JP2010258117A - 照明光学系、露光装置、およびデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 所要の機能を所要期間に亘って安定的に発揮することのできる照明光学系。
【解決手段】 光源からの光に基づいて被照射面を照明する照明光学系は、入射した光に空間的な光変調をそれぞれ付与して射出する第１空間光変調器および第２空間光変調器と、第１空間光変調器を経た第１光束（Ｌ１０）および第２空間光変調器を経た第２光束（Ｌ２０）をそれぞれ後続の光学系に向かって偏向する第１偏向面および第２偏向面と、第１偏向面および第２偏向面と後続の光学系との間の光路中に配置されて、第１光束と第２光束とを互いに近づけるために第１光束および第２光束のうちの少なくとも一方の光束を光軸を横切る方向（Ｚ方向）へシフトさせる光束シフト部材（５；５ａ，５ｂ）とを備えている。
【選択図】 図９

Description

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

この種の典型的な露光装置においては、光源から射出された光束が、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、「照明瞳輝度分布」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。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照明瞳輝度分布（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系が提案されている（特許文献１を参照）。特許文献１に開示された照明光学系では、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ミラー要素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、ひいては所望の照明瞳輝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系では、可動マルチミラーを用いているので、照明瞳輝度分布の形状および大きさの変更に関する自由度は高い。しかしながら、この照明光学系に用いられて照明瞳輝度分布を形成する空間光変調ユニットでは、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、ミラー要素の反射面に入射する光の単位面積当たりのエネルギーが比較的大きくなる。その結果、光照射に起因してミラー要素の反射率が経時的に低下し易く、ひいては照明光学系が所要の機能を所要期間に亘って安定的に発揮することが困難になる。

一方、ミラー要素の反射面に入射する光の単位面積当たりのエネルギーを小さく抑えるために空間光変調ユニットへの入射光束の断面を大きくすると、二次元的に配置された多数のミラー要素が占める反射領域の全体面積が大きくなり、空間光変調器が大型化する。空間光変調器の大型化は、空間光変調器の入射側および射出側の光学系（レンズ、プリズム、ミラーなど）の大型化を招き、ひいては空間光変調ユニットの大型化およびコストアップを招いてしまう。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、所要の機能を所要期間に亘って安定的に発揮することのできる照明光学系を提供することを目的とする。また、本発明は、所要の機能を所要期間に亘って安定的に発揮することのできる照明光学系を用いて、良好な露光を所要期間に亘って安定的に行うことのできる露光装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、光源からの光に基づいて被照射面を照明する照明光学系において、
入射した光に空間的な光変調を付与して射出する第１空間光変調器と、
入射した光に空間的な光変調を付与して射出する第２空間光変調器と、
前記第１空間光変調器を経た第１光束を後続の光学系に向かって偏向する第１偏向面と、
前記第２空間光変調器を経た第２光束を前記後続の光学系に向かって偏向する第２偏向面と、
前記第１偏向面および前記第２偏向面と前記後続の光学系との間の光路中に配置されて、前記第１光束と前記第２光束とを互いに近づけるために前記第１光束および前記第２光束のうちの少なくとも一方の光束を光軸を横切る方向へシフトさせる光束シフト部材とを備えていることを特徴とする照明光学系を提供する。

本発明の第２形態では、所定のパターンを照明するための第１形態の照明光学系を備え、前記所定のパターンを感光性基板に露光することを特徴とする露光装置を提供する。

本発明の第３形態では、第２形態の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、
前記所定のパターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成する現像工程と、
前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工する加工工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法を提供する。

本発明では、空間光変調ユニットが一対の空間光変調器を備えているので、空間光変調器を単体で使用する場合に比して、空間光変調器に入射する光の単位面積当たりのエネルギーが小さく抑えられる。具体的には、複数のミラー要素を有する一対の反射型の空間光変調器を用いる場合、ミラー要素の反射面に入射する光の単位面積当たりのエネルギーが小さく抑えられる。その結果、空間光変調ユニットでは、長期間に亘って光照射を受けてもミラー要素の反射率が低下しにくく、所要の機能を所要期間に亘って安定的に発揮することができる。

したがって、本発明の照明光学系では、所要の機能を安定的に発揮する空間光変調ユニットを用いて、照明瞳輝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とともに、所要の機能を所要期間に亘って安定的に発揮することができる。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とともに所要の機能を所要期間に亘って安定的に発揮する照明光学系を用いて、転写すべきパターンの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所要期間に亘って安定的に行うことができ、ひいては良好なデバイスを製造することができる。

また、本発明の照明光学系では、光束シフト部材の作用により、第１空間光変調器を経た第１光束および第２空間光変調器を経た第２光束のうちの少なくとも一方の光束を光軸を横切る方向へシフトさせて、第１光束と第２光束とを光路中の所定位置において互いに近づけることができる。その結果、後続の光学系の有効径を小さく抑え、ひいては照明光学系の小型化を図ることができる。

本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。 本実施形態にかかる空間光変調ユニットの内部構成を概略的に示す図である。 シリンドリカルマイクロフライアイレンズの構成を概略的に示す斜視図である。 図２の空間光変調ユニットの要部構成を概略的に示す図である。 図４の空間光変調器の部分斜視図である。 本実施形態においてアフォーカルレンズの瞳面に形成される４極状の光強度分布を模式的に示す図である。 光束シフト部材を付設しない場合に第１空間光変調器を経た第１光束と第２空間光変調器を経た第２光束とが比較的大きな間隔を隔てて所定面の位置を通過する様子を示す図である。 光束シフト部材を付設しない場合に第１空間光変調器を経た第１光束と第２空間光変調器を経た第２光束とが所定面の位置において比較的大きな間隔を隔てる理由を説明する図である。 本実施形態にかかる光束シフト部材の構成を概略的に示す図である。 変形例にかかる光束シフト部材の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。

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２は、本実施形態にかかる空間光変調ユニットの内部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の転写面（露光面）の法線方向に沿ってＺ軸を、ウェハＷの転写面内において図１の紙面に平行な方向にＹ軸を、ウェハＷの転写面内において図１の紙面に垂直な方向にＸ軸をそれぞれ設定している。

