WO2012060099A1 - 光源調整方法、露光方法、デバイス製造方法、照明光学系、及び露光装置 - Google Patents

Abstract

　主制御装置により、空間光変調器の複数のミラー要素の特性（反射率等）と複数のミラー要素に照射される光ビームの形状と照明光源の形状の目標とに基づいて、複数のミラー要素とフライアイレンズの複数のレンズ素子との組み合わせが最適化され、その最適化結果に従って複数のミラー要素を介して照明光学系の瞳面に照明光源（二次光源）が形成され（ステップ２０６）、その照明光源の形状が計測され（ステップ２０８）、ビームの形状と前記計測の結果とを用いて、複数のミラー要素の特性（反射率等）が推定され（ステップ２１６）、複数のミラー要素の特性の推定結果に基づいて照明光源の形状が調整される（ステップ２０６）。これにより、ミラー要素の特性を正確に推定し、その結果に基づいて照明光源形状を正確に調整することが可能となる。

Description

光源調整方法、露光方法、デバイス製造方法、照明光学系、及び露光装置

　本発明は、光源調整方法、露光方法、デバイス製造方法、照明光学系、及び露光装置に係り、特に、空間光変調器を構成する複数の光学要素のそれぞれを介した光により照明光路中の所定面に形成される照明光源を調整する光源調整方法、該光源調整方法により調整された照明光源からの照明光で物体を露光する露光方法、該露光方法を用いるデバイス製造方法、光源からの光で被照射面を照明する照明光学系、及び該照明光学系を備え、照明光源からの照明光により物体を露光して物体上にパターンを形成する露光装置に関する。

　デバイスパターンの微細化に伴い、半導体素子等の製造に用いられる所謂ステッパ、あるいは所謂スキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる）等の投影露光装置には、高い解像度が要求されるようになってきた。解像度Ｒは、レイリーの式、すなわちＲ＝ｋ_１（λ／ＮＡ）で表される。ここで、λは、光源（照明光）の波長、ＮＡは投影光学系の開口数、ｋ_１はレジストの解像性及び／又はプロセス制御性で決まるプロセス・ファクタである。

　従来、照明光の波長λの短波長化及び投影光学系の開口数の増大化（高ＮＡ化）などにより、解像度の向上が図られてきた。しかるに、露光波長の短波長化には例えば光源及び硝材の開発に困難が伴い、また、高ＮＡ化は投影光学系の焦点深度（ＤＯＦ）の低下をもたらし、結像性能（結像特性）を悪化させるため、高ＮＡ化をむやみに推し進めることはできない。

　近年では、高ＮＡ化を実現するものとして、局所液浸露光技術を採用した露光装置が実用化されているが、液浸露光装置においても、照明光の波長λの短波長化は勿論、高ＮＡ化にも限界があり、Ｌｏｗｋ_１化は必要不可欠となってきた。

　かかる背景の下、低ｋ_１値で量産可能な光学結像ソリューションを提供すべく、例えば特許文献１などに開示されるような空間光変調器（SLM: Spatial Light Modulator）により実現される照明技術が注目されている。

米国特許出願公開第２００９／００９７０９４号明細書

　第１の態様によれば、空間光変調器を構成する複数の光学要素のそれぞれを介した光を照明光路中の所定面内の複数の区画に選択的に振り分けることによって前記所定面に形成される照明光源を調整する光源調整方法であって、前記複数の光学要素の特性と前記複数の光学要素に照射されるビームの形状と前記照明光源の形状の目標とに基づいて、前記複数の光学要素と前記複数の区画との組み合わせを最適化し、その最適化結果に従って前記複数の光学要素を介して前記照明光源を形成することと；前記照明光源の形状を計測することと；前記ビームの形状と前記計測の結果とを用いて、前記複数の光学要素の特性を推定することと；前記複数の光学要素の特性の推定結果に基づいて前記照明光源の形状を調整することと；を含む光源調整方法が、提供される。

　これによれば、複数の光学要素の特性を正確に推定し、その結果に基づいて照明光源の形状を正確に調整することが可能となる。

　第２の態様によれば、第１の態様の光源調整方法により調整された光源形状を有する前記照明光源からの照明光により物体を露光して前記物体上にパターンを形成する露光方法が、提供される。

　これによれば、物体上にパターンを精度良く形成することが可能になる。

　第３の態様によれば、第２の態様の露光方法を用いて、物体上にパターンを形成することと；前記パターンが形成された前記物体を現像し、前記パターンに対応する形状のマスク層を前記物体の表面に形成することと；前記マスク層を介して前記物体の表面を加工することと；を含むデバイス製造方法が、提供される。

　第４の態様によれば、光源からの光で被照射面を照明する照明光学系であって、複数の光学要素を有し、該複数の光学要素のそれぞれを介した光を照明光路中の所定面内の複数の区画に選択的に振り分けることによって前記所定面に照明光源を形成する空間光変調器と；該空間光変調器の前記複数の光学要素を制御する制御部と；前記照明光源の形状を計測して計測結果を出力する照明光源計測器と；を備え、前記制御部は、前記複数の光学要素の特性と前記複数の光学要素に照射されるビームの形状と前記照明光源の形状の目標とに基づいて、前記複数の光学要素と前記複数の区画との組み合わせを最適化し、その最適化結果に従って前記複数の光学要素を介して前記照明光源を形成し、前記ビームの形状と前記計測結果とを用いて、前記複数の光学要素の特性を推定し、前記複数の光学要素の特性の推定結果に基づいて前記照明光源の形状を調整する照明光学系が、提供される。

　これによれば、複数の光学要素の特性を正確に推定し、その結果に基づいて照明光源の形状を正確に調整することが可能となる。

　第５の態様によれば、第４の態様の照明光学系を備え、前記照明光源からの照明光により物体を露光して前記物体上にパターンを形成する露光装置が、提供される。

　これによれば、物体上にパターンを精度良く形成することが可能になる。

一実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。 図１の空間光変調ユニットの構成を示す図である。 瞳輝度分布を計測する輝度分布計測器の一例について説明するための図である。 初期調整時（起動時）における照明光源形状の設定に関する主制御装置（内のＣＰＵ）の処理アルゴリズムを概略的に示すフローチャートである。 露光装置の稼働中、ロット先頭時等における照明光源形状の設定処理に関する主制御装置（内のＣＰＵ）の処理アルゴリズムを概略的に示すフローチャートである。 図６（Ａ）は光ビームの強度分布（光源形状）の理想と計測結果の一例を示す図、図６（Ｂ）は照明光源形状の理想と計測結果の一例を示す図である。

　以下、一実施形態を図１～図６（Ｂ）に基づいて説明する。

　図１には、一実施形態に係る露光装置１００の構成が概略的に示されている。露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置、いわゆるスキャナである。後述するように、本実施形態では投影光学系ＰＬが設けられており、以下においては、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと平行な方向をＺ軸方向、これに直交する面内でレチクルとウエハとが相対走査される走査方向をＹ軸方向、Ｚ軸及びＹ軸に直交する方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸回りの回転（傾斜）方向をそれぞれθｘ、θｙ、及びθｚ方向として説明を行う。

　露光装置１００は、照明系ＩＯＰ、レチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、レチクルＲに形成されたパターンの像を感応剤（レジスト）が塗布されたウエハＷ上に投影する投影ユニットＰＵ、ウエハＷを保持するウエハステージＷＳＴ、及びこれらの制御系等を備えている。

　照明系ＩＯＰは、光源１と、光源１から射出される光ビームＬＢの光路上に順次配置されたビームエキスパンダ２、ビームスプリッタＢＳ１、空間光変調ユニット３、リレー光学系４、ビームスプリッタＢＳ２、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５、コンデンサ光学系６、照明視野絞り（レチクルブラインド）７、結像光学系８、及び折曲ミラー９等を含む照明光学系と、を含む。

　光源１としては、一例として、ＡｒＦエキシマレーザ（出力波長１９３ｎｍ）が用いられているものとする。光源１から射出される光ビームＬＢは、一例としてＸ軸方向に長い矩形の断面形状を有する。

　ビームエキスパンダ２は、凹レンズ２ａと凸レンズ２ｂとから構成されている。凹レンズ２ａは負の屈折力を、凸レンズ２ｂは正の屈折力を、それぞれ有する。

　ビームエキスパンダ２に対する光ビームＬＢの光路後方には、ビームスプリッタＢＳ１が配置されている。ビームスプリッタＢＳ１は、光ビームＬＢの大部分を透過させ、残りを反射する。光ビームＬＢの反射光路上には、ＣＣＤ等の撮像素子を含むビーム形状検出部Ｄ１が配置されている。ビーム形状検出部Ｄ１は、ビームスプリッタＢＳ１からの光ビームＬＢを受光して、空間光変調ユニット３へ向かう光ビームＬＢの強度分布（光ビームＬＢの位置ずれを含む）を検出する。ビーム形状検出部Ｄ１の検出結果は、主制御装置２０に送られる。

　空間光変調ユニット３は、いわゆるＫプリズム（以下、単にプリズムと呼ぶ）３Ｐと、プリズム３Ｐの上面（＋Ｚ側の面）に配置された反射型の空間光変調器（SLM: Spatial Light Modulator）３Ｓとを備えている。プリズム３Ｐは、蛍石、石英ガラス等の光学ガラスから成る。

　図２に拡大して示されるように、プリズム３Ｐの下面、すなわち空間光変調器３Ｓと反対側には、図２におけるＸ-Ｚ平面と平行な入射面（－Ｙ側面）及び射出面（＋Ｙ側面）に対して、それぞれ６０度で交差し、かつ互いに１２０度で交差する面ＰＳ１，ＰＳ２から成るＶ字状の面（楔形に凹んだ面）が形成されている。面ＰＳ１，ＰＳ２の裏面（プリズム３Ｐの内面）は、それぞれ、反射面Ｒ１，Ｒ２として機能する。

