WO2010032585A1 - 照明光学系、露光装置、およびデバイス製造方法 - Google Patents

照明光学系、露光装置、およびデバイス製造方法 Download PDF

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WO2010032585A1
WO2010032585A1 PCT/JP2009/064652 JP2009064652W WO2010032585A1 WO 2010032585 A1 WO2010032585 A1 WO 2010032585A1 JP 2009064652 W JP2009064652 W JP 2009064652W WO 2010032585 A1 WO2010032585 A1 WO 2010032585A1
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light
optical system
illumination
dimming
point
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PCT/JP2009/064652
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裕久 田中
恭志 水野
修 谷津
雅也 山本
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株式会社ニコン
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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058—Mask illumination systems
    • G03F7/70191—Optical correction elements, filters or phase plates for controlling intensity, wavelength, polarisation, phase or the like
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058—Mask illumination systems
    • G03F7/70091—Illumination settings, i.e. intensity distribution in the pupil plane or angular distribution in the field plane; On-axis or off-axis settings, e.g. annular, dipole or quadrupole settings; Partial coherence control, i.e. sigma or numerical aperture [NA]
    • G03F7/70108—Off-axis setting using a light-guiding element, e.g. diffractive optical elements [DOEs] or light guides

Definitions

  • the present invention relates to an illumination optical system, an exposure apparatus, and a device manufacturing method. More specifically, the present invention relates to an illumination optical system suitable for an exposure apparatus for manufacturing a device such as a semiconductor element, an imaging element, a liquid crystal display element, and a thin film magnetic head in a lithography process.
  • a secondary light source (generally an illumination pupil), which is a substantial surface light source composed of a number of light sources, passes through a fly-eye lens as an optical integrator.
  • a predetermined light intensity distribution the light intensity distribution in the illumination pupil is referred to as “pupil intensity distribution”.
  • the illumination pupil is a position where the illumination surface becomes the Fourier transform plane of the illumination pupil by the action of the optical system between the illumination pupil and the illumination surface (a mask or a wafer in the case of an exposure apparatus). Defined.
  • the light from the secondary light source is condensed by the condenser lens and then illuminates the mask on which a predetermined pattern is formed in a superimposed manner.
  • the light transmitted through the mask forms an image on the wafer via the projection optical system, and the mask pattern is projected and exposed (transferred) onto the wafer.
  • the pattern formed on the mask is highly integrated, and it is indispensable to obtain a uniform illuminance distribution on the wafer in order to accurately transfer this fine pattern onto the wafer.
  • an annular or multipolar (bipolar, quadrupolar, etc.) pupil intensity distribution is formed to improve the depth of focus and resolution of the projection optical system.
  • the technique to make it is proposed (refer patent document 1).
  • the pattern may be displaced from the desired position and burned.
  • An object of the present invention is to provide an illumination optical system capable of adjusting a light intensity difference between a pair of regions spaced in a predetermined direction across an optical axis in a pupil intensity distribution related to each point on an irradiated surface. And Further, the present invention provides an appropriate illumination using an illumination optical system that adjusts the light intensity difference between a pair of regions spaced in a predetermined direction across the optical axis in the pupil intensity distribution for each point on the irradiated surface. An object of the present invention is to provide an exposure apparatus capable of performing good exposure under conditions.
  • a distribution forming optical system having an optical integrator and forming a pupil intensity distribution in an illumination pupil on the rear side of the optical integrator;
  • a dimming member disposed at a position immediately before or after the illumination pupil and dimming light directed to one point on the illuminated surface;
  • the light-reducing member is a light-reducing member that emits light directed to one point in the other periphery rather than a light-reducing rate of the light directed to one point in one periphery along the predetermined direction of the irradiated surface.
  • the illumination optical system is characterized in that it is arranged in such a posture that the dimming rate by is larger.
  • a distribution forming optical system having an optical integrator and forming a pupil intensity distribution in an illumination pupil on the rear side of the optical integrator;
  • a first dimension that is disposed at a position immediately before or immediately after the illumination pupil and that crosses the optical axis of the illumination optical system along a first direction and a dimension that is larger than the first dimension.
  • a dimming member having a second dimension that is a dimension along a second direction orthogonal to the first direction, The illumination optical system is characterized in that the second direction intersects the optical axis of the illumination optical system.
  • a distribution forming optical system having an optical integrator and forming a pupil intensity distribution in an illumination pupil on the rear side of the optical integrator;
  • a dimming member disposed at a position immediately before or after the illumination pupil and dimming light directed to one point on the illuminated surface;
  • the light-reducing member is a light-reducing member that emits light directed to one point in the other periphery rather than a light-reducing rate of the light directed to one point in one periphery along the predetermined direction of the irradiated surface.
  • An illumination optical system is provided that is configured to be switchable between a second posture in which a light reduction rate by the light reduction member is smaller.
  • a distribution forming optical system having an optical integrator and forming a pupil intensity distribution in an illumination pupil on the rear side of the optical integrator;
  • a first dimension that is disposed at a position immediately before or immediately after the illumination pupil and that crosses the optical axis of the illumination optical system along a first direction and a dimension that is larger than the first dimension.
  • a dimming member that has a second dimension that is a dimension along a second direction orthogonal to the first direction and is rotatable about an axis orthogonal to the first and second directions;
  • a distribution forming optical system having an optical integrator and forming a pupil intensity distribution in an illumination pupil on the rear side of the optical integrator; A second pupil relating to a luminous flux reaching a second point different from the first point on the illuminated surface, relative to a first pupil intensity distribution relating to the luminous flux reaching the first point on the illuminated surface.
  • An illumination optical system is provided that includes a variable section that makes the pupil intensity distribution variable.
  • the illumination optical system according to the first, second, third, fourth, or fifth aspect for illuminating a predetermined pattern is provided, and the predetermined pattern is photosensitive.
  • An exposure apparatus for exposing a substrate is provided.
  • an exposure step of exposing the predetermined pattern to the photosensitive substrate using the exposure apparatus of the sixth embodiment Developing the photosensitive substrate to which the predetermined pattern is transferred, and forming a mask layer having a shape corresponding to the predetermined pattern on the surface of the photosensitive substrate; And a processing step of processing the surface of the photosensitive substrate through the mask layer.
  • An illumination optical system includes a dimming member that is disposed immediately before or immediately after an illumination pupil behind the optical integrator and dimmes light directed to one point on the irradiated surface. ing. This dimming member is dimmed by the dimming member for light directed to one point in the other periphery rather than the dimming rate of the light directed to one point in one periphery along the predetermined direction of the irradiated surface.
  • the first posture in which the rate is larger, and the light attenuation by the light attenuating member for the one point in the other periphery than the light attenuation rate by the light attenuating member for the one point in one periphery The posture is changed between the second posture where the rate is smaller.
  • the dimming member realizes various dimming rate characteristics in which the dimming rate varies according to various modes along a predetermined direction of the irradiated surface. Therefore, in the illumination optical system according to the above-described aspect, a pair of regions spaced apart in a predetermined direction across the optical axis in the pupil intensity distribution for each point on the irradiated surface by various dimming actions of the dimming member Can be adjusted.
  • the exposure apparatus of the present invention using an illumination optical system that adjusts the light intensity difference between a pair of regions spaced in a predetermined direction across the optical axis in the pupil intensity distribution for each point on the irradiated surface, Good exposure can be performed under appropriate illumination conditions, and thus a good device can be manufactured.
  • FIG. 1 shows schematically the structure of the exposure apparatus concerning embodiment of this invention. It is a figure which shows the quadrupole secondary light source formed in an illumination pupil. It is a figure which shows the rectangular-shaped static exposure area
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing the magnitude of the dimming effect that the light shielding unit exerts on a pair of surface light sources when the first light shielding member is set to a rotational attitude of ⁇ and the second light shielding member is set to a rotational attitude of + ⁇ . .
  • FIG. 1 is a drawing schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the X axis is set in a direction perpendicular to the paper surface of FIG.
  • exposure light (illumination light) is supplied from a light source 1 in the exposure apparatus of this embodiment.
  • the light source for example, an ArF excimer laser light source that supplies light with a wavelength of 193 nm, a KrF excimer laser light source that supplies light with a wavelength of 248 nm, or the like can be used.
  • the light beam emitted from the light source 1 is converted into a light beam having a required cross-sectional shape by the shaping optical system 2 and then enters the afocal lens 4 via the diffractive optical element 3 for annular illumination, for example.
  • the afocal lens 4 is set so that the front focal position thereof and the position of the diffractive optical element 3 substantially coincide with each other, and the rear focal position thereof substantially coincides with the position of the predetermined surface 5 indicated by a broken line in the drawing.
  • System non-focal optical system
  • the diffractive optical element 3 is formed by forming a step having a pitch of about the wavelength of exposure light (illumination light) on the substrate, and has a function of diffracting an incident beam to a desired angle.
  • the diffractive optical element 3 for annular illumination has a function of forming an annular light intensity distribution in the far field (or Fraunhofer diffraction region) when a parallel light beam having a rectangular cross section is incident.
  • the substantially parallel light beam incident on the diffractive optical element 3 forms an annular light intensity distribution on the pupil plane of the afocal lens 4 and then exits from the afocal lens 4 with an annular angular distribution.
  • the light enters the eye lens (or fly eye lens) 8.
  • the micro fly's eye lens 8 is, for example, an optical element composed of a large number of micro lenses having positive refracting power arranged vertically and horizontally and densely, and by performing etching treatment on a parallel plane plate, a micro lens group is formed. It is configured.
  • Each micro lens constituting the micro fly's eye lens is smaller than each lens element constituting the fly eye lens. Further, unlike a fly-eye lens composed of lens elements isolated from each other, a micro fly-eye lens is formed integrally with a large number of micro lenses (micro refractive surfaces) without being isolated from each other. However, the micro fly's eye lens is the same wavefront division type optical integrator as the fly eye lens in that lens elements having positive refractive power are arranged vertically and horizontally.
  • Such a configuration and operation of the micro fly's eye lens 8 are disclosed in, for example, US Pat. No. 6,741,394. As the micro fly's eye lens 8, for example, a cylindrical micro fly's eye lens can be used. The configuration and action of the cylindrical micro fly's eye lens are disclosed in, for example, US Pat. No. 6,913,373. Here, the teachings of US Pat. Nos. 6,741,394 and 6,913,373 are incorporated by reference.
  • the position of the predetermined surface 5 is disposed at or near the front focal position of the zoom lens 7, and the incident surface of the micro fly's eye lens 8 is disposed at or near the rear focal position of the zoom lens 7.
  • the zoom lens 7 arranges the predetermined surface 5 and the incident surface of the micro fly's eye lens 8 substantially in a Fourier transform relationship, and consequently the pupil surface of the afocal lens 4 and the incident surface of the micro fly's eye lens 8. Are arranged almost conjugate optically.
  • an annular illumination field centered on the optical axis AX is formed in the same manner as the pupil surface of the afocal lens 4.
  • the overall shape of the annular illumination field changes in a similar manner depending on the focal length of the zoom lens 7.
  • the incident surface (that is, the unit wavefront dividing surface) of each microlens in the micro fly's eye lens 8 is a rectangular shape having a long side along the Z direction and a short side along the X direction, for example. It has a rectangular shape similar to the shape of the illumination area to be formed above (and thus the shape of the exposure area to be formed on the wafer W).
  • the light beam incident on the micro fly's eye lens 8 is two-dimensionally divided, and an illumination field formed on the incident surface of the micro fly's eye lens 8 at the rear focal plane or a position in the vicinity thereof (and hence the position of the illumination pupil).
  • a secondary light source having substantially the same light intensity distribution as the light source that is, a secondary light source (pupil intensity distribution) composed of a ring-shaped substantial surface light source centered on the optical axis AX.
  • a light shielding unit 9 is disposed on the rear focal plane of the micro fly's eye lens 8 or in the vicinity thereof. The configuration and operation of the light shielding unit 9 will be described later.
  • An illumination aperture stop (not shown) having a ring-shaped opening (light transmitting part) corresponding to a ring-shaped secondary light source on the rear focal plane of the micro fly's eye lens 8 or in the vicinity thereof if necessary. ) Is arranged.
  • the illumination aperture stop is configured to be detachable with respect to the illumination optical path, and is configured to be switchable with a plurality of aperture stops having apertures having different sizes and shapes.
  • an aperture stop switching method for example, a well-known turret method or slide method can be used.
  • the illumination aperture stop is disposed at a position optically conjugate with an entrance pupil plane of the projection optical system PL described later, and defines a range that contributes to illumination of the secondary light source.
  • the light that has passed through the micro fly's eye lens 8 and the light shielding unit 9 illuminates the mask blind 11 in a superimposed manner via the condenser optical system 10.
  • a rectangular illumination field corresponding to the shape and focal length of the microlens of the micro fly's eye lens 8 is formed on the mask blind 11 as an illumination field stop.
  • the light that has passed through the rectangular opening (light transmission portion) of the mask blind 11 passes through the imaging optical system 12 including the front lens group 12a and the rear lens group 12b, and the mask M on which a predetermined pattern is formed. Are illuminated in a superimposed manner. That is, the imaging optical system 12 forms an image of the rectangular opening of the mask blind 11 on the mask M.
