JP4310816B2 - 照明装置、投影露光装置、デバイスの製造方法、及び投影露光装置の調整方法 - Google Patents
照明装置、投影露光装置、デバイスの製造方法、及び投影露光装置の調整方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、または薄膜磁気ヘッド等のデバイスを製造するためのリソグラフィ工程において投影原版（マスク、レチクル等）を基板上に転写する際に用いられる投影露光装置、該投影露光装置において投影原版を照明する照明装置、該投影露光装置を用いたデバイス製造方法、及び該投影露光装置を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来において、投影露光装置に適用される照明装置は、通常、被照射面上で発生する照度の不均一性を補正し、一様な照度分布を得ようとするものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、解像の精度が上がるに従い、主に像高により、或いは同一像高でもメリジオナル方向とサジタル方向の違いにより、本来同一寸法であるはずの線幅が異なってしまうことが、問題になってきている。パターンの線幅が位置によって異なる事は、例えばロジック回路にとっては時間あたりの情報処理量の低下を意味し、デバイスの価値を落とす原因となる。
【０００４】
そこで、本発明は、像面上のどの位置においても同一の線幅を得ることができる照明装置、この照明装置を用いた投影露光装置、この投影露光装置の製造方法、並びにこの投影露光装置を用いたデバイスの製造方法を提供することを第１の目的とする。
また、本発明は、像面上の任意の位置におけるパターンの線幅を任意にコントロールできる照明装置、この照明装置を用いた投影露光装置、この投影露光装置の製造方法、並びにこの投影露光装置を用いたデバイスの製造方法を提供することを第２の目的とする。
【０００６】
また、上述の目的を達成するために、第１発明にかかる照明装置は、光束を供給する光源系からの光束に基づいて多数の光源を形成するオプティカルインテグレータと、前記多数の光源からの光束を集光して被照射面を照明するコンデンサー光学系とを有する照明装置であって、前記被照射面に関して光学的に共役な位置または該位置の近傍に配置されて、第１領域と該第１領域とは異なる第２領域とを有するフィルターを備え、前記フィルターの前記第１領域には、第１の透過率分布を有する少なくとも１つの第１フィルター要素が設けられ、前記フィルターの前記第２領域には、第２の透過率分布を有する少なくとも１つの第２フィルター要素が設けられ、前記第１フィルター要素は、前記多数の光源のうちの１つの光源を形成するための光束が前記フィルターを通過する領域内に設けられ、前記第２フィルター要素は、前記多数の光源のうちの別の１つの光源を形成するための光束が前記フィルターを通過する領域内に設けられ、前記第１及び第２フィルター要素は、前記被照射面上に分布する相対的照度を実質的に不変に維持しながら、前記被照射面上の所定の点に集光する光に関して、前記被照射面を構成する各微小面に対するフーリエ変換面上での光強度分布を各々独立に所定の光強度分布に変換するものである。
【０００８】
また、上述の目的を達成するために、第２発明にかかる投影露光装置は、所定のパターンを基板上に転写する投影露光装置であって、前記所定のパターンを照明するための第１発明による照明装置と；前記所定のパターンを像面上に配置される前記基板へ投影する投影光学系と；を備えるものである。
【００１２】
また、上述の目的を達成するために、第３発明は、所定のパターンを基板上へ投影する投影露光装置を調整する方法であって、光源系からの光束を、該光束に基づいて多数の光源を形成するオプティカルインテグレータ、該オプティカルインテグレータからの光を集光して前記所定のパターンを照明するコンデンサー光学系、及び前記パターンの像を所定の像面に形成する投影光学系を経由させて、該投影光学系の像面へ導く第１工程と；
前記像面上に分布する相対的照度を測定し、かつ前記像面上の少なくとも２つの点に集光する光に関する前記像面を構成する各微少面に対するフーリエ変換面上での光強度分布をそれぞれ測定する第２工程と；
第１領域と該第１領域とは異なる第２領域とを有するフィルターを、前記像面に関して光学的に共役な位置または該位置の近傍に配置する第３工程と；
前記フィルターの前記第１領域に第１の透過率分布を有する少なくとも１つの第１フィルター要素を設けると共に、前記フィルターの前記第２領域に第２の透過率分布を有する少なくとも１つの第２フィルター要素を設ける第４工程と；
を有し、
前記第４工程は、前記多数の光源のうちの１つの光源を形成するための光束が前記フィルターを通過する領域内に前記第１フィルター要素を設けると共に、前記多数の光源のうちの別の１つの光源を形成するための光束が前記フィルターを通過する領域内に前記第２フィルター要素を設ける工程を備え、
前記第４工程では、前記像面上に分布する前記相対的照度を実質的に均一に維持しつつ、前記光強度分布を各々独立に所定の光強度分布に変換するために、前記第１及び第２の透過率分布を設定するものである。
また、上述の目的を達成するために、第４発明は、所定のパターンを基板上へ投影する投影露光装置を調整する方法であって、光源系からの光束を、該光束に基づいて多数の光源を形成するオプティカルインテグレータ、該オプティカルインテグレータからの光を集光して前記所定のパターンを照明するコンデンサー光学系、及び前記パターンの像を所定の像面に形成する投影光学系を経由させて、該投影光学系の像面へ導くようにシミュレーションする第１工程と；
前記第１工程の前記シミュレーションに基づいて、前記像面上に分布する相対的照度を計算し、かつ前記像面上の少なくとも２つの点に集光する光に関する前記像面を構成する各微少面に対するフーリエ変換面上での光強度分布をそれぞれ計算する第２工程と；
第１領域と該第１領域とは異なる第２領域とを有するフィルターを、前記像面に関して光学的に共役な位置または該位置の近傍に設定する第３工程と；
前記フィルターの前記第１領域の全体に第１の透過率分布を有する少なくとも１つの第１フィルター要素を設定すると共に、前記フィルターの前記第２領域の全体に第２の透過率分布を有する少なくとも１つの第２フィルター要素を設定する第４工程と；
を有し、
前記第４工程は、前記多数の光源のうちの１つの光源を形成するための光束が前記フィルターを通過する領域内に前記第１フィルター要素を設けると共に、前記多数の光源のうちの別の１つの光源を形成するための光束が前記フィルターを通過する領域内に前記第２フィルター要素を設ける工程を備え、
前記第４工程では、前記像面上に分布する前記相対的照度を実質的に均一に維持しつつ、前記光強度分布を各々独立に所定の光強度分布に変換するために、前記第１及び第２の透過率分布を設定するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
まず、上述の如き各発明の原理について説明する。図１は本発明の光学系の基本的な光学配置を模式的に示す斜視図であり、図２は図１の断面（Ｘ及びＹ方向に対して４５度方向、以下の説明ではＭ方向と呼ぶ）方向の光路図である。図１において、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Ｆは、複数のレンズ素子LE(1,1)〜LE(5,5)をＸＹ平面に沿って集積して構成される。なお、図１の例のフライアイレンズＦは５×５個のレンズ素子から構成されている。このフライアイレンズＦには、図１の−Ｚ方向に配置される図示なき光源系からの光束が入射する。図２に示すように、フライアイレンズＦを構成する各レンズ素子LE(1,1)〜LE(5,5)は、光源系からの光束をそれぞれ集光して、それらの射出端面側に複数の光源像SI(1,1)〜SI(5,5)を形成する。
【００１４】
これら複数の光源像からの光は、複数の光源像位置に前側焦点が位置決めされたコンデンサレンズ系Ｃによりそれぞれ集光されて被照射面ＩＡを重畳的に照明する。この光学配置において、フライアイレンズＦを構成する各レンズ素子LE(1,1)〜LE(5,5)の各入射面のそれぞれと被照射面ＩＡとは光学的に共役な関係にある。また、複数の光源像が形成される面は、被照射面ＩＡに対する光学的なフーリエ変換面となっている。
【００１５】
図１に戻って、以下の説明においては被照射面ＩＡが４つの領域IA(1,1)、IA(1,2)、IA(2,1)及びIA(2,2)に分割されているものとする。また、以下の説明ではフライアイレンズＦを構成する各レンズ素子LE(1,1)〜LE(5,5)の入射面のそれぞれは、４つのサブ領域に区画されているものとする。例えば、レンズ素子LE(1,1)の入射面は、サブ領域SA(LE(1,1),IA(1,1))、サブ領域SA(LE(1,1),IA(1,2))、サブ領域SA(LE(1,1),IA(2,1))、及びサブ領域SA(LE(1,1),IA(2,2))の４つのサブ領域に区画される。
【００１６】
ここで、被照射面ＩＡ上の領域IA(1,1)と共役な領域は、レンズ素子LE(1,1)の入射面上のサブ領域SA(LE(1,1),IA(1,1))、レンズ素子LE(1,2)の入射面上のサブ領域SA(LE(1,2),IA(1,1))．．．レンズ素子LE(2,2)の入射面上のサブ領域SA(LE(2,2),IA(1,1))．．．レンズ素子LE(3,3)の入射面上のサブ領域SA(LE(3,3),IA(1,1))．．．レンズ素子LE(4,4)の入射面上のサブ領域SA(LE(4,4),IA(1,1))．．．レンズ素子LE(5,5)の入射面上のサブ領域SA(LE(5,5),IA(1,1))の２５ヶ所のサブ領域である。
【００１７】
図２に示すように、これら２５ヶ所のサブ領域のそれぞれを介した光束が、コンデンサレンズ系Ｃを経て、被照射面ＩＡ上の領域IA(1,1)に到達する。なお、図２は断面図であるため、ここにはＭ方向に沿ったレンズ素子LE(1,1)、LE(2,2)、LE(3,3)、LE(4,4)及びLE(5,5)に関する光束しか図示していない。また、説明を簡単にするために、以下においてはＭ方向のみについて説明する。
【００１８】
さて、被照射面ＩＡ上の領域IA(1,1)上には、レンズ素子LE(1,1)の入射面のサブ領域SA(LE(1,1),IA(1,1)及びレンズ素子LE(1,1)による光源像SI(1,1)を経由する光線Ra(LE(1,1),IA(1,1))と、レンズ素子LE(2,2)の入射面のサブ領域SA(LE(2,2),IA(1,1)及びレンズ素子LE(2,2)による光源像SI(1,1)を経由する光線Ra(LE(2,2),IA(1,1))と、レンズ素子LE(3,3)の入射面のサブ領域SA(LE(3,3),IA(1,1)及びレンズ素子LE(3,3)による光源像SI(1,1)を経由する光線Ra(LE(3,3),IA(1,1))と、レンズ素子LE(4,4)の入射面のサブ領域SA(LE(4,4),IA(1,1)及びレンズ素子LE(4,4)による光源像SI(1,1)を経由する光線Ra(LE(4,4),IA(1,1))と、レンズ素子LE(5,5)の入射面のサブ領域SA(LE(5,5),IA(1,1)及びレンズ素子LE(5,5)による光源像SI(1,1)を経由する光線Ra(LE(5,5),IA(1,1))とが到達する。
【００１９】
従って、仮にレンズ素子LE(1,1)の入射面上のサブ領域SA(LE(1,1),IA(1,1))とレンズ素子LE(5,5)の入射面上のサブ領域SA(LE(5,5),IA(1,1)）とを遮光すると、被照射面ＩＡ上の領域IA(1,1)には、光線Ra(LE(1,1),IA(1,1))及び光線Ra(LE(5,5),IA(1,1))は到達せず、光線Ra(LE(2,2),IA(1,1))、光線Ra(LE(3,3),IA(1,1))及び光線Ra(LE(4,4),IA(1,1))のみが到達することになる。このことは、被照射面ＩＡ上の領域IA(1,1)が、複数の光源像SI(2,2)、SI(3,3)及びSI(4,4)のみからなる２次光源からの光に基づいて照明されることを意味する。
【００２０】
また、図１に戻って、被照射面ＩＡ上の領域IA(1,2)と共役な領域は、レンズ素子LE(1,1)の入射面上のサブ領域SA(LE(1,1),IA(1,2))〜レンズ素子LE(5,5)の入射面上のサブ領域SA(LE(5,5),IA(1,2))であり、被照射面ＩＡ上の領域IA(2,1)と共役な領域は、レンズ素子LE(1,1)の入射面上のサブ領域SA(LE(1,1),IA(2,1))〜レンズ素子LE(5,5)の入射面上のサブ領域SA(LE(5,5),IA(2,1))であり、被照射面ＩＡ上の領域IA(2,2)と共役な領域は、レンズ素子LE(1,1)の入射面上のサブ領域SA(LE(1,1),IA(2,2))〜レンズ素子LE(5,5)の入射面上のサブ領域SA(LE(5,5),IA(2,2))である。
【００２１】
前述のようにレンズ素子LE(1,1)の入射面上のサブ領域SA(LE(1,1),IA(1,1))とレンズ素子LE(5,5)の入射面上のサブ領域SA(LE(5,5),IA(1,1)）とを遮光しても、被照射面ＩＡ上の領域IA(1,2)、領域IA(2,1)及び領域IA(2,2)にそれぞれ達する光束は、上記サブ領域SA(LE(1,1),IA(1,1))及びサブ領域SA(LE(1,1),IA(5,5))を通過する光束ではないので、被照射面ＩＡ上の領域IA(1,2)、領域IA(2,1)及び領域IA(2,2)は、複数の光源像SI(1,1)、SI(2,2)、SI(3,3)、SI(4,4)及びSI(5,5)からなる２次光源からの光に基づいて照明されることになる。
【００２２】
すなわち、被照射面ＩＡ上の領域IA(1,1)に対しては、複数の光源像SI(2,2)、SI(3,3)及びSI(4,4)からなる２次光源により照明し、被照射面ＩＡ上の領域IA(1,2)、領域IA(2,1)及び領域IA(2,2)に対しては、複数の光源像SI(1,1)、SI(2,2)、SI(3,3)、SI(4,4)及びSI(5,5)からなる２次光源により照明している。このように、被照射面ＩＡ上の領域IA(1,1)に到達する光束の２次光源位置での光強度分布（被照射面ＩＡに関するフーリエ変換面での光強度分布）を、被照射面ＩＡ上の他の領域IA(1,2)、IA(2,1)及びIA(2,2)に達する光束の２次光源位置での光強度分布と異ならしめることができる。
【００２３】
さて、以上のようにレンズ素子LE(1,1)の入射面上のサブ領域SA(LE(1,1),IA(1,1))とレンズ素子LE(5,5)の入射面上のサブ領域SA(LE(5,5),IA(1,1)）とを遮光すると、図３に示す被照射面ＩＡ上での照度分布図のように、被照射面ＩＡ上の領域IA(1,1)における照度I(IA(1,1))が、他の領域IA(1,2)、IA(2,1)及びIA(2,2)における照度I(IA(1,2))、照度I(IA(2,1))及び照度I(IA(2,2))よりも低くなり、被照射面ＩＡ上における照度分布が不均一となってしまう。
【００２４】
前述したように、被照射面ＩＡは、各レンズ素子LE(1,1)〜LE(5,5)の入射面のそれぞれと光学的に共役な関係にあるので、図３に示した照度分布を打ち消すような透過率分布を、各レンズ素子LE(1,1)〜LE(5,5)の入射面のそれぞれに設ければ良い。以下、図４〜図６を参照して説明する。ここで、図４は図３の照度分布を打ち消す如き透過率分布を示す図であり、図４（ａ）はレンズ素子LE(1,1)の入射面の位置に設けるべきＭ方向に沿った透過率分布を示し、図４（ｂ）はレンズ素子LE(2,2)の入射面の位置に設けるべきＭ方向に沿った透過率分布を示し、図４（ｃ）はレンズ素子LE(3,3)の入射面の位置に設けるべきＭ方向に沿った透過率分布を示し、図４（ｄ）はレンズ素子LE(4,4)の入射面の位置に設けるべきＭ方向に沿った透過率分布を示し、図４（ｅ）はレンズ素子LE(5,5)の入射面の位置に設けるべきＭ方向に沿った透過率分布を示す。
【００２５】
図４に示す通り、被照射面ＩＡ上での光強度分布が領域IA(1,1)が領域IA(2,2)に比べて低くなっているため、各レンズ素子LE(1,1)〜LE(5,5)の各入射面に、領域IA(2,2)に対応するサブ領域（SA(LE(1,1),IA(2,2))、SA(LE(2,2),IA(2,2))、SA(LE(3,3),IA(2,2))、SA(LE(4,4),IA(2,2))及びSA(LE(5,5),IA(2,2))）の方が領域IA(1,1)に対応するサブ領域（SA(LE(1,1),IA(1,1))、SA(LE(1,1),IA(1,1))、SA(LE(3,3),IA(1,1))、SA(LE(4,4),IA(1,1))及びSA(LE(5,5),IA(1,1))）よりも透過率が低くなる如き透過率分布を設ければ良い。なお、図４には不図示ではあるが、領域IA(1,2)及び領域IA(2,1)に対応するサブ領域の透過率は、領域IA(2,2)に対応するサブ領域の透過率と等しくする。
【００２６】
そして、被照射面ＩＡ上の複数の位置に到達する光束の、被照射面に対するフーリエ変換面での光強度分布を変更するために、レンズ素子LE(1,1)及びレンズ素子LE(5,5)の入射面上のサブ領域SA(LE(1,1),IA(1,1))、SA(LE(5,5),IA(1,1))が遮光されているため、この遮光状態における各レンズ素子LE(1,1)〜LE(5,5)の透過率分布は図５に示す通りになる。
【００２７】
ここで、図５は、レンズ素子LE(1,1)の入射面上のサブ領域SA(LE(1,1),IA(1,1))とレンズ素子LE(5,5)の入射面上のサブ領域SA(LE(5,5),IA(1,1)）とを遮光した状態における各レンズ素子LE(1,1)〜LE(5,5)の入射面上での透過率分布を示す図であり、図５（ａ）はレンズ素子LE(1,1)の入射面でのＭ方向の透過率分布を示し、図５（ｂ）はレンズ素子LE(1,1)の入射面でのＭ方向の透過率分布を示し、図５（ｃ）はレンズ素子LE(2,2)の入射面でのＭ方向の透過率分布を示し、図５（ｄ）はレンズ素子LE(3,3)の入射面でのＭ方向の透過率分布を示し、図５（ｅ）はレンズ素子LE(4,4)の入射面でのＭ方向の透過率分布を示す。この図５に示すとおり、サブ領域SA(LE(1,1),IA(1,1))、SA(LE(5,5),IA(1,1))の透過率が０％でその他のサブ領域の透過率が１００％となる。
【００２８】
実際に、フライアイレンズＦの各レンズ素子LE(1,1)〜LE(5,5)の各入射面に設けるべき透過率分布は、上記図４の透過率分布と上記図５の透過率分布との積となる。この透過率分布を図６に示す。図６は、図４に示す透過率分布と図５に示す透過率分布とを合成した透過率分布を示す図であって、図６（ａ）はレンズ素子LE(1,1)の入射面でのＭ方向の透過率分布を示し、図６（ｂ）はレンズ素子LE(1,1)の入射面でのＭ方向の透過率分布を示し、図６（ｃ）はレンズ素子LE(2,2)の入射面でのＭ方向の透過率分布を示し、図６（ｄ）はレンズ素子LE(3,3)の入射面でのＭ方向の透過率分布を示し、図６（ｅ）はレンズ素子LE(4,4)の入射面でのＭ方向の透過率分布を示す。
【００２９】
図６（ａ）及び（ｅ）に示すように、レンズ素子LE(1,1)及びLE(5,5)の入射面上での透過率分布は、＋Ｍ方向側の透過率が高い分布となり、図６（ｂ）〜（ｄ）に示すように、レンズ素子LE(2,2)、LE(3,3)及びLE(4,4)の入射面上での透過率分布は、＋Ｍ方向側の透過率が低くなる分布となる。このように、レンズ素子LE(1,1)及びLE(5,5)の入射面上での透過率分布と、レンズ素子LE(2,2)、LE(3,3)及びLE(4,4)の入射面上での透過率分布とは、互いに逆向きとなる。
【００３０】
以上の通り、被照射面ＩＡに関して光学的に共役な位置に、フライアイレンズＦが形成する多数の光源IS(1,1)〜IS(5,5)のうちの一部IS(1,1),IS(5,5)に対応した第１領域（レンズ素子LE(1,1)の入射面及びレンズ素子LE(5,5)の入射面）と、多数の光源IS(1,1)〜IS(5,5)のうちの上記一部とは異なる一部IS(2,2),IS(3,3),及びIS(4,4)に対応した第２領域（レンズ素子LE(2,2),LE(3,3),及びLE(4,4)の各入射面）を設けて、図６（ａ）及び図６（ｅ）にそれぞれ示す如く第１の透過率分布を有する２つのフィルター要素を上記第１領域の全体に設け、図６（ｂ）〜図６（ｄ）にそれぞれ示す如く上記第１の透過率分布とは逆向きである第２の透過率分布を有する３つのフィルター要素を上記第２領域の全体に設ければ、被照射面ＩＡ上での照度均一性を維持しつつ、被照射面ＩＡ上の複数の位置にそれぞれ到達する光束の２次光源位置での光強度分布（被照射面ＩＡに関するフーリエ変換面での光強度分布）のそれぞれを独立にコントロールすることが可能となる。ひいては、像面上の任意の位置におけるパターンの線幅を任意にコントロールできる。
【００３１】
上述の説明においては、透過率分布をフライアイレンズＦを構成する各レンズ素子LE(1,1)からLE(5,5)の入射面上に直接的に設けた例について説明しているが、この入射面の近傍に（被照射面と共役な位置の近傍）所定の透過率分布を有するフィルターを設けても上述の効果を得ることができる。この場合には、フライアイレンズＦの各レンズ素子LE(1,1)〜LE(5,5）の各入射面に直接加工を施す必要がなくなるので、その製造が容易となる利点がある。なお、このような透過率分布を持たせる構成としては、所定の透過率分布特性を有する誘電体多層膜を各レンズ素子LE(1,1)〜LE(5,5)の入射面またはフィルター上に設ける構成や、所定の密度分布を持つ遮光性または透過性の微小ドットの集合体（疎密パターンとなる微小ドットの集合体）を上記入射面またはフィルター上に設ける構成などが考えられる。
【００３２】
また、上述の説明では一方向のみについて議論しているが、本発明は一方向のみには限られない。
次に、被照射面上のマトリックス状に配列される複数の測定点において、各測定点に到達する光束の開口内の光強度分布を測定し、この測定結果に基づいて、開口内の光強度分布が複数の測定点間で同じとなるように補正する例について説明する。なお、被照射面上の所定点に到達する光束の開口内の光強度分布とは、被照射面に対する光学的なフーリエ変換面における光束の光強度分布に対応するものである。ここで、上記フーリエ変換面と被照射面との間に介在する光学系（コンデンサ光学系）がｆｓｉｎθの射影関係を有する理想光学系（歪曲収差以外は無収差であって、かつどの光路においても透過率が一定）である場合には上記開口内の光強度分布とフーリエ変換面での光強度分布とは一対一対応となる。
【００３３】
まず、図７を参照して、上記測定を行うための光学構成について説明する。
図７において、測定装置ＭＥは、被照射面ＩＡに配置されてピンホール状の開口部ＡＳｍｅを有する遮光板ＳＰｍｅと、この開口部ＡＳｍｅの位置が前側焦点位置となるように配置された集光光学系Ｌｍｅと、この集光光学系Ｌｍｅの後側焦点位置に配置された光電変換素子（例えば２次元ＣＣＤ）からなる検出器Ｄｅｃとから構成される。ここで、遮光板ＳＰｍｅと、集光光学系Ｌｍｅと、検出器Ｄｅｃとは一体に保持されており、図中ＸＹ方向に沿って一体に移動する。この測定装置ＭＥの検出点は、ピンホール状の開口部ＡＳｍｅの位置である。従って、測定装置ＭＥは、図中ＸＹ方向への移動と測定とを繰り返すことにより、被照射領域ＩＡ内の複数の位置における測定が可能となる。
【００３４】
さて、測定装置ＭＥの集光光学系Ｌｍｅとしては、その射影関係がｆｓｉｎθを満足し、歪曲収差を除く収差が実質的に無収差であり、集光光学系中のどの光路においても透過率が一定であるような理想ｆｓｉｎθ光学系を適用することが望ましい。
検出器Ｄｅｃは、集光光学系Ｌｍｅとコンデンサ光学系Ｃとの合成された光学系に関して、コンデンサ光学系Ｃの前側焦点に位置する複数の光源（不図示）と共役な関係にある。従って、この検出器Ｄｅｃ上には、遮光板ＳＰｍｅの開口部ＡＳｍｅ（検出点）を通過する光束の、被照射面ＩＡのフーリエ変換面での光強度分布相当の光強度分布を持った（複数の光源の）像が形成される。ここで、集光光学系Ｌｍｅが上述の如き理想ｆｓｉｎθ光学系ではない場合には、検出器Ｄｅｃにて検出される光強度分布と、検出点に到達する光束の開口内での光強度分布とが対応しない恐れがある。この場合には、予め理想状態からのずれを測定しておき、検出器Ｄｅｃからの検出出力に、上記ずれ分を考慮した補正をオフセットとして加えれば良い。
【００３５】
なお、図７の例では、遮光板ＳＰｍｅの開口部の位置を集光光学系Ｌｍｅの前側焦点位置となるように配置しているため、検出器Ｄｅｃの角度特性による影響を排除することができる。
また、上述の例では検出器Ｄｅｃに２次元ＣＣＤを適用しているが、この検出器の位置にピンホール状の開口を配置し、その後側に例えばフォトマル等の光電変換素子を設けても良い。この場合、集光光学系Ｌｍｅの後側焦点に配置されるピンホール状の開口を集光光学系Ｌｍｅの光軸垂直方向（図中ＸＹ方向）に可動となるように設ければ良い。また、検出器Ｄｅｃとして１次元ＣＣＤを用いる場合には、この１次元ＣＣＤを移動可能に設ければ良い。
【００３６】
以上の通り、この測定を被照射面ＩＡ内の複数の測定点について行うことで、被照射面上の各点での集光する光束の開口内での光強度分布を測定することができる。
図８に、図７の測定装置ＭＥを用いた測定結果の例を示す。ここで、図８（ａ）は被照射面ＩＡ上の領域IA(1,1)に到達する光束の開口内での光強度分布を示し、図８（ｂ）は被照射面ＩＡ上の領域IA(1,2)に到達する光束の開口内での光強度分布を示し、図８（ｃ）は被照射面ＩＡ上の領域IA(2,1)に到達する光束の開口内での光強度分布を示し、図８（ｄ）は被照射面ＩＡ上の領域IA(2,2)に到達する光束の開口内での光強度分布を示す図である。図８（ａ）〜（ｄ）において、縦軸は光強度Ｉをとり、横軸は、Ｘ方向における光束の開口数ＮＡ（Ｘ）及びＹ方向における光束の開口数ＮＡ（Ｙ）をとっている。これらの開口数ＮＡ（Ｘ）及びＮＡ（Ｙ）は、光束のＸ方向に沿った断面内での開口角とＹ方向に沿った断面内での開口角とにそれぞれ対応している。なお、図８では、開口数ＮＡ（Ｘ）及びＮＡ（Ｙ）を２５分割しており、図８中において２５分割されている各棒グラフの要素が、図１のフライアイレンズＦを構成する２５のレンズ要素LE(1,1)〜LE(5,5)に対応している。