　反射面Ｒ１は、ビームエキスパンダ２からビームスプリッタＢＳ１を透過してプリズム３Ｐの入射面に垂直に入射したＹ軸に平行な光を空間光変調器３Ｓの方向へ反射する。反射された光ビームＬＢは、プリズム３Ｐの上面を介して空間光変調器３Ｓに至り、後述するように空間光変調器３Ｓによって反射面Ｒ２に向けて反射される。プリズム３Ｐの反射面Ｒ２は、空間光変調器３Ｓからプリズム３Ｐの上面を介して到達した光を反射してリレー光学系４側に射出する。

　空間光変調器３Ｓは、反射型の空間光変調器である。空間光変調器とは、入射光の振幅、位相又は進行方向などを二次元的に制御して、画像、あるいはパターン化されたデータなどの空間情報を処理、表示、消去する素子を意味する。本実施形態の空間光変調器３Ｓとしては、二次元（ＸＹ）平面上に配列された多数の微小なミラー要素ＳＥを有する可動マルチミラーアレイが用いられている。空間光変調器３Ｓは、多数のミラー要素を有するが、図２では、そのうちミラー要素ＳＥａ、ＳＥｂ、ＳＥｃ、ＳＥｄのみが示されている。空間光変調器３Ｓは、多数のミラー要素ＳＥと、該多数のミラー要素ＳＥをＸＹ平面内の直交二軸（例えばＸ軸及びＹ軸）回りに所定範囲で連続的に傾斜（回動）させる同一数の駆動部とを有する。駆動部は、例えばミラー要素ＳＥの裏面（＋Ｚ側の面、すなわち反射面と反対側の面）の中央を支持する支柱、該支柱が固定された基板、該基板上に設けられた４つの電極、該電極に対向してミラー要素ＳＥの裏面に設けられた４つの電極（不図示）を有する。なお、空間光変調器３Ｓと同様の空間光変調器についての詳細構成等は、例えば、米国特許出願公開第２００９／００９７０９４号明細書に開示されている。

　図１に戻り、リレー光学系４の光路後方には、ビームスプリッタＢＳ２が配置され、ビームスプリッタＢＳ２の透過光路上には、フライアイレンズ５が配置されている。フライアイレンズ５は、光ビームＬＢに対して垂直方向に稠密に配列された正の屈折力を有する多数の微小レンズ素子の集合である。フライアイレンズ５は、後述するように入射した光束を波面分割して、その後側焦点面にレンズ素子と同数の光源像からなる二次光源(実質的な面光源)を形成する。本実施形態では、フライアイレンズ５として、例えば米国特許第６，９１３，３７３号明細書に開示されているシリンドリカルマイクロフライアイレンズが採用されているものとする。

　本実施形態の照明系ＩＯＰによると、光源１から射出された光ビームＬＢは、ビームエキスパンダ２に入射し、ビームエキスパンダ２を通過することによりその断面が拡大されて、所定の矩形断面を有する光ビームに整形される。ビームエキスパンダ２により整形された光ビームＬＢは、ビームスプリッタＢＳ１を透過して、空間光変調ユニット３に入射する。

　例えば、図２に示されるように、光ビームＬＢ中のＺ軸方向に並ぶ互いに平行な４本の光線Ｌ１～Ｌ４は、プリズム３Ｐの入射面からその内部に入り、反射面Ｒ１により空間光変調器３Ｓに向けて互いに平行に反射される。そして、光線Ｌ１～Ｌ４は、それぞれ、複数のミラー要素ＳＥのうちのＹ軸方向に並ぶ互いに異なるミラー要素ＳＥａ、ＳＥｂ、ＳＥｃ、ＳＥｄの反射面に入射する。ここで、ミラー要素ＳＥａ、ＳＥｂ、ＳＥｃ、ＳＥｄは、それぞれの駆動部（不図示）により独立に傾けられている。このため、光線Ｌ１～Ｌ４は、反射面Ｒ２に向けて、ただしそれぞれ異なる方向に反射される。そして、光線Ｌ１～Ｌ４（光ビームＬＢ）は、反射面Ｒ２により反射され、プリズム３Ｐの外部に射出される。ここで、プリズム３Ｐの－Ｙ側面（入射面）から＋Ｙ側面（出射面）までの光線Ｌ１～Ｌ４のそれぞれの空気換算光路長は、プリズム３Ｐが設けられていない場合に対応する空気換算光路長に等しく定められている。ここで、空気換算光路長とは、媒質中（屈折率ｎ）における光の光路長（Ｌ）を空気中（屈折率１）における光路長に換算した光路長Ｌ／ｎである。

　プリズム３Ｐの外部に射出された光線Ｌ１～Ｌ４（光ビームＬＢ）は、リレー光学系４を介してＹ軸に平行に揃えられ、リレー光学系４の後方に配置されるビームスプリッタＢＳ２を透過してフライアイレンズ５に入射する。そして、光線Ｌ１～Ｌ４のそれぞれがフライアイレンズ５の多数のレンズ素子のいずれかに入射することにより、光ビームＬＢが分割（波面分割）される。これにより、複数の光源像からなる二次光源（面光源、すなわち照明光源）が、照明光学系の瞳面（照明瞳面）に一致するフライアイレンズ５の後側焦点面ＬＰＰに形成される。

　図２には、フライアイレンズ５の後側焦点面ＬＰＰにおける、光線Ｌ１～Ｌ４に対応する光強度分布ＳＰ１～ＳＰ４が、模式的に示されている。このように、本実施形態では、二次光源（照明光源）の光強度分布（輝度分布又は照明光源形状とも呼ぶ）は、空間光変調器３Ｓにより自在に設定される。なお、空間光変調器としては、上述の反射型の能動的空間光変調器に限らず、非能動的な空間光変調器としての透過型又は反射型の回折光学素子なども用いることができる。このような非能動的な空間光変調器を用いる場合には、リレー光学系４を、例えばアフォーカルレンズ及びズームレンズ等を含んで構成することができ、その少なくとも一部の光学部材（レンズ、プリズム部材等）の位置及び／又は姿勢を制御することによって、二次光源（照明光源）の光強度分布を可変に設定することができる。また、回折光学素子として、例えば米国特許第６，６７１，０３５号明細書、あるいは米国特許第７，２６５，８１６号明細書などに開示されるように、複数区画を備えた回折光学素子の位置を制御することによって二次光源（照明光源）の光強度分布を可変に設定しても良い。また、上述の能動的又は非能動的な空間光変調器に加えて、例えば米国特許第６，４５２，６６２号明細書に開示される可動照明開口絞りを用いて二次光源（照明光源）の光強度分布を可変に設定しても良い。

　なお、本実施形態では、フライアイレンズ５が形成する二次光源を照明光源として、後述するレチクルステージＲＳＴに保持されるレチクルＲをケーラー照明する。そのため、二次光源が形成される面は、投影光学系ＰＬの開口絞り４１の面（開口絞り面）に対する共役面であり、照明光学系の瞳面（照明瞳面）と呼ばれる。また、照明瞳面に対して被照射面（レチクルＲが配置される面又はウエハ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、フライアイレンズ５による波面分割数が比較的大きい場合、フライアイレンズ５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、フライアイレンズ５の入射面及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二次光源（照明光源）の光強度分布（輝度分布又は照明光源形状）と称することができる。

　上述のビームスプリッタＢＳ２の反射光路上には、照明瞳分布計測部Ｄ２が配置されている。照明瞳分布計測部Ｄ２は、フライアイレンズ５の入射面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、フライアイレンズ５の入射面に形成される光強度分布（輝度分布又は照明光源形状）をモニタする。すなわち、照明瞳分布計測部Ｄ２は、照明瞳又は照明瞳と光学的に共役な面で瞳強度分布を計測する機能を有する。照明瞳分布計測部Ｄ２の計測結果は、主制御装置２０に供給される。照明瞳分布計測部Ｄ２の詳細な構成及び作用については、例えば米国特許出願公開第２００８／００３０７０７号明細書を参照することができる。

　二次光源からの光ビームＬＢは、コンデンサ光学系６を介して照明視野絞り７を重畳的に照明する。このようにして、照明視野絞り７には、フライアイレンズ５の波面分割単位である矩形状の微小屈折面の形状と焦点距離とに応じた矩形状の照野が形成される。照明視野絞り７の矩形状の開口部（光透過部）を介した光ビームＬＢは、結像光学系８の集光作用を受けた後、所定のパターンが形成されたレチクルＲを重畳的に照明する。すなわち、二次光源からの光ビームＬＢは、コンデンサ光学系６により集光され、さらに照明視野絞り７、結像光学系８、折曲ミラー９等（コンデンサ光学系６から折曲ミラー９までをまとめて送光光学系１０と称する）を介して照明系ＩＯＰから射出され、図１に示されるように、照明光ＩＬとしてレチクルＲに照射される。この場合、照明視野絞り７により光ビームＬＢ（照明光ＩＬ）を整形することにより、レチクルＲのパターン面の一部（照明領域ＩＡＲ）が照明される。

　レチクルステージＲＳＴは、照明系ＩＯＰの下方（－Ｚ側）に配置されている。レチクルステージＲＳＴ上には、レチクルＲが例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージＲＳＴは、例えばリニアモータ等を含むレチクルステージ駆動系（不図示）によって、水平面（ＸＹ平面）内で微小駆動可能であるとともに、走査方向（Ｙ軸方向）に所定ストローク範囲で駆動可能となっている。

　レチクルステージＲＳＴのＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転情報を含む）は、レチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」と呼ぶ）１４によって、移動鏡１２（又はレチクルステージＲＳＴの端面に形成された反射面）を介して、例えば０．２５ｎｍ程度の分解能で常時検出される。レチクル干渉計１４の計測情報は、主制御装置２０に供給される。

