JP2010114266A - 露光装置およびその制御方法、ならびにデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】有効光源分布の制御に要する時間を短縮するための好適な技術を提供する。
【解決手段】露光装置は、照明光学系によって原版を照明し該原版のパターンを投影光学系によって基板に投影し該基板を露光する。前記照明光学系は、前記投影光学系の瞳面における光強度分布を調整する調整機構を含む。前記露光装置は、前記投影光学系の瞳面における光強度分布を計測するための計測器と、前記瞳面における全体光量を検出する検出部と、前記計測器を使って計測された光強度分布および前記検出部によって検出された全体光量に基づいて、前記瞳面に目標光強度分布が形成されたときに前記検出部によって検出されるべき光量を目標光量として決定し、前記検出部によって検出される全体光量が前記目標光量となるように前記調整機構を制御する制御部とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、照明光学系によって原版を照明し該原版のパターンを投影光学系によって基板に投影し該基板を露光する露光装置およびその制御方法ならびに該露光装置を用いてデバイスを製造するデバイス製造方法に関する。

半導体デバイスのパターンを微細化する技術として、形成するべきパターンに応じて最適な有効光源分布を使用する変形照明技術が使用されている。有効光源分布とは、投影光学系の瞳面における光強度分布を意味し、これは、基板に入射する光束の角度分布として理解することもできる。有効光源分布は、照明光学系における原版（レチクル又はマスクとも呼ばれる）が配置される面（物体面）のフーリエ変換面に相当する瞳面（例えば、ハエの目レンズの射出面近傍）の光強度分布を調整することによって制御することができる。変形照明の例として、例えば、輪帯照明、四重極照明、二重極照明等を挙げることができる（特許文献１、２）。

有効光源分布の対称性が投影光学系の像面に形成される像に対して与える影響が注目されている。有効光源分布の対称性を低下させる要因としては、例えば、光学素子の製造誤差や、偏光がミラーで反射されるときに光強度分布が変化することなどが考えられる。有効光源分布の対称性を高める方法としては、有効光源分布を計測しながら、光軸に垂直な面内で、独立駆動可能な複数枚の遮光板の位置を調整する方法が提案されている（特許文献３、４）。
特開平１１−８７２３２号公報 特開２００３−３１８０８６号公報 特開２００４−２４７５２７号公報 特開２００６−１９７０２号公報

近年は、半導体デバイスのパターンの微細化により、有効光源分布の対称性に対する要求が厳しくなってきている。そのため、遮光板を駆動して有効光源分布の対称性を調整する処理において、１回の遮光板の駆動だけで目標とする対象性が得られることは稀である。通常は、遮光板の駆動と有効光源分布の計測とを何度も繰り返して実行して、遮光板を少しずつ最適位置へ追い込む必要がある。

図７は、従来方法における有効光源分布の対称性を調整するシーケンスを示す図である。ステップ１１０１で遮光板の目標位置が算出され、ステップ１１０２で当該目標位置に遮光板が駆動される。ステップ１１０３で有効光源分布が計測され、ステップ１１０４で有効光源分布の計測結果に基づいて対称性が判定される。対称性が規格値を満足していれば遮光板の駆動による対称性の調整が終了する。一方、対称性が規格値を満足していなければ、ステップ１１０１に処理が戻される。

以上のように、従来は、遮光板によって有効光源分布の対称性を調整するシーケンスにおいて、有効光源分布の計測とそれに基づく遮光板の駆動が多数回にわたって実施されており、そのために長時間が消費されていた。ここで、１回の有効光源分布の計測は、例えば、基板ステージに配置された計測器に組み込まれたイメージセンサによってその撮像面に形成される像を撮像し、この像を投影光学系の瞳面における像に変換する処理を含む。

以上は、有効光源分布の対称性の向上に関する議論であるが、有効光源分布を目標有効光源分布に制御する場合においても、計測に要する時間の短縮が求められるであろう。

本発明は、上記の背景に鑑みてなされたものであり、例えば、有効光源分布の制御に要する時間を短縮するための好適な技術を提供することを目的とする。

本発明の第１の側面は、照明光学系によって原版を照明し該原版のパターンを投影光学系によって基板に投影し該基板を露光する露光装置に係り、前記照明光学系は、前記投影光学系の瞳面における光強度分布を調整する調整機構を含み、前記露光装置は、前記瞳面における光強度分布を計測するための計測器と、前記瞳面における全体光量を検出する検出部と、前記計測器を使って計測された光強度分布および前記検出部によって検出された全体光量に基づいて、前記瞳面に目標光強度分布が形成されたときに前記検出部によって検出されるべき光量を目標光量として決定し、前記検出部によって検出される全体光量が前記目標光量となるように前記調整機構を制御する制御部とを備える。

