JP2014096471A - 計測方法及び装置、照明方法及び装置、並びに露光方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の光学要素からの光を組み合わせて目標画像に近い画像を形成する場合に、その形成された画像と目標画像との相違を正確に計測する。
【解決手段】画像の光量分布計測方法は、有効領域内に空間光変調器を用いて露光用画像を形成するステップ１１２と、露光用画像の光量分布を計測するステップ１１６と、露光用画像の評価点に関して第１及び第２積分値を求めるステップ１２０と、目標画像の光量分布と露光用画像の第１及び第２積分値との比較に基づいて、目標画像と露光用画像との相対的なずれ量を求めるステップ１２２と、を有する。
【選択図】図７

Description

本発明は、光の光量分布を計測する計測技術、被照射面を照明する際にその計測技術を用いる照明技術、この照明技術を用いて基板を露光する露光技術、及びこの露光技術を用いるデバイス製造技術に関する。

例えば半導体素子等のデバイス（電子デバイス又はマイクロデバイス）を製造するためのリソグラフィー工程で使用されるステッパー又はスキャニングステッパー等の露光装置は、レチクル（マスク）を様々な照明条件で、かつ均一な照度分布で照明するために照明光学系を備えている。最近では、照明光学系の瞳面（射出瞳と共役な面）上での光量分布の形状（以下、瞳形状という。）をレチクルのパターンに応じて様々な分布に最適化できるように、傾斜角可変の多数の微小なミラー要素を有する可動マルチミラー方式の空間光変調器(ＳＬＭ： spatial light modulator）を用いる光量分布設定光学系を備えた照明光学系が提案されている（例えば特許文献１参照）。

米国特許出願公開第２００３／００３８２２５号明細書

空間光変調器を用いて照明光学系の瞳面上にある光量分布（瞳形状）を形成することは、その瞳面上で、空間光変調器の多数のミラー要素からの反射光によって形成される多数の微小パターン（微小領域）を所定配列で組み合わせてある画像（光量分布）を形成する方法であるとみなすことも可能である。この際に、ある目標とする瞳形状が与えられたときに、空間光変調器を用いて瞳面上に形成された光量分布をその目標とする瞳形状に近づけるためには、まずその形成された光量分布と目標とする光量分布との相違を正確に計測又は評価する必要がある。

この際に、例えば単に空間光変調器を用いて形成された光量分布を撮像して得られた画像と目標とする光量分布との差分を求めるだけでは、目標とする光量分布に対する撮像された画像の移動方向がよく分からない等によって、計測又は評価の精度が低下するという問題があった。
本発明の態様は、このような事情に鑑み、例えば複数の光学要素からの光を組み合わせて目標とする画像又は光量分布（光強度分布）に近い画像又は光量分布を形成する場合に、その形成された画像等と目標とする画像等との相違を正確に計測又は評価できるようにすることを目的とする。

本発明の第１の態様によれば、光の光量分布の計測方法が提供される。この計測方法は、第１面の第１領域内に照射された光の光量分布を第１画像として取得することと、その第１画像に第１評価点を設定するとともに、その第１評価点によって定められる互いに異なる第１及び第２積分領域でその照射された光の光量分布を積分して、第１及び第２積分値を求めることと、その第１面のその第１領域内に照射する所望の光量分布の情報と、その第１及び第２積分値との比較に基づいて、その所望の光量分布とその照射された光の光量分布との相対的なずれを求めることと、を含むものである。

また、第２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方法において、第１の態様の計測方法を用いてその第１面に形成された光を、コンデンサー光学系を介してその被照射面に導く照明方法が提供される。
また、第３の態様によれば、露光光でパターンを照明し、その露光光でそのパターン及びその投影光学系を介して基板を露光する露光方法において、第２の態様の照明方法によってその露光光でそのパターンを照明する露光方法が提供される。

また、第４の態様によれば、光の光量分布の計測装置が提供される。この計測装置は、その第１面の第１領域内に照射された光の光量分布を第１画像として取得する取得装置と、その第１画像に第１評価点を設定するとともに、その第１評価点によって定められる互いに異なる第１及び第２積分領域でその照射された光の光量分布を積分して、第１及び第２積分値を求め、その第１面のその第１領域内に照射する所望の光量分布の情報と、その第１及び第２積分値との比較に基づいて、その所望の光量分布とその照射された光の光量分布との相対的なずれを求める制御装置と、を備えるものである。

また、第５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装置において、第４の態様の計測装置と、その計測装置を用いてその第１面に形成された光をその被照射面に導くコンデンサー光学系と、を含む照明装置が提供される。
また、第６の態様によれば、露光光でパターンを照明し、その露光光でそのパターン及びその投影光学系を介して基板を露光する露光装置において、第５の態様の照明装置によってその露光光でそのパターンを照明する露光装置が提供される。

また、第７の態様によれば、第３の態様の露光方法又は第６の態様の露光装置を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、そのパターンが形成されたその基板を処理することと、を含むデバイス製造方法が提供される。

本発明の態様によれば、所望の光量分布の情報と第１及び第２積分値との比較に基づいて、第１画像の評価点の相対的なずれの情報を正確に求めることができる。従って、例えば複数の光学要素からの光を組み合わせて目標とする画像に近い画像を形成する場合に、その形成された画像と目標とする画像との相違を正確に計測又は評価できる。

（Ａ）は実施形態の一例に係る露光装置の概略構成を示す図、（Ｂ）は図１（Ａ）中の瞳形状計測装置を示す拡大図である。 （Ａ）は図１中の空間光変調器のミラー要素のアレイの一部を示す拡大斜視図、（Ｂ）は図１中の照明瞳面の光量分布の一例を示す図である。 （Ａ）は比較用の第２画像の光量分布を示す図、（Ｂ）は比較用の第１画像の光量分布を示す図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は第２画像の第３及び第４積分領域を示す図、（Ｃ）及び（Ｄ）は第３積分値の分布及び一つの等高線を示す図、（Ｅ）及び（Ｆ）は第４積分値の分布及び一つの等高線を示す図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は第１画像の第１及び第２積分領域を示す図、（Ｃ）及び（Ｄ）は第１積分値の分布及び一つの等高線を示す図、（Ｅ）及び（Ｆ）は第２積分値の分布及び一つの等高線を示す図である。 （Ａ）は２対の等高線中の対応する評価点を示す図、（Ｂ）は複数対の等高線中の対応する評価点を示す図、（Ｃ）は第１画像を補正するためのベクトルの分布を示す図、（Ｄ）は補正後の第１画像の所定の評価点の光量を補正する方法の説明図である。 露光用の光量分布を目標とする光量分布に合わせて露光を行う動作の一例を示すフローチャートである。 （Ａ）は目標画像の光量分布を示す図、（Ｂ）は露光用画像の光量分布を示す図である。 （Ａ）は目標画像のナンバリングの一例を示す図、（Ｂ）は目標画像の複数の評価点の分布の一例を示す図である。 （Ａ）は露光用画像の複数の評価点の分布の一例を示す図、（Ｂ）は目標画像と露光用画像との評価点との位置ずれ量の一例を示す図、（Ｃ）は目標画像と露光用画像との位置ずれ量の分布を示す図である。 電子デバイスの製造工程の一例を示すフローチャートである。

実施形態の一例につき図１〜図１０を参照して説明する。
図１（Ａ）は本実施形態に係る露光装置ＥＸの概略構成を示す。露光装置ＥＸは、一例としてスキャニングステッパー（スキャナー）よりなる走査露光型の露光装置（投影露光装置）である。図１（Ａ）において、露光装置ＥＸは、露光用の照明光（露光光）ＩＬを発生する光源１０、及び光源１０からの照明光ＩＬでレチクルＲ（マスク）のパターン面であるレチクル面Ｒａ（被照射面）を照明する照明光学系ＩＬＳを備えている。さらに、露光装置ＥＸは、レチクルＲを移動するレチクルステージＲＳＴ、レチクルＲのパターンの像をウエハＷ（感光基板）の表面に投影する投影光学系ＰＬ、ウエハＷを移動するウエハステージＷＳＴ、装置全体の動作を統括的に制御するコンピュータよりなる主制御系３５、後述の瞳モニタ装置２３、及び各種制御系等を備えている。

