JP2009117671A - 空間光変調ユニット、照明光学装置、露光装置、およびデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 所望の形状および所望の照度の瞳強度分布を形成することができ、ひいては多様性に富んだ照明条件を実現することのできる照明光学装置。
【解決手段】 照明光学装置は、光の入射順に第１空間光変調器（２）と第２空間光変調器（３）とからなる空間光変調ユニットと、第１空間光変調器および第２空間光変調器を介した光束に基づいて照明瞳に所定の光強度分布を形成する分布形成光学系（５，７）とを備えている。第１空間光変調器は、二次元的に配列されて個別に制御される複数の第１光学要素（２ａ）を有する。第２空間光変調器は、複数の第１光学要素と対応付けられて配列されて個別に制御される複数の第２光学要素（３ａ）を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、空間光変調ユニット、照明光学装置、露光装置、およびデバイス製造方法に関する。さらに詳細には、本発明は、半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のデバイスをリソグラフィー工程で製造するための露光装置に好適な照明光学装置に関するものである。

この種の典型的な露光装置においては、光源から射出された光束が、オプティカルインテグレータとしてのフライアイレンズを介して、多数の光源からなる実質的な面光源としての二次光源（一般には照明瞳における所定の光強度分布）を形成する。以下、照明瞳での光強度分布を、「瞳強度分布」という。また、照明瞳とは、照明瞳と被照射面（露光装置の場合にはマスクまたはウェハ）との間の光学系の作用によって、被照射面が照明瞳のフーリエ変換面となるような位置として定義される。

二次光源からの光束は、コンデンサーレンズにより集光された後、所定のパターンが形成されたマスクを重畳的に照明する。マスクを透過した光は投影光学系を介してウェハ上に結像し、ウェハ上にはマスクパターンが投影露光（転写）される。なお、マスクに形成されたパターンは高集積化されており、この微細パターンをウェハ上に正確に転写するにはウェハ上において均一な照度分布を得ることが不可欠である。

従来、ズーム光学系を用いることなく瞳強度分布を（ひいては照明条件を）連続的に変更することのできる照明光学装置が提案されている（特許文献１を参照）。特許文献１に開示された照明光学装置では、アレイ状に配列され且つ傾斜角および傾斜方向が個別に駆動制御される多数の微小な要素ミラーにより構成された可動マルチミラーを用いて、入射光束を反射面毎の微小単位に分割して偏向させることにより、光束の断面を所望の形状または所望の大きさに変換し、ひいては所望の瞳強度分布を実現している。

特開２００２−３５３１０５号公報

特許文献１に記載された照明光学装置では、空間光変調器としての可動マルチミラーを単体で使用しているため、フライアイレンズの入射面に入射する光線の位置と角度とを同時に制御することができない。その結果、瞳強度分布を所望の形状に設定しようとすると一定の照度を得ることが困難であり、瞳強度分布における照度を一定に設定しようとすると所望の形状の瞳強度分布を得ることが困難である。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、所望の形状および所望の照度の瞳強度分布を形成することができ、ひいては多様性に富んだ照明条件を実現することのできる照明光学装置を提供することを目的とする。また、本発明は、多様性に富んだ照明条件を実現することのできる照明光学装置を用いて、パターン特性に応じて実現された適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことのできる露光装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、照明光学装置の光路中に配置されて、光の入射順に第１空間光変調器と第２空間光変調器とを備える空間光変調ユニットであって、
前記第１空間光変調器は、二次元的に配列されて個別に制御される複数の第１光学要素を有し、
前記第２空間光変調器は、前記複数の第１光学要素のそれぞれと対応付けられて配列されて個別に制御される複数の第２光学要素を有することを特徴とする空間光変調ユニットを提供する。

本発明の第２形態では、光源からの光に基づいて被照射面を照明する照明光学装置において、
第１形態の空間光変調ユニットと、
前記第１空間光変調器および前記第２空間光変調器を介した光束に基づいて、前記照明光学装置の照明瞳に所定の光強度分布を形成する分布形成光学系とを備えていることを特徴とする照明光学装置を提供する。

本発明の第３形態では、所定のパターンを照明するための第２形態の照明光学装置を備え、前記所定のパターンを感光性基板に露光することを特徴とする露光装置を提供する。

本発明の第４形態では、第３形態の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、
前記パターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記パターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成する現像工程と、
前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工する加工工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法を提供する。

