JP5262063B2 - 空間光変調ユニット、照明装置、露光装置、及びデバイスの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、空間光変調ユニット、照明装置、露光装置、及びデバイスの製造方法に関する。

従来、露光装置において所望のパターンに応じて投射光束にパターンを形成させる空間光変調器として、反射型の空間光変調器が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の空間光変調器は、ミラー面を有する複数のマイクロ素子を備える。そして、これらの複数のマイクロ素子それぞれのミラー面の傾斜を制御することにより投射光束所望のパターンを形成させる。
特表２００４−５２０６１８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の空間光変調器の各マイクロ素子のミラー面は、１つの回転軸しか有さない。したがって、空間光変調器の各入射位置に入射する光に対し、一方向でしか偏向を制御できない。

本発明の一実施形態は、空間光変調ユニットの各入射位置に入射する光に対し、所望の方向で偏向を制御することが可能な空間光変調ユニットを提供することを目的とする。

実施形態に係る空間光変調ユニットは、複数の反射面を有する第１の反射型空間光変調器と、複数の反射面を有する第２の反射型空間光変調器と、第１の反射型空間光変調器で反射された光を前記第２の反射型空間光変調器へと導く中間光学系と、を備え、第１の反射型空間光変調器の前記複数の反射面のうちの任意の反射面である第１の反射面は、所定の第１の回転軸を中心に所望の角度回転可能であり、第２の反射型空間光変調器の前記複数の反射面のうちの１つの反射面である第２の反射面であって、前記第１の反射面で反射した光が入射する前記第２の反射面は、所定の第２の回転軸を中心に所望の角度回転可能であることを特徴とする。

上記空間光変調ユニットでは、第１及び第２の反射型空間光変調器並びに中間光学系の配置、さらには第１及び第２の回転軸の関係に応じて、各入射位置に入射する光に対し所望の方向で偏向を制御することが可能である。

実施形態に係る照明装置は、光源から供給される光によって第１の面を照明する照明装置において、上記の空間光変調ユニットを備えることを特徴とする。

実施形態に係る露光装置は、第１の面の像を第２の面に投影する露光装置であって、第１の面を照明する上記の照明装置と、照明装置によって第１の面上に形成される照明領域からの光に基づいて、第２の面上に前記第１の面の像を形成する投影光学系と、を備えることを特徴とする。

実施形態に係るデバイスの製造方法は、感光性基板を準備する工程と、上記の露光装置の前記第２の面に前記感光性基板を配置して、第１の面に位置する所定のパターンの像を前記感光性基板上に投影露光する工程と、前記マスクのパターンの前記像が投影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する工程と、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、を備えることを特徴とする。

本発明の一実施形態によれば、空間光変調ユニットの各入射位置に入射する光に対し、所望の方向で偏向を制御することが可能な空間光変調ユニットを提供することができる。

以下、添付図面を参照して、実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
（第１実施形態）

図１を参照して、第１実施形態に係る露光装置ＥＡ１の構成について説明する。図１は、第１実施形態に係る露光装置を概略的に示す構成図である。

第１実施形態による露光装置ＥＡ１は、装置の光軸Ａｘに沿って、光源１と、空間光変調ユニットＳＬＭ１を備える照明装置ＩＬと、マスクＭを支持するマスクステージＭＳと、投影光学系ＰＬと、ウェハＷを支持するウェハステージＷＳとを備える。露光装置ＥＡ１は、照明装置ＩＬによってマスクＭを照明し、投影光学系ＰＬを用いてマスクＭのパターンが形成された面Ｍａである第１の面の像を、ウェハＷ上の投影面Ｗａである第２の面に投影する。また、光源１から供給される光によってマスクＭのパターンが形成された面Ｍａである第１の面を照明する照明装置ＩＬは、空間光変調ユニットＳＬＭ１によって例えば二極、四極等の変形照明を行う。

照明装置ＩＬは、光軸Ａｘに沿って、空間光変調ユニットＳＬＭ１と、ズーム光学系３と、フライアイレンズ４と、コンデンサ光学系５と、折り曲げミラー６とを備える。空間光変調ユニットＳＬＭ１は、その遠視野に所望の瞳輝度分布を形成する。

