補正ユニット、照明光学系、露光装置、およびデバイス製造方法
【課題】 被照射面上の各点での瞳強度分布をそれぞれ所要の分布に調整することのできる照明光学系。
【解決手段】 光源（１）からの光で被照射面（Ｍ；Ｗ）を照明する照明光学系（２〜１２）は、オプティカルインテグレータ（８）よりも後側の照明瞳に瞳強度分布を形成する分布形成光学系（３〜８）と、照明瞳を含む照明瞳空間に配置された補正ユニット（９）とを備えている。補正ユニットは、第１透過率分布を有する第１フィルタ（９１）と、その後側に配置されて第２透過率分布を有する第２フィルタ（９２）とを備えている。第１フィルタと第２フィルタとの相対位置は変更可能であり、第１フィルタと第２フィルタとの相対位置の変化および第１フィルタへの光の入射角度の変化に応じて第１フィルタおよび第２フィルタによる減光率が変化するように構成されている。
【解決手段】 光源（１）からの光で被照射面（Ｍ；Ｗ）を照明する照明光学系（２〜１２）は、オプティカルインテグレータ（８）よりも後側の照明瞳に瞳強度分布を形成する分布形成光学系（３〜８）と、照明瞳を含む照明瞳空間に配置された補正ユニット（９）とを備えている。補正ユニットは、第１透過率分布を有する第１フィルタ（９１）と、その後側に配置されて第２透過率分布を有する第２フィルタ（９２）とを備えている。第１フィルタと第２フィルタとの相対位置は変更可能であり、第１フィルタと第２フィルタとの相対位置の変化および第１フィルタへの光の入射角度の変化に応じて第１フィルタおよび第２フィルタによる減光率が変化するように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、補正ユニット、照明光学系、露光装置、およびデバイス製造方法に関する。さらに詳細には、本発明は、例えば半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のデバイスをリソグラフィー工程で製造するための露光装置に好適な照明光学系に関するものである。
【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、コンデンサーレンズ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（特許文献１を参照）。
【０００５】
【特許文献１】米国特許公開第２００６／００５５８３４号公報
【発明の開示】
【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忠実に転写するには、瞳強度分布を所望の形状に調整するだけでなく、最終的な被照射面としてのウェハ上の各点に関する瞳強度分布をそれぞれほぼ均一に調整する必要がある。ウェハ上の各点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忠実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、被照射面上の各点での瞳強度分布をそれぞれ所要の分布に調整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、被照射面上の各点での瞳強度分布をそれぞれ所要の分布に調整する照明光学系を用いて、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】
前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、照明光学系の照明瞳に形成される瞳強度分布を補正する補正ユニットであって、
前記照明瞳の前側に隣接してパワーを有する光学素子と前記照明瞳の後側に隣接してパワーを有する光学素子との間の照明瞳空間に配置されて、第１透過率分布を有する第１フィルタと、
前記照明瞳空間において前記第１フィルタよりも後側に配置されて第２透過率分布を有する第２フィルタとを備え、
前記第１フィルタと前記第２フィルタとの相対位置は変更可能であり、前記第１フィルタと前記第２フィルタとの相対位置の変化および前記第１フィルタへの光の入射角度の変化に応じて前記第１フィルタおよび前記第２フィルタによる減光率が変化するように構成されていることを特徴とする補正ユニットを提供する。
【０００９】
本発明の第２形態では、光源からの光で被照射面を照明する照明光学系において、
オプティカルインテグレータを有し、該オプティカルインテグレータよりも後側の照明瞳に瞳強度分布を形成する分布形成光学系と、
前記後側の照明瞳を含む前記照明瞳空間に配置された第１形態の補正ユニットとを備えていることを特徴とする照明光学系を提供する。
【００１０】
本発明の第３形態では、所定のパターンを照明するための第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】
本発明の第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に露光する露光工程と、
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現像工程と、
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加工工程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。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の照明光学系は、オプティカルインテグレータよりも後側の照明瞳を含む照明瞳空間に配置されて照明瞳に形成される瞳強度分布を補正する補正ユニットを備えている。補正ユニットは、第１透過率分布を有する第１フィルタと、その後側に配置されて第２透過率分布を有する第２フィルタとを備え、第１フィルタと第２フィルタとの相対位置は変更可能である。また、補正ユニットは、第１フィルタと第２フィルタとの相対位置の変化および第１フィルタへの光の入射角度の変化に応じて第１フィルタおよび第２フィルタによる減光率が変化するように構成されている。
【００１３】
その結果、補正ユニットの作用により、被照射面上の各点に関する瞳強度分布をそれぞれ独立的に調整することができる。したがって、本発明の照明光学系では、被照射面上の各点に関する瞳強度分布をそれぞれ独立的に調整する補正ユニットの作用により、被照射面上の各点での瞳強度分布をそれぞれ所要の分布に調整することができる。また、本発明の露光装置では、被照射面上の各点での瞳強度分布をそれぞれ所要の分布に調整する照明光学系を用いて、適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことができ、ひいては良好なデバイスを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の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の露光面（転写面）の法線方向に沿ってＺ軸を、ウェハＷの露光面内において図１の紙面に平行な方向にＹ軸を、ウェハＷの露光面内において図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１から露光光（照明光）が供給される。光源１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１から射出された光束は、整形光学系２および輪帯照明用の回折光学素子３を介して、アフォーカルレンズ４に入射する。整形光学系２は、光源１からのほぼ平行な光束を所定の矩形状の断面を有するほぼ平行な光束に変換して回折光学素子３へ導く機能を有する。
【００１６】
アフォーカルレンズ４は、その前側焦点位置と回折光学素子３の位置とがほぼ一致し且つその後側焦点位置と図中破線で示す所定面５の位置とがほぼ一致するように設定されたアフォーカル系（無焦点光学系）である。回折光学素子３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、輪帯照明用の回折光学素子３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）に輪帯状の光強度分布を形成する機能を有する。
【００１７】
したがって、回折光学素子３に入射したほぼ平行光束は、アフォーカルレンズ４の瞳面に輪帯状の光強度分布を形成した後、輪帯状の角度分布でアフォーカルレンズ４から射出される。アフォーカルレンズ４の前側レンズ群４ａと後側レンズ群４ｂとの間の光路中において、その瞳位置またはその近傍には、濃度フィルタ６が配置されている。濃度フィルタ６は平行平面板の形態を有し、その光学面にはクロムや酸化クロム等からなる遮光性ドットの濃密パターンが形成されている。すなわち、濃度フィルタ６は、光の入射位置に応じて透過率の異なる透過率分布を有する。濃度フィルタ６の具体的な作用は後述する。
【００１８】
アフォーカルレンズ４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７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）８に入射する。マイクロフライアイレンズ８は、例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って、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。
【００１９】
マイクロフライアイレンズを構成する各微小レンズは、フライアイレンズを構成する各レンズエレメントよりも微小である。また、マイクロフライアイレンズは、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、正屈折力を有する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。なお、マイクロフライアイレンズ８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号公報に開示されている。
【００２０】
所定面５の位置はズームレンズ７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８の入射面はズームレンズ７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７は、所定面５とマイクロフライアイレンズ８の入射面とを実質的にフーリエ変換の関係に配置し、ひいてはアフォーカルレンズ４の瞳面とマイクロフライアイレンズ８の入射面とを光学的にほぼ共役に配置している。
【００２１】
したがって、マイクロフライアイレンズ８の入射面上には、アフォーカルレンズ４の瞳面と同様に、たとえば光軸ＡＸを中心とした輪帯状の照野が形成される。この輪帯状の照野の全体形状は、ズームレンズ７の焦点距離に依存して相似的に変化する。マイクロフライアイレンズ８における各微小レンズの入射面（すなわち単位波面分割面）は、例えばＺ方向に沿って長辺を有し且つＸ方向に沿って短辺を有する矩形状であって、マスクＭ上において形成すべき照明領域の形状（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。
【００２２】
マイクロフライアイレンズ８に入射した光束は二次元的に分割され、そ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８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を中心とした輪帯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。マイクロフライアイレンズ８の後側焦点面またはその近傍には、補正ユニット９が配置されている。補正ユニット９の構成および作用については後述する。
【００２３】
また、マイクロフライアイレンズ８の後側焦点面またはその近傍には、必要に応じて、輪帯状の二次光源に対応した輪帯状の開口部（光透過部）を有する照明開口絞り（不図示）が配置されている。照明開口絞りは、照明光路に対して挿脱自在に構成され、且つ大きさおよび形状の異なる開口部を有する複数の開口絞りと切り換え可能に構成されている。開口絞り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。照明開口絞りは、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配置され、二次光源の照明に寄与する範囲を規定する。
【００２４】
マイクロフライアイレンズ８および補正ユニット９を経た光は、コンデンサー光学系１０を介して、マスクブラインド１１を重畳的に照明する。こうして、照明視野絞りとしてのマスクブラインド１１には、マイクロフライアイレンズ８の微小レンズ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。マスクブラインド１１の矩形状の開口部（光透過部）を経た光は、前側レンズ群１２ａと後側レンズ群１２ｂとからなる結像光学系１２を介して、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１２は、マスクブラインド１１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。
【００２５】
マスクステージＭＳ上に保持されたマスクＭには転写すべきパターンが形成されており、パターン領域全体のうちＹ方向に沿って長辺を有し且つＸ方向に沿って短辺を有する矩形状（スリット状）のパターン領域が照明される。マスクＭのパターン領域を透過した光は、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。すなわち、マスクＭ上での矩形状の照明領域に光学的に対応するように、ウェハＷ上においてもＹ方向に沿って長辺を有し且つＸ方向に沿って短辺を有する矩形状の静止露光領域（実効露光領域）にパターン像が形成される。
【００２６】
こうして、いわゆるステップ・アンド・スキャン方式にしたがって、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、Ｘ方向（走査方向）に沿ってマスクステージＭＳとウェハステージＷＳとを、ひいてはマスクＭとウェハＷとを同期的に移動（走査）させることにより、ウェハＷ上には静止露光領域のＹ方向寸法に等しい幅を有し且つウェハＷの走査量（移動量）に応じた長さを有するショット領域（露光領域）に対してマスクパターンが走査露光される。
【００２７】
本実施形態では、上述したように、マイクロフライアイレンズ８により形成される二次光源を光源として、照明光学系（２〜１２）の被照射面に配置されるマスクＭ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（２〜１２）の照明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。
【００２８】
