照明光学系、露光装置、デバイス製造方法、および照明方法
【課題】 被照射面上の位置毎に瞳強度分布を調整して、所望の照明条件を実現することのできる照明光学系。
【解決手段】 光源からの光により被照射面を照明する照明光学系は、光源と被照射面との間の光路中に配置されたオプティカルインテグレータと、オプティカルインテグレータと被照射面との間の光路中に配置されて、照明光学系の照明瞳における瞳強度分布と被照射面における照度分布との少なくとも一方の分布を調整する調整ユニットとを備えている。調整ユニットは、照明光学系の光軸方向に近接して配置された一対の光学面を有し、入射した光を一対の光学面の間で多重干渉させて射出する。
【解決手段】 光源からの光により被照射面を照明する照明光学系は、光源と被照射面との間の光路中に配置されたオプティカルインテグレータと、オプティカルインテグレータと被照射面との間の光路中に配置されて、照明光学系の照明瞳における瞳強度分布と被照射面における照度分布との少なくとも一方の分布を調整する調整ユニットとを備えている。調整ユニットは、照明光学系の光軸方向に近接して配置された一対の光学面を有し、入射した光を一対の光学面の間で多重干渉させて射出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明光学系、露光装置、デバイス製造方法、および照明方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の典型的な露光装置においては、光源から射出された光が、オプティカルインテグレータとしてのフライアイレンズを介して、多数の光源からなる実質的な面光源としての二次光源（一般には照明瞳における所定の光強度分布）を形成する。以下、照明瞳での光強度分布を、「瞳強度分布」という。また、照明瞳とは、照明瞳と被照射面（露光装置の場合にはマスクまたはウェハ）との間の光学系の作用によって、被照射面が照明瞳のフーリエ変換面となるような位置として定義される。
【０００３】
二次光源からの光は、コンデンサー光学系により集光された後、所定のパターンが形成されたマスクを重畳的に照明する。マスクを透過した光は投影光学系を介してウェハ上に結像し、ウェハ上にはマスクパターンが投影露光（転写）される。マスクに形成されたパターンは高集積化されており、この微細パターンをウェハ上に正確に転写するにはウェハ上において均一な照度分布を得ることが不可欠である。
【０００４】
マスクの微細パターンをウェハ上に正確に転写するために、例えば輪帯状や複数極状（２極状、４極状など）の瞳強度分布を形成し、投影光学系の焦点深度や解像力を向上させる技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００６／００５５８３４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
マスクの微細パターンをウェハ上に正確に転写するには、ウェハ上の露光領域内の各点（各位置）に関する瞳強度分布をそれぞれ所要の分布（例えばほぼ均一な分布）に調整する必要がある。ウェハ上の各位置での瞳強度分布の均一性にばらつきがあると、ウェハ上の位置毎にパターンの線幅がばらついて、マスクの微細パターンを露光領域の全体に亘って所望の線幅でウェハ上に正確に転写することができない。
【０００７】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、被照射面上の位置毎に瞳強度分布を調整して、所望の照明条件を実現することのできる照明光学系を提供することを目的とする。また、本発明は、所望の照明条件を実現する照明光学系を用いて、転写すべきパターンに応じた適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことのできる露光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１形態では、光源からの光により被照射面を照明する照明光学系において、
前記光源と前記被照射面との間の光路中に配置されたオプティカルインテグレータと、
前記オプティカルインテグレータと前記被照射面との間の光路中に配置されて、前記照明光学系の照明瞳における瞳強度分布と前記被照射面における照度分布との少なくとも一方の分布を調整する調整ユニットとを備え、
前記調整ユニットは、前記照明光学系の光軸方向に近接して配置された一対の光学面を有し、入射した光を前記一対の光学面の間で多重干渉させて射出することを特徴とする照明光学系を提供する。
【０００９】
第２形態では、光源からの光により被照射面を照明する照明光学系において、
前記光源と前記被照射面との間の光路中に配置された波面分割型のオプティカルインテグレータと、
前記オプティカルインテグレータと前記被照射面との間の光路中に配置されて、前記照明光学系の照明瞳における瞳強度分布または前記被照射面における照度分布を調整する調整ユニットとを備え、
前記調整ユニットは、前記照明光学系の光軸方向に近接して配置された一対の光学面を有し、前記光軸方向に沿った前記一対の光学面の間隔の最大値は前記光源からの光の可干渉距離よりも小さいことを特徴とする照明光学系を提供する。
【００１０】
第３形態では、所定のパターンを照明するための第１形態または第２形態の照明光学系を備え、前記所定のパターンを感光性基板に露光することを特徴とする露光装置を提供する。
【００１１】
第４形態では、第３形態の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記感光性基板（感光性膜を形成した基板等）に露光することと、
前記所定のパターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成することと、
前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工することと、を含むことを特徴とするデバイス製造方法を提供する。
【００１２】
第５形態では、光源からの光により被照射面を照明する照明方法において、
オプティカルインテグレータに光を通過させることと、
前記オプティカルインテグレータからの光を、該光の進行方向に近接して配置された一対の光学面で多重干渉させて射出することと、
前記一対の光学面で多重干渉された光で前記被照射面を照明することと、を含むことを特徴とする照明方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】調整ユニットの内部構成を概略的に示す図である。
【図３】光軸に沿ってマスク側から間隔可変部を見た図である。
【図４】光軸を含むＹＺ平面に沿った間隔可変部の部分断面図である。
【図５】調整ユニットの基本的な作用を説明する図である。
【図６】調整ユニットの作用効果を検証するための数値例の基本構成を概略的に示す図である。
【図７】第１数値例における調整ユニットの作用を示す第１の図である。
【図８】第１数値例における調整ユニットの作用を示す第２の図である。
【図９】第１数値例における調整ユニットの作用を示す第３の図である。
【図１０】第２数値例における調整ユニットの作用を示す第１の図である。
【図１１】第２数値例における調整ユニットの作用を示す第２の図である。
【図１２】第２数値例における調整ユニットの作用を示す第３の図である。
【図１３】光学調整部に入射角可変部を付設した変形例を示す図である。
【図１４】調整ユニットの配置位置に関する第１変形例を示す図である。
【図１５】調整ユニットの配置位置に関する第２変形例を示す図である。
【図１６】半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。
【図１７】液晶表示素子等の液晶デバイスの製造工程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】
【００１４】
以下、実施形態を添付図面に基づいて説明する。図１は、実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。図１において、感光性基板であるウェハＷの転写面（露光面）の法線方向に沿ってＺ軸を、ウェハＷの転写面内において図１の紙面に平行な方向にＹ軸を、ウェハＷの転写面内において図１の紙面に垂直な方向にＸ軸をそれぞれ設定している。
【００１５】
図１を参照すると、本実施形態の露光装置では、光源ＬＳから露光光（照明光）が供給される。光源ＬＳとして、たとえば１９３ｎｍの波長の光を供給するＡｒＦエキシマレーザ光源や、２４８ｎｍの波長の光を供給するＫｒＦエキシマレーザ光源などを用いることができる。光源ＬＳから＋Ｙ方向に射出された光は、整形光学系１および円形照明用の回折光学素子２を介して、ズームレンズ（あるいは集光光学系）３に入射する。整形光学系１は、光源ＬＳからの光束を所定の矩形状の断面を有する光束に変換して回折光学素子２へ導く機能を有する。
【００１６】
回折光学素子２は、基板に露光光（照明光）の波長程度のピッチを有する段差を形成することによって構成され、入射ビームを所望の角度に回折する作用を有する。具体的に、円形照明用の回折光学素子２は、矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合に、ファーフィールド（またはフラウンホーファー回折領域）に円形状の光強度分布を形成する機能を有する。回折光学素子２を介した光は、σ値（σ値＝照明光学系のマスク側開口数／投影光学系のマスク側開口数）可変用のズームレンズ３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フライアイレンズ（またはフライアイレンズ）４に入射する。
【００１７】
マイクロフライアイレンズ４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。
【００１８】
マイクロフライアイレンズ４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、マスクＭ上において形成すべき照野の形状（ひいてはウェハ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４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および作用は、例えば米国特許第６９１３３７３号明細書に開示されている。
【００１９】
回折光学素子２はズームレンズ３の前側焦点位置またはその近傍に配置され、マイクロフライアイレンズ４の入射面はズームレンズ３の後側焦点位置またはその近傍に配置されている。換言すると、ズームレンズ３は、回折光学素子２とマイクロフライアイレンズ４の入射面とを実質的にフーリエ変換の関係に配置している。したがって、マイクロフライアイレンズ４の入射面上には、たとえば光軸ＡＸを中心とした円形状の照野が形成される。この円形状の照野の全体形状は、ズームレンズ３の焦点距離に依存して相似的に変化する。
【００２０】
マイクロフライアイレンズ４に入射した光束は、多数の微小レンズにより二次元的に分割される。その結果、マイクロフライアイレンズ４の後側焦点面またはその近傍の位置（ひいては照明瞳の位置）には、マイクロフライアイレンズ４の入射面に形成される照野とほぼ同じ光強度分布を有する二次光源、すなわち光軸ＡＸを中心とした円形状の実質的な面光源からなる二次光源（瞳強度分布）が形成される。
【００２１】
マイクロフライアイレンズ４の直後の照明瞳に形成された二次光源からの光束は、調整ユニット５において光軸ＡＸ方向に近接配置された一対の平行平面板５１，５２、およびコンデンサー光学系６を介して、マスクブラインド７を重畳的に照明する。一対の平行平面板５１，５２は、マイクロフライアイレンズ４の直後の照明瞳位置から光軸ＡＸ方向に沿ってマスク側に所要距離だけ間隔を隔てた位置に配置されている。調整ユニット５の内部構成および作用については後述する。
【００２２】
こうして、照明視野絞りとしてのマスクブラインド７には、マイクロフライアイレンズ４の矩形状の微小屈折面の形状と焦点距離とに応じた矩形状の照野が形成される。なお、マイクロフライアイレンズ４の後側焦点面またはその近傍に、すなわち後述する投影光学系ＰＬの入射瞳面と光学的にほぼ共役な位置に、二次光源に対応した形状の開口部（光透過部）を有する照明開口絞りを配置してもよい。
【００２３】
マスクブラインド７の矩形状の開口部（光透過部）を介した光束は、結像光学系８の集光作用を受け、且つ結像光学系８の光路中に配置されたミラーにより−Ｚ方向へ反射された後、所定のパターンが形成されたマスクＭを重畳的に照明する。すなわち、結像光学系８は、マスクブラインド７の矩形状開口部の像をマスクＭ上に形成することになる。
【００２４】
マスクステージＭＳ上に保持されたマスクＭを透過した光束は、投影光学系ＰＬを介して、ウェハステージＷＳ上に保持されたウェハ（感光性基板）Ｗ上にマスクパターンの像を形成する。こうして、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと直交する平面（ＸＹ平面）内においてウェハステージＷＳを二次元的に駆動制御しながら、ひいてはウェハＷを二次元的に駆動制御しながら一括露光またはスキャン露光を行うことにより、ウェハＷの各露光領域にはマスクＭのパターンが順次露光される。
