JP2014146636A

JP2014146636A - 照明方法及び装置、空間光変調器の制御方法、並びに露光方法及び装置

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Publication number: JP2014146636A
Application number: JP2013012904A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Mizuno; 恭志水野
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2013-01-28
Filing date: 2013-01-28
Publication date: 2014-08-14

Abstract

【課題】入射光の状態を制御可能な複数の光学要素を用いて被照射面を照明する場合に、光強度分布の変動を抑制する。
【解決手段】ＳＬＭ面ＲＰに反射面が配置される複数のミラー要素１６を介して、光源１０からパルス発光される照明光ＩＬでレチクル面Ｒａを照明する照明方法において、光源１０における照明光ＩＬのパルス発光を制御する発光制御信号ＣＳを取得することと、発光制御信号ＣＳに基づいて、ＳＬＭ面ＲＰに入射する照明光ＩＬを制御可能な複数のミラー要素１６の制御量を設定することと、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、被照射面を照明する照明技術、この照明技術で使用可能な空間光変調器の制御技術、その照明技術又は制御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。

例えば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装置を備えている。最近の照明光学装置としては、照明光学系の瞳面（射出瞳と共役な面）上での光強度分布の形状（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）を用いる強度分布設定光学系を備えたタイプも提案されている（例えば特許文献１参照）。

米国特許出願公開第２００３／００３８２２５号明細書

従来の空間光変調器を有する照明光学装置を使用して露光を継続すると、空間光変調器の多数のミラー要素を介して設定される光強度分布、ひいては瞳形状が次第に変動することが分かった。これは、空間光変調器の各ミラー要素の駆動機構の剛性がこのミラー要素に対する露光用の照明光（露光光）の照射によって変化するためであると考えられる。
本発明の態様は、このような事情に鑑み、入射する光の状態を制御可能な複数の光学要素を用いて被照射面を照明する場合に、光強度分布の変動を抑制することを目的とする。

本発明の第１の態様によれば、第１面に配置される複数の光学要素を介して、光源からのパルス光で被照射面を照明する照明方法において、そのパルス光が発光する時間である発光時間の情報を取得することと、その発光時間の情報に基づいて、その第１面に入射するそのパルス光を制御可能なその複数の光学要素の制御量を設定することと、を含む照明方法が提供される。

また、第２の態様によれば、第１面に配置される複数の光学要素を介して、光源からのパルス光で被照射面を照明する照明方法において、そのパルス光の発光に関する情報である発光情報を取得することと、その第１面に入射する光を制御可能なその複数の光学要素の制御量として、その複数の光学要素毎に個別に制御可能な個別の制御量及びその複数の光学要素に共通の制御量を設定することと、その発光情報に基づいて、その複数の光学要素のその共通の制御量を補正することと、を含む照明方法が提供される。

また、第３の態様によれば、露光光源からの光でパターンを照明し、その露光光源からの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１又は第２の態様の照明方法を用いてその露光光源からの光でそのパターンの被照射面を照明することを含む露光方法が提供される。
また、第４の態様によれば、光源からのパルス光を用いて被照射面を照明する照明装置において、第１面に配置される複数の光学要素を備え、その第１面に入射するそのパルス光を制御可能な空間光変調器と、その複数の光学要素の制御量を設定する制御部と、を備え、その制御部は、そのパルス光が発光する時間である発光時間の情報を取得して、その発光時間の情報に基づいてその複数の光学要素の制御量を補正する照明装置が提供される。

また、第５の態様によれば、光源からのパルス光を用いて被照射面を照明する照明装置において、第１面に配置される複数の光学要素を備え、その第１面に入射するそのパルス光を制御可能な空間光変調器と、その複数の光学要素毎に個別に制御可能な個別の制御量及びその複数の光学要素に共通の制御量を設定する制御部と、を備え、その制御部は、そのパルス光が発光する発光情報を取得して、該発光情報に基づいて、その複数の光学要素のその共通の制御量を補正する照明装置が提供される。

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４又は第５の態様の照明装置を備え、その照明装置からの光をその露光光として用いる露光装置が提供される。
また、第７の態様によれば、それぞれ光を変調可能な複数の光学要素を有する空間光変調器の制御方法であって、その複数の光学要素における光の変調量を規定する制御量のうち、その光学要素毎に個別に制御可能な個別の制御量を制御することと、その複数の光学要素における制御量のうち、その複数の光学要素に共通の制御量を制御することと、を含む制御方法が提供される。

また、第８の態様によれば、露光光源からの光で、それぞれ光を変調可能な複数の光学要素を有する空間光変調器のその複数の光学要素を照明し、その複数の光学要素からの光で投影光学系を介して基板を露光する露光方法であって、第７の態様の空間光変調器の制御方法を用いて、その複数の光学要素における光の変調量を制御する露光方法が提供される。
また、第９の態様によれば、本発明の態様の露光方法又は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、複数の光学要素を介した光の光強度分布の変動を抑制することができる。

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。（Ａ）は図１中の空間光変調器のミラー要素アレイの一部を示す拡大斜視図、（Ｂ）は図２（Ａ）中の一つのミラー要素の駆動機構を示す図である。図１中の開口計測系を示す一部を切り欠いた図である。（Ａ）は温度が低いときのミラー要素を示す拡大図、（Ｂ）は温度が高いときのミラー要素を示す拡大図、（Ｃ）はミラー要素の温度と駆動信号と傾斜角との関係を示す図である。（Ａ）はミラー要素の温度が低いときの瞳形状を示す図、（Ｂ）はミラー要素の温度が高いときの瞳形状を示す図である。（Ａ）は発光制御信号ＣＳの一例を示す図、（Ｂ）は照明瞳面における瞳形状の変化の一例を示す図、（Ｃ）は瞳形状の誤差の変化を示す図、（Ｄ）はミラー要素の個別の電極電圧を制御した場合の瞳形状の誤差の変化を示す図、（Ｅ）はミラー要素の個別の電極電圧及び共通のバイアス電圧を制御した場合の瞳形状の誤差の変化を示す図である。（Ａ）は瞳形状の変化を補正するためのミラー要素の制御電圧の変化の一例を示す図、（Ｂ）はミラー要素の傾斜角のオーバーシュートの一例を示す図である。ミラー要素の角度を補正するための電極電圧指定ファイルを作成する動作の一例を示すフローチャートである。照明方法を含む露光方法の一例を示すフローチャートである。（Ａ）は発光制御信号ＣＳの一例を示す図、（Ｂ）は発光トリガーパルスの一例を示す図、（Ｃ）は図１０（Ａ）の発光制御信号に対応する予測制御モードの変化を示す図、（Ｄ）は図１０（Ｃ）の予測制御モードに対応する瞳形状の変化を示す図である。（Ａ）は瞳形状の変化の一例を示す図、（Ｂ）はＳＬＭ用の電極電圧指定ファイル中の基準となる組の電極電圧に対応する瞳形状の画像のフレームを示す図、（Ｃ）は基準となる組のバイアス電圧を示す図である。瞳モニタ系で得られる画像と開口計測系で得られる画像との比較の一例を示す図である。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。

本発明の実施形態の一例につき図１〜図１２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でレチクルＲ（マスク）のパターン面であるレチクル面Ｒａを照明する照明装置８を備えている。照明装置８は、照明光ＩＬをパルス発生する光源１０と、光源１０からの照明光ＩＬでレチクル面Ｒａを照明する照明光学系ＩＬＳと、照明条件の制御等を行う照明制御部３６と、照明制御部３６に接続された記憶装置３３とを備えている。さらに、露光装置ＥＸは、レチクルＲを移動するレチクルステージ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を移動するウエハステージＷＳＴと、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。

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パルス発生する高調波発生装置等も使用できる。

図１において、主制御系３５から光源制御部３４及び照明制御部３６に、照明光ＩＬの発光期間をオン（例えばハイレベル“１”）で示し、非発光期間をオフ（例えばローレベル“０”）で示す発光制御信号ＣＳが供給される。主制御系３５から光源制御部３４には、照明光ＩＬのパルスエネルギー及び発光周波数の情報等も供給されている。光源制御部３４は、発光制御信号ＣＳがオンの期間中に、一連のパルス光の発光タイミングを示す発光トリガーパルスＴＰを光源１０に供給し、光源１０は発光トリガーパルスＴＰに同期して照明光ＩＬ（ここではパルスレーザ光）を指定された周波数で発光する。光源１０から射出された照明光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ための偏光光学系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、多数のミラー要素１６のアレイと、各ミラー要素１６を支持して駆動する駆動基板部１５とを有する。以下では、ミラー要素１６の２軸の回りの傾斜角（チルト角）を単にミラー要素１６の角度とも呼ぶ。各ミラー要素１６の角度はＳＬＭ制御系１７によって制御される。

ＳＬＭ１４の全部のミラー要素１６の反射面は、ミラー要素１６の傾斜角が０の状態（又は電源オフの状態）で、ＺＹ面に対して小さい角度で傾斜した平面（以下、ＳＬＭ面という。）ＲＰに設置されている。
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多数のミラー要素１６のアレイが支持されている。

図２（Ｂ）に示すように、ｐ番目（ｐは１〜Ｐの整数）のミラー要素１６の駆動機構は、一例としてミラー要素１６を支柱４１を介して支持するヒンジ部材４３と、支持基板４４と、支持基板４４上にヒンジ部材４３を支持する４つの絶縁性の支柱部材４２と、支持基板４４上に形成された４つの電極４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃ，４５Ｄとを備えている。ミラー要素１６の数Ｐは例えば数千〜数１０万である。この構成例では、ミラー要素１６はアルミニウム等の金属から形成されており、全部のミラー要素１６は共通の信号ライン１７ａを介してＳＬＭ制御系１７に接続されている（図２（Ａ）参照）。また、ミラー要素１６の４つの電極４５Ａ〜４５Ｄは４本の信号ライン束１７ｂｐを介してＳＬＭ制御系１７に接続されている。ＳＬＭ制御系１７は、信号ライン１７ａを介して全部のミラー要素１６に複数段階で切り換え可能な電圧（以下、バイアス電圧ＶＢという。）を印加する。さらに、ＳＬＭ制御系１７は、信号ライン束１７ｂｐを介してｐ番目のミラー要素１６の４つの電極４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃ，４５Ｄに、個別に所定範囲内で連続的に可変であり、かつ互いに独立に設定される電極電圧Ｖ１ｐ，Ｖ２ｐ，Ｖ３ｐ．Ｖ４ｐを印加する。すなわち、各ミラー要素１６の電極電圧Ｖｋｐ（ｋ＝１〜４）は互いに独立に設定されるとともに、複数のミラー要素１６間で互いに独立に設定される。電極電圧Ｖｋｐ（ｋ＝１〜４）及びバイアス電圧ＶＢが、各ミラー要素１６の傾斜角を制御するための制御可能な電圧（制御量としての制御電圧）である。

