JP2012099686A - 光源形成方法、露光方法、及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】目標照明光源形状を正確に再現した照明光源を形成する。
【解決手段】 複数のミラー要素ＳＥ_ｋ（ｋ＝１〜Ｋ）を、それぞれのミラー要素によって反射される光の強度Φ_０ｋの順に、単位数（例えばＮ）毎に、複数のレンズ素子ＦＬ_ｎのうちの目標照明光源形状Ψ_０を形成するのに必要な数Ｎのレンズ素子ＦＬ_ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）（に対応する複数のグループａ〜ｆ）に対応付けることと、必要な数Ｎのレンズ素子ＦＬ_ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）のうちの２つのレンズ素子のそれぞれに対応付けられたミラー要素ＳＥ_ｋのうちの少なくとも各１つのミラー要素同士を入れ替えて、２つのレンズ素子のそれぞれに対応付けられたミラー要素ＳＥ_ｋについての光の強度の和Φ_０ｋを平均化する。これにより、目標照明光源形状を正確に再現した照明光源を形成することが可能となる。
【選択図】図６

Description

本発明は、光源形成方法、露光方法、及びデバイス製造方法に係り、特に、空間光変調器を構成する複数の光学要素のそれぞれを介した光を照明光路中の所定面内の複数の区画に選択的に振り分けることにより前記所定面に照明光源を形成する光源形成方法、該光源設定方法により形成された照明光源からの照明光で物体を露光する露光方法、該露光方法を用いるデバイス製造方法に関する。

デバイスパターンの微細化に伴い、半導体素子等の製造に用いられる所謂ステッパ、あるいは所謂スキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる）等の投影露光装置には、高い解像度が要求されるようになってきた。解像度Ｒは、レイリーの式、すなわちＲ＝ｋ_１（λ／ＮＡ）で表される。ここで、λは、光源（照明光）の波長、ＮＡは投影光学系の開口数、ｋ_１はレジストの解像性及び／又はプロセス制御性で決まるプロセス・ファクタである。

従来、照明光の波長λの短波長化及び投影光学系の開口数の増大化（高ＮＡ化）などにより、解像度の向上が図られてきた。しかるに、露光波長の短波長化には例えば光源及び硝材の開発に困難が伴い、また、高ＮＡ化は投影光学系の焦点深度（ＤＯＦ）の低下をもたらし、結像性能（結像特性）を悪化させるため、高ＮＡ化をむやみに推し進めることはできない。

近年では、高ＮＡ化を実現するものとして、局所液浸露光技術を採用した露光装置が実用化されているが、液浸露光装置においても、照明光の波長λの短波長化は勿論、高ＮＡ化にも限界があり、Ｌｏｗｋ_１化は必要不可欠となってきた。

かかる背景の下、低ｋ_１値で量産可能な光学結像ソリューションを提供すべく、例えば特許文献１などに開示されるような空間光変調器（SLM: Spatial Light Modulator）により実現される変形照明技術が注目されている。

米国特許出願公開第２００９／００９７０９４号明細書

本発明の第１の態様によれば、空間光変調器を構成する複数の光学要素のそれぞれを介した光を照明光路中の所定面内の複数の区画に選択的に振り分けることにより、前記所定面に、物体上にパターンを形成するための照明光源を形成する光源形成方法であって、前記複数の光学要素の少なくとも一部を、該複数の光学要素のそれぞれを介する光の強度の順に、所定の基準に従って所定数の区画に対応付けることと；前記複数の光学要素のうちの少なくとも１つが対応付けられた前記所定数の区画のうちの２つの区画の間で、それぞれに対応付けられた前記光学要素のうちの少なくとも各１つの光学要素同士を入れ替えることと；を含む光源形成方法が、提供される。

これによれば、目標光源形状を正確に再現した照明光源を短時間で形成することが可能になる。

本発明の第２の態様によれば、本発明の光源形成方法により形成された照明光源からの照明光で物体を露光して前記物体上にパターンを形成する露光方法が、提供される。

これによれば、物体上にパターンを精度良く形成することが可能になる。

本発明の第３の態様によれば、本発明の露光方法を用いて、物体上に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物体を現像し、前記パターンに対応する形状のマスク層を前記物体の表面に形成することと；前記マスク層を介して前記物体の表面を加工することと；を含むデバイス製造方法が、提供される。

一実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。 図１の空間光変調ユニットの構成を示す図である。 瞳輝度分布を計測する輝度分布計測器の一例について説明するための図である。 図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、それぞれ、空間光変調器の複数のミラー要素に照射された光ビームの２次元強度分布及び１次元分布（各ミラー要素上での強度の順）の一例を示す図である。 図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、それぞれ、照明瞳面上に形成される目標照明光源形状と実質的に同じフライアイレンズの入射面上に形成される目標照明光源形状、及び輝度の１次元分布（各レンズ素子上での輝度の順）の一例を示す図である。 図６（Ａ）〜図６（Ｇ）は、目標輝度が与えられたレンズ素子のそれぞれに目標輝度に等しい強度（総強度）を与える反射光（複数の反射光）を導くミラー要素の組み合わせを求める解法を説明するための図である。 図７（Ａ）は３極照明光源の形状（瞳輝度分布）の目標の一例を示す図、図７（Ｂ）は対応するレンズ素子上で輝度の１次元分布（各レンズ素子上での輝度の順）の一例を示す図、図７（Ｃ）はミラー要素の組み合わせを求める解法を説明するための図である。 図８（Ａ）は多極照明光源の形状（瞳輝度分布）の目標の一例を示す図、図８（Ｂ）は対応するレンズ素子上で輝度の１次元分布（各レンズ素子上での輝度の順）の一例を示す図、図８（Ｃ）はミラー要素の組み合わせを求める解法を説明するための図である。 図９（Ａ）は変形照明光源の形状（瞳輝度分布）の目標の１次元分布（各レンズ素子上での輝度の順）の一例を示す図、図９（Ｂ）はミラー要素上で反射される光ビームの１次元分布（各ミラー要素上での強度の順）の一例を示す図、図９（Ｃ）〜図９（Ｈ）はミラー要素の組み合わせを求める解法を説明するための図である。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図９（Ｈ）に基づいて説明する。

図１には、一実施形態に係る露光装置１００の構成が概略的に示されている。露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置、いわゆるスキャナである。後述するように、本実施形態では投影光学系ＰＬが設けられており、以下においては、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと平行な方向をＺ軸方向、これに直交する面内でレチクルとウエハとが相対走査される走査方向をＹ軸方向、Ｚ軸及びＹ軸に直交する方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸回りの回転（傾斜）方向をそれぞれθｘ、θｙ、及びθｚ方向として説明を行う。

露光装置１００は、照明系ＩＯＰ、レチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、レチクルＲに形成されたパターンの像を感応剤（レジスト）が塗布されたウエハＷ上に投影する投影ユニットＰＵ、ウエハＷを保持するウエハステージＷＳＴ、及びこれらの制御系等を備えている。

照明系ＩＯＰは、光源１と、光源１から射出される光ビームＬＢの光路上に順次配置されたビームエキスパンダ２、ビームスプリッタＢＳ１、空間光変調ユニット３、リレー光学系４、ビームスプリッタＢＳ２、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５、コンデンサ光学系６、照明視野絞り（レチクルブラインド）７、結像光学系８、及び折曲ミラー９等を含む照明光学系と、を含む。

光源１としては、一例として、ＡｒＦエキシマレーザ（出力波長１９３ｎｍ）が用いられているものとする。光源１から射出される光ビームＬＢは、一例としてＸ軸方向に長い矩形の断面形状を有する。

ビームエキスパンダ２は、凹レンズ２ａと凸レンズ２ｂとから構成されている。凹レンズ２ａは負の屈折力を、凸レンズ２ｂは正の屈折力を、それぞれ有する。

ビームエキスパンダ２に対する光ビームＬＢの光路後方には、ビームスプリッタＢＳ１が配置されている。ビームスプリッタＢＳ１は、光ビームＬＢの大部分を透過させ、残りを反射する。光ビームＬＢの反射光路上には、ＣＣＤ等の撮像素子を含むビーム形状検出部Ｄ１が配置されている。ビーム形状検出部Ｄ１は、ビームスプリッタＢＳ１からの光ビームＬＢを受光して、空間光変調ユニット３へ向かう光ビームＬＢの強度分布（光ビームＬＢの位置ずれを含む）を検出する。ビーム形状検出部Ｄ１の検出結果は、主制御装置２０に送られる。

空間光変調ユニット３は、いわゆるＫプリズム（以下、単にプリズムと呼ぶ）３Ｐと、プリズム３Ｐの上面（＋Ｚ側の面）に配置された反射型の空間光変調器（SLM: Spatial Light Modulator）３Ｓとを備えている。プリズム３Ｐは、蛍石、石英ガラス等の光学ガラスから成る。

図２に拡大して示されるように、プリズム３Ｐの下面、すなわち空間光変調器３Ｓと反対側には、図２におけるＸ-Ｚ平面と平行な入射面（−Ｙ側面）及び射出面（＋Ｙ側面）に対して、それぞれ６０度で交差し、かつ互いに１２０度で交差する面ＰＳ１，ＰＳ２から成るＶ字状の面（楔形に凹んだ面）が形成されている。面ＰＳ１，ＰＳ２の裏面（プリズム３Ｐの内面）は、それぞれ、反射面Ｒ１，Ｒ２として機能する。

反射面Ｒ１は、ビームエキスパンダ２からビームスプリッタＢＳ１を透過してプリズム３Ｐの入射面に垂直に入射したＹ軸に平行な光を空間光変調器３Ｓの方向へ反射する。反射された光ビームＬＢは、プリズム３Ｐの上面を介して空間光変調器３Ｓに至り、後述するように空間光変調器３Ｓによって反射面Ｒ２に向けて反射される。プリズム３Ｐの反射面Ｒ２は、空間光変調器３Ｓからプリズム３Ｐの上面を介して到達した光を反射してリレー光学系４側に射出する。