以下、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行にＺ軸を設定し、Ｚ軸に垂直な平面内において図１（Ａ）の紙面に平行な方向にＸ軸を、図１（Ａ）の紙面に垂直な方向にＹ軸を設定して説明する。本実施形態では、露光時のレチクルＲ及びウエハＷの走査方向はＹ軸に平行な方向（Ｙ方向）である。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に平行な軸の回りの回転方向（傾斜方向）をθｘ方向、θｙ方向、及びθｚ方向として説明する。

光源１０としては、一例として波長１９３ｎｍの直線偏光のレーザ光をパルス発光するＡｒＦエキシマレーザ光源が使用されている。なお、光源１０として、波長２４８ｎｍのレーザ光を供給するＫｒＦエキシマレーザ光源、又は固体レーザ光源（ＹＡＧレーザ、半導体レーザ等）から出力されるレーザ光の高調波を発生する高調波発生装置等も使用できる。

図１（Ａ）において、不図示の電源部によって制御される光源１０から発光されたレーザ光よりなる直線偏光の照明光ＩＬは、ビームエキスパンダ１１を含む伝達光学系、偏光方向及び偏光状態を調整するための偏光光学系１２、及び光路折り曲げ用のミラー１３を経て、ほぼ平行光束として空間光変調器（spatial light modulator: SLM）１４のそれぞれ直交する２軸の回りの傾斜角が可変の多数の微小なミラー要素１６の反射面に所定の小さい入射角で斜めに入射する。空間光変調器１４（以下、ＳＬＭ１４という。）は、ミラー要素１６のアレイ、各ミラー要素１６を支持して駆動する駆動基板部１５、及び各ミラー要素１６の傾斜角を制御するＳＬＭ制御系１７を有する。

図２（Ａ）は、ＳＬＭ１４の一部を示す拡大斜視図である。図２（Ａ）において、ＳＬＭ１４の駆動基板部１５の表面には、ほぼＹ方向及びＺ方向に一定ピッチで近接して配列されたミラー要素１６のアレイが支持されている。一例として、ミラー要素１６の幅は数μｍ〜数１０μｍであり、ミラー要素１６のほぼＹ方向及びＺ方向の配列数は数１０〜数１００程度である。

このようにミラー要素１６のアレイ及びこれに対応する駆動機構が設けられた駆動基板部１５は、例えばＭＥＭＳ（Microelectromechanical Systems：微小電気機械システム）技術を用いて製造できる。このような空間光変調器としては、例えば欧州特許公開第７７９５３０号明細書、又は米国特許第６，９００，９１５号明細書等に開示されているものを使用可能である。なお、ミラー要素１６はほぼ正方形の平面ミラーであるが、その形状は矩形等の任意の形状であってもよい。

図１（Ａ）において、ＳＬＭ１４は、照明条件に応じて、多数のミラー要素１６からの反射光を後述のマイクロレンズアレイ２５の入射面２５Ｉに照射することで、入射面２５Ｉに可変の光量分布（光強度分布）を形成する。各ミラー要素１６の２軸の回りの傾斜角によって、このミラー要素１６からの反射光の入射面２５ＩにおけるＹ方向及びＺ方向（レチクル面のＸ方向に対応する方向）の集光位置が規定される。従って、ＳＬＭ１４の全部のミラー要素１６の２軸の回りの傾斜角の分布によって入射面２５Ｉにおける光量分布を制御できる。

一例として、通常照明又は輪帯照明を行う場合には、ＳＬＭ１４は、照明光を反射してその入射面２５Ｉに、円形領域又は輪帯状の領域で強度が大きくなる光強度分布を形成する。また、２極又は４極照明時には、２箇所又は４箇所の領域で強度が大きくなる光強度分布を形成し、いわゆる最適化照明を行うときには、レチクルＲのパターンに応じて最適化された複雑な形状の光量分布を形成する。レチクルＲに応じた照明条件の情報は、主制御系３５内の記憶装置内の露光データファイルに記録されている。主制御系３５は、その露光データファイルから読み出した照明条件の情報を照明制御部３６に供給し、これに応じて照明制御部３６は、ＳＬＭ制御系１７を介してＳＬＭ１４の全部のミラー要素１６の傾斜角を制御するために、各ミラー要素１６の例えば４個の電極に個別に可変の電圧を印加する。

ＳＬＭ１４の多数のミラー要素１６で反射された照明光は、照明光学系ＩＬＳの光軸ＡＸＩに沿って照明光ＩＬを平行光に変換する入射光学系１８に入射する。入射光学系１８を通過した照明光は、第１レンズ系２４ａ及び第２レンズ系２４ｂよりなるリレー光学系２４を介してマイクロレンズアレイ２５の入射面２５Ｉに入射する。ミラー要素１６のアレイの平均的な配置面と入射面２５Ｉとは、ほぼ光学的にフーリエ変換の関係にある。マイクロレンズアレイ２５は、多数の微小なレンズエレメントをＺ方向及びＹ方向にほぼ密着するように配置したものであり、マイクロレンズアレイ２５の射出面が照明光学系ＩＬＳの瞳面ＩＰＰ（射出瞳と共役な面）となる。その瞳面ＩＰＰ（以下、照明瞳面ＩＰＰという。）には、波面分割によって多数の二次光源（光源像）よりなる面光源が形成される。

マイクロレンズアレイ２５は、多数の微小光学系（レンズエレメント）を並列に配置したものであるため、入射面２５Ｉにおける大局的な光量分布（光強度分布）がそのまま射出面である照明瞳面ＩＰＰに伝達される。言い換えると、入射面２５Ｉに形成される大局的な光量分布と、二次光源全体の大局的な光量分布とがほぼ同じか又は高い相関を示す。ここで、入射面２５Ｉは照明瞳面ＩＰＰと等価な面（光量分布がほぼ相似な面）であり、入射面２５Ｉに形成される照明光の任意の光量分布の形状（光強度が所定レベルとなる輪郭線で囲まれた領域の形状）がそのまま照明瞳面ＩＰＰにおける光量分布の形状である瞳形状となる。なお、マイクロレンズアレイ２５の代わりにフライアイレンズを使用してもよい。また、フライアイレンズとして、例えば米国特許第６９１３３７３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を用いてもよい。

本実施形態では、入射面２５Ｉ、ひいては照明瞳面ＩＰＰにおける照明光ＩＬの光量分布はＳＬＭ１４によって制御されるが、照明瞳面ＩＰＰには、例えばコヒーレンスファクタであるσ値（＝レチクル面に入射する照明光ＩＬの最大開口数／投影光学系ＰＬの入射側の開口数）が１の領域以外の領域を遮光する照明開口絞り（不図示）を設置してもよい。

図１（Ａ）の照明瞳面ＩＰＰに形成された面光源からの照明光ＩＬは、第１リレーレンズ２８、レチクルブラインド（固定視野絞り及び可変視野絞り）２９、第２リレーレンズ３０、光路折り曲げ用のミラー３１、及びコンデンサー光学系３２を介して、レチクル面Ｒａの例えばＸ方向に細長い照明領域を均一な照度分布で照明する。ビームエキスパンダ１１からＳＬＭ１４までの光学部材、入射光学系１８からマイクロレンズアレイ２５までの光学部材、並びに第１リレーレンズ２８からコンデンサー光学系３２までの光学系を含んで照明光学系ＩＬＳが構成されている。照明光学系ＩＬＳの各光学部材は、不図示のフレームに支持されている。

また、主制御系３５は、例えばホストコンピュータ（不図示）との間でレチクルＲの照明条件等の情報を受け渡しする入出力装置３５ａを有する。さらに、露光装置ＥＸは、目標とする光量分布（所望の光量分布）を得るためのＳＬＭ１４の各ミラー要素１６の傾斜角の補正量を求める演算装置３４及び照明制御部３６に接続された記憶装置３３を有する。演算装置３４は、主制御系３５を構成するコンピュータのソフトウェア上の機能であってもよい。光源１０、照明光学系ＩＬＳ、照明制御部３６、演算装置３４、記憶装置３３、及び後述の瞳モニタ装置２３を含んで照明装置８が構成されている。また、ＳＬＭ１４、瞳モニタ系２３、照明制御部３６、演算装置３４、及び記憶装置３３を含んで、照明瞳面ＩＰＰにおける照明光ＩＬの光量分布を計測する計測装置７が構成されている。計測装置７は照明装置８の一部でもある。