本発明の照明光学装置では、一対の空間光変調器を順次介した光束が、例えばフーリエ変換レンズとして機能する集光光学系を介して、オプティカルインテグレータに入射する。その結果、一対の空間光変調器の協働作用により、オプティカルインテグレータの入射面に入射する光線の位置と角度とを同時に制御することが可能になり、ひいては瞳強度分布の形状と照度とを同時に調整（補正）することが可能になる。

こうして、本発明の照明光学装置では、所望の形状および所望の照度の瞳強度分布を形成することができ、ひいては多様性に富んだ照明条件を実現することができる。また、本発明の露光装置では、多様性に富んだ照明条件を実現することのできる照明光学装置を用いて、マスクのパターン特性に応じて実現された適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことができ、ひいては良好なデバイスを製造することができる。

本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。図１において、感光性基板であるウェハＷの法線方向に沿ってＺ軸を、ウェハＷの面内において図１の紙面に平行な方向にＹ軸を、ウェハＷの面内において図１の紙面に垂直な方向にＸ軸をそれぞれ設定している。

図１を参照すると、本実施形態の露光装置は、露光光（照明光）を供給するための光源ＬＳを備えている。光源ＬＳとして、たとえば１９３ｎｍの波長の光を供給するＡｒＦエキシマレーザ光源や２４８ｎｍの波長の光を供給するＫｒＦエキシマレーザ光源などを用いることができる。光源ＬＳから光軸ＡＸに沿ってＺ方向に射出された光束は、周知の構成を有する送光光学系１を介して、第１空間光変調器２および第２空間光変調器３に順次入射する。

送光光学系１は、入射光束を適切な大きさおよび形状の断面を有する光束に変換しつつ第１空間光変調器２へ導くとともに、第１空間光変調器２に入射する光束の位置変動および角度変動をアクティブに補正する機能を有する。第１空間光変調器２は、二次元的に配列された複数のミラー要素（一般には光学要素）２ａと、制御部ＣＲからの指令にしたがって複数のミラー要素２ａの姿勢を個別に制御駆動する駆動部２ｂとを有する。

第２空間光変調器３も第１空間光変調器２と同様に、二次元的に配列された複数のミラー要素（一般には光学要素）３ａと、制御部ＣＲからの指令にしたがって複数のミラー要素３ａの姿勢を個別に制御駆動する駆動部３ｂとを有する。第２空間光変調器３の複数のミラー要素３ａは、第１空間光変調器２の複数のミラー要素２ａと一対一対応の関係に配列されて個別に制御される。第１空間光変調器２および第２空間光変調器３とを有する空間光変調ユニットの作用については後述する。

第１空間光変調器２の複数のミラー要素２ａおよび第２空間光変調器３の複数のミラー要素３ａにより順次反射された光は、固定絞り（フレア絞り）４、フーリエ変換レンズとしての集光光学系５、および光路折曲げミラー６を介して、オプティカルインテグレータとしてのマイクロフライアイレンズ（またはフライアイレンズ）７に入射する。マイクロフライアイレンズ７は、たとえば縦横に且つ稠密に配列された多数の正屈折力を有する微小レンズからなる光学素子であり、平行平面板にエッチング処理を施して微小レンズ群を形成することによって構成されている。

マイクロフライアイレンズでは、互いに隔絶されたレンズエレメントからなるフライアイレンズとは異なり、多数の微小レンズ（微小屈折面）が互いに隔絶されることなく一体的に形成されている。しかしながら、レンズ要素が縦横に配置されている点でマイクロフライアイレンズはフライアイレンズと同じ波面分割型のオプティカルインテグレータである。マイクロフライアイレンズ７に入射した光束は多数の微小レンズにより二次元的に分割され、光束が入射した各微小レンズの後側焦点面には光源がそれぞれ形成される。

すなわち、マイクロフライアイレンズ７の後側焦点面には、多数の光源からなる実質的な面光源（以下、「二次光源」という）が形成される。マイクロフライアイレンズ７の後側焦点面に形成された二次光源からの光束は、コンデンサー光学系８を介した後、マスクブラインド９を重畳的に照明する。なお、マイクロフライアイレンズ７の後側または前側に開口絞りを配置して光束を制限することも可能である。

こうして、照明視野絞りとしてのマスクブラインド９には、マイクロフライアイレンズ７を構成する各微小レンズの形状と焦点距離とに応じた矩形状の照野が形成される。マスクブラインド９の矩形状の開口部（光透過部）を介した光束は、結像光学系１０の集光作用を受けるとともに、その前群１０ａと後群１０ｂとの間の光路中に配置された光路折曲げミラー１０ａにより偏向されて、所定のパターンが形成されたマスク（レチクル）Ｍを重畳的に照明する。