  • a pattern to be transferred is formed on the mask M held on the mask stage MS, and a rectangular shape having a long side along the Y direction and a short side along the X direction in the entire pattern region ( The pattern area of the slit shape is illuminated.
  • the light transmitted through the pattern area of the mask M forms an image of the mask pattern on the wafer (photosensitive substrate) W held on the wafer stage WS via the projection optical system PL. That is, a rectangular stationary image having a long side along the Y direction and a short side along the X direction on the wafer W so as to optically correspond to the rectangular illumination area on the mask M.
  • a pattern image is formed in the exposure area (effective exposure area).
  • the mask stage MS and the wafer stage WS along the X direction (scanning direction) in the plane (XY plane) orthogonal to the optical axis AX of the projection optical system PL,
  • the wafer W has a width equal to the dimension in the Y direction of the static exposure region and corresponds to the scanning amount (movement amount) of the wafer W.
  • a mask pattern is scanned and exposed to a shot area (exposure area) having a length.
  • the secondary light source formed by the micro fly's eye lens 8 is used as a light source, and the mask M arranged on the irradiated surface of the illumination optical system (2 to 12) is Koehler illuminated.
  • the position where the secondary light source is formed is optically conjugate with the position of the aperture stop AS of the projection optical system PL, and the formation surface of the secondary light source is the illumination pupil plane of the illumination optical system (2 to 12).
  • the irradiated surface (the surface on which the mask M is disposed or the surface on which the wafer W is disposed when the illumination optical system including the projection optical system PL is considered) is optical with respect to the illumination pupil plane.
  • a Fourier transform plane is used as a light source, and the mask M arranged on the irradiated surface of the illumination optical system (2 to 12) is Koehler illuminated.
  • the pupil intensity distribution is a light intensity distribution (luminance distribution) on the illumination pupil plane of the illumination optical system (2 to 12) or a plane optically conjugate with the illumination pupil plane.
  • the light intensity distribution on the incident surface of the micro fly's eye lens 8 and the surface optically conjugate with the incident surface can also be referred to as a pupil intensity distribution.
  • the diffractive optical element 3, the afocal lens 4, the zoom lens 7, and the micro fly's eye lens 8 are distribution forming optics that form a pupil intensity distribution in the illumination pupil behind the micro fly's eye lens 8.
  • the system is configured.
  • a plurality of diffractive optical elements (not shown) for multipole illumination (dipole illumination, quadrupole illumination, octupole illumination, etc.) are set in the illumination optical path. Polar lighting can be performed.
  • a diffractive optical element for multipole illumination forms a light intensity distribution of multiple poles (bipolar, quadrupole, octupole, etc.) in the far field when a parallel light beam having a rectangular cross section is incident. It has the function to do.
  • the light beam that has passed through the diffractive optical element for multipole illumination is incident on the incident surface of the micro fly's eye lens 8 from, for example, an illumination field having a plurality of predetermined shapes (arc shape, circular shape, etc.) centered on the optical axis AX.
  • an illumination field having a plurality of predetermined shapes (arc shape, circular shape, etc.) centered on the optical axis AX.
  • the same multipolar secondary light source as the illumination field formed on the incident surface is also formed on or near the rear focal plane of the micro fly's eye lens 8.
  • a normal circular illumination can be performed by setting a diffractive optical element (not shown) for circular illumination in the illumination optical path.
  • the diffractive optical element for circular illumination has a function of forming a circular light intensity distribution in the far field when a parallel light beam having a rectangular cross section is incident. Therefore, the light beam that has passed through the diffractive optical element for circular illumination forms, for example, a circular illumination field around the optical axis AX on the incident surface of the micro fly's eye lens 8.
  • a secondary light source having the same circular shape as the illumination field formed on the incident surface is also formed on or near the rear focal plane of the micro fly's eye lens 8.
  • various forms of modified illumination can be performed by setting a diffractive optical element (not shown) having appropriate characteristics in the illumination optical path.
  • a diffractive optical element for example, a known turret method or slide method can be used.
  • Such a diffractive optical element is described in, for example, US Pat. No. 5,850,300 and US Patent Publication No. 2008/0074746. The teachings of US Pat. No. 5,850,300 and US Patent Publication No. 2008/0074746 are hereby incorporated by reference.
  • a quadrupole pupil as shown in FIG. It is assumed that an intensity distribution (secondary light source) 20 is formed.
  • an intensity distribution (secondary light source) 20 is formed.
  • a pair of light shielding members 91 and 92 is assumed to be disposed immediately after the formation surface of the quadrupole pupil intensity distribution 20.
  • the term “illumination pupil” simply refers to the illumination pupil in the rear focal plane of the micro fly's eye lens 8 or in the vicinity thereof.
  • a quadrupole pupil intensity distribution 20 formed on the illumination pupil has a pair of arc-shaped substantial surface light sources (hereinafter simply referred to as “a” and “a”) spaced apart in the X direction across the optical axis AX. 20a, 20b) and a pair of arcuate substantial surface light sources 20c, 20d spaced apart in the Z direction across the optical axis AX.
  • the X direction in the illumination pupil is the short side direction of the rectangular microlens of the micro fly's eye lens 8 and corresponds to the scanning direction of the wafer W.
  • the Z direction in the illumination pupil is the long side direction of the rectangular microlens of the micro fly's eye lens 8 and corresponds to the scanning orthogonal direction (Y direction on the wafer W) perpendicular to the scanning direction of the wafer W. ing.
  • a rectangular still exposure region ER having a long side along the Y direction and a short side along the X direction is formed on the wafer W.
  • a rectangular illumination area (not shown) is formed on the mask M.
  • the quadrupole pupil intensity distribution formed on the illumination pupil by light incident on one point in the still exposure region ER has substantially the same shape without depending on the position of the incident point.
  • the light intensity of each surface light source constituting the quadrupole pupil intensity distribution may differ depending on the position of the incident point.
  • light incident on peripheral points P2 and P3 in the still exposure region ER forms a quadrupole pupil intensity distribution schematically shown in FIGS. 4 and 5 in the illumination pupil.
  • the surface light source 22a , 22b and 22d are substantially equal to each other, and the light intensity of the surface light source 22c is greater than the light intensity of the other surface light sources.
  • the pupil intensity distribution regarding each point on the wafer W the light of a pair of regions spaced apart in the Z direction (direction corresponding to the scanning orthogonal direction (Y direction on the wafer W)) across the optical axis AX. If the difference in intensity is too large, the pattern printed on the shot area (the peripheral positions corresponding to the peripheral points P2 and P3 in the example shown in FIGS. 4 and 5) may be displaced from the desired position. .
  • a light shielding unit 9 is provided in the pupil intensity distributions 22 and 23 related to the peripheral points P2 and P3, between the pair of surface light sources 22c and 22d and the pair of surface light sources 23c and 23d spaced apart in the Z direction across the optical axis AX. As a means for adjusting the difference in light intensity between the two, a light shielding unit 9 is provided. As shown in FIG.
  • the light shielding unit 9 includes an annular holding member 90, a pair of light shielding members 91 and 92, a rotating shaft 93 attached to both ends of each light shielding member 91 and 92 and extending in the X direction, A drive unit 94 that rotates the rotation shaft 93, a support unit 95 that rotatably supports the rotation shaft 93, and a rotation control system 96 that controls the rotation of the rotation shaft 93 by the drive unit 94 are provided.
  • the drive unit 94 and the support unit 95 are attached to the holding member 90.
  • the light shielding members 91 and 92 have the same plate-like form, and are arranged at an interval in the Z direction across the optical axis AX. More specifically, the light shielding members 91 and 92 are parallel flat plates having a rectangular outer shape extending elongated along the X direction, and are spaced in the Z direction across the optical axis AX as shown in FIG. Are positioned so as to act on the light from the pair of surface light sources 20c and 20d. In other words, the light shielding unit 9 does not act on the pair of surface light sources 20a and 20b spaced apart in the X direction across the optical axis AX in the quadrupole pupil intensity distribution 20 formed on the illumination pupil. .
  • each of the light shielding members 91 and 92 is configured to be rotatable around a rotation axis 93 extending in the short side direction (X direction) of the rectangular unit wavefront dividing surface of the micro fly's eye lens 8.
  • Each of the light shielding members 91 and 92 has a rectangular cross section along the YZ plane, and extends in parallel with the X direction, which is the short side direction of the unit wavefront dividing surface.
  • each of the single light shielding members 97 having the same configuration as the light shielding members 91 and 92 and performing the same operation has a characteristic posture.
  • the center line in the longitudinal direction (X direction) of the light shielding member 97 passes through the optical axis AX
  • the long side direction of the rectangular cross section (cross section along the YZ plane) of the light shielding member 97 is the optical axis AX ( It is set to a posture (hereinafter referred to as “parallel posture”) extending in a direction parallel to the Y direction.
  • the light reaching the center point P 1 in the static exposure region ER on the wafer W that is, the light reaching the center point P 1 ′ of the opening of the mask blind 11
  • the light reaching the peripheral points P2 and P3 in the static exposure region ER on the wafer W that is, the light reaching the peripheral points P2 ′ and P3 ′ of the opening of the mask blind 11 is the end face of the light shielding member 97 on the illumination pupil side. Since the light is incident on the XZ plane at a relatively large incident angle ⁇ , the amount of light blocked by the light blocking member 97 is relatively large.
  • the peripheral point P2 ′ corresponding to the peripheral point P2 in the still exposure region ER is located on the + Z direction side of the opening of the mask blind 11, and the peripheral point P3 in the still exposure region ER. It is assumed that the peripheral point P3 ′ corresponding to is located on the ⁇ Z direction side.
  • FIG. 7 shows only the state where the light reaching the central point P1 ′ and the peripheral point P2 ′ is blocked by the light shielding member 97, but the light reaching the peripheral point P3 ′ is the same as the light reaching the peripheral point P2 ′. It is clear that the light shielding member 97 blocks the light.
  • the light shielding member 97 is set to a posture rotated by + ⁇ around the X axis from the parallel posture (hereinafter referred to as “+ ⁇ rotational posture”).
  • the light reaching the center point P 1 in the static exposure region ER on the wafer W that is, the light reaching the center point P 1 ′ of the opening of the mask blind 11 is relatively controlled by the light shielding member 97.
  • the light reaching the peripheral point P 2 in the still exposure region ER, that is, the light reaching the peripheral point P 2 ′ of the opening of the mask blind 11 is slightly blocked by the light blocking member 97.
  • the light reaching the peripheral point P 3 in the still exposure region ER that is, the light reaching the peripheral point P 3 ′ of the opening of the mask blind 11 is blocked most by the light shielding member 97.
  • the light shielding member 97 is set to a posture rotated by ⁇ around the X axis from the parallel posture, that is, set to a rotational posture of ⁇ , the center point P1 ′ of the opening of the mask blind 11 is reached. A relatively large amount of light is blocked by the light blocking member 97. Further, most of the light reaching the peripheral point P ⁇ b> 2 ′ is blocked by the light blocking member 97, and light reaching the peripheral point P ⁇ b> 3 ′ is slightly blocked by the light blocking member 97.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the dimming action of the light shielding unit composed of a pair of light shielding members.
  • FIG. 10 is a diagram schematically showing the magnitude of the dimming effect exerted on the pair of surface light sources by the light shielding unit of FIG.
  • the first light shielding member 91 is set to a parallel posture
  • the second light shielding member 92 is set to a + ⁇ rotational posture. In this case, as shown in the center of FIG.
  • the dimming action by the first light blocking member 91 on the surface light source 21c on the + Z direction side is slight, and ⁇ Z
  • the dimming effect of the second light blocking member 92 on the direction-side surface light source 21d is relatively large.
  • the magnitude of the dimming action of the light-shielding unit 9 is schematically represented by the width dimension in the Z direction of the hatched area extending in the X direction.
  • the dimming effect by the first light shielding member 91 on the surface light source 22c is relatively large, and the second light shielding on the surface light source 22d.
  • the dimming effect by the member 92 is slight.
  • the dimming action by the first light shielding member 91 on the surface light source 23c is relatively large, and the second light shielding on the surface light source 23d.
  • the dimming effect by the member 92 is the largest.
  • reference symbol B3 indicates the outermost point (see FIG. 2) along the Z direction of the surface light source 20c (21c to 23c), and reference symbol B4 indicates the surface light source 20d (21d to 23d).
  • the outermost point (see FIG. 2) along the Z direction is shown.
  • the outermost point along the X direction of the surface light source 20a (21a to 23a) is denoted by reference numeral B1
  • the outermost point along the X direction of the surface light source 20b (21b to 23b) is denoted by reference numeral B2. Show.
  • the light from the surface light sources 20a (21a to 23a) and the surface light sources 20b (21b to 23b) is not subjected to the dimming action of the light shielding unit 9.
  • the quadrupole pupil intensity distribution related to the center point P1 when the first light shielding member 91 is set to the rotation posture of ⁇ and the second light shielding member 92 is set to the rotation posture of + ⁇ , the quadrupole pupil intensity distribution related to the center point P1.
  • the dimming action by the first light blocking member 91 on the surface light source 21c and the dimming action by the second light blocking member 92 on the surface light source 21d are both relatively large.