空間光変調器３Ｓは、反射型の空間光変調器である。空間光変調器とは、入射光の振幅、位相又は進行方向などを二次元的に制御して、画像、あるいはパターン化されたデータなどの空間情報を処理、表示、消去する素子を意味する。本実施形態の空間光変調器３Ｓとしては、二次元（ＸＹ）平面上に配列された多数の微小なミラー要素ＳＥを有する可動マルチミラーアレイが用いられている。空間光変調器３Ｓは、多数のミラー要素を有するが、図２では、そのうちミラー要素ＳＥａ、ＳＥｂ、ＳＥｃ、ＳＥｄのみが示されている。空間光変調器３Ｓは、多数のミラー要素ＳＥと、該多数のミラー要素ＳＥをＸＹ平面内の直交二軸（例えばＸ軸及びＹ軸）回りに所定範囲で連続的に傾斜（回動）させる同一数の駆動部とを有する。駆動部は、例えばミラー要素ＳＥの裏面（＋Ｚ側の面、すなわち反射面と反対側の面）の中央を支持する支柱、該支柱が固定された基板、該基板上に設けられた４つの電極、該電極に対向してミラー要素ＳＥの裏面に設けられた４つの電極（不図示）を有する。なお、空間光変調器３Ｓと同様の空間光変調器についての詳細構成等は、例えば、米国特許出願公開第２００９／００９７０９４号明細書に開示されている。

図１に戻り、リレー光学系４の光路後方には、ビームスプリッタＢＳ２が配置され、ビームスプリッタＢＳ２の透過光路上には、フライアイレンズ５が配置されている。フライアイレンズ５は、光ビームＬＢに対して垂直方向に稠密に配列された正の屈折力を有する多数の微小なレンズ素子の集合である。フライアイレンズ５は、後述するように入射した光束を波面分割して、その後側焦点面にレンズ素子と同数の光源像からなる二次光源(実質的な面光源)を形成する。本実施形態では、フライアイレンズ５として、例えば米国特許第６，９１３，３７３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が採用されているものとする。

本実施形態の照明系ＩＯＰによると、光源１から射出された光ビームＬＢは、ビームエキスパンダ２に入射し、ビームエキスパンダ２を通過することによりその断面が拡大されて、所定の矩形断面を有する光ビームに整形される。ビームエキスパンダ２により整形された光ビームＬＢは、ビームスプリッタＢＳ１を透過して、空間光変調ユニット３に入射する。

例えば、図２に示されるように、光ビームＬＢ中のＺ軸方向に並ぶ互いに平行な４本の光線Ｌ１〜Ｌ４は、プリズム３Ｐの入射面からその内部に入り、反射面Ｒ１により空間光変調器３Ｓに向けて互いに平行に反射される。そして、光線Ｌ１〜Ｌ４は、それぞれ、複数のミラー要素ＳＥのうちのＹ軸方向に並ぶ互いに異なるミラー要素ＳＥａ、ＳＥｂ、ＳＥｃ、ＳＥｄの反射面に入射する。ここで、ミラー要素ＳＥａ、ＳＥｂ、ＳＥｃ、ＳＥｄは、それぞれの駆動部（不図示）により独立に傾けられている。このため、光線Ｌ１〜Ｌ４は、反射面Ｒ２に向けて、ただしそれぞれ異なる方向に反射される。そして、光線Ｌ１〜Ｌ４（光ビームＬＢ）は、反射面Ｒ２により反射され、プリズム３Ｐの外部に射出される。ここで、プリズム３Ｐの−Ｙ側面（入射面）から＋Ｙ側面（出射面）までの光線Ｌ１〜Ｌ４のそれぞれの空気換算光路長は、プリズム３Ｐが設けられていない場合に対応する空気換算光路長に等しく定められている。ここで、空気換算光路長とは、媒質中（屈折率ｎ）における光の光路長（Ｌ）を空気中（屈折率１）における光路長に換算した光路長Ｌ／ｎである。

プリズム３Ｐの外部に射出された光線Ｌ１〜Ｌ４（光ビームＬＢ）は、リレー光学系４を介してＹ軸に平行に揃えられ、リレー光学系４の後方に配置されるビームスプリッタＢＳ２を透過してフライアイレンズ５に入射する。そして、光線Ｌ１〜Ｌ４のそれぞれがフライアイレンズ５の多数のレンズ素子のいずれかに入射することにより、光ビームＬＢが分割（波面分割）される。これにより、複数の光源像からなる二次光源（面光源、すなわち照明光源）が、照明光学系の瞳面（照明瞳面）に一致するフライアイレンズ５の後側焦点面ＬＰＰに形成される。

図２には、フライアイレンズ５の後側焦点面ＬＰＰにおける、光線Ｌ１〜Ｌ４に対応する光強度分布ＳＰ１〜ＳＰ４が、模式的に示されている。このように、本実施形態では、二次光源（照明光源）の光強度分布（輝度分布又は照明光源形状とも呼ぶ）は、空間光変調器３Ｓにより自在に設定される。なお、空間光変調器としては、上述の反射型の能動的空間光変調器に限らず、非能動的な空間光変調器としての透過型又は反射型の回折光学素子なども用いることができる。このような非能動的な空間光変調器を用いる場合には、リレー光学系４を、例えばアフォーカルレンズ及びズームレンズ等を含んで構成することができ、その少なくとも一部の光学部材（レンズ、プリズム部材等）の位置及び／又は姿勢を制御することによって、二次光源（照明光源）の光強度分布を可変に設定することができる。また、回折光学素子として、例えば特開２００１−２１７１８８号公報及びこれに対応する米国特許第６，６７１，０３５号明細書、あるいは特開２００６−００５３１９号公報及びこれに対応する米国特許第７，２６５，８１６号明細書などに開示されるように、複数区画を備えた回折光学素子の位置を制御することによって二次光源（照明光源）の光強度分布を可変に設定しても良い。また、上述の能動的又は非能動的な空間光変調器に加えて、例えば特開２０００−５８４４１号公報およびこれに対応する米国特許第６，４５２，６６２号明細書に開示される可動照明開口絞りを用いて二次光源（照明光源）の光強度分布を可変に設定しても良い。

なお、本実施形態では、フライアイレンズ５が形成する二次光源を照明光源として、後述するレチクルステージＲＳＴに保持されるレチクルＲをケーラー照明する。そのため、二次光源が形成される面は、投影光学系ＰＬの開口絞り４１の面（開口絞り面）に対する共役面であり、照明光学系の瞳面（照明瞳面）と呼ばれる。また、照明瞳面に対して被照射面（レチクルＲが配置される面又はウエハＷが配置される面）が光学的なフーリエ変換面となる。なお、フライアイレンズ５による波面分割数が比較的大きい場合、フライアイレンズ５の入射面に形成される大局的な光強度分布と、二次光源全体の大局的な光強度分布（瞳強度分布）とが高い相関を示す。このため、フライアイレンズ５の入射面および当該入射面と光学的に共役な面における光強度分布についても二次光源（照明光源）の光強度分布（輝度分布又は照明光源形状）と称することができる。

上述のビームスプリッタＢＳ２の反射光路上には、照明瞳分布計測部Ｄ２が配置されている。照明瞳分布計測部Ｄ２は、フライアイレンズ５の入射面と光学的に共役な位置に配置された撮像面を有するＣＣＤ撮像部を備え、フライアイレンズ５の入射面に形成される光強度分布（輝度分布又は照明光源形状）をモニタする。すなわち、照明瞳分布計測部Ｄ２は、照明瞳又は照明瞳と光学的に共役な面で瞳強度分布を計測する機能を有する。照明瞳分布計測部Ｄ２の計測結果は、主制御装置２０に供給される。照明瞳分布計測部Ｄ２の詳細な構成および作用については、例えば米国特許出願公開第２００８／００３０７０７号明細書を参照することができる。

二次光源からの光ビームＬＢは、コンデンサ光学系６を介して照明視野絞り７を重畳的に照明する。このようにして、照明視野絞り７には、フライアイレンズ５の波面分割単位である矩形状の微小屈折面の形状と焦点距離とに応じた矩形状の照野が形成される。照明視野絞り７の矩形状の開口部（光透過部）を介した光ビームＬＢは、結像光学系８の集光作用を受けた後、所定のパターンが形成されたレチクルＲを重畳的に照明する。すなわち、二次光源からの光ビームＬＢは、コンデンサ光学系６により集光され、さらに照明視野絞り７、結像光学系８、折曲ミラー９等（コンデンサ光学系６から折曲ミラー９までをまとめて送光光学系１０と称する）を介して照明系ＩＯＰから射出され、図１に示されるように、照明光ＩＬとしてレチクルＲに照射される。この場合、照明視野絞り７により光ビームＬＢ（照明光ＩＬ）を整形することにより、レチクルＲのパターン面の一部（照明領域ＩＡＲ）が照明される。

レチクルステージＲＳＴは、照明系ＩＯＰの下方（−Ｚ側）に配置されている。レチクルステージＲＳＴ上には、レチクルＲが例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージＲＳＴは、例えばリニアモータ等を含むレチクルステージ駆動系（不図示）によって、水平面（ＸＹ平面）内で微小駆動可能であるとともに、走査方向（Ｙ軸方向）に所定ストローク範囲で駆動可能となっている。

レチクルステージＲＳＴのＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転情報を含む）は、レチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」と呼ぶ）１４によって、移動鏡１２（又はレチクルステージＲＳＴの端面に形成された反射面）を介して、例えば０．２５ｎｍ程度の分解能で常時検出される。レチクル干渉計１４の計測情報は、主制御装置２０に供給される。