すなわち、結像光学系１０は、マスクブラインド９の矩形状開口部の像をマスクＭ上に形成することになる。マスクＭを透過した光束は、投影光学系ＰＬを介して、感光性基板であるウェハＷ上にマスクパターンの像を形成する。こうして、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと直交する平面内においてウェハＷを二次元的に駆動制御しながら一括露光またはスキャン露光を行うことにより、ウェハＷの各露光領域にはマスクＭのパターンが逐次露光される。

本実施形態では、空間光変調器２，３として、たとえば二次元的に配列された複数のミラー要素２ａ，３ａの向きを連続的にそれぞれ変化させる空間光変調器を用いている。このような空間光変調器として、たとえば特表平１０−５０３３００号公報およびこれに対応する欧州特許公開第７７９５３０号公報、特開２００４−７８１３６号公報およびこれに対応する米国特許第６,９００,９１５号公報、特表２００６−５２４３４９号公報およびこれに対応する米国特許第７,０９５,５４６号公報、並びに特開２００６−１１３４３７号公報に開示される空間光変調器を用いることができる。なお、二次元的に配列された複数のミラー要素２ａ，３ａの向きを離散的に複数の段階を持つように制御してもよい。

第１空間光変調器２では、制御部ＣＲからの制御信号に応じて作動する駆動部２ｂの作用により、複数のミラー要素２ａの姿勢がそれぞれ変化し、各ミラー要素２ａがそれぞれ所定の向きに設定される。第１空間光変調器２の複数のミラー要素２ａによりそれぞれ所定の角度で反射された光は、第２空間光変調器３に入射する。具体的には、第１空間光変調器２の複数のミラー要素２ａの各々を経た光束は、一対一対応の関係で、第２空間光変調器３の複数のミラー要素３ａの各々に入射する。

第２空間光変調器３においても第１空間光変調器２と同様に、制御部ＣＲからの制御信号に応じて作動する駆動部３ｂの作用により、複数のミラー要素３ａの姿勢がそれぞれ変化し、各ミラー要素３ａがそれぞれ所定の向きに設定される。第２空間光変調器３の複数のミラー要素３ａによりそれぞれ所定の角度で反射された光は、複数のミラー要素２ａと複数のミラー要素３ａとの組合せ、各ミラー要素２ａ，３ａの姿勢などに応じて、マイクロフライアイレンズ７の入射面に、例えば光軸ＡＸを中心とした輪帯状の光強度分布からなる照野を形成する。

こうして、マイクロフライアイレンズ７の後側焦点面（ひいては照明瞳）には、図２に示すように、入射光束によって形成される照野とほぼ同じ光強度分布を有する二次光源、すなわち光軸ＡＸを中心とした輪帯状の瞳強度分布２１が形成される。さらに、マイクロフライアイレンズ７の後側焦点面と光学的に共役な別の照明瞳位置、すなわち結像光学系１０の瞳位置および投影光学系ＰＬの瞳位置にも、瞳強度分布２１に対応する輪帯状の光強度分布が形成される。このように、集光光学系５とマイクロフライアイレンズ７とは、第１空間光変調器２および第２空間光変調器３を介した光束に基づいて照明瞳に所定の光強度分布を形成する分布形成光学系を構成している。

なお、上述の説明では、一対の空間光変調器２，３の作用によりマイクロフライアイレンズ７の入射面に輪帯状の照野を形成し、ひいては照明瞳に輪帯状の光強度分布２１を形成し、この輪帯状の瞳強度分布２１に基づいて輪帯照明を行っている。しかしながら、輪帯照明に限定されることなく、マイクロフライアイレンズ７の入射面に、例えば複数極状（２極状、４極状など）の光強度分布を形成し、ひいては照明瞳に複数極状の光強度分布を形成し、この複数極状の瞳強度分布に基づいて複数極照明（２極照明、４極照明など）を行うこともできる。

本実施形態の照明光学装置（１〜１０）は、一対の空間光変調器２，３を有する空間光変調ユニットと、この空間光変調ユニット（２，３）を介した光束に基づいて照明瞳に光強度分布２１を形成する分布形成光学系（５，７）とを備えている。空間光変調ユニット（２，３）では、第１空間光変調器２の複数のミラー要素２ａの各々を経た光束が一対一対応の関係で第２空間光変調器３の複数のミラー要素３ａの各々に入射するように複数のミラー要素２ａの向きがそれぞれ変化し、さらに第２空間光変調器３の複数のミラー要素３ａの向きもそれぞれ変化する。