なお、瞳強度分布とは、照明光学系（２〜１２）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。マイクロフライアイレンズ８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８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８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。図１の構成において、回折光学素子３、アフォーカルレンズ４、ズームレンズ７、およびマイクロフライアイレンズ８は、マイクロフライアイレンズ８よりも後側の照明瞳に瞳強度分布を形成する分布形成光学系を構成している。
【００２９】
輪帯照明用の回折光学素子３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８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８の後側焦点面またはその近傍にも、その入射面に形成された照野と同じ複数極状の二次光源が形成される。
【００３０】
また、輪帯照明用の回折光学素子３に代えて、円形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、通常の円形照明を行うことができる。円形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円形状の光強度分布を形成する機能を有する。したがって、円形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８の入射面に、たとえば光軸ＡＸを中心とした円形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８の後側焦点面またはその近傍にも、その入射面に形成された照野と同じ円形状の二次光源が形成される。また、輪帯照明用の回折光学素子３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３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。
【００３１】
以下の説明では、本実施形態の作用効果の理解を容易にするために、マイクロフライアイレンズ８の後側焦点面またはその近傍の照明瞳には、図２に示すような４つの円弧状の実質的な面光源（以下、単に「面光源」という）２０ａ，２０ｂ，２０ｃおよび２０ｄからなる４極状の瞳強度分布（二次光源）２０が形成されるものとする。また、補正ユニット９は、４極状の瞳強度分布２０の形成面よりも後側（マスク側）に配置されているものとする。また、以下の説明において単に「照明瞳」という場合には、マイクロフライアイレンズ８の後側焦点面またはその近傍の照明瞳を指すものとする。
【００３２】
図２を参照すると、照明瞳に形成される４極状の瞳強度分布２０は、光軸ＡＸを挟んでＸ方向に間隔を隔てた一対の面光源２０ａおよび２０ｂと、光軸ＡＸを挟んでＺ方向に間隔を隔てた一対の面光源２０ｃおよび２０ｄとを有する。なお、照明瞳におけるＸ方向はマイクロフライアイレンズ８の矩形状の微小レンズの短辺方向（矩形状の単位波面分割面の短辺方向）であって、ウェハＷの走査方向に対応している。また、照明瞳におけるＺ方向は、マイクロフライアイレンズ８の矩形状の微小レンズの長辺方向（単位波面分割面の長辺方向）であって、ウェハＷの走査方向と直交する走査直交方向（ウェハＷ上におけるＹ方向）に対応している。
【００３３】
ウェハＷ上には、図３に示すように、Ｙ方向に沿って長辺を有し且つＸ方向に沿って短辺を有する矩形状の静止露光領域ＥＲが形成され、この静止露光領域ＥＲに対応するように、マスクＭ上には矩形状の照明領域（不図示）が形成される。ここで、静止露光領域ＥＲ内の１点に入射する光が照明瞳に形成する４極状の瞳強度分布は、入射点の位置に依存することなく、互いにほぼ同じ形状を有する。しかしながら、４極状の瞳強度分布を構成する各面光源の光強度は、入射点の位置に依存して異なる場合がある。
【００３４】
具体的には、図４に示すように、静止露光領域ＥＲ内の中心点Ｐ１に入射する光が形成する４極状の瞳強度分布２１の場合、Ｚ方向に間隔を隔てた面光源２１ｃおよび２１ｄの光強度の方が、Ｘ方向に間隔を隔てた面光源２１ａおよび２１ｂの光強度よりも大きくなる傾向がある。一方、図５に示すように、静止露光領域ＥＲ内の中心点Ｐ１からＹ方向に間隔を隔てた周辺の点Ｐ２，Ｐ３に入射する光が形成する４極状の瞳強度分布２２の場合、Ｚ方向に間隔を隔てた面光源２２ｃおよび２２ｄの光強度の方が、Ｘ方向に間隔を隔てた面光源２２ａおよび２２ｂの光強度よりも小さくなる傾向がある。
【００３５】
一般に、照明瞳に形成される瞳強度分布の外形形状にかかわらず、ウェハＷ上の静止露光領域ＥＲ内の中心点Ｐ１に関する瞳強度分布（中心点Ｐ１に入射する光が照明瞳に形成する瞳強度分布）のＺ方向に沿った光強度分布は、図６（ａ）に示すように、中央において最も小さく周辺に向かって増大する凹曲線状の分布を有する。一方、ウェハＷ上の静止露光領域ＥＲ内の周辺点Ｐ２，Ｐ３に関する瞳強度分布のＺ方向に沿った光強度分布は、図６（ｂ）に示すように、中央において最も大きく周辺に向かって減少する凸曲線状の分布を有する。
【００３６】
そして、瞳強度分布のＺ方向に沿った光強度分布は、静止露光領域ＥＲ内のＸ方向（走査方向）に沿った入射点の位置にはあまり依存しないが、静止露光領域ＥＲ内のＹ方向（走査直交方向）に沿った入射点の位置に依存して変化する傾向がある。このように、ウェハＷ上の静止露光領域ＥＲ内の各点に関する瞳強度分布（各点に入射する光が照明瞳に形成する瞳強度分布）がそれぞれほぼ均一でない場合、ウェハＷ上の位置毎にパターンの線幅がばらついて、マスクＭ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Ｗ上に忠実に転写することができない。
【００３７】
本実施形態では、上述したように、アフォーカルレンズ４の瞳位置またはその近傍に、光の入射位置に応じて透過率の異なる透過率分布を有する濃度フィルタ６が配置されている。また、アフォーカルレンズ４の瞳位置は、その後側レンズ群４ｂとズームレンズ７とにより、マイクロフライアイレンズ８の入射面と光学的に共役である。したがって、濃度フィルタ６の作用により、マイクロフライアイレンズ８の入射面に形成される光強度分布が調整（補正）され、ひいてはマイクロフライアイレンズ８の後側焦点面またはその近傍の照明瞳に形成される瞳強度分布も調整される。
【００３８】
ただし、濃度フィルタ６は、ウェハＷ上の静止露光領域ＥＲ内の各点に関する瞳強度分布を、各点の位置に依存することなく一律に調整する。その結果、濃度フィルタ６の作用により、例えば中心点Ｐ１に関する４極状の瞳強度分布２１がほぼ均一になるように、ひいては各面光源２１ａ〜２１ｄの光強度が互いにほぼ等しくなるように調整することはできるが、その場合には周辺点Ｐ２、Ｐ３に関する４極状の瞳強度分布２２の面光源２２ａ，２２ｂと面光源２２ｃ，２２ｄとの光強度の差は却って大きくなってしまう。
【００３９】
すなわち、濃度フィルタ６の作用により、ウェハＷ上の静止露光領域ＥＲ内の各点に関する瞳強度分布をそれぞれほぼ均一に調整するには、濃度フィルタ６とは別の手段により、各点に関する瞳強度分布を互いに同じ性状の分布に調整する必要がある。具体的に、図４および図を参照して説明した例では、例えば中心点Ｐ１に関する瞳強度分布２１および周辺点Ｐ２，Ｐ３に関する瞳強度分布２２において、面光源２１ａ，２１ｂと面光源２１ｃ，２１ｄとの光強度の大小関係と面光源２２ａ，２２ｂと面光源２２ｃ，２２ｄとの光強度の大小関係とをほぼ同じ比率で一致させる必要がある。
【００４０】
そこで、静止露光領域ＥＲ内の各点に関する瞳強度分布を互いに同じ性状の分布に調整するための調整手段として、一般的には各点に関する瞳強度分布をそれぞれ独立的に調整するための調整手段として、本実施形態の補正ユニット９を備えている。補正ユニット９は、図７および図８に示すように、光軸ＡＸ（Ｙ方向に対応）に沿って配置された一対のフィルタ９１および９２を備えている。各フィルタ９１，９２の本体は、例えば石英または蛍石のような光学材料により形成された平行平面板の形態を有する。
【００４１】
各フィルタ９１，９２の表面（光の入射側の面、射出側の面、または双方の面）には、位置により厚さの異なる減光性の薄膜、例えばクロムや酸化クロムからなる薄膜が形成されている。あるいは、各フィルタ９１，９２の表面には、例えばクロムや酸化クロム等からなる微小な遮光性ドットの濃密パターンが形成されている。すなわち、各フィルタ９１，９２は、上述した濃度フィルタ６と同様に、光の入射位置に応じて透過率の異なる透過率分布を有する。
【００４２】
第１フィルタ９１は、例えば光軸ＡＸを中心とする円形状の外形形状を有し、その入射面９１ａが光軸ＡＸと直交するような姿勢で固定的に位置決めされている。第２フィルタ９２は、第１フィルタ９１の後側（マスク側）に配置されて、例えば光軸ＡＸを中心とする円形状の外形形状を有する。また、第２フィルタ９２は、その入射面９２ａが光軸ＡＸと直交する姿勢を維持しつつ、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向に沿って移動可能に構成されている。換言すれば、第１フィルタ９１と第２フィルタ９２とは、光軸ＡＸ方向、および光軸ＡＸと直交するＸＺ平面の面内方向に沿って相対的に移動可能に構成されている。
【００４３】
補正ユニット９では、駆動制御系９９からの指令に基づき、第２フィルタ９２がＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向に沿って移動する。なお、第２フィルタ９２を固定的に位置決めし、且つ第１フィルタ９１をＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向に沿って移動可能に構成しても良い。あるいは、フィルタ９１および９２の双方を、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向に沿って移動可能に構成しても良い。補正ユニット９は、一例として、４極状の瞳強度分布２０において光軸ＡＸを挟んでＸ方向に間隔を隔てた一対の面光源２０ａおよび２０ｂからの光に作用するように、あるいは光軸ＡＸを挟んでＺ方向に間隔を隔てた一対の面光源２０ｃおよび２０ｄからの光に作用するように構成されている。一般には、補正ユニット９は、４極状の瞳強度分布２０の全部または一部からの光に作用するように構成されている。
【００４４】
ここで、図９を参照すると、ウェハＷ上の静止露光領域ＥＲ内の中心点Ｐ１に達する光、すなわちマスクブラインド１１の開口部の中心点Ｐ１’に達する光は、補正ユニット９に対して（すなわち第１フィルタ９１に対して）入射角度０で入射する。換言すれば、中心点Ｐ１に関する瞳強度分布２１からの光は、入射角度０で第１フィルタ９１に入射する。なお、図９では、瞳強度分布２１のうちの面光源２１ｃ，２１ｄからの光が入射角度０で補正ユニット９に入射する様子が示されているが、面光源２１ａ，２１ｂからの光も同様に入射角度０で補正ユニット９に入射する。
【００４５】
一方、図１０に示すように、ウェハＷ上の静止露光領域ＥＲ内の周辺点Ｐ２，Ｐ３に達する光、すなわちマスクブラインド１１の開口部の周辺点Ｐ２’，Ｐ３’に達する光は、補正ユニット９に対して比較的大きい入射角度±θで入射する。換言すれば、周辺点Ｐ２，Ｐ３に関する瞳強度分布２２からの光は、比較的大きい入射角度±θで第１フィルタ９１に入射する。なお、図１０では、瞳強度分布２２のうちの面光源２２ｃ，２２ｄからの光が入射角度±θで補正ユニット９に入射する様子が示されているが、面光源２２ａ，２２ｂからの光も同様に比較的大きい入射角度±θ’で補正ユニット９に入射する。
【００４６】
なお、図９および図１０において、参照符号Ｂ１は面光源２０ａ（２１ａ，２２ａ）のＸ方向に沿った最外縁の点（図２などを参照）を示し、参照符号Ｂ２は面光源２０ｂ（２１ｂ，２２ｂ）のＸ方向に沿った最外縁の点を示している。また、面光源２０ｃ（２１ｃ，２２ｃ）のＺ方向に沿った最外縁の点を参照符号Ｂ３で示し、面光源２０ｄ（２１ｄ，２２ｄ）のＺ方向に沿った最外縁の点を参照符号Ｂ４で示している。
【００４７】
以下、図１１乃至図１３に示す単純な例を参照して、本実施形態にかかる補正ユニット９の作用、すなわち静止露光領域ＥＲ内の各点に関する瞳強度分布をそれぞれ独立的に調整する機能を説明する。なお、図１１乃至図１３では、マイクロフライアイレンズ８の後側焦点面またはその近傍の照明瞳に形成される任意形状の瞳強度分布の一部、例えば４極状の瞳強度分布を構成する１つの面光源２３からの光に着目して、一対のフィルタ９１，９２を有する補正ユニット９の作用を説明する。
【００４８】
図１１乃至図１３では、全体座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に対応する局部座標（ｘ，ｙ，ｚ）を導入し、面光源２３の中心を通り全体座標のＹ軸と平行な方向にｙ軸を、全体座標のＸ軸と平行な方向にｘ軸を、全体座標のＺ軸と平行な方向にｚ軸を設定している。また、説明の理解を容易にするために、図１１乃至図１３に示す各例では、各フィルタ９１，９２とがｚ方向に沿って一次元的に変化する透過率分布を有するものとする。
【００４９】
図１１の例では、第１フィルタ９１と第２フィルタ９２とが、互いに同じ透過率分布を有する。具体的に、各フィルタ９１，９２は、面光源２３に作用する範囲（以下、「作用範囲」という）において、図中破線の曲線で模式的に示すように、ｚ＝０において透過率が最も小さく且つｚ＝０の位置からｚ方向に離れるにしたがって透過率が単調に増大する透過率分布を有する。簡単のために、各フィルタ９１，９２の作用範囲において、透過率分布はｘｙ平面に関して対称であるものとする。
【００５０】
この場合、図１１の上側の図において、面光源２３の中心からウェハＷ上の静止露光領域ＥＲ内の中心点Ｐ１に向かう光線Ｌ１１は、第１フィルタ９１の透過率の最も小さい位置Ｐ１１、および第２フィルタ９２の透過率の最も小さい位置Ｐ２１を通過する。一方、面光源２３の中心から静止露光領域ＥＲ内の周辺点Ｐ２，Ｐ３に向かう光線Ｌ１２，１３は、第１フィルタ９１の位置Ｐ１１における最小透過率よりも大きい透過率の位置Ｐ１２，Ｐ１３、および第２フィルタ９２の位置Ｐ２１における最小透過率よりも大きい透過率の位置Ｐ２２，Ｐ２３を通過する。
【００５１】
その結果、図１１の上側の図に示す状態では、中心点Ｐ１に関する瞳強度分布において面光源２３に対応する面光源（以下、「対応面光源」という）の光強度Ａは最も小さく、周辺点Ｐ２，Ｐ３に関する対応面光源の光強度Ｂ，Ｃは互いに等しく且つ光強度Ａよりも大きい。次に、図１１の上側の図に示す状態から第２フィルタ９２が＋ｙ方向に移動して、第１フィルタ９１と第２フィルタ９２とのｙ方向に沿った間隔が増大した状態（ｙ方向に沿った相対位置が変化した状態）、すなわち図１１の下側の図に示す状態について考える。
【００５２】
図１１の下側の図では、面光源２３の中心から中心点Ｐ１に向かう光線Ｌ１１は、図１１の上側の図に示す状態と同様に、第１フィルタ９１の透過率の最も小さい位置Ｐ１１、および第２フィルタ９２の透過率の最も小さい位置Ｐ２１を通過する。一方、面光源２３の中心から周辺点Ｐ２，Ｐ３に向かう光線Ｌ１２，１３は、第１フィルタ９１に関する限り、図１１の上側の図に示す状態と同様に、位置Ｐ１１における最小透過率よりも大きい透過率の位置Ｐ１２，Ｐ１３を通過する。
【００５３】
