JP2012069656A - 空間光変調器、照明装置及び露光装置、並びにデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】大面積のミラー素子を有する空間光変調器を提供する。
【解決手段】反射面ＳＥＡを有する複数のミラー素子ＳＥｋと、複数のミラー素子ＳＥｋがそれぞれ複数の板ばねＳＥＬを用いて傾動可能に配列されたベース部材ＳＶｂと、複数のミラー素子ＳＥｋのそれぞれを、反射面ＳＥＡの裏面側で同一直線上にない３以上の複数点でベース部材ＳＶｂに接近する方向に駆動する複数の電磁石ＳＣｋとから、空間光変調器が構成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、空間光変調器、照明装置及び露光装置、並びにデバイス製造方法に係り、特に、複数のミラー素子を用いて照明光を変調する空間光変調器、該空間光変調器を含む照明装置、及び該照明装置を備える露光装置、並びに該露光装置を用いるデバイス製造方法に関する。

いわゆるデバイスルール（実用最小線幅）の微細化に伴い、半導体素子等の製造に用いられる投影露光装置（いわゆるステッパ、スキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる）等）には、高い解像度が要求されるようになってきた。

従来、露光波長の短波長化、投影光学系の開口数の増大化（高ＮＡ化）等により、投影露光装置の解像度の向上が図られてきた。しかし、照明光の短波長化には、例えば、光源及び硝材の開発の困難が伴う。また、高ＮＡ化は投影光学系の焦点深度（ＤＯＦ）の低下を招き、結像性能（結像特性）の低下をもたらすため、高ＮＡ化には限界がある。そのため、ｋ_１ファクタを低くすること（いわゆるＬｏｗｋ_１化）が必須となってきた。

かかる背景の下、最近では、Ｌｏｗｋ_１化を実現するため、例えば特許文献１に開示されるように、光源からの光をその複雑な形状（強度分布）を有する照明光に変調する空間光変調器（SLM: Spatial Light Modulator）、例えばマルチミラーアレイを用いる、輪帯照明、多重極照明などの変形照明に比べてより複雑な形状（照度分布）の照明光源が採用されている。

しかしながら、従来の空間光変調器は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）により製作されていたため、１つ１つのミラー素子が小さ過ぎて、反射光が回折、干渉等によりぼけ、光学的に問題があることが最近判明した。この他、ＭＥＭＳに比べて大きなミラー素子を有し、圧電素子で駆動する空間光変調器（マルチミラーアレイ）も開発されている。しかしながら、圧電素子は、ヒステリシス及び／又はドリフトを伴うので、頻繁に印加電圧とミラー素子の駆動量との関係を検出するキャリブレーションが不可欠であり、フィードバックループによる複雑な制御を行うことを余儀なくされていた。

米国特許出願公開第２００９／００９７０９４号明細書

本発明の第１の態様によれば、ベース板と；該ベース板上に２次元配列され、それぞれ反射面を有する複数のミラー素子と；前記複数のミラー素子のそれぞれを、その反射面に平行な面内の直交２軸回りに回動可能に前記ベース板上で支持する複数の弾性支持部材と；前記複数のミラー素子のそれぞれの前記反射面の裏面に対向して前記ベース板上の同一直線上にない少なくとも３点に配置され、前記ミラー素子を前記ベース板に接近する方向に駆動する複数の駆動装置と；を備える空間光変調器が、提供される。

これによれば、２次元配列され、それぞれ反射面を有する複数のミラー素子を、高応答で高速でチルト駆動することが可能なる。

本発明の第２の態様によれば、ビーム源からのエネルギビームの光路上に配置された請求項１〜１０のいずれか一項に記載の空間光変調器と；前記エネルギビームの光路上で前記空間光変調器の光路前方及び後方の少なくとも一方に配置された光学系と；を備える照明装置が、提供される。

これによれば、空間光変調器によりビーム源からのエネルギビームを変調して複雑な形状（強度分布）を有する照明光源を形成することができ、しかも空間光変調器は、ＭＥＭＳによらず作成が可能なので、個々のミラー要素による反射光のぼけを防止することが可能になる。