【００２５】
円形照明用の回折光学素子２に代えて、複数極照明（２極照明、４極照明、８極照明など）用の回折光学素子（不図示）を照明光路中に設定することによって、複数極照明を行うことができる。複数極照明用の回折光学素子は、矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合に、ファーフィールドに複数極状（２極状、４極状、８極状など）の光強度分布を形成する機能を有する。したがって、複数極照明用の回折光学素子を介した光束は、マイクロフライアイレンズ４の入射面に、たとえば光軸ＡＸを中心とした複数の所定形状（円弧状、円形状など）の照野からなる複数極状の照野を形成する。その結果、マイクロフライアイレンズ４の直後の照明瞳には、その入射面に形成された照野と同じ複数極状の瞳強度分布が形成される。
【００２６】
また、円形照明用の回折光学素子２に代えて、輪帯照明用の回折光学素子（不図示）を照明光路中に設定することによって、輪帯照明を行うことができる。輪帯照明用の回折光学素子は、矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合に、ファーフィールドに輪帯状の光強度分布を形成する機能を有する。したがって、輪帯照明用の回折光学素子を介した光束は、マイクロフライアイレンズ４の入射面に、たとえば光軸ＡＸを中心とした輪帯状の照野を形成する。その結果、マイクロフライアイレンズ４の直後の照明瞳には、その入射面に形成された照野と同じ輪帯状の瞳強度分布が形成される。また、円形照明用の回折光学素子２に代えて、適当な特性を有する回折光学素子（不図示）を照明光路中に設定することによって、様々な形態の変形照明を行うことができる。回折光学素子２の切り換え方式として、たとえば周知のターレット方式やスライド方式などを用いることができる。
【００２７】
本実施形態の露光装置は、照明光学系（１〜８）を介した光に基づいて照明光学系の射出瞳面における瞳強度分布を計測する第１瞳強度分布計測部ＤＴｒと、投影光学系ＰＬを介した光に基づいて投影光学系ＰＬの瞳面（投影光学系ＰＬの射出瞳面）における瞳強度分布を計測する第２瞳強度分布計測部ＤＴｗと、第１および第２瞳強度分布計測部ＤＴｒ，ＤＴｗのうちの少なくとも一方の計測結果に基づいて調整ユニット５を制御し且つ露光装置の動作を統括的に制御する制御系ＣＲとを備えている。
【００２８】
第１瞳強度分布計測部ＤＴｒは、例えば照明光学系の射出瞳位置と光学的に共役な位置に配置された光電変換面を有する撮像部を備え、照明光学系による被照射面上の各点に関する瞳強度分布（各点に入射する光が照明光学系の射出瞳位置に形成する瞳強度分布）をモニターする。また、第２瞳強度分布計測部ＤＴｗは、例えば投影光学系ＰＬの瞳位置と光学的に共役な位置に配置された光電変換面を有する撮像部を備え、投影光学系ＰＬの像面の各点に関する瞳強度分布（各点に入射する光が投影光学系ＰＬの瞳位置に形成する瞳強度分布）をモニターする。
【００２９】
第１および第２瞳強度分布計測部ＤＴｒ，ＤＴｗの詳細な構成および作用については、例えば米国特許公開第２００８／００３０７０７号明細書を参照することができる。また、瞳強度分布計測部として、米国特許公開第２０１０／００２０３０２号公報の開示を参照することもできる。
【００３０】
本実施形態では、マイクロフライアイレンズ４により形成される二次光源を光源として、照明光学系の被照射面に配置されるマスクＭ（ひいてはウェハＷ）をケーラー照明する。このため、二次光源が形成される位置は投影光学系ＰＬの開口絞りＡＳの位置と光学的に共役であり、二次光源の形成面を照明光学系の照明瞳面と呼ぶことができる。また、この二次光源の形成面の像を照明光学系の射出瞳面と呼ぶことができる。典型的には、照明瞳面に対して被照射面（マスクＭが配置される面、または投影光学系ＰＬを含めて照明光学系と考える場合にはウェハＷが配置される面）が光学的なフーリエ変換面となる。なお、瞳強度分布とは、照明光学系の照明瞳面または当該照明瞳面と光学的に共役な面における光強度分布（輝度分布）である。
【００３１】
マイクロフライアイレンズ４による波面分割数が比較的大きい場合、マイクロフライアイレンズ４の入射面に形成される大局的な光強度分布と、二次光源全体の大局的な光強度分布（瞳強度分布）とが高い相関を示す。このため、マイクロフライアイレンズ４の入射面および当該入射面と光学的に共役な面における光強度分布についても瞳強度分布と称することができる。さらに、マイクロフライアイレンズ４の後側焦点位置またはその近傍の照明瞳と光学的に共役な別の照明瞳位置、すなわち結像光学系８の瞳位置および投影光学系ＰＬの瞳位置（開口絞りＡＳの位置）にも、マイクロフライアイレンズ４の直後の光強度分布に対応する瞳強度分布が形成される。
【００３２】
図１の構成が光学的な理想状態にあるとき、ウェハＷ上の露光領域内の各点（各位置）に関する瞳強度分布が所望の分布（例えばほぼ均一な分布）になり、ひいては所望の照明条件が実現される。しかしながら、実際には、光学部品の反射防止膜の膜厚分布および角度特性、反射膜の反射率分布および角度特性、光学材料の透過率分布および歪みなどの影響により、ウェハＷ上の露光領域内の各位置に関する瞳強度分布が位置毎に異なってしまう。この場合、例えば回折光学素子２の配光分布を変更したとしても、ウェハＷ上の露光領域内の位置毎に瞳強度分布を調整することはできない。
【００３３】
そこで、本実施形態では、マイクロフライアイレンズ４の直後の照明瞳位置から光軸ＡＸ方向に沿ってマスクＭ側に所要距離だけ間隔を隔てた位置に配置されて、ウェハＷ上の露光領域内（あるいはマスクＭの照明領域内）の位置毎に瞳強度分布を調整する調整ユニット５を備えている。調整ユニットは、図２に示すように、光の入射側（光源ＬＳ側）に配置された平行平面板５１と、平行平面板５１の射出側（マスクＭ側）に近接配置された平行平面板５２と、平行平面板５１，５２の互いに対向する一対の光学面５１ａと５２ａとの位置関係を変更する光学調整部５３とを備えている。
【００３４】
光学調整部５３は、平行平面板５１の光学面５１ａと平行平面板５２の光学面５１ａとの光軸ＡＸ方向に沿った間隔を変化させる間隔可変部５３ａと、制御系ＣＲからの指令にしたがって間隔可変部５３ａの動作を制御する制御部５３ｂとを有する。間隔可変部５３ａは、一対の光学面５１ａと５２ａとの間隔を光軸ＡＸ方向に一様に増減させたり、光学面５１ａに対して光学面５２ａがなす角度を相対的に変化させたりする。
【００３５】
制御部５３ｂは、瞳強度分布計測部ＤＴｒおよび／またはＤＴｗからの出力に応じて間隔可変部５３ａの動作を制御し、ひいては間隔可変部５３ａにより一対の光学面５１ａと５２ａとの位置関係を変更する。一対の光学面５１ａと５２ａとの光軸ＡＸ方向に沿った間隔の最大値は、光源ＬＳからのレーザ光の可干渉距離よりも小さい。一対の光学面５１ａ，５２ａには反射防止膜が形成されていてもよいし、反射防止膜が形成されていなくてもよい。
【００３６】
図３は、光軸ＡＸに沿ってマスクＭ側から間隔可変部５３ａを見た図である。図３は、光軸ＡＸを含んでＹＺ平面に平行な面に沿った間隔可変部５３ａの部分断面図である。間隔可変部５３ａは、図３および図４に示すように、光軸ＡＸを中心とする円環状の形態を有する固定部材５３ａａと、一対の平行平面板５１と５２との間に介在する３つのスペーサ５３ａｂと、対応するスペーサ５３ａｂと協働して平行平面板５２の端部を挟み込むように位置決めされた３つの調整ねじ５３ａｃとを備えている。
【００３７】
３つの調整ねじ５３ａｃは、例えば光軸ＡＸを中心とする円周を角度的に３等分した位置に取り付けられている。３つのスペーサ５３ａｂは、金属、ガラスなどの材料により形成され、調整ねじ５３ａｃの先端部の押圧作用を受けて光軸ＡＸ方向に伸縮するように取り付けられている。以下、説明の理解を容易にするために、平行平面板５１は、光学面５１ａが光軸ＡＸと直交するように固定的に保持されているものとする。スペーサ５３ａｂが調整ねじ５３ａｃの作用を受けない状態において、平行平面板５２の光学面５２ａが光軸ＡＸと直交しているものとする。平行平面板５１と５２とは互いに同じ光学材料により形成されているものとする。
【００３８】
間隔可変部５３ａでは、３つの調整ねじ５３ａｃのねじ込み量を調整することにより、一対の光学面５１ａと５２ａとの位置関係を変更することができる。すなわち、３つの調整ねじ５３ａｃのねじ込み量が互いに同じになるように調整することにより、一対の光学面５１ａと５２ａとの間隔を光軸ＡＸ方向に一様に増減させることができる。３つの調整ねじ５３ａｃのねじ込み量を互いに独立に調整することにより、光軸ＡＸと直交するように固定的に保持された光学面５１ａに対して光学面５２ａを傾け、ひいては光学面５１ａに対して光学面５２ａがなす角度を変化させることができる。
【００３９】
なお、間隔可変部５３ａでは、調整ねじ５３ａｃの先端部の押圧作用を受けて伸縮するスペーサ５３ａｂを用いているが、これに限定されることなく、間隔可変部の具体的な構成については様々な形態が可能である。例えば、ヒーター、ペリチェ素子などの作用によりスペーサの温度を変化させることにより、一対の光学面の位置関係を変更しても良い。また、金属、ガラスなどにより形成されたスペーサに代えて、圧電効果を利用したピエゾ素子などを用いて、一対の光学面の位置関係を変更しても良い。また、たとえば米国特許第５，８２２，１３３号や、第６、９３０、８４２号などに開示される光学素子移動機構を用いて、一対の光学面の位置関係を変更しても良い。
【００４０】
図５は、調整ユニットの基本的な作用を説明する図である。図５を参照すると、屈折率がｎの光学材料（石英、蛍石など）により形成された平行平面板５１の内部を伝搬した光が、入射角φで光学面５１ａに入射する。光学面５１ａを透過した光は、平行平面板５１と５２との間に介在する屈折率がｎ’の媒質（気体、真空など）を伝搬した後、入射角φ’で光学面５２ａに入射する。一対の光学面５１ａと５２ａとの光軸ＡＸ方向に沿った間隔は光源ＬＳからのレーザ光の可干渉距離よりも小さいので、入射角φ’で光学面５２ａに入射した光は一対の光学面５１ａと５２ａとの間で多重干渉を起こす。
【００４１】
一対の光学面５１ａと５２ａとの間の多重干渉によるエネルギー透過率Ｔfpは、次の式（１）により表される。式（１）において、Ｒ０は光学面５１ａ，５２ａのエネルギー反射率であり、λは光の波長であり、ｄは光学面５２ａへの光の入射位置における一対の光学面５１ａと５２ａとの光軸ＡＸ方向に沿った間隔である。なお、式（１）では、平行平面板５１と５２との間の媒質の屈折率をｎ’≒１とした。
Ｔfp＝１／｛１＋４×Ｒ０×（sinδ）2｝／｛（１−Ｒ０）2｝ （１）
ただし、δ＝（２π／λ）×ｎ’×ｄ×cosφ’
【００４２】
こうして、調整ユニット５に入射した光は、一対の光学面５１ａと５２ａとの間で多重干渉して射出される。換言すると、調整ユニット５に入射した光は、エネルギー透過率Ｔfpで表される透過特性に基づいて変調されて射出される。光学面５１ａに対して光学面５２ａを傾斜させると、光学面５１ａと５２ａとの多重干渉により、傾斜方向に沿った位置毎に異なる透過率が付与される。すなわち、調整ユニット５の一対の光学面５１ａと５２ａとの位置関係を適宜変更することにより、ウェハＷ上の露光領域内（あるいはマスクＭの照明領域内）の位置毎に瞳強度分布を調整することが可能になる。
【００４３】
以下、数値例にしたがって、調整ユニット５の作用効果を検証する。数値例では、図６に示すように、マイクロフライアイレンズ４の直後の照明瞳に形成された円形状の瞳強度分布からの光が、調整ユニット５の一対の平行平面板５１，５２およびコンデンサー光学系６を介してマスクブラインド７の設置面７ａに入射する。マイクロフライアイレンズ４の直後に形成された瞳強度分布のＺ方向の寸法Ｄ１は１００ｍｍであり、一対の平行平面板５１，５２を通過するときの光束のＺ方向の寸法Ｄ２は２００ｍｍである。光の波長λは、１９３ｎｍである。
【００４４】
面７ａに形成される照野のうち、光軸ＡＸ上の点Ｐ０に入射する光が一対の平行平面板５１，５２を通過するときの光学面５２ａへの入射角φ’は０度である。照野の最も＋Ｚ方向側の点Ｐ１に入射する光の光学面５２ａへの入射角φ’は−２０度であり、照野の最も−Ｚ方向側の点Ｐ２に入射する光の光学面５２ａへの入射角φ’は＋２０度である。面７ａにおいて点Ｐ０と点Ｐ１との中間点Ｐ３に入射する光の光学面５２ａへの入射角φ’は概ね−１０度であり、点Ｐ０と点Ｐ２との中間点Ｐ４に入射する光の光学面５２ａへの入射角φ’は概ね＋１０度である。
【００４５】
第１数値例では、一対の平行平面板５１，５２を通過する光束の最も＋Ｚ方向側の位置、すなわちＺ＝＋１００ｍｍの位置における一対の光学面５１ａと５２ａとの光軸ＡＸ方向に沿った間隔ｄ１を１０ｎｍとした。一方、一対の平行平面板５１，５２を通過する光束の最も−Ｚ方向側の位置、すなわちＺ＝−１００ｍｍの位置における一対の光学面５１ａと５２ａとの光軸ＡＸ方向に沿った間隔ｄ２を１９０ｎｍとした。すなわち、光学面５１ａに対する光学面５２ａの傾斜方向は、Ｚ方向である。
【００４６】