フライアイレンズ４は、複数のレンズ素子が二次元に密に配列されて構成されている。フライアイレンズ４を構成する複数のレンズ素子は、各レンズ素子の光軸が当該フライアイレンズ４を含む照明装置ＩＬの光軸であり露光装置の光軸でもある光軸Ａｘと平行となるように配列されている。フライアイレンズ４は、入射した光に対し波面分割を施し、その後側焦点面にレンズ素子と同数の光源像からなる二次光源を形成する。本例では、被照射面に配置されるマスクＭをケーラー照明しているため、この二次光源が形成される面は、投影光学系ＰＬの開口絞りと共役な面となり、照明装置ＩＬの照明瞳面と呼ぶことができる。典型的には、照明瞳面に対して被照射面（マスクＭが配置される面又はウェハ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、瞳輝度分布とは、照明装置ＩＬの照明瞳面又は当該照明瞳面と共役な面における輝度分布であるが、フライアイレンズ４による波面分割数が大きな場合には、フライアイレンズ４の入射面に形成される大局的な輝度分布と、二次光源全体の大局的な輝度分布（瞳輝度分布）とが高い相関を示すため、フライアイレンズ４の入射面及び当該入射面と共役な面における輝度分布についても瞳輝度分布と称することができる。

コンデンサ光学系５は、フライアイレンズ４を射出した光を集光し、所定のパターンが形成されたマスクＭを照明する。折り曲げミラー６は、コンデンサ光学系５中に配置され、コンデンサ光学系を通過する光束の光路を折り曲げる。マスクステージＭＳには、マスクＭが載置される。

投影光学系ＰＬは、照明装置ＩＬによってマスクＭのパターン面（第１の面）Ｍａ上に形成される照明領域からの光に基づいて、ウェハステージＷＳ上に載置されたウェハＷの投影面（第２の面）Ｗａ上に第１の面の像を形成する。

次に、図２〜図４を参照して空間光変調ユニットＳＬＭ１の構成を説明する。図２は、図１に示された空間光変調ユニットＳＬＭ１の構成を説明するための図である。図３は、空間光変調ユニットＳＬＭ１が備える第１の空間光変調器ＳＭ１１の部分斜視図である。図４は、空間光変調ユニットＳＬＭ１が備える第２の空間光変調器ＳＭ１２の部分斜視図である。

図２に示されるように、空間光変調ユニットＳＬＭ１は、反射型の第１の空間光変調器ＳＭ１１と、反射型の第２の空間光変調器ＳＭ１２と、第１の凹面鏡ＩＭ１１と、第２の凹面鏡ＩＭ１２とを備える。第１の空間光変調器ＳＭ１１は、その反射面に光源１から射出された光が入射するように配置されている。このとき、光源１からの光は平行光束とすることができる。

第１及び第２の凹面鏡ＩＭ１１、ＩＭ１２は、第１の空間光変調器ＳＭ１１と第２の空間光変調器ＳＭ１２との間の光路中に配置されている。第１の凹面鏡ＩＭ１１は、第１の空間光変調器ＳＭ１で反射された光を第２の凹面鏡ＩＭ１２へと導くように配置されている。第２の凹面鏡ＩＭ１２は、第１の凹面鏡ＩＭ１１で反射された光を第２の空間光変調器ＳＭ１２へと導くように配置されている。すなわち、第１及び第２の凹面鏡ＩＭ１１、ＩＭ１２は、第１の空間光変調器ＳＭ１で反射された光を第２の空間光変調器ＳＭ１２へと導く中間光学系を構成する。

第１及び第２の凹面鏡ＩＭ１１、ＩＭ１２は何れも、非球面形状を呈する。第１の空間光変調器ＳＭ１と第２の空間光変調器ＳＭ１２とは、第１及び第２の凹面鏡ＩＭ１１、ＩＭ１２に関して共役な関係にある。なお、第１及び第２の凹面鏡ＩＭ１１、ＩＭ１２を球面形状としてもよい。その場合であっても、第１の空間光変調器ＳＭ１と第２の空間光変調器ＳＭ１２とは、第１及び第２の凹面鏡ＩＭ１１、ＩＭ１２に関して概ね共役な関係となることができる。