本発明の第２の側面は、デバイスを製造するデバイス製造方法に係り、前記デバイス製造方法は、上記の露光装置の前記投影光学系の瞳面に目標光強度分布が形成されるように前記露光装置を調整する工程と、前記露光装置によって基板を露光する工程と、該基板を現像する工程とを含む。

本発明の第３の側面は、照明光学系によって原版を照明し該原版のパターンを投影光学系によって基板に投影し該基板を露光する露光装置を制御する制御方法に係り、前記照明光学系は、前記投影光学系の瞳面における光強度分布を調整する調整機構を含み、前記露光装置は、前記瞳面における光強度分布を計測するための計測器と、前記瞳面における全体光量を検出する検出部とを含み、前記制御方法は、前記計測器を使って計測された光強度分布および前記検出部によって検出された全体光量に基づいて、前記瞳面に目標光強度分布が形成されたときに前記検出部によって検出されるべき光量を目標光量として決定する工程と、前記検出部によって検出される全体光量が前記目標光量となるように前記調整機構を制御する工程とを含む。

本発明によれば、例えば、有効光源分布の制御に要する時間を短縮するための好適な技術が提供される。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。

図２は、本発明の好適な実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。本発明の好適な実施形態の露光装置１０は、照明装置１００と、原版２００を保持する原版ステージＲＳと、投影光学系３００と、基板４００を保持する基板ステージＷＳと、制御部５００とを有する。露光装置１０は、例えば、ステップ・アンド・スキャン方式として、または、ステップ・アンド・リピート方式として構成されうる。前者は、スキャナー（走査露光装置）と呼ばれ、後者は、ステッパ―と呼ばれる。

照明装置１００は、光源部１０１と、光源から提供される光を使って原版２００を照明する照明光学系１１０とを有する。照明された原版２００のパターンは、投影光学系３００によって基板４００に投影される。これによって基板４００が露光され、基板４００に塗布されている感光剤に潜像が形成される。

光源部１０１は、光源として、例えば、波長が約１９３ｎｍの光を発振するＡｒＦエキシマレーザー、又は、波長が約２４８ｎｍの光を発振するＫｒＦエキシマレーザー等のエキシマレーザーを含みうる。光源の種類は、エキシマレーザーには限定されず、例えば、水銀ランプまたはキセノンランプ等の他の光源であってもよく、また、光源の個数も１個には限定されない。また、光源部１０１は、光源としてレーザーが使用される場合、レーザーが生成するコヒーレントな光をインコヒーレント化するインコヒーレント化光学系を含むことが好ましい。

照明光学系１１０は、例えば、レンズ、ミラー、オプティカルインテグレータ、絞り等を含んで構成されうる。照明光学系１１０は、光束形状変換部１２０、結像光学系１３０、ハエの目レンズ１４０、集光光学系１５０、ハーフミラー１９１、光量センサ１９２、検出部１９３、マスキングブレード１６０、結像光学系１７０、折り曲げミラー１８１〜１８３を有しうる。

折り曲げミラー１８１、１８２は、光源部１０１から射出された光束を光束形状変換部１２０に導光する。光束形状変換部１２０は、光源部１０１から提供される光束の形状を照明モードに応じて変換してフーリエ変換面（投影光学系３００の物体面のフーリエ変換面）Ａに当該照明モードに応じた光強度分布を形成する。照明光学系１１０は、調整機構１２１を含み、調整機構１２１は、光束形状変換部１２０によってフーリエ変換面Ａに形成される光強度分布を調整することによって投影光学系３００の瞳面Ｐにおける光強度分布を調整する。

フーリエ変換面Ａに形成された光強度分布は、レンズ１３１、１３２を含む結像光学系１３０により結像光学系１３０の倍率でハエの目レンズ１４０の入射面に投影される。ハエの目レンズ１４０の射出面に形成される多数の光源によって投影光学系３００の瞳面Ｐに形成される像が有効光源分布である。

ハエの目レンズ１４０から射出された光は、集光光学系１５０を通り、マスキングブレード１６０が配置された面を照明する。マスキングブレード１６０は、レンズ１７１、１７２を含む結像光学系１７０により、原版２００が配置される面と光学的に共役な位置に配置され、原版２００の面上における照明領域を決定する。原版２００から通過した光は、投影光学系３００を通して基板４００に入射する。