  • the first light-shielding member 91 has the largest dimming effect on the surface light source 22c
  • the second light-shielding member 92 has a slight dimming effect on the surface light source 22d.
  • the light reducing action by the first light blocking member 91 on the surface light source 23c is slight, and the light reducing action by the second light blocking member 92 on the surface light source 23d is the largest.
  • the quadrupole pupil intensity distribution related to the center point P1 when the first light shielding member 91 is set to the + ⁇ rotational attitude and the second light shielding member 92 is set to the ⁇ rotational attitude, the quadrupole pupil intensity distribution related to the center point P1.
  • the dimming action by the first light blocking member 91 on the surface light source 21c and the dimming action by the second light blocking member 92 on the surface light source 21d are both relatively large.
  • the quadrupole pupil intensity distribution related to the peripheral point P2 the first light shielding member 91 has a slight dimming effect on the surface light source 22c, and the second light shielding member 92 has the largest dimming effect on the surface light source 22d.
  • the first light shielding member 91 has the largest dimming effect on the surface light source 23c, and the second light shielding member 92 has a slight dimming effect on the surface light source 23d.
  • the first light shielding member 91 is set to an appropriate rotation angle of ⁇ ′ between the rotation posture of ⁇ and the parallel posture
  • the second light shielding member 92 is set between the rotation posture of + ⁇ and the parallel posture.
  • the light intensity difference as shown in FIGS. 4 and 5 can be adjusted.
  • the pupil relating to the peripheral point P2 is shown in FIG.
  • the light from the surface light sources 22 a and 22 b does not receive the dimming action of the light shielding unit 9, and thus the light intensity does not change.
  • the light from the surface light source 22c is subjected to the dimming action of the light shielding unit 9, and its light intensity is relatively reduced. Even if the light from the surface light source 22d is subjected to the dimming action of the light shielding unit 9, its light intensity only slightly decreases.
  • the light intensity of the surface light source 22 c ′ spaced apart in the Z direction is approximately equal to the light intensity of the surface light source 22 d ′.
  • the difference between the light intensity of the surface light source 22c 'and the light intensity of the surface light source 22d' is adjusted to a required light intensity difference.
  • the light from the surface light sources 23a and 23b is not affected by the light-blocking unit 9, and therefore the light intensity does not change. Even if the light from the surface light source 23c is subjected to the dimming action of the light shielding unit 9, the light intensity is only slightly reduced. The light from the surface light source 23d is subjected to the dimming action of the light shielding unit 9, and its light intensity is relatively reduced.
  • the light intensity of the surface light source 23 c ′ spaced apart in the Z direction is approximately equal to the light intensity of the surface light source 23 d ′.
  • the difference between the light intensity of the surface light source 23c 'and the light intensity of the surface light source 23d' is adjusted to a required light intensity difference.
  • the operation of adjusting the difference between the light intensity of the surface light source 22c ′ and the light intensity of the surface light source 22d ′ and the difference between the light intensity of the surface light source 23c ′ and the light intensity of the surface light source 23d ′ to a required light intensity difference is as follows.
  • the measurement is performed based on the measurement result of a pupil intensity distribution measuring device (not shown) that measures the pupil intensity distribution on the pupil plane of the projection optical system PL based on light via the projection optical system PL.
  • the pupil intensity distribution measuring apparatus includes, for example, a CCD imaging unit having an imaging surface disposed at a position optically conjugate with the pupil position of the projection optical system PL, and the pupil intensity relating to each point on the image plane of the projection optical system PL.
  • the distribution (pupil intensity distribution formed on the pupil plane of the projection optical system PL by the light incident on each point) is monitored.
  • the measurement result of the pupil intensity distribution measuring device is supplied to a control unit (not shown).
  • the control unit outputs a command to the rotation control system 96 of the light shielding unit 9 so that the pupil intensity distribution on the pupil plane of the projection optical system PL becomes a desired distribution based on the measurement result of the pupil intensity distribution measuring device.
  • the rotation control system 96 controls the posture of the light shielding members 91 and 92 based on a command from the control unit, and the difference between the light intensity of the surface light source 22c ′ and the light intensity of the surface light source 22d ′ and the light of the surface light source 23c ′.
  • the difference between the intensity and the light intensity of the surface light source 23d ′ is adjusted to a required light intensity difference.
  • the light shielding members 91 and 92 constituting the light shielding unit 9 have a function of shielding light directed to one point in the static exposure region ER on the wafer W, which is the final irradiated surface. Then, each of the light shielding members 91 and 92 shields the light toward the point P3 in the other periphery rather than the light attenuation rate of the light toward the point P2 in one periphery along the Y direction in the still exposure region ER.
  • Rotation posture (first posture) of + ⁇ so that the light attenuation rate by the member is larger, and light attenuation by the light shielding member of the light toward the peripheral point P3 than the light attenuation rate by the light shielding member of the light toward the peripheral point P2 It is configured such that the posture continuously changes between the rotation posture of ⁇ (second posture) where the rate is smaller.
  • the light shielding members 91 and 92 are set to the + ⁇ rotational posture, the light attenuation rate by the light shielding member monotonously increases from the peripheral point P2 toward the peripheral point P3.
  • the light shielding members 91 and 92 are set to the rotation posture of ⁇ , the light attenuation rate by the light shielding member decreases monotonously from the peripheral point P2 toward the peripheral point P3.
  • the postures of the pair of light shielding members 91 and 92 are controlled independently from each other between the + ⁇ rotation posture and the ⁇ rotation posture. Accordingly, as is apparent from FIG. 10 to FIG.
  • the light shielding unit 9 has various light attenuation rate characteristics in which the light attenuation rate varies according to various modes along the Y direction in the still exposure region ER. Realize.
  • the light shielding unit 9 is different from the first point on the irradiated surface with respect to the first pupil intensity distribution related to the light flux reaching the first point (for example, the peripheral point P2) on the irradiated surface. It can be regarded as a variable unit that makes the second pupil intensity distribution relating to the light beam reaching the two points (for example, the peripheral point P3) variable.
  • the illumination optical system (2 to 12) of the present embodiment has various attenuation rate characteristics in which the attenuation rate varies according to various modes along the Y direction in the static exposure region ER of the wafer W.
  • the light-shielding unit 9 which implement
  • the light intensity difference between a pair of regions separated from each other in the example of FIGS. 4 and 5, between the pair of surface light sources 22c and 22d and between the pair of surface light sources 23c and 23d) can be adjusted. .
  • the light in a pair of regions spaced apart in the Y direction across the optical axis AX in the pupil intensity distribution for each point in the still exposure region ER on the wafer W.
  • the illumination optical system (2 to 12) that adjusts the intensity difference, it is possible to perform good exposure under appropriate illumination conditions according to the fine pattern of the mask M, and thus to expose the fine pattern of the mask M.
  • the entire area can be faithfully transferred onto the wafer W with a desired line width at a desired position.
  • the light amount distribution on the wafer (irradiated surface) W is affected by, for example, the dimming action (adjusting action) of the light shielding unit 9.
  • the illuminance distribution in the still exposure region ER or the shape of the still exposure region (illumination region) ER can be changed as necessary by the action of the light quantity distribution adjusting unit having a known configuration.
  • the light quantity distribution adjusting unit for changing the illuminance distribution configurations described in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2001-313250 and 2002-1000056 (and US Pat. Nos. 6,771,350 and 6927836 corresponding thereto). And techniques can be used.
  • the configuration and method described in the pamphlet of International Patent Publication No. WO2005 / 048326 (and the corresponding US Patent Publication No. 2007/0014112) are used. Can do.
  • the teachings of U.S. Pat. Nos. 6,771,350 and 6927836, and U.S. Patent Publication No. 2007/0014112 are incorporated herein by reference.
  • the pair of light shielding members 91 and 92 of the light shielding unit 9 is configured to continuously change the posture between the + ⁇ rotation posture and the ⁇ rotation posture.
  • the present invention is not limited to this, and the pair of light shielding members 91 and 92 is provided between, for example, a first rotational attitude between a + ⁇ rotational attitude and a parallel attitude, and a ⁇ rotational attitude and a parallel attitude. It can also be configured such that the posture is continuously changed between the second rotational posture.
  • the pair of light shielding members 91 and 92 may be configured to be switchable between a + ⁇ rotation posture and a ⁇ rotation posture, or a plurality of between the + ⁇ rotation posture and the ⁇ rotation posture. It may be configured to be switchable between different postures.
  • the light shielding unit 9 can be constituted by a single light shielding member.
  • the single light shielding member may be configured to continuously change the attitude between the + ⁇ rotation attitude and the ⁇ rotation attitude.
  • the + ⁇ rotation attitude and the parallel attitude may be changed.
  • the posture may be continuously changed between a first rotational posture in between and a second rotational posture between a rotational posture of ⁇ and a parallel posture.
  • a single light shielding member may be configured to be switchable between a + ⁇ rotation posture and a ⁇ rotation posture, or a plurality of postures between a + ⁇ rotation posture and a ⁇ rotation posture. It may be configured to be switchable between.
  • the dimming member that diminishes light directed to one point on the irradiated surface is one point in one periphery along the predetermined direction (Y direction in the above-described embodiment) (
  • the dimming rate of the light dimming member due to the light dimming member toward one point (P3 or P2 in the above-mentioned embodiment) in the other periphery rather than the dimming rate due to the dimming member of light toward P2 or P3).
  • the first posture in the above-described embodiment, for example, + ⁇ or ⁇ rotation posture
  • the second posture for example, the rotation posture of ⁇ or + ⁇ in the above-described embodiment
  • the dimming member has a first dimension along a first direction that is a direction crossing the optical axis AX of the illumination optical system (in the above-described embodiment, the short side direction of the rectangular cross section of the light shielding member).
  • a dimension that is larger than the first dimension and that is along a second direction orthogonal to the first direction (in the above-described embodiment, the long side direction of the rectangular cross section of the light shielding member). It has a second dimension and is rotatable about an axis perpendicular to the first direction and the second direction (in the above-described embodiment, around the axis in the X direction).
  • the pair of light shielding members 91 and 92 that can be regarded as a light reducing member uses light that completely shields light, that is, the light transmittance is 0. And a predetermined transmittance smaller than 100%.
  • the pair of light shielding members 91 and 92 of the light shielding unit 9 is configured to change the posture.
  • the present invention is not limited to this, and the light shielding members 91 and 92 are fixedly installed in the rotational attitude of + ⁇ (or ⁇ ) and the rotational attitude of ⁇ (or + ⁇ ), or + ⁇ (or ⁇ ) May be fixedly installed in a first rotation posture between the rotation posture and the parallel posture, and in a second rotation posture between the rotation posture and the parallel posture of ⁇ (or + ⁇ ).
  • the light shielding unit 9 may be constituted by a single light shielding member, and this single light shielding member may be fixedly installed in an appropriate rotational posture between the rotational posture of + ⁇ and the rotational posture of ⁇ .
  • the dimming member that diminishes light directed to one point on the irradiated surface is one point in one periphery along the predetermined direction (Y direction in the above-described embodiment)
  • the dimming rate of the light dimming member due to the light dimming member toward one point (P3 or P2 in the above-mentioned embodiment) in the other periphery rather than the dimming rate due to the dimming member of light toward P2 or P3 It is important that they are arranged in such a posture as to be larger (rotation posture in the above-described embodiment).
  • the dimming member has a first dimension along a first direction that is a direction crossing the optical axis AX of the illumination optical system (in the above-described embodiment, the short side direction of the rectangular cross section of the light shielding member). And a dimension that is larger than the first dimension and that is along a second direction orthogonal to the first direction (in the above-described embodiment, the long side direction of the rectangular cross section of the light shielding member). A second dimension.
  • the light shielding unit 9 including the pair of light shielding members 91 and 92 is disposed immediately after the formation surface of the quadrupole pupil intensity distribution 20.
  • the present invention is not limited to this, and a light shielding unit 9 made up of a required number of light shielding members may be arranged as necessary.
  • the longitudinal direction of the light shielding members 91 and 92 constituting the light shielding unit 9 is arranged along the short side direction (X direction) of the rectangular unit wavefront dividing surface of the micro fly's eye lens 8. ing.
  • the present invention is not limited to this, and the light shielding member may be disposed with the longitudinal direction slightly inclined with respect to the short side direction of the unit wavefront dividing surface.
  • the light shielding unit 9 is configured by the light shielding members 91 and 92 having a rectangular outer shape and a plane-parallel plate configuration.
  • the present invention is not limited to this, and various forms are possible for the specific configuration of the light shielding member. That is, various forms are possible for the outer shape, the number, the arrangement, and the like of the light shielding members constituting the light shielding unit 9.
  • the operational effects of the present invention are described by taking, as an example, modified illumination in which a quadrupole pupil intensity distribution is formed on the illumination pupil, that is, quadrupole illumination.
  • the present invention is not limited to quadrupole illumination.
  • annular illumination in which an annular pupil intensity distribution is formed multipolar illumination in which a multipolar pupil intensity distribution other than quadrupole is formed, and the like.
  • the light shielding member of the light shielding unit 9 is arranged immediately after the rear focal plane of the micro fly's eye lens 8 or the illumination pupil in the vicinity thereof.
