CN117616338A - 图案曝光装置、器件制造方法及曝光装置 - Google Patents

Abstract

图案曝光装置(EX)包括：空间光调制元件(10)，其具有基于描绘数据被选择性驱动的多个微镜；照明单元(ILU)，其以规定的入射角向空间光调制元件照射照明光；以及投影单元(PLU)，其使来自空间光调制元件的被选择的打开状态的微镜的反射光入射并投影到基板上，图案曝光装置(EX)将与描绘数据对应的图案投影曝光到基板上，照明单元包括：聚光光学构件，其将来自成为照明光的光源的规定形状的面光源的光聚光并倾斜照射到空间光调制元件上，且沿着相对于投影单元的光轴以入射角倾斜的光轴来配置，使面光源与投影单元的光瞳光学共轭；以及修正光学构件，其使面光源的轮廓的形状变形，以对由来自空间光调制元件的打开状态的微镜的反射光在投影单元的光瞳上形成的面光源的像的轮廓根据入射角而变形为椭圆状的情况进行修正。

Description

图案曝光装置、器件制造方法及曝光装置

技术领域

本发明涉及对电子器件用的图案进行曝光的图案曝光装置、使用这种图案曝光装置的电子器件的器件制造方法及曝光装置。

本申请基于在2021年7月5日提出的日本特愿2021-111450号主张优先权，将其内容引用在此。

背景技术

以往，在制造使用液晶或有机EL的显示面板、半导体元件(集成电路等)等的电子器件(微型器件)的光刻工序中，使用步进重复方式的投影曝光装置(所谓的步进光刻机)或步进扫描方式的投影曝光装置(所谓的扫描/步进光刻机(也被称为扫描仪))等。这种曝光装置在对玻璃基板、半导体晶片、印刷布线基板、树脂膜等的被曝光基板(以下也简称为基板)的表面涂敷的感光层上投影曝光电子器件用的掩模图案。

已知由于固定地形成该掩膜图案的掩膜基板的产生需要时间和费用，所以取代掩膜基板，而使用了规则性地排列了微小位移的多个微镜的数字反射镜器件(DMD)等的空间光调制元件(可变掩膜图案生成器)的曝光装置(例如，参照专利文献1)。在专利文献1公开的曝光装置中，使来自由波长405nm或365nm的半导体激光形成的光源3的光经由照射光学系统6以入射角22～26°倾斜照射至作为空间光调制器4的数字微镜器件(DMD)，将来自空间光调制器4(DMD)的多个像素镜中的打开状态的像素镜的反射光经由投影光学系统5投影曝光到对象物W的曝光区中。

在专利文献1的情况下，DMD的像素镜(微镜)的倾斜角度被设定为照明光的入射角22～26°的1/2的角度。由于多个像素镜(微镜)以一定间距配置为矩阵状，所以也具备作为光学衍射光栅(闪耀衍射光栅)的作用。特别是在投影曝光电子器件用的微细图案的情况下，在倾斜照明朝向DMD的照明光的情况下，有时由于作为DMD的衍射光栅的作用(衍射光的产生方向、强度分布的状态)而使图案的成像状态劣化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2018/088550号

发明内容

本发明的第1方面提供一种图案曝光装置，其包括：空间光调制元件，其具有基于描绘数据被选择性驱动的多个微镜；照明单元，其以规定的入射角向所述空间光调制元件照射照明光；以及投影单元，其将来自所述空间光调制元件的被选择的打开状态的微镜的反射光入射并投影到基板上，所述图案曝光装置将与所述描绘数据对应的图案投影曝光到所述基板上，所述图案曝光装置的特征在于，所述照明单元包括：聚光光学构件，其使来自成为所述照明光的光源的规定形状的面光源的光聚光并倾斜照射到所述空间光调制元件上，并且，沿着相对于所述投影单元的光轴以所述入射角倾斜的光轴配置，使所述面光源与所述投影单元的光瞳光学共轭；修正光学构件，其使所述面光源的轮廓的形状变形，以对由来自所述空间光调制元件的所述打开状态的微镜的反射光在所述投影单元的光瞳上形成的所述面光源的像的轮廓根据所述入射角而变形为椭圆状的情况进行修正。

本发明的第2方面提供一种器件制造方法，利用来自照明单元的照明光对具有基于电子器件用的图案的描绘数据被选择性驱动的多个微镜的空间光调制元件进行照明，将来自所述空间光调制元件的被选择的打开状态的微镜的反射光经由投影单元投影曝光在基板上，由此在所述基板上形成所述电子器件的图案，所述器件制造方法的特征在于，包含如下的阶段：将来自在所述照明单元内生成的规定形状的面光源的光聚光为所述照明光，以规定的入射角倾斜照射到所述空间光调制元件上；以及使所述面光源的轮廓的形状变形，以对由来自所述空间光调制元件的所述打开状态的微镜的反射光在所述投影单元的光瞳上形成的所述面光源的像的轮廓根据所述入射角而变形为椭圆状的情况进行修正。

本发明的第3方面提供一种曝光装置，其包括：空间光调制元件，其具有多个微镜；照明单元，其向所述空间光调制元件照射照明光；以及投影单元，其投影来自所述空间光调制元件的打开状态的微镜的反射光，所述照明单元包括：柱面透镜；以及聚光光学构件，其使通过所述柱面透镜的光聚光并照射所述空间光调制元件。

附图说明

图1是示出本实施方式的图案曝光装置EX的外观构成的概要的立体图。

图2是示出由多个曝光模块组MU的各个投影单元PLU投射至基板P上的DMD10的投影区域IAn的配置例的图。

图3是说明基于图2中的特定的四个投影区域IA8、IA9、IA10、IA27的每一个的接连曝光的状态的图。

图4是在XZ面内观察了在X方向(扫描曝光方向)上排列的两个曝光模块MU18、MU19的具体构成的光学配置图。

图5是示意性表示DMD10与照明单元PLU在XY面内仅倾斜了角度θk的状态的图。

图6是详细说明基于投影单元PLU的DMD10的微镜的成像状态的图。

图7是从射出面侧观察了作为光学积分器108的MFE透镜108A的示意图。

图8是示意性表示在图7的MFE透镜108A的透镜元件EL的射出面侧形成的点光源SPF与光纤束FBn的射出端的配置关系的一例的图。

图9是示意性表示在图6示出的投影单元PLU的光瞳Ep上形成的光源像的情形的图。

图10是简化表示图6的光路图的光路图。

图11是示意性表示由来自DMD10的成像光束Sa的0级光等效分量在光瞳Ep上形成的光源像Ips的情形的图。

图12是与图7同样地从射出面侧观察光学积分器108的MFE透镜108A的椭圆状的光源面的示意图。

图13是示意性表示从图6示出的投影单元PLU的光瞳Ep到基板P为止的光路的成像光束Sa的动作的图。

图14是示出将向DMD10的驱动电路的电源供给关闭的情况下的DMD10的一部分的微镜Ms的状态放大的立体图。

图15是放大了在DMD10的微镜Ms成为打开状态和关闭状态的情况下的DMD10的镜面中的一部分的立体图。

图16示出在X’Y’面内观察到的DMD10的镜面的一部分，是示出只有在Y’方向上排列的一列的微镜Ms成为打开状态的情况的图。

图17是在X’Z面内观察图16的DMD10的镜面的a-a’向视部的图。

图18是示意性表示在X’Z面内来自如图16所示孤立的微镜Msa的反射光(成像光束)Sa由投影单元PLU成像的成像状态的图。

图19是示意性表示基于来自孤立的微镜Msa的标准反射光Sa的光瞳Ep中的衍射像的点像强度分布Iea的图解。

图20是示出在X’Y’面内观察到的DMD10的镜面的一部分的图，是示出在X’方向上相邻的多个微镜Ms同时成为打开状态的情况的图。

图21是在X’Z面内观察图20的DMD10的镜面的a-a’向视部的图。

图22是表示从图20、图21的状态的DMD10产生的衍射光Idj的角度θj的分布的一例的图解。

图23是示意性表示在图22的这种衍射光的产生状态时的光瞳Ep处的成像光束的强度分布的图。

图24是示出在X’Y’面内观察线条&空间状的图案的投影时的DMD10的镜面的一部分的状态的图。

图25是在X’Z面内观察图24的DMD10的镜面的a-a’向视部的图。是示出本实施方式的分配部的变形例的图。

图26是表示从图24、图25的状态的DMD10产生的衍射光Idj的角度θj的分布的一例的图解。

图27是示意性表示在图26的这种衍射光的产生状态时的光瞳Ep处的成像光束的强度分布的图。

图28是表示对在像面上线宽为1μm的线条&空间图案的空间像的对比度进行了仿真的结果的图解。

图29是基于式(2)求出波长λ与远心误差Δθt的关系的图解。

图30是示出图4或图6示出的照明单元ILU中的从光纤束FBn到MFE108A的光路的具体构成的图。

图31是示出图4或图6所示的照明单元ILU中的从MFE108A到DMD10的光路的具体构成的图。

图32是夸张示出在使入射到MFE108A的照明光ILm在X’Z面内倾斜的情况下在MFE108A的射出面侧形成的点光源SPF的状态的图。

图33是示出使用衍射光学元件(DOE)使在MFE108A的射出面侧形成的面光源成为椭圆状的照明单元ILU的变形例的图。

图34是示出用于在MFE108A的射出面侧形成椭圆状的面光源的第二变形例的光学配置的图。

图35是在+Z方向观察在MFE108A的射出面侧形成的多个点光源SPF的集合体(面光源)的图。

图36是示意性示出在使图35的椭圆状环带开口变形来进行4极照明的情况下的面光源的4个扇状区域的配置的图。

图37是示意性表示由DMD10的微镜Ms的排列间距产生的衍射光在投影单元PLU的光瞳Ep的面上的分布的图。

图38是示意性表示在改变用图37说明的波长λ和光瞳Ep的最大的数值孔径时在投影单元PLU的光瞳Ep的面上出现的衍射光的图。

具体实施方式

针对本发明的形态的图案曝光装置(图案形成装置)公开了恰当的实施方式，以下参照附图进行详细说明。此外，本发明的形态不限于这些实施方式，也包含施加了多种多样的变更或者改良的实施方式。即，以下记载的构成要素包括本领域技术人员能够容易想到的构成要素、实际相同的构成要素，能够适当组合以下记载的构成要素。另外，在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行构成要素的各种省略、置换或者变更。此外，在附图以及以下的详细说明的整体上，对发挥相同或者同样的功能的构件或构成要素使用相同的附图标记。

[图案曝光装置的整体构成]

图1是示出本实施方式的图案曝光装置(以下仅称为曝光装置)EX的外观构成的概要的立体图。曝光装置EX是利用空间光调制元件(数字反射镜器件：DMD)将在空间内的强度分布被动态调制的曝光光成像投影至被曝光基板的装置。在特定的实施方式中，曝光装置EX为将显示装置(平板显示器)等所使用的矩形(正方形)的玻璃基板作为曝光对象物的步进扫描方式的投影曝光装置(扫描仪)。该玻璃基板被设为至少一边的长度或者对角长为500mm以上、厚度为1mm以下的平板显示器用的基板P。曝光装置EX将由DMD制造的图案的投影像曝光至在基板P的表面上以一定的厚度形成的感光层(光致抗蚀剂)。在曝光后从曝光装置EX搬出的基板P在显影工序之后被送至规定的工艺工序(成膜工序、蚀刻工序、镀敷工序等)。

曝光装置EX具备载台装置，该载台装置由在主动防振单元1a、1b、1c、1d(1d未图示)上载置的底座2、在底座2上载置的平板3、在平板3上能够二维地移动的XY载台4A、在XY载台4A上将基板P吸附保持在平面上的基板保持架4B、测量基板保持架4B(基板P)的二维的移动位置的激光测长干涉仪(以下也简称为干涉仪)IFX、IFY1～IFY4来构成。这种载台装置例如在美国专利公开第2010/0018950号、美国专利公开第2012/0057140号中公开。

在图1中，正交坐标系XYZ的XY面被设定为与载台装置的平板3的平坦的表面平行，XY载台4A被设定为在XY面内能够进行并进移动。另外，在本实施方式中，与坐标系XYZ的X轴平行的方向被设定为扫描曝光时的基板P(XY载台4A)的扫描移动方向。利用干涉仪IFX依次测量基板P的X轴方向的移动位置，利用四个干涉仪IFY1～IFY4的内的至少一个(优选地两个)以上依次测量Y轴方向的移动位置。基板保持架4B构成为能够相对于XY载台4A在与XY面垂直的Z轴的方向上微小移动、且能够相对于XY面向任意的方向微小倾斜，主动进行基板P的表面与投影的图案的成像面的聚焦调节和调平(平行度)调节。而且，基板保持架4B构成为为了主动调节在XY面内的基板P的倾斜，能够绕与Z轴平行的轴线微小旋转(θz旋转)。

曝光装置EX还具备保持多个曝光(描绘)模块组MU(A)、MU(B)、MU(C)的光学平板5、以及从底座2支承光学平板5的主栏6a、6b、6c、6d(6d未图示)。多个曝光模块组MU(A)、MU(B)、MU(C)分别安装于光学平板5的+Z方向侧，具有入射来自光纤单元FBU的照明光的照明单元ILU、以及安装于光学平板5的-Z方向侧且具有与Z轴平行的光轴的投影单元PLU。而且，曝光模块组MU(A)、MU(B)、MU(C)的每一个具备使来自照明单元ILU的照明光朝向-Z方向反射并入射至投影单元PLU的作为光调制部的数字反射镜器件(DMD)10。在后面说明基于照明单元ILU、DMD10、投影单元PLU的曝光模块组的详细构成。

在曝光装置EX的光学平板5的-Z方向侧安装有检测在基板P上的规定的多个位置形成的对准标记的多个对准系统(显微镜)ALG。为了该对准系统ALG的各个检测视野在XY面内的相对的位置关系的确认(校准)、从曝光模块组MU(A)、MU(B)、MU(C)各自的投影单元PLU投射的图案像的各投影位置与对准系统ALG的各个检测视野的位置的基线误差的确认(校准)、或者从投影单元PLU投射的图案像的位置或图像质量的确认，而在基板保持架4B上的-X方向的端部设有校准用基准部CU。此外，在图1中未图示一部分，但曝光模块组MU(A)、MU(B)、MU(C)的每一个在本实施方式中作为一例而以在Y方向上以一定间隔排列9个模块，但该模块数可以比9个少也可以比9个多。