図７は、第１数値例において、点Ｐ０に入射する光が一対の平行平面板５１，５２を通過するときの、光学面５１ａと５２ａとの間の多重干渉によるエネルギー透過率Ｔfpを示す。図８は、点Ｐ１に入射する光が一対の平行平面板５１，５２を通過するときの、光学面５１ａと５２ａとの間の多重干渉によるエネルギー透過率Ｔfpを示す。図９は、点Ｐ２に入射する光が一対の平行平面板５１，５２を通過するときの、光学面５１ａと５２ａとの間の多重干渉によるエネルギー透過率Ｔfpを示す。
【００４７】
図７〜図９において、縦軸は一対の光学面５１ａと５２ａとの間の多重干渉によるエネルギー透過率Ｔfpを示し、横軸は一対の平行平面板５１，５２における光の通過位置、すなわちＺ方向位置（ｍｍ）を示している。図７を参照すると、点Ｐ０に入射する光、すなわち一対の平行平面板５１，５２においてＺ＝−５０ｍｍ〜＋５０ｍｍの範囲を通過する光には、その範囲の中心位置（Ｚ＝０ｍｍ）において最も高く且つ周辺位置（Ｚ＝±５０ｍｍ）に向かって徐々に低くなる透過率分布が付与される。
【００４８】
図８を参照すると、点Ｐ１に入射する光、すなわち一対の平行平面板５１，５２においてＺ＝０ｍｍ〜＋１００ｍｍの範囲を通過する光には、その範囲の中央位置（Ｚ≒＋６０ｍｍ）において最も低く且つ周辺位置（Ｚ＝０ｍｍ，＋１００ｍｍ）に向かって徐々に高くなる透過率分布が付与される。図９を参照すると、点Ｐ２に入射する光、すなわち一対の平行平面板５１，５２においてＺ＝−１００ｍｍ〜０ｍｍの範囲を通過する光には、その範囲の中央位置（Ｚ≒−６０ｍｍ）において最も低く且つ周辺位置（Ｚ＝−１００ｍｍ，０ｍｍ）に向かって徐々に高くなる透過率分布が付与される。
【００４９】
第２数値例では、Ｚ＝＋１００ｍｍの位置における一対の光学面５１ａと５２ａとの光軸ＡＸ方向に沿った間隔ｄ１を６０ｎｍとし、Ｚ＝−１００ｍｍの位置における一対の光学面５１ａと５２ａとの光軸ＡＸ方向に沿った間隔ｄ２を２４０ｎｍとした。すなわち、第２数値例においても第１数値例の場合と同様に、光学面５１ａに対する光学面５２ａの傾斜方向はＺ方向である。
【００５０】
図１０は、第２数値例において、点Ｐ０に入射する光が一対の平行平面板５１，５２を通過するときの多重干渉によるエネルギー透過率Ｔfpを示す。図１１は、点Ｐ１に入射する光が一対の平行平面板５１，５２を通過するときの多重干渉によるエネルギー透過率Ｔfpを示す。図１２は、点Ｐ２に入射する光が一対の平行平面板５１，５２を通過するときの多重干渉によるエネルギー透過率Ｔfpを示す。第２数値例における図１０〜図１２の表記は、第１数値例における図７〜図９と同様である。
【００５１】
図１０を参照すると、点Ｐ０に入射する光、すなわち一対の平行平面板５１，５２においてＺ＝−５０ｍｍ〜＋５０ｍｍの範囲を通過する光には、その範囲の中心位置（Ｚ＝０ｍｍ）において最も低く且つ周辺位置（Ｚ＝±５０ｍｍ）に向かって徐々に高くなる透過率分布が付与される。図１１を参照すると、点Ｐ１に入射する光、すなわち一対の平行平面板５１，５２においてＺ＝０ｍｍ〜＋１００ｍｍの範囲を通過する光には、その範囲の中央位置（Ｚ≒＋６０ｍｍ）において最も高く且つ周辺位置（Ｚ＝０ｍｍ，＋１００ｍｍ）に向かって徐々に低くなる透過率分布が付与される。
【００５２】
図１１を参照すると、点Ｐ２に入射する光、すなわち一対の平行平面板５１，５２においてＺ＝−１００ｍｍ〜０ｍｍの範囲を通過する光には、その範囲の中央位置（Ｚ≒−６０ｍｍ）において最も高く且つ周辺位置（Ｚ＝−１００ｍｍ，０ｍｍ）に向かって徐々に低くなる透過率分布が付与される。なお、図示を省略するが、第１および第２数値例において点Ｐ３，Ｐ４に入射する光にも、点Ｐ３，Ｐ４の位置に応じた透過率分布が付与される。
【００５３】
第１および第２数値例を参照すると、光学面５１ａに対する光学面５２ａの傾斜方向がＺ方向であり、マスクブラインド７の設置面７ａにおいてＺ方向（光学面５２ａの傾斜方向に対応）に並ぶ５つの点Ｐ０〜Ｐ４に入射する光束の光強度分布が、一対の光学面５１ａと５２ａとの位置関係に応じて、位置毎（点Ｐ０〜Ｐ４毎）に調整されることがわかる。マスクブラインド７の設置面７ａは、マスクＭのパターン面およびウェハＷの露光面と光学的に共役な位置にある。したがって、面７ａにおいてＺ方向に並ぶ複数の点は、マスクＭ上の照明領域内においてＹ方向に並ぶ複数の点に対応し、ひいてはウェハＷ上の露光領域内においてＹ方向に並ぶ複数の点に対応している。
【００５４】
本実施形態では、間隔可変部５３ａの作用により、光学面５１ａに対する光学面５２ａを二次元的に（Ｘ方向およびＺ方向に）傾斜させることが可能である。その結果、面７ａにおいて二次元的に分散する複数の点に入射する光束の光強度分布を、一対の光学面５１ａと５２ａとの位置関係に応じて、位置毎（複数の点毎）に調整することができる。すなわち、調整ユニット５の一対の光学面５１ａと５２ａとの位置関係を適宜変更することにより、ウェハＷ上の露光領域内（あるいはマスクＭの照明領域内）の位置毎に瞳強度分布に対して異なる調整量を与え、ひいては位置毎に瞳強度分布を調整することができる。
【００５５】
こうして、本実施形態において、制御部ＣＲは、瞳強度分布計測部ＤＴｒおよび／またはＤＴｗの計測結果に基づいて調整ユニット５を制御することにより、ウェハＷ上の露光領域内の各位置に入射する光が投影光学系ＰＬの瞳位置に形成する瞳強度分布をそれぞれ所望の分布（例えば均一な分布）に調整する。すなわち、本実施形態の照明光学系（１〜８）では、調整ユニット５の作用によりウェハＷ上の露光領域内（あるいはマスクＭの照明領域内）の位置毎に瞳強度分布を調整して、所望の照明条件を実現することができる。本実施形態の露光装置（１〜ＷＳ）では、所望の照明条件を実現する照明光学系（１〜８）を用いて、転写すべきマスクパターンに応じた適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことができる。
【００５６】
なお、上述の説明では、光学調整部５３が一対の光学面５１ａと５２ａとの位置関係を変更する間隔可変部５３ａを備えている。しかしながら、これに限定されることなく、間隔可変部に代えて、あるいは間隔可変部に加えて、光学調整部が一対の光学面に入射する光の入射角を入射位置に応じて変化させる入射角可変部を有する構成も可能である。すなわち、例えば図１３に示すように、マイクロフライアイレンズ４と調整ユニット５の一対の平行平面板５１，５２との間も光路中に、一対のレンズ５３ｃａと５３ｃｂとからなる入射角可変部５３ｃを付設した変形例も可能である。
【００５７】
入射角可変部５３ｃを構成する一対のレンズ５３ｃａおよび５３ｃｂのうちの少なくとも１つのレンズは、光軸ＡＸ方向に移動可能である。その結果、入射角可変部５３ｃは、一対のレンズ５３ｃａと５３ｃｂの光軸ＡＸ方向に沿った間隔を変化させることにより、一対の光学面５１ａ，５２ａに入射する光の入射角を入射位置に応じて変化させる。式（１）を参照して明らかなように、光学面５２ａへの光の入射角φ’を変更すると、多重干渉によるエネルギー透過率Ｔfpが変化する。したがって、入射角可変部５３ｃが付設された図１３の変形例では、瞳強度分布の調整に関する自由度を上述の実施形態よりも向上させることができる。なお、入射角可変部の構成については、図１３の構成例に限定されることなく、様々な形態が可能である。
【００５８】
また、上述の説明では、ウェハＷ上の露光領域内（あるいはマスクＭの照明領域内）の位置毎に瞳強度分布に対して異なる調整量を与えるために、マイクロフライアイレンズ４の直後の照明瞳位置から光軸ＡＸ方向に沿ってマスクＭ側に所要距離だけ間隔を隔てた位置に調整ユニット５の一対の平行平面板５１，５２を配置している。しかしながら、マイクロフライアイレンズ４の直後の照明瞳位置に限定されることなく、結像光学系８の瞳位置あるいは投影光学系ＰＬの瞳位置（開口絞りＡＳの位置）から光軸ＡＸ方向に沿って光源ＬＳ側またはウェハＷ側に所要距離だけ間隔を隔てた位置に、調整ユニット５の一対の平行平面板５１，５２を配置することにより、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５９】
また、照明瞳位置から所要距離だけ間隔を隔てた位置に限定されることなく、例えば図１４に示すように、マイクロフライアイレンズ４の直後の照明瞳の近傍に、調整ユニット５の一対の平行平面板５１，５２を配置することにより、ウェハＷ上の露光領域内（あるいはマスクＭの照明領域内）の全体に亘ってほぼ一様に瞳強度分布を調整することができる。このことは、図６において一対の平行平面板５１，５２をマイクロフライアイレンズ４へ近づけると、マスクブラインド７の設置面７ａ上の各点Ｐ０〜Ｐ４に入射する光束が一対の平行平面板５１，５２を通過する範囲が互いに近づき、ひいては多重干渉によるエネルギー透過率Ｔfpの分布も互いに近づくことから明らかである。
【００６０】
すなわち、図１４の変形例において、制御部ＣＲは、瞳強度分布計測部ＤＴｒおよび／またはＤＴｗの計測結果に基づいて調整ユニット５を制御することにより、ウェハＷ上の露光領域内の全体に亘ってほぼ一様に瞳強度分布を調整する。同様に、結像光学系８の瞳位置またはその近傍に、調整ユニット５の一対の平行平面板５１，５２を配置することにより、ウェハＷ上の露光領域内の全体に亘ってほぼ一様に瞳強度分布を調整することができる。また、投影光学系ＰＬの瞳位置（開口絞りＡＳの位置）の近傍に、調整ユニット５の一対の平行平面板５１，５２を配置することにより、ウェハＷ上の露光領域内の全体に亘ってほぼ一様に瞳強度分布を調整することができる。
【００６１】
また、瞳強度分布に限定されることなく、例えば図１５に示すように、マスクブラインド７の近傍の位置（すなわちマスクＭのパターン面およびウェハＷの露光面と光学的に共役な位置またはその近傍）に、調整ユニット５の一対の平行平面板５１，５２を配置することにより、ウェハＷ上の露光領域内（あるいはマスクＭの照明領域内）の照度分布を調整することができる。これは、照明瞳またはその近傍に一対の平行平面板５１，５２を配置することにより露光領域（または照明領域）の全体に亘ってほぼ一様に瞳強度分布を調整することに対応している。
【００６２】
図１５の変形例にかかる露光装置では、投影光学系ＰＬの像面での照度分布を計測する照度分布計測部ＤＴｉを備え、照度分布計測部ＤＴｉの出力は制御系ＣＲに供給される。照度分布計測部ＤＴｉは、周知の構成にしたがって、投影光学系ＰＬの像面における照度分布をモニターする。制御部ＣＲは、照度分布計測部ＤＴｉの計測結果に基づいて調整ユニット５を制御することにより、投影光学系ＰＬの像面位置にあるウェハＷ上の露光領域に形成される照度分布を所望の分布（例えば均一な分布）に調整する。同様に、マスクＭの近傍の位置に調整ユニット５の一対の平行平面板５１，５２を配置することにより、ウェハＷ上の露光領域内の照度分布を調整することができる。
【００６３】
また、上述の説明では、調整ユニット５が光軸ＡＸ方向に近接配置された平行平面板５１，５２の互いに対向する一対の平面状の光学面５１ａ，５２ａを有し、一対の平面状の光学面５１ａと５２ａとの間で多重干渉させている。しかしながら、この構成に限定されることなく、調整ユニットでは、光軸方向に近接して配置された一対の光学面の間で多重干渉させること、すなわち光軸方向に沿った一対の光学面の間隔の最大値が光源からの光の可干渉距離よりも小さいことが重要である。したがって、一対の光学面のうちの少なくとも一方は、例えば、球面形状、回転対称な非球面形状、回転非対称な非球面形状（自由曲面形状）であってもよい。
【００６４】
上述の説明では、照明瞳に円形状の瞳強度分布が形成される円形照明を例にとって、本発明の作用効果を説明している。しかしながら、円形照明に限定されることなく、例えば輪帯状の瞳強度分布が形成される輪帯照明、複数極状の瞳強度分布が形成される複数極照明などの変形照明に対しても、同様に本発明を適用して同様の作用効果を得ることができることは明らかである。
【００６５】
上述の実施形態において、回折光学素子２に代えて、あるいは回折光学素子２に加えて、たとえばアレイ状に配列され且つ傾斜角および傾斜方向が個別に駆動制御される多数の微小な要素ミラーにより構成されて入射光束を反射面毎の微小単位に分割して偏向させることにより、光束の断面を所望の形状または所望の大きさに変換する空間光変調素子を用いても良い。このような空間光変調素子を用いた照明光学系は、例えば特開２００２−３５３１０５号公報に開示されている。
【００６６】
上述の実施形態では、マスクの代わりに、所定の電子データに基づいて所定パターンを形成する可変パターン形成装置を用いることができる。なお、可変パターン形成装置としては、たとえば所定の電子データに基づいて駆動される複数の反射素子を含む空間光変調素子を用いることができる。空間光変調素子を用いた露光装置は、たとえば米国特許公開第２００７／０２９６９３６号公報に開示されている。また、上述のような非発光型の反射型空間光変調器以外に、透過型空間光変調器を用いても良く、自発光型の画像表示素子を用いても良い。
【００６７】
上述の実施形態の露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行っても良い。
【００６８】
