JP2014203905A - 照明方法及び装置、並びに露光方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空間光変調器の反射要素の反射面の形状又は性状が変化した場合にも、被照射面において目標とする光強度分布に近い分布が得られるようにする。
【解決手段】空間光変調器１４が備える複数のミラー要素１６を介して、光源からの照明光を照明瞳面ＩＰＰに導く照明方法であって、ミラー要素１６の配置領域のうちの第１アレイ領域５２Ａに配置されて、撓み量が基準量以下の反射面を有するミラー要素１６Ａからの光を、照明瞳面ＩＰＰに形成される部分瞳領域５５Ａ〜５５Ｄの周縁領域５５Ａａに導くとともに、第１アレイ領域５２Ａと異なる第２アレイ領域５２Ｂに配置されて、撓み量が基準量を超える反射面を有するミラー要素１６Ｂ，１６Ｃからの光を、部分瞳領域５５Ａ〜５５Ｄの内側領域５５Ａｂに導く。
【選択図】図５

Description

本発明は、被照射面を照明する照明技術、その照明技術を用いる露光技術、及びこの露光技術を用いるデバイス製造技術に関する。

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照明するために照明装置を備えている。最近の照明装置としては、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、空間光変調器のミラー要素の反射面の形状は平坦であると想定されていた。しかしながら、露光装置において露光を継続すると、露光光の照射エネルギーによる経時変化等によって、空間光変調器の多数のミラー要素のうちに、反射面の形状が凸状又は凹状等に変形するものが現れる恐れがある。このように反射面の形状が平坦でなくなったミラー要素からの反射光は、照明光学系の瞳面における照射領域が広がる恐れがある。このため、そのようなミラー要素をそのまま使用していると、その瞳面において目標とする光強度分布が得られなくなる恐れがある。

本発明の態様は、このような事情に鑑み、空間光変調器の反射要素の反射面の形状又は性状が変化した場合にも、被照射面において目標とする光強度分布に近い分布が得られ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、空間光変調器が備える複数の反射要素を介して、光源からの光を被照射面に導く照明方法において、その複数の反射要素が配置される配置領域のうちの第１領域に配置されて第１の反射面形状を有する反射要素からの光を、その被照射面に形成される第２領域に導くことと、その第１領域とは異なる第３領域に配置されてその第１の反射面形状とは異なる第２の反射面形状を有する反射要素からの光を、その被照射面に形成されるその第２領域とは異なる第４領域に導くことと、を含む照明方法が提供される。

第２の態様によれば、空間光変調器が備える複数の反射要素を介して、光源からの光を被照射面に導く照明方法において、その複数の反射要素の反射面の面形状に関連する物理量を検出することと、検出されたその反射面の面形状に関連する物理量に基づいて、その複数の反射要素からその被照射面に導かれる光を調整することと、を含む照明方法が提供される。

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、本発明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を照明する露光方法が提供される。
第４の態様によれば、複数の反射要素を有する空間光変調器を備え、光源からの光を被照射面に導く照明装置において、その複数の反射要素が配置される配置領域のうちの第１領域に配置されて第１の反射面形状を有する反射要素からの光を、その被照射面に形成される第２領域に導くとともに、その第１領域とは異なる第３領域に配置されてその第１の反射面形状とは異なる第２の反射面形状を有する反射要素からの光を、その被照射面に形成されるその第２領域とは異なる第４領域に導くように、その複数の反射要素を制御する制御装置を備える照明装置が提供される。

第５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装置において、本発明の態様の照明装置を備え、その照明装置を用いてその露光光源からの光でそのパターンを照明する露光装置が提供される。
第６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、空間光変調器の反射要素の反射面形状に応じてその反射要素から被照射面に導かれる光を調整することによって、ミラー要素の反射面の形状又は性状が変化した場合にも、被照射面において目標とする光強度分布に近い分布が得られる。

第１の実施形態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。 （Ａ）は図１中の照明光学系の一部を簡略化して示す図、（Ｂ）は図３（Ａ）の撮像素子の受光面を示す図、（Ｃ）はビームスポットの他の例を示す図、（Ｄ）は空間光変調器のミラー要素のアレイを示す図である。 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。 空間光変調器の複数のミラー要素からの反射光が、フライアイレンズの入射面（照明瞳面）の部分瞳領域のどの位置に入射するのかを示す図である。 （Ａ）は第２の実施形態に係る露光装置の要部を示す図、（Ｂ）は複数のミラー要素に発散光が入射する状態を示す図、（Ｃ）は複数のミラー要素に発散光及び収束光が入射する状態を示す図である。 （Ａ）は図６（Ａ）中の照明光学系の一部を簡略化して示す図、（Ｂ）は図７（Ａ）の撮像素子の受光面を示す図、（Ｃ）は複数のミラー要素に収束光が入射する状態を示す図である。 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］
本発明の第１の実施形態につき図１〜図５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、後述の瞳モニタ系２３及び判定部３４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、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、照明光ＩＬの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。照明光ＩＬは、ビームエキスパンダ１１によってほぼ平行光束となって、ミラー要素１６のアレイ上の例えばＸ方向に細長い長方形の照射領域５０（図３（Ｄ）参照）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（いわゆる、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、配置面という。）ＲＰに設置されている。ＳＬＭ１４を装着した露光装置ＥＸの製造直後又は稼働開始時の状態では、各ミラー要素１６の反射面は平面（平坦）である。
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、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の個数は例えば数千〜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、全部のミラー要素１６は共通の信号ライン（不図示）を介して接地されている。また、ミラー要素１６の４つの電極４５Ａ〜４５Ｄには個別の信号ライン（不図示）を介してＳＬＭ制御系１７によって、所定範囲内で連続的に可変の駆動電圧が印加される。