图2是示出利用曝光模块组MU(A)、MU(B)、MU(C)各自的投影单元PLU而投射至基板P上的数字反射镜器件(DMD)10的投影区域IAn的配置例的图，正交坐标系XYZ被设定为与图1相同。在本实施方式中，在X方向上分开配置的第1列的曝光模块组MU(A)、第2列的曝光模块组MU(B)、第3列的曝光模块组MU(C)的每一个由在Y方向上排列的9个模块构成。曝光模块组MU(A)由在+Y方向上配置的9个模块MU1～MU9构成，曝光模块组MU(B)由在-Y方向上配置的9个模块MU10～MU18构成，曝光模块组MU(C)由在+Y方向上配置的9个模块MU19～MU27构成。模块MU1～MU27全部为相同构成，在将曝光模块组MU(A)和曝光模块组MU(B)设为在X方向上面对面的关系时，曝光模块组MU(B)和曝光模块组MU(C)处于在X方向上背靠背的关系。

在图2中，基于模块MU1～MU27的每一个的投影区域IA1、IA2、IA3、……、IA27(有时也将n设为1～27而表示为IAn)的形状作为一例为以大致1：2的纵横比沿着Y方向延伸的长方形。在本实施方式中，伴随基板P的+X方向上的扫描移动，利用第1列的投影区域IA1～IA9各自的-Y方向的端部和第2列的投影区域IA10～IA18各自的+Y方向的端部进行接连曝光。而且，没有被第1列和第2列的投影区域IA1～IA18的任一个曝光的基板P上的区域利用第3列的投影区域IA19～IA27的每一个来接连曝光。第1列的投影区域IA1～IA9的各个中心点位于与Y轴平行的线k1上，第2列的投影区域IA10～IA18的各个中心点位于与Y轴平行的线k2上，第3列的投影区域IA19～IA27的各个中心点位于与Y轴平行的线k3上。线k1与线k2的X方向上的间隔被设定为距离XL1，线k2与线k3的X方向上的间隔被设定为距离XL2。

在此，在将投影区域IA9的-Y方向的端部与投影区域IA10的+Y方向的端部的接连部设为OLa、将投影区域IA10的-Y方向的端部与投影区域IA27的+Y方向的端部的接连部设为OLb、而且将投影区域IA8的+Y方向的端部与投影区域IA27的-Y方向的端部的接连部设为OLc时，利用图3说明该接连曝光的状态。在图3中，正交坐标系XYZ被设定为与图1、图2相同，投影区域IA8、IA9、IA10、IA27(以及其他所有投影区域IAn)内的坐标系X’Y’被设定为相对于正交坐标系XYZ的X轴、Y轴(线k1～k3)仅倾斜角度θk。即，以使DMD10的多个微镜的二维排列成为坐标系X’Y’的方式，DMD10的整体在XY面内仅倾斜角度θk。

图3中的包含投影区域IA8、IA9、IA10、IA27(以及其他所有投影区域Ian也相同)的每一个在内的圆形的区域表示投影单元PLU的圆形像场PLf’。在接连部OLa，被设定为使投影区域IA9的-Y’方向的端部的(以角度θk)倾斜排列的微镜的投影像、与投影区域IA10的+Y’方向的端部的(以角度θk)倾斜排列的微镜的投影像重叠。另外，在接连部OLb，被设定为使投影区域IA10的-Y’方向的端部的(以角度θk)倾斜排列的微镜的投影像、与投影区域IA27的+Y’方向的端部的(以角度θk)倾斜排列的微镜的投影像重叠。同样地，在接连部OLc，被设定为使投影区域IA8的+Y’方向的端部的(以角度θk)倾斜排列的微镜的投影像、与投影区域IA27的-Y’方向的端部的(以角度θk)倾斜排列的微镜的投影像重叠。

[照明单元的构成]

图4是在XZ面内观察了图1、图2示出的曝光模块组MU(B)中的模块MU18、与曝光模块组MU(C)中的模块MU19的具体构成的光学配置图。图4的正交坐标系XYZ被设定为与图1～图3的正交坐标系XYZ相同。另外，如从图2示出的各模块的在XY面内的配置可明确的那样，模块MU18相对于模块MU19在+Y方向仅错开一定间隔，并且以彼此背靠背的关系来设置。模块MU18内的各光学构件与模块MU19内的各光学构件分别利用相同材料相同地构成，因此，在此主要详细说明模块MU18的光学构成。此外，图1示出的光纤单元FBU与图2示出的27个模块MU1～MU27的每一个对应，由27根光纤束FB1～FB27来构成。

模块MU18的照明单元ILU由对从光纤束FB18的射出端向-Z方向行进的照明光ILm进行反射的反射镜100、将来自反射镜100的照明光ILm向-Z方向反射的反射镜102、作为准直透镜作用的输入透镜系统104、照度调节滤光片106、包含微型蝇眼(MFE)透镜或场透镜等在内的光学积分器108、聚光镜系统110、以及将来自聚光镜系统110的照明光ILm朝向DMD10反射的倾斜反射镜112来构成。反射镜102、输入透镜系统104、光学积分器108、聚光镜系统110、以及倾斜反射镜112沿着与Z轴平行的光轴AXc来配置。

光纤束FB18将1根光纤线、或者多根光纤线捆绑成束来构成。从光纤束FB18(光纤线的每一个)的射出端照射的照明光ILm被设定为入射至后级的输入透镜系统104而不会被其遮蔽的这种数值孔径(NA、也称为发散角)。输入透镜系统104的前侧焦点的位置在设计上被设定为与光纤束FB18的射出端的位置相同。而且，输入透镜系统104的后侧焦点的位置被设定为使来自形成于光纤束FB18的射出端的单一或者多个点光源的照明光ILm在光学积分器108的MFE透镜108A的入射面侧重叠。因此，MFE透镜108A的入射面利用来自光纤束FB18的射出端的照明光ILm进行科勒照明。此外，在初始状态下，光纤束FB18的射出端的XY面内的几何学上的中心点位于光轴AXc上，来自光纤线的射出端的点光源的照明光ILm的主光线(中心线)成为与光轴AXc平行(或者同轴)。

来自输入透镜系统104的照明光ILm在利用照度调节滤光片106以0％～90％的范围的任意的值使照度衰减之后，从光学积分器108(MFE透镜108A、场透镜等)通过而入射至聚光镜系统110。在MFE透镜108A二维排列多个数十μm见方的矩形的微型透镜，其整体的形状被设定为在XY面内与DMD10的镜面整体的形状(纵横比约为1：2)基本相似。另外，聚光镜系统110的前侧焦点的位置被设定为与MFE透镜108A的射出面的位置基本相同。因此，来自形成于MFE透镜108A的多个微型透镜的各射出侧的点光源的照明光分别利用聚光镜系统110而转换为基本平行的光束并由倾斜反射镜112反射之后，在DMD10上重叠而成为均匀的照度分布。

在MFE透镜108A的射出面上生成多个点光源(聚光点)二维密集排列的面光源，因此作为面光源化构件发挥作用。例如在JP特开2004-045885号公报中公开的那样，这种MFE透镜108A可以构成为在光轴方向上配置有两片柱面微复眼透镜元件，该柱面微复眼透镜元件在照明光的入射面侧和射出面侧分别排列形成有多根柱面透镜。

在图4示出的模块MU18内，从聚光镜系统110通过的与Z轴平行的光轴AXc被倾斜反射镜112弯曲而到达DMD10，但将倾斜反射镜112与DMD10之间的光轴设为光轴AXb。在本实施方式中，包括DMD10的多个微镜的各中心点在内的中立面被设定为与XY面平行。因此，该中立面的法线(与Z轴平行)与光轴AXb所成的角度成为相对于DMD10的照明光ILm的入射角θα。DMD10安装于固设于照明单元ILU的支承柱的安装部10M的下侧。为了对DMD10的位置或姿势进行微调节，例如，在安装部10M设有将在国际公开专利2006/120927号公开的平行连杆机构和能够伸缩的压电元件组合的微动载台。

向DMD10的微镜中的打开状态的微镜照射的照明光ILm以趋向投影单元PLU的方式反射至XZ面内的X方向。另一方面，照射至DMD10的微镜中的关闭状态的微镜的照明光ILm以不趋向投影单元PLU的方式而反射至YZ面内的Y方向。在后面说明详细内容，但本实施方式中的DMD10采用利用微镜的滚动方向倾斜和俯仰方向倾斜来切换打开状态和关闭状态的滚动&俯仰驱动方式。

在从DMD10到投影单元PLU之间的光路中，以能够插入和拆卸的方式设有在非曝光期间中用于遮挡来自DMD10的反射光的可动快门114。可动快门114如在模块MU19侧图示的那样，在曝光期间中转动至从光路退避的角度位置，在非曝光期间中如在模块MU18侧图示的那样在光路中转动至倾斜插入的角度位置。在可动快门114的DMD10侧形成有反射面，由其反射的来自DMD10的光被照射至光吸收体115。光吸收体115不使紫外波长域(400nm以下的波长)的光能再次反射而吸收并转换成热能。因此，在光吸收体115还设有散热机构(散热风扇或冷却机构)。此外，在图4中未图示，但在曝光期间中来自成为关闭状态的DMD10的微镜的反射光利用相对于DMD10和投影单元PLU之间的光路而在Y方向(与图4的纸面正交的方向)上设置的同样的光吸收体(在图4中未图示)来吸收。

[投影单元的构成]

安装于光学平板5的下侧的投影单元PLU构成为由沿着与Z轴平行的光轴AXa配置的第1透镜组116和第2透镜组118构成的两侧远心的成像投影透镜系统。第1透镜组116和第2透镜组118分别构成为相对于固设于光学平板5的下侧的支承柱在沿着Z轴(光轴AXa)的方向利用微动致动器并进移动。基于第1透镜组116和第2透镜组118的成像投影透镜系统的投影倍率Mp利用DMD10上的微镜的排列间距Pd、和投影至基板P上的投影区域IAn(n＝1～27)内的图案的最小线宽(最小像素尺寸)Pg的关系来决定。

作为一例，在所需的最小线宽(最小像素尺寸)Pg为1μm且微镜的排列间距Pd为5.4μm的情况下，并且考虑利用之前的图3说明的投影区域IAn(DMD10)的在XY面内的倾斜角θk，投影倍率Mp被设定为约1/6。基于透镜组116、118的成像投影透镜系统使DMD10的镜面整体的缩小像倒立/反转而在基板P上的投影区域IA18(IAn)上成像。

投影单元PLU的第1透镜组116为了投影倍率Mp的微调节(±数十ppm程度)，利用致动器而能够在光轴AXa方向上微动，第2透镜组118为了聚焦的高速调节，利用致动器而能够在光轴AXa方向上。而且，为了以亚微米以下的精度测量基板P的表面的Z轴方向的位置变化，在光学平板5的下侧设有多个斜入射光式的聚焦传感器120。多个聚焦传感器120测量基板P整体在Z轴方向上的位置变化、与投影区域IAn(n＝1～27)的每一个对应的基板P上的部分区域在Z轴方向上的位置变化、或者基板P的局部的倾斜变化等。

以上的这种照明单元ILU和投影单元PLUi如在之前的图3中说明的那样，在XY面内投影区域Ian仅需要倾斜角度θk，因此，图4中的DMD10与照明单元PLU(至少沿着光轴AXc的反射镜102～反射镜112的光路部分)被配置为整体在XY面内仅倾斜角度θk。

图5是示意性表示在XY面内DMD10与照明单元PLU在XY面内仅倾斜角度θk的状态的图。在图5中，正交坐标系XYZ与之前的图1～图4的各个坐标系XYZ相同，DMD10的微镜Ms的排列坐标系X’Y’与图3示出的坐标系X’Y’相同。内含DMD10的圆为投影单元PLU的物面侧的像场PLf，光轴AXa位于其中心。另一方面，在XY面内观察时，从照明单元ILU的聚光镜系统110通过的光轴AXc利用倾斜反射镜112而弯曲的光轴AXb配置为从与X轴平行的线Lu仅倾斜角度θk。

[基于DMD的成像光路]

接下来，参照图6，详细说明基于投影单元PLU(成像投影透镜系)的DMD10的微镜Ms的成像状态。图6的正交坐标系X’Y’Z与之前的图3、图5示出的坐标系X’Y’Z相同，在图6中图示从照明单元ILU的聚光镜系统110到基板P为止的光路。来自聚光镜系统110的照明光ILm沿着光轴AXc行进，由倾斜反射镜112全反射而沿着光轴AXb而到达DMD10的镜面。在此，将位于DMD10的中心的微镜Ms设为Msc，将位于周边的微镜Ms设为Msa，这些微镜Msc、Msa为打开状态。

当在微镜Ms为打开状态时的倾斜角相对于X’Y’面(XY面)例如作为标准值而设为17.5°时，为了将来自微镜Msc、Msa各自的反射光Sc、Sa的各主光线设为与投影单元PLU的光轴AXa平行，照射至DMD10的照明光ILm的入射角(光轴AXb相对于光轴AXa的角度)θα被设定为35.0°。因此，在该情况下，倾斜反射镜112的反射面相对于X’Y’面(XY面)也仅倾斜17.5°(＝θα/2)。来自微镜Msc的反射光Sc的主光线Lc成为与光轴AXa同轴，来自微镜Msa的反射光Sa的主光线La与光轴AXa平行，反射光Sc、Sa伴随规定的数值孔径(NA)而入射至投影单元PLU。

利用反射光Sc在基板P上以投影单元PLU的投影倍率Mp缩小的微镜Msc的缩小像ic以远心的状态在光轴AXa的位置成像。同样地，利用反射光Sa在基板P上以投影单元PLU的投影倍率Mp缩小的微镜Msa的缩小像ia以远心的状态在从缩小像ic向+X’方向分离的位置上成像。作为一例，投影单元PLU的第1透镜系统116由3个透镜组G1、G2、G3构成，第2透镜系统118由两个透镜组G4、G5构成。在第1透镜系统116与第2透镜系统118之间设定有射出光瞳(也简称为光瞳的)Ep。在该光瞳Ep的位置形成有照明光ILm的光源像(在MFE透镜108A的射出面侧形成的多个点光源的集合)，而成为科勒照明的构成。光瞳Ep也被称为投影单元PLU的开口，其开口的大小(直径)成为固定投影单元PLU的分辨率的一个要因。

来自DMD10的处于打开状态的微镜Ms的正反射光被设定为不会被光瞳Ep的最大孔径(直径)遮挡而通过，根据光瞳Ep的最大孔径与投影单元PLU(作为成像投影透镜系统的透镜组G1～G5)的后侧(像侧)焦点的距离，来决定表达解像度R的式、R＝k1×(λ/NAi)中的像侧(基板P侧)的数值孔径NAi。另外，投影单元PLU(透镜组G1～G5)的物面(DMD10)侧的数值孔径NAo由投影倍率Mp与数值孔径NAi之积来表达，在投影倍率Mp为1/6的情况下，成为NAo＝NAi/6。