照明光学系ＩＬＳからの照明光ＩＬのもとで、レチクルＲの照明領域内のパターンは、両側（又はウエハ側に片側）テレセントリックの投影光学系ＰＬを介して、ウエハＷの一つのショット領域の露光領域に所定の投影倍率（例えば１／４、１／５等）で投影される。照明瞳面ＩＰＰは、投影光学系ＰＬの瞳面（射出瞳と共役な面）と共役であり、投影光学系ＰＬの瞳面には開口絞りＡＳが設置されている。ウエハＷは、リシコン等の円板状の基材の表面にフォトレジスト（感光材料）を所定の厚さで塗布したものを含む。

また、レチクルＲはレチクルステージＲＳＴの上面に吸着保持され、レチクルステージＲＳＴは、不図示のレチクルベースの上面（ＸＹ平面に平行な面）に、Ｙ方向に一定速度で移動可能に、かつ少なくともＸ方向、Ｙ方向、及びθｚ方向に移動可能に載置されている。レチクルステージＲＳＴの２次元的な位置は不図示のレーザ干渉計によって計測され、この計測情報に基づいて、主制御系３５がリニアモータ等を含む駆動系３７を介してレチクルステージＲＳＴの位置及び速度を制御する。

一方、ウエハＷはウエハホルダ（不図示）を介してウエハステージＷＳＴの上面に吸着保持され、ウエハステージＷＳＴは、不図示のベース部材の上面（ＸＹ平面に平行な面）でＸ方向、Ｙ方向に移動可能であるとともに、Ｙ方向に一定速度で移動可能である。ウエハステージＷＳＴの２次元的な位置は不図示のレーザ干渉計又はエンコーダによって計測され、この計測情報に基づいて、主制御系３５がリニアモータ等を含む駆動系３８を介してウエハステージＷＳＴの位置及び速度を制御する。なお、レチクルＲ及びウエハＷのアライメントを行うためのアライメント系（不図示）も備えられている。

また、ウエハステージＷＳＴには瞳モニタ装置２３が設けられている。図１（Ｂ）に示すように、瞳モニタ装置２３は、ウエハＷの表面と同じ高さ（Ｚ方向の位置）の表面を有する平板状のガラス基板２０、ガラス基板２０を透過する照明光ＩＬを平行光束にするレンズ２１、及びレンズ２１によって平行光束にされた照明光ＩＬを受光するＣＣＤ又はＣＭＯＳ型の２次元の撮像素子２２を有する。ウエハステージＷＳＴを駆動して、瞳モニタ装置２３のガラス基板２０の表面を投影光学系ＰＬの露光領域内に移動した状態で、撮像素子２２の受光面は、投影光学系ＰＬの瞳面（開口絞りＡＳの設置面）、ひいては照明瞳面ＩＰＰと共役である。撮像素子２２の撮像信号は演算装置３４内の特性計測部に供給される。照明瞳面ＩＰＰと撮像素子２２の受光面との間の倍率の情報は演算装置３４内の記憶部に予め記憶されている。その特性計測部は、撮像素子２２の撮像信号を処理して照明瞳面ＩＰＰにおける照明光ＩＬの光量分布を求めることができる。このように瞳モニタ装置２３によって照明瞳面ＩＰＰの光量分布をモニタ（計測）できる。

図２（Ｂ）は、瞳モニタ装置２３によってモニタされる照明瞳面ＩＰＰの光量分布５２の瞳形状の一例を示す。なお、照明瞳面ＩＰＰ上の座標系はＺ軸及びＹ軸であるが、瞳モニタ装置２３の受光面上の座標系はＸ軸及びＹ軸であるため、以下の図２（Ｂ）等では、照明瞳面ＩＰＰの座標系をＸ軸及びＹ軸として説明する。図２（Ｂ）の照明瞳面ＩＰＰにおいて、コヒーレンスファクタ（σ値）が１の円周５１内の光量分布が瞳モニタ装置２３によって計測される。光量分布５２は、円周５１を含む例えば正方形の有効領域４１（図３（Ａ）参照）内のＸ方向（Ｚ方向に対応する方向）及びＹ方向の座標（ｘｍ，ｙｎ）（ｍ＝０，１，２，…；ｎ＝０，１，２，…）の位置にある画素ＴＥ毎に検出される光量の集合である。また、画素ＴＥは、瞳モニタ装置２３の撮像素子２２の対応する位置にある受光画素に対応しているとともに、画素ＴＥの大きさ（配列ピッチ）は、例えばマイクロレンズアレイ２５の個々のレンズエレメントの断面形状よりも小さく設定されている。

なお、瞳モニタ装置２３は、図１（Ａ）のレチクルステージＲＳＴのレチクルＲに対して走査方向に隣接する位置ＰＲに設けてもよい。さらに、照明光学系ＩＬＳ中のレンズ２４ａ，２４ｂ間に設けたビームスプリッター（不図示）から分岐した照明光ＩＬを平行光束にして受光する構成の瞳モニタ装置（不図示）を設け、この瞳モニタ装置によって、マイクロレンズアレイ２５の入射面２５Ｉ、ひいてはこの面と等価な照明瞳面ＩＰＰにおける光量分布をモニタしてもよい。

露光装置ＥＸによるウエハＷの露光時に基本的な動作として、主制御系３５は露光データファイルよりレチクルＲの照明条件を読み出し、読み出した照明条件を照明制御部３６に設定する。続いて、ウエハステージＷＳＴの移動（ステップ移動）によってウエハＷが走査開始位置に移動する。その後、光源１０の発光を開始して、レチクルＲのパターンの投影光学系ＰＬによる像でウエハＷを露光しつつ、レチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴを介してレチクルＲ及びウエハＷを投影倍率を速度比として同期して移動することで、ウエハＷの一つのショット領域にレチクルＲのパターン像が走査露光される。このようにウエハＷのステップ移動と走査露光とを繰り返すステップ・アンド・スキャン動作によって、最適な照明条件のもとでウエハＷの全部のショット領域にレチクルＲのパターンの像が露光される。

次に、本実施形態の露光装置ＥＸにおいて、照明瞳面ＩＰＰにレチクルＲのパターンに最適化された光量分布（瞳形状）に近い光量分布を設定する方法につき説明する。このためには、ＳＬＭ１４を用いて照明瞳面ＩＰＰに露光用の光量分布を設定し、この光量分布を瞳モニタ装置２３によって計測したときに、この計測される光量分布と目標とする光量分布との相違を正確に評価する必要がある。そこで、まず、照明瞳面ＩＰＰに形成される光量分布をある画像の光量分布とみなし、一例として図３（Ａ）の第２画像の光量分布４３（円形領域４３ａで大きい光量となる分布）と、図３（Ｂ）の第１画像の光量分布４５（円形領域４３ａに対して−Ｘ方向に横ずれした円形領域４５ａで大きい光量となる分布）との相違を評価する方法につき説明する。

以下の説明では、照明瞳面ＩＰＰの有効領域４１のＸ方向（Ｚ方向に対応する方向）及びＹ方向の位置の原点Ｏの座標を（０，０）、原点から最もＸ方向及びＹ方向に離れた点Ｑの座標を（ＸＩＰ，ＹＩＰ）とする。この場合、照明光学系ＩＬＳの光軸ＡＸＩの座標はほぼ（ＸＩＰ／２，ＹＩＰ／２）となる。一例として有効領域４１は正方形であり、ＸＩＰ＝ＹＩＰである。ここで、図３（Ａ）の第２画像の光量分布４３において、有効領域４１内の任意の座標（Ｘｉ，Ｙｊ）（ｉ＝０〜ＩＰ，ｊ＝０〜ＩＰ）にある評価点５４を想定する。有効領域４１内に設定される複数の評価点５４のＸ方向、Ｙ方向のピッチは、図２（Ｂ）の画素ＴＥの配列ピッチ以上であり、例えばその配列ピッチの数倍程度である。この際に、全部の評価点５４に関する光量分布４３の積分値（積算値）が１になるように、光量分布４３は規格化されている。そして、図３（Ｂ）の第１画像の光量分布４５において、第２画像内の評価点５４に対応する評価点５６の座標（Ｘａ，Ｙｂ）（ａ＝０〜ＩＰ，ｂ＝０〜ＩＰ）を次のようにして特定する。評価点５６の配列のピッチは評価点５４の配列のピッチと等しく、光量分布４５も全部の評価点５６に関する積分値（積算値）が１になるように規格化されている。なお、光量分布を規格化する場合の全評価点での光量の積分値は任意の共通の値でよい。