本発明の第３の態様によれば、エネルギビームにより物体を露光して前記物体上にパターンを形成する露光装置であって、パターンを前記空間光変調器及び前記光学系を介した前記エネルギビームで照明する本発明の照明装置と；前記パターンを介した前記エネルギビームを前記物体上に投射する投影系と；を備える露光装置が、提供される。

これによれば、物体上にパターンを高解像度でかつ精度良く形成することが可能になる。

本発明の第４の態様によれば、本発明の露光装置を用いて物体を露光することと；露光された前記物体を現像することと；を含むデバイス製造方法が、提供される。

一実施形態に係る露光装置の概略構成を示す図である。 図１の照明系を構成する空間光変調ユニットの概略構成を示す図である。 図３（Ａ）は、空間光変調器が有するマルチミラーアレイを示す平面図、図３（Ｂ）は、空間光変調器の概略構成を示す図（縦断面図）である。 図４（Ａ）は、各ミラー素子ＳＥｋと該ミラー素子ＳＥｋをＸＹ平面に対して任意の方向にチルトさせる駆動装置とを模式的に示す図、図４（Ｂ）は、ミラーアレイを構成する１つのミラー支持部の一構成例を示す図である。 マイクロコイルアレイの設計例を示す図である。 リソグラフィ技術を用いて作製される磁性体部のアレイの一例を説明するための図である。 図７（Ａ）は、変形例に係る空間光変調器の概略構成を示す図、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）の角錐型ヨーク郡について説明するための図である。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。

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

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

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

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

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

ビームエキスパンダ２を介した光ビームＬＢは、ビームスプリッタＢＳ１に入射する。ビームスプリッタＢＳ１により反射された光ビームＬＢの一部は、ＣＣＤ等の撮像素子を含む検出部Ｄ１によって受光される。それにより、ビームスプリッタＢＳ１を介して空間光変調ユニット３へ向かう光ビームＬＢの強度分布（光ビームＬＢの位置ずれを含む）が検出される。その検出結果は、主制御装置２０に送られる。

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

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

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

空間光変調器３Ｓは、反射型の空間光変調器である。空間光変調器とは、入射光の振幅、位相又は進行方向などを二次元的に制御して、画像、あるいはパターン化されたデータなどの空間情報を処理、表示、消去する素子を意味する。本実施形態の空間光変調器３Ｓとしては、二次元（ＸＹ）平面上に配列された多数の微小なミラー素子ＳＥｋを有する可動マルチミラーアレイが用いられている。空間光変調器３Ｓは、多数のミラー素子を有するが、図２では、そのうちミラー素子ＳＥａ、ＳＥｂ、ＳＥｃ、ＳＥｄのみが示されている。空間光変調器３Ｓの構成の詳細は後述する。

図１に戻り、フライアイレンズ５は、光ビームＬＢに対して垂直方向に稠密に配列された正の屈折力を有する多数の微小レンズ素子の集合である。なお、フライアイレンズ５として、例えば米国特許第６，９１３，３７３号明細書に開示されているシリンドリカルマイクロフライアイレンズを採用することができる。

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

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

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

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

なお、本実施形態では、フライアイレンズ５が形成する二次光源を照明光源として、後述するレチクルステージＲＳＴに保持するレチクルＲをケーラー照明する。そのため、二次光源が形成される面は、投影光学系ＰＬの開口絞り４１の面（開口絞り面）に対する共役面であり、照明光学系の瞳面（照明瞳面）と呼ばれる。また、照明瞳面に対して被照射面（レチクルＲが配置される面又はウエハＷが配置される面）が光学的なフーリエ変換面となる。なお、フライアイレンズ５による波面分割数が比較的大きい場合、フライアイレンズ５の入射面に形成される大局的な光強度分布と、二次光源全体の大局的な光強度分布（瞳強度分布）とが高い相関を示す。このため、フライアイレンズ５の入射面および当該入射面と光学的に共役な面における光強度分布についても二次光源（照明光源）の光強度分布（輝度分布又は照明光源形状）と称することができる。