検出部１９３は、照明光学系１１０に配置された光量センサ１９２の出力値に基づいて有効光源分布（瞳面Ｐにおける光強度分布）における全体光量を検出する。ハエの目レンズ１４０と集光光学系１５０との間には、ハーフミラー１９１が配置されている。ハーフミラー１９１は、原版２００を照明するための光路から光の一部を分割して光量センサ１９２に提供する。ここで、検出部１９３について、定期的にまたは計画に従って、光量センサ１９２の出力値を有効光源分布（瞳面Ｐにおける光強度分布）の全体光量に換算するための係数が校正されうる。検出部１９３によって検出された全体光量を示す情報は、制御部５００に供給される。

他の実施形式においては、検出部１９３は、計測器４０によって計測される光強度分布に基づいて有効光源分布（瞳面Ｐにおける光強度分布）の全体光量を検出しうる。これは、該光強度分布を撮像した像の画素値の総和を計算し、その総和に係数を乗じることによってなされうる。

計測器４０は、基板ステージＷＳに配置されていて、投影光学系３００の瞳面における光強度分布を計測する。有効光源分布の計測時は、光路から原版２００が取り除かれる。計測器４０は、例えば、ピンホールが形成された遮光部材と、該ピンホールを通過した光によって形成される像を撮像するイメージセンサ（２次元の光電変換器アレイ）とを含みうる。イメージセンサは、一定の距離だけ該遮光部材から離隔して配置される。一定の距離は、瞳面Ｐにおける位置に対応する角度でピンホールを通過した光によって形成される像を要求される解像度で撮像することができる距離である。ここで、基板ステージＷＳを水平面内の複数の位置（複数の像高）に位置決めし、各位置において計測器４０によって瞳面Ｐの光強度分布を計測してもよい。計測器４０によって得られた光強度分布を示す情報は、制御部５００に供給される。

典型的には、計測器４０のイメージセンサによって撮像された像は、そのままでは瞳面Ｐの座標における光強度分布を表していないので、当該像は、瞳面Ｐの座標における光強度分布に変換されうる。この変換は、制御部５００でなされてもよいし、計測器４０でなされてもよいし、不図示の演算器によってなされてもよい。この変換には相応の演算時間を要するので、前述のように、計測器４０を使ってなされる有効光源分布の計測の繰り返しによって、有効光源分布の調整に要する時間が長くなる。また、種々の像高における有効光源分布の計測も、有効光源分布の調整に要する時間を長くする。したがって、計測器４０を使ってなされる有効光源分布の計測の回数は、最小化されるべきであり、１回のみなされることが好ましい。

有効光源分布の調整において、制御部５００は、有効光源分布が目標有効光源分布（目標光強度分布）であるかどうか、典型的には対称性が目標性能を満たすか否かを判定する。この判定において、制御部５００は、照明モードに応じた評価領域マップを使用する。評価領域マップは、複数の評価領域の配置を示すマップである。制御部５００は、評価領域マップで示される複数の評価領域のそれぞれに入射する光の光量の間における比率に基づいて、有効光源分布が目標有効光源分布であるかどうか、典型的には対称性が目標性能を満たすかどうかを判定する。ここで、評価領域は、投影光学系３００の瞳面Ｐにおける一部の領域であり、これは、計測器４０に組み込まれたイメージセンサの撮像領域における一部の領域と等価である。

図４Ａは、照明モード（有効光源分布のタイプ）を例示する図である。４１は、「Ｄｉｐｏｌｅ Ｘ照明」である。４２は、「Ｄｉｐｏｌｅ Ｙ照明」である。４３は、「Ｘ−Ｙ方向四重極Ｃｒｏｓｓ Ｐｏｌｅ照明」である。４４は、輪帯照明である。４５は、「４５°方向四重極（Ｑｕａｄｒｕｐｏｌｅ）照明」である。なお、基板４００の面に平行な面をＸＹ平面とするようにＸＹＺ座標系が定義されている。Ｚ軸（Ｚ方向）は、投影光学系３００の光軸に平行である。

図４Ｂは、評価領域マップを例示する図である。図４Ｂにおいて、"１"、"２"、"３"、"４"が付された領域は、評価領域を意味する。照明モードが「Ｄｉｐｏｌｅ Ｘ照明」（４１）である場合には、評価領域マップ５１が使用されうる。照明モードが「Ｄｉｐｏｌｅ Ｙ照明」（４２）である場合には、評価領域マップ５２が使用されうる。照明モードが「４５°方向四重極（Ｑｕａｄｒｕｐｏｌｅ）照明」である場合および輪帯照明（４４）であるときには、Ｘ方向における対称性については評価領域マップ５１、Ｙ方向における対称性については評価領域マップ５２が使用されうる。ここで、Ｘ方向における対称性とは、Ｙ軸に関する対称性を意味し、Ｙ方向における対称性とは、Ｘ軸に関する対称性を意味する。