在以上的图6以及图4示出的照明单元ILU和投影单元PLU的构成中，与各模块MUn(n＝1～27)连接的光纤束FBn(n＝1～27)的射出端利用输入透镜系统104而设定为与光学积分器108的MFE透镜108A的射出端侧光学共轭的关系，MFE透镜108A的入射端侧利用聚光镜系统110而设定为与DMD10的镜面(中立面)的中央光学共轭的关系。由此，照射至DMD10的镜面整体的照明光ILm利用光学积分器108的作用而成为均匀的照度分布(例如，±1％以内的强度不均)。另外，MFE透镜108A的射出端侧与投影单元PLU的光瞳Ep的面利用聚光镜系统110和投影单元PLU的透镜组G1～G3而设定为与光学共轭的关系。

图7是从射出面侧观察了光学积分器108的MFE透镜108A的示意图。MFE透镜108A将多个剖面形状与DMD10的镜面整体(图像形成区域)的形状相似且具有在X’Y’面内的Y’方向上延伸的长方形的剖面的透镜元件EL在X’方向和Y’方向上密集地排列来构成。来自图4示出的输入透镜系统104的照明光ILm成为大致圆形的照射区域Ef而照射至MFE透镜108A的入射面侧。照射区域Ef为与图4中的光纤束FB18(FBn)的单一或者多个光纤线的各射出端相似的形状，在设计上成为以光轴AXc为中心的圆形区域。

在MFE透镜108A的多个透镜元件EL中的、位于照射区域Ef内的透镜元件EL的各个射出面侧，由来自光纤束FB18(FBn)的射出端的照明光ILm产生的点光源SPF在大致圆形的区域内密集地分布。另外，图7中的圆形区域APh表示在MFE透镜108A的射出面侧设有具有圆形开口的孔径光阑的情况下的孔径范围。实际的照明光ILm是由在圆形区域APh内的大量点光源SPF产生的，来自圆形区域APh的外侧的点光源SPF的光被遮挡。

图8的(A)、(B)、(C)是示意性表示在图7的MFE透镜108A的透镜元件EL的射出面侧形成的点光源SPF与光纤束FBn的射出端的配置关系的一例的图。图8的(A)、(B)、(C)的每一个中的坐标系X’Y’与在图7中设定的坐标系X’Y’相同。图8的(A)表示将光纤束FBn设为单一的光纤线的情况，图8的(B)表示作为光纤束FBn而在X’方向上排列了2根光纤线的情况，图8的(C)表示作为光纤束FBn而在X’方向上排列了3根光纤线的情况。

光纤束FBn的射出端与MFE透镜108A(透镜元件EL)的射出面设定为光学上共轭关系(成像关系)，因此，在光纤束FBn为单一光纤线时，如图8的(A)那样，单一点光源SPF形成在透镜元件EL的射出面侧的中心位置。在作为光纤束FBn而在X’方向上捆绑2根光纤线时，如图8的(B)那样，形成为两个点光源SPF的几何学的中心成为透镜元件EL的射出面侧的中心位置。同样地，作为光纤束FBn而在X’方向上捆绑3根光纤线时，如图8的(C)那样，形成为三个点光源SPF的几何学的中心成为透镜元件EL的射出面侧的中心位置。

此外，若来自光纤束FBn的照明光ILm的功率大并且点光源SPF集光于作为面光源化构件或者光学积分器的MFE透镜108A的透镜元件EL的各个射出面，则有对透镜元件EL的每一个造成损伤(浑浊或烧屏等)的情况。在该情况下，也可以将点光源SPF的集光位置设定在从MFE透镜108A的射出面(透镜元件EL的射出面)稍微向外侧错开的空间中。像这样，在使用了复眼透镜的照明系统中，将点光源(集光点)的位置向透镜元件的外侧错开的构成例如在美国专利第4，939，630号公报中公开。

图9是示意性表示在假设将DMD10的镜面整体作为一张平面反射镜并使该平面反射镜以与图6中的倾斜反射镜112平行的方式仅倾斜了角度θα/2时形成于图6的投影单元PL的第2透镜系统118内的光瞳Ep的光源像Ips的情形的图。图9示出的光源像Ips将形成于MFE透镜108A的射出面侧的多个点光源SPF(成为集合成了大致圆形的面光源)再成像。在该情况下，不会从取代DMD10而配置的一张平面反射镜产生衍射光或散射光，在光瞳Ep内的中心仅与光轴AXa同轴地生成仅基于正反射光(0级光)的光源像Ips。

在图9中，在将与光瞳Ep的最大孔径对应的半径设为re且将作为与面光源的光源像Ips的有效直径对应的半径设为ri时，表达光源像Ips的大小(面积)相对于光瞳Ep的大小(面积)的σ值成为σ＝ri/re。有时为了改善投影曝光的图案的线宽或密集度、或者焦点深度(DOF)等而适当变更σ值。σ值能够通过在MFE透镜108A的射出面侧的位置或第1透镜系统116与第2透镜系统118之间的光瞳Ep的位置(与图7中的圆形区域APh共轭的关系)设置可变孔径光阑来来变更。

在这种曝光装置EX中，由于大多直接使用最大孔径的投影单元PLU的光瞳Ep，因此，σ值的变更主要利用设于MFE透镜108A的射出面侧的可变孔径光阑来进行。在该情况下，光源像Ips的半径ri用图7中的圆形区域APh的半径来规定。当然也可以在投影单元PLU的光瞳Ep设置可变孔径光阑，来对σ值或焦点深度(DOF)进行调节。

然而，已知在使DMD10的中立面与投影单元PLU的光轴AXa垂直并将照明光ILm设定为较大的入射角θα(例如θα≥20°)的情况下，来自DMD10的打开(On)状态的微镜Msa(或Msc)的反射光的成像光束在光瞳Ep处的强度分布成为椭圆状，而不会成为用图9的圆形的轮廓划分的光源像Ips的分布。参照图10来说明这一点。

图10是简化表示之前的图6的光路图的光路图，正交坐标系X’Y’Z设定为与图6相同。另外，为了简化说明，省略图6所示的倾斜反射镜112。在图10中，作为设计值，DMD10的打开状态的微镜Msa的倾斜角θd相对于中立面Pcc成为17.5°。因此，从MFE透镜108A和聚光镜系统110通过的光轴AXb与投影单元PLU的光轴AXa所成的角度、即入射角θα在X’Z面内被设定为35°。

分别来自在MFE108A的射出侧形成的多个点光源SPF中的两个点光源SPFa、SPFb的照明光ILma、ILmb通过聚光镜系统110对DMD10整体进行照明，其中，两个点光源SPFa、SPFb在与包含光轴AXb在内的X’Z面平行的面内位于图7所示的圆形区域APh的最外周。照明光ILma、ILmb各自的中心光线LLa、LLb到向聚光镜系统110入射为止与光轴AXb平行。因此，在从DMD10侧观察MFE108A的射出侧的面光源(点光源SPF的集合体)的情况下，其形状成为圆形CL1。

在此，若假定DMD10的多个微镜的反射面全部为与中立面Pcc平行的状态，则照明光ILma、ILmb沿着关于光轴AXa与光轴AXb对称的以角度(-θα)倾斜的光轴AXb’成为标准反射光地行进。在此，假定投影单元PLU的第1透镜组116的主面及聚光镜系统110的主面位于以DMD10的中立面Pcc与光轴AXa的交点为中心的圆弧Prr上。在从箭头Arw1侧观察时，沿着光轴AXb’行进的标准反射光被看成与MFE108A的射出侧的面光源(点光源SPF的集合体)相同的圆形CL2。

然而，在从与投影单元PLU的光轴AXa平行的箭头Arw2侧观察时，沿着光轴AXb’行进的标准反射光由于斜视MFE108A的射出侧的圆形的面光源(点光源SPF的集合体)，因此看起来是椭圆状CL2’。另一方面，在通过DMD10的驱动而进行图案投影时，从多个打开状态的微镜Msa产生的反射光(及衍射光)成为成像光束Sa’并入射到投影单元PLU的第1透镜组116。第1透镜组116及聚光镜系统110分别沿着以角度θα倾斜的各光轴AXa、AXb配置，因此若在光瞳Ep上观察从DMD10的打开状态的微镜Msa产生的成像光束Sa’中的0级光等效分量的强度分布(点光源SPF的像的分布)，则由于斜视MFE108A的射出面侧的圆形的面光源，因此看起来是椭圆状CL3。

在MFE108A的射出面侧的面光源的分布为以光轴AXb为中心的正圆的情况下，在投影单元PLU的光瞳Ep上形成的成像光束Sa’(0级光等效分量)的椭圆状CL3的强度分布在X’Y’面内观察时的照明光ILm的入射方向上被压缩。向DMD10的照明光ILm的入射方向在X’Y’面内为X’方向，因此，椭圆CL3状的强度分布的长轴与Y’轴平行，短轴与X’轴平行。若将椭圆CL3状的强度分布的长轴的尺寸设为Uy’、将短轴的尺寸设为Ux’，则与照明光ILm的入射角θα对应地，椭圆的比率Ux’/Uy’成为cosθα。入射角θα为DMD10的打开状态的微镜Msa的倾斜角θd的2倍，因此比率Ux’/Uy’也可以由cos(2·θd)设定。在将入射度θα设为35°的情况下，比率Ux’/Uy’约为0.82。

与之前的图9同样地，图11是示意性表示由来自DMD10的成像光束Sa中的强度最大的0级等效分量在光瞳Ep上形成的光源像Ips的情形的图。就光源像Ips(椭圆CL3状)而言，Y’方向的径向上的尺寸成为与图9相同的半径ri，而X’方向的径向尺寸成为与半径ri相比缩小为约0.82倍的半径ri’。在像这样由成像光束Sa的0级等效分量在光瞳Ep上形成的强度分布(光源像Ips的分布)为各向异性的情况下，有时因经由投影单元PLU投影到基板P上的图案的边缘在X’Y’面内(即，XY面内)的方向不同，边缘部的成像特性会产生差异。因此，由成像光束Sa的0级等效分量在光瞳Ep上形成的强度分布通常期望为各向同性的圆形状。

于是，在本实施方式中，将以之前的图7说明的设置在MFE108A的射出面侧的孔径光阑的开口形状的圆形区域APh如图12所示，变形为X’方向为长轴、Y’方向为短轴的椭圆区域APh’。图12是与图7同样地从射出面侧观察光学积分器108的MFE透镜108A的示意图。椭圆区域APh’是使在投影单元PLU的光瞳Ep上形成的光源像Ips的椭圆CL3在X’Y’面内旋转90°的区域。此外，椭圆区域APh’的椭圆的比率(短轴尺寸/长轴尺寸)也设定为与图10中示出的椭圆CL3的比率相同的cosθα。

像这样，通过将在MFE透镜108A的射出面侧形成的面光源(点光源SPF的集合体)的有效的整体形状(轮廓)设为椭圆状，能够将在投影单元PLU的光瞳Ep上形成的成像光束Sa’的0级光等效分量的强度分布(光源像Ips)设为圆形状，无论图案的边缘在X’Y’面内(XY面内)向哪个方向延伸，均能够使成像特性(特别是边缘的对比度特性)均匀化。

[投影曝光时的远心误差]

接下来，说明在像本实施方式这样使用DMD10的曝光装置EX的情况下可能产生的远心误差，但在此之前，使用图13简单说明远心误差的一个产生要因。图13的(A)、图13的(B)是示意性示出从图6所示的光瞳Ep经由第2透镜组118到基板P为止的光路的成像光束Sa的动作的图。图13的(A)、图13的(B)中的正交坐标系X’Y’Z与图6的坐标系X’Y’Z相同。为了便于说明，在此，假设将DMD10的镜面整体设为一张平面反射镜并且与图6中的倾斜反射镜112平行地倾斜角度θα/2的情况。在图13的(A)、图13的(B)中，在光瞳Ep与基板P之间沿着光轴AXa配置有透镜组G4、G5，如图11所示，在光瞳Ep内形成有椭圆状的光源像(面光源像)Ips。此外，将从光源像(面光源像)Ips的X’方向上的周边部的1点通过而入射至透镜组G4、G5的反射光(成像光束)Sa的主光线设为La。

图13的(A)示出光源像(面光源像)Ips的中心(或重心)精确地位于光瞳Ep的中心时的反射光(成像光束)Sa的动作，趋向基板P上的投影区域IAn内的一点的反射光(成像光束)Sa的主光线La均与光轴AXa平行，投射至投影区域IAn的成像光束成为远心的状态，即，远心误差成为零的状态。与此相对地，图13的(B)示出在光源像(面光源像)Ips的中心(或重心)从光瞳Ep的中心仅向X’方向横向位移ΔDx时的反射光(成像光束)Sa的动作。在该情况下，趋向基板P上的投影区域IAn内的1点的反射光(成像光束)Sa的主光线La均相对于光轴AXa倾斜Δθt。该倾斜量Δθt成为远心误差，随着倾斜量Δθt(即，横向位移量ΔDx)变得比规定的容许值大，投影至投影区域Ian的图案像的成像状态下降。

[DMD的构成]

如在之前说明的那样，在本实施方式中使用的DMD10设为滚动&俯仰驱动方式，参照图14、图15说明其具体构成。图14和图15是放大了DMD10的镜面中的一部分的立体图。在此，正交坐标系X’Y’Z也与之前的图6中的坐标系X’Y’Z相同。图14是表示在使向设于DMD10的各微镜Ms的下层的驱动电路的电源供给关断时的状态。在电源关断的状态时，各微镜Ms的反射面设定为与X’Y’面平行。在此，将各微镜Ms的X’方向的排列间距设为Pdx(μm)，将Y’方向的排列间距设为Pdy(μm)，但实用上被设定为Pdx＝Pdy。

图15示出向驱动电路的电源供给接通而混合存在处于打开状态的微镜Msa和处于关闭状态的微镜Msb的情形。在本实施方式中，打开状态的微镜Msa被驱动为绕与Y’轴平行的线从X’Y’面仅倾斜角度θd(＝θα/2)，关闭状态的微镜Msb被驱动为绕X’轴平行的线从X’Y’面仅倾斜角度θd(＝θα/2)。照明光ILm沿着与X’Z面平行的主光线Lp(与图6示出的光轴AXb平行)而照射至微镜Msa、Msb的每一个。此外，图15中的线Lx’为主光线Lp在X’Y’面上的投影，与X’轴平行。

照明光ILm向DMD10的入射角θα为相对于X’Z面内的Z轴的倾斜角，在几何光学的观点上，从仅向X’方向倾斜了角度θα/2的打开状态的微镜Msa沿-Z方向产生与Z轴基本平行地行进的反射光(成像光束)Sa。另一方面，由于微镜Msb向Y’方向倾斜，所以以与Z轴非平行的状态沿-Z方向产生由关闭状态的微镜Msb反射的反射光Sg。在图12中，将线Lv设为与Z轴(光轴AXa)平行的线，当线Lh作为反射光Sg的主光线的在X’Y’面上的投影时，反射光Sg在包含线Lv和线Lh在内的面内倾斜的方向倾斜。

[DMD的成像状态]