しかしながら、光線Ｌ１２，１３は、第２フィルタ９２については、図１１の上側の図に示す状態とは異なり、位置Ｐ２２，Ｐ２３における透過率よりも大きい透過率の位置Ｐ２２’，Ｐ２３’を通過する。その結果、図１１の下側の図に示す状態においても、中心点Ｐ１に関する対応面光源の光強度Ａ’は最も小さく、周辺点Ｐ２，Ｐ３に関する対応面光源の光強度Ｂ’，Ｃ’は互いに等しく且つ光強度Ａ’よりも大きい。そして、図１１の上側の図に示す状態と下側の図に示す状態とを比較すると、光強度Ａと光強度Ａ’とは等しく、光強度Ｂ，Ｃは光強度Ｂ’，Ｃ’よりも小さい。
【００５４】
換言すると、図１１の例では、第２フィルタ９２をｙ方向に移動させて第１フィルタ９１と第２フィルタ９２とのｙ方向に沿った相対位置を変化させることにより、中心点Ｐ１に関する対応面光源の光強度を変化させることなく、周辺点Ｐ２，Ｐ３に関する対応面光源の光強度を互いに同じ値だけ変化させることができる。さらに別の表現をすれば、第１フィルタ９１と第２フィルタ９２とのｙ方向に沿った相対位置を変化させることにより、第１フィルタ９１および第２フィルタ９２フィルタによる減光率を、中心点Ｐ１に関して変化させることなく、周辺点Ｐ２，Ｐ３に関して互いに同じ値だけ変化させることができる。
【００５５】
図１１の例では第１フィルタ９１と第２フィルタ９２とのｙ方向に沿った相対位置を変化させているが、図１２の例では第１フィルタ９１と第２フィルタ９２とのｚ方向に沿った相対位置を変化させている。なお、説明を簡単にするために、図１２の例においても、第１フィルタ９１および第２フィルタ９２は図１１の例と同じ透過率分布を有するものとする。
【００５６】
この場合、図１２の上側の図に示す状態では、面光源２３の中心から中心点Ｐ１に向かう光線Ｌ１１は、第１フィルタ９１の透過率の最も小さい位置Ｐ１１、および第２フィルタ９２の透過率の最も小さい位置Ｐ２１を通過する。一方、面光源２３の中心から周辺点Ｐ２，Ｐ３に向かう光線Ｌ１２，１３は、第１フィルタ９１の位置Ｐ１１における最小透過率よりも大きい透過率の位置Ｐ１２，Ｐ１３、および第２フィルタ９２の位置Ｐ２１における最小透過率よりも大きい透過率の位置Ｐ２２，Ｐ２３を通過する。
【００５７】
その結果、図１２の上側の図に示す状態では、中心点Ｐ１に関する対応面光源の光強度Ａは最も小さく、周辺点Ｐ２，Ｐ３に関する対応面光源の光強度Ｂ，Ｃは互いに等しく且つ光強度Ａよりも大きい。次に、図１２の上側の図に示す状態から第２フィルタ９２が＋ｚ方向に移動して、第１フィルタ９１と第２フィルタ９２とのｚ方向に沿った相対位置が変化した状態、すなわち図１２の下側の図に示す状態について考える。
【００５８】
図１２の下側の図に示す状態では、面光源２３の中心から中心点Ｐ１に向かう光線Ｌ１１は、第１フィルタ９１に関する限り、図１２の上側の図に示す状態と同様に、第１フィルタ９１の透過率の最も小さい位置Ｐ１１を通過する。しかしながら、光線Ｌ１１は、第２フィルタ９２については、図１２の上側の図に示す状態とは異なり、位置Ｐ２１における透過率よりも大きい透過率の位置Ｐ２１’を通過する。
【００５９】
一方、面光源２３の中心から周辺点Ｐ２に向かう光線Ｌ１２，１３は、第１フィルタ９１に関する限り、図１２の上側の図に示す状態と同様に、位置Ｐ１１における最小透過率よりも大きい透過率の位置Ｐ１２，Ｐ１３を通過する。しかしながら、光線Ｌ１２は、第２フィルタ９２については、図１２の上側の図に示す状態とは異なり、位置Ｐ２２における透過率よりも大きい透過率の位置Ｐ２２’を通過する。一方、光線Ｌ１３は、第２フィルタ９２については、図１２の上側の図に示す状態とは異なり、位置Ｐ２３における透過率よりも小さい透過率の位置Ｐ２３’を通過する。
【００６０】
その結果、図１２の下側の図に示す状態では、周辺点Ｐ２に関する対応面光源の光強度Ｂ’は最も大きく、中心点Ｐ１および周辺点Ｐ３に関する対応面光源の光強度Ａ’，Ｃ’は光強度Ｂ’よりも小さい。そして、図１２の上側の図に示す状態と下側の図に示す状態とを比較すると、光強度Ａは光強度Ａ’よりも小さく、光強度Ｂは光強度Ｂ’よりも小さく、光強度Ｃは光強度Ｃ’よりも大きい。
【００６１】
換言すると、図１２の例では、第２フィルタ９２をｚ方向に移動させて第１フィルタ９１と第２フィルタ９２とのｚ方向に沿った相対位置を変化させることにより、中心点Ｐ１および周辺点Ｐ２，Ｐ３に関する対応面光源の光強度を、互いに異なる値だけ変化させることができる。さらに別の表現をすれば、第１フィルタ９１と第２フィルタ９２とのｚ方向に沿った相対位置を変化させることにより、第１フィルタ９１および第２フィルタ９２フィルタによる減光率を、中心点Ｐ１、および周辺点Ｐ２，Ｐ３に関して互いに独立に変化させることができる。
【００６２】
図１１および図１２の各例では第１フィルタ９１と第２フィルタ９２とが互いに同じ透過率分布を有するが、図１３の例では第１フィルタ９１と第２フィルタ９２とがｘｚ平面と平行な平面（光軸ＡＸと直交する平面）に関して反転した透過率分布を有する。具体的に、第１フィルタ９１は、その作用範囲において、図中破線の曲線で模式的に示すように、ｚ＝０において透過率が最も小さく且つｚ＝０の位置からｚ方向に離れるにしたがって透過率が単調に増大する透過率分布を有する。
【００６３】
第２フィルタ９２は、その作用範囲において、図中破線の曲線で模式的に示すように、ｚ＝０において透過率が最も大きく且つｚ＝０の位置からｚ方向に離れるにしたがって透過率が単調に減少する透過率分布を有する。簡単のために、各フィルタ９１，９２の作用範囲において、透過率分布はｘｙ平面に関して対称であるものとする。また、第１フィルタ９１の作用範囲において透過率がｚ方向に沿って増大する比率は、第２フィルタ９２の作用範囲において透過率がｚ方向に沿って減少する比率よりも大きいものとする。
【００６４】
この場合、図１３の左側の図に示す状態では、面光源２３の中心から中心点Ｐ１に向かう光線Ｌ１１は、第１フィルタ９１の透過率の最も小さい位置Ｐ１１、および第２フィルタ９２の透過率の最も大きい位置Ｐ２１を通過する。一方、面光源２３の中心から周辺点Ｐ２，Ｐ３に向かう光線Ｌ１２，１３は、第１フィルタ９１の位置Ｐ１１における最小透過率よりも大きい透過率の位置Ｐ１２，Ｐ１３、および第２フィルタ９２の位置Ｐ２１における最大透過率よりも小さい透過率の位置Ｐ２２，Ｐ２３を通過する。
【００６５】
図１３に関連する説明の理解を容易にするために、図１３の左側の図に示す状態では、中心点Ｐ１に関する対応面光源の光強度Ａが最も大きく、周辺点Ｐ２，Ｐ３に関する対応面光源の光強度Ｂ，Ｃは互いに等しいものとする。次に、図１３の左側の図に示す状態から第２フィルタ９２が−ｙ方向に移動して、第１フィルタ９１と第２フィルタ９２とのｙ方向に沿った間隔が減少した状態（ｙ方向に沿った相対位置が変化した状態）、すなわち図１３の中央の図に示す状態について考える。
【００６６】
図１３の中央の図に示す状態では、面光源２３の中心から中心点Ｐ１に向かう光線Ｌ１１は、図１３の左側の図に示す状態と同様に、第１フィルタ９１の透過率の最も小さい位置Ｐ１１、および第２フィルタ９２の透過率の最も大きい位置Ｐ２１を通過する。一方、面光源２３の中心から周辺点Ｐ２，Ｐ３に向かう光線Ｌ１２，１３は、第１フィルタ９１に関する限り、図１３の左側の図に示す状態と同様に、位置Ｐ１１における最小透過率よりも大きい透過率の位置Ｐ１２，Ｐ１３を通過する。
【００６７】
しかしながら、光線Ｌ１２，１３は、第２フィルタ９２については、図１３の左側の図に示す状態とは異なり、位置Ｐ２２，Ｐ２３における透過率よりも大きい透過率の位置Ｐ２２’，Ｐ２３’を通過する。図１３の左側の図に示す状態と中央の図に示す状態とを比較すると、中心点Ｐ１に関する対応面光源の光強度Ａと光強度Ａ’とは等しく、周辺点Ｐ２，Ｐ３に関する対応面光源の光強度Ｂ，Ｃは光強度Ｂ’，Ｃ’よりも小さい。その結果、図１３の中央の図に示す状態では、フィルタ９１，９２の透過率分布および第２フィルタ９２のｙ方向に沿った移動量を適宜設定すると、中心点Ｐ１に関する対応面光源の光強度Ａ’と、周辺点Ｐ２，Ｐ３に関する対応面光源の光強度Ｂ’，Ｃ’とが互いに等しくなる状態が存在する。
【００６８】
さらに、図１３の中央の図に示す状態から第２フィルタ９２が−ｙ方向に移動して、第１フィルタ９１と第２フィルタ９２とのｙ方向に沿った間隔が減少した状態、すなわち図１３の右側の図に示す状態について考える。図１３の右側の図に示す状態では、面光源２３の中心から中心点Ｐ１に向かう光線Ｌ１１は、図１３の左側の図および中央の図に示す状態と同様に、第１フィルタ９１の透過率の最も小さい位置Ｐ１１、および第２フィルタ９２の透過率の最も大きい位置Ｐ２１を通過する。
【００６９】
一方、面光源２３の中心から周辺点Ｐ２，Ｐ３に向かう光線Ｌ１２，１３は、第１フィルタ９１に関する限り、図１３の左側の図および中央の図に示す状態と同様に、位置Ｐ１１における最小透過率よりも大きい透過率の位置Ｐ１２，Ｐ１３を通過する。しかしながら、光線Ｌ１２，１３は、第２フィルタ９２については、図１３の左側の図および中央の図に示す状態とは異なり、位置Ｐ２２’，Ｐ２３’における透過率よりも大きい透過率の位置Ｐ２２''，Ｐ２３''を通過する。
【００７０】
図１３の中央の図に示す状態と右側の図に示す状態とを比較すると、中心点Ｐ１に関する対応面光源の光強度Ａ’と光強度Ａ''とは等しく、周辺点Ｐ２，Ｐ３に関する対応面光源の光強度Ｂ’，Ｃ’は光強度Ｂ''，Ｃ''よりも小さい。その結果、図１３の右側の図に示す状態では、中心点Ｐ１に関する対応面光源の光強度Ａ''は最も小さく、周辺点Ｐ２，Ｐ３に関する対応面光源の光強度Ｂ''，Ｃ''は互いに等しく且つ光強度Ａ''よりも大きくなる。
【００７１】
こうして、図１３の例では、第２フィルタ９２をｙ方向に移動させて第１フィルタ９１と第２フィルタ９２とのｙ方向に沿った相対位置を変化させることにより、中心点Ｐ１に関する対応面光源の光強度を変化させることなく、周辺点Ｐ２，Ｐ３に関する対応面光源の光強度を、中心点Ｐ１に関する対応面光源の光強度を挟んで両側に、互いに同じ値だけ変化させることができる。
【００７２】
なお、図１１乃至図１３に示す各例では、第１フィルタ９１に形成された第１透過率分布、第２フィルタ９２に形成された第２透過率分布、および第１フィルタ９１と第２フィルタ９２との相対位置の変化がそれぞれ限定的である。実際には、各フィルタ９１，９２の透過率分布、およびフィルタ９１と９２との相対位置の変化については、大きな自由度に基づいて様々な形態が可能である。その結果、フィルタ９１と９２との相対位置および第１フィルタ９１への光の入射角度に応じて規定される補正ユニット９による減光率の変化についても、大きな自由度に基づいて様々な形態が可能である。
【００７３】
以上のように、本実施形態の補正ユニット９は、第１透過率分布を有する第１フィルタ９１と、その後側に配置されて第２透過率分布を有する第２フィルタ９２とを備え、第１フィルタ９１と第２フィルタ９２との相対位置は変更可能である。そして、補正ユニット９は、第１フィルタ９１と第２フィルタ９２との相対位置の変化および第１フィルタ９１への光の入射角度の変化に応じて第１フィルタ９１および第２フィルタ９２による減光率が変化するように構成されている。
【００７４】
また、補正ユニット９は、照明瞳の近傍の位置、すなわち被照射面であるマスクＭ（またはウェハＷ）における光の位置情報が光の角度情報に変換される位置に配置されている。したがって、本実施形態の補正ユニット９は、静止露光領域ＥＲ内の各点（すなわち被照射面上の各点）に関する瞳強度分布をそれぞれ独立的に調整することができ、ひいては各点に関する瞳強度分布を互いにほぼ同じ性状の分布に調整することが可能である。
【００７５】
また、本実施形態の照明光学系（２〜１２）では、ウェハＷ上の静止露光領域ＥＲ内の各点に関する瞳強度分布をそれぞれ独立的に調整する補正ユニット９と、各点に関する瞳強度分布を一律に調整する濃度フィルタ６との協働作用により、各点に関する瞳強度分布をそれぞれほぼ均一に調整することができる。したがって、本実施形態の露光装置（２〜ＷＳ）では、ウェハＷ上の静止露光領域ＥＲ内の各点での瞳強度分布をそれぞれほぼ均一に調整する照明光学系（２〜１２）を用いて、マスクＭの微細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、ひいてはマスクＭ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Ｗ上に忠実に転写することができる。
【００７６】
本実施形態において、静止露光領域ＥＲ内の各点に関する瞳強度分布をそれぞれほぼ均一に調整する動作、さらに一般的には各点に関する瞳強度分布をそれぞれ所要の分布に調整する動作は、例えば投影光学系ＰＬを介した光に基づいて投影光学系ＰＬの瞳面における瞳強度分布を計測する瞳強度分布計測装置（不図示）の計測結果に基づいて行われる。瞳強度分布計測装置は、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撮像面を有するＣＣＤ撮像部を備え、投影光学系ＰＬの像面上の各点に関する瞳強度分布（各点に入射する光線が投影光学系ＰＬの瞳面に形成する瞳強度分布）をモニターする。瞳強度分布計測装置の詳細な構成および作用については、米国特許公開第２００８／００３０７０７号公報などを参照することができる。
【００７７】
具体的に、瞳強度分布計測装置の計測結果は、制御部（不図示）に供給される。制御部は、瞳強度分布計測装置の計測結果に基づいて、投影光学系ＰＬの瞳面における瞳強度分布が所望の分布になるように、補正ユニット９の駆動制御系９９に指令を出力する。駆動制御系９９は、制御部からの指令に基づいて第２基板９２のＺ方向位置を制御し、ウェハＷ上の静止露光領域ＥＲ内の各点に関する瞳強度分布を所要の分布に調整する。
【００７８】
本実施形態において、ウェハ（被照射面）Ｗ上の光量分布が、例えば補正ユニット９の調整作用の影響を受けることが考えられる。この場合、必要に応じて、公知の構成を有する光量分布調整部の作用により、静止露光領域ＥＲ内の照度分布または静止露光領域（照明領域）ＥＲの形状を変更することができる。具体的に、照度分布を変更する光量分布調整部としては、特開２００１−３１３２５０号および特開２００２−１００５６１号（並びにそれらに対応する米国特許第６７７１３５０号および第６９２７８３６号）に記載された構成および手法を用いることができる。また、照明領域の形状を変更する光量分布調整部としては、国際特許公開第ＷＯ２００５／０４８３２６号パンフレット（およびそれに対応する米国特許公開第２００７／００１４１１２号公報）に記載された構成および手法を用いることができる。
【００７９】
なお、上述の実施形態では、静止露光領域ＥＲ内の各点に関する瞳強度分布をそれぞれ独立的に調整する補正ユニット９と、各点に関する瞳強度分布を一律に調整する濃度フィルタ６との協働作用により、各点に関する瞳強度分布をそれぞれ所要の分布に調整している。しかしながら、場合によっては、濃度フィルタ６の設置を省略し、補正ユニット９の作用だけで各点に関する瞳強度分布をそれぞれ所要の分布に調整することも可能である。
【００８０】
また、上述の実施形態では、図７および図８に示す特定の形態にしたがって、光軸ＡＸに対して垂直に配置された平行平面板の形態を有する一対のフィルタ９１および９２により補正ユニット９を構成している。また、フィルタ９１と９２とを光軸ＡＸ方向、および光軸ＡＸと直交するＸＺ平面の面内方向に沿って相対的に移動可能に構成している。しかしながら、これに限定されることなく、補正ユニット９の具体的な構成については、様々な形態が可能である。
【００８１】