各ミラー要素１６に対向する電極４５Ａ〜４５Ｄの駆動電圧を個別に制御して、各ミラー要素１６とこれに対向する電極４５Ａ〜４５Ｄとの間の電位差を制御することで、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、その形状は矩形又は円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。各ミラー要素１６の直交する２軸の回りの角度によって、このミラー要素１６で反射された光の入射面２５Ｉにおける照射領域の中心のＹ方向及びＺ方向の位置（入射位置）が規定される。各ミラー要素１６の角度と、その反射光の入射面２５Ｉにおける入射位置との関係は記憶装置３３に記憶され、照明制御部３６に入力されている。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の各ミラー要素１６の角度を制御する。

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をほぼ平行な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と相似な分布を入射面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となる。照明瞳面ＩＰＰは、照明光学系ＩＬＳの射出瞳が形成される面と光学的に共役である。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。このため、入射面２５Ｉに形成される照明光ＩＬの任意の光強度分布がほぼそのまま照明瞳面ＩＰＰにおける光強度分布となり、入射面２５Ｉは照明瞳面ＩＰＰと等価な面である。また、入射光学系１８及びリレー光学系２４よりなる光学系（光学的又は空間的なフーリエ変換光学系）によって、入射面２５Ｉは、ミラー要素１６の配置面ＲＰに対してほぼ空間的にフーリエ変換の関係にある。

なお、フライアイレンズ２５の代わりにマイクロフライアイレンズを使用してもよい。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レンズ系２４ａと第２レンズ系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と光学的に共役又はほぼ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を計測できる。計測結果は判定部３４に供給される。ＳＬＭ１４のミラー要素１６の撓み量の計測時には（詳細後述）、判定部３４は、供給された光強度分布からＳＬＭ１４の各ミラー要素１６の撓み量の状態を判定し、判定結果を照明制御部３６に供給する。それ以外の場合には、判定部３４は、供給される光強度分布をそのまま照明制御部３６に供給する。なお、判定部３４及び照明制御部３６は、コンピュータのソフトウェア上の機能であってもよい。

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。

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。投影光学系ＰＬの瞳面（以下、投影瞳面という）ＰＬＰ又はその近傍には開口絞りＡＳが設置されている。投影瞳面ＰＬＰは、照明瞳面ＩＰＰと光学的に共役である。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、及びθｚ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及び／又は回折格子を用いるエンコーダ装置によって計測され、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、投影瞳面ＰＬＰの光強度分布をモニタするための開口計測系３９が設けられている。開口計測系３９の構成は、瞳モニタ系２３の集光レンズ２０及び撮像素子２２と同様である。レチクルステージＲＳＴにレチクルＲが載置されていない状態で、開口計測系３９を投影光学系ＰＬの露光領域に移動して、照明光学系ＩＬＳから照明光ＩＬを照射することで、開口計測系３９によって投影瞳面ＰＬＰの光強度分布、ひいては照明瞳面ＩＰＰの光強度分布を計測できる。計測結果は照明制御部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３９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の情報）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、照明光学系ＩＬＳからの照明光ＩＬでレチクルＲを照明し、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。なお、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、例えば照明光ＩＬの積算照射エネルギーによる経時変化等によって、ＳＬＭ１４の多数のミラー要素１６中には、反射面の形状が凸状又は凹状等に撓んで変形するものが現れる恐れがある。また、図３（Ｄ）はＳＬＭ１４のミラー要素１６のアレイ上に設定された照明光の照射領域５０を示す。照射領域５０内で特に中央の楕円形の領域５２において、照明光の光強度が平均的に高くなる場合がある。このような場合には、領域５２及びその近傍の領域にあるミラー要素１６は、その他の領域にあるミラー要素１６に比べて撓み易くなる恐れがある。なお、以下では、ミラー要素１６の反射面の形状が凸（又は凹）とは、反射光の方向から見たときに凸（又は凹）であることを意味するものとする。

図３（Ａ）は、図１の照明光学系ＩＬＳの要部を簡略化して示し、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）中の瞳モニタ系２３の撮像素子２２の受光部２２ａを示す。図３（Ａ）において、図１の入射光学系１８、リレー光学系２４、及び集光光学系２０が一つの入射光学系２６で表されている。図３（Ｂ）において、受光部２２ａにはＸ方向、Ｙ方向に所定ピッチで多数の画素２２ｂが配列されている。受光部２２ａ上の点線の円周で囲まれた領域（以下、有効領域という）ＥＡは、フライアイレンズ２５を通過可能な光束から分岐された光が入射する領域である。図３（Ａ）において、ＳＬＭ１４のミラー要素１６Ａ，１６Ｂ，１６の反射面がそれぞれ平面、凹面、及び凸面となっている。このとき、ミラー要素１６Ａ〜１６Ｃに入射する照明光ＩＬはほぼ平行光束であるため、ミラー要素１６Ａからの反射光ＩＬＡは、フライアイレンズ２５の入射面２５Ｉ、ひいては照明瞳面ＩＰＰ上の最も小さいビームスポット（入射領域）に集光される。このとき、反射光ＩＬＡからビームスプリッター１９によって分岐された光ＩＬＡ１によって、受光部２２ａに最も小さい例えばほぼ円形のビームスポットＢＳＡ１（図３（Ｂ）参照）が形成される。

これに対して、凹状に撓んだミラー要素１６Ｂからの反射光ＩＬＢは、入射光学系２６によって一度集光した後、入射面２５Ｉ（照明瞳面ＩＰＰ）上のある程度広がったビームスポット（入射領域）に入射する。また、凸状に撓んだミラー要素１６Ｃからの反射光ＩＬＣは、入射光学系２６を介して入射面２５Ｉ（照明瞳面ＩＰＰ）上のある程度広がったビームスポットに入射する。このとき、反射光ＩＬＢ，ＩＬＣから分岐された光ＩＬＢ１，ＩＬＣ１によって、撮像素子２２の受光部２２ａにそれぞれある程度広がったビームスポットＢＳＢ１，ＢＳＣ１（図３（Ｂ）参照）が形成される。従って、ビームスポットＢＳＡ１等が円形である場合に、その直径をその大きさであるとすると、ビームスポットＢＳＡ１〜ＢＳＣ１の大きさ（サイズ）ｄの最小値ｄｍ（例えば露光装置ＥＸの稼働開始時の計測値）からの偏差δｄと、対応するミラー要素１６Ａ〜１６Ｃの撓み量とはほぼ比例しているとみなすことができる。言い換えると、その偏差δｄは対応するミラー要素１６の面形状に関する物理量である。