照明モードが「Ｘ−Ｙ方向四重極Ｃｒｏｓｓ Ｐｏｌｅ照明」（４５）である場合には、Ｘ方向における対称性については評価領域マップ５３、Ｙ方向における対称性については評価領域マップ５４が使用される。照明モードが「Ｘ−Ｙ方向四重極Ｃｒｏｓｓ Ｐｏｌｅ照明」（４５）である場合には、評価領域マップ５５を使用して、Ｘ方向における対称性およびＹ方向における対称性を同時に判定してもよい。

例えば、評価領域マップ５１を使用して有効光源分布の対称性が目標性能を満たすかどうかを判定する場合を考える。この場合、制御部５００は、評価領域１に入射する光の光量と評価領域２に入射する光の光量との比が１：１＋Δ（Δは目標性能によって定まる値）であるときに、当該対称性が目標性能を満たすと判定することができる。

図３Ａ、３Ｂを参照しながら、有効光源分布、即ち投影光学系３００の瞳面Ｐにおける光強度分布を調整する調整機構１２１について説明する。図３Ａ、３Ｂにおいて、ＡＸは照明光学系１１０における光軸を示している。調整機構１２１は、例えば、複数の調整部材１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄ（図２では、調整部材１２２として表記されている。）と、複数の調整部材１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄをそれぞれ独立して駆動する複数の駆動部１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ、１２３ｄとを含む。複数の調整部材１２２ａ〜１２２ｄは、光束形状変換部１２０とハエの目レンズ１４０との間に配置されている。制御部５００は、複数の駆動部１２３ａ〜１２３ｄを制御することによって、複数の調整部材１２２ａ〜１２２ｄの駆動を制御する。複数の調整部材１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄは、光の透過率が０％の部材、または１００％未満（例えば数％）の部材で構成されている。

複数の調整部材１２２ａ〜１２２ｄは、照明光学系１１０の光軸ＡＸに近づく方向および光軸ＡＸから遠ざかる方向に、複数の駆動部１２３ａ〜１２３ｄによって駆動される。複数の調整部材１２２ａ〜１２２ｄが照明光学系１１０の光軸ＡＸに近づく方向に駆動されると、光束形状変換部１２０から射出された光束の一部が遮蔽または減光する。

図３Ｂは、右側の調整部材１２２ｄを光軸ＡＸの方向に駆動することによって、輪帯照明の光強度分布ＡＮにおける右側の光強度を低下させることを模式的に示している。図３Ｂにおいて、有効光源分布ＡＮを示すグラデーションにおける黒に近い階調値は光強度が弱いことを、白に近い階調値は光強度が強いことを模式的に示している。光強度が強い部分の一部を該当する調整部材１２２ｄによって遮蔽または減光することによって、有効光源分布の対称性を高めることができる。図３Ｂでは、輪帯照明の光強度分布ＡＮの一部が欠損するように描かれている。しかしながら、調整部材１２２（１２２ａ〜１２２ｄ）は、照明光学系１１０のフーリエ変換面Ａから離れた位置に配置されている。よって、実際に形成される有効光源分布は、光強度分布ＡＮにおける外形を維持した状態で一部分の光強度を低下させたものとなる（特開２００６−１９７０２号公報参照）。

図１は、本発明の好適な実施形態における有効光源分布の調整方法を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、制御部５００によって制御される。ここでは、有効光源分布の対称性が目標性能を満たすように有効光源分布を調整する方法を説明するが、この方法は、有効光源分布が目標有効光源分布になるように調整することにも適用することができる。有効光源分布の対称性が目標性能を満たすように有効光源分布を調整することは、目標性能を満たす対称性を有する有効光源分布を目標有効光源分布として有効光源分布を調整することを意味する。

ステップ１００１では、制御部５００は、計測器４０を使って有効光源分布を計測し、更に、評価領域１に入射する光の光量と評価領域２に入射した光の光量との比（Ｒ１：Ｒ２）を計算する。

ステップ１００２では、制御部５００は、検出部１９３に、投影光学系３００の瞳面Ｐにおける全体光量Ｔを検出させる。検出部１９３は、前述のように、光量センサ１９２の出力値に基づいて投影光学系３００の瞳面Ｐにおける全体光量Ｔを検出してもよいし、計測器４０を使って計測される光強度分布に基づいて投影光学系３００の瞳面Ｐにおける全体光量Ｔを検出してもよい。ステップ１００１とステップ１００２の実行の順序は、上記と逆であってもよいし、光源部１０１からの１回の光照射において同時に実行されてもよい。