投影光学系ＰＬは、レチクルステージＲＳＴの下方（−Ｚ側）に配置されている。投影光学系ＰＬとしては、例えば、光軸ＡＸに沿って配列された複数の光学素子（レンズエレメント）から成る屈折光学系が用いられる。投影光学系ＰＬは、例えば両側テレセントリックで、所定の投影倍率（例えば１／４倍、１／５倍又は１／８倍など）を有する。このため、前述の通り照明系ＩＯＰからの照明光ＩＬによってレチクルＲが照明されると、投影光学系ＰＬを介して、レチクルＲのパターン面（投影光学系の第１面、物体面）上の照明領域内のパターンの縮小像（パターンの一部の縮小像）が、レジスト（感応剤）が塗布されたウエハＷ（投影光学系の第２面、像面）上の露光領域ＩＡに投影される。

投影光学系ＰＬを構成する複数枚のレンズエレメントのうち、物体面側（レチクルＲ側）の複数枚のレンズエレメント（不図示）は、主制御装置２０の配下にある結像性能補正コントローラ４８によって例えば投影光学系ＰＬの光軸方向であるＺ軸方向、及びＸＹ平面に対する傾斜方向（すなわちθｘ及びθｙ方向）に駆動可能な可動レンズとなっている。また、投影光学系ＰＬの瞳面の近傍には、開口数（ＮＡ）を所定範囲内で連続的に変更可能な開口絞り４１が設けられている。開口絞り４１としては、例えばいわゆる虹彩絞りが用いられる。開口絞り４１は、主制御装置２０によって結像性能補正コントローラ４８を介して制御される。

ウエハステージＷＳＴは、リニアモータ等を含むステージ駆動系２４によって、ステージベース２２上をＸ軸方向、Ｙ軸方向に所定ストロークで駆動されるとともに、Ｚ軸方向、θｘ方向、θｙ方向、及びθｚ方向に微小駆動される。ウエハステージＷＳＴ上には、ウエハＷが、ウエハホルダ（不図示）を介して真空吸着等によって保持されている。

ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置情報（回転情報（ヨーイング量（θｚ方向の回転量）、ピッチング量（θｘ方向の回転量）及びローリング量（θｙ方向の回転量））を含む）は、レーザ干渉計システム(以下、「干渉計システム」と略記する)１８によって、移動鏡１６（又はウエハステージＷＳＴの端面に形成された反射面）を介して、例えば０．２５ｎｍ程度の分解能で常時検出される。干渉計システム１８の計測結果は、主制御装置２０に供給される。

また、ウエハＷの表面のＺ軸方向の位置及び傾斜は、投影光学系ＰＬの結像面に向けて多数のピンホール又はスリットの像を形成するための結像光束を光軸ＡＸに対して斜め方向より照射する照射系６０ａと、それらの結像光束のウエハＷ表面での反射光束を受光する受光系６０ｂとを有する焦点位置検出系によって計測される。焦点位置検出系（６０ａ，６０ｂ）としては、例えば米国特許第５，４４８，３３２号明細書等に開示される斜入射方式の多点焦点位置検出系と同様の構成のものが用いられる。

また、ウエハステージＷＳＴ上には、その表面がウエハＷの表面と同じ高さにある基準板ＦＰが固定されている。基準板ＦＰの表面には、アライメント系ＡＳのベースライン計測等に用いられる基準マーク、後述するレチクルアライメント系で検出される一対の基準マーク等が形成されている。

また、ウエハステージＷＳＴには、瞳輝度分布をオン・ボディで計測（計測）する輝度分布計測器８０が設けられている。輝度分布計測器８０は、図３に示されるように、カバーガラス８０ａ、集光レンズ８０ｂ、及び受光部８０ｃ等から構成される。

カバーガラス８０ａの上面は、投影光学系ＰＬの結像面位置、すなわちウエハステージＷＳＴ上に載置されるウエハＷの面位置に等しく設置されている。ここで上面には、クロム等の金属の蒸着により中央部に円形の開口（ピンホール）を有する遮光膜が形成されている。この遮光膜によって、瞳輝度分布の計測の際に、周囲から不要な光が受光部８０ｃに入らないように遮られる。カバーガラス８０ａ（ピンホール）及び受光部８０ｃは、それぞれ、集光レンズ８０ｂの前側及び後側焦点位置に配置されている。すなわち、受光部８０ｃの受光面は、投影光学系ＰＬの開口絞り４１（すなわち投影光学系ＰＬの瞳面及び照明系ＩＯＰの瞳面）の位置と光学的に共役な位置に配置されている。受光部８０ｃは、２次元ＣＣＤ等から成る受光素子と、例えば電荷転送制御回路等の電気回路等とを有している。なお、受光部８０ｃからの計測データは、主制御装置２０に送られる。

上述の構成の輝度分布計測器８０では、投影光学系ＰＬから射出された照明光ＩＬの一部がカバーガラス８０ａのピンホールを通過し、集光レンズ８０ｂにより集光されて、受光部８０ｃの受光面に入射する。ここで、受光部８０ｃの受光面には、投影光学系ＰＬの開口絞り４１における照明光ＩＬの強度分布が再現される。すなわち、受光部８０ｃにより、カバーガラス８０ａのピンホールを通過する照明光ＩＬの開口絞り４１上での強度分布が計測される。ここで、開口絞り４１の位置は投影光学系ＰＬの瞳面及び照明系ＩＯＰの瞳面の位置と光学的に共役であるため、照明光ＩＬの強度分布を計測することは瞳輝度分布を計測することに等しい。

なお、カバーガラス８０ａの上面には、ピンホールとの位置関係が既知の位置合わせマーク（不図示）が設けられている。位置合わせマークは、ステージ座標系上でのピンホールの位置、すなわち輝度分布計測器８０の位置を較正するために用いられる。

ウエハステージＷＳＴ（すなわち輝度分布計測器８０）をＸＹ二次元方向に移動させて、上述の計測を行うことにより、被照射面（第２面）上の複数点に関する瞳輝度分布が計測される。瞳輝度分布の計測についてはさらに後述する。

図１に戻り、投影ユニットＰＵの鏡筒４０の側面には、ウエハＷに形成されたアライメントマーク及び基準マークを検出するアライメント系ＡＳが設けられている。アライメント系ＡＳとしては、例えばハロゲンランプ等のブロードバンド（広帯域）光によりマークを照明して検出し、検出されたマークの像（画像）を画像処理することによってマークの位置を計測する画像処理方式の結像式アライメントセンサの一種であるＦＩＡ（Field Image Alignment）系が用いられている。

露光装置１００では、不図示であるが、レチクルステージＲＳＴの上方に、例えば米国特許第５，６４６，４１３号明細書等に開示される、露光波長の光を用いたＴＴＲ（Through The Reticle）アライメント系から成る一対のレチクルアライメント系が設けられている。レチクルアライメント系の検出信号は、主制御装置２０に供給される。

前記制御系は、図１中、主制御装置２０によって主に構成される。主制御装置２０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）等からなるいわゆるワークステーション（又はマイクロコンピュータ）等から構成され、装置全体を統括して制御する。また、主制御装置２０には、例えばハードディスクから成る記憶装置４２、キーボード，マウス等のポインティングデバイス等を含む入力装置４５，ＣＲＴディスプレイ（又は液晶ディスプレイ）等の表示装置４４、及びＣＤ（compact disc），ＤＶＤ（digital versatile disc），ＭＯ（magneto-optical disc）あるいはＦＤ（flexible disc）等の情報記憶媒体のドライブ装置４６が、外付けで接続されている。

記憶装置４２には、投影光学系ＰＬによってウエハＷ上に投影される投影像の結像状態が最適（例えば収差又は線幅が許容範囲内）となる照明光源形状（瞳輝度分布）に関する情報、これに対応する照明系ＩＯＰ、特に空間光変調器３Ｓのミラー要素ＳＥの制御情報、及び投影光学系ＰＬの収差に関する情報等が格納されている。

ドライブ装置４６には、後述する照明光源の設定（ミラー要素のレンズ素子への振り分けと、振り分けられたミラー要素の入れ替えとの両方）を行うためのプログラム等が格納された情報記憶媒体（以下の説明では便宜上ＣＤ−ＲＯＭとする）がセットされている。なお、これらのプログラムは記憶装置４２にインストールされていても良い。主制御装置２０は、適宜、これらのプログラムをメモリ上に読み出す。

露光装置１００では、通常のスキャナと同様に、ウエハ交換、レチクル交換、レチクルアライメント、アライメント系ＡＳのベースライン計測並びにウエハアライメント（ＥＧＡ等）等の準備作業の後、ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行われる。詳細説明は省略する。

次に、本実施形態の露光装置１００における空間光変調ユニット３（空間光変調器３Ｓ）を用いた照明光源の設定（形成）及び再設定（調整）処理について説明する。

前述の通り、露光装置１００に備えられた照明系ＩＯＰでは、光源１からの光ビームＬＢが、空間光変調器３Ｓが有する複数のミラー要素ＳＥの一部に照射され、その一部の複数のミラー要素ＳＥのそれぞれによって、光ビームＬＢが反射される。そして、これらの反射光（例えば光線Ｌ１〜Ｌ４）のそれぞれがフライアイレンズ５を構成する多数のレンズ素子のいずれかに導かれる（図２参照）。これにより、光ビームＬＢが分割（波面分割）され、フライアイレンズ５の後側焦点面ＬＰＰ、すなわち照明瞳面上に、複数の光源像からなる照明光源が形成される。