図１に戻り、フライアイレンズ５から射出される光ビームＬＢは、ビームスプリッタＢＳ２に入射する。ビームスプリッタＢＳ２により反射された光ビームＬＢの一部は、ＣＣＤ等の撮像素子を含む検出部Ｄ２によって受光される。それにより、光ビームＬＢの光強度分布、すなわち二次光源（照明光源）の光強度分布（輝度分布又は照明光源形状）が検出される。その検出結果は、主制御装置２０に送信される。

ビームスプリッタＢＳ２を介した光ビームＬＢは、コンデンサ光学系６により集光され、さらに照明視野絞り７、結像光学系８、折曲ミラー９等（以下、コンデンサ光学系６から折曲ミラー９までをまとめて送光光学系１０と称する）を介して照明系ＩＯＰから射出される。射出された光ビームＬＢは、図１に示されるように、照明光ＩＬとしてレチクルＲに照射される。ここで、照明視野絞り７により光ビームＬＢ（照明光ＩＬ）を制限（遮光）することにより、レチクルＲのパターン面の一部（照明領域）が照明される。

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

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

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

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

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

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

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

また、ウエハステージＷＳＴ上には、その表面がウエハＷの表面と同じ高さにある基準板ＦＰが固定されている。基準板ＦＰの表面には、アライメント系ＡＳのベースライン計測等に用いられる基準マーク、後述するレチクルアライメント系で検出される一対の基準マーク等が形成されている。その他、ウエハステージＷＳＴ上には、瞳輝度分布をオン・ボディで測定する輝度分布測定器８０等が設けられている。

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

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

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

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

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

次に、空間光変調器３Ｓの構成について説明する。
図３（Ａ）には、空間光変調器３Ｓが有する複数のミラー素子ＳＥｋ（ｋ＝１〜Ｋ）から構成されるマルチミラーアレイＳＥの平面図が示され、図３（Ｂ）には、その断面図が示されている。

これらの図からわかるように、空間光変調器３Ｓは、２次元配列された複数のミラー素子ＳＥｋ（ｋ＝１〜Ｋ）の集合（マルチミラーアレイ）ＳＥと、各ミラー素子ＳＥｋの裏面側に各４つ対向する状態でベース部材ＳＶｂ上に２次元配列された複数の電磁石としてのソレノイドコイル（以下、単にソレノイドと称する）ＳＣｋ（ｋ＝１〜Ｋ）の集合（マイクロコイルアレイ）ＭＣＡと、を備えている。ミラー素子ＳＥｋの数Ｋは、例えば、４０００〜１００００である。

図３（Ａ）に示されるように、各ミラー素子ＳＥｋ（の反射面）は矩形状（本実施形態では正方形状）を有する。図３（Ｂ）からわかるように、各ミラー素子ＳＥｋは、正方形板状の磁性体から成る磁性体部ＳＥ_０と、該磁性体部ＳＥ_０の上面（＋Ｚ側の面）に支持部材ＳＥ_１を介して固定された正方形板状のミラー部材ＳＥ_２とを有している。ミラー部材ＳＥ_２の上面には、鏡面加工が施されて反射面ＳＥＡが形成されている。なお、磁性体部ＳＥ_０の材質によっては、該磁性体部ＳＥ_０の上面を鏡面加工して反射面を形成しても良い。あるいは、磁性体部又はミラー部材の上面に厚さの薄い平面ミラーを貼りつけても良い。ミラー部材及び磁性体部の大きさは、例えば一辺の長さｄ＝１ｍｍ程度である（図３（Ａ）及び図５参照）。

