光源調整のための方法及びプログラム、並びに露光方法及び装置
【課題】照明光源の形状を必要な形状に容易に調整できるようにする。
【解決手段】光源調整方法は、照明光源の目標とする形状に対する実際の形状の変化を表す画像変調パラメータＺjを設定するステップ１０２と、照明系変調パラメータｆＢｊに基づいて照明光源の形状が調整される第１の照明光学系に関して、画像変調パラメータＺjと照明系変調パラメータｆＢｊとの変換の行列Ｂを求めるステップ１１３，１１４と、その行列Ｂを用いて、画像変調パラメータＺjの第１組の値ＺＶjに対応する照明系変調パラメータｆＢｊの第２組の値ｆＢＶｊを求めるステップ１１６と、を含む。
【解決手段】光源調整方法は、照明光源の目標とする形状に対する実際の形状の変化を表す画像変調パラメータＺjを設定するステップ１０２と、照明系変調パラメータｆＢｊに基づいて照明光源の形状が調整される第１の照明光学系に関して、画像変調パラメータＺjと照明系変調パラメータｆＢｊとの変換の行列Ｂを求めるステップ１１３，１１４と、その行列Ｂを用いて、画像変調パラメータＺjの第１組の値ＺＶjに対応する照明系変調パラメータｆＢｊの第２組の値ｆＢＶｊを求めるステップ１１６と、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体にパターンを形成するための照明光源の形状を調整するための光源調整方法、光源調整用のコンピュータを機能させるためのプログラム、その光源調整方法を用いる露光技術、及びこの露光技術を用いるデバイス製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子等のデバイス（電子デバイス又はマイクロデバイス）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（スキャナー）等の露光装置（投影露光装置）においては、解像度を高めるために、照明光（露光光）の短波長化、局所液浸法の適用等による投影光学系の開口数の増大、複数極照明等の変形照明技術、及び位相シフトマスクの導入等が図られてきた。最近では、さらに解像度を実質的に向上できるとともに、量産可能な光学ソリューションを提供すべく、光学モデルによりレチクル（マスク）のパターンと照明光学系の瞳面における照明光源（二次光源）の形状（瞳輝度分布）とを同時に最適化するＳＭＯ(Source and Mask Optimization)も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６，５６３，５６６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えばＳＭＯで照明光源の最適な形状が定められたとしても、露光装置の照明光学系で実際に設定される照明光源の形状とその最適な（目標とする）形状との間には或る程度の乖離が生じる。また、光学モデル上で定められた照明光源とほぼ等しい照明光源に設定できたとしても、実際に露光を行った結果、最終的に形成されるパターンの線幅等が目標値に対して許容範囲内に収まらない場合も生じ得る。このような場合には、照明光源の形状を微調整する必要がある。
【０００５】
しかしながら、露光装置の照明光学系において照明光源の形状を調整する調整機構に例えば複数の調整可能な部分が設けられている場合には、その複数の調整可能な部分の調整量をどのように組み合わせると、その照明光源の形状がどのように変化するのかを予め定量的に予測することは困難であった。そのため、照明光源の形状を所望の形状に微調整するまでに長い調整時間を要していた。
本発明は、このような事情に鑑み、照明光源の形状を必要な形状に容易に調整できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、物体にパターンを形成するための照明光源の形状である光源形状を調整する光源調整方法が提供される。この光源調整方法は、目標とする光源形状に対する実際の光源形状の変化を表す第１のパラメータ群を設定することと、第１の照明光源を形成し、第２のパラメータ群で調整量が表される調整機構を介してその第１の照明光源の形状が調整される第１の照明系に関して、その第１のパラメータ群とその第２のパラメータ群との変換関係を求めることと、その変換関係に基づいてその第２のパラメータ群の値を求めることと、その第２のパラメータ群の値に応じてその調整機構を調整することと、を含むものである。
【０００７】
また、本発明の第２の態様によれば、本発明の光源調整方法によって光源形状が調整されたその第１の照明系からの照明光によってパターンを物体に形成する露光方法が提供される。
また、本発明の第３の態様によれば、物体にパターンを形成するための照明光源の形状である光源形状を調整するためにコンピュータを、目標とする光源形状に対する実際の光源形状の変化を表す第１のパラメータ群の情報を記憶する第１の記憶手段、第１の照明光源を形成し、第２のパラメータ群で調整量が表される調整機構を介してその第１の照明光源の形状が調整される第１の照明系に関して、その第１のパラメータ群とその第２のパラメータ群との変換関係を求める第１手段、及びその変換関係を用いてその第２のパラメータ群の値を求める第２手段、として機能させるための光源調整用のプログラムが提供される。
【０００８】
また、本発明の第４の態様によれば、照明光を照射して物体にパターンを形成する露光装置が提供される。この露光装置は、その照明光が射出される照明光源の形状である光源形状に関して、目標とする光源形状に対する実際の光源形状の変化を表す第１のパラメータ群の情報を記憶する記憶装置と、第１の照明光源を形成し、第２のパラメータ群で調整量が表される調整機構を有し、その調整機構によってその第１の照明光源の形状が調整される第１の照明系と、その第２のパラメータ群の値を求める演算装置と、その第２のパラメータ群の値に応じてその調整機構を駆動する制御装置と、を備え、その演算装置は、その第１のパラメータ群とその第２のパラメータ群との変換関係を求め、その変換関係を用いて、その第２のパラメータ群の値を求めるものである。
【０００９】
また、本発明の第５の態様によれば、本発明の露光方法又は露光装置を用いて物体に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物体を処理することと、を含むデバイス製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、照明光源の目標とする形状に対する実際の形状の変化を表す第１のパラメータ群と、第１の照明光源の形状を調整するための調整機構の調整量を表す第２のパラメータ群との間の変換関係を求めることによって、これ以降は、その第２のパラメータ群の値からその第１のパラメータ群の値を介してその第１の照明光源の形状を定量的に予測できる。従って、その第２のパラメータ群の値に応じてその調整機構を調整することによって、その第１の照明光源の形状を必要な形状に容易に調整できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態の一例で使用される第１の露光装置ＥＸの概略構成を示す図である。
【図２】実施形態の一例で使用される第２の露光装置ＥＸＡの概略構成を示す一部が切り欠かれた図である。
【図３】（Ａ）は形成すべき目標パターンの一例を示す拡大図、（Ｂ）は実際の投影像の一例を示す拡大図、（Ｃ）は目標パターンに対応するマスクパターンの透過率分布を示す図、（Ｄ）は目標パターンに対する位相分布を示す図、（Ｅ）は設計上で最適化された照明光源を示す図、（Ｆ）は実測された照明光源を示す図である。
【図４】（Ａ）はツェルニケ多項式の一部を示す図、（Ｂ）はディストーション多項式の一部を示す図、（Ｃ）は照明光源のディストーションの複数の例を示す図である。
【図５】照明光源の調整方法の一例を示すフローチャートである。
【図６】ＯＰＥ特性の一例を示す図である。
【図７】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。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態の一例につき図１〜図５を参照して説明する。
図１は、本実施形態で使用される第１の露光装置ＥＸの概略構成を示す。一例として、露光装置ＥＸは、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を発生する光源７と、光源７からの照明光ＩＬでレチクルＲ（マスク）のパターン面（レチクル面Ｒａ）の照明領域３６を照明する照明光学系ＩＬＳとを備えている。さらに、露光装置ＥＸは、レチクルＲの位置決め及び移動を行うレチクルステージＲＳＴと、レチクルＲのパターンの像をウエハＷ（基板）の表面に投影する投影光学系ＰＬと、ウエハＷの位置決め及び移動を行うウエハステージＷＳＴと、装置全体の動作を統括制御するコンピュータよりなる主制御系３０と、各種制御系等とを備えている。以下、投影光学系ＰＬの光軸に平行にＺ軸を設定し、Ｚ軸に垂直な平面（本実施形態ではほぼ水平面）内において図１の紙面に平行な方向にＸ軸を、図１の紙面に垂直な方向にＹ軸をそれぞれ設定して説明する。本実施形態では、露光時のレチクルＲ及びウエハＷの走査方向はＹ軸に平行な方向（Ｙ方向）であり、照明領域３６はＸ方向（非走査方向）に細長い矩形である。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に平行な軸の回りの回転方向（傾斜方向）をθｘ方向、θｙ方向、及びθｚ方向とする。
【００１３】
光源７としては、波長１９３ｎｍのレーザ光をパルス発光するＡｒＦエキシマレーザ光源が使用されている。なお、光源７として、波長２４８ｎｍのレーザ光を供給するＫｒＦエキシマレーザ光源、又は固体レーザ光源（ＹＡＧレーザ、半導体レーザ等）から出力されるレーザ光の高調波を発生する高調波発生装置等も使用できる。光源７には電源部３２が連結されている。主制御系３０が、パルス発光のタイミング及び光量を指示する発光トリガーパルスＴＰを電源部３２に供給する。電源部３２は、その発光トリガーパルスＴＰに同期して光源７にパルス発光を行わせる。
【００１４】
光源７から射出されたほぼ平行光束で直線偏光のレーザ光よりなる照明光ＩＬは、ビームエキスパンダ８及び照明光ＩＬの偏光方向を回転するための１／２波長板９（偏光光学系）を通過して光路折り曲げ用のミラー１１に入射する。主制御系３０が駆動部３３を介して１／２波長板９の回転角を制御して、照明光ＩＬの偏光方向を制御する。さらに、主制御系３０は、駆動部３３を介して１／２波長板９を照明光ＩＬを円偏光に変換する１／４波長板（不図示）及び照明光ＩＬをランダム偏光（非偏光）に変換するデポラライザ（不図示）と交換可能である。
【００１５】
ミラー１１で＋Ｘ方向に反射された照明光ＩＬは、照明光学系ＩＬＳの光軸ＡＸＩ（ここではＸ軸に平行な軸）に垂直な入射面１２ｄ及び射出面１２ｅを有するＫ型プリズム（以下、単にプリズムという。）１２の入射面１２ｄに入射する。プリズム１２は、照明光ＩＬを透過する蛍石（ＣａＦ2)又は石英等の光学材料から形成されている。プリズム１２は、一例として、入射面１２ｄに対してθｙ方向の時計周りにほぼ６０°で交差する第１反射面１２ａと、第１反射面１２ａとＹＺ平面に平行な面に対してほぼ対称な第２反射面１２ｂと、ＸＹ平面に平行で入射面１２ｄ（射出面１２ｅ）に対して直交する透過面１２ｃとを有する。
【００１６】
また、プリズム１２の近傍に、Ｘ方向及びＹ方向に二次元のアレイ状に配列されたそれぞれ傾斜角が可変の微小ミラーよりなる多数のミラー要素３と、これらのミラー要素３を駆動する駆動部４とを有する空間光変調器１３が設置されている。空間光変調器１３の多数のミラー要素３は、全体として透過面１２ｃにほぼ平行に、かつ近接して配置されている。また、各ミラー要素３の反射面は、それぞれθｘ方向及びθｙ方向（直交する２軸の回り）の傾斜角が所定の可変範囲内でほぼ連続的に制御可能である。一例として、その可変範囲内の中央においては、各ミラー要素３の反射面は透過面１２ｃにほぼ平行である。
【００１７】
主制御系３０には照明条件（後述の照明瞳面ＩＰにおける照明光源（二次光源）の形状又は光量分布の情報及び偏光条件等を含む）を含む露光データが記憶されたファイル（露光データファイル）が記録された磁気記憶装置等の記憶装置３３が接続されている。主制御系３０は、記憶装置３３から読み出したその照明条件及び照明光ＩＬの発光タイミングの情報を照明制御系３１に供給する。照明制御系３１は、例えば照明光ＩＬがパルス発光される間に、多数のミラー要素３の２軸の回りの傾斜角がその照明条件に応じた値に維持されるように駆動部４を制御する。
【００１８】
この場合、照明光ＩＬは光軸ＡＸＩに平行にプリズム１２の入射面１２ｄに入射する。入射した照明光ＩＬは、第１反射面１２ａで全反射された後、透過面１２ｃを透過して空間光変調器１３の多数のミラー要素３に入射する。そして、多数のミラー要素３で反射されて波面分割された照明光ＩＬは、再び透過面１２ｃに入射した後、第２反射面１２ｂで全反射されて射出面１２ｅから射出される。従って、第１反射面１２ａの入射面１２ｄに対する角度は、入射面１２ｄに垂直に入射した光束が第１反射面１２ａで全反射するとともに、第１反射面１２ａで全反射された光束が透過面１２ｃを透過する範囲であればよい。この際には、あるミラー要素３の反射面が透過面１２ｃにほぼ平行であれば、そのミラー要素３で反射された照明光ＩＬは、透過面１２ｃを透過して第２反射面１２ｂで全反射された後、射出面１２ｅを経て光軸ＡＸＩにほぼ平行に射出される。従って、各ミラー要素３の２軸の回りの傾斜角を制御することによって、各ミラー要素３で反射されてプリズム１２から射出される照明光ＩＬの光軸ＡＸＩに対する直交する２方向（θｙ方向及びθｚ方向）の角度を制御でき、後述の照明瞳面ＩＰの二次光源の光量分布を制御できる。
【００１９】
なお、プリズム１２の反射面１２ａ，１２ｂは全反射を用いているが、その反射面１２ａ，１２ｂに反射膜を形成し、この反射膜で照明光ＩＬを反射してもよい。また、プリズム１２の代わりにミラーを使用してもよい。
そして、プリズム１２から射出された照明光ＩＬは、所定の焦点距離を持つリレー光学系１４（集光光学系）を介してフライアイレンズ１５（オプティカルインテグレータ）の入射面２２Ｉ（リレー光学系１４の射出瞳とほぼ共役な面）に入射する。入射面２２Ｉは、レチクル面Ｒａと光学的にほぼ共役である。そのため、フライアイレンズ１５を構成する多数のレンズエレメントの断面形状はレチクル面の照明領域３６とほぼ相似である。なお、フライアイレンズ１５の代わりにマイクロレンズアレイを使用してもよい。
【００２０】
空間光変調器１３の多数のミラー要素３は例えば１０〜数１０μｍ角程度の平面ミラーであるが、照明条件の細かな変更を可能とするために、ミラー要素３は可能な限り小さいことが好ましい。このような空間光変調器１３としては、例えば欧州特許公開第７７９５３０号明細書、米国特許第６，９００，９１５号明細書、又は米国特許第７，０９５，５４６号明細書に開示される空間光変調器を用いることができる。
【００２１】
図１において、空間光変調器１３の各ミラー要素３で反射された後、プリズム１２の第２反射面１２ｂを介して光軸ＡＸＩに対して所定の角度でリレー光学系１４に入射する光は、フライアイレンズ１５の入射面において光軸ＡＸＩからその所定の角度とリレー光学系１４の焦点距離とで定まる位置に入射する。従って、各ミラー要素３の傾斜角の制御によって、その入射面、ひいてはフライアイレンズ１５の後側焦点面である照明光学系ＩＬＳの瞳面ＩＰ（射出瞳と共役な面で、以下では照明瞳面ＩＰという。）における照明光ＩＬの光量分布を任意の分布に設定可能である。照明瞳面ＩＰは、レチクル面Ｒａと光学的にフーリエ変換の関係にある。また、照明瞳面ＩＰに形成される二次光源（面光源）が照明光源５１Ａであり、照明光源の形状（光源形状）が瞳輝度分布である。
【００２２】
照明瞳面ＩＰに形成された照明光源からの照明光ＩＬは、第１リレーレンズ１６、レチクルブラインド（視野絞り）１７、第２リレーレンズ１８、光路折り曲げ用のミラー１９、及びコンデンサ光学系２０を介して、レチクル面Ｒａの照明領域３６を均一な照度分布で照明する。ビームエキスパンダ８から空間光変調器１３までの光学部材、及びリレー光学系１４からコンデンサ光学系２０までの光学部材を含んで照明光学系ＩＬＳが構成されている。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。
【００２３】
レチクルＲはレチクルステージＲＳＴのＸＹ平面に平行な上面に吸着保持され、レチクルステージＲＳＴは、不図示のレチクルベースの上面に、Ｙ方向に一定速度で移動可能に、かつ少なくともＸ方向、Ｙ方向、及びθｚ方向に移動可能に載置されている。レチクルステージＲＳＴの２次元的な位置は不図示のレーザ干渉計によって計測され、この計測情報に基づいて主制御系３０が、ステージ制御系３５及びリニアモータ等の駆動系（不図示）を介してレチクルステージＲＳＴの位置及び速度を制御する。
【００２４】
レチクルＲの照明領域３６内のパターンは、両側（又はウエハ側に片側）テレセントリックの投影光学系ＰＬを介して、レジスト（感光材料）が塗布されたウエハＷの一つのショット領域上の露光領域３７（照明領域と光学的に共役な領域）に所定の投影倍率（例えば１／４，１／５等）で投影される。
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ＸＹ平面に平行な上面に吸着保持され、ウエハステージＷＳＴは、不図示のウエハベースの上面でＸ方向、Ｙ方向にステップ移動を行うとともに、Ｙ方向に一定速度で移動可能である。ウエハステージＷＳＴの２次元的な位置は不図示のレーザ干渉計によって計測され、この計測情報に基づいて主制御系３０が、ステージ制御系３５及びリニアモータ等の駆動系（不図示）を介してウエハステージＷＳＴの位置及び速度を制御する。なお、レチクルＲ及びウエハＷのアライメントを行うために、ウエハステージＷＳＴには、レチクルＲのアライメントマークの像の位置を計測する空間像計測系（不図示）が設置され、投影光学系ＰＬの側面にウエハＷのアライメントマークの位置を検出するウエハアライメント系（不図示）が備えられている。