ここで、空間光変調器３Ｓのミラー要素ＳＥの数は、例えば、６４０×１６８（≒１×１０^５）であり、フライアイレンズ５のレンズ素子の数は、例えば、１２８^２（≒１．６×１０^４）である。従って、個々のミラー要素ＳＥにより反射される１×１０^５の光線を適当に組み合わせて１．６×１０^４のレンズ素子に導く、換言すれば、レンズ素子により構成される１．６×１０^４の輝点上で１×１０^５の光線を適当に重ね合わせることで、照明光源（二次光源）が形成（設定）される。また、一旦設定された光線の重ね合わせを調整することにより、照明光源が調整（再設定）される。

図４（Ａ）〜図５（Ｆ）を用いて、照明光源の設定（形成）及び再設定（調整）処理（基本）について例を取りあげて説明する。

図４（Ａ）には、空間光変調器３Ｓのミラー要素ＳＥ_ｋ（ｋ＝１〜Ｋ（Ｋはミラー要素の総数））上で反射される光ビームＬＢの強度分布Φ_０の一例が示されている。この例では、ガウススポット状の強度分布Φ_０を有する光ビームＬＢが示されている。

強度分布Φ_０は、主制御装置２０により、ビーム形状検出部Ｄ１を用いて計測される。ただし、光ビームＬＢの断面に対して個々のミラー要素ＳＥ_ｋの表面は十分小さいので、光ビームＬＢは、複数のミラー要素ＳＥ_ｋによって受光され、強度分布Φ_０は、ミラー要素ＳＥ_ｋ上での光ビームＬＢの強度Φ_０ｋの集合として表現することができる。なお、説明の便宜上、各ミラー要素ＳＥ_ｋには、強度Φ_０ｋの順（Φ_０１≧Φ_０２≧Φ_０３≧…）にインデックスｋ（＝１〜Ｋ）が付されているものとする。

図４（Ｂ）には、個々のミラー要素ＳＥ_ｋにより反射される光ビームＬＢの強度、すなわちΦ_０ｋがインデックスｋ（＝１〜Ｋ）を横軸として示されている。

図５（Ａ）には、フライアイレンズ５の後側焦点面ＬＰＰ（照明瞳面）上に形成される目標照明光源形状（輝度分布の目標）と実質的に同じフライアイレンズ５の入射面上に形成される目標照明光源形状（輝度分布の目標）Ψ_０が示されている。この目標照明光源形状（以下、適宜目標とも表記する）Ψ_０は、円形状の極の内部で輝度が非零、外部で輝度が零となる輝度分布を有する。

目標Ψ_０は、照明光源の設定及び再設定処理に先立って、主制御装置２０により記憶装置４２から読み出されている。ただし、目標照明光源形状Ψ_０に対して個々のレンズ素子ＦＬ_ｎの入射面（射出面）は十分小さいので、目標Ψ_０は、各レンズ素子ＦＬ_ｎ上での目標輝度Ψ_０ｎの集合として表現することができる。なお、説明の便宜上、各レンズ素子ＦＬ_ｎには、目標輝度Ψ_０ｎの順（Ψ_０１≧Ψ_０２≧Ψ_０３≧…）にインデックスｎ（＝１〜Ｎｆ（Ｎｆはレンズ素子ＦＬ_ｎの総数））が付されているものとする。

図５（Ｂ）には、個々のレンズ素子ＦＬ_ｎの入射面（又は射出面）上での目標輝度Ψ_０ｎが横軸をインデックスｎ（＝１〜Ｎｆ）として示されている。

図４（Ｂ）に示されるミラー要素ＳＥ_ｋ（ｋ＝１〜Ｋ）のそれぞれにより反射される強度Φ_０ｋの反射光を適当に重ね合わせて、図５（Ｂ）に示される目標照明光源形状（輝度分布の目標）Ψ_０ｎ（ｎ＝１〜Ｎｆ）を構成する。このことは、目標輝度Ψ_０ｎが与えられたレンズ素子ＦＬ_ｎのそれぞれに、Ψ_０ｎに等しい強度（総強度）を与える反射光（複数の反射光）を導くミラー要素ＳＥ_ｋの組み合わせを求めることに他ならない。

例えば、図５（Ａ）に示される目標Ψ_０を形成するのに要するレンズ素子の数（目標輝度Ψ_０ｎ≠０であるレンズ素子の数であり、図中の黒点の数に等しい）は、図５（Ｂ）に示されるように、Ｎ（＜レンズ素子の総数Ｎｆ）とする。ミラー要素ＳＥ_ｋの総数（あるいは実際に使用可能なミラー要素の総数）Ｋに対し、上述のミラー要素ＳＥ_ｋの組み合わせは最大Ｎ^Ｋ通りあり、この膨大な数の組み合わせの中から最適な一の組み合わせを見つけなければならない。このため、本実施形態では、最適な組み合わせを短時間で効率良く求める解法が採用されている。

ここで、この解法の基本原理について、一例としてＫ＝４２、Ｎ＝６として、説明する。図６（Ａ）には、ミラー要素ＳＥ_ｋ（ｋ＝１〜４２）のそれぞれにより反射される光ビームＬＢの強度Φ_０ｋが、示されている。

最初に、図６（Ａ）に示されるように、ミラー要素ＳＥ_ｋ（ｋ＝１〜４２）を、強度Φ_０ｋの順に、単位数毎に、レンズ素子の必要数Ｎ＝６に等しい数のグループ（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ）に振り分ける。これにより、図６（Ｂ）に示されるように、最初の６つのミラー要素ＳＥ_１〜ＳＥ_６が、順次、グループａ〜ｆに振り分けられる。ここで、一例として単位数６であり、必要数Ｎ＝６に一致しているが、これに限られるものではなく、単位数は例えば１でも良い。

なお、図６（Ｂ）及びその他の図において、ミラー要素ＳＥ_ｋ（ｋ＝１〜４２）のそれぞれは、対応する強度Φ_０ｋ（図６（Ａ）参照）に比例する長さの矩形を用いて表されている。各矩形内の番号は、ミラー要素ＳＥ_ｋのインデックスに対応する。

次に、グループａ〜ｆを、それぞれのグループに振り分けられたミラー要素ＳＥ_ｋについての強度Φ_０ｋの和の順に、入れ替える。ここでは、グループａ〜ｆには各１つのミラー要素ＳＥ_ｋ（それぞれｋ＝１〜６）がそれらの強度Φ_０ｋの順に振り分けられているのみなので、グループａ〜ｆの入れ替えはない。

次に、次の単位数６個のミラー要素ＳＥ_ｋ（ｋ＝７〜１２）を、図６（Ｃ）に示されるように、逆順（強度Φ_０ｋの小さい順）に、グループａ〜ｆに振り分ける。この場合、振り分けられたミラー要素ＳＥ_ｋについての強度Φ_０ｋの和の最も小さいグループｆ（強度Φ_０６）に、ミラー要素ＳＥ_７が振り分けられ、強度Φ_０ｋの和がグループｆについで小さいグループｅ（強度Φ_０５）にミラー要素ＳＥ_８が振り分けられ、強度Φ_０ｋの和がグループｅについで小さいグループｄ（強度Φ_０４）にミラー要素ＳＥ_９が振り分けられ、強度Φ_０ｋの和がグループｄについで小さいグループｃ（強度Φ_０３）にミラー要素ＳＥ_１０が振り分けられ、強度Φ_０ｋの和がグループｃについで小さいグループｂ（強度Φ_０２）にミラー要素ＳＥ_１１が振り分けられ、強度Φ_０ｋの和がグループｂについで小さい（強度Φ_０ｋの和が最も大きい）グループａ（強度Φ_０１）には、ミラー要素ＳＥ_１２が振り分けられる。

次に、グループａ〜ｆを、それぞれのグループに振り分けられたミラー要素ＳＥ_ｋについての強度Φ_０ｋの和の順に、入れ替える。ここでは、図６（Ｃ）から明らかなように、グループａ〜ｆの順に強度Φ_０ｋの和が大きくなっているので、グループａ〜ｆの入れ替えは行われない（図６（Ｄ）参照）。

次に、次の単位数Ｎ（＝６）個のミラー要素ＳＥ_ｋ（ｋ＝１３〜１８）が、図６（Ｅ）に示されるように、逆順（強度Φ_０ｋの小さい順）に、グループａ〜ｆに振り分けられる。例えば、強度Φ_０ｋの和の最も小さいグループｆ（強度Φ_０６＋Φ_０７）にミラー要素ＳＥ_１３が、強度Φ_０ｋの和の最も大きいグループａ（強度Φ_０１＋Φ_０１２）にはミラー要素ＳＥ_１８が振り分けられる。

次に、グループａ〜ｆを、それぞれのグループに振り分けられたミラー要素ＳＥ_ｋについての強度Φ_０ｋの和の順に、入れ替える。ここでは、グループａ，ｆ，ｂ，ｅ，ｃ，ｄの順に強度Φ_０ｋの和が大きいので、図６（Ｆ）に示されるように、強度Φ_０ｋの和が大きい順（ａ，ｆ，ｂ，ｅ，ｃ，ｄの順）に、グループａ〜ｆが入れ替えられる。

以降、残りのミラー要素ＳＥ_ｋ（ｋ＝１９〜４２）について、上記と同様に、単位数毎にグループａ〜ｆへの振り分けと、グループａ〜ｆの入れ替えとを繰り返す。これにより、最終的に図６（Ｇ）に示されるように、グループａ〜ｆのそれぞれに、７個のミラー要素ＳＥ_ｋが強度Φ_０ｋの和がおおよそ均一になるように振り分けられる。

上述のミラー要素の振り分けのシミュレーションを、発明者が、照明光源のフライアイレンズのレンズ素子の数（必要数）Ｎ＝３７２４，８６４５，１４４５１のぞれぞれの場合について行ったところ、重ね合わせ度、強度の和の最大値と最小値との全体に対する誤差（強度の和の均一度）は、それぞれ２８，０．１％、１２，０．４％、７，１．８％であった。ここで、重ね合わせ度とは、１つのレンズ素子に対するミラー要素の個数であり、上の例では７である。なお、計算時間は、いずれの場合も同一（０．０４７秒）であった。これより、重ね合わせ度が高くなるほど高い精度で均一化できることがわかる。

