(57)【要約】  基板等の物体上に露光されるパターンの像の線幅均一性を向上する露光装置である。光源（１０１）からの照明光（ＩＬ）でレチクル（１１９）及び投影光学系（１２０）を介してウエハ（１２１）を露光する露光装置において、照明光（ＩＬ）でレチクル（１１９）を照明する照明光学系中のレチクル（１１９）とほぼ共役な位置に、照明光（ＩＬ）の反射方向をそれぞれ制御可能な複数のミラー素子を含む反射素子アレイとしてのデジタルマイクロミラーデバイス（１２８）を配置し、デジタルマイクロミラーデバイス（１２８）の各ミラー素子の反射角を独立に制御することによって、レチクル（１１９）上の照明領域内の照度分布を制御する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの露光ビームで物体を露光する露光装置において、
前記露光ビームの反射方向をそれぞれ制御可能な複数の反射素子を含み、前記物体上の前記露光ビームの照明領域における照度分布を調整するために前記光源と前記物体との間に配置された反射素子アレイと、
前記物体に対する露光量を制御するための露光量制御データが格納された記憶装置と、
前記記憶装置に記憶されている前記露光量制御データに基づいて、前記反射素子アレイを制御する制御装置とを備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記反射素子アレイは、デジタルマイクロミラーデバイスからなることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記反射素子アレイを構成する各反射素子は、それぞれ前記露光ビームを第１及び第２の反射方向のいずれかに反射し、
前記光源からの前記露光ビームを前記反射素子アレイに導くビームスプリッタと、
前記第２の反射方向に反射された前記露光ビームを遮光する絞り部材とをさらに備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記露光量制御データは、前記物体上に形成されるパターン像の線幅分布が所定分布になるように設定されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項５】
前記物体は感光体が塗布された基板であり、
前記露光量制御データは、前記基板上の位置による前記感光体の塗布厚の不均一性及び現像特性の不均一性の少なくとも一方を補正するように設定されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項６】
前記反射素子アレイは、前記光源と前記物体との間の前記物体と実質的に共役の位置、又は該実質的に共役の位置から所定量だけずれた位置に配置されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項７】
前記物体の露光中に前記物体に対する前記露光ビームの積算露光量を求める演算装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記演算装置によって求められる積算露光量及び前記露光量制御データに基づいて、前記反射素子アレイを制御することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項８】
前記露光装置は、前記物体の露光中に前記露光ビームに対して前記物体を移動する走査露光型であることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項９】
前記物体の走査方向の位置情報を計測する位置検出装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記位置検出装置によって求められる位置情報及び前記露光量制御データに基づいて、前記反射素子アレイを制御することを特徴とする請求項８に記載の露光装置。
【請求項１０】
前記露光量制御データは、前記露光ビームの照明領域の走査方向の光量積算値が前記走査方向に直交する非走査方向に渡って実質的に均一となるように設定されることを特徴とする請求項８又は９に記載の露光装置。
【請求項１１】
前記反射素子アレイは、前記露光ビームの照明領域の走査方向の所定箇所に対応する領域に１本又は複数本のライン状に配列された複数の反射素子を含むことを特徴とする請求項８から１０のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１２】
前記制御装置は、前記反射素子アレイを制御して、前記露光ビームの照明領域の走査方向における幅を制御することを特徴とする請求項８から１１のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１３】
前記露光量制御データは、前記物体上の複数の区画領域のそれぞれに対して設定されていることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１４】
前記制御装置は、前記物体上の一つの区画領域の露光中に、前記露光量制御データに基づいて、前記照明領域内の照度分布を変更することを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１５】
前記反射素子アレイからの露光ビームで所定のパターンが形成されたマスクを照明し、該マスクのパターンの像を前記物体上に投影することによって、前記物体を露光する請求項１から１４のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１６】
前記光源と前記マスクとの間に配置され、前記光源からの露光ビームを均一な照度分布で前記反射素子アレイに入射させるオプティカルインテグレータをさらに備えた請求項１５に記載の露光装置。
【請求項１７】
光源からの露光ビームを物体に照射して、前記物体を露光する露光方法において、
前記物体上の複数の区画領域のそれぞれに対する露光量及び露光量分布の少なくとも一方を制御するための露光量制御データを求める第１工程と、
前記光源と前記物体との間に配置され、それぞれ前記露光ビームの反射方向を制御可能な複数の反射素子を含む反射素子アレイを用いて、
前記露光量制御データに基づき前記物体上の前記露光ビームの照明領域における照度分布を制御する第２工程とを有することを特徴とする露光方法。
【請求項１８】
請求項１から１６のいずれか一項に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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光ビームで物体を露光する露光技術に関し、更に詳しくは、例えば半導体素子、液晶表示素子、撮像素子（ＣＣＤ等）、及び薄膜磁気ヘッド等の各種デバイスを製造するためのフォトリソグラフィ工程中でマスクパターンを基板上に転写するために使用される露光技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子あるいは液晶表示素子等のデバイスの製造工程におけるフォトリソグラフィ工程では、マスクとしてのレチクル（又はフォトマスク等）に形成された回路パターンを投影光学系を介して基板としての感光材料（フォトレジスト等）が塗布されたウエハ又はガラスプレート上に投影する投影露光装置が用いられている。かかる投影露光装置として、ステップ・アンド・リピート方式の静止露光型（一括露光型）の露光装置（例えばいわゆるステッパ）、及びステップ・アンド・スキャン方式の走査露光型の露光装置（例えばいわゆるスキャニング・ステッパ）等が使用されている。【０００３】
例えば半導体素子の製造工程で使用される投影露光装置における１つの基本的な機能として、ウエハの各ショット領域内の各点に対する積算露光量（積算露光エネルギー）を適正範囲内に収めるための露光量制御機能がある。ステッパのような静止露光型の露光装置では、露光光源として超高圧水銀ランプのような連続光源、又はエキシマレーザ光源のようなパルスレーザ光源の何れを使用する場合でも、露光量制御方法としては基本的にはカットオフ制御が採用されていた。このカットオフ制御では、感光材料が塗布されたウエハへの露光光の照射中にその露光光の一部を分岐してインテグレータセンサと呼ばれる光電検出器に導き、このインテグレータセンサを介して間接的にウエハ上での露光量を検出し、この検出結果の積算値が当該感光材料で必要とされる積算露光量に対応する所定のレベル（クリティカルレベル）を超えるまでレーザ発光を続けるというような制御が行われる。具体的に、露光光が連続光の場合には、積算露光量がクリティカルレベルを超えたら露光光の光路をシャッタで閉じるというような制御が行われる。【０００４】
一方、スキャニング・ステッパ等の走査露光型の露光装置では、ウエハ上の一点だけに着目した露光量制御が適用できないために、上述のカットオフ制御が適用できない。そこで、露光光源がパルスレーザ光源の場合においては、第１の制御方式として、単純に各パルス照明光の光量を積算して露光量制御を行う方式（オープン露光量制御方式）が使用されていた。また、第２の制御方式として、例えば、特開平６−２５２０２２号公報に開示されているように、ウエハ上のスリット状の露光領域（レチクル上のスリット状の照明領域に共役な領域であって、ウエハはこの露光領域に対して相対走査される。）に対する積算露光量をパルス照明光毎にリアルタイムで計測し、その積算露光量に基づいて次のパルス照明光の目標エネルギーを制御する方式（パルス毎露光量制御方式）も使用されている。【０００５】
また、半導体素子の製造工程の内のウエハ・プロセスでは、ウエハ表面（ウエハ面）の酸化、絶縁膜形成、電極の蒸着、イオン打ち込み、露光、及びエッチングといった工程を多数回繰り返すことにより回路パターンが形成される。このプロセスにおいては、ウエハの大きさが６インチ（１５０ｍｍ）から８インチ（２００ｍｍ）、さらには１２インチ（３００ｍｍ）へと大型化してくると、感光材料の塗布膜厚がウエハ面内で不均一になる場合がある。更に、露光されたウエハ上の感光材料を現像する段階においても、ウエハ面内の場所によって現像特性の差が生じる場合がある。このような原因から、一枚のウエハにおいてショット領域の位置によって、さらには、ショット領域内の位置によってパターン線幅のシフトや解像不良が起こり製品の歩留まりを低下させる問題が生じている。この問題を解決するために、走査露光型の露光装置において、パルス照明光の光量をウエハ上の位置に応じて調整して、感光材料に照射される光量を補正する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。【０００６】