このように全部のミラー要素１６のバイアス電圧ＶＢを共通に複数段階に切り換えることと、各ミラー要素１６の電極４５Ａ〜４５Ｄの電極電圧Ｖｋｐを個別に制御することとを組み合わせて、各ミラー要素１６と対応する電極４５Ａ〜４５Ｄとの間の電位差である駆動電圧を制御することで、ヒンジ部材４３を介して可撓的に支持される支柱４１を揺動及び傾斜させることができる。これによって、支柱４１に固設された各ミラー要素１６の反射面の直交する２軸の回りの傾斜角を所定の可変範囲内で連続的に制御することができる。

駆動基板部１５に設けられたミラー要素１６のアレイ及びこれらの駆動機構は、例えばＭＥＭＳ（Microelectromechanical Systems：微小電気機械システム）技術を用いて製造することが可能である。また、ミラー要素１６のアレイを有する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。

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を介して後述のフライアイレンズ２５の入射面２５Ｉに所定の光強度分布（光量分布）を形成する。一例として、輪帯照明、通常照明、又は２極若しくは４極照明を行うときに、ＳＬＭ１４は、照明光ＩＬを反射してその入射面２５Ｉに、輪帯状の領域、円形の領域、又は２箇所若しくは４箇所の領域で強度が大きくなる光強度分布を形成する。主制御系３５が、レチクルＲに対する照明条件の情報を照明制御部３６に供給し、これに応じて照明制御部３６がＳＬＭ制御系１７を介してＳＬＭ１４の動作を制御する。さらに、照明制御部３６は、必要に応じて主制御系３５から供給される発光制御信号ＣＳを用いて、ＳＬＭ１４の各ミラー要素１６の角度を補正する。

ＳＬＭ１４の多数のミラー要素１６で反射された照明光ＩＬ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は、入射面２５Ｉに形成される光強度分布を入射面２５Ｉと入射光学系１８との間の面に形成する働きをも有する。入射光学系１８を通過した照明光ＩＬの一部がビームスプリッター（不図示）によって反射されて光電センサよりなるインテグレータセンサ（不図示）に入射する。照明制御部３６内の積算部では、そのインテグレータセンサの検出信号を積算して照明光ＩＬの積算エネルギーを求めることができる。

反射されて入射光学系１８から光軸ＡＸＩに沿って進む照明光ＩＬ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。フライアイレンズ２５は、多数の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（以下、照明瞳面という）ＩＰＰ（射出瞳と共役な面）となる。フライアイレンズ２５の射出面（照明瞳面ＩＰＰ）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。

フライアイレンズ２５は、多数の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強度分布と、二次光源全体の大局的な光強度分布とが高い相関を示す。ここで、入射面２５Ｉは照明瞳面ＩＰＰと等価な面であり、入射面２５Ｉに形成される照明光ＩＬの任意の光強度分布の形状（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における光強度分布の形状である瞳形状となる。また、入射面２５Ｉは、ミラー要素１６の反射面が設置されるＳＬＭ面ＲＰに対してほぼ空間的にフーリエ変換の関係にある。

あるミラー要素１６で反射されて入射面２５Ｉ、ひいては実質的に照明瞳面ＩＰＰに入射する照明光ＩＬのＹ方向及びＺ方向の入射位置は、当該ミラー要素１６の２軸の回りの傾斜角によって規定される。各ミラー要素１６の温度が上昇していない状態における、各ミラー要素１６の角度と入射面２５Ｉ（照明瞳面ＩＰＰ）上での照明光ＩＬの入射位置との関係は予め記憶装置３３に記憶されている。また、各ミラー要素１６の角度と電極４５Ａ〜４５Ｄの電極電圧Ｖｋｐ及びバイアス電圧ＶＢよりなる制御電圧との関係も予め記憶装置３３に記憶されている。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を用いてもよい。

さらに、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の受光面が配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。言い換えると、検出面ＨＰは照明瞳面ＩＰＰと等価な面でもある。ビームスプリッター１９、集光レンズ２０、及び撮像素子２２を含んで瞳モニタ系２３が構成されている。

撮像素子２２の撮像信号を処理回路（不図示）で処理することによって、入射面２５Ｉの光強度分布、ひいては照明瞳面ＩＰＰにおける光強度分布の形状（瞳形状）を計測できる。計測された照明瞳面ＩＰＰにおける瞳形状の情報（光強度分布の情報を含む）は、照明制御部３６に供給される。なお、撮像素子２２の画素数が多いため、撮像素子２２の撮像信号から瞳形状の情報を求めるにはある程度の計算時間が必要である。また、検出面ＨＰは、入射面２５Ｉと共役な面の近傍の面でもよい。この近傍の面とは、一例として、その入射面２５Ｉと共役な面の入射側の屈折力を持つ光学部材（図１では集光レンズ２０）と、射出側の屈折力を持つ光学部材（図１では例えばその共役な面に対して集光レンズ２０と対称な位置にある仮想的な光学部材）との間の空間に位置する面である。

また、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（視野絞り）２９、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の照明領域を均一な照度分布で照明する。レチクルブラインド２９は、固定ブラインド及び走査露光時に開閉する可動ブラインドを有する。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、リレー光学系２４、瞳モニタ系２３、及びフライアイレンズ２５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、照明光学系ＩＬＳ、ＳＬＭ制御系１７、開口計測系６０、記憶装置３３、光源制御部３４、主制御系３５、及び照明制御部３６を含んで照明装置８が構成されている。

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）と共役である。投影光学系ＰＬの瞳面又はその近傍には開口絞り（不図示）が設置されている。ウエハＷ（基板）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。

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。

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。

また、本実施形態では、ウエハステージＷＳＴに、投影光学系ＰＬの瞳面の光強度分布、又は開口絞りの開口の形状をモニタするための開口計測系６０が設けられている。開口計測系６０は、一例として、図３に示すように、ウエハステージＷＳＴに固定されたケース６０ｃと、ケース６０ｃ内に投影光学系ＰＬ側から順に支持された集光レンズ６０ａ及びＣＣＤ又はＣＭＯＳ型の２次元の撮像素子６０ｂとを有する。集光レンズ６０ａの焦点面に撮像素子６０ｂの受光面が配置されている。開口計測系６０を投影光学系ＰＬの露光領域内に移動することで、撮像素子６０ｂの受光面と図１の照明瞳面ＩＰＰとは共役（ほぼ共役でもよい）になる。この状態で、撮像素子６０ｂの撮像信号を処理することによって、照明瞳面ＩＰＰの光強度分布及び瞳形状を計測できる。計測された光強度分布の情報は図１の照明制御部３６に供給される。なお、ウエハステージＷＳＴに固定される開口計測系６０の代わりに、ウエハステージＷＳＴ又はレチクルステージＲＳＴに設けられる着脱式の開口計測系を使用することも可能である。

露光装置ＥＸによるウエハＷの露光時に、主制御系３５は、内部の記憶装置中の露光データファイルからレチクルＲのパターンに応じて定められている照明条件（ここでは照明瞳面ＩＰＰにおける光強度分布又は瞳形状）を読み出し、読み出した照明条件を照明制御部３６に設定する。照明制御部３６は、ＳＬＭ制御系１７を介してＳＬＭ１４の各ミラー要素１６の角度を個別に制御する。なお、実際には照明条件には照明光ＩＬの偏光状態も含まれており、主制御系３５は偏光光学系１２を介して照明光ＩＬの偏光状態を設定する。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。その後、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Ｙ方向に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、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。ここで、レチクルＲ及びウエハＷの走査方向を図１におけるＸ方向とすることもできる。

さて、このような露光を継続していくと、ＳＬＭ１４の多数のミラー要素１６を介してフライアイレンズ２５の入射面２５Ｉに形成される光強度分布、ひいては照明瞳面ＩＰＰに形成される光強度分布又は瞳形状が次第に変動することが分かった。この変動の要因につき図４（Ａ）〜（Ｃ）及び図５（Ａ）、（Ｂ）を参照して説明する。

先ず、照明瞳面ＩＰＰにおける目標とする光強度分布は、図５（Ａ）に示すように内半径ｒ１及び外半径ｒ２の輪帯状の領域５１で光強度（光量）が所定レベル以上の一定値になり、これ以外の領域では光強度が０になる分布であるとする。このとき、目標とする瞳形状は、輪帯状の領域５１である。このとき、露光開始直後のＳＬＭ１４のあるミラー要素１６の直交する２軸のうちの第１軸の回りの傾斜角をθｔｙ１、このミラー要素１６で反射される照明光ＩＬの反射角をφ１とする。その後、露光が継続されると、照明光ＩＬの照射エネルギーによってミラー要素１６及びその駆動機構の温度が次第に高くなり、その駆動機構（特に図２（Ｂ）のヒンジ部材４３）の剛性が低下する。そのため、ミラー要素１６を駆動するための制御電圧（例えば電極４５Ａ等の電極電圧）が同じであると、図４（Ｂ）に示すように、ミラー要素１６の傾斜角θｔｙ２はθｔｙ１よりも大きくなり、照明光ＩＬの反射角φ２もφ１より大きくなる。同様に、ミラー要素１６の温度上昇によって、ミラー要素１６の直交する２軸のうちの第２軸の回りの傾斜角も次第に大きくなり、反射光の反射角も大きくなる。

この結果、瞳形状は、図５（Ｂ）に示すように内半径ｒ１Ａ及び外半径ｒ２Ａがそれぞれ前の半径ｒ１及びｒ２よりも大きい輪帯状の領域５１Ａとなる。従って、露光を継続した場合に、ミラー要素１６の制御電圧を同じ値に設定しておくと、ミラー要素１６及びその駆動機構の温度が上昇して、瞳形状が次第に大きくなることが分かる。

この場合、ミラー要素１６の制御電圧ＤＳ（Ｖ）と第１軸の回りの傾斜角θｔｙとの関係は、ミラー要素１６の温度Ｔ（以下、ミラー温度Ｔという。）が上昇する前の初期値Ｔａのときには、図４（Ｃ）の直線Ｃ１のようになる。そして、ミラー温度ＴがＴｂ，Ｔｃと上昇するにつれて、制御電圧ＤＳと傾斜角θｔｙとの関係は、直線Ｃ２及びＣ３のように傾きが大きくなる。従って、ミラー温度ＴがＴａのときに直線Ｃ１に沿って制御電圧ＤＳをＤＳ１（傾斜角はθｔｙ１とする）に設定していたとすると、ミラー温度ＴがＴｂ，Ｔｃに上昇すると、ミラー要素１６の角度はθｔｙ２，θｔｙ３と大きくなる。従って、ミラー要素１６の傾斜角を最初の傾斜角θｔｙ１に維持しておくためには、温度Ｔｂ，Ｔｃのときに直線Ｃ２，Ｃ３に沿って制御電圧ＤＳをそれぞれ（ＤＳ１−α）及び（ＤＳ１−β）（β＞α）に小さくすればよい。即ち、ミラー温度Ｔが高くなるのに応じて制御電圧ＤＳを小さくすることによって、ミラー要素１６の傾斜角の変動を抑制できる。