【００３７】
図８に示した測定結果の例では、被照射面ＩＡ上の領域IA(1,1)に到達する光束に関して、中心部よりも周辺部の方が高くなるような開口内での光強度分布となっている。また、被照射面ＩＡ上の領域IA(1,2),IA(2,1),及びIA(2,2)に到達する光束に関しては、開口内での光強度分布が均一になっている。
このような光強度分布の場合、被照射面ＩＡ上の領域IA(1,1)に集光する光束の実効的な開口数と、他の領域IA(1,2),IA(2,1),及びIA(2,2)に集光する光束の実効的な開口数とが異なり、例えば回路パターンをウエハ上へ投影露光する装置の照明光学系として適用した場合に、回路パターンの線幅が場所により異なる恐れがある。
【００３８】
そこで、図８の測定結果の場合において、被照射面ＩＡ上の照度分布を一定にしつつ、被照射面ＩＡ上の領域IA(1,1)に到達する光束の開口内での光強度分布を均一にする例を以下に説明する。
図８（ａ）において光強度が高くなっている部分は、図９のフライアイレンズＦを入射面側から観察した状態を示す平面図においてハッチングで示す通り、レンズ素子LE(1,1),LE(1,2),LE(1,3),LE(1,4),LE(1,5),LE(2,1),LE(2,5),LE(3,1),LE(3,5),LE(4,1),LE(4,5),LE(5,1),LE(5,2),LE(5,3),LE(5,4),及びLE(5,5)を経た光束に対応している。そして、被照射面ＩＡ上において、光束の開口内の光強度分布が不均一となっている領域は領域IA(1,1)のみであるため、各レンズ素子LE(1,1),LE(1,2),LE(1,3),LE(1,4),LE(1,5),LE(2,1),LE(2,5),LE(3,1),LE(3,5),LE(4,1),LE(4,5),LE(5,1),LE(5,2),LE(5,3),LE(5,4),及びLE(5,5)の入射面内の領域において、領域IA(1,1)と光学的に共役なサブ領域を通過する光束の光強度を所望量だけ低下させるため、これらのサブ領域の透過率を低下させれば良い。
【００３９】
図９において、これらのサブ領域は、サブ領域SA(LE(1,1),(IA(1,1)),SA(LE(1,2),(IA(1,1)),SA(LE(1,3),(IA(1,1)),SA(LE(1,4),(IA(1,1)),SA(LE(1,5),(IA(1,1)),SA(LE(2,1),(IA(1,1)),SA(LE(2,5),(IA(1,1)),SA(LE(3,1),(IA(1,1)),SA(LE(3,5),(IA(1,1)),SA(LE(4,1),(IA(1,1)),SA(LE(4,5),(IA(1,1)),SA(LE(5,1),(IA(1,1)),SA(LE(5,2),(IA(1,1)),SA(LE(5,3),(IA(1,1)),SA(LE(5,4),(IA(1,1)),及びSA(LE(5,5),(IA(1,1))である。
【００４０】
図１０に、レンズ素子LE(1,1)の入射面上に設けるべき透過率分布を示す。なお、図１０において縦軸は透過率Ｔであり、横軸はＸＹ軸である。図１０に示す通り、レンズ素子LE(1,1)上においては、サブ領域SA(LE(1,1),IA(1,1))の透過率Ｔが他のサブ領域SA(LE(1,1),IA(1,2)),SA(LE(1,1),IA(2,1)),及びSA(LE(1,1),IA(2,2))の透過率Ｔよりも低くなる。同様に、他のレンズ素子LE(1,2),LE(1,3),LE(1,4),LE(1,5),LE(2,1),LE(2,5),LE(3,1),LE(3,5),LE(4,1),LE(4,5),LE(5,1),LE(5,2),LE(5,3),LE(5,4),及びLE(5,5)の入射面上にも図１０に示したような透過率分布を設ける。
【００４１】
上述のようにサブ領域SA(LE(1,1),(IA(1,1))〜SA(LE(5,5),(IA(1,1))のみの透過率を低下させた場合における被照射面ＩＡの各領域IA(1,1)〜IA(2,2)にそれぞれ到達する光束の開口内の光強度分布を図１１に示す。なお、図１１（ａ）は被照射面ＩＡ上の領域IA(1,1)に到達する光束の開口内での光強度分布を示し、図１１（ｂ）は被照射面ＩＡ上の領域IA(1,2)に到達する光束の開口内での光強度分布を示し、図１１（ｃ）は被照射面ＩＡ上の領域IA(2,1)に到達する光束の開口内での光強度分布を示し、図１１（ｄ）は被照射面ＩＡ上の領域IA(2,2)に到達する光束の開口内での光強度分布を示す図である。図１１（ａ）〜（ｄ）において、縦軸は光強度Ｉをとり、横軸はＸ方向における光束の開口数ＮＡ（Ｘ）及びＹ方向における光束の開口数ＮＡ（Ｙ）をとっている。
【００４２】
なお、図１１（ａ）〜１１（ｄ）において、各領域IA(1,1)〜IA(2,2)に達する各光束のエネルギー量は、各光強度分布を積分したものに対応している。従って、図１１（ａ）に示す領域IA(1,1)に到達する光束のエネルギー量は、図１１（ｂ）〜（ｄ）に示す領域IA(1,2),IA(2,1),及びIA(2,2)に到達する光束のエネルギー量よりも少ない、すなわち被照射面ＩＡの照度分布が領域IA(1,1)が落ち込んだ形状の照度分布となることが分かる。
【００４３】
このようにサブ領域SA(LE(1,1),(IA(1,1))〜SA(LE(5,5),(IA(1,1))のみの透過率を低下させただけであると、図１１に示す如く、被照射面ＩＡ上の各領域IA(1,1)〜IA(2,2)に達する光束の開口内の光強度分布はそれぞれ均一なものになるが、被照射面ＩＡ全体の照度分布が一定にならない。この場合においても、例えば回路パターンをウエハ上へ投影露光する装置の照明光学系として適用した場合に、回路パターンの線幅が場所により異なる恐れがある。
【００４４】
被照射面ＩＡ全体の照度分布を均一にするためには、領域IA(1,2),IA(2,1),及びIA(2,2)へ達する光束のエネルギー量を領域IA(1,1)に達する光束のエネルギー量に合わせれば良い。ここで、被照射面ＩＡの全体は、各レンズ素子LE(1,1)〜LE(5,5)の各入射面とそれぞれ光学的に共役であるため、これら各入射面に被照射面ＩＡのエネルギー量の分布（照度分布に対応）とは逆方向の透過率分布を与えれば良い。なお、フライアイレンズＦ及びコンデンサ光学系Ｃ自体の透過率がいずれの光路においても一定であるような場合には、各入射面に与えられる透過率分布は、被照射面ＩＡ上の照度分布と逆分布となる。また、フライアイレンズＦ及びコンデンサレンズＣ自体の透過率がこれらを通過する光路ごとに異なる場合には、この透過率を考慮してフライアイレンズＦの各入射面に与えられる透過率分布を定めれば良い。なお、本例では説明を簡単にするためにフライアイレンズＦ及びコンデンサ光学系Ｃ自体の透過率がいずれの光路においても一定であると仮定して説明している。
【００４５】
図１２は、フライアイレンズＦの各入射面に与えられる透過率分布を示す図であって、図１０と同様に、縦軸に透過率Ｔ、横軸にＸＹ軸を取っている。なお、被照面ＩＡの照度分布を補正するための各入射面での透過率分布はそれぞれ同じであるため、図１２にはフライアイレンズＦのレンズ素子LE(1,1)の入射面での透過率分布を示す。図１２に示す通り、この透過率分布は、被照射面ＩＡ上の領域IA(1,1)と共役なサブ領域SA(LE(1,1),IA(1,1))の透過率Ｔが１００％であり、他の領域 IA(1,2),IA(2,1),及びIA(2,2)と共役な領域SA(LE(1,1),IA(1,2)),SA(LE(1,1),IA(2,1)),及びSA(LE(1,1),IA(2,2))の透過率Ｔが１００％よりも小さな値となる。
【００４６】
被照射面ＩＡ上の各領域に達する光束の開口内での光強度分布を一定にするための透過率分布（図１０に図示）と、図１０の透過率分布に起因する被照射面ＩＡ上での照度分布不均一性を補正するための透過率分布（図１２に図示）との積をとれば、被照射面ＩＡ上において照度分布の均一性を維持しつつ、被照射面ＩＡ上の複数の位置に到達する光束間の開口内での光強度分布を均一にすることができる。
【００４７】
図１３に、上記図１０に示した透過率分布と、上記図１２に示した透過率分布とを乗じたものを示す。ここで、図１３（ａ）は、図９にハッチングで示した領域（第１領域）に位置するレンズ素子LE(1,1),LE(1,2),LE(1,3),LE(1,4),LE(1,5),LE(2,1),LE(2,5),LE(3,1),LE(3,5),LE(4,1),LE(4,5),LE(5,1),LE(5,2),LE(5,3),LE(5,4),及びLE(5,5)の各入射面のそれぞれに設けられる透過率分布（第１の透過率分布）を示す。また、図１３（ｂ）は、上記第１領域とは異なる領域である第２領域に位置するレンズ素子LE(2,2),LE(2,3),LE(2,4),LE(3,2),LE(3,3),LE(3,4),LE(4,2),LE(4,3),及びLE(4,4)の各入射面のそれぞれに設けられる透過率分布（第２の透過率分布）を示す。なお、図１３（ａ），（ｂ）では、図１０、１２と同様に、縦軸に透過率Ｔをとり、横軸にＸＹ軸をとっている。
【００４８】
ここで、フライアイレンズＦを構成するレンズ素子LE(1,1)〜LE(5,5)の各入射面に透過率分布を与えるための構成としては、これら各入射面自体に所定の透過率分布を有する誘電体多層膜または所定の密度分布を持つ遮光性／透過性の微小ドットの集合体（例えばクロム蒸着等により形成される）を設ける構成が考えられる。また、フライアイレンズＦの各レンズ素子自体に透過率を持たせる加工を施すのが困難である場合には、フライアイレンズＦの入射面の近傍に、例えば光透過性の平行平面板を配置し、この平行平面板上において上記サブ領域と一対一対応する領域に、所定の透過率を有する誘電体多層膜または所定の密度を持つ遮光性／透過性の微小ドットの集合体を設けても上述の構成と同様の効果が得られる。
【００４９】
なお、フライアイレンズＦの入射面自体に加工を施した場合には、この加工された部分（誘電体多層膜、微小ドットを構成する薄膜など）を本発明のフィルターと見なせば良い。
また、微小ドットの集合体の密度分布により透過率分布を与える場合には、被照射面ＩＡにおいて微小ドットがディフォーカス状態となるため、後者の構成（フライアイレンズＦとは別の部材に透過率分布を持たせる構成）とすることが好ましい。
【００５０】
以上のように、被照射面ＩＡに関して光学的に共役な位置またはその近傍の位置に、フライアイレンズＦが形成する多数の光源のうちの一部に対応した第１領域（レンズ素子LE(1,1),LE(1,2),LE(1,3),LE(1,4),LE(1,5),LE(2,1),LE(2,5),LE(3,1),LE(3,5),LE(4,1),LE(4,5),LE(5,1),LE(5,2),LE(5,3),LE(5,4),及びLE(5,5)の各入射面が形成する領域）と、多数の光源のうちの上記一部とは異なる一部に対応した第２領域（レンズ素子LE(2,2),LE(2,3),LE(2,4),LE(3,2),LE(3,3),LE(3,4),LE(4,2),LE(4,3),及びLE(4,4)の各入射面が形成する領域）を設けて、図１３（ａ）に示す如く第１の透過率分布を有する１６のフィルター要素を上記第１領域の全体に設け、図１３（ｂ）に示すような上記第１の透過率分布とは逆向きである第２の透過率分布を有する９つのフィルター要素を上記第２領域の全体に設ければ、被照射面ＩＡ上での照度均一性を維持しつつ、被照射面ＩＡ上の複数の位置にそれぞれ到達する光束の２次光源位置での光強度分布（被照射面ＩＡに関するフーリエ変換面での光強度分布）のそれぞれを独立にコントロールすること（上述の例では均一となるようにコントロールしている）が可能となる。ひいては、像面上の任意の位置におけるパターンの線幅を任意にコントロールできる。
【００５１】
なお、以上の例では、図１２に示した透過率分布は、図１０の透過率分布により生じる被照射面ＩＡ上での照度分布むらを補正するためだけのものであったが、この図１２の透過率分布に、もとから存在する被照射面ＩＡ上での照度分布むらを補正することのできる成分を加えても良い。
なお、以上の例では、被照射面ＩＡ上の各領域に達する光束の開口内での光強度分布を一定にするための透過率分布（図１０に図示）と、図１０の透過率分布に起因する被照射面ＩＡ上での照度分布不均一性を補正するための透過率分布（図１２に図示）とを一つの部材上に設けたが、これらの透過率分布を設けた部材は別の位置にあっても良い。例えば、図１０に示した透過率分布をフライアイレンズＦの入射面或いはその近傍の位置に設け、図１２に示した透過率分布を被照射面と共役な位置であってフライアイレンズＦの入射面とは異なる位置に設ければ良い。図１４は、図１の構成に加えて、図１の被照射面の位置を視野絞りＦＳとし、この視野絞りＦＳの像を被照射面ＩＡへ再結像するリレー光学系ＲＳを設けた例である。この場合、図１０の透過率分布をフライアイレンズＦの入射面またはその近傍に配置されるフィルターＦ１上に設け、該フィルターＦ１に起因して発生する被照射面ＩＡ上での照度分布の不均一性を補正できる透過率分布をを図１４の視野絞りＦＳ位置またはその近傍に配置されるフィルターＦ２上に設ければ良い。この場合、フィルターＦ１には、図９にハッチングで示したように、各レンズ素子LE(1,1),LE(1,2),LE(1,3),LE(1,4),LE(1,5),LE(2,1),LE(2,5),LE(3,1),LE(3,5),LE(4,1),LE(4,5),LE(5,1),LE(5,2),LE(5,3),LE(5,4),及びLE(5,5)の各入射面に対応した領域に図１０の透過率分布を与える。フィルターＦ２には、フィルターＦ１に起因して生じる被照射面ＩＡ上での照度分布の不均一性を補正するような透過率分布を与えれば良い。なお、この場合、フィルターＦ２には、もとから存在する被照射面ＩＡ上の不均一性を補正する透過率分布を、フィルターＦ１に起因する照度不均一を補正する透過率分布と合わせても良い。
【００５２】
また、上述の例においては、被照射面ＩＡを４つの領域に分割したが、この分割数は４つには限られず、フライアイレンズＦを構成するレンズ素子の数及び配置も５×５＝２５個には限られない。
以上の例においては、例えば図１５に示すように、図７に示す測定装置ＭＥへ光源からの光を導くことが第１工程（Ｓ１）に相当し、この測定装置ＭＥにより被照射面上の複数の測定点（領域）において、そこに集光する光束の開口内での光強度分布を測定する（複数の測定点に対するフーリエ変換面での光強度分布）ことが第２工程（Ｓ２）に相当する。なお、上述の例では、被照射面上の複数の測定点に集光する光束の開口内での光強度分布を測定することにより、その測定点での照度も計測している。そして、当該測定結果に基づいて、被照射面ＩＡ上において照度分布の均一性を維持しつつ、被照射面ＩＡ上の複数の測定点に到達する光束間の開口内での光強度分布を均一にするために、フライアイレンズＦを構成するレンズ素子のうち、第１領域に存在するレンズ素子の入射面に第１の透過率分布を与え、かつ第２領域に存在するレンズ素子の入射面に第２の透過率分布を与えることが第４工程（Ｓ４）に相当し、当該第４工程で得られたフィルターを照明装置（投影露光装置）に組み込むことが第３工程（Ｓ３）に相当する。
【００５３】
また、上述の例においては、被照射面ＩＡ上に集光する光束の開口内での光強度分布を実際に測定したが、測定を行う代わりに、シミュレーションを行っても良い。
この場合、被照射面上での光束の開口内での光強度分布及び被照射面での照度分布を算出して、これらをコントロールする手法や、レジスト（感光性材料）が塗布された基板上に形成されるレジストパターンの線幅異常値をコントロールする手法などが考えられる。
【００５４】
上記の場合には、図７の測定装置ＭＥを用いて実際に測定を行う代わりに、照明シミュレーションソフトを用いて、フライアイレンズＦの入射面またはその近傍に均一な透過率分布を与えたときの被照射面上での光束の開口内での光強度分布及び被照射面での照度分布を算出する。そして、この算出結果に基づいて、フライアイレンズＦの入射面またはその近傍に与えるべき透過率分布を上述の手法で算出する。なお、この算出時において、コンデンサ光学系Ｆの収差や透過率特性なども（リレー光学系ＲＳや投影光学系が配置される際にはそのリレー光学系ＲＳや投影光学系の収差や透過率特性も）シミュレーション時に考慮に入れることが好ましい。
【００５５】
この場合、例えば図１６に示すように、被照射面（または像面）内の複数の位置に到達する光束の開口内の光強度分布と被照射面上での照度分布をシミュレーションすることが第１工程（Ｓ１）及び第２工程（Ｓ２）に相当し、当該シミュレーション結果に基づいて、被照射面ＩＡ上において照度分布の均一性を維持しつつ、被照射面ＩＡ上の複数の測定点に到達する光束間の開口内での光強度分布を均一にするために、フライアイレンズＦを構成するレンズ素子のうち、第１領域に存在するレンズ素子の入射面に第１の透過率分布を与え、かつ第２領域に存在するレンズ素子の入射面に第２の透過率分布を与えることが第４工程（Ｓ４）に相当し、当該第４工程で得られたフィルターを照明装置（投影露光装置）に組み込むことが第３工程（Ｓ３）に相当する。
【００５６】
また、上記の場合には、図１６に示すように、被照射面ＩＡに所定のパターンを有するレチクルＲが配置され、そのレチクルＲのパターンの像を投影光学系ＰＬを用いてレジストが塗布された基板上に投影する構成を前提とする。結像シミュレーションソフトとして、例えばレチクルＲのパターンの種類（ライン・アンド・スペース、孤立パターン）、レジストの感光特性、露光条件（局所的な露光量、局所的なσ値）、投影光学系ＰＬの収差や透過率特性などのパラメータから、レジストパターンの線幅異常値（設計線幅に対するレジストパターンの線幅のずれ量）を算出できるものを用いる。そして、上記線幅異常値を評価関数として、上記パラメータにおいて露光条件を除くパラメータを固定し、フライアイレンズＦの入射面における透過率分布（上記露光条件のパラメータに対応している）を最適化する。このとき、例えばレチクルＲのパターンの種類がライン・アンド・スペースパターンと孤立パターンとでは、評価関数が最良となる透過率分布が異なる場合があるが、双方（ライン・アンド・スペースパターン、孤立パターン）の線幅異常値が共に少なくなる如き透過率分布を採用すれば良い。なお、上記最適化の手法としては、例えば勾配法や最小自乗法、シミュレーテッドアニーリング法、遺伝的アルゴリズム等を適用することができる。
【００５７】
図１７は本発明による投影露光装置全体の概略図であり、この図を参照しながら、説明を行う。
光源１は、水銀ランプを用いるのが代表的であり、光源１は、回転楕円面からなる集光鏡２の第１焦点に配置される。そして、集光鏡２の第２焦点に光源１から放出された光束が、ミラー３を介して一度集光する。第２焦点の近傍には、シャッター４が配され、これを通過した光束は、コリメーター５によりほぼ平行な光束に変換され、バンドパスフィルター６により露光波長が選択される（水銀の輝線43 6nm(ｇ線) 、365nm(ｉ線) 等）。ここで、光源１、集光鏡２、コリメーター５及びバンドパスフィルター６によって、光源系が構成されている。尚、光源１としては、水銀ランプ以外にレーザー、特に、ＫｒＦレーザーやＡｒＦレーザー、或いはＦ２レーザを用いることが考えられる。
【００５８】
なお、このようなレーザーを用いた照明光学系としては、例えばＵＳＰ４，９３９，６３０、及びＵＳＰ５，２５３，１１０に開示されている。ここでは、該ＵＳＰ４，９３９，６３０、及びＵＳＰ５，２５３，１１０をレファレンスとして援用する。
そして、バンドパスフィルター６を通過した光束は、複数のレンズ要素を集積してなるオプティカルインテグレータであるフライアイレンズ７に入射する。このフライアイレンズ７のの射出側面には多数の一次光源の像（二次光源）が形成される。
【００５９】
この二次光源の位置には開口絞り８が設けられており、二次光源から発散する光束は、開口絞り８によりその径を制限されて、第１コンデンサーレンズ９へ向かう。この第１コンデンサーレンズ群９の後側焦点位置近傍には、視野絞り１０が配置されており、二次光源からの光束は、視野絞り１０を重畳的に照明する。この視野絞り１０を介した光束は、第２コンデンサーレンズ群１１を経由して、投影露光されるべきパターンが描画されたレチクル１３（マスク）を照明する。ここで、第２コンデンサーレンズ群１１は、視野絞り１０とレチクル１３のパターン面とを光学的に共役な関係にする。従って、視野絞り１０は、被照射面としてのレチクル１３上での照明範囲を決定する機能を有する。また、第２コンデンサーレンズ群１１の内部には、光路を偏向するための光路折り曲げミラー１２が配置されている。ここで、第１及び第２コンデンサーレンズ群９，１１は、コンデンサー光学系に対応している。
【００６０】
さて、以上において説明した照明光学系（１〜１２）からの光に基づいて、投影光学系１４は、レチクル１３上に描画されたパターンを、投影光学系１４の像面に位置するウエハ（感光性基板）上に所定の倍率のもとで投影する。
ここで、共役関係について説明する。まず、レチクル１３と共役な面は、ウエハ１８と、視野絞り１０と、フライアイレンズ７を構成する複数のレンズ素子７０の各々の入射面７１ａのそれぞれである。また、光源１、楕円鏡２の第２焦点、フライアイレンズ７が形成する二次光源（開口絞り８）、及び投影光学系１４中の開口絞り１５がそれぞれ共役な関係となっている。
【００６１】
次に、像面上の異なる位置−例えば像面中心部と像面周辺部−においてパターン像の線幅を制御を得るための構成について説明する。
まず、ウエハ１８の表面上における光束の集光状態と、パターン像の線幅との関係について図１８を参照して説明する。
図１８（ａ）及び（ｂ）は、それぞれウエハ１８の表面上（像面ＩＭＧ上）での光束の集光状態を示す図であり、図１８（ａ）はウエハ１８上の露光領域の中心部（像面ＩＭＧの中心部ＩＭＧ１）、図１８（ｂ）はウエハ１８上の露光領域の周辺部（像面ＩＭＧの周辺部ＩＭＧ２）にそれぞれ対応している。ここで、図１８（ａ），（ｂ）に示す通り、像面中心部ＩＭＧ１において集光する光束ＩＬ１の開口数ＮＡ１（ＮＡ１＝ｎ・ｓｉｎθ１，但しｎはウエハ１８の周囲の雰囲気の屈折率）よりも像面周辺部ＩＭＧ２において集光する光束ＩＬ２の開口数ＮＡ２（ＮＡ２＝ｎ・ｓｉｎθ２，但しｎはウエハ１８の周囲の雰囲気の屈折率）のほうが大きな状態である場合を考える。このとき、光束ＩＬ１及び光束ＩＬ２の光強度分布であるとする。一般的に、孤立線のパターン像を形成する場合には、開口数の大きな方（σ値の大きな方）がより細い線幅のパターン像を形成することができる。従って、図１８（ｃ）に示すように、光束ＩＬ１により形成されるパターン像Ｐ１よりも、図１８（ｄ）に示すように、光束ＩＬ２により形成されるパターン像Ｐ２の方がその線幅が細くなる。このように、ウエハ１８（像面ＩＭＧ）に達する光束に開口数の不均一性がある場合には、ウエハ１８の露光領域内（像面ＩＭＧ内）において照度均一性が達成されていたとしても、線幅不均一性を招く恐れがある。
【００６２】
すなわち、ウエハ１８の露光領域（像面ＩＭＧ）内に到達する光束の角度方向（開口数方向）の照度ムラの状態（光束の開口内での強度分布）が、像面ＩＭＧに達する複数の光束の間で局所的に異なっていると、これらの光束により形成されるパターン像の線幅が不均一になる。
本実施形態では、被照射面としての像面ＩＭＧ上の所定の点ＩＭＧ１，ＩＭＧ２に集光する光束ＩＬ１，ＩＬ２に関して、独立に開口内での強度分布を変更すること−被照射面に対するフーリエ変換面の光強度を被照射面上のおける各点に対して独立に変化させること−により、これらの光束の開口内での光強度分布を実質的に等しくすることができる。
【００６３】
このために、本実施形態では、被照射面に関して光学的に共役となる面、あるいはその近傍に、フライアイレンズ７が形成する多数の光源に対応した光束の光束断面内の光強度分布をそれぞれ独立に調整するためのフィルター１００を設けた。
なお、従来のフィルターリング技術では、フィルターを用いると、画面中心部も画面周辺部も同様の効果を受けることになる。これに対し、本実施の形態では、例えば、１つのフィルターしか用いないのに、画面中心部と画面周辺部とで、効果の異なるフィルターリングを行うことができる。これを達成するために、本実施の形態では、被照射面に対して共役な位置又はその近傍の位置であって、オプティカルインテグレータが形成する多数の光源に空間的に対応した位置にフィルターを配置する。オプティカルインテグレータが上記フライアイレンズの場合は、フライアイレンズの入射面にフィルターを配置することが好ましい。
【００６４】
図１９を参照して、フィルターの一例を示す。図１９は、ウエハ１８上の露光領域（投影光学系１4の像面ＩＭＧ）上に到達する光束の状態を説明するための図である。
以下に説明する例では、図１９に示すように、像面ＩＭＧの中心部（点ＩＭＧ１）に集光する光束ＩＬ１の開口内の光強度分布をそのままの状態にし、像面ＩＭＧの周辺部（点ＩＭＧ２）に集光する光束ＩＬ２の開口内の光強度分布のみを変化させる。図２０に、変化させるべき光束ＩＬ２の開口内の光強度分布を示す。なお、図２０において、縦軸は光強度Ｉをとり、横軸は光束ＩＬ２の開口数ＮＡをとっている。この光束ＩＬ２の開口内の光強度分布は、像面ＩＭＧに対して光学的にフーリエ変換面となる位置（開口絞り８、１４の位置）での光束の光強度分布に対応している。
【００６５】
図１９及び図２０に示す如き光束を得るための構成について説明する。図２１は、被照射面（像面ＩＭＧ）と共役な位置（または近傍）に配置されるフィルター１００を＋Ｘ方向側から観察した状態を示す平面図である。
図２１において、フィルター１００は複数のフィルター要素１０１，１０２をマトリックス状に配列してなる。なお、これら複数のフィルター要素１０１，１０２のそれぞれは、フライアイレンズ７を構成する複数のレンズ素子にそれぞれ対応した領域に配置される。すなわち、これら複数のフィルター要素１０１，１０２は、フライアイレンズ７が形成する多数の光源の各々に対応した位置に設けられる。 図２１に示す通り、第１フィルター要素１０１はフィルター１００の中心部に存在しており、第２フィルター要素１０２はフィルター１００の周辺部に存在している。すなわち、第１フィルター要素１０１はフライアイレンズ７が形成する多数の光源のうちの中心部の光源に対応しており、第２フィルター要素１０２はフライアイレンズ７が形成する多数の光源のうちの周辺部の光源に対応している。