すなわち、補正ユニットを構成する各フィルタの形態（外形形状など）、各フィルタの姿勢、各フィルタの相対位置の変化の形態、各フィルタに形成される透過率分布の形態、透過率分布の形成面の位置（入射面または射出面）、補正ユニットの配置位置などについて、様々な形態が可能である。例えば、各フィルタの本体として、少なくとも一方の面が曲率を有するような光透過性の基板を用いることもできる。
【００８２】
また、上述の実施形態では、マイクロフライアイレンズ８の後側焦点面またはその近傍の照明瞳に形成される瞳強度分布２０の形成面よりも後側（マスク側）に、補正ユニット９を配置している。しかしながら、これに限定されることなく、瞳強度分布２０の形成面の位置、またはその前側（光源側）に、補正ユニット９を配置することもできる。また、マイクロフライアイレンズ８よりも後側の別の照明瞳の位置またはその近傍、例えば結像光学系１２の前側レンズ群１２ａと後側レンズ群１２ｂとの間の照明瞳の位置またはその近傍に、補正ユニット９を配置することもできる。
【００８３】
一般的に、照明瞳に形成される瞳強度分布を補正する本発明の補正ユニットは、照明瞳の前側に隣接するパワーを有する光学素子と当該照明瞳の後側に隣接するパワーを有する光学素子との間の照明瞳空間に配置されて第１透過率分布を有する第１フィルタと、照明瞳空間において第１フィルタよりも後側に配置されて第２透過率分布を有する第２フィルタとを備えている。そして、第１フィルタと第２フィルタとの相対位置は変更可能であり、第１フィルタと第２フィルタとの相対位置の変化および第１フィルタへの光の入射角度の変化に応じて第１フィルタおよび第２フィルタによる減光率が変化するように構成されている。なお、「照明瞳空間」内には、パワーを持たない平行平面板や平面鏡が存在していても良い。
【００８４】
なお、上述の説明では、照明瞳に４極状の瞳強度分布が形成される変形照明、すなわち４極照明を例にとって、本発明の作用効果を説明している。しかしながら、４極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、４極状以外の他の複数極状の瞳強度分布が形成される複数極照明などに対しても、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。
【００８５】
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。このような可変パターン形成装置を用いれば、パターン面が縦置きでも同期精度に及ぼす影響を最低限にできる。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ＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）を用いることができる。ＤＭＤを用いた露光装置は、例えば特開２００４−３０４１３５号公報、国際特許公開第２００６／０８０２８５号パンフレットおよびこれに対応する米国特許公開第２００７／０２９６９３６号公報に開示されている。また、ＤＭＤ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。なお、パターン面が横置きの場合であっても可変パターン形成装置を用いても良い。ここでは、米国特許公開第２００７／０２９６９３６号公報の教示を参照として援用する。
【００８６】
また、上述の実施形態では、オプティカルインテグレータとして、マイクロフライアイレンズ８を用いているが、その代わりに、内面反射型のオプティカルインテグレータ（典型的にはロッド型インテグレータ）を用いても良い。この場合、ズームレンズ７の後側にその前側焦点位置がズームレンズ７の後側焦点位置と一致するように集光レンズを配置し、この集光レンズの後側焦点位置またはその近傍に入射端が位置決めされるようにロッド型インテグレータを配置する。このとき、ロッド型インテグレータの射出端が照明視野絞り１１の位置になる。ロッド型インテグレータを用いる場合、このロッド型インテグレータの下流の視野絞り結像光学系１２内の、投影光学系ＰＬの開口絞りＡＳの位置と光学的に共役な位置を照明瞳面と呼ぶことができる。また、ロッド型インテグレータの入射面の位置には、照明瞳面の二次光源の虚像が形成されることになるため、この位置およびこの位置と光学的に共役な位置も照明瞳面と呼ぶことができる。ここで、ズームレンズ７、上記の集光レンズおよびロッド型インテグレータを分布形成光学系とみなすことができる。
【００８７】
また、上述の実施形態において、回折光学素子３に代えて、或いは回折光学素子３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。
【００８８】
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。
【００８９】
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１４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１４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）。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）。
【００９０】
ここで、レジストパターンとは、上述の実施形態の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、感光性基板つまりプレートＰとしてパターンの転写を行う。
【００９１】
図１５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１５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）、カラーフィルター形成工程（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。
【００９２】
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。
【００９３】
ステップＳ５２のカラーフィルター形成工程では、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ーの組を水平走査方向に複数配列したカラーフィルターを形成する。
【００９４】
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ー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ー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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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号パンフ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。
【００９８】
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。
【００９９】
また、上述の実施形態では、ウェハＷのショット領域にマスクＭのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置に対して本発明を適用している。しかしながら、これに限定されることなく、ウェハＷの各露光領域にマスクＭのパターンを一括露光する動作を繰り返すステップ・アンド・リピート方式の露光装置に対して本発明を適用することもできる。
【０１００】
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。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の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】照明瞳に形成される４極状の二次光源を示す図である。
【図３】ウェハ上に形成される矩形状の静止露光領域を示す図である。
【図４】静止露光領域内の中心点Ｐ１に入射する光が形成する４極状の瞳強度分布の性状を説明する図である。
【図５】静止露光領域内の周辺点Ｐ２，Ｐ３に入射する光が形成する４極状の瞳強度分布の性状を説明する図である。
【図６】（ａ）は中心点Ｐ１に関する瞳強度分布のＺ方向に沿った光強度分布を、（ｂ）は周辺点Ｐ２，Ｐ３に関する瞳強度分布のＺ方向に沿った光強度分布を模式的に示す図である。
【図７】本実施形態の補正ユニットの構成を概略的に示す第１の図である。
【図８】本実施形態の補正ユニットの構成を概略的に示す第２の図である。
【図９】本実施形態の補正ユニットの基本的な作用を説明するための第１の図である。
【図１０】本実施形態の補正ユニットの基本的な作用を説明するための第２の図である。
【図１１】第１の例に基づいて本実施形態の補正ユニットの機能を説明する図である。
【図１２】第２の例に基づいて本実施形態の補正ユニットの機能を説明する図である。
【図１３】第３の例に基づいて本実施形態の補正ユニットの機能を説明する図である。
【図１４】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１５】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。
【符号の説明】
【０１０２】
１ 光源
３ 回折光学素子
４ アフォーカルレンズ
６ 濃度フィルタ
７ ズームレンズ
８ マイクロフライアイレンズ（オプティカルインテグレータ）
９ 補正ユニット
９１，９２ フィルタ
９９ 駆動制御系
１０ コンデンサー光学系
１１ マスクブラインド
１２ 結像光学系
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、補正ユニット、照明光学系、露光装置、およびデバイス製造方法に関する。さらに詳細には、本発明は、例えば半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のデバイスをリソグラフィー工程で製造するための露光装置に好適な照明光学系に関するものである。
【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、コンデンサーレンズ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（特許文献１を参照）。
【０００５】
【特許文献１】米国特許公開第２００６／００５５８３４号公報
【発明の開示】
【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忠実に転写するには、瞳強度分布を所望の形状に調整するだけでなく、最終的な被照射面としてのウェハ上の各点に関する瞳強度分布をそれぞれほぼ均一に調整する必要がある。ウェハ上の各点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忠実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、被照射面上の各点での瞳強度分布をそれぞれ所要の分布に調整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、被照射面上の各点での瞳強度分布をそれぞれ所要の分布に調整する照明光学系を用いて、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】
前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、照明光学系の照明瞳に形成される瞳強度分布を補正する補正ユニットであって、
前記照明瞳の前側に隣接してパワーを有する光学素子と前記照明瞳の後側に隣接してパワーを有する光学素子との間の照明瞳空間に配置されて、第１透過率分布を有する第１フィルタと、
前記照明瞳空間において前記第１フィルタよりも後側に配置されて第２透過率分布を有する第２フィルタとを備え、
前記第１フィルタと前記第２フィルタとの相対位置は変更可能であり、前記第１フィルタと前記第２フィルタとの相対位置の変化および前記第１フィルタへの光の入射角度の変化に応じて前記第１フィルタおよび前記第２フィルタによる減光率が変化するように構成されていることを特徴とする補正ユニットを提供する。
【０００９】
本発明の第２形態では、光源からの光で被照射面を照明する照明光学系において、
オプティカルインテグレータを有し、該オプティカルインテグレータよりも後側の照明瞳に瞳強度分布を形成する分布形成光学系と、
前記後側の照明瞳を含む前記照明瞳空間に配置された第１形態の補正ユニットとを備えていることを特徴とする照明光学系を提供する。
【００１０】
本発明の第３形態では、所定のパターンを照明するための第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】
本発明の第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に露光する露光工程と、
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現像工程と、
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加工工程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。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の照明光学系は、オプティカルインテグレータよりも後側の照明瞳を含む照明瞳空間に配置されて照明瞳に形成される瞳強度分布を補正する補正ユニットを備えている。補正ユニットは、第１透過率分布を有する第１フィルタと、その後側に配置されて第２透過率分布を有する第２フィルタとを備え、第１フィルタと第２フィルタとの相対位置は変更可能である。また、補正ユニットは、第１フィルタと第２フィルタとの相対位置の変化および第１フィルタへの光の入射角度の変化に応じて第１フィルタおよび第２フィルタによる減光率が変化するように構成されている。
【００１３】
その結果、補正ユニットの作用により、被照射面上の各点に関する瞳強度分布をそれぞれ独立的に調整することができる。したがって、本発明の照明光学系では、被照射面上の各点に関する瞳強度分布をそれぞれ独立的に調整する補正ユニットの作用により、被照射面上の各点での瞳強度分布をそれぞれ所要の分布に調整することができる。また、本発明の露光装置では、被照射面上の各点での瞳強度分布をそれぞれ所要の分布に調整する照明光学系を用いて、適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことができ、ひいては良好なデバイスを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の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の露光面（転写面）の法線方向に沿ってＺ軸を、ウェハＷの露光面内において図１の紙面に平行な方向にＹ軸を、ウェハＷの露光面内において図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１から露光光（照明光）が供給される。光源１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１から射出された光束は、整形光学系２および輪帯照明用の回折光学素子３を介して、アフォーカルレンズ４に入射する。整形光学系２は、光源１からのほぼ平行な光束を所定の矩形状の断面を有するほぼ平行な光束に変換して回折光学素子３へ導く機能を有する。