このように、本実施形態の照明光学装置（１〜１０）では、第１空間光変調器２の複数のミラー要素２ａと第２空間光変調器３の複数のミラー要素３ａとの組合せ、各ミラー要素２ａ，３ａの姿勢などを適宜設定することにより、マイクロフライアイレンズ７の入射面に入射する光線の位置と角度とを同時に制御することができる。すなわち、一対の空間光変調器２と３との協働作用により、マイクロフライアイレンズ７の後側焦点面の照明瞳に形成される瞳強度分布２１の形状と照度とを同時に調整（補正）することができる。

なお、露光装置では、マスクＭのパターンをウェハＷに高精度に且つ忠実に転写するために、パターン特性に応じた適切な照明条件のもとで露光を行うことが重要である。本実施形態では、複数のミラー要素２ａ，３ａの姿勢がそれぞれ個別に変化する一対の空間光変調器２，３の作用により、瞳強度分布を自在に且つ迅速に変化させることができ、ひいては瞳強度分布の形状および大きさについて多様性に富んだ照明条件を実現することができる。

以上のように、本実施形態において光源ＬＳからの光に基づいて被照射面としてのマスクＭを照明する照明光学装置（１〜１０）では、マイクロフライアイレンズ７の後側焦点面の照明瞳に所望の形状および所望の照度の瞳強度分布２１を形成することができ、ひいては多様性に富んだ照明条件を実現することのできる。また、本実施形態の露光装置（ＬＳ〜ＰＬ）では、多様性に富んだ照明条件を実現することのできる照明光学装置（１〜１０）を用いて、マスクＭのパターン特性に応じて実現された適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことができる。

なお、特許文献１に記載された照明光学装置では、空間光変調器としての可動マルチミラーを単体で使用しているため、複数のミラー要素が配列される面と光軸とが４５度程度の角度をなしている。この場合、光軸付近のミラー要素を光軸に沿って所望位置に配置すると、光軸から離れたミラー要素が所望位置から光軸方向に位置ずれしてしまう。その結果、ミラー要素の光軸方向の位置ずれに起因して、フライアイレンズの入射面上の一点に達する光束の角度分布が回転非対称になり、ひいてはウェハＷ上での照度分布を一定にすることが困難である。

本実施形態では、第１空間光変調器２の複数のミラー要素２ａが配列される面と第２空間光変調器３の複数のミラー要素３ａが配列される面とが対向するように、例えばこれらの２つの面がほぼ平行になるように、一対の空間光変調器２と３とが配置されている。したがって、光軸ＡＸから離れたミラー要素２ａ，３ａの光軸方向の位置ずれの影響が、第１空間光変調器２と第２空間光変調器３とで相殺され、ウェハＷ上での照度分布を一定にすることが容易である。

なお、上述の実施形態では、第１空間光変調器２と第２空間光変調器３との間の光路中には光学部材が配置されていないが、これに限定されることなく、この光路中にリレー光学系などを配置することもできる。ただし、第１空間光変調器２の複数のミラー要素２ａと第２空間光変調器３の複数のミラー要素３ａとの間の一対一対応の関係を設定し易くするには、上記光路中に光学部材を全く配置しないか、あるいはパワーを有する光学部材を配置しないことが望ましい。また、複数のミラー要素２ａと３ａとの間の一対一対応の関係を設定し易くするには、第１空間光変調器２に対してほぼ平行光束を入射させること、すなわち第１空間光変調器２に対してほぼ平行光束を供給する光源と組み合わせて使用することが望ましい。

また、上述の実施形態では、波面分割型のオプティカルインテグレータであるマイクロフライアイレンズ７の入射面に所定の光強度分布を形成し、ひいては所定の瞳強度分布を実現している。しかしながら、これに限定されることなく、内面反射型のオプティカルインテグレータの入射面に所定の光強度分布の虚像を形成することにより所定の瞳強度分布を実現することも可能である。

また、上述の実施形態では、第１空間光変調器２の複数のミラー要素２ａを経た光束が一対一対応の関係で第２空間光変調器３の複数のミラー要素３ａの各々に入射する構成としたが、第１空間光変調器２のミラー要素２ａのうちの１つを経た光束が第２空間光変調器３の複数のミラー要素３ａに入射する構成としてもよい。言い換えると、第１空間光変調器２の複数のミラー要素２ａと第２空間光変調器３の複数のミラー要素３ａとが一対多の関係であってもよい。この場合、第１空間光変調器２の複数のミラー要素２ａを経た光束が発散光束となる。