第２の空間光変調器ＳＭ１２は、中間光学系として機能する第１及び第２の凹面鏡ＩＭ１１、ＩＭ１２で反射された光を、露光装置ＥＡ１の光軸Ａｘに沿った方向に進行するように反射する。すなわち、第２の空間光変調器ＳＭ１２は、第１の空間光変調器ＳＭ１１で反射した光を反射して露光装置ＥＡ１の照明装置ＩＬ中、具体的にはズーム光学系３に射出する。したがって、空間光変調ユニットＳＬＭ１は、露光装置ＥＡ１内において直線配置が可能である。

第１の空間光変調器ＳＭ１１は、光の入射位置に応じて、その光に空間的な変調を与える。第１の空間光変調器ＳＭ１１は後述するように、二次元的に配列された多数の微小な要素ミラーＳ１１を含む。そのため、例えば、第１の空間光変調器ＳＭ１１に入射する光束のうち光線Ｌ１は第１の空間光変調器ＳＭ１１の複数の要素ミラーＳ１１のうち要素ミラーＳ１１Ａに、光線Ｌ２は第１の空間光変調器ＳＭ１１の複数の要素ミラーＳ１１のうち要素ミラーＳ１１Ａとは異なる要素ミラーＳ１１Ｂにそれぞれ入射する。要素ミラーＳ１１Ａ、Ｓ１１Ｂはそれぞれ、その位置に応じて設定された空間的な変調を光Ｌ１、Ｌ２に与えて、第２の空間光変調器ＳＭ１２に入射するように光Ｌ１、Ｌ２を反射する。

第２の空間光変調器ＳＭ１２は、光の入射位置に応じて、その光に空間的な変調を与える。第２の空間光変調器ＳＭ１２は後述するように、二次元的に配列された多数の微小な要素ミラーＳ１２を含む。そのため、例えば、第２の空間光変調器ＳＭ１２に入射する光束のうち、第１の空間光変調器ＳＭ１１の要素ミラーＳ１１Ａで反射された光線Ｌ１は第２の空間光変調器ＳＭ１２の複数の要素ミラーＳ１２のうち要素ミラーＳ１２Ａに入射する。そして、例えば、第２の空間光変調器ＳＭ１２に入射する光束のうち、第１の空間光変調器ＳＭ１１の要素ミラーＳ１１Ｂで反射された光線Ｌ１は第２の空間光変調器ＳＭ１２の複数の要素ミラーＳ１２のうち要素ミラーＳ１２Ａとは異なる要素ミラーＳ１２Ｂに入射する。要素ミラーＳ１２Ａ、Ｓ１２Ｂはそれぞれ、その位置に応じて設定された空間的な変調を光Ｌ１、Ｌ２に与えるように光Ｌ１、Ｌ２を反射する。

また、第１の空間光変調器ＳＭ１１の複数の要素ミラーＳ１１の反射面はそれぞれ、後述のように所定の回転軸Ｐ１１を中心にして回転する。一方、第２の空間光変調器ＳＭ１２の複数の要素ミラーＳ１２の反射面はそれぞれ、後述のように所定の回転軸Ｐ１２を中心にして回転する。第１の空間光変調器ＳＭ１１の反射面の回転軸Ｐ１１及び第２の空間光変調器ＳＭ１２の反射面の回転軸Ｐ１２は、平行でない。

第１の空間光変調器ＳＭ１は、図３に示されるように、平面形状の反射面Ｓ１１ｆを上面にして敷き詰められた多数の微小な反射素子である要素ミラーＳ１１を含む可動マルチミラーである。各要素ミラーＳ１１は可動であり、その反射面Ｓ１１ｆの傾き、すなわち反射面Ｓ１１ｆの傾斜角は制御系（図示は省略）により独立に駆動制御される。各要素ミラーＳ１１は、その反射面Ｓ１１ｆに平行な方向を回転軸Ｐ１１として、対応する回転軸Ｐ１１を中心に所望の回転角度だけ連続的に回転することができる。第１の空間光変調器ＳＭ１に含まれる複数の反射面Ｓ１１ｆの回転軸Ｐ１１は、互いに平行である。

第２の空間光変調器ＳＭ２は、図４に示されるように、平面形状の反射面Ｓ１２ｆを上面にして敷き詰められた多数の微小な反射素子である要素ミラーＳ１２を含む可動マルチミラーである。各要素ミラーＳ１２は可動であり、その反射面Ｓ１２ｆの傾き、すなわち反射面Ｓ１２ｆの傾斜角は制御系（図示は省略）により独立に駆動制御される。各要素ミラーＳ１２は、その反射面Ｓ１２ｆに平行な方向を回転軸Ｐ１２として、対応する回転軸Ｐ１２を中心に所望の回転角度だけ連続的に回転することができる。第２の空間光変調器ＳＭ２に含まれる複数の反射面Ｓ１２ｆの回転軸Ｐ１２は、互いに平行である。