図４（Ａ）には、各ミラー素子ＳＥｋと、該ミラー素子ＳＥｋをＸＹ平面に対して任意の方向にチルトさせる（傾斜駆動する）複数、例えば４つのソレノイドＳＣｋから成る駆動装置とが、模式的（概念的）に示されている。この図４（Ａ）に示されるように、各ミラー素子ＳＥｋは、磁性体部ＳＥ_０と該磁性体部ＳＥ_０をＸＹ平面内の任意の方向に傾斜及びＸＹ平面に直交するＺ軸方向に移動可能に支持する複数の板ばねＳＥＬとを有する。本実施形態では、実際には、例えば図４（Ｂ）に示されるように、磁性体部ＳＥ_０と該磁性体部ＳＥ_０をＸＹ平面内の任意の方向に傾斜（及びＸＹ平面に直交するＺ軸方向に移動）可能に支持する複数、例えば４つの板ばねＳＥＬとが一体成型されミラー支持部ＳＥＳが構成されている。各板ばねＳＥＬは、磁性体部ＳＥ_０の四隅のそれぞれに長手方向一端部の側面が接続され、長手方向の他端部が、図３（Ｂ）に示されるように、ベース部材ＳＶｂ上に格子状に配置された支柱ＳＥｎに固定されている。ミラー支持部ＳＥＳは、図４（Ｂ）からも容易に想像されるように、例えば正方形の所定厚さの板状部材を、加工することによって一体的に形成しても良い。

板ばねのそれぞれは、支柱ＳＥｎに接続された固定端に対して磁性体部ＳＥ_０に接続された自由端がＺ軸方向に変位するように撓む。この撓む方向及び撓み量は、自由端に作用する力の方向及び大きさによって定まる。これにより、４つの板ばねＳＥＬに支持されたミラー素子ＳＥｋの磁性体部ＳＥ_０は、Ｚ軸方向に可動かつθｘ方向及びθｙ方向に傾斜可能である。

図３（Ｂ）、図４（Ａ）、及び図５等に示されるように、各ミラー素子ＳＥｋの磁性体部ＳＥ_０の下面（−Ｚ側の面）に対向して、マイクロコイルアレイＭＣＡを構成するソレノイドＳＣｋがベース部材ＳＶｂ上に２次元配列されている。ここで、図５に示されるように、ソレノイドＳＣｋ（ｋ＝１〜Ｋ）は、磁性体部ＳＥ_０の大きさ（一辺の長さｄ）に対して、ピッチｄ／２で２次元格子状にベース部材ＳＶｂ上に配列されている。これにより、図３（Ｂ）、図４（Ａ）、及び図５等に示されるように、各ミラー素子ＳＥｋの下面（−Ｚ側の面）に各４つのソレノイドＳＣｋが対向し、正方形状の磁性体部ＳＥ_０の４つの頂点近傍（４つの板ばねＳＥＬのそれぞれの自由端の近傍）に、各ソレノイドＳＣｋにより磁気的吸引力を作用させることができる。

ソレノイドＳＣｋ（ｋ＝１〜Ｋ）は、例えば図５に示されるように、鉄心ＳＣａと、該鉄心ＳＣａに巻回されたコイルＳＣｃとを含む。本実施形態では、コイルＳＣｃとして円形コイルを採用しているが、矩形又は多角形、例えば六角形のコイルを採用することもできる。

マルチミラーアレイＳＥは、各ミラー素子ＳＥｋが一辺が１ｍｍの正方形状であることから、リソグラフィの手法を用いることなく作製することもできるが、これに限らず、例えば、図６に示されるように、磁性体の板部材２００に露光処理を施して、図６中に白抜き部で示されるような形状の切込みパターンを形成し、該切り込みパターンに沿ってエッチング加工することで、磁性体部ＳＥ_０のアレイ（又は磁性体の板部材がミラー部材を兼ねる場合には、ミラーアレイ）を、リソグラフィ技術を用いて作製しても良い。図６は、磁性体部ＳＥ_０のアレイを底面側（反射面と反対側（−Ｚ側））から見た平面図（底面図）である。図６において、符号ＳＥ_０で示される磁性体部ＳＥ_０の厚さを基準として、板ばねＳＥＬを肉薄に、支柱ＳＥｎを肉厚に加工する。なお、板部材２００の上面側（反射面側（＋Ｚ側））は、ほぼ面一である。このようにして、マルチミラーアレイを構成するミラー支持部ＳＥＳのアレイを、支柱ＳＥｎを含めて一体成形することができる。