また、ＳＬＭ１４の全部のミラー要素１６の平均的な温度は、発光制御信号ＣＳがオンになってからの時間（発光時間）及び発光制御信号ＣＳがオフになってからの時間（非発光時間）にほぼ対応して変化する。そこで、本実施形態では、露光中の瞳形状の変動を抑制するために、露光中に発光制御信号ＣＳがオン又はオフになってからの経過時間に基づいて、ＳＬＭ１４の各ミラー要素１６の電極４５Ａ〜４５Ｄの電極電圧Ｖｋｐ及びバイアス電圧ＶＢを補正する。このためには、その経過時間に応じて各ミラー要素１６の角度を設定する電極電圧Ｖｋｐ及びバイアス電圧ＶＢの値が記録されたファイル（以下、電極電圧指定ファイルという。）ＢＮＦを作成しておくことが好ましい。電極電圧指定ファイルＢＮＦに記録されたデータは、複数のミラー要素１６の角度を補正するための角度補正テーブルとも呼ぶことができる。

そこで、図８のフローチャートを参照してレチクルＲのパターンに応じて電極電圧指定ファイルＢＮＦを作成する動作（作成方法）の一例につき説明する。この動作は主制御系３５によって制御される。先ず、照明制御部３６は、上記の露光データファイルに記録されているレチクルＲの照明条件である照明瞳面ＩＰＰ上での目標とする光強度分布（瞳形状）を得るためのＳＬＭ１４の全部のミラー要素１６の２軸の回りの傾斜角を計算する。さらに、照明制御部３６は、その傾斜角を設定するための各ミラー要素１６の第１段階（ミラー要素１６の温度が上昇していない初期状態）の制御電圧の組ＢＮＦ１（ここでは電極電圧Ｖｋｐ）を計算し、計算結果をＳＬＭ制御系１７に出力する。これによって、ＳＬＭ１４の全部のミラー要素１６の角度が目標とする光強度分布を得るための角度に設定される（図８のステップ１０２）。なお、一例として、この段階ではバイアス電圧ＶＢは図７（Ａ）に示す可変範囲ΔＶＢの最大値に設定されている。

このとき一例として、レチクルＲに対して定められている照明条件は、瞳形状が図５（Ａ）の外半径ｒ２で内半径ｒ１の輪帯状の領域５１となる輪帯照明であるとする。また、外半径ｒ２を瞳形状の大きさを表す半径ｉＮＡとも呼ぶ。そして、主制御系３５が図６（Ａ）の時点ｔ０１で発光制御信号ＣＳをオンにして（ステップ１０４）、光源制御部３４が光源１０に照明光ＩＬのパルス発光を開始させて、照明制御部３６は発光時間の計時を開始し、計時単位を示すパラメータｎを１に設定する（ステップ１０６）。なお、図６（Ａ）〜（Ｅ）の横軸は時間ｔである。以下では、光源１０がパルス発光を開始してからの発光時間を加熱モードでの経過時間ｔｈとも呼び、瞳モニタ系２３によって照明瞳面ＩＰＰ上の瞳形状（光強度分布）と等価な画像（以下、瞳画像とも呼ぶ。）を表す画像フレームを取り込むサンプリング間隔をΔｔｓとする。なお、照明制御部３６は、経過時間ｔｈがほぼ０の時点でも瞳モニタ系２３を介して瞳画像を取り込む。

そして、照明制御部３６は、経過時間ｔｈがｎΔｔｓ（ここではｎ＝１）に達したときに（ステップ１０８）、瞳モニタ系２３によってｎ番目の瞳画像を取り込んで記憶装置３３に記憶する（ステップ１１０）。その経過時間ｔｈに応じて、ミラー要素１６に照射される照明光ＩＬ（パルス光）によってミラー温度Ｔが一度上昇する。ただし、ＳＬＭ１４の周囲には一定温度に制御された気体（例えばドライエアー）が供給されている。そのため、照明光ＩＬが継続して照射されていてもミラー温度Ｔは次第に低下してある一定の温度（初期状態より高い温度）に収束する。従って、瞳モニタ系２３から取り込まれた瞳画像の大きさを表す半径ｉＮＡは、図６（Ｂ）に示すように、初期値である目標値ｉＮＡｔから経過時間ｔｈに応じて一度最大値まで増加した後、次第に小さくなって目標値ｉＮＡｔよりも大きい一定値になる。

そこで、照明制御部３６は例えば瞳形状（輪帯の半径ｉＮＡ）の前回の計測値と今回の計測値との撮像素子２２の画素毎の差分の自乗和を瞳形状の変化量として求める。そして、この変化量が所定値以下であるかどうか、すなわちその瞳形状の変化が飽和したかどうかを判定する（ステップ１１２）。その変化量が所定値より大きいときには、パラメータｎに１を加算した後（ステップ１１４）、動作はステップ１０８に戻り、経過時間ｔｈが次のｎΔｔｓに達したときに、瞳モニタ系２３によってｎ番目の瞳画像を取り込んで記憶するという動作を繰り返す（ステップ１１０）。その後、ステップ１１２で、瞳形状の変化量が所定値以下となったときに、動作はステップ１１６に移行して、主制御系３５は発光制御信号ＣＳをオフにする。そして、光源制御部３４が光源１０にパルス発光を停止させ、照明制御部３６は非発光時間の計時を開始し、計時単位を示すパラメータｎを１に設定する（ステップ１１８）。以下では、光源１０がパルス発光を停止してから経過した時間をミラー要素１６の冷却モードでの経過時間ｔｃとも呼ぶ。

そして、照明制御部３６は、経過時間ｔｃがｎΔｔｓ（ここではｎ＝１）に達したときに（ステップ１２０）、瞳モニタ系２３によって冷却モードでのｎ番目の瞳画像を取り込んで記憶装置３３に記憶する（ステップ１２２）。その経過時間ｔｃに応じて、ミラー温度Ｔは最初は急激に低下し、次第に照明光ＩＬが照射されていなかったときの温度に収束する。従って、瞳モニタ系２３を介して計測される瞳形状の半径ｉＮＡは、経過時間ｔｃに応じて急激に小さくなった後、次第に目標値ｉＮＡｔ（初期値）に近い一定の値になる。

そこで、ステップ１１２と同様に、照明制御部３６は瞳形状（半径ｉＮＡ）の前回の計測値と今回の計測値との変化量を求め、この変化量が所定の設定値以下であるかどうか、すなわちその瞳形状がほぼ目標値に戻ったかどうかを判定する（ステップ１２４）。その変化量がその設定値より大きいときには、パラメータｎに１を加算した後（ステップ１２６）、動作はステップ１２０に戻り、経過時間ｔｃが次のｎΔｔｓに達したときに、瞳モニタ系２３によってｎ番目の瞳画像を取り込んで記憶するという動作を繰り返す（ステップ１２２）。その後、ステップ１２４で、瞳形状の変化量がその設定値以下となったときに、動作はステップ１２８に移行する。

ステップ１２８において、照明制御部３６は、図６（Ｂ）の実際の瞳形状の半径ｉＮＡの目標値ｉＮＡｔに対する誤差を図６（Ｃ）に示すｉＮＡ誤差（設定誤差）として求め、ｉＮＡ誤差の経過時間ｔｈ中の最大値をわずかに超える値までを一例として等間隔のＩ個（Ｉは２以上の整数）の段階に区分する。なお、本実施形態では一例としてＩは１１であるが、Ｉ段階の数は任意であり、Ｉ個の段階を互いに不等間隔に区分してもよい。さらに、照明制御部３６は、第ｉ段階（ｉ＝１〜Ｉ）のｉＮＡ誤差をそれぞれ一例としてほぼ等間隔のＪ個（Ｊは２以上の整数）の部分段階に区分する。本実施形態では一例としてＪは４であるが、Ｊ部分段階の数は任意であり、Ｊ個の部分段階を互いに不等間隔に区分してもよい。また、図７（Ａ）の折れ線Ｃ２で示すように、第ｊ部分段階（ｊ＝１〜４）では、ＳＬＭ１４の全部のミラー要素１６のバイアス電圧ＶＢを所定の最大値に対してほぼ（ｊ−１）ΔＶＢ／３だけ低い電圧に設定するものとする。ΔＶＢはバイアス電圧ＶＢの可変範囲である。

そして、ｉＮＡ誤差が第ｉ段階から第（ｉ＋１）段階の間にあり、かつ第ｊ部分段階（ｊ＝１〜４）の近傍にあるときに、そのｉＮＡ誤差をほぼ０にするようにＳＬＭ１４の全部のミラー要素１６の２軸の回りの傾斜角を補正するための、全部のミラー要素１６の補正後の制御電圧（電極４５Ａ〜４５Ｄの電極電圧Ｖｋｐ）を算出して電極電圧指定ファイルＢＮＦに記録する。電極電圧指定ファイルＢＮＦは、第ｉ段階（ｉ＝１〜Ｉ）毎に全部のミラー要素１６に関して電極４５Ａ〜４５Ｄの電極電圧Ｖｋｐの設定値の組ＢＮＦｉを記録したファイルであり、電極電圧指定ファイルＢＮＦは記憶装置３３に記憶される。また、電極電圧指定ファイルＢＮＦには、第ｊ部分段階（ｊ＝１〜Ｊ）におけるバイアス電圧ＶＢの値ＶＢｊも記録される。なお、電極電圧指定ファイルＢＮＦの第１段階の制御電圧の組ＢＮＦ１は、上記のミラー温度Ｔが上昇していない初期状態での制御電圧であり、最も高い第Ｉ段階（図６（Ｂ）では第１１段階）の制御電圧の組ＢＮＦＩは、ｉＮＡ誤差が最大のときにそのｉＮＡ誤差をほぼ０にするための各ミラー要素１６の制御電圧である。

次のステップ１３０において、照明制御部３６は、ステップ１１０で取り込まれた瞳画像の大きさの変化を例えば補間によって加熱期間の経過時間ｔｈの関数として表す。そして、ミラー要素１６の加熱時に、図６（Ｃ）の瞳形状の目標値からの誤差（ｉＮＡ誤差）が電極電圧指定ファイルＢＮＦの第ｉ段階で第ｊ部分段階になるときの経過時間ｔｈ（ｉ，ｊ）（ｉ＝１〜Ｉ，ｊ＝１〜Ｊ）を決定する。さらに、ステップ１３２において、ステップ１２２で取り込まれた瞳画像の大きさの変化を例えば補間によって冷却期間の経過時間ｔｃの関数として表す。そして、ミラー要素１６の冷却時に、瞳形状の目標値からの誤差が電極電圧指定ファイルＢＮＦの第ｉ１段階で第ｊ１部分段階になるときの経過時間ｔｃ（ｉ１，ｊ１）（ｉ１＝１〜Ｉ，ｊ１＝１〜Ｊ）を決定する。なお、より正確には、ｉＮＡ誤差が最大値の近傍になったときに発光制御信号ＣＳをオフにした状態での経過時間ｔｃを０として、その後の経過時間ｔｃを計時してもよい。上記の経過時間ｔｈ（ｉ，ｊ）、経過時間ｔｃ（ｉ１，ｊ１）を記憶装置３３に記憶しておく。これで電極電圧指定ファイルＢＮＦが作成されたことになる。