　投影光学系ＰＬは、レチクルステージＲＳＴの下方（－Ｚ側）に配置されている。投影光学系ＰＬとしては、例えば、光軸ＡＸに沿って配列された複数の光学素子（レンズエレメント）から成る屈折光学系が用いられる。投影光学系ＰＬは、例えば両側テレセントリックで、所定の投影倍率（例えば１／４倍、１／５倍又は１／８倍など）を有する。そのため、前述の通り照明系ＩＯＰからの照明光ＩＬによってレチクルＲが照明されると、投影光学系ＰＬを介して、レチクルＲのパターン面（投影光学系の第１面、物体面）上の照明領域内のパターンの縮小像（パターンの一部の縮小像）が、レジスト（感応剤）が塗布されたウエハＷ（投影光学系の第２面、像面）上の露光領域ＩＡに投影される。

　投影光学系ＰＬを構成する複数枚のレンズエレメントのうち、物体面側（レチクルＲ側）の複数枚のレンズエレメント（不図示）は、主制御装置２０の配下にある結像性能補正コントローラ４８によって例えば投影光学系ＰＬの光軸方向であるＺ軸方向、及びＸＹ平面に対する傾斜方向（すなわちθｘ及びθｙ方向）に駆動可能な可動レンズとなっている。また、投影光学系ＰＬの瞳面の近傍には、開口数（ＮＡ）を所定範囲内で連続的に変更可能な開口絞り４１が設けられている。開口絞り４１としては、例えばいわゆる虹彩絞りが用いられる。開口絞り４１は、主制御装置２０によって結像性能補正コントローラ４８を介して制御される。

　ウエハステージＷＳＴは、リニアモータ等を含むステージ駆動系２４によって、ステージベース２２上をＸ軸方向、Ｙ軸方向に所定ストロークで駆動されるとともに、Ｚ軸方向、θｘ方向、θｙ方向、及びθｚ方向に微小駆動される。ウエハステージＷＳＴ上には、ウエハＷが、ウエハホルダ（不図示）を介して真空吸着等によって保持されている。

　ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置情報（回転情報（ヨーイング量（θｚ方向の回転量）、ピッチング量（θｘ方向の回転量）及びローリング量（θｙ方向の回転量））を含む）は、レーザ干渉計システム(以下、「干渉計システム」と略記する)１８によって、移動鏡１６（又はウエハステージＷＳＴの端面に形成された反射面）を介して、例えば０．２５ｎｍ程度の分解能で常時検出される。干渉計システム１８の計測結果は、主制御装置２０に供給される。

　また、ウエハＷの表面のＺ軸方向の位置及び傾斜は、投影光学系ＰＬの結像面に向けて多数のピンホール又はスリットの像を形成するための結像光束を光軸ＡＸに対して斜め方向より照射する照射系６０ａと、それらの結像光束のウエハＷ表面での反射光束を受光する受光系６０ｂとを有する焦点位置検出系によって計測される。焦点位置検出系（６０ａ，６０ｂ）としては、例えば米国特許第５，４４８，３３２号明細書等に開示される斜入射方式の多点焦点位置検出系と同様の構成のものが用いられる。

　また、ウエハステージＷＳＴ上には、その表面がウエハＷの表面と同じ高さにある基準板ＦＰが固定されている。基準板ＦＰの表面には、アライメント系ＡＳのベースライン計測等に用いられる基準マーク、後述するレチクルアライメント系で検出される一対の基準マーク等が形成されている。

　また、ウエハステージＷＳＴには、瞳輝度分布をオン・ボディで計測（測定）する輝度分布計測器８０が設けられている。輝度分布計測器８０は、図３に示されるように、カバーガラス８０ａ、集光レンズ８０ｂ、及び受光部８０ｃ等から構成される。

　カバーガラス８０ａの上面は、投影光学系ＰＬの結像面位置、すなわちウエハステージＷＳＴ上に載置されるウエハＷの面位置に等しく設定されている。ここで上面には、クロム等の金属の蒸着により中央部に円形の開口（ピンホール）を有する遮光膜が形成されている。この遮光膜によって、瞳輝度分布の計測の際に、周囲から不要な光が受光部８０ｃに入るのが防止される（遮られる）。カバーガラス８０ａ（ピンホール）及び受光部８０ｃは、それぞれ、集光レンズ８０ｂの前側及び後側焦点位置に配置されている。すなわち、受光部８０ｃの受光面は、投影光学系ＰＬの開口絞り４１（すなわち投影光学系ＰＬの瞳面及び照明系ＩＯＰの瞳面）の位置と光学的に共役な位置に配置されている。受光部８０ｃは、２次元ＣＣＤ等から成る受光素子と、例えば電荷転送制御回路等の電気回路等とを有している。なお、受光部８０ｃからの計測データは、主制御装置２０に送られる。

　上述の構成の輝度分布計測器８０では、投影光学系ＰＬから射出された照明光ＩＬの一部がカバーガラス８０ａのピンホールを通過し、集光レンズ８０ｂにより集光されて、受光部８０ｃの受光面に入射する。ここで、受光部８０ｃの受光面には、投影光学系ＰＬの開口絞り４１における照明光ＩＬの強度分布が再現される。すなわち、受光部８０ｃにより、カバーガラス８０ａのピンホールを通過する照明光ＩＬの開口絞り４１上での強度分布が計測される。ここで、開口絞り４１の位置は投影光学系ＰＬの瞳面及び照明系ＩＯＰの瞳面の位置と光学的に共役であるため、照明光ＩＬの強度分布を計測することは瞳輝度分布を計測することに等しい。

　なお、カバーガラス８０ａの上面には、ピンホールとの位置関係が既知の位置合わせマーク（不図示）が設けられている。位置合わせマークは、ステージ座標系上でのピンホールの位置、すなわち輝度分布計測器８０の位置を較正するために用いられる。

　ウエハステージＷＳＴ（すなわち輝度分布計測器８０）をＸＹ二次元方向に移動させて、上述の計測を行うことにより、被照射面（第２面）上の複数点に関する瞳輝度分布が計測される。瞳輝度分布の計測についてはさらに後述する。

　図１に戻り、投影ユニットＰＵの鏡筒４０の側面には、ウエハＷに形成されたアライメントマーク及び基準マークを検出するアライメント系ＡＳが設けられている。アライメント系ＡＳとしては、例えばハロゲンランプ等のブロードバンド（広帯域）光によりマークを照明して検出し、検出されたマークの像（画像）を画像処理することによってマークの位置を計測する画像処理方式の結像式アライメントセンサの一種であるＦＩＡ（Field Image Alignment）系が用いられている。

　露光装置１００では、不図示であるが、レチクルステージＲＳＴの上方に、例えば米国特許第５，６４６，４１３号明細書等に開示される、露光波長の光を用いたＴＴＲ（Through The Reticle）アライメント系から成る一対のレチクルアライメント系が設けられている。レチクルアライメント系の検出信号は、主制御装置２０に供給される。

　前記制御系は、図１中、主制御装置２０によって主に構成される。主制御装置２０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）等からなるいわゆるワークステーション（又はマイクロコンピュータ）等から構成され、装置全体を統括して制御する。また、主制御装置２０には、例えばハードディスクから成る記憶装置４２、キーボード，マウス等のポインティングデバイス等を含む入力装置４５，ＣＲＴディスプレイ（又は液晶ディスプレイ）等の表示装置４４、及びＣＤ（compact disc），ＤＶＤ（digital versatile disc），ＭＯ（magneto-optical disc）あるいはＦＤ（flexible disc）等の情報記憶媒体のドライブ装置４６が、外付けされている（接続されている）。

　記憶装置４２には、投影光学系ＰＬによってウエハＷ上に投影される投影像の結像状態が最適（例えば収差又は線幅が許容範囲内）となる照明光源形状（瞳輝度分布）に関する情報、これに対応する照明系ＩＯＰ、特に空間光変調器３Ｓのミラー要素ＳＥの制御情報、及び投影光学系ＰＬの収差に関する情報等が格納されている。

　ドライブ装置４６には、後述するように照明光源形状を調整するための処理プログラム等が格納された情報記憶媒体（以下の説明では便宜上ＣＤ－ＲＯＭとする）がセットされている。なお、これらのプログラムは記憶装置４２にインストールされていても良い。主制御装置２０は、適宜、これらのプログラムをメモリ上に読み出す。

　露光装置１００では、通常のスキャナと同様に、ウエハ交換、レチクル交換、レチクルアライメント、アライメント系ＡＳのベースライン計測並びにウエハアライメント（ＥＧＡ等）等の準備作業の後、ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行われる。詳細説明は省略する。

　次に、本実施形態の露光装置１００における空間光変調ユニット３（空間光変調器３Ｓ）を用いた照明光源形状（瞳輝度分布）の設定処理について説明する。

　図４には、露光装置１００の初期調整時（起動時）における照明光源形状の設定に関する主制御装置２０（内のＣＰＵ）の処理アルゴリズムを概略的に示すフローチャートが示されている。

　最初のステップ２０２では、照明光源に関する初期設定を行う。具体的には、主制御装置２０は、記憶装置４２に記憶された照明光源形状（瞳輝度分布）に関する情報、これに対応する照明系ＩＯＰ、空間光変調器３Ｓのミラー要素ＳＥの制御情報、及び投影光学系ＰＬの収差に関する情報等を読み出す。ここで、照明光源形状に関する情報には、その目標である目標照明光源形状（以下、適宜、目標とも表記する）Ψ_０が含まれる。目標照明光源形状Ψ_０は、照明瞳面内の２次元座標ξ，ηの関数Ψ_０（ξ，η）として表現される。ミラー要素ＳＥの制御情報には、ミラー要素ＳＥの反射率、角度に対する反射光の強度情報等のミラー特性情報が含まれる。主制御装置２０は、これらの基本情報に従って、照明系ＩＯＰの構成各部（光源１、空間光変調器３Ｓ等）を起動する。