そして、図４（Ａ）に示すように、第２画像の光量分布４３の各評価点５４に関して、有効領域４１の輪郭の原点Ｏで交差する２つの辺４１ａ，４１ｂ、及び評価点５４から辺４１ａ，４１ｂに垂直に引かれた２つの辺で囲まれる長方形（正方形にもなりえる）の積分領域４４Ａを設定し、光量分布４３のうち積分領域４４Ａ内の部分を積分して積分値ＩＮＴＡを求める。なお、以下では説明の便宜上、積分領域４４Ａを第３積分領域４４Ａ、積分値ＩＮＴＡを第３積分値ＩＮＴＡと呼ぶ。第３積分領域４４Ａ内の光量を積分することは、第３積分領域４４Ａ内の全部の評価点の位置における光量を積算することを意味している（以下、同様）。有効領域４１内の全部の評価点５４に関して求められる第３積分値ＩＮＴＡは、例えば図４（Ｃ）に示すように、評価点５４が原点から離れて第３積分領域４４Ａが大きくなるほど大きくなり、第３積分領域４４Ａが円形領域４３ａを含む状態で１（最大値）になる。また、図４（Ｃ）において、ある評価点５４Ａにおける第３積分値ＩＮＴＡをＡ１として、有効領域４１内で第３積分値ＩＮＴＡがＡ１となる複数の評価点（評価点５４Ａが含まれている）を結ぶ曲線を図４（Ｄ）の点線の等高線ＣＡ１で表す。

同様に、図４（Ｂ）に示すように、第２画像の光量分布４３の各評価点５４に関して、有効領域４１の輪郭の辺４１ａに対向する辺４１ｃ、辺４１ｂ、及び評価点５４から辺４１ｃ，４１ｂに垂直に引かれた２つの辺で囲まれる長方形（正方形にもなりえる）の積分領域４４Ｂを設定し、光量分布４３のうち積分領域４４Ｂ内の部分を積分（積算）して積分値ＩＮＴＢを求める。以下では説明の便宜上、積分領域４４Ｂを第４積分領域４４Ｂ、積分値ＩＮＴＢを第４積分値ＩＮＴＢと呼ぶ。有効領域４１内の全部の評価点５４に関して求められる第４積分値ＩＮＴＢは、例えば図４（Ｅ）に示すように、評価点５４が有効領域４１の辺４１ｂ，４１ｃが交差する頂点から離れて第４積分領域４４Ｂが大きくなるほど大きくなり、第４積分領域４４Ｂが円形領域４３ａを含む状態で１（最大値）になる。また、図４（Ｅ）において、評価点５４Ａにおける第４積分値ＩＮＴＢをＢ２として、有効領域４１内で第４積分値ＩＮＴＢがＢ２となる複数の評価点（評価点５４Ａが含まれている）を結ぶ曲線を図４（Ｆ）の点線の等高線ＣＢ２で表す。

本実施形態では、第２画像の各評価点５４は２つの積分値ＩＮＴＡ，ＩＮＴＢの値によって特定される。例えば評価点５４Ａは、第３積分値ＩＮＴＡがＡ１で第４積分値ＩＮＴＢがＢ２の点として特定される。
また、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、第１画像の光量分布４５の各評価点５６に関しても、図４（Ａ）の第３積分領域４４Ａと同じ定義の評価点５６の位置までの第１積分領域４６Ａ及び図４（Ｂ）の第４積分領域４４Ｂと同じ定義の評価点５６の位置までの第２積分領域４６Ｂを設定し、光量分布４５のうち第１積分領域４６Ａ内の部分を積分（積算）して第１積分値ＩＮＳＡを求め、光量分布４５のうち第２積分領域４６Ｂ内の部分を積分（積算）して第２積分値ＩＮＳＢを求める。有効領域４１内の全部の評価点５６に関して求められる第１積分値ＩＮＳＡ及び第２積分値ＩＮＳＢは、例えば図５（Ｃ）及び図５（Ｄ）に示すように、図４（Ｃ）及び図４（Ｄ）の第２画像に関する積分値をシフトしたような分布になる。そして、図５（Ｃ）の第１積分値ＩＮＳＡのうち、値が図４（Ｄ）の場合と同じＡ１になる部分を図５（Ｄ）の等高線ＤＡ１として、図５（Ｅ）の第２積分値ＩＮＳＢのうち、値が図４（Ｆ）の場合と同じＢ２になる部分を図５（Ｆ）の等高線ＤＢ２とする。なお、等高線ＤＡ１，ＤＢ２の値は、例えば所定の許容範囲内で値Ａ１及びＢ２に等しければよい。

本実施形態では、図６（Ａ）に示すように、第１画像において第１積分値ＩＮＳＡがＡ１の等高線ＤＡ１と第２積分値ＩＮＳＢがＢ２の等高線ＤＢ２とが交差する位置の評価点５６Ａを、第２画像の第３積分値ＩＮＴＡがＡ１の等高線ＣＡ１と第４積分値ＩＮＴＢがＢ２の等高線ＣＢ２とが交差する位置の評価点５４Ａに対応する点とみなす。言い換えると、次式で示すように、第２画像（光量分布４３）の評価点５４Ａに対応する第１画像（光量分布４５）の評価点５６Ａは、積分値ＩＮＳＡ及びＩＮＳＢが所定の許容範囲内で評価点５４Ａの積分値ＩＮＳＡ，ＩＮＳＢに等しい点である。

第２画像上の評価点の第３積分値ＩＮＴＡ＝第１画像上の対応する評価点の第１積分値ＩＮＳＡ …（１Ａ）
第２画像上の評価点の第４積分値ＩＮＴＢ＝第１画像上の対応する評価点の第２積分値ＩＮＳＢ …（１Ｂ）
なお、例えば第１画像の等高線ＤＡ１と等高線ＤＢ２との交点が複数ある場合には、それらのうちで最も第２画像の評価点５４Ａに近い点を対応する評価点５６Ａとしてもよい。そして、評価点５４Ａと評価点５６Ａとの間のベクトル５７Ａが、評価点５４Ａの位置における第２画像と第１画像との相対的なＸ方向、Ｙ方向の位置ずれ量を表している。このような光量分布４３，４５内の評価点５４，５６に関する積分値ＩＮＴＡ，ＩＮＴＢ及びＩＮＳＡ，ＩＮＳＢの計算は演算装置３４内の積分部で行われ、対応する評価点５４，５６の特定、及び対応する評価点間のベクトルの計算は演算装置３４内の比較部で行われる。

同様に、図６（Ｂ）に示すように、第２画像の互いに異なる第３積分値を持つ点線の等高線ＣＡ１〜ＣＡ４等と、互いに異なる第４積分値を持つ点線の等高線ＣＢ１〜ＣＢ４等との交点にある評価点５４Ｂ等に対応する評価点として、第１画像に関して等高線ＣＡ１〜ＣＡ４等と同じ値の第１積分値を持つ実線の等高線ＤＡ１〜ＤＡ４等と、等高線ＣＢ１〜ＣＢ４等と同じ値の第２積分値を持つ実線の等高線ＤＢ１〜ＤＢ４等との交点にある評価点５６Ｂ等が特定される。そして、第２画像の評価点５４Ｂ〜５４Ｇ等とこれに対応する第１画像の評価点５６Ｂ〜５６Ｇ等との位置ずれ量を表すベクトル５７Ｂ〜５７Ｄ，５７Ｅ〜５７Ｇ等が求められる。

このようにして第２画像（光量分布４３）の全部の評価点５４に関して第１画像（光量分布４５）の対応する評価点５６を特定し、各評価点５４と対応する評価点５６とのＸ方向、Ｙ方向への位置ずれ量を表すベクトルを求めることによって、第２画像と第１画像との相違が定量的に評価できる。その後、図６（Ｃ）に示すように、第１画像の光量分布の円形領域４５ａ内の各評価点を、図６（Ｂ）のように求められたベクトル５７Ａ等の符号を逆にしたベクトル５８Ａ等だけシフトすることで、第１画像の光量の大きい円形領域４５ａは第２画像の光量の大きい円形領域４３ａにほぼ重ねることができる。