図１を参照すると、本実施形態の露光装置では、光源１から露光光（照明光）が供給される。光源１として、たとえば１９３ｎｍの波長の光を供給するＡｒＦエキシマレーザ光源や２４８ｎｍの波長の光を供給するＫｒＦエキシマレーザ光源などを用いることができる。光源１から射出された光は、整形光学系２により所要の断面形状の光束に拡大された後、空間光変調ユニット３に入射する。空間光変調ユニット３は、図２に示すように、一対の空間光変調器３ａおよび３ｂと、一対の三角プリズム３ｃおよび３ｄとを備えている。空間光変調ユニット３の具体的な構成および作用については後述する。

再び図１を参照すると、空間光変調ユニット３から射出された光は、アフォーカルレンズ４に入射する。アフォーカルレンズ４は、前側レンズ群４ａと後側レンズ群４ｂとからなるアフォーカル系（無焦点光学系）であって、前側レンズ群４ａの焦点位置と空間光変調ユニット３中の第１空間光変調器３ａの位置および第２空間光変調器３ｂの位置とがほぼ一致し、且つ後側レンズ群４ｂの焦点位置と図中破線で示す所定面ＩＰの位置とがほぼ一致するように設定されている。所定面ＩＰの直前の位置、すなわち第１空間光変調器３ａおよび第２空間光変調器３ｂと光学的にほぼ共役な位置には、光束シフト部材５が配置されている。光束シフト部材５の具体的な構成および作用については後述する。

第１空間光変調器３ａを介した光は、アフォーカルレンズ４の瞳面（図２において参照符号４ｃで示す位置）に、例えば光軸ＡＸを中心としてＺ方向に間隔を隔てた２つの円形状の光強度分布からなるＺ方向２極状の光強度分布を形成した後、２極状の角度分布でアフォーカルレンズ４から射出される。一方、第２空間光変調器３ｂを介した光は、アフォーカルレンズ４の瞳面に、例えば光軸ＡＸを中心としてＸ方向に間隔を隔てた２つの円形状の光強度分布からなるＸ方向２極状の光強度分布を形成した後、２極状の角度分布でアフォーカルレンズ４から射出される。

アフォーカルレンズ４の瞳面の位置またはその近傍の位置には、円錐アキシコン系６が配置されている。円錐アキシコン系６の構成および作用については後述する。アフォーカルレンズ４を介した光束は、σ値（σ値＝照明光学系のマスク側開口数／投影光学系のマスク側開口数）可変用のズームレンズ７を介して、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ８に入射する。

シリンドリカルマイクロフライアイレンズ８は、図３に示すように、光源側に配置された第１フライアイ部材８ａとマスク側に配置された第２フライアイ部材８ｂとから構成されている。第１フライアイ部材８ａの光源側の面および第２フライアイ部材８ｂの光源側の面には、Ｘ方向に並んで配列されたシリンドリカルレンズ群８ａａおよび８ｂａがそれぞれピッチｐ１で形成されている。第１フライアイ部材８ａのマスク側の面および第２フライアイ部材８ｂのマスク側の面には、Ｚ方向に並んで配列されたシリンドリカルレンズ群８ａｂおよび８ｂｂがそれぞれピッチｐ２（ｐ２＞ｐ１）で形成されている。

シリンドリカルマイクロフライアイレンズ８のＸ方向に関する屈折作用（すなわちＸＹ平面に関する屈折作用）に着目すると、光軸ＡＸに沿って入射した平行光束は、第１フライアイ部材８ａの光源側に形成されたシリンドリカルレンズ群８ａａによってＸ方向に沿ってピッチｐ１で波面分割され、その屈折面で集光作用を受けた後、第２フライアイ部材８ｂの光源側に形成されたシリンドリカルレンズ群８ｂａのうちの対応するシリンドリカルレンズの屈折面で集光作用を受け、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ８の後側焦点面上に集光する。

シリンドリカルマイクロフライアイレンズ８のＺ方向に関する屈折作用（すなわちＹＺ平面に関する屈折作用）に着目すると、光軸ＡＸに沿って入射した平行光束は、第１フライアイ部材８ａのマスク側に形成されたシリンドリカルレンズ群８ａｂによってＺ方向に沿ってピッチｐ２で波面分割され、その屈折面で集光作用を受けた後、第２フライアイ部材８ｂのマスク側に形成されたシリンドリカルレンズ群８ｂｂのうちの対応するシリンドリカルレンズの屈折面で集光作用を受け、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ８の後側焦点面上に集光する。

このように、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ８は、シリンドリカルレンズ群が両側面に配置された第１フライアイ部材８ａと第２フライアイ部材８ｂとにより構成されているが、Ｘ方向にｐ１のサイズを有しＺ方向にｐ２のサイズを有する多数の矩形状の微小屈折面が縦横に且つ稠密に一体形成されたマイクロフライアイレンズと同様の光学的機能を発揮する。シリンドリカルマイクロフライアイレンズ８では、微小屈折面の面形状のばらつきに起因する歪曲収差の変化を小さく抑え、たとえばエッチング加工により一体的に形成される多数の微小屈折面の製造誤差が照度分布に与える影響を小さく抑えることができる。このようなシリンドリカルマイクロフライアイレンズとしては、たとえば米国特許第６，９１３，３７３号および第７，３７９，１６０号、米国特許公開第２００８／００７４６３１号、第２００８／０２２５２５６号および第２００８／０２２５２５７号、並びに国際特許公開第ＷＯ２００８／１２６５７０号公報を参照することができる。

所定面ＩＰの位置はズームレンズ７の前側焦点位置の近傍に配置され、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ８の入射面はズームレンズ７の後側焦点位置の近傍に配置されている。換言すると、ズームレンズ７は、所定面ＩＰとシリンドリカルマイクロフライアイレンズ８の入射面とを実質的にフーリエ変換の関係に配置し、ひいてはアフォーカルレンズ４の瞳面とシリンドリカルマイクロフライアイレンズ８の入射面とを光学的にほぼ共役に配置している。