【００６６】
ここで、図４においては、各フィルター要素１０１，１０２中、密度の濃い斜線でハッチングされた領域Ａ１は最も透過率が低い領域であり、白色で示した領域Ａ３は最も透過率が高い領域であり、粗い斜線でハッチングされた領域Ａ２は、領域Ａ１よりも透過率が高くかつ領域Ａ３よりも透過率が低い領域である。
ここで、第１フィルター要素１０１は領域Ａ２及び領域Ａ３をそれぞれ有し、第２フィルター要素１０２は領域Ａ１及びＡ２を有する。
【００６７】
ここで、フライアイレンズ７の各入射面のそれぞれが被照射面と共役であり、これら各入射面の近傍のそれぞれに各フィルター要素１０１，１０２が配置されているため、各フィルター要素１０１，１０２の内部において、その中の位置は、被照射面（像面ＩＭＧ）内の位置に一義的に対応している。
例えば、像面中心位置ＩＭＧ１には、各フィルター要素１０１，１０２の中心位置（領域Ａ２）を通過する光線が入射する。ここで、これらの光線は、共に同じ透過率の領域Ａ２を通過するため、それらの光強度の差はいずれの光線間においても存在しない。従って、像面中心位置ＩＭＧ１では、光束の開口内のどの位置（どの開口角）でも同じ光強度分布を有することになる。
【００６８】
一方、像面周辺位置ＩＭＧ２の例えば図中右上周辺位置には、各フィルター要素１０１，１０２の右上周辺の位置（領域Ａ１，Ａ３）を通過する光線が入射する。このとき、フィルター１００の中心部に存在する第１フィルター要素１０１における右上周辺位置（領域Ａ３）は透過率が高いため、図３の光束ＩＬ２の中心部（開口角が小さい部分）の光強度は高いままに維持される。これに対して、フィルター１００の周辺部に配置される第２フィルター要素１０２における右上周辺位置（領域Ａ１）は透過率が低いため、光束ＩＬ２の周辺部（開口角が大きな部分）の光強度は低くなる。すなわち、光束ＩＬ２の開口内での光強度分布は、図２０に示したように、中心部が高く周辺部が低くなる如き光強度分布を得ることができる。
【００６９】
ここで、図２１に示したように、フィルター１００の中心部に存在する第１フィルター要素１０１と周辺部に存在する第２フィルター要素１０２とでは、それらの透過率分布がそれぞれ逆転した関係になっている。被照射面（像面ＩＭＧ）内の複数の位置に到達する光束（ＩＬ１，ＩＬ２）ごとの開口内の光強度分布のみを制御するためだけには、第２フィルター要素１０２内の領域Ａ１のみを設ければ良いが、この領域Ａ１のみをフィルター１００に配置しただけでは、被照射面（像面ＩＭＧ）上の周辺位置ＩＭＧ２へ向かう光束が所定の透過率を持つ領域Ａ１を通過して減光され、被照射面（像面ＩＭＧ）上の中心位置へ向かう光束が何ら減光されないため、周辺位置ＩＭＧ２での照度が中心位置ＩＭＧ１に対して低下することになる。そこで、本例では、被照射面（像面ＩＭＧ）に達する光束の全てが通過するフィルター上での領域Ａ２に所定の透過率を与え、被照射面（像面ＩＭＧ）での照度をどの位置（中心位置ＩＭＧ１，周辺位置ＩＭＧ２）においても一定となるようにしている。この結果、第１フィルター要素１０１と第２フィルター要素１０２との透過率分布は、それぞれ逆向きの特性を有することになる。
【００７０】
以上のように、被照射面に対して共役な位置又はその近傍であって、複数の光源に空間的に対応した位置にフィルターを配置することにより、被照射面に対するフーリエ変換面の光強度を被照射面上各点に対し独立に変化させることができる。
図２２を参照して、フィルター１００の透過率分布の設定について説明する。
【００７１】
まず、フィルター１００が光路に設定されない状態において、像面ＩＭＧ上に集光する光束の光強度分布を測定する。
図２２において、ウェハ１８の位置（像面ＩＭＧの位置）にピンホールの空いた遮光板１９を配置し、その下に集光光学系２０を配置する。遮光板１９のピンホール位置が集光光学系２０の前側焦点位置となる様に配置し、集光光学系２０の後側焦点面２１にて光の照度分布の測定をする。この測定は、ＣＣＤのような光電変換素子を後側焦点面２１に配置して２次元的に行っても良く、また、後側焦点面２１内でＸＹ方向に可動なピンホール部材とこのピンホール部材を経た光の光量を検出する検出器とを設け、これらピンホール部材と検出器とを一体に後側焦点面２１内のＸＹ方向へ走査させつつ検出しても良い。
【００７２】
ここで、集光光学系２０の理想の性能は、収差がディストーションを除いて無収差であり、射影関係のみ通常理想とされるｆtan θではなくｆsin θであり、透過率が位置、方向によらず１００パーセント、といったものである。しかし、現実には理想どうりの光学系を得るのは困難であるので、使用した集光光学系２０の理想からのずれを考慮して、測定結果を補正する。
【００７３】
なお、ピンホール位置が集光光学系２０の前側焦点位置となるように配置する理由は、センサーの角度特性による影響を排除するためである。また、後側焦点面２１にて測定を行うのは、この位置が瞳（開口絞り）と共役だからである。
この測定を被露光物体面１８（像面ＩＭＧ）内の各点について行うことで、像面上の各点に集光する光束の開口内での光強度分布を測定出来る。
【００７４】
次にフィルターの透過率の仮設定を行う。集光する光束の開口内の補正すべき位置（光束の開口角の値）が決まれば、フライアイレンズ７の複数のレンズ要素内の対応するレンズ要素が分かり、その光束の像面上での位置が分かれば、そのレンズ要素の入射面内の位置がが分かる。そして、その開口角を持つ光線（光束）の光強度を補正すべき値が決まれば、上記レンズ要素の入射面内の位置（領域）に与えるべき透過率が分かる。
【００７５】
ここで、所望の光強度よりも高くなっている部分（光束の開口角方向、被照射面内方向）に対応するフィルター１００上での透過率を、所望の強度になるよう低減することにより、像面ＩＭＧ上（ウエハ１８上）の複数の点における該点に集光する光束の光強度分布を任意の分布に変換することができる。
本例では、このようにして得たフィルターを仮フィルターと呼ぶことにする。
【００７６】
次に、仮フィルターをフライアイレンズ７の入射面近傍に設置して、像面ＩＭＧ（ウェハ１８面）上の照度分布を測定する。この測定は、図２２に示した構成により行うことができる。
この測定結果は、仮フィルターのみを設置した際の像面ＩＭＧ上での照度分布であるため、測定された照度分布と所望の照度分布との差を補正する必要がある。そこで、この補正すべき照度分布を得るために必要なフィルター１００上での透過率分布を計算する。当該透過率分布は、フライアイレンズ７の各レンズ要素に対応したフィルター１００上の領域ごとに求める。求められた透過率分布と、上記仮フィルターの透過率分布との積を、フライアイレンズ７の各レンズ要素に対応したフィルター１００上の領域ごとにとれば、当該領域（第１及び第２フィルター要素１０１，１０２のそれぞれに対応）におけるフィルター１００の透過率分布を得ることができ、ひいてはフィルター１００全体の透過率分布を設定することができる。
【００７７】
なお、上述の説明において、仮フィルターは説明の便宜上設けたものであり、実際には、「仮フィルターを製造して照度ムラを測定する過程」に相当する計算は、フィルターの透過率仮設定時に同時に行うことが好ましい。仮フィルターを作成する事で、製造誤差が乗る恐れがあるからである。
さて、フィルターの透過率設定の別の例を簡単に説明する。例えば被照射面上に集光する光束の光強度分布がおおよそ判っており、かつ線幅の不均一性（レチクル上の同一種のパターン（ライン・アンド・スペースパターン，孤立パターン）によりウエハ上に形成されたパターンの線幅値の局所的なばらつき）を補正することのみが目的である場合には、以下の手法を用いることができる。
【００７８】
まず、所定のパターンを有するレチクルを用いてウエハ上へパターンの焼き付け及び現像を行う。そして、その結果に対し、結像シミュレーションにより任意の像ができるように、フィルター１００の透過率設定を行う。これにより、像面ＩＭＧ内の任意の位置における実効σ値と照度との双方を独立にコントロールすることができるため、投影露光装置中の光学系に起因しない要因により生ずる線幅のばらつきを補正できる利点がある。
【００７９】
なお、上述の説明においては、図１７に示した通り、シングルフライアイレンズを用いた投影露光装置を前提として説明を行ったが、２組のフライアイレンズを有する、所謂ダブルフライアイレンズ構成をとることも可能である。なお、このようなダブルフライアイレンズ構成である照明光学系としては、例えばＵＳＰ４，４９７，０１５やＵＳＰＵＳＰ５，２５３，１１０に開示されている。ここでは、該ＵＳＰ４，４９７，０１５、及びＵＳＰ５，２５３，１１０をレファレンスとして援用する。
【００８０】
このようなダブルフライアイレンズを有する照明光学系は、該して、光源系からほぼ平行光束を供給し、該ほぼ平行光束中に第１フライアイレンズを配置する。この第１フライアイレンズは複数の光源を形成する。そして、第１フライアイレンズが形成した複数の光源からの光を中間光学系を介して第２フライアイレンズへ導く。ここで、中間光学系は、第１フライアイレンズによる複数の光源からの光に基づいて、第２フライアイレンズの入射面を重畳的に照明する。そして、第２フライアイレンズは、中間光学系を介した第１フライアイレンズからの光に基づいて、さらに複数の光源を形成する。このとき、第２フライアイレンズを構成する複数のレンズ要素の射出端面側のそれぞれには、第１フライアイレンズが形成した複数の光源の像が各々形成される。そして、第２フライアイレンズによる複数の光源からの光束をコンデンサー光学系により集光して、被照射面を重畳的に照明する。
【００８１】
ここで、第２フライアイレンズの入射面位置またはその近傍にフィルター１００を設ける場合、すなわち光源系とオプティカルインテグレータとの間に、補助オプティカルインテグレータと補助コンデンサー光学系とを配置する場合には、第２フライアイレンズの入射面での照度分布が比較的均一となり、例えば水銀ランプの輝点位置の変動などが生じても、ここでの照度分布の変動は小さなものとなる。従って、第２フライアイレンズの入射面での照度分布（輝度分布）が所定の状態のもとでフィルターの透過率設定をした場合であっても、この照度分布が上記所定の状態から変動する量が少なくなるため、被照射面（像面）上での照度分布並びに光束の状態へ与える影響を少なくすることが可能となる。
【００８２】
また、第１フライアイレンズの入射面位置またはその近傍にフィルター１００を設ける場合、すなわちオプティカルインテグレータとコンデンサー光学系との間に、補助オプティカルインテグレータと補助コンデンサー光学系とを配置した場合には、第２フライアイレンズを構成する各レンズ素子に対して、照度と輝度分布とがコンロトールされた光束を供給することができる。これにより、各レンズ素子の射出面のそれぞれに形成される第１フライアイレンズによる複数の光源の像のそれぞれを独立にコントロールすることが可能となるため、被照射面上に集光する光束の開口内での光強度分布のより細かいコントロールが可能となる。
【００８３】
さらに、第１及び第２フライアイレンズのそれぞれの入射面に２つのフィルター１００を設けることも可能であり、この場合には上記の２つの利点を同時に達成できる。
次に、投影原版と基板とを投影光学系に対して相対的に走査させつつ露光を行うステップアンドスキャンタイプの投影露光装置（走査型投影露光装置）に関して図２３を参照して説明する。図２３（ａ）は走査型露光装置の一例を示す図であり、図２３（ｂ）はレチクル１３上に形成される照明領域を示す図であり、図２３（ｃ）はウエハ１８上に形成されるショット領域ＳＨと投影光学系１４の像面ＩＭＧとの配置を示す図である。
【００８４】
図２３（ａ）において、光源３０は、例えば波長２４８ｎｍのレーザ光を供給するＫｒＦエキシマレーザ光源である。なお、波長１９８ｎｍのレーザ光を供給するＡｒＦエキシマレーザ光源や波長１５７ｎｍのレーザ光を供給するＦ２レーザ光源等も光源３０として適用できる。この光源３０からの光は、ビームエキスパンダやアナモルフィック光学系などから構成されるビーム整形光学系３１を介して、所定の光束断面形状となるように整形された後、光路偏向ミラー３２を介して、複屈折プリズム部材３３に入射する。ここで、ビーム整形光学系としては、例えば本件出願人による特開平8-293461号公報（米国特許出願０８／６２６，３８２、1996/3/29出願）などを適用することができる。また、複屈折プリズム部材は、例えば本件出願人による特開平3-16114号公報や特開平3-254114号公報（ＵＳＰ５，２５３，１１０）に開示されているものを適用することができる。なお、ここでは上記国特許出願０８／６２６，３８２、1996/3/29出願及びＵＳＰ５，２５３，１１０をレファレンスとして援用する。
【００８５】
複屈折プリズム部材３３を経た光束は、複数のレンズ素子を集積してなる第１フライアイレンズ３４に入射する。フライアイレンズ３４の射出側の空間には複数の光源像が形成される。これら複数の光源像からの光は、それぞれ中間光学系３５により集光されて、中間光学系３５に後続して配置される第２フライアイレンズ３６の入射面に重畳された状態で到達する。第２フライアイレンズ３６は、レチクル１３上に形成される照明領域ＩＬＡと相似形状の入射断面を有する複数のレンズ素子が集積されたものからなる。そして、第２フライアイレンズ３６は、中間光学系３５を介した第１フライアイレンズ３４からの光に基づいて、その射出面側に複数の光源を形成する。第２フライアイレンズ３６により形成される複数の光源の位置近傍には、開口絞り（σ絞り）８が配置される。この開口絞り８の開口形状は、レチクル１３への照明方法（輪帯照明、四重極変形照明、小σ照明、大σ照明等）に応じて変形可能となっている。開口絞り８の開口を通過した光は、第１コンデンサーレンズ群９により集光されて、第１コンデンサーレンズ群９の後側焦点位置に位置決めされた視野絞り１０を重畳的に照明する。この視野絞り１０の開口形状は、図２３（ｂ）に示すレチクル１３上での照明領域ＩＬＡと相似形状となっている。視野絞り１０を経た光は、第２コンデンサーレンズ群１１を通過し、レチクル１３上の照明領域ＩＬＡ内を照明する。なお、図２３の例では、第２コンデンサーレンズ群１１の内部に光路偏向ミラー１２が配置されている。
【００８６】
レチクル１３は、レチクルステージ３７上に載置されており、スキャン露光時には、例えば図中＋Ｙ方向に沿って移動する。これにより、レチクル１３上の照明領域ＩＬＡの配置を示す図２３（ｂ）において、照明領域ＩＬＡがレチクル１３上の回路パターン形成領域ＰＡ内をＹ方向に沿って走査される。
図２３（ａ）に戻って、レチクル１３上の照明領域ＩＬＡを通過した光は、投影対物レンズ１４を経て、ウエハステージ３８上に配置されたウエハ１８上に到達する。ウエハ１８上のショット領域ＳＨの配置を示す図２３（ｃ）において、照明領域ＩＬＡと共役な関係にある像面ＩＭＧに照明領域ＩＬＡ内のパターンの像が形成される。
【００８７】
スキャン露光時には、ウエハステージ３８が−Ｙ方向へ移動する。これにより、ウエハ１８上において、像面ＩＭＧがウエハ１８に対して相対的に走査される。この走査により、ウエハ１８上にはショット領域ＳＨが形成される。このショット領域には、レチクル１３上の回路パターン形成領域ＰＡ全体のパターンが転写される。一つのショット領域ＳＨに対するスキャン露光が完了すると、ウエハステージ３８を例えば＋Ｘ方向に移動させ、別のショット領域に対するスキャン露光を実行する。
【００８８】
このような走査型投影露光装置において、像面ＩＭＧ上においてスキャン方向（±Ｙ方向）に沿って並んでいる複数の点に関して、該点に集光する光束の開口内の光強度分布が異なっている場合を考える。このとき、実際に転写されるパターン像は、スキャン方向に沿って並んでいる光束のそれぞれが重畳されることにより形成されるため、実際に転写されるパターン像への影響は、これらの光束を積分したものに対応する。従って、走査型露光装置に上述の実施形態を適用する場合には、像面ＩＭＧ上のスキャン方向に沿って並んでいる複数の位置にそれぞれ集光する光束の開口内での光強度分布を、像面ＩＭＧのスキャン方向に沿った長さ（視野絞りにより規定される長さ、図２３（ｃ）において、像面ＩＭＧのＹ方向に沿った長さ）の分について積分したものが、所望の光強度分布に対応するように、フィルター１００の透過率設定を行えば良い。
【００８９】
また、像面ＩＭＧ上において、スキャン直交方向（図中±Ｘ方向）に並んでいる各点については、上記実施の形態と同じように、集光する光束の開口内の光強度分布を独立に設定できる。
この図２３に示す走査型投影露光装置においては、第２フライアイレンズ３６の入射面近傍の位置、第１フライアイレンズ３４の入射面近傍の位置の少なくとも一方に、像面上での照度分布を不変に維持しつつ像面上の複数の位置に到達する光束の開口内での光強度分布を調節するためのフィルター１００（１００Ａ）を配置することができる。
【００９０】
上記構成では、フライアイレンズ３６の射出面を疑似面光源（上では２次光源と記した）とみなしてケーラー照明を構成している。ここで改めて、フライアイレンズ３６の射出面を光源として見ると、フライアイを構成するレンズ要素の数だけ一次光源が縦横に並んだ物と等価となっていることが分かる。
この光源を形成する一つ一つの一次光源の強度比は、それぞれの構成素子の透過率を変更することにより、任意に設定することが可能である。実際に構成素子そのものに加工を施すのは多少困難なので、フライアイレンズ３６の入射面近傍、または射出面近傍に照度補正フィルター１１０を配置し、その透過率を変更する構成とすることが好ましい。ここでフライアイレンズ３６の一つ一つのレンズ要素の入射面は、それぞれレチクル１３及びウェハ１８と共役であり、レンズ要素の入射面内の各点が像面ＩＭＧ上の各点とそれぞれ個別に対応関係があることを考えると、フライアイレンズ３６の入射面近傍に照度補正フィルター１１０を配置すれば、像面上に集光する光束の光強度分布を像面上の各点それぞれ独立にコントロールすることができる。なお、この照度補正フィルター１１０は、上記フィルター１００と一体に設けても良い。このときには、フィルター１００上に設けられる透過率分布は、照度補正フィルター１１０が有する透過率分布との積に対応したものとなる。
【００９１】
なお、ステップアンドリピート方式の投影露光装置（一括露光方式の投影露光装置）では、特に、被照射面に対するフーリエ変換面での光強度分布を、光軸を中心として回転対称形となるようにすることが好ましい。
なお、図１７及び図２３に示した投影露光装置において、開口絞り８の開口形状を変化させる場合には、（１）開口絞りの複数種の開口形状ごとに、それらにに対して最も最適な特性を有する複数のフィルター１００を準備しておき、開口絞り８の開口形状の変更に合わせて、複数のフィルターから最適なものを光路中に挿入すれば良い。また、（２）複数種の開口絞りのいずれにも最適となるように（複数種の開口形状のそれぞれに対して平均的に効果のあるような）フィルター１００の透過率分布を設定しておき、開口形状が変化した際にもフィルター１００は光路中に固定しておく構成も考えられる。
【００９２】
なお、上記（１）の場合には、開口絞りの開口形状の種類とフィルター１００の種類とは、一対一対応とする必要はなく、複数種の開口形状の中でいくつかの群を考え、その群に対して一対一対応にフィルター１００を設けても良い。例えば、四重（八重）極変形照明用の開口絞りと輪帯照明用の開口絞りとを一つの群と考え、この群に対して平均的に効果があるような透過率分布を求め、この透過率分布を該一つの群に対応するフィルターに与えれば良い。
【００９３】
なお、上述の例では、オプティカルインテグレータとして、複数のレンズ素子を集積してなるフライアイレンズを用いたが、光軸に実質的に平行な少なくとも４つの平坦な内側反射面及び該光軸の方向に関して一様な大きさの断面を有するロッド型オプティカルインテグレータ（光トンネル）を適用することも可能である。このようなロッド型のインテグレータを用いた照明光学系としては、例えばＵＳＰ４，９１８，５８３、及びＵＳＰ５，６４６，７１５に開示されている。ここでは、該ＵＳＰ４，９１８，５８３、及びＵＳＰ５，６４６，７１５をレファレンスとして援用する。
【００９４】
上記米国特許公報に開示された照明装置（露光装置）は、ロッド型オプティカルインテグレータの内側反射面により複数の光源の虚像（多数の光源）を、該ロッド型オプティカルインテグレータの入射面近傍に形成し、該ロッド型オプティカルインテグレータの射出面が実質的に被照射面と共役となるように配置されるものである。このようなロッド型オプティカルインテグレータを用いた照明装置（露光装置）において、本発明を適用する際には、ロッド型インテグレータの射出面またはその近傍の位置、あるいは該射出面と共役な位置または該位置の近傍に、入射角度により透過率分布を有するような薄膜を設けて、被照射面上の複数の位置に到達する光束の開口内での光強度分布をコントロールすれば良い。このとき、被照射面と共役な位置（またはその近傍）では、多数の光源の位置情報は角度情報に変換される。すなわち、多数の光源からの光束のそれぞれは、被照射面と共役な位置（またはその近傍）において、互いに入射角度の異なる光束となる。このとき、被照射面と共役な位置（またはその近傍）内の複数の領域に、異なる角度特性を持つ複数種の薄膜を設ければ、該複数の領域のそれぞれに対応する被照射面上の複数の領域にそれぞれ入射する複数の光束の開口内での光強度分布のそれぞれを独立に制御できる。
【００９５】
なお、このような複数の光束の開口内での光強度分布のコントロールにより、被照射面上での照度分布が変動する場合があるが、この場合には、被照射面と共役な位置またはその近傍の位置に、上述の例と同様に、該照度分布の変動を打ち消すことができるような（角度特性を伴わない）透過率分布を有するフィルターを配置すれば良い。このフィルターは、上記角度特性を有する薄膜と一体に設けても別体に設けても良い。このように本発明で言う透過率分布は、角度特性を有しないもののみを含むものではなく、角度による透過率分布を有するものも含むものである。
【００９６】
以上では、照明装置及投影露光装置に関して説明を行ったが、次に、この投影露光装置を用いたデバイスの製造方法について図２４のフローチャートを参照して説明する。
先ず、図２４のステップ１０１において、１ロットのウエハ上に金属膜が蒸着される。次のステップ１０２において、その１ロットのウエハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップ１０３において、図１７または図２３の投影露光装置を用いて、その１ロットのウエハ上の各ショット領域に順次露光転写される。このステップ１０３は、以下のサブステップを含む。
【００９７】
まず、ウエハ１８を保持するウエハステージ３７を投影光学系１４の光軸方向へ移動させて、感光性基板の表面と投影光学系の結像面とを合致させる合焦サブステップに移行する。そして、この合焦サブステップの実効後に、露光サブステップ（フォトリソグラフィ工程）に移行する。この露光サブステップでは、投影光学系１４の物体面にレチクル１３を設定するレチクル設定工程と、投影光学系１４の像面ＩＭＧに感光性基板としてのウエハ１８を設定する基板設定工程と、レチクル１３とウエハ１８とを設定するアライメント工程と、該アライメント工程後に、照明光学系によってレチクル１３を照明して、レチクル１３のパターンを投影光学系１４を介して感光性基板としてのウエハ１８上に投影転写する転写工程を含む。
【００９８】
その後、ステップ１０４において、その１ロットのウエハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ１０５において、その１ロットのウエハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行い、その後、レジスト除去を行う。レチクルＲ上のパターンに対応する回路パターンが、各ウエハ上の各ショット領域に形成される。その後、これらのステップを繰り返すことにより、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行い、ウエハプロセスが終了する。このウエハプロセスが終了すると、実際の組立工程にて、焼き付けられた回路毎にウエハを切断してチップ化するダイシング、各チップに配線等を付与するボンディイング、各チップ毎にパッケージングするパッケージング等の各工程を経て、最終的にＬＳＩ等の半導体デバイスが製造される。
【００９９】
なお、以上には、露光装置を用いたウエハプロセスでのフォトリソグラフィ工程によりＬＳＩ等の半導体デバイスを製造する例を示したが、露光装置を用いたフォトリソグラフィ工程によって、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ等）等の半導体デバイスも製造することができる。
【０１００】
【実施例】
以下に、フィルター透過率設定例としての第１及び第２実施例について説明する。なお、各実施例では理解が容易となるよう、照度分布調整量、集光する光束の光強度調整量とも単純な形状を用いるが、実際には複雑な照度分布、集光する光束の光強度分布を発生させる事が可能である。
〔第１実施例〕
第１実施例においては、図２５に示すように、被照射面ＩＡ内の左上１／４を占める領域ＩＡ１に到達する光束ＩＬ１の光強度分布を、該光束の左半分（図中光束中心を含むＸＺ平面から−Ｙ方向に位置する部分、図中ハッチングで示す部分光束ＩＬ１−１）の光強度を低下させるフィルターを提供する場合について説明する。
【０１０１】