【００２５】
さらに、主制御系３０には、コンピュータよりなる演算装置３４、及びオペレータとの間で制御情報等の入出力を行うインタフェース（不図示）が接続されている。主制御系３０は、オペレーティングシステムを含み、演算装置３４は、照明光源の形状を調整する照明光源調整用のプログラムを実行する。このプログラムは記憶装置３３に記憶されている。なお、主制御系３０及び演算装置３４は一つのコンピュータのソフトウェア上の別の機能であってもよい。また、記憶装置３３は、そのコンピュータ内の記憶装置であってもよい。演算装置３４のソフトウェア（照明光源調整用のプログラム）上の機能は、後述のように、演算装置３４内の各手段の動作を統括的に制御する制御手段（不図示）、第１手段３４ａ、第２手段３４ｂ、第３手段３４ｃ、照明瞳面ＩＰの瞳輝度分布を求める第４手段３４ｄ、及び第５手段３４ｅに分かれている。
【００２６】
また、ウエハステージＷＳＴの上部のウエハＷの近傍の位置に、照明光学系ＩＬＳの照明瞳面ＩＰの瞳輝度分布を計測する輝度分布計測装置２５が設置されている。輝度分布計測装置２５は、投影光学系ＰＬの像面に配置されるピンホールが形成されたガラス板よりなるピンホール板２５ａと、そのピンホールを通過した照明光を平行光束に変換する集光レンズ２５ｃと、集光レンズ２５ｃの後側焦点面付近に配置された２次元の撮像素子２５ｂとを有する。照明瞳面ＩＰと撮像素子２５ｂの受光面とは光学的に共役である。撮像素子２５ｂの検出信号を演算装置３４の上述の第４手段３４ｄで処理することによって、照明瞳面ＩＰの瞳輝度分布（又は光量分布）を計測できる。
【００２７】
露光装置ＥＸによるウエハＷの露光時に、基本的な動作として、主制御系３０は、レチクルＲのパターンに応じて記憶装置３３に記憶されている照明条件を読み出し、読み出した照明条件を照明制御系３１に設定する。これに応じて照明制御系３１は、空間光変調器１３の各ミラー要素３の傾斜角を個別に制御して、照明瞳面ＩＰの照明光源の形状（瞳輝度分布）を設定する。続いて、ウエハステージＷＳＴのステップ移動によってウエハＷが走査開始位置に移動する。その後、光源７のパルス発光を開始して、レチクルＲのパターンの投影光学系ＰＬによる像でウエハＷの一つのショット領域を露光しつつ、レチクルステージＲＳＴ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Ｙ方向に同期して移動することで、当該ショット領域が走査露光される。このようにステップ・アンド・スキャン方式でウエハ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。
【００２８】
次に、図２は、本実施形態で使用される第２の露光装置ＥＸＡを示す。一例として、露光装置ＥＸＡも、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２において、図１に対応する部分には類似の符号を付してその詳細な説明を省略する。図２において、露光装置ＥＸＡは、例えばＡｒＦエキシマレーザ光よりなる照明光（露光光）ＩＬＡを発生する光源７Ａと、照明光ＩＬＡでレチクルＲＡ（マスク）のパターン面（レチクル面ＲＡａ）を照明する照明光学系ＩＬＳＡと、を備えている。さらに、露光装置ＥＸＡは、レチクルＲＡの位置決め及び移動を行うレチクルステージＲＳＴＡと、レチクルＲＡのパターンの像をウエハＷＡ（基板）の表面に投影する投影光学系ＰＬＡと、ウエハＷＡの位置決め及び移動を行うウエハステージＷＳＴＡと、装置全体の動作を統括制御するコンピュータよりなる主制御系３０Ａと、各種制御系等とを備えている。以下、図２において、図１と同様に直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を設定して説明する。
【００２９】
図２において、不図示の電源部によって制御される光源７Ａから発光されたレーザ光よりなる照明光ＩＬは、ビームエキスパンダ８Ａ、偏光光学系（不図示）、及びミラー１１Ａを介して、光軸ＡＸＡに沿って互いに異なる照明条件を設定するための複数の回折光学素子（diffractive optical element: ＤＯＥ)から選択された回折光学素子（図２では回折光学素子５Ａ）に入射する。回折光学素子５Ａ，５Ｄを含む複数の回折光学素子は、それぞれ支持枠４３Ａ，４３Ｄ等を介して、光軸ＡＸＡに平行な軸の回りに回転可能に支持された円板状のターレット板４１の周縁部に固定されている。ターレット板４１は、ロータリーエンコーダを内蔵した駆動部４２Ａによって回転駆動される。ターレット板４１には、回折光学素子５Ａ等から射出される回折光を通過させる複数の開口４１ａが形成されている。駆動部４２Ａは、照明光学系ＩＬＳＡを支持するフレームの一部であるフレーム部ＦＲ１に固定されている。
【００３０】
主制御系３０Ａが記憶装置３３ＡからレチクルＲＡに対応した照明条件の情報（後述の照明瞳面ＩＰＡにおける照明光源（二次光源）の形状（瞳輝度分布）及び照明系変調パラメータの値）を読み出し、読み出した照明条件の情報を照明制御系３１Ａに供給する。これに応じて照明制御系３１Ａが、駆動部４２Ａを介してターレット板４１をその照明条件に対応した角度だけ回転することで、その照明条件に応じた回折光学素子が照明光ＩＬＡの光路に設定される。
【００３１】
一例として、回折光学素子５Ａは、入射した照明光ＩＬＡを回折して、ファーフィールドに光軸ＡＸＡに関してほぼ対称にＺ方向（レチクル面ＲＡａのＸ方向に対応する方向）及びＹ方向に偏心した４箇所の領域で光量が大きくなる回折光のパターンを形成する４極照明用の素子である。他の回折光学素子５Ｄ等は、例えば２極照明、輪帯照明、及び通常照明用の回折光のパターンを形成する。回折光学素子５Ａ等は、それぞれ照明光ＩＬＡを透過する矩形のガラス基板の一面に、ファーフィールドに形成する回折光のパターンに応じた種々の凹凸の回折パターン（種々のピッチの回折格子）をエッチング等で形成することによって製造できる。回折光学素子５Ａ等の回折パターンは、計算機ホログラム(Computer Generated Hologram: CGH) から形成することも可能である。また、回折光学素子５Ａ等の回折パターンとして、位相分布型のホログラム、キノフォーム(Kinoform)、又は振幅分布型のホログラムも使用可能である。
【００３２】
図２において、選択された回折光学素子（図２では回折光学素子５Ａ）を介して回折された光束は、前群レンズ系４７ａ、凹の円錐面を持つ第１プリズム４８ａと凸の円錐面を持つ第２プリズム４８ｂとからなる１対のアキシコン系４８、及び後群レンズ系４７ｂを介して、オプティカルインテグレータとしてのマイクロレンズアレイ４９を照明する。前群レンズ系４７ａ及び後群レンズ系４７ｂから、所定範囲で焦点距離が連続的に可変のズームレンズ（変倍光学系又は集光光学系）４７が構成されている。ズームレンズ４７の後側焦点面（射出瞳）はマイクロレンズアレイ４９の入射面とほぼ等しく、ズームレンズ４７は、回折光学素子５Ａの射出面とマイクロレンズアレイ４９の後側焦点面である照明光学系ＩＬＳＡの瞳面（以下、照明瞳面ＩＰＡという）とを光学的にほぼ共役に結んでいる。照明瞳面ＩＰＡは、レチクル面ＲＡａと光学的にフーリエ変換の関係にある。
【００３３】
回折光学素子５Ａ等から射出される照明光ＩＬＡは、ズームレンズ４７の後側焦点面、ひいては照明瞳面ＩＰＡに照明光源（二次光源）５１Ｂを形成する。照明光源５１Ｂの形状が瞳輝度分布（光量分布）である。その照明光源５１Ｂの全体的な大きさは、ズームレンズ４７の焦点距離に依存して変化する。照明制御系３１Ａが駆動部４２Ｂを介して前群レンズ系４７ａを光軸ＡＸＡに沿って駆動することで、ズームレンズ４７の焦点距離ｆZLが所望の値に制御される。また、さらに例えばレンズ系４７ａ，４７ｂを駆動して、マイクロレンズアレイ４９の入射面とズームレンズ４７の後側焦点面とのずれ量（以下、デフォーカス量ΔＦZLという）を調整することで、照明光源５１Ｂにボケの効果を付与できる。
【００３４】
また、アキシコン系４８において、第１プリズム４８ａと第２プリズム４８ｂとの円錐面は対向して配置されている。なお、プリズム４８ａ，４８ｂの光軸付近の部分は平板状である。照明制御系３１Ａが駆動部４２Ｃを介して第２プリズム４８ｂを光軸ＡＸＡに沿って駆動することで、プリズム４８ａ及び４８ｂの光軸ＡＸＡに沿った間隔（以下、アキシコン系４８の間隔ｄａｘという。）を制御できる。この間隔ｄａｘの制御によって、回折光学素子５Ａ等から射出された光軸ＡＸＡから離れた光束の照明瞳面ＩＰＡにおける光軸ＡＸＡに対して半径方向の位置を制御できる。一方、上記のズームレンズ４７の焦点距離ｆZLを制御することによって、照明瞳面ＩＰＡの照明光源の大きさを制御できる。なお、マイクロレンズアレイ４９の代わりにフライアイレンズを使用してもよい。
【００３５】
照明瞳面ＩＰＡを通過した照明光ＩＬＡは、図１の照明光学系ＩＬＳの第１リレーレンズ１６、レチクルブラインド１７、第２リレーレンズ１８、光路折り曲げ用のミラー１９、及びコンデンサ光学系２０に対応する光学系を含む後段光学系５０を介して、レチクル面ＲＡａの矩形の照明領域３６Ａを照明する。ビームエキスパンダ８Ａ〜回折光学素子５Ａ等までの光学部材、ターレット板４１、アキシコン系４８、ズームレンズ４７、マイクロレンズアレイ４９、及び後段光学系５０を含んで照明光学系ＩＬＳＡが構成されている。
【００３６】
また、レチクルステージＲＳＴＡ、投影光学系ＰＬＡ、及びウエハステージＷＳＴＡの構成は図１のレチクルステージＲＳＴ、投影光学系ＰＬ、及びウエハステージＷＳＴと同様である。照明領域３６Ａ内のパターンの投影光学系ＰＬＡによる像がウエハステージＷＳＴＡに保持されたウエハＷＡの一つのショット領域の露光領域３７Ａに形成される。
さらに、図２の主制御系３０Ａには、図１の記憶装置３３及び演算装置３４と同様の記憶装置３３Ａ及び演算装置３４Ａと、入出力を行うインタフェース（不図示）とが接続されている。主制御系３０Ａは、オペレーティングシステムを含み、演算装置３４Ａは、照明光源の形状を調整する照明光源調整用のプログラム（記憶装置３３Ａに記憶されている）を実行する。なお、主制御系３０Ａ及び演算装置３４Ａも一つのコンピュータのソフトウェア上の別の機能であってもよい。演算装置３４Ａのソフトウェア（照明光源調整用のプログラム）上の機能も、第１手段３４Ａａ、第２手段３４Ａｂ、第３手段３４Ａｃ、照明瞳面ＩＰＡの瞳輝度分布を求める第４手段３４Ａｄ、及び第５手段３４Ａｅに分かれている。第１手段３４Ａａ〜第５手段３４Ａｅの動作は、図１の第１手段３４ａ〜第５手段３４ｅの動作と同じである。
【００３７】
また、ウエハステージＷＳＴＡの上部のウエハＷＡの近傍の位置に、照明光学系ＩＬＳＡの照明瞳面ＩＰＡの瞳輝度分布を計測する輝度分布計測装置２５と同様の輝度分布計測装置２５Ａが設置されている。輝度分布計測装置２５Ａは、ピンホール板２５Ａａ、集光レンズ２５Ａｃ、及び２次元の撮像素子２５Ａｂを有する。撮像素子２５Ａｂの検出信号を演算装置３４Ａの第４手段３４Ａｄで処理することによって、照明瞳面ＩＰＡの瞳輝度分布（又は光量分布）を計測できる。
【００３８】
露光装置ＥＸＡによるウエハＷＡの露光時には、基本的な動作として、露光装置ＥＸと同様に、照明光学系ＩＬＳＡからの照明光ＩＬＡで照明されたレチクルＲＡのパターンが、ステップ・アンド・スキャン方式で投影光学系ＰＬＡを介してウエハＷＡの各ショット領域に走査露光される。
次に、本実施形態において、露光装置ＥＸ，ＥＸＡにおける照明瞳面ＩＰ，ＩＰＡの照明光源の形状を調整する方法の一例につき図５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３０及び３０Ａの制御のもとで演算装置３４及び３４Ａによって実行される。一例として、露光装置ＥＸ，ＥＸＡによってウエハＷ，ＷＡの各ショット領域に形成するパターンのうちで最も微細なパターンは、図３（Ａ）のパターンであるとする。図３（Ａ）の目標とするパターンは、ほぼ投影光学系ＰＬ，ＰＬＡの解像限界程度の線幅の部分を有するパターンであり、そのパターンの強度分布（空間像）をＸ方向、Ｙ方向に所定間隔でサンプリングしたときの値が所定の閾値を超える部分が黒点で表されている。
【００３９】
その目標とするパターンを形成するためのレチクルのパターン（マスクパターン）は、一例として透過率分布が図３（Ｃ）のようになり、位相分布が図３（Ｄ）のようになる位相シフト型のパターンである。この位相シフト型のパターンが図１のレチクルＲ及び図２のレチクルＲＡのパターン面にそれぞれ形成されている。また、図３（Ｃ）及び図３（Ｄ）のマスクパターンに対して最適化された照明瞳面における設計上の照明光源の形状（目標とする瞳輝度分布）の一例は、図３（Ｅ）のように２極状の分布である。図３（Ｅ）において、暗い部分ほど輝度（照度）が高く設定されている。また、照明瞳面ＩＰ及びＩＰＡにおいて、共通に、光軸を原点として直交座標系（ξ，η）を設定し、これらの瞳面上の任意の点の極座標を（ρ，θ）で表す。本実施形態では、ξ軸はＺ軸（レチクル面のＸ軸に対応する）に平行であり、η軸はＹ軸に平行である。なお、以下では照明光ＩＬ，ＩＬＡの偏光状態は例えば所定方向の直線偏光又は非偏光で一定であるとする。
【００４０】
その図３（Ｅ）の設計段階で目標とする瞳輝度分布をΨDESIGN（ξ，η）で表す。オペレータがその瞳輝度分布ΨDESIGN（ξ，η）の情報を露光装置ＥＸ，ＥＸＡの主制御系３０，３０Ａに供給し、これに応じて主制御系３０，３０Ａがそれぞれ照明制御系３１，３１Ａを介して照明瞳面ＩＰ，ＩＰＡにおける実際の瞳輝度分布Ψ（ξ，η）をその瞳輝度分布をΨDESIGN（ξ，η）に近づけようとしても、両者の間には乖離が生ずる。その実際の瞳輝度分布Ψ（ξ，η）とは、例えば輝度分布計測装置２５，２５Ａによって実際に計測される輝度分布である。
【００４１】
本実施形態では、所定のｉ個（ｉは２以上の整数）の画像変調パラメータＺj（ｊ＝１〜ｉ）を用いる画像変調操作Ｑをその目標とする瞳輝度分布ΨDESIGN（ξ，η）に施すことによって、その実際の瞳輝度分布Ψ（ξ，η）を次のモデルで表現する。
Ψ（ξ，η）≡Ｑ［ΨDESIGN（ξ，η），Ｚ1，Ｚ2，…，Ｚi］ …（１）
また、本実施形態では、その画像変調操作Ｑを、透過率変調ＴＱ、ディストーション変調ＤＩＱ、及びコンボリューション変調ＣＱの積で表すものとする。
【００４２】
その透過率変調ＴＱによって、式（１）は次のようになる。
Ψ（ξ，η）＝Ｔ（ξ，η）ΨDESIGN（ξ，η） …（２Ａ）
Ｔ（ξ，η）＝exp［ΣＺＣj・ｆj（ξ，η）］ …（２Ｂ）
ここで、式（２Ｂ）の積算（Σ）は添字jに関して行われる。また、式（２Ａ）のＴ（ξ，η）は正味の透過率分布関数を意味し、関数ｆj（ξ，η）は図４（Ａ）に示すｊ次（ここでは、ｊ＝１，２，…）のフリンジツェルニケ多項式（Fringe Zernike Function）（ツェルニケ多項式）を意味する。式（２Ｂ）の各次数の係数ＺＣjは、何も透過率変調がない場合に０になり、透過率は１になる。
【００４３】
次に、ディストーション変調ＤＩＱは、関数ｇｘ（ξ，η）及びｇｙ（ξ，η）を用いて、変調の前の瞳座標（ξ，η）を次のように変調後の瞳座標（ξ’，η’）に変換する。この変調前後の瞳座標の変化の一例（例えば糸巻型や樽型の変化）が図４（Ｃ）に示されている。
ξ’＝ξ＋ｇｘ（ξ，η） …（３Ａ）
η’＝η＋ｇｙ（ξ，η） …（３Ｂ）
本実施形態では、変調の関数ｇｘ（ξ，η）及びｇｙ（ξ，η）を、上述のツェルニケ多項式を用いて表現する。即ち、ディストーション変調ＤＩＱは、図４（Ｂ）のｊ次（j＝１，２，…）のディストーション多項式Dist-jで表される。図４（Ｂ）のＺｊはｊ次のツェルニケ多項式ｆj（ξ，η）を意味し、ＤＸ及びＤＹは、それぞれ瞳座標ξ及びηの成分にディストーション変調を行うことを意味している。例えば、４次のディストーション多項式（Dist-4）のみの変調があった場合、４次の係数ＤＣ4を用いて関数ｇｘ（ξ，η），ｇｙ（ξ，η）は次のようになる。
【００４４】
ｇｘ（ξ，η）＝ＤＣ4×ｆ2（ξ，η） …（４Ａ）
ｇｙ（ξ，η）＝ＤＣ4×｛−ｆ3（ξ，η）｝ …（４Ｂ）
従って、Ｄj（ξ，η）を図４（Ｂ）で定義されたｊ次のディストーション多項式（ベクトル表現）として、Ｄξ，Ｄηをそれぞれ瞳座標ξ，ηを対象にした単位ベクトルであるとすると、ｊ次の係数ＤＣjを用いて式（３Ａ）、（３Ｂ）は次のように表現できる。次式の積算（Σ）は添字ｊに関して行われる。
【００４５】
ξ’＝ΣＤＣj｛Ｄj（ξ，η）・Ｄξ｝ …（５Ａ）
η’＝ΣＤＣj｛Ｄj（ξ，η）・Ｄη｝ …（５Ｂ）
上述のように定義されたディストーション多項式を用いると、各次数の変調作用が互いに直交した操作に相当しているため、各次数の変調を互いに独立に扱うことができる。
次に、コンボリューション変調ＣＱは、例えば透過率ｔｘで半径ｔｒの円と、瞳輝度分布ΨDESIGN（ξ，η）とのコンボリューション演算で表される。
【００４６】
また、透過率変調ＴＱを表す式（２Ｂ）の係数ＺＣj、ディストーション変調ＤＩＱを表す式（５Ａ）及び（５Ｂ）の係数ＤＣj、並びにコンボリューション変調ＣＱを表す透過率ｔｒ及び半径ｔｒが、式（１）の画像変調操作Ｑの画像変調パラメータＺj（ｊ＝１〜ｉ）に相当する。
本実施形態では、図５のステップ１０２において、瞳輝度分布の設計段階の目標とする分布ΨDESIGN（ξ，η）に対する実際の（実測される）分布Ψ（ξ，η）の変化を表す式（１）の画像変調操作Ｑのモデルの情報として、画像変調パラメータＺj（ｊ＝１〜ｉ）、透過率変調ＴＱを表す各次数の式、及びディストーション変調ＤＩＱを表す各次数の式の情報が、オペレータによって、それぞれ主制御系３０，３０Ａを介して、記憶装置３３，３３Ａ内の第１ファイルＦ１，ＦＡ１に記録される。