したがって、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ８の入射面上には、アフォーカルレンズ４の瞳面と同様に、たとえば光軸ＡＸを中心としてＺ方向に間隔を隔てた２つの円形状の光強度分布と光軸ＡＸを中心としてＸ方向に間隔を隔てた２つの円形状の光強度分布とからなる４極状の照野が形成される。この４極状の照野の全体形状は、ズームレンズ７の焦点距離に依存して相似的に変化する。シリンドリカルマイクロフライアイレンズ８における波面分割単位としての矩形状の微小屈折面は、マスクＭ上において形成すべき照野の形状（ひいてはウェハＷ上において形成すべき露光領域の形状）と相似な矩形状である。

シリンドリカルマイクロフライアイレンズ８に入射した光束は二次元的に分割され、その後側焦点面またはその近傍（ひいては照明瞳）には、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を中心としてＺ方向に間隔を隔てた２つの円形状の実質的な面光源と光軸ＡＸを中心としてＸ方向に間隔を隔てた２つの円形状の実質的な面光源とからなる４極状の二次光源（４極状の照明瞳輝度分布）が形成される。シリンドリカルマイクロフライアイレンズ８の後側焦点面またはその近傍に形成された二次光源からの光束は、その近傍に配置された開口絞り９に入射する。

開口絞り９は、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ８の後側焦点面またはその近傍に形成される４極状の二次光源に対応した４極状の開口部（光透過部）を有する。開口絞り９は、照明光路に対して挿脱自在に構成され、且つ大きさおよび形状の異なる開口部を有する複数の開口絞りと切り換え可能に構成されている。開口絞りの切り換え方式として、たとえば周知のターレット方式やスライド方式などを用いることができる。開口絞り９は、後述する投影光学系ＰＬの入射瞳面と光学的にほぼ共役な位置に配置され、二次光源の照明に寄与する範囲を規定する。

開口絞り９により制限された二次光源からの光は、コンデンサー光学系１０を介して、マスクブラインド１１を重畳的に照明する。こうして、照明視野絞りとしてのマスクブラインド１１には、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ８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。マスクブラインド１１の矩形状の開口部（光透過部）を介した光束は、結像光学系１２の集光作用を受けた後、所定のパターンが形成されたマスクＭを重畳的に照明する。すなわち、結像光学系１２は、マスクブラインド１１の矩形状開口部の像をマスクＭ上に形成することになる。

マスクステージＭＳ上に保持されたマスクＭを透過した光束は、投影光学系ＰＬを介して、ウェハステージＷＳ上に保持されたウェハ（感光性基板）Ｗ上にマスクパターンの像を形成する。こうして、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと直交する平面（ＸＹ平面）内においてウェハステージＷＳを二次元的に駆動制御しながら、ひいてはウェハ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のパターンが順次露光される。

円錐アキシコン系６は、光源側から順に、光源側に平面を向け且つマスク側に凹円錐状の屈折面を向けた第１プリズム部材６ａと、マスク側に平面を向け且つ光源側に凸円錐状の屈折面を向けた第２プリズム部材６ｂとから構成されている。そして、第１プリズム部材６ａの凹円錐状の屈折面と第２プリズム部材６ｂの凸円錐状の屈折面とは、互いに当接可能なように相補的に形成されている。また、第１プリズム部材６ａおよび第２プリズム部材６ｂのうち少なくとも一方の部材が光軸ＡＸに沿って移動可能に構成され、第１プリズム部材６ａの凹円錐状の屈折面と第２プリズム部材６ｂの凸円錐状の屈折面との間隔が可変に構成されている。以下、理解を容易にするために、４極状または輪帯状の二次光源に着目して、円錐アキシコン系６の作用およびズームレンズ７の作用を説明する。

第１プリズム部材６ａの凹円錐状屈折面と第２プリズム部材６ｂの凸円錐状屈折面とが互いに当接している状態では、円錐アキシコン系６は平行平面板として機能し、形成される４極状または輪帯状の二次光源に及ぼす影響はない。しかしながら、第１プリズム部材６ａの凹円錐状屈折面と第２プリズム部材６ｂの凸円錐状屈折面とを離間させると、４極状または輪帯状の二次光源の幅（４極状の二次光源に外接する円の直径（外径）と内接する円の直径（内径）との差の１／２；輪帯状の二次光源の外径と内径との差の１／２）を一定に保ちつつ、４極状または輪帯状の二次光源の外径（内径）が変化する。すなわち、４極状または輪帯状の二次光源の輪帯比（内径／外径）および大きさ（外径）が変化する。

ズームレンズ７は、４極状または輪帯状の二次光源の全体形状を相似的（等方的）に拡大または縮小する機能を有する。たとえば、ズームレンズ７の焦点距離を最小値から所定の値へ拡大させることにより、４極状または輪帯状の二次光源の全体形状が相似的に拡大される。換言すると、ズームレンズ７の作用により、４極状または輪帯状の二次光源の輪帯比が変化することなく、その幅および大きさ（外径）がともに変化する。このように、円錐アキシコン系６およびズームレンズ７の作用により、４極状または輪帯状の二次光源の輪帯比と大きさ（外径）とを制御することができる。

空間光変調ユニット３では、図２に示すように、整形光学系２を介した光源１からの光束、例えば光軸ＡＸを中心としてＸ方向に細長い矩形状の断面を有するほぼ平行光束が、三角プリズム３ｃに入射する。三角プリズム３ｃは、例えば蛍石のような光学材料により形成され、ＹＺ平面に沿った断面が三角形状で、全体としてＸ方向に延びる三角柱状の形態を有する。また、三角プリズム３ｃの三角形状の断面において、光の入射側（図２中左側）に向いた頂角が鋭角で、この頂角に対応する稜線は光軸ＡＸを通ってＸ方向に延びている。

三角プリズム３ｃの側面３ｃａは入射した光を第１空間光変調器３ａの本体３ａａに向かって反射する偏向面として機能し、側面３ｃｂは入射した光を第２空間光変調器３ｂの本体３ｂａに向かって反射する偏向面として機能する。そして、三角プリズム３ｃは、偏向面３ｃａと３ｃｂとの稜線に沿って入射光を２つの光に分割する。換言すれば、三角プリズム３ｃは、入射した光を第１空間光変調器３ａに向かって偏向する偏向面３ｃａと、入射した光を第２空間光変調器３ｂに向かって偏向する偏向面３ｃｂとを有し、偏向面３ｃａと３ｃｂとの稜線に沿って入射光を第１の光と第２の光とに分割する分割導光部材を構成している。ここで、偏向面３ｃａ，３ｃｂの表面には反射膜が形成される。反射膜としては、アルミニウム等の金属膜や誘電体多層膜などを用いることができる。