逆に、第１空間光変調器２の複数のミラー要素２ａと第２空間光変調器３の複数のミラー要素３ａとが多対一の関係であってもよい。さらに、第１空間光変調器２の複数のミラー要素２ａと第２空間光変調器３の複数のミラー要素３ａとが多対多（たとえば第１空間光変調器２の２つのミラー要素２ａと第２空間光変調器３の３つのミラー要素３ａとが対応している場合など）の関係であってもよい。

また、上述の実施形態では、第１空間光変調器２の複数のミラー要素２ａが配列される面と第２空間光変調器３の複数のミラー要素３ａが配列される面とがほぼ平行になるように、一対の空間光変調器２と３とを配置している。しかしながら、これに限定されることなく、一対の空間光変調器２と３との配置については様々な形態が可能である。

例えば、図３に示すように、第１空間光変調器２Ａがｘ方向に入射した光を−ｚ方向に反射（偏向）し、且つ第２空間光変調器３Ａが−ｚ方向に入射した光を−ｙ方向に反射するように、一対の空間光変調器２Ａと３Ａとを三次元的に配置することもできる。また、図４に示すように、第１空間光変調器２Ｂと第２空間光変調器３Ｂとの間の光路中に平面反射鏡４１を付設し、第１空間光変調器２Ｂを経て平面反射鏡４１に入射した光を第２空間光変調器３Ｂへ導くように、一対の空間光変調器２Ａと３Ａとを「く」の字状に配置することもできる。

また、上述の実施形態において、光源ＬＳからの光束を空間光変調ユニット（２，３）へ導く送光光学系１に、第２の空間光変調ユニットを組み込むことも可能である。図５に示す変形例にかかる送光光学系１Ａは、光源ＬＳから供給された光束を、適切な大きさおよび形状の断面を有する光束に変換する整形光学系１１を備えている。整形光学系１１を経た光束は、ビームスプリッター１２に入射する。

ビームスプリッター１２で反射されて照明光路の外部へ導かれた光束は、ディテクター１３に入射する。ディテクター１３の出力信号は、制御部ＣＲ１に供給される。ビームスプリッター１２を透過して照明光路に沿って導かれた光束は、第２の空間光変調ユニット中の第１空間光変調器１４および第２空間光変調器１５に順次入射する。第２の空間光変調ユニット（１４，１５）を経た光束は、送光光学系１Ａから射出されて、第１の空間光変調ユニット（２，３）中の第１空間光変調器２へ導かれる。

第２の空間光変調ユニット（１４，１５）は、第１の空間光変調ユニット（２，３）と同様の構成を有する。すなわち、第１空間光変調器１４は、二次元的に配列された複数のミラー要素１４ａと、制御部ＣＲ１からの指令にしたがって複数のミラー要素１４ａの姿勢を個別に制御駆動する駆動部１４ｂとを有する。第２空間光変調器１５は、二次元的に配列された複数のミラー要素１５ａと、制御部ＣＲ１からの指令にしたがって複数のミラー要素１５ａの姿勢を個別に制御駆動する駆動部１５ｂとを有する。第２空間光変調器１５の複数のミラー要素１５ａは、第１空間光変調器１４の複数のミラー要素１４ａと一対一対応の関係に配列されて個別に制御される。

第１空間光変調器１４では、制御部ＣＲ１からの制御信号に応じて作動する駆動部１４ｂの作用により、複数のミラー要素１４ａの姿勢がそれぞれ変化し、各ミラー要素１４ａがそれぞれ所定の向きに設定される。第１空間光変調器１４の複数のミラー要素１４ａによりそれぞれ所定の角度で反射された光は、第２空間光変調器１５に入射する。具体的には、第１空間光変調器１４の複数のミラー要素１４ａの各々を経た光束は、一対一対応の関係で、第２空間光変調器１５の複数のミラー要素１５ａの各々に入射する。

第２空間光変調器１５においても第１空間光変調器１４と同様に、制御部ＣＲ１からの制御信号に応じて作動する駆動部１５ｂの作用により、複数のミラー要素１５ａの姿勢がそれぞれ変化し、各ミラー要素１５ａがそれぞれ所定の向きに設定される。第２空間光変調器１５の複数のミラー要素１５ａによりそれぞれ所定の角度で反射された光は、複数のミラー要素１４ａと複数のミラー要素１５ａとの組合せなどに応じた所定の光強度分布を有する光束に変換されて、送光光学系１Ａから射出される。