また、走査露光型の露光装置においては、ウエハ上の各ショット領域における各点の積算露光量はスリット状の照明領域の走査方向（短手方向）における照度の積分値である。そこで、ウエハ上の各点での積算露光量を制御するために、照明領域の走査方向の幅を非走査方向の複数の位置毎に機械的な機構で可変にした露光装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特許第３０９３５２８号公報
【特許文献２】特開平１０−３４０８５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、多数の機能の回路を１個のチップ上に集積して多くの機能を持たせたシステムＬＳＩの需要が高まっている。システムＬＳＩは、単機能の回路を用途に合わせて、詰め合わせたような構造になっている。この構造によって、例えばロジック回路及びメモリ回路を１つのチップに含めて、ロジックと、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＮＶＲＡＭ(Non-Volatile RAM)等のメモリとの特徴を併せ持つチップの製造が可能となる。このような半導体チップは製造工程を複雑化し、しばしば異なる回路毎に工程の最適化を図る必要がある。例えば、回路の寸法はそれぞれの回路の特性に敏感に影響するため、同一チップ上でロジック部分とメモリ部分とで最適な回路寸法が異なる。今後、ますます集積度が上がって各回路パターンの線幅の製造精度（線幅均一性）はより厳しくなる一方で、同一チップ上に組み込まれる異なる機能の回路の数が増加すると、各ショット領域の異なる機能の回路毎にそれぞれ所望の線幅均一性でパターンを転写することが困難になるという問題が生じている。【０００８】
また、感光材料の塗布膜厚及び／または現像特性がウエハ面内で不均一になることに起因して、一枚のウエハにおいてショット領域の位置、さらにはショット領域内の位置によってパターン線幅のシフトや解像不良が起こりデバイスの歩留まりを低下させるという問題に関して、上述の特許文献１に開示されているようにパルス照明光の光量をウエハ上での位置に応じて調整する方法では、非走査方向の光量分布を補正することはできないという問題がある。【０００９】
また、非走査方向の露光量分布を制御するために、照明領域の走査方向の幅を非走査方向の位置毎に機械的な機構で可変にする特許文献２に開示されている方式では、機械的な機構を用いるが故に、ショット領域間のステッピング移動中や１つのショット領域の露光中に照明領域の幅を高速に変更することは困難である。
本発明は斯かる事情の下になされたもので、基板等の物体上に露光されるパターンの像の線幅均一性を向上させることができる露光技術を提供することを第１の目的とする。【００１０】
また、本発明は、走査露光を行う場合に、基板等の物体上に露光されるパターンの像の線幅均一性を向上させることができる露光技術を提供することを第２の目的とする。
また、本発明は、そのような露光技術を用いるデバイス製造技術を提供することをも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明による露光装置は、光源からの露光ビームで物体を露光する露光装置において、その露光ビームの反射方向をそれぞれ制御可能な複数の反射素子を含み、その物体上のその露光ビームの照明領域における照度分布を調整するためにその光源とその物体との間に配置された反射素子アレイと、その物体に対する露光量を制御するための露光量制御データが格納された記憶装置と、その記憶装置に記憶されているその露光量制御データに基づいて、その反射素子アレイを制御する制御装置とを備えたものである。【００１２】
斯かる本発明によれば、その反射素子アレイの個々の反射素子による露光ビームの反射方向を互いに独立に制御することによって、その物体上の照明領域の照度分布を制御できる。従って、その照明領域内の複数の局所的な領域毎に最適な露光量で露光を行うことができるため、その物体上に露光されるパターンの像の線幅均一性を向上できる。
なお、その物体を例えば所定のパターンを介して露光する場合には、そのパターン上の露光ビームの照明領域における照度分布を制御する。また、一括露光の場合には、一例としてその物体上の各局所領域に対する積算露光量が適正露光量に達したときに、当該局所領域を照明する反射素子を制御して、それ以降はその局所領域が露光ビームで照明されないようにすればよい。これによって、その物体上の局所領域毎に最適な露光量で露光が行えるようになる。【００１３】
本発明において、一例としてその反射素子アレイは、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）からなるものである。デジタルマイクロミラーデバイスは、例えばシリコン等の基板上に独立してチルト角を電気的に制御可能な微小な反射素子が数十万〜数百万個程度マトリックス状に敷き詰められたものである。また、その反射素子アレイとしては、現在例えばプロジェクタ等に用いられているデジタルマイクロミラーデバイスを使用することができる。【００１４】
また、一例として、その反射素子アレイを構成する各反射素子は、それぞれその露光ビームを第１及び第２の反射方向のいずれかに反射し、その光源からのその露光ビームをその反射素子アレイに導くビームスプリッタと、その第２の反射方向に反射されたその露光ビームを遮光する絞り部材とをさらに備えてもよい。この場合、各反射素子の反射方向をその第１又は第２の反射方向に切り替えることによって、それぞれ各反射素子からの露光ビームのその物体に対する照射又は非照射を切り替えることができる。従って、簡単な構成で、その物体上の局所的な照度分布を高速に制御できる。【００１５】
また、その露光量制御データは、その物体上に形成されるパターン像の線幅分布が所定分布になるように設定されてもよい。これによって、そのパターン像の線幅均一性をさらに向上できる。
また、その物体が感光体が塗布された基板であるときに、その露光量制御データは、その基板上の位置によるその感光体の塗布厚の不均一性及び現像特性の不均一性の少なくとも一方を補正するように設定されてもよい。これによって、感光体の塗布厚むら又は現像特性のむらに起因する線幅均一性の劣化を改善できる。【００１６】
また、その反射素子アレイは、その光源とその物体との間のその物体と実質的に共役の位置、又はこの実質的に共役の位置から所定量だけずれた位置に配置することができる。その反射素子アレイをその実質的に共役な位置に配置したときには、その反射素子アレイの露光ビームの反射方向の分布に応じてその物体上の照度分布が定まるため、照度分布の制御が容易である。一方、その反射素子アレイをその実質的に共役な位置から所定量だけずらして配置したときには、その反射素子アレイの各反射素子の境界部の像がその物体上に投影されないため、照度むらが低減される場合がある。【００１７】
また、その物体の露光中にその物体に対するその露光ビームの積算露光量を求める演算装置をさらに備え、その制御装置は、その演算装置によって求められる積算露光量及びその露光量制御データに基づいて、その反射素子アレイを制御してもよい。これによって、その物体上の積算露光量を高精度に制御できる。
また、一例として、その露光装置は、その物体の露光中にその露光ビームに対してその物体を移動する走査露光型である。【００１８】
このようにその露光装置が走査露光型である場合、その物体の走査方向の位置情報を計測する位置検出装置をさらに備え、その制御装置は、その位置検出装置によって求められる位置情報及びその露光量制御データに基づいて、その反射素子アレイを制御してもよい。これによって、走査露光後に物体上に露光されるパターンの像の線幅均一性を向上できる。
また、その露光量制御データは、その露光ビームの照明領域の走査方向の光量積算値がその走査方向に直交する非走査方向に渡って実質的に均一となるように設定されてもよい。この場合、走査露光後の物体上の積算露光量の分布が均一になる。もちろん、非走査方向における光量積算値の分布が不均一となるように露光量制御データを設定することもできる。
また、一例として、その反射素子アレイは、その露光ビームの照明領域の走査方向の所定箇所に対応する領域に１本又は複数本のライン状に配列された複数の反射素子を含むものである。この場合、そのライン状に配列された１本又は複数本の複数の反射素子は、例えばその物体の走査方向に直交する非走査方向にほぼ平行に配置される。これによって、細長い小型の反射素子アレイを用いるだけで、走査露光後の積算露光量の分布を制御できる。【００１９】
また、その制御装置は、その反射素子アレイを制御して、その露光ビームの照明領域の走査方向における幅を制御してもよい。これによって、例えば機械的に照明光学系の視野絞りの幅を制御する場合に比べて、高速にかつ細かいピッチでその照明領域の幅をより再現性よく制御できるため、非走査方向の積算露光量の分布を高精度に制御できる。
また、その露光量制御データは、その物体上の複数の区画領域のそれぞれに対して設定されてもよい。これによって、例えばその物体上の複数の区画領域毎に最適な露光量分布が異なる場合でも、各区画領域毎に露光量の分布を最適化できる。【００２０】
次に、本発明による露光方法は、光源からの露光ビームを物体に照射して、その物体を露光する露光方法において、その物体上の複数の区画領域のそれぞれに対する露光量及び露光量分布の少なくとも一方を制御するための露光量制御データを求める第１工程と、その光源とその物体との間に配置され、それぞれその露光ビームの反射方向を制御可能な複数の反射素子を含む反射素子アレイを用いて、その露光量制御データに基づきその物体上のその露光ビームの照明領域における照度分布を制御する第２工程とを有するものである。【００２１】
斯かる本発明によれば、その反射素子アレイの個々の反射素子による露光ビームの反射方向を互いに独立に制御することによって、その照明領域内の複数の局所的な領域毎に最適な照度分布で露光を行うことができる。従って、その物体上に露光されるパターンの像の線幅均一性を向上できる。
また、本発明によるデバイス製造方法は、本発明の露光装置又は露光方法を用いるものである。本発明の適用によって物体上に露光されるパターンの像の線幅均一性を向上できるため、システムＬＳＩのように複数の異なる機能の回路を組み合わせた構成のデバイスを高精度に製造できる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、物体上の局所領域毎に最適な露光量で露光を行うことができる。従って、基板等の物体上に露光されるパターンの像の線幅均一性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施形態の投影露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態のレチクル上の露光量マップを示す図である。