  • the present invention is not limited to this, and the light shielding member can be disposed immediately before the rear focal plane of the micro fly's eye lens 8 or the illumination pupil in the vicinity thereof.
  • the light is blocked immediately before or immediately after another illumination pupil behind the micro fly's eye lens 8, for example, immediately before or immediately after the illumination pupil between the front lens group 12a and the rear lens group 12b of the imaging optical system 12. Members can also be placed.
  • the light shielding member is disposed at the position of the illumination pupil, since the light shielding member has a width dimension along the optical axis direction, it can be considered that the light shielding member is disposed immediately before and after the illumination pupil. .
  • the exposure apparatus of the above-described embodiment is manufactured by assembling various subsystems including the respective constituent elements recited in the claims of the present application so as to maintain predetermined mechanical accuracy, electrical accuracy, and optical accuracy. Is done.
  • various optical systems are adjusted to achieve optical accuracy
  • various mechanical systems are adjusted to achieve mechanical accuracy
  • various electrical systems are Adjustments are made to achieve electrical accuracy.
  • the assembly process from the various subsystems to the exposure apparatus includes mechanical connection, electrical circuit wiring connection, pneumatic circuit piping connection and the like between the various subsystems. Needless to say, there is an assembly process for each subsystem before the assembly process from the various subsystems to the exposure apparatus. When the assembly process of the various subsystems to the exposure apparatus is completed, comprehensive adjustment is performed to ensure various accuracies as the entire exposure apparatus.
  • the exposure apparatus is preferably manufactured in a clean room where the temperature, cleanliness, etc. are controlled.
  • FIG. 15 is a flowchart showing a manufacturing process of a semiconductor device.
  • a metal film is vapor-deposited on a wafer W to be a semiconductor device substrate (step S40), and a photoresist, which is a photosensitive material, is applied on the vapor-deposited metal film.
  • Step S42 the pattern formed on the mask (reticle) M is transferred to each shot area on the wafer W (step S44: exposure process), and the transfer of the wafer W after the transfer is completed.
  • step S46 development process
  • step S48 processing step
  • the resist pattern is a photoresist layer in which unevenness having a shape corresponding to the pattern transferred by the exposure apparatus of the above-described embodiment is generated, and the recess penetrates the photoresist layer. is there.
  • the surface of the wafer W is processed through this resist pattern.
  • the processing performed in step S48 includes, for example, at least one of etching of the surface of the wafer W or film formation of a metal film or the like.
  • the exposure apparatus of the above-described embodiment performs pattern transfer using the wafer W coated with the photoresist as the photosensitive substrate, that is, the plate P.
  • FIG. 16 is a flowchart showing a manufacturing process of a liquid crystal device such as a liquid crystal display element. As shown in FIG. 16, in the liquid crystal device manufacturing process, a pattern formation process (step S50), a color filter formation process (step S52), a cell assembly process (step S54), and a module assembly process (step S56) are sequentially performed.
  • a pattern formation process step S50
  • a color filter formation process step S52
  • step S54 cell assembly process
  • step S56 module assembly process
  • a predetermined pattern such as a circuit pattern and an electrode pattern is formed on the glass substrate coated with a photoresist as the plate P using the exposure apparatus of the above-described embodiment.
  • an exposure process for transferring the pattern to the photoresist layer using the exposure apparatus of the above-described embodiment and development of the plate P to which the pattern is transferred, that is, development of the photoresist layer on the glass substrate are performed.
  • a developing step for generating a photoresist layer having a shape corresponding to the pattern and a processing step for processing the surface of the glass substrate through the developed photoresist layer.
  • step S52 a large number of sets of three dots corresponding to R (Red), G (Green), and B (Blue) are arranged in a matrix or three R, G, and B A color filter is formed by arranging a plurality of stripe filter sets in the horizontal scanning direction.
  • a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is assembled using the glass substrate on which the predetermined pattern is formed in step S50 and the color filter formed in step S52. Specifically, for example, a liquid crystal panel is formed by injecting liquid crystal between a glass substrate and a color filter.
  • various components such as an electric circuit and a backlight for performing the display operation of the liquid crystal panel are attached to the liquid crystal panel assembled in step S54.
  • the present invention is not limited to application to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device, for example, an exposure apparatus for a display device such as a liquid crystal display element formed on a square glass plate or a plasma display, It can also be widely applied to an exposure apparatus for manufacturing various devices such as an image sensor (CCD or the like), a micromachine, a thin film magnetic head, and a DNA chip. Furthermore, the present invention can also be applied to an exposure process (exposure apparatus) when manufacturing a mask (photomask, reticle, etc.) on which mask patterns of various devices are formed using a photolithography process.
  • an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device for example, an exposure apparatus for a display device such as a liquid crystal display element formed on a square glass plate or a plasma display
  • various devices such as an image sensor (CCD or the like), a micromachine, a thin film magnetic head, and a DNA chip.
  • the present invention can also be applied to an exposure process (exposure apparatus) when manufacturing a mask (photomask,
  • ArF excimer laser light (wavelength: 193 nm) or KrF excimer laser light (wavelength: 248 nm) is used as the exposure light.
  • the present invention is not limited to this, and other suitable laser light sources.
  • the present invention can also be applied to an F 2 laser light source that supplies laser light having a wavelength of 157 nm.