本実施形態の判定部３４は、撮像素子２２で検出される光強度分布より、ビームスポットＢＳＡ１〜ＢＳＣ１の大きさｄを求め、求めた大きさｄと予め計測されている最小値ｄｍとの偏差δｄを求め、一例として、この偏差δｄが予め定められている基準値ｄｓを超えるときに、そのビームスポットに対応するミラー要素１６の撓み量が基準量を超えて大きいと判定する。例えばビームスポットＢＳＢ１，ＢＳＣ１の大きさｄが最小値ｄｍの２倍を超える場合に、対応するミラー要素１６Ｂ，１６Ｃの撓み量が大きいと判定することができる。この場合、その基準値ｄｓは最小値ｄｍと同じになる。

なお、ビームスポットＢＳＡ１〜ＢＳＣ１は、実際には強度が半径方向に次第に減少する光強度分布となっている。このため、撮像素子２２の画素２２ｂのＸ方向、Ｙ方向の幅（又はピッチ）ｐｘ，ｐｙがビームスポットＢＳＡ１の大きさｄ（例えば半値幅）の最小値より大きい場合でも、複数の画素２２ｂで検出される光強度の補間によって、ビームスポットＢＳＡ１〜ＢＳＣ１の光強度分布、ひいてはその大きさｄを求めることができる。さらに、ビームスポットＢＳＡ１〜ＢＳＣ１の中心にある画素２２ｂで検出される光強度の逆数に所定の係数を掛けて得られる値を、ほぼ対応するビームスポットＢＳＡ１〜ＢＳＣ１の大きさとみなすことができる場合もある。また、図３（Ｂ）のビームスポットＢＳＡ１等は円形であるが、ミラー要素１６の大きさによっては、ビームスポットＢＳＡ１等は、図３（Ｃ）に示すようにほぼ正方形状とみなすことができる場合もある。この場合、ビームスポットＢＳＡ１の大きさｄはその正方形状の領域の幅とすることができる。

次に、本実施形態の露光装置ＥＸにおいて、ＳＬＭ１４の各ミラー要素１６の撓み量を計測し、この計測結果に基づいてＳＬＭ１４を駆動しながらレチクルを照明して、ウエハを露光する動作の一例につき図４のフローチャートを参照して説明する。この動作は主制御系３５によって制御される。まず、図４のステップ１０２において、図１のＳＬＭ１４の全部のミラー要素１６の反射面の撓み量を、各ミラー要素１６からの反射光の瞳モニタ系２３の撮像素子２２上での各ミラー要素１６からの反射光のビームスポットの大きさｄから計測する。このため、一例として、照明制御部３６は、ＳＬＭ１４のミラー要素１６のアレイをＮ個（Ｎは２以上の整数）の計測領域に分割し、１番目の計測領域内の複数のミラー要素１６の角度を、それらの反射光が瞳モニタ系２３の撮像素子２２の有効領域ＥＡ（図３（Ｂ）参照）内に格子状に設定された複数の計測点を中心とするビームスポットに入射するように設定する。この際に、計測対象でないミラー要素１６の角度は、例えばそれらの反射光が有効領域ＥＡ外の領域に入射して捨て光となるように設定する。計測対象のミラー要素１６の位置の情報は判定部３４にも供給される。

そして、光源１０を発光させて、撮像素子２２で検出される光強度分布を用いて、判定部３４は、各計測点を中心とするビームスポットの大きさｄ及び偏差δｄ（既知の最小値ｄｍとの差分）を求める。そして、判定部３４は、その偏差δｄが予め定められている基準値ｄｓを超える計測点に対応するミラー要素１６の位置の情報を照明制御部３６に供給する。照明制御部３６では、供給された位置にあるミラー要素１６の反射面の撓み量が基準量を超えていると認識できる。同様に、ＳＬＭ１４の２番目からＮ番目までの計測領域内にある複数のミラー要素１６に関しても、順次その反射面の撓み量が基準量を超えているかどうかを計測する。

次のステップ１０４において、照明制御部３６は、ＳＬＭ１４のミラー要素１６のアレイを、図５に示すように、反射面の撓み量が基準量以下のミラー要素１６が配列された第１アレイ領域５２Ａと、反射面の撓み量が基準量を超えるミラー要素１６が配列された第２アレイ領域５２Ａとに分類する。図５では、一例として、撓み量が基準量を超えるミラー要素１６が配列された第２アレイ領域５２Ａは、図３（Ｄ）の照明光ＩＬの照射領域５０内で光強度が大きい領域５２に対応した中央部の領域である。なお、第１アレイ領域５２Ａと第２アレイ領域５２Ｂとは、それぞれ複数の部分領域よりなる複雑な区分である場合もある。

次のステップ１０６において、主制御系３５は、レチクルＲの照明条件（ここでは照明瞳面ＩＰＰにおける光強度分布の情報）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。一例として、レチクルＲの照明条件は、図５に示すように、照明瞳面ＩＰＰ（又はフライアイレンズ２５の入射面２５Ｉ）において、光軸ＡＸＩを中心としてＺ方向及びＹ方向に配列された４つの領域（以下、部分瞳領域という）５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃ，５５Ｄの光強度が大きくなる光強度分布５４を持つ４極照明であるとする。図５において、点線の円周５６はコヒーレンスファクタ（σ値）が１の部分を示し、点線の円周５７の内部が、光束がフライアイレンズ２５を通過可能な領域を示す。その後、レチクルステージＲＳＴにレチクルＲがロードされ、レチクルＲのアライメントが行われる。

次のステップ１０８において、照明制御部３６は、ＳＬＭ１４の第１アレイ領域５２Ａ内の複数のミラー要素１６（撓み量が基準量以下のミラー要素）からの反射光が、照明瞳面ＩＰＰの部分瞳領域５５Ａ〜５５Ｄの周縁部の領域５５Ａａ等に入射し、ＳＬＭ１４の第２アレイ領域５２Ｂ内の複数のミラー要素１６（撓み量が基準量を超えるミラー要素）からの反射光が、部分瞳領域５５Ａ〜５５Ｄの周縁部の領域５５Ａａの内側の領域（内部又は中央の領域）５５Ａｂ等に入射するように、各ミラー要素１６の角度を設定する。