本実施形態において、電極電圧指定ファイルＢＮＦは、照明条件に応じて定まる瞳形状（例えば小さい円形、通常の円形、輪帯状、２極状、４極状等の形状）に対応してそれぞれ個別に作成される。
また、一例としてバイアス電圧ＶＢを最大値に固定して、ｉＮＡ誤差が図６（Ｂ）のように変化するのを補正するように、ミラー要素１６の制御電圧中の電極４５Ａ〜４５Ｄの電極電圧Ｖｋｐを第ｉ段階のいずれかに設定することによって、瞳形状の実際の半径ｉＮＡと目標値との差であるｉＮＡ誤差は、図６（Ｄ）のように小さくなる。さらに、その電極４５Ａ〜４５Ｄの電極電圧Ｖｋｐに加えてバイアス電圧ＶＢを第ｊ部分段階のいずれかに設定することによって、ｉＮＡ誤差を、図６（Ｅ）のようにきわめて小さくできる。

なお、仮にミラー温度Ｔが上昇していない状態で、ミラー要素１６の制御電圧を第１段階の第１部分段階から次第に第４部分段階に設定し、次に第２段階の第１部分段階から次第に第４部分段階に設定することを繰り返すと、照明瞳面ＩＰＰに形成される瞳形状の半径ｉＮＡである半径の設定値ｉＮＡｓは、図７（Ａ）の実線の折れ線Ｃ３のように微細間隔で滑らかに変化する。図７（Ａ）において、横軸は時間ｔであり、右側の縦軸はミラー要素１６のバイアス電圧ＶＢ、左側の縦軸は設定値ｉＮＡｓである。また、バイアス電圧ＶＢは第１部分段階から次第に第４部分段階に設定することが繰り返されており、バイアス電圧ＶＢは折れ線Ｃ２のように折れ線Ｃ３と同じ時間間隔で変化する。

一方、バイアス電圧ＶＢを最大値に固定して、ミラー要素１６の電極４５Ａ〜４５Ｄの電極電圧Ｖｋｐのみを第１段階から次第に第２段階、第３段階、…に設定していく場合には、図７（Ａ）に示すように、瞳形状の半径の設定値ｉＮＡｓは点線の折れ線Ｃ１のように比較的大まかに変化する。

本実施形態では、ミラー要素１６の電極４５Ａ〜４５Ｄの電極電圧Ｖｋｐの第ｉ段階への切り換えと、バイアス電圧ＶＢの第ｊ部分段階への切り換えとを組み合わせることによって、電極電圧Ｖｋｐのみを切り換える場合に比べて、比較的少ないデータ量で瞳形状の半径の設定値ｉＮＡｓをより滑らかに変化させることができ、ｉＮＡ誤差をより高精度に補正できる。さらに、照明光学系ＩＬＳの照明条件を例えばコヒーレンスファクタの小さい小σ照明から４極照明に切り換える場合のように大きく変化させる場合には、ＳＬＭ１４のミラー要素１６の傾斜角の変化量Δθを、図７（Ｂ）の比較的緩やかに変化する折れ線Ｃ５に沿って目標値Δθｔに設定できる。これに対して、照明条件を大きく変化させる場合に、バイアス電圧ＶＢを固定して、電極４５Ａ〜４５Ｄの電極電圧Ｖｋｐのみを切り換えるときには、折れ線Ｃ４で示すようにミラー要素１６の傾斜角の変化量Δθにオーバーシュートが発生し、このオーバーシュートが大きくなると、ミラー要素１６が駆動基板部１５に接触して固着したりする恐れがある。従って、バイアス電圧ＶＢの切り換えを組み合わせることによって、ミラー要素１６の角度のオーバーシュートを防止して、ミラー要素１６の動作不良が発生する割合を低減できる。

次に、本実施形態の露光装置ＥＸによる照明方法を含む露光動作の一例につき、図９のフローチャートを参照して説明する。この動作の前にレチクルＲの照明条件に応じた電極電圧指定ファイルＢＮＦが既に作成されているものとする。この露光動作は主制御系３５によって制御される。
先ず、レチクルＲが図１のレチクルステージＲＳＴにロードされ、レチクルＲのアライメントが行われる（図９のステップ１４０）。また、必要に応じて電極電圧指定ファイルＢＮＦが修正又は校正される（ステップ１４２）。この電極電圧指定ファイルＢＮＦの修正又は校正については後述する。そして、ステップ１４４において、主制御系３５から供給されるレチクルＲに対する照明条件の情報に応じて、照明制御部３６はその照明条件用の電極電圧指定ファイルＢＮＦを記憶装置３３から読み出して、ファイルＢＮＦ中のデータをＳＬＭ制御系１７に設定する。照明制御部３６は、この段階では、そのファイルＢＮＦの第１段階で第１部分段階の制御電圧を出力するようにＳＬＭ制御系１７を制御する。これにより、ＳＬＭ１４の各ミラー要素１６の制御電圧（電極４５Ａ〜４５Ｄの電極電圧Ｖｋｐ及びバイアス電圧ＶＢ）はその第１段階で第１部分段階（初期値）に設定され、各ミラー要素１６の角度が照明瞳面ＩＰＰに目標とする瞳形状を形成するための初期値に設定される。さらに、この段階ではＳＬＭ１４は冷却時であり、かつミラー温度Ｔは一定であるため、照明制御部３６は、冷却モードでの経過時間ｔｃを０に初期化する。

そして、ステップ１４６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。以下のステップ１６０〜１７０のＳＬＭ１４のミラー要素１６の角度を補正する動作と、ステップ１４６〜１５５のウエハＷの露光動作とは実質的に並行に実行される。
一方の動作のステップ１６０において、照明制御部３６は、冷却モードでの経過時間ｔｃに応じてステップ１３２で求められた第ｉ１段階で第ｊ１部分段階の制御電圧を出力するようにＳＬＭ制御系１７を制御する。この予測制御によって、その後で照明光ＩＬがパルス発光されるときには、ミラー温度Ｔが変化していても照明瞳面ＩＰＰの瞳形状が目標とする形状になるようにミラー要素１６の角度が切り換えられている。なお、まだウエハＷの露光が開始されていない段階では、ミラー要素１６の角度は初期値である。

そして、照明制御部３６は、主制御系３５から供給される発光制御信号ＣＳがオンになったかどうかを調べ（ステップ１６１）、図１０（Ａ）に示すように時点ｔ１（又はｔ５）で発光制御信号ＣＳがオンになったときには、所定の遅延時間後の時点ｔ２で（図１０（Ｃ）参照）、加熱モードでの経過時間ｔｈ（発光時間）の計時を開始する（ステップ１６３）。なお、主制御系３５は、発光制御信号ＣＳをオンにした後で、光源１０がパルス発光を開始した直後に、瞳モニタ系２３によって照明瞳面ＩＰＰにおける瞳画像のデータ（撮像信号）を取得させる（ステップ１６２）。瞳モニタ系２３の撮像素子２２の撮像信号を処理回路（不図示）によって処理することで、瞳形状が求められる。この瞳形状を求めるための処理（計算）は、ステップ１６３以降の動作と並列に実行される。求められる瞳画像の情報は記憶装置３３に記憶される。なお、ステップ１６２の実行は、ステップ１６３の後でもよい。

ステップ１６３の実行時には、発光制御信号ＣＳがオンであるため、図１０（Ｂ）に示すように、光源制御部３４から光源１０に発光トリガーパルスＴＰが出力され、光源１０がパルス発光を開始している。
そして、照明制御部３６は、ステップ１３０で求めてある経過時間ｔｈ（ｉ，ｊ）のうち現在の経過時間ｔｈの直前となる経過時間ｔｈ（ｉ，ｊ）の段階ｉ及び部分段階ｊを特定する（ステップ１６４）。これは、照明光ＩＬがＳＬＭ１４のミラー要素１６に照射されてミラー温度Ｔが上昇したことによって、照明瞳面ＩＰＰの光強度分布（瞳形状）は電極電圧指定ファイルＢＮＦ中の第ｉ段階で第ｊ部分段階の制御電圧に対応する状態に変化していると予測されることを意味する。そこで、照明制御部３６は、ミラー要素１６の制御電圧を第ｉ段階で第ｊ部分段階に設定するようにＳＬＭ制御系１７を制御する（ステップ１６５）。

そのように経過時間ｔｈによって求められた第ｉ段階で第ｊ部分段階のミラー要素１６の制御電圧で補正される照明瞳面ＩＰＰの瞳形状の半径を、図１０（Ｄ）の予測される半径ｉＮＡｐと呼ぶこととする。その予測される半径ｉＮＡｐの目標値ｉＮＡｔからの変化は、ミラー要素１６の角度を初期値に設定しておいた場合に、照明瞳面ＩＰＰに形成される瞳形状の変化を予測したものである。このため、そのステップ１６３〜１６５の動作を加熱モードでの予測制御と呼ぶことができ、図１０（Ｃ）の期間ＴＰＣＵ１，ＴＰＣＵ２が加熱モードでの予測制御期間である。この予測制御によって、ミラー要素１６の角度は、照明瞳面ＩＰＰの瞳形状の目標とする形状に対する誤差（ｉＮＡ誤差）が小さくなるように逐次補正される。

本実施形態では、一例として、ステップ１６５に続いて、瞳モニタ系２３を用いて計測される瞳画像が目標となる形状に維持されるようにミラー要素１６の角度を制御する制御方法（以下、「リアルタイム制御」という。）を実施する。このために、ステップ１６６において、照明制御部３６は、撮像素子２２の処理回路（不図示）が撮像素子２２の撮像信号から瞳画像（リアルタイム制御用の画像）を求めるための計算を実行中であるかどうかを判定する。その計算を実行中であるときには、リアルタイム制御を行うことなく、動作はステップ１６７に移行する。一方、ステップ１６６において、瞳画像を求めるための計算が終了している場合には、動作はステップ１８０に移行してリアルタイム制御を行う。

ステップ１８０において、照明制御部３６は、瞳モニタ系２３で取得された瞳画像（取得画像）と参照画像とを比較して、参照画像に対する取得画像の誤差（例えば画像毎の光強度の差の積算値）を求める。参照画像としては、例えば照明瞳面ＩＰＰにおける目標とする瞳画像を使用できる。なお、参照画像として、ステップ１６２で最初（光源１０の発光直後）に取得された撮像信号から求めた瞳画像を用いることも可能である。そして、取得画像の誤差が許容範囲内である場合には、瞳画像の修正は不要と判定して（ステップ１８１）、動作はステップ１６７に移行し、取得画像の誤差が許容範囲を超えた場合には、瞳画像の修正が必要と判定して動作はステップ１８２に移行する。