在使用了DMD10的投影曝光中，在图15示出的动作中基于图案数据(描绘数据)将多个微镜Ms的每一个高速切换成打开状态的倾斜和关闭状态的倾斜，以与该切换速度对应的速度使基板P在X方向上扫描移动进行图案曝光。然而，有时因投影的图案的微细度或密集度、或者周期性不同，而使使从投影单元PLU(第1透镜组116和第2透镜组118)投射至基板P的成像光束的远心的状态(telecentricity)变化。这是因为，根据与DMD10的多个微镜Ms的图案对应的倾斜状态，DMD10的镜面会作为反射型的衍射光栅(闪耀衍射光栅)发挥作用。

图16是示出在X’Y’面内观察到的DMD10的镜面的一部分的图，图17是在X’Z面内观察了图16的DMD10的镜面的a-a’箭头观察部的图。在图16中，多个微镜Ms中的、只有在Y’方向上排列的一列的微镜Ms成为打开状态的微镜Msa，其他微镜Ms成为关闭状态的微镜Msb。在投影分辨极限的线宽(例如，1μm程度)的孤立线条图案的情况下会出现图16的这种微镜Ms的倾斜状态。在X’Y’面内，来自打开状态的微镜Msa的反射光(成像光束)Sa沿-Z方向与Z轴平行地产生，来自关闭状态的微镜Msb的反射光Sg为-Z方向，但向沿着图11中的线Lh的方向倾斜而产生。

在该情况下，如图17所示，在X’方向上排列的多个微镜Ms中的一个成为相对于中立面Pcc(包含所有微镜Ms的中心点在内的与X’Y’面平行的面)绕与Y’轴平行的线仅倾斜了角度θd(＝θα/2)的打开状态的微镜Msa。因此，在X’Z面内观察时，从打开状态的微镜Msa产生的反射光(成像光束)Sa成为不包含1级以上的衍射光在内的单纯的标准反射光，该主光线La与光轴AXa平行地入射至投影单元PLU。来自其他关闭状态的微镜Msb的反射光Sg没有入射至投影单元PLU。此外，在打开状态的微镜Msa为在X’方向上孤立的一个(或者在Y’方向上排列的1列)的情况下，反射光(成像光束)Sa的主光线La与照明光ILm的波长λ无关地而与光轴AXa平行。

图18是示意性表示在X’Z面内基于来自图17示出的孤立的微镜Msa的反射光(成像光束)Sa的投影单元PLU的成像状态的图。在图18中，对与在之前图6中说明的构件相同的功能的构件标注相同的附图标记。投影单元PLU(透镜组G1～G5)为两侧远心的缩小投影系统，因此，若来自孤立的微镜Msa的反射光(成像光束)Sa的主光线La与光轴AXa平行，则作为缩小像ia而成像的反射光(成像光束)Sa的主光线La也与基板P的表面的垂线(光轴AXa)平行，不产生远心误差。此外，在图18中示出的投影单元PLU的物面侧(DMD10)侧的反射光(成像光束)Sa的数值孔径NAo与照明光ILm的数值孔径相等。

如利用之前的图11(或图9)、图13的(A)说明的那样，在将DMD10设为一张大的平面反射镜并使其仅倾斜了角度θα/2的情况下，形成于投影单元PLU的光瞳Ep的光源像(面光源像)Ips的中心(重心)位置从光轴AXa通过。同样地，在只有来自DMD10的镜面中的孤立的微镜Msa的标准反射光Sa入射至投影单元PLU的情况下，在该标准反射光Sa的光瞳Ep的位置(傅立叶变换面)的光束Isa的点像强度分布为微镜Ms的反射面为微小的矩形(正方形)，因此，由将光轴AXa设为中心的sinc2函数(矩形开口的点像强度分布)来表达。

图19是示意性表示基于来自在X’方向上孤立的1列(或者单体)的微镜Msa的反射光Sa在光瞳Ep中的光束(在此为0级衍射光)Isa的逻辑上的点像强度分布Iea(由来自图7、图8示出的一个点光源SPF的光束产生的分布)的图解。在图19的图解中，横轴表示设为光轴AXa的位置的X’(或者Y’)方向上的坐标位置，纵轴表示光强度Ie。点像强度分布Iea由以下的式(1)来表示。

【数学式1】

Ie＝Io·sinc²(X’)＝Io·sin²(X’)/(X’)²···(1)

在该式(1)中，Io表示光强度Ie的峰值，基于来自孤立的1列(或者单体)的微镜Msa的反射光Sa的峰值Io的位置与X’(或者Y’)方向的原点0一致，即，与光轴AXa的位置一致。另外，如之前的图12说明的那样，在将在MFE108A的射出面侧形成的面光源的形状调节为椭圆区域APh的情况下，点像强度分布Iea的光强度Ie从原点0起最初成为最小值(0)的第1暗线的X’(或者Y’)方向上的位置±ra大体与在之前图9说明的光源像Ips的半径ri的位置对应。此外，利用光瞳Ep的实际的强度分布在图9示出的光源像Ips的宽范围(σ值)将点像强度分布Iea设为卷积积分(卷积运算)，成为大致同样的强度。

接下来，参照图20、图21说明所投影的图案在X’方向(X方向)上的宽度足够大的情况。图20是示出在X’Y’面内观察到的DMD10的镜面的一部分的图，图21是在X’Z面内观察图20的DMD10的镜面的a-a’向视部的图。图20示出在之前的图16中示出的多个微镜Ms全部成为打开状态的微镜Msa的情况。在图20中，仅示出在X’方向有9个且在Y’方向上有10个微镜Ms的排列，但也有比这多的相邻的微镜Ms(或者也可以为DMD10上的所有微镜Ms)成为打开状态的情况。

如图20、图21所示，从在X’方向上相邻排列的打开状态的多个微镜Msa，利用衍射作用与从光轴AXa稍微倾斜的状态产生反射光Sa’。若将图21的状态下的DMD10的镜面视为沿着中立面Pcc在X’方向上以间距Pdx排列的衍射光栅，则将j设为级数(j＝0、1、2、3、……)，将λ设为波长，并且将照明光ILm的入射角设为θα，该衍射光的产生角度θj由以下的式(2)或式(3)来表达。

【数学式2】

sinθj＝j(λ/Pdx)-sinθα···(2)

【数学式3】

sinθj＝sinθα-j(λ/Pdx)···(3)

图22是表示作为一例而将照明光ILm的入射角θα(照明光ILm的主光线Lp相对于光轴AXa的倾斜角)设为35.0°、将打开状态的微镜Msa的倾斜角度θd设为17.5°、将微镜Msa的间距Pdx设为5.4μm、将波长λ作为355.0nm而计算出的衍射光Idj的角度θj的分布的图解。如图22那样，照明光ILm的入射角θα为35°，因此，0级衍射光Id0(j＝0)相对于光轴AXa向+35°倾斜，随着衍射级数变大，相对于0级衍射光Id0的角度θj变大。图22的下段示出的数值示出括号内的级数j、和来自各级数的衍射光Idj的光轴AXa的倾斜角。

在图22的数值条件的情况下，9级衍射光Id9相对于光轴AXa的倾斜角最小，约为-1.04°。因此，在DMD10的微镜Ms如图20、图21那样密集地成为打开状态的情况下，投影单元PLU的在光瞳EP内的成像光束(Sa’)的强度分布的中心偏心至从光轴AXa的位置横向位移与-1.04°相当的角度的位置(相当于在之前的图13的(B)中示出的横向位移量ΔDx)。实际的成像光束的光瞳Ep内的分布通过利用由式(1)表达的sinc2函数对由式(2)或式(3)表达的衍射光分布进行卷积积分(卷积运算)而求出。

图23是示意性表示在图22的这种衍射光的产生状态时的在光瞳Ep的成像光束(Sa’)的强度分布的图。图23中的横轴表示在将投影单元PLU的投影倍率Mp设为1/6时将衍射光Idj的角度θj换算为物面(DMD10)侧的数值孔径NAo和像面(基板P)侧的数值孔径NAi的值。另外，假设将投影单元PLU的像面侧的数值孔径NAi为0.3(物面侧数值孔径NAo＝0.05)。在该情况下，分辨率(最小解像线宽)Rs使用工艺常数k1(0＜k1≤1)由Rs＝k1(λ/NAi)来表达。

因此，在波长λ＝355.0nm、k1＝0.7时的分辨率Rs约成为0.83μm。微镜Ms的间距Pdx(Pdy)在像面(基板P)侧以投影倍率Mp＝1/6缩小而成为0.9μm。因此，若像面侧数值孔径NAi为0.3(物面侧数值孔径NAo为0.05)以上的投影单元PLU，则能够以高对比度使处于打开状态的微镜Msa的一个投影像成像。

在图23中，投影单元PLU的光瞳Ep的最大孔径即物面侧的数值孔径NAo＝0.05的X’方向上的相对于光轴AXa的角度θe根据NAo＝sinθe而成为θe≈±2.87°。如之前的图22所示，9级衍射光Id9的倾斜角-1.04°(准确地，-1.037°)换算至物面侧的数值孔径NAo，则约为0.018，光瞳Ep中的成像光束Sa’(0级光等效分量)的强度分布Hpa从光源像Ips(半径ri)的本来的位置向X’方向仅位移了位移量ΔDx。此外，在光瞳Ep内的+X’方向上的周边也出现基于8级衍射光Id8的强度分布Hpb的一部分，但其峰值强度低。而且，物面侧的10级衍射光Id10的相对于光轴AXa的倾斜角为4.81°，很大，因此，其强度分布在光瞳Ep之外分布，不从投影单元PLU通过。此外，如在之前的图12所说明的那样，通过使在照明单元ILU的MFE108A的射出面侧形成的面光源成为椭圆区域APh’，图23中的强度分布Hpa、Hpb成为大致圆形。

另外，DMD10的微镜Ms在Y’方向上也以间距Pdy(＝5.4μm)排列，因此在Y’方向上也对应于该间距Pdy以低照度产生衍射光，产生弱强度分布Hpc、Hpd。因投影单元PLU的数值孔径NAo(NAi)的大小不同，强度分布Hpc、Hpd的一部分有时也进入光瞳Ep内。因此，通过适当设定投影单元PLU的数值孔径NAo(NAi)与光源像Ips的大小(半径ri)的关系，也能够避免强度分布Hpc、Hpd进入光瞳Ep内。

如在之前图13的(B)也说明的那样，因强度分布Hpa的中心的位移量ΔDx产生的像面侧的远心误差Δθt在用图22、图23示出的条件的情况下成为Δθt＝-6.22°(＝-1.037°/投影倍率Mp)。像这样，在DMD10的多个微镜Ms中的多个微镜Ms密集地成为打开状态的这种大图案曝光时，向基板P的成像光束(Sa’)的主光线相对于光轴AXa倾斜6°以上。有时这种远心误差Δθt也成为一个原因，使投影像的成像品质(对比度特性、畸变特性、对称性等)降低。

接下来，参照图24、图25说明投影的图案在X’方向(X方向)上具有一定的间距的线条&空格图案的情况。图24是示出在X’Y’面内观察到的DMD10的镜面的一部分的图，图25是在X’Z面内观察了图24的DMD10的镜面的a-a’向视部的图。图24示出在之前图16示出的多个微镜Ms中的、在X’方向上排列的微镜Ms的奇数编号成为打开状态的微镜Msa且偶数编号成为关闭状态的微镜Msb的情况。X’方向的奇数编号的微镜Ms在Y’方向上排列的一列分全部为打开状态，偶数编号的微镜Ms在Y’方向上排列的一列分全部为关闭状态。

如图25所示，在X’方向上每隔一个就排列打开状态的微镜Msa的情况下，将DMD10的镜面视为沿着中立面Pcc在X’方向上以间距2·Pdx排列的衍射光栅，从DMD10产生的衍射光的产生角度θj利用与之前式(2)或式(3)同样的以下的式(4)或式(5)来表示。

【数学式4】

sinθj＝j(λ/2Pdx)-sinθα···(4)

【数学式5】

sinθj＝sinθα-j(λ/2Pdx)···(⁵)

图26与图22的情况同样地，是表示将照明光ILm的入射角θα(照明光ILm的主光线Lp相对于光轴AXa的倾斜角)设为35.0°、将打开状态的微镜Msa的倾斜角度θd设为17.5°、将微镜Msa的间距2Pdx设为10.8μm、将波长λ设为355.0nm而计算出的衍射光Idj的角度θj的分布的图解。如图26那样，由于照明光ILm的入射角θα为35°，所以0级衍射光Id0(j＝0)相对于光轴AXa倾斜+35°，随着衍射级数变大，相对于0级衍射光Id0的角度θj变大。图26的下段示出的数值示出括号内的级数j、和各级数的衍射光Idj相对于光轴AXa的倾斜角。

在图26的数值条件的情况下，17级衍射光Id17相对于光轴AXa的倾斜角最小，约为0.85°。而且，还产生相对于光轴AXa的倾斜角为-1.04°的18级衍射光Id18。因此，在DMD10的微镜Ms如图24、图25那样以最微小的线条&空格状成为打开状态的情况下，投影单元PLU的在光瞳EP内的成像光束Sa’的强度分布的中心偏心至从光轴AXa的位置仅横向位移了与0.85°或者-1.04°相当的量的角度的位置。实际的成像光束Sa’的光瞳Ep内的分布通过利用由式(1)表示的sinc2函数对由式(4)或式(5)表示的衍射光分布进行卷积积分(卷积运算)来求出。

在图26的情况下，也与之前的图23同样地，与17级衍射光Id17的倾斜角0.85°、以及18级衍射光Id18的倾斜角-1.04°分别对应地，从光源像Ips(半径ri)的本来的位置向X’方向位移而出现光瞳Ep中的成像光束(标准反射光分量)的强度分布Hpa。在图26的这种衍射光分布的情况下，形成于17级衍射光Id17的方向的强度分布Hpa和形成于18级衍射光Id18的方向的强度分布Hpa中一方的强度大且另一方的强度低，因此，利用强度分布Hpa的位移而产生的在像面侧的远心误差Δθt大致成为Δθt＝5.1°和Δθt＝-6.22°的范围内。

该范围与在如之前图20、图21那样多个微镜Ms相邻成为打开状态的微镜Msa的情况下的9级衍射光Id9(参照图22)的产生方向即远心误差Δθt＝-6.22°稍微不同。而且，如之前图16、图17那样，与在多个微镜Ms中的1列(或者单独的一个)孤立成为打开状态的微镜Msa的情况下的远心误差Δθt＝0°相比，大幅不同。此外，利用投影单元PLU投影至基板P上的实际的图案像利用包含投影单元PLU内获取的来自DMD10的衍射光在内的反射光Sa’的干扰来形成。此外，式(4)或式(5)能够利用将n设为实数的以下的式(6)或式(7)，来确定排列间距或线宽为Pdx(5.4μm)的n倍的线条&空格状的图案中的衍射光的产生状态。

【数学式6】

sinθj＝j(λ/(n·Pdx))-sinθα···(6)