図５の変形例にかかる送光光学系１Ａでは、ビームスプリッター１２およびディテクター１３は、光源ＬＳから第２の空間光変調ユニット（１４，１５）へ入射する光束の光強度分布を計測する分布計測部を構成している。また、制御部ＣＲ１は、分布計測部（１２，１３）の計測結果に基づいて第２の空間光変調ユニット（１４，１５）を制御する制御部を構成している。

こうして、送光光学系１Ａでは、分布計測部（１２，１３）が第２の空間光変調ユニット（１４，１５）へ入射する光束の光強度分布を計測し、制御部ＣＲ１が分布計測部（１２，１３）の計測結果に基づいて第２の空間光変調ユニット（１４，１５）中の各ミラー要素１４ａ，１５ａの姿勢を個別に制御することにより、上記入射光束を所望の光強度分布を有する光束に適宜変換して射出することができる。

一般に、ＡｒＦエキシマレーザ光源やＫｒＦエキシマレーザ光源から供給される光束は、周辺よりも中央において光強度の高い形態の光強度分布を有する。その結果、照明光路中に配置された光学部材では、特に入射光束のエネルギ密度の高い中央領域において光学材料が劣化し易い。また、光学面への物質の付着、光学面の光化学反応による損傷等に起因して、光学面の「曇り」という現象が発生し易い。

送光光学系１Ａでは、入射光束を所望の光強度分布、例えばほぼ均一な光強度分布を有する光束に変換して、第１の空間光変調ユニット（２，３）へ導くことができる。したがって、送光光学系１Ａよりも後側に配置された光学部材、特に送光光学系１Ａの直後に配置された第１の空間光変調ユニット（２，３）中の各ミラー要素２ａ，３ａの損傷、光学特性の劣化などを良好に抑えることができる。

なお、送光光学系１Ａ中の第２の空間光変調ユニット（１４，１５）では、第１空間光変調器１４と第２空間光変調器１５との間の光路中には光学部材が配置されていないが、これに限定されることなく、この光路中にリレー光学系などを配置することもできる。ただし、第１の空間光変調ユニット（２，３）の場合と同様に、第１空間光変調器１４の複数のミラー要素１４ａと第２空間光変調器１５の複数のミラー要素１５ａとの間の一対一対応の関係を設定し易くするには、上記光路中に光学部材を全く配置しないか、あるいはパワーを有する光学部材を配置しないことが望ましい。また、複数のミラー要素１４ａと１５ａとの間の一対一対応の関係を設定し易くするには、第１空間光変調器１４に対してほぼ平行光束を入射させることが望ましい。

また、送光光学系１Ａ中の第２の空間光変調ユニット（１４，１５）では、第１空間光変調器１４の複数のミラー要素１４ａが配列される面と第２空間光変調器１５の複数のミラー要素１５ａが配列される面とがほぼ平行になるように、一対の空間光変調器１４と１５とを配置している。しかしながら、第１の空間光変調ユニット（２，３）の場合と同様に、一対の空間光変調器１４と１５との配置については様々な形態が可能である。

なお、上述の説明では、二次元的に配列されて個別に制御される複数の光学要素を有する空間光変調器として、二次元的に配列された複数の反射面の向き（角度：傾き）を個別に制御可能な空間光変調器を用いている。しかしながら、これに限定されることなく、たとえば二次元的に配列された複数の反射面の高さ（位置）を個別に制御可能な空間光変調器を用いることもできる。このような空間光変調器としては、たとえば特開平６−２８１８６９号公報及びこれに対応する米国特許第５，３１２，５１３号公報、並びに特表２００４−５２０６１８号公報およびこれに対応する米国特許第６，８８５，４９３号公報の図１ｄに開示される空間光変調器を用いることができる。これらの空間光変調器では、二次元的な高さ分布を形成することで回折面と同様の作用を入射光に与えることができる。なお、上述した二次元的に配列された複数の反射面を持つ空間光変調器を、たとえば特表２００６−５１３４４２号公報およびこれに対応する米国特許第６，８９１，６５５号公報や、特表２００５−５２４１１２号公報およびこれに対応する米国特許公開第２００５／００９５７４９号公報の開示に従って変形しても良い。

また、上述の説明では、複数のミラー要素を有する反射型の空間光変調器を用いているが、これに限定されることなく、たとえば米国特許第５，２２９，８７２号公報に開示される透過型の空間光変調器を用いても良い。

また、上述の実施形態において、空間光変調器を用いて瞳強度分布を形成する際に、瞳強度分布計測装置で瞳強度分布を計測しつつ、この計測結果に応じて空間光変調器を制御してもよい。このような技術は、たとえば特開２００６−５４３２８号公報や特開２００３−２２９６７号公報およびこれに対応する米国特許公開第２００３／００３８２２５号公報に開示されている。