第１の空間光変調器ＳＭ１１の複数の要素ミラーＳ１１のうち、任意の要素ミラーである要素ミラーＳ１１Ａ、Ｓ１１Ｂそれぞれの反射面を第１の反射面Ｓ１１ａ、Ｓ１１ｂとする。そして、第２の空間光変調器ＳＭ１２の複数の要素ミラーＳ１２のうち、第１の反射面Ｓ１１ａで反射した光が中間光学系ＩＭ１１、ＩＭ１２を介して入射する要素ミラーＳ１２Ａ、Ｓ１２Ｂそれぞれの反射面を第２の反射面Ｓ１２ａ、Ｓ１２ｂとする。このとき、第１の空間光変調器ＳＭ１１の第１の反射面Ｓ１１ａと第２の反射型空間光変調器ＳＭ１２の第２の反射面Ｓ１２ａとが、第１の空間光変調器ＳＭ１１の第１の反射面Ｓ１１ｂと第２の反射型空間光変調器ＳＭ１２の第２の反射面Ｓ１２ｂとが、それぞれ中間光学系ＩＭ１１、ＩＭ１２に関して互いに共役な位置となるように配置される。

また、第１の反射面Ｓ１１ａの第１の回転軸Ｐ１１と第２の反射面Ｓ１２ａの第２の回転軸Ｐ１２とは平行ではない。第１の反射面Ｓ１１ｂの第１の回転軸Ｐ１１と第２の反射面Ｓ１２ｂの第２の回転軸Ｐ１２とは平行ではない。より具体的には、中間光学系ＩＭ１１、ＩＭ１２を介して第１の反射面Ｓ１１ａ（Ｓ１１ｂ）の第１の回転軸Ｐ１１を第２の反射面Ｓ１２ａ（Ｓ１２ｂ）に投影したときに、投影された第１の回転軸Ｐ１１と第２の回転軸Ｐ１２とが互いに直交する関係にある。別の観点に立つと、第１の反射面Ｓ１１ａ（Ｓ１１ｂ）の法線（または中心軸線）を第１の回転軸Ｐ１１を中心として回転させることにより形成される面と、第２の反射面Ｓ１２ａ（Ｓ１２ｂ）の法線（または中心軸線）を第２の回転軸Ｐ１２を中心として回転させることにより形成される面とが互いに直交する関係にある。

ここでは第１及び第２の要素ミラーＳ１１、Ｓ１２の外形は正方形としているが，これに限定するものではない。ただし，光利用効率の観点から，隙間無く配列可能な形状が好ましい。また，隣接する要素ミラーＳ１１、Ｓ１２間の間隔は必要最小限とすることが好ましい。さらにまた，照明条件の細かな変更を可能にするために，要素ミラーＳ１１、Ｓ１２は可能な限り小さいことが好ましい。また、要素ミラーＳ１１、Ｓ１２の反射面Ｓ１１ｆ、Ｓ１２ｆの形状は平面には限られず、凹面や凸面などの曲面であっても良い。

空間光変調ユニットＳＬＭ１は、第１及び第２の空間光変調器ＳＭ１１、ＳＭ１２を備える。したがって、空間光変調ユニットＳＬＭ１の各入射位置に入射する光に対し、所望の方向で偏向を制御することが可能である。具体的には、例えば第１の空間光変調器ＳＭ１１の第１の反射面Ｓ１１ａに入射した光に対しては、第１の反射面Ｓ１１ａ及び第２の反射面Ｓ１２ａによって所望の方向に偏向を制御することができる。一方、例えば第１の空間光変調器ＳＭ１１の第１の反射面Ｓ１１ｂに入射した光に対しては、第１の反射面Ｓ１１ｂ及び第２の反射面Ｓ１２ｂによって所望の方向に偏向を制御することができる。