ステップ１８２において、照明制御部３６は、ミラー要素１６の制御電圧を、電極電圧指定ファイルＢＮＦ中の他の第ｉ１段階の電極電圧Ｖ１ｐ等で第ｊ１部分段階のバイアス電圧ＶＢに切り替えることで、取得画像の誤差が許容範囲内になるように瞳形状を調整できるかどうかを判定する。電極電圧及びバイアス電圧の切り替えで、取得画像の誤差を許容範囲内にできる場合、動作はステップ１８３に移行して、照明制御部３６は、ＳＬＭ制御系１７に電極電圧及びバイアス電圧を切り替えるように指示を行う。これによって、瞳形状を調整するように複数のミラー要素１６が駆動される。そして、瞳モニタ系２３によって次の瞳画像のデータの取得を行い（ステップ１８４）、動作はステップ１６７に移行する。

一方、ステップ１８２において、電極電圧及びバイアス電圧の切り替えでは、取得画像の誤差を許容範囲内にできない場合、動作はステップ１８５に移行して、照明制御部３６は、集光チェックを行う。集光チェックとは、本実施形態では、ＳＬＭ１４のミラー要素１６のアレイで反射された照明光ＩＬがフライアイレンズ２５の入射面２５Ｉで、予め定められている所定の小さい領域（例えばフライアイレンズ２５の一つのレンズエレメントの断面程度の領域）に集光されていないかどうかを例えば取得画像を用いてチェックすることを意味する。

このように小さい領域に照明光ＩＬが集光されるとフライアイレンズ２５の反射防止用のコーティング等が損傷を受ける恐れがあるため、このような集光が発生したときには例えばアラームを発生して光源１０の発光が停止される（ステップ１８７）。一例として、ミラー温度Ｔがある温度程度に低下するまで露光が停止される。このような集光は、例えばＳＬＭ１４及び／又はＳＬＭ制御系１７を含む部分の誤作動等で生ずる恐れがある。また、ステップ１８５で照明光ＩＬの集光が発生してない場合には、ステップ１８６に移行して、ステップ１４２と同様に電極電圧指定ファイルＢＮＦの修正を行った後、動作はステップ１６７に移行する。なお、例えばＳＬＭ１４及びＳＬＭ制御系１７を含む部分の誤作動の恐れがない場合には、ステップ１８５の集光チェックは省略してもよい。

そして、ステップ１６７で、照明制御部３６は、主制御系３５から供給される発光制御信号ＣＳがオフになったかどうかを調べ、発光制御信号ＣＳがオンのままである場合には、動作はステップ１６３に戻り、経過時間ｔｈの計時が行われる。そして、ステップ１６４〜１６６、及びステップ１８０〜１８７の動作が繰り返される。

一方、ステップ１６７において、図１０（Ａ）に示すように時点ｔ３（又はｔ９）で発光制御信号ＣＳがオフになったときには、発光制御信号ＣＳがオフになってから所定の遅延時間ｔｄ（例えばパルス発光周期よりも長い時間）が経過したかどうかを判定する（ステップ１６８）。そして、その遅延時間ｔｄが経過する前に発光制御信号ＣＳがオンに戻ったときには、動作はステップ１６７に戻り、発光制御信号ＣＳがオフになったかどうかを判定する。

また、ステップ１６８で遅延時間ｔｄが経過した時点ｔ４（又はｔ１０）では（図１０（Ｃ）参照）、動作はステップ１６９に移行して、加熱モードでの経過時間ｔｈの計時を停止し、冷却モードでの経過時間ｔｃ（非発光時間）の計時を開始する。このときには、発光制御信号ＣＳがオフであるため、発光トリガーパルスＴＰが出力されなくなり、光源１０の発光は停止している（図１０（Ｂ）参照）。このように発光制御信号ＣＳがオフになってから遅延時間ｔｄ経過したかどうかを確認するのは、本実施形態の照明光ＩＬはパルス光であるため、図１０（Ａ）の時点ｔ７及びｔ８で示すように、発光制御信号ＣＳの変化が遅延時間ｔｄよりも短い期間だけであり、パルス発光がほぼ継続しているときには、発光制御信号ＣＳの変化がなかったものとみなすためである。ただし、ステップ１６６の遅延時間ｔｄだけ待つ動作は省略してもよい。

その後、同じレチクルＲを使用する例えば１ロット又は数ロットのウエハの露光が終了したかどうかを判定し（ステップ１７０）、その露光が終了していない場合には、動作はステップ１６０に戻り、冷却モードでの経過時間ｔｃの計時を継続して行うとともに、経過時間ｔｃに応じて電極電圧指定ファイルＢＮＦを用いて複数のミラー要素１６の角度の制御（切り換え）を行う。そして、ステップ１６１以降の動作を繰り返す。また、ステップ１７０で目標とするロット数のウエハの露光が終了したときに露光工程を終了する。

そのステップ１６９，１６０の動作を冷却モードでの予測制御と呼ぶことができ、図１０（Ｃ）の期間ＴＰＣＤ１，ＴＰＣＤ２が冷却モードでの予測制御期間である。この予測制御によって、光源１０の非発光期間の後の露光開始時刻には、照明瞳面ＩＰＰの瞳形状は目標とする形状に設定されており、高精度に露光を開始できる。

次に、図９のステップ１４６に続くステップ１４７〜１５５の露光動作につき説明する。本実施形態では、ステップ１４７において、光源１０にダミー発光をさせるかどうかを判定する。ダミー発光を行う場合には、ステップ１４８で図１のレチクルブラインド２９中の可動ブラインドを走査方向に閉じてから、ステップ１４９で発光制御信号ＣＳをオンにして光源１０にパルス発光を開始させる。この状態では、照明光ＩＬはＳＬＭ１４の全部のミラー要素１６には照射されているが、ウエハＷには照射されない。そして、所定時間経過後に可動ブラインドを走査方向に次第に開きながら（ステップ１５０）、ステップ・アンド・スキャン方式でウエハＷの各ショット領域にレチクルＲのパターンの像を露光する（ステップ１５２）。

従って、ダミー露光とは、ウエハＷに照明光ＩＬを照射することなくＳＬＭ１４の全部のミラー要素１６には照明光ＩＬを照射する状態で光源１０に発光させることをいう。本実施形態では、図１０（Ｄ）の照明瞳面ＩＰＰにおける瞳形状の予測される半径ｉＮＡｐは、発光期間中の初期の期間ＴＤＥでは変化率が大きく、後の期間ＴＲＣでは変化率が小さくなっている。これは、初期の期間ＴＤＥでは、予測制御によってＳＬＭ１４を介して設定される瞳形状の目標とする形状に対する誤差（ｉＮＡ誤差）が大きくなる恐れがあることを意味している。そこで、その初期の期間ＴＤＥを含む時間（所定時間）ではダミー発光を行うことによって、その後のウエハＷに対する露光時にｉＮＡ誤差を小さくして、より高精度にレチクルＲのパターンの像をウエハＷに露光できる。このダミー露光は、例えば１ロットの先頭のウエハに対してだけ実行するようにしてもよい。さらに、いわゆる小σ照明のように光強度が小さくｉＮＡ誤差が小さい場合には、ダミー露光を省略することも可能である。

ステップ１４７でダミー露光を行わないときには、動作はステップ１５１に移行して、主制御系３５は発光制御信号ＣＳをオンにして、光源制御部３４は光源１０に照明光ＩＬの発光を開始させる。そして、ステップ１５２でウエハＷの露光が行われる。そして、ウエハＷの露光終了時に主制御系３５が発光制御信号ＣＳをオフにして、光源１０の発光が停止され（ステップ１５３）、露光済みのウエハＷがアンロードされる（ステップ１５４）。その後、動作はステップ１５５に移行して、次のウエハへの露光を行う場合には動作はステップ１４６に戻る。また、ステップ１５５で次に露光するウエハがないときに、露光工程が終了する。

この照明方法を含む露光方法によれば、照明光ＩＬの発光時間（経過時間ｔｈ）及び非発光時間（経過時間ｔｃ）とＳＬＭ１４の各ミラー要素１６の平均温度（ミラー温度Ｔ）との間に対応関係があることに基づいて、経過時間ｔｈ，ｔｃに応じて電極電圧指定ファイルＢＮＦを用いてＳＬＭ１４のミラー要素１６の角度を補正している。従って、露光中にミラー要素１６の温度が次第に変化しても、照明瞳面ＩＰＰにおける瞳形状が常にほぼ目標とする形状に維持される。このため、常にレチクルＲのパターンの像を高精度に例えば所定ロット数のウエハに露光できる。

次に、図９のステップ１４２又は１８６の電極電圧指定ファイルＢＮＦを修正又は校正（キャリブレーション）する動作の一例につき図１１（Ａ）〜（Ｃ）を参照して説明する。この際に、図１の露光装置ＥＸのＳＬＭ１４の各ミラー要素１６の制御電圧（電極４５Ａ〜４５Ｄの電極電圧Ｖｋｐ及びバイアス電圧ＶＢ）は、レチクルＲの照明条件に応じた電極電圧指定ファイルＢＮＦの第１段階で第１部分段階（初期値）に設定される。その後、図１１（Ａ）の時点ｔ２１で光源１０に照明光ＩＬの発光を開始させて、照明制御部３６では発光開始からの経過時間ｔｈの計時を開始する。そして、経過時間ｔｈがステップ１３０で求めた経過時間ｔｈ（ｉ，ｊ）中で中央の段階よりも高い第ｉｍ段階（例えば図６（Ｃ）の第９又は第１０段階等）で第１部分段階の経過時間を超えた直後と予測される時点ｔ２２で、照明制御部３６は瞳モニタ系２３によって照明瞳面ＩＰＰの瞳画像を取得する。このとき取得された画像から得られる瞳形状の半径の誤差（ｉＮＡ誤差）をｉＮＡｍとする。この第ｉｍ段階の制御電圧の組ＢＮＦｉｍを、電極電圧指定ファイルＢＮＦ中の基準の組と呼ぶ。

瞳モニタ系２３からは、図１１（Ｂ）に示すように、所定のサンプリング周期ｓｔで、瞳画像が記録された一連の画像フレームＦｋ（ｋ＝１，２，…）が照明制御部３６に供給されている。照明制御部３６では、瞳形状の誤差（ｉＮＡ誤差）が第ｉｍ段階（図１１（Ｂ）では第ｊ段階で表されている）の制御電圧の組ＢＮＦｉｍに対応する誤差を超えた直後の画像フレームＦｋを取り込み、この画像フレームＦｋの画像から誤差ｉＮＡｍを求める。そして、照明制御部３６は、その組ＢＮＦｉｍ（図１１（Ｂ）の組ＢＮＦｊ）の制御電圧（電極４５Ａ〜４５Ｄの電極電圧Ｖｋｐ）を、その計測された誤差ｉＮＡｍを０にするように補正する。この際に、一例として、その誤差ｉＮＡｍの、補正前の制御電圧の組ＢＮＦｉｍで補正することが予定されていた誤差ｉＮＡｉｍに対する倍率をαとしてもよい。そして、その基準となる組ＢＮＦｉｍよりも小さい番号の組（図１１（Ｂ）のＢＮＦｊ−１，ＢＮＦｊ−２，…，ＢＮＦｊ−５）の制御電圧については、補正することが予定されていた誤差にαを乗算して得られる誤差を補正するように制御電圧を補正してもよい。同様に、その基準となる組ＢＮＦｉｍよりも大きい番号の組（例えば図１１（Ｃ）の第１１段階等）の制御電圧についても、一例として、補正することが予定されていた誤差にαを乗算して得られる誤差を補正するように制御電圧を補正してもよい。