　次のステップ２０４では、光源１から射出される光ビームＬＢのビーム断面内の強度分布（ビーム形状とも表記する）を計測する。主制御装置２０は、ビーム形状検出部Ｄ１を用いて、ビームスプリッタＢＳ１により反射される光ビームＬＢを検出する。その結果より、ビーム形状Φ_０の計測結果（〈Φ_０〉と表記する）が得られる。ビーム形状Φ_０は、例えばビーム形状検出部Ｄ１の検出面内の２次元座標ｘ，ｙの関数Φ_０（ｘ，ｙ）として表現される。

　次のステップ２０６では、照明光源の設定を行う。主制御装置２０は、空間光変調器３Ｓのミラー要素ＳＥの制御情報に基づいて、強度分布〈Φ_０〉を有する光ビームＬＢが空間光変調器３Ｓ、フライアイレンズ５等を介して照明瞳面上に形成する強度分布、すなわち照明光源形状Ψがその目標Ψ_０を再現する様に、ミラー要素ＳＥの制御パラメータを決定する。すなわち、主制御装置２０は、照明光源の形状の目標Ψ_０と複数のミラー要素ＳＥに照射されるビーム形状Φ_０の計測結果〈Φ_０〉とに基づいて、複数のミラー要素ＳＥとフライアイレンズ５の複数のレンズ素子との組み合わせを、所定の演算によって最適化し、その最適化結果に従って、上記のミラー要素ＳＥの制御パラメータを決定する。主制御装置２０は、決定した制御パラメータに従って、空間光変調器３Ｓ（ミラー要素ＳＥの傾斜等）を制御し、目標照明光源形状を再現するべく、照明光源形状を設定する。ここで、再現すると表現しているのは、バーチャルな情報である目標照明光源形状を基に、目標照明光源形状に極力近い実際の照明光源形状を設定することになり、結果として実空間で目標照明光源形状にほぼ一致した照明光源形状が再現されるからである。本明細書では、かかる意味で再現するという表現を用いている。

　次のステップ２０８では、照明光源形状Ψを計測する。主制御装置２０は、計測に先立って、輝度分布計測器８０の位置を較正する。ここで、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴを駆動して、ウエハステージＷＳＴに搭載された輝度分布計測器８０をアライメント系ＡＳの直下に位置決めする。位置決め後、主制御装置２０は、アライメント系ＡＳを用いて、輝度分布計測器８０に設けられた位置合わせマーク（不図示）を検出し、その検出結果と検出時の干渉計システム１８の計測結果とを用いてステージ座標系上での輝度分布計測器８０の正確な位置を求める。その結果に従って、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴを駆動して、輝度分布計測器８０（カバーガラス８０ａ上の開口）を光軸ＡＸ上に正確に位置決めする。これと同時に、主制御装置２０は、焦点位置検出系（６０ａ、６０ｂ）を用いてカバーガラス８０ａの面位置及び傾斜を計測し、ウエハステージＷＳＴをフォーカス・レベリング制御して、カバーガラス８０ａの上面を結像点（像面）に位置決めする。

　較正が終わると、主制御装置２０は、照明光源形状Ψの本計測を開始する。ステップ２０６において設定された照明光源（二次光源）から照明光ＩＬが射出され、図３に示されるように、照明系ＩＯＰ（より正確には送光光学系１０）及び投影光学系ＰＬを介して像面上に集光される。これにより、照明光ＩＬが、カバーガラス８０ａ上の開口を通り、集光レンズ８０ｂを介して、受光部８０ｃ内の受光素子によって受光される。受光素子（２次元ＣＣＤ等）は、照明光ＩＬのその断面内での光強度分布を検出する。これにより、照明光源形状Ψの計測結果〈Ψ〉が得られる。なお、計測結果〈Ψ〉は、照明光源形状Ψと同様に、照明瞳面内の２次元座標ξ,ηの関数〈Ψ(ξ,η)〉として表現される。

　主制御装置２０は、照明光源形状Ψ(ξ,η)の計測結果〈Ψ(ξ,η)〉を、例えばＬＡＮ（不図示）を介して接続された上位コンピュータ又はサーバなどに転送する。なお、厳密には、照明光源形状（瞳輝度分布）は瞳面座標系上の離散点について計測されるため、計測結果〈Ψ(ξ,η)〉は離散データとして表される。

　なお、本実施形態の露光装置１００では、投影光学系ＰＬを介して照明光ＩＬを検出するため、照明光源形状（瞳輝度分布）の計測結果には、原理上、投影光学系ＰＬの光学的な誤差が含まれる。しかし、本実施形態では、特に断らない限り、投影光学系ＰＬの光学的な誤差はない、あるいはステップ２０２において読み出された収差に関する情報を用いて補正されているものとする。

　次のステップ２０９では、ステップ２０６において再現された照明光源形状と目標との一致度合を評価する。具体的には、主制御装置２０は、計測結果〈Ψ〉の目標Ψ_０からのずれ、例えばＲＭＳ誤差を求め、そのＲＭＳ誤差の値と閾値（ステップ２０２において定められているものとする）との大小を比較する。

　そして、次のステップ２１０では、評価結果が良好であるか否かを判断する。そして、ＲＭＳ誤差が閾値より小さく、十分な精度で、目標照明光源形状Ψ_０が再現されている場合、すなわち評価結果が良好な場合には、本ルーチンの処理（一連の照明光源形状の設定及び調整処理）を終了する。

　この一方、ＲＭＳ誤差の値が閾値以上であり、評価結果が良好でない場合には、ステップ２１２に移行する。本実施形態では、ステップ２１２及び２１３において、調整処理の選択が行われる。

　ステップ２１２では、照明光源形状の調整処理の選択が第１回目であるか否かを判断する。この場合、第１回目であるため、このステップ２１２における判断は肯定され、ステップ２１４に移行する。

　ステップ２１４では、ビーム形状Φ_０の推定（演算処理）を行う。ここで、ビーム形状Φ_０は、すでにステップ２０４において計測されている。しかし、ビーム形状検出部Ｄ１は、空間光変調器３Ｓのミラー要素ＳＥに入射する光ビームＬＢそのものを検出してはいない。このため、空間光変調ユニット３（プリズム３Ｐ）内で生じる光軸のずれ、あるいはビーム形状検出部Ｄ１の検出誤差等により、正確な計測結果〈Φ_０〉が得られていないおそれがある。そこで、主制御装置２０は第１回目の調整処理の選択においては、ビーム形状Φ_０の推定（演算処理）を、最初に行うべく、他に優先して選択することとしている。

　ビーム形状の推定が終了すると、ステップ２０６に戻る。主制御装置２０は、ビーム形状の推定結果（《Φ_０》と表記する）を用いて、強度分布《Φ_０》を有する光ビームＬＢにより形成される照明光源形状Ψが目標Ψ_０を再現する様に、ミラー要素ＳＥの制御パラメータを再決定する。主制御装置２０は、決定された制御パラメータに従って、空間光変調器３Ｓ（ミラー要素ＳＥの傾斜等）を制御し、目標照明光源形状を再現するべく、照明光源形状を再設定する。

　一方、第２回目以降の調整処理の選択の場合、ステップ２１２における判断は否定され、ステップ２１３に進む。ステップ２１３では、調整処理の選択が第ｍ回目未満であるか否かを判断する。そして、調整処理の選択が第ｍ回目未満（通常、ｍは３、４、５等に設定される）である場合には、ステップ２１３における判断は肯定され、ステップ２１６に移行する。ｍ回の設定の根拠については、後述する。

　ステップ２１６では、ミラー特性、すなわち空間光変調器３Ｓのミラー要素ＳＥの角度に対する反射光の強度等の推定（演算処理）を行う。ここで、ミラー特性は、すでにステップ２０２において設定されている。しかし、必ずしも、設定通りの性能が得られているとは限らないので、ミラー特性の推定を行うことは必要である。なお、ミラー特性の推定処理については、後に詳述する。

　ミラー特性の推定が終了すると、先と同様にステップ２０６に戻り、主制御装置２０は、ミラー特性の推定結果を用いて、先と同様にして、照明光源形状を再現すべく、照明光源形状を再設定する。すなわち、主制御装置２０は、ミラー特性の推定結果を用いて、強度分布《Φ_０》（《Φ_０》が得られていない場合〈Φ_０〉）を有する光ビームＬＢにより形成される照明光源形状Ψがその目標Ψ_０を再現する様に、ミラー要素ＳＥの制御パラメータを再決定し、決定された制御パラメータに従って、空間光変調器３Ｓ（ミラー要素ＳＥの傾斜等）を制御する。

　ミラー特性の推定は、後述する照明光源の設定の最適化に比べて、処理時間が短いので、調整処理の選択において、主制御装置２０は、ビーム形状の推定に次いで、かつ照明光源設定の最適化より優先して選択することとしている。また、ミラー特性の推定を選択した場合、その都度ミラー特性の推定結果を用いて、照明光源形状が再設定されるので、数回程度、ミラー特性の推定を繰り返すことは有意義である。このため、上述のｍを３，４，５等に設定することとしている。

　一方、調整処理の選択が第ｍ回目になり、ステップ２１３における判断が否定された場合には、ステップ２１８に移行し、照明光源の設定の最適化を行う。

　ここで、調整処理の繰り返しサイクルにおいて、ステップ２０６では、ビーム形状Φ_０の計測結果〈Φ_０〉若しくは推定結果《Φ_０》、又は初期設定若しくは推定されたミラー特性等に基づいて、照明光源形状Ψが再現される。ステップ２１３における判断が否定されるのは、ビーム形状の推定、（ｍ－２回）のミラー特性の推定のそれぞれの結果に基づく照明光源形状の再設定を繰り返し行ったにも関わらず、照明光源形状がその目標に対して十分に一致しなかった、すなわち十分な精度で目標照明光源形状Ψ_０が再現されなかった場合である。従って、この場合は、これ以上同様の処理を繰り返しても、十分な精度で目標照明光源形状Ψ_０が再現されるとは思われない。初期設定時の処理であるから、このような場合、調整に時間を要しても、目標照明光源形状Ψ_０を再現することの方が重要である。