まず、図２５において、光束ＩＬ１中の部分光束ＩＬ１−１の強度を低下させることを考える。この部分光束ＩＬ１−１を形成する光線群は、図２６において、図中ハッチングで示したサブ領域SA(LE(1,2),IA1),SA(LE(1,3),IA1),SA(LE(2,1),IA1),SA(LE(2,2),IA1),SA(LE(2,3),IA1),SA(LE(3,1),IA1),SA(LE(3,2),IA1),SA(LE(3,3),IA1),SA(LE(4,1),IA1),SA(LE(4,2),IA1),SA(LE(4,3),IA1),SA(LE(5,1),IA1),SA(LE(5,2),IA1),SA(LE(5,3),IA1),SA(LE(6,2),IA1),及びSA(LE(6,3),IA1)をそれぞれ通過する。
【０１０２】
なお、図２６は、フィルター１００を通してフライアイレンズ７を観察した状態を示す図である。図２６に示すフライアイレンズ７は、複数のレンズ素子LE(1,2),LE(1,3),LE(1,4),LE(1,5),LE(2,1),LE(2,2),LE(2,3),LE(2,4),LE(2,5),LE(2,6),LE(3,1),LE(3,2),LE(3,3),LE(3,4),LE(3,5),LE(3,6),LE(4,1),LE(4,2),LE(4,3),LE(4,4),LE(4,5),LE(4,6),LE(5,1),LE(5,2),LE(5,3),LE(5,4),LE(5,5),LE(5,6),LE(6,2),LE(6,3),LE(6,4),及びLE(6,5)を集積してなる。以下の説明においては、フィルター１００から被照射面ＩＡまでの光学系（各レンズ素子LE(1,2)〜LE(6,5)及び図示なきコンデンサー光学系）が正立正像（Ｘ方向及びＹ方向の横倍率が共に正である像）を形成するものとする。
【０１０３】
図２６において、図中ハッチングを施したサブ領域SA(LE(1,2),IA1)〜SA(LE(6,3),IA1)の透過率を低下させれば、被照射面ＩＡ上の領域ＩＡ１に到達する光束ＩＬ１の部分光束ＩＬ１−１の光強度を低下させることができる。ただし、この場合には、被照射面ＩＡ上の領域ＩＡ１の部分の照度が領域ＩＡ２に対して低下するため、領域ＩＡ１の照度に合わせるように領域ＩＡ２の照度を低下させる。この領域ＩＡ２の照度を低下させるためには、図２７に示すように、該領域ＩＡ２に対応するフィルター１００上のサブ領域SA(LE(1,2),IA2)〜SA(LE(6,5),IA2)の透過率を低下させれば良い。なお、図２７は、図２６と同様に、フライアイレンズ７をフィルター１００側から観察した状態を示し、図２６と同様の座標系を採用している。図２７において、サブ領域SA(LE(1,2),IA1),SA(LE(1,3),IA1),SA(LE(2,1),IA1),SA(LE(2,2),IA1),SA(LE(2,3),IA1),SA(LE(3,1),IA1),SA(LE(3,2),IA1),SA(LE(3,3),IA1),SA(LE(4,1),IA1),SA(LE(4,2),IA1),SA(LE(4,3),IA1),SA(LE(5,1),IA1),SA(LE(5,2),IA1),SA(LE(5,3),IA1),SA(LE(6,2),IA1),及びSA(LE(6,3),IA1)の透過率をＴ１とし、サブ領域SA(LE(1,2),IA2)〜SA(LE(6,5),IA2)の透過率をＴ２とし、サブ領域SA(LE(1,3),IA1),SA(LE(1,4),IA1),SA(LE(2,4),IA1),SA(LE(2,5),IA1),SA(LE(2,6),IA1),SA(LE(3,4),IA1),SA(LE(3,5),IA1),SA(LE(3,6),IA1),SA(LE(4,4),IA1),SA(LE(4,5),IA1),SA(LE(4,6),IA1),SA(LE(5,4),IA1),SA(LE(5,5),IA1),SA(LE(5,6),IA1),SA(LE(6,4),IA1),及びSA(LE(6,5),IA1)の透過率をＴ３とすると、Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３となる。
【０１０４】
このように、部分光束ＩＬ１−１に対応したレンズ素子LE(1,2),LE(1,3),LE(2,1),LE(2,2),LE(2,3),LE(3,1),LE(3,2),LE(3,3),LE(4,1),LE(4,2),LE(4,3),LE(5,1),LE(5,2),LE(5,3),LE(6,2),及びLE(6,3)のそれぞれに対応させて、透過率Ｔ１のサブ領域と透過率Ｔ２のサブ領域とからなる第１フィルター要素を設け、部分光束ＩＬ１−２に対応したレンズ素子LE(1,4),LE(1,5),LE(2,4),LE(2,5),LE(2,6),LE(3,4),LE(3,5),LE(3,6),LE(4,4),LE(4,5),LE(4,6),LE(5,4),LE(5,5),LE(5,6),LE(6,4),及びLE(6,5)のそれぞれに透過率Ｔ２のサブ領域と透過率Ｔ３のサブ領域とからなる第２フィルター要素を設けることにより、被照射面ＩＡ上での照度を不変に維持しつつ、領域ＩＡ１に達する光束のみについて、該光束の開口内での光強度分布を変更することができる。
【０１０５】
次に、図２８及び図２９を参照して、第１実施例の変形例を説明する。この変形例においては、上述の構成に加えて、被照射面ＩＡ上の照度分布を所定の分布にするための照度補正フィルターを上記フィルター１００に一体に設けている。図２８は、被照射面ＩＡ上において、達成すべき照度分布の状態を示す図である。この図２８に示すように、本変形例は、被照射面ＩＡ上のドーナッツ状の領域ＩＡ３の部分の照度を領域ＩＡ４よりも低下させるものである。
【０１０６】
このとき、被照射面ＩＡと共役な位置に、領域ＩＡ３に対応する領域の透過率が領域ＩＡ４に対応する領域の透過率よりも高くなるような透過率分布を有する照度補正フィルターを配置すれば良い。フィルター１００上では複数のレンズ素子LE(1,2)〜LE(6,5)の各々に対応した領域のそれぞれが被照射面上で重畳されるため、上記透過率分布（領域ＩＡ３に対応する領域の透過率が領域ＩＡ４に対応する領域の透過率よりも高くなるような透過率分布）は、上記第１及び第２フィルター要素のそれぞれに与えれば良い。
【０１０７】
図２９に、第１実施例の変形例の結果を示す。図２９は、フライアイレンズ７をフィルター１００側から観察した状態を示す図である。なお、図２９では、フライアイレンズ７を構成する複数のレンズ素子のうちレンズ素子LE(1,2)に対応する部分と、レンズ素子LE(1,5)に対応する部分のみに符号を付している。ここで、レンズ素子LE(1,2)に対応しているフィルター１００上の部分は、第１フィルター要素であり、レンズ素子LE(1,5)に対応しているフィルター１００上の部分は、第２フィルター要素である。
【０１０８】
図２９に示すように、第１フィルター要素は、透過率Ｔ１のサブ領域SA(LE(1,2),IA1,IA4)と、透過率Ｔ２のサブ領域SA(LE(1,2),IA2,IA4)と、透過率Ｔ４のサブ領域SA(LE(1,2),IA1,IA3)と、透過率Ｔ５のサブ領域SA(LE(1,2),IA2,IA4)とから構成される。第１フィルター要素は、部分光束ＩＬ１−１に対応したレンズ素子LE(1,2),LE(1,3),LE(2,1),LE(2,2),LE(2,3),LE(3,1),LE(3,2),LE(3,3),,LE(4,1),LE(4,2),LE(4,3),LE(5,1),LE(5,2),LE(5,3),LE(6,2),及びLE(6,3)のそれぞれに対応して配置される。
【０１０９】
また、第２フィルター要素は、透過率Ｔ３のサブ領域SA(LE(1,5),IA1,IA4)と、透過率Ｔ５のサブ領域SA(LE(1,5),IA2,IA4)と、透過率Ｔ６のサブ領域SA(LE(1,5),IA1,IA3)と、透過率Ｔ７のサブ領域SA(LE(1,5),IA2,IA3)とから構成される。第２フィルタ要素は、部分光束ＩＬ１−２に対応したレンズ素子LE(1,4),LE(1,5),LE(2,4),LE(2,5),LE(2,6),LE(3,4),LE(3,5),LE(3,6),LE(4,4),LE(4,5),LE(4,6),LE(5,4),LE(5,5),LE(5,6),LE(6,4),及びLE(6,5)のそれぞれに対応して配置される。
【０１１０】
これにより、被照射面ＩＡ上において、領域ＩＡ３の照度を領域ＩＡ４の照度よりも低下させた照度分布のもとで、領域ＩＡ１に到達する光束ＩＬ１の開口内の光強度分布を領域ＩＡ２に到達する光束の開口内の光強度分布と異ならせることができる。
〔第２実施例〕
第２実施例においては、図３０に示すように、被照射面ＩＡ内の中心部の領域ＩＡ１に集光する光束ＩＬ１の開口内での光強度分布に変化を与えず、被照射面ＩＡの中間部の領域ＩＡ２に集光する光束ＩＬ２の開口内の光強度分布を最周縁の光強度が低下するように変化させ、被照射面ＩＡの周辺部の領域ＩＡ３に集光する光束ＩＬ３の開口内の光強度分布を中間部から周縁部にかけて光強度が低下するように変化させる場合について説明する。なお、この第２実施例において、被照射面ＩＡ上の照度分布は、光束の開口内の光強度分布を変化させても、元の状態のまま維持するものとする。
【０１１１】
なお、図３０において、光束ＩＬ２は、光強度が変化しない部分光束ＩＬ２−２と、該部分光束ＩＬ２−２に対して光強度が低下している部分光束ＩＬ２−１とからなり、光束ＩＬ３は、光強度が変化しない部分光束ＩＬ３−２と、該部分光束ＩＬ３−２に対して光強度が低下している部分光束ＩＬ３−１とからなる。ここで、本実施例では、部分光束ＩＬ２−２に対する部分光束ＩＬ２−１の光強度の低下率と、部分光束ＩＬ３−２に対する部分光束ＩＬ３−１の光強度の低下率とは共に等しいものとする。
【０１１２】
図３０に示した光束ＩＬ２中の部分光束ＩＬ２−１の光強度を低下させ、かつ光束ＩＬ３中の部分光束ＩＬ３−１の光強度を低下させることにつき図３１を参照して説明する。図３１は、フライアイレンズ７をフィルター１００側から観察した状態を示す。第２実施例にかかるフライアイレンズは複数のレンズ素子LE(1,2)〜LE(8,7)から構成されている。なお、以下の説明においても、フィルター１００から被照射面ＩＡまでの光学系（各レンズ素子及び図示なきコンデンサー光学系）が正立正像（Ｘ方向及びＹ方向の横倍率が共に正である像）を形成するものとする。
【０１１３】
図３１において、この部分光束ＩＬ２−１を形成する光線群は、複数のレンズ素子LE(1,2)〜LE(8,7)のうち、最周縁の第１領域に配列されるレンズ素子LE(1,2),LE(1,3),LE(1,4),LE(1,5),LE(1,6),LE(2,1),LE(2,3),LE(2,7),LE(2,8),LE(3,1),LE(3,8),LE(4,1),LE(4,8),LE(5,1),LE(5,8),LE(6,1),LE(6,8),LE(7,1),LE(7,2),LE(7,7),LE(7,8),LE(8,2),LE(8,3),LE(8,4),LE(8,5),LE(8,6),及びLE(8,7)を経た光線群である。従って、光束ＩＬ２において部分光束ＩＬ２−１のみの光強度を低下させるためには、上記第１領域内のレンズ素子LE(1,2)〜LE(8,7)を通過する光束のうち、該レンズ素子LE(1,2)〜LE(8,7)の各入射面において被照射面ＩＡ上の領域ＩＡ２と共役になる領域を通過する光束の光強度を低下させるために、この共役になる領域に所定の透過率Ｔ１を与える。
【０１１４】
また、部分光束ＩＬ３−１を形成する光線群は、複数のレンズ素子LE(1,2)〜LE(8,7)のうち、上記最周縁の第１領域に配列されるレンズ素子LE(1,2),LE(1,3),LE(1,4),LE(1,5),LE(1,6),LE(2,1),LE(2,3),LE(2,7),LE(2,8),LE(3,1),LE(3,8),LE(4,1),LE(4,8),LE(5,1),LE(5,8),LE(6,1),LE(6,8),LE(7,1),LE(7,2),LE(7,7),LE(7,8),LE(8,2),LE(8,3),LE(8,4),LE(8,5),LE(8,6),及びLE(8,7)に加えて、それらの内側の第２領域に配列されるレンズ素子LE(2,3),LE(2,4),LE(2,5),LE(3,2),LE(3,3),LE(3,5),LE(3,6),LE(4,2),LE(4,6),LE(5,2),LE(5,6),LE(6,2),LE(6,3),LE(6,6),LE(6,7),LE(7,3),LE(7,4),LE(7,5),及びLE(7,6)をそれぞれを経た光線群である。従って、光束ＩＬ３において部分光束ＩＬ３−１のみの光強度を低下させるためには、上記レンズ素子LE(1,2)〜LE(8,7)及びLE(2,3)〜LE(7,6)を通過する光束のうち、該レンズ素子LE(1,2)〜LE(8,7)及びLE(2,3)〜LE(7,6)の各入射面において被照射面ＩＡと共役になる領域を通過する光束の光強度を低下させるために、この共役になる領域に所定の透過率Ｔ１を与える。
【０１１５】
この結果、第１領域に配列されるレンズ素子の各々の入射面において領域ＩＡ２及びＩＡ３に対応するフィルター１００上の領域に透過率Ｔ１となるように加工を施し、第２領域に配列されるレンズ素子の各々の入射面において領域ＩＡ３に対応するフィルター１００上の領域に透過率Ｔ１となるように加工を施す。
このとき、被照射面ＩＡ上では、領域ＩＡ１での照度Ｉ１と、領域ＩＡ２での照度Ｉ２と、領域ＩＡ３での照度Ｉ３とは、Ｉ３＜Ｉ２＜Ｉ１の関係となってしまう。これを補正するために（Ｉ１＝Ｉ２＝Ｉ３とするために）は、各レンズ素子LE(1,2)〜LE(8,7)の各入射面に、領域ＩＡ１と共役な入射面上の領域に対応するフィルター１００上のサブ領域SA(LE(1,2),1A)〜SA(LE(8,7),1A)の透過率Ｔ２と、領域ＩＡ２と共役な入射面上の領域に対応するフィルター１００上のサブ領域SA(LE(1,2),IA2)〜SA(LE(8,7),IA2)の透過率Ｔ３と、領域ＩＡ３と共役な入射面上の領域に対応するフィルター１００上のサブ領域SA(LE(1,2),IA3)〜SA(LE(8,7),IA3)の透過率Ｔ４とが、Ｔ２＜Ｔ３＜Ｔ４となるように（被照射面ＩＡでの照度分布（Ｉ３＜Ｉ２＜Ｉ１）をＩ１＝Ｉ２＝Ｉ３とするように）、透過率分布を与える。
【０１１６】
本実施例の目的を達成するためには、上記図３１に示した透過率分布と上記図３２に示した透過率分布との積に対応する透過率分布をフィルター１００上に設ければ良く、これを図３３に示す。図３３は、フライアイレンズ７をフィルター１００側から観察した状態を示し、図３１，３２と同様の座標系を採用している。
【０１１７】
図３３において、最も最周縁の第１領域に配列されるレンズ素子LE(1,2)〜LE(8,7)のそれぞれに対応するフィルター１００上の第１領域には、サブ領域SA(LE(1,2),IA1)、サブ領域SA(LE(1,2),IA2及びサブ領域SA(LE(1,2),IA3)からなる第１フィルター要素が各レンズ素子に対応して配列される。上記第１領域の内側の第２領域に配列されるレンズ素子LE(2,3)〜LE(7,6)のそれぞれに対応するフィルター１００上の第２領域には、サブ領域SA(LE(2,3),IA1)、サブ領域SA(LE(2,3),IA2及びサブ領域SA(LE(2,3),IA3)からなる第２フィルター要素が各レンズ素子に対応して配列される。そして、第２領域の内側（中心部）の第３領域に配列されるレンズ素子LE(3,4)〜LE(6,5)のそれぞれに対応するフィルター１００上の第３領域には、サブ領域SA(LE(3,4),IA1)、サブ領域SA(LE(3,4),IA2)及びサブ領域SA(LE(3,4),IA3)からなる第３フィルター要素が各レンズ素子に対応して配列される。
【０１１８】
このとき、第１領域に設けられる複数の第１フィルター要素のそれぞれにおいて、サブ領域SA(LE(1,2),IA1)の透過率はＴ２となり、サブ領域SA(LE(1,2),IA2)の透過率はＴ１×Ｔ３となり、サブ領域SA(LE(1,2),IA3)の透過率はＴ１×Ｔ４となる。また、第２領域に設けられる複数の第２フィルター要素のそれぞれにおいて、サブ領域SA(LE(2,3),IA1)の透過率はＴ２となり、サブ領域SA(LE2,3),IA2)の透過率はＴ３であり、サブ領域SA(LE(2,3),IA3)の透過率はＴ１となる。そして、第３領域に設けられる複数の第３フィルター要素のそれぞれにおいて、サブ領域SA(LE(3,4),IA1)の透過率はＴ２であり、サブ領域SA(LE(3,4),IA2)の透過率はＴ３であり、サブ領域SA(LE(3,4),IA3)の透過率はＴ４となる。
【０１１９】
このように第２実施例においても、被照射面内の照度分布を維持しつつ、被照射面内の複数の領域のそれぞれに集光する光束ごとに、それらの開口内の光強度分布を変化させることができる。
【０１２０】
【発明の効果】
以上の通り本発明によれば、像面上の任意の位置におけるパターンの線幅を任意にコントロールすることができ、ひいては像面上のどの位置においても同一の線幅を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理を説明するための光学配置を模式的に示す斜視図である。
【図２】図１の光学配置における光路を示す光路図である。
【図３】開口数の局所的補正をした際に被照射面上で発生する照度分布を示す図である。
【図４】図３の照度分布を打ち消すための透過率分布を示す図であり、図４（ａ）はレンズ素子LE(1,1)に対応した透過率分布、図４（ｂ）はレンズ素子LE(2,2)に対応した透過率分布、図４（ｃ）はレンズ素子LE(3,3)に対応した透過率分布、図４（ｄ）はレンズ素子LE(4,4)に対応した透過率分布、そして図４（ｅ）はレンズ素子LE(5,5)に対応した透過率分布である。
【図５】開口数の局所的補正を行うための透過率分布を示す図であり、図５（ａ）はレンズ素子LE(1,1)に対応した透過率分布、図５（ｂ）はレンズ素子LE(2,2)に対応した透過率分布、図５（ｃ）はレンズ素子LE(3,3)に対応した透過率分布、図５（ｄ）はレンズ素子LE(4,4)に対応した透過率分布、そして図５（ｅ）はレンズ素子LE(5,5)に対応した透過率分布である。
【図６】開口数の局所的補正を行い、かつ被照射面上での照度を不変に保つための透過率分布を示す図であり、図６（ａ）はレンズ素子LE(1,1)に対応した透過率分布、図６（ｂ）はレンズ素子LE(2,2)に対応した透過率分布、図６（ｃ）はレンズ素子LE(3,3)に対応した透過率分布、図６（ｄ）はレンズ素子LE(4,4)に対応した透過率分布、そして図６（ｅ）はレンズ素子LE(5,5)に対応した透過率分布である。
【図７】被照射面上に集光する光束の開口内での光強度分布を測定するための構成を模式的に示す斜視図である。
【図８】図７の測定装置による測定結果の一例を示す図であって、図８（ａ）は被照射面ＩＡ上の領域IA(1,1)に到達する光束の開口内での光強度分布を示し、図８（ｂ）は被照射面ＩＡ上の領域IA(1,2)に到達する光束の開口内での光強度分布を示し、図８（ｃ）は被照射面ＩＡ上の領域IA(2,1)に到達する光束の開口内での光強度分布を示し、図８（ｄ）は被照射面ＩＡ上の領域IA(2,2)に到達する光束の開口内での光強度分布を示す。
【図９】フライアイレンズＦを入射面側から観察した状態を示す平面図である。
【図１０】レンズ素子LE(1,1)の入射面上に設けるべき透過率分布を示す図である。
【図１１】開口数の局所的補正を行った際の被照射面上での光強度分布を示す図であり、図１１（ａ）は被照射面ＩＡ上の領域IA(1,1)に到達する光束の開口内での光強度分布を示し、図１１（ｂ）は被照射面ＩＡ上の領域IA(1,2)に到達する光束の開口内での光強度分布を示し、図１１（ｃ）は被照射面ＩＡ上の領域IA(2,1)に到達する光束の開口内での光強度分布を示し、図１１（ｄ）は被照射面ＩＡ上の領域IA(2,2)に到達する光束の開口内での光強度分布を示す図である。
【図１２】フライアイレンズＦの各入射面に与えられる透過率分布を示す図でである。
【図１３】開口数の局所的補正を行い、かつ被照射面上での照度を不変に保つための透過率分布を示す図であり、図１３（ａ）は第１領域に配列されるレンズ素子の各入射面に与えられる透過率分布を示し、図１３（ｂ）は第２領域に配列されるレンズ素子の各入射面に与えられる透過率分布を示す図である。
【図１４】図１の光学配置の変形例を示す図である。
【図１５】フィルターの製造方法の一例を示すフローチャート図である。
【図１６】フィルターの製造方法の別の一例を示すフローチャート図である。
【図１７】本発明にかかる実施の形態による投影露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図１８】像面上に集光する光束の開口数と該光束により形成されるパターン像との関係を示す図であり、図１８（ａ），（ｂ）は光束の集光状態をそれぞれ示し、図１８（ｃ），（ｄ）は該光束により形成されるパターン像の断面を示す。
【図１９】像面上に到達する光束の状態を説明するための図である。
【図２０】像面上の光束に与えるべき開口内の光強度分布を示す図である。
【図２１】図２０の開口内の光強度分布を達成するためのフィルターの構成を示す図である。
【図２２】像面上に集光する光束の光強度分布を測定する構成を示す図である。
【図２３】本発明にかかる別の実施の形態による投影露光装置の構成を示す図であり、図２３（ａ）は装置全体を示し、図２３（ｂ）は照明領域の配置を示し、図２３（ｃ）はウエハ上のショット領域と像面との関係を示す図である。
【図２４】デバイス製造方法の一例を示すフローチャート図である。
【図２５】像面上に到達する光束の状態を説明するための図である。
【図２６】図２５に示す光束の開口内の光強度分布を達成するためのフィルターの構成を示す図である。
【図２７】図２５に示す光束の開口内の光強度分布を、照度均一性を維持しつつ達成するためのフィルターの構成を示す図である。
【図２８】像面上に与えるべき照度分布の状態を説明するための図である。
【図２９】図２７のフィルターに図２８の照度分布を与える際のフィルターの透過率分布を示す図である。
【図３０】像面上に到達する光束の状態を説明するための図である。
【図３１】図３０に示す光束の開口内の光強度分布を達成するためのフィルターの構成を示す図である。
【図３２】図３１のフィルターにより発生する像面上での照度不均一性を補正するためのフィルターの構成を示す図である。
【図３３】図３０に示す光束の開口内の光強度分布を、照度均一性を維持しつつ達成するためのフィルターの構成を示す図である。
【符号の説明】
Ｆ（７，３４，３６）：フライアイレンズ
Ｃ（９，１１）：コンデンサ光学系
ＩＡ：被照射面
ＬＥ（ｉ，ｊ）：レンズ素子
ＳＡ（ＬＥ（ｉ，ｊ），ＩＡ（ｋ，ｌ））：サブ領域
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、または薄膜磁気ヘッド等のデバイスを製造するためのリソグラフィ工程において投影原版（マスク、レチクル等）を基板上に転写する際に用いられる投影露光装置、該投影露光装置において投影原版を照明する照明装置、該投影露光装置を用いたデバイス製造方法、及び該投影露光装置を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来において、投影露光装置に適用される照明装置は、通常、被照射面上で発生する照度の不均一性を補正し、一様な照度分布を得ようとするものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、解像の精度が上がるに従い、主に像高により、或いは同一像高でもメリジオナル方向とサジタル方向の違いにより、本来同一寸法であるはずの線幅が異なってしまうことが、問題になってきている。パターンの線幅が位置によって異なる事は、例えばロジック回路にとっては時間あたりの情報処理量の低下を意味し、デバイスの価値を落とす原因となる。
【０００４】
そこで、本発明は、像面上のどの位置においても同一の線幅を得ることができる照明装置、この照明装置を用いた投影露光装置、この投影露光装置の製造方法、並びにこの投影露光装置を用いたデバイスの製造方法を提供することを第１の目的とする。
また、本発明は、像面上の任意の位置におけるパターンの線幅を任意にコントロールできる照明装置、この照明装置を用いた投影露光装置、この投影露光装置の製造方法、並びにこの投影露光装置を用いたデバイスの製造方法を提供することを第２の目的とする。
【０００６】
また、上述の目的を達成するために、第１発明にかかる照明装置は、光束を供給する光源系からの光束に基づいて多数の光源を形成するオプティカルインテグレータと、前記多数の光源からの光束を集光して被照射面を照明するコンデンサー光学系とを有する照明装置であって、前記被照射面に関して光学的に共役な位置または該位置の近傍に配置されて、第１領域と該第１領域とは異なる第２領域とを有するフィルターを備え、前記フィルターの前記第１領域には、第１の透過率分布を有する少なくとも１つの第１フィルター要素が設けられ、前記フィルターの前記第２領域には、第２の透過率分布を有する少なくとも１つの第２フィルター要素が設けられ、前記第１フィルター要素は、前記多数の光源のうちの１つの光源を形成するための光束が前記フィルターを通過する領域内に設けられ、前記第２フィルター要素は、前記多数の光源のうちの別の１つの光源を形成するための光束が前記フィルターを通過する領域内に設けられ、前記第１及び第２フィルター要素は、前記被照射面上に分布する相対的照度を実質的に不変に維持しながら、前記被照射面上の所定の点に集光する光に関して、前記被照射面を構成する各微小面に対するフーリエ変換面上での光強度分布を各々独立に所定の光強度分布に変換するものである。
【０００８】
また、上述の目的を達成するために、第２発明にかかる投影露光装置は、所定のパターンを基板上に転写する投影露光装置であって、前記所定のパターンを照明するための第１発明による照明装置と；前記所定のパターンを像面上に配置される前記基板へ投影する投影光学系と；を備えるものである。
【００１２】
また、上述の目的を達成するために、第３発明は、所定のパターンを基板上へ投影する投影露光装置を調整する方法であって、光源系からの光束を、該光束に基づいて多数の光源を形成するオプティカルインテグレータ、該オプティカルインテグレータからの光を集光して前記所定のパターンを照明するコンデンサー光学系、及び前記パターンの像を所定の像面に形成する投影光学系を経由させて、該投影光学系の像面へ導く第１工程と；
