JP2012004561A

JP2012004561A - 照明方法、照明光学装置、及び露光装置

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Publication number: JP2012004561A
Application number: JP2011126990A
Authority: JP
Inventors: Hisanori Kita; 尚憲北
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2010-06-16
Filing date: 2011-06-07
Publication date: 2012-01-05

Abstract

【課題】それまで使用されていた光学素子と構成が異なる光学素子を使用する場合に、光量分布に関して必要に応じて互換性を維持する。
【解決手段】照明方法において、第１の照明瞳面における光量分布を設定する回折光学素子を経由した光で第１被照射面を照明することと、その第１の照明瞳面の光量分布を計測し、この計測結果を第１光量分布として記憶することと、第２の照明瞳面２２Ｐにおける光量分布をその第１光量分布とほぼ同じ分布に設定可能な空間光変調器１３を経由した光で第２被照射面を照明することと、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学素子を用いて被照射面を照明する照明方法、光学素子を備えて被照射面を照明する照明光学装置、この照明光学装置を備えた露光装置、及びこの露光装置を用いるデバイス製造方法に関する。

半導体素子等の電子デバイス（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、レチクル（マスク）のパターンをフォトレジストが塗布されたウエハ（又はガラスプレート等）に転写するために使用される露光装置は、照明瞳面（射出瞳と共役な面）に形成される二次光源からの照明光でレチクルのパターン面（被照射面）を均一な照度分布で照明する照明光学系を備えている。

照明光学系は、従来より、所定の周期性を有するパターンに対する投影光学系の解像度及び焦点深度を実質的に向上させるために、例えば回転可能なターレット板の周縁部に取り付けられた複数の回折光学素子（diffractive optical element）から選択された所定の回折光学素子を照明光の光路に設置して、照明瞳面における二次光源の形状（光量分布）を例えば２極若しくは４極等の複数極状又は輪帯状等の形状にしている（例えば、特許文献１参照）。さらに、例えば転写対象の複雑な構造のパターンに対して照明瞳面における二次光源の形状を最適化したいわゆるプログラマブル照明を行うために、照明光の光路に配置される個別に傾斜角が制御可能な多数の微小ミラーを有する空間光変調器(spatial light modulator)を備える照明光学系も提案されている（例えば、特許文献２及びこれに対応する米国特許出願公開である特許文献３参照）。

特開２００６−５３１９号公報特開２００９−１１７８０１号公報米国特許出願公開第２００９／００７３４１１号明細書

従来の通常の回折光学素子を使用した場合には、照明瞳面に設計上の光量分布の外に、高次回折光に起因するフレア光である例えばほぼ一定のオフセット成分等が付加されるため、そのようなフレア光が存在する状態で露光装置の照明条件が設定されていた。これに対して、空間光変調器を用いる場合には、各微小ミラーの傾斜角の制御によって照明瞳面における二次光源の形状が規定されるため、フレア光のような設計上では意図していない光量分布は生じない。

また、デバイスを製造する際には、例えば従来のフレア光が比較的大きい回折光学素子を有する照明光学系を備えた露光装置を用いて、照明条件が最適化された製造工程で、フレア光が実質的に発生しない空間光変調器のみを有する照明光学系を備えた露光装置を使用する場合が生じ得る。このような場合、照明条件の互換性を維持するためには、後者の露光装置においても、照明瞳面にあえてフレア光に起因する成分と同等の光量分布を付加することが求められることもある。

本発明は、このような事情に鑑み、それまで使用されていた光学素子と構成が異なる光学素子を使用する場合に、必要に応じて光量分布の互換性を維持できるようにすることを目的とする。

本発明の第１の態様によれば、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、第１所定面における光量分布を設定する第１光学素子を経由した光で第１被照射面を照明することと、その第１所定面の光量分布を計測し、該計測結果を第１光量分布として記憶することと、その第１光学素子と構成が異なるとともに、第２所定面における光量分布をその第１光量分布とほぼ同じ分布に設定可能な第２光学素子を経由した光で第２被照射面を照明することと、を含むものである。

また、本発明の第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光学装置が提供される。この照明光学装置は、第１光学素子によって第１所定面で設定された第１光量分布を記憶する記憶装置と、その第１光学素子と構成が異なるとともに、第２所定面における光量分布を設定可能な第２光学素子と、その第２光学素子を駆動して、その第２所定面における光量分布をその記憶装置に記憶されているその第１光量分布とほぼ同じ分布に設定可能な制御装置と、を備えるものである。

また、本発明の第３の態様によれば、本発明の照明光学装置を備え、その照明光学装置からの光で所定のパターンを介して基板を露光する露光装置が提供される。
また、本発明の第４の態様によれば、本発明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。

本発明の態様によれば、第２光学素子を経由した光で被照射面（第２被照射面）を照明するときに、第２所定面における光量分布を第１光学素子によって設定される第１光量分布とほぼ同じ分布に設定可能である。従って、それまで使用されていた第１光学素子と構成が異なる第２光学素子を使用する場合に、必要に応じて光量分布の互換性を維持できる。

実施形態で使用される露光装置ＥＸの概略構成を示す図である。実施形態で使用される露光装置ＥＸＡの概略構成を示す一部が切り欠かれた図である。（Ａ）は露光装置ＥＸの４極照明の二次光源を示す図、（Ｂ）は図３（Ａ）のＢＢ線に沿う光量分布を示す図、（Ｃ）は露光装置ＥＸの４極照明の二次光源の別の例を示す図、（Ｄ）は露光装置ＥＸＡの４極照明の二次光源を示す図、（Ｅ）は図３（Ｄ）のＥＥ線に沿う光量分布を示す図である。第１の実施形態の照明方法及び露光方法を示すフローチャートである。（Ａ）はＹ方向の２極照明の二次光源の一例を示す図、（Ｂ）はＺ方向の２極照明の二次光源の一例を示す図、（Ｃ）は輪帯照明の二次光源の一例を示す図である。第２の実施形態の照明方法及び露光方法を示すフローチャートである。（Ａ）は４極照明の二次光源の形状を示す図、（Ｂ）は二次光源の他の例を示す図である。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。

［第１の実施形態］
以下、本発明の第１の実施形態につき図１〜図４を参照して説明する。
図１は、本実施形態のスキャニングステッパーよりなる走査露光型の露光装置（投影露光装置）ＥＸの概略構成を示す。図１において、露光装置ＥＸは、露光用の照明光（露光光）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）を照明する照明装置２（照明光学装置）を備えている。照明装置２は、照明光ＩＬをパルス発光する光源７と、光源７からの照明光ＩＬでレチクル面Ｒａの照明領域３６を照明する照明光学系ＩＬＳとを備えている。さらに、露光装置ＥＸは、レチクルＲの位置決め及び移動を行うレチクルステージＲＳＴと、レチクルＲのパターンの像をウエハＷ（基板）の表面に投影する投影光学系ＰＬと、ウエハＷの位置決め及び移動を行うウエハステージＷＳＴと、装置全体の動作を統括制御するコンピュータよりなる主制御系３０と、各種制御系等とを備えている。以下、投影光学系ＰＬの光軸に平行にＺ軸を設定し、Ｚ軸に垂直な平面（本実施形態ではほぼ水平面）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軸をそれぞれ設定して説明する。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）であり、照明領域３６はＸ方向（非走査方向）に細長い矩形である。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。