【図３】図２の露光量マップに対応する図１のＤＭＤ１２８の反射面を示す図である。
【図４】（ａ）はウエハ上の露光領域の照度分布の一例を示す図、（ｂ）は図４（ａ）の照度分布を補正するための補正露光量マップを示す図である。
【図５】（ａ）はレジストプロセスに起因するウエハ上の補正すべき露光量分布を示す図、（ｂ）は図５（ａ）に対応するレチクル上の補正露光量マップを示す図である。
【図６】（ａ）は第１の実施形態の積算露光量の変化の一例を示す図、（ｂ）は図６（ａ）に対応する単位時間当たりのエネルギーの変化を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態の投影露光装置の概略構成を示す図である。
【図８】図７の反射ミラー１１からレチクルＲまでの光路を示す斜視図である。
【図９】図７の反射ミラー１１のミラー素子部Ｄ１，Ｄ２の構成を示す透視図である。
【図１０】第２の実施形態のレチクルＲ上の露光量マップを示す図である。
【図１１】図１０のレチクルＲと照明領域４２Ｒとの相対的な位置の変化を示す平面図である。
【図１２】図１１の時刻ｔ1 における図７の反射ミラー１１のミラー素子部Ｄ１の各ミラー素子のオン又はオフの状態を示す透視図である。
【図１３】図１１の時刻ｔ2 における図７の反射ミラー１１のミラー素子部Ｄ１の各ミラー素子のオン又はオフの状態を示す透視図である。
【図１４】適正露光量が次第に大きくなる場合の、図１１の時刻ｔ2 における図７の反射ミラー１１のミラー素子部Ｄ１の各ミラー素子のオン又はオフの状態を示す透視図である。
【図１５】（ａ）はレジストプロセスに起因するウエハ上の補正すべき露光量分布を示す図、（ｂ）は図１５（ａ）に対応するショット領域上の補正露光量マップを示す図である。
【図１６】（ａ）は走査露光時のウエハ上の露光領域の照度分布の一例を示す図、（ｂ）は図１６（ａ）の照度分布で走査露光した後の非走査方向の積算露光量分布を示す図である。
【図１７】（ａ）は走査露光時のウエハ上の露光領域の幅を制御した場合の照度分布の一例を示す図、（ｂ）は図１７（ａ）の照度分布で走査露光した後の非走査方向の積算露光量分布を示す図である。
【図１８】第２の実施形態の変形例の投影露光装置の概略構成を示す図である。
【図１９】図１８の反射ミラー１１からレチクルＲまでの光路を示す斜視図である。
【図２０】（ａ）は図１８の投影露光装置においてミラー素子部Ｄ３を全部オン状態にしたときの照明領域４２Ｒの走査方向の照度分布を示す図、（ｂ）は図１８の投影露光装置においてミラー素子部Ｄ３を全部オフ状態にしたときの照明領域４２Ｒの走査方向の照度分布を示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
１１…反射ミラー、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３…ミラー素子部、１２…照明系、１３…ビームスプリッタ、１６…エキシマレーザ光源、３３…ＤＭＤ駆動装置、３７…コンデンサーレンズ、ＰＬ…投影光学系、Ｒ…レチクル、Ｗ…ウエハ、ＳＡ…ショット領域、４２Ｒ…照明領域、４２Ｗ…露光領域、５０…主制御装置、５１…記憶装置、５４Ｗ…レーザ干渉計、５５…遮光体、１０１…水銀ランプ、１２６…ビームスプリッタ、１２７…コンデンサーレンズ、１２８…デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）、１２９…遮光体、１１９…レチクル、１２０…投影光学系、１２１…ウエハ、１２５…主制御系、１３０…記憶装置、１３１…ＤＭＤ駆動装置
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
［第１の実施形態］
以下、本発明の好ましい第１の実施形態につき図１〜図６を参照して説明する。本例は、一括露光型の露光装置としてのステッパよりなる投影露光装置で露光を行う場合に本発明を適用したものである。
図１は、本例の投影露光装置の概略構成を示し、この図１において、露光用の光源としては水銀ランプ１０１が使用されている。ただし、露光用の光源としては、ＫｒＦ（波長２４８ｎｍ）若しくはＡｒＦ（波長１９３ｎｍ）等のエキシマレーザ、Ｆ2 レーザ（波長１５７ｎｍ）、ＹＡＧレーザの高調波発生装置、又は固体レーザ（半導体レーザ等）の高調波発生装置等も使用することができる。水銀ランプ１０１からの露光ビームとしての照明光ＩＬは、楕円鏡１０２によって集光された後、集光光学系１０３ａ及び所望の波長帯の光（例えばｉ線）を選択する光学フィルタ１０３ｂを含む集光フィルタ系１０３を経てシャッタ１０４に達する。シャッタ１０４は、タイマ制御系１０６からの指令に基づいてシャッタ制御機構１０５により開閉される。シャッタ１０４が開状態の場合、照明光ＩＬはインプットレンズ１０７を介してほぼ平行光束となって、オプティカル・インテグレータ（ユニフォマイザ又はホモジナイザ）としてのフライアイレンズ１０８に入射する。【００２６】
フライアイレンズ１０８の射出面（照明光学系の瞳面）には多数の２次光源像が形成され、これらによりレチクル１１９を照明する照明光ＩＬの照度分布が平坦化される。フライアイレンズ１０８を通過した照明光ＩＬは、反射率が９８％程度のビームスプリッタ１０９に入射する。ビームスプリッタ１０９で反射された照明光ＩＬは、第１リレーレンズ１１３を経て、ブラインド駆動系１１５により開口の形状が制御された照明用ブラインド（可変視野絞り）１１４上で所定の可変の照明領域を照明する光束に制限される。装置全体の動作を制御する主制御系１２５が、ブラインド駆動系１１５を介して照明用ブラインド１１４の開口の形状、ひいてはレチクル１１９上の照明領域の形状を制御する。照明用ブラインド１１４を通過した照明光ＩＬが、第２リレーレンズ１１６、ビームスプリッタ１２６、及びコンデンサーレンズ１２７を介して、反射素子アレイとしてのデジタルマイクロミラーデバイス（以下、ＤＭＤと言う。）１２８の反射面を均一な照度分布で照明する。後述のようにＤＭＤ１２８は反射面のチルト角が可変の微小な反射素子としての多数のミラー素子を備えており、ＤＭＤ１２８の反射面は、マスクとしてのレチクル１１９のパターン面（パターン形成面）と共役な位置にある。主制御系１２５が、ＤＭＤ駆動装置１３１（制御装置）を介してＤＭＤ１２８の個々のミラー素子の反射面のチルト角を互いに独立に制御する。【００２７】
ＤＭＤ１２８からの反射光は、再びコンデンサーレンズ１２７及びビームスプリッタ１２６を経て絞り部材としての中央に円形の開口１２９ａが形成された遮光体１２９に入射する。遮光体１２９の代わりに、光を吸収する吸収体を使用することもできる。ＤＭＤ１２８の多数のミラー素子から所定の方向に反射された照明光ＩＬが、遮光体１２９の開口１２９ａを通過した後、コンデンサーレンズ１１８を介してレチクル１１９のパターン面の照明領域内のパターンを照明する。【００２８】
水銀ランプ１０１、楕円鏡１０２、及び集光フィルタ系１０３を含んで露光用の光源装置の少なくとも一部が構成され、シャッタ１０４、インプットレンズ１０７、フライアイレンズ１０８、ビームスプリッタ１０９、第１リレーレンズ１１３、照明用ブラインド（可変視野絞り）１１４、第２リレーレンズ１１６、ビームスプリッタ１２６、コンデンサーレンズ１２７、ＤＭＤ１２８、遮光体１２９、及びコンデンサーレンズ１１８を含んで照明光学系の少なくとも一部が構成されている。【００２９】
照明光ＩＬのもとで、レチクル１１９の照明領域内のパターンが両側（又は片側）テレセントリックな投影光学系１２０を介して投影倍率β（βは例えば１／４、１／５等の縮小倍率）で、基板としてのフォトレジスト（感光体又は感光材料）が塗布されたウエハ１２１の一つのショット領域上の露光領域に投影露光される。ウエハ１２１の表面は、それぞれレチクル１１９のパターンの像が転写される多数の矩形のショット領域（区画領域）に区画されている。レチクル１１９上の照明領域とウエハ１２１上の露光領域とは共役であり、ウエハ１２１上の露光領域は照明領域とみなすこともできる。ウエハ１２１は例えば半導体（シリコン等）又はＳＯＩ(silicon on insulator)等の直径が２００〜３００ｍｍ程度の円板状の基板である。【００３０】
なお、本例ではＤＭＤ１２８の反射面とレチクル１１９のパターン面とが光学的に共役な位置に配置されているため、ＤＭＤ１２８を構成する各ミラー素子による照明光ＩＬの反射光の分布がほぼそのままレチクル１１９の照明領域（又はウエハ１２１上の露光領域）の照度分布に対応する。しかしながら、ＤＭＤ１２８上の各ミラー素子の境界がレチクル１１９のパターン面に格子状に投影されて、照度分布が許容範囲から外れる恐れがある場合は、ＤＭＤ１２８の反射面をレチクル１１９のパターン面と共役な位置から所定量だけ（ここでは、その照度分布がその許容範囲内に収まるまで）ずれた位置に配置してもよい。【００３１】
また、照明光学系において、ビームスプリッタ１０９を透過した照明光は、集光レンズ１１０を介して光電変換用の光センサであるインテグレータセンサ１１１に入射し、この出力信号が照度算出系１１２に供給される。インテグレータセンサ１１１は、例えばレチクル１１９のパターン面とほぼ共役な位置にある。例えばレチクル１１９に回路パターンが形成されていない場合（透過率が１）の、ウエハ１２１での単位時間当たりの露光エネルギーとインテグレータセンサ１１１上での照度との間の換算係数が予め照度算出系１１２に記憶されている。照度算出系１１２においてインテグレータセンサ１１１の出力信号にその換算係数を乗ずることにより、ウエハ１２１での単位時間当たりの露光エネルギー（照度）が求められる。求められた単位時間当たりの露光エネルギーは主制御系１２５（積算露光量を求める演算装置）に供給される。さらに、この露光時の単位時間当たりの露光エネルギーでウエハ１２１（フォトレジスト）上での適正露光量を除算して得られる露光時間をタイマ制御系１０６に入力する。これに応じてタイマ制御系１０６が、一例としてその露光時間だけシャッタ１０４を開状態にすることにより、ウエハ１２１上での露光量を制御できる。【００３２】
ただし、本例では後述のようにＤＭＤ１２８においても、各ミラー素子の反射角の制御によって各ミラー素子によって反射される照明光毎の露光時間（積算露光量）が制御できる。
また、レチクル１１９上にパターンの特性（パターン線幅、パターンの繰り返し周期（ピッチ）、パターン密度など）が異なる複数の部分領域（局所領域）ＰＴｉ（ｉ＝１，２，…）が存在する場合には、レチクル１１９上の複数の部分領域ＰＴｉ毎に積算露光量を制御する。このために、レチクル１１９上の部分領域ＰＴｉ毎に、各部分領域ＰＴｉの特性に応じて決定された適正露光量Ｐｉが求められる。そして、ウエハ１２１上での単位時間当たりの露光エネルギーＥで各部分領域ＰＴｉ毎の適正露光量Ｐｉを除算すると、各部分領域ＰＴｉ毎の露光時間ｔｉ（ｉ＝１，２，３…）が求められる。【００３３】