次に、上述の実施形態にかかる露光装置を用いたデバイス製造方法について説明する。図１６は、半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。図１６に示すように、半導体デバイスの製造工程では、半導体デバイスの基板となるウェハＷに金属膜を蒸着し（ステップＳ４０）、この蒸着した金属膜上に感光性材料であるフォトレジストを塗布する（ステップＳ４２）。つづいて、上述の実施形態の投影露光装置を用い、マスク（レチクル）Ｍに形成されたパターンをウェハＷ上の各ショット領域に転写し（ステップＳ４４：露光工程）、この転写が終了したウェハＷの現像、つまりパターンが転写されたフォトレジストの現像を行う（ステップＳ４６：現像工程）。
【００６９】
その後、ステップＳ４６によってウェハＷの表面に生成されたレジストパターンをマスクとし、ウェハＷの表面に対してエッチング等の加工を行う（ステップＳ４８：加工工程）。ここで、レジストパターンとは、上述の実施形態の投影露光装置によって転写されたパターンに対応する形状の凹凸が生成されたフォトレジスト層であって、その凹部がフォトレジスト層を貫通しているものである。ステップＳ４８では、このレジストパターンを介してウェハＷの表面の加工を行う。ステップＳ４８で行われる加工には、例えばウェハＷの表面のエッチングまたは金属膜等の成膜の少なくとも一方が含まれる。なお、ステップＳ４４では、上述の実施形態の投影露光装置は、フォトレジストが塗布されたウェハＷを感光性基板としてパターンの転写を行う。
【００７０】
図１７は、液晶表示素子等の液晶デバイスの製造工程を示すフローチャートである。図１７に示すように、液晶デバイスの製造工程では、パターン形成工程（ステップＳ５０）、カラーフィルタ形成工程（ステップＳ５２）、セル組立工程（ステップＳ５４）およびモジュール組立工程（ステップＳ５６）を順次行う。ステップＳ５０のパターン形成工程では、プレートＰとしてフォトレジストが塗布されたガラス基板上に、上述の実施形態の投影露光装置を用いて回路パターンおよび電極パターン等の所定のパターンを形成する。このパターン形成工程には、上述の実施形態の投影露光装置を用いてフォトレジスト層にパターンを転写する露光工程と、パターンが転写されたプレートＰの現像、つまりガラス基板上のフォトレジスト層の現像を行い、パターンに対応する形状のフォトレジスト層を生成する現像工程と、この現像されたフォトレジスト層を介してガラス基板の表面を加工する加工工程とが含まれている。
【００７１】
ステップＳ５２のカラーフィルタ形成工程では、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）に対応する３つのドットの組をマトリックス状に多数配列するか、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルタの組を水平走査方向に複数配列したカラーフィルタを形成する。ステップＳ５４のセル組立工程では、ステップＳ５０によって所定パターンが形成されたガラス基板と、ステップＳ５２によって形成されたカラーフィルタとを用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。具体的には、例えばガラス基板とカラーフィルタとの間に液晶を注入することで液晶パネルを形成する。ステップＳ５６のモジュール組立工程では、ステップＳ５４によって組み立てられた液晶パネルに対し、この液晶パネルの表示動作を行わせる電気回路およびバックライト等の各種部品を取り付ける。
【００７２】
また、本発明は、半導体デバイス製造用の露光装置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用の露光装置や、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、及びＤＮＡチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置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、露光工程（露光装置）にも適用することができる。
【００７３】
なお、上述の実施形態では、露光光としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長：１９３ｎｍ）やＫｒＦエキシマレーザ光（波長：２４８ｎｍ）を用いているが、これに限定されることなく、他の適当なレーザ光源、たとえば波長１５７ｎｍのレーザ光を供給するＦ2レーザ光源などに対して本発明を適用することもできる。
【００７４】
また、上述の実施形態において、投影光学系と感光性基板との間の光路中を１．１よりも大きな屈折率を有する媒体（典型的には液体）で満たす手法、所謂液浸法を適用しても良い。この場合、投影光学系と感光性基板との間の光路中に液体を満たす手法としては、国際公開第ＷＯ９９／４９５０４号パンプレットに開示されているような局所的に液体を満たす手法や、特開平６−１２４８７３号公報に開示されているような露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる手法や、特開平１０−３０３１１４号公報に開示されているようなステージ上に所定深さの液体槽を形成し、その中に基板を保持する手法などを採用することができる。ここでは、国際公開第ＷＯ９９／４９５０４号パンフレット、特開平６−１２４８７３号公報および特開平１０−３０３１１４号公報の教示を参照として援用する。
【００７５】
また、上述の実施形態において、米国公開公報第２００６／０１７０９０１号及び第２００７／０１４６６７６号に開示されるいわゆる偏光照明方法を適用することも可能である。ここでは、米国特許公開第２００６／０１７０９０１号公報及び米国特許公開第２００７／０１４６６７６号公報の教示を参照として援用する。
【００７６】
また、上述の実施形態では、露光装置においてマスク（またはウェハ）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（またはウェハ）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。
【符号の説明】
【００７７】
ＬＳ 光源
２ 回折光学素子
３ ズームレンズ
４ マイクロフライアイレンズ
５ 調整ユニット
５１，５２ 平行平面板
５３ 光学調整部
５３ａ 間隔可変部
５３ｂ 制御部
５３ｃ 入射角可変部
６ コンデンサー光学系
７ マスクブラインド
８ 結像光学系
ＤＴｒ，ＤＴｗ 瞳強度分布計測部
ＤＴｉ 照度分布計測部
ＣＲ 制御系
Ｍ マスク
ＭＳ マスクステージ
ＰＬ 投影光学系
ＡＳ 開口絞り
Ｗ ウェハ
ＷＳ ウェハステージ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明光学系、露光装置、デバイス製造方法、および照明方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の典型的な露光装置においては、光源から射出された光が、オプティカルインテグレータとしてのフライアイレンズを介して、多数の光源からなる実質的な面光源としての二次光源（一般には照明瞳における所定の光強度分布）を形成する。以下、照明瞳での光強度分布を、「瞳強度分布」という。また、照明瞳とは、照明瞳と被照射面（露光装置の場合にはマスクまたはウェハ）との間の光学系の作用によって、被照射面が照明瞳のフーリエ変換面となるような位置として定義される。
【０００３】
二次光源からの光は、コンデンサー光学系により集光された後、所定のパターンが形成されたマスクを重畳的に照明する。マスクを透過した光は投影光学系を介してウェハ上に結像し、ウェハ上にはマスクパターンが投影露光（転写）される。マスクに形成されたパターンは高集積化されており、この微細パターンをウェハ上に正確に転写するにはウェハ上において均一な照度分布を得ることが不可欠である。
【０００４】
マスクの微細パターンをウェハ上に正確に転写するために、例えば輪帯状や複数極状（２極状、４極状など）の瞳強度分布を形成し、投影光学系の焦点深度や解像力を向上させる技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００６／００５５８３４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
マスクの微細パターンをウェハ上に正確に転写するには、ウェハ上の露光領域内の各点（各位置）に関する瞳強度分布をそれぞれ所要の分布（例えばほぼ均一な分布）に調整する必要がある。ウェハ上の各位置での瞳強度分布の均一性にばらつきがあると、ウェハ上の位置毎にパターンの線幅がばらついて、マスクの微細パターンを露光領域の全体に亘って所望の線幅でウェハ上に正確に転写することができない。
【０００７】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、被照射面上の位置毎に瞳強度分布を調整して、所望の照明条件を実現することのできる照明光学系を提供することを目的とする。また、本発明は、所望の照明条件を実現する照明光学系を用いて、転写すべきパターンに応じた適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことのできる露光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１形態では、光源からの光により被照射面を照明する照明光学系において、
前記光源と前記被照射面との間の光路中に配置されたオプティカルインテグレータと、
前記オプティカルインテグレータと前記被照射面との間の光路中に配置されて、前記照明光学系の照明瞳における瞳強度分布と前記被照射面における照度分布との少なくとも一方の分布を調整する調整ユニットとを備え、
前記調整ユニットは、前記照明光学系の光軸方向に近接して配置された一対の光学面を有し、入射した光を前記一対の光学面の間で多重干渉させて射出することを特徴とする照明光学系を提供する。
【０００９】
第２形態では、光源からの光により被照射面を照明する照明光学系において、
前記光源と前記被照射面との間の光路中に配置された波面分割型のオプティカルインテグレータと、
前記オプティカルインテグレータと前記被照射面との間の光路中に配置されて、前記照明光学系の照明瞳における瞳強度分布または前記被照射面における照度分布を調整する調整ユニットとを備え、
前記調整ユニットは、前記照明光学系の光軸方向に近接して配置された一対の光学面を有し、前記光軸方向に沿った前記一対の光学面の間隔の最大値は前記光源からの光の可干渉距離よりも小さいことを特徴とする照明光学系を提供する。
【００１０】
第３形態では、所定のパターンを照明するための第１形態または第２形態の照明光学系を備え、前記所定のパターンを感光性基板に露光することを特徴とする露光装置を提供する。
【００１１】
第４形態では、第３形態の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記感光性基板（感光性膜を形成した基板等）に露光することと、
前記所定のパターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成することと、
前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工することと、を含むことを特徴とするデバイス製造方法を提供する。
【００１２】
第５形態では、光源からの光により被照射面を照明する照明方法において、
オプティカルインテグレータに光を通過させることと、
前記オプティカルインテグレータからの光を、該光の進行方向に近接して配置された一対の光学面で多重干渉させて射出することと、
前記一対の光学面で多重干渉された光で前記被照射面を照明することと、を含むことを特徴とする照明方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】調整ユニットの内部構成を概略的に示す図である。
【図３】光軸に沿ってマスク側から間隔可変部を見た図である。
【図４】光軸を含むＹＺ平面に沿った間隔可変部の部分断面図である。
【図５】調整ユニットの基本的な作用を説明する図である。
【図６】調整ユニットの作用効果を検証するための数値例の基本構成を概略的に示す図である。
【図７】第１数値例における調整ユニットの作用を示す第１の図である。
【図８】第１数値例における調整ユニットの作用を示す第２の図である。
【図９】第１数値例における調整ユニットの作用を示す第３の図である。
【図１０】第２数値例における調整ユニットの作用を示す第１の図である。
【図１１】第２数値例における調整ユニットの作用を示す第２の図である。
【図１２】第２数値例における調整ユニットの作用を示す第３の図である。
【図１３】光学調整部に入射角可変部を付設した変形例を示す図である。
【図１４】調整ユニットの配置位置に関する第１変形例を示す図である。
【図１５】調整ユニットの配置位置に関する第２変形例を示す図である。
【図１６】半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。
【図１７】液晶表示素子等の液晶デバイスの製造工程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】
【００１４】