【００４７】
次に、図１の第１の露光装置ＥＸでは、ステップ１０３の第１モード又はステップ１０４の第２モードのいずれかの処理モードを実行する。その第１モード及び第２モードのどちらを実行するかは、例えばオペレータが主制御系３０を介して演算装置３４の制御手段に通知する。前者のステップ１０３（第１モード）においては、露光装置ＥＸの第５手段３４ｅは、記憶装置３３の露光データファイルからレチクルＲのパターンに最適化された設計上の照明光源の形状（目標とする瞳輝度分布ΨDESIGN（ξ，η））の情報を読み出し、仮想的にデータ上で照明瞳面ＩＰにおける照明光源５１Ａの形状（瞳輝度分布）をその瞳輝度分布ΨDESIGN（ξ，η）に設定する。この設定された分布は、一例として図３（Ｅ）の分布になる。
【００４８】
この場合、画像変調パラメータＺj（ｊ＝１〜ｉ）だけでは、どのように照明制御系３１を介して空間光変調器１３の各ミラー要素３を駆動すると、照明光源５１Ａの形状がどのように変化するのか分からない。そこで、一例として、予め空間光変調器１３の多数のミラー要素３のうちの一部の例えば数１０個のミラー要素３を変調制御用のミラー要素としておき、これらのミラー要素の２軸の回りの傾斜角φｘｋ，φｙｋ（ｋ＝１〜ｐ１；ｐ１は２以上の整数）を、照明制御系３１を介して照明光源５１Ａの形状を調整するためのｐ個（ここではｐ＝２・ｐ１）の照明系変調パラメータｆＡｊ（ｊ＝１〜ｐ；ｐは４以上の整数）とみなす。照明系変調パラメータｆＡｊの初期値は、例えば目標とする瞳輝度分布内に光がほぼ均等に分布するように設定されている。なお、空間光変調器１３は、複雑な瞳輝度分布を高精度に設定できるため、例えば図１のリレー光学系１４を光軸ＡＸＩ方向に可動として、リレー光学系１４の移動量を照明系変調パラメータｆＢｊとみなすことも可能である。
【００４９】
そして、この第１モードにおいては、演算装置３４の第１手段３４ａは、上記の照明系変調パラメータｆＡｊの値を可変範囲の下限ｆＡｊＣ１に設定し、このときに照明瞳面ＩＰに形成される瞳輝度分布Ψ（ξ，η）を計算し、計算結果を第５手段３４ｅに供給する。第５手段３４ｅは、その計算された瞳輝度分布Ψ（ξ，η）における式（１）の画像変調パラメータＺjの値ＺjＣ１を算出し、算出結果を第１手段３４ａに供給する。
【００５０】
そして、第１手段３４ａが照明系変調パラメータｆＡｊを所定量だけ変化させてｆＡｊＣｋ（ｋ＝１，２，…）に設定して瞳輝度分布Ψ（ξ，η）を計算し、この計算結果から第５手段３４ｅが対応する画像変調パラメータＺjの値ＺjＣｋを算出する動作を、各照明系変調パラメータｆＡｊの所定ステップ量の間隔毎のほぼ全部の組み合わせで繰り返す。その後、第１手段３４ａは、照明系変調パラメータｆＡｊの値ｆＡｊＣｋと、対応する画像変調パラメータＺjの値ＺjＣｋとの全部の組み合わせを用いて、例えば最小自乗法によって、照明系変調パラメータｆＡｊと画像変調パラメータＺjとの関係を表す係数ａｊｋ（ｊ＝１〜１；ｋ＝１〜ｐ）を計算する。この結果、照明系変調パラメータｆＡｊを要素とするベクトル＜ｆＡｊ＞と、画像変調パラメータＺjを要素とするベクトル＜Ｚj＞とは、係数ａｊｋを要素とする行列（変換行列）Ａによって次のように表すことができる。
【００５１】
【００５２】
この式は、次の式と等価である。
＜Ｚj＞＝Ａ＜ｆＡｊ＞ …（７Ａ）
また、行列Ａに逆行列Ａ-1が存在するものとして、式（７Ａ）から照明系変調パラメータのベクトル＜ｆＡｊ＞は、画像変調パラメータのベクトル＜Ｚj＞から次のように計算できる。
【００５３】
＜ｆＡｊ＞＝Ａ-1＜Ｚj＞ …（７Ｂ）
なお、逆行列Ａ-1の係数は、例えば上記の計算結果から最小自乗法等によって決定してもよい。また、照明系変調パラメータｆＡｊと画像変調パラメータＺjとの関係は、２次以上の演算式等で表すことも可能である。式（７Ａ）及び（７Ｂ）の関係式は、記憶装置３３の第１ファイルＦ１に記録される。その後、動作はステップ１０６に移行する。
一方、ステップ１０４（第２モード）においては、演算装置３４の第５手段３４ｅが記憶装置３３の露光データファイルから、レチクルＲのパターン用の目標とする瞳輝度分布ΨDESIGN（ξ，η）の情報を読み出し、仮想的にデータ上で照明瞳面ＩＰの瞳輝度分布をその目標とする分布に設定する。
【００５４】
そして、図１において、レチクルステージＲＳＴにレチクルＲの代わりに素通しのガラス板をロードし、ウエハステージＷＳＴを駆動して露光領域３７に輝度分布計測装置２５の受光部を移動する。さらに、演算装置３４の第１手段３４ａは、上記の照明系変調パラメータｆＡｊの値を可変範囲の下限ｆＡｊＣ１に設定し、この値を主制御系３０を介して照明制御系３１に設定し、照明光ＩＬの照射を開始させる。この状態で、輝度分布計測装置２５及び演算装置３４の第４手段３４ｄによって、照明光源５１Ａの形状（式（１）の実際の瞳輝度分布Ψ（ξ，η））を計測し、計測結果を第５手段３４ｅに供給する。第５手段３４ｅは、その計測された瞳輝度分布Ψ（ξ，η）における式（１）の画像変調パラメータＺjの値ＺjＣ１を算出し、算出結果を第１手段３４ａに供給する。
【００５５】
そして、第１手段３４ａが照明系変調パラメータｆＡｊを所定量だけ変化させてｆＡｊＣｋ（ｋ＝１，２，…）に設定し、これに応じて照明制御系３１が照明光源５１Ａの形状を変化させた後に、輝度分布計測装置２５を介して瞳輝度分布Ψ（ξ，η）を実測する。さらに、この実測結果から第５手段３４ｅが対応する画像変調パラメータＺjの値ＺjＣｋを算出する動作を、各照明系変調パラメータｆＡｊの所定ステップ量の間隔毎のほぼ全部の組み合わせで繰り返す。その後、第１手段３４ａは、照明系変調パラメータｆＡｊの値ｆＡｊＣｋと、対応する画像変調パラメータＺjの値ＺjＣｋとの全部の組み合わせを用いて、例えば最小自乗法によって、照明系変調パラメータｆＡｊを要素とするベクトル＜ｆＡｊ＞と、画像変調パラメータＺjを要素とするベクトル＜Ｚj＞との変換関係を示す式（６）（即ち式（７Ａ））の行列Ａの係数ａｊｋを計算する。さらに、第１手段３４ａは、式（７Ｂ）の逆行列Ａ-1の係数も計算し、式（７Ａ）及び（７Ｂ）の関係式を、記憶装置３３の第１ファイルＦ１に記録する。その後、動作はステップ１０６に移行する。
【００５６】
次のステップ１０６において、第１の露光装置ＥＸでは、実際の瞳輝度分布Ψ（ξ，η）を、目標とする瞳輝度分布ΨDESIGN（ξ，η）に設定するために、式（１）の画像変調パラメータＺjの値は、式（１）の画像変調Ｑが実質的に１になるような初期値Ｚ０jに設定される。そして、演算装置３４の第２手段３４ｂは、その初期値Ｚ０jを式（７Ｂ）のベクトル＜Ｚj＞に設定して対応する照明系変調パラメータのベクトル＜ｆＡｊ＞の値ｆＡ０ｊを計算する。その後、照明系変調パラメータｆＡｊの値ｆＡ０ｊは主制御系３０及び演算装置３４の第３手段３４ｃに供給され、その値ｆＡ０ｊに基づいて主制御系３０が照明制御系３１を介して瞳輝度分布を設定する。これによって、実際の瞳輝度分布は、容易に目標とする分布に設定される。
【００５７】
そして、一例として、レチクルステージＲＳＴにレチクルＲをロードし、ウエハステージＷＳＴにフォトレジストが塗布されたウエハＷをロードし、照明光ＩＬの照射を開始して、レチクルＲのパターンの像をウエハＷの各ショット領域に露光してテストプリントを行う。その後、ウエハＷの現像を行って得られるレジストパターンの形状（線幅等）を例えば走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で計測する。
【００５８】
次のステップ１０８において、計測されたレジストパターンの線幅等が目標値に対して許容範囲内でない場合には、ステップ１１０に移行する。ステップ１１０において、演算装置３４の第３手段３４ｃは、照明系変調パラメータｆＡｊの値をその初期値ｆＡ０ｊから僅かに変化させ、対応する画像変調パラメータＺjの値を式（６）から計算し、この計算結果を式（１）に適用して変化後の瞳輝度分布Ψ（ξ，η）’を予測する。そして、一例として、第３手段３４ｃは、その予測される瞳輝度分布Ψ（ξ，η）’と変化前の瞳輝度分布Ψ（ξ，η）との変化量を求める。そして、第３手段３４ｃは、照明系変調パラメータｆＡｊの値を僅かに変化させてその変化量を求める動作を繰り返し、その変化量が所定範囲の変化量となるときの照明系変調パラメータｆＡｊの値ｆＡ１ｊを求め、このときの照明系変調パラメータｆＡｊの値ｆＡ１ｊ及びこれに対応して式（６）から計算される画像変調パラメータＺjの第１組の値ＺＶjを記憶装置３３の第１ファイルＦ１に記録する。その後、動作はステップ１０６に移行する。
【００５９】
この段階のステップ１０６においては、ステップ１１０で設定された照明系変調パラメータｆＡｊの値ｆＡ１ｊに基づいて、主制御系３０が照明制御系３１を介して瞳輝度分布を設定する。その後、テストプリントが行われた後、ステップ１０８で露光結果が許容範囲内かどうかが判定される。そして、ステップ１０８で、露光結果が許容範囲内である場合には、動作はステップ１１２に移行する。この露光結果が許容範囲内である場合の、照明瞳面ＩＰにおける照明光源５１Ａの形状（実際の瞳輝度分布Ψ（ξ，η））は、図３（Ｆ）に示すように、一例として図３（Ｅ）の設計上の目標とする分布とは異なっている。
【００６０】
ステップ１１２において、主制御系３０は、記憶装置３３の第１ファイルＦ１から読み出した画像変調パラメータＺjの第１組の値ＺＶjを、不図示の通信回線を介して第２の露光装置ＥＸＡの主制御系３０Ａに送信する。送信された値は、第２の露光装置ＥＸの記憶装置３３Ａの第２ファイルＦＡ２に記録される。この後、第１の露光装置ＥＸは、一例として、その設定された瞳輝度分布（照明条件）のもとで、レチクルＲのパターンの投影光学系ＰＬによる像を所定ロット数のウエハＷの各ショット領域に露光する。そのときのデフォーカス量ΔＺが０のときの空間像の一例が図３（Ｂ）に示されている。
【００６１】
次に、図２の第２の露光装置ＥＸＡでは、ステップ１１３の第１モード又はステップ１１４の第２モードのいずれかの処理モードを実行する。その第１モード及び第２モードのどちらを実行するかは、例えばオペレータが主制御系３０Ａを介して演算装置３４Ａの制御手段に通知する。前者のステップ１１３（第１モード）においては、露光装置ＥＸＡの第５手段３４Ａｅは、記憶装置３３Ａの露光データファイルからレチクルＲＡのパターンに最適化された設計上の照明光源の形状（目標とする瞳輝度分布ΨDESIGN（ξ，η））の情報を読み出し、仮想的にデータ上で照明瞳面ＩＰＡにおける照明光源５１Ｂの形状（瞳輝度分布）をその瞳輝度分布ΨDESIGN（ξ，η）に設定する。
【００６２】
この場合、本実施形態では、上述の照明光学系ＩＬＳＡ中のズームレンズ４７の焦点距離ｆZL、ズームレンズ４７のデフォーカス量ΔＦZL、及びアキシコン系４８の間隔ｄａｘを、照明制御系３１Ａを介して照明光源５１Ｂの形状を調整するためのｑ個（ここではｑ＝３）の照明系変調パラメータｆＢｊ（ｊ＝１〜ｑ）とみなす。なお、例えば回折光学素子を特性が僅かに異なる２つの回折光学素子の接合として、照明光ＩＬでその２つの回折光学素子の境界領域を照明し、その境界領域内の２つの回折光学素子の面積比ｒを可変とし、この面積比ｒを照明系変調パラメータｆＢｊの一つとしてもよい。
【００６３】
そして、この第１モードにおいては、ステップ１０３と同様に、演算装置３４Ａの第１手段３４Ａａは、照明系変調パラメータｆＢｊを次第に異なる値ｆＢｊＣｋ（ｋ＝０，１，…）に設定して瞳輝度分布Ψ（ξ，η）を計算し、この計算結果から第５手段３４Ａｅが対応する画像変調パラメータＺjの値ＺjＣｋＡを算出する動作を、各照明系変調パラメータｆＢｊの所定ステップ量の間隔毎のほぼ全部の組み合わせで繰り返す。そして、第１手段３４Ａａは、照明系変調パラメータｆＢｊの値ｆＢｊＣｋと、対応する画像変調パラメータＺjの値ＺjＣｋＡとの全部の組み合わせを用いて、例えば最小自乗法によって、照明系変調パラメータｆＢｊと画像変調パラメータＺjとの関係を表す係数ｂｊｋ（ｊ＝１〜１；ｋ＝１〜ｑ）を計算する。この結果、照明系変調パラメータｆＢｊを要素とするベクトル＜ｆＢｊ＞と、画像変調パラメータＺjを要素とするベクトル＜Ｚj＞とは、係数ｂｊｋを要素とする行列Ｂによって次のように表すことができる。
【００６４】
【００６５】
この式は、次の式と等価である。
＜Ｚj＞＝Ｂ＜ｆＢｊ＞ …（９Ａ）
また、行列Ｂに逆行列Ｂ-1が存在するものとして、式（９Ａ）から照明系変調パラメータのベクトル＜ｆＢｊ＞は、画像変調パラメータのベクトル＜Ｚj＞を用いて次のように計算できる。
【００６６】
＜ｆＢｊ＞＝Ｂ-1＜Ｚj＞ …（９Ｂ）
なお、逆行列Ｂ-1の係数は、例えば実測値から最小自乗法等によって決定してもよい。また、照明系変調パラメータｆＢｊと画像変調パラメータＺjとの関係は、２次以上の演算式等で表すことも可能である。式（９Ａ）及び（９Ｂ）の関係式は、記憶装置３３Ａの第１ファイルＦＡ１に記録される。その後、動作はステップ１１６に移行する。
【００６７】
一方、ステップ１１４（第２モード）においては、演算装置３４Ａの第５手段３４Ａｅが記憶装置３３Ａの露光データファイルから、レチクルＲＡのパターン用の目標とする瞳輝度分布ΨDESIGN（ξ，η）の情報を読み出し、仮想的にデータ上で照明瞳面ＩＰＡの瞳輝度分布をその目標とする分布に設定する。
【００６８】
そして、図２において、ステップ１０４と同様に、レチクルステージＲＳＴＡにレチクルＲＡの代わりに素通しのガラス板をロードし、ウエハステージＷＳＴＡを駆動して露光領域３７Ａに輝度分布計測装置２５Ａの受光部を移動する。そして、演算装置３４Ａの第１手段３４Ａａが照明系変調パラメータｆＢｊを次第に異なる値ｆＢｊＣｋ（ｋ＝０，１，…）に設定し、これに応じて照明制御系３１Ａが照明光源５１Ｂの形状を変化させた後に、輝度分布計測装置２５Ａを介して瞳輝度分布Ψ（ξ，η）を実測する。さらに、この実測結果から第５手段３４Ａｅが対応する画像変調パラメータＺjの値ＺjＣｋＡを算出する動作を、各照明系変調パラメータｆＢｊの所定ステップ量の間隔毎のほぼ全部の組み合わせで繰り返す。その後、第１手段３４Ａａは、照明系変調パラメータｆＢｊの値ｆＢｊＣｋと、対応する画像変調パラメータＺjの値ＺjＣｋＡとの全部の組み合わせを用いて、例えば最小自乗法によって、照明系変調パラメータｆＢｊと画像変調パラメータＺjとの関係を表す係数ｂｊｋ（ｊ＝１〜１；ｋ＝１〜ｑ）を計算する。この結果、照明系変調パラメータｆＢｊを要素とするベクトル＜ｆＢｊ＞と、画像変調パラメータＺjを要素とするベクトル＜Ｚj＞とは、係数ｂｊｋを要素とする行列Ｂによって上記の式（８）又は式（９Ａ）のように表すことができる。
【００６９】
また、行列Ｂに逆行列Ｂ-1が存在するものとして、式（９Ａ）から照明系変調パラメータのベクトル＜ｆＢｊ＞は、画像変調パラメータのベクトル＜Ｚj＞を用いて上記の式（９Ｂ）のように計算できる。式（９Ａ）及び（９Ｂ）の関係式は、記憶装置３３Ａの第１ファイルＦＡ１に記録される。その後、動作はステップ１１６に移行する。
【００７０】
その後、ステップ１１６において、照明瞳面ＩＰＡの瞳輝度分布を第１の露光装置ＥＸの照明瞳面ＩＰの瞳輝度分布に合わせるために、演算装置３４Ａの第２手段３４Ａｂは記憶装置３３Ａの第２ファイルＦＡ２から、第１の露光装置ＥＸで計測された画像変調パラメータＺjの第１組の値ＺＶjを読み出し、この値ＺＶjを式（９Ｂ）のベクトル＜Ｚj＞に設定して対応する照明系変調パラメータのベクトル＜ｆＢｊ＞の第２組の値ｆＢＶｊを計算する。
【００７１】
次のステップ１１８において、照明系変調パラメータｆＢｊの値ｆＢＶｊは主制御系３０Ａに供給され、その値ｆＢＶｊに基づいて主制御系３０Ａが照明制御系３１Ａ（駆動部４２Ａ〜４２Ｃ）を介して瞳輝度分布を設定する。これによって、実際の照明光源５１Ｂの瞳輝度分布は、図３（Ｆ）に示すように、目標とする分布に近い分布で、かつ第１の露光装置ＥＸによって設定されている分布に近い分布に設定される。
【００７２】
次のステップ１２０において、第２の露光装置ＥＸＡは、その設定された瞳輝度分布（照明条件）のもとで、レチクルＲＡのパターンの投影光学系ＰＬＡによる像を所定ロット数のウエハＷＡの各ショット領域に露光する。
このステップ１２０（露光工程）では、他のレチクルのパターンを露光する場合にも、上述のように、露光装置ＥＸＡの瞳輝度分布を露光装置ＥＸの瞳輝度分布に合わせておいてもよい。この場合、露光装置ＥＸ，ＥＸＡを含む複数の露光装置を用いてミックス・アンド・マッチ方式で所定ロット数のウエハにパターンを露光することも可能である。この際に露光装置ＥＸ，ＥＸＡは瞳輝度分布（照明条件）がほぼ同じであるため、重ね合わせ精度等を向上できる。
【００７３】
本実施形態の効果等は以下の通りである。
（１）本実施形態の露光装置ＥＸＡにおいて、ウエハＷＡにパターンを形成するための照明光源５１Ｂの形状（光源形状）を調整する光源調整方法は、目標とする光源形状に対する実際の光源形状の変化を表す画像変調パラメータＺj（ｊ＝１〜ｉ）（第１のパラメータ群）を設定するステップ１０２と、照明光源５１Ｂ（第１の照明光源）を形成し、照明系変調パラメータｆＢｊ（ｊ＝１〜ｑ）で調整量が表される駆動部４２Ａ〜４２Ｃ（調整機構）を介して照明光源５１Ｂの形状が調整される照明光学系ＩＬＳＡ（第１の照明系）に関して、画像変調パラメータＺjと照明系変調パラメータｆＢｊとの間の変換の行列Ｂを求めるステップ１１３（又は１１４）と、その行列Ｂを用いて、照明系変調パラメータｆＢｊの値を求めるステップ１１０と、その照明系変調パラメータｆＢｊの値に応じて照明光学系ＩＬＳＡの駆動部４２Ａ〜４２Ｃ（照明制御系３１Ａ）を調整するステップ１１８と、を含む。
【００７４】