さらに、第１の空間光変調器ＳＭ１１の複数の反射面Ｓ１１ｆの回転軸Ｐ１１と第２の空間光変調器ＳＭ１２の複数の反射面Ｓ１２ｆの回転軸Ｐ１２とは平行でない。したがって、第１の空間光変調器ＳＭ１１の反射面Ｓ１１ｆと、第２の空間光変調器ＳＭ１２の反射面Ｓ１２ｆとが異なる回転軸を中心とした回転を呈する。その結果、各空間光変調器ＳＭ１１、ＳＭ１２は一方向での回転制御しかできないにも関わらず、空間光変調ユニットＳＬＭ１としては二方向を軸とした回転制御が可能となる。これにより、空間光変調ユニットＳＬＭ１は、所定の照野面上において瞳輝度分布を二次元で制御することが可能となり、所望の瞳輝度分布の形状を形成するが可能となる。このため、空間光変調ユニットＳＬＭ１では、例えば円形，輪帯，２極，４極等の所望の瞳輝度分布を形成する変形照明を行うことが可能である。図５は、輪帯照明を行った場合における空間光変調ユニットＳＬＭ１の遠視野（空間光変調ユニットＳＬＭ１に対する光学的なフーリエ変換面）での照野の形状を示す図であり、図５（ａ）は輪帯、図５（ｂ）は円形、図５（ｃ）は水平方向２極、図５（ｄ）は垂直方向２極、図５（ｅ）は４極、図５（ｆ）はクロスポール、図５（ｇ）は３極、そして図５（ｈ）は６極を示している。

また、本実施形態は、二次元で瞳輝度分布を制御可能な空間光変調ユニットＳＬＭ１の空間光変調器ＳＭ１１、ＳＭ１２として、一方向でしか回転制御できない反射面を有するものを用いている。このように、空間光変調ユニットＳＬＭ１では、一方向の回転軸を中心として回転する反射面を有する空間光変調器を用いて二次元での瞳輝度分布の制御を可能とする。これにより、二方向の回転軸を中心として回転する反射面を有する空間光変調器に比べコストを抑制することが可能となる。

第１の空間光変調器ＳＭ１１の第１の反射面Ｓ１１ａ、Ｓ１１ｂ及び第２の空間光変調器ＳＭ２の第２の反射面Ｓ１２ａ、Ｓ１２ｂは、中間光学系ＩＭ１１、ＩＭ１２に関して互いに共役な位置に配置されている。そのため、空間光変調ユニットＳＬＭ１では、瞳輝度分布の制御が容易となる。

第１及び第２の空間光変調器ＳＭ１１、ＳＭ１２は、中間光学系ＩＭ１１、ＩＭ１２を介して第１の回転軸Ｐ１１を第２の反射面Ｓ１２ａ、Ｓ１２ｂに投影したときに、投影された第１の回転軸Ｐ１１と第２の回転軸Ｐ１２とが互いに直交するように配置されている。そのため、空間光変調ユニットＳＬＭ１では、第１の回転軸Ｐ１１と第２の回転軸Ｐ１２とが互いに直交しない場合と比べて、瞳輝度分布の制御の効率を向上させることが可能となる。

第１の空間光変調器ＳＭ１の複数の反射面Ｓ１１ｆは互いに平行な回転軸Ｐ１１を有する。したがって、第１の空間光変調器ＳＭ１では、各反射面Ｓ１１ｆの回転制御が容易である。

第２の空間光変調器ＳＭ２の複数の反射面Ｓ１２ｆは互いに平行な回転軸Ｐ１２を有する。したがって、第２の空間光変調器ＳＭ２では、各反射面Ｓ１２ｆの回転制御が容易である。

また、空間光変調ユニットＳＬＭ１は、空間光変調器ＳＭ１、ＳＭ２の他に中間光学系ＩＭ１１、ＩＭ１２を備える。そのため、所望の光路を形成するように光学系中に配置することが可能である。

また、空間光変調ユニットＳＬＭ１は、中間光学系として第１及び第２の凹面鏡ＩＭ１１、ＩＭ１２のみを有する。したがって、部品点数を少なくすることができるため制御の容易さ及びコストの抑制等といった観点から好ましい。

次に、図６に示すフローチャートを参照して、本実施形態に係る露光装置ＥＡ１を用いてデバイスを製造する方法について説明する。先ず、図６のステップＳ３０１において、１ロットのウェハ上に金属膜が蒸着される。次のステップＳ３０２において、その１ロットのウェハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。すなわち、ステップＳ３０１及びステップＳ３０２は、感光性基板であるウェハＷを準備する工程に相当する。