前記像面上に分布する相対的照度を測定し、かつ前記像面上の少なくとも２つの点に集光する光に関する前記像面を構成する各微少面に対するフーリエ変換面上での光強度分布をそれぞれ測定する第２工程と；
第１領域と該第１領域とは異なる第２領域とを有するフィルターを、前記像面に関して光学的に共役な位置または該位置の近傍に配置する第３工程と；
前記フィルターの前記第１領域に第１の透過率分布を有する少なくとも１つの第１フィルター要素を設けると共に、前記フィルターの前記第２領域に第２の透過率分布を有する少なくとも１つの第２フィルター要素を設ける第４工程と；
を有し、
前記第４工程は、前記多数の光源のうちの１つの光源を形成するための光束が前記フィルターを通過する領域内に前記第１フィルター要素を設けると共に、前記多数の光源のうちの別の１つの光源を形成するための光束が前記フィルターを通過する領域内に前記第２フィルター要素を設ける工程を備え、
前記第４工程では、前記像面上に分布する前記相対的照度を実質的に均一に維持しつつ、前記光強度分布を各々独立に所定の光強度分布に変換するために、前記第１及び第２の透過率分布を設定するものである。
また、上述の目的を達成するために、第４発明は、所定のパターンを基板上へ投影する投影露光装置を調整する方法であって、光源系からの光束を、該光束に基づいて多数の光源を形成するオプティカルインテグレータ、該オプティカルインテグレータからの光を集光して前記所定のパターンを照明するコンデンサー光学系、及び前記パターンの像を所定の像面に形成する投影光学系を経由させて、該投影光学系の像面へ導くようにシミュレーションする第１工程と；
前記第１工程の前記シミュレーションに基づいて、前記像面上に分布する相対的照度を計算し、かつ前記像面上の少なくとも２つの点に集光する光に関する前記像面を構成する各微少面に対するフーリエ変換面上での光強度分布をそれぞれ計算する第２工程と；
第１領域と該第１領域とは異なる第２領域とを有するフィルターを、前記像面に関して光学的に共役な位置または該位置の近傍に設定する第３工程と；
前記フィルターの前記第１領域の全体に第１の透過率分布を有する少なくとも１つの第１フィルター要素を設定すると共に、前記フィルターの前記第２領域の全体に第２の透過率分布を有する少なくとも１つの第２フィルター要素を設定する第４工程と；
を有し、
前記第４工程は、前記多数の光源のうちの１つの光源を形成するための光束が前記フィルターを通過する領域内に前記第１フィルター要素を設けると共に、前記多数の光源のうちの別の１つの光源を形成するための光束が前記フィルターを通過する領域内に前記第２フィルター要素を設ける工程を備え、
前記第４工程では、前記像面上に分布する前記相対的照度を実質的に均一に維持しつつ、前記光強度分布を各々独立に所定の光強度分布に変換するために、前記第１及び第２の透過率分布を設定するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
まず、上述の如き各発明の原理について説明する。図１は本発明の光学系の基本的な光学配置を模式的に示す斜視図であり、図２は図１の断面（Ｘ及びＹ方向に対して４５度方向、以下の説明ではＭ方向と呼ぶ）方向の光路図である。図１において、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Ｆは、複数のレンズ素子LE(1,1)〜LE(5,5)をＸＹ平面に沿って集積して構成される。なお、図１の例のフライアイレンズＦは５×５個のレンズ素子から構成されている。このフライアイレンズＦには、図１の−Ｚ方向に配置される図示なき光源系からの光束が入射する。図２に示すように、フライアイレンズＦを構成する各レンズ素子LE(1,1)〜LE(5,5)は、光源系からの光束をそれぞれ集光して、それらの射出端面側に複数の光源像SI(1,1)〜SI(5,5)を形成する。
【００１４】
これら複数の光源像からの光は、複数の光源像位置に前側焦点が位置決めされたコンデンサレンズ系Ｃによりそれぞれ集光されて被照射面ＩＡを重畳的に照明する。この光学配置において、フライアイレンズＦを構成する各レンズ素子LE(1,1)〜LE(5,5)の各入射面のそれぞれと被照射面ＩＡとは光学的に共役な関係にある。また、複数の光源像が形成される面は、被照射面ＩＡに対する光学的なフーリエ変換面となっている。
【００１５】
図１に戻って、以下の説明においては被照射面ＩＡが４つの領域IA(1,1)、IA(1,2)、IA(2,1)及びIA(2,2)に分割されているものとする。また、以下の説明ではフライアイレンズＦを構成する各レンズ素子LE(1,1)〜LE(5,5)の入射面のそれぞれは、４つのサブ領域に区画されているものとする。例えば、レンズ素子LE(1,1)の入射面は、サブ領域SA(LE(1,1),IA(1,1))、サブ領域SA(LE(1,1),IA(1,2))、サブ領域SA(LE(1,1),IA(2,1))、及びサブ領域SA(LE(1,1),IA(2,2))の４つのサブ領域に区画される。
【００１６】
ここで、被照射面ＩＡ上の領域IA(1,1)と共役な領域は、レンズ素子LE(1,1)の入射面上のサブ領域SA(LE(1,1),IA(1,1))、レンズ素子LE(1,2)の入射面上のサブ領域SA(LE(1,2),IA(1,1))．．．レンズ素子LE(2,2)の入射面上のサブ領域SA(LE(2,2),IA(1,1))．．．レンズ素子LE(3,3)の入射面上のサブ領域SA(LE(3,3),IA(1,1))．．．レンズ素子LE(4,4)の入射面上のサブ領域SA(LE(4,4),IA(1,1))．．．レンズ素子LE(5,5)の入射面上のサブ領域SA(LE(5,5),IA(1,1))の２５ヶ所のサブ領域である。
【００１７】
図２に示すように、これら２５ヶ所のサブ領域のそれぞれを介した光束が、コンデンサレンズ系Ｃを経て、被照射面ＩＡ上の領域IA(1,1)に到達する。なお、図２は断面図であるため、ここにはＭ方向に沿ったレンズ素子LE(1,1)、LE(2,2)、LE(3,3)、LE(4,4)及びLE(5,5)に関する光束しか図示していない。また、説明を簡単にするために、以下においてはＭ方向のみについて説明する。
【００１８】
さて、被照射面ＩＡ上の領域IA(1,1)上には、レンズ素子LE(1,1)の入射面のサブ領域SA(LE(1,1),IA(1,1)及びレンズ素子LE(1,1)による光源像SI(1,1)を経由する光線Ra(LE(1,1),IA(1,1))と、レンズ素子LE(2,2)の入射面のサブ領域SA(LE(2,2),IA(1,1)及びレンズ素子LE(2,2)による光源像SI(1,1)を経由する光線Ra(LE(2,2),IA(1,1))と、レンズ素子LE(3,3)の入射面のサブ領域SA(LE(3,3),IA(1,1)及びレンズ素子LE(3,3)による光源像SI(1,1)を経由する光線Ra(LE(3,3),IA(1,1))と、レンズ素子LE(4,4)の入射面のサブ領域SA(LE(4,4),IA(1,1)及びレンズ素子LE(4,4)による光源像SI(1,1)を経由する光線Ra(LE(4,4),IA(1,1))と、レンズ素子LE(5,5)の入射面のサブ領域SA(LE(5,5),IA(1,1)及びレンズ素子LE(5,5)による光源像SI(1,1)を経由する光線Ra(LE(5,5),IA(1,1))とが到達する。
【００１９】
従って、仮にレンズ素子LE(1,1)の入射面上のサブ領域SA(LE(1,1),IA(1,1))とレンズ素子LE(5,5)の入射面上のサブ領域SA(LE(5,5),IA(1,1)）とを遮光すると、被照射面ＩＡ上の領域IA(1,1)には、光線Ra(LE(1,1),IA(1,1))及び光線Ra(LE(5,5),IA(1,1))は到達せず、光線Ra(LE(2,2),IA(1,1))、光線Ra(LE(3,3),IA(1,1))及び光線Ra(LE(4,4),IA(1,1))のみが到達することになる。このことは、被照射面ＩＡ上の領域IA(1,1)が、複数の光源像SI(2,2)、SI(3,3)及びSI(4,4)のみからなる２次光源からの光に基づいて照明されることを意味する。
【００２０】
また、図１に戻って、被照射面ＩＡ上の領域IA(1,2)と共役な領域は、レンズ素子LE(1,1)の入射面上のサブ領域SA(LE(1,1),IA(1,2))〜レンズ素子LE(5,5)の入射面上のサブ領域SA(LE(5,5),IA(1,2))であり、被照射面ＩＡ上の領域IA(2,1)と共役な領域は、レンズ素子LE(1,1)の入射面上のサブ領域SA(LE(1,1),IA(2,1))〜レンズ素子LE(5,5)の入射面上のサブ領域SA(LE(5,5),IA(2,1))であり、被照射面ＩＡ上の領域IA(2,2)と共役な領域は、レンズ素子LE(1,1)の入射面上のサブ領域SA(LE(1,1),IA(2,2))〜レンズ素子LE(5,5)の入射面上のサブ領域SA(LE(5,5),IA(2,2))である。
【００２１】
前述のようにレンズ素子LE(1,1)の入射面上のサブ領域SA(LE(1,1),IA(1,1))とレンズ素子LE(5,5)の入射面上のサブ領域SA(LE(5,5),IA(1,1)）とを遮光しても、被照射面ＩＡ上の領域IA(1,2)、領域IA(2,1)及び領域IA(2,2)にそれぞれ達する光束は、上記サブ領域SA(LE(1,1),IA(1,1))及びサブ領域SA(LE(1,1),IA(5,5))を通過する光束ではないので、被照射面ＩＡ上の領域IA(1,2)、領域IA(2,1)及び領域IA(2,2)は、複数の光源像SI(1,1)、SI(2,2)、SI(3,3)、SI(4,4)及びSI(5,5)からなる２次光源からの光に基づいて照明されることになる。
【００２２】
すなわち、被照射面ＩＡ上の領域IA(1,1)に対しては、複数の光源像SI(2,2)、SI(3,3)及びSI(4,4)からなる２次光源により照明し、被照射面ＩＡ上の領域IA(1,2)、領域IA(2,1)及び領域IA(2,2)に対しては、複数の光源像SI(1,1)、SI(2,2)、SI(3,3)、SI(4,4)及びSI(5,5)からなる２次光源により照明している。このように、被照射面ＩＡ上の領域IA(1,1)に到達する光束の２次光源位置での光強度分布（被照射面ＩＡに関するフーリエ変換面での光強度分布）を、被照射面ＩＡ上の他の領域IA(1,2)、IA(2,1)及びIA(2,2)に達する光束の２次光源位置での光強度分布と異ならしめることができる。
【００２３】
さて、以上のようにレンズ素子LE(1,1)の入射面上のサブ領域SA(LE(1,1),IA(1,1))とレンズ素子LE(5,5)の入射面上のサブ領域SA(LE(5,5),IA(1,1)）とを遮光すると、図３に示す被照射面ＩＡ上での照度分布図のように、被照射面ＩＡ上の領域IA(1,1)における照度I(IA(1,1))が、他の領域IA(1,2)、IA(2,1)及びIA(2,2)における照度I(IA(1,2))、照度I(IA(2,1))及び照度I(IA(2,2))よりも低くなり、被照射面ＩＡ上における照度分布が不均一となってしまう。
【００２４】
前述したように、被照射面ＩＡは、各レンズ素子LE(1,1)〜LE(5,5)の入射面のそれぞれと光学的に共役な関係にあるので、図３に示した照度分布を打ち消すような透過率分布を、各レンズ素子LE(1,1)〜LE(5,5)の入射面のそれぞれに設ければ良い。以下、図４〜図６を参照して説明する。ここで、図４は図３の照度分布を打ち消す如き透過率分布を示す図であり、図４（ａ）はレンズ素子LE(1,1)の入射面の位置に設けるべきＭ方向に沿った透過率分布を示し、図４（ｂ）はレンズ素子LE(2,2)の入射面の位置に設けるべきＭ方向に沿った透過率分布を示し、図４（ｃ）はレンズ素子LE(3,3)の入射面の位置に設けるべきＭ方向に沿った透過率分布を示し、図４（ｄ）はレンズ素子LE(4,4)の入射面の位置に設けるべきＭ方向に沿った透過率分布を示し、図４（ｅ）はレンズ素子LE(5,5)の入射面の位置に設けるべきＭ方向に沿った透過率分布を示す。
【００２５】
図４に示す通り、被照射面ＩＡ上での光強度分布が領域IA(1,1)が領域IA(2,2)に比べて低くなっているため、各レンズ素子LE(1,1)〜LE(5,5)の各入射面に、領域IA(2,2)に対応するサブ領域（SA(LE(1,1),IA(2,2))、SA(LE(2,2),IA(2,2))、SA(LE(3,3),IA(2,2))、SA(LE(4,4),IA(2,2))及びSA(LE(5,5),IA(2,2))）の方が領域IA(1,1)に対応するサブ領域（SA(LE(1,1),IA(1,1))、SA(LE(1,1),IA(1,1))、SA(LE(3,3),IA(1,1))、SA(LE(4,4),IA(1,1))及びSA(LE(5,5),IA(1,1))）よりも透過率が低くなる如き透過率分布を設ければ良い。なお、図４には不図示ではあるが、領域IA(1,2)及び領域IA(2,1)に対応するサブ領域の透過率は、領域IA(2,2)に対応するサブ領域の透過率と等しくする。
【００２６】
そして、被照射面ＩＡ上の複数の位置に到達する光束の、被照射面に対するフーリエ変換面での光強度分布を変更するために、レンズ素子LE(1,1)及びレンズ素子LE(5,5)の入射面上のサブ領域SA(LE(1,1),IA(1,1))、SA(LE(5,5),IA(1,1))が遮光されているため、この遮光状態における各レンズ素子LE(1,1)〜LE(5,5)の透過率分布は図５に示す通りになる。
【００２７】
ここで、図５は、レンズ素子LE(1,1)の入射面上のサブ領域SA(LE(1,1),IA(1,1))とレンズ素子LE(5,5)の入射面上のサブ領域SA(LE(5,5),IA(1,1)）とを遮光した状態における各レンズ素子LE(1,1)〜LE(5,5)の入射面上での透過率分布を示す図であり、図５（ａ）はレンズ素子LE(1,1)の入射面でのＭ方向の透過率分布を示し、図５（ｂ）はレンズ素子LE(1,1)の入射面でのＭ方向の透過率分布を示し、図５（ｃ）はレンズ素子LE(2,2)の入射面でのＭ方向の透過率分布を示し、図５（ｄ）はレンズ素子LE(3,3)の入射面でのＭ方向の透過率分布を示し、図５（ｅ）はレンズ素子LE(4,4)の入射面でのＭ方向の透過率分布を示す。この図５に示すとおり、サブ領域SA(LE(1,1),IA(1,1))、SA(LE(5,5),IA(1,1))の透過率が０％でその他のサブ領域の透過率が１００％となる。
【００２８】
実際に、フライアイレンズＦの各レンズ素子LE(1,1)〜LE(5,5)の各入射面に設けるべき透過率分布は、上記図４の透過率分布と上記図５の透過率分布との積となる。この透過率分布を図６に示す。図６は、図４に示す透過率分布と図５に示す透過率分布とを合成した透過率分布を示す図であって、図６（ａ）はレンズ素子LE(1,1)の入射面でのＭ方向の透過率分布を示し、図６（ｂ）はレンズ素子LE(1,1)の入射面でのＭ方向の透過率分布を示し、図６（ｃ）はレンズ素子LE(2,2)の入射面でのＭ方向の透過率分布を示し、図６（ｄ）はレンズ素子LE(3,3)の入射面でのＭ方向の透過率分布を示し、図６（ｅ）はレンズ素子LE(4,4)の入射面でのＭ方向の透過率分布を示す。
【００２９】
図６（ａ）及び（ｅ）に示すように、レンズ素子LE(1,1)及びLE(5,5)の入射面上での透過率分布は、＋Ｍ方向側の透過率が高い分布となり、図６（ｂ）〜（ｄ）に示すように、レンズ素子LE(2,2)、LE(3,3)及びLE(4,4)の入射面上での透過率分布は、＋Ｍ方向側の透過率が低くなる分布となる。このように、レンズ素子LE(1,1)及びLE(5,5)の入射面上での透過率分布と、レンズ素子LE(2,2)、LE(3,3)及びLE(4,4)の入射面上での透過率分布とは、互いに逆向きとなる。
【００３０】
以上の通り、被照射面ＩＡに関して光学的に共役な位置に、フライアイレンズＦが形成する多数の光源IS(1,1)〜IS(5,5)のうちの一部IS(1,1),IS(5,5)に対応した第１領域（レンズ素子LE(1,1)の入射面及びレンズ素子LE(5,5)の入射面）と、多数の光源IS(1,1)〜IS(5,5)のうちの上記一部とは異なる一部IS(2,2),IS(3,3),及びIS(4,4)に対応した第２領域（レンズ素子LE(2,2),LE(3,3),及びLE(4,4)の各入射面）を設けて、図６（ａ）及び図６（ｅ）にそれぞれ示す如く第１の透過率分布を有する２つのフィルター要素を上記第１領域の全体に設け、図６（ｂ）〜図６（ｄ）にそれぞれ示す如く上記第１の透過率分布とは逆向きである第２の透過率分布を有する３つのフィルター要素を上記第２領域の全体に設ければ、被照射面ＩＡ上での照度均一性を維持しつつ、被照射面ＩＡ上の複数の位置にそれぞれ到達する光束の２次光源位置での光強度分布（被照射面ＩＡに関するフーリエ変換面での光強度分布）のそれぞれを独立にコントロールすることが可能となる。ひいては、像面上の任意の位置におけるパターンの線幅を任意にコントロールできる。
【００３１】
上述の説明においては、透過率分布をフライアイレンズＦを構成する各レンズ素子LE(1,1)からLE(5,5)の入射面上に直接的に設けた例について説明しているが、この入射面の近傍に（被照射面と共役な位置の近傍）所定の透過率分布を有するフィルターを設けても上述の効果を得ることができる。この場合には、フライアイレンズＦの各レンズ素子LE(1,1)〜LE(5,5）の各入射面に直接加工を施す必要がなくなるので、その製造が容易となる利点がある。なお、このような透過率分布を持たせる構成としては、所定の透過率分布特性を有する誘電体多層膜を各レンズ素子LE(1,1)〜LE(5,5)の入射面またはフィルター上に設ける構成や、所定の密度分布を持つ遮光性または透過性の微小ドットの集合体（疎密パターンとなる微小ドットの集合体）を上記入射面またはフィルター上に設ける構成などが考えられる。
【００３２】
また、上述の説明では一方向のみについて議論しているが、本発明は一方向のみには限られない。
次に、被照射面上のマトリックス状に配列される複数の測定点において、各測定点に到達する光束の開口内の光強度分布を測定し、この測定結果に基づいて、開口内の光強度分布が複数の測定点間で同じとなるように補正する例について説明する。なお、被照射面上の所定点に到達する光束の開口内の光強度分布とは、被照射面に対する光学的なフーリエ変換面における光束の光強度分布に対応するものである。ここで、上記フーリエ変換面と被照射面との間に介在する光学系（コンデンサ光学系）がｆｓｉｎθの射影関係を有する理想光学系（歪曲収差以外は無収差であって、かつどの光路においても透過率が一定）である場合には上記開口内の光強度分布とフーリエ変換面での光強度分布とは一対一対応となる。
【００３３】
まず、図７を参照して、上記測定を行うための光学構成について説明する。
図７において、測定装置ＭＥは、被照射面ＩＡに配置されてピンホール状の開口部ＡＳｍｅを有する遮光板ＳＰｍｅと、この開口部ＡＳｍｅの位置が前側焦点位置となるように配置された集光光学系Ｌｍｅと、この集光光学系Ｌｍｅの後側焦点位置に配置された光電変換素子（例えば２次元ＣＣＤ）からなる検出器Ｄｅｃとから構成される。ここで、遮光板ＳＰｍｅと、集光光学系Ｌｍｅと、検出器Ｄｅｃとは一体に保持されており、図中ＸＹ方向に沿って一体に移動する。この測定装置ＭＥの検出点は、ピンホール状の開口部ＡＳｍｅの位置である。従って、測定装置ＭＥは、図中ＸＹ方向への移動と測定とを繰り返すことにより、被照射領域ＩＡ内の複数の位置における測定が可能となる。
【００３４】
さて、測定装置ＭＥの集光光学系Ｌｍｅとしては、その射影関係がｆｓｉｎθを満足し、歪曲収差を除く収差が実質的に無収差であり、集光光学系中のどの光路においても透過率が一定であるような理想ｆｓｉｎθ光学系を適用することが望ましい。
検出器Ｄｅｃは、集光光学系Ｌｍｅとコンデンサ光学系Ｃとの合成された光学系に関して、コンデンサ光学系Ｃの前側焦点に位置する複数の光源（不図示）と共役な関係にある。従って、この検出器Ｄｅｃ上には、遮光板ＳＰｍｅの開口部ＡＳｍｅ（検出点）を通過する光束の、被照射面ＩＡのフーリエ変換面での光強度分布相当の光強度分布を持った（複数の光源の）像が形成される。ここで、集光光学系Ｌｍｅが上述の如き理想ｆｓｉｎθ光学系ではない場合には、検出器Ｄｅｃにて検出される光強度分布と、検出点に到達する光束の開口内での光強度分布とが対応しない恐れがある。この場合には、予め理想状態からのずれを測定しておき、検出器Ｄｅｃからの検出出力に、上記ずれ分を考慮した補正をオフセットとして加えれば良い。
【００３５】
なお、図７の例では、遮光板ＳＰｍｅの開口部の位置を集光光学系Ｌｍｅの前側焦点位置となるように配置しているため、検出器Ｄｅｃの角度特性による影響を排除することができる。
また、上述の例では検出器Ｄｅｃに２次元ＣＣＤを適用しているが、この検出器の位置にピンホール状の開口を配置し、その後側に例えばフォトマル等の光電変換素子を設けても良い。この場合、集光光学系Ｌｍｅの後側焦点に配置されるピンホール状の開口を集光光学系Ｌｍｅの光軸垂直方向（図中ＸＹ方向）に可動となるように設ければ良い。また、検出器Ｄｅｃとして１次元ＣＣＤを用いる場合には、この１次元ＣＣＤを移動可能に設ければ良い。
【００３６】
以上の通り、この測定を被照射面ＩＡ内の複数の測定点について行うことで、被照射面上の各点での集光する光束の開口内での光強度分布を測定することができる。
図８に、図７の測定装置ＭＥを用いた測定結果の例を示す。ここで、図８（ａ）は被照射面ＩＡ上の領域IA(1,1)に到達する光束の開口内での光強度分布を示し、図８（ｂ）は被照射面ＩＡ上の領域IA(1,2)に到達する光束の開口内での光強度分布を示し、図８（ｃ）は被照射面ＩＡ上の領域IA(2,1)に到達する光束の開口内での光強度分布を示し、図８（ｄ）は被照射面ＩＡ上の領域IA(2,2)に到達する光束の開口内での光強度分布を示す図である。図８（ａ）〜（ｄ）において、縦軸は光強度Ｉをとり、横軸は、Ｘ方向における光束の開口数ＮＡ（Ｘ）及びＹ方向における光束の開口数ＮＡ（Ｙ）をとっている。これらの開口数ＮＡ（Ｘ）及びＮＡ（Ｙ）は、光束のＸ方向に沿った断面内での開口角とＹ方向に沿った断面内での開口角とにそれぞれ対応している。なお、図８では、開口数ＮＡ（Ｘ）及びＮＡ（Ｙ）を２５分割しており、図８中において２５分割されている各棒グラフの要素が、図１のフライアイレンズＦを構成する２５のレンズ要素LE(1,1)〜LE(5,5)に対応している。
【００３７】
図８に示した測定結果の例では、被照射面ＩＡ上の領域IA(1,1)に到達する光束に関して、中心部よりも周辺部の方が高くなるような開口内での光強度分布となっている。また、被照射面ＩＡ上の領域IA(1,2),IA(2,1),及びIA(2,2)に到達する光束に関しては、開口内での光強度分布が均一になっている。
このような光強度分布の場合、被照射面ＩＡ上の領域IA(1,1)に集光する光束の実効的な開口数と、他の領域IA(1,2),IA(2,1),及びIA(2,2)に集光する光束の実効的な開口数とが異なり、例えば回路パターンをウエハ上へ投影露光する装置の照明光学系として適用した場合に、回路パターンの線幅が場所により異なる恐れがある。
【００３８】
そこで、図８の測定結果の場合において、被照射面ＩＡ上の照度分布を一定にしつつ、被照射面ＩＡ上の領域IA(1,1)に到達する光束の開口内での光強度分布を均一にする例を以下に説明する。
図８（ａ）において光強度が高くなっている部分は、図９のフライアイレンズＦを入射面側から観察した状態を示す平面図においてハッチングで示す通り、レンズ素子LE(1,1),LE(1,2),LE(1,3),LE(1,4),LE(1,5),LE(2,1),LE(2,5),LE(3,1),LE(3,5),LE(4,1),LE(4,5),LE(5,1),LE(5,2),LE(5,3),LE(5,4),及びLE(5,5)を経た光束に対応している。そして、被照射面ＩＡ上において、光束の開口内の光強度分布が不均一となっている領域は領域IA(1,1)のみであるため、各レンズ素子LE(1,1),LE(1,2),LE(1,3),LE(1,4),LE(1,5),LE(2,1),LE(2,5),LE(3,1),LE(3,5),LE(4,1),LE(4,5),LE(5,1),LE(5,2),LE(5,3),LE(5,4),及びLE(5,5)の入射面内の領域において、領域IA(1,1)と光学的に共役なサブ領域を通過する光束の光強度を所望量だけ低下させるため、これらのサブ領域の透過率を低下させれば良い。
【００３９】
図９において、これらのサブ領域は、サブ領域SA(LE(1,1),(IA(1,1)),SA(LE(1,2),(IA(1,1)),SA(LE(1,3),(IA(1,1)),SA(LE(1,4),(IA(1,1)),SA(LE(1,5),(IA(1,1)),SA(LE(2,1),(IA(1,1)),SA(LE(2,5),(IA(1,1)),SA(LE(3,1),(IA(1,1)),SA(LE(3,5),(IA(1,1)),SA(LE(4,1),(IA(1,1)),SA(LE(4,5),(IA(1,1)),SA(LE(5,1),(IA(1,1)),SA(LE(5,2),(IA(1,1)),SA(LE(5,3),(IA(1,1)),SA(LE(5,4),(IA(1,1)),及びSA(LE(5,5),(IA(1,1))である。
【００４０】
図１０に、レンズ素子LE(1,1)の入射面上に設けるべき透過率分布を示す。なお、図１０において縦軸は透過率Ｔであり、横軸はＸＹ軸である。図１０に示す通り、レンズ素子LE(1,1)上においては、サブ領域SA(LE(1,1),IA(1,1))の透過率Ｔが他のサブ領域SA(LE(1,1),IA(1,2)),SA(LE(1,1),IA(2,1)),及びSA(LE(1,1),IA(2,2))の透過率Ｔよりも低くなる。同様に、他のレンズ素子LE(1,2),LE(1,3),LE(1,4),LE(1,5),LE(2,1),LE(2,5),LE(3,1),LE(3,5),LE(4,1),LE(4,5),LE(5,1),LE(5,2),LE(5,3),LE(5,4),及びLE(5,5)の入射面上にも図１０に示したような透過率分布を設ける。
【００４１】