この場合、本実施形態では、比較的大きいｉＮＡ誤差を補正する制御電圧の組ＢＮＦｉｍを基準としているため、実際に瞳モニタ系２３で計測される瞳形状に基づいて、かつ短時間に、電極電圧指定ファイルＢＮＦの修正又は校正を高精度に行うことができる。また、例えば１ロットのウエハの露光終了後に次の１ロットのウエハに対する露光を開始する場合等に再び電極電圧指定ファイルＢＮＦの修正又は校正を行う場合には、ミラー要素１６の制御電圧を初期値に設定して照明光ＩＬの発光を開始した後、図１１（Ａ）に実線の曲線Ｃ１１Ａで表されるように、ｉＮＡ誤差がほぼ０に戻ってから照明光の発光を開始した時点ｔ２３の後で、瞳形状の誤差が前回の誤差ｉＮＡｍと同じ誤差になったと予測される時点ｔ２４で瞳モニタ系２３を介して瞳画像を取り込む。そして、この取り込まれた画像を用いて、この際の経過時間から使用されることになっている電極電圧指定ファイルＢＮＦ中の組の制御電圧を補正し、この組を基準として他の組の制御電圧を補正する。これによって、同じ条件で高精度に電極電圧指定ファイルＢＮＦの修正又は校正を行うことができる。なお、ｉＮＡ誤差が図１１（Ａ）の点線の曲線Ｃ１１Ｂのように変化する場合にも、同様のタイミングで画像を取り込むことで、高精度に電極電圧指定ファイルＢＮＦの修正又は校正を行うことができる。

また、瞳形状の誤差（ｉＮＡ誤差）が第ｉｍ段階（図１１（Ｂ）では第ｊ段階）の制御電圧の組ＢＮＦｉｍに対応する誤差を超えた直後の画像フレームＦｋを取り込む際に、サンプリング周期ｓｔ分の遅れから、図１１（Ｃ）に示すように、バイアス電圧ＶＢが４つの部分段階中の第１部分段階（バイアス３で表されている）ではなく、他の第２〜第４部分段階（バイアス２〜０）中のｋｍ部分段階に設定されている場合に相当する画像フレームを取り込む場合もある。この場合には、電極電圧指定ファイルＢＮＦ中の基準となる制御電圧の組を第ｉｍ段階で第ｋｍ部分段階として、つまりバイアス電圧ＶＢが第ｋｍ部分段階に設定されている場合を基準として、電極４５Ａ〜４５Ｄの電極電圧Ｖｋｐの補正値を算出してもよい。これによって、より高精度に電極電圧指定ファイルＢＮＦの修正又は校正を行うことができる場合がある。

次に、ステップ１４２又は１８６の電極電圧指定ファイルの修正又は校正を行うために瞳モニタ系２３から照明瞳面ＩＰＰの画像を取り込むときに、開口計測系６０を用いて得られる画像を基準として、瞳モニタ系２３で得られる画像の経年変化等による誤差の補正を行うようにしてもよい。この場合には、図１においてレチクルステージＲＳＴからレチクルＲを除いた状態で、ウエハステージＷＳＴを駆動して開口計測系６０の受光部を投影光学系ＰＬの露光領域に移動する。そして、光源１０からの照明光ＩＬが照明瞳面ＩＰＰのコヒーレンスファクタ（σ値）が１の領域の内部をほぼ均一な照度分布で照明するように、ＳＬＭ１４の全部のミラー要素１６の角度を設定する。次に、光源１０の発光を開始させて、照明制御部３６は、瞳モニタ系２３を介して照明瞳面ＩＰＰの光強度分布の画像（図１２の画像２３Ｉ）を取得するのと同時に、開口計測系６０を介して照明瞳面ＩＰＰの光強度分布の画像（図１２の画像６０Ｉ）を取得し、画像６０Ｉの大きさを画像２３Ｉに合わせて補正する。さらに、画像２３Ｉ及び６０Ｉをそれぞれ複数の画素の光強度を平均化する等の方法でスムージングしてもよい。なお、図１２中のＸ方向、Ｙ方向はそれぞれ照明瞳面ＩＰＰのＺ方向、Ｙ方向に対応している。

次に、照明制御部３６は、瞳モニタ系２３の撮像素子２２の画素に対応する画素領域５４ａ毎に、画像６０Ｉの値を画素２３Ｉの対応する値で割って得られる係数ｋ１ｎ（ｎは画素領域の番号で、ｎ＝１，２，…）を求める。σ値が１の円周内で画素領域５４ａ毎に係数ｋ１ｎを割り当てたテーブルを初期状態の光強度感度テーブル５４Ａとして記憶装置３３に記憶する。

その後、瞳モニタ系２３で得られる画像の経年変化等の状態を計測するときには、同様に、瞳モニタ系２３を介して照明瞳面ＩＰＰの光強度分布の画像２３Ｉを取得するのと同時に、開口計測系６０を介して照明瞳面ＩＰＰの光強度分布の画像６０Ｉを取得し、画素領域５４ａ毎に係数ｋ２ｎ（＝画像６０Ｉの値／画素２３Ｉの対応する値）を割り当てた光強度感度テーブル５４を求め、このテーブル５４を記憶装置３３に記憶する。さらに、照明制御部３６は、画素領域５４ａ毎に、今回計測された係数ｋ２ｎを初期状態の係数ｋ１ｎで割って得られる係数ｋ３ｎを割り当てた光強度補正テーブル５４Ｂを求める。そして、例えば画素領域５４ａ毎の係数ｋ３ｎの平均値が１に対して所定の許容範囲を超えてシフトしている場合に、この光強度補正テーブル５４Ｂを記憶装置３３に記憶する。この場合、瞳モニタ系２３は常時使用されているのに対して、開口計測系６０の使用頻度はかなり低いため、開口計測系６０によって計測される画像６０Ｉの経年変化は瞳モニタ系２３によって計測される画像２３Ｉの経年変化に比べて大幅に低いと考えられる。そこで、開口計測系６０によって計測される画像６０Ｉを基準として、瞳モニタ系２３によって計測される画像２３Ｉの経年変化を係数ｋ３ｎで表していることになる。

この後、瞳モニタ系２３を介して照明瞳面ＩＰＰの光強度分布（瞳形状）を計測する場合には、瞳モニタ系２３で計測された画像を基準としてその瞳形状の計測結果を補正するために、瞳モニタ系２３を介して計測された画像２３Ｉに関して、画素領域５４ａ毎に光強度補正テーブル５４Ｂの係数ｋ３ｎを乗算して画像を補正する。この補正後の画像を用いることによって、瞳モニタ系２３によって計測される画像２３Ｉが経年変化で変化していても、その変化を相殺して高精度に照明瞳面ＩＰＰにおける光強度分布を計測できる。

本実施形態の効果等は以下のとおりである。
本実施形態の照明装置８は照明光学系ＩＬＳを備え、照明装置８は、光源１０からパルス発光される照明光ＩＬ（パルス光）を用いてレチクル面Ｒａ（被照射面）を照明する。また、照明装置８は、ＳＬＭ面ＲＰに反射面が配置される複数のミラー要素１６を備え、ＳＬＭ面ＲＰに入射する照明光ＩＬを制御するＳＬＭ（空間光変調器）１４と、複数のミラー要素１６の入射光を制御するための制御電圧（制御量）を設定するＳＬＭ制御系１７及び照明制御部３６（制御部）と、を備え、ＳＬＭ制御系１７及び照明制御部３６は、照明光ＩＬの発光タイミングを指示する発光制御信号ＣＳ（発光時間の情報）を取得し、この信号ＣＳに基づいて複数のミラー要素１６の制御電圧を補正している。

また、照明装置８を用いる照明方法は、ＳＬＭ面ＲＰに反射面が配置されるＳＬＭ１４の複数のミラー要素１６を介して、光源１０からパルス発光される照明光ＩＬ（パルス光）でレチクル面Ｒａを照明する方法である。この照明方法は、光源１０における照明光ＩＬの発光制御信号ＣＳを取得するステップ１５２と、発光制御信号ＣＳに基づいて、ＳＬＭ面ＲＰに入射する光を制御可能な複数のミラー要素１６の制御電圧を設定するステップ１６０と、を有する。

本実施形態によれば、複数のミラー要素１６を介してレチクル面Ｒａを照明するときに、照明光ＩＬの発光制御信号ＣＳに基づいて複数のミラー要素１６の制御電圧を補正している。この際に、発光制御信号ＣＳがオン又はオフになってからの経過時間はその複数のミラー要素１６の温度情報を表しているため、ミラー要素１６の温度が変化した場合にも、ミラー要素１６の角度をほぼ目標とする角度に維持できる。従って、照明光学系ＩＬＳのフライアイレンズ２５の入射面２５Ｉ（ひいては照明瞳面ＩＰＰ）における照明光ＩＬの光強度分布をほぼ一定に維持することができ、照明瞳面ＩＰＰにおける瞳形状の変動を抑制できる。

なお、本実施形態では、発光時間の情報として発光制御信号ＣＳが使用されているが、その発光時間の情報としては、主制御系３５又は光源制御部３４から光源１０に送信されてパルス光が発振される情報、パルス光の発振を例えばインテグレータセンサ（不図示）で受信してＳＬＭ制御系１７及び照明制御部３６（制御部）に送信される情報を含む。

さらに、本実施形態では、ミラー要素１６を駆動する際に全部のミラー要素１６に関して共通にバイアス電圧ＶＢを複数段階に切り換えているため、少ないデータ量で照明瞳面ＩＰＰにおける光強度分布をより高精度に補正できる。なお、バイアス電圧ＶＢは、全部のミラー要素１６に関して共通に切り換える他に、例えばミラー要素１６のアレイの複数のブロック毎に共通に切り換えてもよい。

さらに、照明瞳面ＩＰＰにおける光強度分布の瞳形状によっては、バイアス電圧ＶＢを切り換える必要がないこともある。この場合には、バイアス電圧ＶＢは例えば可変範囲の最大値等に固定しておいてもよい。
また、本実施形態の露光装置ＥＸは、露光用の照明光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を露光する露光装置において、照明装置８を備え、照明装置８からの照明光を照明光ＩＬとして使用している。また、露光装置ＥＸによる露光方法は、本実施形態の照明方法を用いてウエハＷを照明している。この露光装置ＥＸ又は露光方法によれば、露光を継続して行っても瞳形状がほぼ目標とする形状に維持されるため、レチクルＲのパターンの像を常に高精度にウエハＷに露光できる。

なお、本実施形態において、例えば図１０（Ｄ）の期間ＴＲＣのように照明瞳面ＩＰＰにおける瞳形状の変化率が小さい場合には、瞳モニタ系２３を用いて所定周期で瞳形状を計測し、この計測される瞳形状が目標となる形状に維持されるようにリアルタイム制御によってＳＬＭ１４の各ミラー要素１６の制御電圧を補正してもよい。また、上記の予測制御中に定期的にリアルタイム制御を行うようにしてもよい。