また、本実施形態の記憶装置３３Ａに記憶されている光源調整用のプログラムは、ウエハＷＡにパターンを形成するための照明光源５１Ｂの形状（光源形状）を調整するために、演算装置３４Ａ及び記憶装置３３Ａを含むコンピュータを以下のように機能させている。即ち、そのコンピュータは、画像変調パラメータＺj（第１のパラメータ群）の情報を記憶する記憶装置３３Ａ（第１記憶手段）、照明系変調パラメータｆＢｊで調整量が表される駆動部４２Ａ〜４２Ｃを介して照明光源５１Ｂの形状が調整される照明光学系ＩＬＳＡに関して、画像変調パラメータＺjと照明系変調パラメータｆＢｊとの間の変換の行列Ｂを求める第１手段３４Ａａ、及びその行列Ｂを用いて、その照明系変調パラメータｆＢｊの値を求める第２手段３４ｂとして機能している。
【００７５】
また、本実施形態の露光装置ＥＸＡは、照明光ＩＬＡを照射してウエハＷＡにパターンを形成する露光装置であって、画像変調パラメータＺjの情報を記憶する記憶装置３３Ａと、照明光源５１Ｂを形成し、照明系変調パラメータｆＢｊで調整量が表される駆動部４２Ａ〜４２Ｃを有し、駆動部４２Ａ〜４２Ｃによって照明光源５１Ｂの形状が調整される照明光学系ＩＬＳＡと、駆動部４２Ａ〜４２Ｃの駆動量に対応する照明系変調パラメータｆＢｊの値を求める演算装置３４Ａと、その値に応じて駆動部４２Ａ〜４２Ｃ（照明制御系３１Ａ）を駆動する主制御系３０Ａと、を備えている。そして、演算装置３４Ａは、画像変調パラメータＺjと照明系変調パラメータｆＢｊとの間の変換の行列Ｂを求め、その行列Ｂを用いて、照明系変調パラメータｆＢｊの値を求めている。
【００７６】
本実施形態によれば、目標とする光源形状に対する実際の光源形状の変化を表す画像変調パラメータＺjと、照明系変調パラメータｆＢｊとの変換関係（行列Ｂ）を求めているため、その照明系変調パラメータｆＢｊの値からその変換関係を用いて、画像変調パラメータＺjを介して実際の光源形状を定量的に正確に予測できる。従って、その予測される光源形状に基づいて、照明系変調パラメータｆＢｊの値を求め、この値に従って照明光学系ＩＬＳＡの駆動部４２Ａ〜４２Ｃを調整することによって、照明光学系ＩＬＳＡの照明光源の形状を必要な形状（例えば目標とする形状）に容易に調整できる。
【００７７】
なお、その変換関係（行列Ｂ）に基づいて照明系変調パラメータｆＢｊの値を求める動作としては、例えば図５のステップ１１０（第３手段３４ｃの動作）と同様に、照明系変調パラメータｆＢｊの種々の値に対してそれぞれ式（８）から画像変調パラメータＺjを計算し、この計算結果から式（１）より瞳輝度分布Ψ（ξ，η）を計算し、この計算結果の分布が必要な分布に許容範囲内で合致するときの照明系変調パラメータｆＢｊの値を求める動作でもよい。
【００７８】
（２）また、本実施形態の光源調整方法は、照明光源５１Ａ（第２の照明光源）を形成する照明光学系ＩＬＳ（第２の照明系）に関して、目標とする光源形状に対する照明光源５１Ａの形状の変化を表す画像変調パラメータＺjの第１組の値ＺＶjを求めるステップ１１２と、照明光源５１Ｂの形状を照明光源の形状５１Ａに合わせるために、その行列Ｂを用いて、その第１組の値ＺＶjに対応する照明系変調パラメータｆＢｊの第２組の値ｆＢＶｊを求めるステップ１１０と、を含んでいる。
【００７９】
また、本実施形態の光源調整用のプログラムは、そのコンピュータを、照明光学系ＩＬＳに関して、画像変調パラメータＺjの第１組の値ＺＶjを記憶する記憶装置３３Ａ（第２記憶手段）、及び照明光源５１Ｂの形状を照明光源５１Ａの形状に合わせるために、その行列Ｂを用いて、その第１組の値ＺＶjに対応する照明系変調パラメータｆＢｊの第２組の値ｆＢＶｊを求める第２手段３４ｂとして機能させている。
また、本実施形態の露光装置ＥＸＡは、照明光学系ＩＬＳに関して、画像変調パラメータＺjの第１組の値ＺＶjを記憶する記憶装置３３Ａを備え、演算装置３４Ａは、照明光源５１Ｂの形状を照明光源５１Ａの形状に合わせるために、その行列Ｂを用いて、その第１組の値ＺＶjに対応する照明系変調パラメータｆＢｊの第２組の値ｆＢＶｊを求めている。
【００８０】
本実施形態によれば、照明系変調パラメータｆＢｊの第２組の値ｆＢＶｊに従って照明光学系ＩＬＳＡの駆動部４２Ａ〜４２Ｃを調整することによって、照明光学系ＩＬＳＡの照明光源の形状を照明光学系ＩＬＳの照明光源の形状（目標とする形状）に容易に調整できる。
（３）また、本実施形態において、その実際の光源形状とは、例えば実際に計測された光源形状である。
【００８１】
（４）また、本実施形態の露光装置ＥＸＡを用いる露光方法は、本実施形態の光源調整方法によって照明光源５１Ｂの形状が調整された照明光学系ＩＬＳＡからの照明光ＩＬによってパターンをウエハＷＡに形成するものである。
【００８２】
この露光方法によれば、露光装置ＥＸＡの照明条件（照明光源の形状）を容易に目標とする照明条件に設定して露光を行うことができる。
なお、上記の実施形態では、ステップ１１６，１１８において、或るパターンをウエハに形成する際の露光装置ＥＸＡの照明光源５１Ｂの形状を、露光装置ＥＸの照明光源５１Ａの形状に合わせている。この他に、例えば露光装置ＥＸの光学的近接効果による誤差であるＯＰＥ（Optical Proximity Error ）が図６の曲線５２Ａで表されるように、露光装置ＥＸの照明光源５１Ａの形状が設定されている場合に、この照明光源５１Ａの形状に露光装置ＥＸＡの照明光源５１Ｂの形状（瞳輝度分布Ψ（ξ，η））を合わせてもよい。図６において、横軸は転写されるパターンのウエハ上でのピッチ（ｎｍ）、縦軸は対応するピッチのパターンの線幅の誤差ＯＰＥΔ（pitch）（ｎｍ）である。これによって、露光装置ＥＸＡのＯＰＥが図６の曲線５２Ｂで表されるように露光装置ＥＸのＯＰＥに近づくように設定される。
【００８３】
なお、上記の実施形態では、以下のような変形が可能である。
上記の実施形態では、画像変調パラメータＺjとして、透過率変調を表すツェルニケ多項式の係数ＺＣj、ディストーション変調ＤＩＱを表すディストーション多項式の係数ＤＣj、並びにコンボリューション変調ＣＱを表すパラメータを使用している。しかしながら、画像変調パラメータＺjとしては、ツェルニケ多項式及びディストーション多項式の少なくとも一方の係数を用いてもよい。さらに、画像変調パラメータＺjとしては、他の任意のパラメータを使用してもよい。
【００８４】
また、上記の実施形態では、第２の露光装置ＥＸＡの照明光学系ＩＬＳＡの照明系変調パラメータｆＢｊは、ズームレンズ４７の焦点距離ｆZL及びデフォーカス量ΔＦZL、アキシコン系４８の間隔ｄａｘ、並びに照射面積内の２つの回折光学素子の面積比ｒを使用している。しかしながら、照明光学系ＩＬＳＡの照明系変調パラメータｆＢｊとしては、ズームレンズ４７の焦点距離ｆZL及びアキシコン系４８の間隔ｄａｘを含むだけでもよく、さらにアキシコン系４８を省略した場合には、ズームレンズ４７の焦点距離ｆZLを含むだけでもよい。
【００８５】
また、上記の実施形態では、第１の露光装置ＥＸの照明光学系ＩＬＳは、空間光変調器１３を用いて照明瞳面ＩＰ上の照明光源の形状を設定している。しかしながら、照明光学系ＩＬＳでも、複数個の回折光学素子から選択された回折光学素子を用いて照明瞳面ＩＰ上の照明光源の形状（瞳輝度分布）を設定してもよい。この場合には、照明光学系ＩＬＳの照明系変調パラメータｆＡｊは、第２の露光装置ＥＸＡの照明系変調パラメータｆＢｊと同じでもよい。
【００８６】
また、上記の実施形態では、第２の露光装置ＥＸＡの照明光学系ＩＬＳＡは、回折光学素子５Ａ，５Ｄ等を用いて照明瞳面ＩＰＡ上の照明光源の形状を設定している。しかしながら、照明光学系ＩＬＳＡでも、空間光変調器１３を用いて照明瞳面ＩＰＡ上の照明光源の形状（瞳輝度分布）を設定してもよい。この場合には、照明光学系ＩＬＳＡの照明系変調パラメータｆＢｊは、第１の露光装置ＥＸの照明系変調パラメータｆＡｊと同じでもよい。
【００８７】
また、上記の実施形態の露光装置ＥＸ，ＥＸＡは輝度分布計測装置２５，２５Ａを備えている。しかしながら、輝度分布計測装置２５，２５Ａの代わりにウエハステージＷＳＴ，ＷＳＴＡ又はレチクルステージＲＳＴ，ＲＳＴＡに着脱式の輝度分布計測装置を使用してもよい。
また、照明光学系ＩＬＳ及びＩＬＳＡは、オプティカルインテグレータとしてフライアイレンズ１５及びマイクロレンズアレイ４９（フライアイインテグレータ）の代わりにロッドレンズ（内面反射型インテグレータ）を用いて構成してもよい。
【００８８】
また、上記の実施形態の露光方法又は露光装置ＥＸＡ（又は露光装置ＥＸ，ＥＸＡ）を用いて半導体デバイス等の電子デバイスを製造する場合、電子デバイスは、図７に示すように、電子デバイスの機能・性能設計を行うステップ２２１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２２２、デバイスの基材である基板（ウエハ）を製造してレジストを塗布するステップ２２３、前述した実施形態の露光方法又は露光装置によりマスクのパターンを基板（感応基板）に露光する工程、露光した基板を現像する工程、現像した基板の加熱（キュア）及びエッチング工程などを含む基板処理ステップ２２４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程などの加工プロセスを含む）２２５、並びに検査ステップ２２６等を経て製造される。
【００８９】
従って、このデバイス製造方法の基板処理ステップ２２４は、上記の実施形態の露光方法又は露光装置を用いて所定のパターンを基板に形成する露光工程と、そのパターンが形成された基板を処理する工程とを含んでいる。その露光方法又は露光装置によれば、複数の露光装置の照明条件を容易に合わせることができるため、電子デバイスを効率的に高精度に製造できる。
【００９０】
なお、本発明は、上述の走査露光型の露光装置で露光する場合の他に、ステッパー等の一括露光型の露光装置で露光する場合にも適用できる。さらに、本発明は、例えば米国特許出願公開第２００７／２４２２４７号明細書、又は欧州特許出願公開第１４２０２９８号明細書等に開示されている液浸型露光装置で露光する場合にも適用できる。また、本発明は、投影光学系を使用しないプロキシミティ方式の露光装置にも適用可能である。
【００９１】
また、本発明は、半導体デバイスの製造プロセスへの適用に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置の製造プロセスや、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、ＭＥＭＳ(Microelectromechanical Systems：微小電気機械システム)、薄膜磁気ヘッド、及びＤＮＡチップ等の各種デバイスの製造プロセスにも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク（フォトマスク、レチクル等）をフォトリソグラフィ工程を用いて製造する際の、製造工程にも適用することができる。
【００９２】
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００９３】
ＥＸ，ＥＸＡ…露光装置、Ｒ，ＲＡ…レチクル、ＰＬ，ＰＬＡ…投影光学系、Ｗ，ＷＡ…ウエハ、ＩＬＳ，ＩＬＳＡ…照明光学系、ＩＰ，ＩＰＡ…照明瞳面、５Ａ，５Ｄ…回折光学素子、１３…空間光変調器、２５，２５Ａ…輝度分布計測装置、３０，３０Ａ…主制御系、３４，３４Ａ…演算装置、５１Ａ，５１Ｂ…照明光源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体にパターンを形成するための照明光源の形状を調整するための光源調整方法、光源調整用のコンピュータを機能させるためのプログラム、その光源調整方法を用いる露光技術、及びこの露光技術を用いるデバイス製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子等のデバイス（電子デバイス又はマイクロデバイス）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（スキャナー）等の露光装置（投影露光装置）においては、解像度を高めるために、照明光（露光光）の短波長化、局所液浸法の適用等による投影光学系の開口数の増大、複数極照明等の変形照明技術、及び位相シフトマスクの導入等が図られてきた。最近では、さらに解像度を実質的に向上できるとともに、量産可能な光学ソリューションを提供すべく、光学モデルによりレチクル（マスク）のパターンと照明光学系の瞳面における照明光源（二次光源）の形状（瞳輝度分布）とを同時に最適化するＳＭＯ(Source and Mask Optimization)も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６，５６３，５６６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えばＳＭＯで照明光源の最適な形状が定められたとしても、露光装置の照明光学系で実際に設定される照明光源の形状とその最適な（目標とする）形状との間には或る程度の乖離が生じる。また、光学モデル上で定められた照明光源とほぼ等しい照明光源に設定できたとしても、実際に露光を行った結果、最終的に形成されるパターンの線幅等が目標値に対して許容範囲内に収まらない場合も生じ得る。このような場合には、照明光源の形状を微調整する必要がある。
【０００５】
しかしながら、露光装置の照明光学系において照明光源の形状を調整する調整機構に例えば複数の調整可能な部分が設けられている場合には、その複数の調整可能な部分の調整量をどのように組み合わせると、その照明光源の形状がどのように変化するのかを予め定量的に予測することは困難であった。そのため、照明光源の形状を所望の形状に微調整するまでに長い調整時間を要していた。
本発明は、このような事情に鑑み、照明光源の形状を必要な形状に容易に調整できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、物体にパターンを形成するための照明光源の形状である光源形状を調整する光源調整方法が提供される。この光源調整方法は、目標とする光源形状に対する実際の光源形状の変化を表す第１のパラメータ群を設定することと、第１の照明光源を形成し、第２のパラメータ群で調整量が表される調整機構を介してその第１の照明光源の形状が調整される第１の照明系に関して、その第１のパラメータ群とその第２のパラメータ群との変換関係を求めることと、その変換関係に基づいてその第２のパラメータ群の値を求めることと、その第２のパラメータ群の値に応じてその調整機構を調整することと、を含むものである。
【０００７】
また、本発明の第２の態様によれば、本発明の光源調整方法によって光源形状が調整されたその第１の照明系からの照明光によってパターンを物体に形成する露光方法が提供される。
また、本発明の第３の態様によれば、物体にパターンを形成するための照明光源の形状である光源形状を調整するためにコンピュータを、目標とする光源形状に対する実際の光源形状の変化を表す第１のパラメータ群の情報を記憶する第１の記憶手段、第１の照明光源を形成し、第２のパラメータ群で調整量が表される調整機構を介してその第１の照明光源の形状が調整される第１の照明系に関して、その第１のパラメータ群とその第２のパラメータ群との変換関係を求める第１手段、及びその変換関係を用いてその第２のパラメータ群の値を求める第２手段、として機能させるための光源調整用のプログラムが提供される。
【０００８】
また、本発明の第４の態様によれば、照明光を照射して物体にパターンを形成する露光装置が提供される。この露光装置は、その照明光が射出される照明光源の形状である光源形状に関して、目標とする光源形状に対する実際の光源形状の変化を表す第１のパラメータ群の情報を記憶する記憶装置と、第１の照明光源を形成し、第２のパラメータ群で調整量が表される調整機構を有し、その調整機構によってその第１の照明光源の形状が調整される第１の照明系と、その第２のパラメータ群の値を求める演算装置と、その第２のパラメータ群の値に応じてその調整機構を駆動する制御装置と、を備え、その演算装置は、その第１のパラメータ群とその第２のパラメータ群との変換関係を求め、その変換関係を用いて、その第２のパラメータ群の値を求めるものである。
【０００９】
また、本発明の第５の態様によれば、本発明の露光方法又は露光装置を用いて物体に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物体を処理することと、を含むデバイス製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、照明光源の目標とする形状に対する実際の形状の変化を表す第１のパラメータ群と、第１の照明光源の形状を調整するための調整機構の調整量を表す第２のパラメータ群との間の変換関係を求めることによって、これ以降は、その第２のパラメータ群の値からその第１のパラメータ群の値を介してその第１の照明光源の形状を定量的に予測できる。従って、その第２のパラメータ群の値に応じてその調整機構を調整することによって、その第１の照明光源の形状を必要な形状に容易に調整できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態の一例で使用される第１の露光装置ＥＸの概略構成を示す図である。
【図２】実施形態の一例で使用される第２の露光装置ＥＸＡの概略構成を示す一部が切り欠かれた図である。
【図３】（Ａ）は形成すべき目標パターンの一例を示す拡大図、（Ｂ）は実際の投影像の一例を示す拡大図、（Ｃ）は目標パターンに対応するマスクパターンの透過率分布を示す図、（Ｄ）は目標パターンに対する位相分布を示す図、（Ｅ）は設計上で最適化された照明光源を示す図、（Ｆ）は実測された照明光源を示す図である。
【図４】（Ａ）はツェルニケ多項式の一部を示す図、（Ｂ）はディストーション多項式の一部を示す図、（Ｃ）は照明光源のディストーションの複数の例を示す図である。
【図５】照明光源の調整方法の一例を示すフローチャートである。