すなわち、以下のような関係がある。
ｔｉ＝Ｐｉ／Ｅ（ｉ＝１，２，…）  …（１）
なお、ウエハ１２１上における単位時間当たりの露光エネルギーＥは、投影光学系ＰＬの像面側に到達する平均的な露光エネルギーをウエハ１２１の露光を開始する前に計測することによって決めることができる。また、本例においては、露光時間ｔｉの中で最も長い時間ｔｉmaxがタイマ制御系１０６に供給され、その最長露光時間ｔｉmaxが経過したときにシャッタ１０４が閉じられる。【００３４】
また、本例においては、インテグレータセンサ１１１を介して計測される単位時間当たりの露光エネルギーΔＥの積算値が適正露光量Ｐｉとなった時点でその部分領域ＰＴｉへの露光を停止する。すなわち、主制御系１２５は、インテグレータセンサ１１１を介して計測される単位時間当たりの露光エネルギーΔＥの積算値に基づいてＤＭＤ１２８の各ミラー素子のチルト角を制御して、各部分領域ＰＴｉの積算露光量が適正露光量Ｐｉとなるように、各部分領域ＰＴｉ毎に露光時間を制御する。これにより、レチクル１１９上のパターン特性に応じて積算露光量が最適化されて、ショット領域内におけるパターンの像の線幅均一性を向上させることができる。【００３５】
このようにパターンの特性が異なる複数の部分領域ＰＴｉを持つレチクル１１９を介してウエハ１２１上のショット領域を露光する場合に、そのショット領域の露光中に、レチクル１１９上の部分領域ＰＴｉに対応する照明領域内の照度分布を制御（調整）することによって、その部分領域ＰＴｉに対応するショット領域内の局所領域毎に積算露光量を最適化することができる。【００３６】
なお、レチクル１１９上の部分領域ＰＴｉ毎の適正露光量Ｐｉは露光量マップ情報として主制御系１２５に接続された記憶装置１３０に予め格納されている。露光量マップ情報は、例えばレチクル１１９上のパターンをテストウエハ上に転写し、そのテストウエハ上に形成されたパターン像の線幅などを計測し、その計測結果に基づいて作成されるもので、ショット領域内において各パターンが所望の線幅となるように求められたデータである（第１工程）。【００３７】
また、その記憶装置１３０には、後述のように、照明光学系による照明光ＩＬの照度むら、及びウエハ１２１上のフォトレジストの塗布厚のむら、現像むらに起因して生じる現像後のパターンの線幅の変化を補正するために、積算露光量に加算（値が負の場合には減算）される補正露光量を含む補正マップも格納されている。その補正マップは、一例としてウエハ１２１上の各ショット領域毎に設定されるものであるが、各ショット領域をさらに分割した部分領域毎に設定してもよい。露光時に主制御系１２５は、記憶装置１３０に記憶されているその露光量マップ及び補正マップに基づいてウエハ１２１上の各ショット領域の積算露光量を所望の分布にするために、照明光ＩＬの照射を制御する。一例として、上述の露光量マップで定まる適正露光量にその補正マップで定まる露光量を加算して得られる積算露光量の分布となるように、各ショット領域の露光中に、各部分領域に対する照明光ＩＬの照度分布が制御される（第２工程）。この場合の照度分布の制御は、そのレチクル１１９上の照明領域内の照度分布の制御、及びウエハ１２１上のショット領域内の照度分布の制御のうちの少なくとも一方の意味を含むものである。【００３８】
以下、投影光学系１２０の光軸ＡＸに平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で図１の紙面に垂直な方向にＸ軸を取り、図１の紙面に平行な方向にＹ軸を取って説明する。このとき、レチクル１１９は、レチクルステージ１３２上に吸着保持され、レチクルステージ１３２は、レチクルベース（不図示）上のＸＹ平面内でレチクル１１９の位置決めを行う。レチクルステージ１３２のＸＹ平面内での位置を計測するためのレーザ干渉計システム（不図示）も備えられている。【００３９】
一方、ウエハ１２１は、不図示のウエハホルダを介してウエハステージ１３３上に吸着保持され、ウエハステージ１３３は、ウエハベース１３４上のＸＹ平面内でＸ方向及びＹ方向にステップ移動してウエハ１２１の位置決めを行う。ウエハステージ１３３のＸＹ平面内での位置を計測するためのレーザ干渉計システム（不図示）も備えられている。主制御系１２５は、それらのレーザ干渉計システムの計測値に基づいてレチクルステージ１３２の位置決め及びウエハステージ１３３のステップ移動を行う。また、レチクル１１９のアライメントを行うためのレチクルアライメント顕微鏡（不図示）及びウエハ１２１のアライメントを行うためのアライメントセンサ（不図示）も備えられている。【００４０】
ウエハ１２１の露光時には、照明光ＩＬをレチクル１１９に照射して、レチクル１１９のパターンを投影光学系１２０を介してウエハ１２１上の一つのショット領域上に転写する動作と、ウエハステージ１３３を駆動してウエハ１２１をＸ方向、Ｙ方向にステップ移動して、ウエハ１２１上の次のショット領域を投影光学系１２０の露光領域に移動する動作とが繰り返される。【００４１】
さて、レチクル１１９の照明領域内のパターンの像でウエハ１２１上の各ショット領域を露光する際に、その照明領域内の複数の部分領域でパターン特性が異なる場合でも、本例によれば、その複数の部分領域に対する照明光ＩＬの露光時間を制御することによって、その各ショット領域内での積算露光量を所望の分布にすることができる。先ず、その露光量制御で使用する反射素子アレイとしてのＤＭＤ１２８（デジタルマイクロミラーデバイス）の構成につき説明する。【００４２】
ＤＭＤ１２８は、一例としてシリコン基板の下面にＸ方向及びＹ方向に所定ピッチで、互いに独立に電気的に反射面のチルト角が制御可能な微小なミラー素子（反射素子）を数十万〜数百万個程度敷き詰めて構成されている。この場合、レチクル１１９上の照明領域内をＸ方向、Ｙ方向に多数の微小部分に分け、それぞれの微小部分にＤＭＤ１２８の対応するミラー素子からの照明光が照射されるように、そのミラー素子はマトリックス状に配置されている。【００４３】
ＤＭＤ１２８としては、現在、プロジェクタ等に広く用いられているデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）を使用することができる。ＤＭＤをプロジェクタに使用する際、各ミラー素子はそれぞれ約±１２°チルト角が変化する。この際に一例として、＋１２°及び−１２°のチルト角がそれぞれオン状態及びオフ状態に対応しているとともに、各ミラー素子のオン・オフは、デジタル制御によって１秒間に数千回のサイクルで切り替え可能である。各ミラー素子に光源からの光が照射されると、例えば−１２°（オフ状態）のミラー素子に反射された光は別配置された光吸収板に吸収され、＋１２°（オン状態）のミラー素子に反射された光は投影用レンズを通してスクリーンに照射される。そして、ＤＭＤ上の多数のミラー素子のオン・オフの回数を制御することによって投影像の濃度が表現されるようになっている。【００４４】
本例は、そのＤＭＤを用いて、そのスクリーンの代わりにレチクル１１９を照射するようにしたものである。現在、一般的に入手可能なＤＭＤは７２０×１２８０個のミラー素子が配置されているため、ウエハ上のショット領域の大きさ（ショットサイズ）を２０×３５ｍｍ2 とするならば、各ミラー素子からの照明光は２８μｍ角の領域を照射することに相当する。また、本例で使用されるＤＭＤ１２８は、図１に示すように、全体としての反射面がほぼ投影光学系１２０の光軸ＡＸに垂直であるため、各ミラー素子の個々の反射面はオン状態で光軸ＡＸに垂直な面と平行な０°、オフ状態で光軸ＡＸに垂直な面に対して１２°あるいは−１２°の一方にチルトするものが望ましい。このとき、図１において、ＤＭＤ１２８内のオン状態のミラー素子で反射された照明光ＩＬは、第１方向に反射され、遮光体１２９の開口１２９ａを通過してレチクル１１９の照明領域内の対応する部分を照明する。一方、ＤＭＤ１２８内のオフ状態のミラー素子で反射された照明光ＩＬは、第２方向に反射され、遮光体１２９で遮光されてレチクル１１９には照射されない。主制御系１２５からＤＭＤ駆動装置１３１に切替指令が供給されると、ＤＭＤ駆動装置１３１は、ＤＭＤ１２８内の各ミラー素子のオンとオフとを切り替える。【００４５】
次に、本例の露光量制御動作について具体的に説明する。図２の露光量マップに示すように、レチクル１１９のパターン領域ＰＡには数種類（図２では３種類）の異なる機能でパターン特性も異なる回路が部分領域ＰＴ１，ＰＴ２，ＰＴ３に分けて形成されており、それぞれの部分領域に対する適正露光量がＤｏｓｅ１、Ｄｏｓｅ２、Ｄｏｓｅ３に設定されているものとする。その適正露光量は、上述の各部分領域ＰＴｉの適正露光量Ｐｉに対応するものである。そして、その適正露光量を得るための部分領域ＰＴ１〜ＰＴ３に対する露光時間は、単位時間当たりの露光エネルギーＥで適正露光量Ｄｏｓｅ１〜Ｄｏｓｅ３をそれぞれ除算することによって得られる。ここで、適正露光量の大きさは次の関係にあると仮定する。【００４６】
Ｄｏｓｅ１＜Ｄｏｓｅ２＜Ｄｏｓｅ３  …（２）
このとき、図１のレチクル１１９を介してウエハ１２１を露光する際の露光時間の上限を決定するための適正露光量としては、最も大きなＤｏｓｅ３が用いられる。すなわち、Ｄｏｓｅ３に対応する露光時間ｔ３が予め主制御系１２５からタイマ制御系１０６に供給され、各ショット領域の露光開始からの経過時間がｔ３に達した時点でシャッタ１０４が閉じられる。【００４７】
また、図３は、図２のレチクル１１９の部分領域ＰＴ１〜ＰＴ３に対応するＤＭＤ１２８上の部分領域ＭＤ１，ＭＤ２，ＭＤ３を示している。なお、図１のコンデンサーレンズ１２７及び１１８よりなる結像光学系によって、図３の配置は図２の配置に対して反転している。なお、本例の説明では簡略化のために、３つの部分領域に分けて説明するが、これに限定されるものでは無く、原理的にはＤＭＤ１２８を構成するミラー素子の個数を上限として照明領域を分割することが可能である。【００４８】
次に、図１のＤＭＤ１２８の動作について説明する。露光に先立ち、ＤＭＤ１２８の全ミラー素子はオン状態（チルト無し）であり、その反射光はレチクル１１９の全てのパターン領域（照明領域に一致しているとする）を照射可能な状態になっている。仮に、ウエハ１２１上で全く露光したくない領域は、一般にはレチクル１１９上の遮光パターンに対応しているので、適正露光量が０の領域は考える必要は無い。しかしながら、一度露光したウエハ上のショット領域に補正露光を施すような場合は、適正露光量を０と設定する領域が有り得る。このような場合は、その領域に対応するミラー素子を初めからオフ状態（チルト有り）にすることも可能である。また、ショット領域内の一部の領域を他の領域と異なる露光条件（露光光の偏光特性、照明ＮＡ等）で露光を行いたい場合には、その一部の領域に対応するミラー素子をはじめからオフ状態（チルト有り）で露光を行った後に、露光条件を変えてその一部の領域に対応するミラー素子のみをオン状態（チルト無し）にして露光を行っても良い。【００４９】