以下、実施形態を添付図面に基づいて説明する。図１は、実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。図１において、感光性基板であるウェハＷの転写面（露光面）の法線方向に沿ってＺ軸を、ウェハＷの転写面内において図１の紙面に平行な方向にＹ軸を、ウェハＷの転写面内において図１の紙面に垂直な方向にＸ軸をそれぞれ設定している。
【００１５】
図１を参照すると、本実施形態の露光装置では、光源ＬＳから露光光（照明光）が供給される。光源ＬＳとして、たとえば１９３ｎｍの波長の光を供給するＡｒＦエキシマレーザ光源や、２４８ｎｍの波長の光を供給するＫｒＦエキシマレーザ光源などを用いることができる。光源ＬＳから＋Ｙ方向に射出された光は、整形光学系１および円形照明用の回折光学素子２を介して、ズームレンズ（あるいは集光光学系）３に入射する。整形光学系１は、光源ＬＳからの光束を所定の矩形状の断面を有する光束に変換して回折光学素子２へ導く機能を有する。
【００１６】
回折光学素子２は、基板に露光光（照明光）の波長程度のピッチを有する段差を形成することによって構成され、入射ビームを所望の角度に回折する作用を有する。具体的に、円形照明用の回折光学素子２は、矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合に、ファーフィールド（またはフラウンホーファー回折領域）に円形状の光強度分布を形成する機能を有する。回折光学素子２を介した光は、σ値（σ値＝照明光学系のマスク側開口数／投影光学系のマスク側開口数）可変用のズームレンズ３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フライアイレンズ（またはフライアイレンズ）４に入射する。
【００１７】
マイクロフライアイレンズ４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。
【００１８】
マイクロフライアイレンズ４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、マスクＭ上において形成すべき照野の形状（ひいてはウェハ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４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および作用は、例えば米国特許第６９１３３７３号明細書に開示されている。
【００１９】
回折光学素子２はズームレンズ３の前側焦点位置またはその近傍に配置され、マイクロフライアイレンズ４の入射面はズームレンズ３の後側焦点位置またはその近傍に配置されている。換言すると、ズームレンズ３は、回折光学素子２とマイクロフライアイレンズ４の入射面とを実質的にフーリエ変換の関係に配置している。したがって、マイクロフライアイレンズ４の入射面上には、たとえば光軸ＡＸを中心とした円形状の照野が形成される。この円形状の照野の全体形状は、ズームレンズ３の焦点距離に依存して相似的に変化する。
【００２０】
マイクロフライアイレンズ４に入射した光束は、多数の微小レンズにより二次元的に分割される。その結果、マイクロフライアイレンズ４の後側焦点面またはその近傍の位置（ひいては照明瞳の位置）には、マイクロフライアイレンズ４の入射面に形成される照野とほぼ同じ光強度分布を有する二次光源、すなわち光軸ＡＸを中心とした円形状の実質的な面光源からなる二次光源（瞳強度分布）が形成される。
【００２１】
マイクロフライアイレンズ４の直後の照明瞳に形成された二次光源からの光束は、調整ユニット５において光軸ＡＸ方向に近接配置された一対の平行平面板５１，５２、およびコンデンサー光学系６を介して、マスクブラインド７を重畳的に照明する。一対の平行平面板５１，５２は、マイクロフライアイレンズ４の直後の照明瞳位置から光軸ＡＸ方向に沿ってマスク側に所要距離だけ間隔を隔てた位置に配置されている。調整ユニット５の内部構成および作用については後述する。
【００２２】
こうして、照明視野絞りとしてのマスクブラインド７には、マイクロフライアイレンズ４の矩形状の微小屈折面の形状と焦点距離とに応じた矩形状の照野が形成される。なお、マイクロフライアイレンズ４の後側焦点面またはその近傍に、すなわち後述する投影光学系ＰＬの入射瞳面と光学的にほぼ共役な位置に、二次光源に対応した形状の開口部（光透過部）を有する照明開口絞りを配置してもよい。
【００２３】
マスクブラインド７の矩形状の開口部（光透過部）を介した光束は、結像光学系８の集光作用を受け、且つ結像光学系８の光路中に配置されたミラーにより−Ｚ方向へ反射された後、所定のパターンが形成されたマスクＭを重畳的に照明する。すなわち、結像光学系８は、マスクブラインド７の矩形状開口部の像をマスクＭ上に形成することになる。
【００２４】
マスクステージＭＳ上に保持されたマスクＭを透過した光束は、投影光学系ＰＬを介して、ウェハステージＷＳ上に保持されたウェハ（感光性基板）Ｗ上にマスクパターンの像を形成する。こうして、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと直交する平面（ＸＹ平面）内においてウェハステージＷＳを二次元的に駆動制御しながら、ひいてはウェハＷを二次元的に駆動制御しながら一括露光またはスキャン露光を行うことにより、ウェハＷの各露光領域にはマスクＭのパターンが順次露光される。
【００２５】
円形照明用の回折光学素子２に代えて、複数極照明（２極照明、４極照明、８極照明など）用の回折光学素子（不図示）を照明光路中に設定することによって、複数極照明を行うことができる。複数極照明用の回折光学素子は、矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合に、ファーフィールドに複数極状（２極状、４極状、８極状など）の光強度分布を形成する機能を有する。したがって、複数極照明用の回折光学素子を介した光束は、マイクロフライアイレンズ４の入射面に、たとえば光軸ＡＸを中心とした複数の所定形状（円弧状、円形状など）の照野からなる複数極状の照野を形成する。その結果、マイクロフライアイレンズ４の直後の照明瞳には、その入射面に形成された照野と同じ複数極状の瞳強度分布が形成される。
【００２６】
また、円形照明用の回折光学素子２に代えて、輪帯照明用の回折光学素子（不図示）を照明光路中に設定することによって、輪帯照明を行うことができる。輪帯照明用の回折光学素子は、矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合に、ファーフィールドに輪帯状の光強度分布を形成する機能を有する。したがって、輪帯照明用の回折光学素子を介した光束は、マイクロフライアイレンズ４の入射面に、たとえば光軸ＡＸを中心とした輪帯状の照野を形成する。その結果、マイクロフライアイレンズ４の直後の照明瞳には、その入射面に形成された照野と同じ輪帯状の瞳強度分布が形成される。また、円形照明用の回折光学素子２に代えて、適当な特性を有する回折光学素子（不図示）を照明光路中に設定することによって、様々な形態の変形照明を行うことができる。回折光学素子２の切り換え方式として、たとえば周知のターレット方式やスライド方式などを用いることができる。
【００２７】
本実施形態の露光装置は、照明光学系（１〜８）を介した光に基づいて照明光学系の射出瞳面における瞳強度分布を計測する第１瞳強度分布計測部ＤＴｒと、投影光学系ＰＬを介した光に基づいて投影光学系ＰＬの瞳面（投影光学系ＰＬの射出瞳面）における瞳強度分布を計測する第２瞳強度分布計測部ＤＴｗと、第１および第２瞳強度分布計測部ＤＴｒ，ＤＴｗのうちの少なくとも一方の計測結果に基づいて調整ユニット５を制御し且つ露光装置の動作を統括的に制御する制御系ＣＲとを備えている。
【００２８】
第１瞳強度分布計測部ＤＴｒは、例えば照明光学系の射出瞳位置と光学的に共役な位置に配置された光電変換面を有する撮像部を備え、照明光学系による被照射面上の各点に関する瞳強度分布（各点に入射する光が照明光学系の射出瞳位置に形成する瞳強度分布）をモニターする。また、第２瞳強度分布計測部ＤＴｗは、例えば投影光学系ＰＬの瞳位置と光学的に共役な位置に配置された光電変換面を有する撮像部を備え、投影光学系ＰＬの像面の各点に関する瞳強度分布（各点に入射する光が投影光学系ＰＬの瞳位置に形成する瞳強度分布）をモニターする。
【００２９】
第１および第２瞳強度分布計測部ＤＴｒ，ＤＴｗの詳細な構成および作用については、例えば米国特許公開第２００８／００３０７０７号明細書を参照することができる。また、瞳強度分布計測部として、米国特許公開第２０１０／００２０３０２号公報の開示を参照することもできる。
【００３０】
本実施形態では、マイクロフライアイレンズ４により形成される二次光源を光源として、照明光学系の被照射面に配置されるマスクＭ（ひいてはウェハＷ）をケーラー照明する。このため、二次光源が形成される位置は投影光学系ＰＬの開口絞りＡＳの位置と光学的に共役であり、二次光源の形成面を照明光学系の照明瞳面と呼ぶことができる。また、この二次光源の形成面の像を照明光学系の射出瞳面と呼ぶことができる。典型的には、照明瞳面に対して被照射面（マスクＭが配置される面、または投影光学系ＰＬを含めて照明光学系と考える場合にはウェハＷが配置される面）が光学的なフーリエ変換面となる。なお、瞳強度分布とは、照明光学系の照明瞳面または当該照明瞳面と光学的に共役な面における光強度分布（輝度分布）である。
【００３１】
マイクロフライアイレンズ４による波面分割数が比較的大きい場合、マイクロフライアイレンズ４の入射面に形成される大局的な光強度分布と、二次光源全体の大局的な光強度分布（瞳強度分布）とが高い相関を示す。このため、マイクロフライアイレンズ４の入射面および当該入射面と光学的に共役な面における光強度分布についても瞳強度分布と称することができる。さらに、マイクロフライアイレンズ４の後側焦点位置またはその近傍の照明瞳と光学的に共役な別の照明瞳位置、すなわち結像光学系８の瞳位置および投影光学系ＰＬの瞳位置（開口絞りＡＳの位置）にも、マイクロフライアイレンズ４の直後の光強度分布に対応する瞳強度分布が形成される。
【００３２】
図１の構成が光学的な理想状態にあるとき、ウェハＷ上の露光領域内の各点（各位置）に関する瞳強度分布が所望の分布（例えばほぼ均一な分布）になり、ひいては所望の照明条件が実現される。しかしながら、実際には、光学部品の反射防止膜の膜厚分布および角度特性、反射膜の反射率分布および角度特性、光学材料の透過率分布および歪みなどの影響により、ウェハＷ上の露光領域内の各位置に関する瞳強度分布が位置毎に異なってしまう。この場合、例えば回折光学素子２の配光分布を変更したとしても、ウェハＷ上の露光領域内の位置毎に瞳強度分布を調整することはできない。
【００３３】
そこで、本実施形態では、マイクロフライアイレンズ４の直後の照明瞳位置から光軸ＡＸ方向に沿ってマスクＭ側に所要距離だけ間隔を隔てた位置に配置されて、ウェハＷ上の露光領域内（あるいはマスクＭの照明領域内）の位置毎に瞳強度分布を調整する調整ユニット５を備えている。調整ユニットは、図２に示すように、光の入射側（光源ＬＳ側）に配置された平行平面板５１と、平行平面板５１の射出側（マスクＭ側）に近接配置された平行平面板５２と、平行平面板５１，５２の互いに対向する一対の光学面５１ａと５２ａとの位置関係を変更する光学調整部５３とを備えている。
【００３４】
光学調整部５３は、平行平面板５１の光学面５１ａと平行平面板５２の光学面５１ａとの光軸ＡＸ方向に沿った間隔を変化させる間隔可変部５３ａと、制御系ＣＲからの指令にしたがって間隔可変部５３ａの動作を制御する制御部５３ｂとを有する。間隔可変部５３ａは、一対の光学面５１ａと５２ａとの間隔を光軸ＡＸ方向に一様に増減させたり、光学面５１ａに対して光学面５２ａがなす角度を相対的に変化させたりする。
【００３５】
制御部５３ｂは、瞳強度分布計測部ＤＴｒおよび／またはＤＴｗからの出力に応じて間隔可変部５３ａの動作を制御し、ひいては間隔可変部５３ａにより一対の光学面５１ａと５２ａとの位置関係を変更する。一対の光学面５１ａと５２ａとの光軸ＡＸ方向に沿った間隔の最大値は、光源ＬＳからのレーザ光の可干渉距離よりも小さい。一対の光学面５１ａ，５２ａには反射防止膜が形成されていてもよいし、反射防止膜が形成されていなくてもよい。
【００３６】
図３は、光軸ＡＸに沿ってマスクＭ側から間隔可変部５３ａを見た図である。図３は、光軸ＡＸを含んでＹＺ平面に平行な面に沿った間隔可変部５３ａの部分断面図である。間隔可変部５３ａは、図３および図４に示すように、光軸ＡＸを中心とする円環状の形態を有する固定部材５３ａａと、一対の平行平面板５１と５２との間に介在する３つのスペーサ５３ａｂと、対応するスペーサ５３ａｂと協働して平行平面板５２の端部を挟み込むように位置決めされた３つの調整ねじ５３ａｃとを備えている。
【００３７】
３つの調整ねじ５３ａｃは、例えば光軸ＡＸを中心とする円周を角度的に３等分した位置に取り付けられている。３つのスペーサ５３ａｂは、金属、ガラスなどの材料により形成され、調整ねじ５３ａｃの先端部の押圧作用を受けて光軸ＡＸ方向に伸縮するように取り付けられている。以下、説明の理解を容易にするために、平行平面板５１は、光学面５１ａが光軸ＡＸと直交するように固定的に保持されているものとする。スペーサ５３ａｂが調整ねじ５３ａｃの作用を受けない状態において、平行平面板５２の光学面５２ａが光軸ＡＸと直交しているものとする。平行平面板５１と５２とは互いに同じ光学材料により形成されているものとする。