ステップ１００３では、制御部５００は、ステップ１００１で計算した評価領域１の光量と評価領域２の光量との比（Ｒ１：Ｒ２）およびステップ１００２で検出された全体光量Ｔに基づいて目標光量ＴＱを決定する。ここで、目標光量ＴＱは、瞳面Ｐに目標有効光源分布（目標光強度分布）が形成されたときに検出部１９３によって検出されるべき全体光量である。ここでは、図４Ｂに示す評価領域マップ５１を使用してＸ方向における対称性（Ｙ軸に対する対称性）を調整する例について、ステップ１００３における処理を具体的に説明する。この実施形態では、目標光量の決定とともに、複数の調整部材１２２ａ〜１２２ｄのうち駆動するべき調整部材が特定される。

目標光量ＴＱは、ステップ１００１で計算された比（Ｒ１：Ｒ２）と、ステップ１００２で検出された光量Ｔとを使って次式で与えられうる。また、駆動するべき調整部材は、以下のとおりである。

＜目標光量＞
Ｒ１＞Ｒ２の場合：ＴＱ＝Ｔ×（Ｒ２＋Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）
Ｒ１＜Ｒ２の場合：ＴＱ＝Ｔ×（Ｒ１＋Ｒ１）／（Ｒ１＋Ｒ２）
＜駆動するべき調整部材＞
Ｒ１＞Ｒ２の場合：Ｒ１側の調整部材（１２２ｃ）
Ｒ１＜Ｒ２の場合：Ｒ２側の調整部材（１２２ｄ）
ステップ１００４では、制御部５００は、駆動するべき調整部材の駆動位置を決定する。この決定方法としては種々の方法を採用することができる。例えば、調整部材の現在値に対して予め定められた駆動ピッチ分の値を加算または減算する方法を採用することができる。或いは、調整部材を複数の位置に駆動してそのときの全体光量を計測して、調整部材の位置と全体光量との関係を関数で近似し、その関数に基づいて調整部材の位置を決定する方法を採用してもよい。

ステップ１００５では、制御部５００は、ステップ１００３で決定した調整部材をステップＳ１００４で決定した駆動位置に駆動するように複数の駆動部１２３ａ〜１２３ｄのうち該当する駆動部を制御する。

ステップ１００６では、制御部５００は、検出部１９３に、投影光学系３００の像面に入射する光の全体の光量（有効光源全体のスカラー光量値）を検出させる。

ステップ１００７では、制御部５００は、ステップ１００６で検出された全体光量がステップ１００３で決定した目標光量ＴＱを満たしているか否かを判定し、満たしていれば調整処理を終了し、満たしていなければステップ１００４〜１００７を繰り返す。以上のように、全体光量を目標値として有効光源分布を制御することにより、制御時間を短縮することができる。

図５は、有効光源分布の調整例を示す図である。図５において、「調整前」の欄は、有効光源分布の対称性を調整する前における評価領域１の光量と評価領域２の光量と、検出部１９３によって検出された全体光量を示している。「目標光量」の欄は、目標光量ＴＱの計算例を示している。「駆動する調整部材」の欄は、対称性の調整のために駆動するべき調整部材が調整部材１２２ｃであることを示している。「調整後」の欄は、有効光源分布の対称性を調整した後における評価領域１の光量と評価領域２の光量と、検出部１９３によって検出された光量を示している。

図５に示す例は、照明モードが「Ｄｉｐｏｌｅ Ｘ照明」（４１）であり、評価領域マップ５１が使用される。調整前の有効光源分布における左右の光量の比（Ｒ１：Ｒ）２が６：４、全体光量Ｔが１０００（単位なし）である。

ステップ１００１で計測された有効光源分布に基づいて、例えばステップ１００３において、左側領域（評価領域１）の光量と右側領域（評価領域２）の光量との比が６：４であることが計算される。ステップ１００２では、検出部１９３によって検出された全体光量Ｔが１０００であることが検出される。

ここで、全体光量Ｔに占める左側領域（評価領域１）の光量ＱＬ（単位なし）は、次式で計算することができる。

ＱＬ＝Ｔ×Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２）
＝１０００×６／（６＋４）
＝６００
また、全体光量Ｔに占める右側領域（評価領域２）の光量ＱＲ（単位なし）は、次式で計算することができる。

ＱＲ＝Ｔ×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）
＝１０００×４／（４＋６）
＝４００
また、調整完了時の全体光量である目標光量ＴＱ（単位なし）は、ステップ１００３において、次式で計算される。

ＴＱ＝（Ｒ２＋Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）
＝１０００×（４＋４）／（６＋４）
＝８００
駆動される調整部材は、左側の調整部材１２２ｃであり、ステップ１００４、１００５、１００６、１００７を繰り返して実行されることによって調整部材の調整（即ち、有効光源分布の調整）が完了する。この例では、ステップ１００６で検出された全体光量と目標光量ＴＱとの差が許容範囲になった時点で調整が完了する。