上述のようにサブ領域SA(LE(1,1),(IA(1,1))〜SA(LE(5,5),(IA(1,1))のみの透過率を低下させた場合における被照射面ＩＡの各領域IA(1,1)〜IA(2,2)にそれぞれ到達する光束の開口内の光強度分布を図１１に示す。なお、図１１（ａ）は被照射面ＩＡ上の領域IA(1,1)に到達する光束の開口内での光強度分布を示し、図１１（ｂ）は被照射面ＩＡ上の領域IA(1,2)に到達する光束の開口内での光強度分布を示し、図１１（ｃ）は被照射面ＩＡ上の領域IA(2,1)に到達する光束の開口内での光強度分布を示し、図１１（ｄ）は被照射面ＩＡ上の領域IA(2,2)に到達する光束の開口内での光強度分布を示す図である。図１１（ａ）〜（ｄ）において、縦軸は光強度Ｉをとり、横軸はＸ方向における光束の開口数ＮＡ（Ｘ）及びＹ方向における光束の開口数ＮＡ（Ｙ）をとっている。
【００４２】
なお、図１１（ａ）〜１１（ｄ）において、各領域IA(1,1)〜IA(2,2)に達する各光束のエネルギー量は、各光強度分布を積分したものに対応している。従って、図１１（ａ）に示す領域IA(1,1)に到達する光束のエネルギー量は、図１１（ｂ）〜（ｄ）に示す領域IA(1,2),IA(2,1),及びIA(2,2)に到達する光束のエネルギー量よりも少ない、すなわち被照射面ＩＡの照度分布が領域IA(1,1)が落ち込んだ形状の照度分布となることが分かる。
【００４３】
このようにサブ領域SA(LE(1,1),(IA(1,1))〜SA(LE(5,5),(IA(1,1))のみの透過率を低下させただけであると、図１１に示す如く、被照射面ＩＡ上の各領域IA(1,1)〜IA(2,2)に達する光束の開口内の光強度分布はそれぞれ均一なものになるが、被照射面ＩＡ全体の照度分布が一定にならない。この場合においても、例えば回路パターンをウエハ上へ投影露光する装置の照明光学系として適用した場合に、回路パターンの線幅が場所により異なる恐れがある。
【００４４】
被照射面ＩＡ全体の照度分布を均一にするためには、領域IA(1,2),IA(2,1),及びIA(2,2)へ達する光束のエネルギー量を領域IA(1,1)に達する光束のエネルギー量に合わせれば良い。ここで、被照射面ＩＡの全体は、各レンズ素子LE(1,1)〜LE(5,5)の各入射面とそれぞれ光学的に共役であるため、これら各入射面に被照射面ＩＡのエネルギー量の分布（照度分布に対応）とは逆方向の透過率分布を与えれば良い。なお、フライアイレンズＦ及びコンデンサ光学系Ｃ自体の透過率がいずれの光路においても一定であるような場合には、各入射面に与えられる透過率分布は、被照射面ＩＡ上の照度分布と逆分布となる。また、フライアイレンズＦ及びコンデンサレンズＣ自体の透過率がこれらを通過する光路ごとに異なる場合には、この透過率を考慮してフライアイレンズＦの各入射面に与えられる透過率分布を定めれば良い。なお、本例では説明を簡単にするためにフライアイレンズＦ及びコンデンサ光学系Ｃ自体の透過率がいずれの光路においても一定であると仮定して説明している。
【００４５】
図１２は、フライアイレンズＦの各入射面に与えられる透過率分布を示す図であって、図１０と同様に、縦軸に透過率Ｔ、横軸にＸＹ軸を取っている。なお、被照面ＩＡの照度分布を補正するための各入射面での透過率分布はそれぞれ同じであるため、図１２にはフライアイレンズＦのレンズ素子LE(1,1)の入射面での透過率分布を示す。図１２に示す通り、この透過率分布は、被照射面ＩＡ上の領域IA(1,1)と共役なサブ領域SA(LE(1,1),IA(1,1))の透過率Ｔが１００％であり、他の領域 IA(1,2),IA(2,1),及びIA(2,2)と共役な領域SA(LE(1,1),IA(1,2)),SA(LE(1,1),IA(2,1)),及びSA(LE(1,1),IA(2,2))の透過率Ｔが１００％よりも小さな値となる。
【００４６】
被照射面ＩＡ上の各領域に達する光束の開口内での光強度分布を一定にするための透過率分布（図１０に図示）と、図１０の透過率分布に起因する被照射面ＩＡ上での照度分布不均一性を補正するための透過率分布（図１２に図示）との積をとれば、被照射面ＩＡ上において照度分布の均一性を維持しつつ、被照射面ＩＡ上の複数の位置に到達する光束間の開口内での光強度分布を均一にすることができる。
【００４７】
図１３に、上記図１０に示した透過率分布と、上記図１２に示した透過率分布とを乗じたものを示す。ここで、図１３（ａ）は、図９にハッチングで示した領域（第１領域）に位置するレンズ素子LE(1,1),LE(1,2),LE(1,3),LE(1,4),LE(1,5),LE(2,1),LE(2,5),LE(3,1),LE(3,5),LE(4,1),LE(4,5),LE(5,1),LE(5,2),LE(5,3),LE(5,4),及びLE(5,5)の各入射面のそれぞれに設けられる透過率分布（第１の透過率分布）を示す。また、図１３（ｂ）は、上記第１領域とは異なる領域である第２領域に位置するレンズ素子LE(2,2),LE(2,3),LE(2,4),LE(3,2),LE(3,3),LE(3,4),LE(4,2),LE(4,3),及びLE(4,4)の各入射面のそれぞれに設けられる透過率分布（第２の透過率分布）を示す。なお、図１３（ａ），（ｂ）では、図１０、１２と同様に、縦軸に透過率Ｔをとり、横軸にＸＹ軸をとっている。
【００４８】
ここで、フライアイレンズＦを構成するレンズ素子LE(1,1)〜LE(5,5)の各入射面に透過率分布を与えるための構成としては、これら各入射面自体に所定の透過率分布を有する誘電体多層膜または所定の密度分布を持つ遮光性／透過性の微小ドットの集合体（例えばクロム蒸着等により形成される）を設ける構成が考えられる。また、フライアイレンズＦの各レンズ素子自体に透過率を持たせる加工を施すのが困難である場合には、フライアイレンズＦの入射面の近傍に、例えば光透過性の平行平面板を配置し、この平行平面板上において上記サブ領域と一対一対応する領域に、所定の透過率を有する誘電体多層膜または所定の密度を持つ遮光性／透過性の微小ドットの集合体を設けても上述の構成と同様の効果が得られる。
【００４９】
なお、フライアイレンズＦの入射面自体に加工を施した場合には、この加工された部分（誘電体多層膜、微小ドットを構成する薄膜など）を本発明のフィルターと見なせば良い。
また、微小ドットの集合体の密度分布により透過率分布を与える場合には、被照射面ＩＡにおいて微小ドットがディフォーカス状態となるため、後者の構成（フライアイレンズＦとは別の部材に透過率分布を持たせる構成）とすることが好ましい。
【００５０】
以上のように、被照射面ＩＡに関して光学的に共役な位置またはその近傍の位置に、フライアイレンズＦが形成する多数の光源のうちの一部に対応した第１領域（レンズ素子LE(1,1),LE(1,2),LE(1,3),LE(1,4),LE(1,5),LE(2,1),LE(2,5),LE(3,1),LE(3,5),LE(4,1),LE(4,5),LE(5,1),LE(5,2),LE(5,3),LE(5,4),及びLE(5,5)の各入射面が形成する領域）と、多数の光源のうちの上記一部とは異なる一部に対応した第２領域（レンズ素子LE(2,2),LE(2,3),LE(2,4),LE(3,2),LE(3,3),LE(3,4),LE(4,2),LE(4,3),及びLE(4,4)の各入射面が形成する領域）を設けて、図１３（ａ）に示す如く第１の透過率分布を有する１６のフィルター要素を上記第１領域の全体に設け、図１３（ｂ）に示すような上記第１の透過率分布とは逆向きである第２の透過率分布を有する９つのフィルター要素を上記第２領域の全体に設ければ、被照射面ＩＡ上での照度均一性を維持しつつ、被照射面ＩＡ上の複数の位置にそれぞれ到達する光束の２次光源位置での光強度分布（被照射面ＩＡに関するフーリエ変換面での光強度分布）のそれぞれを独立にコントロールすること（上述の例では均一となるようにコントロールしている）が可能となる。ひいては、像面上の任意の位置におけるパターンの線幅を任意にコントロールできる。
【００５１】
なお、以上の例では、図１２に示した透過率分布は、図１０の透過率分布により生じる被照射面ＩＡ上での照度分布むらを補正するためだけのものであったが、この図１２の透過率分布に、もとから存在する被照射面ＩＡ上での照度分布むらを補正することのできる成分を加えても良い。
なお、以上の例では、被照射面ＩＡ上の各領域に達する光束の開口内での光強度分布を一定にするための透過率分布（図１０に図示）と、図１０の透過率分布に起因する被照射面ＩＡ上での照度分布不均一性を補正するための透過率分布（図１２に図示）とを一つの部材上に設けたが、これらの透過率分布を設けた部材は別の位置にあっても良い。例えば、図１０に示した透過率分布をフライアイレンズＦの入射面或いはその近傍の位置に設け、図１２に示した透過率分布を被照射面と共役な位置であってフライアイレンズＦの入射面とは異なる位置に設ければ良い。図１４は、図１の構成に加えて、図１の被照射面の位置を視野絞りＦＳとし、この視野絞りＦＳの像を被照射面ＩＡへ再結像するリレー光学系ＲＳを設けた例である。この場合、図１０の透過率分布をフライアイレンズＦの入射面またはその近傍に配置されるフィルターＦ１上に設け、該フィルターＦ１に起因して発生する被照射面ＩＡ上での照度分布の不均一性を補正できる透過率分布をを図１４の視野絞りＦＳ位置またはその近傍に配置されるフィルターＦ２上に設ければ良い。この場合、フィルターＦ１には、図９にハッチングで示したように、各レンズ素子LE(1,1),LE(1,2),LE(1,3),LE(1,4),LE(1,5),LE(2,1),LE(2,5),LE(3,1),LE(3,5),LE(4,1),LE(4,5),LE(5,1),LE(5,2),LE(5,3),LE(5,4),及びLE(5,5)の各入射面に対応した領域に図１０の透過率分布を与える。フィルターＦ２には、フィルターＦ１に起因して生じる被照射面ＩＡ上での照度分布の不均一性を補正するような透過率分布を与えれば良い。なお、この場合、フィルターＦ２には、もとから存在する被照射面ＩＡ上の不均一性を補正する透過率分布を、フィルターＦ１に起因する照度不均一を補正する透過率分布と合わせても良い。
【００５２】
また、上述の例においては、被照射面ＩＡを４つの領域に分割したが、この分割数は４つには限られず、フライアイレンズＦを構成するレンズ素子の数及び配置も５×５＝２５個には限られない。
以上の例においては、例えば図１５に示すように、図７に示す測定装置ＭＥへ光源からの光を導くことが第１工程（Ｓ１）に相当し、この測定装置ＭＥにより被照射面上の複数の測定点（領域）において、そこに集光する光束の開口内での光強度分布を測定する（複数の測定点に対するフーリエ変換面での光強度分布）ことが第２工程（Ｓ２）に相当する。なお、上述の例では、被照射面上の複数の測定点に集光する光束の開口内での光強度分布を測定することにより、その測定点での照度も計測している。そして、当該測定結果に基づいて、被照射面ＩＡ上において照度分布の均一性を維持しつつ、被照射面ＩＡ上の複数の測定点に到達する光束間の開口内での光強度分布を均一にするために、フライアイレンズＦを構成するレンズ素子のうち、第１領域に存在するレンズ素子の入射面に第１の透過率分布を与え、かつ第２領域に存在するレンズ素子の入射面に第２の透過率分布を与えることが第４工程（Ｓ４）に相当し、当該第４工程で得られたフィルターを照明装置（投影露光装置）に組み込むことが第３工程（Ｓ３）に相当する。
【００５３】
また、上述の例においては、被照射面ＩＡ上に集光する光束の開口内での光強度分布を実際に測定したが、測定を行う代わりに、シミュレーションを行っても良い。
この場合、被照射面上での光束の開口内での光強度分布及び被照射面での照度分布を算出して、これらをコントロールする手法や、レジスト（感光性材料）が塗布された基板上に形成されるレジストパターンの線幅異常値をコントロールする手法などが考えられる。
【００５４】
上記の場合には、図７の測定装置ＭＥを用いて実際に測定を行う代わりに、照明シミュレーションソフトを用いて、フライアイレンズＦの入射面またはその近傍に均一な透過率分布を与えたときの被照射面上での光束の開口内での光強度分布及び被照射面での照度分布を算出する。そして、この算出結果に基づいて、フライアイレンズＦの入射面またはその近傍に与えるべき透過率分布を上述の手法で算出する。なお、この算出時において、コンデンサ光学系Ｆの収差や透過率特性なども（リレー光学系ＲＳや投影光学系が配置される際にはそのリレー光学系ＲＳや投影光学系の収差や透過率特性も）シミュレーション時に考慮に入れることが好ましい。
【００５５】
この場合、例えば図１６に示すように、被照射面（または像面）内の複数の位置に到達する光束の開口内の光強度分布と被照射面上での照度分布をシミュレーションすることが第１工程（Ｓ１）及び第２工程（Ｓ２）に相当し、当該シミュレーション結果に基づいて、被照射面ＩＡ上において照度分布の均一性を維持しつつ、被照射面ＩＡ上の複数の測定点に到達する光束間の開口内での光強度分布を均一にするために、フライアイレンズＦを構成するレンズ素子のうち、第１領域に存在するレンズ素子の入射面に第１の透過率分布を与え、かつ第２領域に存在するレンズ素子の入射面に第２の透過率分布を与えることが第４工程（Ｓ４）に相当し、当該第４工程で得られたフィルターを照明装置（投影露光装置）に組み込むことが第３工程（Ｓ３）に相当する。
【００５６】
また、上記の場合には、図１６に示すように、被照射面ＩＡに所定のパターンを有するレチクルＲが配置され、そのレチクルＲのパターンの像を投影光学系ＰＬを用いてレジストが塗布された基板上に投影する構成を前提とする。結像シミュレーションソフトとして、例えばレチクルＲのパターンの種類（ライン・アンド・スペース、孤立パターン）、レジストの感光特性、露光条件（局所的な露光量、局所的なσ値）、投影光学系ＰＬの収差や透過率特性などのパラメータから、レジストパターンの線幅異常値（設計線幅に対するレジストパターンの線幅のずれ量）を算出できるものを用いる。そして、上記線幅異常値を評価関数として、上記パラメータにおいて露光条件を除くパラメータを固定し、フライアイレンズＦの入射面における透過率分布（上記露光条件のパラメータに対応している）を最適化する。このとき、例えばレチクルＲのパターンの種類がライン・アンド・スペースパターンと孤立パターンとでは、評価関数が最良となる透過率分布が異なる場合があるが、双方（ライン・アンド・スペースパターン、孤立パターン）の線幅異常値が共に少なくなる如き透過率分布を採用すれば良い。なお、上記最適化の手法としては、例えば勾配法や最小自乗法、シミュレーテッドアニーリング法、遺伝的アルゴリズム等を適用することができる。
【００５７】
図１７は本発明による投影露光装置全体の概略図であり、この図を参照しながら、説明を行う。
光源１は、水銀ランプを用いるのが代表的であり、光源１は、回転楕円面からなる集光鏡２の第１焦点に配置される。そして、集光鏡２の第２焦点に光源１から放出された光束が、ミラー３を介して一度集光する。第２焦点の近傍には、シャッター４が配され、これを通過した光束は、コリメーター５によりほぼ平行な光束に変換され、バンドパスフィルター６により露光波長が選択される（水銀の輝線43 6nm(ｇ線) 、365nm(ｉ線) 等）。ここで、光源１、集光鏡２、コリメーター５及びバンドパスフィルター６によって、光源系が構成されている。尚、光源１としては、水銀ランプ以外にレーザー、特に、ＫｒＦレーザーやＡｒＦレーザー、或いはＦ２レーザを用いることが考えられる。
【００５８】
なお、このようなレーザーを用いた照明光学系としては、例えばＵＳＰ４，９３９，６３０、及びＵＳＰ５，２５３，１１０に開示されている。ここでは、該ＵＳＰ４，９３９，６３０、及びＵＳＰ５，２５３，１１０をレファレンスとして援用する。
そして、バンドパスフィルター６を通過した光束は、複数のレンズ要素を集積してなるオプティカルインテグレータであるフライアイレンズ７に入射する。このフライアイレンズ７のの射出側面には多数の一次光源の像（二次光源）が形成される。
【００５９】
この二次光源の位置には開口絞り８が設けられており、二次光源から発散する光束は、開口絞り８によりその径を制限されて、第１コンデンサーレンズ９へ向かう。この第１コンデンサーレンズ群９の後側焦点位置近傍には、視野絞り１０が配置されており、二次光源からの光束は、視野絞り１０を重畳的に照明する。この視野絞り１０を介した光束は、第２コンデンサーレンズ群１１を経由して、投影露光されるべきパターンが描画されたレチクル１３（マスク）を照明する。ここで、第２コンデンサーレンズ群１１は、視野絞り１０とレチクル１３のパターン面とを光学的に共役な関係にする。従って、視野絞り１０は、被照射面としてのレチクル１３上での照明範囲を決定する機能を有する。また、第２コンデンサーレンズ群１１の内部には、光路を偏向するための光路折り曲げミラー１２が配置されている。ここで、第１及び第２コンデンサーレンズ群９，１１は、コンデンサー光学系に対応している。
【００６０】
さて、以上において説明した照明光学系（１〜１２）からの光に基づいて、投影光学系１４は、レチクル１３上に描画されたパターンを、投影光学系１４の像面に位置するウエハ（感光性基板）上に所定の倍率のもとで投影する。
ここで、共役関係について説明する。まず、レチクル１３と共役な面は、ウエハ１８と、視野絞り１０と、フライアイレンズ７を構成する複数のレンズ素子７０の各々の入射面７１ａのそれぞれである。また、光源１、楕円鏡２の第２焦点、フライアイレンズ７が形成する二次光源（開口絞り８）、及び投影光学系１４中の開口絞り１５がそれぞれ共役な関係となっている。
【００６１】
次に、像面上の異なる位置−例えば像面中心部と像面周辺部−においてパターン像の線幅を制御を得るための構成について説明する。
まず、ウエハ１８の表面上における光束の集光状態と、パターン像の線幅との関係について図１８を参照して説明する。
図１８（ａ）及び（ｂ）は、それぞれウエハ１８の表面上（像面ＩＭＧ上）での光束の集光状態を示す図であり、図１８（ａ）はウエハ１８上の露光領域の中心部（像面ＩＭＧの中心部ＩＭＧ１）、図１８（ｂ）はウエハ１８上の露光領域の周辺部（像面ＩＭＧの周辺部ＩＭＧ２）にそれぞれ対応している。ここで、図１８（ａ），（ｂ）に示す通り、像面中心部ＩＭＧ１において集光する光束ＩＬ１の開口数ＮＡ１（ＮＡ１＝ｎ・ｓｉｎθ１，但しｎはウエハ１８の周囲の雰囲気の屈折率）よりも像面周辺部ＩＭＧ２において集光する光束ＩＬ２の開口数ＮＡ２（ＮＡ２＝ｎ・ｓｉｎθ２，但しｎはウエハ１８の周囲の雰囲気の屈折率）のほうが大きな状態である場合を考える。このとき、光束ＩＬ１及び光束ＩＬ２の光強度分布であるとする。一般的に、孤立線のパターン像を形成する場合には、開口数の大きな方（σ値の大きな方）がより細い線幅のパターン像を形成することができる。従って、図１８（ｃ）に示すように、光束ＩＬ１により形成されるパターン像Ｐ１よりも、図１８（ｄ）に示すように、光束ＩＬ２により形成されるパターン像Ｐ２の方がその線幅が細くなる。このように、ウエハ１８（像面ＩＭＧ）に達する光束に開口数の不均一性がある場合には、ウエハ１８の露光領域内（像面ＩＭＧ内）において照度均一性が達成されていたとしても、線幅不均一性を招く恐れがある。
【００６２】
すなわち、ウエハ１８の露光領域（像面ＩＭＧ）内に到達する光束の角度方向（開口数方向）の照度ムラの状態（光束の開口内での強度分布）が、像面ＩＭＧに達する複数の光束の間で局所的に異なっていると、これらの光束により形成されるパターン像の線幅が不均一になる。
本実施形態では、被照射面としての像面ＩＭＧ上の所定の点ＩＭＧ１，ＩＭＧ２に集光する光束ＩＬ１，ＩＬ２に関して、独立に開口内での強度分布を変更すること−被照射面に対するフーリエ変換面の光強度を被照射面上のおける各点に対して独立に変化させること−により、これらの光束の開口内での光強度分布を実質的に等しくすることができる。
【００６３】
このために、本実施形態では、被照射面に関して光学的に共役となる面、あるいはその近傍に、フライアイレンズ７が形成する多数の光源に対応した光束の光束断面内の光強度分布をそれぞれ独立に調整するためのフィルター１００を設けた。
なお、従来のフィルターリング技術では、フィルターを用いると、画面中心部も画面周辺部も同様の効果を受けることになる。これに対し、本実施の形態では、例えば、１つのフィルターしか用いないのに、画面中心部と画面周辺部とで、効果の異なるフィルターリングを行うことができる。これを達成するために、本実施の形態では、被照射面に対して共役な位置又はその近傍の位置であって、オプティカルインテグレータが形成する多数の光源に空間的に対応した位置にフィルターを配置する。オプティカルインテグレータが上記フライアイレンズの場合は、フライアイレンズの入射面にフィルターを配置することが好ましい。
【００６４】
図１９を参照して、フィルターの一例を示す。図１９は、ウエハ１８上の露光領域（投影光学系１4の像面ＩＭＧ）上に到達する光束の状態を説明するための図である。
以下に説明する例では、図１９に示すように、像面ＩＭＧの中心部（点ＩＭＧ１）に集光する光束ＩＬ１の開口内の光強度分布をそのままの状態にし、像面ＩＭＧの周辺部（点ＩＭＧ２）に集光する光束ＩＬ２の開口内の光強度分布のみを変化させる。図２０に、変化させるべき光束ＩＬ２の開口内の光強度分布を示す。なお、図２０において、縦軸は光強度Ｉをとり、横軸は光束ＩＬ２の開口数ＮＡをとっている。この光束ＩＬ２の開口内の光強度分布は、像面ＩＭＧに対して光学的にフーリエ変換面となる位置（開口絞り８、１４の位置）での光束の光強度分布に対応している。
【００６５】
図１９及び図２０に示す如き光束を得るための構成について説明する。図２１は、被照射面（像面ＩＭＧ）と共役な位置（または近傍）に配置されるフィルター１００を＋Ｘ方向側から観察した状態を示す平面図である。
図２１において、フィルター１００は複数のフィルター要素１０１，１０２をマトリックス状に配列してなる。なお、これら複数のフィルター要素１０１，１０２のそれぞれは、フライアイレンズ７を構成する複数のレンズ素子にそれぞれ対応した領域に配置される。すなわち、これら複数のフィルター要素１０１，１０２は、フライアイレンズ７が形成する多数の光源の各々に対応した位置に設けられる。 図２１に示す通り、第１フィルター要素１０１はフィルター１００の中心部に存在しており、第２フィルター要素１０２はフィルター１００の周辺部に存在している。すなわち、第１フィルター要素１０１はフライアイレンズ７が形成する多数の光源のうちの中心部の光源に対応しており、第２フィルター要素１０２はフライアイレンズ７が形成する多数の光源のうちの周辺部の光源に対応している。
【００６６】
ここで、図４においては、各フィルター要素１０１，１０２中、密度の濃い斜線でハッチングされた領域Ａ１は最も透過率が低い領域であり、白色で示した領域Ａ３は最も透過率が高い領域であり、粗い斜線でハッチングされた領域Ａ２は、領域Ａ１よりも透過率が高くかつ領域Ａ３よりも透過率が低い領域である。
ここで、第１フィルター要素１０１は領域Ａ２及び領域Ａ３をそれぞれ有し、第２フィルター要素１０２は領域Ａ１及びＡ２を有する。
【００６７】
ここで、フライアイレンズ７の各入射面のそれぞれが被照射面と共役であり、これら各入射面の近傍のそれぞれに各フィルター要素１０１，１０２が配置されているため、各フィルター要素１０１，１０２の内部において、その中の位置は、被照射面（像面ＩＭＧ）内の位置に一義的に対応している。
例えば、像面中心位置ＩＭＧ１には、各フィルター要素１０１，１０２の中心位置（領域Ａ２）を通過する光線が入射する。ここで、これらの光線は、共に同じ透過率の領域Ａ２を通過するため、それらの光強度の差はいずれの光線間においても存在しない。従って、像面中心位置ＩＭＧ１では、光束の開口内のどの位置（どの開口角）でも同じ光強度分布を有することになる。
【００６８】
一方、像面周辺位置ＩＭＧ２の例えば図中右上周辺位置には、各フィルター要素１０１，１０２の右上周辺の位置（領域Ａ１，Ａ３）を通過する光線が入射する。このとき、フィルター１００の中心部に存在する第１フィルター要素１０１における右上周辺位置（領域Ａ３）は透過率が高いため、図３の光束ＩＬ２の中心部（開口角が小さい部分）の光強度は高いままに維持される。これに対して、フィルター１００の周辺部に配置される第２フィルター要素１０２における右上周辺位置（領域Ａ１）は透過率が低いため、光束ＩＬ２の周辺部（開口角が大きな部分）の光強度は低くなる。すなわち、光束ＩＬ２の開口内での光強度分布は、図２０に示したように、中心部が高く周辺部が低くなる如き光強度分布を得ることができる。
【００６９】
ここで、図２１に示したように、フィルター１００の中心部に存在する第１フィルター要素１０１と周辺部に存在する第２フィルター要素１０２とでは、それらの透過率分布がそれぞれ逆転した関係になっている。被照射面（像面ＩＭＧ）内の複数の位置に到達する光束（ＩＬ１，ＩＬ２）ごとの開口内の光強度分布のみを制御するためだけには、第２フィルター要素１０２内の領域Ａ１のみを設ければ良いが、この領域Ａ１のみをフィルター１００に配置しただけでは、被照射面（像面ＩＭＧ）上の周辺位置ＩＭＧ２へ向かう光束が所定の透過率を持つ領域Ａ１を通過して減光され、被照射面（像面ＩＭＧ）上の中心位置へ向かう光束が何ら減光されないため、周辺位置ＩＭＧ２での照度が中心位置ＩＭＧ１に対して低下することになる。そこで、本例では、被照射面（像面ＩＭＧ）に達する光束の全てが通過するフィルター上での領域Ａ２に所定の透過率を与え、被照射面（像面ＩＭＧ）での照度をどの位置（中心位置ＩＭＧ１，周辺位置ＩＭＧ２）においても一定となるようにしている。この結果、第１フィルター要素１０１と第２フィルター要素１０２との透過率分布は、それぞれ逆向きの特性を有することになる。
【００７０】
以上のように、被照射面に対して共役な位置又はその近傍であって、複数の光源に空間的に対応した位置にフィルターを配置することにより、被照射面に対するフーリエ変換面の光強度を被照射面上各点に対し独立に変化させることができる。
図２２を参照して、フィルター１００の透過率分布の設定について説明する。
【００７１】
まず、フィルター１００が光路に設定されない状態において、像面ＩＭＧ上に集光する光束の光強度分布を測定する。
