JP2016200840A - 空間光変調器、露光装置、及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】空間光変調器を用いてパターンを投影する際に、空間光変調器の複数の光学要素間の隙間領域を通過する光量が大きい場合でも、そのパターンに生じる誤差を低減する。
【解決手段】空間光変調器２８は、それぞれ入射光の位相を第１の位相だけ変化させて反射する第１の状態、及び入射光の位相をその第１の位相と１８０°異なる第２の位相だけ変化させて反射する第２の状態に制御可能な複数のミラー要素３０と、複数のミラー要素３０間に配置されて、入射光の位相をその第１の位相とほぼ（９０°＋ｋ・１８０°）（ｋは整数）だけ異なる第３の位相だけ変化させる境界部３４とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数の光学要素を有する空間光変調器、空間光変調器を用いて物体を露光する露光技術、及び露光技術を用いるデバイス製造技術に関する。

例えば半導体素子又は液晶表示素子等のデバイス（電子デバイス又はマイクロデバイス）を製造するためのリソグラフィ工程中で、所定のパターンを投影光学系を介してウエハ又はガラスプレート等の基板の各ショット領域に形成するために、ステッパー等の一括露光型の露光装置、又はスキャニングステッパー等の走査露光型の露光装置等が使用されている。

最近では、複数種類のデバイス毎に、さらに基板の複数のレイヤ毎にそれぞれマスクを用意することによる製造コストの増大を抑制し、各デバイスを効率的に製造するために、マスクの代わりに、それぞれ傾斜角が可変の多数の微小ミラーのアレイを有する空間光変調器(spatial light modulators)を用いて、投影光学系の物体面に可変のパターンを生成するいわゆるマスクレス方式の露光装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、空間光変調器としては、入射する光の位相分布を制御するために、それぞれ反射面の高さが制御可能な多数の微小ミラーのアレイを有するタイプも提案されている（例えば、非特許文献１及び非特許文献２参照）。

特開２００６−１４８１４０号公報

Yijian Chen et al., "Design and fabrication of tilting and piston micromirrors for maskless lithography,"Proc. of SPIE (米国) Vol. 5751, pp.1023-1037 (2005) D. Lopez et al., "Two-dimensional MEMS array for maskless lithography and wavefront modulation,"Proc. of SPIE (米国) Vol. 6589, 65890S (2007)

従来の多数の微小ミラーのアレイを有する空間光変調器において、各微小ミラーを互いに独立に円滑に駆動するためには、隣接する微小ミラー間に或る程度の面積の隙間領域が必要である。また、空間光変調器の構造及び製造工程によって、隣接する微小ミラー間にさらに広い面積の隙間領域が生じることもある。これらの場合、その隙間領域の反射率が低いと、空間光変調器に入射する光のエネルギーの吸収量が大きくなり、空間光変調器が熱変形等を起こす恐れがある。一方、単にその隙間領域の反射率を高くすると、その隙間領域からの反射光が微小ミラーからの反射光にランダムに混入して、基板上に投影されるパターンに形状誤差等が生じる恐れがある。

本発明の態様は、このような事情に鑑み、複数の光学要素のアレイを有する空間光変調器を用いて物体にパターンを投影（形成）する際に、光学要素間の隙間領域に入射する光量が大きい場合でも、そのパターンに生じる誤差を低減することを目的とする。

本発明の第１の態様によれば、光が照射される複数の光学要素のアレイを有する空間光変調器が提供される。この空間光変調器は、複数のその光学要素は、それぞれ入射する光をその位相を変化させることなく、又は第１の位相だけ変化させて通過させる第１の状態、及び入射する光をその位相をその第１の位相と１８０°異なる第２の位相だけ変化させて通過させる第２の状態を含む複数の状態に制御可能であり、その複数の光学要素の境界部に、入射する光の位相の変化量が互いに異なる第１の位置及び第２の位置が設けられたものである。

また、第２の態様によれば、光が照射される複数の光学要素のアレイを有する空間光変調器が提供される。この空間光変調器は、複数のその光学要素は、それぞれ入射する光の位相を第１の位相だけ変化させて通過させる第１の状態、及び入射する光の位相をその第１の位相と１８０°異なる第２の位相だけ変化させて通過させる第２の状態を含む複数の状態に制御可能であり、複数のその光学要素の間に配置されて、入射する光の位相をその第１の位相とほぼ（９０°＋ｋ・１８０°）（ｋは整数）だけ異なる第３の位相だけ変化させる少なくとも１つの境界部を備えるものである。

また、第３の態様によれば、露光光で基板を露光する露光装置が提供される。この露光装置は、第１又は第２の態様の空間光変調器と、その空間光変調器の複数のその光学要素のアレイにその露光光を照射する照明光学系と、複数のその光学要素からの光をその基板上に導いてその基板上にパターンを投影する投影光学系と、その基板に露光されるパターンを制御するために、その空間光変調器の複数のその光学要素を個別にその複数の状態のいずれかに制御する制御装置と、を備えるものである。

また、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基板上に感光層のパターンを形成することと、そのパターンが形成されたその基板を処理することと、を含むデバイス製造方法が提供される。

本発明の第１の態様によれば、空間光変調器の複数の光学要素をそれぞれ第１及び第２の状態を含む複数の状態に制御し、その複数の光学要素からの光を物体に導くことで、その物体にパターンを投影できる。さらに、複数の光学要素の境界部（隙間領域）の第１及び第２の位置からの光の位相が互いに異なり、その２つの位置からの光の強度が小さくなるため、光学要素間の隙間領域に入射する光量が大きい場合でも、そのパターンに生じる誤差を低減できる。

また、第２の態様によれば、空間光変調器のその境界部（隙間領域）を挟む２つの光学要素が第１の状態及び第２の状態に設定されて、その２つの光学要素を通過する光の位相が互いに１８０°異なる場合、その境界部を通過する光の位相は、その２つの光学要素を通過する光のほぼ中間の位相になる。従って、その２つの光学要素及び境界部を通過する光の位相が互いに１８０°異なる部分の幅は互いにほぼ等しいため、その境界部に入射する光量が大きい場合でも、空間光変調器を用いて物体に投影（形成）されるパターンの形状の誤差が低減される。

第１の実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。 （Ａ）は図１中の空間光変調器２８の一部を示す拡大斜視図、（Ｂ）は図２（Ａ）のＢＢ線に沿う断面図である。 （Ａ）は空間光変調器２８で設定される反射光の位相分布の一例を示す部分拡大平面図、（Ｂ）は図３（Ａ）のＹ軸に沿う直線上の反射光の位相分布を示す図、（Ｃ）は図３（Ｂ）の位相分布の光によって形成される像の強度分布を示す図である。 （Ａ）は比較例の空間光変調器２８Ｖによって設定される反射光の位相分布を示す平面図、（Ｂ）は図４（Ａ）のＹ軸に沿う直線上の反射光の位相分布を示す図、（Ｃ）は図４（Ｂ）の位相分布の光によって形成される像の強度分布を示す図である。 （Ａ）は走査露光時のウエハのショット領域を示す図、（Ｂ）はステップ・アンド・リピート方式で露光する際のウエハのショット領域を示す図である。 （Ａ）はシミュレーションで使用される反射光の位相分布を示す部分拡大平面図、（Ｂ）は図６（Ａ）の一部を示す拡大図である。 境界部の位相を変化させた場合の空間像の変化を示す拡大平面図である。 （Ａ）は境界部の反射率を変化させた場合の空間像の変化を示す拡大平面図、（Ｂ）は図８（Ａ）のＢＢ線に沿う強度分布を示す図である。 （Ａ）は反射光の位相が異なる境界部の反射率を変化させた場合の空間像の変化を示す拡大平面図、（Ｂ）は図９（Ａ）のＢＢ線に沿う強度分布を示す図である。 第１変形例の空間光変調器２８Ａの一部を示す拡大断面図である。 第２変形例の空間光変調器２８Ｂの一部を示す拡大断面図である。 第３変形例の空間光変調器２８Ｃの一部を示す拡大断面図である。 第４変形例の空間光変調器２８Ｄの一部を示す拡大断面図である。 （Ａ）は第２の実施形態の空間光変調器２８Ｅの一部を示す拡大断面図、（Ｂ）は空間光変調器２８Ｅの一部を示す拡大平面図である。 （Ａ）は空間光変調器２８Ｅで設定される反射光の一部の位相分布の一例を示す拡大平面図、（Ｂ）は図１５（Ａ）のＹ軸に沿う直線上の反射光の位相分布を示す図、（Ｃ）は図１５（Ｂ）の位相分布の光によって形成される像の強度分布を示す図である。 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、及び（Ｅ）は、それぞれ第２の実施形態の第１変形例、第２変形例、第３変形例、第４変形例、及び第５変形例の空間光変調器の一部を示す拡大平面図である。 （Ａ）は第６変形例の空間光変調器２８Ｋの一部を示す拡大断面図、（Ｂ）は空間光変調器２８Ｋの一部を示す拡大平面図である。 （Ａ）は第７変形例の空間光変調器の一部を示す拡大断面図、（Ｂ）は第８変形例の空間光変調器の一部を示す拡大平面図である。 （Ａ）は空間光変調器の評価用モデルの要部を示す図、（Ｂ）は評価用の光学系を示す図、（Ｃ）は空間光変調器の境界部を含む評価用モデルの要部を示す図、（Ｄ）は支持部の高さと反射光の光強度との関係の一例を示す図である。 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）、及び（Ｆ）は、それぞれ評価用モデル、第１変形例、第２の実施形態、第６変形例、第７変形例、及び第８変形例の空間光変調器の１周期分の構造を簡略化して示す拡大断面図である。 空間光変調器の隙間領域における反射光の位相と反射光の強度との関係の一例を示す図である。 空間光変調器の隙間領域における反射光の位相と反射光の強度との関係の他の例を示す図である。 他の実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。 変形例の露光装置の概略構成を示す図である。 変形例の空間光変調器を示す拡大斜視図である。 電子デバイスの製造工程の一例を示すフローチャートである。

［第１の実施形態］
以下、本発明の第１の実施形態につき図１〜図９を参照して説明する。
図１は、本実施形態のマスクレス方式の露光装置ＥＸの概略構成を示す。図１において、露光装置ＥＸは、パルス発光を行う露光用の光源２と、光源２からの露光用の照明光（露光光）ＩＬで被照射面を照明する照明光学系ＩＬＳと、ほぼその被照射面又はその近傍の面上に二次元のアレイ状に配列されたそれぞれ高さが可変の微小ミラーである多数のミラー要素３０を備えた空間光変調器２８と、空間光変調器２８を駆動する変調制御部４８とを備えている。さらに、露光装置ＥＸは、多数のミラー要素３０によって生成された反射型の可変の凹凸パターン（可変の位相分布を持つマスクパターン）で反射された照明光ＩＬを受光して、その凹凸パターン（位相分布）に対応して形成される空間像（デバイスパターン）をウエハＷ（基板）の表面に投影する投影光学系ＰＬと、ウエハＷの位置決め及び移動を行うウエハステージＷＳＴと、装置全体の動作を統括制御するコンピュータよりなる主制御系４０と、各種制御系等とを備えている。

以下、図１において、ウエハステージＷＳＴの底面（不図示のガイド面に平行な面）に垂直にＺ軸を設定し、Ｚ軸に垂直な平面内において図１の紙面に平行な方向にＹ軸を、図１の紙面に垂直な方向にＸ軸を設定して説明する。また、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の回りの角度をそれぞれθｘ方向、θｙ方向、θｚ方向の角度とも呼ぶ。本実施形態では、露光時にウエハＷはＹ方向（走査方向）に走査される。

光源２としては、波長１９３ｎｍでパルス幅５０ｎｓ程度のほぼ直線偏光のレーザ光を４〜６ｋＨｚ程度の周波数でパルス発光するＡｒＦエキシマレーザ光源が使用されている。なお、光源２として、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ光源、パルス点灯される発光ダイオード、又はＹＡＧレーザ若しくは固体レーザ（半導体レーザ等）から出力されるレーザ光の高調波を生成する固体パルスレーザ光源等も使用できる。固体パルスレーザ光源は、例えば波長１９３ｎｍ（これ以外の種々の波長が可能）でパルス幅１ｎｓ程度のレーザ光を１〜２ＭＨｚ程度の周波数でパルス発光可能である。