さらに、第１画像の評価点５６Ｈ及び５６Ｉの位置を補正して第２画像の評価点５４Ｈ及び５４Ｉ付近に移動したときに、一例として第１画像の評価点５６Ｈの光量が対応する評価点５４Ｈの光量よりも小さく、第１画像の評価点５６Ｉの光量が対応する評価点５４Ｉの光量よりも大きいとする。また、図６（Ｃ）の段階では、評価点５６Ｈ，５６ＩにはそれぞれＳＬＭ１４の３つのミラー要素１６からの反射光が照射されているものとする。この場合には、評価点５６Ｈの光量を増加して評価点５６Ｉの光量を減少させるために、図６（Ｄ）に示すように、補正後の評価点５６Ｈに対してはＳＬＭ１４の４つのミラー要素１６からの反射光を照射し、補正後の評価点５６Ｉに対しては２つのミラー要素１６からの反射光を照射する。このように、画像（光量分布）内の点（評価点等）に対して、ＳＬＭ１４から反射光を照射するミラー要素１６の数を調整することを、ミラーデリバリーの調整とも呼ぶ。ミラーデリバリーの調整によって得られる図６（Ｄ）の光量が大きい円形領域４５Ａａは、第２画像の円形領域４３ａと位置がほぼ同じであるとともに、円形領域４５Ａａ内の光量の分布は円形領域４３ａ内の光量の分布にほぼ同じになり、第１画像をより高精度に第２画像に近づけることができる。

次に、本実施形態の露光装置ＥＸにおいて、照明瞳面ＩＰＰにレチクルＲのパターンに最適化された光量分布（瞳形状）に近い光量分布を設定する動作の一例につき図７のフローチャートを参照して説明する。この動作は主制御系３５によって制御される。
まず、図７のステップ１０２において、図１（Ａ）の入出力装置３５ａから主制御系３５を介して演算装置３４、照明制御部３６、及び記憶装置３３に、図８（Ａ）に示すように、レチクルＲに形成されているデバイスパターンに対して計算上で最適化された、照明瞳面ＩＰＰの有効領域４１内の光量分布（目標光量分布または所望の光量分布）５３の情報が入力される。光量分布５３は目標画像ＴＩＭの光量分布とみなすことができる。光量分布５３は、一例として図９（Ａ）に示すように、σ値が１の円周５１で囲まれる領域内の複数（ここでは１３個）の部分領域ＴＡ１〜ＴＡ１３の光量が大きく、それ以外の領域の光量が０となる分布である。第１〜第４の部分領域ＴＡ１〜ＴＡ４は、Ｘ方向又はＹ方向を長手方向とする楕円状の領域で、第５の部分領域ＴＡ５は光軸を中心とする円形領域であり、部分領域ＴＡ５内では例えば中心部の光量が周辺部の光量よりも大きく設定されている。また、第６〜第９の部分領域ＴＡ６〜ＴＡ９は、斜め方向の４箇所に配置された円形領域であり、第１０〜第１３の部分領域ＴＡ１０〜ＴＡ１３は、Ｙ方向又はＸ方向に沿って４箇所に配置された小さい円形領域である。

次のステップ１０４において、演算装置３４内の前処理部は、光量分布５３中の光量が大きい複数の部分領域ＴＡ１〜ＴＡ１３に１〜１３の番号を付して識別（ナンバリング）を行う。このナンバリングを行うことによって、次のステップ１０６で行われる部分領域ＴＡ１〜ＴＡ１３における評価点の設定を、部分領域ＴＡ１〜ＴＡ１３の大きさや形状などに合わせて行うことができるので、計測及び評価の精度が向上する。なお、ステップ１０４のナンバリングを省略しても良い。例えば、ナンバリングによる計測及び評価の精度に差がない場合、計測処理時間を早める場合、計測処理動作を簡略化する場合等では、ステップ１０４のナンバリングを省略することも可能である。
次のステップ１０６において、その前処理部は、図９（Ｂ）に示すように、各部分領域ＴＡ１〜ＴＡ１３に関して例えばＸ方向及びＹ方向にピッチ（周期）Ｐで複数の評価点５４を設定する。評価点５４は、例えば規則的に配列された多数の格子点のうちで、部分領域ＴＡ１〜ＴＡ１３内、及び部分領域ＴＡ１〜ＴＡ１３の輪郭の近傍にある格子点である。評価点５４のピッチは、例えば図２（Ｂ）の光量分布の最小単位である画素ＴＥのピッチの数倍程度でもよい。なお、評価点５４の分布（ピッチ）は、部分領域ＴＡ１〜ＴＡ１３毎に異なっていてもよい。

この際に、設定された評価点５４のうち光軸からＹ方向に最も離れた位置にある評価点５４までの距離Ｙｍａｘと、光軸からＸ方向に最も離れた位置にある評価点５４までの距離Ｘｍａｘとを求め、この距離の比率ｒ１（＝Ｙｍａｘ／Ｘｍａｘ）を記憶しておく。この比率ｒが１から所定の割合以上に離れている場合には、計測される光量分布に関しても同じ比率ｒ２を求め、求められた比率ｒ２がｒ１に近づくように光量分布（露光用画像）を補正してもよい。

次のステップ１０８において、その前処理部は、光量分布５３の全部の部分領域ＴＡ１〜ＴＡ１３の評価点５４の光量の積算値が例えば１になるように、光量分布５３の規格化を行う。次のステップ１１０において、演算装置３４内の積分部は、光量分布５３の部分領域ＴＡ１〜ＴＡ１３の全部の評価点５４に関して、図４（Ａ）の第３積分領域４４Ａで光量分布５３を積分して得られる第３積分値ＩＮＴＡ、及び図４（Ｂ）の第４積分領域４４Ｂで光量分布５３を積分して得られる第４積分値ＩＮＴＢを計算して記憶する。

次のステップ１１２において、照明制御部３６は、目標画像ＴＩＭの光量分布５３と同じ光量分布が照明瞳面ＩＰＰに形成されるように、予め求められて記憶装置３３に記憶されている各ミラー要素１６の傾斜角と反射光の照明瞳面ＩＰＰ上での２次元の位置との関係に基づいて、ＳＬＭ１４の全部のミラー要素１６の２軸の回りの傾斜角を設定する。なお、実際には、各ミラー要素１６の傾斜角と反射光の位置との関係には誤差があるとともに、ＳＬＭ１４の経時変化等によってその関係が次第に変化することがあるため、ＳＬＭ１４によって設定される光量分布は目標とする光量分布５３からある程度ずれた分布となる。

次のステップ１１４において、一例としてレチクルステージＲＳＴにパターンが形成されていないガラス基板よりなるダミーレチクル（不図示）をロードし、ウエハステージＷＳＴを駆動して瞳モニタ装置２３の受光面を投影光学系ＰＬの露光領域内の計測位置に移動する。次のステップ１１６において、光源１０に照明光ＩＬを発光させて、ＳＬＭ１４のミラー要素１６のアレイによって照明瞳面ＩＰＰに形成される光量分布（瞳形状）の共役像を瞳モニタ装置２３で撮像する。演算装置３４内の特性計測部では、瞳モニタ装置２３から供給される撮像信号からその光量分布を求める。

図８（Ｂ）は、瞳モニタ装置２３を用いて計測された照明瞳面ＩＰＰ上の光量分布５５の一例を示す。光量分布５５は露光用画像ＳＩＭの光量分布とみなすことができる。光量分布５５は、図１０（Ａ）に示すように、図９（Ａ）の目標画像ＴＩＭの部分領域ＴＡ１〜ＴＡ１３に対応する複数（ここでは１３個）の部分領域ＳＡ１〜ＳＡ１３でほぼ光量が大きくなる分布である。

次のステップ１１８において、演算装置３４内の前処理部は、計測された光量分布５５（瞳形状）を規格化する。このために、一例として、光量分布５５が計測された有効領域４１内の全面に、目標画像ＴＩＭに関して設定された多数の評価点５４と同じピッチで多数の評価点５６を設定し、全部の評価点５６の光量の積算値が１になるように、光量分布５５に一律に係数を掛ける。なお、光量分布５５の評価点５６のピッチを目標となる光量分布５３の評価点５４のピッチより小さく設定することも可能である。