本実施形態では、第１アレイ領域５２Ａのミラー要素１６Ａからの反射光が照明瞳面ＩＰＰの領域５５Ａａに形成するビームスポットＢＳＡの大きさは、第２アレイ領域５２Ｂのミラー要素１６Ｂ（又は１６Ｃ）からの反射光が照明瞳面ＩＰＰの領域５５Ａｂに形成するビームスポットＢＳＢ（又はＢＳＣ）の大きさよりも小さい。このため、ＳＬＭ１４の複数のミラー要素１６中に撓み量が基準量を超えるミラー要素が現れた場合にも、部分瞳領域５５Ａ〜５５Ｄ（被照射領域）の輪郭又はエッジを明確に規定でき（エッジを目標とする位置に正確に設定でき）、照明条件（照明瞳面ＩＰＰの光強度分布）を目標とする状態に高精度に設定できる。

次のステップ１１０において、フォトレジストが塗布された未露光のウエハＷをウエハステージＷＳＴにロードして、アライメントを行う。そして、光源１０からの照明光ＩＬの発光を開始し、ＳＬＭ１４の第１及び第２のアレイ領域５２Ａ及び５２Ｂのミラー要素１６Ａ及び１６Ｂ（１６Ｃ）からの反射光によって照明瞳面ＩＰＰに図５の光強度分布５４を形成する。その後、ステップ１１２において、その照明光ＩＬによってレチクルＲ及び投影光学系ＰＬを介してウエハＷを走査露光する。その後、光源１０の照明光ＩＬの発光を停止する。次のウエハを露光する場合には、ステップ１１０，１１２が繰り返される。

ステップ１０２のミラー要素１６の撓み量の計測、及びこの計測結果に基づくステップ１０４のミラー要素１６のアレイの分類は、例えば定期的に実行される。この照明方法を含む露光方法によれば、ＳＬＭ１４の複数のミラー要素１６中に撓み量が基準量を超えるミラー要素が現れた場合には、その撓み量が基準量を超えるミラー要素の位置を特定し、その撓み量が基準量を超えるミラー要素からの反射光を照明瞳面ＩＰＰの部分瞳領域５５Ａ〜５５Ｄの内部の領域５５Ａｂ等に導いている。このため、常に目標とする照明条件に近い状態でレチクルＲを照明でき、レチクルＲのパターンの像を高精度にウエハＷに露光できる。

上述のように、本実施形態の露光装置ＥＸは、複数のミラー要素１６（反射要素）を有するＳＬＭ（空間光変調器）１４を備え、光源１０からの照明光ＩＬを入射面２５及び照明瞳面ＩＰＰ（被照射面）に導く照明装置８を備えている。また、照明装置８は、複数のミラー要素１６の直交する２軸の回りの角度を制御する照明制御部３６（制御装置）を備えている。そして、照明制御部３６は、ミラー要素１６のアレイ（配置領域）のうちの第１アレイ領域５２Ａ（第１領域）に配置されて、撓み量が基準量以下の反射面（平坦に近い第１の反射面形状）を有するミラー要素１６Ａからの光を、照明瞳面ＩＰＰに形成される周縁の領域５５Ａａ（第２領域）に導くとともに、第２アレイ領域５２Ｂ（第３領域）に配置されて、撓み量が基準量を超える反射面（凹状又は凸状等の第２の反射面形状）を有するミラー要素１６Ｂ，１６Ｃからの光を、照明瞳面ＩＰＰに形成される内側（中央）の領域５５Ａｂ（第４領域）に導くように、各ミラー要素１６の角度を制御する。

また、照明装置８を用いる照明方法は、第１アレイ領域５２Ａに配置されるミラー要素１６Ａからの光を、照明瞳面ＩＰＰに形成される周縁の領域５５Ａａに導くとともに、第２アレイ領域５２Ｂに配置されるミラー要素１６Ｂ，１６Ｃからの光を、照明瞳面ＩＰＰに形成される内側の領域５５Ａｂ（第４領域）に導くステップ１０８，１１０を有する。
本実施形態によれば、ＳＬＭ１４の複数のミラー要素１６の反射面の形状（反射面形状）に応じて、複数のミラー要素１６から照明瞳面ＩＰＰに導かれる光の照射位置を周縁の領域５５Ａａ又は内側の領域５５Ａｂに調整することによって、ミラー要素１６の反射面の形状（面形状又は撓み等の性状）が変化した場合にも、照明瞳面ＩＰＰにおいて目標とする光強度分布に近い分布が得られる。

また、ミラー要素１６の反射面の形状が変化した場合にも、その反射面の形状が変化したミラー要素１６からの反射光を捨て光（フライアイレンズ２５に入射しない光）にすることなく、有効に利用できるため、照明条件を高精度に設定しながら、照明光ＩＬの利用効率を高く維持できる。
また、ミラー要素１６の反射面の形状が変化した場合にも、照明瞳面ＩＰＰに所望の光強度分布（瞳分布）を形成できる。

また、本実施形態の露光装置ＥＸは、露光用の光源１０からの照明光ＩＬでレチクルＲのパターンを照明し、照明光ＩＬでそのパターン及び投影光学系ＰＬを介してウエハＷ（基板）を露光する露光装置において、本実施形態の照明装置８を用いて光源１０からの照明光ＩＬでそのパターンを照明している。従って、露光装置ＥＸ又は露光装置ＥＸを用いる露光方法によれば、常にレチクルＲを目標とする照明条件に近い条件で照明できるため、レチクルＲのパターンの像を高精度にウエハＷに露光できる。