光源７としては、波長１９３ｎｍのレーザ光をパルス発光するＡｒＦエキシマレーザ光源が使用されている。なお、光源７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。光源７には電源部３２が連結されている。主制御系３０が、パルス発光のタイミング及び光量（パルスエネルギー）を指示する発光トリガパルスＴＰを電源部３２に供給する。電源部３２は、その発光トリガパルスＴＰに同期して光源７にパルス発光を行わせる。

光源７から射出されたほぼ平行光束で直線偏光のレーザ光よりなる照明光ＩＬは、ビームエキスパンダ８に入射して、その断面形状が所定形状に拡大される。ビームエキスパンダ８から射出された照明光ＩＬは、照明光ＩＬの偏光方向を所定の複数の角度回転するための１／２波長板９（偏光制御部材）と、主制御系３０の制御のもとで１／２波長板９を回転する駆動部３３と、照明光ＩＬをランダム偏光（非偏光）に変換するための２つの楔型プリズム１０ａ，１０ｂからなるデポラライザ１０とを有する偏光光学系を通過する。この偏光光学系を通過する照明光ＩＬの偏光状態は、Ｘ方向若しくはＹ方向の直線偏光、又はランダム偏光等に調整可能である。

デポラライザ１０を通過した照明光ＩＬは、ミラー１１によって＋Ｘ方向に反射された後、光軸ＡＸＩに沿って、光軸ＡＸＩに垂直な入射面１２ｄ及び射出面１２ｅを有するプリズム１２の入射面１２ｄに入射する。プリズム１２は、照明光ＩＬを透過する蛍石（ＣａＦ₂)又は石英等の光学材料から形成されている。プリズム１２は、一例として、入射面１２ｄに対してＹ軸に平行な軸を中心として時計周りにほぼ６０°で交差する第１反射面１２ａと、第１反射面１２ａとＹＺ平面に平行な面に対してほぼ対称な第２反射面１２ｂと、ＸＹ平面に平行で入射面１２ｄ（射出面１２ｅ）に対して直交する透過面１２ｃとを有している。

また、プリズム１２の近傍に、Ｘ方向及びＹ方向に二次元のアレイ状に配列されたそれぞれ傾斜角が可変の微小ミラーよりなる多数のミラー要素３と、これらのミラー要素３を駆動する駆動部４とを有する空間光変調器１３が設置されている。空間光変調器１３の多数のミラー要素３は、全体として透過面１２ｃにほぼ平行に、かつ近接して配置されている。また、各ミラー要素３の反射面は、それぞれθｘ方向及びθｙ方向（直交する２軸の回り）の傾斜角が所定の可変範囲内でほぼ連続的に制御可能である。一例として、その可変範囲内の中央においては、各ミラー要素３の反射面は透過面１２ｃにほぼ平行である。

主制御系３０には照明条件（偏光状態、及び後述の照明瞳面２２Ｐにおける二次光源の形状又は光量分布の情報を含む）を含む露光データが記憶された記憶装置３４が接続されている。主制御系３０は、記憶装置３４から読み出したその照明条件及び照明光ＩＬの発光タイミングの情報を照明制御系３１に供給する。照明制御系３１は、例えば照明光ＩＬがパルス発光される間に、多数のミラー要素３の２軸の回りの傾斜角がその照明条件に応じた値に維持されるように駆動部４を制御する。

この場合、照明光ＩＬは光軸ＡＸＩに平行にプリズム１２の入射面１２ｄに入射する。入射した照明光ＩＬは、第１反射面１２ａで全反射された後、透過面１２ｃを透過して空間光変調器１３の多数のミラー要素３に入射する。そして、多数のミラー要素３で反射されて波面分割された照明光ＩＬは、再び透過面１２ｃに入射した後、第２反射面１２ｂで全反射されて射出面１２ｅから射出される。従って、第１反射面１２ａの入射面１２ｄに対する角度は、入射面１２ｄに垂直に入射した光束が第１反射面１２ａで全反射するとともに、第１反射面１２ａで全反射された光束が透過面１２ｃを透過する範囲であればよい。この際には、あるミラー要素３の反射面が透過面１２ｃにほぼ平行であれば、そのミラー要素３で反射された照明光ＩＬは、透過面１２ｃを透過して第２反射面１２ｂで全反射された後、射出面１２ｅを経て光軸ＡＸＩにほぼ平行に射出される。従って、各ミラー要素３の２軸の回りの傾斜角を制御することによって、各ミラー要素３で反射されてプリズム１２から射出される照明光ＩＬの光軸ＡＸＩに対する直交する２方向（θｙ方向及びθｚ方向）の角度を制御でき、後述の照明瞳面２２Ｐの二次光源の光量分布を制御できる。

なお、プリズム１２の反射面１２ａ，１２ｂは全反射を用いているが、その反射面１２ａ，１２ｂに反射膜を形成し、この反射膜で照明光ＩＬを反射してもよい。また、プリズム１２の代わりにミラーを使用してもよい。
そして、プリズム１２から射出された照明光ＩＬは、所定の焦点距離を持つリレー光学系１４（集光光学系）を介してフライアイレンズ１５（オプティカルインテグレータ）の入射面２２Ｉ（リレー光学系１４の射出瞳とほぼ共役な面）に入射する。入射面２２Ｉは、レチクル面Ｒａと光学的にほぼ共役である。そのため、フライアイレンズ１５を構成する多数のレンズエレメントの断面形状はレチクル面の照明領域３６とほぼ相似である。なお、フライアイレンズ１５の代わりにマイクロレンズアレイを使用してもよい。

空間光変調器１３の多数のミラー要素３は例えば１０μｍ角〜数１０μｍ角程度の平面ミラーであるが、照明条件の細かな変更を可能とするために、ミラー要素３は可能な限り小さいことが好ましい。さらに、ミラー要素３として、平面ミラーの代わりに、凹面又は凸面のミラー要素を使用することも可能である。このような空間光変調器１３としては、例えば特表平１０−５０３３００号公報及びこれに対応する欧州特許公開第７７９５３０号明細書、特開２００４−７８１３６号公報及びこれに対応する米国特許第６，９００，９１５号明細書、特表２００６−５２４３４９号公報及びこれに対応する米国特許第７，０９５，５４６号明細書に開示される空間光変調器を用いることができる。