本実施形態においては、光源２には電源部４２が連結されている。主制御系４０が、パルス発光のタイミング及び光量（パルスエネルギー）を指示する発光トリガパルスＴＰを電源部４２に供給する。その発光トリガパルスＴＰに同期して電源部４２は、指示されたタイミング及び光量で光源２にパルス発光を行わせる。
光源２から射出された断面形状が矩形でほぼ平行光束のパルスレーザ光よりなる照明光ＩＬは、１対のレンズよりなるビームエキスパンダ４、照明光ＩＬの偏光状態を制御する偏光制御光学系６及びミラー８Ａを介して、Ｙ軸に平行に、複数の回折光学素子（diffractive optical element）１０Ａ，１０Ｂ等から選択された回折光学素子（図１では回折光学素子１０Ａ）に入射する。偏光制御光学系６は、例えば照明光ＩＬの偏光方向を回転する１／２波長板、照明光ＩＬを円偏光に変換するための１／４波長板、及び照明光ＩＬをランダム偏光（非偏光）に変換するための楔型の複屈折性プリズム等を交換可能に設置可能な光学系である。

回折光学素子１０Ａ，１０Ｂ等は、回転板１２の周縁部にほぼ等角度間隔で固定されている。主制御系４０が駆動部１２ａを介して回転板１２の角度を制御して、照明条件に応じて選択された回折光学素子を照明光ＩＬの光路上に設置する。選択された回折光学素子で回折された照明光ＩＬは、レンズ１４ａ，１４ｂよりなるリレー光学系１４によってマイクロレンズアレイ１６の入射面に導かれる。マイクロレンズアレイ１６に入射した照明光ＩＬは、マイクロレンズアレイ１６を構成する多数の微小なレンズエレメントによって二次元的に分割され、各レンズエレメントの後側焦点面である照明光学系ＩＬＳの瞳面（照明瞳面ＩＰＰ）には二次光源（面光源）が形成される。

一例として、回折光学素子１０Ａは通常照明用であり、回折光学素子１０Ｂは、小さいコヒーレンスファクタ（σ値）の照明光を生成する小σ照明用であり、その他に、２極照明用、４極照明用、及び輪帯照明用等の回折光学素子（不図示）も備えられている。なお、複数の回折光学素子１０Ａ，１０Ｂ等の代わりに、それぞれ傾斜角が可変の多数の微小ミラーのアレイを有する空間光変調器を使用してもよく、マイクロレンズアレイ１６の代わりにフライアイレンズ等も使用可能である。

照明瞳面ＩＰＰに形成された二次光源からの照明光ＩＬは、第１リレーレンズ１８、視野絞り２０、光路を−Ｚ方向に折り曲げるミラー８Ｂ、第２リレーレンズ２２、コンデンサ光学系２４、及びミラー８Ｃを介して、ＸＹ平面に平行な被照射面（設計上の転写用のパターンが配置される面）にθｘ方向に平均的な入射角αで入射する。言い換えると、その被照射面に対して照明光学系ＩＬＳの光軸ＡＸＩはθｘ方向に入射角αで交差している。入射角αは例えば数ｄｅｇ（°）から数１０ｄｅｇである。その被照射面又はその近傍の面に、空間光変調器２８の２次元のアレイ状に配列された多数のミラー要素３０の電源オフ時の反射面が配置される。ビームエキスパンダ４からコンデンサ光学系２４及びミラー８Ｃまでの光学部材を含んで照明光学系ＩＬＳが構成されている。照明光学系ＩＬＳからの照明光ＩＬは、空間光変調器２８の多数のミラー要素３０のアレイ上のＸ方向に細長い長方形状の照明領域２６Ａをほぼ均一な照度分布で照明する。多数のミラー要素３０は、照明領域２６Ａを含む長方形の領域にＸ方向及びＹ方向に所定ピッチで配列されている。照明光学系ＩＬＳ及び空間光変調器２８は、不図示のフレームに支持されている。

図２（Ａ）は、図１中の空間光変調器２８の反射面の一部を示す拡大斜視図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＢＢ線に沿う断面図である。図２（Ａ）において、空間光変調器２８の反射面には、Ｘ方向及びＹ方向にそれぞれピッチ（周期）ｐｘ及びｐｙで、Ｘ方向の幅ａｘでＹ方向の幅ａｙの多数のミラー要素３０が配列されている。一例としてミラー要素３０は正方形であり、ピッチｐｘ，ｐｙは互いに等しく、以下の関係が成立している。なお、ミラー要素３０は長方形等でもよく、ピッチｐｘ，ｐｙは互いに異なってもよい。

ｐｘ＝ｐｙ …（１Ａ），ａｘ＝ａｙ＜ｐｘ …（１Ｂ）
その反射面において、Ｘ方向にｉ番目（ｉ＝１，２，…，Ｉ）及びＹ方向にｊ番目（ｊ＝１，２，…，Ｊ）の位置Ｐ（ｉ，ｊ）にそれぞれミラー要素３０が配置されている。一例として、ミラー要素３０のＹ方向（ウエハＷの走査方向に対応する方向）の配列数Ｊは数１００〜数１０００であり、Ｘ方向の配列数Ｉは配列数Ｊの数倍〜数１０倍である。また、ミラー要素３０の配列のピッチｐｘ（＝ｐｙ）は例えば１０μｍ〜１μｍ程度である。

また、空間光変調器２８は、多数のミラー要素３０と、各ミラー要素３０をそれぞれ可撓性（弾性）を持つヒンジ部３５（図２（Ｂ）参照）を介して支持するベース部材３２と、隣接するミラー要素３０間の隙間領域に配置されるとともにベース部材３２に固定された多数の境界部３４とを備えている。本実施形態では、各ミラー要素３０に対してそれぞれ１つの境界部３４が設けられている。境界部３４は、ミラー要素３０の−Ｘ方向の側面に近接して配置されたＸ方向の幅ｃｘでＹ方向に細長い長方形の表面を持つＸ方向の境界部３４Ｘと、ミラー要素３０の＋Ｙ方向の側面に近接して配置されたＹ方向の幅ｃｙでＸ方向に細長い長方形の表面を持つＹ方向の境界部３４Ｙとを一体化して形成されている。本実施形態では次のように幅ｃｘ，ｃｙは互いに等しく、ミラー要素３０と境界部３４との全体の幅はピッチｐｘ，ｐｙよりも狭い。なお、幅ｃｘ，ｃｙは互いに異なってもよい。

ｃｘ＝ｃｙ …（２）
ａｘ＋ｃｘ＜ｐｘ …（３Ａ）， ａｙ＋ｃｙ＜ｐｙ …（３Ｂ）
なお、本実施形態では、ミラー要素３０と境界部３４との隙間が狭く、以下のようにミラー要素３０の幅と境界部３４の幅との和が実質的にミラー要素３０の配列のピッチとほぼ等しいものとして扱うことが可能である。

ａｘ＋ｃｘ≒ｐｘ …（４Ａ）， ａｙ＋ｃｙ≒ｐｙ …（４Ｂ）
一例として、境界部３４Ｘの幅ｃｘ（境界部３４Ｙの幅ｃｙ）はミラー要素３０の配列のピッチｐｘ（ｐｙ）の数％〜１０％程度である。なお、ミラー要素３０のアレイの＋Ｘ方向及び−Ｙ方向の端部には、それぞれ一列の複数の境界部３４Ｘ及び境界部３４Ｙが付加されている。

図２（Ｂ）において、ベース部材３２は、例えばシリコンよりなる平板状の基材３２Ａと、基材３２Ａの表面に形成された窒化ケイ素（例えばＳｉ₃Ｎ₄）等の絶縁層３２Ｂとから構成されている。また、ベース部材３２の表面にＸ方向、Ｙ方向に所定ピッチで断面形状がＬ字型の境界部３４が形成され、境界部３４中の隣接するＹ方向の境界部３４Ｙの間に、弾性変形によってＺ方向に可撓性を持つ１対の２段のヒンジ部３５を介して、ミラー要素３０の裏面側の凸部が支持されている。境界部３４、ヒンジ部３５、及びミラー要素３０は例えばポリシリコンから一体的に形成されている。ミラー要素３０の反射面（表面）には、反射率を高めるために金属（例えばアルミニウム等）の薄膜よりなる反射膜３１が形成されている。

また、ミラー要素３０の底面側のベース部材３２の表面に電極３６Ａが形成され、電極３６Ａに対向するようにヒンジ部３５の底面に電極３６Ｂが形成されている。ベース部材３２の表面及び境界部３４の側面には、ミラー要素３０毎に対応する電極３６Ａ，３６Ｂ間に所定の電圧を印加するための信号ライン（不図示）がマトリクス状に設けられている。この場合、電源オフ状態又は電源オン状態で電極３６Ａ，３６Ｂ間に電圧が印加されていない状態（第１の状態）では、位置Ｐ（ｉ，ｊ−１）のミラー要素３０で示すように、ミラー要素３０の反射面は、ＸＹ平面に平行な平面である基準平面Ａ１に合致している。一方、電源オン時で電極３６Ａ，３６Ｂ間に所定の電圧が印加されている状態（第２の状態）では、位置Ｐ（ｉ，ｊ）のミラー要素３０で示すように、ミラー要素３０の反射面は、ＸＹ平面に平行で基準平面Ａ１からＺ方向に間隔ｄ１だけ変位した平面Ａ２に合致している。図１の変調制御部４８が、主制御系４０から設定される照明光ＩＬの位相分布（凹凸パターン）の情報に応じて、位置Ｐ（ｉ，ｊ）のミラー要素３０毎の電極３６Ａ，３６Ｂ間の電圧を制御する。各ミラー要素３０の反射率は例えば８０％程度以上であり、各ミラー要素３０は、その第１の状態又はその第２の状態のいずれかに設定される。

また、図２（Ｂ）において、境界部３４の表面Ａ３は、ＸＹ平面に平行であり、かつ表面Ａ３と基準平面Ａ１とのＺ方向の間隔はｄ２である。このような微小な立体構造の空間光変調器２８は、例えば背景技術で引用した非特許文献１及び２に記載されているように、ＭＥＭＳ（Microelectromechanical Systems：微小電気機械システム）技術を用いて製造することが可能である。空間光変調器２８の各ミラー要素３０は、平行移動によって第１の状態又は第２の状態に設定できればよいだけであるため、ミラー要素３０の小型化及びミラー要素３０の配列数の増大が容易である。

また、各ミラー要素３０の反射面が基準平面Ａ１に合致している状態（第１の状態）で、当該ミラー要素３０によって反射される照明光ＩＬの位相の変化量を第１の位相δ１とすると、本実施形態では位相δ１は０°である。また、各ミラー要素３０の反射面が基準平面Ａ１から間隔ｄ１だけ変位した平面Ａ２に合致している状態（第２の状態）で、当該ミラー要素３０で反射される照明光ＩＬの位相の変化量を第２の位相δ２とすると、位相δ２は位相δ１に対して１８０°（π（ｒａｄ））異なっている。この場合、以下の関係が成立する。ただし、空間光変調器２８の製造誤差及び変調制御部４８による駆動誤差等を考慮して、位相δ２は、式（５Ｂ）に対して数ｄｅｇ（°）程度の誤差は許容される。なお、以下では単位のない位相はｒａｄを意味する。

δ１＝０° …（５Ａ）， δ２＝１８０°＝π …（５Ｂ）
また、ミラー要素３０間の境界部３４の表面Ａ３の反射率は例えば数１０％程度である。さらに、境界部３４の表面Ａ３と基準平面Ａ１とのＺ方向の間隔ｄ２は、境界部３４で反射される照明光ＩＬの位相の変化量が、その第１の位相δ１とその第２の位相δ２との中間の第３の位相δ３となるように設定される。本実施形態では、位相δ１及びδ２は式（５Ａ）及び（５Ｂ）で表されるため、位相δ３は位相δ１に対する差分として次のようになる。