　そこで、ステップ２１８では、主制御装置２０は、再現される照明光源形状Ψ（ステップ２０８において得られる計測結果〈Ψ〉）が、目標Ψ_０に一致するように、ミラー要素ＳＥの制御パラメータを微調整することで、照明光源の設定を最適化する。すなわち、主制御装置２０は、最適化された制御パラメータに従って、空間光変調器３Ｓ（ミラー要素ＳＥの傾斜等）を制御し、照明光源形状を再現する。

　通常、このステップ２１８では、時間を掛けて、空間光変調器３Ｓの複数のミラー要素ＳＥの傾斜等の微調整が繰り返し、順次行われるので、ステップ２１８の処理が終わり、ステップ２０８に戻った場合には、ステップ２０９，２１０で評価結果が良好となって、処理が終了する。

　ただし、再度、ステップ２１０における判断が否定された場合には、上記と同様の処理が、ステップ２１０の判断が肯定されるまで、繰り返される。

　このように、図４のフローチャートに従う照明光源形状（瞳輝度分布）の設定処理では、調整処理の選択が何回目かに応じて予め定められた優先度に応じて適切な調整処理が選択されるため、効率的にかつ正確に照明光源の形状を初期設定することが可能となる。

　図５には、露光装置１００の稼働中、特にアイドル時、ロット先頭時等における照明光源形状の設定処理に関する主制御装置２０（内のＣＰＵ）の処理アルゴリズムを概略的に示すフローチャートが示されている。前提条件として、露光装置１００の起動時（初期調整時）に、前述の照明光源形状の設定処理が行われているものとする。すなわち、ステップ２０６において照明光源形状が設定済みであり、またステップ２０２における照明光源に関する初期設定が行われ、目標照明光源形状Ψ_０、ミラー特性情報等が取得済みであるものとする。

　最初のステップ３０２では、目標照明光源形状Ψ_０を再現すべく、ビーム形状を調整する。

　次のステップ３０４では、前述のステップ２０４と同様に、光源１から射出される光ビームＬＢのビーム断面内の強度分布（ビーム形状）を、計測する。具体的には、主制御装置２０は、ビーム形状検出部Ｄ１を用いて、ビームスプリッタＢＳ１により反射される光ビームＬＢを検出する。この結果より、ビーム形状Φ_０の計測結果〈Φ_０〉が得られる。

　次のステップ３０６では、照明光源形状Ψを計測する。ここで、前述した露光装置１００の起動時（初期調整時）における設定処理では、正確であることが要求されるため、照明光源形状の計測には、輝度分布計測器８０が用いられたが、露光装置１００の稼働中における設定処理では、短時間での装置の回復が要求されるため、照明系ＩＯＰ内に設けられた照明瞳分布計測部Ｄ２が用いられる。主制御装置２０は、照明瞳分布計測部Ｄ２を用いて、ビームスプリッタＢＳ２により反射される照明光ＩＬを検出する。この結果より、照明光源形状Ψの計測結果〈Ψ〉が得られる。計測結果〈Ψ〉は、主制御装置２０に例えば不図示のＬＡＮを介して接続された上位コンピュータ又はサーバに転送される。

　次のステップ３０８では、照明光源形状と目標との一致度合を評価する。具体的には、主制御装置２０は、ステップ３０６で計測した計測結果〈Ψ〉の目標Ψ_０からのずれ、例えばＲＭＳ誤差を求め、そのＲＭＳ誤差の値と閾値（露光装置１００の起動時に行われた設定処理において定められているとする）との大小を比較する。

　そして、次のステップ３１０では、評価結果が良好であるか否かを判断する。そして、ＲＭＳ誤差が閾値より小さく、十分な精度で、目標照明光源形状Ψ_０が再現されている場合、すなわち評価結果が良好な場合には、本ルーチンの処理（一連の照明光源形状の設定及び調整処理）を終了する。

　この一方、ＲＭＳ誤差の値が閾値以上であり、評価結果が良好でない場合には、ステップ３１２に移行する。本実施形態では、ステップ３１２、３１４、及び３１８において、調整処理の選択が行われる。

　ステップ３１２では、照明光源形状の調整処理の選択が第１回目であるか否かを判断する。この場合、第１回目であるため、このステップ３１２における判断は肯定され、ステップ３０２に戻る。ここで、例えば前述のステップ３０４において計測した計測結果〈Φ_０〉を用いてビーム形状の異常の有無を判断し、ビーム形状の異常が検知された場合のみ、ステップ３０２に戻ることとしても良いが、ここでは、調整処理の選択が第１回目である場合には、無条件に、ステップ３０２に戻り、ビーム形状の調整を行うこととした。すなわち、第１回目の調整処理においては、ビーム形状の調整を他に優先して選択することとした。

　なお、ビーム形状の異常の検知は、一例として次のようにして行うことができる。すなわち、主制御装置２０は、例えば、計測結果〈Φ_０〉を、露光装置１００の起動時の設定処理において計測されたビーム形状と比較する。例えば光ビームＬＢの光軸がずれた場合、計測結果〈Φ_０〉の分布がシフトすること、あるいはその積分値が小さくなることから、ビーム形状の異常が検知される。

　一方、第２回目以降の調整処理の選択の場合、ステップ３１２における判断は否定され、ステップ３１４に進む。ステップ３１４では、調整処理の選択が第ｎ回目未満であるか否かを判断する。そして、調整処理の選択が第ｎ回目未満（通常、ｎは３、４、５等に設定される）である場合には、ステップ３１４における判断は肯定され、ステップ３１６に移行する。ｎ回の設定の根拠については、後述する。

　ステップ３１６では、照明光源の設定の最適化を行う。ステップ３１６では、主制御装置２０は、ステップ３０６において得られた照明光源形状Ψの計測結果〈Ψ〉、ビーム形状Φ_０の計測結果〈Φ_０〉、初期設定されたミラー特性等に基づいて、照明光源形状Ψが目標Ψ_０に一致するように、ミラー要素ＳＥの制御パラメータを微調整する。これにより、照明光源の設定を最適化する。ただし、このステップ３１６の照明光源の設定の最適化は、前述のステップ２１８の処理と異なり、短い処理時間で精度の良い処理アルゴリズムである。そこで、調整処理の選択において、主制御装置２０は、ビーム形状の調整に次いで優先して選択することとしている。また、ステップ３１６の照明光源の設定の最適化は、照明光源形状が再設定されるので数回程度、繰り返すことは有意義である。このため、上述のｎを３，４，５等に設定することとしている。

　一方、調整処理の選択が第ｎ回目になり、ステップ３１４における判断が否定された場合には、ステップ３１８に移行し、ビーム形状の推定及び／又はミラー特性の推定を選択したか否かを判断する。ビーム形状の推定（ステップ２１４）とミラー特性の推定（ステップ２１６）は、既に、露光装置１００の起動時に少なくとも１回行われている。そこで、他の調整処理（この場合、ステップ３１６の照明光源の設定の最適化の（ｎ－２）回の繰返し）を行ってもステップ３１０における評価結果が良好とならない場合にのみ、ビーム形状の推定及び／又はミラー特性の推定を選択することとしている。

　そして、ステップ３１８における判断が否定された場合には、ステップ３２０に移行する。ステップ３２０では、前述のステップ２１４と同様のビーム形状の推定及び／又はステップ２１６と同様のミラー特性の推定を行い、ビーム形状の推定及び／又はミラー特性の推定が終了すると、ステップ３２２に進む。

　ステップ３２２では、ビーム形状及び／又はミラー特性の推定結果を用いて、照明光源を再設定する。具体的には、主制御装置２０は、上記の推定結果を用いて、前述のステップ２０６と同様に、照明光源形状Ψがその目標Ψ_０を再現する様に、ミラー要素ＳＥの制御パラメータを再決定する。そして、主制御装置２０は、決定された制御パラメータに従って、空間光変調器３Ｓ（ミラー要素ＳＥの傾斜等）を制御し、照明光源形状を再現する。

　一方、上述のステップ３１８における判断が肯定された場合、すなわちビーム形状の推定及び／又はミラー特性の推定の選択を既に行っている場合には、露光装置を停止させないまま行える処理はすべて選択済みであるため、最後の選択肢としてメンテナンスを選択するため、ステップ３２４に移行し、オペレータに空間光変調ユニット３の空間光変調器３Ｓのメンテンナンスの必要性を通知する。この通知は、一例として表示装置４４の表示画面に「ＳＬＭのメンテナンスが必要です」と表示するとともに、不図示のスピーカから同内容を音声にて発することで行われる。通知後、ステップ３２６に進んで、再開（再起動）の指示がなされるのを待つ。なお、空間光変調器３Ｓのメンテナンスは、露光装置１００を停止させて行うため、長い処理時間を要する。そこで、主制御装置２０は、その他の処理をすべて試みた結果、それでも所望の光源形状を得られなかった場合に、最後に選択することとしている。

　上記の表示及び音声による通知を受けたオペレータにより露光装置１００が一旦停止され、空間光変調器３Ｓのミラー要素ＳＥの検査が行われる。検査の終了後、オペレータにより露光装置１００の再起動が指示される。これにより、ステップ３２６における判断が肯定され、ステップ３２８に移行する。

　ステップ３２８では、再起動後、ミラー特性のキャリブレーション及び照明光源の再設定を行う。具体的には、主制御装置２０は、露光装置１００を再起動するとともに、ミラー要素ＳＥの特性のキャリブレーションを行い、このキャリブレーションの結果に基づいてステップ２０６と同様にしてミラー要素ＳＥの制御パラメータを決定する。主制御装置２０は、決定された制御パラメータに従って、空間光変調器３Ｓ（ミラー要素ＳＥの傾斜等）を制御し、照明光源形状を再現する。