この場合、空間光変調器１３の各ミラー要素３で反射された後、プリズム１２の第２反射面１２ｂを介して光軸ＡＸＩに対して所定の角度でリレー光学系１４に入射する光は、入射面２２Ｉにおいて光軸ＡＸＩからその所定の角度とリレー光学系１４の焦点距離とで定まる位置に入射する。従って、各ミラー要素３の傾斜角の制御によって、入射面２２Ｉにおける照明光ＩＬの光量分布を任意の分布に設定可能である。また、フライアイレンズ１５の後側焦点面が照明光学系ＩＬＳの瞳面（射出瞳と共役な面）である照明瞳面２２Ｐであり、照明瞳面２２Ｐは、レチクル面Ｒａと光学的にフーリエ変換の関係にある。照明瞳面２２Ｐには、フライアイレンズ１５への入射光束によって形成される照明領域とほぼ同じ光量分布（光強度分布）を有する二次光源、ここでは空間光変調器１３によって形成される４極照明用等の二次光源が形成される。このように、フライアイレンズ１５の入射面２２Ｉ及び照明瞳面２２Ｐにおける光量分布は互いにほぼ等しいとみなすことができる。ただし、入射面２２Ｉに入射する照明光の開き角に比べて、照明瞳面２２Ｐの二次光源から射出される照明光の開き角は大きくなっている。

なお、光量とは、本実施形態では、被計測面の単位面積当たりに単位時間当たりに入射する光のエネルギーであり、光量とは照度又は光強度にも対応している。
レチクルＲのパターン領域に、例えばＸ方向に解像限界に近いピッチのライン・アンド・スペースパターン（以下、Ｌ＆Ｓパターンという。）とＹ方向に解像限界に近いピッチのＬ＆Ｓパターンとが主に形成されている場合、照明条件として例えば４極照明が使用される。その４極照明を使用する場合には、照明瞳面２２Ｐには一例として図３（Ａ）に示すように、光軸ＡＸＩをＹ方向に挟む１対の扇形の領域２６Ａ，２６Ｃ及び光軸ＡＸＩをＺ方向（レチクル面のＸ方向に対応する方向）に挟む１対の扇形の領域２６Ｂ，２６Ｄの平均的な光量が、それ以外の領域の平均的な光量よりも大きい二次光源２８が形成される。なお、図３（Ｂ）の実線の光量分布ＩＴＮは、図３（Ａ）の光軸ＡＸＩを通りＹ軸に平行なＢＢ線に沿う光量分布を示す。二次光源２８は９０°回転してもほぼ同じであるため、図３（Ｂ）は図３（Ａ）の光軸ＡＸＩを通りＺ軸に平行な線分に沿った光量分布とみなすことも可能である（後述の図３（Ｅ）も同様）。光量分布ＩＴＮは、二次光源２８の２対の領域２６Ａ〜２６Ｄでほぼ一定の光量ＬＡであり、それ以外の領域ではほぼ暗レベルＬＢであり、フレア光の成分は良好に抑制されている。同様に、２極照明、輪帯照明、通常照明等の二次光源もフレア光を抑制した状態で生成可能である。

図１において、照明瞳面２２Ｐの近傍に照度センサ２５が配置され、照度センサ２５の検出信号は主制御系３０に供給されている。照度センサ２５は、Ｚ方向及びＹ方向に移動可能なリニアエンコーダが組み込まれたアーム（不図示）の先端部に固定されている。照度センサ２５の検出信号によって照明瞳面２２Ｐ上の二次光源の形状又は光量分布（照度分布）をモニタできる。

また、照明瞳面２２Ｐに形成された二次光源からの照明光ＩＬは、第１リレーレンズ１６、レチクルブラインド（視野絞り）１７、第２リレーレンズ１８、光路折り曲げ用のミラー１９、及びコンデンサ光学系２０を介して、レチクル面Ｒａの照明領域３６を均一な照度分布で照明する。ビームエキスパンダ８から空間光変調器１３までの光学部材、及びリレー光学系１４からコンデンサ光学系２０までの光学部材を含んで照明光学系ＩＬＳが構成されている。また、照明光学系ＩＬＳ及び光源７の他に、主制御系３０、照明制御系３１、電源部３２、記憶装置３４、及び照度センサ２５も照明装置２に含まれている。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。

レチクルＲの照明領域３６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、レジスト（感光材料）が塗布されたウエハＷの一つのショット領域上の露光領域３７に所定の投影倍率（例えば１／４，１／５等）で投影される。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３０が、リニアモータ等の駆動系（不図示）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。

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でＸ方向、Ｙ方向にステップ移動を行うとともに、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によって計測され、この計測情報に基づいて主制御系３０が、リニアモータ等の駆動系（不図示）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に、ウエハステージＷＳＴには、レチクルＲのアライメントマークの像の位置を計測する空間像計測系（不図示）が設置され、投影光学系ＰＬの側面にウエハＷのアライメントマークの位置を検出するウエハアライメント系（不図示）が備えられている。

露光装置ＥＸによるウエハＷの露光時に、主制御系３０は、レチクルＲのパターンに応じて記憶装置３４に記憶されている照明条件を読み出し、読み出した照明条件を照明制御系３１に設定する。これに応じて照明制御系３１は、空間光変調器１３の各ミラー要素３の傾斜角を個別に制御して、照明瞳面２２Ｐ上の二次光源の形状（光量分布）を設定する。続いて、ウエハステージＷＳＴの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。その後、光源７のパルス発光を開始して、レチクルＲの照明領域内のパターンの投影光学系ＰＬによる像でウエハＷの一つのショット領域を露光しつつ、レチクルステージＲＳＴを介してレチクルＲを照明領域に対してＹ方向に移動する動作と、ウエハステージＷＳＴを介してウエハＷを露光領域に対して対応する方向に移動する動作とを同期して行うことで、当該ショット領域が走査露光される。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、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。

次に、図２は、本実施形態のスキャニングステッパーよりなる走査露光型の別の露光装置（投影露光装置）ＥＸＡの概略構成を示す。図２において、図１に対応する部分には類似の符号を付してその詳細な説明を省略する。図２において、露光装置ＥＸＡは、照明光（露光光）ＩＬＡでレチクルＲＡ（マスク）のパターン面であるレチクル面ＲＡａ（被照射面）を照明する照明装置２Ａ（照明光学装置）を備えている。照明装置２Ａは、図１の光源７と同様の光源７Ａと、光源７Ａからの照明光ＩＬＡでレチクル面ＲＡａの照明領域を照明する照明光学系ＩＬＳＡとを備えている。さらに、露光装置ＥＸＡは、レチクルＲＡの位置決め及び移動を行うレチクルステージ（不図示）と、レチクルＲＡのパターンの像をウエハ（不図示）の表面に投影する投影光学系（不図示）と、ウエハの位置決め及び移動を行うウエハステージ（不図示）とを含む露光本体部ＥＭＰと、装置全体の動作を統括制御するコンピュータよりなる主制御系３０Ａと、各種制御系等とを備えている。以下、図２において、図１と同様に直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を設定して説明する。