次のステップ１２０において、演算装置３４内の積分部は、計測された光量分布５５の全部の評価点５６に関して、図５（Ａ）の第１積分領域４６Ａで光量分布５５を積分して得られる第１積分値ＩＮＳＡ、及び図５（Ｂ）の第２積分領域４６Ｂで光量分布５５を積分して得られる第２積分値ＩＮＳＢを計算する。次のステップ１２２において、演算装置３４内の比較部は、目標とする光量分布５３の部分領域ＴＡ１〜ＴＡ１３の全部の評価点５４に関して、計測された光量分布５５の全部の評価点５６のうちで、評価点５４の第３積分値ＩＮＴＡ及び第４積分値ＩＮＴＢが所定の許容範囲内で第１積分値ＩＮＳＡ及び第２積分値ＩＮＳＢと等しくなる評価点５６を対応点として特定する。このようにして特定された評価点５６は、図１０（Ａ）の光量分布５５の部分領域ＳＡ１〜ＳＡ１３の内部又はその近傍に分布している。

そして、その比較部は、全部の評価点５４に関してそれぞれ対応する評価点５６までのＸ方向、Ｙ方向のずれ量を表す個別のベクトルを求め、図１０（Ｃ）に示すように、部分領域ＴＡ１〜ＴＡ１３に関して、それぞれ対応する部分領域ＳＡ１〜ＳＡ１３に対する平均的な位置ずれ量を表す平均的なベクトルＶ１〜Ｖ１３を求める。これらの個別のベクトル及び平均的なベクトルの情報は主制御系３５を介して照明制御部３６に供給されて、記憶装置３３に記憶される。例えば１０番目の部分領域ＴＡ１０の評価点５４に対応する計測された部分領域ＳＡ１０の評価点５６に対する位置ずれ量は、図１０（Ｂ）のベクトルＶ１０１，１０２で表され、部分領域ＴＡ１０の部分領域ＳＡ１０に対する平均的な位置ずれ量はベクトルＶ１０で表される。

次のステップ１２４において、照明制御部３６では、ＳＬＭ１４の全部のミラー要素１６のうち、照明瞳面ＩＰＰにおける目標とする光量分布５３の部分領域ＴＡ１〜ＴＡ１３の評価点５４の近傍に反射光が入射しているミラー要素１６の傾斜角の設定値を、それぞれその評価点５４から対応する評価点５６（対応点）までの位置ずれ量を表すベクトルと符号が逆のベクトルに応じた角度だけ補正する。これは、各ミラー要素１６の駆動用の電極に印加される電圧を補正することでもある。これによって、図１０（Ｃ）において、露光用の光量分布５５の部分領域ＳＡ１〜ＳＡ１３の位置は平均的にほぼベクトルＶ１〜Ｖ１３と逆の符号のベクトル（例えばベクトルＣＶ５，ＣＶ１０）分だけ移動するため、露光用の光量分布５５は、目標とする光量分布５３（部分領域ＴＡ１〜ＴＡ１３）により近い分布となる。なお、実際には、部分領域ＳＡ１〜ＳＡ１３の形状は部分領域ＴＡ１〜ＴＡ１３の形状に近づいている。なお、このステップ１２４の動作は、位置ずれ量を示すベクトルを予め見積もることで、ステップ１２２の前に実行することも可能である。また、ステップ１２４の動作は省略しても良い。例えば、部分領域ＳＡ１〜ＳＡ１３の位置を移動する必要がない場合や、後述するステップ１２６における調整で目標とする光量分布に近づけることができる場合等には、ステップ１２４の動作を省略することも可能である。

次のステップ１２６において、演算装置３４内の比較部は、目標とする光量分布５３の部分領域ＴＡ１〜ＴＡ１３の評価点５４の光量と、対応する光量分布５５の評価点５６の光量との個別の差分、及び部分領域ＴＡ１〜ＴＡ１３毎の平均的な光量と、対応する部分領域ＳＡ１〜ＳＡ１３毎の平均的な光量との差分（平均的な差分）を求める。これらの光量の個別の差分及び平均的な差分の情報も、主制御系３５を介して照明制御部３６に供給されて、記憶装置３３に記憶される。これに応じて、照明制御部３６は、一例として部分領域ＴＡ１〜ＴＡ１３毎の平均的な光量の差分が所定の許容範囲を超えた部分領域に関して、ＳＬＭ１４から反射光が照射されるミラー要素１６の個数（ミラーデリバリー）の割合（使用割合）を他の部分領域と調整して、平均的な光量の差分が許容範囲内になるようにする。例えば、図１０（Ａ）において、部分領域ＳＡ１，ＳＡ２の評価点５６の平均的な光量ＩＮＴ１，ＩＮＴ２が目標値より小さく、部分領域ＳＡ８，ＳＡ９の評価点５６の平均的な光量ＩＮＴ８，ＩＮＴ９が目標値より大きいときには、部分領域ＳＡ１，ＳＡ２に反射光を送るミラー要素１６の個数を増加させ、部分領域ＳＡ８，ＳＡ９に反射光を送るミラー要素１６の個数を減少させる。これによって、露光用の光量分布をより目標とする光量分布５３に近づけることができる。なお、このステップ１２６の動作は、ステップ１２２の前に実行することも可能である。さらに、ステップ１２６の動作を省略しても良い。例えば、部分領域ＴＡ１等の個数が少なく、部分領域ＴＡ１等に関する平均的な光量の目標値がほぼ一定である場合や、ステップ１２４における調整で目標とする光量分布に近づけることができる場合等には、ステップ１２６の動作は省略することも可能である。
また、ステップ１２４と、ステップ１２６とを繰り返し行うことで、目標とする光量分布に近づけるようにＳＬＭ１４のミラー要素１６を制御しても良い。さらに、例えば、ステップ１１６からステップ１２２までの工程であり、照明瞳面ＩＰＰに形成される光量分布を計測してその光量分布のずれ量を求める工程と、ステップ１２４およびステップ１２６の工程であり、ＳＬＭ１４のミラー要素１５の調整を行う工程とを繰り返して行っても良い。これによって、目標とする光量分布に近づけることができるため、計測及び評価の精度が向上する。

その後、ステップ１２８において、図１のレチクルステージＲＳＴにレチクルＲがロードされ、レチクルＲのアライメントが行われる。そして、次のステップ１３０において、例えば所定ロット数のウエハＷに対して走査露光方式でレチクルＲのパターンの像が露光される。この際に、ステップ１２６で設定された照明瞳面ＩＰＰで露光用画像の光量分布を持つ照明光ＩＬによってレチクルＲが照明され、そのレチクルＲからの光束が投影光学系ＰＬを介してウエハＷを露光する。

このように本実施形態によれば、目標とする光量分布５３の評価点５４に関して、ＳＬＭ１４を用いて設定して計測された光量分布５５の評価点のうち対応する評価点５６を正確に特定でき、光量分布５３と光量分布５５との相違を定量的に高精度に評価できる。従って、光量分布５５を補正することによって、照明瞳面ＩＰＰに目標とする光量分布５３に近い分布を設定することができ、レチクルＲのパターンに最適化された照明条件を用いて、高精度に露光を行うことができる。

本実施形態の効果等は以下のとおりである。
本実施形態の露光装置ＥＸは、ＳＬＭ１４が備える複数のミラー要素１６（光学要素）を介してレチクル面Ｒａ（被照射面）に光を照射する照明装置８を備え、照明装置８は計測装置７を備えている。そして、計測装置７は、照明瞳面ＩＰＰ（第１面）の有効領域４１内に設定される目標画像ＴＩＭ（第２画像）の光量分布５３の情報を記憶する記憶装置３３と、照明瞳面ＩＰＰの有効領域４１内に露光用画像ＳＩＭ（第１画像）の光量分布５５を形成するＳＬＭ１４と、照明瞳面ＩＰＰに形成された光量分布５５を計測する瞳モニタ装置２３と、光量分布５３の複数の評価点５４に関して第３積分値ＩＮＴＡ及び第４積分値ＩＮＴＢを求め、光量分布５５の複数の評価点５６に関して第１積分値ＩＮＳＡ及び第２積分値ＩＮＳＢを求め、複数の評価点５４に対応する評価点５６の相対的な位置ずれ量を求める演算装置３４と、を備えている。