δ３＝９０°＋ｋ・１８０°（ｋは整数）＝π／２＋ｋ・π …（６）
ただし、ミラー要素３０及び境界部３４の製造誤差、及びミラー要素３０のＺ方向への駆動誤差等を考慮すると、境界部３４で反射される照明光ＩＬの位相の変化量（第３の位相δ３）は、ほぼ式（６）を満たす範囲、例えば式（６）に対して±１０°程度の範囲内にあればよい。

次に、式（５Ｂ）に対応する間隔ｄ１及び式（６）に対応する間隔ｄ２を求める。図２（Ｂ）において、本実施形態では、ミラー要素３０の反射面及び境界部３４Ｙ（３４）の表面Ａ３に入射する照明光ＩＬ１，ＩＬ２，ＩＬ３の平均的な入射角はαである。また、照明光ＩＬ１等の波長をλ（ここではλ＝１９３ｎｍ）、空間光変調器２８の設置される環境の気体の屈折率を１とする。この場合、位置Ｐ（ｉ，ｊ−１）のミラー要素３０の反射面は基準平面Ａ１に合致しており、その反射面に入射する照明光ＩＬ３に対する反射光Ｂ５の位相の変化量（第１の位相δ１）は０である。

次に、位置Ｐ（ｉ，ｊ）のミラー要素３０の反射面に照明光ＩＬ１が入射しており、その反射面が基準平面Ａ１に合致しているときの点線で示す反射光Ｂ１の位相の変化量と、その反射面が間隔ｄ１の平面Ａ２に合致しているときの反射光Ｂ２の位相の変化量との差分が第２の位相δ２である。また、反射光Ｂ１，Ｂ２の位相差を、反射光Ｂ１，Ｂ２の光路に垂直な波面の位相差で定義する。この場合、入射する照明光ＩＬ１に対して平面Ａ２で反射される反射光Ｂ２が基準平面Ａ１に達するときの反射光Ｂ２の光路長ｏｐ２は次のようになる。

ｏｐ２＝２ｄ１／cos α …（７Ａ）
また、反射光Ｂ２が基準平面Ａ１に達するときに、比較対象の基準平面Ａ１で反射された反射光Ｂ１の光路長ｏｐ１は次のようになる。
ｏｐ１＝２ｄ１・tan α・sin α＝２ｄ１・sin²α／cos α …（７Ｂ）
従って、反射光Ｂ２と反射光Ｂ１との光路長の差分δｏｐ２は、式（７Ａ）及び（７Ｂ）を用いて次のようになる。

δｏｐ２＝ｏｐ２−ｏｐ１＝２ｄ１／cos α−２ｄ１・sin²α／cos α
＝２ｄ１・cos²α／cos α＝２ｄ１・cos α …（８Ａ）
この光路長の差分δｏｐ２が、式（５Ｂ）の位相に対応する光路長（λ／２）に等しいため、次の関係が得られる。
２ｄ１・cos α＝λ／２ …（８Ｂ）
この式から間隔ｄ１は次のようになる。

ｄ１＝（１／cos α）λ／４ …（８Ｃ）
また、境界部３４Ｙ（３４）の表面Ａ３に入射角αで入射した照明光ＩＬ２の反射光Ｂ４の光路長と、反射光Ｂ４が基準平面Ａ１に達するときの基準平面Ａ１で反射した反射光Ｂ３の光路長との差分δｏｐ３は、式（８Ａ）に対応して次のようになる。
δｏｐ３＝２ｄ２・cos α …（９Ａ）
この光路長の差分δｏｐ３が、式（６）の位相に対応する光路長（λ／４＋ｋ・λ／２）に等しいため、次の関係が得られる。

２ｄ２・cos α＝λ／４＋ｋ・λ／２ …（９Ｂ）
この式から間隔ｄ２は次のようになる。なお、ｋは整数である。
ｄ２＝（１／cos α）（λ／８＋ｋ・λ／４） …（９Ｃ）
式（６）の場合と同様に、間隔ｄ２はほぼ式（９Ｃ）を満たせばよく、間隔ｄ２は式（９Ｃ）に対して例えば±（１／cos α）（λ／８）（１０°／９０°）、即ち±λ／７０程度の範囲内に入ればよい。一例として、整数ｋが０、入射角αが１０°、波長λが１９３ｎｍである場合、式（８Ｃ）及び（９Ｃ）から間隔ｄ１，ｄ２は次のようになる。

ｄ１＝４９（ｎｍ）， ｄ２＝２４．５（ｎｍ） …（１０）
図２（Ａ）において、空間光変調器２８の各ミラー要素３０はそれぞれ入射する照明光ＩＬの位相を０°変化させて反射する第１の状態、又は入射する照明光ＩＬの位相を１８０°（π）変化させて反射する第２の状態に制御される。以下では、その第１の状態に設定されたミラー要素３０を位相０のミラー要素、その第２の状態に設定されたミラー要素３０を位相πのミラー要素とも呼ぶ。

一例として、所定パルス数の照明光ＩＬの発光毎に、図１の主制御系４０が変調制御部４８に、空間光変調器２８によって設定される照明光ＩＬの位相分布（凹凸パターン）の情報を供給する。これに応じて変調制御部４８が空間光変調器２８の各ミラー要素３０を位相０又は位相πに制御する。ウエハＷの表面にはその位相分布に応じた空間像が形成される。

図１において、空間光変調器２８の照明領域２６Ａ内の多数のミラー要素３０のアレイで反射された照明光ＩＬは、平均的な入射角αで投影光学系ＰＬに入射する。不図示のコラムに支持された光軸ＡＸＷを持つ投影光学系ＰＬは、空間光変調器２８（物体面）側に非テレセントリックであり、ウエハＷ（像面）側にテレセントリックの縮小投影光学系である。投影光学系ＰＬは、空間光変調器２８によって設定される照明光ＩＬの位相分布に応じた空間像の縮小像を、ウエハＷの１つのショット領域内の露光領域２６Ｂ（照明領域２６Ａと光学的に共役な領域）に形成する。投影光学系ＰＬの投影倍率βは例えば１／１０〜１／１００程度であり、その解像度（ハーフピッチ又は線幅）は、例えば空間光変調器２８の１対のミラー要素３０及び境界部３４の像の幅（β・ｐｙ）程度である。言い換えると、投影光学系ＰＬの物体面において、１つのミラー要素３０のピッチｐｙよりも小さい構造は解像されない。例えば、ミラー要素３０及び境界部３４の大きさが数μｍ角程度、投影光学系ＰＬの投影倍率βが１／１００程度であれば、投影光学系ＰＬの解像度は数１０ｎｍ程度である。

ウエハＷ（基板）は、例えばシリコン又はＳＯＩ(silicon on insulator)等の円形の平板状の基材の表面に、フォトレジスト（感光材料）を数１０ｎｍ〜２００ｎｍ程度の厚さで塗布したものを含む。
本実施形態のように物体側に非テレセントリックの投影光学系ＰＬを用いることによって、空間光変調器２８の多数のミラー要素３０の反射面とウエハＷの露光面（フォトレジストの表面）とをほぼ平行に配置できる。従って、露光装置の設計・製造が容易である。

また、露光装置ＥＸが液浸型である場合には、例えば米国特許出願公開第２００７／２４２２４７号明細書に開示されているように、投影光学系ＰＬの先端の光学部材とウエハＷとの間に照明光ＩＬを透過する液体（例えば純水）を供給して回収する局所液浸装置が設けられる。液浸型の場合には解像度をさらに高めることができる。
図１において、ウエハＷはウエハホルダ（不図示）を介してウエハステージＷＳＴの上面に吸着保持され、ウエハステージＷＳＴは、不図示のガイド面上でＸ方向、Ｙ方向にステップ移動を行うとともに、Ｙ方向に一定速度で移動する。ウエハステージＷＳＴのＸ方
向、Ｙ方向の位置、及びθｚ方向の回転角等はレーザ干渉計４５によって形成され、この計測情報がステージ制御系４４に供給されている。ステージ制御系４４は、主制御系４０からの制御情報及びレーザ干渉計４５からの計測情報に基づいて、リニアモータ等の駆動系４６を介してウエハステージＷＳＴの位置及び速度を制御する。なお、ウエハＷのアライメントを行うために、ウエハＷのアライメントマークの位置を検出するアライメント系（不図示）等も備えられている。

ウエハＷの露光時には、ウエハＷのアライメントを行った後、照明光学系ＩＬＳの照明条件を設定する。そして、例えば図５（Ａ）に示すウエハＷの表面でＹ方向に一列に配列されたショット領域ＳＡ２１，ＳＡ２２，…に露光を行うために、ウエハＷを走査開始位置に位置決めする。その後、ウエハＷの＋Ｙ方向への一定速度での走査を開始する。なお、図５（Ａ）のショット領域ＳＡ２１等の中の矢印は、ウエハＷに対する露光領域２６Ｂの相対的な移動方向を示している。

次に、主制御系４０は、ウエハＷの露光領域２６Ｂのショット領域ＳＡ２１に対する相対位置に応じて、変調制御部４８に露光領域２６Ｂに形成される空間像に対応する空間光変調器２８の反射面における照明光ＩＬの位相分布の情報を供給するとともに、電源部４２に発光トリガパルスＴＰを供給する。これによって、露光領域２６Ｂには、Ｙ方向の位置に応じて目標とする空間像が逐次露光される。この動作をショット領域ＳＡ２１が露光領域２６Ｂを横切るまで繰り返すことで、ショット領域ＳＡ２１に全体の空間像（回路パターン）が露光される。

その後、ウエハＷのショット領域ＳＡ２１に隣接するショット領域ＳＡ２２に露光するために、ウエハＷを同じ方向に走査したまま、主制御系４０は、変調制御部４８に照明光ＩＬの位相分布の情報を供給するとともに、電源部４２に発光トリガパルスＴＰを供給する。このようにして、ショット領域ＳＡ２１からＳＡ２２にかけて連続的に露光を行うことができる。そして、図５（Ａ）のウエハＷのＸ方向に隣接するショット領域ＳＡ３１，ＳＡ３２を含む列の露光に移行する場合には、ウエハステージＷＳＴを駆動してウエハＷをＸ方向（走査方向に直交する非走査方向）にステップ移動する。そして、点線で示す露光領域２６Ｂに対するウエハＷの走査方向を逆の−Ｙ方向に設定し、主制御系４０から変調制御部４８に逆の順序で照明光ＩＬの位相分布の情報を供給し、電源部４２に発光トリガパルスＴＰを供給することで、ショット領域ＳＡ３２からＳＡ３１にかけて連続的に露光を行うことができる。この露光に際して、ショット領域ＳＡ２１，ＳＡ２２等に互いに異なる空間像を露光することも可能である。その後、ウエハＷのフォトレジストの現像を行うことで、ウエハＷの各ショット領域にレジストパターンが形成される。

次に、図２（Ａ）の空間光変調器２８の境界部３４における照明光ＩＬの反射光の影響につき説明する。一例として、ウエハＷの表面に、図３（Ｃ）に示すように、Ｙ方向のピッチがミラー要素３０の像のピッチの３倍（β・３ｐｙ）（βは投影倍率）の光強度分布ＩＮＴを持つ空間像、即ちＹ方向のピッチがβ・３ｐｙのライン・アンド・スペースパターン（以下、Ｌ＆Ｓパターンという）の像を形成する場合を想定する。この場合、露光装置ＥＸの照明光学系ＩＬＳの照明条件は、例えばσ値が０．１〜０．０５程度の小σ照明で、照明光ＩＬの偏光方向がウエハＷ上でＸ方向になるように設定される。そして、空間光変調器２８のミラー要素３０のアレイの位相分布は、図３（Ａ）の拡大平面図で示すように、それぞれＸ方向に４個以上でＹ方向に３個のミラー要素３０を含む第１の領域Ｄ１内で各ミラー要素３０が第１の状態（位相０）となり、第１の領域Ｄ１にＹ方向に隣接し、それぞれＸ方向に４個以上でＹ方向に３個のミラー要素３０を含む第２の領域Ｄ２内で各ミラー要素３０が第２の状態（位相π）となる分布に設定される。なお、図３（Ａ）及び後述の図４（Ａ）は、透視図であるとともに、第２の状態のミラー要素３０にはハッチングを施している。領域Ｄ１及びＤ２のＹ方向の幅はそれぞれ３ｐｙである。