また、マイクロコイルアレイＭＣＡは、直径が０．５ｍｍ程度あるので、例えば時計などの部品と同様にリソグラフィ技術によらず作製することもできるが、例えば、ベース部材ＳＶｂに対して露光及びエッチング加工を施して格子状に配列された鉄心ＳＣａを形成し、それぞれの鉄心ＳＣａにコイルを巻回してソレノイドＳＣｋ（ｋ＝１〜Ｋ）を形成することで作製することもできる。

このようにして構成された空間光変調器３Ｓでは、各ミラー素子ＳＥｋに対向して設けられた４つのソレノイドＳＣｋに供給される電流量（電流の大きさ）を制御することにより、対応するミラー素子ＳＥｋを、θｘ方向、θｙ方向に回動（チルト駆動）することができる。例えば、図３（Ｂ）及び図４（Ａ）において、４つのソレノイドＳＣｋのうち−Ｘ側の２つのコイルに供給される電流量を＋Ｘ側の２つのコイルに供給される電流量に対して大きくすると、相対的に磁性体部ＳＥ_０の−Ｘ側に大きな磁気的吸引力（白抜き矢印参照）が作用して、磁性体部ＳＥ_０すなわちミラー素子ＳＥｋは＋θｙ方向に回転（チルト）する。反対に、＋Ｘ側の２つのコイルに供給される電流量を−Ｘ側の２つのコイルに窮される電流量に対して大きくすると、相対的に磁性体部ＳＥ_０の−Ｘ側に大きな磁気的吸引力が作用して、ミラー素子ＳＥｋは−θｙ方向に回転（チルト）する。

同様に、４つのソレノイドＳＣｋのうち＋Ｙ側の２つのソレノイドＳＣｋ（コイルＳＣｃ）に供給される電流量を−Ｙ側の２つのソレノイドＳＣｋ（コイルＳＣｃ）に供給される電流量に対して大きくすると、相対的に磁性体部ＳＥ_０の＋Ｙ側に大きな磁気的吸引力が作用して、ミラー素子ＳＥｋは＋θｘ方向に回転（チルト）する。反対に、−Ｙ側の２つのソレノイドＳＣｋ（コイルＳＣｃ）に供給される電流量を＋Ｙ側の２つのソレノイドＳＣｋ（コイルＳＣｃ）に供給される電流量に対して大きくすると、相対的に磁性体部ＳＥ_０の−Ｙ側に大きな磁気吸引力が作用して、ミラー素子ＳＥｋは−θｘ方向に傾動する。本実施形態では、空間光変調器３Ｓが有するソレノイドＳＣｋ（ｋ＝１〜Ｋ）の集合（マイクロコイルアレイＭＣＡ）の個々のコイルＳＣｃに供給される電流の大きさが、主制御装置２０によって制御される。

上述の２方向のチルトメカニズムを組み合わせることにより、ミラー素子ＳＥｋはθｘ方向及びθｙ方向の両方向に回転（チルト）する。回転量（チルト量）は、４つの板ばねＳＥＬの弾性と４つのソレノイドＳＣｋの磁気的吸引力との釣合いによって定まる。

露光装置１００では、通常のスキャナと同様に、ウエハ交換、レチクル交換、レチクルアライメント、アライメント系ＡＳのベースライン計測並びにウエハアライメント（ＥＧＡ等）等の準備作業の後、ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行われる。主制御装置２０は、露光動作に先立って、空間光変調ユニット３（空間光変調器３Ｓ）を用いて照明光源形状（瞳輝度分布）を設定する。ここで、主制御装置２０は、空間光変調器３Ｓが備える複数のミラー素子ＳＥｋ（ｋ＝１〜Ｋ）のそれぞれの傾斜量及び傾斜方向と対応するソレノイドＳＣｋに供給される電流値との既知の関係に基づいて、電流の大きさ及び方向を制御することで、複数のミラー素子ＳＥｋのそれぞれの傾斜を、オープンループにて制御する。なお、空間光変調器３Ｓが備える複数のミラー素子ＳＥｋ（ｋ＝１〜Ｋ）のそれぞれの傾斜量及び傾斜方向とソレノイドＳＣｋのコイルＳＣｃに供給される電流値との関係は、例えば定期的に計測して、更新しておくことが望ましい。

