°異なる方向に移動している。この例でも、光量分布が変化する方向によって対応するミラー要素１６Ａ〜１６Ｄを識別できるため、ミラー要素１６Ａ〜１６Ｄからの反射光の入射位置を個別に正確に特定できる。
【００６３】
さらに、図７（Ｂ）に点線の矢印４８Ｅ及び４８Ｆで示すように、２つの監視対象のミラー要素１６からの反射光（ドットパターン）を入射面２５Ｉ（及び検出面ＨＰ）で動かすときに、２つの反射光を同じ方向に沿って動きが逆方向になるように動かしてもよい。この方法でも、２つの反射光を容易に識別できる。
また、上記実施形態において、光量分布の検出面ＨＰである撮像素子２２の受光面（第１面）は検出用光学系２３の射出瞳と共役な面（ミラー要素１６の反射面の光学的フーリエ変換面）であり、照明瞳面ＩＰＰと等価な面である。しかしながら、その検出面ＨＰは、その射出瞳と共役な面の近傍の面（光量分布がその射出瞳と共役な面での光量分布とほぼ同じ面）、照明瞳面ＩＰＰと共役な面、又は照明瞳面ＩＰＰと共役な面の近傍の面でもよい。
【００６４】
また、上記の実施形態では、入射面２５Ｉ又は照明瞳面ＩＰＰにおける光量分布を設定するために複数のミラー要素１６の直交する２軸の回りの傾斜角を制御可能なＳＬＭ１４が使用されている。しかしながら、ＳＬＭ１４の代わりに、それぞれ反射面の法線方向の位置が制御可能な複数のミラー要素（反射要素）のアレイを有する位相型の空間光変調器を使用する場合にも、上記の実施形態が適用可能である。この位相型の場合には、ミラー要素に入射する光は位相（状態）が例えば０°又は１８０°変化して反射されて、入射面２５Ｉ及び検出面ＨＰに入射する。このため、例えば監視対象のミラー要素からの反射光が例えば検出面ＨＰ（入射面２５Ｉ）のある画素領域に入射している状態で、そのミラー要素からの反射光の位相を１８０°変化させると、その画素領域及びこの近傍の領域で光量分布が変化して、反射光の位置が変化したような状態になる。このため、検出面ＨＰの光量分布のうちで、光量が変化（移動）した部分を検出することで、監視対象のミラー要素の位相の切り替えの状態を監視可能である。
【００６５】
また、上記の実施形態ではオプティカルインテグレータとして図１の波面分割型のインテグレータであるフライアイレンズ２５が使用されている。しかしながら、オプティカルインテグレータとしては、内面反射型のオプティカルインテグレータとしてのロッド型インテグレータを用いることもできる。
また、上記の実施形態の露光装置ＥＸ又は露光方法を用いて半導体デバイス等の電子デバイス（マイクロデバイス）を製造する場合、この電子デバイスは、図９に示すように、デバイスの機能・性能設計を行うステップ２２１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２２２、デバイスの基材である基板（ウエハ）を製造するステップ２２３、前述した実施形態の露光装置ＥＸ又は露光方法によりマスクのパターンを基板に露光する工程、露光した基板を現像する工程、現像した基板の加熱（キュア）及びエッチング工程などを含む基板処理ステップ２２４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程などの加工プロセスを含む）２２５、並びに検査ステップ２２６等を経て製造される。
【００６６】
言い替えると、上記のデバイスの製造方法は、上記の実施形態の露光装置ＥＸ又は露光方法を用いて、マスクのパターンを介して基板（ウエハＷ）を露光する工程と、その露光された基板を処理する工程（即ち、基板のレジストを現像し、そのマスクのパターンに対応するマスク層をその基板の表面に形成する現像工程、及びそのマスク層を介してその基板の表面を加工（加熱及びエッチング等）する加工工程）と、を含んでいる。
【００６７】
このデバイス製造方法によれば、露光工程のスループットを低下させることなく、レチクルのパターンを高精度に露光できるため、電子デバイスを効率的に高精度に製造できる。
なお、本発明は、例えば米国特許出願公開第２００７／２４２２４７号明細書、又は欧州特許出願公開第１４２０２９８号明細書等に開示されている液浸型露光装置にも適用できる。さらに、本発明は、ステッパー型の露光装置にも適用できる。
【００６８】
また、本発明は、半導体デバイスの製造プロセスへの適用に限定されることなく、例えば、液晶表示素子、プラズマディスプレイ等の製造プロセスや、撮像素子（ＣＭＯＳ型、ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、ＭＥＭＳ(Microelectromechanical Systems：微小電気機械システム)、薄膜磁気ヘッド、及びＤＮＡチップ等の各種デバイス（電子デバイス）の製造プロセスにも広く適用できる。
【００６９】
このように本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。
【符号の説明】
【００７０】
ＥＸ…露光装置、ＩＬＳ…照明光学系、Ｒ…レチクル、ＰＬ…投影光学系、Ｗ…ウエハ、ＩＰＰ…照明瞳面、８…照明装置、１０…光源、１４…ＳＬＭ（空間光変調器）、１５…駆動基板部、１６…ミラー要素、１７…ＳＬＭ制御系、２２…撮像素子、２３…検出用光学系、２６…監視装置、２５…フライアイレンズ、３６…照明制御部、４０…演算装置
【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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