　ステップ３２８の処理の終了後、ステップ３０６に戻り、以後、ステップ３１０における判断が肯定されるまで、上述の処理を繰り返す。

　このように、図５のフローチャートに従う照明光源形状（瞳輝度分布）の設定処理では、短い時間で正確に調整可能な調整方法が優先して選択されるため、露光装置１００の稼働中であっても、スループットを殆ど低下させることなく効率的に照明光源を調整することが可能となる。

　次に、前述のステップ２１６及び３２０におけるミラー特性の推定処理について、その推定原理も含めて説明する。

　図６（Ａ）には、ステップ２０４において計測されたビーム形状Φ_０の計測結果〈Φ_０〉の一例が模式的に示されている。計測結果〈Φ_０〉として、ビーム形状検出部Ｄ１の検出面内の２次元座標ｘ，ｙに対してステップ関数状の分布が得られている（図６（Ａ）には１次元座標ｘに対する分布が示されている）。ステップ２０６では、この計測結果〈Φ_０〉及び空間光変調器３Ｓのミラー要素ＳＥの制御情報に基づいて、照明光源形状Ψが、例えば図６（Ｂ）に模式的に示される目標Ψ_０を再現する様に、ミラー要素ＳＥの制御パラメータが決定されている。

　ここで、ミラー特性、すなわち空間光変調器３Ｓのミラー要素ＳＥの反射率、角度に対する反射光の強度情報等は、すでにステップ２０２において取得済みである。しかし、必ずしも、その通りの性能が得られているとは限らない。かかる場合、空間光変調器３Ｓは計測結果〈Φ_０〉と取得されているミラー特性とに基づいて目標Ψ_０を再現するように設定されているため、例えば図６（Ｂ）に示されるように、その目標Ψ_０からずれた照明光源形状Ψが再現されることとなる。このような状況を想定して、ミラー特性の推定処理を、ビーム形状の推定処理に次いで優先的に選択される調整処理として用意しているのである。

　空間光変調器３ＳのＫ個（Ｋはミラー要素の総数）のミラー要素ＳＥ_ｋ上で反射される光ビームＬＢの断面に対して個々のミラー要素ＳＥ_ｋ（ｋ＝１～Ｋ（Ｋはミラー要素ＳＥの総数））の表面は十分小さい。このため、光ビームＬＢは、複数のミラー要素ＳＥ_ｋによって受光されるので、強度分布Φ_０（及び計測結果〈Φ_０〉）は、ミラー要素ＳＥ_ｋ上での光ビームＬＢの強度Φ_０ｋ（〈Φ_０ｋ〉）の集合として表現することができる。以下では、強度Φ_０ｋを、適宜ビーム形状Φ_０ｋとも表記する。また、照明光源形状Ψ（及び目標形状Ψ_０、計測結果〈Ψ〉）に対して個々のレンズ素子ＦＬ_ｎ（ｎ＝１～Ｎｆ（Ｎｆはレンズ素子の総数））の表面（射出面）は十分小さいので、照明光源形状Ψ（及び目標形状Ψ_０、計測結果〈Ψ_０〉）は、各レンズ素子ＦＬ_ｎ上での輝度Ψ_ｎ（Ψ_０ｎ、〈Ψ_ｎ〉）の集合として表現することができる。

　空間光変調器３Ｓは、レンズ素子ＦＬ_ｎ（ｎ＝１～Ｎｆ）により構成されるＮｆ個の輝点上で、個々のミラー要素ＳＥ_ｋ（ｋ＝１～Ｋ）により反射される強度Φ_０ｋの反射光を適当に重ね合わせることにより、照明光源形状Ψを再現する。ここで、個々のミラー要素ＳＥ_ｋ（ｋ＝１～Ｋ）の反射率をＲ_ｋと表記する。すなわち、ステップ２０６では、次式により表されるように、目標輝度Ψ_０ｎが与えられたレンズ素子ＦＬ_ｎのそれぞれに、目標輝度Ψ_０ｎに等しい総強度Σ_ｋｗ_ｎｋＲ_ｋΦ_０ｋを与える反射光を導くミラー要素ＳＥ_ｋの組み合わせを表現する係数（組み合わせ係数）ｗ_ｎｋ（ｎ＝１～Ｎｆ，ｋ＝１～Ｋ）が求められる。

ここで、個々の組み合わせ係数ｗ_ｎｋ（ｎ＝１～Ｎｆ，ｋ＝１～Ｋ）の値は１又は０であり、非零係数の数はＫに等しい（Σ_ｎｋｗ_ｎｋ＝Ｋ）。また、初期設定において、Ｒ_ｋ＝１（ｋ＝１～Ｋ）である。

　ステップ２０８において得られる照明光源形状Ψの計測結果〈Ψ_n〉を用いて、ミラー要素ＳＥ_ｋ（ｋ＝１～Ｋ）の反射率Ｒ_ｋ（ｋ＝１～Ｋ）を推定する。

　例えば、照明光源形状Ψ_ｎが計測結果〈Ψ_n〉に十分近似するように、すなわち次の照明光源形状Ψ_ｎと計測結果〈Ψ_n〉との自乗誤差εが最小となるように、反射率Ｒ_ｋ（ｋ＝１～Ｋ）を推定する。

ここで、誤差逆伝搬法を適用する。すなわち、式（１）中のΦ_０ｋに、ステップ２０４において得られている計測結果〈Φ_０ｋ〉を代入する。式（１）及び式（２）を用いて、次のように、変分ΔＲ_k（ｋ＝１～Ｋ）を求める。

ここで、係数ηは学習率である。求められた変分ΔＲ_kを加えて、次のように、反射率Ｒ_k（ｋ＝１～Ｋ）を更新する。

さらに、更新された反射率Ｒ_kを用いて式（３）から変分ΔＲ_kを求め、式（４）のように反射率Ｒ_kを更新する。このようにして変分変分ΔＲ_kを求めることと、反射率Ｒ_kを更新することとを、変分ΔＲ_kが十分小さくなるまで繰り返す。

　なお、学習率ηの値は、解の収束の程度に応じて適宜定めることとする。ただし、学習率ηとして大きな値を選ぶと、解の収束が速くなる一方で解の振動が顕著になる、あるいは解が収束しないで発散することもある。そのような場合には、式（４）の右辺に、いわゆる摩擦項μΔＲ_kを加えると良い。例えば、摩擦係数μ＝０．５とする。

　ここで、空間光変調器３Ｓのミラー要素ＳＥ_ｋの数Ｋは、例えば、６４０×１６８（≒１×１０^５）であり、フライアイレンズ５のレンズ素子ＦＬ_ｎの数Ｎｆは、例えば、１２８^２（≒１．６×１０^４）である。すなわち、Ｎｆ＜Ｋであるため、上述の取扱では、照明光源形状Ψの計測結果〈Ψ_n〉から、反射率Ｒ_k（ｋ＝１～Ｋ）を推定することはできない。

　そこで、次のような仮定を立てる。例えば、ミラー要素ＳＥ_ｋ（ｋ＝１～Ｋ）のうち光ビームＬＢの被照射量の特に多いミラー要素ＳＥ_ｋのみについて、例えば空間光変調器３Ｓの反射面の中央に位置するミラー要素ＳＥ_ｋのみについて、反射率Ｒ_kを推定する。あるいは、反射率Ｒ_kをミラー要素ＳＥ_ｋ（ｋ＝１～Ｋ）の位置の関数を用いて表現する。関数として、ガウス関数等を採用する。上述と同様の手順により関数のパラメータを求めることにより、個々のミラー要素ＳＥ_ｋ（ｋ＝１～Ｋ）の反射率Ｒ_kを推定する。あるいは、照明光源形状Ψ_ｎ（Ψ_０ｎ）と計測結果〈Ψ_n〉との間の自乗誤差の大きなレンズ素子ＦＬ_ｎに関わるミラー要素ＳＥ_ｋの反射率Ｒ_kのみを推定する。

　上述のような仮定の下では、実質的に推定の自由度（最大Ｋ）がＮｆ以下に制限され、誤差逆伝搬法により反射率Ｒ_kを推定することが可能となる。

　また、ミラー要素ＳＥ_ｋ（ｋ＝１～Ｋ）の駆動制御誤差により、ミラー要素ＳＥ_ｋからの反射光が、組み合わせ係数ｗ_ｎｋ（ｎ＝１～Ｎｆ，ｋ＝１～Ｋ）によって対応付けられるレンズ素子と異なるレンズ素子ＦＬ_ｎに導かれ、これにより再現される照明光源形状Ψ_ｎが目標Ψ_０ｎからずれることも起こり得る。かかる場合を想定して、式（１）を次のように書き換える。

係数Ｄ_nn’k（ｎ＝１～Ｎ，ｋ＝１～Ｋ）が、ミラー要素ＳＥ_ｋの駆動制御誤差を表現する。

　式（５）中のビーム形状Φ_０ｋにステップ２０４において得られている計測結果〈Φ_０ｋ〉を代入し、誤差逆伝搬法を適用して、先と同様の手順に従って、係数Ｄ_nn’k（ｎ＝１～Ｎ，ｋ＝１～Ｋ）を求める。

　ここでも、Ｎｆ＜Ｋであるため、上述の取扱では、照明光源形状Ψの計測結果〈Ψ_n〉から、係数Ｄ_nn’kを推定することはできない。そこで、照明光源形状Ψ_ｎと計測結果〈Ψ_n〉との間の自乗誤差の大きなレンズ素子ＦＬ_ｎに関わるミラー要素ＳＥ_ｋの係数Ｄ_nn’k（ｋ＝１～Ｋ）のみを推定する。この取扱により、実質的に推定の自由度（最大Ｋ^２）がＮｆ以下に制限され、上述の誤差逆伝搬法により係数Ｄ_nn’k（ｎ＝１～Ｎ，ｋ＝１～Ｋ）を推定することが可能となる。なお、上述においては誤差逆伝搬法以外の手法を適用しても良い。