なお、本実施形態では以下のような変形が可能である。
まず、本実施形態では、反射面の撓み量が基準量を超えるミラー要素１６Ｂ，１６Ｃからの反射光を、照明瞳面ＩＰＰの部分瞳領域５５Ａ〜５５Ｄの内部の領域５５Ａｂ等に導いている。その反射面の撓み量が基準量を超えるミラー要素１６Ｂ，１６Ｃの割合が少ない場合には、これらのミラー要素１６Ｂ，１６Ｃからの反射光を、フライアイレンズ２５に入射しない方向（例えば図５の領域５７の外側の領域５８Ａ，５８Ｂに入射する方向）に進む捨て光としてもよい。これによって、照明条件を高精度に設定できる。

また、本実施形態では、ミラー要素１６の反射面の撓み量を２段階に分けて評価しているが、その撓み量を３段階以上に分けて評価してもよい。一例として、その撓み量を３段階に分けて評価した場合、撓み量が最も大きいミラー要素１６からの反射光を捨て光としてもよい。
また、本実施形態では、ステップ１０２でＳＬＭ１４の各ミラー要素１６の撓み量を計測しているため、撓み量に応じてミラー要素１６からの反射光を正確に使い分けることができる。ただし、図３（Ｄ）を参照して説明したように、ＳＬＭ１４のミラー要素１６のアレイに対する照明光ＩＬの照射領域５０の中央の領域５２の光強度が高い場合には、その領域５２又はその近傍のミラー要素１６は撓み易いことがある。この場合には、ステップ１０２の計測工程を省略して、一例として、露光装置ＥＸの稼働開始後にある期間が経過した後には、ステップ１０４において、中央の領域５２及びこの近傍の領域を第２アレイ領域とみなし、この第２アレイ領域内の複数のミラー要素１６の反射面は基準量を超える程度に撓んでいるとみなしてもよい。そして、その第２アレイ領域内の複数のミラー要素１６からの反射光を照明瞳面ＩＰＰの部分瞳領域５５Ａ〜５５Ｄの内部の領域５５Ａｂ等に導くことによって、実際にその領域５２又はその近傍の領域のミラー要素１６で撓みが生じた場合にも、照明条件を高精度に維持できる。

また、本実施形態では、４極照明が使用されているが、照明条件として、照明瞳面ＩＰＰにおいて、円形領域、輪帯状の領域、又は２極の領域等で光強度が大きくなる光強度分布を使用する任意の照明条件を使用する場合にも、本実施形態の照明方法が適用できる。
また、本実施形態では瞳モニタ系２３を用いてミラー要素１６からの反射光のビームスポットを計測しているが、瞳モニタ系２３の代わりに開口計測系３９を用いてもよい。

［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態につき図６（Ａ）〜図７（Ｃ）を参照して説明する。なお、図６（Ａ）、図７（Ａ）、及び図７（Ｂ）においてそれぞれ図１、図３（Ａ）、及び図３（Ｂ）に対応する部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
図６（Ａ）は本実施形態に係る露光装置ＥＸＡの照明装置８Ａを含む要部を示す。図６（Ａ）において、照明装置８Ａは照明光学系ＩＬＳＡを備え、照明光学系ＩＬＳＡは、図１のフライアイレンズ２５の代わりにマイクロフライアイレンズ２５Ａを有する。マイクロフライアイレンズ２５Ａは、たとえば縦横に且つ稠密に配列された多数の正屈折力を有する微小レンズからなる光学素子であり、平行平面板にエッチング処理を施して微小レンズ群を形成することによって構成されている。マイクロフライアイレンズでは、互いに隔絶されたレンズエレメントからなるフライアイレンズとは異なり、多数の微小レンズ（微小屈折面）が互いに隔絶されることなく一体的に形成されている。しかしながら、レンズ要素が縦横に配置されている点でマイクロフライアイレンズはフライアイレンズと同じ波面分割型のオプティカルインテグレータである。

マイクロフライアイレンズ２５Ａにおける単位波面分割面としての矩形状の微小屈折面は、レチクルＲ（マスク）上において形成すべき照野の形状（ひいてはウエハＷ上において形成すべき露光領域の形状）と相似な矩形状である。なお、マイクロフライアイレンズ２５Ａとして、例えばシリンドリカルマイクロフライアイレンズを用いることもできる。シリンドリカルマイクロフライアイレンズの構成及び作用は、例えば上記の米国特許第６，９１３，３７３号明細書に開示されている。

本実施形態においても、マイクロフライアイレンズ２５Ａの入射面２５ＡＩは照明瞳面ＩＰＰと等価である。また、照明光学系ＩＬＳＡ中のビームエキスパンダ１１は、第１レンズ１１ａ及び第２レンズ１１ｂを有し、一例として、第２レンズ１１ｂが光軸に沿って駆動部ＤＲＶ１によって移動可能である。照明制御部３６が駆動部ＤＲＶ１を介して第２レンズ１１ｂを光軸に沿って移動することで、ビームエキスパンダ１１、偏光光学系１２、及びミラー１３を介してＳＬＭ１４のミラー要素１６のアレイに入射する照明光ＩＬを平行光束、点線の光路Ａ２で示す発散光、又は収束光（収斂光）のいずれかの状態に設定できる。この他の構成は第１の実施形態の露光装置ＥＸと同様である。

図７（Ａ）は、図６（Ａ）の照明光学系ＩＬＳＡの要部を簡略化して示し、図７（Ｂ）は、図６（Ａ）中の瞳モニタ系２３の撮像素子２２の受光部２２ａを示す。図７（Ａ）において、ＳＬＭ１４のミラー要素１６Ａ，１６Ｂ，１６の反射面がそれぞれ平面、凹面、及び凸面となっている。本実施形態において、ＳＬＭ１４の各ミラー要素１６の反射面の撓み量を計測する場合、まず、図６（Ａ）の照明制御部３６は、ビームエキスパンダ１１を制御してＳＬＭ１４のミラー要素１６のアレイに平行光束よりなる照明光ＩＬを照射して、判定部３４は、撮像素子２２の受光部２２ａに形成されるビームスポットの大きさｄを求める。この状態では、図３（Ｂ）に示すように、平坦なミラー要素１６Ａからの反射光のビームスポットＢＳＡ１が最小となり、凹及び凸のミラー要素１６Ｂ，１６Ｃからの反射光のビームスポットＢＳＢ１，ＢＳＣ１が大きくなる。