【００３８】
間隔可変部５３ａでは、３つの調整ねじ５３ａｃのねじ込み量を調整することにより、一対の光学面５１ａと５２ａとの位置関係を変更することができる。すなわち、３つの調整ねじ５３ａｃのねじ込み量が互いに同じになるように調整することにより、一対の光学面５１ａと５２ａとの間隔を光軸ＡＸ方向に一様に増減させることができる。３つの調整ねじ５３ａｃのねじ込み量を互いに独立に調整することにより、光軸ＡＸと直交するように固定的に保持された光学面５１ａに対して光学面５２ａを傾け、ひいては光学面５１ａに対して光学面５２ａがなす角度を変化させることができる。
【００３９】
なお、間隔可変部５３ａでは、調整ねじ５３ａｃの先端部の押圧作用を受けて伸縮するスペーサ５３ａｂを用いているが、これに限定されることなく、間隔可変部の具体的な構成については様々な形態が可能である。例えば、ヒーター、ペリチェ素子などの作用によりスペーサの温度を変化させることにより、一対の光学面の位置関係を変更しても良い。また、金属、ガラスなどにより形成されたスペーサに代えて、圧電効果を利用したピエゾ素子などを用いて、一対の光学面の位置関係を変更しても良い。また、たとえば米国特許第５，８２２，１３３号や、第６、９３０、８４２号などに開示される光学素子移動機構を用いて、一対の光学面の位置関係を変更しても良い。
【００４０】
図５は、調整ユニットの基本的な作用を説明する図である。図５を参照すると、屈折率がｎの光学材料（石英、蛍石など）により形成された平行平面板５１の内部を伝搬した光が、入射角φで光学面５１ａに入射する。光学面５１ａを透過した光は、平行平面板５１と５２との間に介在する屈折率がｎ’の媒質（気体、真空など）を伝搬した後、入射角φ’で光学面５２ａに入射する。一対の光学面５１ａと５２ａとの光軸ＡＸ方向に沿った間隔は光源ＬＳからのレーザ光の可干渉距離よりも小さいので、入射角φ’で光学面５２ａに入射した光は一対の光学面５１ａと５２ａとの間で多重干渉を起こす。
【００４１】
一対の光学面５１ａと５２ａとの間の多重干渉によるエネルギー透過率Ｔfpは、次の式（１）により表される。式（１）において、Ｒ０は光学面５１ａ，５２ａのエネルギー反射率であり、λは光の波長であり、ｄは光学面５２ａへの光の入射位置における一対の光学面５１ａと５２ａとの光軸ＡＸ方向に沿った間隔である。なお、式（１）では、平行平面板５１と５２との間の媒質の屈折率をｎ’≒１とした。
Ｔfp＝１／｛１＋４×Ｒ０×（sinδ）2｝／｛（１−Ｒ０）2｝ （１）
ただし、δ＝（２π／λ）×ｎ’×ｄ×cosφ’
【００４２】
こうして、調整ユニット５に入射した光は、一対の光学面５１ａと５２ａとの間で多重干渉して射出される。換言すると、調整ユニット５に入射した光は、エネルギー透過率Ｔfpで表される透過特性に基づいて変調されて射出される。光学面５１ａに対して光学面５２ａを傾斜させると、光学面５１ａと５２ａとの多重干渉により、傾斜方向に沿った位置毎に異なる透過率が付与される。すなわち、調整ユニット５の一対の光学面５１ａと５２ａとの位置関係を適宜変更することにより、ウェハＷ上の露光領域内（あるいはマスクＭの照明領域内）の位置毎に瞳強度分布を調整することが可能になる。
【００４３】
以下、数値例にしたがって、調整ユニット５の作用効果を検証する。数値例では、図６に示すように、マイクロフライアイレンズ４の直後の照明瞳に形成された円形状の瞳強度分布からの光が、調整ユニット５の一対の平行平面板５１，５２およびコンデンサー光学系６を介してマスクブラインド７の設置面７ａに入射する。マイクロフライアイレンズ４の直後に形成された瞳強度分布のＺ方向の寸法Ｄ１は１００ｍｍであり、一対の平行平面板５１，５２を通過するときの光束のＺ方向の寸法Ｄ２は２００ｍｍである。光の波長λは、１９３ｎｍである。
【００４４】
面７ａに形成される照野のうち、光軸ＡＸ上の点Ｐ０に入射する光が一対の平行平面板５１，５２を通過するときの光学面５２ａへの入射角φ’は０度である。照野の最も＋Ｚ方向側の点Ｐ１に入射する光の光学面５２ａへの入射角φ’は−２０度であり、照野の最も−Ｚ方向側の点Ｐ２に入射する光の光学面５２ａへの入射角φ’は＋２０度である。面７ａにおいて点Ｐ０と点Ｐ１との中間点Ｐ３に入射する光の光学面５２ａへの入射角φ’は概ね−１０度であり、点Ｐ０と点Ｐ２との中間点Ｐ４に入射する光の光学面５２ａへの入射角φ’は概ね＋１０度である。
【００４５】
第１数値例では、一対の平行平面板５１，５２を通過する光束の最も＋Ｚ方向側の位置、すなわちＺ＝＋１００ｍｍの位置における一対の光学面５１ａと５２ａとの光軸ＡＸ方向に沿った間隔ｄ１を１０ｎｍとした。一方、一対の平行平面板５１，５２を通過する光束の最も−Ｚ方向側の位置、すなわちＺ＝−１００ｍｍの位置における一対の光学面５１ａと５２ａとの光軸ＡＸ方向に沿った間隔ｄ２を１９０ｎｍとした。すなわち、光学面５１ａに対する光学面５２ａの傾斜方向は、Ｚ方向である。
【００４６】
図７は、第１数値例において、点Ｐ０に入射する光が一対の平行平面板５１，５２を通過するときの、光学面５１ａと５２ａとの間の多重干渉によるエネルギー透過率Ｔfpを示す。図８は、点Ｐ１に入射する光が一対の平行平面板５１，５２を通過するときの、光学面５１ａと５２ａとの間の多重干渉によるエネルギー透過率Ｔfpを示す。図９は、点Ｐ２に入射する光が一対の平行平面板５１，５２を通過するときの、光学面５１ａと５２ａとの間の多重干渉によるエネルギー透過率Ｔfpを示す。
【００４７】
図７〜図９において、縦軸は一対の光学面５１ａと５２ａとの間の多重干渉によるエネルギー透過率Ｔfpを示し、横軸は一対の平行平面板５１，５２における光の通過位置、すなわちＺ方向位置（ｍｍ）を示している。図７を参照すると、点Ｐ０に入射する光、すなわち一対の平行平面板５１，５２においてＺ＝−５０ｍｍ〜＋５０ｍｍの範囲を通過する光には、その範囲の中心位置（Ｚ＝０ｍｍ）において最も高く且つ周辺位置（Ｚ＝±５０ｍｍ）に向かって徐々に低くなる透過率分布が付与される。
【００４８】
図８を参照すると、点Ｐ１に入射する光、すなわち一対の平行平面板５１，５２においてＺ＝０ｍｍ〜＋１００ｍｍの範囲を通過する光には、その範囲の中央位置（Ｚ≒＋６０ｍｍ）において最も低く且つ周辺位置（Ｚ＝０ｍｍ，＋１００ｍｍ）に向かって徐々に高くなる透過率分布が付与される。図９を参照すると、点Ｐ２に入射する光、すなわち一対の平行平面板５１，５２においてＺ＝−１００ｍｍ〜０ｍｍの範囲を通過する光には、その範囲の中央位置（Ｚ≒−６０ｍｍ）において最も低く且つ周辺位置（Ｚ＝−１００ｍｍ，０ｍｍ）に向かって徐々に高くなる透過率分布が付与される。
【００４９】
第２数値例では、Ｚ＝＋１００ｍｍの位置における一対の光学面５１ａと５２ａとの光軸ＡＸ方向に沿った間隔ｄ１を６０ｎｍとし、Ｚ＝−１００ｍｍの位置における一対の光学面５１ａと５２ａとの光軸ＡＸ方向に沿った間隔ｄ２を２４０ｎｍとした。すなわち、第２数値例においても第１数値例の場合と同様に、光学面５１ａに対する光学面５２ａの傾斜方向はＺ方向である。
【００５０】
図１０は、第２数値例において、点Ｐ０に入射する光が一対の平行平面板５１，５２を通過するときの多重干渉によるエネルギー透過率Ｔfpを示す。図１１は、点Ｐ１に入射する光が一対の平行平面板５１，５２を通過するときの多重干渉によるエネルギー透過率Ｔfpを示す。図１２は、点Ｐ２に入射する光が一対の平行平面板５１，５２を通過するときの多重干渉によるエネルギー透過率Ｔfpを示す。第２数値例における図１０〜図１２の表記は、第１数値例における図７〜図９と同様である。
【００５１】
図１０を参照すると、点Ｐ０に入射する光、すなわち一対の平行平面板５１，５２においてＺ＝−５０ｍｍ〜＋５０ｍｍの範囲を通過する光には、その範囲の中心位置（Ｚ＝０ｍｍ）において最も低く且つ周辺位置（Ｚ＝±５０ｍｍ）に向かって徐々に高くなる透過率分布が付与される。図１１を参照すると、点Ｐ１に入射する光、すなわち一対の平行平面板５１，５２においてＺ＝０ｍｍ〜＋１００ｍｍの範囲を通過する光には、その範囲の中央位置（Ｚ≒＋６０ｍｍ）において最も高く且つ周辺位置（Ｚ＝０ｍｍ，＋１００ｍｍ）に向かって徐々に低くなる透過率分布が付与される。
【００５２】
図１１を参照すると、点Ｐ２に入射する光、すなわち一対の平行平面板５１，５２においてＺ＝−１００ｍｍ〜０ｍｍの範囲を通過する光には、その範囲の中央位置（Ｚ≒−６０ｍｍ）において最も高く且つ周辺位置（Ｚ＝−１００ｍｍ，０ｍｍ）に向かって徐々に低くなる透過率分布が付与される。なお、図示を省略するが、第１および第２数値例において点Ｐ３，Ｐ４に入射する光にも、点Ｐ３，Ｐ４の位置に応じた透過率分布が付与される。
【００５３】
第１および第２数値例を参照すると、光学面５１ａに対する光学面５２ａの傾斜方向がＺ方向であり、マスクブラインド７の設置面７ａにおいてＺ方向（光学面５２ａの傾斜方向に対応）に並ぶ５つの点Ｐ０〜Ｐ４に入射する光束の光強度分布が、一対の光学面５１ａと５２ａとの位置関係に応じて、位置毎（点Ｐ０〜Ｐ４毎）に調整されることがわかる。マスクブラインド７の設置面７ａは、マスクＭのパターン面およびウェハＷの露光面と光学的に共役な位置にある。したがって、面７ａにおいてＺ方向に並ぶ複数の点は、マスクＭ上の照明領域内においてＹ方向に並ぶ複数の点に対応し、ひいてはウェハＷ上の露光領域内においてＹ方向に並ぶ複数の点に対応している。
【００５４】
本実施形態では、間隔可変部５３ａの作用により、光学面５１ａに対する光学面５２ａを二次元的に（Ｘ方向およびＺ方向に）傾斜させることが可能である。その結果、面７ａにおいて二次元的に分散する複数の点に入射する光束の光強度分布を、一対の光学面５１ａと５２ａとの位置関係に応じて、位置毎（複数の点毎）に調整することができる。すなわち、調整ユニット５の一対の光学面５１ａと５２ａとの位置関係を適宜変更することにより、ウェハＷ上の露光領域内（あるいはマスクＭの照明領域内）の位置毎に瞳強度分布に対して異なる調整量を与え、ひいては位置毎に瞳強度分布を調整することができる。
【００５５】
こうして、本実施形態において、制御部ＣＲは、瞳強度分布計測部ＤＴｒおよび／またはＤＴｗの計測結果に基づいて調整ユニット５を制御することにより、ウェハＷ上の露光領域内の各位置に入射する光が投影光学系ＰＬの瞳位置に形成する瞳強度分布をそれぞれ所望の分布（例えば均一な分布）に調整する。すなわち、本実施形態の照明光学系（１〜８）では、調整ユニット５の作用によりウェハＷ上の露光領域内（あるいはマスクＭの照明領域内）の位置毎に瞳強度分布を調整して、所望の照明条件を実現することができる。本実施形態の露光装置（１〜ＷＳ）では、所望の照明条件を実現する照明光学系（１〜８）を用いて、転写すべきマスクパターンに応じた適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことができる。
【００５６】
なお、上述の説明では、光学調整部５３が一対の光学面５１ａと５２ａとの位置関係を変更する間隔可変部５３ａを備えている。しかしながら、これに限定されることなく、間隔可変部に代えて、あるいは間隔可変部に加えて、光学調整部が一対の光学面に入射する光の入射角を入射位置に応じて変化させる入射角可変部を有する構成も可能である。すなわち、例えば図１３に示すように、マイクロフライアイレンズ４と調整ユニット５の一対の平行平面板５１，５２との間も光路中に、一対のレンズ５３ｃａと５３ｃｂとからなる入射角可変部５３ｃを付設した変形例も可能である。
【００５７】
入射角可変部５３ｃを構成する一対のレンズ５３ｃａおよび５３ｃｂのうちの少なくとも１つのレンズは、光軸ＡＸ方向に移動可能である。その結果、入射角可変部５３ｃは、一対のレンズ５３ｃａと５３ｃｂの光軸ＡＸ方向に沿った間隔を変化させることにより、一対の光学面５１ａ，５２ａに入射する光の入射角を入射位置に応じて変化させる。式（１）を参照して明らかなように、光学面５２ａへの光の入射角φ’を変更すると、多重干渉によるエネルギー透過率Ｔfpが変化する。したがって、入射角可変部５３ｃが付設された図１３の変形例では、瞳強度分布の調整に関する自由度を上述の実施形態よりも向上させることができる。なお、入射角可変部の構成については、図１３の構成例に限定されることなく、様々な形態が可能である。
【００５８】
また、上述の説明では、ウェハＷ上の露光領域内（あるいはマスクＭの照明領域内）の位置毎に瞳強度分布に対して異なる調整量を与えるために、マイクロフライアイレンズ４の直後の照明瞳位置から光軸ＡＸ方向に沿ってマスクＭ側に所要距離だけ間隔を隔てた位置に調整ユニット５の一対の平行平面板５１，５２を配置している。しかしながら、マイクロフライアイレンズ４の直後の照明瞳位置に限定されることなく、結像光学系８の瞳位置あるいは投影光学系ＰＬの瞳位置（開口絞りＡＳの位置）から光軸ＡＸ方向に沿って光源ＬＳ側またはウェハＷ側に所要距離だけ間隔を隔てた位置に、調整ユニット５の一対の平行平面板５１，５２を配置することにより、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５９】