【図６】ＯＰＥ特性の一例を示す図である。
【図７】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。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態の一例につき図１〜図５を参照して説明する。
図１は、本実施形態で使用される第１の露光装置ＥＸの概略構成を示す。一例として、露光装置ＥＸは、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を発生する光源７と、光源７からの照明光ＩＬでレチクルＲ（マスク）のパターン面（レチクル面Ｒａ）の照明領域３６を照明する照明光学系ＩＬＳとを備えている。さらに、露光装置ＥＸは、レチクルＲの位置決め及び移動を行うレチクルステージＲＳＴと、レチクルＲのパターンの像をウエハＷ（基板）の表面に投影する投影光学系ＰＬと、ウエハＷの位置決め及び移動を行うウエハステージＷＳＴと、装置全体の動作を統括制御するコンピュータよりなる主制御系３０と、各種制御系等とを備えている。以下、投影光学系ＰＬの光軸に平行にＺ軸を設定し、Ｚ軸に垂直な平面（本実施形態ではほぼ水平面）内において図１の紙面に平行な方向にＸ軸を、図１の紙面に垂直な方向にＹ軸をそれぞれ設定して説明する。本実施形態では、露光時のレチクルＲ及びウエハＷの走査方向はＹ軸に平行な方向（Ｙ方向）であり、照明領域３６はＸ方向（非走査方向）に細長い矩形である。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に平行な軸の回りの回転方向（傾斜方向）をθｘ方向、θｙ方向、及びθｚ方向とする。
【００１３】
光源７としては、波長１９３ｎｍのレーザ光をパルス発光するＡｒＦエキシマレーザ光源が使用されている。なお、光源７として、波長２４８ｎｍのレーザ光を供給するＫｒＦエキシマレーザ光源、又は固体レーザ光源（ＹＡＧレーザ、半導体レーザ等）から出力されるレーザ光の高調波を発生する高調波発生装置等も使用できる。光源７には電源部３２が連結されている。主制御系３０が、パルス発光のタイミング及び光量を指示する発光トリガーパルスＴＰを電源部３２に供給する。電源部３２は、その発光トリガーパルスＴＰに同期して光源７にパルス発光を行わせる。
【００１４】
光源７から射出されたほぼ平行光束で直線偏光のレーザ光よりなる照明光ＩＬは、ビームエキスパンダ８及び照明光ＩＬの偏光方向を回転するための１／２波長板９（偏光光学系）を通過して光路折り曲げ用のミラー１１に入射する。主制御系３０が駆動部３３を介して１／２波長板９の回転角を制御して、照明光ＩＬの偏光方向を制御する。さらに、主制御系３０は、駆動部３３を介して１／２波長板９を照明光ＩＬを円偏光に変換する１／４波長板（不図示）及び照明光ＩＬをランダム偏光（非偏光）に変換するデポラライザ（不図示）と交換可能である。
【００１５】
ミラー１１で＋Ｘ方向に反射された照明光ＩＬは、照明光学系ＩＬＳの光軸ＡＸＩ（ここではＸ軸に平行な軸）に垂直な入射面１２ｄ及び射出面１２ｅを有するＫ型プリズム（以下、単にプリズムという。）１２の入射面１２ｄに入射する。プリズム１２は、照明光ＩＬを透過する蛍石（ＣａＦ2)又は石英等の光学材料から形成されている。プリズム１２は、一例として、入射面１２ｄに対してθｙ方向の時計周りにほぼ６０°で交差する第１反射面１２ａと、第１反射面１２ａとＹＺ平面に平行な面に対してほぼ対称な第２反射面１２ｂと、ＸＹ平面に平行で入射面１２ｄ（射出面１２ｅ）に対して直交する透過面１２ｃとを有する。
【００１６】
また、プリズム１２の近傍に、Ｘ方向及びＹ方向に二次元のアレイ状に配列されたそれぞれ傾斜角が可変の微小ミラーよりなる多数のミラー要素３と、これらのミラー要素３を駆動する駆動部４とを有する空間光変調器１３が設置されている。空間光変調器１３の多数のミラー要素３は、全体として透過面１２ｃにほぼ平行に、かつ近接して配置されている。また、各ミラー要素３の反射面は、それぞれθｘ方向及びθｙ方向（直交する２軸の回り）の傾斜角が所定の可変範囲内でほぼ連続的に制御可能である。一例として、その可変範囲内の中央においては、各ミラー要素３の反射面は透過面１２ｃにほぼ平行である。
【００１７】
主制御系３０には照明条件（後述の照明瞳面ＩＰにおける照明光源（二次光源）の形状又は光量分布の情報及び偏光条件等を含む）を含む露光データが記憶されたファイル（露光データファイル）が記録された磁気記憶装置等の記憶装置３３が接続されている。主制御系３０は、記憶装置３３から読み出したその照明条件及び照明光ＩＬの発光タイミングの情報を照明制御系３１に供給する。照明制御系３１は、例えば照明光ＩＬがパルス発光される間に、多数のミラー要素３の２軸の回りの傾斜角がその照明条件に応じた値に維持されるように駆動部４を制御する。
【００１８】
この場合、照明光ＩＬは光軸ＡＸＩに平行にプリズム１２の入射面１２ｄに入射する。入射した照明光ＩＬは、第１反射面１２ａで全反射された後、透過面１２ｃを透過して空間光変調器１３の多数のミラー要素３に入射する。そして、多数のミラー要素３で反射されて波面分割された照明光ＩＬは、再び透過面１２ｃに入射した後、第２反射面１２ｂで全反射されて射出面１２ｅから射出される。従って、第１反射面１２ａの入射面１２ｄに対する角度は、入射面１２ｄに垂直に入射した光束が第１反射面１２ａで全反射するとともに、第１反射面１２ａで全反射された光束が透過面１２ｃを透過する範囲であればよい。この際には、あるミラー要素３の反射面が透過面１２ｃにほぼ平行であれば、そのミラー要素３で反射された照明光ＩＬは、透過面１２ｃを透過して第２反射面１２ｂで全反射された後、射出面１２ｅを経て光軸ＡＸＩにほぼ平行に射出される。従って、各ミラー要素３の２軸の回りの傾斜角を制御することによって、各ミラー要素３で反射されてプリズム１２から射出される照明光ＩＬの光軸ＡＸＩに対する直交する２方向（θｙ方向及びθｚ方向）の角度を制御でき、後述の照明瞳面ＩＰの二次光源の光量分布を制御できる。
【００１９】
なお、プリズム１２の反射面１２ａ，１２ｂは全反射を用いているが、その反射面１２ａ，１２ｂに反射膜を形成し、この反射膜で照明光ＩＬを反射してもよい。また、プリズム１２の代わりにミラーを使用してもよい。
そして、プリズム１２から射出された照明光ＩＬは、所定の焦点距離を持つリレー光学系１４（集光光学系）を介してフライアイレンズ１５（オプティカルインテグレータ）の入射面２２Ｉ（リレー光学系１４の射出瞳とほぼ共役な面）に入射する。入射面２２Ｉは、レチクル面Ｒａと光学的にほぼ共役である。そのため、フライアイレンズ１５を構成する多数のレンズエレメントの断面形状はレチクル面の照明領域３６とほぼ相似である。なお、フライアイレンズ１５の代わりにマイクロレンズアレイを使用してもよい。
【００２０】
空間光変調器１３の多数のミラー要素３は例えば１０〜数１０μｍ角程度の平面ミラーであるが、照明条件の細かな変更を可能とするために、ミラー要素３は可能な限り小さいことが好ましい。このような空間光変調器１３としては、例えば欧州特許公開第７７９５３０号明細書、米国特許第６，９００，９１５号明細書、又は米国特許第７，０９５，５４６号明細書に開示される空間光変調器を用いることができる。
【００２１】
図１において、空間光変調器１３の各ミラー要素３で反射された後、プリズム１２の第２反射面１２ｂを介して光軸ＡＸＩに対して所定の角度でリレー光学系１４に入射する光は、フライアイレンズ１５の入射面において光軸ＡＸＩからその所定の角度とリレー光学系１４の焦点距離とで定まる位置に入射する。従って、各ミラー要素３の傾斜角の制御によって、その入射面、ひいてはフライアイレンズ１５の後側焦点面である照明光学系ＩＬＳの瞳面ＩＰ（射出瞳と共役な面で、以下では照明瞳面ＩＰという。）における照明光ＩＬの光量分布を任意の分布に設定可能である。照明瞳面ＩＰは、レチクル面Ｒａと光学的にフーリエ変換の関係にある。また、照明瞳面ＩＰに形成される二次光源（面光源）が照明光源５１Ａであり、照明光源の形状（光源形状）が瞳輝度分布である。
【００２２】
照明瞳面ＩＰに形成された照明光源からの照明光ＩＬは、第１リレーレンズ１６、レチクルブラインド（視野絞り）１７、第２リレーレンズ１８、光路折り曲げ用のミラー１９、及びコンデンサ光学系２０を介して、レチクル面Ｒａの照明領域３６を均一な照度分布で照明する。ビームエキスパンダ８から空間光変調器１３までの光学部材、及びリレー光学系１４からコンデンサ光学系２０までの光学部材を含んで照明光学系ＩＬＳが構成されている。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。
【００２３】
レチクルＲはレチクルステージＲＳＴのＸＹ平面に平行な上面に吸着保持され、レチクルステージＲＳＴは、不図示のレチクルベースの上面に、Ｙ方向に一定速度で移動可能に、かつ少なくともＸ方向、Ｙ方向、及びθｚ方向に移動可能に載置されている。レチクルステージＲＳＴの２次元的な位置は不図示のレーザ干渉計によって計測され、この計測情報に基づいて主制御系３０が、ステージ制御系３５及びリニアモータ等の駆動系（不図示）を介してレチクルステージＲＳＴの位置及び速度を制御する。
【００２４】
レチクルＲの照明領域３６内のパターンは、両側（又はウエハ側に片側）テレセントリックの投影光学系ＰＬを介して、レジスト（感光材料）が塗布されたウエハＷの一つのショット領域上の露光領域３７（照明領域と光学的に共役な領域）に所定の投影倍率（例えば１／４，１／５等）で投影される。
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ＸＹ平面に平行な上面に吸着保持され、ウエハステージＷＳＴは、不図示のウエハベースの上面でＸ方向、Ｙ方向にステップ移動を行うとともに、Ｙ方向に一定速度で移動可能である。ウエハステージＷＳＴの２次元的な位置は不図示のレーザ干渉計によって計測され、この計測情報に基づいて主制御系３０が、ステージ制御系３５及びリニアモータ等の駆動系（不図示）を介してウエハステージＷＳＴの位置及び速度を制御する。なお、レチクルＲ及びウエハＷのアライメントを行うために、ウエハステージＷＳＴには、レチクルＲのアライメントマークの像の位置を計測する空間像計測系（不図示）が設置され、投影光学系ＰＬの側面にウエハＷのアライメントマークの位置を検出するウエハアライメント系（不図示）が備えられている。
【００２５】
さらに、主制御系３０には、コンピュータよりなる演算装置３４、及びオペレータとの間で制御情報等の入出力を行うインタフェース（不図示）が接続されている。主制御系３０は、オペレーティングシステムを含み、演算装置３４は、照明光源の形状を調整する照明光源調整用のプログラムを実行する。このプログラムは記憶装置３３に記憶されている。なお、主制御系３０及び演算装置３４は一つのコンピュータのソフトウェア上の別の機能であってもよい。また、記憶装置３３は、そのコンピュータ内の記憶装置であってもよい。演算装置３４のソフトウェア（照明光源調整用のプログラム）上の機能は、後述のように、演算装置３４内の各手段の動作を統括的に制御する制御手段（不図示）、第１手段３４ａ、第２手段３４ｂ、第３手段３４ｃ、照明瞳面ＩＰの瞳輝度分布を求める第４手段３４ｄ、及び第５手段３４ｅに分かれている。
【００２６】
また、ウエハステージＷＳＴの上部のウエハＷの近傍の位置に、照明光学系ＩＬＳの照明瞳面ＩＰの瞳輝度分布を計測する輝度分布計測装置２５が設置されている。輝度分布計測装置２５は、投影光学系ＰＬの像面に配置されるピンホールが形成されたガラス板よりなるピンホール板２５ａと、そのピンホールを通過した照明光を平行光束に変換する集光レンズ２５ｃと、集光レンズ２５ｃの後側焦点面付近に配置された２次元の撮像素子２５ｂとを有する。照明瞳面ＩＰと撮像素子２５ｂの受光面とは光学的に共役である。撮像素子２５ｂの検出信号を演算装置３４の上述の第４手段３４ｄで処理することによって、照明瞳面ＩＰの瞳輝度分布（又は光量分布）を計測できる。
【００２７】
露光装置ＥＸによるウエハＷの露光時に、基本的な動作として、主制御系３０は、レチクルＲのパターンに応じて記憶装置３３に記憶されている照明条件を読み出し、読み出した照明条件を照明制御系３１に設定する。これに応じて照明制御系３１は、空間光変調器１３の各ミラー要素３の傾斜角を個別に制御して、照明瞳面ＩＰの照明光源の形状（瞳輝度分布）を設定する。続いて、ウエハステージＷＳＴのステップ移動によってウエハＷが走査開始位置に移動する。その後、光源７のパルス発光を開始して、レチクルＲのパターンの投影光学系ＰＬによる像でウエハＷの一つのショット領域を露光しつつ、レチクルステージＲＳＴ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Ｙ方向に同期して移動することで、当該ショット領域が走査露光される。このようにステップ・アンド・スキャン方式でウエハ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。
【００２８】
次に、図２は、本実施形態で使用される第２の露光装置ＥＸＡを示す。一例として、露光装置ＥＸＡも、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２において、図１に対応する部分には類似の符号を付してその詳細な説明を省略する。図２において、露光装置ＥＸＡは、例えばＡｒＦエキシマレーザ光よりなる照明光（露光光）ＩＬＡを発生する光源７Ａと、照明光ＩＬＡでレチクルＲＡ（マスク）のパターン面（レチクル面ＲＡａ）を照明する照明光学系ＩＬＳＡと、を備えている。さらに、露光装置ＥＸＡは、レチクルＲＡの位置決め及び移動を行うレチクルステージＲＳＴＡと、レチクルＲＡのパターンの像をウエハＷＡ（基板）の表面に投影する投影光学系ＰＬＡと、ウエハＷＡの位置決め及び移動を行うウエハステージＷＳＴＡと、装置全体の動作を統括制御するコンピュータよりなる主制御系３０Ａと、各種制御系等とを備えている。以下、図２において、図１と同様に直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を設定して説明する。
【００２９】
図２において、不図示の電源部によって制御される光源７Ａから発光されたレーザ光よりなる照明光ＩＬは、ビームエキスパンダ８Ａ、偏光光学系（不図示）、及びミラー１１Ａを介して、光軸ＡＸＡに沿って互いに異なる照明条件を設定するための複数の回折光学素子（diffractive optical element: ＤＯＥ)から選択された回折光学素子（図２では回折光学素子５Ａ）に入射する。回折光学素子５Ａ，５Ｄを含む複数の回折光学素子は、それぞれ支持枠４３Ａ，４３Ｄ等を介して、光軸ＡＸＡに平行な軸の回りに回転可能に支持された円板状のターレット板４１の周縁部に固定されている。ターレット板４１は、ロータリーエンコーダを内蔵した駆動部４２Ａによって回転駆動される。ターレット板４１には、回折光学素子５Ａ等から射出される回折光を通過させる複数の開口４１ａが形成されている。駆動部４２Ａは、照明光学系ＩＬＳＡを支持するフレームの一部であるフレーム部ＦＲ１に固定されている。
【００３０】
主制御系３０Ａが記憶装置３３ＡからレチクルＲＡに対応した照明条件の情報（後述の照明瞳面ＩＰＡにおける照明光源（二次光源）の形状（瞳輝度分布）及び照明系変調パラメータの値）を読み出し、読み出した照明条件の情報を照明制御系３１Ａに供給する。これに応じて照明制御系３１Ａが、駆動部４２Ａを介してターレット板４１をその照明条件に対応した角度だけ回転することで、その照明条件に応じた回折光学素子が照明光ＩＬＡの光路に設定される。
【００３１】
一例として、回折光学素子５Ａは、入射した照明光ＩＬＡを回折して、ファーフィールドに光軸ＡＸＡに関してほぼ対称にＺ方向（レチクル面ＲＡａのＸ方向に対応する方向）及びＹ方向に偏心した４箇所の領域で光量が大きくなる回折光のパターンを形成する４極照明用の素子である。他の回折光学素子５Ｄ等は、例えば２極照明、輪帯照明、及び通常照明用の回折光のパターンを形成する。回折光学素子５Ａ等は、それぞれ照明光ＩＬＡを透過する矩形のガラス基板の一面に、ファーフィールドに形成する回折光のパターンに応じた種々の凹凸の回折パターン（種々のピッチの回折格子）をエッチング等で形成することによって製造できる。回折光学素子５Ａ等の回折パターンは、計算機ホログラム(Computer Generated Hologram: CGH) から形成することも可能である。また、回折光学素子５Ａ等の回折パターンとして、位相分布型のホログラム、キノフォーム(Kinoform)、又は振幅分布型のホログラムも使用可能である。
【００３２】
図２において、選択された回折光学素子（図２では回折光学素子５Ａ）を介して回折された光束は、前群レンズ系４７ａ、凹の円錐面を持つ第１プリズム４８ａと凸の円錐面を持つ第２プリズム４８ｂとからなる１対のアキシコン系４８、及び後群レンズ系４７ｂを介して、オプティカルインテグレータとしてのマイクロレンズアレイ４９を照明する。前群レンズ系４７ａ及び後群レンズ系４７ｂから、所定範囲で焦点距離が連続的に可変のズームレンズ（変倍光学系又は集光光学系）４７が構成されている。ズームレンズ４７の後側焦点面（射出瞳）はマイクロレンズアレイ４９の入射面とほぼ等しく、ズームレンズ４７は、回折光学素子５Ａの射出面とマイクロレンズアレイ４９の後側焦点面である照明光学系ＩＬＳＡの瞳面（以下、照明瞳面ＩＰＡという）とを光学的にほぼ共役に結んでいる。照明瞳面ＩＰＡは、レチクル面ＲＡａと光学的にフーリエ変換の関係にある。
【００３３】