その後、図６（Ａ）の照明制御部３６は、ビームエキスパンダ１１の第２レンズ１１ｂを位置Ａ１にシフトさせて、ＳＬＭ１４のミラー要素１６のアレイに発散光６２（図７（Ａ）参照）よりなる照明光ＩＬを照射する。そして、判定部３４は、図７（Ａ）のミラー要素１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃからの反射光ＩＬＡ，ＩＬＢ，ＩＬＣからビームスプリッター１９によって分岐された光ＩＬＡ１，ＩＬＢ１，ＩＬＣ１によって、図７（Ｂ）の受光部２２ａに形成されるビームスポットＢＳＡ２，ＢＳＢ２，ＢＳＣ２の大きさｄを求める。この状態では、凹のミラー要素１６Ｂからの反射光ＩＬＢはほぼ平行光束となり、平坦なミラー要素１６Ａからの反射光ＩＬＡは発散気味の光束となり、凸のミラー要素１６Ｃからの反射光ＩＬＣはより発散した光束となるため、ビームスポットＢＳＢ２が最も小さくなり、ビームスポットＢＳＢ２がわずかに大きくなり、ビームスポットＢＳＣ２は最も大きくなる。そして、判定部３４では、最も小さいビームスポットＢＳＢ２に対応するミラー要素１６Ｂの反射面は凹状であり、最も大きいビームスポットＢＳＣ２に対応するミラー要素１６Ｃの反射面は凸状であることを検出できる。このようにＳＬＭ１４の各ミラー要素１６の反射面の撓み量、及びその撓みが凹又は凸であるかを示す検出結果は照明制御部３６に供給される。

一例として、ＳＬＭ１４の全部のミラー要素１６が凹状に撓んでいる場合で、かつそれらのミラー要素１６の撓み量が第１の実施形態と同様に基準量を超えている場合（平行光束を入射した状態で、ビームスポットの大きさｄが基準値ｄｓを超える場合）を想定する。このとき、照明制御部３６は、ビームエキスパンダ１１を介してＳＬＭ１４のミラー要素１６のアレイの全面に、全部のミラー要素１６の平均的な撓み量を相殺するように発散光６２よりなる照明光ＩＬを照射する。これによって、各ミラー要素１６からの反射光はほぼ平行光束となり、その反射光は照明瞳面ＩＰＰ（入射面２５ＡＩ）でほぼ最も小さいビームスポットを形成するため、照明条件を高精度に設定できる。

同様に、図７（Ｃ）に示すように、ＳＬＭ１４の全部のミラー要素１６が基準量を超えて凸状に撓んだミラー要素１６Ｃとなっている場合、照明制御部３６は、ビームエキスパンダ１１を介してＳＬＭ１４のミラー要素１６のアレイの全面に収束光６３よりなる照明光ＩＬを照射する。これによって、各ミラー要素１６Ｃからの反射光はほぼ平行光束となり、照明条件を高精度に設定できる。

このように本実施形態の露光装置ＥＸＡは、ＳＬＭ（空間光変調器）１４を備える照明装置８Ａを備え、照明装置８Ａは照明光学系ＩＬＳＡと、照明制御部３６と、瞳モニタ系２３及び判定部３４からなる検出部と、を備えている。そして、その検出部は、撮像素子２２の受光部２２ａに形成される反射光のビームスポットの大きさ（反射面の面形状に関連する物理量）を検出し、この検出結果からＳＬＭ１４の各ミラー要素１６の反射面の撓みが凸又は凹であるか、及びその撓み量が基準量より大きいかどうかを求めている（検出工程）。そして、照明制御部３６は、その検出部によって検出されたミラー要素１６の面形状に関連する物理量から求められるミラー要素１６の撓みの状態（凸又は凹）及び撓み量に基づいて、ミラー要素１６にアレイに入射する照明光ＩＬの平行度を調整して、複数のミラー要素１６から照明瞳面ＩＰＰ（被照射面）に導かれる反射光が小さいビームスポットを形成するように調整している（調整工程）。

本実施形態によれば、ＳＬＭ１４の複数のミラー要素１６の反射面の形状（反射面形状）に応じて、複数のミラー要素１６に入射する照明光ＩＬの平行度を調整することによって、ミラー要素１６の反射面の形状（面形状又は撓み等の性状）が変化した場合にも、照明瞳面ＩＰＰにおいて目標とする光強度分布に近い分布が得られる。
また、本実施形態においては、ミラー要素１６の撓みが凸状又は凹状のいずれの状態であるかを判別でき、その状態に応じて複数のミラー要素１６に入射する照明光ＩＬの平行度を調整できるため、撓みが生じたミラー要素１６からの反射光を継続して使用できる。

なお、本実施形態においては以下のような変形が可能である。
まず、本実施形態においても、撓みが生じたミラー要素１６からの反射光を照明瞳面ＩＰＰの部分瞳領域の内部の領域に導いてもよい。
また、例えば図６（Ｂ）に示すように、ＳＬＭ１４のミラー要素１６のアレイに発散光６２よりなる照明光ＩＬを入射させる場合、ＳＬＭ１４の異なる位置Ｐ１，Ｐ２，…，ＰＩ（Ｉは２以上の整数）にあるミラー要素１６の反射面を配置面ＲＰに平行な状態に設定しておくと、位置Ｐ１〜ＰＩのミラー要素１６中には、反射光が光軸ＡＸＩに平行でなくなるものが生じる。この場合、各ミラー要素１６からの反射光が光軸ＡＸＩに平行になる状態を各ミラー要素１６の中立位置とすると、発散光６２に対して各ミラー要素１６からの反射光が光軸ＡＸＩに平行になるように、各ミラー要素１６の角度を調整して、調整後の角度に設定された状態を中立位置としてもよい。この後は、その中立位置を基準として各ミラー要素１６の角度を制御することによって、ＳＬＭ１４に平行光束が入射する場合と同様に照明瞳面ＩＰＰの光強度分布を制御できる。ＳＬＭ１４に収束光を入射させる場合も同様である。