図２において、不図示の電源部によって制御される光源７Ａからパルス発光されたレーザ光よりなる照明光ＩＬは、ビームエキスパンダ８Ａ、偏光光学系（不図示）、及びミラー１１Ａを介して、光軸ＡＸＡに沿って互いに異なる照明条件を設定するための複数の回折光学素子（diffractive optical element: ＤＯＥ)から選択された回折光学素子（図２では回折光学素子５Ａ）に入射する。回折光学素子５Ａ，５Ｄを含む複数の回折光学素子は、それぞれ支持枠４３Ａ，４３Ｄ等を介して、光軸ＡＸＡに平行な軸の回りに回転可能に支持された円板状のターレット板４１の周縁部に固定されている。ターレット板４１は、ロータリーエンコーダを内蔵した駆動部４２Ａによって回転駆動される。ターレット板４１には、回折光学素子５Ａ等から射出される回折光を通過させる複数の開口４１ａが形成されている。駆動部４２Ａは、照明光学系ＩＬＳＡを支持するフレームの一部であるフレーム部ＦＲ１に固定されている。

主制御系３０Ａが記憶装置３４ＡからレチクルＲＡに対応した照明条件（後述の照明瞳面ＩＰＰにおける二次光源の形状又は光量分布）を読み出し、読み出した照明条件の情報を照明制御系３１Ａに供給する。これに応じて照明制御系３１Ａが、駆動部４２Ａ（交換装置）を介してターレット板４１をその照明条件に対応した角度だけ回転することで、その照明条件に応じた回折光学素子が照明光ＩＬＡの光路に設定される。

一例として、回折光学素子５Ａは、入射した照明光ＩＬＡを回折して、ファーフィールドに光軸ＡＸＡに関してほぼ対称にＺ方向（レチクル面ＲＡａのＸ方向に対応する方向）及びＹ方向に偏心した４箇所の領域で光量が大きくなる回折光のパターンを形成する４極照明用の素子である。他の回折光学素子５Ｄ等は、例えば２極照明、輪帯照明、及び通常照明用の回折光のパターンを形成する。回折光学素子５Ａ等は、それぞれ照明光ＩＬＡを透過する矩形のガラス基板の一面に、ファーフィールドに形成する回折光のパターンに応じた種々の凹凸の回折パターン（種々のピッチの回折格子）をエッチング等で形成することによって製造できる。回折光学素子５Ａ等の回折パターンは、計算機ホログラム(Computer Generated Hologram: CGH) から形成することも可能である。また、回折光学素子５Ａ等の回折パターンとして、位相分布型のホログラム、キノフォーム(Kinoform)、又は振幅分布型のホログラムも使用可能である。

図２において、選択された回折光学素子（図２では回折光学素子５Ａ）を介して回折された光束は、前群レンズ系４７ａ、凹の円錐面を持つ第１プリズム４８ａと凸の円錐面を持つ第２プリズム４８ｂとからなるアキシコン系４８、及び後群レンズ系４７ｂ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レンズアレイ４９を照明する。前群レンズ系４７ａ及び後群レンズ系４７ｂから、所定範囲で焦点距離が連続的に可変のズームレンズ（変倍光学系）４７が構成されている。ズームレンズ４７は、回折光学素子５Ａの射出面とマイクロレンズアレイ４９の後側焦点面とを光学的にほぼ共役に結んでいる。また、マイクロレンズアレイ４９の入射面４９Ｉは、ズームレンズ４７（集光光学系）の後側焦点面、即ちズームレンズ４７の射出瞳とほぼ共役な面でもある。

回折光学素子５Ａ等から射出される照明光ＩＬＡは、ズームレンズ４７の後側焦点面、即ち、マイクロレンズアレイ４９の入射面４９Ｉにおいて、４極状の照明領域等に集光される。その照明領域の全体的な大きさは、ズームレンズ４７の焦点距離に依存して変化する。照明制御系３１Ａが例えばスライド機構を含む駆動部４２Ｂを介して前群レンズ系４７ａを光軸ＡＸＡに沿って駆動することで、ズームレンズ４７の焦点距離が所望の値に制御される。

また、アキシコン系４８において、第１プリズム４８ａと第２プリズム４８ｂとの円錐面は対向して配置されている。照明制御系３１Ａが例えばスライド機構を含む駆動部４２Ｃを介して第２プリズム４８ｂを光軸ＡＸＡに沿って駆動することで、プリズム４８ａ及び４８ｂの光軸ＡＸＡに沿った間隔を制御できる。この間隔の制御によって、回折光学素子５Ａ等から射出された光束の入射面４９Ｉにおける光軸ＡＸＡに対して半径方向の位置を制御できる。一方、上記のズームレンズ４７の焦点距離を制御することによって、入射面４９Ｉの個々の照明領域の大きさを制御できる。

マイクロレンズアレイ４９の後側焦点面が照明光学系ＩＬＳＡの瞳面（射出瞳と共役な面）である照明瞳面ＩＰＰであり、照明瞳面ＩＰＰは、レチクル面ＲＡａと光学的にフーリエ変換の関係にある。照明瞳面ＩＰＰには、マイクロレンズアレイ４９への入射光束によって形成される照明領域とほぼ同じ光量分布（光強度分布）を有する二次光源、ここでは回折光学素子５Ａ等によって形成される４極照明用等の二次光源が形成される。このように、マイクロレンズアレイ４９の入射面４９Ｉ及び照明瞳面ＩＰＰにおける光量分布は互いにほぼ等しいとみなすことができる。

レチクルＲＡのパターン領域に、例えばＸ方向に解像限界に近いピッチのＬ＆ＳパターンとＹ方向に解像限界に近いピッチのＬ＆Ｓパターンとが主に形成されている場合、照明条件として例えば４極照明が使用される。そして、照明光ＩＬＡの光路に回折光学素子５Ａが設定され、照明瞳面ＩＰＰには一例として図３（Ｄ）に示すように、光軸ＡＸＡをＹ方向及びＺ方向に挟む２対の扇形の領域６６Ａ〜６６Ｄの平均的な光量がＬＡで、領域６６Ａ〜６６Ｄに内接して高次回折光に起因するフレア光の影響がある円形のフレア領域６７の平均的な光量がＬＣとなる二次光源６８が形成される。