【００１６】
アフォーカルレンズ４は、その前側焦点位置と回折光学素子３の位置とがほぼ一致し且つその後側焦点位置と図中破線で示す所定面５の位置とがほぼ一致するように設定されたアフォーカル系（無焦点光学系）である。回折光学素子３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、輪帯照明用の回折光学素子３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）に輪帯状の光強度分布を形成する機能を有する。
【００１７】
したがって、回折光学素子３に入射したほぼ平行光束は、アフォーカルレンズ４の瞳面に輪帯状の光強度分布を形成した後、輪帯状の角度分布でアフォーカルレンズ４から射出される。アフォーカルレンズ４の前側レンズ群４ａと後側レンズ群４ｂとの間の光路中において、その瞳位置またはその近傍には、濃度フィルタ６が配置されている。濃度フィルタ６は平行平面板の形態を有し、その光学面にはクロムや酸化クロム等からなる遮光性ドットの濃密パターンが形成されている。すなわち、濃度フィルタ６は、光の入射位置に応じて透過率の異なる透過率分布を有する。濃度フィルタ６の具体的な作用は後述する。
【００１８】
アフォーカルレンズ４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７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）８に入射する。マイクロフライアイレンズ８は、例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って、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。
【００１９】
マイクロフライアイレンズを構成する各微小レンズは、フライアイレンズを構成する各レンズエレメントよりも微小である。また、マイクロフライアイレンズは、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、正屈折力を有する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。なお、マイクロフライアイレンズ８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号公報に開示されている。
【００２０】
所定面５の位置はズームレンズ７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８の入射面はズームレンズ７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７は、所定面５とマイクロフライアイレンズ８の入射面とを実質的にフーリエ変換の関係に配置し、ひいてはアフォーカルレンズ４の瞳面とマイクロフライアイレンズ８の入射面とを光学的にほぼ共役に配置している。
【００２１】
したがって、マイクロフライアイレンズ８の入射面上には、アフォーカルレンズ４の瞳面と同様に、たとえば光軸ＡＸを中心とした輪帯状の照野が形成される。この輪帯状の照野の全体形状は、ズームレンズ７の焦点距離に依存して相似的に変化する。マイクロフライアイレンズ８における各微小レンズの入射面（すなわち単位波面分割面）は、例えばＺ方向に沿って長辺を有し且つＸ方向に沿って短辺を有する矩形状であって、マスクＭ上において形成すべき照明領域の形状（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。
【００２２】
マイクロフライアイレンズ８に入射した光束は二次元的に分割され、そ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８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を中心とした輪帯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。マイクロフライアイレンズ８の後側焦点面またはその近傍には、補正ユニット９が配置されている。補正ユニット９の構成および作用については後述する。
【００２３】
また、マイクロフライアイレンズ８の後側焦点面またはその近傍には、必要に応じて、輪帯状の二次光源に対応した輪帯状の開口部（光透過部）を有する照明開口絞り（不図示）が配置されている。照明開口絞りは、照明光路に対して挿脱自在に構成され、且つ大きさおよび形状の異なる開口部を有する複数の開口絞りと切り換え可能に構成されている。開口絞り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。照明開口絞りは、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配置され、二次光源の照明に寄与する範囲を規定する。
【００２４】
マイクロフライアイレンズ８および補正ユニット９を経た光は、コンデンサー光学系１０を介して、マスクブラインド１１を重畳的に照明する。こうして、照明視野絞りとしてのマスクブラインド１１には、マイクロフライアイレンズ８の微小レンズ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。マスクブラインド１１の矩形状の開口部（光透過部）を経た光は、前側レンズ群１２ａと後側レンズ群１２ｂとからなる結像光学系１２を介して、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１２は、マスクブラインド１１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。
【００２５】
マスクステージＭＳ上に保持されたマスクＭには転写すべきパターンが形成されており、パターン領域全体のうちＹ方向に沿って長辺を有し且つＸ方向に沿って短辺を有する矩形状（スリット状）のパターン領域が照明される。マスクＭのパターン領域を透過した光は、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。すなわち、マスクＭ上での矩形状の照明領域に光学的に対応するように、ウェハＷ上においてもＹ方向に沿って長辺を有し且つＸ方向に沿って短辺を有する矩形状の静止露光領域（実効露光領域）にパターン像が形成される。
【００２６】
こうして、いわゆるステップ・アンド・スキャン方式にしたがって、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、Ｘ方向（走査方向）に沿ってマスクステージＭＳとウェハステージＷＳとを、ひいてはマスクＭとウェハＷとを同期的に移動（走査）させることにより、ウェハＷ上には静止露光領域のＹ方向寸法に等しい幅を有し且つウェハＷの走査量（移動量）に応じた長さを有するショット領域（露光領域）に対してマスクパターンが走査露光される。
【００２７】
本実施形態では、上述したように、マイクロフライアイレンズ８により形成される二次光源を光源として、照明光学系（２〜１２）の被照射面に配置されるマスクＭ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（２〜１２）の照明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。
【００２８】
なお、瞳強度分布とは、照明光学系（２〜１２）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。マイクロフライアイレンズ８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８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８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。図１の構成において、回折光学素子３、アフォーカルレンズ４、ズームレンズ７、およびマイクロフライアイレンズ８は、マイクロフライアイレンズ８よりも後側の照明瞳に瞳強度分布を形成する分布形成光学系を構成している。
【００２９】
輪帯照明用の回折光学素子３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８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８の後側焦点面またはその近傍にも、その入射面に形成された照野と同じ複数極状の二次光源が形成される。
【００３０】
また、輪帯照明用の回折光学素子３に代えて、円形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、通常の円形照明を行うことができる。円形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円形状の光強度分布を形成する機能を有する。したがって、円形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８の入射面に、たとえば光軸ＡＸを中心とした円形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８の後側焦点面またはその近傍にも、その入射面に形成された照野と同じ円形状の二次光源が形成される。また、輪帯照明用の回折光学素子３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３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。
【００３１】
以下の説明では、本実施形態の作用効果の理解を容易にするために、マイクロフライアイレンズ８の後側焦点面またはその近傍の照明瞳には、図２に示すような４つの円弧状の実質的な面光源（以下、単に「面光源」という）２０ａ，２０ｂ，２０ｃおよび２０ｄからなる４極状の瞳強度分布（二次光源）２０が形成されるものとする。また、補正ユニット９は、４極状の瞳強度分布２０の形成面よりも後側（マスク側）に配置されているものとする。また、以下の説明において単に「照明瞳」という場合には、マイクロフライアイレンズ８の後側焦点面またはその近傍の照明瞳を指すものとする。
【００３２】
図２を参照すると、照明瞳に形成される４極状の瞳強度分布２０は、光軸ＡＸを挟んでＸ方向に間隔を隔てた一対の面光源２０ａおよび２０ｂと、光軸ＡＸを挟んでＺ方向に間隔を隔てた一対の面光源２０ｃおよび２０ｄとを有する。なお、照明瞳におけるＸ方向はマイクロフライアイレンズ８の矩形状の微小レンズの短辺方向（矩形状の単位波面分割面の短辺方向）であって、ウェハＷの走査方向に対応している。また、照明瞳におけるＺ方向は、マイクロフライアイレンズ８の矩形状の微小レンズの長辺方向（単位波面分割面の長辺方向）であって、ウェハＷの走査方向と直交する走査直交方向（ウェハＷ上におけるＹ方向）に対応している。
【００３３】
ウェハＷ上には、図３に示すように、Ｙ方向に沿って長辺を有し且つＸ方向に沿って短辺を有する矩形状の静止露光領域ＥＲが形成され、この静止露光領域ＥＲに対応するように、マスクＭ上には矩形状の照明領域（不図示）が形成される。ここで、静止露光領域ＥＲ内の１点に入射する光が照明瞳に形成する４極状の瞳強度分布は、入射点の位置に依存することなく、互いにほぼ同じ形状を有する。しかしながら、４極状の瞳強度分布を構成する各面光源の光強度は、入射点の位置に依存して異なる場合がある。
【００３４】
具体的には、図４に示すように、静止露光領域ＥＲ内の中心点Ｐ１に入射する光が形成する４極状の瞳強度分布２１の場合、Ｚ方向に間隔を隔てた面光源２１ｃおよび２１ｄの光強度の方が、Ｘ方向に間隔を隔てた面光源２１ａおよび２１ｂの光強度よりも大きくなる傾向がある。一方、図５に示すように、静止露光領域ＥＲ内の中心点Ｐ１からＹ方向に間隔を隔てた周辺の点Ｐ２，Ｐ３に入射する光が形成する４極状の瞳強度分布２２の場合、Ｚ方向に間隔を隔てた面光源２２ｃおよび２２ｄの光強度の方が、Ｘ方向に間隔を隔てた面光源２２ａおよび２２ｂの光強度よりも小さくなる傾向がある。
【００３５】
一般に、照明瞳に形成される瞳強度分布の外形形状にかかわらず、ウェハＷ上の静止露光領域ＥＲ内の中心点Ｐ１に関する瞳強度分布（中心点Ｐ１に入射する光が照明瞳に形成する瞳強度分布）のＺ方向に沿った光強度分布は、図６（ａ）に示すように、中央において最も小さく周辺に向かって増大する凹曲線状の分布を有する。一方、ウェハＷ上の静止露光領域ＥＲ内の周辺点Ｐ２，Ｐ３に関する瞳強度分布のＺ方向に沿った光強度分布は、図６（ｂ）に示すように、中央において最も大きく周辺に向かって減少する凸曲線状の分布を有する。
【００３６】
そして、瞳強度分布のＺ方向に沿った光強度分布は、静止露光領域ＥＲ内のＸ方向（走査方向）に沿った入射点の位置にはあまり依存しないが、静止露光領域ＥＲ内のＹ方向（走査直交方向）に沿った入射点の位置に依存して変化する傾向がある。このように、ウェハＷ上の静止露光領域ＥＲ内の各点に関する瞳強度分布（各点に入射する光が照明瞳に形成する瞳強度分布）がそれぞれほぼ均一でない場合、ウェハＷ上の位置毎にパターンの線幅がばらついて、マスクＭ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Ｗ上に忠実に転写することができない。
【００３７】
本実施形態では、上述したように、アフォーカルレンズ４の瞳位置またはその近傍に、光の入射位置に応じて透過率の異なる透過率分布を有する濃度フィルタ６が配置されている。また、アフォーカルレンズ４の瞳位置は、その後側レンズ群４ｂとズームレンズ７とにより、マイクロフライアイレンズ８の入射面と光学的に共役である。したがって、濃度フィルタ６の作用により、マイクロフライアイレンズ８の入射面に形成される光強度分布が調整（補正）され、ひいてはマイクロフライアイレンズ８の後側焦点面またはその近傍の照明瞳に形成される瞳強度分布も調整される。
【００３８】
ただし、濃度フィルタ６は、ウェハＷ上の静止露光領域ＥＲ内の各点に関する瞳強度分布を、各点の位置に依存することなく一律に調整する。その結果、濃度フィルタ６の作用により、例えば中心点Ｐ１に関する４極状の瞳強度分布２１がほぼ均一になるように、ひいては各面光源２１ａ〜２１ｄの光強度が互いにほぼ等しくなるように調整することはできるが、その場合には周辺点Ｐ２、Ｐ３に関する４極状の瞳強度分布２２の面光源２２ａ，２２ｂと面光源２２ｃ，２２ｄとの光強度の差は却って大きくなってしまう。
【００３９】