調整が完了した段階で、左側領域の光量が初期状態（６００）から調整部材で２００（＝６００−４００）だけ低下させた値（４００）になり、右側領域の光量（４００）と等しくなる。つまり、有効光源分布の調整により、左側領域の光量と右側領域の光量がともに４００となり、対称性が許容範囲に制御される有効光源分布が得られる。

上記の例では、有効光源分布の左側領域と右側領域（上側領域と下側領域でも同様）の光量比を１：１に調整しているが、光量比は任意に設定することができる。初期状態（調整前）において評価領域１に入射する光の光量と評価領域２に入射する光の光量との比をＲ１：Ｒ２とし、検出部１９３によって検出される有効光源全体の全体光量をＴとする。有効光源分布の評価領域１の光量と評価領域２の光量の比をＷ１：Ｗ２に調整する場合、ステップ１００３において、目標光量ＴＱを次式にしたがって計算すればよい。また、駆動するべき調整部材は、以下のとおりである。

＜目標光量＞
Ｒ１／Ｗ１＞Ｒ２／Ｗ２の場合：ＴＱ＝Ｔ×（Ｒ２／Ｗ２×Ｗ１＋Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）
Ｒ１／Ｗ１＜Ｒ２／Ｗ２の場合：ＴＱ＝Ｔ×（Ｒ１／Ｗ１×Ｗ２＋Ｒ１）／（Ｒ１＋Ｒ２）
＜駆動するべき調整部材＞
Ｒ１／Ｗ１＞Ｒ２／Ｗ２の場合：Ｒ１側の調整部材（１２２ｃ）
Ｒ１／Ｗ１＜Ｒ２／Ｗ２の場合：Ｒ２側の調整部材（１２２ｄ）
以下、他の具体例として、照明モードが「Ｘ−Ｙ方向四重極Ｃｒｏｓｓ Ｐｏｌｅ照明」（４５）である場合における有効光源分布の調整方法を説明する。この場合には、評価領域マップ５５が使用される。ここでは、Ｘ方向における対称性（Ｙ軸に対する対称性）およびＹ方向における対称性（Ｘ軸に対する対称性）のほか、Ｘ方向とＹ方向とにおける光強度の差（ＨＶ差）を調整する方法を説明する。

図６（ａ）は、「Ｘ−Ｙ方向四重極Ｃｒｏｓｓ Ｐｏｌｅ照明」における有効光源分布の調整方法を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、制御部５００によって制御される。ここで、評価領域１、評価領域２、評価領域３、評価領域４の光量をＷ１：Ｗ２：Ｗ３：Ｗ４に調整するものとする。

ステップ２００１では、制御部５００は、計測器を使って有効光源分布を計測し、更に、評価領域マップ５５における評価領域１、２、３、４にそれぞれ入射する光の光量の比Ｒ１：Ｒ２：Ｒ３：Ｒ４を計算する。

ステップ２００２では、制御部５００は、検出部１９３に、投影光学系３００の瞳面Ｐにおける全体光量Ｔを検出させる。

ステップ２００３では、制御部５００は、ステップ２００１で計算した比Ｒ１：Ｒ２：Ｒ３：Ｒ４およびステップ２００２で検出された全体光量Ｔに基づいて目標光量ＴＱ１、ＴＱ２、ＴＱ３、ＴＱ４を計算する。以下において、ＭＩＮは、Ｒ１／Ｗ１、Ｒ２／Ｗ２、Ｒ３／Ｗ３、Ｒ４／Ｗ４の中で最も小さい値であるものとする。

目標光量ＴＱ１＝Ｔ×（ＭＩＮ×Ｗ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４）／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４）
目標光量ＴＱ２＝Ｔ×（ＭＩＮ×Ｗ１＋ＭＩＮ×Ｗ２＋Ｒ３＋Ｒ４）／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４）
目標光量ＴＱ３＝Ｔ×（ＭＩＮ×Ｗ１＋ＭＩＮ×Ｗ２＋ＭＩＮ×Ｗ３＋Ｒ４）／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４）
目標光量ＴＱ４＝Ｔ×（ＭＩＮ×Ｗ１＋ＭＩＮ×Ｗ２＋ＭＩＮ×Ｗ３＋ＭＩＮ×Ｗ４）／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４）
ステップ２００４では、制御部５００は、駆動部１２３ｃに指令して、検出部１９３によって検出される光量が目標光量ＴＱ１となる位置に調整部材１２２ｃを駆動させる。