  • the present invention is applied to a step-and-scan type exposure apparatus that scans and exposes the pattern of the mask M on the shot area of the wafer W.
  • the present invention is not limited to this, and the present invention can also be applied to a step-and-repeat type exposure apparatus that repeats the operation of collectively exposing the pattern of the mask M to each exposure region of the wafer W.
  • the present invention is applied to the illumination optical system that illuminates the mask (or wafer) in the exposure apparatus.
  • the present invention is not limited to this, and an object other than the mask (or wafer) is used.
  • the present invention can also be applied to a general illumination optical system that illuminates the irradiation surface.
  • Light Source 3 Diffractive Optical Element 4 Afocal Lens 7 Zoom Lens 8 Micro Fly Eye Lens (Optical Integrator) 9 light shielding units 91 and 92 light shielding member 10 condenser optical system 11 mask blind 12 imaging optical system M mask MS mask stage PL projection optical system AS aperture stop W wafer WS wafer stage

Abstract

　光源（１）からの光で被照射面（Ｍ；Ｗ）を照明する照明光学系は、オプティカルインテグレータ（８）を有し、このオプティカルインテグレータよりも後側の照明瞳に瞳強度分布を形成する分布形成光学系（３，４，７，８）と、照明瞳の直前または直後の位置に配置されて、被照射面上の１点に向かう光を減光する減光部材（９；９１，９２）とを備えている。減光部材は、被照射面の所定方向（Ｙ方向）に沿った一方の周辺における１点に向かう光の減光部材による減光率よりも他方の周辺における１点に向かう光の減光部材による減光率の方が大きいような姿勢で配置されている。

Description

照明光学系、露光装置、およびデバイス製造方法
　本発明は、照明光学系、露光装置、およびデバイス製造方法に関する。さらに詳細には、本発明は、例えば半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のデバイスをリソグラフィー工程で製造するための露光装置に好適な照明光学系に関するものである。
　この種の典型的な露光装置においては、光源から射出された光が、オプティカルインテグレータとしてのフライアイレンズを介して、多数の光源からなる実質的な面光源としての二次光源（一般には照明瞳における所定の光強度分布）を形成する。以下、照明瞳での光強度分布を、「瞳強度分布」という。また、照明瞳とは、照明瞳と被照射面（露光装置の場合にはマスクまたはウェハ）との間の光学系の作用によって、被照射面が照明瞳のフーリエ変換面となるような位置として定義される。
　二次光源からの光は、コンデンサーレンズにより集光された後、所定のパターンが形成されたマスクを重畳的に照明する。マスクを透過した光は投影光学系を介してウェハ上に結像し、ウェハ上にはマスクパターンが投影露光（転写）される。マスクに形成されたパターンは高集積化されており、この微細パターンをウェハ上に正確に転写するにはウェハ上において均一な照度分布を得ることが不可欠である。
　マスクの微細パターンをウェハ上に正確に転写するために、例えば輪帯状や複数極状（２極状、４極状など）の瞳強度分布を形成し、投影光学系の焦点深度や解像力を向上させる技術が提案されている（特許文献１を参照）。
米国特許公開第２００６／００５５８３４号公報
　照明瞳に形成される瞳強度分布の形状にかかわらず、最終的な被照射面としてのウェハ上の各点に関する瞳強度分布において光軸を挟んで所定方向に間隔を隔てた一対の領域の光強度の差が大き過ぎると、パターンが所望の位置から位置ずれして焼き付けられる恐れがある。
　本発明は、被照射面上の各点に関する瞳強度分布において光軸を挟んで所定方向に間隔を隔てた一対の領域の光強度差を調整することのできる照明光学系を提供することを目的とする。また、本発明は、被照射面上の各点に関する瞳強度分布において光軸を挟んで所定方向に間隔を隔てた一対の領域の光強度差を調整する照明光学系を用いて、適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことのできる露光装置を提供することを目的とする。
　前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、光源からの光で被照射面を照明する照明光学系において、
　オプティカルインテグレータを有し、該オプティカルインテグレータよりも後側の照明瞳に瞳強度分布を形成する分布形成光学系と、
　前記照明瞳の直前または直後の位置に配置されて、前記被照射面上の１点に向かう光を減光する減光部材とを備え、
　前記減光部材は、前記被照射面の所定方向に沿った一方の周辺における１点に向かう光の前記減光部材による減光率よりも他方の周辺における１点に向かう光の前記減光部材による減光率の方が大きいような姿勢で配置されていることを特徴とする照明光学系を提供する。
　本発明の第２形態では、光源からの光で被照射面を照明する照明光学系において、
　オプティカルインテグレータを有し、該オプティカルインテグレータよりも後側の照明瞳に瞳強度分布を形成する分布形成光学系と、
　前記照明瞳の直前または直後の位置に配置されて、前記照明光学系の光軸を横切る方向である第１の方向に沿った第１の寸法と、該第１の寸法よりも大きな寸法であって前記第１の方向と直交する第２の方向に沿った寸法である第２の寸法とを有する減光部材とを備え、
　前記第２の方向は前記照明光学系の前記光軸と交差することを特徴とする照明光学系を提供する。
　本発明の第３形態では、光源からの光で被照射面を照明する照明光学系において、
　オプティカルインテグレータを有し、該オプティカルインテグレータよりも後側の照明瞳に瞳強度分布を形成する分布形成光学系と、
　前記照明瞳の直前または直後の位置に配置されて、前記被照射面上の１点に向かう光を減光する減光部材とを備え、
　前記減光部材は、前記被照射面の所定方向に沿った一方の周辺における１点に向かう光の前記減光部材による減光率よりも他方の周辺における１点に向かう光の前記減光部材による減光率の方が大きいような第１の姿勢と、前記一方の周辺における前記１点に向かう光の前記減光部材による減光率よりも前記他方の周辺における前記１点に向かう光の前記減光部材による減光率の方が小さいような第２の姿勢との間で切り換え可能に構成されていることを特徴とする照明光学系を提供する。
　本発明の第４形態では、光源からの光で被照射面を照明する照明光学系において、
　オプティカルインテグレータを有し、該オプティカルインテグレータよりも後側の照明瞳に瞳強度分布を形成する分布形成光学系と、
　前記照明瞳の直前または直後の位置に配置されて、前記照明光学系の光軸を横切る方向である第１の方向に沿った第１の寸法と、該第１の寸法よりも大きな寸法であって前記第１の方向と直交する第２の方向に沿った寸法である第２の寸法とを有し、前記第１および前記第２の方向と直交する軸廻りに回転可能な減光部材とを備えることを特徴とする照明光学系を提供する。
　本発明の第５形態では、光源からの光で被照射面を照明する照明光学系において、
　オプティカルインテグレータを有し、該オプティカルインテグレータよりも後側の照明瞳に瞳強度分布を形成する分布形成光学系と、
　前記被照射面上の第１の点に到達する光束に関する第１の瞳強度分布に対して、前記被照射面上の前記第１の点とは異なる第２の点に到達する光束に関する第２の瞳強度分布を可変とする可変部とを備えることを特徴とする照明光学系を提供する。
　本発明の第６形態では、所定のパターンを照明するための第１形態、第２形態、第３形態、第４形態、または第５形態の照明光学系を備え、前記所定のパターンを感光性基板に露光することを特徴とする露光装置を提供する。
　本発明の第７形態では、第６形態の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、
　前記所定のパターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成する現像工程と、
　前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工する加工工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法を提供する。
　本発明の一態様にしたがう照明光学系は、オプティカルインテグレータよりも後側の照明瞳の直前または直後の位置に配置されて被照射面上の１点に向かう光を減光する減光部材を備えている。この減光部材は、被照射面の所定方向に沿った一方の周辺における１点に向かう光の減光部材による減光率よりも他方の周辺における１点に向かう光の減光部材による減光率の方が大きいような第１の姿勢と、一方の周辺における上記１点に向かう光の減光部材による減光率よりも他方の周辺における上記１点に向かう光の減光部材による減光率の方が小さいような第２の姿勢との間で姿勢が変化するように構成されている。
　この場合、減光部材は、後述するように、被照射面の所定方向に沿って減光率が様々な態様にしたがって変化する多様な減光率特性を実現する。したがって、上述の態様にしたがう照明光学系では、減光部材の多様な減光作用により、被照射面上の各点に関する瞳強度分布において光軸を挟んで所定方向に間隔を隔てた一対の領域の光強度差を調整することができる。また、本発明の露光装置では、被照射面上の各点に関する瞳強度分布において光軸を挟んで所定方向に間隔を隔てた一対の領域の光強度差を調整する照明光学系を用いて、適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことができ、ひいては良好なデバイスを製造することができる。
本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。 照明瞳に形成される４極状の二次光源を示す図である。 ウェハ上に形成される矩形状の静止露光領域を示す図である。 静止露光領域内の周辺点Ｐ２に入射する光が形成する４極状の瞳強度分布の性状を説明する図である。 静止露光領域内の周辺点Ｐ３に入射する光が形成する４極状の瞳強度分布の性状を説明する図である。 遮光ユニットの構成を概略的に示す図である。 各遮光部材の基本的な作用を説明する第１の図である。 各遮光部材の基本的な作用を説明する第２の図である。 第１遮光部材を平行姿勢に設定し第２遮光部材を＋θの回転姿勢に設定したときの遮光ユニットの減光作用を説明する図である。 図９の遮光ユニットが一対の面光源に及ぼす減光作用の大きさを模式的に示す図である。 第１遮光部材を－θの回転姿勢に設定し第２遮光部材を＋θの回転姿勢に設定したときに遮光ユニットが一対の面光源に及ぼす減光作用の大きさを模式的に示す図である。 第１遮光部材を＋θの回転姿勢に設定し第２遮光部材を－θの回転姿勢に設定したときに遮光ユニットが一対の面光源に及ぼす減光作用の大きさを模式的に示す図である。 周辺点Ｐ２に関する瞳強度分布が遮光ユニットにより調整される様子を模式的に示す図である。 周辺点Ｐ３に関する瞳強度分布が遮光ユニットにより調整される様子を模式的に示す図である。 半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。 液晶表示素子等の液晶デバイスの製造工程を示すフローチャートである。
　本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。図１において、感光性基板であるウェハＷの露光面（転写面）の法線方向に沿ってＺ軸を、ウェハＷの露光面内において図１の紙面に平行な方向にＹ軸を、ウェハＷの露光面内において図１の紙面に垂直な方向にＸ軸をそれぞれ設定している。
　図１を参照すると、本実施形態の露光装置では、光源１から露光光（照明光）が供給される。光源１として、たとえば１９３ｎｍの波長の光を供給するＡｒＦエキシマレーザ光源や２４８ｎｍの波長の光を供給するＫｒＦエキシマレーザ光源などを用いることができる。光源１から射出された光束は、整形光学系２により所要の断面形状の光束に変換された後、例えば輪帯照明用の回折光学素子３を介して、アフォーカルレンズ４に入射する。
　アフォーカルレンズ４は、その前側焦点位置と回折光学素子３の位置とがほぼ一致し且つその後側焦点位置と図中破線で示す所定面５の位置とがほぼ一致するように設定されたアフォーカル系（無焦点光学系）である。回折光学素子３は、基板に露光光（照明光）の波長程度のピッチを有する段差を形成することによって構成され、入射ビームを所望の角度に回折する作用を有する。具体的には、輪帯照明用の回折光学素子３は、矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合に、ファーフィールド（またはフラウンホーファー回折領域）に輪帯状の光強度分布を形成する機能を有する。
　したがって、回折光学素子３に入射したほぼ平行光束は、アフォーカルレンズ４の瞳面に輪帯状の光強度分布を形成した後、輪帯状の角度分布でアフォーカルレンズ４から射出される。アフォーカルレンズ４を介した光は、σ値（σ値＝照明光学系のマスク側開口数／投影光学系のマスク側開口数）可変用のズームレンズ７を介して、オプティカルインテグレータとしてのマイクロフライアイレンズ（またはフライアイレンズ）８に入射する。マイクロフライアイレンズ８は、例えば縦横に且つ稠密に配列された多数の正屈折力を有する微小レンズからなる光学素子であって、平行平面板にエッチング処理を施して微小レンズ群を形成することによって構成されている。
　マイクロフライアイレンズを構成する各微小レンズは、フライアイレンズを構成する各レンズエレメントよりも微小である。また、マイクロフライアイレンズは、互いに隔絶されたレンズエレメントからなるフライアイレンズとは異なり、多数の微小レンズ（微小屈折面）が互いに隔絶されることなく一体的に形成されている。しかしながら、正屈折力を有するレンズ要素が縦横に配置されている点でマイクロフライアイレンズはフライアイレンズと同じ波面分割型のオプティカルインテグレータである。このようなマイクロフライアイレンズ８の構成および作用は、例えば米国特許第６７４１３９４号公報に開示されている。なお、マイクロフライアイレンズ８として、例えばシリンドリカルマイクロフライアイレンズを用いることもできる。シリンドリカルマイクロフライアイレンズの構成および作用は、例えば米国特許第６９１３３７３号公報に開示されている。ここでは、米国特許第６７４１３９４号公報および第６９１３３７３号公報の教示を参照として援用する。