図３（Ｅ）は、図３（Ｄ）の光軸ＡＸＡを通りＹ軸に平行なＥＥ線に沿う光量分布ＩＴ５を示す。図３（Ｅ）において、領域６６Ａ〜６６Ｄに対応する部分の光量はほぼ一定のＬＡであり、中央のフレア領域６７に対応する部分の光量分布はほぼ一定のオフセット成分である。この場合、領域６６Ａ〜６６Ｄの平均的な光量ＬＡが、図３（Ａ）の領域２６Ａ〜２６Ｄの平均的な光量ＬＡと等しくなるように規格化されているものとする。フレア領域６７の平均的な光量ＬＣは、照明光ＩＬＡを照射しない場合の暗レベルＬＢよりも大きく、暗レベルＬＢを基準としたときの光量ＬＣは、領域６６Ａ〜６６Ｄの光量ＬＡに対しては例えば０．５〜数％程度である。従来の４極照明用の回折光学素子には、フレア領域６７の平均的な光量がＬＣと異なるＬＣ１，ＬＣ２等になるものもある。

図２において、照明瞳面ＩＰＰの近傍に照度センサ２５Ａが配置され、照度センサ２５Ａの検出信号は主制御系３０Ａに供給されている。照度センサ２５Ａは、Ｚ方向及びＹ方向に移動可能なリニアエンコーダが組み込まれたアーム（不図示）の先端部に固定されている。照度センサ２５Ａの検出信号によって照明瞳面ＩＰＰ上の二次光源の形状又は光量分布（照度分布）をモニタできる。なお、マイクロレンズアレイ４９の代わりにフライアイレンズを使用してもよい。

マイクロレンズアレイ４９の後側焦点面（照明瞳面ＩＰＰ）を通過した照明光ＩＬＡは、図１の照明光学系ＩＬＳと同様に第１リレーレンズ、レチクルブラインド、第２リレーレンズ、光路折り曲げ用のミラー、及びコンデンサ光学系を含み露光本体部ＥＭＰに含まれる後段光学系（不図示）を介して、レチクル面ＲＡａの矩形の照明領域を照明する。ビームエキスパンダ８Ａ〜回折光学素子５Ａ等までの光学部材、ターレット板４１、ズームレンズ４７〜マイクロレンズアレイ４９までの光学部材、及び後段光学系（不図示）を含んで照明光学系ＩＬＳＡが構成されている。また、光源７Ａ及び照明光学系ＩＬＳＡの他に、主制御系３０Ａ、照明制御系３１Ａ、駆動部４２Ａ〜４２Ｃ、記憶装置３４Ａ、及び照度センサ２５Ａも照明装置２Ａに含まれている。

露光本体部ＥＭＰの構成は図１の露光装置ＥＸと同様であり、照明光学系ＩＬＳＡからの照明光ＩＬＡで照明されたレチクルＲＡのパターンが、ステップ・アンド・スキャン方式で投影光学系（不図示）を介してウエハ（不図示）の各ショット領域に走査露光される。
次に、本実施形態において、電子デバイスの製造工程中の、例えば図２の露光装置ＥＸＡ（本実施形態における第１露光装置）を用いて照明条件が最適化された露光工程で、図１の露光装置ＥＸ（本実施形態における第２露光装置）を用いて露光を行う場合の照明方法及び露光方法の一例につき図４のフローチャートを参照して説明する。この動作は、例えば複数列のそれぞれ露光装置ＥＸ又はＥＸＡと同じ露光装置を用いる製造ラインで電子デバイスを製造する場合、又は露光装置ＥＸＡを用いる製造ラインを露光装置ＥＸを用いる製造ラインに切り換える場合等に必要になる。これらの場合、露光装置ＥＸＡにおいては、フレア光の影響がある回折光学素子５Ａを用いて４極照明を行うように照明条件が最適化されているものとする。

まず、図４のステップ１０２において、図２の露光装置ＥＸＡにおいて、ターレット板４１を駆動して照明光ＩＬＡの光路上に回折光学素子５Ａ（第１の光学素子）を配置し、最適化された照明条件に合わせてアキシコン系４８の間隔及びズームレンズ４７の焦点距離を調整する。そして、光源７Ａからの照明光ＩＬＡの照射を開始する。次のステップ１０４において、照度センサ２５Ａによって照明瞳面ＩＰＰにおける二次光源（ここでは図３（Ｄ）の二次光源６８）の光量分布を計測する。この計測結果を図３（Ｅ）の光量分布ＩＴ５で代表する。その計測結果を記憶装置３４Ａに記憶するとともにホストコンピュータ（不図示）に送信する。これらのステップ１０２，１０４は以降の工程とは別の場所で、かつ予め実行されていてもよい。

次のステップ１０６において、そのホストコンピュータから図１の露光装置ＥＸの主制御系３０に、回折光学素子５Ａを用いて設定された二次光源について計測された光量分布ＩＴ５の情報を入力する。入力された光量分布ＩＴ５の情報は記憶装置３４に記憶される。次のステップ１０８において、主制御系３０は、レチクルＲの照明条件の情報として、４極照明及び光量分布ＩＴ５の情報を照明制御系３１に供給する。照明制御系３１は、図３（Ｃ）に示すように、照明瞳面２２Ｐにおいて光軸ＡＸＩを囲む領域２６Ａ〜２６Ｄ（第１照射領域）の平均的な光量がＬＡとなり、領域２６Ａ〜２６Ｄに内接するフレア領域２７（第２照射領域）の平均的な光量（オフセット成分）が光量分布ＩＴ５のフレア領域６７（第２照射領域）における光量ＬＣと同じになるように、空間光変調器１３（第２の光学素子）の各ミラー要素３の２軸の回りの傾斜角（角度）を計算し、計算結果を内部の記憶装置に記憶する。

次のステップ１１０において、光源７からの照明光ＩＬの照射を開始し、照度センサ２５によって照明瞳面２２Ｐにおける二次光源（ここでは図３（Ｃ）の二次光源２８Ａ）の光量分布を計測する。二次光源２８Ａの光量分布を、図３（Ｃ）の光軸ＡＸＩに沿ってＹ軸に平行な線分上の光量分布である図３（Ｂ）の点線の光量分布ＩＴ１で代表する。この際に、領域２６Ａ〜２６Ｄの平均的な光量ＬＡが、図３（Ｅ）の光量分布ＩＴ５の領域６６Ａ〜６６Ｄにおける光量ＬＡと等しくなるように、照明光ＩＬの光量が調整されている。そして、計測された光量分布ＩＴ１と記憶されている光量分布ＩＴ５とを比較し、フレア領域２７の光量とフレア領域６７の回折光学素子５Ａの高次回折光に起因するフレア光の光量ＬＣとの誤差が許容範囲内であればステップ１１２に移行する。一方、その誤差が許容範囲を超えているときには、対応する部分のミラー要素３の角度を補正し、再度その光量分布ＩＴ１を計測し、その誤差がその許容範囲内になるまでミラー要素３の角度の補正を繰り返す。その誤差がその許容範囲内になったときに補正後の各ミラー要素３の角度を記憶する。