シャッタ１０４が開かれ露光が開始されると、照度算出系１１２によって主制御系１２５に送出された単位時間当たりの露光エネルギーΔＥの値を主制御系１２５は積算し、レチクル１１９を介してウエハ１２１に照射された積算露光量をリアルタイムで計測する。まず、積算露光量が最も小さな最適露光量Ｄｏｓｅ１に達したとき、図３のＤＭＤ１２８の対応する部分領域ＭＤ１内の全てのミラー素子をオフ状態とする。このとき、オフ状態のミラー素子からの反射光はミラー面が傾斜しているため、図１のコンデンサーレンズ１１８には導かれず遮光体１２９上に導かれる。このため図２のレチクル１１９のパターン領域ＰＡの部分領域ＰＴ１は照明されなくなって、この部分に対応するウエハ１２１上のショット領域内の局所領域はこれ以降照明光ＩＬが照射されない。すなわち、部分領域ＰＴ１は適正露光量Ｄｏｓｅ１に制御される。引き続き、積算露光量が適正露光量Ｄｏｓｅ２に達したとき、ＤＭＤ１２８の部分領域ＭＤ２内の全てのミラー素子がオフ状態となり、レチクル１１９の部分領域ＰＴ２に対応するウエハ１２１上のショット領域内の局所領域はこれ以降照明光ＩＬが照射されない。すなわち、部分領域ＰＴ２は適正露光量Ｄｏｓｅ２に制御される。また、積算露光量が適正露光量Ｄｏｓｅ３に達したときには、シャッタ１０４が閉じられるため、レチクル１１９の部分領域ＰＴ３に対応するウエハ１２１上のショット領域内の局所領域は、それ以降照明光ＩＬが照射されなくなり、部分領域ＰＴ３は適正露光量Ｄｏｓｅ３に制御される。この結果、ウエハ１２１上のショット領域では全面が適正露光量で露光される。このとき、ＤＭＤ１２８の部分領域ＭＤ３内の全てのミラー素子を単位時間当たりの露光エネルギーΔＥの積算値に基づいてオフ状態として、レチクル１１９の部分領域ＰＴ３に対応するウエハ１２１上のショット領域内の局所領域に照明光ＩＬが照射されないようにしても、なんら差し支えない。【００５０】
このようにして、本実施形態によれば、例えばシステムＬＳＩ用のように、局所的に異なるパターン特性を有するレチクル１１９のパターンをウエハ１２１上に露光する際に、各局所領域毎に最適な積算露光量で露光が行われるように、ＤＭＤ１２８を用いて各局所領域毎に照明光ＩＬの露光時間を制御している。従って、ウエハ１２１上のショット領域の全域に対して最適な積算露光量でパターン像の転写を行うことができ、パターン像の線幅均一性が向上する。【００５１】
なお、予め設定された最適な露光量の設定値には、前述のようなパターン特性に応じて設定される成分だけでなく、照明光学系による照明光ＩＬの照度均一性を補正するための成分やレジストプロセスに起因する成分（補正マップ）を重畳させてもよい。すなわち、照明光ＩＬはウエハ上の露光領域の全域に渡って照度が均一であることが望まれるが、必ずしも均一な照度分布で無い場合がある。【００５２】
例えば、図４（ａ）はウエハ上の露光領域１３５の照度分布の一例を示したもので、図４（ａ）において、露光領域１３５の周辺領域が他に比べて照度が低いものとする。これを補正するために、図４（ｂ）に示すように、レチクルの照明領域１３５Ｍにおいて、周辺領域の露光量を他の領域に比べて多めに設定する補正マップを設定する。すなわち、図４（ｂ）の補正マップは、図４（ａ）の照度分布に加算した場合に、露光領域１３５の全面で照度が均一となる照度（単位時間当たりの露光量）の補正値のマップである。その補正値に対応して図１のＤＭＤ１２８の各ミラー素子による各部分領域への露光時間を加減することで、ウエハ上の露光領域１３５内の各部分領域毎により適正な積算露光量分布で露光を行うことができる。【００５３】
一方、レジストプロセスに起因する補正成分は、図５（ａ）のようにウエハ１２１の中心からの同心円状に分布することが一般的である。図５（ａ）では色の濃い部分はより多めの露光をする必要があることを示すものとする。例えば、ウエハ１２１中のショット領域Ｆに着目したレチクル上での補正マップが図５（ｂ）であり、図５（ｂ）に示すような補正マップがウエハ１２１中のショット領域毎に設定される。今仮に、図２に示すレチクルパターンの露光を行うとき、図２の露光量マップに図４（ｂ）、及び図５（ｂ）の補正マップで定まる補正露光量を加えて得られる露光量マップに基づいて、ＤＭＤ１２８を制御して上記の実施形態と同様に露光を行うようにすればよい。
なお、レジストプロセスに起因する補正すべき露光量成分がウエハ１２１の中心に対して楕円状に分布する場合にも、同様に補正マップを定めることができることは言うまでもない。【００５４】
このように、ショット領域毎に最適露光量のマップを形成して露光を行う訳であるが、最適露光量の設定は最大露光量を１００％とするならば、約７０％〜１００％の範囲になることが予想される。このような場合には、露光を最短時間で行うとともに、それぞれの最適露光量で高精度に露光するために、ＤＭＤ１２８に照射される光量を１ショットの露光時間内において調整しても良い。すなわち、図６（ａ）のように、ウエハに対する積算露光量ΣＥが最適露光量の最小値Ｄｏｓｅ１（図６（ａ）では最大値の７０％）に達するまでは、図６（ｂ）に示すように照度（単位面積、単位時間当たりのエネルギー）ＩＵを大きくして短い時間で７０％に達するようにする。なお、図６（ａ）及び（ｂ）の横軸は、露光開始からの時間ｔｓである。このためには、図１の水銀ランプ１０１の出力を大きくするか、又は例えば水銀ランプ１０１とフライアイレンズ１０８との間に配置された光量調整機構（不図示）での減光量を少なくすればよい。そして、図６（ａ）の最適露光量が最大値の７０％〜１００％の間では、図６（ｂ）に示すように照度ＩＵを小さくして、それぞれのミラー素子のオン・オフの切り替え時刻を精度よく制御できるようにすれば良い。【００５５】
なお、本例においては、主制御系１２５は、照度算出系１１２から供給される単位時間当たりの露光エネルギーΔＥの積算値に基づいて、ＤＭＤ駆動装置１３１を介して各ミラー素子のオン状態からオフ状態への切替タイミングを制御しているが、照度算出系１１２からの出力を使わずに、上記（１）式に基づいて、レチクル１１９上の部分領域ＰＴ１，ＰＴ２，ＰＴ３に対応するショット領域内の各局所領域毎の露光時間ｔ１，ｔ２，ｔ３を求めておき、露光開始時点からの経過時間が順次露光時間ｔ１，ｔ２，ｔ３に達した時点で部分領域ＭＤ１，ＭＤ２，ＭＤ３内のミラー素子を順次オン状態からオフ状態に切替えるようにしてもよい。【００５６】
なお、光源がエキシマレーザのようなパルス光源の場合には、上記説明の単位時間当たりのエネルギー（例えば図６（ｂ）の照度ＩＵ）をパルス当たりのエネルギーに読み替えることで同様な効果が得られる。
なお、パルス光源から発射される各パルスのエネルギーがほぼ一定の場合には、図２のレチクル１１９の部分領域ＰＴ１，ＰＴ２，ＰＴ３に対応するショット領域内の各局所領域毎に目標照射パルス数Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３を決定しておき、露光開始時点からの照射パルス数のカウント値が順次目標照射パルス数Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３に達した時点で図３の部分領域ＭＤ１，ＭＤ２，ＭＤ３内のミラー素子を順次オン状態からオフ状態に切り替えるようにしてもよい。【００５７】
また、本例では、上述のように１ショットの露光中にＤＭＤ１２８の各ミラー素子のオン・オフを切り替えるものと説明したが、１ショットの露光中に各ミラー素子のオン・オフを交互に高速で繰り返し、オンである回数を調整するいわゆるデューティ制御を行っても良い。また、Ｘ線源を光源とする露光装置においても本例の露光量制御は有効である。
なお、本例においては、照明用ブラインド１１４を用いてレチクル１１９上における照明領域の形状、大きさを規定しているが、レチクル１１９上での照明領域の形状や大きさもＤＭＤ１２８を使って規定してもよい。
また、本例においては、照明光ＩＬの照度むら、レジストの塗布むら、現像むら等に起因するパターン線幅の変化を補正するために、補正マップを作成するようにしているが、これらの影響が少ない場合には補正マップを作成しなくてもよい。また、補正マップを作成せずに、パターンの特性、照明光ＩＬの照度むら、レジストの塗布むら、現像むら等を考慮した露光量マップだけを作成するようにしてもよい。【００５８】
［第２の実施形態］
次に本発明の第２の実施形態につき図７〜図２０を参照して説明する。本例は、スキャニング・ステッパよりなる走査露光型の投影露光装置（走査型露光装置）で露光を行う場合に本発明を適用したものである。
図７は、本例の走査型露光装置１０の概略構成を示し、この図７において、この走査型露光装置１０は、露光用光源にパルス光源としてのエキシマレーザ光源１６を用いたステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置である。走査型露光装置１０は、エキシマレーザ光源１６を含む照明系１２、この照明系１２からの照明光ＩＬにより照明されるレチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、レチクルＲから射出された照明光ＩＬをウエハＷ上に投射する投影光学系ＰＬ、ウエハＷを保持するＺチルトステージ５８が搭載されたＸＹステージ１４、及びこれらの制御系等を備えている。【００５９】
そして、照明系１２は、エキシマレーザ光源１６、ビーム整形光学系１８、エネルギー粗調器２０、フライアイレンズ２２、照明系開口絞り板２４、ビームスプリッタ２６、第１リレーレンズ２８、レチクルブラインド３０、第２リレーレンズ２９、ビームスプリッタ１３、コンデンサーレンズ３７、デジタルマイクロミラーデバイスを備えた反射ミラー１１、絞り部材としての遮光体５５、及びコンデンサーレンズ３２を有する。【００６０】