すなわち、濃度フィルタ６の作用により、ウェハＷ上の静止露光領域ＥＲ内の各点に関する瞳強度分布をそれぞれほぼ均一に調整するには、濃度フィルタ６とは別の手段により、各点に関する瞳強度分布を互いに同じ性状の分布に調整する必要がある。具体的に、図４および図を参照して説明した例では、例えば中心点Ｐ１に関する瞳強度分布２１および周辺点Ｐ２，Ｐ３に関する瞳強度分布２２において、面光源２１ａ，２１ｂと面光源２１ｃ，２１ｄとの光強度の大小関係と面光源２２ａ，２２ｂと面光源２２ｃ，２２ｄとの光強度の大小関係とをほぼ同じ比率で一致させる必要がある。
【００４０】
そこで、静止露光領域ＥＲ内の各点に関する瞳強度分布を互いに同じ性状の分布に調整するための調整手段として、一般的には各点に関する瞳強度分布をそれぞれ独立的に調整するための調整手段として、本実施形態の補正ユニット９を備えている。補正ユニット９は、図７および図８に示すように、光軸ＡＸ（Ｙ方向に対応）に沿って配置された一対のフィルタ９１および９２を備えている。各フィルタ９１，９２の本体は、例えば石英または蛍石のような光学材料により形成された平行平面板の形態を有する。
【００４１】
各フィルタ９１，９２の表面（光の入射側の面、射出側の面、または双方の面）には、位置により厚さの異なる減光性の薄膜、例えばクロムや酸化クロムからなる薄膜が形成されている。あるいは、各フィルタ９１，９２の表面には、例えばクロムや酸化クロム等からなる微小な遮光性ドットの濃密パターンが形成されている。すなわち、各フィルタ９１，９２は、上述した濃度フィルタ６と同様に、光の入射位置に応じて透過率の異なる透過率分布を有する。
【００４２】
第１フィルタ９１は、例えば光軸ＡＸを中心とする円形状の外形形状を有し、その入射面９１ａが光軸ＡＸと直交するような姿勢で固定的に位置決めされている。第２フィルタ９２は、第１フィルタ９１の後側（マスク側）に配置されて、例えば光軸ＡＸを中心とする円形状の外形形状を有する。また、第２フィルタ９２は、その入射面９２ａが光軸ＡＸと直交する姿勢を維持しつつ、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向に沿って移動可能に構成されている。換言すれば、第１フィルタ９１と第２フィルタ９２とは、光軸ＡＸ方向、および光軸ＡＸと直交するＸＺ平面の面内方向に沿って相対的に移動可能に構成されている。
【００４３】
補正ユニット９では、駆動制御系９９からの指令に基づき、第２フィルタ９２がＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向に沿って移動する。なお、第２フィルタ９２を固定的に位置決めし、且つ第１フィルタ９１をＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向に沿って移動可能に構成しても良い。あるいは、フィルタ９１および９２の双方を、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向に沿って移動可能に構成しても良い。補正ユニット９は、一例として、４極状の瞳強度分布２０において光軸ＡＸを挟んでＸ方向に間隔を隔てた一対の面光源２０ａおよび２０ｂからの光に作用するように、あるいは光軸ＡＸを挟んでＺ方向に間隔を隔てた一対の面光源２０ｃおよび２０ｄからの光に作用するように構成されている。一般には、補正ユニット９は、４極状の瞳強度分布２０の全部または一部からの光に作用するように構成されている。
【００４４】
ここで、図９を参照すると、ウェハＷ上の静止露光領域ＥＲ内の中心点Ｐ１に達する光、すなわちマスクブラインド１１の開口部の中心点Ｐ１’に達する光は、補正ユニット９に対して（すなわち第１フィルタ９１に対して）入射角度０で入射する。換言すれば、中心点Ｐ１に関する瞳強度分布２１からの光は、入射角度０で第１フィルタ９１に入射する。なお、図９では、瞳強度分布２１のうちの面光源２１ｃ，２１ｄからの光が入射角度０で補正ユニット９に入射する様子が示されているが、面光源２１ａ，２１ｂからの光も同様に入射角度０で補正ユニット９に入射する。
【００４５】
一方、図１０に示すように、ウェハＷ上の静止露光領域ＥＲ内の周辺点Ｐ２，Ｐ３に達する光、すなわちマスクブラインド１１の開口部の周辺点Ｐ２’，Ｐ３’に達する光は、補正ユニット９に対して比較的大きい入射角度±θで入射する。換言すれば、周辺点Ｐ２，Ｐ３に関する瞳強度分布２２からの光は、比較的大きい入射角度±θで第１フィルタ９１に入射する。なお、図１０では、瞳強度分布２２のうちの面光源２２ｃ，２２ｄからの光が入射角度±θで補正ユニット９に入射する様子が示されているが、面光源２２ａ，２２ｂからの光も同様に比較的大きい入射角度±θ’で補正ユニット９に入射する。
【００４６】
なお、図９および図１０において、参照符号Ｂ１は面光源２０ａ（２１ａ，２２ａ）のＸ方向に沿った最外縁の点（図２などを参照）を示し、参照符号Ｂ２は面光源２０ｂ（２１ｂ，２２ｂ）のＸ方向に沿った最外縁の点を示している。また、面光源２０ｃ（２１ｃ，２２ｃ）のＺ方向に沿った最外縁の点を参照符号Ｂ３で示し、面光源２０ｄ（２１ｄ，２２ｄ）のＺ方向に沿った最外縁の点を参照符号Ｂ４で示している。
【００４７】
以下、図１１乃至図１３に示す単純な例を参照して、本実施形態にかかる補正ユニット９の作用、すなわち静止露光領域ＥＲ内の各点に関する瞳強度分布をそれぞれ独立的に調整する機能を説明する。なお、図１１乃至図１３では、マイクロフライアイレンズ８の後側焦点面またはその近傍の照明瞳に形成される任意形状の瞳強度分布の一部、例えば４極状の瞳強度分布を構成する１つの面光源２３からの光に着目して、一対のフィルタ９１，９２を有する補正ユニット９の作用を説明する。
【００４８】
図１１乃至図１３では、全体座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に対応する局部座標（ｘ，ｙ，ｚ）を導入し、面光源２３の中心を通り全体座標のＹ軸と平行な方向にｙ軸を、全体座標のＸ軸と平行な方向にｘ軸を、全体座標のＺ軸と平行な方向にｚ軸を設定している。また、説明の理解を容易にするために、図１１乃至図１３に示す各例では、各フィルタ９１，９２とがｚ方向に沿って一次元的に変化する透過率分布を有するものとする。
【００４９】
図１１の例では、第１フィルタ９１と第２フィルタ９２とが、互いに同じ透過率分布を有する。具体的に、各フィルタ９１，９２は、面光源２３に作用する範囲（以下、「作用範囲」という）において、図中破線の曲線で模式的に示すように、ｚ＝０において透過率が最も小さく且つｚ＝０の位置からｚ方向に離れるにしたがって透過率が単調に増大する透過率分布を有する。簡単のために、各フィルタ９１，９２の作用範囲において、透過率分布はｘｙ平面に関して対称であるものとする。
【００５０】
この場合、図１１の上側の図において、面光源２３の中心からウェハＷ上の静止露光領域ＥＲ内の中心点Ｐ１に向かう光線Ｌ１１は、第１フィルタ９１の透過率の最も小さい位置Ｐ１１、および第２フィルタ９２の透過率の最も小さい位置Ｐ２１を通過する。一方、面光源２３の中心から静止露光領域ＥＲ内の周辺点Ｐ２，Ｐ３に向かう光線Ｌ１２，１３は、第１フィルタ９１の位置Ｐ１１における最小透過率よりも大きい透過率の位置Ｐ１２，Ｐ１３、および第２フィルタ９２の位置Ｐ２１における最小透過率よりも大きい透過率の位置Ｐ２２，Ｐ２３を通過する。
【００５１】
その結果、図１１の上側の図に示す状態では、中心点Ｐ１に関する瞳強度分布において面光源２３に対応する面光源（以下、「対応面光源」という）の光強度Ａは最も小さく、周辺点Ｐ２，Ｐ３に関する対応面光源の光強度Ｂ，Ｃは互いに等しく且つ光強度Ａよりも大きい。次に、図１１の上側の図に示す状態から第２フィルタ９２が＋ｙ方向に移動して、第１フィルタ９１と第２フィルタ９２とのｙ方向に沿った間隔が増大した状態（ｙ方向に沿った相対位置が変化した状態）、すなわち図１１の下側の図に示す状態について考える。
【００５２】
図１１の下側の図では、面光源２３の中心から中心点Ｐ１に向かう光線Ｌ１１は、図１１の上側の図に示す状態と同様に、第１フィルタ９１の透過率の最も小さい位置Ｐ１１、および第２フィルタ９２の透過率の最も小さい位置Ｐ２１を通過する。一方、面光源２３の中心から周辺点Ｐ２，Ｐ３に向かう光線Ｌ１２，１３は、第１フィルタ９１に関する限り、図１１の上側の図に示す状態と同様に、位置Ｐ１１における最小透過率よりも大きい透過率の位置Ｐ１２，Ｐ１３を通過する。
【００５３】
しかしながら、光線Ｌ１２，１３は、第２フィルタ９２については、図１１の上側の図に示す状態とは異なり、位置Ｐ２２，Ｐ２３における透過率よりも大きい透過率の位置Ｐ２２’，Ｐ２３’を通過する。その結果、図１１の下側の図に示す状態においても、中心点Ｐ１に関する対応面光源の光強度Ａ’は最も小さく、周辺点Ｐ２，Ｐ３に関する対応面光源の光強度Ｂ’，Ｃ’は互いに等しく且つ光強度Ａ’よりも大きい。そして、図１１の上側の図に示す状態と下側の図に示す状態とを比較すると、光強度Ａと光強度Ａ’とは等しく、光強度Ｂ，Ｃは光強度Ｂ’，Ｃ’よりも小さい。
【００５４】
換言すると、図１１の例では、第２フィルタ９２をｙ方向に移動させて第１フィルタ９１と第２フィルタ９２とのｙ方向に沿った相対位置を変化させることにより、中心点Ｐ１に関する対応面光源の光強度を変化させることなく、周辺点Ｐ２，Ｐ３に関する対応面光源の光強度を互いに同じ値だけ変化させることができる。さらに別の表現をすれば、第１フィルタ９１と第２フィルタ９２とのｙ方向に沿った相対位置を変化させることにより、第１フィルタ９１および第２フィルタ９２フィルタによる減光率を、中心点Ｐ１に関して変化させることなく、周辺点Ｐ２，Ｐ３に関して互いに同じ値だけ変化させることができる。
【００５５】
図１１の例では第１フィルタ９１と第２フィルタ９２とのｙ方向に沿った相対位置を変化させているが、図１２の例では第１フィルタ９１と第２フィルタ９２とのｚ方向に沿った相対位置を変化させている。なお、説明を簡単にするために、図１２の例においても、第１フィルタ９１および第２フィルタ９２は図１１の例と同じ透過率分布を有するものとする。
【００５６】
この場合、図１２の上側の図に示す状態では、面光源２３の中心から中心点Ｐ１に向かう光線Ｌ１１は、第１フィルタ９１の透過率の最も小さい位置Ｐ１１、および第２フィルタ９２の透過率の最も小さい位置Ｐ２１を通過する。一方、面光源２３の中心から周辺点Ｐ２，Ｐ３に向かう光線Ｌ１２，１３は、第１フィルタ９１の位置Ｐ１１における最小透過率よりも大きい透過率の位置Ｐ１２，Ｐ１３、および第２フィルタ９２の位置Ｐ２１における最小透過率よりも大きい透過率の位置Ｐ２２，Ｐ２３を通過する。
【００５７】
その結果、図１２の上側の図に示す状態では、中心点Ｐ１に関する対応面光源の光強度Ａは最も小さく、周辺点Ｐ２，Ｐ３に関する対応面光源の光強度Ｂ，Ｃは互いに等しく且つ光強度Ａよりも大きい。次に、図１２の上側の図に示す状態から第２フィルタ９２が＋ｚ方向に移動して、第１フィルタ９１と第２フィルタ９２とのｚ方向に沿った相対位置が変化した状態、すなわち図１２の下側の図に示す状態について考える。
【００５８】
図１２の下側の図に示す状態では、面光源２３の中心から中心点Ｐ１に向かう光線Ｌ１１は、第１フィルタ９１に関する限り、図１２の上側の図に示す状態と同様に、第１フィルタ９１の透過率の最も小さい位置Ｐ１１を通過する。しかしながら、光線Ｌ１１は、第２フィルタ９２については、図１２の上側の図に示す状態とは異なり、位置Ｐ２１における透過率よりも大きい透過率の位置Ｐ２１’を通過する。
【００５９】
一方、面光源２３の中心から周辺点Ｐ２に向かう光線Ｌ１２，１３は、第１フィルタ９１に関する限り、図１２の上側の図に示す状態と同様に、位置Ｐ１１における最小透過率よりも大きい透過率の位置Ｐ１２，Ｐ１３を通過する。しかしながら、光線Ｌ１２は、第２フィルタ９２については、図１２の上側の図に示す状態とは異なり、位置Ｐ２２における透過率よりも大きい透過率の位置Ｐ２２’を通過する。一方、光線Ｌ１３は、第２フィルタ９２については、図１２の上側の図に示す状態とは異なり、位置Ｐ２３における透過率よりも小さい透過率の位置Ｐ２３’を通過する。
【００６０】
その結果、図１２の下側の図に示す状態では、周辺点Ｐ２に関する対応面光源の光強度Ｂ’は最も大きく、中心点Ｐ１および周辺点Ｐ３に関する対応面光源の光強度Ａ’，Ｃ’は光強度Ｂ’よりも小さい。そして、図１２の上側の図に示す状態と下側の図に示す状態とを比較すると、光強度Ａは光強度Ａ’よりも小さく、光強度Ｂは光強度Ｂ’よりも小さく、光強度Ｃは光強度Ｃ’よりも大きい。
【００６１】
換言すると、図１２の例では、第２フィルタ９２をｚ方向に移動させて第１フィルタ９１と第２フィルタ９２とのｚ方向に沿った相対位置を変化させることにより、中心点Ｐ１および周辺点Ｐ２，Ｐ３に関する対応面光源の光強度を、互いに異なる値だけ変化させることができる。さらに別の表現をすれば、第１フィルタ９１と第２フィルタ９２とのｚ方向に沿った相対位置を変化させることにより、第１フィルタ９１および第２フィルタ９２フィルタによる減光率を、中心点Ｐ１、および周辺点Ｐ２，Ｐ３に関して互いに独立に変化させることができる。
【００６２】
図１１および図１２の各例では第１フィルタ９１と第２フィルタ９２とが互いに同じ透過率分布を有するが、図１３の例では第１フィルタ９１と第２フィルタ９２とがｘｚ平面と平行な平面（光軸ＡＸと直交する平面）に関して反転した透過率分布を有する。具体的に、第１フィルタ９１は、その作用範囲において、図中破線の曲線で模式的に示すように、ｚ＝０において透過率が最も小さく且つｚ＝０の位置からｚ方向に離れるにしたがって透過率が単調に増大する透過率分布を有する。
【００６３】
第２フィルタ９２は、その作用範囲において、図中破線の曲線で模式的に示すように、ｚ＝０において透過率が最も大きく且つｚ＝０の位置からｚ方向に離れるにしたがって透過率が単調に減少する透過率分布を有する。簡単のために、各フィルタ９１，９２の作用範囲において、透過率分布はｘｙ平面に関して対称であるものとする。また、第１フィルタ９１の作用範囲において透過率がｚ方向に沿って増大する比率は、第２フィルタ９２の作用範囲において透過率がｚ方向に沿って減少する比率よりも大きいものとする。
【００６４】
この場合、図１３の左側の図に示す状態では、面光源２３の中心から中心点Ｐ１に向かう光線Ｌ１１は、第１フィルタ９１の透過率の最も小さい位置Ｐ１１、および第２フィルタ９２の透過率の最も大きい位置Ｐ２１を通過する。一方、面光源２３の中心から周辺点Ｐ２，Ｐ３に向かう光線Ｌ１２，１３は、第１フィルタ９１の位置Ｐ１１における最小透過率よりも大きい透過率の位置Ｐ１２，Ｐ１３、および第２フィルタ９２の位置Ｐ２１における最大透過率よりも小さい透過率の位置Ｐ２２，Ｐ２３を通過する。
【００６５】
図１３に関連する説明の理解を容易にするために、図１３の左側の図に示す状態では、中心点Ｐ１に関する対応面光源の光強度Ａが最も大きく、周辺点Ｐ２，Ｐ３に関する対応面光源の光強度Ｂ，Ｃは互いに等しいものとする。次に、図１３の左側の図に示す状態から第２フィルタ９２が−ｙ方向に移動して、第１フィルタ９１と第２フィルタ９２とのｙ方向に沿った間隔が減少した状態（ｙ方向に沿った相対位置が変化した状態）、すなわち図１３の中央の図に示す状態について考える。
【００６６】
図１３の中央の図に示す状態では、面光源２３の中心から中心点Ｐ１に向かう光線Ｌ１１は、図１３の左側の図に示す状態と同様に、第１フィルタ９１の透過率の最も小さい位置Ｐ１１、および第２フィルタ９２の透過率の最も大きい位置Ｐ２１を通過する。一方、面光源２３の中心から周辺点Ｐ２，Ｐ３に向かう光線Ｌ１２，１３は、第１フィルタ９１に関する限り、図１３の左側の図に示す状態と同様に、位置Ｐ１１における最小透過率よりも大きい透過率の位置Ｐ１２，Ｐ１３を通過する。