本実施形態では、領域Ｄ１，Ｄ２内の境界部３４に入射して反射される照明光ＩＬの位相は、第１の状態（位相０）のミラー要素３０の反射光に対してπ／２（９０°）だけ変化している。なお、式（６）で整数ｋを０とおいている。そのため、図３（Ａ）の空間光変調器２８の反射面のＹ軸に平行な直線（Ｘ方向の境界部３４Ｘを通過しない直線）上における照明光ＩＬの反射光の位相分布φ（ＩＬ）は、図３（Ｂ）に示すように変化する。図３（Ｂ）において、領域Ｄ１内のＹ方向の幅が（３ｐｙ−ｃｙ）の部分の位相はほぼ０であり、領域Ｄ２内のＹ方向の幅が（３ｐｙ−ｃｙ）の部分の位相はほぼπ（１８０°）であり、領域Ｄ１，Ｄ２間のＹ方向の幅がｃｙの部分（図３（Ａ）の１つの境界部３４Ｙ）の位相はπ／２である。なお、投影光学系ＰＬは、物体面上でミラー要素３０のピッチｐｙ，ｐｘよりも小さい構造を解像しないため、領域Ｄ１，Ｄ２の内部のＹ方向の幅ｃｙで位相がπ／２の部分（２つの境界部３４Ｙ）、及びＸ方向の幅ｃｘで位相がπ／２の部分（境界部３４Ｘ）は、投影光学系ＰＬに対しては実質的に位相が変化していない部分となる。

そのため、図３（Ｂ）の位相分布φ（ＩＬ）は、実質的にＹ方向の幅（３ｐｙ−ｃｙ）で位相が０の部分、Ｙ方向の幅ｃｙで位相がπ／２の部分、実質的にＹ方向の幅（３ｐｙ−ｃｙ）で位相がπの部分、及びＹ方向の幅ｃｙで位相がπ／２の部分が繰り返される分布となる。従って、その位相分布φ（ＩＬ）に対応する投影光学系ＰＬの像のＹ方向の光強度分布ＩＮＴは、図３（Ｃ）に示すように、ピッチがβ・３ｐｙの正弦波状になるため、空間光変調器２８の境界部３４の反射率が高い場合でも、フォトレジストの現像によってピッチがβ・３ｐｙのＬ＆Ｓパターンが得られる。

これに対して、図４（Ａ）の比較例の空間光変調器２８Ｖにおいては、ミラー要素３０間の境界部３４は、第１の状態（位相０）のミラー要素３０と同様に、入射する照明光の位相を０だけ変化させるものとしている。この比較例においても、多数のミラー要素３０の状態を、図３（Ａ）と同様に、第１の領域Ｄ１内で各ミラー要素３０が第１の状態（位相０）となり、第１の領域Ｄ１にＹ方向に隣接する第２の領域Ｄ２内で各ミラー要素３０が第２の状態（位相π）となる分布に設定する。

この比較例において、図４（Ａ）のＹ軸に平行な直線（Ｘ方向の境界部３４Ｘを通過しない直線）上における照明光ＩＬの反射光の位相分布φ（ＩＬ）は、図４（Ｂ）に示すように変化する。この比較例では、境界部３４Ｙの反射光の位相は０であるため、図４（Ｂ）において、領域Ｄ１及び１つの境界部３４Ｙを含むＹ方向の幅が（３ｐｙ＋ｃｙ）の部分の位相はほぼ０であり、領域Ｄ２から１つの境界部３４Ｙを除いたＹ方向の幅が（３ｐｙ−ｃｙ）の部分の位相はほぼπである。この場合にも、領域Ｄ２の内部のＹ方向の幅ｃｙで位相が０の部分（２つの境界部３４Ｙ）は、投影光学系ＰＬに対しては実質的に位相が変化していない部分となる。

そのため、図４（Ｂ）の位相分布φ（ＩＬ）は、実質的にＹ方向の幅（３ｐｙ＋ｃｙ）で位相が０の部分と、Ｙ方向の幅（３ｐｙ−ｃｙ）で位相がπの部分とが繰り返される分布となる。従って、その位相分布φ（ＩＬ）に対応する投影光学系ＰＬの像のＹ方向の光強度分布ＩＮＴは、図４（Ｃ）に示すように、Ｙ方向のピッチがβ（３ｐｙ＋ｃｙ）の正弦波とＹ方向のピッチがβ（３ｐｙ−ｃｙ）の正弦波とが１周期ずつ交互に連なる分布となる。そのため、最終的にＹ方向のピッチが均一にβ・３ｐｙとなるＬ＆Ｓパターンを得ることができない。同様に、第２の状態のミラー要素３０と同様に、境界部３４に入射する照明光ＩＬの位相がπだけ変化する場合にも、最終的にＹ方向のピッチが均一にβ・３ｐｙとなるＬ＆Ｓパターンを得ることができない。

これに対して、本実施形態の空間光変調器２８によれば、境界部３４は、入射する照明
光ＩＬの位相を、第１の状態（位相０）のミラー要素３０と第２の状態（位相π）のミラー要素３０とのほぼ中間の位相に設定している。従って、境界部３４の反射率が高い場合でも、投影光学系ＰＬを介してウエハＷの表面に目標とする空間像（ひいてはデバイスパターン）を高精度に形成できる。

次に、本実施形態においてウエハの表面に孤立的なパターン（レジストパターン）を形成する場合のシミュレーション結果の一例につき説明する。
図６（Ａ）は、このシミュレーションにおいて、空間光変調器２８のミラー要素３０によって設定される反射光の位相分布を示す。図６（Ａ）の位相分布において、白抜きのミラー要素３０は位相０であり、灰色のミラー要素３０は位相πである。図６（Ａ）の複数のミラー要素３０の間には、図６（Ｂ）に示すように、境界部３４が配置されている。このシミュレーションでは、ミラー要素３０の像のＸ方向、Ｙ方向のピッチβ・ｐｘ（＝β・ｐｙ）を２０ｎｍ、ミラー要素３０の像のＸ方向、Ｙ方向の幅β・ａｘ（＝β・ａｙ）を１７．５ｎｍ、境界部３４の像のＸ方向、Ｙ方向の幅β・ｃｘ（＝β・ｃｙ）を２．５ｎｍとする。

このシミュレーションにおいて、ウエハの表面に形成すべきパターンは、図６（Ａ）において、点線で示すＸ方向の幅（２ｐｘ）でＹ方向の幅（（２＋１／５）ｐｙ）の仮想的な第１パターン８１及び点線で示すＸ方向の幅（２ｐｘ）でＹ方向の長さ（（４＋１／５）ｐｙ）の長方形の仮想的な第２パターン８２を投影倍率βで縮小した像である。第１パターン８１と第２パターン８２とのＸ方向の間隔は４ｐｘ、Ｙ方向の間隔は０である。言い換えると、第１パターン８１の理想的な像は幅４０ｎｍで長さ４４ｎｍの長方形のパターン、第２パターン８２の理想的な像は幅４０ｎｍで長さ８４ｎｍの長方形のパターンである。また、照明光学系ＩＬＳによる照明条件を、σ値が０．１４の小σ照明として、照明光ＩＬの偏光状態を非偏光とした。

次に、図７は、図６（Ｂ）の境界部３４における反射光の位相を４５°ステップで異なる値に設定し、境界部３４の反射率を１０％に固定して、図６（Ａ）の位相分布に対するレジストパターン（空間像）を計算した結果を示す。図７において、横軸はＸ軸（ｎｍ）、縦軸はＹ軸（ｎｍ）であり、正方形のレジストのパターン８１Ａ及び長方形のレジストのパターン８２Ａはそれぞれ形成すべき理想的なパターン（空間像の強度が感光レベルを横切る部分）を示す。また、空間像の計算に際しては、パターン８１Ａに対応する実際のパターンであるほぼ円形のレジストのパターン８１Ｂ（強度が感光レベルを横切る部分）のＸ方向の幅（ＣＤ値）がパターン８１ＡのＸ方向の幅に合致するように感光レベルを調整する。

図７において、楕円状のレジストのパターン８２Ｂ，８２Ｃ，８２Ｄ，８２Ｅ，８２Ｆは、それぞれ境界部３４における反射光の位相を９０°、０°、４５°、１３５°、１８０°に設定した場合のパターン８２Ａに対応する実際のパターンを示す。これにより、位相が９０°のときのパターン８２Ｂが理想的な像８２Ａに最も近く、位相が０°及び４５°のときのパターン８２Ｃ，８２Ｄはパターン８２Ａよりも大きくなり、位相が１３５°及び１８０°のときのパターン８２Ｅ，８２Ｆはパターン８２Ａよりも小さくなることが分かる。なお、位相が１８０°の場合のパターン８２Ｆは形成されていない。さらに、図７中のパターン８２Ｂと合致しているパターン８２Ｓは、図６（Ｂ）でミラー要素３０が密着しており（隙間がなく）、境界部３４の幅ｃｘ，ｃｙを０とみなして計算したレジストパターンを表している。従って、境界部３４の位相が９０°（式（６）でｋ＝１とした値）であるときに、理想的なパターン８２Ａに最も近いレジストパターンが得られることが分かる。

また、図８（Ａ）は、図６（Ｂ）の境界部３４の位相を９０°に固定して、境界部３４
の反射率を種々に変えて、図６（Ａ）の位相分布に対するレジストパターンを計算した結果を示し、図８（Ｂ）は図８（Ａ）のＸ軸に平行なＢＢ線に沿う直線上の強度分布ＩＮＴ（最大値で規格化されている）を示す。図８（Ａ）において、正方形のパターン８１Ａ及び長方形のパターン８２Ａはそれぞれ形成すべきレジストパターンであり、パターン８１Ｂ及び８２Ｂは、それぞれ境界部３４における反射率を０％、０．１％、１％、１０％、及び１００％に設定した場合のパターン８１Ａ及び８２Ａに対応する実際のレジストパターンを示す。さらに、パターン８１Ｂ及び８２Ｂは、ミラー要素３０が密着しており、境界部３４の幅を０とみなして計算したレジストパターンをも表している。

また、図８（Ｂ）の曲線８３Ａで表される強度分布ＩＮＴは、ミラー要素３０が密着しており、境界部３４の幅を０とみなして計算した空間像の強度分布を、曲線８３Ｂで表される強度分布ＩＮＴは、反射率を０％、０．１％、１％、１０％、及び１００％に設定した場合の空間像の強度分布を表している。これらにより、境界部３４の位相が９０°であるときには、境界部３４の反射率に関係なく、理想的なパターン８１Ａ，８２Ａとほぼ同じレジストパターンが得られることが分かる。

次に、図９（Ａ）は、図６（Ｂ）の境界部３４の位相を２７０°（式（６）でｋ＝１とした値）に固定して、境界部３４の反射率を種々に変えて、図６（Ａ）の位相分布に対するレジストパターンを計算した結果を示し、図９（Ｂ）は図９（Ａ）のＸ軸に平行なＢＢ線に沿う直線上の強度分布ＩＮＴ（最大値で規格化されている）を示す。図９（Ａ）において、パターン８１Ｂ’及び８２Ｂ’は、それぞれ境界部３４における反射率を０％、０．１％、１％、１０％、及び１００％に設定した場合の理想的なパターン８１Ａ及び８２Ａに対応する実際のレジストパターンを示す。さらに、パターン８１Ｂ’及び８２Ｂ’は、ミラー要素３０が密着しており、境界部３４の幅を０とみなして計算したレジストパターンをも表している。

また、図９（Ｂ）の曲線８４Ａで表される強度分布ＩＮＴは、ミラー要素３０が密着しており、境界部３４の幅を０とみなして計算した空間像の強度分布を、曲線８４Ｂで表される強度分布ＩＮＴは、反射率を０％、０．１％、１％、１０％、及び１００％に設定した場合の空間像の強度分布を表している。これらにより、境界部３４の位相が２７０°であっても、境界部３４の反射率に関係なく、理想的なパターン８１Ａ，８２Ａとほぼ同じレジストパターンが得られることが分かる。