【数学式7】

sinθj＝sinθα-j(λ/(n·Pdx))···(7)

图27是与之前的图23对应地示意性示出图26所示的由来自DMD10的反射光(衍射光)形成的投影单元PLU的光瞳Ep处的分布的图。图27的情况也如之前的图12所说明的那样，通过使在MFE108A的射出面侧形成的面光源的轮廓成为椭圆形状APh’，从而在投影单元PLU的光瞳Ep上形成的作为成像光束Sa’的各衍射光束的强度分布成为圆形。另外，在图27中，图26所示的18级衍射光Id18的强度最大，在图24、25这样的线条&空间状的图案的投影的情况下，将18级衍射光Id18设为0级等效分量的强度分布Hpa。强度分布Hpa与18级衍射光Id18相对于光轴AXa的角度-1.04°相对应地向-X’方向偏心ΔDx，产生远心误差Δθt。

如之前的图23说明的那样，在光瞳Ep的面内产生由DMD10的微镜Ms的X’方向和Y’方向的排列的间距Pdx、Pdy产生的衍射光分量的强度分布Hpb、Hpc、Hpd，但其强度与强度分布Hpa的强度相比足够小。而且，根据由DMD10的微镜Ms形成的线条&空间状的图案(X’方向的线宽为Pdx、间距为2Pdx)，因衍射作用产生的±1级光等效分量的强度分布±Hpb’在强度分布Hpa的X’方向的两侧出现。+1级光等效分量的强度分布+Hpb’的中心点PXp位于0级光等效分量的强度分布Hpa的中心点(Id18)与+X’方向的强度分布Hpb的中心点的大致中间。同样地，-1级光等效分量的强度分布-Hpb’的中心点PXm位于0级光等效分量的强度分布Hpa的中心点(Id18)与-X’方向的强度分布Hpb的中心点的大致中间。

另外，在图27中示出了图24所示的X’方向上的间距为2Pdx的线条&空间状的图案的情况下的光瞳Ep处的成像光束Sa’(衍射光束)的强度分布。与之相对地，在Y’方向上间距为2Pdy(Pdy＝Pdx)的线条&空间状的图案的情况下，在0级光等效分量的强度分布Hpa的中心点(Id18)向-X’方向偏心ΔDx的状态下，±1级光等效分量的强度分布±Hpb’出现在强度分布Hpa的Y’方向的两侧。

像这样，在DMD10的多个微镜Ms中的多个微镜Ms以线条&空格状成为打开状态的这种情况下，也有向基板P的成像光束的主光线也相对于光轴AXa大幅度倾斜的情况，有时使投影像的成像品质(对比度特性、畸变特性等)显著降低。于是，参照图28说明基于远心误差Δθt的产生的成像品质的变化的一例。图28是表示在像面上对线宽为1μm、X’方向上的间距为2μm的线条&空格图案的空间像进行了仿真的结果的图解。图28的横轴表达像面上的X’方向上的位置(μm)，纵轴表示照明光(入射光)的强度标准化为1的相对强度值。

在图28的图解中，作为将投影单元PLU的像侧的数值孔径NAi设为0.25、将照明光ILm的σ值设为0.6、投影单元PLU的光瞳Ep中的成像光束(Sa’)相当于光轴AXa向X’方向偏心，像面侧的远心误差Δθt成为50mrad(≈2.865°)，进行了仿真。在图28的图解中，用虚线表示的特性Q1为投影单元PLU的最佳聚焦面(最优成像面)中的对比度特性，用实线表示的特性Q2为从最佳聚焦面向光轴AXa的方向仅散焦了3μm的面中的对比度特性。此外，在图28中，线宽1μm的暗线形成在位置0、±2μm、±4μm的共5处。

典型地通过散焦使特性Q2的对比度(强度振幅)降低至比特性Q1低，但可知因远心误差Δθt的影响导致+5μm附近的特性与-5μm附近的特性的对称性劣化。由此，在像面侧的远心误差Δθt超出容许范围(例如，±2°)的这种图案的情况下，即，DMD10的多个微镜Ms中的、打开状态的微镜Msa在广范围密集、或者以周期性排列的情况下，与所曝光的图案的边缘部分对应的抗蚀剂图像的边缘位置的精度受损，其结果为，在图案的线宽或尺寸产生误差。即，随着由来自DMD10的反射光(成像光束)Sa’形成于投影单元PLU的光瞳Ep的强度分布(衍射光的分布)偏离以光轴AXa为中心的各向同性的状态或者对称的状态，投影的图案像的非对称性增大。

[远心误差的波长依赖性]

以上说明的远心误差Δθt如从的之前式(2)～式(5)可明确的那样，随着波长λ而变化。例如，在用式(2)表达的图20、图21的状态的情况下，为了将像面侧的远心误差Δθt设为零，只要设为使图22、图23示出的9级衍射光Id9相对于光轴AXa的倾斜角-1.04°(准确来说为-1.037°)成为零的这种波长λ即可。

图29是基于之前的式(2)求出中心波长λ与远心误差Δθt的关系的图解，横轴表示中心波长λ(nm)，纵轴表示像面侧的远心误差Δθt(deg)。在将DMD10的微镜Ms的间距Pdx(Pdy)设为5.4μm、将微镜Ms的倾斜角θd设为17.5°、将照明光ILm的入射角θα设为35°、且微镜Ms如图20、图21那样密集地成为打开状态的情况下，在中心波长λ约为344.146nm时远心误差Δθt逻辑上成为零。像面侧的远心误差Δθt期望极力成为零，但能够与待投影的图案的最小线宽(或者分辨率Rs)等对应地具有容许范围。

例如，在如图29那样在将像面侧的远心误差Δθt的容许范围设定为±0.6°以内(10mrad程度)的情况下，只要中心波长λ为343.098nm～345.193nm的范围(宽度为2.095nm)即可。另外，在将像面侧的远心误差Δθt的容许范围设定为±2.0°以内的情况下，中心波长λ只要为340.655nm～347.636nm的范围(宽度为6.98nm)即可。

像这样，DMD10的成为打开状态的微镜Msa的排列(周期性)或密集度、即，因分布密度的大小产生的远心误差Δθt也具有波长依存性。通常，DMD10的微镜Ms的间距Pdx(Pdy)或倾斜角度θd等的规格作为产品(例如，与德州仪器公司产生的紫外线对应的DMD)而唯一地设定，因此，以与对照该规格的方式设定照明光ILm的波长λ。本实施方式的DMD10将微镜Ms的间距Pdx(Pdy)设为5.4μm、将倾斜角度θd设为17.5°，因此，只要作为向光纤束FBn(n＝1～27)的每一个供给照明光ILm的光源而使用产生高亮度的紫外脉冲光的光纤放大激光光源即可。

光纤放大激光光源例如在JP专利第6428675号公报中公开的那样，由产生红外波长域的种子光的半导体激光元件、种子光的高速开关元件(电光学元件等)、利用泵浦光将被进行开关的种子光(脉冲光)增幅的光纤、将增幅后的红外波长域的光转换为谐波(紫外波长域)的脉冲光的波长转换元件等来构成。在这种光纤放大激光光源的情况下，能够利用能够入手的半导体激光元件、光纤、波长转换元件的组合提高产生效率(转换效率)的紫外线的峰值波长为343.333nm。在该峰值波长的情况下，在图20的状态时会产生的最大的像面侧远心误差Δθt(图22、图23中的9级衍射光Id9的像面侧的倾斜角)约成为0.466°(约8.13mrad)。

据此，在将峰值波长相差很大的两种以上的光(例如波长350nm左右的光和波长400nm左右的光)合成为照明光ILm的情况下，远心误差Δθt能够根据待投影的图案的形态(孤立状图案、线条&空格状图案、或者大的焊盘状图案)而大幅度变化。在本实施方式中，作为向各模块MUn(n＝1～27)供给的照明光ILm，使用将来自在取决于波长的远心误差Δθt被容许的范围内使峰值波长稍微错开的多个光纤放大激光光源的光合成的照明光。像这样，通过使用将峰值波长稍微错开的多个光合成的照明光ILm，能够利用照明光ILm的可干扰性抑制在DMD10的微镜Ms上(以及基板P上)产生的散斑(或者干涉条纹)的对比度。

[远心调节机构]

如以上说明的那样，在与DMD10的多个微镜Ms中的、与待向基板P曝光的图案对应地成为打开状态的微镜Msa在X’方向和Y’方向密集排列的情况、或者在X’方向(或者Y’方向)上周期性排列的情况下，在从投影单元PLU投影的成像光束(Sa、Sa’)产生一定程度的远心误差(角度变化)Δθt。DMD10的多个微镜Ms的每一个以10KHz左右的响应速度切换为打开状态与关闭状态，因此，由DMD10生成的图案像也与描绘数据对应地高速变化。因此，在对显示面板等的图案进行扫描曝光的期间内，从模块MUn(n＝1～27)的每一个投影的图案像瞬间形状变化为孤立的线状或者点状的图案、线条&空格状的图案、或者大的焊盘状的图案等。

通常的电视机用的显示面板(液晶型、有机EL型)在基板P上将200～300μm见方左右的像素部设为2：1或16：9等的规定的长宽比的方式，由呈矩阵状排列的图像显示区域、以及配置在其周边的周边电路部(引绕布线、连接焊垫等)来构成。在各像素部内形成有开关用或者电流驱动用的薄膜晶体管(TFT)，但TFT用的图案(栅极层、漏极/源极层、半导体层等的图案)、栅极布线、驱动布线的大小(线宽)与像素部的排列间距(200～300μm)相比足够小。因此，在对图像显示区域内的图案进行曝光的情况下，从DMD10投影的图案像基本上孤立，因此，不产生远心误差Δθt。

然而，有时利用每个像素部的点亮驱动电路(TFT电路)的构成以比像素部的排列间距小的间距而形成有在X方向或者Y方向上排列的线条&空格状的布线。在该情况下，在对图像显示区域内的图案进行曝光时，从DMD10投影的图案像具有周期性。因此，根据该周期性的程度而产生远心误差Δθt。另外，在图像显示区域的曝光时，也有同样对与像素部几乎相同的大小、或者像素部的面积的一半以上的大小的矩形状的图案进行曝光的情况。在该情况下，对图像显示区域进行曝光中的DMD10的多个微镜Ms的一半以上基本以密集的状态成为打开状态。因此，会产生比较大的远心误差Δθt。

能够基于利用多个模块MUn(n＝1～27)的每一个来曝光的显示面板用的图案的描绘数据在曝光前推定远心误差Δθt的产生状态。在本实施方式中，构成为能够对模块MUn内的几种光学构件的各个位置或姿势进行微调节，能够根据这些光学构件中的、推定的远心误差Δθt的大小，选择可调节的光学构件来对远心误差Δθt进行修正。

图30示出在之前的图4、或者图6中示出的模块MUn的照明单元ILU中的从光纤束FBn到MFE透镜108A的光路的具体构成，图31示出照明单元ILU中的从MFE透镜108A到DMD10的光路的具体构成。在图30、图31中，正交坐标系X’Y’Z被设定为与图4(图6)的坐标系X’Y’Z相同，对与图4示出的构件相同的功能的构件标注相同的附图标记。

在图4中省略图示，但在图30中，紧接在光纤束FBn的射出端之后配置有接触透镜101，抑制来自射出端的照明光ILm的扩散。接触透镜101的光轴被设定为与Z轴平行，从光纤束FBn以规定的数值孔径行进的照明光ILm由反射镜100反射而与X’轴平行地行进，通过反射镜102向-Z方向反射。从反射镜102到MFE透镜108A为止的配置在光路中的输入透镜系统104由沿着光轴AXc彼此隔开间隔的三个透镜组104A、104B、104C来构成。

照度调节滤光片106支承于由驱动机构106B并进移动的保持构件106A，配置在透镜组104A与透镜组104B之间。照度调节滤光片106的一例例如如在JP特开平11-195587号公报中公开的那样，使微小的遮光性点图案的密度逐渐变化而形成在石英等的透射板上，或者形成多列细长的遮光性的楔状图案，通过使石英板平行移动能够使照明光ILm的透射率在规定范围内连续地变化。

第一远心调节机构由对反射来自光纤束FBn的照明光ILm的反射镜100的二维的倾斜度(绕X’轴和绕Y’轴的旋转角度)进行微调节的倾斜机构100A、使反射镜100在与光轴AXc垂直的X’Y’面内二维地微动的并进机构100B、对倾斜机构100A和并进机构100B分别个别地进行驱动的基于微型头或者压电致动器等的驱动部100C来构成。

通过对反射镜100的倾斜度进行调节，能够将入射至输入透镜系统104的照明光ILm的中心光线(主光线)调节为与光轴AXc同轴的状态。另外，光纤束FBn的射出端配置于输入透镜系统104的前侧焦点的位置，因此，若使反射镜100在X’方向上微小移动，则入射至输入透镜系统104的照明光ILm的中心光线(主光线)相对于光轴AXc而在X’方向上平行位移。由此，从输入透镜系统104射出的照明光ILm的中心光线(主光线)相对于光轴AXc稍微倾斜地行进。因此，入射至MFE透镜108A的照明光ILm在X’Z面内在整体上稍微倾斜。

图32是放大示出使入射至MFE透镜108A的照明光ILm在X’Z面内倾斜的情况下形成于MFE透镜108A的射出面侧的点光源SPF的状态的图。在照明光ILm的中心光线(主光线)与光轴AXc平行的情况下，在MFE透镜108A的各透镜元件EL的射出面侧集光的点光源SPF如用图32中的白圈示出的那样位于X’方向上的中央。若照明光ILm在X’Z面内相对于光轴AXc倾斜，则在透镜元件EL的各个射出面侧集光的点光源SPF如用图32中的黑圈示出的那样从中央的位置仅向X’方向偏心Δxs。在该情况下，如在之前的图7～图9说明的那样，基于在MFE透镜108A的射出面侧形成的多个点光源SPF的集合体的面光源在整体上仅向X’方向横向位移Δxs。MFE透镜108A的各透镜元件EL的在X’Y’面内的剖面尺寸小，因此，作为面光源的向X’方向的偏心量Δxs也很小。

如图30所示，在MFE透镜108A的射出面侧设有具有图12所示的椭圆区域APh’的开口形状的孔径光阑108B，MFE透镜108A与孔径光阑108B一体地安装于保持部108C。保持部108C(MFE108A)利用基于微型头或压电马达等的微动机构108D而设为能够在X’Y’面内的位置进行微调。在本实施方式中，使MFE透镜108A在X’Y’面内二维微动的微动机构108D作为第二远心调节机构而发挥作用。孔径光阑108B如图31所示，具有以X’方向为长轴、以Y’方向为短轴的椭圆区域APh’的开口。若将椭圆区域APh’的长轴的尺寸设为Ux、将短轴的尺寸设为Uy，则椭圆的比率Uy/Ux取决于照明光ILm向DMD10的入射角θα(打开状态的微镜Msa的倾斜角度θd的2倍)的余弦值，设定为Uy/Ux＝cosθα的关系。