また、別の観点では、本実施形態の照明光ＩＬ（パルス光）でレチクル面Ｒａを照明する照明装置８は、ＳＬＭ面ＲＰに反射面が配置される複数のミラー要素１６（光学要素）を備え、ＳＬＭ面ＲＰに入射する照明光ＩＬを制御可能なＳＬＭ１４と、複数のミラー要素１６の入射光を制御するための個別に制御可能な電極電圧Ｖｋｐ（ｋ＝１〜４）（個別の制御量）及び共通のバイアス電圧ＶＢ（共通の制御量）を設定するＳＬＭ制御系１７及び照明制御部３６（制御部）と、を備え、ＳＬＭ制御系１７及び照明制御部３６は、照明光ＩＬの発光タイミングを制御する発光制御信号ＣＳ（パルス光の発光情報）を取得して、この信号ＣＳに基づいて複数のミラー要素１６に共通のバイアス電圧ＶＢを補正している。

この場合、照明装置８を用いて照明光ＩＬ（パルス光）によるレチクル面Ｒａを照明する照明方法は、光源１０における照明光ＩＬの発光制御信号ＣＳを取得するステップ１５２と、ＳＬＭ面ＲＰに入射する光を制御可能なＳＬＭ１４の複数のミラー要素１６の入射光を制御するための個別に制御可能な電極電圧Ｖｋｐ（ｋ＝１〜４）及び共通のバイアス電圧ＶＢを設定するステップ１４４と、発光制御信号ＣＳに基づいて複数のミラー要素１６に共通のバイアス電圧ＶＢを補正するステップ１６０と、を有する。

本実施形態によれば、複数のミラー要素１６に関して個別に制御可能な電極電圧Ｖｋｐ及び共通のバイアス電圧ＶＢを設定することで、ミラー要素１６の角度、ひいては反射される照明光ＩＬの角度をより微細な間隔で多くの状態に制御できる。そのため、複数のミラー要素１６を介した光の光強度分布を大きく切り換えるような場合に、その光強度分布のオーバーシュートのような急激な変動を抑制することができる。そのため、ミラー要素１６の角度を大きく変化させる場合に、角度を滑らかに変化させていくことによって、ミラー要素１６の駆動基板部１５に対する固着等を防止することもできる。

なお、このようにミラー要素１６の共通のバイアス電圧ＶＢを制御してＳＬＭ１４を制御する照明装置８又は照明方法においては、バイアス電圧ＶＢを補正するときに、複数のミラー要素１６の個別の電極電圧Ｖｋｐを補正してもよい。
なお、この観点の実施形態では、パルス光の発光情報として発光制御信号ＣＳが使用されているが、その発光情報としては、パルス光の発光が開始される開始時間、パルス光が所定の位置（例えば不図示のインテグレータセンサ）に到達する到達時間、パルス光が発光している間の期間である発光期間、パルス光の積算エネルギー、又はパルス光の熱エネルギーの少なくとも一つを使用できる。

言い換えると、その発光情報は、主制御系３５及び光源制御部３４から光源１０に送信されてパルス光が発振される情報、パルスの発振を受信してＳＬＭ制御系１７及び照明制御部３６に送信される情報を含んでいる。
さらにバイアス電圧ＶＢを補正する際に、瞳モニタ系２３で計測される光強度分布が目標となる分布になるようにリアルタイム制御を行うようにしてもよい。また、バイアス電圧ＶＢは、複数のミラー要素１６のアレイの複数のブロック毎に共通にその値を制御するようにしてもよい。

また、そのようにミラー要素１６の共通のバイアス電圧ＶＢを制御してＳＬＭ１４を制御する照明装置８又は照明方法においては、照明制御部３６は、例えばインテグレータセンサ（不図示）によって計測される照明光ＩＬの積算照射エネルギーに基づいてバイアス電圧ＶＢの補正量を設定してもよい。このときにも、ミラー要素１６の個別の電極電圧Ｖｋｐを補正してもよい。積算照射エネルギーも複数のミラー要素１６の温度と相関があるため、積算照射エネルギーに基づいてミラー要素１６の角度を補正することで、瞳形状の変動を抑制できる。

また、さらに別の観点では、本実施形態のＳＬＭ（空間光変調器）１４の制御方法は、それぞれ入射する光の反射角を制御するように変調可能な複数の光学要素を有する空間光変調器の制御方法である。この制御方法は、その複数の光学要素における光の変調量に対応するミラー要素１６の傾斜角を規定する制御電圧（制御量）のうち、ミラー要素１６毎に個別に制御可能な電極電圧Ｖ１ｐ〜Ｖ４ｐを制御することと、複数のミラー要素１６に共通のバイアス電圧ＶＢを制御することと、を含むものである。

この制御方法によれば、例えば複数のミラー要素１６及びこの駆動部の温度変化によって、複数のミラー要素１６で反射された光の被照射面における光強度分布がわずかにほぼ同じ方向に変化したような場合、例えば複数のミラー要素１６に共通のバイアス電圧ＶＢを補正することで、その光強度分布の変化を補正することが可能である。従って、複数のミラー要素１６に関して共通のバイアス電圧ＶＢを制御するという簡単な制御によって、複数のミラー要素１６を介した光の光強度分布の変動を簡単な制御で抑制することができる。さらに、例えばミラー要素１６の傾斜角を大きく切り換える場合に、バイアス電圧ＶＢの制御を組み合わせて、電極電圧とバイアス電圧との差（駆動電圧）の変化を緩やかにすることで、ミラー要素１６の傾斜角のオーバーシュートを防止して、ＳＬＭ１４の故障発生率を低減できる。

また、ＳＬＭ１４は、駆動基板部１５と、複数のミラー要素１６と、駆動基板部１５にミラー要素１６を傾斜角可変な状態で支持する弾性変形可能なヒンジ部材４３と、ミラー要素１６毎に駆動基板部１５に設けられた複数（本実施形態では２対）の電極４５Ａ〜４５Ｄと、を備え、ミラー要素１６は、バイアス電圧ＶＢが印加される電極としても使用される。バイアス電圧ＶＢに対し電極４５Ａ〜４５Ｄの電圧（電極電圧Ｖ１ｐ〜Ｖ４ｐ）を制御することで、ミラー要素１６の直交する２軸の回りの傾斜角を制御できる。なお、駆動基板部１５側にバイアス電圧ＶＢが印加される電極を設け、ミラー要素１６の裏面に電極４５Ａ〜４５Ｄを設けてもよい。

また、本実施形態の露光方法は、露光用の光源１０からの光で、それぞれ光を変調可能な複数の光学要素を有するＳＬＭ１４のその複数の光学要素を照明し、その複数の光学要素からの光で投影光学系ＰＬを介してウエハＷを露光する露光方法であって、上記のＳＬＭ１４の制御方法を用いて、その複数の光学要素における光の変調量を制御している。従って、光強度分布の変動を抑制できるため、常に高精度に露光を行うことができる。

なお、本実施形態では、ＳＬＭ１４は照明瞳面ＩＰＰの光強度分布を形成するために使用されているが、ＳＬＭ１４をレチクルＲの代わりに使用することで、マスクレス露光を行うようにしてもよい。この場合には、ウエハＷの移動（走査）に応じてＳＬＭ１４によって形成される反射光のパターンを走査方向に対応する方向に移動させるときに、複数のミラー要素１６のバイアス電圧ＶＢを共通に変化させてもよい。

なお、上記の実施形態では、入射面２５Ｉ又は照明瞳面ＩＰＰにおける光強度分布（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のアレイを有する空間光変調器を使用する場合にも、上記の実施形態の照明方法が適用可能である。このような空間光変調器としては、たとえば米国特許第５，３１２，５１３号明細書、並びに米国特許第６，８８５，４９３号明細書の図１ｄに開示される空間光変調器を用いることができる。これらの空間光変調器では、二次元的な高さ分布を形成することで回折面と同様の作用を入射光に与えることができる。なお、上述した二次元的に配列された複数の反射面を持つ空間光変調器を、たとえば米国特許第６，８９１，６５５号明細書や、米国特許公開第２００５／００９５７４９号明細書の開示に従って変形しても良い。さらに、ＳＬＭ１４の代わりに、例えばそれぞれ入射する光の状態（反射角、屈折角、透過率等）を制御可能な複数の光学要素を備える任意の光変調器を使用する場合にも、本発明が適用可能である。

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、上記の実施形態の照明装置８及び照明方法は例えば国際公開第２００１／０３５１６８号パンフレット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）に適用することができる。

また、上述の実施形態では、露光装置においてマスク（又はウェハ）を照明する照明光学系に対して本発明を適用しているが、これに限定されることなく、マスク（又はウェハ）以外の被照射面を照明する一般的な照明光学系に対して本発明を適用することもできる。
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１３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。

言い換えると、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。

このデバイス製造方法によれば、露光装置ＥＸの瞳形状の変動を防止して、レチクルのパターンの像を常に高精度にウエハに露光できるため、電子デバイスを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、コンデンサー光学系を使用しない照明光学装置にも適用可能である。さらに、本発明は、投影光学系を用いないプロキシミティ方式等の露光装置にも適用することができる。

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、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。

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。

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…空間光変調器（ＳＬＭ）、１６…ミラー要素、１７…ＳＬＭ制御系、２３…瞳モニタ系、２５…フライアイレンズ、３５…主制御系、３６…照明制御部、６０…開口計測系