本実施形態の効果等は以下の通りである。
（１）本実施形態の露光装置ＥＸは、空間光変調器２８を備えている。また、空間光変調器２８は、それぞれ入射する光の位相を第１の位相（δ１）だけ変化させて反射する第１の状態、及び入射する光の位相をその第１の位相と１８０°異なる第２の位相（δ２）だけ変化させて反射する第２の状態に制御可能な複数のミラー要素３０（光学要素）と、複数のミラー要素３０の間に配置されて、入射する光の位相をその第１の位相とほぼ（９０°＋ｋ・１８０°）（ｋは整数）だけ異なる第３の位相（δ３）だけ変化させる境界部３４とを備えている。

本実施形態によれば、空間光変調器２８の境界部３４（隙間領域）を挟む２つのミラー要素３０が第１の状態及び第２の状態に設定されて、その２つのミラー要素３０で反射される光の位相が互いに１８０°（π）異なる場合、境界部３４で反射される光の位相は、その２つのミラー要素３０で反射される光のほぼ中間の位相（９０°）になる。従って、その２つのミラー要素３０及び境界部３４で反射される光の位相が互いに１８０°異なる部分の幅は互いにほぼ等しいため、その境界部３４で反射される光の光量が大きい場合に、空間光変調器２８からの光を用いてウエハＷ上に投影（形成）されるパターンの形状の誤差が低減される。

（２）また、空間光変調器２８は光学要素としてミラー要素３０（反射要素）を有するため、照明光ＩＬの利用効率が高い。しかしながら、空間光変調器２８の代わりに、個々の光学要素がそれぞれ透過する光の位相を所定のφ１又は（φ１＋１８０°）変化させるとともに、光学要素間の境界部が透過する光の位相を（φ１＋９０°＋ｋ・１８０°）変化させる透過型の空間光変調器を使用することも可能である。このような光学要素としては、電圧によって屈折率が変化する電気光学素子又は液晶セル等を使用できる。

（３）また、空間光変調器２８は、複数のミラー要素３０とそれぞれヒンジ部３５（可動部）を介して連結されるとともに、境界部３４が固定されるベース部材３２（ベース部）を備えている。従って、各ミラー要素３０を高速に、かつ高精度に駆動できる。
（４）また、空間光変調器２８の各ミラー要素３０は、電源オフのときにそれぞれその第１の状態（位相０）になるため、制御が容易である。さらに、境界部３４の表面の高さは、空間光変調器２８の製造時のミラー要素３０の反射面の高さに基づいて設定すればよいため、境界部３４で反射される光の位相の変化δ３を高精度に設定できる。

なお、各ミラー要素３０は、電源オフのときに第２の状態（位相π）、境界部３４と同じ高さ、又はその他の高さになってもよい。
（５）また、空間光変調器２８のミラー要素３０は２次元のアレイであるため、一度の露光で大面積のパターンをウエハＷに露光できる。なお、空間光変調器２８において、ミラー要素３０を例えばＸ方向（ウエハＷの非走査方向に対応する方向）に一次元のアレイ状に配列してもよい。

（６）また、露光装置ＥＸは、照明光ＩＬ（露光光）でウエハＷ（基板）を露光する露光装置において、空間光変調器２８と、空間光変調器２８の複数のミラー要素３０のアレイに照明光ＩＬを照射する照明光学系ＩＬＳと、複数のミラー要素３０からの反射光をウエハＷ上に導いてウエハＷ上にパターンを投影する投影光学系ＰＬと、ウエハＷに露光されるパターンを制御するために、空間光変調器２８の複数のミラー要素３０を個別にその第１の状態又は第２の状態に制御する変調制御部４８（制御装置）と、を備えている。

露光装置ＥＸによれば、空間光変調器２８の境界部３４が或る程度の反射率を有し発熱が少ないとともに、空間光変調器２８の境界部３４の反射の影響が抑制されているため、ウエハＷの表面に目標とするパターンを高精度に形成できる。
なお、空間光変調器２８の各ミラー要素３０は、その第１の状態及びその第２の状態以外の第３の状態等を含む複数の状態に設定可能としてもよい。

（７）また、照明光学系ＩＬＳからの照明光ＩＬは、複数のミラー要素３０（反射要素）にほぼ入射角αで斜めに入射し、ミラー要素３０からの反射光が、投影光学系ＰＬに対して投影光学系ＰＬの光軸ＡＸＷに交差するように入射している。従って、投影光学系ＰＬは物体面側に非テレセントリックであるため、空間光変調器２８からの反射光の全部を投影光学系ＰＬを介してウエハＷに照射でき、照明光ＩＬの利用効率が高い。さらに、偏光制御光学系６で設定される照明光ＩＬの偏光状態をウエハＷの表面で正確に再現できる。

（８）また、ミラー要素３０は、Ｘ方向（第１方向）を長手方向とする長方形の領域に設けられ、ウエハＷを投影光学系ＰＬの像面でＸ方向と直交するＹ方向（第２方向）に対応する走査方向に移動するウエハステージＷＳＴ（基板ステージ）を備え、変調制御部４８は、ウエハステージＷＳＴによるウエハＷの移動に応じて、複数のミラー要素３０によって形成されるパターン（位相分布）をＹ方向に移動している。これによって、ウエハＷの全面を効率的に露光できる。

なお、上記の実施形態では以下のような変形が可能である。
（１）まず、上記の実施形態では、ウエハＷを連続的に移動してウエハＷを走査露光している。その他に、図５（Ｂ）に示すように、ウエハＷの各ショット領域（例えばＳＡ２１）をＹ方向に複数の部分領域ＳＢ１〜ＳＢ５等に分割し、投影光学系ＰＬの露光領域２６Ｂに部分領域ＳＢ１等が達したときに、照明光ＩＬを所定パルス数だけ発光させて、空間光変調器２８のミラー要素３０のアレイからの反射光で部分領域ＳＢ１等を露光してもよい。この後、ウエハＷをＹ方向にステップ移動させて、次の部分領域ＳＢ２等が露光領域２６Ｂに達してから、同様に部分領域ＳＢ２等に露光が行われる。この方式は実質的にステップ・アンド・リピート方式であるが、部分領域ＳＢ１〜ＳＢ５等には互いに異なるパターンが露光される。

（２）次に、図２（Ｂ）の空間光変調器２８は、第１の状態（位相０）のミラー要素３０の反射面（基準反射面Ａ１）と境界部３４（３４Ｙ）の表面Ａ３との間隔ｄ２が、境界部３４の反射光の位相が９０°変化するように定められている場合を表しており、かつ境界部３４の幅ｃｘ，ｃｙは、ミラー要素３０間の隙間よりも狭く設定されている。
これに対して、図１０の第１変形例の空間光変調器２８Ａで示すように、第１の状態（位相０）のミラー要素３０の反射面（基準反射面Ａ１）と境界部３４（３４Ｙ）の表面Ａ３との間隔ｄ２を、境界部３４の反射光の位相が２７０°変化するように定めてもよい。図１０において、図２（Ｂ）に対応する部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。この変形例は、式（６）でｋ＝１とした場合に相当する。さらに、ミラー要素３０の厚さを間隔ｄ１（第２の状態（位相π）に設定されたミラー要素３０の反射面と基準反射面Ａ１との間隔）の１／２よりも薄く形成する。この場合、境界部３４の表面Ａ３は、第１の状態及び第２の状態のいずれの状態のミラー要素３０の底面よりも低くなる。

そこで、境界部３４のＹ方向の幅ｅｙ及びＸ方向の幅ｅｘ（不図示）をそれぞれミラー要素３０の隙間よりも広く設定する。従って、ミラー要素３０の幅ａｘ，ａｙ及び配列のピッチｐｘ，ｐｙを用いて、式（３Ａ）、（３Ｂ）に対応して以下の関係が成立する。
ａｘ＋ｅｘ＞ｐｘ …（１１Ａ）， ａｙ＋ｅｙ＞ｐｙ …（１１Ｂ）
この変形例によれば、ミラー要素３０と境界部３４との間の隙間が実質的になくなるため、境界部３４に入射する照明光ＩＬ２は、ほぼその全部が反射される。従って、迷光等が減少するため、結像特性が向上する。

（３）上記の実施形態の空間光変調器２８では、境界部３４はベース部材３２に固定されている。それ以外に、図１１の第２変形例の空間光変調器２８Ｂで示すように、各ミラー要素３０の＋Ｙ方向の端部に、ミラー要素３０の反射面からの間隔がｄ２の段差部よりなる境界部３８を一体的に設けてもよい。この場合には、ミラー要素３０の−Ｘ方向の端部にも、反射面からの間隔がｄ２の境界部（不図示）が一体的に設けられている。また、ミラー要素３０は、ベース部材３２の表面に固定された突部３７に対して一対のヒンジ部３５を介してＺ方向に変位可能に支持されている。

さらに、例えば電源オフ時にはミラー要素３０の反射面（反射膜３１の表面）は基準平面Ａ１に合致する第１の状態にあり、電源オン時で第２の状態のときに、ミラー要素３０の反射面は基準平面Ａ１から間隔ｄ１の平面Ａ２に合致し、境界部３８の表面Ａ４は基準反射面Ａ１から（ｄ１＋ｄ２）の間隔になる。間隔ｄ１及びｄ２はそれぞれ上記の式（８Ｃ）及び（９Ｃ）を満たしている。従って、この第１変形例の空間光変調器２８Ａにおいても、第１の状態のミラー要素３０では、入射する照明光ＩＬ３をそのまま反射し（δ１＝０）、第２の状態のミラー要素３０では、入射する照明光ＩＬ１の位相を１８０°変化させて反射し、境界部３８では入射する照明光ＩＬ２の位相を（９０°＋ｋ・１８０°）変化させて反射する。これによって、境界部３８の反射光によるパターンの誤差が抑制さ
れる。

（４）次に、図１１の空間光変調器２８Ｂは、ミラー要素３０の反射面と境界部３８の表面Ａ３との間隔ｄ２が、境界部３４の反射光の位相が９０°変化するように定められている場合を表しており、かつ境界部３８の幅は、ミラー要素３０間の隙間よりも狭く設定されている。
これに対して、図１２の第３変形例の空間光変調器２８Ｃで示すように、ミラー要素３０の反射面とこれに一体化された境界部３８の表面Ａ３との間隔ｄ２を、境界部３８の反射光の位相が２７０°変化するように定めてもよい。図１２において、図１１に対応する部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。この変形例は、式（６）でｋを１又は２とした場合に相当する。さらに、ミラー要素３０の厚さを間隔ｄ１の１／２よりも薄く形成し、境界部３８のＹ方向の幅及びＸ方向の幅（不図示）をそれぞれミラー要素３０の隙間よりも広く設定する。

さらに、各ミラー要素３０の反射面に対して＋Ｙ方向側に境界部３８がある場合、各ミラー要素３０に入射する照明光ＩＬ１〜ＩＬ３の平均的な入射方向を、図１２に示すように、＋Ｙ方向に設定することが好ましい。この場合、境界部３８の端部に入射角αで入射する照明光ＩＬ２の反射光Ｂ４は、隣のミラー要素３０の裏面で反射されて空間光変調器２８Ｃからは射出されないため、迷光が減少し、結像性能が向上する。

（５）また、図１１の第２変形例及び図１２の第３変形例の空間光変調器２８Ｂ，２８Ｃでは、位置Ｐ（ｉ．ｊ−１）のミラー要素３０と一体化された境界部３８の高さと、これと隣り合う位置Ｐ（ｉ，ｊ）のミラー要素３０と一体化された境界部３８の高さとはほぼ間隔ｄ１だけ異なっている。従って、位置Ｐ（ｉ．ｊ−１）の境界部３８で反射される照明光の位相の変化量と、位置Ｐ（ｉ．ｊ）の境界部３８で反射される照明光の位相の変化量とはほぼ１８０°異なっている。このとき、位置Ｐ（ｉ．ｊ−１）の境界部３８で反射される照明光と、位置Ｐ（ｉ．ｊ）の境界部３８で反射される照明光とは干渉によって光強度が減少するため、境界部３８での反射光の影響がより少なくなる。