ステップ２００５では、制御部５００は、駆動部１２３ｄに指令して、検出部１９３によって検出される光量が目標光量ＴＱ２となる位置に調整部材１２２ｄを駆動させる。

ステップ２００６では、制御部５００は、駆動部１２３ａに指令して、検出部１９３によって検出される光量が目標光量ＴＱ３となる位置に調整部材１２２ａを駆動させる。

ステップ２００７では、制御部５００は、駆動部１２３ｂに指令して、検出部１９３によって検出される光量が目標光量ＴＱ４となる位置に調整部材１２２ｂを駆動させる。

図６（ｂ）は、図６（ａ）で示されたシーケンスの各工程における有効光源分布の情報を示している。当該情報はシミュレーション値を表している。初期状態（調整前）において、Ｒ１：Ｒ２：Ｒ３：Ｒ４＝１：２：３：４、Ｔ＝１０００であるものとする。また、目標とする光量の比は、Ｗ１：Ｗ２：Ｗ３：Ｗ４＝１：１：１：１であるとする。

全体光量Ｔに占める左側領域（評価領域１）の光量ＱＬは、次式で計算することができる。

ＱＬ＝Ｔ×Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４）
＝１０００×１／（１＋２＋３＋４）
＝１００
全体光量Ｔに占める右側領域（評価領域２）の光量ＱＲは、次式で計算することができる。

ＱＲ＝Ｔ×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４）
＝１０００×２／（１＋２＋３＋４）
＝２００
全体光量Ｔに占める上側領域（評価領域３）の光量ＱＴは、次式で計算することができる。

ＱＴ＝Ｔ×Ｒ３／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４）
＝１０００×３／（１＋２＋３＋４）
＝３００
全体光量Ｔに占める下側領域（評価領域４）の光量ＱＢは、次式で計算することができる。

ＱＢ＝Ｔ×Ｒ４／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４）
＝１０００×４／（１＋２＋３＋４）
＝４００
ステップ２００３で計算される目標光量ＴＱ１、ＴＱ２、ＴＱ３、ＴＱ４は、次の通りである。

ＭＩＮ＝ＭＩＮ（１／１、２／１、３／１、４／１）＝１
ＴＱ１＝１０００×（１×１＋２＋３＋４）／（１＋２＋３＋４）＝１０００
ＴＱ２＝１０００×（１×１＋１×１＋３＋４）／（１＋２＋３＋４）＝９００
ＴＱ３＝１０００×（１×１＋１×１＋１×１＋４）／（１＋２＋３＋４）＝７００
ＴＱ４＝１０００×（１×１＋１×１＋１×１＋１×１）／（１＋２＋３＋４）＝４００
ステップ２００４では、左側の調整部材１２２ｃが検出部１９３によって検出される全体光量が１０００となる位置に制御される。ただし、この例では、初期状態における全体光量Ｔが１０００であり、目標光量ＴＱ１も１０００であるので、調整部材１２２ｃの駆動は不要である。よって、ステップ２００４の終了後における左側領域（評価領域１）の光量は、初期状態と同じ１００である。

ステップ２００５では、右側の調整部材１２２ｄが検出部１９３によって検出される全体光量が９００となる位置に駆動される。右側の調整部材１２２ｄによって右側領域（評価領域２）の光量が１００（＝１０００−９００）だけ低下するように調整されるので、ステップ２００５の終了後における右側領域（評価領域２）の光量は１００（＝２００−１００）となる。

ステップ２００６では、上側の調整部材１２２ａが検出部１９３によって検出される全体光量が７００となる位置に駆動される。上側の調整部材１２２ａによって上側領域（評価領域３）の光量が２００（＝９００−７００）だけ低下するように調整されるので、ステップ２００６の終了後における上側領域（評価領域３）の光量は１００（＝３００−２００）となる。

ステップ２００７では、下側の調整部材１２２ｂが検出部１９３によって検出される全体光量が４００となる位置に駆動される。下側の調整部材１２２ｂによって下側領域（評価領域４）の光量が３００（＝７００−４００）だけ低下するように調整されるので、ステップ２００７の終了後における下側領域（評価領域４）の光量は１００（＝４００−３００）となる。

ステップ２００７の終了後、評価領域１、２、３、４の光量が１００：１００：１００：１００＝１：１：１：１となり、目標に一致する。

上記の実施形態では、４つの調整部材によって有効光源分布が調整されるが、調整部材の個数は任意の個数ｎとすることができる。評価領域マップにおける評価領域の個数は、調整部材の個数と同数とすることができるが、調整部材の個数と異なる個数であってもよい。