　所定面５の位置はズームレンズ７の前側焦点位置またはその近傍に配置され、マイクロフライアイレンズ８の入射面はズームレンズ７の後側焦点位置またはその近傍に配置されている。換言すると、ズームレンズ７は、所定面５とマイクロフライアイレンズ８の入射面とを実質的にフーリエ変換の関係に配置し、ひいてはアフォーカルレンズ４の瞳面とマイクロフライアイレンズ８の入射面とを光学的にほぼ共役に配置している。
　したがって、マイクロフライアイレンズ８の入射面上には、アフォーカルレンズ４の瞳面と同様に、たとえば光軸ＡＸを中心とした輪帯状の照野が形成される。この輪帯状の照野の全体形状は、ズームレンズ７の焦点距離に依存して相似的に変化する。マイクロフライアイレンズ８における各微小レンズの入射面（すなわち単位波面分割面）は、例えばＺ方向に沿って長辺を有し且つＸ方向に沿って短辺を有する矩形状であって、マスクＭ上において形成すべき照明領域の形状（ひいてはウェハＷ上において形成すべき露光領域の形状）と相似な矩形状である。
　マイクロフライアイレンズ８に入射した光束は二次元的に分割され、その後側焦点面またはその近傍の位置（ひいては照明瞳の位置）には、マイクロフライアイレンズ８の入射面に形成される照野とほぼ同じ光強度分布を有する二次光源、すなわち光軸ＡＸを中心とした輪帯状の実質的な面光源からなる二次光源（瞳強度分布）が形成される。マイクロフライアイレンズ８の後側焦点面またはその近傍には、遮光ユニット９が配置されている。遮光ユニット９の構成および作用については後述する。
　また、マイクロフライアイレンズ８の後側焦点面またはその近傍には、必要に応じて、輪帯状の二次光源に対応した輪帯状の開口部（光透過部）を有する照明開口絞り（不図示）が配置されている。照明開口絞りは、照明光路に対して挿脱自在に構成され、且つ大きさおよび形状の異なる開口部を有する複数の開口絞りと切り換え可能に構成されている。開口絞りの切り換え方式として、たとえば周知のターレット方式やスライド方式などを用いることができる。照明開口絞りは、後述する投影光学系ＰＬの入射瞳面と光学的にほぼ共役な位置に配置され、二次光源の照明に寄与する範囲を規定する。
　マイクロフライアイレンズ８および遮光ユニット９を経た光は、コンデンサー光学系１０を介して、マスクブラインド１１を重畳的に照明する。こうして、照明視野絞りとしてのマスクブラインド１１には、マイクロフライアイレンズ８の微小レンズの形状と焦点距離とに応じた矩形状の照野が形成される。マスクブラインド１１の矩形状の開口部（光透過部）を経た光は、前側レンズ群１２ａと後側レンズ群１２ｂとからなる結像光学系１２を介して、所定のパターンが形成されたマスクＭを重畳的に照明する。すなわち、結像光学系１２は、マスクブラインド１１の矩形状開口部の像をマスクＭ上に形成することになる。
　マスクステージＭＳ上に保持されたマスクＭには転写すべきパターンが形成されており、パターン領域全体のうちＹ方向に沿って長辺を有し且つＸ方向に沿って短辺を有する矩形状（スリット状）のパターン領域が照明される。マスクＭのパターン領域を透過した光は、投影光学系ＰＬを介して、ウェハステージＷＳ上に保持されたウェハ（感光性基板）Ｗ上にマスクパターンの像を形成する。すなわち、マスクＭ上での矩形状の照明領域に光学的に対応するように、ウェハＷ上においてもＹ方向に沿って長辺を有し且つＸ方向に沿って短辺を有する矩形状の静止露光領域（実効露光領域）にパターン像が形成される。
　こうして、いわゆるステップ・アンド・スキャン方式にしたがって、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと直交する平面（ＸＹ平面）内において、Ｘ方向（走査方向）に沿ってマスクステージＭＳとウェハステージＷＳとを、ひいてはマスクＭとウェハＷとを同期的に移動（走査）させることにより、ウェハＷ上には静止露光領域のＹ方向寸法に等しい幅を有し且つウェハＷの走査量（移動量）に応じた長さを有するショット領域（露光領域）に対してマスクパターンが走査露光される。
　本実施形態では、上述したように、マイクロフライアイレンズ８により形成される二次光源を光源として、照明光学系（２～１２）の被照射面に配置されるマスクＭをケーラー照明する。このため、二次光源が形成される位置は投影光学系ＰＬの開口絞りＡＳの位置と光学的に共役であり、二次光源の形成面を照明光学系（２～１２）の照明瞳面と呼ぶことができる。典型的には、照明瞳面に対して被照射面（マスクＭが配置される面、または投影光学系ＰＬを含めて照明光学系と考える場合にはウェハＷが配置される面）が光学的なフーリエ変換面となる。
　なお、瞳強度分布とは、照明光学系（２～１２）の照明瞳面または当該照明瞳面と光学的に共役な面における光強度分布（輝度分布）である。マイクロフライアイレンズ８による波面分割数が比較的大きい場合、マイクロフライアイレンズ８の入射面に形成される大局的な光強度分布と、二次光源全体の大局的な光強度分布（瞳強度分布）とが高い相関を示す。このため、マイクロフライアイレンズ８の入射面および当該入射面と光学的に共役な面における光強度分布についても瞳強度分布と称することができる。図１の構成において、回折光学素子３、アフォーカルレンズ４、ズームレンズ７、およびマイクロフライアイレンズ８は、マイクロフライアイレンズ８よりも後側の照明瞳に瞳強度分布を形成する分布形成光学系を構成している。
　輪帯照明用の回折光学素子３に代えて、複数極照明（２極照明、４極照明、８極照明など）用の回折光学素子（不図示）を照明光路中に設定することによって、複数極照明を行うことができる。複数極照明用の回折光学素子は、矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合に、ファーフィールドに複数極状（２極状、４極状、８極状など）の光強度分布を形成する機能を有する。したがって、複数極照明用の回折光学素子を介した光束は、マイクロフライアイレンズ８の入射面に、たとえば光軸ＡＸを中心とした複数の所定形状（円弧状、円形状など）の照野からなる複数極状の照野を形成する。その結果、マイクロフライアイレンズ８の後側焦点面またはその近傍にも、その入射面に形成された照野と同じ複数極状の二次光源が形成される。
　また、輪帯照明用の回折光学素子３に代えて、円形照明用の回折光学素子（不図示）を照明光路中に設定することによって、通常の円形照明を行うことができる。円形照明用の回折光学素子は、矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合に、ファーフィールドに円形状の光強度分布を形成する機能を有する。したがって、円形照明用の回折光学素子を介した光束は、マイクロフライアイレンズ８の入射面に、たとえば光軸ＡＸを中心とした円形状の照野を形成する。その結果、マイクロフライアイレンズ８の後側焦点面またはその近傍にも、その入射面に形成された照野と同じ円形状の二次光源が形成される。また、輪帯照明用の回折光学素子３に代えて、適当な特性を有する回折光学素子（不図示）を照明光路中に設定することによって、様々な形態の変形照明を行うことができる。回折光学素子３の切り換え方式として、たとえば周知のターレット方式やスライド方式などを用いることができる。なお、このような回折光学素子としては、例えば米国特許第５８５０３００号公報および米国特許公開第２００８／００７４７４６号公報に記載されている。ここでは、米国特許第５８５０３００号公報および米国特許公開第２００８／００７４７４６号公報の教示を参照として援用する。
　以下の説明では、本実施形態の作用効果の理解を容易にするために、マイクロフライアイレンズ８の後側焦点面またはその近傍の照明瞳には、図２に示すような４極状の瞳強度分布（二次光源）２０が形成されるものとする。また、遮光ユニット９として、一対の遮光部材９１および９２が、４極状の瞳強度分布２０の形成面の直後に配置されているものとする。また、以下の説明において単に「照明瞳」という場合には、マイクロフライアイレンズ８の後側焦点面またはその近傍の照明瞳を指すものとする。
　図２を参照すると、照明瞳に形成される４極状の瞳強度分布２０は、光軸ＡＸを挟んでＸ方向に間隔を隔てた一対の円弧状の実質的な面光源（以下、単に「面光源」という）２０ａ，２０ｂと、光軸ＡＸを挟んでＺ方向に間隔を隔てた一対の円弧状の実質的な面光源２０ｃ，２０ｄとを有する。なお、照明瞳におけるＸ方向はマイクロフライアイレンズ８の矩形状の微小レンズの短辺方向であって、ウェハＷの走査方向に対応している。また、照明瞳におけるＺ方向は、マイクロフライアイレンズ８の矩形状の微小レンズの長辺方向であって、ウェハＷの走査方向と直交する走査直交方向（ウェハＷ上におけるＹ方向）に対応している。
　ウェハＷ上には、図３に示すように、Ｙ方向に沿って長辺を有し且つＸ方向に沿って短辺を有する矩形状の静止露光領域ＥＲが形成され、この静止露光領域ＥＲに対応するように、マスクＭ上には矩形状の照明領域（不図示）が形成される。ここで、静止露光領域ＥＲ内の１点に入射する光が照明瞳に形成する４極状の瞳強度分布は、入射点の位置に依存することなく、互いにほぼ同じ形状を有する。しかしながら、４極状の瞳強度分布を構成する各面光源の光強度は、入射点の位置に依存して異なる場合がある。
　比較的単純な一例として、静止露光領域ＥＲ内の周辺の点Ｐ２，Ｐ３に入射する光が、図４，図５に模式的に示す４極状の瞳強度分布を照明瞳にそれぞれ形成する場合について考える。すなわち、静止露光領域ＥＲ内の中心点Ｐ１から＋Ｙ方向に間隔を隔てた周辺の点Ｐ２に入射する光が形成する４極状の瞳強度分布２２では、図４に示すように、面光源２２ａ，２２ｂおよび２２ｄの光強度が互いにほぼ等しく、面光源２２ｃの光強度は他の面光源の光強度よりも大きいものとする。
　また、静止露光領域ＥＲ内の中心点Ｐ１から－Ｙ方向に間隔を隔てた周辺の点Ｐ３に入射する光が形成する４極状の瞳強度分布２３では、図５に示すように、面光源２３ａ，２３ｂおよび２３ｃの光強度が互いにほぼ等しく、面光源２３ｄの光強度は他の面光源の光強度よりも大きいものとする。このように、ウェハＷ上の各点に関する瞳強度分布において光軸ＡＸを挟んでＺ方向（走査直交方向（ウェハＷ上におけるＹ方向）に対応する方向）に間隔を隔てた一対の領域の光強度の差が大き過ぎると、ショット領域（図４および図５に示す例の場合には周辺点Ｐ２，Ｐ３に対応する周辺の位置）に焼き付けられるパターンが所望の位置から位置ずれする恐れがある。
　本実施形態では、周辺点Ｐ２，Ｐ３に関する瞳強度分布２２，２３において光軸ＡＸを挟んでＺ方向に間隔を隔てた一対の面光源２２ｃと２２ｄとの間および一対の面光源２３ｃと２３ｄとの間の光強度の差を調整するための調整手段として、遮光ユニット９を備えている。遮光ユニット９は、図６に示すように、円環状の保持部材９０と、一対の遮光部材９１，９２と、各遮光部材９１，９２の両端に取り付けられてＸ方向に延びる回転軸９３と、回転軸９３を回転させる駆動部９４と、回転軸９３を回転自在に支持する支持部９５と、駆動部９４による回転軸９３の回転を制御する回転制御系９６とを備えている。
　なお、駆動部９４および支持部９５は、保持部材９０に取り付けられている。また、遮光部材９１および９２は、互いに同じプレート状の形態を有し、光軸ＡＸを挟んでＺ方向に間隔を隔てて配置されている。さらに詳細には、遮光部材９１および９２は、Ｘ方向に沿って細長く延びる矩形状の外形形状を有する平行平面板であって、図２に示すように、光軸ＡＸを挟んでＺ方向に間隔を隔てた一対の面光源２０ｃおよび２０ｄからの光に作用するように位置決めされている。換言すれば、遮光ユニット９は、照明瞳に形成される４極状の瞳強度分布２０のうち、光軸ＡＸを挟んでＸ方向に間隔を隔てた一対の面光源２０ａおよび２０ｂには作用しない。
　遮光ユニット９では、回転制御系９６からの指令に基づき、駆動部９４の作用により回転軸９３が回転し、ひいては遮光部材９１および９２の姿勢がそれぞれ変化する。すなわち、各遮光部材９１，９２は、マイクロフライアイレンズ８の矩形状の単位波面分割面の短辺方向（Ｘ方向）に延びる回転軸９３廻りに回転可能に構成されている。また、各遮光部材９１，９２は、ＹＺ平面に沿って矩形状の断面を有し、単位波面分割面の短辺方向であるＸ方向と平行に延びている。
　図７および図８は、各遮光部材の基本的な作用を説明する図である。図７および図８では、遮光ユニット９の作用の理解を容易にするために、遮光部材９１，９２と同じ構成を有し且つ同じ動作をする単一の遮光部材９７がそれぞれ特徴的な姿勢にあるときの減光作用を説明している。図７では、遮光部材９７の長手方向（Ｘ方向）の中心線が光軸ＡＸを通り且つ遮光部材９７の矩形状の横断面（ＹＺ平面に沿った断面）の長辺方向が光軸ＡＸ（Ｙ方向）と平行な方向に延びる姿勢（以下、「平行姿勢」という）に設定されている。
　この場合、図７に示すように、ウェハＷ上の静止露光領域ＥＲ内の中心点Ｐ１に達する光、すなわちマスクブラインド１１の開口部の中心点Ｐ１’に達する光は、遮光部材９７の照明瞳側の端面におけるＸＺ平面に対して入射角度０で入射するので、遮光部材９７により遮られる光の量は僅かである。一方、ウェハＷ上の静止露光領域ＥＲ内の周辺点Ｐ２，Ｐ３に達する光、すなわちマスクブラインド１１の開口部の周辺点Ｐ２’，Ｐ３’に達する光は、遮光部材９７の照明瞳側の端面におけるＸＺ平面に対して比較的大きな入射角度θで入射するため、遮光部材９７により遮られる光の量は比較的多い。
　以下、説明を単純化するために、静止露光領域ＥＲ内の周辺点Ｐ２に対応する周辺点Ｐ２’はマスクブラインド１１の開口部の＋Ｚ方向側に位置し、静止露光領域ＥＲ内の周辺点Ｐ３に対応する周辺点Ｐ３’は－Ｚ方向側に位置するものとする。なお、図７では、中心点Ｐ１’および周辺点Ｐ２’に達する光が遮光部材９７により遮られる様子だけを示しているが、周辺点Ｐ３’に達する光も周辺点Ｐ２’に達する光と同じ様に遮光部材９７により遮られることは明らかである。
　図８では、遮光部材９７を平行姿勢からＸ軸廻りに＋θだけ回転させた姿勢（以下、「＋θの回転姿勢」という）に設定されている。この場合、図８に示すように、ウェハＷ上の静止露光領域ＥＲ内の中心点Ｐ１に達する光、すなわちマスクブラインド１１の開口部の中心点Ｐ１’に達する光は、遮光部材９７により比較的多く遮られる。静止露光領域ＥＲ内の周辺点Ｐ２に達する光、すなわちマスクブラインド１１の開口部の周辺点Ｐ２’に達する光は、遮光部材９７により僅かに遮られる。
　静止露光領域ＥＲ内の周辺点Ｐ３に達する光、すなわちマスクブラインド１１の開口部の周辺点Ｐ３’に達する光は、遮光部材９７により最も多く遮られる。なお、図示を省略したが、遮光部材９７を平行姿勢からＸ軸廻りに－θだけ回転させた姿勢、すなわち－θの回転姿勢に設定すると、マスクブラインド１１の開口部の中心点Ｐ１’に達する光は、遮光部材９７により比較的多く遮られる。また、周辺点Ｐ２’に達する光は遮光部材９７により最も多く遮られ、周辺点Ｐ３’に達する光は遮光部材９７により僅かに遮られる。
　図９は、一対の遮光部材からなる遮光ユニットの減光作用を説明する図である。図１０は、図９の遮光ユニットが一対の面光源に及ぼす減光作用の大きさを模式的に示す図である。図９では、一例として、第１遮光部材９１を平行姿勢に設定し、第２遮光部材９２を＋θの回転姿勢に設定している。この場合、図１０の中央に示すように、中心点Ｐ１に関する４極状の瞳強度分布のうち、＋Ｚ方向側の面光源２１ｃに対する第１遮光部材９１による減光作用は僅かであり、－Ｚ方向側の面光源２１ｄに対する第２遮光部材９２による減光作用は比較的大きい。このように、図１０、並びに関連する図１１および図１２では、遮光ユニット９の減光作用の大小を、Ｘ方向に細長く延びるハッチング領域のＺ方向の幅寸法により模式的に表している。