以上詳細に説明したように、本実施形態の露光装置１００の照明光源（二次光源）を形成するため、照明系ＩＯＰの内部に設けられる空間光変調器３Ｓによると、マルチミラーアレイＳＥを構成する、各ミラー素子ＳＥｋ（ｋ＝１〜Ｋ）を、θｘ方向、θｙ方向に駆動（チルト駆動）するのに、各４つのソレノイドＳＣｋを用いているので、各ミラー素子ＳＥｋを＋θｘ方向、−θｘ方向、並びに＋θｙ方向、−θｙ方向に駆動することができ、これにより２次元配列された複数のミラー素子ＳＥｋを、高応答で高速で駆動することが可能なる。また、各ミラー素子ＳＥｋは、ＭＥＭＳによらず作製が可能であるので、各ミラー素子の反射面を、ＭＥＭＳによって作製されるミラー素子に比べて格段に大きくすることができ、反射光のボケ等の発生を効果的に低減させることができる。これに加え、ソレノイドＳＣｋは、ピエゾ素子などと異なり、ヒステリシス性がなく、加えた電流量に対して駆動量が一意に定まるため、高速かつ高精度なミラー素子ＳＥｋ（ｋ＝１〜Ｋ）のチルト駆動のオープンループ制御が可能となる。

また、本実施形態に係る照明系ＩＯＰによると、空間光変調器３Ｓにより光源１からの光ビームＬＢを変調して複雑な形状（強度分布）を有する照明光源を形成することができる。

また、本実施形態の露光装置１００によると、上記の照明光源からの照明光ＩＬをパターンが形成されたレチクルＲに照射し、レチクルＲを介した照明光ＩＬを投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上に投射してウエハＷ上にパターンの像を形成する。これにより、Ｌｏｗｋ_１化が可能となり、また走査露光と並行して照明条件を変えることも可能となり、ひいてはウエハ上にパターンを高解像度でかつ精度良く形成することが可能になる。

なお、上記実施形態の空間光変調器３Ｓでは、複数のミラー素子ＳＥｋ（ｋ＝１〜Ｋ）のそれぞれを鉄心ＳＣａをコアとして有するソレノイドＳＣｋ（ｋ＝１〜Ｋ）を用いて駆動する場合について説明したが、これに限らず、無鉄心のコイルを有する電磁石を用いて複数のミラー素子ＳＥｋ（ｋ＝１〜Ｋ）のそれぞれを、チルト駆動しても良い。また、条規実施形態では、ミラー素子ＳＥｋ（ｋ＝１〜Ｋ）のそれぞれにつき、４つのソレノイドＳＣｋを用いて、ミラー素子ＳＥｋ（ｋ＝１〜Ｋ）のそれぞれをθｘ方向及びθｙ方向のいずれの方向についても往復駆動するものとした。しかし、これに限らず、ミラー素子ＳＥｋ（ｋ＝１〜Ｋ）のそれぞれにつき、３つ、又は２つのソレノイドを用いて、ミラー素子ＳＥｋ（ｋ＝１〜Ｋ）のそれぞれをθｘ方向及びθｙ方向にチルト駆動しても良い。前者の場合、３つのソレノイドＳＣｋを同一直線上にない位置関係でベース部材ＳＶｂ上に配置し、それらを独立に制御する。後者の場合、ミラー素子を、ソレノイドにより吸引される方向と反対側に反らしておくことで、θｘ方向、θｙ方向に関して、予めオフセットを与えておくなどする必要がある。