この効果を各ミラー要素３０の反射面の高さに関係なく得るために、図１３の第４変形例の空間光変調器２８Ｄで示すように、照明光ＩＬ２が入射する境界部３４Ｙ（３４）の表面（反射面）Ａ３の高さに対して、それと隣り合う境界部３４Ｙの表面Ａ３Ｐの高さをほぼ式（８Ｃ）で表されるｄ１（又はその奇数倍）だけ異ならせてもよい。なお、図１３において図２（Ｂ）に対応する部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。また、第１の状態のミラー要素３０の反射面（基準平面Ａ１）と表面Ａ３との高さの差ｄ２は、反射光の位相の変化量に換算してほぼ２７０°に相当している。この場合、境界部３４Ｙで反射された照明光ＩＬ２の位相（位相の変化量）と、それと隣り合う境界部３４Ｙで反射された照明光の位相（位相の変化量）とはほぼ１８０°異なり、その２つの反射光を合わせた光の強度は干渉によってほぼ０になるため、境界部３４での反射光の影響が最も少なくなる。
なお、境界部３４Ｙで反射された照明光ＩＬ２の位相の変化量と、それと隣り合う境界部３４Ｙで反射された照明光の位相の変化量とは０又は３６０°以外の任意の位相だけ異なっていてもよい。この場合でも、その２つの境界部３４Ｙからの反射光の強度は減少するため、境界部３４での反射光の影響が少なくなる。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態につき１４（Ａ）〜図１５（Ｃ）を参照して説明する。本実施形態においても基本的に図１の露光装置ＥＸを使用するが、図１の空間光変調器２８の代わりに図１４（Ａ）、（Ｂ）に示す空間光変調器２８Ｅを使用する点が異なっている。以下、図１４（Ａ）、（Ｂ）、図１５（Ａ）〜（Ｃ）において図２（Ｂ）、図２（Ａ）、図３（Ａ）〜（Ｃ）に対応する部分にはそれぞれ同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

図１４（Ａ）は、本実施形態の空間光変調器２８Ｅの一部を示す拡大断面図、図１４（Ｂ）は、空間光変調器２８Ｅの反射面の一部を示す拡大平面図である。なお、図１４（Ｂ）及び後述の図１６（Ａ）等では、空間光変調器の反射面を透視図で表している。図１４（Ａ）において、ベース部材３２の表面でそれぞれヒンジ部３５を介してミラー要素３０（表面に反射膜３１が形成されている）を支持する複数のＹ方向の境界部３４ＹのＹ方向の幅は、ミラー要素３０のＹ方向の間隔よりも広く設定されている。また、境界部３４Ｙの表面において、あるミラー要素３０を囲むほぼ正方形の枠状の第１の領域５４Ａの高さ（Ｚ方向の位置）は、そのミラー要素３０のＹ方向の隣のミラー要素３０を囲むほぼ正方形の枠状の第２の領域５４Ｂの高さに対して、式（８Ｃ）で定まる間隔ｄ１だけ高く設定されている。

本実施形態では、図１４（Ｂ）に示すように、Ｘ方向の境界部３４Ｘの表面においても、あるミラー要素３０を囲む第１の領域５４Ａの高さは、そのミラー要素３０のＸ方向の隣のミラー要素３０を囲む第２の領域５４Ｂの高さに対して間隔ｄ１だけ高く設定されている。従って、第１の領域５４Ａの位置ＰＡ１で反射される照明光ＩＬ２Ａの位相の変化量に対して、第２の領域５４Ｂの位置ＰＢ１で反射される照明光ＩＬ２Ｂの位相の変化量は１８０°（π）異なっている。なお、境界部３４（３４Ｘ，３４Ｙ）の製造誤差等を考慮すると、領域５４Ａ，５４Ｂで反射される照明光ＩＬ２Ａ，ＩＬ２Ｂの位相の変化量の差は１８０°に対して±１０°程度の範囲内であればよい。また、ミラー要素３０に対する照明光の平均的な入射角αが小さい場合には、照明光の波長λを用いて、間隔ｄ１はほぼλ／４となる。

また、本実施形態では、境界部３４の表面（領域５４Ａ，５４Ｂ）の高さと、第１の状態（位相０）のミラー要素３０の反射面（基準平面Ａ１）及び第２の状態（位相π）のミラー要素３０の反射面（平面Ａ２）の高さとが所定の関係を満たす必要はない。なお、図１４（Ｂ）及び以下で説明する図１５（Ａ）、図１６（Ａ）等では、説明の便宜上、第１の状態のミラー要素３０で反射される照明光の位相の変化量（第１の位相δ１＝０）を基準として、第１の領域５４Ａ等で反射される照明光の位相の変化量を＋９０°（π／２）、第２の領域５４Ｂ等で反射される照明光の位相の変化量を−９０°（−π／２）としている。この他の空間光変調器２８Ｅの構成は、第１の実施形態の空間光変調器２８と同様であり、空間光変調器２８Ｅの各ミラー要素３０の高さは図１の変調制御部４８によって制御される。

本実施形態において、一例として、ウエハＷの表面に、図１５（Ｃ）に示すように、Ｙ方向のピッチがミラー要素３０の像のピッチの３倍（β・３ｐｙ）（βは投影倍率）のＬ＆Ｓパターンの像を形成する場合を想定する。この場合、空間光変調器２８Ｅのミラー要素３０のアレイの位相分布は、図１５（Ａ）に示すように、Ｙ方向に３個のミラー要素３０を含む第１の領域Ｄ１内で各ミラー要素３０が第１の状態（位相０）となり、第１の領域Ｄ１にＹ方向に隣接し、Ｙ方向に３個のミラー要素３０を含む第２の領域Ｄ２内で各ミラー要素３０が第２の状態（位相π）となる分布に設定される。

本実施形態では、領域Ｄ１，Ｄ２内のＹ方向の境界部３４Ｙの幅ｃｙ／２の領域５４Ａ，５４Ｂで反射される照明光の位相は、第１の状態（位相０）のミラー要素３０の反射光に対してπ／２，−π／２だけ変化している。そのため、図１５（Ａ）の空間光変調器２８Ｅの反射面のＹ軸に平行な直線（Ｘ方向の境界部３４Ｘを通過しない直線）上における照明光ＩＬの反射光の位相分布φ（ＩＬ）は、図１５（Ｂ）に示すように変化する。図１の投影光学系ＰＬは物体面上でミラー要素３０のピッチｐｙ，ｐｘよりも小さい構造を解像しない。そのため、図１５（Ｂ）において、領域Ｄ１，Ｄ２の内部のＹ方向の幅ｃｙ／２の領域５４Ａ，５４Ｂは、投影光学系ＰＬに対しては実質的に反射光が存在しない部分となる。

そのため、図１５（Ｂ）の位相分布φ（ＩＬ）は、実質的にＹ方向の幅（３ｐｙ−ｃｙ）で位相が０の部分、幅ｃｙで反射光が存在しない部分、実質的にＹ方向の幅（３ｐｙ−ｃｙ）で位相がπの部分、及び幅ｃｙで反射光が存在しない部分が繰り返される分布となる。従って、その位相分布φ（ＩＬ）に対応する投影光学系ＰＬの像のＹ方向の光強度分布ＩＮＴは、図１５（Ｃ）に示すように、ピッチがβ・３ｐｙの正弦波状になるため、空間光変調器２８Ｅの境界部３４（領域５４Ａ，５４Ｂ）の反射率が高い場合でも、フォトレジストの現像によってピッチが高精度にβ・３ｐｙのＬ＆Ｓパターンが得られる。

本実施形態の効果等は以下の通りである。
本実施形態の露光装置ＥＸは、空間光変調器２８Ｅを備えている。また、空間光変調器２８Ｅは、照明光ＩＬが照射される複数のミラー要素３０のアレイを有し、複数のミラー要素３０の境界部３４（３４Ｘ，３４Ｙ）に、それぞれ入射する光の位相の変化量が互いに１８０°異なる第１の領域５４Ａ（第１の位置ＰＡ１を有する領域）及び第２の領域５４Ｂ（第２の位置ＰＢ１を有する領域）が設けられたものである。また、ミラー要素３０は、それぞれ入射する光を第１の位相（δ１）だけ変化させて反射する第１の状態、及び入射する光をその位相をその第１の位相と１８０°異なる第２の位相（δ２）だけ変化させて反射させる第２の状態に制御可能である。なお、本実施形態では第１の位相δ１は０であるが、位相δ２は任意である。

本実施形態によれば、ウエハに露光するパターンに応じて空間光変調器２８Ｅの複数のミラー要素３０をそれぞれ第１及び第２の状態に制御することで、ウエハＷにそのパターンを露光できる。さらに、複数のミラー要素３０の境界部３４（隙間領域）の領域５４Ａ，５４Ｂからの光の位相が互いに異なり、２つの領域５４Ａ，５４Ｂからの光の強度がウエハＷ上で小さくなるため、ミラー要素３０間の隙間領域に入射する光量が大きい場合でも、そのパターンに生じる誤差を低減できる。

なお、ミラー要素３０は、入射する光をδ１，δ２と異なる位相（例えば９０°又は２７０°等）だけ変化させて反射する第３の状態等に制御可能としてもよい。また、第１の領域５４Ａで反射された照明光ＩＬ２Ａの位相の変化量と、それと隣接する第２の領域５４Ｂで反射された照明光ＩＬ２Ｂの位相の変化量とは０又は３６０°以外の任意の位相だけ異なっていてもよい。これは以下の変形例でも同様である。この場合でも、２つの領域５４Ａ，５４Ｂからの反射光の強度は減少するため、境界部３４での反射光の影響が少なくなる。

なお、本実施形態では、次のような変形が可能である。
（１）本実施形態では、ミラー要素３０の境界部３４の幅方向に隣接して反射光の位相が１８０°異なる２つの領域５４Ａ，５４Ｂが設けられている。しかしながら、図１６（Ａ）及び（Ｂ）の変形例の空間光変調器２８Ｆ及び２８Ｇで示すように、ミラー要素３０の境界部３４の長手方向（Ｘ方向及びＹ方向）に隣接して反射光の位相の変化量が１８０°異なる２つの領域５５Ａ，５５Ｂ及び５６Ａ，５６Ｂを交互に（周期的に）設けてもよい。この場合、領域５５Ａ，５５Ｂの境界はミラー要素３０の中央にあり、領域５６Ａ，５６Ｂの境界はミラー要素３０の中央からずれた任意の位置にある。

また、図１６（Ｃ）、（Ｄ）、及び（Ｅ）の変形例の空間光変調器２８Ｈ，２８Ｉ及び２８Ｊで示すように、ミラー要素３０の境界部３４の一方向（ここではＸ方向）に交互に（周期的に）、反射光の位相の変化量が１８０°異なる２つの領域５７Ａ，５７Ｂ、５８
Ａ，５８Ｂ、及び５９Ａ，５９Ｂを設けてもよい。領域５７Ａ，５７Ｂ等の配列ピッチは、一例としてミラー要素３０の配列ピッチｐｘの２倍である。この場合、領域５７Ａ，５７Ｂの境界は隣接する２つのミラー要素３０の間にあり、領域５８Ａ，５８Ｂの境界はミラー要素３０の中央にあり、領域５９Ａ，５９Ｂの境界はミラー要素３０の中央からずれた任意の位置にある。また、空間光変調器２８Ｈ〜２８Ｊのミラー要素３０のアレイに照射される照明光は、平均的に矢印７４で示すＹ方向（領域５７Ａ，５７Ｂ等の配列方向に直交する方向）に入射角αで傾斜している。このため、境界部３４からの位相が１８０°異なる反射光の電場がほぼ等しくなり、干渉による光強度の低下が大きくなる。