この照明系１２の上記構成各部について説明する。エキシマレーザ光源１６としては、ＫｒＦエキシマレーザ光源（発振波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ光源（発振波長１９３ｎｍ）等が使用される。なお、このエキシマレーザ光源１６に代えて、金属蒸気レーザ光源やＹＡＧレーザの高調波発生装置等のパルス光源や水銀ランプなどの連続光源を使用しても良い。エキシマレーザ光源１６の１パルス当たりのエネルギーの平均値は通常、所定の中心エネルギーＥ0 において安定化されているが、そのエネルギーの平均値はそのエネルギーＥ0 の上下の所定の可変範囲（例えば±１０％程度）で制御できるように構成されている。ビーム整形光学系１８は、エキシマレーザ光源１６からパルス発光されたレーザビームＬＢの断面形状を、該レーザビームＬＢの光路後方に設けられたフライアイレンズ２２に効率よく入射するように整形するもので、例えばシリンダレンズ、ビームエキスパンダ（いずれも図示省略）等で構成される。エネルギー粗調器２０は、ビーム整形光学系１８後方のレーザビームＬＢの光路上に配置され、ここでは、回転板３４の周囲に透過率（＝１−減光率）の異なる複数個（例えば６個）のＮＤフィルタ（図７ではその内の２個のＮＤフィルタ３６Ａ，３６Ｄが示されている。）を配置し、その回転板３４を駆動モータ３８で回転することにより、入射するレーザビームＬＢに対する透過率を１００％から等比級数的に複数段階で切り替えることができるようになっている。駆動モータ３８は、主制御装置５０によって制御される。フライアイレンズ２２は、エネルギー粗調器２０から射出されたレーザビームＬＢの光路上に配置され、レチクルＲを均一な照度分布で照明するために多数の２次光源を形成する。この２次光源から射出されるパルスレーザビームを以下においては、照明光ＩＬと呼ぶ。【００６１】
フライアイレンズ２２の射出面の近傍に、円板状部材からなる照明系開口絞り板２４が配置されている。この照明系開口絞り板２４には、等角度間隔で、例えば通常の円形開口よりなる開口絞り、小さな円形開口よりなりコヒーレンスファクタであるσ値を小さくするための開口絞り、輪帯照明用の輪帯状の開口絞り、及び変形光源法用に複数の開口を偏心させて配置してなる変形開口絞り（図７ではこのうちの２種類の開口絞りのみが図示されている。）等が配置されている。この照明系開口絞り板２４は、主制御装置５０により制御されるモータ等の駆動装置４０により回転されるようになっており、これによりいずれかの開口絞りが照明光ＩＬの光路上に選択的に設定される。照明系開口絞り板２４から射出された照明光ＩＬの光路上に、反射率が小さく透過率の大きなビームスプリッタ２６が配置され、更にこの後方の光路上に、レチクルブラインド３０を介在させて第１リレーレンズ２８及び第２リレーレンズ２９からなるリレー光学系が配置されている。【００６２】
レチクルブラインド３０は、固定ブラインドと可変ブラインドとを備え、固定ブラインドは、レチクルＲのパターン面に対する共役面から僅かにデフォーカスした面に配置され、レチクルＲ上の照明領域４２Ｒを規定する矩形開口が形成されている。また、レチクルブラインド３０中の可変ブラインドは、走査方向の位置及び幅が可変の開口部を形成し、更にこの開口部は走査露光の開始時及び終了時にそれぞれ走査方向の前縁部及び後縁部に対応し、主制御装置５０により駆動装置３１を介して図中の矢印方向の位置が制御され、レチクルＲ上の不要な部分の露光が防止されるようになっている。【００６３】
また、照明系１２内のビームスプリッタ２６による反射光路上には、集光レンズ４４及び光電変換素子よりなるインテグレータセンサ４６が配置されている。ビームスプリッタ２６で反射された照明光ＩＬは、集光レンズ４４を介してインテグレータセンサ４６で受光され、インテグレータセンサ４６の光電変換信号が、不図示のピークホールド回路及びアナログ・デジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器と略述する。）を介して出力ＤＳ(digit/pulse) として主制御装置５０（積算露光量を求める演算装置）に供給される。このインテグレータセンサ４６の出力ＤＳと、ウエハＷの表面上での照明光ＩＬの単位面積当たりのパルスエネルギー（露光量）との相関係数は予め求められて、主制御装置５０に記憶されている。【００６４】
第１リレーレンズ２８を経た後、レチクルブラインド３０の矩形の開口部を通過した照明光ＩＬは、第２リレーレンズ２９を通過してビームスプリッタ１３で反射され、コンデンサーレンズ３７を介して、反射ミラー１１を均一な照明分布で照明する。反射ミラー１１からの反射光は、再びコンデンサーレンズ３７、ビームスプリッタ１３、絞り部材としての遮光体（光吸収体でもよい）５５の開口５５ａ、及びコンデンサーレンズ３２を通過してレチクルＲ上の照明領域４２Ｒを均一に照射する。また、反射ミラー１１のレチクルＲの走査方向に対応する両端部の細長い領域に、第１の実施形態で使用されたデジタルマイクロミラーデバイスのミラー素子と同様のミラー素子（反射素子）がマトリックス状に配列されたミラー素子部Ｄ１及びＤ２が配置されている。ミラー素子部Ｄ１，Ｄ２とその背面の基板とから反射素子アレイとしてのデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）が構成されている。ミラー素子部Ｄ１，Ｄ２の各ミラー素子は、図１のＤＭＤ１２８の各ミラー素子と同様に反射面のチルト角が０°（第１の反射方向）のオン状態と、それ以外の所定角度（第２の反射方向）のオフ状態とに制御可能であり、それらのミラー素子がオン状態のときに反射された照明光ＩＬは、遮光体５５の開口５５ａを通過して、それらのミラー素子がオフ状態のときに反射された照明光ＩＬは遮光体５５で遮光される。【００６５】
このとき、レチクルブラインド３０の可動ブラインド、反射ミラー１１の反射面、及びレチクルＲのパターン面は互いに光学的な共役位置に配置される。照明領域４２Ｒの走査方向のエッジ部分に露光量分布の傾斜分布を持たせた方が良い場合があり、この様な場合のために、レチクルブラインド３０の固定ブラインドの位置はその共役位置から少しデフォーカスした位置に配置されている。【００６６】
投影光学系ＰＬは、ここでは両側テレセントリックな光学配置になるように配置された複数枚のレンズエレメントから構成されている。投影光学系ＰＬの投影倍率βは例えば１／４、１／５等の縮小倍率である。上述の如く、照明光ＩＬによりレチクルＲ上の照明領域４２Ｒが照明されると、そのレチクルＲに形成された照射領域４２Ｒ内のパターンを投影光学系ＰＬによって投影倍率βで縮小した像（部分倒立像）が、表面にフォトレジスト（感光材料）が塗布されたウエハＷ上の照射領域４２Ｒと共役なスリット状の露光領域４２Ｗに形成される。以下、投影光学系ＰＬの光軸に平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で図７の紙面に垂直な方向にＸ軸を取り、図７の紙面に平行な方向にＹ軸を取って説明する。ここでは、ＸＹ平面がほぼ水平面である。また、Ｙ軸に平行な方向（Ｙ方向）が走査露光時のレチクルＲ及びウエハＷの走査方向ＳＤであり、Ｘ軸に垂直な方向（Ｘ方向）がその走査方向に垂直な非走査方向ＮＳＤである。【００６７】
そして、レチクルＲはレチクルステージＲＳＴ上に吸着保持されている。レチクルステージＲＳＴは、ＸＹ平面内で微小駆動可能であるとともに、レチクルステージ駆動部４８によって走査方向（Ｙ方向）に所定のストローク範囲で走査される。この走査中のレチクルステージＲＳＴの位置は、レチクルステージＲＳＴ上に固定された移動鏡５２Ｒを介して外部のレーザ干渉計５４Ｒによって計測され、このレーザ干渉計５４Ｒの計測値が主制御装置５０に供給される。【００６８】
また、ウエハＷは、不図示のウエハホルダを介してＺチルトステージ５８上に吸着保持され、Ｚチルトステージ５８はＸＹステージ１４上に搭載されている。ＸＹステージ１４は、不図示のウエハベース上でウエハステージ駆動部５６によってＸＹ面内で走査方向であるＹ方向及びこれに直交するＸ方向に２次元駆動される。Ｚチルトステージ５８は、ウエハＷ上のＺ方向の位置（フォーカス位置）を調整すると共に、ＸＹ平面に対するウエハＷの傾斜角を調整する機能を有する。また、ＸＹステージ１４（ウエハＷ）の位置は、Ｚチルトステージ５８上に固定された移動鏡５２Ｗを介して外部のレーザ干渉計５４Ｗ（位置検出装置）により計測され、このレーザ干渉計５４Ｗの計測値が主制御装置５０に供給される。【００６９】
また、Ｚチルトステージ５８上のウエハＷの近傍に光電変換素子からなる照度むらセンサ５９が常設され、該照度むらセンサ５９の受光面はウエハＷの表面と同じ高さに設定されている。照度むらセンサ５９の検出信号が不図示のピークホールド回路及びＡ／Ｄ変換器を介して露光コントローラとして機能する主制御装置５０に供給される。主制御装置５０は、コンピュータを含んで構成され、露光動作が的確に行われるように、例えばレチクルＲとウエハＷとの同期走査、ウエハＷのステッピング、露光タイミング等を統括して制御する。また、本実施形態では、主制御装置５０は後述する走査露光の際の露光量制御も行う。【００７０】
具体的に、主制御装置５０は、例えば走査露光時には、レチクルＲがレチクルステージＲＳＴを介して＋Ｙ方向（または−Ｙ方向）に速度ＶR で走査されるのに同期して、ＸＹステージ１４を介してウエハＷが露光領域４２Ｗに対して−Ｙ方向（または＋Ｙ方向）に速度β・ＶR （βはレチクルＲからウエハＷに対する投影倍率）で走査されるように、レーザ干渉計５４Ｒ，５４Ｗの計測値に基づいてレチクルステージ駆動部４８、ウエハステージ駆動部５６をそれぞれ介してレチクルステージＲＳＴ、ＸＹステージ１４の位置及び速度を制御する。また、ステッピングの際に主制御装置５０は、レーザ干渉計５４Ｗの計測値に基づいてウエハステージ駆動部５６を介してＸＹステージ１４の位置を制御する。【００７１】
また、主制御装置５０は、制御情報ＴＳをエキシマレーザ光源１６に供給することによって、エキシマレーザ光源１６の発光パワー等を制御する。また、主制御装置５０は、エネルギー粗調器２０及び照明系開口絞り板２４をそれぞれモータ３８及び駆動装置４０を介して制御し、更にステージ系の動作情報に同期して駆動装置３１を介してレチクルブラインド３０中の可動ブラインドの開閉動作を制御する。このように本例では、主制御装置５０が、露光コントローラ及びステージコントローラの役目をも有している。これらのコントローラを主制御装置５０とは別に設けても良いことは勿論である。また、主制御装置５０には、記憶装置５１及びコンソール等の入出力装置６２が接続されている。記憶装置５１には、第１の実施形態と同様に、レチクルＲの部分領域毎の適正露光量を示す露光量マップや補正マップの情報が記憶されている。【００７２】
ここで、本例の特徴である反射ミラー１１について説明する。反射ミラー１１は、照明光ＩＬを良好に反射するために基板の高平面度の表面（反射面）上に誘電体多層膜あるいはアルミ薄膜等が形成されている部分と、その表面に沿って上記のようにデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）の複数個のミラー素子が配列された２つのミラー素子部Ｄ１，Ｄ２とを備えている。ミラー素子部Ｄ１，Ｄ２の個々のミラー素子の駆動は、ＤＭＤ駆動装置３３を介して主制御装置５０によってなされる。【００７３】