【００６７】
しかしながら、光線Ｌ１２，１３は、第２フィルタ９２については、図１３の左側の図に示す状態とは異なり、位置Ｐ２２，Ｐ２３における透過率よりも大きい透過率の位置Ｐ２２’，Ｐ２３’を通過する。図１３の左側の図に示す状態と中央の図に示す状態とを比較すると、中心点Ｐ１に関する対応面光源の光強度Ａと光強度Ａ’とは等しく、周辺点Ｐ２，Ｐ３に関する対応面光源の光強度Ｂ，Ｃは光強度Ｂ’，Ｃ’よりも小さい。その結果、図１３の中央の図に示す状態では、フィルタ９１，９２の透過率分布および第２フィルタ９２のｙ方向に沿った移動量を適宜設定すると、中心点Ｐ１に関する対応面光源の光強度Ａ’と、周辺点Ｐ２，Ｐ３に関する対応面光源の光強度Ｂ’，Ｃ’とが互いに等しくなる状態が存在する。
【００６８】
さらに、図１３の中央の図に示す状態から第２フィルタ９２が−ｙ方向に移動して、第１フィルタ９１と第２フィルタ９２とのｙ方向に沿った間隔が減少した状態、すなわち図１３の右側の図に示す状態について考える。図１３の右側の図に示す状態では、面光源２３の中心から中心点Ｐ１に向かう光線Ｌ１１は、図１３の左側の図および中央の図に示す状態と同様に、第１フィルタ９１の透過率の最も小さい位置Ｐ１１、および第２フィルタ９２の透過率の最も大きい位置Ｐ２１を通過する。
【００６９】
一方、面光源２３の中心から周辺点Ｐ２，Ｐ３に向かう光線Ｌ１２，１３は、第１フィルタ９１に関する限り、図１３の左側の図および中央の図に示す状態と同様に、位置Ｐ１１における最小透過率よりも大きい透過率の位置Ｐ１２，Ｐ１３を通過する。しかしながら、光線Ｌ１２，１３は、第２フィルタ９２については、図１３の左側の図および中央の図に示す状態とは異なり、位置Ｐ２２’，Ｐ２３’における透過率よりも大きい透過率の位置Ｐ２２''，Ｐ２３''を通過する。
【００７０】
図１３の中央の図に示す状態と右側の図に示す状態とを比較すると、中心点Ｐ１に関する対応面光源の光強度Ａ’と光強度Ａ''とは等しく、周辺点Ｐ２，Ｐ３に関する対応面光源の光強度Ｂ’，Ｃ’は光強度Ｂ''，Ｃ''よりも小さい。その結果、図１３の右側の図に示す状態では、中心点Ｐ１に関する対応面光源の光強度Ａ''は最も小さく、周辺点Ｐ２，Ｐ３に関する対応面光源の光強度Ｂ''，Ｃ''は互いに等しく且つ光強度Ａ''よりも大きくなる。
【００７１】
こうして、図１３の例では、第２フィルタ９２をｙ方向に移動させて第１フィルタ９１と第２フィルタ９２とのｙ方向に沿った相対位置を変化させることにより、中心点Ｐ１に関する対応面光源の光強度を変化させることなく、周辺点Ｐ２，Ｐ３に関する対応面光源の光強度を、中心点Ｐ１に関する対応面光源の光強度を挟んで両側に、互いに同じ値だけ変化させることができる。
【００７２】
なお、図１１乃至図１３に示す各例では、第１フィルタ９１に形成された第１透過率分布、第２フィルタ９２に形成された第２透過率分布、および第１フィルタ９１と第２フィルタ９２との相対位置の変化がそれぞれ限定的である。実際には、各フィルタ９１，９２の透過率分布、およびフィルタ９１と９２との相対位置の変化については、大きな自由度に基づいて様々な形態が可能である。その結果、フィルタ９１と９２との相対位置および第１フィルタ９１への光の入射角度に応じて規定される補正ユニット９による減光率の変化についても、大きな自由度に基づいて様々な形態が可能である。
【００７３】
以上のように、本実施形態の補正ユニット９は、第１透過率分布を有する第１フィルタ９１と、その後側に配置されて第２透過率分布を有する第２フィルタ９２とを備え、第１フィルタ９１と第２フィルタ９２との相対位置は変更可能である。そして、補正ユニット９は、第１フィルタ９１と第２フィルタ９２との相対位置の変化および第１フィルタ９１への光の入射角度の変化に応じて第１フィルタ９１および第２フィルタ９２による減光率が変化するように構成されている。
【００７４】
また、補正ユニット９は、照明瞳の近傍の位置、すなわち被照射面であるマスクＭ（またはウェハＷ）における光の位置情報が光の角度情報に変換される位置に配置されている。したがって、本実施形態の補正ユニット９は、静止露光領域ＥＲ内の各点（すなわち被照射面上の各点）に関する瞳強度分布をそれぞれ独立的に調整することができ、ひいては各点に関する瞳強度分布を互いにほぼ同じ性状の分布に調整することが可能である。
【００７５】
また、本実施形態の照明光学系（２〜１２）では、ウェハＷ上の静止露光領域ＥＲ内の各点に関する瞳強度分布をそれぞれ独立的に調整する補正ユニット９と、各点に関する瞳強度分布を一律に調整する濃度フィルタ６との協働作用により、各点に関する瞳強度分布をそれぞれほぼ均一に調整することができる。したがって、本実施形態の露光装置（２〜ＷＳ）では、ウェハＷ上の静止露光領域ＥＲ内の各点での瞳強度分布をそれぞれほぼ均一に調整する照明光学系（２〜１２）を用いて、マスクＭの微細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、ひいてはマスクＭ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Ｗ上に忠実に転写することができる。
【００７６】
本実施形態において、静止露光領域ＥＲ内の各点に関する瞳強度分布をそれぞれほぼ均一に調整する動作、さらに一般的には各点に関する瞳強度分布をそれぞれ所要の分布に調整する動作は、例えば投影光学系ＰＬを介した光に基づいて投影光学系ＰＬの瞳面における瞳強度分布を計測する瞳強度分布計測装置（不図示）の計測結果に基づいて行われる。瞳強度分布計測装置は、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撮像面を有するＣＣＤ撮像部を備え、投影光学系ＰＬの像面上の各点に関する瞳強度分布（各点に入射する光線が投影光学系ＰＬの瞳面に形成する瞳強度分布）をモニターする。瞳強度分布計測装置の詳細な構成および作用については、米国特許公開第２００８／００３０７０７号公報などを参照することができる。
【００７７】
具体的に、瞳強度分布計測装置の計測結果は、制御部（不図示）に供給される。制御部は、瞳強度分布計測装置の計測結果に基づいて、投影光学系ＰＬの瞳面における瞳強度分布が所望の分布になるように、補正ユニット９の駆動制御系９９に指令を出力する。駆動制御系９９は、制御部からの指令に基づいて第２基板９２のＺ方向位置を制御し、ウェハＷ上の静止露光領域ＥＲ内の各点に関する瞳強度分布を所要の分布に調整する。
【００７８】
本実施形態において、ウェハ（被照射面）Ｗ上の光量分布が、例えば補正ユニット９の調整作用の影響を受けることが考えられる。この場合、必要に応じて、公知の構成を有する光量分布調整部の作用により、静止露光領域ＥＲ内の照度分布または静止露光領域（照明領域）ＥＲの形状を変更することができる。具体的に、照度分布を変更する光量分布調整部としては、特開２００１−３１３２５０号および特開２００２−１００５６１号（並びにそれらに対応する米国特許第６７７１３５０号および第６９２７８３６号）に記載された構成および手法を用いることができる。また、照明領域の形状を変更する光量分布調整部としては、国際特許公開第ＷＯ２００５／０４８３２６号パンフレット（およびそれに対応する米国特許公開第２００７／００１４１１２号公報）に記載された構成および手法を用いることができる。
【００７９】
なお、上述の実施形態では、静止露光領域ＥＲ内の各点に関する瞳強度分布をそれぞれ独立的に調整する補正ユニット９と、各点に関する瞳強度分布を一律に調整する濃度フィルタ６との協働作用により、各点に関する瞳強度分布をそれぞれ所要の分布に調整している。しかしながら、場合によっては、濃度フィルタ６の設置を省略し、補正ユニット９の作用だけで各点に関する瞳強度分布をそれぞれ所要の分布に調整することも可能である。
【００８０】
また、上述の実施形態では、図７および図８に示す特定の形態にしたがって、光軸ＡＸに対して垂直に配置された平行平面板の形態を有する一対のフィルタ９１および９２により補正ユニット９を構成している。また、フィルタ９１と９２とを光軸ＡＸ方向、および光軸ＡＸと直交するＸＺ平面の面内方向に沿って相対的に移動可能に構成している。しかしながら、これに限定されることなく、補正ユニット９の具体的な構成については、様々な形態が可能である。
【００８１】
すなわち、補正ユニットを構成する各フィルタの形態（外形形状など）、各フィルタの姿勢、各フィルタの相対位置の変化の形態、各フィルタに形成される透過率分布の形態、透過率分布の形成面の位置（入射面または射出面）、補正ユニットの配置位置などについて、様々な形態が可能である。例えば、各フィルタの本体として、少なくとも一方の面が曲率を有するような光透過性の基板を用いることもできる。
【００８２】
また、上述の実施形態では、マイクロフライアイレンズ８の後側焦点面またはその近傍の照明瞳に形成される瞳強度分布２０の形成面よりも後側（マスク側）に、補正ユニット９を配置している。しかしながら、これに限定されることなく、瞳強度分布２０の形成面の位置、またはその前側（光源側）に、補正ユニット９を配置することもできる。また、マイクロフライアイレンズ８よりも後側の別の照明瞳の位置またはその近傍、例えば結像光学系１２の前側レンズ群１２ａと後側レンズ群１２ｂとの間の照明瞳の位置またはその近傍に、補正ユニット９を配置することもできる。
【００８３】
一般的に、照明瞳に形成される瞳強度分布を補正する本発明の補正ユニットは、照明瞳の前側に隣接するパワーを有する光学素子と当該照明瞳の後側に隣接するパワーを有する光学素子との間の照明瞳空間に配置されて第１透過率分布を有する第１フィルタと、照明瞳空間において第１フィルタよりも後側に配置されて第２透過率分布を有する第２フィルタとを備えている。そして、第１フィルタと第２フィルタとの相対位置は変更可能であり、第１フィルタと第２フィルタとの相対位置の変化および第１フィルタへの光の入射角度の変化に応じて第１フィルタおよび第２フィルタによる減光率が変化するように構成されている。なお、「照明瞳空間」内には、パワーを持たない平行平面板や平面鏡が存在していても良い。
【００８４】
なお、上述の説明では、照明瞳に４極状の瞳強度分布が形成される変形照明、すなわち４極照明を例にとって、本発明の作用効果を説明している。しかしながら、４極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、４極状以外の他の複数極状の瞳強度分布が形成される複数極照明などに対しても、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。
【００８５】
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。このような可変パターン形成装置を用いれば、パターン面が縦置きでも同期精度に及ぼす影響を最低限にできる。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ＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）を用いることができる。ＤＭＤを用いた露光装置は、例えば特開２００４−３０４１３５号公報、国際特許公開第２００６／０８０２８５号パンフレットおよびこれに対応する米国特許公開第２００７／０２９６９３６号公報に開示されている。また、ＤＭＤ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。なお、パターン面が横置きの場合であっても可変パターン形成装置を用いても良い。ここでは、米国特許公開第２００７／０２９６９３６号公報の教示を参照として援用する。
【００８６】
また、上述の実施形態では、オプティカルインテグレータとして、マイクロフライアイレンズ８を用いているが、その代わりに、内面反射型のオプティカルインテグレータ（典型的にはロッド型インテグレータ）を用いても良い。この場合、ズームレンズ７の後側にその前側焦点位置がズームレンズ７の後側焦点位置と一致するように集光レンズを配置し、この集光レンズの後側焦点位置またはその近傍に入射端が位置決めされるようにロッド型インテグレータを配置する。このとき、ロッド型インテグレータの射出端が照明視野絞り１１の位置になる。ロッド型インテグレータを用いる場合、このロッド型インテグレータの下流の視野絞り結像光学系１２内の、投影光学系ＰＬの開口絞りＡＳの位置と光学的に共役な位置を照明瞳面と呼ぶことができる。また、ロッド型インテグレータの入射面の位置には、照明瞳面の二次光源の虚像が形成されることになるため、この位置およびこの位置と光学的に共役な位置も照明瞳面と呼ぶことができる。ここで、ズームレンズ７、上記の集光レンズおよびロッド型インテグレータを分布形成光学系とみなすことができる。
【００８７】
また、上述の実施形態において、回折光学素子３に代えて、或いは回折光学素子３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。
【００８８】
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。
【００８９】
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１４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１４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）。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）。
【００９０】
ここで、レジストパターンとは、上述の実施形態の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、感光性基板つまりプレートＰとしてパターンの転写を行う。
【００９１】
図１５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１５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）、カラーフィルター形成工程（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。
【００９２】
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。
【００９３】
ステップＳ５２のカラーフィルター形成工程では、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ーの組を水平走査方向に複数配列したカラーフィルターを形成する。
【００９４】
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ー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ー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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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号パンフ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。