在紧接在MFE透镜108A(孔径光阑108B)之后，设有相对于光轴AXc约倾斜了45°的板型的光束分离器109A。光束分离器109A将来自MFE透镜108A的照明光ILm的大部分的光量透射，将剩余的光量(例如，数％程度)朝向集光透镜109B反射。由集光透镜109B集光的一部分的照明光ILm由光纤束109C导入至光电元件109D。光电元件109D监视照明光ILm的强度，被用作测量投射至基板P的成像光束的曝光量的集成传感器(集成监视器)。

如图31所示，来自MFE透镜108A的射出面侧的面光源(点光源SPF的集合体)的照明光ILm透射光束分离器109A而入射至聚光镜系统110。聚光镜系统110由隔开间隔配置的前组透镜系统110A和后组透镜系统110B来构成，能够对基于微型头或压电马达等的微动机构110C而进行在X’Y’面内的二维的位置进行微调节。即，能够利用微动机构110C进行聚光镜系统110的偏心调节。在本实施方式中，使聚光镜系统110在X’Y’面内二维微动的微动机构110C作为第三远心调节机构发挥作用。此外，第一远心调节机构、第二远心调节机构、以及第三远心调节机构均对在MFE透镜108A的射出面侧生成的面光源(或者限制在孔径光阑108B的椭圆区域APh’的开口内的面光源)与聚光镜系统110的偏心方向上的相对位置关系进行调节。

聚光镜系统110的前侧焦点被设定在MFE透镜108A的射出面侧的面光源(点光源SPF的集合体)的位置，从聚光镜系统110经由倾斜反射镜112以远心的状态行进的照明光ILm对DMD10进行科勒照明。如在之前的图32中说明的那样，若基于形成于MFE透镜108A的射出面侧的多个点光源SPF的集合体的面光源整体上向X’方向横向位移Δxs，则照射至DMD10的照明光ILm的主光线(中心光线)成为相对于图31中的光轴AXb稍微倾斜的状态。即，通过利用第一远心调节机构有意对照明光ILm赋予远心误差，能够使在之前图6、图17、图21、图25中说明的照明光ILm的入射角θα在X’Z面内从初始的设定角度(35.0°)稍微变化。

另外，若利用图30示出的作为第二远心调节机构的微动机构108D使MFE透镜108A和可变孔径光阑108B一体地在X’Y’面内向X’方向位移，则孔径光阑108B的开口(图31中的椭圆区域APh’)相对于光轴AXc偏心。由此，形成于椭圆区域APh’内的面光源也整体上向X’方向位移。在该情况下，也能够使照射至DMD10的照明光ILm的主光线(中心光线)相对于图31中的光轴AXb在X’Z面内倾斜，即，使照明光ILm向DMD10的入射角θα在X’Z面内从初始的设定角度(35.0°)变化。此外，即使利用微动机构108D使孔径光阑108B仅单独在X’Y’面内微动的这种构成，也能够同样地使入射角θα变化。

像这样，像这样，为了使MFE透镜108A和孔径光阑108B一体地比较大幅地位移，需要事先将从输入透镜系统104照射至MFE透镜108A的照明光ILm的光束宽度(照射范围的直径)扩宽。而且，设置与该位移的量连动地使照射至MFE透镜108A的照明光ILm在X’Y’面内横向位移的位移机构也是有效的。该位移机构能够由使光纤束FBn的射出端的朝向倾斜的机构、或者使在MFE透镜108A的近前配置的平行平面板(石英板)倾斜的机构等来构成。

第一远心调节机构(驱动部100C等)和第二远心调节机构(微动机构108D等)均能够对照明光ILm向DMD10的入射角θα进行调节，但关于该调节量，能够将第一远心调节机构用于微调节、将第二远心调节机构用于粗调节来分开使用。在实际的调节时，能够根据待投影曝光的图案的形态(远心误差Δθt的量或修正量)适当地选择是使用第一远心调节机构和第二远心调节机构双方、还是使用某一方。

而且，使聚光镜系统110在X’Y’面内偏心的作为第三远心调节机构的微动机构110C具有与利用第二远心调节机构使由MFE透镜108A和孔径光阑108B规定的面光源的位置相对偏心的情况同等的效果。但若使聚光镜系统110向X’方向(或者Y’方向)偏心，则投射至DMD10的照明光ILm的照射区域也横向位移，因此，将该横向位移量也考虑在内地将照射区域设定为比DMD10的镜面整体的尺寸大。基于微动机构110C的第三远心调节机构也能够与第二远心调节机构同样地作为用于粗调节来区分使用。

[其他远心调节机构]

也能够利用微动机构使图4、图30示出的光纤束FBn(n＝1～27)的各个射出端的在X’Y’面内的位置横向位移来进行远心误差的调节(修正)。在该情况下，与之前的第一远心调节机构(驱动机构100C等)同样地，能够对形成于MFE透镜108A的射出面侧的面光源(多个点光源SPF的集合)的位置进行微调节。

还能够利用微型头或压电致动器等的微动机构对图4、图6、图31示出的倾斜反射镜112的本来的角度进行调节，对向DMD10的照明光ILm的入射角θα(例如，在设计上35.0°)进行微调节，来进行远心误差的修正。或者，也可以利用使图4、图31示出的安装部10M的平行连杆机构和压电元件组合的微动载台对DMD10的镜面(中立面Pcc)的倾斜度进行微调节，对远心误差进行修正。但倾斜反射镜112或DMD10的角度的调节被用于粗调节，这是因为反射光以该调节角度的两倍的角度倾斜而被用作粗调节用。而且，在DMD10的角度调节中，投影至基板P上的中立面Pcc的共轭面(最佳聚焦面)相对于与光轴AXa垂直的面而产生向扫描曝光的方向(X’方向、或者X方向)倾斜的像面倾斜。

在像面倾斜的方向为扫描曝光的方向的情况下，由于在倾斜的像面的平均像面位置进行扫描曝光，所以曝光的图案像的对比度的下降低微。使从投影单元PLU投影的图案像的最佳聚焦面与基板P的表面在扫描曝光的方向上相对稍微倾斜的曝光方法例如如JP专利第2830492号公报所公开的那样，能够获得特别是使孤立状的图案的曝光时的焦点深度(DOF)增大的效果。

因此，使DMD10向扫描曝光方向(X’方向或者X方向)倾斜对远心误差Δθt进行修正的功能也能够在曝光的图案像的对比度下降能够无视的范围内来应用。在使DMD10倾斜至对比度的下降无法无视的程度的情况下，要在投影单元PLU内设置某种像面倾斜修正系统(两片楔状的偏角棱镜等)。或者，也可以为了远心误差Δθt的修正，而设置使投影单元PLU内的特定的透镜组或透镜相对于光轴AXa偏心的机构。

在以上的说明中，主要在X’方向(打开状态的微镜Msa的倾斜方向)上产生远心误差Δθt。但是，也有曝光的图案为在基板P上分别相对于X’方向和Y’方向以30°～60°的角度倾斜的线条&空间状图案的情况。在这种情况下，打开状态的微镜Msa也在X’Y’面内倾斜排列，且在与该倾斜方向正交的方向上周期性排列。因此，在从打开状态的微镜Msa产生的反射光(成像光束)Sa’中产生受衍射现象影响的远心误差Δθt。

在之前的图24的这种线条&空间图案的情况下，仅在X’方向上产生远心误差Δθt，在为在X’Y’面内(XY面内)倾斜的线条&空间图案的情况下，在X’方向和Y’方向上产生远心误差Δθt。因此，即使在以30°～60°的角度倾斜的线条&空间图案的情况下，当可能会产生的远心误差Δθt在X’方向和Y’方向的某一方向上超过容许范围时，也能够通过利用之前的图30、图31说明的远心误差的几个调节机构进行修正。

另外，与待投影的图案的形态无关地，远心误差Δθt均由于DMD10的打开状态的微镜Ms的倾斜角度θd相对于设计值的误差而产生。在前面例示的DMD10中，将打开状态的微镜Msa的倾斜角度θd以公称值(设计值)设为17.5°，但由于DMD10的制造阶段的工艺偏差等，会产生±0.5°的驱动误差。在驱动误差为±0.5°的情况下，若照明光ILm向DMD10的入射角θα固定为35.0°，则投影单元PLU的物面侧(DMD10侧)的远心误差最大为±1°。因此，在投影单元PLU的投影倍率Mp为1/6的情况下，由微镜Msa的驱动误差引起的像面侧的远心误差Δθt最大为±6°。

因此，希望使用设置于之前的图1所示的曝光装置的基板保持架4B周边的修正用基准部CU，事先测量由模块MUn(n＝1～27)各自的DMD10的驱动误差引起的远心误差Δθt，在实际图案的曝光前预先进行调节(校准)。在修正用基准部CU中组装有将由DMD10生成的图案的基于投影单元PLU的投影像局部放大观察的摄像元件。于是，只要对于由DMD10形成的测试图案(线条&空间等)的投影像，使聚焦位置(基板保持架4B的Z方向上的位置)一点一点变化地进行图像采样，并对各聚焦位置的测试图案像的横向偏移的变化进行解析，就能够测量远心误差Δθt。

在以上的第一实施方式的说明中，作为图案的形态，孤立状图案并非仅限于DMD10的所有微镜Ms中的单一或者一列成为打开状态的微镜Msa的情况。例如，在处于打开状态的微镜Msa的2个、3个(1×3)、4个(2×2)、6个(2×3)、8个(2×4)、或者9个(3×3)密集地排列、且其周围的微镜Ms在X’方向和Y’方向上例如有10个以上成为关闭状态的微镜Msb的这种情况下，也能够视为孤立状图案。相反，在处于关闭状态的微镜Msb的2个、3个(1×3)、4个(2×2)、6个(2×3)、8个(2×4)、或者9个(3×3)密集地排列、且其周围的微镜Ms在X’方向和Y’方向上例如有数个以上(与孤立状图案的数倍以上的尺寸对应)密集地成为打开状态的微镜Msa的这种情况下，也能够视为焊盘状图案。

另外，作为图案的形态的线条&空格状图案也并非限定于交替反复排列1列的打开状态的微镜Msa与1列的关闭状态的微镜Msb的图24的这种形态。例如，可以为交替反复排列2列的打开状态的微镜Msa和2列的关闭状态的微镜Msb的形态、交替反复排列3列的打开状态的微镜Msa和3列的关闭状态的微镜Msb的形态、或者交替反复排列2列的打开状态的微镜Msa和4列的关闭状态的微镜Msb的形态。在任一图案形态的情况下，只要了解DMD10的所有微镜Ms中的每单位面积(例如，100×100个的微镜Ms的排列区域)中的打开状态的微镜Ms的分布状态(密度或密集度)，就仍能够利用仿真等容易地确定远心误差Δθt或图案边缘的非对称性的程度。

[变形例1]

在前面的实施方式中，如图11所说明的那样，通过照明光ILm向DMD10的倾斜照明，使在投影单元PLU的光瞳Ep上形成的成像光束Sa’的0级光等效分量的强度分布(光源像Ips)成为椭圆状，因此，为了对其进行修正，如图31所示，在MFE108A的射出面侧设有具有椭圆区域APh’的开口的孔径光阑108B。

在该情况下，如图12所示，由于向MFE108A的入射面侧照射的照明光ILm成为圆形的照明区域Ef，所以在椭圆区域APh’的外侧分布的点光源SPF被遮挡，产生照明光ILm的利用效率降低、即光量损失。于是，在本变形例中，将向MFE108A的入射面侧照射的照明光ILm的照明区域Ef对应于椭圆区域APh’而成型为椭圆状。因此，在本变形例中，构成为使用透射型的衍射光学元件(也称为DOE)来减少光量损失。

图33是示意性表示使用衍射光学元件(DOE：Diffraction Optical Element)200的照明单元ILU的主要部分的光学配置的图。图33的(A)是在X’Z面内观察DOE200、输入透镜系统202(与之前的图30的输入透镜系统104相当)、MFE108A的配置的图，图33的(B)是在Y’Z面内观察DOE200、输入透镜系统202、MFE108A的配置的图。DOE200在石英板的表面刻设微小的线状的凹凸，形成有使间距、方向不同的多个衍射光栅要素。例如JP特开2001-176766号公报中公开了将这样的DOE200配置在复眼透镜的近前，以使在复眼透镜的射出面侧形成的面光源的形状变化的照明光学系统。

在本变形例中，设定了DOE200的衍射光栅的间距等，以使MFE108A的入射面侧的照明光ILm的照明区域Ef在X’Y’面内形成为椭圆状。之前的图30所示的来自光纤束FBn的照明光ILm(发散光)在通过未图示的扩束光学系统等转换为截面内的强度分布呈圆形的平行光束后入射到DOF200。如图33的(A)、图33的(B)所示，从DOE200产生的衍射光的衍射角被设定为，与在X’Z面内观察时的衍射角Δdx相比，在Y’Z面内观察时的衍射角Δdy较小。

由于输入透镜系统202的后侧焦点的位置被设定在MFE108A的入射面上，所以根据衍射角Δdx、Δdy的差异，相比于包含与X’Z面平行的光轴AXc的面内的照明区域Ef的X’方向上的尺寸Ux，包含与Y’Z面平行的光轴AXc的面内的照明区域Ef的Y’方向上的尺寸Uy较小。成为长轴的尺寸Ux与成为短轴的尺寸Uy的比率Uy/Ux如上述那样被设定为cosθα。

通过这样的构成，在MFE108A的射出面侧形成的多个点光源SPF仅形成在多个透镜元件EL各自的射出面侧，多个透镜元件排列在与照明区域Ef对应的椭圆状的范围内。在DOE200中形成的衍射光栅成为不产生衍射角大于Δdx、Δdy的高级衍射光或即使产生这种衍射光也是非常低的强度的光栅构造，以使得照明光ILm的总光量的大部分(例如，90％左右)入射到输入透镜系统202。

此外，无论是在使用DOE200的情况下，还是在使用具有椭圆状的开口的孔径光阑108B的情况下，在MFE108A的射出面侧形成的椭圆状的面光源的长轴方向及短轴方向均由照明光ILm在X’Y’面内向DMD10的入射方向唯一地决定。因此，不需要调节椭圆区域APh’在X’Y’面内的旋转方向，但若需要，则也可以设置DOE200、孔径光阑108B的微小旋转机构。

另外，为了进行远心误差Δθt的调节(修正)，在将照明光ILm向DMD10的入射角θα从规定值(例如，35.0°)微调的情况下，也考虑椭圆区域APh’的椭圆比率Uy/Ux(参见图30、图33)的调节。例如，若使入射角θα从规定值的35.0°变化±0.5°(作为投影倍率Mp＝1/6时的像面侧的远心的角度调节量，与±6°相当)，则入射角35.0°时的椭圆比率Uy/Ux为0.8191，入射角34.5°时的椭圆比率Uy/Ux为0.8241，入射角35.5°时的椭圆比率Uy/Ux为0.8141。因此，基于入射角θα的±0.5°的调节的椭圆比率Uy/Ux的变化率很小，为±0.6％。此外，即使在入射角θα的调节范围变为±1.0°的情况下，由于椭圆比率Uy/Ux的变化率成为±1.2％，所以即使不调节椭圆比率Uy/Ux也没有问题。