なお、反射ミラー１１の反射面の全面にミラー素子部Ｄ１，Ｄ２と同様のミラー素子が配列されていても構わないが、露光量制御のためには必ずしも全域がミラー素子である必要は無い。また、ミラー素子部Ｄ１，Ｄ２の代わりに１つのミラー素子部を設けてもよく、３つ以上のミラー素子部を設けてもよい。
図８は、反射ミラー１１とレチクルＲ上の照明領域４２Ｒとの共役関係を示し、この図８において、反射ミラー１１は反射面の裏面からの透視図となっている。また、反射ミラー１１の各点と照明領域４２Ｒの対応する点（ほぼ共役な点）とは、仮想的な文字“Ｆ”を用いて模式化して示すように、上下左右は反転するが１：１に対応している。図８に示すように、ミラー素子部Ｄ１，Ｄ２は、反射ミラー１１の反射面において走査方向の両端位置に非走査方向に沿ってライン状に配置され、その反射光はレチクルＲの照明領域４２Ｒの走査方向の縁部Ｒ１あるいは縁部Ｒ２に相当する位置を照射する。縁部Ｒ１及びＲ２はレチクルＲの走査方向が−Ｙ方向であればそれぞれ前縁部及び後縁部となり、レチクルＲの走査方向が＋Ｙ方向（方向ＳＤ（＋））であればそれぞれ後縁部及び前縁部となる。【００７４】
図９の透視図で示すように、ミラー素子部Ｄ１及びＤ２はともに、反射ミラー１１の走査方向（Ｙ方向）のエッジから走査方向にｎ行（各行をそれぞれｄ１1，ｄ１2，…，ｄ１n、及びｄ２1，ｄ２2，…ｄ２nとする）、非走査方向（Ｘ方向）にｍ列（各列をそれぞれ１，２，…，ｍとする）のマトリックス状にｎ×ｍ個のミラー素子が配置されているものとする。ｎ及びｍは１以上の任意の整数である。
このとき、走査方向のミラー素子の数（ｎ）は、照明領域４２Ｒの走査方向の全域を照射可能な数である必要はないが、非走査方向のミラー素子の数（ｍ）は、照明領域４２Ｒの非走査方向の全域に渡って照射可能となる数にすることが望ましい。【００７５】
ここで、図８において、例えばミラー素子部Ｄ１中の部分Ａのミラー素子（図８では隣接する複数のミラー素子に相当する）が図７のＤＭＤ駆動装置３３によってオフに（チルトされた状態）されたとすると、部分Ａのミラー素子からの反射光（一点鎖線で示す）はコンデンサーレンズ３７とコンデンサーレンズ３２との間の照明系の瞳位置に配置された遮光体（又は吸収体でもよい）５５で遮光され、レチクルＲ上の共役位置Ａ’には照明光は入射しない。仮に、走査露光中の時刻ｔａ〜ｔｂまでの間で、部分Ａのミラー素子がオフにされたとすると、レチクル上の領域Ｂの露光量は他の領域に比べて減少する。当然ながら、この領域Ｂに相当するウエハＷ上の領域の露光量も減少する。これはこの部分の露光領域の走査方向の幅が実質的に減少するためであり、オフにされるミラー素子の走査方向に沿った数（行数）が多いほど減少する露光量は大きくなる。なお、レチクルＲ上、あるいはウエハＷ上の光量を減少させたい領域とそうでない領域とを正確に分離するためには、反射ミラー１１はレチクルＲと光学的に共役な位置に配置する必要があるが、隣接する各ミラー素子との機械的な隙間が暗線として投影されないためには、反射ミラー１１を共役位置から僅かにずらして配置しても良い。【００７６】
また、図７の記憶装置５１には、予めオペレータによって入出力装置６２を介してショット領域内の露光量マップが使用されるレチクル毎に格納されている。
図１０は、レチクルＲのパターン領域ＰＡ内の露光量マップの一例を示し、この図１０において、そのパターン領域ＰＡには数種類の機能回路が部分領域ＰＴ１，ＰＴ２，ＰＴ３に分けて形成され、それぞれの適正露光量がＤｏｓｅ１、Ｄｏｓｅ２、Ｄｏｓｅ３（仮に、Ｄｏｓｅ１＞Ｄｏｓｅ２＞Ｄｏｓｅ３とする）に設定されているものとする。この露光量は、予めウエハＷ上の複数のショット領域にレチクルＲのパターンを転写して得られる転写像の内の孤立パターンの転写像の線幅分布の計測結果に基づいて求められたデータであり、その複数のショット領域のそれぞれのパターン線幅を均一化するデータであることが望ましい（第１工程）。孤立パターン（例えば、孤立ライン、コンタクトホールのパターン）の方が、密集パターンに比べて露光量に対して敏感であるため、かかる孤立パターンの転写像の線幅分布の計測結果に基づいて求められた複数のショット領域のそれぞれのパターン線幅を所望の線幅に均一化する露光量をデータとして用いることにより、より高精度な露光量制御を実現でき、パターン線幅の精度をより向上させることができる。このようにして決められた同一ショット内の露光量は平均露光量に対して数％〜１０％程度増減する範囲で設定されるものと予想される。【００７７】
以下に、図１０に示すパターンのレチクルＲを用いて、図７のウエハＷ上のフォトレジストを走査露光する工程を順を追って説明する。ここで、反射ミラー１１のミラー素子部Ｄ１，Ｄ２の全部のミラー素子がオン状態（照明領域４２Ｒの全域が照明光ＩＬで照射される状態）の走査露光で、フォトレジストに照射される露光量がパターン領域中で最も大きな適正露光量であるＤｏｓｅ１となるように、エネルギー粗調器２０のＮＤフィルタの選択とエキシマレーザ光源１６の発光パワーの調整との少なくとも一方を行って照明光ＩＬの強度が調整されているものとする。【００７８】
また、走査中のレチクルＲを示す図１１において、時刻ｔ0 において、照明領域４２Ｒは位置Ｂ１に示す位置関係にあるものとする。実際の走査型露光装置では、照明領域４２Ｒは不動であり、レチクルＲの方がレチクルステージの移動に伴って走査されるが、図１１では便宜的に照明領域４２Ｒを移動させてレチクルＲのパターン領域ＰＡとの位置関係を示すものとする。このとき、走査方向ＳＤ（−）の後縁部に相当する図７のレチクルブラインド３０の一方の可動ブラインドが閉じて、パターン領域ＰＡ（すなわち、それに対応するウエハＷ上のショット領域ＳＡ）の外周域が露光されないようになっている。走査の開始に同期して閉じていた可動ブラインドが開いて先ず部分領域ＰＴ１が露光され、照明領域４２Ｒが完全にパターン領域ＰＡにあるときには可動ブラインドは全開状態にある。この状態での走査露光は、照明領域４２Ｒの前縁部４２ＲＦが部分領域ＰＴ１の終端（位置Ｂ２）に達する時刻ｔ1 まで行われる。【００７９】
照明領域４２Ｒの前縁部が部分領域ＰＴ２に達した時刻ｔ1 において、図１２に示すように、反射ミラー１１の一方のミラー素子部Ｄ１のｄ１1〜ｄ１pのＰ行のミラー素子を順次、非走査方向の全域（ｍ列全て）に渡ってオフ状態（チルト有り）にして、図１１の部分領域ＰＴ２にはそのＰ行のミラー素子からの反射光が投影されないようにする。なお、図１２（図１３、図１４も同様）においては、オフ状態のミラー素子Ｍｄには斜線が施されている。図１２において、オフにされるミラー素子の行数Ｐは、部分領域ＰＴ２の積算露光量がＤｏｓｅ２となるように決められる。具体的には、前述したように全てのミラー素子がオン状態であるときに露光量がＤｏｓｅ１となるように設定されているので、このときの照明領域４２Ｒの走査方向の幅をＬとするならば、走査方向の幅がＬ×（Ｄｏｓｅ２／Ｄｏｓｅ１）となればよい。従って、行数Ｐのミラー素子の幅がＬ×（１−Ｄｏｓｅ２／Ｄｏｓｅ１）となるように決められる。図１１で照明領域４２Ｒの後縁部が部分領域ＰＴ１とＰＴ２との境界部に達したときに、部分領域ＰＴ１の露光は終了し、部分領域ＰＴ１はＤｏｓｅ１で露光される。【００８０】
これ以降、照明領域４２Ｒの前縁部（正確には、ｄ１p+1 行目のミラー素子からの反射光で露光される領域）が部分領域ＰＴ３（位置Ｂ３）に達する時刻ｔ2 まで、ミラー素子部Ｄ１のｄ１1〜ｄ１pのＰ行のミラー素子がオフの状態で露光が行われる。そして、時刻ｔ2 において、図１３に示すように、ミラー素子部Ｄ１中の１〜ｒ列でｄ１p+1〜ｄ１Qの行のミラー素子が順次オフにされる。この１〜ｒ列は図１１の部分領域ＰＴ３の非走査方向の幅Ｘ３を照射するミラー素子の数に相当している。行数Ｑのミラー素子の幅は前述と同様に、Ｌ×（１−Ｄｏｓｅ３／Ｄｏｓｅ１）となるように決められる。このようにして、図１１の照明領域４２Ｒの後縁部がパターン領域ＰＡの終端に達する時刻ｔ3 まで走査露光が行われる訳であるが、走査開始時と同様にパターン領域ＰＡ（すなわち、ウエハＷ上のショット領域ＳＡ）の外周域が露光されないように、走査方向の前縁部に相当するレチクルブラインド３０の一方の可動ブラインドが走査に同期して閉じられるようになっている。【００８１】
以上の説明では、走査露光が進むに従って走査すべきパターン領域の露光量が小さくなる場合を例に取って説明したが、仮にＤｏｓｅ３＞Ｄｏｓｅ２の場合があり得る。このような場合には、図１１の時刻ｔ2 において、それまでオフ状態であったミラー素子のうち、図１４の１〜ｒ列のｄ１p-s〜ｄ１pの行のミラー素子が順次オンにされるようにすればよい。行数Ｐ−Ｓのミラー素子の幅は前述と同様に、Ｌ×（１−Ｄｏｓｅ３／Ｄｏｓｅ１）となるように決められる。あるいは、照明領域４２Ｒの後縁部に配置されるミラー素子部Ｄ２の一部を予めオフ状態にしておき、その後縁部が部分領域ＰＴ２とＰＴ３との境界部に達したときにミラー素子部Ｄ２の部分領域ＰＴ３を照射する列を必要な行数でオンにするようにしてもよい。【００８２】
以上の工程により、ウエハＷ上の１つのショット領域の露光が完了し、レチクルＲ上の各部分領域毎にそれぞれ最適な露光量で露光が行われる（第２工程）。走査型露光装置では、次のショット領域の露光を行う際には直前のショット領域の走査方向とは逆の方向に走査露光するのが一般的である。この場合には、前記説明のミラー素子部Ｄ１を走査方向の前縁部に相当するミラー素子部Ｄ２に置き換えて動作させればよい。【００８３】
また、図７の記憶装置５１には、ウエハ上の感光材料の塗布膜厚の不均一や、現像時の不均一性等のデバイス製造工程に起因する線幅の変動成分を相殺するための補正露光量が、ウエハ上の位置毎に補正マップとして格納されている。
図１５（ａ）に示すように、この補正露光量は、ウエハＷの中心から同心円状（または楕円状）に分布するのが一般的である。図１５（ａ）では中心からの距離に比例して、より多めの露光量が必要であることを示しているが、中心からの距離の１次、２次、あるいはさらに高次の関数となる場合もある。例えば、オペレータは中心からの距離の関数を図７の入力装置６２に入力することで、記憶装置５１には各ショット領域ＳＡの位置毎に補正マップが設定されるようにすればよい。例えば、その中心座標が（ｘ，ｙ）であるショット領域ＳＡの補正マップは、入力された関数とショット領域ＳＡの形状とから計算されて図１５（ｂ）のように生成される。【００８４】
図１１から図１４を参照して説明した動作と同様に、照明領域４２Ｒとショット領域ＳＡとの位置関係において、図１５（ｂ）の補正マップに従って、図７の反射ミラー１１のミラー素子部Ｄ１あるいはＤ２のミラー素子を駆動すれば、デバイス製造工程に起因する線幅の誤差を補うための露光量で露光することができる。
また、図７の記憶装置５１には、露光装置（照明系１２）に起因する非走査方向の照度均一性を補正するためのデータも格納されている。ウエハ上のショット領域ＳＡの光量分布は露光領域内で均一であることが望まれるが、必ずしも均一とは限らない。【００８５】