　また、図１０の左側に示すように、周辺点Ｐ２に関する４極状の瞳強度分布のうち、面光源２２ｃに対する第１遮光部材９１による減光作用は比較的大きく、面光源２２ｄに対する第２遮光部材９２による減光作用は僅かである。また、図１０の右側に示すように、周辺点Ｐ３に関する４極状の瞳強度分布のうち、面光源２３ｃに対する第１遮光部材９１による減光作用は比較的大きく、面光源２３ｄに対する第２遮光部材９２による減光作用は最も大きい。
　なお、図９において、参照符号Ｂ３は面光源２０ｃ（２１ｃ～２３ｃ）のＺ方向に沿った最外縁の点（図２を参照）を示し、参照符号Ｂ４は面光源２０ｄ（２１ｄ～２３ｄ）のＺ方向に沿った最外縁の点（図２を参照）を示している。さらに、面光源２０ａ（２１ａ～２３ａ）のＸ方向に沿った最外縁の点を参照符号Ｂ１で示し、面光源２０ｂ（２１ｂ～２３ｂ）のＸ方向に沿った最外縁の点を参照符号Ｂ２で示している。上述したように、面光源２０ａ（２１ａ～２３ａ）および面光源２０ｂ（２１ｂ～２３ｂ）からの光は、遮光ユニット９の減光作用を受けない。
　また、図１１に示すように、第１遮光部材９１を－θの回転姿勢に設定し、第２遮光部材９２を＋θの回転姿勢に設定した場合、中心点Ｐ１に関する４極状の瞳強度分布のうち、面光源２１ｃに対する第１遮光部材９１による減光作用および面光源２１ｄに対する第２遮光部材９２による減光作用はともに比較的大きい。周辺点Ｐ２に関する４極状の瞳強度分布のうち、面光源２２ｃに対する第１遮光部材９１による減光作用は最も大きく、面光源２２ｄに対する第２遮光部材９２による減光作用は僅かである。周辺点Ｐ３に関する４極状の瞳強度分布のうち、面光源２３ｃに対する第１遮光部材９１による減光作用は僅かであり、面光源２３ｄに対する第２遮光部材９２による減光作用は最も大きい。
　また、図１２に示すように、第１遮光部材９１を＋θの回転姿勢に設定し、第２遮光部材９２を－θの回転姿勢に設定した場合、中心点Ｐ１に関する４極状の瞳強度分布のうち、面光源２１ｃに対する第１遮光部材９１による減光作用および面光源２１ｄに対する第２遮光部材９２による減光作用はともに比較的大きい。周辺点Ｐ２に関する４極状の瞳強度分布のうち、面光源２２ｃに対する第１遮光部材９１による減光作用は僅かであり、面光源２２ｄに対する第２遮光部材９２による減光作用は最も大きい。周辺点Ｐ３に関する４極状の瞳強度分布のうち、面光源２３ｃに対する第１遮光部材９１による減光作用は最も大きく、面光源２３ｄに対する第２遮光部材９２による減光作用は僅かである。
　こうして、例えば第１遮光部材９１を－θの回転姿勢と平行姿勢との間の適当な－θ’の回転姿勢に設定し、且つ第２遮光部材９２を＋θの回転姿勢と平行姿勢との間の適当な＋θ’の回転姿勢に設定することにより、光軸ＡＸを挟んでＺ方向に間隔を隔てた一対の面光源２２ｃと２２ｄとの間および一対の面光源２３ｃと２３ｄとの間に存在する図４および図５に示すような光強度差を調整することができる。
　具体的に、遮光ユニット９の第１遮光部材９１が－θ’の回転姿勢にあり且つ第２遮光部材９２が＋θ’の回転姿勢にある場合、図１３に示すように、周辺点Ｐ２に関する瞳強度分布２２のうち、面光源２２ａおよび２２ｂからの光は、遮光ユニット９の減光作用を受けないため、その光強度は変化しない。面光源２２ｃからの光は、遮光ユニット９の減光作用を受けて、その光強度は比較的大きく低下する。面光源２２ｄからの光は、遮光ユニット９の減光作用を受けても、その光強度は僅かに低下するだけである。その結果、遮光ユニッット９により調整された周辺点Ｐ２に関する瞳強度分布２２’において、Ｚ方向に間隔を隔てた面光源２２ｃ’の光強度と面光源２２ｄ’の光強度とはほぼ等しくなる。あるいは、面光源２２ｃ’の光強度と面光源２２ｄ’の光強度との差が、所要の光強度差に調整される。
　また、図１４に示すように、周辺点Ｐ３に関する瞳強度分布２３のうち、面光源２３ａおよび２３ｂからの光は、遮光ユニット９の減光作用を受けないため、その光強度は変化しない。面光源２３ｃからの光は、遮光ユニット９の減光作用を受けても、その光強度は僅かに低下するだけである。面光源２３ｄからの光は、遮光ユニット９の減光作用を受けて、その光強度は比較的大きく低下する。その結果、遮光ユニッット９により調整された周辺点Ｐ３に関する瞳強度分布２３’において、Ｚ方向に間隔を隔てた面光源２３ｃ’の光強度と面光源２３ｄ’の光強度とはほぼ等しくなる。あるいは、面光源２３ｃ’の光強度と面光源２３ｄ’の光強度との差が、所要の光強度差に調整される。
　なお、面光源２２ｃ’の光強度と面光源２２ｄ’の光強度との差および面光源２３ｃ’の光強度と面光源２３ｄ’の光強度との差を所要の光強度差に調整する動作は、例えば投影光学系ＰＬを介した光に基づいて投影光学系ＰＬの瞳面における瞳強度分布を計測する瞳強度分布計測装置（不図示）の計測結果に基づいて行われる。瞳強度分布計測装置は、例えば投影光学系ＰＬの瞳位置と光学的に共役な位置に配置された撮像面を有するＣＣＤ撮像部を備え、投影光学系ＰＬの像面上の各点に関する瞳強度分布（各点に入射する光線が投影光学系ＰＬの瞳面に形成する瞳強度分布）をモニターする。瞳強度分布計測装置の詳細な構成および作用については、米国特許公開第２００８／００３０７０７号公報などを参照することができる。
　具体的に、瞳強度分布計測装置の計測結果は、制御部（不図示）に供給される。制御部は、瞳強度分布計測装置の計測結果に基づいて、投影光学系ＰＬの瞳面における瞳強度分布が所望の分布になるように、遮光ユニット９の回転制御系９６に指令を出力する。回転制御系９６は、制御部からの指令に基づいて遮光部材９１，９２の姿勢を制御し、面光源２２ｃ’の光強度と面光源２２ｄ’の光強度との差および面光源２３ｃ’の光強度と面光源２３ｄ’の光強度との差を所要の光強度差に調整する。
　本実施形態では、遮光ユニット９を構成する各遮光部材９１，９２が、最終的な被照射面であるウェハＷ上の静止露光領域ＥＲ内の１点に向かう光を遮光する機能を有する。そして、各遮光部材９１，９２は、静止露光領域ＥＲ内のＹ方向に沿った一方の周辺における点Ｐ２に向かう光の遮光部材による減光率よりも他方の周辺における点Ｐ３に向かう光の遮光部材による減光率の方が大きいような＋θの回転姿勢（第１の姿勢）と、周辺点Ｐ２に向かう光の遮光部材による減光率よりも周辺点Ｐ３に向かう光の遮光部材による減光率の方が小さいような－θの回転姿勢（第２の姿勢）との間で連続的に姿勢が変化するようにそれぞれ構成されている。
　具体的に、遮光部材９１，９２が＋θの回転姿勢に設定されている場合、遮光部材による減光率が周辺点Ｐ２から周辺点Ｐ３に向かって単調に増大する。逆に、遮光部材９１，９２が－θの回転姿勢に設定されている場合、遮光部材による減光率が周辺点Ｐ２から周辺点Ｐ３に向かって単調に減少する。そして、遮光ユニット９では、一対の遮光部材９１および９２の姿勢が＋θの回転姿勢と－θの回転姿勢との間で互いに独立に制御される。したがって、遮光ユニット９は、図１０～図１２を参照して明らかなように、静止露光領域ＥＲ内のＹ方向に沿って減光率が様々な態様にしたがって変化する多様な減光率特性を実現する。なお、遮光ユニット９は、被照射面上の第１の点（たとえば周辺点Ｐ２）に到達する光束に関する第１の瞳強度分布に対して、被照射面上の第１の点とは異なる第２の点（たとえば周辺点Ｐ３）に到達する光束に関する第２の瞳強度分布を可変とする可変部とみなすことができる。
　以上のように、本実施形態の照明光学系（２～１２）は、ウェハＷの静止露光領域ＥＲ内のＹ方向に沿って減光率が様々な態様にしたがって変化する多様な減光率特性を実現する遮光ユニット９を備えている。したがって、本実施形態の照明光学系（２～１２）では、遮光ユニット９の多様な減光作用により、静止露光領域ＥＲ内の各点に関する瞳強度分布において光軸ＡＸを挟んでＹ方向に間隔を隔てた一対の領域の間（図４および図５の例では一対の面光源２２ｃと２２ｄとの間および一対の面光源２３ｃと２３ｄとの間）の光強度の差を調整することができる。
　また、本実施形態の露光装置（２～ＷＳ）では、ウェハＷ上の静止露光領域ＥＲ内の各点に関する瞳強度分布において光軸ＡＸを挟んでＹ方向に間隔を隔てた一対の領域の光強度差を調整する照明光学系（２～１２）を用いて、マスクＭの微細パターンに応じた適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことができ、ひいてはマスクＭの微細パターンを露光領域の全体に亘って所望の位置に所望の線幅でウェハＷ上に忠実に転写することができる。
　本実施形態において、ウェハ（被照射面）Ｗ上の光量分布が、例えば遮光ユニット９の減光作用（調整作用）の影響を受けることが考えられる。この場合、必要に応じて、公知の構成を有する光量分布調整部の作用により、静止露光領域ＥＲ内の照度分布または静止露光領域（照明領域）ＥＲの形状を変更することができる。具体的に、照度分布を変更する光量分布調整部としては、特開２００１－３１３２５０号および特開２００２－１００５６１号（並びにそれらに対応する米国特許第６７７１３５０号および第６９２７８３６号）に記載された構成および手法を用いることができる。また、照明領域の形状を変更する光量分布調整部としては、国際特許公開第ＷＯ２００５／０４８３２６号パンフレット（およびそれに対応する米国特許公開第２００７／００１４１１２号公報）に記載された構成および手法を用いることができる。ここでは、米国特許第６７７１３５０号および第６９２７８３６号、ならびに米国特許公開第２００７／００１４１１２号公報の教示を参照として援用する。
　なお、上述の実施形態では、遮光ユニット９の一対の遮光部材９１，９２が、＋θの回転姿勢と－θの回転姿勢との間で連続的に姿勢を変化させるようにそれぞれ構成されている。しかしながら、これに限定されることなく、一対の遮光部材９１，９２を、例えば＋θの回転姿勢と平行姿勢との間の第１の回転姿勢と、－θの回転姿勢と平行姿勢との間の第２の回転姿勢との間で連続的に姿勢を変化させるようにそれぞれ構成することもできる。
　また、一対の遮光部材９１，９２を、＋θの回転姿勢と－θの回転姿勢との間で切り換え可能に構成しても良いし、＋θの回転姿勢と－θの回転姿勢との間の複数の姿勢の間で切り換え可能に構成しても良い。
　また、単一の遮光部材により遮光ユニット９を構成することもできる。この場合、単一の遮光部材を、＋θの回転姿勢と－θの回転姿勢との間で連続的に姿勢を変化させるように構成しても良いし、例えば＋θの回転姿勢と平行姿勢との間の第１の回転姿勢と、－θの回転姿勢と平行姿勢との間の第２の回転姿勢との間で連続的に姿勢を変化させるように構成しても良い。あるいは、単一の遮光部材を、＋θの回転姿勢と－θの回転姿勢との間で切り換え可能に構成しても良いし、＋θの回転姿勢と－θの回転姿勢との間の複数の姿勢の間で切り換え可能に構成しても良い。
　つまり、本発明では、被照射面上の１点に向かう光を減光する減光部材が、被照射面の所定方向（上述の実施形態ではＹ方向）に沿った一方の周辺における１点（上述の実施形態ではＰ２またはＰ３）に向かう光の減光部材による減光率よりも他方の周辺における１点（上述の実施形態ではＰ３またはＰ２）に向かう光の減光部材による減光率の方が大きいような第１の姿勢（上述の実施形態では例えば＋θまたは－θの回転姿勢）と、一方の周辺における上記１点に向かう光の減光部材による減光率よりも他方の周辺における上記１点に向かう光の減光部材による減光率の方が小さいような第２の姿勢（上述の実施形態では例えば－θまたは＋θの回転姿勢）との間で切り換え可能に構成されていることが重要である。この場合、減光部材は、照明光学系の光軸ＡＸを横切る方向である第１の方向（上述の実施形態では遮光部材の矩形状の横断面の短辺方向）に沿った第１の寸法と、該第１の寸法よりも大きな寸法であって第１の方向と直交する第２の方向（上述の実施形態では遮光部材の矩形状の横断面の長辺方向）に沿った寸法である第２の寸法とを有し、第１の方向および第２の方向と直交する軸廻り（上述の実施形態ではＸ方向の軸線廻り）に回転可能である。
　なお、上述の実施形態では、減光部材をみなすことができる一対の遮光部材９１，９２が光を完全に遮光するもの、すなわち透過率が０であるものを用いたが、透過率が０よりも大きく且つ１００％よりも小さい所定の透過率を有するものとしても良い。
　また、上述の実施形態では、遮光ユニット９の一対の遮光部材９１，９２が姿勢を変化させるように構成されている。しかしながら、これに限定されることなく、遮光部材９１および９２を、＋θ（または－θ）の回転姿勢および－θ（または＋θ）の回転姿勢にそれぞれ固定的に設置したり、＋θ（または－θ）の回転姿勢と平行姿勢との間の第１の回転姿勢および－θ（または＋θ）の回転姿勢と平行姿勢との間の第２の回転姿勢にそれぞれ固定的に設置してもよい。また、単一の遮光部材により遮光ユニット９を構成し、この単一の遮光部材を＋θの回転姿勢と－θの回転姿勢との間の適当な回転姿勢に固定的に設置しても良い。
　つまり、本発明では、被照射面上の１点に向かう光を減光する減光部材が、被照射面の所定方向（上述の実施形態ではＹ方向）に沿った一方の周辺における１点（上述の実施形態ではＰ２またはＰ３）に向かう光の減光部材による減光率よりも他方の周辺における１点（上述の実施形態ではＰ３またはＰ２）に向かう光の減光部材による減光率の方が大きいような姿勢（上述の実施形態では回転姿勢）で配置されていることが重要である。この場合、減光部材は、照明光学系の光軸ＡＸを横切る方向である第１の方向（上述の実施形態では遮光部材の矩形状の横断面の短辺方向）に沿った第１の寸法と、該第１の寸法よりも大きな寸法であって第１の方向と直交する第２の方向（上述の実施形態では遮光部材の矩形状の横断面の長辺方向）に沿った寸法である第２の寸法とを有する。
　また、上述の実施形態では、４極状の瞳強度分布２０の形成面の直後に、一対の遮光部材９１および９２からなる遮光ユニット９を配置している。しかしながら、これに限定されることなく、必要に応じて所要数の遮光部材からなる遮光ユニット９を配置してもよい。また、上述の実施形態では、遮光ユニット９を構成する遮光部材９１，９２の長手方向が、マイクロフライアイレンズ８の矩形状の単位波面分割面の短辺方向（Ｘ方向）に沿って配置されている。しかしながら、これに限定されることなく、単位波面分割面の短辺方向に対して遮光部材の長手方向を僅かに傾けて配置しても良い。また、上述の実施形態では、外形形状が矩形状で且つ平行平面板の形態を有する遮光部材９１，９２により遮光ユニット９を構成している。しかしながら、これに限定されることなく、遮光部材の具体的な構成については様々な形態が可能である。すなわち、遮光ユニット９を構成する遮光部材の外形形状、数、配置などについて、様々な形態が可能である。
　なお、上述の説明では、照明瞳に４極状の瞳強度分布が形成される変形照明、すなわち４極照明を例にとって、本発明の作用効果を説明している。しかしながら、４極照明に限定されることなく、例えば輪帯状の瞳強度分布が形成される輪帯照明、４極状以外の他の複数極状の瞳強度分布が形成される複数極照明などに対しても、同様に本発明を適用して同様の作用効果を得ることができることは明らかである。