　なお、ミラー要素ＳＥ_ｋ（ｋ＝１～Ｋ）の反射率Ｒ_ｋと駆動制御誤差Ｄ_nn’kとの両方を考慮する場合、式（１）又は式（５）に代えて、次式を用いることとする。

　なお、照明光源形状Ψの計測結果〈Ψ_n〉は、特にステップ２０８では投影光学系ＰＬを介して輝度分布計測器８０を用いて計測するため、回折効果等により、照明瞳面上における真の照明光源形状Ψに対してなだらかな分布になることが予想される。そのような場合には、フィルタ関数を用いて、式（１）、式（５）又は式（６）の左辺を畳み込むこととする。フィルタ関数として、例えば、ミラー要素ＳＥ_ｋ（ｋ＝１～Ｋ）の反射面が矩形状であることから、Ｓｉｎｃ関数（Sinc²(ξ)）を採用することができる。

　また、照明光源形状Ψ_ｎ（目標Ψ_０ｎ）と計測結果〈Ψ_n〉との自乗誤差εが所定の閾値より小さい場合には、十分な精度でビーム形状Φ_０ｋが計測されているとして、ステップ２１６及び３２０におけるミラー特性の推定処理をスキップすることとしても良い。

　以上詳細に説明したように、本実施形態の露光装置１００によると、主制御装置２０により、空間光変調器３Ｓの複数のミラー要素ＳＥ_ｋの特性（反射率等）と複数のミラー要素ＳＥ_ｋに照射される光ビームの形状（ビーム形状）Φ_０と照明光源の形状の目標Ψ_０とに基づいて、複数のミラー要素ＳＥ_ｋとフライアイレンズ５の複数のレンズ素子ＦＬ_ｎとの組み合わせを最適化し、その最適化結果に従って複数のミラー要素ＳＥ_ｋを介して照明光学系の瞳面に照明光源（二次光源）が形成され（ステップ２０６）、その照明光源の形状Ψが計測され（ステップ２０８）、ビームの形状と前記計測の結果〈Ψ〉とを用いて、複数のミラー要素ＳＥ_ｋの特性（反射率等）が推定され（ステップ２１６）、複数のミラー要素ＳＥ_ｋの特性の推定結果に基づいて照明光源が形状を調整される（ステップ２０６）。これにより、本実施形態の露光装置１００によると、ミラー要素ＳＥの特性を正確に推定し、その結果に基づいて照明光源形状Ψを正確に調整することが可能となる。

　また、本実施形態の露光装置１００によると、上述のようにして調整された光源形状を有する照明光源からの照明光ＩＬでパターンが形成されたレチクルＲを照明し、照明されたレチクルＲからの光を投影光学系ＰＬに通してウエハＷ上にレチクルＲのパターンの像を形成する。これによって、ウエハＷ上にレチクルＲのパターンを正確に転写することが可能になる。

　なお、上記実施形態では、空間光変調器３Ｓとして可動マルチミラーアレイを用い、オプティカルインテグレータとしてフライアイレンズ５を用い、可動マルチミラーアレイを構成する複数のミラー要素ＳＥ_ｋのそれぞれを介した光を照明光路中のフライアイレンズ５の複数のレンズ素子ＦＬ_ｎに選択的に振り分ける場合について説明した。すなわち、上記実施形態では、説明の簡略化のため、空間光変調器３Ｓによってフライアイレンズの入射面の近傍に形成される区画（グリッド）の数とフライアイレンズ５のレンズ素子ＦＬ_ｎの数とが一致していることを前提として説明を行った。しかし、一般には、上記のグリッドの数とレンズ素子の数とは１対１対応しないことが多い。このような場合、上記実施形態中のフライアイレンズ５の各レンズ素子ＦＬ_ｎに代えて、各グリッドがあるものとすれば、上記実施形態の手法をそのまま採用して、目標光源形状を正確に再現した照明光源を短時間で形成することができる。

　また、空間光変調器としては、前述した可動マルチミラーアレイに限らず、光源からの照明光の光路中に設置された、例えば透過型液晶表示素子、エレクトロクロミックディスプレイ（ＥＣＤ）、透過型の回折光学素子などの透過型の空間光変調器、あるいはＤＭＤ（Deformable Micro-mirror Device、又はDigital Micro-mirror Device）、反射型液晶表示素子、電気泳動ディスプレイ（ＥＰＤ：ElectroPhoretic Display）、電子ペーパー（又は電子インク）、光回折型ライトバルブ（Grating Light Valve）、反射型の回折光学素子などの反射型の空間光変調器なども用いることができる。なお、透過型の空間光変調器の場合、それが備える複数の光学要素の透過率が、その特性の一種として、上記実施形態のミラー要素の反射率と同様にして推定される。

　また、オプティカルインテグレータとしては、フライアイレンズに限らず、回折光学素子、あるいは、内面反射型のオプティカルインテグレータ（典型的にはロッド型インテグレータ）を用いても良い。この場合、リレー光学系４の後側にその前側焦点位置がリレー光学系４の後側焦点位置（上記実施形態のフライアイレンズ５の入射面の位置に相当）と一致するように集光レンズを配置し、この集光レンズの後側焦点位置又はその近傍に入射端が位置決めされるようにロッド型インテグレータを配置する。このとき、ロッド型インテグレータの射出端が照明視野絞り７の位置になる。ロッド型インテグレータを用いる場合、このロッド型インテグレータの下流の結像光学系８内の、投影光学系ＰＬの開口絞りの位置と光学的に共役な位置を照明瞳面と呼ぶことができる。また、ロッド型インテグレータの入射面の位置には、照明瞳面の二次光源の虚像が形成されることになるため、この位置及びこの位置と光学的に共役な位置も照明瞳面と呼ぶことができる。このとき、リレー光学系４と集光レンズとの間に、照明瞳分布計測部Ｄ２へ光を導くためのビームスプリッタＢＳ２を配置することができる。

　なお、上記実施形態では、ウエハステージＷＳＴ上に設けられた輝度分布計測器８０を用いてウエハ面上で瞳輝度分布を計測する構成を採用したが、輝度分布計測器８０をレチクルステージＲＳＴ上に設け、レチクルのパターン面上で瞳輝度分布を計測する構成を採用することもできる。この場合、瞳輝度分布の計測結果に投影光学系ＰＬの光学特性（例えば収差など）の影響が含まれないため、瞳輝度分布を精密に計測する上で好適である。

　なお、上記実施形態では１つの空間光変調ユニット（空間光変調器）を用いたが、これに限らず、複数の空間光変調ユニット（空間光変調器）を用いることも可能である。複数の空間光変調ユニットを用いた露光装置向けの照明光学系として、例えば米国特許出願公開第２００９／０１０９４１７号明細書及び米国特許出願公開第２００９／０１２８８８６号明細書に開示される照明光学系を採用することができる。

　また、上記実施形態では、二次元的に配列されたミラー要素の傾斜を独立に制御する空間光変調器を採用したが、そのような空間光変調器として、例えば欧州特許出願公開第７７９５３０号明細書、米国特許第６,９００,９１５号明細書、並びに米国特許第７,０９５,５４６号明細書等に開示される空間光変調器を採用することができる。

　また、空間光変調器として、さらにミラー要素の高さを独立に制御する空間光変調器を採用することも可能である。そのような空間光変調器として、例えば米国特許第５，３１２，５１３号明細書、及び米国特許第６，８８５，４９３号明細書に開示される空間光変調器を採用することができる。さらに、上述の空間光変調器を、例えば米国特許第６，８９１，６５５号明細書、あるいは米国特許出願公開第２００５／００９５７４９号明細書の開示に従って変形することも可能である。

　また、上記実施形態では、露光装置が、スキャニング・ステッパである場合について説明したが、これに限らず、ステッパなどの静止型露光装置であっても良い。また、ショット領域とショット領域とを合成するステップ・アンド・スティッチ方式の縮小投影露光装置であっても良い。

　また、例えば米国特許第６，５９０，６３４号明細書、米国特許第５，９６９，４４１号明細書、米国特許第６，２０８，４０７号明細書などに開示されているように、複数のウエハステージを備えたマルチステージ型の露光装置にも上記実施形態を適用できる。また、例えば米国特許第７，５８９，８２２号明細書などに開示されているように、ウエハステージとは別に、計測部材（例えば、基準マーク、及び／又はセンサなど）を含む計測ステージを備える露光装置にも上記実施形態は適用が可能である。

　また、上記実施形態では、露光装置１００が、液体（水）を介さずにウエハＷの露光を行うドライタイプの露光装置である場合について説明したが、これに限らず、例えば欧州特許出願公開第１４２０２９８号明細書、国際公開第２００４／０５５８０３号、米国特許第６,９５２,２５３号明細書などに開示されているように、投影光学系とウエハとの間に照明光の光路を含む液浸空間を形成し、投影光学系及び液浸空間の液体を介して照明光でウエハを露光する露光装置であっても良い。

　また、露光装置の投影光学系は縮小系のみならず等倍及び拡大系のいずれでも良いし、投影光学系は屈折系のみならず、反射系及び反射屈折系のいずれでも良いし、この投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。

　また、上記実施形において、米国特許出願公開第２００６／０１７０９０１号明細書、米国特許出願公開第２００７／０１４６６７６号明細書に開示される、いわゆる偏光照明方法を適用することも可能である。