回折光学素子５Ａ等から射出される照明光ＩＬＡは、ズームレンズ４７の後側焦点面、ひいては照明瞳面ＩＰＡに照明光源（二次光源）５１Ｂを形成する。照明光源５１Ｂの形状が瞳輝度分布（光量分布）である。その照明光源５１Ｂの全体的な大きさは、ズームレンズ４７の焦点距離に依存して変化する。照明制御系３１Ａが駆動部４２Ｂを介して前群レンズ系４７ａを光軸ＡＸＡに沿って駆動することで、ズームレンズ４７の焦点距離ｆZLが所望の値に制御される。また、さらに例えばレンズ系４７ａ，４７ｂを駆動して、マイクロレンズアレイ４９の入射面とズームレンズ４７の後側焦点面とのずれ量（以下、デフォーカス量ΔＦZLという）を調整することで、照明光源５１Ｂにボケの効果を付与できる。
【００３４】
また、アキシコン系４８において、第１プリズム４８ａと第２プリズム４８ｂとの円錐面は対向して配置されている。なお、プリズム４８ａ，４８ｂの光軸付近の部分は平板状である。照明制御系３１Ａが駆動部４２Ｃを介して第２プリズム４８ｂを光軸ＡＸＡに沿って駆動することで、プリズム４８ａ及び４８ｂの光軸ＡＸＡに沿った間隔（以下、アキシコン系４８の間隔ｄａｘという。）を制御できる。この間隔ｄａｘの制御によって、回折光学素子５Ａ等から射出された光軸ＡＸＡから離れた光束の照明瞳面ＩＰＡにおける光軸ＡＸＡに対して半径方向の位置を制御できる。一方、上記のズームレンズ４７の焦点距離ｆZLを制御することによって、照明瞳面ＩＰＡの照明光源の大きさを制御できる。なお、マイクロレンズアレイ４９の代わりにフライアイレンズを使用してもよい。
【００３５】
照明瞳面ＩＰＡを通過した照明光ＩＬＡは、図１の照明光学系ＩＬＳの第１リレーレンズ１６、レチクルブラインド１７、第２リレーレンズ１８、光路折り曲げ用のミラー１９、及びコンデンサ光学系２０に対応する光学系を含む後段光学系５０を介して、レチクル面ＲＡａの矩形の照明領域３６Ａを照明する。ビームエキスパンダ８Ａ〜回折光学素子５Ａ等までの光学部材、ターレット板４１、アキシコン系４８、ズームレンズ４７、マイクロレンズアレイ４９、及び後段光学系５０を含んで照明光学系ＩＬＳＡが構成されている。
【００３６】
また、レチクルステージＲＳＴＡ、投影光学系ＰＬＡ、及びウエハステージＷＳＴＡの構成は図１のレチクルステージＲＳＴ、投影光学系ＰＬ、及びウエハステージＷＳＴと同様である。照明領域３６Ａ内のパターンの投影光学系ＰＬＡによる像がウエハステージＷＳＴＡに保持されたウエハＷＡの一つのショット領域の露光領域３７Ａに形成される。
さらに、図２の主制御系３０Ａには、図１の記憶装置３３及び演算装置３４と同様の記憶装置３３Ａ及び演算装置３４Ａと、入出力を行うインタフェース（不図示）とが接続されている。主制御系３０Ａは、オペレーティングシステムを含み、演算装置３４Ａは、照明光源の形状を調整する照明光源調整用のプログラム（記憶装置３３Ａに記憶されている）を実行する。なお、主制御系３０Ａ及び演算装置３４Ａも一つのコンピュータのソフトウェア上の別の機能であってもよい。演算装置３４Ａのソフトウェア（照明光源調整用のプログラム）上の機能も、第１手段３４Ａａ、第２手段３４Ａｂ、第３手段３４Ａｃ、照明瞳面ＩＰＡの瞳輝度分布を求める第４手段３４Ａｄ、及び第５手段３４Ａｅに分かれている。第１手段３４Ａａ〜第５手段３４Ａｅの動作は、図１の第１手段３４ａ〜第５手段３４ｅの動作と同じである。
【００３７】
また、ウエハステージＷＳＴＡの上部のウエハＷＡの近傍の位置に、照明光学系ＩＬＳＡの照明瞳面ＩＰＡの瞳輝度分布を計測する輝度分布計測装置２５と同様の輝度分布計測装置２５Ａが設置されている。輝度分布計測装置２５Ａは、ピンホール板２５Ａａ、集光レンズ２５Ａｃ、及び２次元の撮像素子２５Ａｂを有する。撮像素子２５Ａｂの検出信号を演算装置３４Ａの第４手段３４Ａｄで処理することによって、照明瞳面ＩＰＡの瞳輝度分布（又は光量分布）を計測できる。
【００３８】
露光装置ＥＸＡによるウエハＷＡの露光時には、基本的な動作として、露光装置ＥＸと同様に、照明光学系ＩＬＳＡからの照明光ＩＬＡで照明されたレチクルＲＡのパターンが、ステップ・アンド・スキャン方式で投影光学系ＰＬＡを介してウエハＷＡの各ショット領域に走査露光される。
次に、本実施形態において、露光装置ＥＸ，ＥＸＡにおける照明瞳面ＩＰ，ＩＰＡの照明光源の形状を調整する方法の一例につき図５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３０及び３０Ａの制御のもとで演算装置３４及び３４Ａによって実行される。一例として、露光装置ＥＸ，ＥＸＡによってウエハＷ，ＷＡの各ショット領域に形成するパターンのうちで最も微細なパターンは、図３（Ａ）のパターンであるとする。図３（Ａ）の目標とするパターンは、ほぼ投影光学系ＰＬ，ＰＬＡの解像限界程度の線幅の部分を有するパターンであり、そのパターンの強度分布（空間像）をＸ方向、Ｙ方向に所定間隔でサンプリングしたときの値が所定の閾値を超える部分が黒点で表されている。
【００３９】
その目標とするパターンを形成するためのレチクルのパターン（マスクパターン）は、一例として透過率分布が図３（Ｃ）のようになり、位相分布が図３（Ｄ）のようになる位相シフト型のパターンである。この位相シフト型のパターンが図１のレチクルＲ及び図２のレチクルＲＡのパターン面にそれぞれ形成されている。また、図３（Ｃ）及び図３（Ｄ）のマスクパターンに対して最適化された照明瞳面における設計上の照明光源の形状（目標とする瞳輝度分布）の一例は、図３（Ｅ）のように２極状の分布である。図３（Ｅ）において、暗い部分ほど輝度（照度）が高く設定されている。また、照明瞳面ＩＰ及びＩＰＡにおいて、共通に、光軸を原点として直交座標系（ξ，η）を設定し、これらの瞳面上の任意の点の極座標を（ρ，θ）で表す。本実施形態では、ξ軸はＺ軸（レチクル面のＸ軸に対応する）に平行であり、η軸はＹ軸に平行である。なお、以下では照明光ＩＬ，ＩＬＡの偏光状態は例えば所定方向の直線偏光又は非偏光で一定であるとする。
【００４０】
その図３（Ｅ）の設計段階で目標とする瞳輝度分布をΨDESIGN（ξ，η）で表す。オペレータがその瞳輝度分布ΨDESIGN（ξ，η）の情報を露光装置ＥＸ，ＥＸＡの主制御系３０，３０Ａに供給し、これに応じて主制御系３０，３０Ａがそれぞれ照明制御系３１，３１Ａを介して照明瞳面ＩＰ，ＩＰＡにおける実際の瞳輝度分布Ψ（ξ，η）をその瞳輝度分布をΨDESIGN（ξ，η）に近づけようとしても、両者の間には乖離が生ずる。その実際の瞳輝度分布Ψ（ξ，η）とは、例えば輝度分布計測装置２５，２５Ａによって実際に計測される輝度分布である。
【００４１】
本実施形態では、所定のｉ個（ｉは２以上の整数）の画像変調パラメータＺj（ｊ＝１〜ｉ）を用いる画像変調操作Ｑをその目標とする瞳輝度分布ΨDESIGN（ξ，η）に施すことによって、その実際の瞳輝度分布Ψ（ξ，η）を次のモデルで表現する。
Ψ（ξ，η）≡Ｑ［ΨDESIGN（ξ，η），Ｚ1，Ｚ2，…，Ｚi］ …（１）
また、本実施形態では、その画像変調操作Ｑを、透過率変調ＴＱ、ディストーション変調ＤＩＱ、及びコンボリューション変調ＣＱの積で表すものとする。
【００４２】
その透過率変調ＴＱによって、式（１）は次のようになる。
Ψ（ξ，η）＝Ｔ（ξ，η）ΨDESIGN（ξ，η） …（２Ａ）
Ｔ（ξ，η）＝exp［ΣＺＣj・ｆj（ξ，η）］ …（２Ｂ）
ここで、式（２Ｂ）の積算（Σ）は添字jに関して行われる。また、式（２Ａ）のＴ（ξ，η）は正味の透過率分布関数を意味し、関数ｆj（ξ，η）は図４（Ａ）に示すｊ次（ここでは、ｊ＝１，２，…）のフリンジツェルニケ多項式（Fringe Zernike Function）（ツェルニケ多項式）を意味する。式（２Ｂ）の各次数の係数ＺＣjは、何も透過率変調がない場合に０になり、透過率は１になる。
【００４３】
次に、ディストーション変調ＤＩＱは、関数ｇｘ（ξ，η）及びｇｙ（ξ，η）を用いて、変調の前の瞳座標（ξ，η）を次のように変調後の瞳座標（ξ’，η’）に変換する。この変調前後の瞳座標の変化の一例（例えば糸巻型や樽型の変化）が図４（Ｃ）に示されている。
ξ’＝ξ＋ｇｘ（ξ，η） …（３Ａ）
η’＝η＋ｇｙ（ξ，η） …（３Ｂ）
本実施形態では、変調の関数ｇｘ（ξ，η）及びｇｙ（ξ，η）を、上述のツェルニケ多項式を用いて表現する。即ち、ディストーション変調ＤＩＱは、図４（Ｂ）のｊ次（j＝１，２，…）のディストーション多項式Dist-jで表される。図４（Ｂ）のＺｊはｊ次のツェルニケ多項式ｆj（ξ，η）を意味し、ＤＸ及びＤＹは、それぞれ瞳座標ξ及びηの成分にディストーション変調を行うことを意味している。例えば、４次のディストーション多項式（Dist-4）のみの変調があった場合、４次の係数ＤＣ4を用いて関数ｇｘ（ξ，η），ｇｙ（ξ，η）は次のようになる。
【００４４】
ｇｘ（ξ，η）＝ＤＣ4×ｆ2（ξ，η） …（４Ａ）
ｇｙ（ξ，η）＝ＤＣ4×｛−ｆ3（ξ，η）｝ …（４Ｂ）
従って、Ｄj（ξ，η）を図４（Ｂ）で定義されたｊ次のディストーション多項式（ベクトル表現）として、Ｄξ，Ｄηをそれぞれ瞳座標ξ，ηを対象にした単位ベクトルであるとすると、ｊ次の係数ＤＣjを用いて式（３Ａ）、（３Ｂ）は次のように表現できる。次式の積算（Σ）は添字ｊに関して行われる。
【００４５】
ξ’＝ΣＤＣj｛Ｄj（ξ，η）・Ｄξ｝ …（５Ａ）
η’＝ΣＤＣj｛Ｄj（ξ，η）・Ｄη｝ …（５Ｂ）
上述のように定義されたディストーション多項式を用いると、各次数の変調作用が互いに直交した操作に相当しているため、各次数の変調を互いに独立に扱うことができる。
次に、コンボリューション変調ＣＱは、例えば透過率ｔｘで半径ｔｒの円と、瞳輝度分布ΨDESIGN（ξ，η）とのコンボリューション演算で表される。
【００４６】
また、透過率変調ＴＱを表す式（２Ｂ）の係数ＺＣj、ディストーション変調ＤＩＱを表す式（５Ａ）及び（５Ｂ）の係数ＤＣj、並びにコンボリューション変調ＣＱを表す透過率ｔｒ及び半径ｔｒが、式（１）の画像変調操作Ｑの画像変調パラメータＺj（ｊ＝１〜ｉ）に相当する。
本実施形態では、図５のステップ１０２において、瞳輝度分布の設計段階の目標とする分布ΨDESIGN（ξ，η）に対する実際の（実測される）分布Ψ（ξ，η）の変化を表す式（１）の画像変調操作Ｑのモデルの情報として、画像変調パラメータＺj（ｊ＝１〜ｉ）、透過率変調ＴＱを表す各次数の式、及びディストーション変調ＤＩＱを表す各次数の式の情報が、オペレータによって、それぞれ主制御系３０，３０Ａを介して、記憶装置３３，３３Ａ内の第１ファイルＦ１，ＦＡ１に記録される。
【００４７】
次に、図１の第１の露光装置ＥＸでは、ステップ１０３の第１モード又はステップ１０４の第２モードのいずれかの処理モードを実行する。その第１モード及び第２モードのどちらを実行するかは、例えばオペレータが主制御系３０を介して演算装置３４の制御手段に通知する。前者のステップ１０３（第１モード）においては、露光装置ＥＸの第５手段３４ｅは、記憶装置３３の露光データファイルからレチクルＲのパターンに最適化された設計上の照明光源の形状（目標とする瞳輝度分布ΨDESIGN（ξ，η））の情報を読み出し、仮想的にデータ上で照明瞳面ＩＰにおける照明光源５１Ａの形状（瞳輝度分布）をその瞳輝度分布ΨDESIGN（ξ，η）に設定する。この設定された分布は、一例として図３（Ｅ）の分布になる。
【００４８】
この場合、画像変調パラメータＺj（ｊ＝１〜ｉ）だけでは、どのように照明制御系３１を介して空間光変調器１３の各ミラー要素３を駆動すると、照明光源５１Ａの形状がどのように変化するのか分からない。そこで、一例として、予め空間光変調器１３の多数のミラー要素３のうちの一部の例えば数１０個のミラー要素３を変調制御用のミラー要素としておき、これらのミラー要素の２軸の回りの傾斜角φｘｋ，φｙｋ（ｋ＝１〜ｐ１；ｐ１は２以上の整数）を、照明制御系３１を介して照明光源５１Ａの形状を調整するためのｐ個（ここではｐ＝２・ｐ１）の照明系変調パラメータｆＡｊ（ｊ＝１〜ｐ；ｐは４以上の整数）とみなす。照明系変調パラメータｆＡｊの初期値は、例えば目標とする瞳輝度分布内に光がほぼ均等に分布するように設定されている。なお、空間光変調器１３は、複雑な瞳輝度分布を高精度に設定できるため、例えば図１のリレー光学系１４を光軸ＡＸＩ方向に可動として、リレー光学系１４の移動量を照明系変調パラメータｆＢｊとみなすことも可能である。
【００４９】
そして、この第１モードにおいては、演算装置３４の第１手段３４ａは、上記の照明系変調パラメータｆＡｊの値を可変範囲の下限ｆＡｊＣ１に設定し、このときに照明瞳面ＩＰに形成される瞳輝度分布Ψ（ξ，η）を計算し、計算結果を第５手段３４ｅに供給する。第５手段３４ｅは、その計算された瞳輝度分布Ψ（ξ，η）における式（１）の画像変調パラメータＺjの値ＺjＣ１を算出し、算出結果を第１手段３４ａに供給する。
【００５０】
そして、第１手段３４ａが照明系変調パラメータｆＡｊを所定量だけ変化させてｆＡｊＣｋ（ｋ＝１，２，…）に設定して瞳輝度分布Ψ（ξ，η）を計算し、この計算結果から第５手段３４ｅが対応する画像変調パラメータＺjの値ＺjＣｋを算出する動作を、各照明系変調パラメータｆＡｊの所定ステップ量の間隔毎のほぼ全部の組み合わせで繰り返す。その後、第１手段３４ａは、照明系変調パラメータｆＡｊの値ｆＡｊＣｋと、対応する画像変調パラメータＺjの値ＺjＣｋとの全部の組み合わせを用いて、例えば最小自乗法によって、照明系変調パラメータｆＡｊと画像変調パラメータＺjとの関係を表す係数ａｊｋ（ｊ＝１〜１；ｋ＝１〜ｐ）を計算する。この結果、照明系変調パラメータｆＡｊを要素とするベクトル＜ｆＡｊ＞と、画像変調パラメータＺjを要素とするベクトル＜Ｚj＞とは、係数ａｊｋを要素とする行列（変換行列）Ａによって次のように表すことができる。
【００５１】
【００５２】
この式は、次の式と等価である。
＜Ｚj＞＝Ａ＜ｆＡｊ＞ …（７Ａ）
また、行列Ａに逆行列Ａ-1が存在するものとして、式（７Ａ）から照明系変調パラメータのベクトル＜ｆＡｊ＞は、画像変調パラメータのベクトル＜Ｚj＞から次のように計算できる。
【００５３】
＜ｆＡｊ＞＝Ａ-1＜Ｚj＞ …（７Ｂ）
なお、逆行列Ａ-1の係数は、例えば上記の計算結果から最小自乗法等によって決定してもよい。また、照明系変調パラメータｆＡｊと画像変調パラメータＺjとの関係は、２次以上の演算式等で表すことも可能である。式（７Ａ）及び（７Ｂ）の関係式は、記憶装置３３の第１ファイルＦ１に記録される。その後、動作はステップ１０６に移行する。
一方、ステップ１０４（第２モード）においては、演算装置３４の第５手段３４ｅが記憶装置３３の露光データファイルから、レチクルＲのパターン用の目標とする瞳輝度分布ΨDESIGN（ξ，η）の情報を読み出し、仮想的にデータ上で照明瞳面ＩＰの瞳輝度分布をその目標とする分布に設定する。
【００５４】
そして、図１において、レチクルステージＲＳＴにレチクルＲの代わりに素通しのガラス板をロードし、ウエハステージＷＳＴを駆動して露光領域３７に輝度分布計測装置２５の受光部を移動する。さらに、演算装置３４の第１手段３４ａは、上記の照明系変調パラメータｆＡｊの値を可変範囲の下限ｆＡｊＣ１に設定し、この値を主制御系３０を介して照明制御系３１に設定し、照明光ＩＬの照射を開始させる。この状態で、輝度分布計測装置２５及び演算装置３４の第４手段３４ｄによって、照明光源５１Ａの形状（式（１）の実際の瞳輝度分布Ψ（ξ，η））を計測し、計測結果を第５手段３４ｅに供給する。第５手段３４ｅは、その計測された瞳輝度分布Ψ（ξ，η）における式（１）の画像変調パラメータＺjの値ＺjＣ１を算出し、算出結果を第１手段３４ａに供給する。
【００５５】
そして、第１手段３４ａが照明系変調パラメータｆＡｊを所定量だけ変化させてｆＡｊＣｋ（ｋ＝１，２，…）に設定し、これに応じて照明制御系３１が照明光源５１Ａの形状を変化させた後に、輝度分布計測装置２５を介して瞳輝度分布Ψ（ξ，η）を実測する。さらに、この実測結果から第５手段３４ｅが対応する画像変調パラメータＺjの値ＺjＣｋを算出する動作を、各照明系変調パラメータｆＡｊの所定ステップ量の間隔毎のほぼ全部の組み合わせで繰り返す。その後、第１手段３４ａは、照明系変調パラメータｆＡｊの値ｆＡｊＣｋと、対応する画像変調パラメータＺjの値ＺjＣｋとの全部の組み合わせを用いて、例えば最小自乗法によって、照明系変調パラメータｆＡｊを要素とするベクトル＜ｆＡｊ＞と、画像変調パラメータＺjを要素とするベクトル＜Ｚj＞との変換関係を示す式（６）（即ち式（７Ａ））の行列Ａの係数ａｊｋを計算する。さらに、第１手段３４ａは、式（７Ｂ）の逆行列Ａ-1の係数も計算し、式（７Ａ）及び（７Ｂ）の関係式を、記憶装置３３の第１ファイルＦ１に記録する。その後、動作はステップ１０６に移行する。
【００５６】
次のステップ１０６において、第１の露光装置ＥＸでは、実際の瞳輝度分布Ψ（ξ，η）を、目標とする瞳輝度分布ΨDESIGN（ξ，η）に設定するために、式（１）の画像変調パラメータＺjの値は、式（１）の画像変調Ｑが実質的に１になるような初期値Ｚ０jに設定される。そして、演算装置３４の第２手段３４ｂは、その初期値Ｚ０jを式（７Ｂ）のベクトル＜Ｚj＞に設定して対応する照明系変調パラメータのベクトル＜ｆＡｊ＞の値ｆＡ０ｊを計算する。その後、照明系変調パラメータｆＡｊの値ｆＡ０ｊは主制御系３０及び演算装置３４の第３手段３４ｃに供給され、その値ｆＡ０ｊに基づいて主制御系３０が照明制御系３１を介して瞳輝度分布を設定する。これによって、実際の瞳輝度分布は、容易に目標とする分布に設定される。
【００５７】
そして、一例として、レチクルステージＲＳＴにレチクルＲをロードし、ウエハステージＷＳＴにフォトレジストが塗布されたウエハＷをロードし、照明光ＩＬの照射を開始して、レチクルＲのパターンの像をウエハＷの各ショット領域に露光してテストプリントを行う。その後、ウエハＷの現像を行って得られるレジストパターンの形状（線幅等）を例えば走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で計測する。
【００５８】