また、照明瞳位置から所要距離だけ間隔を隔てた位置に限定されることなく、例えば図１４に示すように、マイクロフライアイレンズ４の直後の照明瞳の近傍に、調整ユニット５の一対の平行平面板５１，５２を配置することにより、ウェハＷ上の露光領域内（あるいはマスクＭの照明領域内）の全体に亘ってほぼ一様に瞳強度分布を調整することができる。このことは、図６において一対の平行平面板５１，５２をマイクロフライアイレンズ４へ近づけると、マスクブラインド７の設置面７ａ上の各点Ｐ０〜Ｐ４に入射する光束が一対の平行平面板５１，５２を通過する範囲が互いに近づき、ひいては多重干渉によるエネルギー透過率Ｔfpの分布も互いに近づくことから明らかである。
【００６０】
すなわち、図１４の変形例において、制御部ＣＲは、瞳強度分布計測部ＤＴｒおよび／またはＤＴｗの計測結果に基づいて調整ユニット５を制御することにより、ウェハＷ上の露光領域内の全体に亘ってほぼ一様に瞳強度分布を調整する。同様に、結像光学系８の瞳位置またはその近傍に、調整ユニット５の一対の平行平面板５１，５２を配置することにより、ウェハＷ上の露光領域内の全体に亘ってほぼ一様に瞳強度分布を調整することができる。また、投影光学系ＰＬの瞳位置（開口絞りＡＳの位置）の近傍に、調整ユニット５の一対の平行平面板５１，５２を配置することにより、ウェハＷ上の露光領域内の全体に亘ってほぼ一様に瞳強度分布を調整することができる。
【００６１】
また、瞳強度分布に限定されることなく、例えば図１５に示すように、マスクブラインド７の近傍の位置（すなわちマスクＭのパターン面およびウェハＷの露光面と光学的に共役な位置またはその近傍）に、調整ユニット５の一対の平行平面板５１，５２を配置することにより、ウェハＷ上の露光領域内（あるいはマスクＭの照明領域内）の照度分布を調整することができる。これは、照明瞳またはその近傍に一対の平行平面板５１，５２を配置することにより露光領域（または照明領域）の全体に亘ってほぼ一様に瞳強度分布を調整することに対応している。
【００６２】
図１５の変形例にかかる露光装置では、投影光学系ＰＬの像面での照度分布を計測する照度分布計測部ＤＴｉを備え、照度分布計測部ＤＴｉの出力は制御系ＣＲに供給される。照度分布計測部ＤＴｉは、周知の構成にしたがって、投影光学系ＰＬの像面における照度分布をモニターする。制御部ＣＲは、照度分布計測部ＤＴｉの計測結果に基づいて調整ユニット５を制御することにより、投影光学系ＰＬの像面位置にあるウェハＷ上の露光領域に形成される照度分布を所望の分布（例えば均一な分布）に調整する。同様に、マスクＭの近傍の位置に調整ユニット５の一対の平行平面板５１，５２を配置することにより、ウェハＷ上の露光領域内の照度分布を調整することができる。
【００６３】
また、上述の説明では、調整ユニット５が光軸ＡＸ方向に近接配置された平行平面板５１，５２の互いに対向する一対の平面状の光学面５１ａ，５２ａを有し、一対の平面状の光学面５１ａと５２ａとの間で多重干渉させている。しかしながら、この構成に限定されることなく、調整ユニットでは、光軸方向に近接して配置された一対の光学面の間で多重干渉させること、すなわち光軸方向に沿った一対の光学面の間隔の最大値が光源からの光の可干渉距離よりも小さいことが重要である。したがって、一対の光学面のうちの少なくとも一方は、例えば、球面形状、回転対称な非球面形状、回転非対称な非球面形状（自由曲面形状）であってもよい。
【００６４】
上述の説明では、照明瞳に円形状の瞳強度分布が形成される円形照明を例にとって、本発明の作用効果を説明している。しかしながら、円形照明に限定されることなく、例えば輪帯状の瞳強度分布が形成される輪帯照明、複数極状の瞳強度分布が形成される複数極照明などの変形照明に対しても、同様に本発明を適用して同様の作用効果を得ることができることは明らかである。
【００６５】
上述の実施形態において、回折光学素子２に代えて、あるいは回折光学素子２に加えて、たとえばアレイ状に配列され且つ傾斜角および傾斜方向が個別に駆動制御される多数の微小な要素ミラーにより構成されて入射光束を反射面毎の微小単位に分割して偏向させることにより、光束の断面を所望の形状または所望の大きさに変換する空間光変調素子を用いても良い。このような空間光変調素子を用いた照明光学系は、例えば特開２００２−３５３１０５号公報に開示されている。
【００６６】
上述の実施形態では、マスクの代わりに、所定の電子データに基づいて所定パターンを形成する可変パターン形成装置を用いることができる。なお、可変パターン形成装置としては、たとえば所定の電子データに基づいて駆動される複数の反射素子を含む空間光変調素子を用いることができる。空間光変調素子を用いた露光装置は、たとえば米国特許公開第２００７／０２９６９３６号公報に開示されている。また、上述のような非発光型の反射型空間光変調器以外に、透過型空間光変調器を用いても良く、自発光型の画像表示素子を用いても良い。
【００６７】
上述の実施形態の露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行っても良い。
【００６８】
次に、上述の実施形態にかかる露光装置を用いたデバイス製造方法について説明する。図１６は、半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。図１６に示すように、半導体デバイスの製造工程では、半導体デバイスの基板となるウェハＷに金属膜を蒸着し（ステップＳ４０）、この蒸着した金属膜上に感光性材料であるフォトレジストを塗布する（ステップＳ４２）。つづいて、上述の実施形態の投影露光装置を用い、マスク（レチクル）Ｍに形成されたパターンをウェハＷ上の各ショット領域に転写し（ステップＳ４４：露光工程）、この転写が終了したウェハＷの現像、つまりパターンが転写されたフォトレジストの現像を行う（ステップＳ４６：現像工程）。
【００６９】
その後、ステップＳ４６によってウェハＷの表面に生成されたレジストパターンをマスクとし、ウェハＷの表面に対してエッチング等の加工を行う（ステップＳ４８：加工工程）。ここで、レジストパターンとは、上述の実施形態の投影露光装置によって転写されたパターンに対応する形状の凹凸が生成されたフォトレジスト層であって、その凹部がフォトレジスト層を貫通しているものである。ステップＳ４８では、このレジストパターンを介してウェハＷの表面の加工を行う。ステップＳ４８で行われる加工には、例えばウェハＷの表面のエッチングまたは金属膜等の成膜の少なくとも一方が含まれる。なお、ステップＳ４４では、上述の実施形態の投影露光装置は、フォトレジストが塗布されたウェハＷを感光性基板としてパターンの転写を行う。
【００７０】
図１７は、液晶表示素子等の液晶デバイスの製造工程を示すフローチャートである。図１７に示すように、液晶デバイスの製造工程では、パターン形成工程（ステップＳ５０）、カラーフィルタ形成工程（ステップＳ５２）、セル組立工程（ステップＳ５４）およびモジュール組立工程（ステップＳ５６）を順次行う。ステップＳ５０のパターン形成工程では、プレートＰとしてフォトレジストが塗布されたガラス基板上に、上述の実施形態の投影露光装置を用いて回路パターンおよび電極パターン等の所定のパターンを形成する。このパターン形成工程には、上述の実施形態の投影露光装置を用いてフォトレジスト層にパターンを転写する露光工程と、パターンが転写されたプレートＰの現像、つまりガラス基板上のフォトレジスト層の現像を行い、パターンに対応する形状のフォトレジスト層を生成する現像工程と、この現像されたフォトレジスト層を介してガラス基板の表面を加工する加工工程とが含まれている。
【００７１】
ステップＳ５２のカラーフィルタ形成工程では、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）に対応する３つのドットの組をマトリックス状に多数配列するか、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルタの組を水平走査方向に複数配列したカラーフィルタを形成する。ステップＳ５４のセル組立工程では、ステップＳ５０によって所定パターンが形成されたガラス基板と、ステップＳ５２によって形成されたカラーフィルタとを用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。具体的には、例えばガラス基板とカラーフィルタとの間に液晶を注入することで液晶パネルを形成する。ステップＳ５６のモジュール組立工程では、ステップＳ５４によって組み立てられた液晶パネルに対し、この液晶パネルの表示動作を行わせる電気回路およびバックライト等の各種部品を取り付ける。
【００７２】
また、本発明は、半導体デバイス製造用の露光装置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用の露光装置や、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、及びＤＮＡチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置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、露光工程（露光装置）にも適用することができる。
【００７３】
なお、上述の実施形態では、露光光としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長：１９３ｎｍ）やＫｒＦエキシマレーザ光（波長：２４８ｎｍ）を用いているが、これに限定されることなく、他の適当なレーザ光源、たとえば波長１５７ｎｍのレーザ光を供給するＦ2レーザ光源などに対して本発明を適用することもできる。
【００７４】
また、上述の実施形態において、投影光学系と感光性基板との間の光路中を１．１よりも大きな屈折率を有する媒体（典型的には液体）で満たす手法、所謂液浸法を適用しても良い。この場合、投影光学系と感光性基板との間の光路中に液体を満たす手法としては、国際公開第ＷＯ９９／４９５０４号パンプレットに開示されているような局所的に液体を満たす手法や、特開平６−１２４８７３号公報に開示されているような露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる手法や、特開平１０−３０３１１４号公報に開示されているようなステージ上に所定深さの液体槽を形成し、その中に基板を保持する手法などを採用することができる。ここでは、国際公開第ＷＯ９９／４９５０４号パンフレット、特開平６−１２４８７３号公報および特開平１０−３０３１１４号公報の教示を参照として援用する。
【００７５】
また、上述の実施形態において、米国公開公報第２００６／０１７０９０１号及び第２００７／０１４６６７６号に開示されるいわゆる偏光照明方法を適用することも可能である。ここでは、米国特許公開第２００６／０１７０９０１号公報及び米国特許公開第２００７／０１４６６７６号公報の教示を参照として援用する。
【００７６】
また、上述の実施形態では、露光装置においてマスク（またはウェハ）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（またはウェハ）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。
【符号の説明】
【００７７】
ＬＳ 光源
２ 回折光学素子
３ ズームレンズ
４ マイクロフライアイレンズ
５ 調整ユニット
５１，５２ 平行平面板
５３ 光学調整部
５３ａ 間隔可変部
５３ｂ 制御部
５３ｃ 入射角可変部
６ コンデンサー光学系
７ マスクブラインド
８ 結像光学系
ＤＴｒ，ＤＴｗ 瞳強度分布計測部
ＤＴｉ 照度分布計測部
ＣＲ 制御系
Ｍ マスク
ＭＳ マスクステージ
ＰＬ 投影光学系
ＡＳ 開口絞り
Ｗ ウェハ
ＷＳ ウェハステージ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光により被照射面を照明する照明光学系において、
前記光源と前記被照射面との間の光路中に配置されたオプティカルインテグレータと、
前記オプティカルインテグレータと前記被照射面との間の光路中に配置されて、前記照明光学系の照明瞳における瞳強度分布と前記被照射面における照度分布との少なくとも一方の分布を調整する調整ユニットとを備え、
前記調整ユニットは、前記照明光学系の光軸方向に近接して配置された一対の光学面を有し、入射した光を前記一対の光学面の間で多重干渉させて射出することを特徴とする照明光学系。
【請求項２】
前記光軸方向に沿った前記一対の光学面の間隔の最大値は前記光源からの光の可干渉距離よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の照明光学系。
【請求項３】
前記調整ユニットは、前記照明瞳の位置から前記光軸方向に所要距離だけ間隔を隔てた位置に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の照明光学系。
【請求項４】
前記調整ユニットは、前記照明瞳の位置、またはその近傍の位置に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の照明光学系。
【請求項５】
前記調整ユニットは、前記被照射面の近傍の位置、前記被照射面と光学的に共役な位置、または該共役な位置の近傍の位置に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の照明光学系。