上述の方法によって達成される均一性の精度（グループａ〜ｆの各強度の和の最大値と最小値の差）は、最後に振り分けられたミラー要素の強度となる。上述の方法においては、ミラー要素が強度が大きい順に並べられているため、最後に振り分けられたミラー要素による強度が最小となり、非常に精度のよい均一性を実現することができる。

さらに、グループａ〜ｆに振り分けられたミラー要素ＳＥ_ｋを適当数入れ替えて、それぞれのグループに振り分けられたミラー要素ＳＥ_ｋについての強度Φ_０ｋの和を均一化する。一例として、適当数は２とする。

例えば、強度Φ_０ｋの和の最も大きいグループｂ（図６（Ｇ）参照）に振り分けられたミラー要素の中から２つのミラー要素を選択し、和の最も小さいグループｅ（図６（Ｇ）参照）に振り分けられたミラー要素の中から２つのミラー要素を選択し、それら各２つのミラー要素を入れ替える。

ここで、入れ替えることにより、グループｂについての強度Φ_０ｋの和Σ_ｋ∈ｂΦ_０ｋとグループｅについての強度Φ_０ｋの和Σ_ｋ∈ｅΦ_０ｋとが均一化（平均化）されるように、各２つのミラー要素を選択する。ここで、記号Σ_ｋ∈ｂ、Σ_ｋ∈ｅは、それぞれグループｂ、ｅに振り分けられたミラー要素ＳＥ_ｋについての総和を意味する。すなわち、グループｂ及びｅの強度の和同士の差の２分の１（Σ_ｋ∈ｂΦ_０ｋ−Σ_ｋ∈ｅΦ_０ｋ）／２≒Φ_０ｋｂ１＋Φ_０ｋｂ２−Φ_０ｋｅ１−Φ_０ｋｅ２を与える適当な各２つのミラー要素ＳＥ_ｋｂ１，ＳＥ_ｋｂ２及びＳＥ_ｋｅ１，ＳＥ_ｋｅ２を選択する。

同様のミラー要素の入れ替えを、その他のグループ間、例えばグループｆ，ｃ間、グループａ，ｄ間について行う。

さらに、各２つのミラー要素入れ替え後のグループａ〜ｆをそれぞれに振り分けられたミラー要素ＳＥ_ｋについての強度Φ_０ｋの和の順に並び替え、上と同様のミラー要素の入れ替えをさらに１回以上（複数回）行う。

これにより、振り分けられたミラー要素ＳＥ_ｋについての強度Φ_０ｋの和がさらに均一化され、目標照明光源形状Ψ_０が得られる。

上述の各２つのミラー要素の入れ替え、及びグループの並べ替えのシミュレーションを、発明者が、照明光源のフライアイレンズのレンズ素子の数（必要数）Ｎ＝３７２４（重ね合わせ度２８），８６４５（重ね合わせ度１２），１４４５１（重ね合わせ度７）のぞれぞれの場合について行ったところ、入れ替えを５回行った時点で、強度の和の最大値と最小値との全体に対する誤差（強度の和の均一度）は、それぞれ０．０００３％、０．０１７％、０．１９％であった。

なお、適当数は２に限らず、例えば１あるいは３でも良い。適当数が大きいほど、高い均一度が得られる。ただし、長い処理時間を要することとなる。また、先に説明したグループａ〜ｆのうちの２つのグループ同士の入れ替えを行う代わりに、その２つのグループに振り分けられた各適当数（少なくとも各１つ）のミラー要素ＳＥ_ｋ同士の入れ替えを行っても良い。

上述では、ミラー要素の入れ替えを回数で制限をかけたが、以下に示す手法を用いても良い。

まず、強度の和によって並び替えられたグループａ〜ｆの端同士、すなわち強度Φ_０ｋの和の最も大きいグループと、和の最も小さいグループとでミラー要素を入れ替える。次に、グループａ〜ｆを強度の和Φ_０ｋの順に入れ替える。このミラー要素の入れ替えとグループの入れ替えとを繰り返す。

この手法では、ミラー要素の入れ替え時には、その対象として常に最大グループと最小グループが選ばれるため、入れ替えのための適当な組（最大と最小の差の半分相当）が見つかる限り精度は向上し続ける。適当な組が見つからない場合はグループから脱出する。すなわち組み合わせの精度を指定することができる。

なお、図６（Ｇ）におけるグループａとグループｄとでは、もともと強度の和が同程度なので入れ替えのための適当な組が見つからない可能性が高いが、グループａ〜ｆの並び替えの時間を短縮することができる。

次に、図７（Ａ）〜図８（Ｃ）を参照して、多極照明に対する照明光源の設定（形成）及び再設定（調整）処理について例をあげて説明する。

図７（Ａ）には、３極照明光源の形状（輝度分布）の目標Ψ_０の一例が示されている。目標Ψ_０は、先と同様、各レンズ素子ＦＬ_ｎ上での目標輝度Ψ_０ｎの集合として離散的に表現されている。なお、説明の便宜上、レンズ素子ＦＬ_ｎには、目標輝度Ψ_０ｎの順（Ψ_０１≧Ψ_０２≧Ψ_０３≧…）にインデックスｎが付されているものとする。

図７（Ｂ）には、目標輝度Ψ_０ｎが横軸をインデックスｎ（＝１〜Ｎｆ）として示されている。この例では、図７（Ａ）に示される極ａ，ｂ，ｃをそれぞれ構成するレンズ素子ＦＬ_ｎについての目標輝度が順に強く（Ψ_０ａ＞Ψ_０ｂ＞Ψ_０ｃ）、それぞれの極を構成するレンズ素子ＦＬｎの数は順にＮ_ａ，Ｎ_ｂ，Ｎ_ｃである。

図７（Ｃ）に示されるように、ミラー要素ＳＥ_ｋ（ｋ＝１〜Ｋ）を、強度Φ_０ｋの順に、単位数Ｎ毎に、極ａ，ｂ，ｃにそれぞれｎ_ａ，ｎ_ｂ，ｎ_ｃ個ずつ振り分ける。ここで、ｎ_ａ＋ｎ_ｂ＋ｎ_ｃ＝Ｎである。ここで、振り分ける数ｎ_ａ，ｎ_ｂ，ｎ_ｃは、極ａ，ｂ，ｃを構成するレンズ素子ＦＬ_ｎの必要数Ｎ_ａ，Ｎ_ｂ，Ｎ_ｃと目標輝度Ψ_０ａ，Ψ_０ｂ，Ψ_０ｃの積の比に応じて定められる（ｎ_ａ：ｎ_ｂ：ｎ_ｃ＝Ｎ_ａΨ_０ａ：Ｎ_ｂΨ_０ｂ：Ｎ_ｃΨ_０ｃ）。

上の振り分けにおいて、単位数Ｎは、要求される照明光源の設定精度の逆数に近似する整数（又はその整数倍）との積がミラー要素ＳＥ_ｋの総数（あるいは実際に使用可能なミラー要素の総数）Ｋ以下となる数とする。例えば、０．１％の設定精度が要求される場合、この設定精度の逆数に近似する数１０００（又はその整数倍）との積１０００Ｎ≦Ｋを満たすＮ、例えばＮ＝１００が、選択される。また、単位数Ｎを設定精度の逆数の２倍としても良い（この場合でも単位数ＮはＫ以下である）。例えば（厳密に言うと）０．５％の設定精度が要求される場合はＮ＝４００が選択される。単位数Ｎが大きくなることで、各極に振り分けられたミラー要素の数ｎ_ａ，ｎ_ｂ，ｎ_ｃも大きくなり、各極ａ，ｂ，ｃに振り分ける精度が向上する。また、単位数Ｎの中から各極ａ，ｂ，ｃに振り分けるミラー要素を選択する際には、強度の高い方からｎ_ａ，ｎ_ｂ，ｎ_ｃと順番に配分すると偏りが生じる恐れがあるため、ランダム抽出を行っても良い。これにより、それぞれの極について、およそ輝度分布の均一な照明光源形状を効率良く設定することが可能となる。勿論、単位数Ｎは、Ｋ以下である限り、１以上の任意の整数を選択することができる。また、極ａ，ｂ，ｃのそれぞれについて、ミラー要素ＳＥ_ｋの組み合わせの数及び組み合わせの度数（各極を構成するレンズ素子の１つに対して割り当てられるミラー要素ＳＥ_ｋの数）が適宜定められるため、高い設定精度が得られる。

そして、極ａ，ｂ，ｃのそれぞれについて、先に説明した例と同様の手順で、目標輝度Ψ_０ａ，Ψ_０ｂ，Ψ_０ｃが与えられたレンズ素子ＦＬ_ｎのそれぞれに、Ψ_０ａ，Ψ_０ｂ，Ψ_０ｃに等しい強度（総強度）を与える反射光（複数の反射光）を導くミラー要素ＳＥ_ｋの最適な組み合わせを求める。

図８（Ａ）には、本実施形態の露光装置１００において採用される多極照明の目標照明光源形状（輝度分布の目標）Ψ_０の一例が示されている。図８（Ｂ）には、各レンズ素子ＦＬ_ｎ上での目標輝度Ψ_０ｎが横軸をインデックスｎとして示されている。この例では、図８（Ａ）に示される５つの極ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅを構成するレンズ素子ＦＬ_ｎの数は図８（Ｃ）中のＭＦＥの必要数の欄に示されるようにそれぞれ３８６，３８６，９８１，３８６，３８６（比２：２：５：２：２）であり、それぞれの極についての目標輝度Ψ_０ｎは比１００：８０：６０：４０：２０である（図８（Ｂ）参照）。