[变形例2]

图34示出为了在MFE108A的射出面侧形成椭圆状的面光源(多个点光源SPF的集合体)而将入射到MFE108A的照明光ILm在截面内的分布(轮廓)设为椭圆状的第二变形例的光学配置。图34的(A)是在X’Z面内观察配置在MFE108A的近前的位置的两个柱面透镜210、212的配置的图，图34的(B)是在Y’Z面内观察图34的(A)的配置的图。在本变形例中，在MFE108A的近前的位置以规定的间隔配置沿着照明单元ILu的光轴AXc具有正的折射力的柱面透镜210和具有负的折射力的柱面透镜212。

柱面透镜210、212各自的母线被设定为与X’轴平行。因此，若在截面内具有圆形的强度分布且设为平行光束的照明光ILm入射到柱面透镜210，则柱面透镜210在X’Z面内作为不具有折射力的平行平板发挥作用，因此，如图34的(A)所示，照明光ILm在X’方向上的宽度不变地入射到柱面透镜212。另一方面，如图34的(B)所示，由于柱面透镜210在Y’Z面内具有正的折射力，因此通过柱面透镜210的照明光ILm一边使X’方向的宽度逐渐减小一边入射到柱面透镜212。

柱面透镜212作为在X’Z面内不具有折射力的平行平板发挥作用，因此，如图34的(A)所示，照明光ILm的X’方向上的宽度不变地以平行光束的状态射出，到达后级的MFE108A上的照明区域Ef。另一方面，如图34的(B)所示，由于柱面透镜212在Y’Z面内具有负的折射力，因此，通过柱面透镜212的照明光ILm在Y’方向的宽度缩小至比原始宽度小的平行光束的状态下到达后级的MFE108A上的照明区域Ef。

像这样，在作为具有各向异性的折射力的透镜元件设有两个圆柱形210、212的情况下，柱面透镜210的焦点位置(照明光ILm在Y’Z面内聚光的位置)与柱面透镜212的焦点位置设定为在光轴AXc上成为相同的位置。通过适当地设定柱面透镜210、212各自的焦点距离与柱面透镜210、212的间隔，能够将照明区域Ef的椭圆比率Uy/Ux与入射角θα对应地设为值(cosθα)。

此外，在图34的构成中，通过将原来的照明光ILm在截面内的圆形的强度分布在Y’方向上进行压缩而变形为椭圆状，但也可以替换柱面透镜210、212的配置，在将具有圆形的强度分布的照明光ILm用负的柱面透镜212在Y’方向上放大后，用正的柱面透镜210变化为平行光束。在该情况下，就原来的照明光ILm在截面内的圆形的强度分布而言，X’方向的宽度保持不变，变换为在Y’方向上伸展的椭圆状。因此，在使照明光ILm从负的柱面透镜212朝向正的柱面透镜210并通过的情况下，将柱面透镜210、212各自的母线设定为与Y’轴平行。

如以上所示，作为使向MFE108A照射的照明光ILm在截面内的强度分布成为椭圆状的构成，还能够单独或与其他球面透镜或非球面透镜组合使用像变形透镜这样的纵向与横向上的倍率不同的透镜系统、具有超环面(复曲面)的透镜元件或反射元件、菲涅尔透镜元件或微棱镜阵列等。在该情况下，变形透镜、具有超环面(复曲面)的透镜元件、菲涅尔透镜元件、微棱镜阵列均与柱面透镜同样地，作为具有各向异性的折射力或折射角的光学元件(透镜元件)或对截面内的强度分布的轮廓进行整形的分布整形光学元件发挥作用。

[变形例3]

在使用掩模基板在半导体晶片上或玻璃基板上对半导体电路或显示面板等的电子器件用的图案进行曝光的投影曝光装置中，已知为了如实地对更微小的线宽的图案进行曝光，使用将在向掩模基板照射照明光的照明光学系统内的光瞳面(例如，复眼透镜的射出面侧)上形成的面光源的形状设为环带状、2极状、4极状而非单纯的圆形的变形照明法。在前面举出的JP特开2001-176766号公报中，也公开了使用衍射光学元件进行4极照明等多极照明或环带照明的构成。

为了应对高分辨率，在使用DMD10的图案的投影曝光中，也能够在照明单元ILU内设置能够应对同样的变形照明法的构成。在进行变形照明法的简单构成中，将之前的图31所示的孔径光阑108B的开口形状设为环带状、多极状。图35与图31同样地，是在+Z方向观察在MFE108A的射出面侧形成的多个点光源SPF的集合体(面光源)的图。在孔径光阑108B上形成椭圆状环带开口，以使仅来自轮廓为椭圆状的外圈APro和椭圆状的内圈APri之间的区域的点光源SPF的光透射，而遮挡来自位于内圈APri的内侧的包含光轴AXc的中央部及外圈APro的外侧的周边部的点光源SPF的光。

在本变形例中，椭圆状的外圈APro的X’方向上的长轴的尺寸Ux与Y’方向上的短轴的尺寸Uy的比率Uy/Ux也根据入射角θα而设定为cosθα。另外，椭圆状的内圈APri的X’方向上的长轴的尺寸与Y’方向上的短轴的尺寸的比率也根据入射角θα而设定为规定的cosθα。在将孔径光阑108B设为椭圆状环带开口的情况下，在透明的石英板的整个表面形成由铬层形成的遮光膜后，只要将遮光膜的一部分通过蚀刻除去为椭圆状环带开口的形状即可。

另外，在作为多极照明进行4极照明的情况下，如图36所示，设有开口使得来自点光源SPF的光分别从由图35中的外圈APro和内圈APri包围的椭圆状环带区域中的从X’轴及Y’轴分别倾斜约45°的方向的4个扇状区域APa1、APa2、APa3、APa4中透射的孔径光阑108B。包含4个扇状区域APa1、APa2、APa3、APa4在内的全部环状区域的轮廓或通过扇状区域APa1、APa2、APa3、APa4各自的中心(重心)点的环状线的形状设定为具有入射角θα的余弦值(＝cosθα)的比率的椭圆形状。

在本变形例中，为了进行环带照明、多极照明而在孔径光阑108B上设置椭圆状环带开口、4个扇状开口，但如之前举出的JP特开2001-176766号公报所公开的那样，通过使用衍射光学元件(DOE)、轴棱镜元件(以光轴为旋转中心的圆锥状棱镜)等，能够在MFE108A的入射面上形成椭圆状的环带照明区域、4极照明区域，能够减少因孔径光阑108B的遮光部遮挡来自点光源SPF的光引起的光量损失。另外，如图36所示，多极照明用的各极的面光源的形状不限于扇状区域APa1、APa2、APa3、APa4，也可以是矩形区域、圆形区域。另外，极数除了4极以外，可以是2极、6极、8极。

[变形例4]

通过照明光ILm向DMD10的倾斜照明，从而在投影单元PLU的光瞳Ep上形成的成像光束Sa’的0级光等效分量(图22中的9级衍射光Id9、图26中的18级衍射光Id18)的分布变形为椭圆状，其能够通过使照明单元ILU内的面光源的形状变形来修正为圆形状。但是，如以之前的图23或图27所说明的那样，根据投影单元PLU的光瞳Ep的直径(数值孔径NA)、圆形修正后的0级光等效分量的强度分布Hpa(图23中的9级衍射光Id9、图27中的18级衍射光Id18)的直径、DMD10的微镜Ms的排列间距Pdx、Pdy、入射角θα(＝2θd)、以及照明光ILm的波长λ的设定，有时会在光瞳Ep内通过很多不需要的衍射光分量，使得在基板P上曝光的图案像的品质恶化。

不需要的衍射光分量主要是由DMD10的微镜Ms的排列的间距Pdx、Pdy和波长λ决定的衍射光分量。例如，如在之前的图22、图23说明的那样，由以间距Pdx(＝Pdy)产生的作为±1级光等效分量的8级衍射光Id8和10级衍射光Id10分别在作为0级光等效分量的9级衍射光Id9的X’方向(以及Y’方向)的两侧产生圆形状的强度分布Hpb(以及Hpc、Hpd)。在图23的情况下，当将作为0级光等效分量的9级衍射光Id9的强度分布Hpa的偏移量ΔDx(远心误差Δθt)修正为零时，8级衍射光Id8和10级衍射光Id10各自的强度分布Hpb两者的一部分出现在投影单元PLU的光瞳Ep内。

在将与投影单元PLU的光瞳Ep的直径对应的像面侧的最大的数值孔径设为NAi时，在数值孔径NAi大于图23中例示的0.3情况下，来自DMD10的±1级光等效分量的强度分布Hpb、Hpc、Hpd的大部分从光瞳Ep通过。因此，在基板P上，DMD10的打开状态的各微镜Msa的边缘线虽然弱却会被分辨，最终导致曝光的图案的像品质的劣化。

于是，根据由需要的分辨率R(μm)、照明光ILm的中心波长λ及工艺因子k(0＜k≤1)决定的算式R＝k(λ/NAi)的关系来设定与投影单元PLU的光瞳Ep的最大的有效半径对应的像面侧的数值孔径NAi。作为一例，在将工艺因子k设为0.6、将中心波长λ设为355.00nm、将需要的分辨率R设为0.8μm的情况下，数值孔径NAi约为0.266。另外，在将中心波长λ设为343.33nm并使其他条件相同的情况下，数值孔径NAi约为0.257。另外，由于中心波长λ、DMD10的微镜Ms的间距Pdx、Pdy、以及照明光ILm的入射角θα是确定的，因此根据前面的式(2)或式(3)唯一地确定针对远心误差Δθt修正后的0级光等效分量的9级衍射光Id9的±1级光等效分量的8级衍射光Id8和10级衍射光Id10在物面侧的角度。

在将中心波长λ设为355.00nm的情况下，如之前的图22、图23示出的例子所示，9级衍射光Id9的衍射角θ9＝-1.04°、8级衍射光Id8的衍射角θ8＝+2.73°、10级衍射光Id10的衍射角θ10＝-4.81°。由此，从9级衍射光Id9观察的8级衍射光Id8的张开角Δθ8为3.77°，从9级衍射光Id9观察的10级衍射光Id10的张开角Δθ10也为3.77°。由于张开角Δθ8、Δθ10相同，所以当作为Δθ8＝Δθ10＝Δθj来换算为物面侧的数值孔径NAoj，根据NAoj＝sin(Δθj)，NAoj≈0.06575。在将投影单元PLU的投影倍率Mp设为1/6的情况下，与物面侧的数值孔径NAoj对应的像面侧的数值孔径NAij成为NAij＝NAoj/Mp≈0.395。

此外，如图23所示，在投影单元PLU的光瞳Ep内形成椭圆化被修正后的与0级光分量相当的9级衍射光Id9的圆形状的强度分布Hpa。如在之前的图11也说明的那样，作为强度分布Hpa的直径与光瞳Ep的直径的比值的σ值(0＜σ≤1)由从在图31所示的MFE108A的射出面侧形成的面光源到投影单元PLU的光瞳Ep为止的成像光路的倍率和在MFE108A的射出面侧形成的面光源的大小(在设有孔径光阑108B的情况下为其开口的大小)决定。因此，与强度分布Hpa的半径对应的像面侧的数值孔径NAib为NAib＝σ×NAi。同样地，±1级光等效分量的8级衍射光Id8及10级衍射光Id10各自的强度分布Hpb(及Hpc、Hpd)也以与强度分布Hpa大致相同的直径来分布。

图37示意性示出上述状态。在图37中，横线表示光瞳Ep的面内的X’方向上的数值孔径，纵线表示光瞳Ep的面内的Y’方向上的数值孔径，中心点表示光瞳Ep的中心(光轴AXp)，其中，将微镜Ms的排列间距Pdx(Pdy)设为5.4μm，将中心波长λ设为355.00nm，将投影单元PLU的像面侧的最大的数值孔径NAi设为0.266，将σ值设为0.8。因此，各强度分布Hpa、Hpb、Hpc、Hpd的像面侧的数值孔径NAib约为0.213。

在上述条件的情况下，±1级光等效分量的8级衍射光Id8及10级衍射光Id10各自的强度分布Hpb、Hpc、Hpd的中心(重心)的位置为数值孔径NAij＝0.395，很大，因而位于光瞳Ep之外，但其一部分从光瞳Ep通过。因此，虽然打开状态的微镜Msa的边缘线弱，但也存在成像的可能性。因而，考虑设定使得全部的强度分布Hpb、Hpc、Hpd大致完全位于光瞳Ep之外。若不变更中心波长λ、微镜Ms的间距Pdx、Pdy、入射角θα及投影单元PLU的像面侧的最大的数值孔径NAi(此处为NAi＝0.266)，则通过对σ值进行调节，使与0级光分量相当的9级衍射光Id9的强度分布Hpa的直径、即数值孔径NAib从图37的状态减小，从而能够将所有强度分布Hpb、Hpc、Hpd基本上完全配置在光瞳Ep之外。

作为具体一例，理论上将与±1级光等效分量的8级衍射光Id8及10级衍射光Id10各自的中心(重心)的位置相当的数值孔径NAij(≈0.395)、投影单元PLU的像面侧的最大的数值孔径NAi(≈0.266)与由σ值设定的0级光分量相当的9级衍射光Id9的强度分布Hpa的直径相当的数值孔径NAib设为下述式(8)的关系即可。

【数学式8】

NAib≤NAij-NAi(其中，NAib＞0)···(8)

如在之前的实施方式中说明的那样，在进行与0级光分量相当的9级衍射光Id9的强度分布Hpa的椭圆化的修正且所产生的远心误差Δθt也被修正为零的状态下，与强度分布Hpa的直径相当的数值孔径NAib满足式(8)，希望尽可能大。因此，在图37的条件下，希望设定为NAib≈0.129，当其以σ值表示时为σ＝NAib/NAi＝0.485。在实际的设定中，只要具有容许范围为σ＝0.485±15％的范围即可。这样的设定在使用图35、图36说明的环带照明法、多极照明法中也同样地能够应用。

另外，在以之前的图24～图27说明的线条&空间状的图案的情况下，由于线条&空间的间距为2Pdx(或2Pdy)，因此±1级光等效分量的衍射光相对于0级光等效分量的衍射光的张开角为图37的情况下的一半左右，换算为数值孔径约为NAij/2。因此，±1级光等效分量的衍射光的大部分通过光瞳Ep，线条&空间状的图案被如实地曝光。