なお、上述の実施形態では、マスクの代わりに、所定の電子データに基づいて所定パターンを形成する可変パターン形成装置を用いることができる。このような可変パターン形成装置を用いれば、パターン面が縦置きでも同期精度に及ぼす影響を最低限にできる。なお、可変パターン形成装置としては、たとえば所定の電子データに基づいて駆動される複数の反射素子を含むＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）を用いることができる。ＤＭＤを用いた露光装置は、例えば特開２００４−３０４１３５号公報、国際特許公開第２００６／０８０２８５号パンフレットに開示されている。また、ＤＭＤのような非発光型の反射型空間光変調器以外に、透過型空間光変調器を用いても良く、自発光型の画像表示素子を用いても良い。なお、パターン面が横置きの場合であっても可変パターン形成装置を用いても良い。

上述の実施形態の露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。

次に、上述の実施形態にかかる露光装置を用いたデバイス製造方法について説明する。図６は、半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。図６に示すように、半導体デバイスの製造工程では、半導体デバイスの基板となるウェハＷに金属膜を蒸着し（ステップＳ４０）、この蒸着した金属膜上に感光性材料であるフォトレジストを塗布する（ステップＳ４２）。つづいて、上述の実施形態の投影露光装置を用い、マスク（レチクル）Ｍに形成されたパターンをウェハＷ上の各ショット領域に転写し（ステップＳ４４：露光工程）、この転写が終了したウェハＷの現像、つまりパターンが転写されたフォトレジストの現像を行う（ステップＳ４６：現像工程）。その後、ステップＳ４６によってウェハＷの表面に生成されたレジストパターンをマスクとし、ウェハＷの表面に対してエッチング等の加工を行う（ステップＳ４８：加工工程）。

ここで、レジストパターンとは、上述の実施形態の投影露光装置によって転写されたパターンに対応する形状の凹凸が生成されたフォトレジスト層であって、その凹部がフォトレジスト層を貫通しているものである。ステップＳ４８では、このレジストパターンを介してウェハＷの表面の加工を行う。ステップＳ４８で行われる加工には、例えばウェハＷの表面のエッチングまたは金属膜等の成膜の少なくとも一方が含まれる。なお、ステップＳ４４では、上述の実施形態の投影露光装置は、フォトレジストが塗布されたウェハＷを、感光性基板つまりプレートＰとしてパターンの転写を行う。

図７は、液晶表示素子等の液晶デバイスの製造工程を示すフローチャートである。図７に示すように、液晶デバイスの製造工程では、パターン形成工程（ステップＳ５０）、カラーフィルタ形成工程（ステップＳ５２）、セル組立工程（ステップＳ５４）およびモジュール組立工程（ステップＳ５６）を順次行う。

ステップＳ５０のパターン形成工程では、プレートＰとしてフォトレジストが塗布されたガラス基板上に、上述の実施形態の投影露光装置を用いて回路パターンおよび電極パターン等の所定のパターンを形成する。このパターン形成工程には、上述の実施形態の投影露光装置を用いてフォトレジスト層にパターンを転写する露光工程と、パターンが転写されたプレートＰの現像、つまりガラス基板上のフォトレジスト層の現像を行い、パターンに対応する形状のフォトレジスト層を生成する現像工程と、この現像されたフォトレジスト層を介してガラス基板の表面を加工する加工工程とが含まれている。

ステップＳ５２のカラーフィルタ形成工程では、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）に対応する３つのドットの組をマトリックス状に多数配列するか、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルタの組を水平走査方向に複数配列したカラーフィルタを形成する。

ステップＳ５４のセル組立工程では、ステップＳ５０によって所定パターンが形成されたガラス基板と、ステップＳ５２によって形成されたカラーフィルタとを用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。具体的には、例えばガラス基板とカラーフィルタとの間に液晶を注入することで液晶パネルを形成する。ステップＳ５６のモジュール組立工程では、ステップＳ５４によって組み立てられた液晶パネルに対し、この液晶パネルの表示動作を行わせる電気回路およびバックライト等の各種部品を取り付ける。

また、本発明は、半導体デバイス製造用の露光装置への適用に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、及びＤＮＡチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク（フォトマスク、レチクル等）をフォトリソグラフィ工程を用いて製造する際の、露光工程（露光装置）にも適用することができる。

なお、上述の実施形態では、露光光としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長：１９３ｎｍ）やＫｒＦエキシマレーザ光（波長：２４８ｎｍ）を用いているが、これに限定されることなく、他の適当なレーザ光源、たとえば波長１５７ｎｍのレーザ光を供給するＦ₂レーザ光源などに対して本発明を適用することもできる。