次のステップ１０８において、計測されたレジストパターンの線幅等が目標値に対して許容範囲内でない場合には、ステップ１１０に移行する。ステップ１１０において、演算装置３４の第３手段３４ｃは、照明系変調パラメータｆＡｊの値をその初期値ｆＡ０ｊから僅かに変化させ、対応する画像変調パラメータＺjの値を式（６）から計算し、この計算結果を式（１）に適用して変化後の瞳輝度分布Ψ（ξ，η）’を予測する。そして、一例として、第３手段３４ｃは、その予測される瞳輝度分布Ψ（ξ，η）’と変化前の瞳輝度分布Ψ（ξ，η）との変化量を求める。そして、第３手段３４ｃは、照明系変調パラメータｆＡｊの値を僅かに変化させてその変化量を求める動作を繰り返し、その変化量が所定範囲の変化量となるときの照明系変調パラメータｆＡｊの値ｆＡ１ｊを求め、このときの照明系変調パラメータｆＡｊの値ｆＡ１ｊ及びこれに対応して式（６）から計算される画像変調パラメータＺjの第１組の値ＺＶjを記憶装置３３の第１ファイルＦ１に記録する。その後、動作はステップ１０６に移行する。
【００５９】
この段階のステップ１０６においては、ステップ１１０で設定された照明系変調パラメータｆＡｊの値ｆＡ１ｊに基づいて、主制御系３０が照明制御系３１を介して瞳輝度分布を設定する。その後、テストプリントが行われた後、ステップ１０８で露光結果が許容範囲内かどうかが判定される。そして、ステップ１０８で、露光結果が許容範囲内である場合には、動作はステップ１１２に移行する。この露光結果が許容範囲内である場合の、照明瞳面ＩＰにおける照明光源５１Ａの形状（実際の瞳輝度分布Ψ（ξ，η））は、図３（Ｆ）に示すように、一例として図３（Ｅ）の設計上の目標とする分布とは異なっている。
【００６０】
ステップ１１２において、主制御系３０は、記憶装置３３の第１ファイルＦ１から読み出した画像変調パラメータＺjの第１組の値ＺＶjを、不図示の通信回線を介して第２の露光装置ＥＸＡの主制御系３０Ａに送信する。送信された値は、第２の露光装置ＥＸの記憶装置３３Ａの第２ファイルＦＡ２に記録される。この後、第１の露光装置ＥＸは、一例として、その設定された瞳輝度分布（照明条件）のもとで、レチクルＲのパターンの投影光学系ＰＬによる像を所定ロット数のウエハＷの各ショット領域に露光する。そのときのデフォーカス量ΔＺが０のときの空間像の一例が図３（Ｂ）に示されている。
【００６１】
次に、図２の第２の露光装置ＥＸＡでは、ステップ１１３の第１モード又はステップ１１４の第２モードのいずれかの処理モードを実行する。その第１モード及び第２モードのどちらを実行するかは、例えばオペレータが主制御系３０Ａを介して演算装置３４Ａの制御手段に通知する。前者のステップ１１３（第１モード）においては、露光装置ＥＸＡの第５手段３４Ａｅは、記憶装置３３Ａの露光データファイルからレチクルＲＡのパターンに最適化された設計上の照明光源の形状（目標とする瞳輝度分布ΨDESIGN（ξ，η））の情報を読み出し、仮想的にデータ上で照明瞳面ＩＰＡにおける照明光源５１Ｂの形状（瞳輝度分布）をその瞳輝度分布ΨDESIGN（ξ，η）に設定する。
【００６２】
この場合、本実施形態では、上述の照明光学系ＩＬＳＡ中のズームレンズ４７の焦点距離ｆZL、ズームレンズ４７のデフォーカス量ΔＦZL、及びアキシコン系４８の間隔ｄａｘを、照明制御系３１Ａを介して照明光源５１Ｂの形状を調整するためのｑ個（ここではｑ＝３）の照明系変調パラメータｆＢｊ（ｊ＝１〜ｑ）とみなす。なお、例えば回折光学素子を特性が僅かに異なる２つの回折光学素子の接合として、照明光ＩＬでその２つの回折光学素子の境界領域を照明し、その境界領域内の２つの回折光学素子の面積比ｒを可変とし、この面積比ｒを照明系変調パラメータｆＢｊの一つとしてもよい。
【００６３】
そして、この第１モードにおいては、ステップ１０３と同様に、演算装置３４Ａの第１手段３４Ａａは、照明系変調パラメータｆＢｊを次第に異なる値ｆＢｊＣｋ（ｋ＝０，１，…）に設定して瞳輝度分布Ψ（ξ，η）を計算し、この計算結果から第５手段３４Ａｅが対応する画像変調パラメータＺjの値ＺjＣｋＡを算出する動作を、各照明系変調パラメータｆＢｊの所定ステップ量の間隔毎のほぼ全部の組み合わせで繰り返す。そして、第１手段３４Ａａは、照明系変調パラメータｆＢｊの値ｆＢｊＣｋと、対応する画像変調パラメータＺjの値ＺjＣｋＡとの全部の組み合わせを用いて、例えば最小自乗法によって、照明系変調パラメータｆＢｊと画像変調パラメータＺjとの関係を表す係数ｂｊｋ（ｊ＝１〜１；ｋ＝１〜ｑ）を計算する。この結果、照明系変調パラメータｆＢｊを要素とするベクトル＜ｆＢｊ＞と、画像変調パラメータＺjを要素とするベクトル＜Ｚj＞とは、係数ｂｊｋを要素とする行列Ｂによって次のように表すことができる。
【００６４】
【００６５】
この式は、次の式と等価である。
＜Ｚj＞＝Ｂ＜ｆＢｊ＞ …（９Ａ）
また、行列Ｂに逆行列Ｂ-1が存在するものとして、式（９Ａ）から照明系変調パラメータのベクトル＜ｆＢｊ＞は、画像変調パラメータのベクトル＜Ｚj＞を用いて次のように計算できる。
【００６６】
＜ｆＢｊ＞＝Ｂ-1＜Ｚj＞ …（９Ｂ）
なお、逆行列Ｂ-1の係数は、例えば実測値から最小自乗法等によって決定してもよい。また、照明系変調パラメータｆＢｊと画像変調パラメータＺjとの関係は、２次以上の演算式等で表すことも可能である。式（９Ａ）及び（９Ｂ）の関係式は、記憶装置３３Ａの第１ファイルＦＡ１に記録される。その後、動作はステップ１１６に移行する。
【００６７】
一方、ステップ１１４（第２モード）においては、演算装置３４Ａの第５手段３４Ａｅが記憶装置３３Ａの露光データファイルから、レチクルＲＡのパターン用の目標とする瞳輝度分布ΨDESIGN（ξ，η）の情報を読み出し、仮想的にデータ上で照明瞳面ＩＰＡの瞳輝度分布をその目標とする分布に設定する。
【００６８】
そして、図２において、ステップ１０４と同様に、レチクルステージＲＳＴＡにレチクルＲＡの代わりに素通しのガラス板をロードし、ウエハステージＷＳＴＡを駆動して露光領域３７Ａに輝度分布計測装置２５Ａの受光部を移動する。そして、演算装置３４Ａの第１手段３４Ａａが照明系変調パラメータｆＢｊを次第に異なる値ｆＢｊＣｋ（ｋ＝０，１，…）に設定し、これに応じて照明制御系３１Ａが照明光源５１Ｂの形状を変化させた後に、輝度分布計測装置２５Ａを介して瞳輝度分布Ψ（ξ，η）を実測する。さらに、この実測結果から第５手段３４Ａｅが対応する画像変調パラメータＺjの値ＺjＣｋＡを算出する動作を、各照明系変調パラメータｆＢｊの所定ステップ量の間隔毎のほぼ全部の組み合わせで繰り返す。その後、第１手段３４Ａａは、照明系変調パラメータｆＢｊの値ｆＢｊＣｋと、対応する画像変調パラメータＺjの値ＺjＣｋＡとの全部の組み合わせを用いて、例えば最小自乗法によって、照明系変調パラメータｆＢｊと画像変調パラメータＺjとの関係を表す係数ｂｊｋ（ｊ＝１〜１；ｋ＝１〜ｑ）を計算する。この結果、照明系変調パラメータｆＢｊを要素とするベクトル＜ｆＢｊ＞と、画像変調パラメータＺjを要素とするベクトル＜Ｚj＞とは、係数ｂｊｋを要素とする行列Ｂによって上記の式（８）又は式（９Ａ）のように表すことができる。
【００６９】
また、行列Ｂに逆行列Ｂ-1が存在するものとして、式（９Ａ）から照明系変調パラメータのベクトル＜ｆＢｊ＞は、画像変調パラメータのベクトル＜Ｚj＞を用いて上記の式（９Ｂ）のように計算できる。式（９Ａ）及び（９Ｂ）の関係式は、記憶装置３３Ａの第１ファイルＦＡ１に記録される。その後、動作はステップ１１６に移行する。
【００７０】
その後、ステップ１１６において、照明瞳面ＩＰＡの瞳輝度分布を第１の露光装置ＥＸの照明瞳面ＩＰの瞳輝度分布に合わせるために、演算装置３４Ａの第２手段３４Ａｂは記憶装置３３Ａの第２ファイルＦＡ２から、第１の露光装置ＥＸで計測された画像変調パラメータＺjの第１組の値ＺＶjを読み出し、この値ＺＶjを式（９Ｂ）のベクトル＜Ｚj＞に設定して対応する照明系変調パラメータのベクトル＜ｆＢｊ＞の第２組の値ｆＢＶｊを計算する。
【００７１】
次のステップ１１８において、照明系変調パラメータｆＢｊの値ｆＢＶｊは主制御系３０Ａに供給され、その値ｆＢＶｊに基づいて主制御系３０Ａが照明制御系３１Ａ（駆動部４２Ａ〜４２Ｃ）を介して瞳輝度分布を設定する。これによって、実際の照明光源５１Ｂの瞳輝度分布は、図３（Ｆ）に示すように、目標とする分布に近い分布で、かつ第１の露光装置ＥＸによって設定されている分布に近い分布に設定される。
【００７２】
次のステップ１２０において、第２の露光装置ＥＸＡは、その設定された瞳輝度分布（照明条件）のもとで、レチクルＲＡのパターンの投影光学系ＰＬＡによる像を所定ロット数のウエハＷＡの各ショット領域に露光する。
このステップ１２０（露光工程）では、他のレチクルのパターンを露光する場合にも、上述のように、露光装置ＥＸＡの瞳輝度分布を露光装置ＥＸの瞳輝度分布に合わせておいてもよい。この場合、露光装置ＥＸ，ＥＸＡを含む複数の露光装置を用いてミックス・アンド・マッチ方式で所定ロット数のウエハにパターンを露光することも可能である。この際に露光装置ＥＸ，ＥＸＡは瞳輝度分布（照明条件）がほぼ同じであるため、重ね合わせ精度等を向上できる。
【００７３】
本実施形態の効果等は以下の通りである。
（１）本実施形態の露光装置ＥＸＡにおいて、ウエハＷＡにパターンを形成するための照明光源５１Ｂの形状（光源形状）を調整する光源調整方法は、目標とする光源形状に対する実際の光源形状の変化を表す画像変調パラメータＺj（ｊ＝１〜ｉ）（第１のパラメータ群）を設定するステップ１０２と、照明光源５１Ｂ（第１の照明光源）を形成し、照明系変調パラメータｆＢｊ（ｊ＝１〜ｑ）で調整量が表される駆動部４２Ａ〜４２Ｃ（調整機構）を介して照明光源５１Ｂの形状が調整される照明光学系ＩＬＳＡ（第１の照明系）に関して、画像変調パラメータＺjと照明系変調パラメータｆＢｊとの間の変換の行列Ｂを求めるステップ１１３（又は１１４）と、その行列Ｂを用いて、照明系変調パラメータｆＢｊの値を求めるステップ１１０と、その照明系変調パラメータｆＢｊの値に応じて照明光学系ＩＬＳＡの駆動部４２Ａ〜４２Ｃ（照明制御系３１Ａ）を調整するステップ１１８と、を含む。
【００７４】
また、本実施形態の記憶装置３３Ａに記憶されている光源調整用のプログラムは、ウエハＷＡにパターンを形成するための照明光源５１Ｂの形状（光源形状）を調整するために、演算装置３４Ａ及び記憶装置３３Ａを含むコンピュータを以下のように機能させている。即ち、そのコンピュータは、画像変調パラメータＺj（第１のパラメータ群）の情報を記憶する記憶装置３３Ａ（第１記憶手段）、照明系変調パラメータｆＢｊで調整量が表される駆動部４２Ａ〜４２Ｃを介して照明光源５１Ｂの形状が調整される照明光学系ＩＬＳＡに関して、画像変調パラメータＺjと照明系変調パラメータｆＢｊとの間の変換の行列Ｂを求める第１手段３４Ａａ、及びその行列Ｂを用いて、その照明系変調パラメータｆＢｊの値を求める第２手段３４ｂとして機能している。
【００７５】
また、本実施形態の露光装置ＥＸＡは、照明光ＩＬＡを照射してウエハＷＡにパターンを形成する露光装置であって、画像変調パラメータＺjの情報を記憶する記憶装置３３Ａと、照明光源５１Ｂを形成し、照明系変調パラメータｆＢｊで調整量が表される駆動部４２Ａ〜４２Ｃを有し、駆動部４２Ａ〜４２Ｃによって照明光源５１Ｂの形状が調整される照明光学系ＩＬＳＡと、駆動部４２Ａ〜４２Ｃの駆動量に対応する照明系変調パラメータｆＢｊの値を求める演算装置３４Ａと、その値に応じて駆動部４２Ａ〜４２Ｃ（照明制御系３１Ａ）を駆動する主制御系３０Ａと、を備えている。そして、演算装置３４Ａは、画像変調パラメータＺjと照明系変調パラメータｆＢｊとの間の変換の行列Ｂを求め、その行列Ｂを用いて、照明系変調パラメータｆＢｊの値を求めている。
【００７６】
本実施形態によれば、目標とする光源形状に対する実際の光源形状の変化を表す画像変調パラメータＺjと、照明系変調パラメータｆＢｊとの変換関係（行列Ｂ）を求めているため、その照明系変調パラメータｆＢｊの値からその変換関係を用いて、画像変調パラメータＺjを介して実際の光源形状を定量的に正確に予測できる。従って、その予測される光源形状に基づいて、照明系変調パラメータｆＢｊの値を求め、この値に従って照明光学系ＩＬＳＡの駆動部４２Ａ〜４２Ｃを調整することによって、照明光学系ＩＬＳＡの照明光源の形状を必要な形状（例えば目標とする形状）に容易に調整できる。
【００７７】
なお、その変換関係（行列Ｂ）に基づいて照明系変調パラメータｆＢｊの値を求める動作としては、例えば図５のステップ１１０（第３手段３４ｃの動作）と同様に、照明系変調パラメータｆＢｊの種々の値に対してそれぞれ式（８）から画像変調パラメータＺjを計算し、この計算結果から式（１）より瞳輝度分布Ψ（ξ，η）を計算し、この計算結果の分布が必要な分布に許容範囲内で合致するときの照明系変調パラメータｆＢｊの値を求める動作でもよい。
【００７８】
（２）また、本実施形態の光源調整方法は、照明光源５１Ａ（第２の照明光源）を形成する照明光学系ＩＬＳ（第２の照明系）に関して、目標とする光源形状に対する照明光源５１Ａの形状の変化を表す画像変調パラメータＺjの第１組の値ＺＶjを求めるステップ１１２と、照明光源５１Ｂの形状を照明光源の形状５１Ａに合わせるために、その行列Ｂを用いて、その第１組の値ＺＶjに対応する照明系変調パラメータｆＢｊの第２組の値ｆＢＶｊを求めるステップ１１０と、を含んでいる。
【００７９】
また、本実施形態の光源調整用のプログラムは、そのコンピュータを、照明光学系ＩＬＳに関して、画像変調パラメータＺjの第１組の値ＺＶjを記憶する記憶装置３３Ａ（第２記憶手段）、及び照明光源５１Ｂの形状を照明光源５１Ａの形状に合わせるために、その行列Ｂを用いて、その第１組の値ＺＶjに対応する照明系変調パラメータｆＢｊの第２組の値ｆＢＶｊを求める第２手段３４ｂとして機能させている。
また、本実施形態の露光装置ＥＸＡは、照明光学系ＩＬＳに関して、画像変調パラメータＺjの第１組の値ＺＶjを記憶する記憶装置３３Ａを備え、演算装置３４Ａは、照明光源５１Ｂの形状を照明光源５１Ａの形状に合わせるために、その行列Ｂを用いて、その第１組の値ＺＶjに対応する照明系変調パラメータｆＢｊの第２組の値ｆＢＶｊを求めている。
【００８０】
本実施形態によれば、照明系変調パラメータｆＢｊの第２組の値ｆＢＶｊに従って照明光学系ＩＬＳＡの駆動部４２Ａ〜４２Ｃを調整することによって、照明光学系ＩＬＳＡの照明光源の形状を照明光学系ＩＬＳの照明光源の形状（目標とする形状）に容易に調整できる。
（３）また、本実施形態において、その実際の光源形状とは、例えば実際に計測された光源形状である。
【００８１】
（４）また、本実施形態の露光装置ＥＸＡを用いる露光方法は、本実施形態の光源調整方法によって照明光源５１Ｂの形状が調整された照明光学系ＩＬＳＡからの照明光ＩＬによってパターンをウエハＷＡに形成するものである。
【００８２】
この露光方法によれば、露光装置ＥＸＡの照明条件（照明光源の形状）を容易に目標とする照明条件に設定して露光を行うことができる。
なお、上記の実施形態では、ステップ１１６，１１８において、或るパターンをウエハに形成する際の露光装置ＥＸＡの照明光源５１Ｂの形状を、露光装置ＥＸの照明光源５１Ａの形状に合わせている。この他に、例えば露光装置ＥＸの光学的近接効果による誤差であるＯＰＥ（Optical Proximity Error ）が図６の曲線５２Ａで表されるように、露光装置ＥＸの照明光源５１Ａの形状が設定されている場合に、この照明光源５１Ａの形状に露光装置ＥＸＡの照明光源５１Ｂの形状（瞳輝度分布Ψ（ξ，η））を合わせてもよい。図６において、横軸は転写されるパターンのウエハ上でのピッチ（ｎｍ）、縦軸は対応するピッチのパターンの線幅の誤差ＯＰＥΔ（pitch）（ｎｍ）である。これによって、露光装置ＥＸＡのＯＰＥが図６の曲線５２Ｂで表されるように露光装置ＥＸのＯＰＥに近づくように設定される。
【００８３】
なお、上記の実施形態では、以下のような変形が可能である。
上記の実施形態では、画像変調パラメータＺjとして、透過率変調を表すツェルニケ多項式の係数ＺＣj、ディストーション変調ＤＩＱを表すディストーション多項式の係数ＤＣj、並びにコンボリューション変調ＣＱを表すパラメータを使用している。しかしながら、画像変調パラメータＺjとしては、ツェルニケ多項式及びディストーション多項式の少なくとも一方の係数を用いてもよい。さらに、画像変調パラメータＺjとしては、他の任意のパラメータを使用してもよい。
【００８４】
また、上記の実施形態では、第２の露光装置ＥＸＡの照明光学系ＩＬＳＡの照明系変調パラメータｆＢｊは、ズームレンズ４７の焦点距離ｆZL及びデフォーカス量ΔＦZL、アキシコン系４８の間隔ｄａｘ、並びに照射面積内の２つの回折光学素子の面積比ｒを使用している。しかしながら、照明光学系ＩＬＳＡの照明系変調パラメータｆＢｊとしては、ズームレンズ４７の焦点距離ｆZL及びアキシコン系４８の間隔ｄａｘを含むだけでもよく、さらにアキシコン系４８を省略した場合には、ズームレンズ４７の焦点距離ｆZLを含むだけでもよい。
【００８５】
また、上記の実施形態では、第１の露光装置ＥＸの照明光学系ＩＬＳは、空間光変調器１３を用いて照明瞳面ＩＰ上の照明光源の形状を設定している。しかしながら、照明光学系ＩＬＳでも、複数個の回折光学素子から選択された回折光学素子を用いて照明瞳面ＩＰ上の照明光源の形状（瞳輝度分布）を設定してもよい。この場合には、照明光学系ＩＬＳの照明系変調パラメータｆＡｊは、第２の露光装置ＥＸＡの照明系変調パラメータｆＢｊと同じでもよい。
【００８６】
また、上記の実施形態では、第２の露光装置ＥＸＡの照明光学系ＩＬＳＡは、回折光学素子５Ａ，５Ｄ等を用いて照明瞳面ＩＰＡ上の照明光源の形状を設定している。しかしながら、照明光学系ＩＬＳＡでも、空間光変調器１３を用いて照明瞳面ＩＰＡ上の照明光源の形状（瞳輝度分布）を設定してもよい。この場合には、照明光学系ＩＬＳＡの照明系変調パラメータｆＢｊは、第１の露光装置ＥＸの照明系変調パラメータｆＡｊと同じでもよい。
【００８７】
また、上記の実施形態の露光装置ＥＸ，ＥＸＡは輝度分布計測装置２５，２５Ａを備えている。しかしながら、輝度分布計測装置２５，２５Ａの代わりにウエハステージＷＳＴ，ＷＳＴＡ又はレチクルステージＲＳＴ，ＲＳＴＡに着脱式の輝度分布計測装置を使用してもよい。