図１や図６（ａ）に示すシーケンスで第１段階の調整を実施し、その後に図７に示すシーケンスで第２段階の調整を実施してもよい。この場合、第１段階の調整によって有効光源分布が簡易に調整された後に第２段階の調整によって有効光源分布が精密に調整されうる。この場合、調整の全てを図７に示すシーケンスで実行する場合よりも、調整に要する全体時間を短縮することができる。

本発明の好適な実施形態のデバイス製造方法は、例えば、半導体デバイス、液晶デバイス等のデバイスの製造に好適である。本発明の好適な実施形態のデバイス製造方法は、上記の調整方法に従って露光装置の投影光学系の瞳面に目標光強度分布が形成されるように該露光装置を調整する工程と、該露光装置によって基板を露光する工程と、該基板を現像する工程とを含む。さらに、前記デバイス製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含みうる。

本発明の好適な実施形態における有効光源分布の調整方法を示すフローチャートである。 本発明の好適な実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。 有効光源分布を調整する調整機構を例示する図である。 有効光源分布を調整する調整機構を例示する図である。 照明モード（有効光源分布のタイプ）を例示する図である。 評価領域マップを例示する図である。 有効光源分布の調整例を示す図である。 「Ｘ−Ｙ方向四重極Ｃｒｏｓｓ Ｐｏｌｅ照明」における有効光源分布の調整方法を示すフローチャートである。 従来方法における有効光源分布の対称性を調整するシーケンスを示す図である。

符号の説明

１０ 露光装置
４０ 計測器
１００ 照明装置
２００ 原版
３００ 投影光学系
４００ 基板
５００ 制御部
１０１ 光源部
１１０ 照明光学系
１２０ 光束形状変換部
１２２ 調整部材
１２３ 駆動部
１９２ 光量センサ
１９３ 検出部

Claims (9)

1. 照明光学系によって原版を照明し該原版のパターンを投影光学系によって基板に投影し該基板を露光する露光装置であって、
   前記照明光学系は、前記投影光学系の瞳面における光強度分布を調整する調整機構を含み、
   前記露光装置は、
   前記瞳面における光強度分布を計測するための計測器と、
   前記瞳面における全体光量を検出する検出部と、
   前記計測器を使って計測された光強度分布および前記検出部によって検出された全体光量に基づいて、前記瞳面に目標光強度分布が形成されたときに前記検出部によって検出されるべき光量を目標光量として決定し、前記検出部によって検出される全体光量が前記目標光量となるように前記調整機構を制御する制御部と、
   を備えることを特徴とする露光装置。
2. 前記調整機構は、複数の調整部材と、前記複数の調整部材をそれぞれ独立して駆動する複数の駆動部とを含み、
   前記制御部は、前記検出部によって検出される全体光量が前記目標光量となるように、前記複数の駆動部を制御する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記制御部は、前記計測器を使って計測された光強度分布に基づいて、前記瞳面における複数の評価領域のそれぞれに入射する光の光量の間における比を計算し、当該比が前記目標光強度分布によって定まる比になるときの前記瞳面における全体光量を前記目標光量として決定する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置。
4. 前記制御部は、前記目標光量を決定するとともに、前記複数の調整部材のうち駆動するべき調整部材を決定する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
5. 前記検出部は、前記照明光学系に配置された光量センサの出力値に基づいて前記瞳面における全体光量を検出する、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の露光装置。
6. 前記検出部は、前記計測器を使って計測される光強度分布に基づいて前記瞳面における全体光量を検出する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の露光装置。
7. 前記計測器は、基板を保持する基板ステージに配置されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の露光装置。
8. デバイスを製造するデバイス製造方法であって、
   請求項１乃至７のいずれか１項に記載の露光装置の前記投影光学系の瞳面に目標光強度分布が形成されるように前記露光装置を調整する工程と、
   該調整された前記露光装置によって基板を露光する工程と、
   該基板を現像する工程と、
   を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
9. 照明光学系によって原版を照明し該原版のパターンを投影光学系によって基板に投影し該基板を露光する露光装置を制御する制御方法であって、
   前記照明光学系は、前記投影光学系の瞳面における光強度分布を調整する調整機構を含み、
   前記露光装置は、前記瞳面における光強度分布を計測するための計測器と、前記瞳面における全体光量を検出する検出部とを含み、
   前記制御方法は、
   前記計測器を使って計測された光強度分布および前記検出部によって検出された全体光量に基づいて、前記瞳面に目標光強度分布が形成されたときに前記検出部によって検出されるべき光量を目標光量として決定する工程と、
   前記検出部によって検出される全体光量が前記目標光量となるように前記調整機構を制御する工程と、
   を含むことを特徴とする露光装置の制御方法。