また、上述の実施形態では、露光装置においてマスクを照明する照明光学装置に対して本発明を適用しているが、これに限定されることなく、マスク以外の被照射面を照明する一般的な照明光学装置に対して本発明を適用することもできる。

本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。 マイクロフライアイレンズの後側焦点面に形成される輪帯状の瞳強度分布を模式的に示す図である。 一対の空間光変調器の別の配置例を概略的に示す図である。 一対の空間光変調器のさらに別の配置例を概略的に示す図である。 第２の空間光変調ユニットを組み込んだ送光光学系の内部構成を概略的に示す図である。 半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。 液晶表示素子等の液晶デバイスの製造工程を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 送光光学系
２，３ 空間光変調器
２ａ，３ａ 空間光変調器の複数のミラー要素
５ 集光光学系（フーリエ変換レンズ）
７ マイクロフライアイレンズ
８ コンデンサー光学系
９ マスクブラインド
１０ 結像光学系
ＬＳ 光源
ＣＲ 制御部
Ｍ マスク
ＰＬ 投影光学系
Ｗ ウェハ

Claims (13)

1. 照明光学装置の光路中に配置されて、光の入射順に第１空間光変調器と第２空間光変調器とを備える空間光変調ユニットであって、
   前記第１空間光変調器は、二次元的に配列されて個別に制御される複数の第１光学要素を有し、
   前記第２空間光変調器は、前記複数の第１光学要素のそれぞれと対応付けられて配列されて個別に制御される複数の第２光学要素を有することを特徴とする空間光変調ユニット。
2. 前記複数の第２光学要素は、前記複数の第１光学要素と一対一対応の関係に配列されることを特徴とする請求項１に記載の空間光変調ユニット。
3. 前記第１空間光変調器は、二次元的に配列された複数の第１ミラー要素と、該複数の第１ミラー要素の姿勢を個別に制御駆動する第１駆動部とを有し、
   前記第２空間光変調器は、二次元的に配列された複数の第２ミラー要素と、該複数の第２ミラー要素の姿勢を個別に制御駆動する第２駆動部とを有することを特徴とする請求項１または２に記載の空間光変調ユニット。
4. 前記第１駆動部は、前記複数の第１ミラー要素の各々を経た光束が一対一対応の関係で前記複数の第２ミラー要素の各々に入射するように前記複数の第１ミラー要素の向きを連続的に変化させ、
   前記第２駆動部は、前記複数の第２ミラー要素の向きを連続的に変化させることを特徴とする請求項３に記載の空間光変調ユニット。
5. 前記第１空間光変調器と前記第２空間光変調器との間の光路中には、パワーを有する光学部材が配置されていないことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の空間光変調ユニット。
6. 前記第１空間光変調器の前記複数の第１光学要素が配列される面と、前記第２空間光変調器の前記複数の第２光学要素が配列される面とはほぼ平行であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の空間光変調ユニット。
7. 前記第１空間光変調器に対してほぼ平行光束を供給する光源と組み合わせて使用されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の空間光変調ユニット。
8. 光源からの光に基づいて被照射面を照明する照明光学装置において、
   請求項１乃至７のいずれか１項に記載の空間光変調ユニットと、
   前記第１空間光変調器および前記第２空間光変調器を介した光束に基づいて、前記照明光学装置の照明瞳に所定の光強度分布を形成する分布形成光学系とを備えていることを特徴とする照明光学装置。
9. 前記分布形成光学系は、オプティカルインテグレータと、該オプティカルインテグレータと前記空間光変調ユニットとの間の光路中に配置された集光光学系とを有することを特徴とする請求項８に記載の照明光学装置。
10. 前記光源からの光束を前記空間光変調ユニットへ導く送光光学系をさらに備え、
    前記送光光学系は、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の第２の空間光変調ユニットを有することを特徴とする請求項８または９に記載の照明光学装置。
11. 前記光源から前記第２の空間光変調ユニットへ入射する光束の光強度分布を計測する分布計測部と、該分布計測部の計測結果に基づいて前記第２の空間光変調ユニットを制御する制御部とをさらに備えていることを特徴とする請求項１０に記載の照明光学装置。
12. 所定のパターンを照明するための請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の照明光学装置を備え、前記所定のパターンを感光性基板に露光することを特徴とする露光装置。
13. 請求項１２に記載の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、
    前記パターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記パターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成する現像工程と、
    前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工する加工工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法。

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