また、図６（Ａ）に２点鎖線で示すように、ミラー１３とＳＬＭ１４との間の照明光ＩＬの光路に、駆動部ＤＲＶ２によって、複数の回折光学素子(Diffractive Optical Element) よりなる回折光学部材６０を挿脱可能としてもよい。回折光学部材６０は、図６（Ｃ）に示すように、入射する平行光を複数の発散光６２Ａ〜６２Ｂとする第１回折光学素子６０Ｂと、入射する平行光を複数の収束光６３Ａ〜６３Ｂとする第２回折光学素子６０Ｃと、を連結したものである。この変形例では、ＳＬＭ１４のミラー要素１６のアレイを例えば２つのグループに分割し、グループ毎にその中のミラー要素１６の平均的な撓み量が凹か凸かを判定する。

この変形例では、第１のグループ（第２アレイ領域５２Ｂ）のミラー要素１６が凹状に撓んだミラー要素１６Ｂであり、第２のグループ（第３アレイ領域５２Ｃ）のミラー要素１６が凸状に撓んだミラー要素１６Ｃである場合、第２アレイ領域５２Ｂのミラー要素１６Ｂには第１回折光学素子６０Ｂを介して発散光６２Ｂ等を入射し、第３アレイ領域５２Ｃのミラー要素１６Ｃには第２回折光学素子６０Ｃを介して収束光６２Ｂ等を入射する。これによって、ＳＬＭ１４のアレイに凸状のミラー要素１６Ｃと凹状のミラー要素１６Ｂとが混在している場合にも、全体として各ミラー要素１６からの反射光をほぼ平行光束にして、照明条件を高精度に設定できる。

また、上記の実施形態では、ＳＬＭ１４のミラー要素１６の反射面の面形状に関連する物理量として、その反射面の面形状（凸状又は凹状）を検出しているが、その物理量として、その反射面の曲率（凸状又は凹状の程度）、その反射面の配置面に対する法線方向の位置、その反射面の傾斜角度、及び反射率のうち少なくとも一つを検出してもよい。
なお、回折光学部材６０の代わりに、凸レンズよりなるマイクロレンズアレイと、凹レンズよりなるマイクロレンズアレイとを組みあわせたマイクロレンズアレイ部材を使用することも可能である。

なお、上記実施形態において、駆動特性のばらつきが発生しているミラー要素１６からの光を、照明瞳面ＩＰＰに形成される内側の領域５５Ａｂに導き、駆動特性のばらつきが発生していないミラー要素１６からの光を、照明瞳面ＩＰＰに形成される周縁の領域５５Ａａに導いてもよい。このとき、駆動特性のばらつきが発生しているミラー要素が配置される領域を第２アレイ領域とみなすことができ、駆動特性のばらつきが発生していないミラー要素が配置される領域を第１アレイ領域と見なすことができる。ここで、ミラー要素１６の駆動特性とは、ＳＬＭ１４のミラー要素１６の電極に印加される制御用電圧（制御量）と、これに応じて設定されるミラー要素１６の角度（駆動量）との関係を指している。

また、上述の実施形態において、第１アレイ領域に配置されるミラー要素１６の駆動特性（例えば傾斜角（チルト角）／制御用電圧）のばらつきは、第２アレイ領域に配置されるミラー要素１６の駆動特性のばらつきよりも小さければ良く、駆動特性（例えば傾斜角（チルト角）／制御用電圧）のばらつきが全くない状態には限定されない。
なお、上記の各実施形態では、入射面２５Ｉ，２６ＡＩ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等が使用されている。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８，８Ａ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）以外の被照明物体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，ＥＸＡ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８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、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、３９…開口計測系

Claims (35)