　また、露光装置の光源は、ＡｒＦエキシマレーザに限らず、ＫｒＦエキシマレーザ（出力波長２４８ｎｍ）、Ｆ₂レーザ（出力波長１５７ｎｍ）、Ａｒ₂レーザ（出力波長１２６ｎｍ）、Ｋｒ₂レーザ（出力波長１４６ｎｍ）などのパルスレーザ光源、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）などの輝線を発する超高圧水銀ランプなどを用いることも可能である。また、ＹＡＧレーザの高調波発生装置などを用いることもできる。この他、例えば米国特許第７,０２３,６１０号明細書に開示されているように、真空紫外光としてＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。

　また、例えば国際公開第２００１／０３５１６８号に開示されているように、干渉縞をウエハＷ上に形成することによって、ウエハＷ上にライン・アンド・スペースパターンを形成する露光装置（リソグラフィシステム）を、露光装置１００として採用することができる。

　さらに、例えば米国特許第６，６１１，３１６号明細書に開示されているように、２つのレチクルパターンを、投影光学系を介してウエハ上で合成し、１回のスキャン露光によってウエハ上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置を、露光装置１００として採用することができる。

　なお、上記実施形態でパターンを形成すべき物体（エネルギビームが照射される露光対象の物体）はウエハに限られるものでなく、ガラスプレート、セラミック基板、フィルム部材、あるいはマスクブランクスなど他の物体でも良い。

　露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置や、有機ＥＬ、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシン及びＤＮＡチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも上記実施形態を適用できる。

　半導体素子などの電子デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した露光装置（パターン形成装置）及びその露光方法によりレチクル（フォトマスク）のパターンをウエハに転写するリソグラフィステップ、露光されたウエハを現像し、前記パターンに対応する形状のマスク層をウエハの表面（レジスト層）に形成する現像ステップ、マスク層を介してウエハのエッチングを行い、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材を取り去るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップ、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態に係る露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ウエハ上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。

　なお、これまでの説明で引用した露光装置などに関する全ての国際公開、欧州特許出願公開明細書、米国特許出願公開明細書及び米国特許明細書の開示を援用して本明細書の記載の一部とする。

　以上説明したように、本発明の光源調整方法及び照明光学系は、照明光源の形状を調整するのに適している。また、本発明の露光方法及び露光装置は、照明光源からの照明光により物体を露光するのに適している。また、本発明のデバイス製造方法は、半導体素子又は液晶表示素子などの電子デバイスを製造するのに適している。

Claims (29)

1. 　空間光変調器を構成する複数の光学要素のそれぞれを介した光を照明光路中の所定面内の複数の区画に選択的に振り分けることによって前記所定面に形成される照明光源を調整する光源調整方法であって、
   　前記複数の光学要素の特性と前記複数の光学要素に照射されるビームの形状と前記照明光源の形状の目標とに基づいて、前記複数の光学要素と前記複数の区画との組み合わせを最適化し、その最適化結果に従って前記複数の光学要素を介して前記照明光源を形成することと；
   　前記照明光源の形状を計測することと；
   　前記ビームの形状と前記計測の結果とを用いて、前記複数の光学要素の特性を推定することと；
   　前記複数の光学要素の特性の推定結果に基づいて前記照明光源の形状を調整することと；
   を含む光源調整方法。
2. 　前記特性は、前記複数の光学要素の透過率又は反射率を含む請求項１に記載の光源調整方法。
3. 　前記推定することでは、前記計測の結果と前記目標とのずれを最小とする前記複数の光学要素の特性を推定する請求項１又は２に記載の光源調整方法。
4. 　前記推定することでは、誤差逆伝搬法を用いて、前記複数の光学要素のそれぞれの特性を推定する請求項３に記載の光源調整方法。
5. 　前記推定することでは、前記誤差逆伝搬法の解の収束の程度に応じて前記収束を改善するためのパラメータを調整する請求項４に記載の光源調整方法。
6. 　前記複数の光学要素の特性には、前記複数の光学要素のそれぞれの制御特性が含まれ、
   　前記推定することでは、前記計測の結果と前記目標とのずれを与える前記複数の光学要素の制御特性を推定する請求項１又は２に記載の光源調整方法。
7. 　前記推定することでは、前記照明光源の特性に対応するフィルタ関数を用いて前記目標を畳み込む請求項１～６のいずれか一項に記載の光源調整方法。
8. 　前記調整することでは、推定された前記複数の光学要素の特性に基づいて前記目標を定め、
   　前記照明光源を形成すること、前記照明光源の形状を計測すること、及び前記複数の光学要素の特性を推定することを、繰り返す請求項１～７のいずれか一項に記載の光源調整方法。
9. 　前記計測の結果と前記目標とのずれが閾値を超えた場合に、前記複数の光学要素の特性を推定することを行う請求項１～８のいずれか一項に記載の光源調整方法。
10. 　前記所定面の近傍には、二次元状に配列された複数の光学素子を備えるオプティカルインテグレータが配置されており、
    　前記空間光変調器を介した光で前記オプティカルインテグレータの前記複数の光学素子の射出側に前記照明光源が形成される請求項１～９のいずれか一項に記載の光源調整方法。
11. 　前記所定面を介した光を集光光学系により集光し、
    　前記集光光学系による集光位置の近傍に内面反射型のオプティカルインテグレータの入射面を位置決めし、
    　前記空間光変調器を介した光で前記オプティカルインテグレータの前記入射面の位置に前記照明光源の虚像を形成する請求項１～９のいずれか一項に記載の光源調整方法。
12. 　請求項１～１１のいずれか一項に記載の光源調整方法により調整された光源形状を有する前記照明光源からの照明光により物体を露光して前記物体上にパターンを形成する露光方法。
13. 　前記照明光源からの照明光で被投影物体を照明し、照明された前記被投影物体からの光を投影光学系に通して前記物体上に前記被投影物体の像を形成する請求項１２に記載の露光方法。
14. 　前記所定面は、前記投影光学系の開口絞りの位置と光学的に共役な位置または該共役な位置の近傍である請求項１３に記載の露光方法。
15. 　請求項１２～１４のいずれか一項に記載の露光方法を用いて、物体上にパターンを形成することと；
    　前記パターンが形成された前記物体を現像し、前記パターンに対応する形状のマスク層を前記物体の表面に形成することと；
    　前記マスク層を介して前記物体の表面を加工することと；を含むデバイス製造方法。
16. 　光源からの光で被照射面を照明する照明光学系であって、
    　複数の光学要素を有し、該複数の光学要素のそれぞれを介した光を照明光路中の所定面内の複数の区画に選択的に振り分けることによって前記所定面に照明光源を形成する空間光変調器と；
    　該空間光変調器の前記複数の光学要素を制御する制御部と；
    　前記照明光源の形状を計測して計測結果を出力する照明光源計測器と；を備え、
    　前記制御部は、前記複数の光学要素の特性と前記複数の光学要素に照射されるビームの形状と前記照明光源の形状の目標とに基づいて前記複数の光学要素と前記複数の区画との組み合わせを最適化し、その最適化結果に従って前記複数の光学要素を介して前記照明光源を形成し、前記ビームの形状と前記計測結果とを用いて前記複数の光学要素の特性を推定し、前記複数の光学要素の特性の推定結果に基づいて前記照明光源の形状を調整する照明光学系。
17. 　前記特性は、前記複数の光学要素の透過率又は反射率を含む請求項１６に記載の照明光学系。
18. 　前記制御部は、前記計測の結果と前記目標とのずれを最小とする前記複数の光学要素の特性を推定する請求項１６又は１７に記載の照明光学系。
19. 　前記制御部は、誤差逆伝搬法を用いて、前記複数の光学要素のそれぞれの特性を推定する請求項１８に記載の照明光学系。
20. 　前記制御部は、前記誤差逆伝搬法の解の収束の程度に応じて前記収束を改善するためのパラメータを調整する請求項１９に記載の照明光学系。
21. 　前記複数の光学要素の特性には、前記複数の光学要素のそれぞれの制御特性が含まれ、
    　前記制御部は、前記計測の結果と前記目標とのずれを与える前記複数の光学要素の制御特性を推定する請求項１６又は１７に記載の照明光学系。
22. 　前記制御部は、前記照明光源の特性に対応するフィルタ関数を用いて前記目標を畳み込む請求項１６～２１のいずれか一項に記載の照明光学系。
23. 　前記制御部は、推定された前記複数の光学要素の特性に基づいて前記目標を定め、
    　前記照明光源を形成すること、前記照明光源の形状を計測すること、及び前記複数の光学要素の特性を推定することを、繰り返す請求項１６～２２のいずれか一項に記載の照明光学系。
24. 　前記制御部は、前記計測結果と前記目標とのずれが閾値を超えた場合に、前記複数の光学要素の特性の推定を行う請求項１６～２３のいずれか一項に記載の照明光学系。
25. 　前記所定面の近傍に配置されて、二次元状に配列された複数の光学素子を備えるオプティカルインテグレータをさらに備え、
    　前記空間光変調器を介した光で前記オプティカルインテグレータの前記複数の光学素子の射出側に前記照明光源を形成する請求項１６～２４のいずれか一項に記載の照明光学系。
26. 　前記所定面を介した光を集光する集光光学系と、
    　前記集光光学系による集光位置の近傍に入射面が位置決めされた内面反射型のオプティカルインテグレータと、をさらに備え、
    　前記空間光変調器を介した光で前記オプティカルインテグレータの前記入射面の位置に前記照明光源の虚像を形成する請求項１６～２４のいずれか一項に記載の照明光学系。
27. 　請求項１６～２６のいずれか一項に記載の照明光学系を備え、前記照明光源からの照明光により物体を露光して前記物体上にパターンを形成する露光装置。
28. 　前記照明光源からの照明光で被投影物体を照明し、照明された前記被投影物体からの光を投影光学系に通して前記物体上に前記被投影物体の像を形成する請求項２７に記載の露光装置。
29. 　前記所定面は、前記投影光学系の開口絞りの位置と光学的に共役な位置または該共役な位置の近傍である請求項２８に記載の露光装置。

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