これらの変形例の空間光変調器２８Ｆ〜２８Ｊを用いても、図１４（Ａ）の空間光変調器２８Ｅを用いた場合と同様の効果が得られる。
（２）また、図１７（Ａ）の変形例の空間光変調器２８Ｋで示すように、ミラー要素３０のＹ方向の境界部３４Ｙの表面の中央に、断面形状が長方形で高さがｄ１（位相換算で１８０°）の突起部６０を設けてもよい。突起部６０は境界部３４と一体的に形成されており、突起部６０の幅には、境界部３４からの反射率を最小にする、ミラー要素３０の間隔やミラー要素３０のＺ方向の厚みなどに依存した最適な値がある。突起部６０の幅をミラー要素３０の間隔の１／２とすると、幾何学的には位相の変化量が１８０°異なる２つの領域が同じ面積をもち、境界部３４からの反射率を最も低く抑えられると考えられるが、境界部３４の幅が微小な場合は光の回折によりミラー要素３０の下に回り込み反射されない光線もあり、また、ミラー要素３０の側壁で吸収される光線もある。そのため、突起部６０の幅をミラー要素３０の間隔の１／２としたときが必ずしも最適とは限らない。ただし、図１７（Ａ）では、簡単のため突起部６０の幅をミラー要素３０の間隔の１／２とした。即ち、ミラー要素３０の間隔（ｃｙ）を４・ｅｙとすると、突起部６０の表面の幅は２・ｅｙとなり、境界部３４の表面において、ミラー要素３０の間隔内で突起部６０を挟む２つの領域６２Ｂ，６２Ｃの幅はｅｙとなる。照明光（波長λ）の平均的な入射角αが小さい場合には、一例として突起部６０の高さｄ１はλ／４である。図１７（Ｂ）に示すように、ミラー要素３０のＸ方向の境界部３４Ｘの表面の中央にも高さがｄ１で幅がミラー間隔の１／２の突起部６０が設けられている。この他の構成は、図１４（Ａ）の空間光変調器２８Ｅと同様である。

この空間光変調器２８Ｋによれば、ミラー要素３０の隙間の境界部３４に入射する照明光のうちで、突起部６０の表面の領域６２Ａで反射される照明光ＩＬ２Ａの位相の変化量と、突起部６０を挟む領域６２Ｂ，６２Ｃで反射される照明光ＩＬ２Ｂ，ＩＬ２Ｃの位相の変化量とは１８０°異なっており、それらの強度はウエハの表面で干渉により小さくなる。従って、空間光変調器２８Ｅを用いた場合と同様の効果が得られる。

（３）また、図１８（Ａ）及び（Ｂ）の変形例の空間光変調器２８Ｌ及び２８Ｍで示すように、それぞれミラー要素３０のＹ方向の境界部３４Ｙの表面の中央に高さがｄ３及びｄ４の断面形状が二等辺三角形状の突起部６４及び６６を設けてもよい。突起部６４，６６はそれぞれ境界部３４と一体的に形成されており、突起部６４，６６の幅は、例えばミラー要素３０の間隔ｃｙと同じである。この突起部６４，６６の幅にも、図１７（Ａ）の突起部６０の幅と同様に、境界部３４からの反射率を最小にする最適な値がある。また、一例として、突起部６４の高さｄ３は間隔ｄ１の２倍（位相換算で３６０°）であり、突起部６６の高さｄ４は高さｄ３よりも大きく例えば高さｄ３の８倍である。従って、照明光（波長λ）の平均的な入射角αが小さい場合には、一例として高さｄ３はλ／２であり、高さｄ４は４λである。ミラー要素３０のＸ方向の境界部の表面の中央にもそれぞれ突起部６４及び６６と同じ突起部が設けられている。この他の構成は、図１４（Ａ）の空間光変調器２８Ｅと同様である。

図１８（Ａ）の空間光変調器２８Ｌによれば、ミラー要素３０の隙間の境界部３４Ｙに
入射する照明光のうちで、突起部６４の表面の頂上付近の位置ＰＡ２で反射される照明光ＩＬ２Ａの位相の変化量と、突起部６４のほぼ中間の高さの位置ＰＢ２で反射される照明光ＩＬ２Ｂの位相の変化量とはほぼ１８０°異なっており、それらの強度はウエハの表面で干渉により小さくなる。従って、空間光変調器２８Ｅを用いた場合と同様の効果が得られる。

また、図１８（Ｂ）の空間光変調器２８Ｍによれば、突起部６６の頂点が高く、突起部６６の表面の傾斜角が大きくなっている。そのため、ミラー要素３０の隙間の境界部３４Ｙに入射する照明光ＩＬ２Ａ，ＩＬ２Ｂの大部分は、突起部６６の表面でミラー要素３０の底面側に反射されてウエハには到達しない。従って、空間光変調器２８Ｅを用いた場合と同様の効果が得られる。

ここで、上記の第２の実施形態及びその変形例の空間光変調器を用いた場合の境界部３４からの反射光の影響（ミラー要素３０の隙間領域の実質的な反射率）をシミュレーションによって評価する。図１９（Ａ）及び（Ｃ）に、評価用のモデルの空間光変調器２８Ｎ及び２８Ｏの１周期（ピッチｐとする）分のミラー要素３０及び境界部３４を示す。空間光変調器２８Ｎは、境界部３４がなく、ミラー要素３０からの反射光のみがある場合のモデルである。空間光変調器２８Ｏは、境界部３４の高さｈが可変のモデルである。ミラー要素３０の隙間領域７４の幅のピッチｐに対する割合をｄ（０＜ｄ＜１）とすると、隙間領域７４の幅はｄ・ｐとなる。一例として、照明光ＩＬの波長λを１９３ｎｍとして、ミラー要素３０及び境界部３４の材料をアモルファスシリコン（α−Ｓｉ）（屈折率ｎ＝１．１３、消衰係数ｋ＝２．１）、ミラー要素３０の表面の反射膜３１の材料をアルミニウム（厚さ＝０．０７μｍ、屈折率ｎ＝０．１１３、消衰係数ｋ＝２．２）とする。また、ピッチｐは８μｍ又は１μｍとして、ピッチｐが８μｍ又は１μｍのときの隙間領域７４の幅ｄ・ｐをそれぞれ１μｍ又は０．２μｍとする。

さらに、空間光変調器２８Ｎ，２８Ｏに対する照明条件を、σ値が０．１４の小σ照明として、偏光条件をランダム照明とする。これらの条件の照明光によって受光面ＲＰに電場（位相パターン）が形成される。また、図１９（Ｂ）は、その受光面ＲＰの位相パターンの等倍の像を像面ＩＰに形成する評価用の投影光学系ＰＬＡを示す。ピッチｐが８μｍ又は１μｍの場合、投影光学系ＰＬＡの開口数ＮＡはそれぞれ１．３５／４００又は１．３５／５０であるとする。即ち、投影光学系ＰＬＡの解像力は低く、投影光学系ＰＬＡによる空間光変調器２８Ｎ，２８Ｏの１周期分のミラー要素３０及び隙間領域７４の像は均一な強度分布になり、隙間構造は空間像には現れない。

この場合、空間光変調器２８Ｎのミラー要素３０の投影光学系ＰＬＡによる空間像の強度をＩ₀とする。そして、空間光変調器２８Ｏの境界部３４の高さｈを変化させたときのミラー要素３０及び境界部３４の投影光学系ＰＬＡによる空間像の強度Ｉは、図１９（Ｄ）に示すように高さｈに関して周期的に変化するため、強度Ｉの最大値及び最小値をＩ₂及びＩ₁とする。このとき、隙間領域７４内の境界部３４の反射率（以下、隙間反射率という。）は、次式で表される。なお、関数ｍａｘ（ａ，ｂ）は、値ａ，ｂのうち大きい値を示す。

また、隙間反射率を評価するモデルとして、図２０（Ａ）に示す空間光変調器２８Ｏ（
図１９（Ｃ）と同じ段差又は突起部がないモデル）の他に、図２０（Ｂ）に示す１周期ごとに高さがλ／４（反射光の位相の変化量に換算して１８０°）異なる領域５５Ａ，５５Ｂがある空間光変調器２８Ｆ、図２０（Ｃ）に示すミラー要素３０の隙間領域に高さがλ／４異なる領域５４Ａ，５４Ｂの境界がある空間光変調器２８Ｅを想定する。さらに、図２０（Ｄ）、（Ｅ）、及び（Ｆ）に示すそれぞれ１周期内に幅ｃ１（隙間領域の幅をｃとする）で高さλ／４の突起部６０、高さλ／２で幅ｃ２の突起部６４、及び高さ４λで幅ｃの突起部６６がある空間光変調器２８Ｋ，２８Ｌ，２８Ｍを想定する。

そして、図２０（Ａ）〜（Ｆ）の空間光変調器２８Ｏ〜２８Ｍに関して、ミラー要素３０のピッチｐが８μｍ（ｃ＝１μｍ）の場合に、それぞれ境界部３４の高さｈを変えながら、図１９（Ｂ）の像面ＩＰにおける強度Ｉを計算した結果を図２１に示す。図２１において、横軸は境界部３４の高さｈを位相（λ／２を３６０°とする）で表したものであり、縦軸はその強度Ｉ（反射強度）を反射率が全面で１００％の場合の強度を基準として表したものである。図２１において、反射強度がほぼ７０％の直線７０Ｇは、図２０（Ａ）の空間光変調器で境界部３４を取り除いたモデルで計算して得られた強度で、この曲線は境界部３４がないため、高さｈに依存せず一定の値になっている。また、図２１において、正弦波状の曲線７０Ａは、図２０（Ａ）の空間光変調器２８Ｏで得られる強度、ほぼ直線の曲線７０Ｂ及び７０Ｃは、図２０（Ｂ）及び（Ｃ）の空間光変調器２８Ｆ，２８Ｅで得られる強度、振幅が小さい正弦波状の曲線７０Ｄ及び７０Ｅは、図２０（Ｄ）及び（Ｅ）の空間光変調器２８Ｋ及び２８Ｌで突起部６０及び６４の幅ｃ１及びｃ２をそれぞれ３００ｎｍ及び５００ｎｍに最適化して得られる強度、曲線７０Ｆは、図２０（Ｆ）の空間光変調器２８Ｍで得られる強度である。

図２１の曲線７０Ａ〜７０Ｆの最大値及び最小値を式（１１）に代入して得られる隙間反射率は、それぞれ２４．２％、０．０２％、０．０９％、１．８％、０．３％、及び０．９％となる。これより、図２０（Ｂ）の空間光変調器２８Ｆが隙間反射率を最も小さくでき、境界部３４からの反射光の影響を最も小さくできることが分かる。
次に、ミラー要素３０のピッチｐが１μｍ（ｃ＝０．２μｍ）の場合に、境界部３４の高さｈを変えながら、図１９（Ｂ）の像面ＩＰにおける強度Ｉを計算した結果を図２２に示す。図２２の縦軸及び横軸は図２１と同様である。図２２において、反射強度がほぼ５９％の直線７２Ｇは、１周期の全面がアルミニウムのミラーの場合の強度、正弦波状の曲線７２Ａは、図２０（Ａ）の空間光変調器２８Ｏで得られる強度、曲線７２Ｂ及び７２Ｃは、図２０（Ｂ）及び（Ｃ）の空間光変調器２８Ｆ，２８Ｅで得られる強度、曲線７２Ｄ及び７２Ｅは、図２０（Ｄ）及び（Ｅ）の空間光変調器２８Ｋ及び２８Ｌで突起部６０及び６４の幅ｃ１及びｃ２をそれぞれｃ／１０及びｃ／５と最適化したときに得られる強度、曲線７２Ｆは、図２０（Ｆ）の空間光変調器２８Ｍで得られる強度である。

図２２の曲線７２Ａ〜７２Ｆの最大値及び最小値を式（１１）に代入して得られる隙間反射率は、それぞれ５．２％、０．５％、２．２％、１．６％、１．０％、及び１．８％となる。これより、ピッチｐが１μｍの場合にも、図２０（Ｂ）の空間光変調器２８Ｆが隙間反射率を最も小さくでき、境界部３４からの反射光の影響を最も小さくできることが分かる。