1. 空間光変調器が備える複数の反射要素を介して、光源からの光を被照射面に導く照明方法において、
   前記複数の反射要素が配置される配置領域のうちの第１領域に配置されて第１の反射面形状を有する反射要素からの光を、前記被照射面に形成される第２領域に導くことと、
   前記第１領域とは異なる第３領域に配置されて前記第１の反射面形状とは異なる第２の反射面形状を有する反射要素からの光を、前記被照射面に形成される前記第２領域とは異なる第４領域に導くことと、
   を含むことを特徴とする照明方法。
2. 前記第１の反射面形状を有する反射要素からの光が導かれる前記第２領域は、前記被照射面に形成される被照射領域の周縁部に設定され、
   前記第２の反射面形状を有する反射要素からの光が導かれる前記第４領域は、前記被照射面に形成される被照射領域の中心部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。
3. 前記第１の反射面形状を有する反射要素からの光が前記第２領域に形成する第１入射領域の大きさよりも、前記第２の反射面形状を有する反射要素からの光が前記第４領域に形成する第２入射領域の大きさの方が大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載の照明方法。
4. 前記複数の反射要素からの光は、前記被照射面の複数の被照射領域に導かれることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の照明方法。
5. 前記光源からの光は、照明光学系を介して被照明物体に導かれ、
   前記被照射面は、前記照明光学系の瞳面又は該瞳面と等価な面であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の照明方法。
6. 前記複数の反射要素からの光を、光学的フーリエ変換光学系を介して前記被照射面に導くことを含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の照明方法。
7. 前記複数の反射要素の反射面の面形状に関連する物理量を検出することと、
   検出された前記反射面の面形状に関連する物理量に基づいて、前記複数の反射要素から前記被照射面に導かれる光を調整することと、
   を含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の照明方法。
8. 空間光変調器が備える複数の反射要素を介して、光源からの光を被照射面に導く照明方法において、
   前記複数の反射要素の反射面の面形状に関連する物理量を検出することと、
   検出された前記反射面の面形状に関連する物理量に基づいて、前記複数の反射要素から前記被照射面に導かれる光を調整することと、
   を含むことを特徴とする照明方法。
9. 前記被照射面に導かれる光を調整することは、
   前記複数の反射要素からの光の前記被照射面における照射位置を変えることを含むことを特徴とする請求項７又は８に記載の照明方法。
10. 前記被照射面に導かれる光を調整することは、
    前記空間光変調器が備える前記複数の反射要素の位置及び姿勢の少なくとも一方を調整することを含むことを特徴とする請求項７乃至９のいずれか一項に記載の照明方法。
11. 前記複数の反射要素の反射面の面形状に関連する物理量を検出することは、
    前記複数の反射要素からの光が導かれる前記被照射面の被照射領域の光強度分布を検出することを含むことを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか一項に記載の照明方法。
12. 前記複数の反射要素の反射面の面形状に関連する物理量を検出することは、
    前記複数の反射要素の反射面の面形状、曲率、位置、傾斜角度、及び反射率のうち少なくとも一つを検出することを含むことを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか一項に記載の照明方法。
13. 前記複数の反射要素の反射面の面形状に関連する物理量を検出することは、
    前記複数の反射要素を含む複数のグループ毎に各グループに属する前記反射要素の平均的な反射面の撓みの状態を検出することを含むことを特徴とする請求項７乃至１２のいずれか一項に記載の照明方法。
14. 前記被照射面に導かれる光を調整することは、
    前記複数の反射要素のうち前記第２の面形状を有する反射要素に入射する前記光源からの光の平行度を制御することを特徴とする請求項７乃至１３のいずれか一項に記載の照明方法。
15. 前記複数の反射要素のうち、前記反射面に凹の撓みが生じている反射要素に入射する前記光源からの光を発散させ、前記反射面に凸の撓みが生じている反射要素に入射する前記光源からの光を収斂させるように、前記光源からの光の平行度を制御することをさらに含むことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の照明方法。
16. 前記複数の反射要素は、入射する光を反射する反射面を有し、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が可変であることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の照明方法。
17. 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乃至１６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を照明する露光方法。
18. 複数の反射要素を有する空間光変調器を備え、光源からの光を被照射面に導く照明装置において、
    前記複数の反射要素が配置される配置領域のうちの第１領域に配置されて第１の反射面形状を有する反射要素からの光を、前記被照射面に形成される第２領域に導くとともに、
    前記第１領域とは異なる第３領域に配置されて前記第１の反射面形状とは異なる第２の反射面形状を有する反射要素からの光を、前記被照射面に形成される前記第２領域とは異なる第４領域に導くように、前記複数の反射要素を制御する制御装置
    を備えることを特徴とする照明装置。
19. 前記制御装置は、
    前記第１の反射面形状を有する反射要素からの光が導かれる前記第２領域を、前記被照射面に形成される被照射領域の周縁部に設定し、
    前記第２の反射面形状を有する反射要素からの光が導かれる前記第４領域を、前記被照射面に形成される被照射領域の中心部に設定することを特徴とする請求項１８に記載の照明装置。
20. 前記第１の反射面形状を有する反射要素からの光が前記第２領域に形成する第１入射領域の大きさよりも、前記第２の反射面形状を有する反射要素からの光が前記第４領域に形成する第２入射領域の大きさの方が大きいことを特徴とする請求項１８又は１９に記載の照明装置。
21. 前記制御装置は、
    前記複数の反射要素からの光を、前記被照射面の複数の被照射領域に導くことを特徴とする請求項１８乃至２０のいずれか一項に記載の照明装置。
22. 前記光源からの光を、被照明物体に導く照明光学系を備え、
    前記被照射面は、前記照明光学系の瞳面又は該瞳面と等価な面であることを特徴とする請求項１８乃至２１のいずれか一項に記載の照明装置。
23. 前記複数の反射要素からの光を前記被照射面に導く光学的フーリエ変換光学系を備えることを特徴とする請求項１８乃至２２のいずれか一項に記載の照明装置。
24. 前記複数の反射要素の反射面の面形状に関連する物理量を検出する検出装置を備え、
    前記制御装置は、前記検出装置の検出結果に基づいて、前記複数の反射要素から前記被照射面に導かれる光を調整することを特徴とする請求項１８乃至２３のいずれか一項に記載の照明装置。
25. 前記制御装置は、前記被照射面に導かれる光を調整するために、前記複数の反射要素からの光の前記被照射面における照射位置を変えることを特徴とする請求項２４に記載の照明装置。
26. 前記制御装置は、前記被照射面に導かれる光を調整するために、前記空間光変調器が備える前記複数の反射要素の位置及び姿勢の少なくとも一方を調整することを特徴とする請求項２４又は２５に記載の照明装置。
27. 前記検出装置は、前記複数の反射要素からの光が導かれる前記被照射面の被照射領域の光強度分布を検出する撮像素子を含むことを特徴とする請求項２４乃至２６のいずれか一項に記載の照明装置。
28. 前記検出装置は、前記複数の反射要素の反射面の面形状、曲率、位置、傾斜角度、及び反射率のうち少なくとも一つを検出することを特徴とする請求項２４乃至２７のいずれか一項に記載の照明装置。
29. 前記検出装置は、前記複数の反射要素を含む複数のグループ毎に各グループに属する前記反射要素の平均的な反射面の撓みの状態を検出することを特徴とする請求項２４乃至２８のいずれか一項に記載の照明装置。
30. 前記被照射面に導かれる光を調整するために、前記複数の反射要素のうち前記第２の面形状を有する反射要素に入射する前記光源からの光の平行度を制御する第１光学部材を備えることを特徴とする請求項１８乃至２９のいずれか一項に記載の照明装置。
31. 前記複数の反射要素のうち、前記反射面に凹の撓みが生じている反射要素に入射する前記光源からの光を発散させ、前記反射面に凸の撓みが生じている反射要素に入射する前記光源からの光を収斂させるように、前記光源からの光の平行度を制御する第２光学部材をさらに備えることを特徴とする請求項１８乃至３０のいずれか一項に記載の照明装置。
32. 前記反射要素は入射する光を反射する反射面を有し、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が可変であることを特徴とする請求項１８乃至３１のいずれか一項に記載の照明装置。
33. 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１８乃至３２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を照明する露光装置。
34. 請求項１７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。
35. 請求項３３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。

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