また、上記実施形態では、空間光変調器３Ｓの複数のミラー素子ＳＥｋ（ｋ＝１〜Ｋ）のそれぞれを各４つのソレノイドＳＣｋを用いてチルト駆動するために、ミラー素子ＳＥｋの正方形状の一辺の長さｄ＝１ｍｍに対して直径ｄ／２＝０．５ｍｍのソレノイドＳＣｋをベース部材ＳＶｂ上に格子状に配列する構成を採用した。直径０．５ｍｍのコイルは、既存の技術で作製可能ではあるが、これに限らず、より大径のコイルを有するソレノイドを用いることもできる。ミラー素子ＳＥｋの磁性体部ＳＥ_０は、一辺の長さｄ＝１ｍｍの正方形であるから、この磁性体部ＳＥ_０を４つのソレノイドＳＣｋを用いてθｘ方向及びθｙ方向に駆動するために、例えば図７（Ａ）に示される構成を採用することもできる。この図７（Ａ）に示される変形例に係るソレノイドＳＣｋは、例えば直径ｈ＝２ｄであるものとする。図７（Ａ）に示される空間光変調器は、２次元配列された複数のミラー素子ＳＥｋ（ｋ＝１〜Ｋ）を有するマルチミラーアレイＳＥと、複数のミラー素子ＳＥｋのそれぞれについて４つ設けられ、２次元配列されたソレノイドＳＣｋから成るマイクロコイルアレイＭＣＡと、マルチミラーアレイＳＥとマイクロコイルアレイＭＣＡとの間に配置された角錐型ヨーク群（磁性体アレイ）ＭＢＡとを備えている。

角錐型ヨーク群は、図７（Ｂ）に示されるように、２次元配列され、一辺の長さｈ＝２ｄの正方形状の底面ＭＢ_２と一辺の長さｄ／２の正方形の上面ＭＢ_１とを有する正四角錐台状の磁性体から成るヨークＭＢｋ（ｋ＝１〜Ｋ）から成るアレイ状の構造物である。ヨークＭＢｋ（ｋ＝１〜Ｋ）は、互いに僅かな間隙或いは薄膜状の非磁性体部材を挟んで格子状に束ねられて、角錐型ヨーク群ＭＢＡを構成する。個々のヨークＭＢｋは、その底面ＭＢ_２を対応するソレノイドＳＣｋの１つに対向させ、その上面ＭＢ_１を対応するミラー素子ＳＥｋの裏面の４分の１の領域に対向させる。すなわち、ミラー素子ＳＥｋに対応する４つのソレノイドＳＣｋに底面ＭＢ_２を対向させる４つのヨークＭＢｋの上面ＭＢ_１が、ミラー素子ＳＥｋの裏面に対向する。これにより、ソレノイドＳＣｋが発生する磁気的吸引力が、ヨークＭＢｋを介して、ミラー素子ＳＥｋの裏面の磁性体部材に伝えられる。従って、ミラー素子ＳＥｋ（ｋ＝１〜Ｋ）のそれぞれを、角錐型ヨーク群ＭＢＡを介して、対応する各４つのソレノイドＳＣｋを用いて駆動することが可能となる。

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

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

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

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

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

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

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

また、例えば国際公開第２００１／０３５１６８号に開示されているように、干渉縞をウエハＷ上に形成することによって、ウエハＷ上にライン・アンド・スペースパターンを形成する露光装置（リソグラフィシステム）に上記実施形態を適用しても良い。

さらに、例えば米国特許第６，６１１，３１６号明細書に開示されているように、２つのレチクルパターンを、投影光学系を介してウエハ上で合成し、１回のスキャン露光によってウエハ上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置に上記実施形態を、適用しても良い。

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

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

半導体素子などの電子デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態のリソグラフィシステムの一部を構成する露光装置（パターン形成装置）及びその露光方法によりマスク（レチクル）のパターンをウエハに転写するリソグラフィステップ、露光されたウエハを現像する現像ステップ、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップ、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態のリソグラフィシステムの一部を構成する露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ウエハ上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。

以上説明したように、本発明の空間光変調器は、照明光源（二次光源）を形成するのに適している。また、本発明の照明装置は、露光装置の照明系として適している。また、本発明の露光装置は、照明光源からの照明光を照射してパターンを物体上に転写するのに適している。また、本発明のデバイス製造方法は、マイクロデバイスの製造に適している。