ミラー要素の総数はＫ＝１０７０００とする。ミラー要素ＳＥ_ｋ（ｋ＝１〜Ｋ）は、単位数１０００毎に、それぞれの極を構成するレンズ素子ＦＬ_ｎの数と目標輝度Ψ_０ｎとの積の比に応じて２５５，２０４，３８８，１０２，５１ずつ極ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅに振り分けられる。これにより、極ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅのそれぞれに、２７２８５，２１８２５，４１５１６，１０９１４，５４５７のミラー要素ＳＥ_ｋが振り分けられる。なお、各極を構成するレンズ素子の１つに対して割り当てられるミラー要素ＳＥ_ｋの数、すなわち組み合わせの度数は、極ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅに対してそれぞれ７０，５６，４２，２８，１４である。

発明者等が、実験を行ったところ、上の例に対し、０．０１秒程度の処理時間で、およそ０．１％以内の強度の和の均一度が得られることがわかった。

次に、図９（Ａ）〜図９（Ｈ）を用いて、さらに複雑な変形照明に対する照明光源の設定及び再設定（調整）処理について、例を挙げて説明する。

図９（Ａ）には、変形照明の目標照明光源形状（輝度分布の目標）Ψ_０の一例が示されている。目標照明光源形状Ψ_０は、先と同様、各レンズ素子ＦＬ_ｎ上での目標輝度Ψ_０ｎの集合として離散的に表現されている。なお、説明の便宜上、レンズ素子ＦＬ_ｎには、目標輝度Ψ_０ｎの順（Ψ_０１≧Ψ_０２≧Ψ_０３≧…）にインデックスｎが付されているものとする。図９（Ａ）では、横軸をインデックスｎ（＝１〜Ｎ）として、輝度Ψ_０ｎが示されている。

図９（Ｂ）には、各ミラー要素ＳＥ_ｋにより反射される光ビームＬＢの強度Φ_０ｋが横軸をインデックスｋ（＝１〜Ｋ）として、示されている。強度Φ_０ｋの反射光を適当に重ね合わせて、図９（Ａ）に示される変形照明の目標照明光源形状（輝度分布の目標）Ψ_０ｎを構成する。

最初に、目標Ψ_０ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）を用いて、各レンズ素子ＦＬ_ｎに対する定数項Ｃ_ｎを求める。定数項Ｃ_ｎは、目標輝度Ψ_０ｎと目標輝度Ψ_０ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）のうちの最大の値を有する輝度、すなわち目標輝度Ψ_０１との差を強度の和および輝度の和によって規格化したもの（Ψ_０１−Ψ_０ｎ）＊Σφ／ΣΨとして与えられる。図９（Ｃ）には、定数項Ｃ_ｎが、インデックスｎ（＝１〜Ｎ）を横軸として（すなわち小さい順に）示されている。

次に、図９（Ｃ）に示されるような閾値（Ｔｈ１〜Ｔｈ６）を定める。閾値（Ｔｈ１〜Ｔｈ６）は、定数項Ｃ_ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）の分布（すなわち目標輝度Ψ_０ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）の分布）と、反射光の強度Φ_０ｋ（ｋ＝１〜Ｋ）の分布とから適宜定められる。例えば閾値Ｔｈは、まだ振り分けられていないミラー要素についての強度Φ_０ｎの中で最大の強度と、定数項Ｃ_ｎと既に振り分けられたミラー要素ＳＥ_ｋについての強度Φ_０ｋとの和ΣΦ_０ｋ＋Ｃ_ｎの中で最小の強度との和とすることができる。

次に、ミラー要素ＳＥ_ｋ（ｋ＝１〜Ｋ）を、強度Φ_０ｋの順に、定数項Ｃ_ｎと既に振り分けられたミラー要素ＳＥ_ｋについての強度Φ_０ｋとの和Σ_ｋ∈ｎΦ_０ｋ＋Ｃ_ｎが第１閾値Ｔｈ１を十分に（優に）超えるまで（あるいは和の平均が第１閾値Ｔｈ１を超えるまで）、和Σ_ｋ∈ｎΦ_０ｋ＋Ｃ_ｎの最も小さいレンズ素子から小さい順にレンズ素子ＦＬ_ｎに振り分ける。これにより、図９（Ｄ）に示されるように、最初のｎ_ａ（＝４）個のミラー要素ＳＥ_ｋ（ｋ＝１〜ｎ_ａ）のうちミラー要素ＳＥ_１、ＳＥ_３がレンズ素子ＦＬ_１に、ミラー要素ＳＥ_２、ＳＥ_４がレンズ素子ＦＬ_２に振り分けられる。

なお、説明の都合のため、定数項Ｃ_ｎを導入し、定数項Ｃ_ｎと既に振り分けられたミラー要素ＳＥ_ｋについての強度Φ_０ｋとの和Σ_ｋ∈ｎΦ_０ｋ＋Ｃ_ｎを用い、ミラー要素ＳＥ_ｋ（ｋ＝１〜Ｋ）を、上述のようにしてレンズ素子ＦＬ_ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）に振り分けたが、これは、定数項Ｃ_ｎ＝Ψ_０１−Ψ_０ｎであるから、目標輝度Ψ_０ｎと既に振り分けられたミラー要素ＳＥ_ｋについての強度Φ_０ｋの和との差Ψ_０ｎ−Σ_ｋ∈ｎΦ_０ｋを用い、該差Ψ_０ｎ−Σ_ｋ∈ｎΦ_０ｋが最も大きいレンズ素子から大きい順に、既に振り分けられたミラー要素ＳＥ_ｋについての強度Φ_０ｋの和Σ_ｋ∈ｎΦ_０ｋが第１閾値Ｔｈ１を十分に（優に）超えるまで、ミラー要素ＳＥ_ｋを強度Φ_０ｋの順に各レンズ素子ＦＬ_ｎに振り分けることに対応する。

次に、レンズ素子ＦＬ_ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）を、振り分けられたミラー要素ＳＥ_ｋについての強度Φ_０ｋと定数項Ｃ_ｎの和Σ_ｋ∈ｎΦ_０ｋ＋Ｃ_ｎの小さい順（上述の差Ψ_０ｎ−Σ_ｋ∈ｎΦ_０ｋが大きい順）に並び替える。ここでは、図９（Ｄ）からわかるように、レンズ素子ＦＬ_１についての和Φ_０１＋Φ_０３＋Ｃ_１は、レンズ素子ＦＬ_２についての和Φ_０２＋Φ_０４＋Ｃ_２に対して小さく、さらに和Φ_０２＋Φ_０４＋Ｃ_２はその他のレンズ素子ＦＬ_ｎ（ｎ≧３）についての定数項Ｃ_ｎより小さいので、レンズ素子ＦＬ_ｎの並べ替えはない。

次に、ミラー要素ＳＥ_ｋ（ｋ＝５〜Ｋ）を、強度Φ_０ｋの順に、和Σ_ｋ∈ｎΦ_０ｋ＋Ｃ_ｎ（又は強度Φ_０ｋの和Σ_ｋ∈ｎΦ_０ｋ）が第２閾値Ｔｈ２を十分に超えるまで（あるいは和の平均が第２閾値Ｔｈ２を超えるまで）、和Σ_ｋ∈ｎΦ_０ｋ＋Ｃ_ｎの最も小さいレンズ素子から小さい順に（差Ψ_０ｎ−Σ_ｋ∈ｎΦ_０ｋが最も大きいレンズ素子から大きい順に）レンズ素子ＦＬ_ｎに振り分ける。これにより、図９（Ｅ）に示されるように、次のｎ_ｂ（＝１２）個のミラー要素ＳＥ_ｋ（ｋ＝５〜１６）がレンズ素子ＦＬ_１〜ＦＬ_６に振り分けられる。

次に、レンズ素子ＦＬ_ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）を、振り分けられたミラー要素ＳＥ_ｋについての強度Φ_０ｋと定数項Ｃ_ｎの和Σ_ｋ∈ｎΦ_０ｋ＋Ｃ_ｎの小さい順（上述の差Ψ_０ｎ−Σ_ｋ∈ｎΦ_０ｋが大きい順）に並び替える。これにより、レンズ素子ＦＬ_１〜ＦＬ_６が、図９（Ｆ）に示されるように、並び替えられる。

次に、上記と同様に、ミラー要素ＳＥ_ｋ（ｋ＝１７〜Ｋ）を、強度Φ_０ｋの順に、和Σ_ｋ∈ｎΦ_０ｋ＋Ｃ_ｎ（又は強度Φ_０ｋの和Σ_ｋ∈ｎΦ_０ｋ）が第３閾値Ｔｈ３を有に超えるまで（あるいは和の平均が第３閾値Ｔｈ３を超えるまで）、和Σ_ｋ∈ｎΦ_０ｋ＋Ｃ_ｎの最も小さいレンズ素子から小さい順に（差Ψ_０ｎ−Σ_ｋ∈ｎΦ_０ｋが最も大きいレンズ素子から大きい順に）レンズ素子ＦＬ_ｎに振り分ける。これにより、図９（Ｇ）に示されるように、次のｎ_ｃ（＝３５）個のミラー要素ＳＥｋ（ｋ＝１７〜５１）がレンズ素子ＦＬ_１〜ＦＬ_１０に振り分けられる。

さらに、レンズ素子ＦＬ_ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）を、振り分けられたミラー要素ＳＥ_ｋについての強度Φ_０ｋと定数項Ｃ_ｎの和Σ_ｋ∈ｎΦ_０ｋ＋Ｃ_ｎの小さい順（上述の差Ψ_０ｎ−Σ_ｋ∈ｎΦ_０ｋが大きい順）に並び替える。これにより、レンズ素子ＦＬ_１〜ＦＬ_１０が、図９（Ｈ）に示されるように、並び替えられる。