そして、計測装置７を用いての画像の光量分布の計測方法は、照明瞳面ＩＰＰの有効領域４１内における目標画像ＴＩＭの光量分布５３を設定（入力）するステップ１０２と、ＳＬＭ１４を用いて照明瞳面ＩＰＰの有効領域４１内に露光用画像ＳＩＭの光量分布５５を形成するステップ１１２と、光量分布５５の例えば画素ＴＥ毎の光量（光量分布）を計測するステップ１１６と、光量分布５３の複数の評価点５４に関して、それぞれ有効領域４１内で互いに異なる第３及び第４積分領域４４Ａ，４４Ｂ内で光量分布５３を積分して第３及び第４積分値ＩＮＴＡ，ＩＮＴＢを求めるステップ１１０と、有効領域４１内の光量分布５５の複数の評価点５６に関して、それぞれ有効領域４１内で積分領域４４Ａ，４４Ｂに対応して規定される互いに異なる第１及び第２積分領域４６Ａ，４６Ｂ内でその計測された光量分布５５を積分して第１及び第２積分値ＩＮＳＡ，ＩＮＳＢを求めるステップ１２０と、積分値ＩＮＴＡ，ＩＮＴＢと積分値ＩＮＳＡ，ＩＮＳＢとの比較に基づいて、光量分布５３の複数の評価点５４と光量分布５５の対応する複数の評価点５６（対応点）との相対的な位置ずれ量を求めるステップ１２２と、を有する。

本実施形態によれば、例えば積分値ＩＮＳＡ，ＩＮＳＢが積分値ＩＮＴＡ，ＩＮＴＢに等しくなる光量分布５５の評価点５６を光量分布５３の評価点５４に対応する評価点として特定できる。これにより、目標画像ＴＩＭの評価点５４とこれに対応する露光用画像ＳＩＭの評価点５６との相対的な位置ずれ量を正確に求めることができる。従って、ＳＬＭ１４の複数のミラー要素１６からの光を組み合わせて目標画像ＴＩＭに近い露光用画像ＳＩＭの光量分布を形成する場合に、その形成された画像ＳＩＭと目標画像ＴＩＭとの相違を正確に評価できるため、その画像ＳＩＭを補正することによって、目標画像ＴＩＭにより近い光量分布を照明瞳面ＩＰＰに設定できる。従って、レチクルＲのパターンを最適化した照明条件で照明できる。

なお、本実施形態において、目標画像ＴＩＭの光量分布５３を設定するステップ１０２から、第３及び第４積分領域４４Ａ，４４Ｂ内で光量分布５３（目標画像ＴＩＭ）を積分して第３及び第４積分値ＩＮＴＡ，ＩＮＴＢを求めるステップ１１０までのステップは、省略しても良い。このようにステップ１０２からステップ１１０までのステップを省略した場合、ステップ１２２では、一例として、光量分布５５（露光用画像ＳＩＭ）の第１及び第２積分値ＩＮＳＡ，ＩＮＳＢと、予め算出された第３及び第４積分値ＩＮＴＡ，ＩＮＴＢ等の積分値データとの比較によって、光量分布５５の位置ずれ量を求めてもよい。これによって、目標画像ＴＩＭを用いた第３及び第４積分値ＩＮＴＡ，ＩＮＴＢの算出時間を省略することができるので、光量分布の計測時間を短縮することができる。また、目標画像ＴＩＭを用いた第３及び第４積分値ＩＮＴＡ，ＩＮＴＢの算出処理動作を省略することができるので、計測処理動作を簡略化できる。

また、本実施形態の照明方法は、光源１０からの照明光ＩＬでレチクル面Ｒａ（被照射面）を照明する照明方法において、計測装置７による光量分布の計測方法を用いて照明瞳面ＩＰＰに形成される露光用画像ＳＩＭの光量分布５５を計測するステップ１０２〜１２２と、この計測結果に基づいて露光用画像ＳＩＭの光量分布を補正するステップ１２４と、照明瞳面ＩＰＰの補正された露光用画像ＳＩＭの光量分布からの照明光ＩＬをコンデンサー光学系３２を介してレチクル面に導くステップ１３０とを含んでいる。

また、本実施形態の露光装置ＥＸは照明装置８を備えている。そして、露光装置ＥＸによる露光方法は、その照明装置８による照明方法で照明光ＩＬによってレチクル面Ｒａを照明し、照明光ＩＬでレチクルＲ及び投影光学系ＰＬを介してウエハＷを露光している。本実施形態によれば、レチクルＲを最適化した照明条件で照明できるため、レチクルＲのパターンの像を高精度にウエハＷに露光できる。

なお、上記の実施形態では、光量分布４５（又は５５）の評価点５６に関して、図５（Ａ）の第１積分領域４６Ａの第１積分値及び図５（Ｂ）の第２積分領域４６Ｂの第２積分値を求めている。この他に、評価点５６に関する第２積分値として、図５（Ｂ）の原点Ｏに対向する２つの辺４１ｃ，４１ｄと評価点５６から辺４１ｃ，４１ｄに垂直に引いた２つの辺とで囲まれる積分領域の積分値を使用してもよい。この場合には、図４（Ｂ）の光量分布４３（又は５３）の評価点５４に関する第４積分値としてもその評価点５６に関する積分領域と同じ積分領域の積分値が使用される。

要は、評価点５４及び５６に関する２つの積分値は、互いに積分領域が異なっていればよく、その積分領域の定義は任意である。例えば評価点５４及び５６に関する２つの積分値として、図９（Ａ）のσ値が１の円周５１の一部の円弧と、評価点５４及び５６で直交する２つの辺とで囲まれる積分領域で光量分布を積分した値を使用してもよい。
なお、上記の実施形態では、入射面２５Ｉ又は照明瞳面ＩＰＰにおける光強度分布（光量分布）を設定するために複数のミラー要素１６の直交する２軸の回りの傾斜角を制御可能なＳＬＭ１４が使用されている。しかしながら、ＳＬＭ１４の代わりに、それぞれ反射面の法線方向の位置が制御可能な複数のミラー要素のアレイを有する空間光変調器を使用する場合にも、上記の実施形態が適用可能である。さらに、ＳＬＭ１４の代わりに、例えばそれぞれ入射する光の状態（反射角、屈折角、透過率等）を制御可能な複数の光学要素を備える任意の光変調器を使用する場合にも、上記の実施形態が適用可能である。

また、上記の実施形態ではオプティカルインテグレータとして図１の波面分割型のインテグレータであるマイクロレンズアレイ２５が使用されている。しかしながら、オプティカルインテグレータとしては、内面反射型のオプティカルインテグレータとしてのロッド型インテグレータを用いることもできる。
また、上記の実施形態の露光装置ＥＸ又は露光方法を用いて半導体デバイス等の電子デバイス（マイクロデバイス）を製造する場合、この電子デバイスは、図１１に示すように、デバイスの機能・性能設計を行うステップ２２１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２２２、デバイスの基材である基板（ウエハ）を製造するステップ２２３、前述した実施形態の露光装置ＥＸ又は露光方法によりマスクのパターンを基板に露光する工程、露光した基板を現像する工程、現像した基板の加熱（キュア）及びエッチング工程などを含む基板処理ステップ２２４、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、パッケージ工程などの加工プロセスを含む）２２５、並びに検査ステップ２２６等を経て製造される。

言い替えると、上記のデバイスの製造方法は、上記の実施形態の露光装置ＥＸ又は露光方法を用いて、マスクのパターンを介して基板（ウエハＷ）を露光する工程と、その露光された基板を処理する工程（即ち、基板のレジストを現像し、そのマスクのパターンに対応するマスク層をその基板の表面に形成する現像工程、及びそのマスク層を介してその基板の表面を加工（加熱及びエッチング等）する加工工程）と、を含んでいる。

このデバイス製造方法によれば、レチクルのパターンを高精度に露光できるため、電子デバイスを高精度に製造できる。
なお、上記の実施形態は、例えば米国特許出願公開第２００７／２４２２４７号明細書、又は欧州特許出願公開第１４２０２９８号明細書等に開示されている液浸型露光装置で露光する場合にも適用できる。さらに、上記の実施形態は、ステッパー型の露光装置で露光する場合にも適用できる。

また、本発明は、半導体デバイスの製造プロセスへの適用に限定されることなく、例えば、液晶表示素子、プラズマディスプレイ等の製造プロセスや、撮像素子（ＣＭＯＳ型、ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、ＭＥＭＳ(Microelectromechanical Systems：微小電気機械システム)、薄膜磁気ヘッド、及びＤＮＡチップ等の各種デバイス（電子デバイス）の製造プロセスにも広く適用できる。