例えば、図１６（ａ）に示すように、ウエハのショット領域ＳＡ上の露光領域ＩＡ内での照度分布が中央部で強く、周囲に向かって照度ＩＩＬが低下する分布であるとする。このとき、走査露光によってウエハ上の積算露光量ΣＥは、非走査方向ＮＳＤの各点毎にその走査方向ＳＤの照度を積算した図１６（ｂ）のような分布となる。すなわち、走査方向ＳＤの積算露光量分布は走査によって平坦化されるが、非走査方向ＮＳＤの積算露光量分布の不均一性は解消されない。これを解消する方法として、図１７（ａ）のようにウエハのショット領域ＳＡ上の露光領域ＩＡの走査方向ＳＤの幅を非走査方向ＮＳＤの位置毎に調整し、その積算露光量ΣＥが図１７（ｂ）のように均一となるようにすればよい。照明むら補正マップは、非走査方向ＮＳＤの位置毎にショット領域の走査方向の幅をデータとしたものであり、その照明むら補正マップも図７の記憶装置５１に記憶されている。【００８６】
この場合、図７の反射ミラー１１のミラー素子部Ｄ１あるいはＤ２の一方（又は両方を用いても良い）のミラー素子のオン／オフを切り替えて、照明領域４２Ｒの形状が図１７（ｂ）の露光領域ＩＡと同じ形状になるようにすれば良い。露光装置の照度均一性は露光条件によって経時的にも変化することが知られており、本例の方法では照明領域４２Ｒの形状を任意に変えられるので、様々な分布の照度不均一性を容易に補正することができる。【００８７】
なお、本例においては、上述のように図７の記憶装置５１に記憶された代表的な３種類のデータに応じた露光動作をそれぞれ独立に説明したが、それぞれのデータを複合的に用いた補正（重ね合わせた補正）も可能である。また、上述のような補正マップを使わずに各ショット領域に対する露光量制御を行うようにしてもよい。
以上の実施形態では、図７に示すように、反射ミラー１１に２つのミラー素子部Ｄ１，Ｄ２を有する場合について説明したが、どちらか一方の側にだけミラー素子部があっても構わない。また、走査型露光装置では照明領域４２Ｒの前縁部及び後縁部の照度分布にわざと傾斜を付けて、露光量均一性の精度を高める手法が用いられる場合がある。このような場合には、図１８のようにミラー素子部Ｄ３を反射ミラー１１の走査方向の中央部に配置した構成としても良い。【００８８】
図１８は、図７の走査型露光装置の変形例を示し、この図７に対応する部分に同一符号を付して示す図１８において、レチクルブラインド３０の矩形の開口部を通過した照明光ＩＬは、第２リレーレンズ２９を通過してコンデンサーレンズ４９を介して、光軸に対して４５°傾斜して配置された反射ミラー１１を均一な照明分布で照明する。反射ミラー１１からの下方への反射光は、コンデンサーレンズ４２、遮光体５５の開口、及びコンデンサーレンズ３２を通過してレチクルＲ上の照明領域４２Ｒを均一に照射する。また、反射ミラー１１の中央の細長い領域に、図７のミラー素子部Ｄ１と同様のミラー素子部Ｄ３が配置されている。ミラー素子部Ｄ３の各ミラー素子は、ミラー素子部Ｄ１の各ミラー素子と同様に反射面のチルト角が０°（第１の反射方向）のオン状態と、それ以外の所定角度（第２の反射方向）のオフ状態とに制御可能であり、それらのミラー素子がオン状態のときに反射された照明光ＩＬは、遮光体５５の開口を通過して、それらのミラー素子がオフ状態のときに反射された照明光ＩＬは遮光体５５で遮光される。そのミラー素子部Ｄ３もＤＭＤ駆動装置３３によって制御される。これ以外の構成は図７の走査型露光装置と同様である。【００８９】
図１８において、反射ミラー１１の全ての反射領域をレチクルＲと光学的に共役な位置に配置する必要はなく、ミラー素子部Ｄ３がある反射ミラー１１の中央がレチクルＲのパターン面と共役になるように、反射ミラー１１を配置すればよいので、光学系の配置が簡単になる利点がある。
図１９は、図１８の走査型露光装置の反射ミラー１１とレチクルＲ上の照明領域４２Ｒとの共役関係を示し、この図１９において、反射ミラー１１中のミラー素子部Ｄ３は、レチクルＲとの共役位置を中心に配置されたので、その反射光はレチクルＲ上の照明領域４２Ｒの走査方向の中央部分に相当する位置を照射する。ミラー素子部Ｄ３は走査方向にｎ行（各行をｄ３1，ｄ３2，…ｄ３n とする）、非走査方向にｍ列（各列を１，２，…ｍとする）のマトリックス状にｎ×ｍ個のミラー素子が配置されているものとする。ここで、例えば、ミラー素子部Ｄ３中の中央部分Ｃのミラー素子（図１９では隣接する複数のミラー素子に相当する。）が図１８のＤＭＤ駆動装置３３によってオフ状態（チルトされた状態）にされたとすると、オフにされたミラー素子からの反射光（点線で示す）は、コンデンサーレンズ４２とコンデンサーレンズ３２との間の光学的な瞳位置に配置された遮光体５５（又は吸収体でもよい）５５で遮光され、レチクルＲ上の共役位置Ｃ’には照明光は照射されない。【００９０】
仮に、走査露光の開始時刻ｔ0 で全てのミラー素子がオン状態（チルトされない状態）であり、時刻ｔａ〜ｔｂまでの間で、部分Ｃのミラー素子がオフにされたとすると、レチクルＲ上の領域Ｅの露光量は他の領域に比べて減少する。当然ながら、この領域Ｅに相当するウエハＷ上の領域の露光量も減少する。これはこの部分の露光領域４２Ｗの走査方向の幅が減少するため、オフになるミラー素子の走査方向に沿った数が多いほど減少する露光量は大きくなる。なお、レチクルＲ上あるいはウエハＷ上の露光量を減少させたい領域とそうでない領域とを正確に分離するためには、反射ミラー１１はレチクルＲと光学的に共役な位置に配置する必要があるが、図１８及び図１９の構成ではその共役な位置を中心としてミラー素子部Ｄ３はほぼ共役位置に配置されている。【００９１】
図２０（ａ）及び（ｂ）は、図１８の構成における照明領域４２Ｒの照度ＩＩＬの分布を走査方向ＳＤを横軸にしてグラフ化したものである。反射ミラー１１のミラー素子部Ｄ３のミラー素子が全てオン状態の場合の照度分布は、図２０（ａ）のようにほぼ平坦となる。一方、ミラー素子部Ｄ３のミラー素子が全てオフ状態の照度分布は、図２０（ｂ）のように中央付近の照度ＩＩＬが０となるが、走査方向ＳＤの両側の縁部（前縁部又は後縁部）の照度分布の傾斜は保持される。走査露光によって、ウエハＷ上のフォトレジストの各点への積算露光量は図２０（ａ）又は図２０（ｂ）の照度分布のグラフの面積（積分値）に相当するから、ミラー素子部Ｄ３のミラー素子のオフにする行数が多いほど積算露光量が小さくなることが容易に理解できる。１つのショット領域内の照射すべき最も大きな露光量と最も小さな露光量との差は１０％程度と考えられるため、通常の露光量制御のためには、全ての行のミラー素子をオンにしたときのグラフの面積に対して、面積が１０％低下するだけのミラー素子の行数を設けておけば良い。
なお、上述の第２実施形態においては、レチクルＲの走査中の時刻に基づいてミラー素子部Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３を制御するようにしているが、干渉計５４Ｒ（または干渉計５４Ｗ）の計測値に基づいてミラー素子部Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３を制御するようにしてもよい。【００９２】
以上の通り、本例によれば、ショット領域内に転写されるパターンの特性に応じて、ショット領域内の局所領域毎に最適な露光量で露光を行うことができる。また、フォトレジストの塗布むら、現像むらに起因するパターン線幅の誤差を補正できると共に、露光装置（照明系１２等）に起因する照度不均一性を補正することも可能となる。
上記各実施形態では、投影光学系として縮小系を用いる場合について説明したが、これに限らず、投影光学系として等倍あるいは拡大系を用いても良いし、投影光学系は屈折系、反射屈折系、又は反射系のいずれであっても良い。【００９３】
また、例えば半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいてレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態の投影露光装置（露光装置）によりレチクルのパターンをウエハに転写するステップ、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、パッケージ工程を含む）、及び検査ステップ等を経て製造される。【００９４】
また、本発明は、例えば国際公開第９９／４９５０４号パンフレットに開示されている液浸型露光装置で露光を行う場合にも適用することができる。また、本発明は、露光ビームとして波長１〜１００ｎｍ程度の極端紫外光（ＥＵＶ光）を用いる露光装置にも適用できる。ＥＵＶ光を使用する光学系は反射型となるが、本発明の反射素子アレイは反射型の光学部材であるため、ＥＵＶ光にもそのまま使用できる。【００９５】
また、本発明は、半導体デバイス製造用の露光装置に限らず、液晶表示素子やプラズマディスプレイ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スウエハ上に転写する露光装置、及び撮像素子（ＣＣＤなど）、有機ＥＬ、マイクロマシーン、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。【００９６】
なお、上述の実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン（または、位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスクを用いたが、これらのマスクに代えて、例えば米国特許第６，７７８，２５７号公報に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて透過パターンまたは反射パターンを形成する電子マスクを用いてもよい。
なお、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ことは勿論である。また、明細書、特許請求の範囲、図面、及び要約を含む２００５年２月１４日付け提出の日本国特許出願第２００５−０３５３８３の全ての開示内容は、そっくりそのまま引用して本願に組み込まれている。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明によれば、複数の局所領域毎に最適な露光量で露光を行うことができるため、物体上に露光されるパターンの像の線幅均一性を向上することができる。従って、複数の回路を１つのチップにまとめたようなデバイスを高精度に高い歩留りで製造することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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