以後、閾値を次の閾値Ｔｈ４〜Ｔｈ６に順次変更し、上述と同様のミラー要素ＳＥ_ｋの振り分けと、レンズ素子ＦＬ_ｎの並び替えを、繰り返し行う。これにより、必要数のミラー要素ＳＥ_ｋがレンズ素子ＦＬ_ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）に、和Σ_ｋ∈ｎΦ_０ｋ＋Ｃ_ｎ（又は強度Φ_０ｋの和Σ_ｋ∈ｎΦ_０ｋ）が最後の閾値Ｔｈ６に近似し且つほぼ均一になるように、振り分けられる。

発明者等が、上述の変形照明に対するミラー要素の振り分けを、例えば、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示される多極照明に対し適用するシミュレーションを行った結果、処理時間０．１秒程度、均一度約３％で、ミラー要素が振り分けられることが確認できた。

さらに、先と同様に、レンズ素子ＦＬ_ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）に振り分けられたミラー要素ＳＥ_ｋを適当数入れ替えて、それぞれのレンズ素子ＦＬ_ｎについての和Σ_ｋ∈ｎΦ_０ｋ＋Ｃ_ｎを均一化することもできる。発明者等の実験では、このミラー要素の入れ替えにより、例えば、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示される多極照明に対し、処理時間０．１秒程度、均一度約０．０１％で、ミラー要素ＳＥ_ｋが振り分けられることが確認された。

本実施形態の露光装置１００では、主制御装置２０は、上述の照明光源の設定（ミラー要素のレンズ素子への振り分けと、振り分けられたミラー要素の入れ替えとの両方）を、露光装置１００の起動時、アイドル時等に実行する。また、主制御装置２０は、ロット処理中等に適宜、設定済みの照明光源に対して振り分けられたミラー要素の入れ替えを実行する。これにより、目標照明光源形状をほぼ正確に再現した照明光源が形成され、その形状が常時維持される。

以上詳細に説明したように、本実施形態の露光装置１００では、空間光変調器３Ｓとして可動マルチミラーアレイが用いられ、オプティカルインテグレータとしてフライアイレンズ５が用いられている。そして、可動マルチミラーアレイ３Ｓを構成する複数のミラー要素ＳＥ_ｋのそれぞれを介した光を照明光路中のフライアイレンズ５の複数のレンズ素子ＦＬ_ｎに選択的に振り分けることにより、照明光学系の瞳面（フライアイレンズ５の射出側焦点面にほぼ一致）に照明光源（２次光源）を形成する。そして、複数のミラー要素ＳＥ_ｋ（の少なくとも一部）を、該複数のミラー要素ＳＥ_ｋのそれぞれで反射される光の強度の順に、先に例を挙げて説明したような所定の基準に従って所定数のレンズ素子ＦＬ_ｎに対応付け、複数のミラー要素ＳＥ_ｋのうちの少なくとも１つが対応付けられた所定数のレンズ素子ＦＬ_ｎうちの２つのレンズ素子の間で、それぞれに対応付けられたミラー要素ＳＥ_ｋのうちの少なくとも各１つのミラー要素同士を入れ替え、２つのレンズ素子ＦＬ_ｎのそれぞれに対応付けられたミラー要素ＳＥ_ｋについての光の強度の和Φ_０ｋを平均化する。これにより、目標光源形状を正確に再現した照明光源を短時間で形成することが可能になる。

また、本実施形態の露光装置１００によると、上述のようにして形成された光源形状を有する照明光源からの照明光ＩＬを照射してレチクルＲのパターンをウエハＷ上に転写する。これにより、ウエハ上にパターンを高解像度でかつ精度良く転写することが可能になる。

なお、上記実施形態では、空間光変調器３Ｓとして可動マルチミラーアレイを用い、オプティカルインテグレータとしてフライアイレンズ５を用い、可動マルチミラーアレイ３Ｓを構成する複数のミラー要素ＳＥ_ｋのそれぞれを介した光を照明光路中のフライアイレンズ５の複数のレンズ素子ＦＬ_ｎに選択的に振り分ける場合について説明した。すなわち、上記実施形態では、説明の簡略化のため、空間光変調器３Ｓによってフライアイレンズの入射面の近傍に形成される区画（グリッド）の数及び形状とフライアイレンズ５のレンズ素子ＦＬ_ｎの数及びレンズ素子ＦＬ_ｎの入射面の形状とが一致していることを前提として説明を行った。しかし、一般には、上記のグリッドの数（又は形状）とレンズ素子の数（又は形状）とは１対１対応しないことが多い。このような場合、上記実施形態中のフライアイレンズ５の各レンズ素子ＦＬ_ｎに代えて、各グリッドがあるものとすれば、上記実施形態の手法をそのまま採用して、目標光源形状を正確に再現した照明光源を短時間で形成することができる。ここで、フライアイレンズのレンズ素子の数（フライアイレンズの波面分割数）を上記のグリッドの数よりも多くしても良い。上述したように、フライアイレンズ５による波面分割数が比較的大きい場合、フライアイレンズ５の入射面に形成される大局的な光強度分布と、二次光源全体の大局的な光強度分布（瞳強度分布）とが高い相関を示すため、上記実施形態の手法をそのまま採用して、目標光源形状を正確に再現した照明光源を短時間で形成することができる。

また、空間光変調器としては、前述した可動マルチミラーアレイに限らず、光源からの照明光の光路中に設置された、例えば透過型液晶表示素子、エレクトロクロミックディスプレイ（ＥＣＤ）、透過型の回折光学素子などの透過型の空間光変調器、あるいはＤＭＤ（Deformable Micro-mirror Device、又はDigital Micro-mirror Device）、反射型液晶表示素子、電気泳動ディスプレイ（ＥＰＤ ： ElectroPhoretic Display）、電子ペーパー（又は電子インク）、光回折型ライトバルブ（Grating Light Valve）、反射型の回折光学素子などの反射型の空間光変調器なども用いることができる。

また、オプティカルインテグレータとしては、フライアイレンズに限らず、回折光学素子、あるいは、内面反射型のオプティカルインテグレータ（典型的にはロッド型インテグレータ）を用いても良い。この場合、リレー光学系４の後側にその前側焦点位置がリレー光学系４の後側焦点位置（上記実施形態のフライアイレンズ５の入射面の位置に相当）と一致するように集光レンズを配置し、この集光レンズの後側焦点位置又はその近傍に入射端が位置決めされるようにロッド型インテグレータを配置する。このとき、ロッド型インテグレータの射出端が視野絞り７の位置になる。ロッド型インテグレータを用いる場合、このロッド型インテグレータの下流の結像光学系８内の、投影光学系ＰＬの開口絞りの位置と光学的に共役な位置を照明瞳面と呼ぶことができる。また、ロッド型インテグレータの入射面の位置には、照明瞳面の二次光源の虚像が形成されることになるため、この位置及びこの位置と光学的に共役な位置も照明瞳面と呼ぶことができる。このとき、リレー光学系４と集光レンズとの間に、照明瞳分布計測部Ｄ２へ光を導くためのビームスプリッタＢＳ２を配置することができる。

なお、上記実施形態では、ウエハステージＷＳＴ上に設けられた輝度分布計測器８０を用いてウエハ面上で瞳輝度分布を計測する構成を採用したが、輝度分布計測器８０をレチクルステージＲＳＴ上に設け、レチクルのパターン面上で瞳輝度分布を計測する構成を採用することもできる。この場合、瞳輝度分布の計測結果に投影光学系ＰＬの光学特性（例えば収差など）の影響が含まれないため、瞳輝度分布を精密に計測する上で好適である。

なお、上記実施形態では１つの空間光変調ユニット（空間光変調器）を用いたが、これに限らず、複数の空間光変調ユニット（空間光変調器）を用いることも可能である。複数の空間光変調ユニットを用いた露光装置向けの照明光学系として、例えば米国特許出願公開第２００９／０１０９４１７号明細書および米国特許出願公開第２００９／０１２８８８６号明細書に開示される照明光学系を採用することができる。

また、上記実施形態では、二次元的に配列されたミラー要素の傾斜を独立に制御する空間光変調器を採用したが、そのような空間光変調器として、例えば欧州特許出願公開第７７９５３０号明細書、米国特許第６,９００,９１５号明細書、並びに米国特許第７,０９５,５４６号明細書等に開示される空間光変調器を採用することができる。

また、空間光変調器として、さらにミラー要素の高さを独立に制御する空間光変調器を採用することも可能である。そのような空間光変調器として、例えば米国特許第５，３１２，５１３号明細書、並びに米国特許第６，８８５，４９３号明細書に開示される空間光変調器を採用することができる。さらに、上述の空間光変調器を、例えば米国特許第６，８９１，６５５号明細書、あるいは米国特許出願公開第２００５／００９５７４９号明細書の開示に従って変形することも可能である。

また、上記実施形態では、スキャニング・ステッパに本発明が適用された場合について説明したが、これに限らず、ステッパなどの静止型露光装置に本発明を適用しても良い。また、ショット領域とショット領域とを合成するステップ・アンド・スティッチ方式の縮小投影露光装置にも本発明は適用することができる。

また、例えば米国特許第６，５９０，６３４号明細書、米国特許第５，９６９，４４１号明細書、米国特許第６，２０８，４０７号明細書などに開示されているように、複数のウエハステージを備えたマルチステージ型の露光装置にも本発明を適用できる。また、例えば米国特許第７，５８９，８２２号明細書などに開示されているように、ウエハステージとは別に、計測部材（例えば、基準マーク、及び／又はセンサなど）を含む計測ステージを備える露光装置にも本発明は適用が可能である。