また、照明光学系ＩＬＳ及びＩＬＳＡは、オプティカルインテグレータとしてフライアイレンズ１５及びマイクロレンズアレイ４９（フライアイインテグレータ）の代わりにロッドレンズ（内面反射型インテグレータ）を用いて構成してもよい。
【００８８】
また、上記の実施形態の露光方法又は露光装置ＥＸＡ（又は露光装置ＥＸ，ＥＸＡ）を用いて半導体デバイス等の電子デバイスを製造する場合、電子デバイスは、図７に示すように、電子デバイスの機能・性能設計を行うステップ２２１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２２２、デバイスの基材である基板（ウエハ）を製造してレジストを塗布するステップ２２３、前述した実施形態の露光方法又は露光装置によりマスクのパターンを基板（感応基板）に露光する工程、露光した基板を現像する工程、現像した基板の加熱（キュア）及びエッチング工程などを含む基板処理ステップ２２４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程などの加工プロセスを含む）２２５、並びに検査ステップ２２６等を経て製造される。
【００８９】
従って、このデバイス製造方法の基板処理ステップ２２４は、上記の実施形態の露光方法又は露光装置を用いて所定のパターンを基板に形成する露光工程と、そのパターンが形成された基板を処理する工程とを含んでいる。その露光方法又は露光装置によれば、複数の露光装置の照明条件を容易に合わせることができるため、電子デバイスを効率的に高精度に製造できる。
【００９０】
なお、本発明は、上述の走査露光型の露光装置で露光する場合の他に、ステッパー等の一括露光型の露光装置で露光する場合にも適用できる。さらに、本発明は、例えば米国特許出願公開第２００７／２４２２４７号明細書、又は欧州特許出願公開第１４２０２９８号明細書等に開示されている液浸型露光装置で露光する場合にも適用できる。また、本発明は、投影光学系を使用しないプロキシミティ方式の露光装置にも適用可能である。
【００９１】
また、本発明は、半導体デバイスの製造プロセスへの適用に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置の製造プロセスや、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、ＭＥＭＳ(Microelectromechanical Systems：微小電気機械システム)、薄膜磁気ヘッド、及びＤＮＡチップ等の各種デバイスの製造プロセスにも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク（フォトマスク、レチクル等）をフォトリソグラフィ工程を用いて製造する際の、製造工程にも適用することができる。
【００９２】
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００９３】
ＥＸ，ＥＸＡ…露光装置、Ｒ，ＲＡ…レチクル、ＰＬ，ＰＬＡ…投影光学系、Ｗ，ＷＡ…ウエハ、ＩＬＳ，ＩＬＳＡ…照明光学系、ＩＰ，ＩＰＡ…照明瞳面、５Ａ，５Ｄ…回折光学素子、１３…空間光変調器、２５，２５Ａ…輝度分布計測装置、３０，３０Ａ…主制御系、３４，３４Ａ…演算装置、５１Ａ，５１Ｂ…照明光源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体にパターンを形成するための照明光源の形状である光源形状を調整する光源調整方法であって、
目標とする光源形状に対する実際の光源形状の変化を表す第１のパラメータ群を設定することと、
第１の照明光源を形成し、第２のパラメータ群で調整量が表される調整機構を介して前記第１の照明光源の形状が調整される第１の照明系に関して、前記第１のパラメータ群と前記第２のパラメータ群との変換関係を求めることと、
前記変換関係に基づいて前記第２のパラメータ群の値を求めることと、
前記第２のパラメータ群の値に応じて前記調整機構を調整することと、
を含む光源調整方法。
【請求項２】
前記第１の変換関係に基づいて前記第２のパラメータ群の値を求めることは、
第２の照明光源を形成する第２の照明系に関して、目標とする光源形状に対する前記第２の照明光源の形状の変化を表す前記第１のパラメータ群の第１組の値を求めることと、
前記第１の照明光源の形状を前記第２の照明光源の形状に合わせるために、前記変換関係を用いて、前記第１のパラメータ群の前記第１組の値に対応する前記第２のパラメータ群の第２組の値を求めることと、
を含む請求項１に記載の光源調整方法。
【請求項３】
前記第１のパラメータ群は、ツェルニケ多項式及びディストーション多項式の少なくとも一方の係数を含む請求項１又は２に記載の光源調整方法。
【請求項４】
前記第１の照明系は、光の角度分布を制御する角度分布制御素子、該角度分布制御素子からの光を前記第２の照明光源に導くズーム光学系、及び前記ズーム光学系中に配置されて間隔が可変の１対のアキシコンを含み、
前記第２のパラメータ群は、前記ズーム光学系の焦点距離及び前記１対のアキシコンの間隔を含む請求項１〜３のいずれか一項に記載の光源調整方法。
【請求項５】
前記光源形状は、物体にパターンを形成するための照明光を射出する光学系の瞳面上での前記照明光の強度分布により規定される請求項１〜４のいずれか一項に記載の光源調整方法。
【請求項６】
前記変換関係を求めることは、前記第２のパラメータ群の値の複数の組み合わせに対して前記第１の照明光源の形状を計算することを含む請求項１〜５のいずれか一項に記載の光源調整方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の光源調整方法によって光源形状が調整された前記第１の照明系からの照明光によってパターンを物体に形成する露光方法。
【請求項８】
物体にパターンを形成するための照明光源の形状である光源形状を調整するためにコンピュータを、
目標とする光源形状に対する実際の光源形状の変化を表す第１のパラメータ群の情報を記憶する第１の記憶手段、
第１の照明光源を形成し、第２のパラメータ群で調整量が表される調整機構を介して前記第１の照明光源の形状が調整される第１の照明系に関して、前記第１のパラメータ群と前記第２のパラメータ群との変換関係を求める第１手段、及び
前記変換関係に基づいて前記第２のパラメータ群の値を求める第２手段、
として機能させるための光源調整用のプログラム。
【請求項９】
前記コンピュータを
第２の照明光源を形成する第２の照明系に関して、目標とする光源形状に対する前記第２の照明光源の形状の変化を表す前記第１のパラメータ群の第１組の値を記憶する第２の記憶手段として機能させるとともに、
前記第２手段は、前記第１の照明光源の形状を前記第２の照明光源の形状に合わせるために、前記変換関係を用いて、前記第１のパラメータ群の前記第１組の値に対応する前記第２のパラメータ群の第２組の値を求める請求項８に記載の光源調整用のプログラム。
【請求項１０】
前記第１のパラメータ群は、ツェルニケ多項式及びディストーション多項式の少なくとも一方の係数を含む請求項８又は９に記載の光源調整用のプログラム。
【請求項１１】
前記第１の照明系は、光の角度分布を制御する角度分布制御素子、該角度分布制御素子からの光を前記第２の照明光源に導くズーム光学系、及び前記ズーム光学系中に配置されて間隔が可変の１対のアキシコンを含み、
前記第２のパラメータ群は、前記ズーム光学系の焦点距離及び前記１対のアキシコンの間隔を含む請求項８〜１０のいずれか一項に記載の光源調整用のプログラム。
【請求項１２】
照明光を照射して物体にパターンを形成する露光装置であって、
前記照明光が射出される照明光源の形状である光源形状に関して、目標とする光源形状に対する実際の光源形状の変化を表す第１のパラメータ群の情報を記憶する記憶装置と、
第１の照明光源を形成し、第１のパラメータ群で調整量が表される調整機構を有し、前記調整機構によって前記第１の照明光源の形状が調整される第１の照明系と、
前記調整機構の駆動量に対応する前記第１のパラメータ群の値を求める演算装置と、
前記第１のパラメータ群の値に応じて前記調整機構を駆動する制御装置と、を備え、
前記演算装置は、
前記第１のパラメータ群と前記第２のパラメータ群との変換関係を求め、
前記変換関係を用いて、前記第２のパラメータ群の値を求める露光装置。
【請求項１３】
前記記憶装置は、第２の照明光源を形成する第２の照明系に関して、目標とする光源形状に対する前記第２の照明光源の形状の変化を表す前記第１のパラメータ群の第１組の値を記憶し、
前記演算装置は、前記第１の照明光源の形状を前記第２の照明光源の形状に合わせるために、前記変換関係を用いて、前記第１のパラメータ群の前記第１組の値に対応する前記第２のパラメータ群の第２組の値を求める請求項１２に記載の露光装置。
【請求項１４】
前記第１のパラメータ群は、ツェルニケ多項式及びディストーション多項式の少なくとも一方の係数を含む請求項１２又は１３に記載の露光装置。
【請求項１５】
前記第１の照明系は、光の角度分布を制御する角度分布制御素子、該角度分布制御素子からの光を前記第１の照明光源に導くズーム光学系、及び前記ズーム光学系中に配置されて間隔が可変の１対のアキシコンを含み、
前記第２のパラメータ群は、前記ズーム光学系の焦点距離及び前記１対のアキシコンの間隔を含む請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１６】
前記光源形状は、物体にパターンを形成するための照明光を射出する光学系の瞳面上での前記照明光の強度分布により規定され、
前記第１の照明光源の形状を計測する計測装置を備える請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１７】
請求項７に記載の露光方法を用いて物体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処理することと、
を含むデバイス製造方法。
【請求項１８】
請求項１２〜１６のいずれか一項に記載の露光装置を用いて物体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処理することと、
を含むデバイス製造方法。
【請求項１】
物体にパターンを形成するための照明光源の形状である光源形状を調整する光源調整方法であって、
目標とする光源形状に対する実際の光源形状の変化を表す第１のパラメータ群を設定することと、
第１の照明光源を形成し、第２のパラメータ群で調整量が表される調整機構を介して前記第１の照明光源の形状が調整される第１の照明系に関して、前記第１のパラメータ群と前記第２のパラメータ群との変換関係を求めることと、
前記変換関係に基づいて前記第２のパラメータ群の値を求めることと、
前記第２のパラメータ群の値に応じて前記調整機構を調整することと、
を含む光源調整方法。
【請求項２】
前記第１の変換関係に基づいて前記第２のパラメータ群の値を求めることは、
第２の照明光源を形成する第２の照明系に関して、目標とする光源形状に対する前記第２の照明光源の形状の変化を表す前記第１のパラメータ群の第１組の値を求めることと、
前記第１の照明光源の形状を前記第２の照明光源の形状に合わせるために、前記変換関係を用いて、前記第１のパラメータ群の前記第１組の値に対応する前記第２のパラメータ群の第２組の値を求めることと、
を含む請求項１に記載の光源調整方法。
【請求項３】
前記第１のパラメータ群は、ツェルニケ多項式及びディストーション多項式の少なくとも一方の係数を含む請求項１又は２に記載の光源調整方法。
【請求項４】
前記第１の照明系は、光の角度分布を制御する角度分布制御素子、該角度分布制御素子からの光を前記第２の照明光源に導くズーム光学系、及び前記ズーム光学系中に配置されて間隔が可変の１対のアキシコンを含み、
前記第２のパラメータ群は、前記ズーム光学系の焦点距離及び前記１対のアキシコンの間隔を含む請求項１〜３のいずれか一項に記載の光源調整方法。
【請求項５】
前記光源形状は、物体にパターンを形成するための照明光を射出する光学系の瞳面上での前記照明光の強度分布により規定される請求項１〜４のいずれか一項に記載の光源調整方法。
【請求項６】
前記変換関係を求めることは、前記第２のパラメータ群の値の複数の組み合わせに対して前記第１の照明光源の形状を計算することを含む請求項１〜５のいずれか一項に記載の光源調整方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の光源調整方法によって光源形状が調整された前記第１の照明系からの照明光によってパターンを物体に形成する露光方法。
【請求項８】
物体にパターンを形成するための照明光源の形状である光源形状を調整するためにコンピュータを、
目標とする光源形状に対する実際の光源形状の変化を表す第１のパラメータ群の情報を記憶する第１の記憶手段、
第１の照明光源を形成し、第２のパラメータ群で調整量が表される調整機構を介して前記第１の照明光源の形状が調整される第１の照明系に関して、前記第１のパラメータ群と前記第２のパラメータ群との変換関係を求める第１手段、及び
前記変換関係に基づいて前記第２のパラメータ群の値を求める第２手段、
として機能させるための光源調整用のプログラム。
【請求項９】
前記コンピュータを
第２の照明光源を形成する第２の照明系に関して、目標とする光源形状に対する前記第２の照明光源の形状の変化を表す前記第１のパラメータ群の第１組の値を記憶する第２の記憶手段として機能させるとともに、
前記第２手段は、前記第１の照明光源の形状を前記第２の照明光源の形状に合わせるために、前記変換関係を用いて、前記第１のパラメータ群の前記第１組の値に対応する前記第２のパラメータ群の第２組の値を求める請求項８に記載の光源調整用のプログラム。
【請求項１０】
前記第１のパラメータ群は、ツェルニケ多項式及びディストーション多項式の少なくとも一方の係数を含む請求項８又は９に記載の光源調整用のプログラム。
【請求項１１】
前記第１の照明系は、光の角度分布を制御する角度分布制御素子、該角度分布制御素子からの光を前記第２の照明光源に導くズーム光学系、及び前記ズーム光学系中に配置されて間隔が可変の１対のアキシコンを含み、
前記第２のパラメータ群は、前記ズーム光学系の焦点距離及び前記１対のアキシコンの間隔を含む請求項８〜１０のいずれか一項に記載の光源調整用のプログラム。
【請求項１２】
照明光を照射して物体にパターンを形成する露光装置であって、
前記照明光が射出される照明光源の形状である光源形状に関して、目標とする光源形状に対する実際の光源形状の変化を表す第１のパラメータ群の情報を記憶する記憶装置と、
第１の照明光源を形成し、第１のパラメータ群で調整量が表される調整機構を有し、前記調整機構によって前記第１の照明光源の形状が調整される第１の照明系と、
前記調整機構の駆動量に対応する前記第１のパラメータ群の値を求める演算装置と、
前記第１のパラメータ群の値に応じて前記調整機構を駆動する制御装置と、を備え、
前記演算装置は、
前記第１のパラメータ群と前記第２のパラメータ群との変換関係を求め、
前記変換関係を用いて、前記第２のパラメータ群の値を求める露光装置。
【請求項１３】
前記記憶装置は、第２の照明光源を形成する第２の照明系に関して、目標とする光源形状に対する前記第２の照明光源の形状の変化を表す前記第１のパラメータ群の第１組の値を記憶し、
前記演算装置は、前記第１の照明光源の形状を前記第２の照明光源の形状に合わせるために、前記変換関係を用いて、前記第１のパラメータ群の前記第１組の値に対応する前記第２のパラメータ群の第２組の値を求める請求項１２に記載の露光装置。
【請求項１４】
前記第１のパラメータ群は、ツェルニケ多項式及びディストーション多項式の少なくとも一方の係数を含む請求項１２又は１３に記載の露光装置。
【請求項１５】
前記第１の照明系は、光の角度分布を制御する角度分布制御素子、該角度分布制御素子からの光を前記第１の照明光源に導くズーム光学系、及び前記ズーム光学系中に配置されて間隔が可変の１対のアキシコンを含み、
前記第２のパラメータ群は、前記ズーム光学系の焦点距離及び前記１対のアキシコンの間隔を含む請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１６】
前記光源形状は、物体にパターンを形成するための照明光を射出する光学系の瞳面上での前記照明光の強度分布により規定され、
前記第１の照明光源の形状を計測する計測装置を備える請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１７】
請求項７に記載の露光方法を用いて物体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処理することと、
を含むデバイス製造方法。
【請求項１８】
請求項１２〜１６のいずれか一項に記載の露光装置を用いて物体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処理することと、
を含むデバイス製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−８９６７４（Ｐ２０１２−８９６７４Ａ）
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３４９３１（Ｐ２０１０−２３４９３１）
【出願日】平成２２年１０月１９日（２０１０．１０．１９）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１９日（２０１０．１０．１９）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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