【００９８】
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。
【００９９】
また、上述の実施形態では、ウェハＷのショット領域にマスクＭのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置に対して本発明を適用している。しかしながら、これに限定されることなく、ウェハＷの各露光領域にマスクＭのパターンを一括露光する動作を繰り返すステップ・アンド・リピート方式の露光装置に対して本発明を適用することもできる。
【０１００】
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。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の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】照明瞳に形成される４極状の二次光源を示す図である。
【図３】ウェハ上に形成される矩形状の静止露光領域を示す図である。
【図４】静止露光領域内の中心点Ｐ１に入射する光が形成する４極状の瞳強度分布の性状を説明する図である。
【図５】静止露光領域内の周辺点Ｐ２，Ｐ３に入射する光が形成する４極状の瞳強度分布の性状を説明する図である。
【図６】（ａ）は中心点Ｐ１に関する瞳強度分布のＺ方向に沿った光強度分布を、（ｂ）は周辺点Ｐ２，Ｐ３に関する瞳強度分布のＺ方向に沿った光強度分布を模式的に示す図である。
【図７】本実施形態の補正ユニットの構成を概略的に示す第１の図である。
【図８】本実施形態の補正ユニットの構成を概略的に示す第２の図である。
【図９】本実施形態の補正ユニットの基本的な作用を説明するための第１の図である。
【図１０】本実施形態の補正ユニットの基本的な作用を説明するための第２の図である。
【図１１】第１の例に基づいて本実施形態の補正ユニットの機能を説明する図である。
【図１２】第２の例に基づいて本実施形態の補正ユニットの機能を説明する図である。
【図１３】第３の例に基づいて本実施形態の補正ユニットの機能を説明する図である。
【図１４】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１５】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。
【符号の説明】
【０１０２】
１ 光源
３ 回折光学素子
４ アフォーカルレンズ
６ 濃度フィルタ
７ ズームレンズ
８ マイクロフライアイレンズ（オプティカルインテグレータ）
９ 補正ユニット
９１，９２ フィルタ
９９ 駆動制御系
１０ コンデンサー光学系
１１ マスクブラインド
１２ 結像光学系
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】
照明光学系の照明瞳に形成される瞳強度分布を補正する補正ユニットであって、
前記照明瞳の前側に隣接してパワーを有する光学素子と前記照明瞳の後側に隣接してパワーを有する光学素子との間の照明瞳空間に配置されて、第１透過率分布を有する第１フィルタと、
前記照明瞳空間において前記第１フィルタよりも後側に配置されて第２透過率分布を有する第２フィルタとを備え、
前記第１フィルタと前記第２フィルタとの相対位置は変更可能であり、前記第１フィルタと前記第２フィルタとの相対位置の変化および前記第１フィルタへの光の入射角度の変化に応じて前記第１フィルタおよび前記第２フィルタによる減光率が変化するように構成されていることを特徴とする補正ユニット。
【請求項２】
前記第１フィルタと前記第２フィルタとは、前記照明光学系の光軸の方向に沿って相対的に移動可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の補正ユニット。
【請求項３】
前記第１フィルタと前記第２フィルタとは、前記照明光学系の光軸と直交する平面の面内方向に沿って相対的に移動可能に構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の補正ユニット。
【請求項４】
前記第１フィルタおよび前記第２フィルタは、平行平面板の形態を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の補正ユニット。
【請求項５】
前記第１フィルタと前記第２フィルタとは、互いに平行な状態を維持することを特徴とする請求項４に記載の補正ユニット。
【請求項６】
前記第１フィルタと前記第２フィルタとは、互いに同じ透過率分布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項に記載の補正ユニット。
【請求項７】
前記第１フィルタと前記第２フィルタとは、前記照明光学系の光軸と直交する平面に関して反転した透過率分布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項に記載の補正ユニット。
【請求項８】
光源からの光で被照射面を照明する照明光学系において、
オプティカルインテグレータを有し、該オプティカルインテグレータよりも後側の照明瞳に瞳強度分布を形成する分布形成光学系と、
前記後側の照明瞳を含む前記照明瞳空間に配置された請求項１乃至７のいずれか１項に記載の補正ユニットとを備えていることを特徴とする照明光学系。
【請求項９】
前記オプティカルインテグレータは所定方向に沿って細長い矩形状の単位波面分割面を有し、
前記補正ユニットは、前記照明瞳において前記照明光学系の光軸を挟んで前記所定方向に間隔を隔てた一対の領域に関する光または前記所定方向と直交する方向に間隔を隔てた一対の領域に関する光に作用するように構成されていることを特徴とする請求項８に記載の照明光学系。
【請求項１０】
前記被照射面上での照度分布または前記被照射面上に形成される照明領域の形状を変更する光量分布調整部をさらに備えることを特徴とする請求項８または９に記載の照明光学系。
【請求項１１】
前記光量分布調整部は、前記補正ユニットによる前記被照射面上の光量分布への影響を補正す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８乃至１１のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項１３】
前記分布形成光学系は、前記オプティカルインテグレータに隣接する照明瞳に前記瞳強度分布を形成し、
前記補正ユニットは前記隣接する照明瞳に配置されることを特徴とする請求項８乃至１２のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項１４】
前記分布形成光学系は、前記オプティカルインテグレータからの光を導いて前記後側の照明瞳に瞳強度分布を形成するリレー光学系を備え、
前記補正ユニットは、前記後側の照明瞳を含む前記照明瞳空間に配置されることを特徴とする請求項８乃至１２のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項１５】
前記リレー光学系は、前記オプティカルインテグレータに隣接する照明瞳と光学的に共役な位置を前記後側の照明瞳に形成することを特徴とする請求項１４に記載の照明光学系。
【請求項１６】
所定のパターンを照明するための請求項８乃至１５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１７】
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、該投影光学系に対して前記所定のパターンおよび前記感光性基板を走査方向に沿って相対移動させて、前記所定のパターンを前記感光性基板へ投影露光することを特徴とする請求項１６に記載の露光装置。
【請求項１８】
前記オプティカルインテグレータにおける前記所定方向は、前記走査方向と直交する方向に対応してい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】
請求項１６乃至１８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露光工程と、
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現像工程と、
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加工工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項１】
照明光学系の照明瞳に形成される瞳強度分布を補正する補正ユニットであって、
前記照明瞳の前側に隣接してパワーを有する光学素子と前記照明瞳の後側に隣接してパワーを有する光学素子との間の照明瞳空間に配置されて、第１透過率分布を有する第１フィルタと、
前記照明瞳空間において前記第１フィルタよりも後側に配置されて第２透過率分布を有する第２フィルタとを備え、
前記第１フィルタと前記第２フィルタとの相対位置は変更可能であり、前記第１フィルタと前記第２フィルタとの相対位置の変化および前記第１フィルタへの光の入射角度の変化に応じて前記第１フィルタおよび前記第２フィルタによる減光率が変化するように構成されていることを特徴とする補正ユニット。
【請求項２】
前記第１フィルタと前記第２フィルタとは、前記照明光学系の光軸の方向に沿って相対的に移動可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の補正ユニット。
【請求項３】
前記第１フィルタと前記第２フィルタとは、前記照明光学系の光軸と直交する平面の面内方向に沿って相対的に移動可能に構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の補正ユニット。
【請求項４】
前記第１フィルタおよび前記第２フィルタは、平行平面板の形態を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の補正ユニット。
【請求項５】
前記第１フィルタと前記第２フィルタとは、互いに平行な状態を維持することを特徴とする請求項４に記載の補正ユニット。
【請求項６】
前記第１フィルタと前記第２フィルタとは、互いに同じ透過率分布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項に記載の補正ユニット。
【請求項７】
前記第１フィルタと前記第２フィルタとは、前記照明光学系の光軸と直交する平面に関して反転した透過率分布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項に記載の補正ユニット。
【請求項８】
光源からの光で被照射面を照明する照明光学系において、
オプティカルインテグレータを有し、該オプティカルインテグレータよりも後側の照明瞳に瞳強度分布を形成する分布形成光学系と、
前記後側の照明瞳を含む前記照明瞳空間に配置された請求項１乃至７のいずれか１項に記載の補正ユニットとを備えていることを特徴とする照明光学系。
【請求項９】
前記オプティカルインテグレータは所定方向に沿って細長い矩形状の単位波面分割面を有し、
前記補正ユニットは、前記照明瞳において前記照明光学系の光軸を挟んで前記所定方向に間隔を隔てた一対の領域に関する光または前記所定方向と直交する方向に間隔を隔てた一対の領域に関する光に作用するように構成されていることを特徴とする請求項８に記載の照明光学系。
【請求項１０】
前記被照射面上での照度分布または前記被照射面上に形成される照明領域の形状を変更する光量分布調整部をさらに備えることを特徴とする請求項８または９に記載の照明光学系。
【請求項１１】
前記光量分布調整部は、前記補正ユニットによる前記被照射面上の光量分布への影響を補正す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８乃至１１のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項１３】
前記分布形成光学系は、前記オプティカルインテグレータに隣接する照明瞳に前記瞳強度分布を形成し、
前記補正ユニットは前記隣接する照明瞳に配置されることを特徴とする請求項８乃至１２のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項１４】
前記分布形成光学系は、前記オプティカルインテグレータからの光を導いて前記後側の照明瞳に瞳強度分布を形成するリレー光学系を備え、
前記補正ユニットは、前記後側の照明瞳を含む前記照明瞳空間に配置されることを特徴とする請求項８乃至１２のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項１５】
前記リレー光学系は、前記オプティカルインテグレータに隣接する照明瞳と光学的に共役な位置を前記後側の照明瞳に形成することを特徴とする請求項１４に記載の照明光学系。
【請求項１６】
所定のパターンを照明するための請求項８乃至１５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１７】
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、該投影光学系に対して前記所定のパターンおよび前記感光性基板を走査方向に沿って相対移動させて、前記所定のパターンを前記感光性基板へ投影露光することを特徴とする請求項１６に記載の露光装置。
【請求項１８】
前記オプティカルインテグレータにおける前記所定方向は、前記走査方向と直交する方向に対応してい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】
請求項１６乃至１８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露光工程と、
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現像工程と、
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加工工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【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】
【公開番号】特開２０１０−１５７６４９（Ｐ２０１０−１５７６４９Ａ）
【公開日】平成２２年７月１５日（２０１０．７．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３３５８２６（Ｐ２００８−３３５８２６）
【出願日】平成２０年１２月３０日（２００８．１２．３０）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月１５日（２０１０．７．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月３０日（２００８．１２．３０）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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