このように本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。

ＥＸ…露光装置、ＩＬＳ…照明光学系、Ｒ…レチクル、ＰＬ…投影光学系、Ｗ…ウエハ、ＩＰＰ…照明瞳面、７…計測装置、８…照明装置、１０…光源、１４…空間光変調器（ＳＬＭ）、１６…ミラー要素、２３…瞳モニタ装置、２５…マイクロレンズアレイ、３６…照明制御部、３４…演算装置

Claims (30)

1. 光の光量分布の計測方法であって、
   第１面の第１領域内に照射された光の光量分布を第１画像として取得することと、
   前記第１画像に第１評価点を設定するとともに、前記第１評価点によって定められる互いに異なる第１及び第２積分領域で前記照射された光の光量分布を積分して、第１及び第２積分値を求めることと、
   前記第１面の前記第１領域内に照射する所望の光量分布の情報と、前記第１及び第２積分値との比較に基づいて、前記所望の光量分布と前記照射された光の光量分布との相対的なずれを求めることと、
   を含むことを特徴とする計測方法。
2. 前記所望の光量分布の情報は、前記所望の光量分布の画像に基づいて算出された積分値データであることを特徴とする請求項１記載の計測方法。
3. 前記所望の光量分布の情報を取得することをさらに含み、
   前記所望の光量分布の情報を取得することは、
   前記第１面の前記第１領域内に照射する前記所望の光量分布を第２画像として準備することと、
   前記第２画像に第２評価点を設定することと、
   前記第２評価点によって定められる互いに異なる第３及び第４積分領域で、前記所望の光量分布を積分して、第３及び第４積分値を求めることと、を含み、
   前記相対的なずれを求めることは、前記第１及び第２積分値と前記第３及び第４積分値との比較に基づいて、前記第１評価点と前記第２評価点との相対的なずれを求めることを含むことを特徴とする請求項１に記載の計測方法。
4. 前記第１領域における前記照射された光の光量分布の全積分値と、前記第１領域における前記所望の光量分布の全積分値とが、共通の値になるように規格化することを含むことを特徴とする請求項３に記載の計測方法。
5. 前記第１及び第２積分領域は、それぞれ前記第１領域内において前記第１評価点で交差する互いに異なる第１組及び第２組の２つの辺と前記第１領域の輪郭部とで囲まれる領域であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の計測方法。
6. 前記相対的なずれに応じて、前記第１面に形成される光の光量分布を補正することを含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の計測方法。
7. 前記第１評価点は複数個であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の計測方法。
8. 前記第１評価点を設定する前に、前記第１画像における複数の照射領域を区分けすることをさらに含み、
   前記複数の照射領域にそれぞれ前記第１評価点を設定することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の計測方法。
9. 前記第１画像として取得することは、前記照射された光の光量分布の第１方向における長さと、前記第１方向に交差する第２方向における長さとの比に基づいて、前記第１画像を前記第１方向及び前記第２方向の少なくとも一方に拡大又は縮小することを含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の計測方法。
10. 前記第１面の第１領域内に照射された光の光量分布は、それぞれ光を前記第１面の前記第１領域内の任意の位置に導くことが可能な複数の光学要素を有する空間光変調器を用いて形成されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の計測方法。
11. 前記相対的なずれに基づいて、前記第１面の前記第１領域内に光を導く前記複数の光学要素の個数を変化させることを含むことを特徴とする請求項１０に記載の計測方法。
12. 前記複数の光学要素はそれぞれ傾斜角が可変の反射面を有し、
    前記相対的なずれに基づいて、前記複数の光学要素の傾斜角を補正するために前記複数の反射要素に印加される電圧値を補正することを含むことを特徴とする請求項１０に記載の計測方法。
13. 光源からの光で被照射面を照明する照明方法において、
    請求項１〜１２のいずれか一項に記載の計測方法を用いて前記第１面に形成された光を、コンデンサー光学系を介して前記被照射面に導くこと
    を特徴とする照明方法。
14. 露光光でパターンを照明し、前記露光光で前記パターン及び前記投影光学系を介して基板を露光する露光方法において、
    請求項１３に記載の照明方法によって前記露光光で前記パターンを照明することを特徴とする露光方法。
15. 請求項１４に記載の露光方法を用いて基板上に感光層の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基板を処理することと、
    を含むデバイス製造方法。
16. 光の光量分布の計測装置であって、
    前記第１面の第１領域内に照射された光の光量分布を第１画像として取得する取得装置と、
    前記第１画像に第１評価点を設定するとともに、前記第１評価点によって定められる互いに異なる第１及び第２積分領域で前記照射された光の光量分布を積分して、第１及び第２積分値を求め、前記第１面の前記第１領域内に照射する所望の光量分布の情報と、前記第１及び第２積分値との比較に基づいて、前記所望の光量分布と前記照射された光の光量分布との相対的なずれを求める制御装置と、
    を備えることを特徴とする計測装置。
17. 前記制御装置は、前記所望の光量分布の情報として、前記所望の光量分布の画像に基づいて算出された積分値データを用いることを特徴とする請求項１６記載の計測装置。
18. 前記制御装置は、前記第１面の前記第１領域内に照射する前記所望の光量分布を第２画像として取得し、前記第２画像に第２評価点を設定するとともに、前記第２評価点によって定められる互いに異なる第３及び第４積分領域で、前記所望の光量分布を積分して、第３及び第４積分値を求め、前記第１及び第２積分値と前記第３及び第４積分値との比較に基づいて、前記第１評価点と前記第２評価点との相対的なずれを求めることを特徴とする請求項１７に記載の計測装置。
19. 前記制御装置は、前記第１画像の前記第１領域における光量分布の全積分値と、前記第２画像の前記第１領域における光量分布の全積分値とが、共通の値になるように、前記第１画像の全積分値と前記第２画像の全積分値とを規格化することを特徴とする請求項１８に記載の計測装置。
20. 前記制御装置は、前記第１及び第２積分領域を、それぞれ前記第１領域内において前記第１評価点で交差する互いに異なる第１組及び第２組の２つの辺と前記第１領域の輪郭部とで囲まれる領域としてみなすことを特徴とする請求項１６〜１９のいずれか一項に記載の計測装置。
21. 前記制御装置は、前記相対的なずれに応じて、前記第１面に形成される光の光量分布を補正することを特徴とする請求項１６〜２０のいずれか一項に記載の計測装置。
22. 前記第１評価点は複数個であることを特徴とする請求項１６〜２１のいずれか一項に記載の計測装置。
23. 前記制御装置は、前記第１画像における複数の照射領域を区分けして、前記複数の照射領域にそれぞれ前記第１評価点を設定することを特徴とする請求項１６〜２２のいずれか一項に記載の計測装置。
24. 前記制御装置は、前記光量分布の第１方向における長さと、前記第１方向に交差する第２方向における長さとの比に基づいて、前記第１画像を前記第１方向及び前記第２方向の少なくとも一方に拡大又は縮小することを特徴とする請求項１６〜２３のいずれか一項に記載の計測装置。
25. それぞれ光を前記第１面の前記第１領域内の任意の位置に導くことが可能な複数の光学要素を有する空間光変調器をさらに備え、
    前記制御装置は、前記複数の光学要素によって前記第１面に照射された光の光量分布を調整することを特徴とする請求項１６〜２４のいずれか一項に記載の計測装置。
26. 前記複数の光学要素はそれぞれ傾斜角が可変の反射面を有し、
    前記制御装置は、前記相対的なずれに基づいて、前記複数の光学要素の傾斜角を補正するために前記複数の光学要素に印加する電圧値を補正することを特徴とする請求項２５に記載の計測装置。
27. 前記制御装置は、前記相対的なずれに基づいて、前記第１面に光を導く前記複数の光学要素の個数を変化させることを特徴とする請求項２５に記載の計測装置。
28. 光源からの光で被照射面を照明する照明装置において、
    請求項１６〜２７のいずれか一項に記載の計測装置と、
    前記計測装置を用いて前記第１面に形成された光を前記被照射面に導くコンデンサー光学系と、を含むことを特徴とする照明装置。
29. 露光光でパターンを照明し、前記露光光で前記パターン及び前記投影光学系を介して基板を露光する露光装置において、
    請求項２８に記載の照明装置によって前記露光光で前記パターンを照明することを特徴とする露光装置。
30. 請求項２９に記載の露光装置を用いて基板上に感光層の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基板を処理することと、
    を含むデバイス製造方法

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