Claims

第１面に配置される複数の光学要素を介して、光源からのパルス光で被照射面を照明する照明方法において、
前記パルス光が発光する時間である発光時間の情報を取得することと、
前記発光時間の情報に基づいて、前記第１面に入射する前記パルス光を制御可能な前記複数の光学要素の制御量を設定することと、
を含む照明方法。
前記発光時間の情報は、前記パルス光の発光が開始される開始時間、前記パルス光が所定の位置に到達する到達時間、及び前記パルス光が発光している間の期間である発光期間のうち少なくとも一つの情報を含む請求項１に記載の照明方法。
前記制御量を補正することは、前記複数の光学要素の制御量のうちの前記光学要素毎に個別に制御可能な個別の制御量と、前記複数の光学要素に共通の制御量とを用いて補正することを含む請求項１又は２に記載の照明方法。
前記制御量を設定することは、前記複数の光学要素の制御量を複数の単位制御量に分けて、前記被照射面に形成される照明光の照明条件を切り替えることを含む請求項１〜３のいずれか一項に記載の照明方法。
補正された前記複数の光学要素の制御量に基づいて、前記複数の光学要素のうちの少なくとも一つを駆動することさらに含む請求項１〜４のいずれか一項に記載の照明装置。
前記複数の光学要素を駆動せずに、前記被照射面に形成する照明光の所望の照明条件における前記複数の光学要素の制御量を計算することをさらに備える請求項５に記載の照明装置。
前記複数の光学要素からの前記パルス光を前記被照射面に導く光学系の瞳面、該瞳面と共役な面、前記瞳面と等価な面、又はこれらの面の近傍の面に、受光面が配置された第１モニタ装置を用いて、前記複数の光学要素を通過した前記パルス光の強度分布を検出することをさらに含み、
前記制御量を補正することは、前記発光時間の情報及び前記第１モニタ装置の検出結果に基づいて、前記制御量を補正することを含む請求項１〜６のいずれか一項に記載の照明方法。
前記発光時間の情報と、前記第１モニタ装置の受光面における前記複数の光学要素を通過した光の強度分布との対応関係を求めることと、
前記対応関係に基づいて前記発光時間の情報と前記複数の光学要素の前記制御量の補正量とを対応させて制御テーブルとして記憶しておくことと、を含み、
前記制御量を補正することは、前記制御テーブルを用いることを含む請求項７に記載の照明方法。
前記制御テーブルは、前記パルス光の複数の発光量又は発光時間と前記複数の光学要素の前記制御量の補正量とを対応させた複数のテーブルを含み、
前記対応関係を求めることは、前記複数のテーブルのうち、前記パルス光の発光量又は発光時間が最小値よりも大きいときのテーブルを基準として他のテーブルを求めることを含む請求項８に記載の照明方法。
前記第１モニタ装置の受光面は、前記光学系の前記瞳面と等価な面又はこの面の近傍の面に配置され、
前記パルス光の強度分布を検出することは、前記被照射面側に配置されて、前記光学系の前記瞳面と共役な面又はこの面の近傍の面に受光面が配置された第２モニタ装置で前記パルス光の強度分布を検出することと、
前記第２モニタ装置の検出結果に基づいて、前記第１モニタ装置の検出結果を補正することと、
を含む請求項７〜９のいずれか一項に記載の照明方法。
前記パルス光の強度分布を検出することは、前記第１モニタ装置の複数の画素の検出信号中に所定値を超える信号があるかどうかを判定することを含む請求項７〜１０のいずれか一項に記載の照明方法。
前記被照射面を照明する前に、前記被照射面を照明することなく、前記光源に前記パルス光をダミー発光させることを含む請求項１〜１１のいずれか一項に記載の照明方法。
第１面に配置される複数の光学要素を介して、光源からのパルス光で被照射面を照明する照明方法において、
前記パルス光の発光に関する情報である発光情報を取得することと、
前記第１面に入射する光を制御可能な前記複数の光学要素の制御量として、前記複数の光学要素毎に個別に制御可能な個別の制御量及び前記複数の光学要素に共通の制御量を設定することと、
前記発光情報に基づいて、前記複数の光学要素の前記共通の制御量を補正することと、
を含む照明方法。
前記発光情報は、前記パルス光が発光する時間である発光時間の情報又は前記パルス光を受光することによって観測される受光情報の少なくとも一つを含む請求項１３に記載の照明方法。
前記発光情報は、前記パルス光の発光が開始される開始時間、前記パルス光が所定の位置に到達する到達時間、前記パルス光が発光している間の期間である発光期間、パルス光の積算エネルギー、パルス光の熱エネルギーの少なくとも一つを含む請求項１３に記載の照明方法。
前記発光情報に基づいて、前記複数の光学要素の前記個別の制御量を補正することを含む請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の照明方法。
前記共通の制御量を複数の単位制御量に分けて、前記被照射面の照明条件を切り替えることをさらに含む請求項１３〜１６のいずれか一項に記載の照明方法。
補正された前記複数の光学要素の制御量に基づいて、前記複数の光学要素のうちの少なくとも一つを駆動することさらに含む請求項１３〜１７のいずれか一項に記載の照明方法。
前記光学要素は入射する光を反射する反射面を有する反射要素であり、
前記光学要素の前記入射する光の制御量は、前記反射面の法線方向の位置及び傾斜角の少なくとも一方を設定するための駆動信号である請求項１〜１８のいずれか一項に記載の照明方法。
露光光源からの光でパターンを照明し、前記露光光源からの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１〜１９のいずれか一項に記載の照明方法を用いて前記露光光源からの光で前記パターンの被照射面を照明することを含む露光方法。
前記基板を露光する前に、前記複数の光学要素に前記パルス光を照射することをさらに含む請求項２０に記載の露光方法。
光源からのパルス光を用いて被照射面を照明する照明装置において、
第１面に配置される複数の光学要素を備え、前記第１面に入射する前記パルス光を制御可能な空間光変調器と、
前記複数の光学要素の制御量を設定する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記パルス光が発光する時間である発光時間の情報を取得して、該発光時間の情報に基づいて前記複数の光学要素の制御量を補正する照明装置。
前記発光時間の情報は、前記パルス光の発光が開始される開始時間、前記パルス光が所定の位置に到達する到達時間、及び前記パルス光が発光している間の期間である発光期間のうち少なくとも一つの情報を含む請求項２２に記載の照明装置。
前記制御部は、前記光学要素毎に個別に制御可能な個別の制御量と、前記複数の光学要素に共通の制御量とを用いて、前記複数の光学要素の前記制御量を補正する請求項２２又は２３に記載の照明装置。
前記制御部は、前記複数の光学要素の制御量を複数の単位制御量に分けて、前記被照射面に形成される照明光の照明条件を切り替える請求項２２〜２４のいずれか一項に記載の照明装置。
前記制御部によって補正された前記複数の光学要素の制御量に基づいて、前記複数の光学要素のうちの少なくとも一つを駆動する駆動部をさらに備える請求項２２〜２５のいずれか一項に記載の照明装置。
前記制御部は、前記複数の光学要素を駆動せずに、前記被照射面に形成する照明光の所望の照明条件における前記複数の光学要素の制御量を算出する請求項２６に記載の照明装置。
前記複数の光学要素からの前記パルス光を前記被照射面に導く光学系の瞳面、該瞳面と共役な面、前記瞳面と等価な面、又はこれらの面の近傍の面に受光面が配置された第１モニタ装置を備え、
前記制御部は、前記第１モニタ装置によって検出される前記パルス光の強度分布に基づいて前記制御量を補正する請求項２２〜２７のいずれか一項に記載の照明装置。
前記制御部は、
前記発光時間の情報と、前記第１モニタ装置の受光面における前記複数の光学要素を通過した光の強度分布との対応関係を求め、
前記対応関係に基づいて前記発光時間の情報と前記複数の光学要素の前記制御量の補正量とが対応づけられた制御テーブルを用いて、前記複数の光学要素の前記制御量を補正する請求項２８に記載の照明装置。
前記第１モニタ装置の受光面は、前記光学系の前記瞳面と等価な面又はこの面の近傍の面に配置され、
前記光学系の前記瞳面と共役な面又はこの面の近傍の面に受光面が配置された第２モニタ装置を備え、
前記制御部は、前記第１モニタ装置を用いて前記複数の光学要素を通過した前記パルス光の強度分布を検出するときに、前記第２モニタ装置でも前記パルス光の強度分布を検出させ、
前記第２モニタ装置の検出結果に基づいて前記第１モニタ装置の検出結果を補正する請求項２８又は２９に記載の照明装置。
光源からのパルス光を用いて被照射面を照明する照明装置において、
第１面に配置される複数の光学要素を備え、前記第１面に入射する前記パルス光を制御可能な空間光変調器と、
前記複数の光学要素毎に個別に制御可能な個別の制御量及び前記複数の光学要素に共通の制御量を設定する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記パルス光が発光する発光情報を取得して、該発光情報に基づいて、前記複数の光学要素の前記共通の制御量を補正する照明装置。
前記発光情報は、前記パルス光が発光する時間である発光時間の情報又は前記パルス光を受光することによって観測される受光情報の少なくとも一つを含む請求項３１に記載の照明装置。
前記発光情報は、前記パルス光の発光が開始される開始時間、前記パルス光が所定の位置に到達する到達時間、前記パルス光が発光している間の期間である発光期間、前記パルス光の積算エネルギー、及び前記パルス光の熱エネルギーのうち少なくとも一つを含む請求項３２に記載の照明装置。
前記制御部は、前記発光情報に基づいて、前記複数の光学要素の前記個別の制御量を補正する請求項３１〜３３のいずれか一項に記載の照明装置。
前記制御部は、前記共通の制御量を複数の単位制御量に分け、前記被照射面の照明条件を切り替えるために前記共通の制御量を前記複数の単位制御量のいずれかに設定する請求項３１〜３４のいずれか一項に記載の照明装置。
前記光学要素は入射する光を反射する反射面を有する反射要素であり、
前記光学要素の前記入射する光の制御量は、前記反射面の法線方向の位置及び傾斜角の少なくとも一方を設定するための駆動信号である請求項３１〜３５のいずれか一項に記載の照明装置。
露光光源からの光でパターンを照明し、前記露光光源からの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３１〜３５のいずれか一項に記載の照明装置を備え、
前記照明装置を用いて前記露光光源からの光で前記パターンの被照射面を照明する露光装置。
前記照明装置の前記制御部は、前記基板を露光する前に、前記複数の光学要素に前記パルス光を照射することを特徴とする請求項３７に記載の露光装置。
それぞれ光を変調可能な複数の光学要素を有する空間光変調器の制御方法であって、
前記複数の光学要素における光の変調量を規定する制御量のうち、前記光学要素毎に個別に制御可能な個別の制御量を制御することと、
前記複数の光学要素における制御量のうち、前記複数の光学要素に共通の制御量を制御することと、
を含むことを特徴とする制御方法。
前記複数の光学要素に共通の制御量を制御することは、前記複数の光学要素における光の変調量と該変調量を規定する制御量との関係の変化を補正するために行われることを特徴とする請求項３９に記載の制御方法。
前記複数の光学要素に共通の制御量は、予め定められた複数の制御量のうちのいずれかに設定されるように制御されることを特徴とする請求項３９又は４０に記載の制御方法。
前記光学要素は、入射する光を反射するために傾斜角が可変の反射部であり、前記空間光変調器は、固定部と、前記反射部と前記固定部とを連結する弾性ヒンジ部と、前記反射部及び前記固定部の一方に設けられて個別に電圧が制御可能な複数の第１電極と、前記反射部及び前記固定部の他方に設けられて前記複数の光学要素に関して共通に電圧が制御可能な第２電極と、を有し、
前記光学要素毎に個別に制御可能な個別の制御量を制御することは、前記光学要素の複数の前記第１電極の電圧を制御することであり、
前記複数の光学要素に共通の制御量を制御することは、前記光学要素の前記第２電極の電圧を制御することであることを特徴とする請求項３９〜４１のいずれか一項に記載の制御方法。
露光光源からの光で、それぞれ光を変調可能な複数の光学要素を有する空間光変調器の前記複数の光学要素を照明し、前記複数の光学要素からの光で投影光学系を介して基板を露光する露光方法であって、
請求項３９〜４２のいずれか一項に記載の空間光変調器の制御方法を用いて、前記複数の光学要素における光の変調量を制御することを特徴とする露光方法。
請求項２０、２１、又は４３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３７又は３８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。