三角プリズム３ｃにより分割された２つの光のうちの第１の光は、第１空間光変調器３ａを経て、三角プリズム３ｄの側面３ｄａで反射され、空間光変調ユニット３から射出された後、前側レンズ群４ａを介して、アフォーカルレンズ４の瞳面４ｃに達する。一方、三角プリズム３ｃにより分割された２つの光のうちの第２の光は、第２空間光変調器３ｂを経て、三角プリズム３ｄの側面３ｄｂで反射され、空間光変調ユニット３から射出された後、前側レンズ群４ａを介して瞳面４ｃに達する。アフォーカルレンズ４の前側レンズ群４ａは、第１空間光変調器３ａを介した第１光束と第２空間光変調器３ｂを介した第２光束とを瞳面４ｃで重ね合わせる。

三角プリズム３ｄは、三角プリズム３ｃと同様に、例えば蛍石のような光学材料により形成され、ＹＺ平面に沿った断面が三角形状で、全体としてＸ方向に延びる三角柱状の形態を有する。また、三角プリズム３ｄの三角形状の断面において、光の射出側（図２中右側）に向いた頂角が鋭角で、この頂角に対応する稜線は光軸ＡＸを通ってＸ方向に延びている。三角プリズム３ｄの側面３ｄａは第１空間光変調器３ａを経た第１光束を後続の前側レンズ群４ａに向かって反射する偏向面として機能し、側面３ｄｂは第２空間光変調器３ｂを経た第２光束を後続の前側レンズ群４ａに向かって反射する偏向面として機能する。ここで、偏向面３ｄａ，３ｄｂの表面には反射膜が形成される。反射膜としては、アルミニウム等の金属膜や誘電体多層膜などを用いることができる。

なお、三角プリズム３ｃ，３ｄを形成する光学材料は、蛍石に限定されることなく、光源１が供給する光の波長などに応じて、石英ガラスであっても良くその他の光学材料であっても良い。また、三角プリズム３ｃ，３ｄは光学材料に限定されることなく、アルミニウムやステンレス等の金属材料で形成されていても良い。なお、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）で三角プリズム３ｃ，３ｄを形成しても良い。また、図２には三角プリズム３ｃと３ｄとを別の光学ブロックとして形成した例を示しているが、三角プリズム３ｃと３ｄとを１つの光学ブロックで一体的に形成しても良い。

以下、説明の理解を容易にするために、偏向面３ｃａ、第１空間光変調器３ａおよび偏向面３ｄａとからなる第１光学ユニットと、偏向面３ｃｂ、第２空間光変調器３ｂおよび偏向面３ｄｂとからなる第２光学ユニットとは、互いに同じ構成を有し、光軸ＡＸを含んでＸＹ平面に平行な面に関して対称に配置されているものとする。すなわち、三角プリズム３ｃは光軸ＡＸを含んでＸＹ平面に平行な面に関して対称な一対の側面３ｃａおよび３ｃｂを有し、三角プリズム３ｄは光軸ＡＸを含んでＸＹ平面に平行な面に関して対称な一対の側面３ｄａおよび３ｄｂを有するものとする。

したがって、第２光学ユニット（３ｃｂ，３ｂ，３ｄｂ）について第１光学ユニット（３ｃａ，３ａ，３ｄａ）と重複する説明を省略し、第１光学ユニット（３ｃａ，３ａ，３ｄａ）に着目して、空間光変調ユニット３の具体的な構成および作用を説明する。第１光学ユニット（３ｃａ，３ａ，３ｄａ）中の空間光変調器３ａは、図４に示すように、二次元的に配列された複数のミラー要素ＳＥを有する本体３ａａと、複数のミラー要素ＳＥの姿勢を個別に制御駆動する駆動部３ａｂとにより構成されている。

三角プリズム３ｃの偏向面（側面）３ｃａは入射した光を空間光変調器３ａに向かって反射し、空間光変調器３ａは偏向面３ｃａを経て入射した光を反射する。三角プリズム３ｄの偏向面（側面）３ｄａは、空間光変調器３ａを経て入射した光を反射して、アフォーカルレンズ４の前側レンズ群４ａへ導く。図４では、説明の理解を容易にするために、前側レンズ群４ａよりも後側において第１光束の光路を直線状に展開している。また、図４では、三角プリズム３ｃおよび３ｄの本体の図示を省略し、その偏向面３ｃａおよび３ｄａだけを示している。

空間光変調器３ａは、偏向面３ｃａを経て入射した光に対して、その入射位置に応じた空間的な変調を付与して射出する。空間光変調器３ａの本体３ａａは、図５に示すように、二次元的に配列された複数の微小なミラー要素（光学要素）ＳＥを備えている。説明および図示を簡単にするために、図４および図５では空間光変調器３ａが４×４＝１６個のミラー要素ＳＥを備える構成例を示しているが、実際には１６個よりもはるかに多数のミラー要素ＳＥを備えている。

図４を参照すると、光軸ＡＸと平行な方向に沿って三角プリズム３ｃの偏向面３ｃａに入射する光線群のうち、光線Ｌ１は複数のミラー要素ＳＥのうちのミラー要素ＳＥａに、光線Ｌ２はミラー要素ＳＥａとは異なるミラー要素ＳＥｂにそれぞれ入射する。同様に、光線Ｌ３はミラー要素ＳＥａ，ＳＥｂとは異なるミラー要素ＳＥｃに、光線Ｌ４はミラー要素ＳＥａ〜ＳＥｃとは異なるミラー要素ＳＥｄにそれぞれ入射する。ミラー要素ＳＥａ〜ＳＥｄは、その位置に応じて設定された空間的な変調を光Ｌ１〜Ｌ４に与える。