また、上記実施形態では、露光装置１００が、液体（水）を介さずにウエハＷの露光を行うドライタイプの露光装置である場合について説明したが、これに限らず、例えば欧州特許出願公開第１４２０２９８号明細書、国際公開第２００４／０５５８０３号、米国特許第６,９５２,２５３号明細書などに開示されているように、投影光学系とウエハとの間に照明光の光路を含む液浸空間を形成し、投影光学系及び液浸空間の液体を介して照明光でウエハを露光する露光装置にも本発明を適用することができる。

また、上記実施形態の露光装置を含み本発明に係る露光装置の投影光学系は縮小系のみならず等倍及び拡大系のいずれでも良いし、投影光学系は屈折系のみならず、反射系及び反射屈折系のいずれでも良いし、この投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。

また、上記実施形において、米国特許出願公開第２００６／０１７０９０１号明細書や米国特許出願公開第２００７／０１４６６７６号明細書に開示される、いわゆる偏光照明方法を適用することも可能である。

また、露光装置の光源は、ＡｒＦエキシマレーザに限らず、ＫｒＦエキシマレーザ（出力波長２４８ｎｍ）、Ｆ₂レーザ（出力波長１５７ｎｍ）、Ａｒ₂レーザ（出力波長１２６ｎｍ）、Ｋｒ₂レーザ（出力波長１４６ｎｍ）などのパルスレーザ光源、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）などの輝線を発する超高圧水銀ランプなどを用いることも可能である。また、ＹＡＧレーザの高調波発生装置などを用いることもできる。この他、例えば米国特許第７,０２３,６１０号明細書に開示されているように、真空紫外光としてＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。

また、例えば国際公開第２００１／０３５１６８号に開示されているように、干渉縞をウエハＷ上に形成することによって、ウエハＷ上にライン・アンド・スペースパターンを形成する露光装置（リソグラフィシステム）を、露光装置１１０として採用することができる。

さらに、例えば米国特許第６，６１１，３１６号明細書に開示されているように、２つのレチクルパターンを、投影光学系を介してウエハ上で合成し、１回のスキャン露光によってウエハ上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置を、露光装置１１０として採用することができる。

なお、上記実施形態でパターンを形成すべき物体（エネルギビームが照射される露光対象の物体）はウエハに限られるものでなく、ガラスプレート、セラミック基板、フィルム部材、あるいはマスクブランクスなど他の物体でも良い。

露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置や、有機ＥＬ、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシン及びＤＮＡチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。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レチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウ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。

半導体素子などの電子デバイスは、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た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、前述した露光装置（パターン形成装置）及びその露光方法によりマスク（レチクル）のパターンをウエハに転写するリソグラフィステップ、露光されたウエハを現像する現像ステップ、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップ、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）、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態のリソグラフィシステムの一部を構成する露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ウエハ上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。

以上説明したように、本発明の光源形成方法は、照明光源を形成するのに適している。また、本発明の露光方法は、照明光源からの照明光により物体を露光するのに適している。また、本発明のデバイス製造方法は、半導体素子又は液晶表示素子などの電子デバイスを製造するのに適している。

１…光源、２…ビームエキスパンダ、３Ｓ…空間光変調器、４…リレー光学系、５…フライアイレンズ、７…照明視野絞り、２０…主制御装置、１００…露光装置、ＩＯＰ…照明系、ＰＬ…投影光学系、Ｒ…レチクル、Ｗ…ウエハ、ＳＥ_ｋ…ミラー要素、ＩＬ…照明光、ＦＬ_ｎ…レンズ素子。

Claims (21)

1. 空間光変調器を構成する複数の光学要素のそれぞれを介した光を照明光路中の所定面内の複数の区画に選択的に振り分けることにより、前記所定面に、物体上にパターンを形成するための照明光源を形成する光源形成方法であって、
   前記複数の光学要素の少なくとも一部を、該複数の光学要素のそれぞれを介する光の強度の順に、所定の基準に従って所定数の区画に対応付けることと；
   前記複数の光学要素のうちの少なくとも１つが対応付けられた前記所定数の区画のうちの２つの区画の間で、それぞれに対応付けられた前記光学要素のうちの少なくとも各１つの光学要素同士を入れ替えることと；を含む光源形成方法。
2. 前記対応付けることでは、前記複数の光学要素の少なくとも一部を、該複数の光学要素のそれぞれを介する光の強度の順に、単位数毎に、前記照明光源の輝度分布の設定に必要な数の区画に対応付け、
   前記入れ替えることでは、前記２つの区画のそれぞれに対応付けられた前記光学要素のうちの少なくとも各１つの光学要素同士を入れ替える請求項１に記載の光源形成方法。
3. 前記単位数は、前記必要な数に等しい請求項２に記載の光源形成方法。
4. 前記対応付けることでは、前記複数の光学要素を、該複数の光学要素のそれぞれを介する光の強度の順に、前記必要な数の区画のうち、既に対応付けられた前記光学要素についての前記光の強度の和が最小である区画から前記強度の和が小さい順に対応付ける請求項２又は３に記載の光源形成方法。
5. 前記入れ替えることでは、前記必要な数をＮとして、Ｎ個の区画の中の既に対応付けられた前記光学要素についての前記光の強度の和がｉ番目と（Ｎ−ｉ）番目の区画間で、前記光学要素同士の入れ替えが行われる請求項２〜４のいずれか一項に記載の光源形成方法。
6. 前記対応付けること及び前記入れ替えることの両者に先立って、
   前記照明光源の輝度分布に応じて前記複数の区画を複数の第１グループにグループ分けし、
   前記複数の光学要素を、前記グループ分けされた各第１グループに属する区画の数と対応する前記照明光源の輝度との積の比に応じて、前記複数の第１グループに対して振り分けることをさらに含み、
   前記複数の第１グループのそれぞれについて、前記対応付けることと前記入れ替えることとを実行する請求項２〜５のいずれか一項に記載の光源形成方法。
7. 前記振り分けることでは、前記複数の光学要素を、該複数の光学要素のそれぞれを介する光の強度の順に、所定数毎に、複数の第２グループに分け、該複数の第２グループのそれぞれに属する前記所定数の光学要素を、前記比に応じて、前記複数の第１グループに対して振り分ける請求項６に記載の光源形成方法。
8. 前記第２グループの数は、前記所定数との積が前記複数の光学要素の総数以下となり、かつ要求される前記照明光源の形状の設定精度の逆数に近似する整数又は該整数の整数倍の数である請求項７に記載の光源形成方法。
9. 前記対応付けることでは、前記複数の光学要素の少なくとも一部を、該複数の光学要素のそれぞれを介する光の強度の順に、前記照明光源の輝度分布の設定に必要な数の区画のうち、既に対応付けられた前記光学要素についての前記光の強度の和と前記輝度分布より定まる目標輝度との差が最も大きい区画から大きい順に、前記和が閾値を超えるまで各区画に対応付け、
   前記入れ替えることでは、前記複数の光学要素のうちの少なくとも１つが対応付けられた前記必要な数の区画のうちの２つの区画の間で、前記光学要素同士を入れ替える請求項１に記載の光源形成方法。
10. 前記閾値を変更することと前記対応付けることとを繰り返す請求項９に記載の光源形成方法。
11. 前記入れ替えることでは、前記必要な数をＮとして、前記複数の光学要素のうちの少なくとも１つが対応付けられたＮ個の区画の中の前記差がｉ番目と（Ｎ−ｉ）番目の区画間で、前記光学要素同士の入れ替えが行われる請求項９又は１０に記載の光源形成方法。
12. 前記入れ替えることでは、前記２つの区画のそれぞれに対応付けられた前記光学要素についての前記光の強度の和同士の差の２分の１に近似する前記光の強度の差を与えるそれぞれに対応付けられた少なくとも各１つの光学要素を、前記２つの区画の間で、入れ替える請求項１〜１１のいずれか一項に記載の光源形成方法。
13. 前記入れ替えることでは、前記２つの区画の間で、それぞれに対応付けられた前記光学要素のうちの各２つの光学要素を入れ替える請求項１〜１２のいずれか一項に記載の光源形成方法。
14. 前記複数の光学要素のうちの少なくとも１つが対応付けられた区画の全てについて前記入れ替えることを実行する請求項１〜１３のいずれか一項に記載の光源形成方法。
15. 前記入れ替えることを複数回繰り返す請求項１４に記載の光源形成方法。
16. 前記所定面の近傍には、二次元状に配列された複数の光学素子を備えるオプティカルインテグレータが配置されており、
    前記空間光変調器を介した光で前記オプティカルインテグレータの前記複数の光学素子の射出側に前記照明光源を形成する請求項１〜１５のいずれか一項に記載の光源形成方法。
17. 前記所定面を介した光を集光光学系により集光し、
    集光光学系による集光位置の近傍に内面反射型のオプティカルインテグレータの入射面を位置決めし、
    前記空間光変調器を介した光で前記オプティカルインテグレータの前記入射面の位置に前記照明光源の虚像を形成することを特徴とする１〜１５のいずれか一項に記載の光源形成方法。
18. 請求項１〜１７のいずれか一項に記載の光源形成方法により形成された照明光源からの照明光で物体を露光して前記物体上にパターンを形成する露光方法。
19. 前記照明光源からの照明光で被投影物体を照明し、照明された被投影物体からの光を投影光学系に通して前記物体上に前記被投影物体の像を形成する請求項１８に記載の露光方法。
20. 前記所定面は、前記投影光学系の開口絞りの位置と光学的に共役な位置または該共役な位置の近傍である請求項１９に記載の露光方法。
21. 請求項１８〜２０のいずれか一項に記載の露光方法を用いて、物体上に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物体を現像し、前記パターンに対応する形状のマスク層を前記物体の表面に形成することと；
    前記マスク層を介して前記物体の表面を加工することと；を含むデバイス製造方法。