図２２において、ウェハ１８の位置（像面ＩＭＧの位置）にピンホールの空いた遮光板１９を配置し、その下に集光光学系２０を配置する。遮光板１９のピンホール位置が集光光学系２０の前側焦点位置となる様に配置し、集光光学系２０の後側焦点面２１にて光の照度分布の測定をする。この測定は、ＣＣＤのような光電変換素子を後側焦点面２１に配置して２次元的に行っても良く、また、後側焦点面２１内でＸＹ方向に可動なピンホール部材とこのピンホール部材を経た光の光量を検出する検出器とを設け、これらピンホール部材と検出器とを一体に後側焦点面２１内のＸＹ方向へ走査させつつ検出しても良い。
【００７２】
ここで、集光光学系２０の理想の性能は、収差がディストーションを除いて無収差であり、射影関係のみ通常理想とされるｆtan θではなくｆsin θであり、透過率が位置、方向によらず１００パーセント、といったものである。しかし、現実には理想どうりの光学系を得るのは困難であるので、使用した集光光学系２０の理想からのずれを考慮して、測定結果を補正する。
【００７３】
なお、ピンホール位置が集光光学系２０の前側焦点位置となるように配置する理由は、センサーの角度特性による影響を排除するためである。また、後側焦点面２１にて測定を行うのは、この位置が瞳（開口絞り）と共役だからである。
この測定を被露光物体面１８（像面ＩＭＧ）内の各点について行うことで、像面上の各点に集光する光束の開口内での光強度分布を測定出来る。
【００７４】
次にフィルターの透過率の仮設定を行う。集光する光束の開口内の補正すべき位置（光束の開口角の値）が決まれば、フライアイレンズ７の複数のレンズ要素内の対応するレンズ要素が分かり、その光束の像面上での位置が分かれば、そのレンズ要素の入射面内の位置がが分かる。そして、その開口角を持つ光線（光束）の光強度を補正すべき値が決まれば、上記レンズ要素の入射面内の位置（領域）に与えるべき透過率が分かる。
【００７５】
ここで、所望の光強度よりも高くなっている部分（光束の開口角方向、被照射面内方向）に対応するフィルター１００上での透過率を、所望の強度になるよう低減することにより、像面ＩＭＧ上（ウエハ１８上）の複数の点における該点に集光する光束の光強度分布を任意の分布に変換することができる。
本例では、このようにして得たフィルターを仮フィルターと呼ぶことにする。
【００７６】
次に、仮フィルターをフライアイレンズ７の入射面近傍に設置して、像面ＩＭＧ（ウェハ１８面）上の照度分布を測定する。この測定は、図２２に示した構成により行うことができる。
この測定結果は、仮フィルターのみを設置した際の像面ＩＭＧ上での照度分布であるため、測定された照度分布と所望の照度分布との差を補正する必要がある。そこで、この補正すべき照度分布を得るために必要なフィルター１００上での透過率分布を計算する。当該透過率分布は、フライアイレンズ７の各レンズ要素に対応したフィルター１００上の領域ごとに求める。求められた透過率分布と、上記仮フィルターの透過率分布との積を、フライアイレンズ７の各レンズ要素に対応したフィルター１００上の領域ごとにとれば、当該領域（第１及び第２フィルター要素１０１，１０２のそれぞれに対応）におけるフィルター１００の透過率分布を得ることができ、ひいてはフィルター１００全体の透過率分布を設定することができる。
【００７７】
なお、上述の説明において、仮フィルターは説明の便宜上設けたものであり、実際には、「仮フィルターを製造して照度ムラを測定する過程」に相当する計算は、フィルターの透過率仮設定時に同時に行うことが好ましい。仮フィルターを作成する事で、製造誤差が乗る恐れがあるからである。
さて、フィルターの透過率設定の別の例を簡単に説明する。例えば被照射面上に集光する光束の光強度分布がおおよそ判っており、かつ線幅の不均一性（レチクル上の同一種のパターン（ライン・アンド・スペースパターン，孤立パターン）によりウエハ上に形成されたパターンの線幅値の局所的なばらつき）を補正することのみが目的である場合には、以下の手法を用いることができる。
【００７８】
まず、所定のパターンを有するレチクルを用いてウエハ上へパターンの焼き付け及び現像を行う。そして、その結果に対し、結像シミュレーションにより任意の像ができるように、フィルター１００の透過率設定を行う。これにより、像面ＩＭＧ内の任意の位置における実効σ値と照度との双方を独立にコントロールすることができるため、投影露光装置中の光学系に起因しない要因により生ずる線幅のばらつきを補正できる利点がある。
【００７９】
なお、上述の説明においては、図１７に示した通り、シングルフライアイレンズを用いた投影露光装置を前提として説明を行ったが、２組のフライアイレンズを有する、所謂ダブルフライアイレンズ構成をとることも可能である。なお、このようなダブルフライアイレンズ構成である照明光学系としては、例えばＵＳＰ４，４９７，０１５やＵＳＰＵＳＰ５，２５３，１１０に開示されている。ここでは、該ＵＳＰ４，４９７，０１５、及びＵＳＰ５，２５３，１１０をレファレンスとして援用する。
【００８０】
このようなダブルフライアイレンズを有する照明光学系は、該して、光源系からほぼ平行光束を供給し、該ほぼ平行光束中に第１フライアイレンズを配置する。この第１フライアイレンズは複数の光源を形成する。そして、第１フライアイレンズが形成した複数の光源からの光を中間光学系を介して第２フライアイレンズへ導く。ここで、中間光学系は、第１フライアイレンズによる複数の光源からの光に基づいて、第２フライアイレンズの入射面を重畳的に照明する。そして、第２フライアイレンズは、中間光学系を介した第１フライアイレンズからの光に基づいて、さらに複数の光源を形成する。このとき、第２フライアイレンズを構成する複数のレンズ要素の射出端面側のそれぞれには、第１フライアイレンズが形成した複数の光源の像が各々形成される。そして、第２フライアイレンズによる複数の光源からの光束をコンデンサー光学系により集光して、被照射面を重畳的に照明する。
【００８１】
ここで、第２フライアイレンズの入射面位置またはその近傍にフィルター１００を設ける場合、すなわち光源系とオプティカルインテグレータとの間に、補助オプティカルインテグレータと補助コンデンサー光学系とを配置する場合には、第２フライアイレンズの入射面での照度分布が比較的均一となり、例えば水銀ランプの輝点位置の変動などが生じても、ここでの照度分布の変動は小さなものとなる。従って、第２フライアイレンズの入射面での照度分布（輝度分布）が所定の状態のもとでフィルターの透過率設定をした場合であっても、この照度分布が上記所定の状態から変動する量が少なくなるため、被照射面（像面）上での照度分布並びに光束の状態へ与える影響を少なくすることが可能となる。
【００８２】
また、第１フライアイレンズの入射面位置またはその近傍にフィルター１００を設ける場合、すなわちオプティカルインテグレータとコンデンサー光学系との間に、補助オプティカルインテグレータと補助コンデンサー光学系とを配置した場合には、第２フライアイレンズを構成する各レンズ素子に対して、照度と輝度分布とがコンロトールされた光束を供給することができる。これにより、各レンズ素子の射出面のそれぞれに形成される第１フライアイレンズによる複数の光源の像のそれぞれを独立にコントロールすることが可能となるため、被照射面上に集光する光束の開口内での光強度分布のより細かいコントロールが可能となる。
【００８３】
さらに、第１及び第２フライアイレンズのそれぞれの入射面に２つのフィルター１００を設けることも可能であり、この場合には上記の２つの利点を同時に達成できる。
次に、投影原版と基板とを投影光学系に対して相対的に走査させつつ露光を行うステップアンドスキャンタイプの投影露光装置（走査型投影露光装置）に関して図２３を参照して説明する。図２３（ａ）は走査型露光装置の一例を示す図であり、図２３（ｂ）はレチクル１３上に形成される照明領域を示す図であり、図２３（ｃ）はウエハ１８上に形成されるショット領域ＳＨと投影光学系１４の像面ＩＭＧとの配置を示す図である。
【００８４】
図２３（ａ）において、光源３０は、例えば波長２４８ｎｍのレーザ光を供給するＫｒＦエキシマレーザ光源である。なお、波長１９８ｎｍのレーザ光を供給するＡｒＦエキシマレーザ光源や波長１５７ｎｍのレーザ光を供給するＦ２レーザ光源等も光源３０として適用できる。この光源３０からの光は、ビームエキスパンダやアナモルフィック光学系などから構成されるビーム整形光学系３１を介して、所定の光束断面形状となるように整形された後、光路偏向ミラー３２を介して、複屈折プリズム部材３３に入射する。ここで、ビーム整形光学系としては、例えば本件出願人による特開平8-293461号公報（米国特許出願０８／６２６，３８２、1996/3/29出願）などを適用することができる。また、複屈折プリズム部材は、例えば本件出願人による特開平3-16114号公報や特開平3-254114号公報（ＵＳＰ５，２５３，１１０）に開示されているものを適用することができる。なお、ここでは上記国特許出願０８／６２６，３８２、1996/3/29出願及びＵＳＰ５，２５３，１１０をレファレンスとして援用する。
【００８５】
複屈折プリズム部材３３を経た光束は、複数のレンズ素子を集積してなる第１フライアイレンズ３４に入射する。フライアイレンズ３４の射出側の空間には複数の光源像が形成される。これら複数の光源像からの光は、それぞれ中間光学系３５により集光されて、中間光学系３５に後続して配置される第２フライアイレンズ３６の入射面に重畳された状態で到達する。第２フライアイレンズ３６は、レチクル１３上に形成される照明領域ＩＬＡと相似形状の入射断面を有する複数のレンズ素子が集積されたものからなる。そして、第２フライアイレンズ３６は、中間光学系３５を介した第１フライアイレンズ３４からの光に基づいて、その射出面側に複数の光源を形成する。第２フライアイレンズ３６により形成される複数の光源の位置近傍には、開口絞り（σ絞り）８が配置される。この開口絞り８の開口形状は、レチクル１３への照明方法（輪帯照明、四重極変形照明、小σ照明、大σ照明等）に応じて変形可能となっている。開口絞り８の開口を通過した光は、第１コンデンサーレンズ群９により集光されて、第１コンデンサーレンズ群９の後側焦点位置に位置決めされた視野絞り１０を重畳的に照明する。この視野絞り１０の開口形状は、図２３（ｂ）に示すレチクル１３上での照明領域ＩＬＡと相似形状となっている。視野絞り１０を経た光は、第２コンデンサーレンズ群１１を通過し、レチクル１３上の照明領域ＩＬＡ内を照明する。なお、図２３の例では、第２コンデンサーレンズ群１１の内部に光路偏向ミラー１２が配置されている。
【００８６】
レチクル１３は、レチクルステージ３７上に載置されており、スキャン露光時には、例えば図中＋Ｙ方向に沿って移動する。これにより、レチクル１３上の照明領域ＩＬＡの配置を示す図２３（ｂ）において、照明領域ＩＬＡがレチクル１３上の回路パターン形成領域ＰＡ内をＹ方向に沿って走査される。
図２３（ａ）に戻って、レチクル１３上の照明領域ＩＬＡを通過した光は、投影対物レンズ１４を経て、ウエハステージ３８上に配置されたウエハ１８上に到達する。ウエハ１８上のショット領域ＳＨの配置を示す図２３（ｃ）において、照明領域ＩＬＡと共役な関係にある像面ＩＭＧに照明領域ＩＬＡ内のパターンの像が形成される。
【００８７】
スキャン露光時には、ウエハステージ３８が−Ｙ方向へ移動する。これにより、ウエハ１８上において、像面ＩＭＧがウエハ１８に対して相対的に走査される。この走査により、ウエハ１８上にはショット領域ＳＨが形成される。このショット領域には、レチクル１３上の回路パターン形成領域ＰＡ全体のパターンが転写される。一つのショット領域ＳＨに対するスキャン露光が完了すると、ウエハステージ３８を例えば＋Ｘ方向に移動させ、別のショット領域に対するスキャン露光を実行する。
【００８８】
このような走査型投影露光装置において、像面ＩＭＧ上においてスキャン方向（±Ｙ方向）に沿って並んでいる複数の点に関して、該点に集光する光束の開口内の光強度分布が異なっている場合を考える。このとき、実際に転写されるパターン像は、スキャン方向に沿って並んでいる光束のそれぞれが重畳されることにより形成されるため、実際に転写されるパターン像への影響は、これらの光束を積分したものに対応する。従って、走査型露光装置に上述の実施形態を適用する場合には、像面ＩＭＧ上のスキャン方向に沿って並んでいる複数の位置にそれぞれ集光する光束の開口内での光強度分布を、像面ＩＭＧのスキャン方向に沿った長さ（視野絞りにより規定される長さ、図２３（ｃ）において、像面ＩＭＧのＹ方向に沿った長さ）の分について積分したものが、所望の光強度分布に対応するように、フィルター１００の透過率設定を行えば良い。
【００８９】
また、像面ＩＭＧ上において、スキャン直交方向（図中±Ｘ方向）に並んでいる各点については、上記実施の形態と同じように、集光する光束の開口内の光強度分布を独立に設定できる。
この図２３に示す走査型投影露光装置においては、第２フライアイレンズ３６の入射面近傍の位置、第１フライアイレンズ３４の入射面近傍の位置の少なくとも一方に、像面上での照度分布を不変に維持しつつ像面上の複数の位置に到達する光束の開口内での光強度分布を調節するためのフィルター１００（１００Ａ）を配置することができる。
【００９０】
上記構成では、フライアイレンズ３６の射出面を疑似面光源（上では２次光源と記した）とみなしてケーラー照明を構成している。ここで改めて、フライアイレンズ３６の射出面を光源として見ると、フライアイを構成するレンズ要素の数だけ一次光源が縦横に並んだ物と等価となっていることが分かる。
この光源を形成する一つ一つの一次光源の強度比は、それぞれの構成素子の透過率を変更することにより、任意に設定することが可能である。実際に構成素子そのものに加工を施すのは多少困難なので、フライアイレンズ３６の入射面近傍、または射出面近傍に照度補正フィルター１１０を配置し、その透過率を変更する構成とすることが好ましい。ここでフライアイレンズ３６の一つ一つのレンズ要素の入射面は、それぞれレチクル１３及びウェハ１８と共役であり、レンズ要素の入射面内の各点が像面ＩＭＧ上の各点とそれぞれ個別に対応関係があることを考えると、フライアイレンズ３６の入射面近傍に照度補正フィルター１１０を配置すれば、像面上に集光する光束の光強度分布を像面上の各点それぞれ独立にコントロールすることができる。なお、この照度補正フィルター１１０は、上記フィルター１００と一体に設けても良い。このときには、フィルター１００上に設けられる透過率分布は、照度補正フィルター１１０が有する透過率分布との積に対応したものとなる。
【００９１】
なお、ステップアンドリピート方式の投影露光装置（一括露光方式の投影露光装置）では、特に、被照射面に対するフーリエ変換面での光強度分布を、光軸を中心として回転対称形となるようにすることが好ましい。
なお、図１７及び図２３に示した投影露光装置において、開口絞り８の開口形状を変化させる場合には、（１）開口絞りの複数種の開口形状ごとに、それらにに対して最も最適な特性を有する複数のフィルター１００を準備しておき、開口絞り８の開口形状の変更に合わせて、複数のフィルターから最適なものを光路中に挿入すれば良い。また、（２）複数種の開口絞りのいずれにも最適となるように（複数種の開口形状のそれぞれに対して平均的に効果のあるような）フィルター１００の透過率分布を設定しておき、開口形状が変化した際にもフィルター１００は光路中に固定しておく構成も考えられる。
【００９２】
なお、上記（１）の場合には、開口絞りの開口形状の種類とフィルター１００の種類とは、一対一対応とする必要はなく、複数種の開口形状の中でいくつかの群を考え、その群に対して一対一対応にフィルター１００を設けても良い。例えば、四重（八重）極変形照明用の開口絞りと輪帯照明用の開口絞りとを一つの群と考え、この群に対して平均的に効果があるような透過率分布を求め、この透過率分布を該一つの群に対応するフィルターに与えれば良い。
【００９３】
なお、上述の例では、オプティカルインテグレータとして、複数のレンズ素子を集積してなるフライアイレンズを用いたが、光軸に実質的に平行な少なくとも４つの平坦な内側反射面及び該光軸の方向に関して一様な大きさの断面を有するロッド型オプティカルインテグレータ（光トンネル）を適用することも可能である。このようなロッド型のインテグレータを用いた照明光学系としては、例えばＵＳＰ４，９１８，５８３、及びＵＳＰ５，６４６，７１５に開示されている。ここでは、該ＵＳＰ４，９１８，５８３、及びＵＳＰ５，６４６，７１５をレファレンスとして援用する。
【００９４】
上記米国特許公報に開示された照明装置（露光装置）は、ロッド型オプティカルインテグレータの内側反射面により複数の光源の虚像（多数の光源）を、該ロッド型オプティカルインテグレータの入射面近傍に形成し、該ロッド型オプティカルインテグレータの射出面が実質的に被照射面と共役となるように配置されるものである。このようなロッド型オプティカルインテグレータを用いた照明装置（露光装置）において、本発明を適用する際には、ロッド型インテグレータの射出面またはその近傍の位置、あるいは該射出面と共役な位置または該位置の近傍に、入射角度により透過率分布を有するような薄膜を設けて、被照射面上の複数の位置に到達する光束の開口内での光強度分布をコントロールすれば良い。このとき、被照射面と共役な位置（またはその近傍）では、多数の光源の位置情報は角度情報に変換される。すなわち、多数の光源からの光束のそれぞれは、被照射面と共役な位置（またはその近傍）において、互いに入射角度の異なる光束となる。このとき、被照射面と共役な位置（またはその近傍）内の複数の領域に、異なる角度特性を持つ複数種の薄膜を設ければ、該複数の領域のそれぞれに対応する被照射面上の複数の領域にそれぞれ入射する複数の光束の開口内での光強度分布のそれぞれを独立に制御できる。
【００９５】
なお、このような複数の光束の開口内での光強度分布のコントロールにより、被照射面上での照度分布が変動する場合があるが、この場合には、被照射面と共役な位置またはその近傍の位置に、上述の例と同様に、該照度分布の変動を打ち消すことができるような（角度特性を伴わない）透過率分布を有するフィルターを配置すれば良い。このフィルターは、上記角度特性を有する薄膜と一体に設けても別体に設けても良い。このように本発明で言う透過率分布は、角度特性を有しないもののみを含むものではなく、角度による透過率分布を有するものも含むものである。
【００９６】
以上では、照明装置及投影露光装置に関して説明を行ったが、次に、この投影露光装置を用いたデバイスの製造方法について図２４のフローチャートを参照して説明する。
先ず、図２４のステップ１０１において、１ロットのウエハ上に金属膜が蒸着される。次のステップ１０２において、その１ロットのウエハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップ１０３において、図１７または図２３の投影露光装置を用いて、その１ロットのウエハ上の各ショット領域に順次露光転写される。このステップ１０３は、以下のサブステップを含む。
【００９７】
まず、ウエハ１８を保持するウエハステージ３７を投影光学系１４の光軸方向へ移動させて、感光性基板の表面と投影光学系の結像面とを合致させる合焦サブステップに移行する。そして、この合焦サブステップの実効後に、露光サブステップ（フォトリソグラフィ工程）に移行する。この露光サブステップでは、投影光学系１４の物体面にレチクル１３を設定するレチクル設定工程と、投影光学系１４の像面ＩＭＧに感光性基板としてのウエハ１８を設定する基板設定工程と、レチクル１３とウエハ１８とを設定するアライメント工程と、該アライメント工程後に、照明光学系によってレチクル１３を照明して、レチクル１３のパターンを投影光学系１４を介して感光性基板としてのウエハ１８上に投影転写する転写工程を含む。
【００９８】
その後、ステップ１０４において、その１ロットのウエハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ１０５において、その１ロットのウエハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行い、その後、レジスト除去を行う。レチクルＲ上のパターンに対応する回路パターンが、各ウエハ上の各ショット領域に形成される。その後、これらのステップを繰り返すことにより、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行い、ウエハプロセスが終了する。このウエハプロセスが終了すると、実際の組立工程にて、焼き付けられた回路毎にウエハを切断してチップ化するダイシング、各チップに配線等を付与するボンディイング、各チップ毎にパッケージングするパッケージング等の各工程を経て、最終的にＬＳＩ等の半導体デバイスが製造される。
【００９９】
なお、以上には、露光装置を用いたウエハプロセスでのフォトリソグラフィ工程によりＬＳＩ等の半導体デバイスを製造する例を示したが、露光装置を用いたフォトリソグラフィ工程によって、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ等）等の半導体デバイスも製造することができる。
【０１００】
【実施例】
以下に、フィルター透過率設定例としての第１及び第２実施例について説明する。なお、各実施例では理解が容易となるよう、照度分布調整量、集光する光束の光強度調整量とも単純な形状を用いるが、実際には複雑な照度分布、集光する光束の光強度分布を発生させる事が可能である。
〔第１実施例〕
第１実施例においては、図２５に示すように、被照射面ＩＡ内の左上１／４を占める領域ＩＡ１に到達する光束ＩＬ１の光強度分布を、該光束の左半分（図中光束中心を含むＸＺ平面から−Ｙ方向に位置する部分、図中ハッチングで示す部分光束ＩＬ１−１）の光強度を低下させるフィルターを提供する場合について説明する。
【０１０１】
まず、図２５において、光束ＩＬ１中の部分光束ＩＬ１−１の強度を低下させることを考える。この部分光束ＩＬ１−１を形成する光線群は、図２６において、図中ハッチングで示したサブ領域SA(LE(1,2),IA1),SA(LE(1,3),IA1),SA(LE(2,1),IA1),SA(LE(2,2),IA1),SA(LE(2,3),IA1),SA(LE(3,1),IA1),SA(LE(3,2),IA1),SA(LE(3,3),IA1),SA(LE(4,1),IA1),SA(LE(4,2),IA1),SA(LE(4,3),IA1),SA(LE(5,1),IA1),SA(LE(5,2),IA1),SA(LE(5,3),IA1),SA(LE(6,2),IA1),及びSA(LE(6,3),IA1)をそれぞれ通過する。
【０１０２】
なお、図２６は、フィルター１００を通してフライアイレンズ７を観察した状態を示す図である。図２６に示すフライアイレンズ７は、複数のレンズ素子LE(1,2),LE(1,3),LE(1,4),LE(1,5),LE(2,1),LE(2,2),LE(2,3),LE(2,4),LE(2,5),LE(2,6),LE(3,1),LE(3,2),LE(3,3),LE(3,4),LE(3,5),LE(3,6),LE(4,1),LE(4,2),LE(4,3),LE(4,4),LE(4,5),LE(4,6),LE(5,1),LE(5,2),LE(5,3),LE(5,4),LE(5,5),LE(5,6),LE(6,2),LE(6,3),LE(6,4),及びLE(6,5)を集積してなる。以下の説明においては、フィルター１００から被照射面ＩＡまでの光学系（各レンズ素子LE(1,2)〜LE(6,5)及び図示なきコンデンサー光学系）が正立正像（Ｘ方向及びＹ方向の横倍率が共に正である像）を形成するものとする。
【０１０３】
図２６において、図中ハッチングを施したサブ領域SA(LE(1,2),IA1)〜SA(LE(6,3),IA1)の透過率を低下させれば、被照射面ＩＡ上の領域ＩＡ１に到達する光束ＩＬ１の部分光束ＩＬ１−１の光強度を低下させることができる。ただし、この場合には、被照射面ＩＡ上の領域ＩＡ１の部分の照度が領域ＩＡ２に対して低下するため、領域ＩＡ１の照度に合わせるように領域ＩＡ２の照度を低下させる。この領域ＩＡ２の照度を低下させるためには、図２７に示すように、該領域ＩＡ２に対応するフィルター１００上のサブ領域SA(LE(1,2),IA2)〜SA(LE(6,5),IA2)の透過率を低下させれば良い。なお、図２７は、図２６と同様に、フライアイレンズ７をフィルター１００側から観察した状態を示し、図２６と同様の座標系を採用している。図２７において、サブ領域SA(LE(1,2),IA1),SA(LE(1,3),IA1),SA(LE(2,1),IA1),SA(LE(2,2),IA1),SA(LE(2,3),IA1),SA(LE(3,1),IA1),SA(LE(3,2),IA1),SA(LE(3,3),IA1),SA(LE(4,1),IA1),SA(LE(4,2),IA1),SA(LE(4,3),IA1),SA(LE(5,1),IA1),SA(LE(5,2),IA1),SA(LE(5,3),IA1),SA(LE(6,2),IA1),及びSA(LE(6,3),IA1)の透過率をＴ１とし、サブ領域SA(LE(1,2),IA2)〜SA(LE(6,5),IA2)の透過率をＴ２とし、サブ領域SA(LE(1,3),IA1),SA(LE(1,4),IA1),SA(LE(2,4),IA1),SA(LE(2,5),IA1),SA(LE(2,6),IA1),SA(LE(3,4),IA1),SA(LE(3,5),IA1),SA(LE(3,6),IA1),SA(LE(4,4),IA1),SA(LE(4,5),IA1),SA(LE(4,6),IA1),SA(LE(5,4),IA1),SA(LE(5,5),IA1),SA(LE(5,6),IA1),SA(LE(6,4),IA1),及びSA(LE(6,5),IA1)の透過率をＴ３とすると、Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３となる。
【０１０４】