１…光源、２…ビームエキスパンダ、３Ｓ…空間光変調器、４…リレー光学系、５…フライアイレンズ、６…コンデンサ光学系、７…照明視野絞り、８…結像光学系、９…折曲ミラー、２０…主制御装置、１００…露光装置、ＩＯＰ…照明系、ＭＢＡ…磁性体アレイ、ＭＣＡ…マイクロコイルアレイ、ＰＬ…投影光学系、ＰＵ…投影ユニット、Ｒ…レチクル、ＲＳＴ…レチクルステージ、ＳＥ…マルチミラーアレイ、ＳＥｋ…ミラー素子、ＳＣｋ…ソレノイド、Ｗ…ウエハ、ＷＳＴ…ウエハステージ。

Claims (13)

1. ベース板と；
   該ベース板上に２次元配列され、それぞれ反射面を有する複数のミラー素子と；
   前記複数のミラー素子のそれぞれを、その反射面に平行な面内の直交２軸回りに回動可能に前記ベース板上で支持する複数の弾性支持部材と；
   前記複数のミラー素子のそれぞれの前記反射面の裏面に対向して前記ベース板上の同一直線上にない少なくとも３点に配置され、前記ミラー素子を前記ベース板に接近する方向に駆動する複数の駆動装置と；
   を備える空間光変調器。
2. 前記複数のミラー素子は、それぞれの反射面の裏面側に磁性体を有し、
   前記複数の駆動装置のそれぞれは、前記複数のミラー素子のそれぞれの前記磁性体に対向して前記ベース板上に配置された電磁石を有する請求項１に記載の空間光変調器。
3. 前記複数の駆動装置のそれぞれは、前記電磁石を用いて該電磁石が対向する前記磁性体を磁気的に吸引することで前記ミラー素子を駆動する請求項２に記載の空間光変調器。
4. 前記複数の駆動装置のそれぞれが有する電磁石は、前記ベース板上に格子状に配列される請求項２又は３に記載の空間光変調器。
5. 前記複数の電磁石は、電磁石アレイを構成し、
   前記電磁石アレイの前記ベース板と反対側に配置された前記複数の電磁石のそれぞれに対応するヨークから成るヨークアレイをさらに備える請求項２〜４のいずれか一項に記載の空間光変調器。
6. 前記ヨークアレイを構成する各ヨークは、前記電磁石に対向する一端からその反対側に行くに従って断面の面積が徐々に小さくなっている請求項５に記載の空間光変調器。
7. 前記複数のミラー素子に対応する前記磁性体の配列は、前記複数の弾性部材を含んで、前記複数のミラー素子を支持する少なくとも１つの支持部材をエッチング加工することにより形成される請求項２〜６のいずれか一項に記載の空間光変調器。
8. 前記支持部材は、前記ミラー素子に対応する部分に対して、前記弾性部材に対応する部分が肉薄に、前記ベース板に支持される部分が肉厚に加工される請求項７に記載の空間光変調器。
9. 前記複数のミラー素子の反射面は多角形状を有する請求項１〜８のいずれか一項に記載の空間光変調器。
10. 前記多角形状は矩形状であり、
    前記複数のミラー素子は、前記ベース板上に格子状に配列される請求項９に記載の空間光変調器。
11. ビーム源からのエネルギビームの光路上に配置された請求項１〜１０のいずれか一項に記載の空間光変調器と；
    前記エネルギビームの光路上で前記空間光変調器の光路前方及び後方の少なくとも一方に配置された光学系と；を備える照明装置。
12. エネルギビームにより物体を露光して前記物体上にパターンを形成する露光装置であって、
    パターンを前記空間光変調器及び前記光学系を介した前記エネルギビームで照明する請求項１１に記載の照明装置と；
    前記パターンを介した前記エネルギビームを前記物体上に投射する投影系と；
    を備える露光装置。
13. 請求項１２に記載の露光装置を用いて物体を露光することと；
    露光された前記物体を現像することと；を含むデバイス製造方法。