（４）また、上記の第１及び第２の実施形態では、物体側に非テレセントリックの投影光学系ＰＬを用いている。それ以外に、図２３の変形例の露光装置ＥＸＡで示すように、物体側及び像面側に両側テレセントリックの投影光学系ＰＬＡを用いることも可能である。図２３において、露光装置ＥＸＡは、Ｓ偏光の照明光ＩＬをほぼ＋Ｙ方向に発生する照明光学系ＩＬＳＡと、照明光ＩＬを＋Ｚ方向に反射する偏光ビームスプリッタ５１と、偏光ビームスプリッタ５１からの照明光ＩＬを円偏光に変換する１／４波長板５２と、円偏光の照明光ＩＬを−Ｚ方向に反射する多数のミラー要素３０の２次元のアレイを有する空間光変調器２８と、ミラー要素３０で反射されてから、１／４波長板５２及び偏光ビームスプリッタ５１を透過した照明光ＩＬを受光してウエハＷの表面の露光領域２６Ｂに空間像（パターン）を投影する投影光学系ＰＬＡと、を備えている。照明光学系ＩＬＳＡは、図１の照明光学系ＩＬＳからミラー８Ｂ，８Ｃを除いた光学系である。空間光変調器２８の構成及び作用は図１の実施形態と同様である。空間光変調器２８で反射されたσ値の小さい照明光ＩＬは、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸにほぼ平行に投影光学系ＰＬに入射する。

ただし、この変形例では、空間光変調器２８のミラー要素３０に対して照明光ＩＬがほぼ入射角０で入射する。そのため、図２（Ｂ）のミラー要素３０の反射面の間隔ｄ１及び境界部３４の間隔ｄ２を表す式（８Ｃ）及び（９Ｃ）の代わりに、次のように入射角αを０とした式が適用される。
ｄ１＝λ／４ …（１２Ａ）， ｄ２＝λ／８＋ｋ・λ／４ …（１２Ｂ）
この変形例の露光装置ＥＸＡによれば、両側テレセントリックの投影光学系ＰＬＡを使用できるため、露光装置の構成が簡素化できる。

なお、この変形例の露光装置ＥＸＡにおいて、空間光変調器２８の代わりに第２の実施形態の例えば図１４（Ａ）の空間光変調器２８Ｅ等を使用してもよい。
なお、照明光ＩＬの利用効率が１／２に低下してもよい場合には、偏光ビームスプリッタ５１の代わりに通常のビームスプリッタを使用し、１／４波長板５２を省略してもよい。この場合には、偏光照明が使用できる。

（５）また、図１の波面分割型のインテグレータであるマイクロレンズアレイ１６に代えて、内面反射型のオプティカル・インテグレータとしてのロッド型インテグレータを用いることもできる。この場合、図１において、リレー光学系１４よりも回折光学素子１０Ａ側に集光光学系を追加して回折光学素子１０Ａの反射面の共役面を形成し、この共役面近傍に入射端が位置決めされるようにロッド型インテグレータを配置する。

また、このロッド型インテグレータの射出端面又は射出端面近傍に配置される照明視野絞りの像を空間光変調器２８の反射面上に形成するためのリレー光学系を配置する。この構成の場合、二次光源はリレー光学系１４及び集光光学系の瞳面に形成される（二次光源の虚像はロッド型インテグレータの入射端近傍に形成される）。

（６）また、上記の第１及び第２の実施形態並びに変形例では、被照射面又はその近傍の面上に二次元のアレイ状に配列されたそれぞれ高さが可変の微小ミラーである多数のミラー要素３０を備えた空間光変調器２８（２８Ａ〜２８Ｅ等）を用いている。それ以外に、図２４の変形例の露光装置ＥＸＢに示すように、二次元のアレイ状に配列されたそれぞれ高さが可変の微小ミラーである多数のミラー要素３０を備えた空間光変調器２８（又は２８Ａ〜２８Ｅ等）と同じ構成の空間光変調器１０Ｃを、照明光学系ＩＬＳＢの瞳面（照明瞳面ＩＰＰ）に所望の光強度分布を持つ二次光源を形成するために、図１の回折光学素子１０Ａ等が配置される位置に配置しても良い。
図２４では、図１等に示した実施形態と同様の機能を有する部材には、説明を簡略化するため同じ符号を付してある。図２４において、露光装置ＥＸＢは、偏光制御光学系６からマイクロレンズアレイ１６までの光路が図１等に示した実施形態とは異なる照明光学系ＩＬＳＢを備えている。

図２４において、偏光制御光学系６を経た照明光ＩＬは、光路折り曲げ用のミラー８Ｄを介して空間光変調器１０Ｃのそれぞれ高さが可変の多数のミラー要素の反射面を照明する。空間光変調器１０Ｃで反射された照明光ＩＬは、リレー光学系１４及びミラー８Ａを介してマイクロレンズアレイ１６に入射する。空間光変調器１０Ｃは、空間光変調器２８，２８Ａ〜２８Ｅ等と同様の構成であって、二次元のアレイ状に配列された微小ミラーである多数のミラー要素のそれぞれの高さを所定の高さ分布に設定して所定の反射回折パターンを形成することにより、入射する照明光ＩＬを任意の複数の方向に反射して、空間光変調器１０Ｃの遠視野、ひいては照明瞳面ＩＰＰに所望の瞳輝度分布を形成する。照明瞳面ＩＰＰに形成される二次光源の光強度分布に対応する、空間光変調器１０Ｃの反射面の高さ分布は、変調制御部４９によって制御される。

（７）また、上記の第１及び第２の実施形態並びに変形例では、空間光変調器は二次元のアレイ状に配列されたそれぞれ高さが可変の微小ミラーを備えている。それ以外に、図２５に示すように、二次元のアレイ状に配列されて、それぞれの反射面の傾斜方向及び傾斜角が個別に可変な空間光変調器２８Ｐを、照明瞳面ＩＰＰに所望の瞳輝度分布を形成するために用いてもよい。
さらに、図２４の空間光変調器１０Ｃに空間光変調器２８Ｐを用いても良い。この場合、多数のミラー要素のそれぞれの傾斜角を所定の傾斜角分布に設定して所定の反射回折パターンを形成することにより、入射する照明光ＩＬを任意の複数の方向に反射して、空間光変調器１０Ｃの遠視野、ひいては照明瞳面ＩＰＰに所望の瞳輝度分布を形成する。
図２５では、説明を簡略化するために上述の実施形態および変形例と同様の機能を有する部材には同じ符号を付してある。図２５において、空間光変調器２８Ｐは、二次元のアレイ状に配列された多数のミラー要素３０と、各ミラー要素３０を可撓性（弾性）を持つヒンジ部材３５を介して支持するベース部材３２と、隣接するミラー要素３０間の隙間領域に配置され且つベース部材３２に固定された多数の境界部３４と、ミラー要素３０の底面側のベース部材３２の表面に形成された電極３６Ａ１〜３６Ａ４とを備えている。図２５の例では、ミラー要素３０の裏面と電極３６Ａ１〜３６Ａ４との間の電位差を利用して、電極間に作用する静電力を制御することで、ヒンジ部材３５を介して可撓的に支持されるミラー要素３０を、例えばθｙ軸回り及びθｘ軸回りに揺動及び傾斜させることができる。

図２５の例では、図１４に示した空間光変調器２８Ｅと同様に、あるミラー要素３０を囲む境界部３４の第１の領域５４Ａの高さが、そのミラー要素３０のＸ方向またはＹ方向の隣のミラー要素３０を囲む境界部３４の第２の領域５４Ｂの高さに対して間隔ｄ１（反射光の位相差でほぼ１８０°）だけ高く設定されており、ミラー要素３０の隙間領域からの光の影響を低減することができる。
この図２５に示した空間光変調器２８Ｐを図２４の露光装置ＥＸＢに適用した場合、空間光変調器２８Ｐの多数のミラー要素のそれぞれの傾斜角を所定の傾斜角分布に設定して入射する照明光ＩＬを任意の複数の方向に反射し、所定の反射回折パターンを空間光変調器１０Ｃのファーフィールド（遠視野領域）に形成する。そして、空間光変調器１０Ｃの射出側に配置されるリレー光学系１４によって、空間光変調器１０Ｃのファーフィールドに形成される反射回折パターンを、瞳輝度分布として照明瞳面ＩＰＰに形成する。この場合には、空間光変調器２８Ｐに起因する照明瞳面での回折干渉縞を低減することができる。
なお、二次元のアレイ状に配列されて、それぞれの反射面の傾斜方向及び傾斜角が個別に可変な空間光変調器２８Ｐを、可変の位相分布を持つマスクパターン（可変の凹凸パターン）を形成するための空間光変調器２８Ｅの代わりに設けても良い。

また、電子デバイス（又はマイクロデバイス）を製造する場合、電子デバイスは、図２６に示すように、電子デバイスの機能・性能設計を行うステップ２２１、この設計ステップに基づいたマスクのパターンデータを実施形態の露光装置ＥＸ，ＥＸＡの主制御系に記憶するステップ２２２、デバイスの基材である基板（ウエハ）を製造してレジストを塗布するステップ２２３、前述した露光装置ＥＸ，ＥＸＡ（又は露光方法）により空間光変調器２８，２８Ａで生成される位相分布の空間像を基板（感応基板）に露光する工程、露光した基板を現像する工程、現像した基板の加熱（キュア）及びエッチング工程などを含む基板処理ステップ２２４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程などの加工プロセスを含む）２２５、並びに検査ステップ２２６等を経て製造される。

このデバイスの製造方法は、上記の実施形態の露光装置を用いてウエハＷを露光する工程と、露光されたウエハＷを処理する工程（ステップ２２４）とを含んでいる。従って、電子デバイスを高精度に製造できる。
また、本発明は、半導体デバイスの製造プロセスへの適用に限定されることなく、例えば、液晶表示素子、プラズマディスプレイ等の製造プロセスや、撮像素子（ＣＭＯＳ型、ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、ＭＥＭＳ(Microelectromechanical Systems：微小電気機械システム)、薄膜磁気ヘッド、及びＤＮＡチップ等の各種デバイス（電子デバイス）の製造プロセスにも広く適用できる。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。また、本願に記載した上記公報、各国際公開パンフレット、米国特許、又は米国特許出願公開明細書における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。また、明細書、特許請求の範囲、図面、及び要約を含む２０１０年９月２２日付け提出の日本国特願２０１０−２１２８５０号及び２０１１年５月２４日付け提出の米国特許出願第６１／４８９，４７０号の全ての開示内容は、そっくりそのまま引用して本願に組み込まれている。

ＥＸ，ＥＸＡ，ＥＸＢ…露光装置、ＩＬＳ，ＩＬＳＡ，ＩＬＳＢ…照明光学系、ＰＬ，ＰＬＡ…投影光学系、Ｗ…ウエハ、２８，２８Ａ〜２８Ｍ…空間光変調器、２８Ｐ…空間光変調器、３０…ミラー要素、３２…ベース部材、３４，３４Ｘ，３４Ｙ…境界部、３５…ヒンジ部、３８…境界部、４８…変調制御部

本発明による空間光変調器は、入射する光を変調して射出する空間光変調器において、その入射する光を反射する反射面を備え、該反射面の位置が変更可能な複数の反射要素と、互いに隣接する２つのその反射要素の反射面のすき間に入射する光を反射する部分と、を備え、その部分は、その反射面で反射される光の位相に対して所定の位相差を持つようにその光を反射するものである。
また、本発明の第１の態様によれば、光が照射される複数の光学要素のアレイを有する空間光変調器が提供される。この空間光変調器は、複数のその光学要素は、それぞれ入射する光をその位相を変化させることなく、又は第１の位相だけ変化させて通過させる第１の状態、及び入射する光をその位相をその第１の位相と１８０°異なる第２の位相だけ変化させて通過させる第２の状態を含む複数の状態に制御可能であり、その複数の光学要素の境界部に、入射する光の位相の変化量が互いに異なる第１の位置及び第２の位置が設けられたものである。

Claims (1)

1. 光が照射される複数の光学要素のアレイを有し、
   複数の前記光学要素は、第１の状態及び該第１の状態とは異なる第２の状態を含む複数の状態に制御可能であり、
   前記複数の光学要素の境界部に、入射する光の位相の変化量が互いに異なる第１の位置及び第２の位置が設けられたことを特徴とする空間光変調器。

Images