【請求項６】
前記一対の光学面は、平面形状を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項７】
前記調整ユニットは、前記光軸方向に沿って近接配置された一対の平行平面板を有し、該一対の平行平面板の互いに対向する面が前記一対の光学面であることを特徴とする請求項６に記載の照明光学系。
【請求項８】
前記一対の平行平面板の互いに対向する面のうちの少なくとも一方には、反射防止膜が形成されていることを特徴とする請求項７に記載の照明光学系。
【請求項９】
前記調整ユニットは、前記一対の光学面の位置関係および前記一対の光学面に入射する光の入射角のうちの少なくとも一方を変更する光学調整部を備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項１０】
前記光学調整部は、前記光軸方向に沿った前記一対の光学面の間隔を変化させる間隔可変部を有することを特徴とする請求項９に記載の照明光学系。
【請求項１１】
前記間隔可変部は、前記一対の光学面のうちの一方の光学面に対して他方の光学面がなす角度を変化させることを特徴とする請求項１０に記載の照明光学系。
【請求項１２】
前記光学調整部は、前記一対の光学面に入射する光の入射角を入射位置に応じて変化させる入射角可変部を有することを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項１３】
前記入射角可変部は、複数のレンズを有し、該複数のレンズのうちの少なくとも１つのレンズは前記光軸方向に移動可能であることを特徴とする請求項１２に記載の照明光学系。
【請求項１４】
前記照明光学系の照明瞳における瞳強度分布または前記被照射面における照度分布を計測する計測部を備え、
前記光学調整部は、前記計測部からの出力に応じて、前記一対の光学面の位置関係を変更する制御部を備えることを特徴とする請求項９乃至１３のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項１５】
前記被照射面と光学的に共役な面を形成する投影光学系と組み合わせて用いられ、前記照明瞳は前記投影光学系の開口絞りと光学的に共役な位置であることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項１６】
光源からの光により被照射面を照明する照明光学系において、
前記光源と前記被照射面との間の光路中に配置された波面分割型のオプティカルインテグレータと、
前記オプティカルインテグレータと前記被照射面との間の光路中に配置されて、前記照明光学系の照明瞳における瞳強度分布または前記被照射面における照度分布を調整する調整ユニットとを備え、
前記調整ユニットは、前記照明光学系の光軸方向に近接して配置された一対の光学面を有し、前記光軸方向に沿った前記一対の光学面の間隔の最大値は前記光源からの光の可干渉距離よりも小さいことを特徴とする照明光学系。
【請求項１７】
所定のパターンを照明するための請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の照明光学系を備え、前記所定のパターンを感光性基板に露光することを特徴とする露光装置。
【請求項１８】
前記所定のパターンの像を前記感光性基板上に形成する投影光学系を備え、前記照明瞳は前記投影光学系の開口絞りと光学的に共役な位置であることを特徴とする請求項１７に記載の露光装置。
【請求項１９】
前記調整ユニットは、前記投影光学系の前記開口絞りから前記投影光学系の光軸方向に所要距離だけ間隔を隔てた位置、または前記開口絞りの近傍の位置に配置されていることを特徴とする請求項１５に記載の露光装置。
【請求項２０】
請求項１７乃至１９のいずれか１項に記載の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記感光性基板に露光することと、
前記所定のパターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成することと、
前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工することと、を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項２１】
光源からの光により被照射面を照明する照明方法において、
オプティカルインテグレータに光を通過させることと、
前記オプティカルインテグレータからの光を、該光の進行方向に近接して配置された一対の光学面で多重干渉させて射出することと、
前記一対の光学面で多重干渉された光で前記被照射面を照明することと、を含むことを特徴とする照明方法。
【請求項２２】
前記多重干渉させて射出することは、照明瞳における瞳強度分布と前記被照射面における照度分布との少なくとも一方の分布を調整することを含むことを特徴とする請求項２１に記載の照明方法。
【請求項２３】
前記照明光学系の照明瞳における瞳強度分布または前記被照射面における照度分布を計測することをさらに含み、
前記少なくとも一方の分布を調整することは、前記計測することによって得られた結果に基づいて前記少なくとも一方の分布を調整することを特徴とする請求項２２に記載の照明方法。
【請求項２４】
前記少なくとも一方の分布を調整することは、前記一対の光学面の位置関係を変更することを含むことを特徴とする請求項２２または２３に記載の照明方法。
【請求項１】
光源からの光により被照射面を照明する照明光学系において、
前記光源と前記被照射面との間の光路中に配置されたオプティカルインテグレータと、
前記オプティカルインテグレータと前記被照射面との間の光路中に配置されて、前記照明光学系の照明瞳における瞳強度分布と前記被照射面における照度分布との少なくとも一方の分布を調整する調整ユニットとを備え、
前記調整ユニットは、前記照明光学系の光軸方向に近接して配置された一対の光学面を有し、入射した光を前記一対の光学面の間で多重干渉させて射出することを特徴とする照明光学系。
【請求項２】
前記光軸方向に沿った前記一対の光学面の間隔の最大値は前記光源からの光の可干渉距離よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の照明光学系。
【請求項３】
前記調整ユニットは、前記照明瞳の位置から前記光軸方向に所要距離だけ間隔を隔てた位置に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の照明光学系。
【請求項４】
前記調整ユニットは、前記照明瞳の位置、またはその近傍の位置に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の照明光学系。
【請求項５】
前記調整ユニットは、前記被照射面の近傍の位置、前記被照射面と光学的に共役な位置、または該共役な位置の近傍の位置に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の照明光学系。
【請求項６】
前記一対の光学面は、平面形状を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項７】
前記調整ユニットは、前記光軸方向に沿って近接配置された一対の平行平面板を有し、該一対の平行平面板の互いに対向する面が前記一対の光学面であることを特徴とする請求項６に記載の照明光学系。
【請求項８】
前記一対の平行平面板の互いに対向する面のうちの少なくとも一方には、反射防止膜が形成されていることを特徴とする請求項７に記載の照明光学系。
【請求項９】
前記調整ユニットは、前記一対の光学面の位置関係および前記一対の光学面に入射する光の入射角のうちの少なくとも一方を変更する光学調整部を備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項１０】
前記光学調整部は、前記光軸方向に沿った前記一対の光学面の間隔を変化させる間隔可変部を有することを特徴とする請求項９に記載の照明光学系。
【請求項１１】
前記間隔可変部は、前記一対の光学面のうちの一方の光学面に対して他方の光学面がなす角度を変化させることを特徴とする請求項１０に記載の照明光学系。
【請求項１２】
前記光学調整部は、前記一対の光学面に入射する光の入射角を入射位置に応じて変化させる入射角可変部を有することを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項１３】
前記入射角可変部は、複数のレンズを有し、該複数のレンズのうちの少なくとも１つのレンズは前記光軸方向に移動可能であることを特徴とする請求項１２に記載の照明光学系。
【請求項１４】
前記照明光学系の照明瞳における瞳強度分布または前記被照射面における照度分布を計測する計測部を備え、
前記光学調整部は、前記計測部からの出力に応じて、前記一対の光学面の位置関係を変更する制御部を備えることを特徴とする請求項９乃至１３のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項１５】
前記被照射面と光学的に共役な面を形成する投影光学系と組み合わせて用いられ、前記照明瞳は前記投影光学系の開口絞りと光学的に共役な位置であることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項１６】
光源からの光により被照射面を照明する照明光学系において、
前記光源と前記被照射面との間の光路中に配置された波面分割型のオプティカルインテグレータと、
前記オプティカルインテグレータと前記被照射面との間の光路中に配置されて、前記照明光学系の照明瞳における瞳強度分布または前記被照射面における照度分布を調整する調整ユニットとを備え、
前記調整ユニットは、前記照明光学系の光軸方向に近接して配置された一対の光学面を有し、前記光軸方向に沿った前記一対の光学面の間隔の最大値は前記光源からの光の可干渉距離よりも小さいことを特徴とする照明光学系。
【請求項１７】
所定のパターンを照明するための請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の照明光学系を備え、前記所定のパターンを感光性基板に露光することを特徴とする露光装置。
【請求項１８】
前記所定のパターンの像を前記感光性基板上に形成する投影光学系を備え、前記照明瞳は前記投影光学系の開口絞りと光学的に共役な位置であることを特徴とする請求項１７に記載の露光装置。
【請求項１９】
前記調整ユニットは、前記投影光学系の前記開口絞りから前記投影光学系の光軸方向に所要距離だけ間隔を隔てた位置、または前記開口絞りの近傍の位置に配置されていることを特徴とする請求項１５に記載の露光装置。
【請求項２０】
請求項１７乃至１９のいずれか１項に記載の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記感光性基板に露光することと、
前記所定のパターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成することと、
前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工することと、を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項２１】
光源からの光により被照射面を照明する照明方法において、
オプティカルインテグレータに光を通過させることと、
前記オプティカルインテグレータからの光を、該光の進行方向に近接して配置された一対の光学面で多重干渉させて射出することと、
前記一対の光学面で多重干渉された光で前記被照射面を照明することと、を含むことを特徴とする照明方法。
【請求項２２】
前記多重干渉させて射出することは、照明瞳における瞳強度分布と前記被照射面における照度分布との少なくとも一方の分布を調整することを含むことを特徴とする請求項２１に記載の照明方法。
【請求項２３】
前記照明光学系の照明瞳における瞳強度分布または前記被照射面における照度分布を計測することをさらに含み、
前記少なくとも一方の分布を調整することは、前記計測することによって得られた結果に基づいて前記少なくとも一方の分布を調整することを特徴とする請求項２２に記載の照明方法。
【請求項２４】
前記少なくとも一方の分布を調整することは、前記一対の光学面の位置関係を変更することを含むことを特徴とする請求項２２または２３に記載の照明方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１３−９８２０８（Ｐ２０１３−９８２０８Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３６９０７（Ｐ２０１１−２３６９０７）
【出願日】平成２３年１０月２８日（２０１１．１０．２８）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２８日（２０１１．１０．２８）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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