空間光変調器３ａでは、すべてのミラー要素ＳＥの反射面がＸＹ平面に平行に設定された基準の状態（以下、「基準状態」という）において、光軸ＡＸと平行な方向に沿って偏向面３ｃａへ入射した光線が、空間光変調器３ａを経た後に、偏向面３ｄａにより光軸ＡＸと平行な方向に向かって反射されるように構成されている。換言すれば、偏向面３ｄａからの射出光の基準状態での進行方向および偏向面３ｄｂからの射出光の基準状態での進行方向は、光軸ＡＸと平行である。この構成により、空間光変調ユニット３の上流と下流とで光路が同軸（場合によっては平行）になるので、例えば照明瞳輝度分布の形成のために回折光学素子を用いる従来の照明光学系と光学系を共用することができる。

空間光変調器３ａの複数のミラー要素ＳＥが配列される面は、アフォーカルレンズ４の前側レンズ群４ａの焦点位置またはその近傍に位置決めされている。したがって、空間光変調器３ａの複数のミラー要素ＳＥａ〜ＳＥｄによって反射されて所定の角度分布が与えられた光は、アフォーカルレンズ４の瞳面４ｃに所定の光強度分布ＳＰ１〜ＳＰ４を形成する。すなわち、前側レンズ群４ａは、空間光変調器３ａの複数のミラー要素ＳＥａ〜ＳＥｄが射出光に与える角度を、空間光変調器３ａの遠視野領域（フラウンホーファー回折領域）である面４ｃ上での位置に変換している。

図１を参照すると、アフォーカルレンズ４の瞳面４ｃ（図１では不図示）と光学的に共役な位置またはその近傍に、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ８の入射面が位置決めされている。したがって、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ８が形成する二次光源の光強度分布（輝度分布）は、空間光変調器３ａおよびアフォーカルレンズ４の前側レンズ群４ａが瞳面４ｃに形成する光強度分布ＳＰ１〜ＳＰ４に応じた分布となる。空間光変調器３ａは、図５に示すように、平面形状の反射面を上面にした状態で１つの平面に沿って規則的に且つ二次元的に配列された多数の微小な反射素子であるミラー要素ＳＥを含む可動マルチミラーである。

各ミラー要素ＳＥは可動であり、その反射面の傾き、すなわち反射面の傾斜角および傾斜方向は、制御部（不図示）からの指令にしたがって作動する駆動部３ａｂの作用により独立に制御される。各ミラー要素ＳＥは、その反射面に平行な二方向であって互いに直交する二方向（Ｘ方向およびＹ方向）を回転軸として、所望の回転角度だけ連続的或いは離散的に回転することができる。すなわち、各ミラー要素ＳＥの反射面の傾斜を二次元的に制御することが可能である。

なお、各ミラー要素ＳＥの反射面を離散的に回転させる場合、回転角を複数の状態（例えば、・・・、−２．５度、−２．０度、・・・０度、＋０．５度・・・＋２．５度、・・・）で切り換え制御するのが良い。図５には外形が正方形状のミラー要素ＳＥを示しているが、ミラー要素ＳＥの外形形状は正方形に限定されない。ただし、光利用効率の観点から、ミラー要素ＳＥの隙間が少なくなるように配列可能な形状（最密充填可能な形状）とすることができる。また、光利用効率の観点から、隣り合う２つのミラー要素ＳＥの間隔を必要最小限に抑えることができる。

本実施形態では、空間光変調器３ａ，３ｂ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ＳＥ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ＳＥ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。

こうして、第１空間光変調器３ａでは、制御部からの制御信号に応じて作動する駆動部３ａｂの作用により、複数のミラー要素ＳＥの姿勢がそれぞれ変化し、各ミラー要素ＳＥがそれぞれ所定の向きに設定される。第１空間光変調器３ａの複数のミラー要素ＳＥによりそれぞれ所定の角度で反射された光は、図６に示すように、アフォーカルレンズ４の瞳面に、例えば光軸ＡＸを中心としてＺ方向に間隔を隔てた２つの円形状の光強度分布４１ａおよび４１ｂを形成する。

同様に、第２空間光変調器３ｂでは、制御部からの制御信号に応じて作動する駆動部３ｂｂの作用により、本体３ｂａの複数のミラー要素ＳＥの姿勢がそれぞれ変化し、各ミラー要素ＳＥがそれぞれ所定の向きに設定される。第２空間光変調器３ｂの複数のミラー要素ＳＥによりそれぞれ所定の角度で反射された光は、図６に示すように、アフォーカルレンズ４の瞳面に、例えば光軸ＡＸを中心としてＸ方向に間隔を隔てた２つの円形状の光強度分布４１ｃおよび４１ｄを形成する。

アフォーカルレンズ４の瞳面に４極状の光強度分布４１を形成した光は、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ８の入射面、およびシリンドリカルマイクロフライアイレンズ８の後側焦点面またはその近傍の照明瞳（開口絞り９が配置されている位置）に、光強度分布４１ａ〜４１ｄに対応する４極状の光強度分布を形成する。さらに、開口絞り９と光学的に共役な別の照明瞳位置、すなわち結像光学系１２の瞳位置および投影光学系ＰＬの瞳位置（開口絞りＡＳが配置されている位置）にも、光強度分布４１ａ〜４１ｄに対応する４極状の光強度分布が形成される。

すなわち、アフォーカルレンズ４、ズームレンズ７、およびシリンドリカルマイクロフライアイレンズ８は、第１空間光変調器３ａおよび第２空間光変調器３ｂを介した光束に基づいて、照明光学系（２〜１２）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を構成している。そして、アフォーカルレンズ４およびズームレンズ７は、オプティカルインテグレータとしてのシリンドリカルマイクロフライアイレンズ８と空間光変調ユニット３との間の光路中（ひいてはシリンドリカルマイクロフライアイレンズ８と偏向面３ｄａおよび３ｄｂとの間の光路中）に配置された集光光学系を構成している。

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ＳＥの姿勢がそれぞれ個別に変化する一対の空間光変調器３ａ，３ｂを備えた空間光変調ユニット３を用いているので、第１空間光変調器３ａの作用により照明瞳に形成される第１光強度分布および第２空間光変調器３ｂの作用により照明瞳に形成される第２光強度分布をそれぞれ自在に且つ迅速に変化させることができる。

すなわち、第１空間光変調器３ａの作用により照明瞳に形成される第１光強度分布と第２空間光変調器３ｂの作用により照明瞳に形成される第２光強度分布とからなる照明瞳輝度分布を自在に且つ迅速に変化させることができる。その結果、本実施形態では、第１光強度分布および第２光強度分布の形状および大きさをそれぞれ変化させることにより、照明瞳輝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。