次のステップ１１２において、レチクルＲの露光用の照明条件を設定する。この際に、図２の第２の露光装置ＥＸＡの回折光学素子５Ａを用いた場合の照明条件と互換性のある照明条件が指定された場合には、主制御系３０は、照明条件の情報として４極照明及びステップ１０６で入力された光量分布ＩＴ５の情報を照明制御系３１に供給する。これに応じて照明制御系３１は、内部の記憶装置からステップ１０８又は１１０で記憶された光量分布ＩＴ５に対応する各ミラー要素３の角度の情報を空間光変調器１３に設定する。これによって、照明光ＩＬを照射すると、照明瞳面２２Ｐには、図３（Ｄ）の二次光源６８と互換性のある図３（Ｃ）の二次光源２８Ａが設定される。

次のステップ１１４において、ステップ１１２で設定された照明条件のもとで所定ロットのウエハＷの各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。これによって、図２の回折光学素子５Ａを用いて設定されるフレア光の影響を含む照明条件と互換性のある照明条件のもとで、すなわち第２の露光装置ＥＸＡによって高い露光精度が得られることが確かめられている照明条件のもとで、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。

本実施形態の効果等は以下の通りである。
（１）本実施形態の露光装置ＥＸ及びＥＸＡを用いる照明方法は、被照射面を照明する照明方法において、露光装置ＥＸＡの照明光学系ＩＬＳＡ（第１照明光学系）の照明瞳面ＩＰＰ（第１所定面）における光量分布を設定する回折光学素子５Ａ（第１光学素子）を経由した光でレチクル面ＲＡａ（第１被照射面）を照明するステップ１０２を含む。さらに、その照明方法は、照明瞳面ＩＰＰの光量分布を計測し、この計測結果を光量分布ＩＴ５（第１光量分布）として記憶するステップ１０４と、回折光学素子５Ａと構成が異なるとともに、露光装置ＥＸの照明光学系ＩＬＳ（第２照明光学系）の照明瞳面２２Ｐ（第２所定面）における光量分布を光量分布ＩＴ５とほぼ同じ光量分布ＩＴ１に設定可能な空間光変調器１３（第２光学素子）を経由した光でレチクル面Ｒａ（第２被照射面）を照明するステップ１１４とを含むものである。

また、本実施形態の照明装置２は、光源７からの照明光ＩＬでレチクル面Ｒａ（被照射面）を照明する照明光学装置であって、回折光学素子５Ａによって照明光学系ＩＬＳの照明瞳面ＩＰＰで設定された光量分布ＩＴ５（第１光量分布）を記憶する記憶装置３４と、回折光学素子５Ａと構成が異なるとともに、照明瞳面２２Ｐにおける光量分布を設定可能な空間光変調器１３と、空間光変調器１３を駆動して、照明瞳面２２Ｐにおける光量分布を記憶装置３４に記憶されている光量分布ＩＴ５とほぼ同じ分布に設定可能な照明制御系３１（制御装置）と、を備えるものである。

本実施形態によれば、空間光変調器１３（第２光学素子）を経由した光でレチクル面Ｒａを照明するときに、照明瞳面２２Ｐにおける光量分布を回折光学素子５Ａ（第１光学素子）によって設定される光量分布ＩＴ５とほぼ同じ分布に設定可能である。従って、それまで使用されていた回折光学素子５Ａと構成が異なる空間光変調器１３を使用する場合に、必要に応じて照明瞳面２２Ｐにおける光量分布の互換性を維持できる。

（２）また、光量分布を設定（計測）する所定面は照明光学系ＩＬＳＡの照明瞳面ＩＰＰ及び照明光学系ＩＬＳの照明瞳面２２Ｐであり、その計測を高精度に行うことができる。なお、照明光学系ＩＬＳＡ及びＩＬＳは、それぞれ回折光学素子５Ａ及び空間光変調器１３からの光を集光するズームレンズ４７及びリレー光学系１４（集光光学系）と、マイクロレンズアレイ４９及びフライアイレンズ１５（オプティカルインテグレータ）とを備えている。そして、マイクロレンズアレイ４９の入射面４９Ｉ及びフライアイレンズ１５の入射面２２Ｉ（集光光学系の射出瞳と共役な面）の光量分布は、それぞれ照明瞳面ＩＰＰ及び照明瞳面２２Ｐの光量分布とほぼ等しい。従って、その第１及び第２所定面として入射面４９Ｉ及び２２Ｉを用いることもできる。

（３）また、本実施形態の露光装置ＥＸは、照明光学系ＩＬＳを含む照明装置２を備え、照明装置２からの照明光ＩＬでレチクルＲのパターン及び投影光学系ＰＬを介してウエハＷを露光している。従って、例えば４極照明等を用いる場合に、必要に応じて従来の露光工程で使用されていた回折光学素子５Ａを用いる照明条件と互換性のある照明条件を再現できるため、従来の製造工程（露光工程）の情報を有効に活用できる。

なお、上記の実施形態では以下のような変形が可能である。
（１）従来の４極照明用の回折光学素子には、図３（Ｄ）の二次光源６８において、円形のフレア領域６７の周縁部で、かつ４極の領域６６Ａ〜６６Ｄに内接する扇形の部分フレア領域６７ａ〜２７ｄの光量分布が、領域６６Ａ〜６６Ｄに近づくにつれて次第に増加するスロープ状分布となっているタイプもある。このような回折光学素子を用いた場合の照明瞳面上の二次光源と互換性を持つ二次光源を、空間光変調器１３を用いて設定することも可能である。

（２）また、図１の照明装置２の空間光変調器１３を用いて、図５（Ａ）に示すように、照明光学系ＩＬＳの照明瞳面２２Ｐにおいて、Ｙ方向の２つの領域２６Ａ，２６Ｂの光量が大きくなり、かつそれらに内接する領域５３Ａで回折光学素子を用いた場合に発生するフレア光とほぼ同じ光量を有する２極照明の二次光源５２Ａを生成することも可能である。さらに、空間光変調器１３を用いて、図５（Ｂ）に示すように、照明瞳面２２Ｐにおいて、Ｚ方向の２つの領域２６Ｂ，２６Ｄの光量が大きくなり、かつそれらに内接する領域５３Ｂで回折光学素子を用いた場合に発生するフレア光とほぼ同じ光量を有する２極照明の二次光源５２Ｂを生成することも可能である。