このように、部分光束ＩＬ１−１に対応したレンズ素子LE(1,2),LE(1,3),LE(2,1),LE(2,2),LE(2,3),LE(3,1),LE(3,2),LE(3,3),LE(4,1),LE(4,2),LE(4,3),LE(5,1),LE(5,2),LE(5,3),LE(6,2),及びLE(6,3)のそれぞれに対応させて、透過率Ｔ１のサブ領域と透過率Ｔ２のサブ領域とからなる第１フィルター要素を設け、部分光束ＩＬ１−２に対応したレンズ素子LE(1,4),LE(1,5),LE(2,4),LE(2,5),LE(2,6),LE(3,4),LE(3,5),LE(3,6),LE(4,4),LE(4,5),LE(4,6),LE(5,4),LE(5,5),LE(5,6),LE(6,4),及びLE(6,5)のそれぞれに透過率Ｔ２のサブ領域と透過率Ｔ３のサブ領域とからなる第２フィルター要素を設けることにより、被照射面ＩＡ上での照度を不変に維持しつつ、領域ＩＡ１に達する光束のみについて、該光束の開口内での光強度分布を変更することができる。
【０１０５】
次に、図２８及び図２９を参照して、第１実施例の変形例を説明する。この変形例においては、上述の構成に加えて、被照射面ＩＡ上の照度分布を所定の分布にするための照度補正フィルターを上記フィルター１００に一体に設けている。図２８は、被照射面ＩＡ上において、達成すべき照度分布の状態を示す図である。この図２８に示すように、本変形例は、被照射面ＩＡ上のドーナッツ状の領域ＩＡ３の部分の照度を領域ＩＡ４よりも低下させるものである。
【０１０６】
このとき、被照射面ＩＡと共役な位置に、領域ＩＡ３に対応する領域の透過率が領域ＩＡ４に対応する領域の透過率よりも高くなるような透過率分布を有する照度補正フィルターを配置すれば良い。フィルター１００上では複数のレンズ素子LE(1,2)〜LE(6,5)の各々に対応した領域のそれぞれが被照射面上で重畳されるため、上記透過率分布（領域ＩＡ３に対応する領域の透過率が領域ＩＡ４に対応する領域の透過率よりも高くなるような透過率分布）は、上記第１及び第２フィルター要素のそれぞれに与えれば良い。
【０１０７】
図２９に、第１実施例の変形例の結果を示す。図２９は、フライアイレンズ７をフィルター１００側から観察した状態を示す図である。なお、図２９では、フライアイレンズ７を構成する複数のレンズ素子のうちレンズ素子LE(1,2)に対応する部分と、レンズ素子LE(1,5)に対応する部分のみに符号を付している。ここで、レンズ素子LE(1,2)に対応しているフィルター１００上の部分は、第１フィルター要素であり、レンズ素子LE(1,5)に対応しているフィルター１００上の部分は、第２フィルター要素である。
【０１０８】
図２９に示すように、第１フィルター要素は、透過率Ｔ１のサブ領域SA(LE(1,2),IA1,IA4)と、透過率Ｔ２のサブ領域SA(LE(1,2),IA2,IA4)と、透過率Ｔ４のサブ領域SA(LE(1,2),IA1,IA3)と、透過率Ｔ５のサブ領域SA(LE(1,2),IA2,IA4)とから構成される。第１フィルター要素は、部分光束ＩＬ１−１に対応したレンズ素子LE(1,2),LE(1,3),LE(2,1),LE(2,2),LE(2,3),LE(3,1),LE(3,2),LE(3,3),,LE(4,1),LE(4,2),LE(4,3),LE(5,1),LE(5,2),LE(5,3),LE(6,2),及びLE(6,3)のそれぞれに対応して配置される。
【０１０９】
また、第２フィルター要素は、透過率Ｔ３のサブ領域SA(LE(1,5),IA1,IA4)と、透過率Ｔ５のサブ領域SA(LE(1,5),IA2,IA4)と、透過率Ｔ６のサブ領域SA(LE(1,5),IA1,IA3)と、透過率Ｔ７のサブ領域SA(LE(1,5),IA2,IA3)とから構成される。第２フィルタ要素は、部分光束ＩＬ１−２に対応したレンズ素子LE(1,4),LE(1,5),LE(2,4),LE(2,5),LE(2,6),LE(3,4),LE(3,5),LE(3,6),LE(4,4),LE(4,5),LE(4,6),LE(5,4),LE(5,5),LE(5,6),LE(6,4),及びLE(6,5)のそれぞれに対応して配置される。
【０１１０】
これにより、被照射面ＩＡ上において、領域ＩＡ３の照度を領域ＩＡ４の照度よりも低下させた照度分布のもとで、領域ＩＡ１に到達する光束ＩＬ１の開口内の光強度分布を領域ＩＡ２に到達する光束の開口内の光強度分布と異ならせることができる。
〔第２実施例〕
第２実施例においては、図３０に示すように、被照射面ＩＡ内の中心部の領域ＩＡ１に集光する光束ＩＬ１の開口内での光強度分布に変化を与えず、被照射面ＩＡの中間部の領域ＩＡ２に集光する光束ＩＬ２の開口内の光強度分布を最周縁の光強度が低下するように変化させ、被照射面ＩＡの周辺部の領域ＩＡ３に集光する光束ＩＬ３の開口内の光強度分布を中間部から周縁部にかけて光強度が低下するように変化させる場合について説明する。なお、この第２実施例において、被照射面ＩＡ上の照度分布は、光束の開口内の光強度分布を変化させても、元の状態のまま維持するものとする。
【０１１１】
なお、図３０において、光束ＩＬ２は、光強度が変化しない部分光束ＩＬ２−２と、該部分光束ＩＬ２−２に対して光強度が低下している部分光束ＩＬ２−１とからなり、光束ＩＬ３は、光強度が変化しない部分光束ＩＬ３−２と、該部分光束ＩＬ３−２に対して光強度が低下している部分光束ＩＬ３−１とからなる。ここで、本実施例では、部分光束ＩＬ２−２に対する部分光束ＩＬ２−１の光強度の低下率と、部分光束ＩＬ３−２に対する部分光束ＩＬ３−１の光強度の低下率とは共に等しいものとする。
【０１１２】
図３０に示した光束ＩＬ２中の部分光束ＩＬ２−１の光強度を低下させ、かつ光束ＩＬ３中の部分光束ＩＬ３−１の光強度を低下させることにつき図３１を参照して説明する。図３１は、フライアイレンズ７をフィルター１００側から観察した状態を示す。第２実施例にかかるフライアイレンズは複数のレンズ素子LE(1,2)〜LE(8,7)から構成されている。なお、以下の説明においても、フィルター１００から被照射面ＩＡまでの光学系（各レンズ素子及び図示なきコンデンサー光学系）が正立正像（Ｘ方向及びＹ方向の横倍率が共に正である像）を形成するものとする。
【０１１３】
図３１において、この部分光束ＩＬ２−１を形成する光線群は、複数のレンズ素子LE(1,2)〜LE(8,7)のうち、最周縁の第１領域に配列されるレンズ素子LE(1,2),LE(1,3),LE(1,4),LE(1,5),LE(1,6),LE(2,1),LE(2,3),LE(2,7),LE(2,8),LE(3,1),LE(3,8),LE(4,1),LE(4,8),LE(5,1),LE(5,8),LE(6,1),LE(6,8),LE(7,1),LE(7,2),LE(7,7),LE(7,8),LE(8,2),LE(8,3),LE(8,4),LE(8,5),LE(8,6),及びLE(8,7)を経た光線群である。従って、光束ＩＬ２において部分光束ＩＬ２−１のみの光強度を低下させるためには、上記第１領域内のレンズ素子LE(1,2)〜LE(8,7)を通過する光束のうち、該レンズ素子LE(1,2)〜LE(8,7)の各入射面において被照射面ＩＡ上の領域ＩＡ２と共役になる領域を通過する光束の光強度を低下させるために、この共役になる領域に所定の透過率Ｔ１を与える。
【０１１４】
また、部分光束ＩＬ３−１を形成する光線群は、複数のレンズ素子LE(1,2)〜LE(8,7)のうち、上記最周縁の第１領域に配列されるレンズ素子LE(1,2),LE(1,3),LE(1,4),LE(1,5),LE(1,6),LE(2,1),LE(2,3),LE(2,7),LE(2,8),LE(3,1),LE(3,8),LE(4,1),LE(4,8),LE(5,1),LE(5,8),LE(6,1),LE(6,8),LE(7,1),LE(7,2),LE(7,7),LE(7,8),LE(8,2),LE(8,3),LE(8,4),LE(8,5),LE(8,6),及びLE(8,7)に加えて、それらの内側の第２領域に配列されるレンズ素子LE(2,3),LE(2,4),LE(2,5),LE(3,2),LE(3,3),LE(3,5),LE(3,6),LE(4,2),LE(4,6),LE(5,2),LE(5,6),LE(6,2),LE(6,3),LE(6,6),LE(6,7),LE(7,3),LE(7,4),LE(7,5),及びLE(7,6)をそれぞれを経た光線群である。従って、光束ＩＬ３において部分光束ＩＬ３−１のみの光強度を低下させるためには、上記レンズ素子LE(1,2)〜LE(8,7)及びLE(2,3)〜LE(7,6)を通過する光束のうち、該レンズ素子LE(1,2)〜LE(8,7)及びLE(2,3)〜LE(7,6)の各入射面において被照射面ＩＡと共役になる領域を通過する光束の光強度を低下させるために、この共役になる領域に所定の透過率Ｔ１を与える。
【０１１５】
この結果、第１領域に配列されるレンズ素子の各々の入射面において領域ＩＡ２及びＩＡ３に対応するフィルター１００上の領域に透過率Ｔ１となるように加工を施し、第２領域に配列されるレンズ素子の各々の入射面において領域ＩＡ３に対応するフィルター１００上の領域に透過率Ｔ１となるように加工を施す。
このとき、被照射面ＩＡ上では、領域ＩＡ１での照度Ｉ１と、領域ＩＡ２での照度Ｉ２と、領域ＩＡ３での照度Ｉ３とは、Ｉ３＜Ｉ２＜Ｉ１の関係となってしまう。これを補正するために（Ｉ１＝Ｉ２＝Ｉ３とするために）は、各レンズ素子LE(1,2)〜LE(8,7)の各入射面に、領域ＩＡ１と共役な入射面上の領域に対応するフィルター１００上のサブ領域SA(LE(1,2),1A)〜SA(LE(8,7),1A)の透過率Ｔ２と、領域ＩＡ２と共役な入射面上の領域に対応するフィルター１００上のサブ領域SA(LE(1,2),IA2)〜SA(LE(8,7),IA2)の透過率Ｔ３と、領域ＩＡ３と共役な入射面上の領域に対応するフィルター１００上のサブ領域SA(LE(1,2),IA3)〜SA(LE(8,7),IA3)の透過率Ｔ４とが、Ｔ２＜Ｔ３＜Ｔ４となるように（被照射面ＩＡでの照度分布（Ｉ３＜Ｉ２＜Ｉ１）をＩ１＝Ｉ２＝Ｉ３とするように）、透過率分布を与える。
【０１１６】
本実施例の目的を達成するためには、上記図３１に示した透過率分布と上記図３２に示した透過率分布との積に対応する透過率分布をフィルター１００上に設ければ良く、これを図３３に示す。図３３は、フライアイレンズ７をフィルター１００側から観察した状態を示し、図３１，３２と同様の座標系を採用している。
【０１１７】
図３３において、最も最周縁の第１領域に配列されるレンズ素子LE(1,2)〜LE(8,7)のそれぞれに対応するフィルター１００上の第１領域には、サブ領域SA(LE(1,2),IA1)、サブ領域SA(LE(1,2),IA2及びサブ領域SA(LE(1,2),IA3)からなる第１フィルター要素が各レンズ素子に対応して配列される。上記第１領域の内側の第２領域に配列されるレンズ素子LE(2,3)〜LE(7,6)のそれぞれに対応するフィルター１００上の第２領域には、サブ領域SA(LE(2,3),IA1)、サブ領域SA(LE(2,3),IA2及びサブ領域SA(LE(2,3),IA3)からなる第２フィルター要素が各レンズ素子に対応して配列される。そして、第２領域の内側（中心部）の第３領域に配列されるレンズ素子LE(3,4)〜LE(6,5)のそれぞれに対応するフィルター１００上の第３領域には、サブ領域SA(LE(3,4),IA1)、サブ領域SA(LE(3,4),IA2)及びサブ領域SA(LE(3,4),IA3)からなる第３フィルター要素が各レンズ素子に対応して配列される。
【０１１８】
このとき、第１領域に設けられる複数の第１フィルター要素のそれぞれにおいて、サブ領域SA(LE(1,2),IA1)の透過率はＴ２となり、サブ領域SA(LE(1,2),IA2)の透過率はＴ１×Ｔ３となり、サブ領域SA(LE(1,2),IA3)の透過率はＴ１×Ｔ４となる。また、第２領域に設けられる複数の第２フィルター要素のそれぞれにおいて、サブ領域SA(LE(2,3),IA1)の透過率はＴ２となり、サブ領域SA(LE2,3),IA2)の透過率はＴ３であり、サブ領域SA(LE(2,3),IA3)の透過率はＴ１となる。そして、第３領域に設けられる複数の第３フィルター要素のそれぞれにおいて、サブ領域SA(LE(3,4),IA1)の透過率はＴ２であり、サブ領域SA(LE(3,4),IA2)の透過率はＴ３であり、サブ領域SA(LE(3,4),IA3)の透過率はＴ４となる。
【０１１９】
このように第２実施例においても、被照射面内の照度分布を維持しつつ、被照射面内の複数の領域のそれぞれに集光する光束ごとに、それらの開口内の光強度分布を変化させることができる。
【０１２０】
【発明の効果】
以上の通り本発明によれば、像面上の任意の位置におけるパターンの線幅を任意にコントロールすることができ、ひいては像面上のどの位置においても同一の線幅を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理を説明するための光学配置を模式的に示す斜視図である。
【図２】図１の光学配置における光路を示す光路図である。
【図３】開口数の局所的補正をした際に被照射面上で発生する照度分布を示す図である。
【図４】図３の照度分布を打ち消すための透過率分布を示す図であり、図４（ａ）はレンズ素子LE(1,1)に対応した透過率分布、図４（ｂ）はレンズ素子LE(2,2)に対応した透過率分布、図４（ｃ）はレンズ素子LE(3,3)に対応した透過率分布、図４（ｄ）はレンズ素子LE(4,4)に対応した透過率分布、そして図４（ｅ）はレンズ素子LE(5,5)に対応した透過率分布である。
【図５】開口数の局所的補正を行うための透過率分布を示す図であり、図５（ａ）はレンズ素子LE(1,1)に対応した透過率分布、図５（ｂ）はレンズ素子LE(2,2)に対応した透過率分布、図５（ｃ）はレンズ素子LE(3,3)に対応した透過率分布、図５（ｄ）はレンズ素子LE(4,4)に対応した透過率分布、そして図５（ｅ）はレンズ素子LE(5,5)に対応した透過率分布である。
【図６】開口数の局所的補正を行い、かつ被照射面上での照度を不変に保つための透過率分布を示す図であり、図６（ａ）はレンズ素子LE(1,1)に対応した透過率分布、図６（ｂ）はレンズ素子LE(2,2)に対応した透過率分布、図６（ｃ）はレンズ素子LE(3,3)に対応した透過率分布、図６（ｄ）はレンズ素子LE(4,4)に対応した透過率分布、そして図６（ｅ）はレンズ素子LE(5,5)に対応した透過率分布である。
【図７】被照射面上に集光する光束の開口内での光強度分布を測定するための構成を模式的に示す斜視図である。
【図８】図７の測定装置による測定結果の一例を示す図であって、図８（ａ）は被照射面ＩＡ上の領域IA(1,1)に到達する光束の開口内での光強度分布を示し、図８（ｂ）は被照射面ＩＡ上の領域IA(1,2)に到達する光束の開口内での光強度分布を示し、図８（ｃ）は被照射面ＩＡ上の領域IA(2,1)に到達する光束の開口内での光強度分布を示し、図８（ｄ）は被照射面ＩＡ上の領域IA(2,2)に到達する光束の開口内での光強度分布を示す。
【図９】フライアイレンズＦを入射面側から観察した状態を示す平面図である。
【図１０】レンズ素子LE(1,1)の入射面上に設けるべき透過率分布を示す図である。
【図１１】開口数の局所的補正を行った際の被照射面上での光強度分布を示す図であり、図１１（ａ）は被照射面ＩＡ上の領域IA(1,1)に到達する光束の開口内での光強度分布を示し、図１１（ｂ）は被照射面ＩＡ上の領域IA(1,2)に到達する光束の開口内での光強度分布を示し、図１１（ｃ）は被照射面ＩＡ上の領域IA(2,1)に到達する光束の開口内での光強度分布を示し、図１１（ｄ）は被照射面ＩＡ上の領域IA(2,2)に到達する光束の開口内での光強度分布を示す図である。
【図１２】フライアイレンズＦの各入射面に与えられる透過率分布を示す図でである。
【図１３】開口数の局所的補正を行い、かつ被照射面上での照度を不変に保つための透過率分布を示す図であり、図１３（ａ）は第１領域に配列されるレンズ素子の各入射面に与えられる透過率分布を示し、図１３（ｂ）は第２領域に配列されるレンズ素子の各入射面に与えられる透過率分布を示す図である。
【図１４】図１の光学配置の変形例を示す図である。
【図１５】フィルターの製造方法の一例を示すフローチャート図である。
【図１６】フィルターの製造方法の別の一例を示すフローチャート図である。
【図１７】本発明にかかる実施の形態による投影露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図１８】像面上に集光する光束の開口数と該光束により形成されるパターン像との関係を示す図であり、図１８（ａ），（ｂ）は光束の集光状態をそれぞれ示し、図１８（ｃ），（ｄ）は該光束により形成されるパターン像の断面を示す。
【図１９】像面上に到達する光束の状態を説明するための図である。
【図２０】像面上の光束に与えるべき開口内の光強度分布を示す図である。
【図２１】図２０の開口内の光強度分布を達成するためのフィルターの構成を示す図である。
【図２２】像面上に集光する光束の光強度分布を測定する構成を示す図である。
【図２３】本発明にかかる別の実施の形態による投影露光装置の構成を示す図であり、図２３（ａ）は装置全体を示し、図２３（ｂ）は照明領域の配置を示し、図２３（ｃ）はウエハ上のショット領域と像面との関係を示す図である。
【図２４】デバイス製造方法の一例を示すフローチャート図である。
【図２５】像面上に到達する光束の状態を説明するための図である。
【図２６】図２５に示す光束の開口内の光強度分布を達成するためのフィルターの構成を示す図である。
【図２７】図２５に示す光束の開口内の光強度分布を、照度均一性を維持しつつ達成するためのフィルターの構成を示す図である。
【図２８】像面上に与えるべき照度分布の状態を説明するための図である。
【図２９】図２７のフィルターに図２８の照度分布を与える際のフィルターの透過率分布を示す図である。
【図３０】像面上に到達する光束の状態を説明するための図である。
【図３１】図３０に示す光束の開口内の光強度分布を達成するためのフィルターの構成を示す図である。
【図３２】図３１のフィルターにより発生する像面上での照度不均一性を補正するためのフィルターの構成を示す図である。
【図３３】図３０に示す光束の開口内の光強度分布を、照度均一性を維持しつつ達成するためのフィルターの構成を示す図である。
【符号の説明】
Ｆ（７，３４，３６）：フライアイレンズ
Ｃ（９，１１）：コンデンサ光学系
ＩＡ：被照射面
ＬＥ（ｉ，ｊ）：レンズ素子
ＳＡ（ＬＥ（ｉ，ｊ），ＩＡ（ｋ，ｌ））：サブ領域
Claims (10)
- 光束を供給する光源系からの光束に基づいて多数の光源を形成するオプティカルインテグレータと、前記多数の光源からの光束を集光して被照射面を照明するコンデンサー光学系とを有する照明装置において、
前記被照射面に関して光学的に共役な位置または該位置の近傍に配置されて、第１領域と前記第１領域とは異な第２領域とを有するフィルターを備え、
前記フィルターの前記第１領域には、第１の透過率分布を有する少なくとも１つの第１フィルター要素が設けられ、
前記フィルターの前記第２領域には、第２の透過率分布を有する少なくとも１つの第２フィルター要素が設けられ、
前記第１フィルター要素は、前記多数の光源のうちの１つの光源を形成するための光束が前記フィルターを通過する領域内に設けられ、
前記第２フィルター要素は、前記多数の光源のうちの別の１つの光源を形成するための光束が前記フィルターを通過する領域内に設けられ、
前記第１及び第２フィルター要素は、前記被照射面上に分布する相対的照度を実質的に不変に維持しながら、前記被照射面上の所定の点に集光する光に関して、前記被照射面を構成する各微小面に対するフーリエ変換面上での光強度分布を各々独立に所定の光強度分布に変換することを特徴とする照明装置。 - 前記オプティカルインテグレータは多数のレンズ要素を有し、前記フィルターは、前記オプティカルインテグレータの入射側に配置されていることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
- 前記光源系と前記オプティカルインテグレータとの間の光路中に配置されて、前記光源系からの光束に基づいて多数の光源を形成する補助オプティカルインテグレータと；
該補助インテグレータと前記オプティカルインテグレータとの間の光路中に配置されて前記補助インテグレータからの光束を前記オプティカルインテグレータへ導く補助コンデンサー光学系と；
を有することを特徴とする請求項１又は２記載の照明装置。 - 前記コンデンサー光学系と前記被照射面との間の光路中に配置されて、前記コンデンサー光学系からの光束に基づいて多数の光源を形成する補助オプティカルインテグレータと；
該補助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、前記補助オプティカルインテグレータからの光束を前記被照射面へ導く補助コンデンサー光学系と；
を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項記載の照明装置。 - 前記被照射面に関して光学的に共役な位置または該位置の近傍に配置されて、第３領域と該第３領域とは異なる第４領域とを有する補助フィルターを備え、
前記補助フィルターの前記第３領域には、第３の透過率分布を有する少なくとも１つの第３フィルター要素が設けられ、
前記補助フィルターの前記第４領域には、第４の透過率分布を有する少なくとも１つの第４フィルター要素が設けられ、
前記第３フィルター要素は、前記補助インテグレータにより形成される前記多数の光源のうちの１つの光源を形成するための光束が前記補助フィルターを通過する領域内に設けられ、
前記第４フィルター要素は、前記補助インテグレータによる形成される前記多数の光源のうちの別の１つの光源を形成するための光束が前記補助フィルターを通過する領域内に設けられることを特徴とする請求項３または４記載の照明装置。 - 前記フィルターの位置の近傍に配置されて、前記被照射面上の照度分布を均一にするための照度補正フィルターをさらに有することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項記載の照明装置。
- 所定のパターンを基板上に転写する投影露光装置において、
前記所定のパターンを照明するための請求項１乃至６の何れか一項記載の照明装置と；
前記所定のパターンを像面上に配置される前記基板へ投影する投影光学系と；を備えることを特徴とする投影露光装置。 - 前記基板上に感光性材料を塗布する第１工程と；
請求項７記載の投影露光装置を用いて、前記所定のパターンの像を前記基板に投影する第２工程と；
前記基板上の前記感光性材料を現像する第３工程と；
前記第３工程にて現像された前記感光性材料をマスクとして前記基板上に所定の回路パターンを形成する第４工程と；
を有することを特徴とするデバイス製造方法。 - 所定のパターンを基板上へ投影する投影露光装置を調整する方法において、
光源系からの光束を、該光束に基づいて多数の光源を形成するオプティカルインテグレータ、該オプティカルインテグレータからの光を集光して前記所定のパターンを照明するコンデンサー光学系、及び前記パターンの像を所定の像面に形成する投影光学系を経由させて、該投影光学系の像面へ導く第１工程と；
前記像面上に分布する相対的照度を測定し、かつ前記像面上の少なくとも２つの点に集光する光に関する前記像面を構成する各微少面に対するフーリエ変換面上での光強度分布をそれぞれ測定する第２工程と；
第１領域と該第１領域とは異なる第２領域とを有するフィルターを、前記像面に関して光学的に共役な位置または該位置の近傍に配置する第３工程と；
前記フィルターの前記第１領域に第１の透過率分布を有する少なくとも１つの第１フィルター要素を設けると共に、前記フィルターの前記第２領域に第２の透過率分布を有する少なくとも１つの第２フィルター要素を設ける第４工程と；
を有し、
前記第４工程は、前記多数の光源のうちの１つの光源を形成するための光束が前記フィルターを通過する領域内に前記第１フィルター要素を設けると共に、前記多数の光源のうちの別の１つの光源を形成するための光束が前記フィルターを通過する領域内に前記第２フィルター要素を設ける工程を備え、
前記第４工程では、前記像面上に分布する前記相対的照度を実質的に均一に維持しつつ、前記光強度分布を各々独立に所定の光強度分布に変換するために、前記第１及び第２の透過率分布を設定することを特徴とする投影露光装置の調整方法。 - 所定のパターンを基板上へ投影する投影露光装置を調整する方法において、
光源系からの光束を、該光束に基づいて多数の光源を形成するオプティカルインテグレータ、該オプティカルインテグレータからの光を集光して前記所定のパターンを照明するコンデンサー光学系、及び前記パターンの像を所定の像面に形成する投影光学系を経由させて、該投影光学系の像面へ導くようにシミュレーションする第１工程と；
前記第１工程の前記シミュレーションに基づいて、前記像面上に分布する相対的照度を計算し、かつ前記像面上の少なくとも２つの点に集光する光に関する前記像面を構成する各微少面に対するフーリエ変換面上での光強度分布をそれぞれ計算する第２工程と；
第１領域と該第１領域とは異なる第２領域とを有するフィルターを、前記像面に関して光学的に共役な位置または該位置の近傍に設定する第３工程と；
前記フィルターの前記第１領域の全体に第１の透過率分布を有する少なくとも１つの第１フィルター要素を設定すると共に、前記フィルターの前記第２領域の全体に第２の透過率分布を有する少なくとも１つの第２フィルター要素を設定する第４工程と；
を有し、
前記第４工程は、前記多数の光源のうちの１つの光源を形成するための光束が前記フィルターを通過する領域内に前記第１フィルター要素を設けると共に、前記多数の光源のうちの別の１つの光源を形成するための光束が前記フィルターを通過する領域内に前記第２フィルター要素を設ける工程を備え、
前記第４工程では、前記像面上に分布する前記相対的照度を実質的に均一に維持しつつ、前記光強度分布を各々独立に所定の光強度分布に変換するために、前記第１及び第２の透過率分布を設定することを特徴とする投影露光装置の調整方法。
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