また、本実施形態では、一対の空間光変調器３ａ，３ｂを備えた空間光変調ユニット３を用いているので、空間光変調器を単体で使用する場合に比して、ミラー要素ＳＥの反射面に入射する光の単位面積当たりのエネルギーが小さく（例えば１／２に）抑えられる。その結果、本実施形態の空間光変調ユニット３では、長期間に亘って光照射を受けてもミラー要素ＳＥの反射率が低下しにくく、所要の機能を所要期間に亘って安定的に発揮することができる。

以上のように、本実施形態において光源１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系（２〜１２）では、所要の機能を安定的に発揮する空間光変調ユニット３を用いて、照明瞳輝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とともに、所要の機能を所要期間に亘って安定的に発揮することができる。また、本実施形態の露光装置（２〜ＷＳ）では、多様性に富んだ照明条件を実現するとともに所要の機能を所要期間に亘って安定的に発揮する照明光学系（２〜１２）を用いて、マスクＭのパターンの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所要期間に亘って安定的に行うことができる。

また、本実施形態では、第１空間光変調器３ａの複数のミラー要素ＳＥの配列される配列面と第２空間光変調器３ｂの複数のミラー要素ＳＥの配列される配列面とが平行であり、且つ第１空間光変調器３ａの複数のミラー要素ＳＥの反射面と第２空間光変調器３ｂの複数のミラー要素ＳＥの反射面とが対向している。この構成により、一対の空間光変調器３ａ，３ｂと一対の三角プリズム３ｃ，３ｄとを備える空間光変調ユニット３の小型化を、ひいては照明光学系（２〜１２）の小型化を図ることができる。

ただし、本実施形態において光束シフト部材５を付設しない構成では、図７に示すように、第１空間光変調器３ａを経た第１光束Ｌ１０と第２空間光変調器３ｂを経た第２光束Ｌ２０とが、Ｚ方向に比較的大きな間隔を隔てて所定面ＩＰの位置を通過することになる。所定面ＩＰの位置において第１光束Ｌ１０と第２光束Ｌ２０とが比較的大きな間隔を隔てていると、ズームレンズ７のような後続の光学系の有効径を大きく確保する必要があり、ひいては照明光学系（２〜１２）の大型化を招いてしまう。そこで、本実施形態では、所定面ＩＰの直前の位置に、光束シフト部材５を付設している。

図８は、光束シフト部材を付設しない場合に第１空間光変調器を経た第１光束と第２空間光変調器を経た第２光束とが所定面の位置において比較的大きな間隔を隔てる理由を説明する図である。図８を参照すると、空間光変調器３ａ，３ｂの本体３ａａ，３ｂａの反射領域３０ａ，３０ｂへの光束の斜め入射に対応して、第１光束Ｌ１０および第２光束Ｌ２０が反射領域３０ａ，３０ｂから斜め方向へ射出されることがわかる。また、反射領域３０ａ，３０ｂにより反射された光が、ある程度の角度範囲αをもって偏向面３ｄａ，３ｄｂに入射することがわかる。

この場合、反射領域３０ａ，３０ｂからの光束Ｌ１０，Ｌ２０の斜め射出および反射領域３０ａ，３０ｂからの光の角度範囲αに起因して、反射領域３０ａ，３０ｂの虚像（図８中破線で示す）３０ａａ，３０ｂａが光軸ＡＸからＺ方向に間隔を隔ててそれぞれ形成され、ひいては反射領域３０ａの虚像３０ａａと反射領域３０ｂの虚像３０ｂａとが比較的大きな間隔を隔てて形成される。上述したように、所定面ＩＰの位置は、第１空間光変調器３ａの本体３ａａの配列面および第２空間光変調器３ｂの本体３ｂａの配列面と光学的にほぼ共役な位置である。

したがって、所定面ＩＰの位置において、第１光束Ｌ１０は第１空間光変調器３ａの反射領域３０ａの実像を形成し、第２光束Ｌ２０は第２空間光変調器３ｂの反射領域３０ｂの実像を形成する。このとき、反射領域３０ａの実像は虚像３０ａａと同様に光軸ＡＸから＋Ｚ方向に間隔を隔てて形成され、反射領域３０ｂの実像は虚像３０ｂａと同様に光軸ＡＸから−Ｚ方向に間隔を隔てて形成される。このように、一対の空間光変調器３ａ，３ｂを用いる構成では、特段の策を講じない限り、第１空間光変調器３ａを経た第１光束Ｌ１０と第２空間光変調器３ｂを経た第２光束Ｌ２０とが所定面ＩＰの位置において比較的大きな間隔を隔てる現象を回避することはできない。

本実施形態では、図９に示すように、光束シフト部材５を所定面ＩＰの直前の位置に付設することにより、第１空間光変調器３ａを経た第１光束Ｌ１０および第２空間光変調器３ｂを経た第２光束Ｌ２０をそれぞれＺ方向にシフトさせ、ひいては第１光束Ｌ１０と第２光束Ｌ２０とを所定面ＩＰの位置において互いに近づけている。具体的に、光束シフト部材５は、第１光束Ｌ１０を−Ｚ方向へシフトさせる第１部材５ａと、第２光束Ｌ２０を＋Ｚ方向へシフトさせる第２部材５ｂとを有する。第１部材５ａおよび第２部材５ｂはともに平行平面板の形態を有し、その入射面および射出面が光軸ＡＸと直交するＸＺ平面に対して斜めに配置されている。

別の表現をすれば、光束シフト部材５を構成する第１部材５ａおよび第２部材５ｂは、光軸ＡＸと直交するＸＺ平面に対して斜めに配置された互いに平行な一対の屈折面（入射面および射出面）を有する。こうして、本実施形態では、光束シフト部材５の作用により、第１空間光変調器３ａを経た第１光束Ｌ１０と第２空間光変調器３ｂを経た第２光束Ｌ２０とを所定面ＩＰの位置において互いに近づけることができるので、ズームレンズ７のような後続の光学系の有効径を小さく抑え、ひいては照明光学系（２〜１２）の小型化を図ることができる。