图38是示意性示出在使用图37说明的条件下将照明光ILm的波长λ变更为343.44nm并将投影单元PLU的像面侧的最大的数值孔径NAi设为0.25的情况下的各衍射光的分布的图。在DMD10的微镜Ms的排列间距Pdx(＝Pdy)为5.4μm的情况下，相对于投影单元PLU的光轴AXa的倾斜角最小的9级衍射光Id9在物面侧(DMD10侧)的远心误差基于之前的式(2)或(3)计算约为角度0.078°，作为像面侧的远心误差Δθt约为0.467°。在该值无法容许的情况下，通过之前说明的远心误差的调节机构进行修正。

另外，在图38中，对应于远心误差Δθt的修正后的照明光ILm的入射角θα，9级衍射光Id9(0级光等效分量)在光瞳Ep处的强度分布被从椭圆状修正为圆形状的分布Hpa。在波长λ为343.33nm的情况下，若以数值孔径NAij来表达，则与微镜Ms的间距Pdx(Pdy)对应的+1级光等效分量的8级衍射光Id8的中心(重心)点及-1级光等效分量的10级衍射光Id10的中心(重心)点在X’方向和Y’方向的各方上，为NAij≈0.382。

于是，基于之前的式(8)，在光瞳Ep的最大的数值孔径NAi为0.25时，来自DMD10的0级光等效分量(9级衍射光Id9)的圆形的强度分布Hpa的数值孔径NAib约为0.132。因此，若将由MFE108A或孔径光阑108B生成的面光源的大小(具体来说为椭圆状的短轴方向的尺寸)设为σ(＝NAib/NAi)值且约为0.528以下，则如图38所示，能够使不需要的+1级光等效分量的8级衍射光Id8、-1级光等效分量的10级衍射光Id10的强度分布Hpb在光瞳Ep之外。

根据上述这种σ值的设定，如图24、图25所示，在X’方向上以间距2Pdx形成的线条&空间状的图案、即在DMD10上为最小的光栅间距的线条&空间状的图案的情况下，从以间距2Pdx在X’方向每隔一个排列一个的打开状态的微镜Msa产生的±1级光等效分量的高级衍射光的强度分布±Hpb’的各中心(重心)点换算为数值孔径NA＄1约为0.19，与各强度分布±Hpb’的半径相当的数值孔径与强度分布Hpa的数值孔径NAib相等。因此，在投影单元PLU的最大的数值孔径NAi(＝0.25)内，包含各强度分布±Hpb’的中心(重心)点的一半以上(计算约为72.6％)的面积与光轴AXa对称地出现，线条&空间状的图案良好地成像。

此外，在Y’方向上以间距2Pdy形成的线条&空间状的图案的情况下，±1级光等效分量的高级衍射光的强度分布±Hpb’的各中心(重心)点出现在光从图38的状态绕轴AXa旋转约90°的Y’轴上。

据此，也考虑将±1级光等效分量的高级衍射光的强度分布±Hpb’分别完全包含在光瞳Ep内。在该情况下，将与图38所示的强度分布±Hpb’各自的半径相当的数值孔径设定为NAi(0.25)-NA$1(0.19)＝0.06即可。这表明，将强度分布Hpa的数值孔径NAib设定为约0.06、即，将σ值设为约0.24(＝0.06/0.25)。

在此，在考虑打开状态的微镜Msa采用间距Pdx(Pdy)的情况下的±1级光等效分量的8级衍射光Id8、10级衍射光Id0的强度分布Hpb各自的中心(重心)点的数值孔径NAij(≈0.382)及打开状态的微镜Msa采用每隔一个配置一个的间距2Pdx(2Pdy)的情况下的±1级光等效分量的高级衍射光的强度分布±Hpb’各自的中心(重心)点的数值孔径NA$1(≈0.19)的情况下，前面的式(8)的条件也可以进一步设为式(9)的条件。

【数学式9】

(NAi-NA$1)≤NAib≤(NAij-NAi)···(9)

将该式(9)除以投影单元PLU的像面侧的最大的数值孔径NAi，能够变形为表示σ值的优选范围的式(10)。

【数学式10】

(1-NA$1/NAi)≦σ≦(NAij/NAi-1)···(10)

在上述实施方式或变形例中，抑制在投影单元PLU的光瞳Ep上形成的光源像Ips、即，来自DMD10的作为0级光等效分量的9级衍射光(或18级衍射光等)的强度分布Hpa的椭圆化，而修正为圆形状。因此，±1级光等效分量的强度分布Hpb、Hpc、Hpd、±Hpb’也成为圆形。但是，实际上，由于照明光ILm从X’方向倾斜照明，因此，即使强度分布Hpa成为正圆，各强度分布Hpb、Hpc、Hpd、±Hpb’也对应于来自强度分布Hpa的中心(光轴AXa的位置)的衍射角成为在X’方向上稍微被压缩的椭圆状。

因此，与图37、图38所示的强度分布Hpb(及Hpc、Hpd)的半径相当的像面侧的X’方向上的数值孔径严格上来说成为比强度分布Hpb的数值孔径NAib稍小的数值孔径NAib’。在此，与强度分布Hpa的半径相当的像面侧的数值孔径NAib在物面侧(DMD10侧)成为投影倍率Mp(＝1/6)倍即Mp·NAib。因而，将与数值孔径(Mp·NAib)相当的角度设为Δθσ(＝arcsin(±Mp·NAib))。同样地，强度分布Hpb(及Hpc、Hpd)的像面侧的X’方向上的数值孔径NAib’在物面侧(DMD10侧)成为投影倍率Mp(＝1/6)倍即Mp·NAib’。因而，将与X’方向的数值孔径(Mp·NAib’)相当的角度设为Δθib(＝arcsin(±Mp·NAib’))。

考虑上述角度Δθσ、Δθib，前面的式(2)或式(3)分别表示为以下的式(11)、式(12)。

【数学式11】

sin(θj+Δθib)＝j(λ/Pdx)-sin(θα+Δθσ)

···(11)

【数学式12】

sin(θj+Δθib)＝sin(θα+Δθσ)-j(λ/Pdx)

···(12)

[变形例5]

另外，如图37、图38所示，就用于将由DMD10的微镜Ms的排列间距Pdx、Pdy产生的±1级光等效分量的衍射光的强度分布Hpb的整体配置在投影单元PLU的光瞳Ep之外的的σ值的设定而言，即使是将照明光ILm落射照明到DMD10上的方式的曝光装置也能够同样地应用。在该情况下，在DMD10与投影单元PLU之间的光路中设有偏振分束器和1/4波片。在该情况下，偏振分束器的偏振分光面作为一例被设定为与投影单元PLU的光轴AXa成45°，照明光ILm被设定为从偏振分束器侧相对于DMD10的中立面Pcc大致垂直(入射角θα≈0°)。

在该构成中，射出照明光ILm的聚光镜系统的光轴(AXc、AXb)与投影单元PLU的光轴AXa在DMD10上同轴或平行。因此，虽然不会产生椭圆化的问题，但会产生由DMD10的打开状态的微镜Msa的驱动误差引起的远心误差Δθt，因此需要对其进行修正。此外，即使是落射照明方式，在聚光镜系统的光轴与投影单元PLU的光轴AXa在DMD10上严格上来说不平行而有意地设定为以一定的入射角θα(例如，5°以上)倾斜的情况下，也希望进行椭圆化的修正。

[变形例6]

在上述使用实施方式或变形例说明的椭圆化的修正方法中，以在投影单元PLU的光瞳Ep上形成为椭圆状的光源像Ips(DMD10的0级光等效分量的衍射光的强度分布Hpa)的轮廓被修正为圆形的方式，将在照明单元ILU内生成的面光源的轮廓形状设为互补的椭圆状。照明光ILm向DMD10的入射角θα由于在装置构成上没有大幅变化，因此椭圆的比率也认为大致固定。

于是，也可以将在照明单元ILU内生成的面光源的轮廓形状保持为圆形，并在投影单元PLU内的光瞳Ep的近前或前后的位置追加柱面透镜、复曲面透镜、衍射光学元件等具有各向异性的折射力的分布整形光学元件，将成为椭圆状的光源像Ips的分布(来自DMD10的0级光等效分量的衍射光的强度分布Hpa)修正为圆形。但是，在这种投影单元PLU的情况下，需要进行作为包含分布整形光学元件的成像透镜的光学设计，以使得投影单元PLU的成像性能、特别是投影倍率Mp的各向同性性、畸变特性特性、其他像差特性成为容许范围。

在上述实施方式或变形例中说明的图案曝光装置EX包括：具有基于描绘数据被选择性驱动的多个微镜Ms的DMD10(空间光调制元件)、以规定的入射角θα向DMD10照射照明光ILm的照明单元PLU、以及使来自DMD10的被选择的打开状态的微镜Msa的反射光入射并投影到基板P上的投影单元PLU。

在其中的照明单元ILU设有：作为聚光光学构件的聚光镜系统110，其使来自成为照明光ILm的光源的规定形状的面光源(MFE108A的射出面侧的多个点光源SPF的集合体)的光聚光并向DMD10倾斜照射，并且沿着相对于投影单元PLU的光轴AXa以入射角θα倾斜的光轴(AXb、AXc)配置，用于使面光源(点光源SPF的集合体)与投影单元PLU的光瞳Ep光学共轭；以及作为修正光学构件的孔径光阑108B、衍射光学元件(DOE)200或具有各向异性的折射力的透镜元件210、212等，其使面光源Ips(强度分布Hpa)的轮廓的形状变形，以对由来自DMD10的打开状态的微镜Msa的作为反射光的0级光等效分量的衍射光(Id9、Id18等)在投影单元PLU的光瞳Ep上形成的面光源的光源像Ips的强度分布Hpa的整体的轮廓对应于入射角θα变形为椭圆状的情况进行修正。

另外，根据上述实施方式或变形例，器件制造方法通过由来自照明单元ILU的照明光ILm照明具有基于电子器件(半导体电路、显示器、布线、传感器等)用的图案的描绘数据被选择性驱动的多个微镜Ms的DMD10(空间光调制元件)，将来自DMD10的被选择的打开状态的微镜Msa的反射光经由投影单元ILm投影曝光到基板P上，从而在基板P上形成电子器件的图案，该器件制造方法实施下述阶段：使来自在照明单元ILU内生成的规定形状的面光源的光聚光为照明光并以入射角θα向DMD10d倾斜照射；以及使面光源的轮廓的形状变形，以对由来自DMD10的打开状态的微镜Msa的反射光(0级光等效分量的衍射光Id9、Id18)在投影单元PLU的光瞳Ep上形成的面光源的光源像Ips(强度分布Hpa)的轮廓对应于入射角θα变形为椭圆状的情况进行修正。

通过这样的构成，能够将在投影单元PLU的光瞳Ep上形成的光源像Ips、即来自DMD10的打开状态的微镜Msa的0级光等效分量的强度分布Hpa的整体的轮廓从变形后的椭圆形修正为圆形状，能够使通过投影单元PLU投影曝光到基板P上的图案像的边缘部的像质与其边缘的方向性无关地均匀。

附图标记说明

10DMD、108光学积分器、ILU照明单元。

Claims (9)

1.一种图案曝光装置，其包括：

空间光调制元件，其具有基于描绘数据被选择性驱动的多个微镜；照明单元，其以规定的入射角向所述空间光调制元件照射照明光；以及投影单元，其将来自所述空间光调制元件的被选择的打开状态的微镜的反射光投影到基板上，所述图案曝光装置将与所述描绘数据对应的图案投影曝光到所述基板上，

所述图案曝光装置的特征在于，

所述照明单元包括：

聚光光学构件，其将来自成为所述照明光的光源的规定形状的面光源的光聚光并倾斜照射到所述空间光调制元件，并且沿着相对于所述投影单元的光轴以所述入射角倾斜的光轴来配置，使所述面光源与所述投影单元的光瞳光学共轭；以及

修正光学构件，其使所述面光源的轮廓的形状变形，以对由来自所述空间光调制元件的所述打开状态的微镜的反射光在所述投影单元的光瞳形成的所述面光源的像的轮廓根据所述入射角而变形为椭圆状的情况进行修正。

2.根据权利要求1所述的图案曝光装置，其特征在于，

所述照明单元包括利用多个点光源的集合体生成所述面光源的光学积分器，

所述聚光光学构件由聚光镜系统构成，该聚光镜系统利用来自所述多个点光源的每一个的照明光对所述空间光调制元件进行科勒照明。

3.根据权利要求2所述的图案曝光装置，其特征在于，

所述修正光学构件由孔径光阑构成，所述孔径光阑通过使来自所述多个点光源的集合体中的一部分的照明光趋向并通过所述聚光镜系统，使所述面光源的轮廓的形状变形。

4.根据权利要求3所述的图案曝光装置，其特征在于，

所述孔径光阑具有使在所述投影单元的光瞳形成的所述面光源的像的椭圆状的轮廓的长轴和短轴的方向旋转90°的状态的椭圆状的开口。

5.根据权利要求2所述的图案曝光装置，其特征在于，

所述修正光学构件由分布整形光学元件构成，所述分布整形光学元件与应变形的所述面光源的轮廓的形状对应地对入射到所述光学积分器的照明光的分布进行整形。

6.根据权利要求5所述的图案曝光装置，其特征在于，

所述分布整形光学元件由衍射光学元件、柱面透镜或菲涅尔透镜中的某一者构成，使入射到所述光学积分器的照明光的分布的整体轮廓成为使在所述投影单元的光瞳形成的所述面光源的像的椭圆状的轮廓的长轴和短轴的方向旋转90°的状态的椭圆状。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的图案曝光装置，其特征在于，

利用所述修正光学构件变形的所述面光源的轮廓被设定为短轴方向上的尺寸与长轴方向上的尺寸之比成为所述入射角的余弦值的椭圆形状。

8.一种器件制造方法，利用来自照明单元的照明光对具有基于电子器件用的图案的描绘数据被选择性驱动的多个微镜的空间光调制元件进行倾斜照明，将来自所述空间光调制元件的被选择的打开状态的微镜的反射光经由投影单元投影曝光在基板上，由此在所述基板上形成所述电子器件的图案，

所述器件制造方法的特征在于，包含如下的阶段：

使来自在所述照明单元内生成的规定形状的面光源的光聚光为所述照明光，以规定的入射角倾斜照射到所述空间光调制元件上；以及

使所述面光源的轮廓的形状变形，以对由来自所述空间光调制元件的所述打开状态的微镜的反射光在所述投影单元的光瞳形成的所述面光源的像的轮廓根据所述入射角而变形为椭圆状的情况进行修正。

9.一种曝光装置，其特征在于，包括：

空间光调制元件，其具有多个微镜；

照明单元，其向所述空间光调制元件照射照明光；以及

投影单元，其投影来自所述空间光调制元件的打开状态的微镜的反射光，

所述照明单元包括：

柱面透镜；以及

聚光光学构件，其使通过所述柱面透镜的光聚光并照射所述空间光调制元件。