　また、上述の説明では、マイクロフライアイレンズ８の後側焦点面またはその近傍の照明瞳の直後に遮光ユニット９の遮光部材を配置している。しかしながら、これに限定されることなく、マイクロフライアイレンズ８の後側焦点面またはその近傍の照明瞳の直前に遮光部材を配置することもできる。また、マイクロフライアイレンズ８よりも後側の別の照明瞳の直前または直後、例えば結像光学系１２の前側レンズ群１２ａと後側レンズ群１２ｂとの間の照明瞳の直前または直後に遮光部材を配置することもできる。なお、照明瞳の位置に遮光部材が配置される場合、遮光部材が光軸方向に沿って幅寸法を有するため、照明瞳の直前および直後に遮光部材が配置されているものと見なすことができる。
　上述の実施形態の露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
　次に、上述の実施形態にかかる露光装置を用いたデバイス製造方法について説明する。図１５は、半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。図１５に示すように、半導体デバイスの製造工程では、半導体デバイスの基板となるウェハＷに金属膜を蒸着し（ステップＳ４０）、この蒸着した金属膜上に感光性材料であるフォトレジストを塗布する（ステップＳ４２）。つづいて、上述の実施形態の露光装置を用い、マスク（レチクル）Ｍに形成されたパターンをウェハＷ上の各ショット領域に転写し（ステップＳ４４：露光工程）、この転写が終了したウェハＷの現像、つまりパターンが転写されたフォトレジストの現像を行う（ステップＳ４６：現像工程）。その後、ステップＳ４６によってウェハＷの表面に生成されたレジストパターンをマスクとし、ウェハＷの表面に対してエッチング等の加工を行う（ステップＳ４８：加工工程）。
　ここで、レジストパターンとは、上述の実施形態の露光装置によって転写されたパターンに対応する形状の凹凸が生成されたフォトレジスト層であって、その凹部がフォトレジスト層を貫通しているものである。ステップＳ４８では、このレジストパターンを介してウェハＷの表面の加工を行う。ステップＳ４８で行われる加工には、例えばウェハＷの表面のエッチングまたは金属膜等の成膜の少なくとも一方が含まれる。なお、ステップＳ４４では、上述の実施形態の露光装置は、フォトレジストが塗布されたウェハＷを、感光性基板つまりプレートＰとしてパターンの転写を行う。
　図１６は、液晶表示素子等の液晶デバイスの製造工程を示すフローチャートである。図１６に示すように、液晶デバイスの製造工程では、パターン形成工程（ステップＳ５０）、カラーフィルター形成工程（ステップＳ５２）、セル組立工程（ステップＳ５４）およびモジュール組立工程（ステップＳ５６）を順次行う。
　ステップＳ５０のパターン形成工程では、プレートＰとしてフォトレジストが塗布されたガラス基板上に、上述の実施形態の露光装置を用いて回路パターンおよび電極パターン等の所定のパターンを形成する。このパターン形成工程には、上述の実施形態の露光装置を用いてフォトレジスト層にパターンを転写する露光工程と、パターンが転写されたプレートＰの現像、つまりガラス基板上のフォトレジスト層の現像を行い、パターンに対応する形状のフォトレジスト層を生成する現像工程と、この現像されたフォトレジスト層を介してガラス基板の表面を加工する加工工程とが含まれている。
　ステップＳ５２のカラーフィルター形成工程では、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）に対応する３つのドットの組をマトリックス状に多数配列するか、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルターの組を水平走査方向に複数配列したカラーフィルターを形成する。
　ステップＳ５４のセル組立工程では、ステップＳ５０によって所定パターンが形成されたガラス基板と、ステップＳ５２によって形成されたカラーフィルターとを用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。具体的には、例えばガラス基板とカラーフィルターとの間に液晶を注入することで液晶パネルを形成する。ステップＳ５６のモジュール組立工程では、ステップＳ５４によって組み立てられた液晶パネルに対し、この液晶パネルの表示動作を行わせる電気回路およびバックライト等の各種部品を取り付ける。
　また、本発明は、半導体デバイス製造用の露光装置への適用に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、及びＤＮＡチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク（フォトマスク、レチクル等）をフォトリソグラフィ工程を用いて製造する際の、露光工程（露光装置）にも適用することができる。
　なお、上述の実施形態では、露光光としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長：１９３ｎｍ）やＫｒＦエキシマレーザ光（波長：２４８ｎｍ）を用いているが、これに限定されることなく、他の適当なレーザ光源、たとえば波長１５７ｎｍのレーザ光を供給するＦ2レーザ光源などに対して本発明を適用することもできる。
　また、上述の実施形態では、ウェハＷのショット領域にマスクＭのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置に対して本発明を適用している。しかしながら、これに限定されることなく、ウェハＷの各露光領域にマスクＭのパターンを一括露光する動作を繰り返すステップ・アンド・リピート方式の露光装置に対して本発明を適用することもできる。
　また、上述の実施形態では、露光装置においてマスク（またはウェハ）を照明する照明光学系に対して本発明を適用しているが、これに限定されることなく、マスク（またはウェハ）以外の被照射面を照明する一般的な照明光学系に対して本発明を適用することもできる。
１　光源
３　回折光学素子
４　アフォーカルレンズ
７　ズームレンズ
８　マイクロフライアイレンズ（オプティカルインテグレータ）
９　遮光ユニット
９１，９２　遮光部材
１０　コンデンサー光学系
１１　マスクブラインド
１２　結像光学系
Ｍ　マスク
ＭＳ　マスクステージ
ＰＬ　投影光学系
ＡＳ　開口絞り
Ｗ　ウェハ
ＷＳ　ウェハステージ

Claims (25)

  1. 光源からの光で被照射面を照明する照明光学系において、
    　オプティカルインテグレータを有し、該オプティカルインテグレータよりも後側の照明瞳に瞳強度分布を形成する分布形成光学系と、
    　前記照明瞳の直前または直後の位置に配置されて、前記被照射面上の１点に向かう光を減光する減光部材とを備え、
    　前記減光部材は、前記被照射面の所定方向に沿った一方の周辺における１点に向かう光の前記減光部材による減光率よりも他方の周辺における１点に向かう光の前記減光部材による減光率の方が大きいような姿勢で配置されていることを特徴とする照明光学系。
  2. 前記減光部材は、プレート状の形態を有し、前記減光部材による減光率が前記一方の周辺から前記他方の周辺に向かって単調に増大するような姿勢で配置されていることを特徴とする請求項１に記載の照明光学系。
  3. 前記オプティカルインテグレータは、前記所定方向に沿って細長い矩形状の単位波面分割面を有し、
    　前記減光部材は、前記照明光学系の光軸と前記所定方向に延びる軸線とに平行な平面に沿って矩形状の断面を有し、前記単位波面分割面の短辺方向とほぼ平行に延びていることを特徴とする請求項２に記載の照明光学系。
  4. 光源からの光で被照射面を照明する照明光学系において、
    　オプティカルインテグレータを有し、該オプティカルインテグレータよりも後側の照明瞳に瞳強度分布を形成する分布形成光学系と、
    　前記照明瞳の直前または直後の位置に配置されて、前記照明光学系の光軸を横切る方向である第１の方向に沿った第１の寸法と、該第１の寸法よりも大きな寸法であって前記第１の方向と直交する第２の方向に沿った寸法である第２の寸法とを有する減光部材とを備え、
    　前記第２の方向は前記照明光学系の前記光軸と交差することを特徴とする照明光学系。
  5. 前記減光部材は、前記被照射面の所定方向に沿った一方の周辺における１点に向かう光の前記減光部材による減光率よりも他方の周辺における１点に向かう光の前記減光部材による減光率の方が大きいような姿勢で配置されていることを特徴とする請求項４に記載の照明光学系。
  6. 光源からの光で被照射面を照明する照明光学系において、
    　オプティカルインテグレータを有し、該オプティカルインテグレータよりも後側の照明瞳に瞳強度分布を形成する分布形成光学系と、
    　前記照明瞳の直前または直後の位置に配置されて、前記被照射面上の１点に向かう光を減光する減光部材とを備え、
    　前記減光部材は、前記被照射面の所定方向に沿った一方の周辺における１点に向かう光の前記減光部材による減光率よりも他方の周辺における１点に向かう光の前記減光部材による減光率の方が大きいような第１の姿勢と、前記一方の周辺における前記１点に向かう光の前記減光部材による減光率よりも前記他方の周辺における前記１点に向かう光の前記減光部材による減光率の方が小さいような第２の姿勢との間で切り換え可能に構成されていることを特徴とする照明光学系。
  7. 前記減光部材は、前記第１の姿勢と前記第２の姿勢との間で連続的に姿勢が変化するように構成されていることを特徴とする請求項６に記載の照明光学系。
  8. 前記減光部材は、プレート状の形態を有し、
    　前記第１の姿勢では前記減光部材による減光率が前記一方の周辺から前記他方の周辺に向かって単調に増大し、前記第２の姿勢では前記減光部材による減光率が前記一方の周辺から前記他方の周辺に向かって単調に減少することを特徴とする請求項６または７に記載の照明光学系。
  9. 前記オプティカルインテグレータは、前記所定方向に沿って細長い矩形状の単位波面分割面を有し、
    　前記減光部材は、前記照明光学系の光軸と前記所定方向に延びる軸線とに平行な平面に沿って矩形状の断面を有し、前記単位波面分割面の短辺方向とほぼ平行に延びていることを特徴とする請求項８に記載の照明光学系。
  10. 前記減光部材は、前記単位波面分割面の短辺方向に延びる軸線廻りに回転可能に構成されていることを特徴とする請求項９に記載の照明光学系。
  11. 光源からの光で被照射面を照明する照明光学系において、
    　オプティカルインテグレータを有し、該オプティカルインテグレータよりも後側の照明瞳に瞳強度分布を形成する分布形成光学系と、
    　前記照明瞳の直前または直後の位置に配置されて、前記照明光学系の光軸を横切る方向である第１の方向に沿った第１の寸法と、該第１の寸法よりも大きな寸法であって前記第１の方向と直交する第２の方向に沿った寸法である第２の寸法とを有し、前記第１および前記第２の方向と直交する軸廻りに回転可能な減光部材とを備えることを特徴とする照明光学系。
  12. 前記減光部材は、前記被照射面の所定方向に沿った一方の周辺における１点に向かう光の前記減光部材による減光率よりも他方の周辺における１点に向かう光の前記減光部材による減光率の方が大きいような第１の姿勢と、前記一方の周辺における前記１点に向かう光の前記減光部材による減光率よりも前記他方の周辺における前記１点に向かう光の前記減光部材による減光率の方が小さいような第２の姿勢との間で切り換え可能に構成されていることを特徴とする請求項１１に記載の照明光学系。
  13. 前記減光部材を複数備えていることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の照明光学系。
  14. 前記減光部材は、前記照明瞳において前記照明光学系の光軸を挟んで前記所定方向に間隔を隔てた一対の領域からの光に作用するように位置決めされていることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の照明光学系。
  15. 前記被照射面上での照度分布または前記被照射面上に形成される照明領域の形状を変更する光量分布調整部をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の照明光学系。
  16. 前記光量分布調整部は、前記減光部材による前記被照射面上の光量分布への影響を補正することを特徴とする請求項１５に記載の照明光学系。
  17. 光源からの光で被照射面を照明する照明光学系において、
    　オプティカルインテグレータを有し、該オプティカルインテグレータよりも後側の照明瞳に瞳強度分布を形成する分布形成光学系と、
    　前記被照射面上の第１の点に到達する光束に関する第１の瞳強度分布に対して、前記被照射面上の前記第１の点とは異なる第２の点に到達する光束に関する第２の瞳強度分布を可変とする可変部とを備えることを特徴とする照明光学系。
  18. 前記可変部は、前記照明瞳の直前または直後の位置に配置されて、前記被照射面上の１点に向かう光を減光する減光部材を備え、
    　前記減光部材は、前記被照射面の所定方向に沿った一方の周辺における１点に向かう光の前記減光部材による減光率よりも他方の周辺における１点に向かう光の前記減光部材による減光率の方が大きいような第１の姿勢と、前記一方の周辺における前記１点に向かう光の前記減光部材による減光率よりも前記他方の周辺における前記１点に向かう光の前記減光部材による減光率の方が小さいような第２の姿勢との間で切り換え可能に構成されていることを特徴とする請求項１７に記載の照明光学系。
  19. 前記可変部は、前記照明瞳の直前または直後の位置に配置されて、前記照明光学系の光軸を横切る方向である第１の方向に沿った第１の寸法と、該第１の寸法よりも大きな寸法であって前記第１の方向と直交する第２の方向に沿った寸法である第２の寸法とを有し、前記第１および前記第２の方向と直交する軸廻りに回転可能な減光部材を備えることを特徴とする請求項１７または１８に記載の照明光学系。
  20. 前記被照射面と光学的に共役な面を形成する投影光学系と組み合わせて用いられ、前記照明瞳は前記投影光学系の開口絞りと光学的に共役な位置であることを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか１項に記載の照明光学系。
  21. 前記減光部材は遮光部材であることを特徴とする請求項１乃至１６および１８乃至２０のいずれか１項に記載の照明光学系。
  22. 所定のパターンを照明するための請求項１乃至２１のいずれか１項に記載の照明光学系を備え、前記所定のパターンを感光性基板に露光することを特徴とする露光装置。
  23. 前記所定のパターンの像を前記感光性基板上に形成する投影光学系を備え、該投影光学系に対して前記所定のパターンおよび前記感光性基板を走査方向に沿って相対移動させて、前記所定のパターンを前記感光性基板へ投影露光することを特徴とする請求項２２に記載の露光装置。
  24. 前記走査方向は、前記所定方向と直交する方向に対応していることを特徴とする請求項２３に記載の露光装置。
  25. 請求項２２乃至２４のいずれか１項に記載の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、
    　前記所定のパターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成する現像工程と、
    　前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工する加工工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法。
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