なお、上述の説明では、平行平面板の形態を有する第１部材５ａと第２部材５ｂとを一体に形成することにより光束シフト部材５を構成している。しかしながら、これに限定されることなく、光束シフト部材の構成については様々な形態が可能である。例えば、別々の光学ブロックとしての２つの平行平面板により光束シフト部材を構成することもできる。また、例えば図１０に示すように、光束シフト部材として、いわゆるＶ溝アキシコンを用いることもできる。

図１０の変形例にかかる光束シフト部材５Ａは、所定面ＩＰの直前の位置に配置され、光の入射側（図１０中左側）から順に、凸状断面の屈折面５ｃａを有する第１プリズム５ｃと、凹状断面の屈折面５ｄａを有する第２プリズム５ｄとにより構成されている。第１プリズム５ｃの凸状断面の屈折面５ｃａと第２プリズム５ｄの凹状断面の屈折面５ｄａとは互いに対向し且つ相補的に形成され、これらの屈折面５ｃａおよび５ｄａは光軸ＡＸを通ってＸ方向に延びる所定の軸線に関して対称なＶ字状の断面を有する。すなわち、一対の屈折面５ｃａと５ｄａとは互いに平行であり、その平面部分は光軸ＡＸと直交するＸＺ平面に対して斜めに配置されている。

図１０の変形例にかかる光束シフト部材５Ａは、図９の実施形態にかかる光束シフト部材５と同様に、第１光束Ｌ１０を−Ｚ方向へシフトさせ且つ第２光束Ｌ２０を＋Ｚ方向へシフトさせる作用を発揮する。その結果、図１０の変形例においても、光束シフト部材５Ａの作用により、第１空間光変調器３ａを経た第１光束Ｌ１０と第２空間光変調器３ｂを経た第２光束Ｌ２０とを所定面ＩＰの位置において互いに近づけることができるので、ズームレンズ７のような後続の光学系の有効径を小さく抑え、ひいては照明光学系（２〜１２）の小型化を図ることができる。

なお、図９の実施形態および図１０の変形例では、光束シフト部材５，５Ａが所定面ＩＰの直前の位置に配置され、第１空間光変調器３ａを経た第１光束Ｌ１０および第２空間光変調器３ｂを経た第２光束Ｌ２０の双方に作用している。しかしながら、これに限定されることなく、光束シフト部材の配置などについては様々な形態が可能である。たとえば光束シフト部材５，５Ａを所定面ＩＰの直後の位置に配置することもできる。一般に、光束シフト部材は、偏向面３ｄａ，３ｄｂとズームレンズ７（後続の光学系）との間の光路中に配置されて、第１光束Ｌ１０と第２光束Ｌ２０とを互いに近づけるために第１光束Ｌ１０および第２光束Ｌ２０のうちの少なくとも一方の光束を光軸ＡＸを横切る方向（例えばＺ方向）へシフトさせる。

また、上述の実施形態では、第１空間光変調器３ａによる第１光強度分布と第２空間光変調器３ｂによる第２光強度分布とを照明瞳において異なる領域に形成している。しかしながら、これに限定されることなく、第１光強度分布と第２光強度分布とは互いにその一部が重畳していても良く、また完全に重畳して（第１光強度分布と第２光強度分布とが同じ分布で且つ同じ位置に形成されて）いても良い。

また、上述の実施形態では、分割導光部材として三角プリズム３ｃを用いているが、分割導光部材の具体的な構成については様々な形態が可能である。一般に、分割導光部材は、入射光を複数の光に分割し、該複数の光のうちの第１の光を第１空間光変調器へ導き且つ複数の光のうちの第２の光を第２空間光変調器へ導く。上述の実施形態では、三角プリズム３ｃの偏向面３ｃａと３ｃｂとが鋭角の角度をなし、入射する光に対して凸を向けるように配置されているので、空間光変調ユニット３のコンパクトな設計が可能になる。

また、上述の実施形態では、三角プリズム３ｃにより矩形状の断面の短辺方向に入射光束を分割しているので、空間光変調器３ａ，３ｂの小型化を図ることができる。一般的には、三角プリズム３ｃへの入射光が第１の方向に沿った大きさよりも該第１の方向と直交する第２の方向に沿った大きさの方が大きい断面形状を有する場合、入射光を第１の方向に分割することにより、空間光変調器３ａ，３ｂの小型化を図ることができる。

また、上述の実施形態では、第１空間光変調器３ａを経た第１光束Ｌ１０および第２空間光変調器３ｂを経た第２光束Ｌ２０を後続の光学系に向かって偏向する後側偏向部材として三角プリズム３ｄを用いているが、この後側偏向部材の具体的な構成については様々な形態が可能である。一般に、後側偏向部材は、第１空間光変調器を経た第１光束を後続の光学系に向かって偏向する第１偏向面と、第２空間光変調器を経た第２光束を後続の光学系に向かって偏向する第２偏向面とを有する。

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、上述の説明では、複数の光学要素を有する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、空間光変調器として、反射型の回折光学素子、透過型の回折光学素子、固定された複数の微小反射面を二次元アレイ状に配列したミラーアレイ素子などを用いても良い。この場合も、「空間光変調器に入射する光の単位面積当たりのエネルギーが比較的大きくなることに起因して、空間光変調器での光効率が経時的に劣化し易く、ひいては照明光学系が所要の機能を所要期間に亘って安定的に発揮することが困難になる」という本発明の課題、並びに「空間光変調器の大型化に起因して空間光変調器の入射側および射出側の光学系（レンズ、プリズム、ミラーなど）の大型化を招く」という本発明の課題の双方を解決することができる。

上述の実施形態において、空間光変調ユニットを用いて照明瞳輝度分布を形成する際に、瞳輝度分布計測装置で照明瞳輝度分布を計測しつつ、この計測結果に応じて空間光変調ユニット中の各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。