さらに、空間光変調器１３を用いて、図５（Ｃ）に示すように、照明瞳面ＩＰＰにおいて輪帯状の領域５４の光量が大きくなり、かつこれに内接する領域５５で回折光学素子を用いた場合に発生するフレア光とほぼ同じ光量を有する輪帯照明用の二次光源５２Ｃを生成することも可能である。この他にも、回折光学素子によって設定されるフレア光を含む任意の二次光源について、空間光変調器１３を用いて互換性を持つ二次光源の光量分布を設定可能である。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態につき図６のフローチャートを参照して説明する。本実施形態においても、図１の露光装置ＥＸ及び図２の露光装置ＥＸＡを使用するが、本実施形態では露光装置ＥＸが第１の露光装置となり、露光装置ＥＸＡが第２の露光装置となる。

まず、図６のステップ１２２において、図１の露光装置ＥＸの照明光学系ＩＬＳの空間光変調器１３を用いて照明条件（照明瞳面２２Ｐの二次光源の光量分布）を４極照明の様々な条件（光量分布）に設定し、それぞれの条件のもとでレチクルＲのパターンの像を評価用のウエハに露光し、露光後のウエハのレジストを現像して、レジストパターンを形成する。この場合、空間光変調器１３の各ミラー要素３の２軸の回りの傾斜角を制御して、一例として、図７（Ａ）に示すように、照明瞳面２２Ｐにおける二次光源２８Ｂを構成する領域２６Ａ〜２６Ｄの内側の半径ｒ１、外側の半径ｒ２、及び開き角αを種々の値に設定することで、その様々な条件が設定される。次のステップ１２４において、ステップ１２２の露光によって形成されるウエハの複数のレジストパターンの線幅等を走査型露光装置（不図示）等を用いて計測し、計測された線幅等が目標値に最も近い露光結果が得られたときの照明条件（図７（Ａ）の領域２６Ａ〜２６Ｄの半径ｒ１，ｒ２及び開き角αの値）を求め、空間光変調器１３を用いてその照明条件を設定する。そして、光源７からの照明光ＩＬの射出を開始し、照度センサ２５を用いて照明瞳面２２Ｐにおける二次光源２８Ｂの光量分布を計測し、計測結果を記憶装置３４に記憶するとともにホストコンピュータ（不図示）に送信する。

次のステップ１２６において、ステップ１２４で記憶された光量分布と実質的に同じ光量分布を、図２の露光装置ＥＸＡの照明光学系ＩＬＳＡの照明瞳面ＩＰＰに形成できる回折光学素子５Ａ１を作成する。なお、この際に照明瞳面ＩＰＰに僅かなフレア光に起因する光量分布が生じることは許容される。次のステップ１２６において、作成された回折光学素子５Ａ１を、露光装置ＥＸＡの照明光学系ＩＬＳＡのターレット板４１に例えば回折光学素子５Ａの代わりに設置する。次のステップ１３０において、図２の露光装置ＥＸＡの主制御系３０Ａは、照明制御系３１Ａに照明条件を設定する。その照明条件がステップ１２４で記憶された照明条件である場合、照明制御系３１Ａは駆動部４２Ａを介して照明光ＩＬの光路に回折光学素子５Ａ１を設置する。次のステップ１３２において、ステップ１３０で設定された照明条件のもとで所定ロットのウエハの各ショット領域にレチクルＲＡのパターンの像が走査露光される。これによって、図１の空間光変調器１３を用いて最適化された二次光源を用いる照明条件と実質的に同じ又は互換性のある照明条件のもとで、レチクルＲＡのパターンの像をウエハに高精度に露光できる。

本実施形態の効果等は以下の通りである。
（１）本実施形態の露光装置ＥＸ及びＥＸＡを用いる照明方法は、被照射面を照明する照明方法において、露光装置ＥＸの照明光学系ＩＬＳ（第１の照明光学系）の照明瞳面２２Ｐ（第１所定面）における光量分布を設定する空間光変調器１３（第１光学素子）を経由した光でレチクル面Ｒａ（第１被照射面）を照明するステップ１２２と、照明瞳面２２Ｐの光量分布を計測し、この計測結果のうちの良好な露光結果が得られたときの光量分布（第１光量分布）を記憶するステップ１２４と、空間光変調器１３と構成が異なるとともに、露光装置ＥＸＡの照明光学系ＩＬＳＡの照明瞳面ＩＰＰ（第２所定面）における光量分布をその良好な露光結果が得られたときとほぼ同じ分布に設定可能な回折光学素子５Ａ１（第２光学素子）を経由した光でレチクル面ＲＡａ（第２被照射面）を照明するステップ１３２と、を含んでいる。

また、本実施形態の照明装置２Ａは、光源７Ａからの照明光ＩＬＡでレチクル面ＲＡａ（被照射面）を照明する照明光学装置であって、空間光変調器１３によって照明光学系ＩＬＳの照明瞳面２２Ｐで設定された光量分布（第１光量分布）を記憶する記憶装置３４Ａと、空間光変調器１３と構成が異なるとともに、照明瞳面ＩＰＰにおける光量分布を設定可能な回折光学素子５Ａ１と、回折光学素子５Ａ１を駆動して、照明瞳面ＩＰＰにおける光量分布を記憶装置３４Ａに記憶されている光量分布（第１光量分布）とほぼ同じ分布に設定可能な照明制御系３１Ａ及び駆動部４２Ａ（制御装置）と、を備えるものである。

本実施形態によれば、回折光学素子５Ａ１（第２光学素子）を経由した光でレチクル面ＲＡａを照明するときに、照明瞳面ＩＰＰにおける光量分布を空間光変調器１３（第１光学素子）によって設定された光量分布から選択された最適な光量分布とほぼ同じ分布に設定可能である。従って、それまで使用されていた空間光変調器１３と構成が異なる回折光学素子を使用する場合に、必要に応じて照明瞳面ＩＰＰにおける光量分布の互換性を維持できる。なお、空間光変調器１３は任意の形状の二次光源を形成できるため、容易に種々の二次光源を形成して、その中から最適な二次光源を容易に選択できる。

なお、本実施形態においては、空間光変調器１３を用いて、照明瞳面ＩＰＰにおいて例えば図７（Ｂ）に示す多数の領域２６Ｅで光量が大きくなる二次光源２８Ｃのような、任意の形状の二次光源を生成できる。この場合にも、同じ光量分布が得られる回折光学素子を作成することによって、露光装置ＥＸＡにおいてもその光量分布を設定できる。
なお、上記の第１及び第２の実施形態では、露光装置ＥＸＡの照明光学系ＩＬＳＡはズームレンズ４７及びアキシコン系４８を備えているため、回折光学素子５Ａ等によって形成される照明瞳面ＩＰＰの二次光源の形状の伸縮等を行うことができる。しかしながら、回折光学素子５Ａ等に例えば形状が同じで大きさが異なる二次光源を形成できる種々のパターンを形成しておくことによって、ズームレンズ４７及びアキシコン系４８の少なくとも一方を省略してもよい。さらに、ズームレンズ４７及びアキシコン系４８の代わりに焦点距離が固定のリレーレンズのみを配置してもよい。

また、照明光学系ＩＬＳ及びＩＬＳＡは、オプティカルインテグレータとしてフライアイレンズ１５及びマイクロレンズアレイ４９（フライアイインテグレータ）の代わりにロッドレンズ（内面反射型インテグレータ）を用いて構成してもよい。
また、露光装置ＥＸ及び露光装置ＥＸＡは別体であるが、米国特許出願公開第２００９／００７３４１１号明細書に開示されているように、共通の露光装置の共通の照明光学系（照明光学装置）内に図１の空間光変調器１３と図２の回折光学素子５Ａ等とを切り替え可能に配置する場合にも本発明が適用可能である。この場合には、例えば空間光変調器１３を使用するときに、回折光学素子５Ａを用いた場合に発生するフレア光と同じ光量分布を付加することで、２つの照明条件に互換性を持たせることができる。

また、上記の実施形態の露光装置ＥＸ（又はＥＸＡ）を用いて半導体デバイス等の電子デバイス（又はマイクロデバイス）を製造する場合、電子デバイスは、図８に示すように、電子デバイスの機能・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）を製造してレジストを塗布するステップ２２３、前述した実施形態の露光装置によりマスクのパターンを基板（感応基板）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。

従って、このデバイス製造方法の基板処理ステップ２２４は、上記の実施形態の露光装置を用いて所定のパターンを介して基板を露光（形成）する露光工程と、そのパターンが露光（形成）された基板を処理することとを含んでいる。その露光装置によれば、例えば回折光学素子又は空間光変調器を用いた場合の照明条件との互換性を維持できるため、電子デバイスを効率的に製造できる。

なお、本発明は、上述の走査露光型の露光装置で露光する場合の他に、ステッパー等の一括露光型の露光装置で露光する場合にも適用できる。さらに、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で露光する場合にも適用できる。また、本発明は、投影光学系を使用しないプロキシミティ方式の露光装置にも適用可能である。

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、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置の製造プロセスや、撮像素子（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の製造プロセスにも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク（フォトマスク、レチクル等）をフォトリソグラフィ工程を用いて製造する際の、製造工程にも適用することができる。

なお、本発明は上述の実施の形態に限定されず、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。

ＥＸ，ＥＸＡ…露光装置、Ｒ…レチクル、ＰＬ…投影光学系、Ｗ…ウエハ、ＩＬＳ，ＩＬＳＡ…照明光学系、２，２Ａ…照明装置、５Ａ，５Ｄ…回折光学素子、１３…空間光変調器、１５…フライアイレンズ、３０，３０Ａ…主制御系、３１，３１Ａ…照明制御系、４９…マイクロレンズアレイ

Claims

被照射面を照明する照明方法において、
第１所定面における光量分布を設定する第１光学素子を経由した光で第１被照射面を照明することと、
前記第１所定面の光量分布を計測し、該計測結果を第１光量分布として記憶することと、
前記第１光学素子と構成が異なるとともに、第２所定面における光量分布を前記第１光量分布とほぼ同じ分布に設定可能な第２光学素子を経由した光で第２被照射面を照明することと、
を含むことを特徴とする照明方法。
前記第１被照射面は前記第１光学素子を有する第１照明光学系からの光で照明され、
前記第２被照射面は前記第２光学素子を有する第２照明光学系からの光で照明されることを特徴とする請求項１に記載の照明方法。
前記第１被照射面を照明する際には前記第１光学素子が前記被照射面を照明する照明光学系の光路に設定され、前記第２被照射面を照明する際には前記第２光学素子が前記照明光学系の光路に設定されることを特徴とする請求項１に記載の照明方法。
前記第１光学素子は回折光学素子であり、前記第２光学素子は二次元的に配列されそれぞれ光の偏向方向を制御可能な複数の光学要素を有する空間光変調器であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の照明方法。
前記回折光学素子は、前記第１所定面で光軸から離れた一つ又は複数の領域よりなる第１照射領域における光量をそれ以外の領域における光量よりも大きく設定し、
前記空間光変調器は、前記第２所定面で前記第１照射領域に対応する第２照射領域における光量を前記第１照射領域の光量とほぼ同じ光量に設定可能で、かつ前記第２照射領域以外の領域における光量を前記回折光学素子による高次回折光の光量とほぼ同じ光量に設定可能であることを特徴とする請求項４に記載の照明方法。
前記第１光学素子は二次元的に配列されそれぞれ光の偏向方向を制御可能な複数の光学要素を有する空間光変調器であり、前記第２光学素子は回折光学素子であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の照明方法。
前記空間光変調器によって前記第１所定面における光量分布を複数の分布に設定してそれぞれ前記第１照明光学系からの光で前記第１照射面を照明することと、
前記複数の分布のうちから所定の分布を選択することと、
前記空間光変調器によって前記第１所定面における光量分布を前記所定の分布に設定した状態で、前記第１所定面において計測される光量分布を前記第１光量分布として記憶することと、
を含むことを特徴とする請求項６に記載の照明方法。
前記第１及び第２光学素子からの光はそれぞれ集光光学系によって集光され、
前記第１及び第２所定面は、それぞれ前記集光光学系の射出瞳と共役な面であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の照明方法。
光源からの光で被照射面を照明する照明光学装置において、
第１光学素子によって第１所定面で設定された第１光量分布を記憶する記憶装置と、
前記第１光学素子と構成が異なるとともに、第２所定面における光量分布を設定可能な第２光学素子と、
前記第２光学素子を駆動して、前記第２所定面における光量分布を前記記憶装置に記憶されている前記第１光量分布とほぼ同じ分布に設定可能な制御装置と、
を備えることを特徴とする照明光学装置。
前記第１光学素子は回折光学素子であり、前記第２光学素子は二次元的に配列されそれぞれ光の偏向方向を制御可能な複数の光学要素を有する空間光変調器であることを特徴とする請求項９に記載の照明光学装置。
前記第１光学素子は二次元的に配列されそれぞれ光の偏向方向を制御可能な複数の光学要素を有する空間光変調器であり、前記第２光学素子は回折光学素子であり、
前記制御装置は、前記回折光学素子を他の回折光学素子と交換可能に前記照明光学系内の光路上に設定する交換装置を含むことを特徴とする請求項９に記載の照明光学装置。
前記第２光学素子を介した光を集光する集光光学系と、
前記集光光学系と前記被照射面との間に配置されるオプティカルインテグレータとを備え、
前記第２所定面は前記集光光学系の射出瞳と共役な面であることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか一項に記載の照明光学装置。
請求項９〜１２のいずれか一項に記載の照明光学装置を備え、
前記照明光学装置からの光で所定のパターンを介して基板を露光することを特徴とする露光装置。
請求項１３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。