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っても良い。

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１１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１１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１２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１２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Ｆ_２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、上述の実施形態において、投影光学系と感光性基板との間の光路中を１．１よりも大きな屈折率を有する媒体（典型的には液体）で満たす手法、所謂液浸法を適用しても良い。この場合、投影光学系と感光性基板との間の光路中に液体を満たす手法としては、国際公開第ＷＯ９９／４９５０４号パンフレットに開示されているような局所的に液体を満たす手法や、特開平６−１２４８７３号公報に開示されているような露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる手法や、特開平１０−３０３１１４号公報に開示されているようなステージ上に所定深さの液体槽を形成し、その中に基板を保持する手法などを採用することができる。ここでは、国際公開第ＷＯ９９／４９５０４号パンフレット、特開平６−１２４８７３号公報および特開平１０−３０３１１４号公報の教示を参照として援用する。

また、上述の実施形態において、偏光照明法を適用しても良い。偏光照明法は、たとえば米国特許第７，４２３，７３１号、並びに米国特許公開第２００６／０２０３２１４号、第２００６／０１５８６２４号、および第２００６／０１７０９０１号に開示されている。

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系に対して本発明を適用しているが、これに限定されることなく、マスク以外の被照射面を照明する一般的な照明光学系に対して本発明を適用することもできる。

１ 光源
３ 空間光変調ユニット
３ａ，３ｂ 空間光変調器
３ｃ，３ｄ 三角プリズム
４ アフォーカルレンズ
５，５Ａ 光束シフト部材
７ ズームレンズ
８ シリンドリカルマイクロフライアイレンズ
１０ コンデンサー光学系
１１ マスクブラインド
１２ 結像光学系
ＳＥ 空間光変調器３ａ，３ｂの複数のミラー要素
Ｍ マスク
ＰＬ 投影光学系
Ｗ ウェハ

Claims (21)

1. 光源からの光に基づいて被照射面を照明する照明光学系において、
   入射した光に空間的な光変調を付与して射出する第１空間光変調器と、
   入射した光に空間的な光変調を付与して射出する第２空間光変調器と、
   前記第１空間光変調器を経た第１光束を後続の光学系に向かって偏向する第１偏向面と、
   前記第２空間光変調器を経た第２光束を前記後続の光学系に向かって偏向する第２偏向面と、
   前記第１偏向面および前記第２偏向面と前記後続の光学系との間の光路中に配置されて、前記第１光束と前記第２光束とを互いに近づけるために前記第１光束および前記第２光束のうちの少なくとも一方の光束を光軸を横切る方向へシフトさせる光束シフト部材とを備えていることを特徴とする照明光学系。
2. 前記光束シフト部材は、前記光軸と直交する面に対して斜めに配置された一対の屈折面を有することを特徴とする請求項１に記載の照明光学系。
3. 前記一対の屈折面は、互いに平行であることを特徴とする請求項２に記載の照明光学系。
4. 前記光束シフト部材は、前記第１光束を前記光軸を横切る方向へシフトさせる第１部材と、前記第２光束を前記光軸を横切る方向へシフトさせる第２部材とを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の照明光学系。
5. 前記第１部材と前記第２部材とは、一体に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の照明光学系。
6. 前記第１部材および前記第２部材は、平行平面板の形態を有することを特徴とする請求項４または５に記載の照明光学系。
7. 前記光束シフト部材は、光の入射側から順に、凸状断面の屈折面を有する第１プリズムと、該第１プリズムの前記凸状断面の屈折面と相補的に形成された凹状断面の屈折面を有する第２プリズムとを有し、前記屈折面は前記光軸を通る所定の軸線に関して対称なＶ字状の断面を有することを特徴とする請求項５に記載の照明光学系。
8. 前記第１空間光変調器および前記第２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光学要素を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の照明光学系。
9. 前記第１空間光変調器および前記第２空間光変調器は、二次元的に配列された複数のミラー要素と、該複数のミラー要素の姿勢を個別に制御駆動する駆動部とをそれぞれ有することを特徴とする請求項８に記載の照明光学系。
10. 前記第１空間光変調器の前記複数のミラー要素の配列される配列面と前記第２空間光変調器の前記複数のミラー要素の配列される配列面とは平行であり、且つ前記第１空間光変調器の前記複数のミラー要素の反射面と前記第２空間光変調器の前記複数のミラー要素の反射面とは対向していることを特徴とする請求項９に記載の照明光学系。
11. 前記駆動部は、前記複数のミラー要素の向きを連続的または離散的に変化させることを特徴とする請求項９または１０に記載の照明光学系。
12. 前記第１偏向面からの射出光の基準状態での進行方向および前記第２偏向面からの射出光の基準状態での進行方向は、前記光軸と平行であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の照明光学系。
13. 入射光を複数の光に分割し、該複数の光のうちの第１の光を前記第１空間光変調器へ導き且つ前記複数の光のうちの第２の光を前記第２空間光変調器へ導く分割導光部材を備えていることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の照明光学系。
14. 前記分割導光部材は、入射した光を前記第１空間光変調器に向かって偏向する第３偏向面と、入射した光を前記第２空間光変調器に向かって偏向する第４偏向面とを有し、前記第３偏向面と前記第４偏向面との稜線に沿って前記入射光を前記第１の光と前記第２の光とに分割することを特徴とする請求項１３に記載の照明光学系。
15. 前記第３偏向面と前記第４偏向面とのなす角度は鋭角であることを特徴とする請求項１４に記載の照明光学系。
16. 前記入射光は、前記入射光の断面内における第１の方向に沿った大きさよりも該第１の方向と直交する第２の方向に沿った大きさの方が大きい断面形状を有し、
    前記分割導光部材は、前記入射光を前記第１の方向に分割することを特徴とする請求項１３乃至１５のいずれか１項に記載の照明光学系。
17. 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備えていることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の照明光学系。
18. 前記分布形成光学系は、オプティカルインテグレータと、前記第１偏向面および前記第２偏向面と前記オプティカルインテグレータ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１７に記載の照明光学系。
19. 前記被照射面と光学的に共役な面を形成する投影光学系と組み合わせて用いられ、前記照明瞳は前記投影光学系の開口絞りと光学的に共役な位置であることを特徴とする請求項１７または１８に記載の照明光学系。
20. 所定のパターンを照明するための請求項１乃至１９のいずれか１項に記載の照明光学系を備え、前記所定のパターンを感光性基板に露光することを特徴とする露光装置。
21. 請求項２０に記載の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、
    前記所定のパターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成する現像工程と、
    前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工する加工工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法。

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