その後、ステップＳ３０３において、上述の実施形態の露光装置ＥＡ１を用いて、マスクＭ上のパターンの像が投影光学系ＰＬを介して、その１ロットのウェハ上の各ショット領域に順次露光転写される。

ステップＳ３０３では、まず、ウェハステージＷＳ上にウェハＷを配置する。光源１から光軸Ａｘに沿って光が空間光変調ユニットＳＬＭ１に出力される。空間光変調ユニットＳＬＭ１を通過する際に光は、空間的に変調される。

空間光変調ユニットＳＬＭ１で空間的に変調された光は、ズーム光学系３を介して、波面分割型の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４の入射面に、例えば光軸Ａｘを中心とする輪体円形状（輪帯状）の照野を形成する。フライアイレンズ４に入射した光は、フライアイレンズ４で波面分割が施される。これにより、その後側焦点面にフライアイレンズ４のレンズ素子と同数の光源像からなる二次光源を形成する。

フライアイレンズ４から射出された光は、コンデンサ光学系５に入射する。コンデンサ光学系５及びフライアイレンズ４により、マスクＭのパターン面Ｍａは均一に照明される。こうして、照明装置ＩＬによってマスクＭのパターン面Ｍａ上に形成される照明領域からの光に基づいて、ウェハＷの表面である投影面Ｗａ上にパターン面Ｍａの像が形成される。こうして、第１の面に位置するパターン面Ｍａの像は、第２の面に配置されるウェハＷ上に投影露光される。

その後、ステップＳ３０４において、その１ロットのウェハ上のフォトレジストの現像が行われる。これにより、パターン面Ｍａに対応する形状のマスク層がウェハＷの投影面Ｗａ上に形成される。

ステップＳ３０５において、ステップＳ３０４において形成されたマスク層を介してウェハＷの投影面Ｗａを加工する。具体的には、その１ロットのウェハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウェハ上の各ショット領域に形成される。その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。

また、上述の実施形態の露光装置では、プレート（ガラス基板）上に所定のパターン（回路パターン、電極パターン等）を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、図７のフローチャートを参照して、このときの手法の一例につき説明する。図７において、パターン形成工程Ｓ４０１では、上述の実施形態の露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に転写露光する、所謂光リソグラフィー工程が実行される。この光リソグラフィー工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルター形成工程Ｓ４０２へ移行する。

次に、カラーフィルター形成工程Ｓ４０２では、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）に対応した３つのドットの組がマトリックス状に多数配列される。または、Ｒ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルターの組を複数水平走査線方向に配列したカラーフィルターを形成する。そして、カラーフィルター形成工程Ｓ４０２の後に、セル組み立て工程Ｓ４０３が実行される。セル組み立て工程Ｓ４０３では、パターン形成工程Ｓ４０１にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルター形成工程Ｓ４０２にて得られたカラーフィルター等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。

セル組み立て工程Ｓ４０３では、例えば、パターン形成工程Ｓ４０１にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルター形成工程Ｓ４０２にて得られたカラーフィルターとの間に液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。その後、モジュール組み立て工程Ｓ４０４にて、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。なお、本実施形態は、半導体デバイス、液晶表示素子の製造プロセスへの適用に限定されることなく、例えば、プラズマディスプレイ等の製造プロセスや、撮像素子（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の製造プロセスにも広く適用できる。

図８に第１実施形態に係る露光装置ＥＡ１の第１の変形例である露光装置ＥＡ２の概略的な構成図を示す。第１の変形例に係る露光装置ＥＡ２は、回折光学ユニット２をさらに備える点で、第１実施形態に係る露光装置ＥＡ１とは異なる。

空間光変調ユニットＳＬＭ１及び回折光学ユニット２は何れも、照明装置ＩＬの光路に対して挿脱可能である。空間光変調ユニットＳＬＭ１及び回折光学ユニット２は何れも、それらの遠視野に所望の瞳輝度分布を形成する。

ここで、図９及び図１０を参照して、露光装置ＥＡ２における空間光変調ユニットＳＬＭ１と回折光学ユニット２との配置の関係を説明する。図９は、空間光変調ユニットＳＬＭ１が露光装置ＥＡ２の光軸Ａｘに沿って挿入されている場合の配置を説明するための図である。図１０は、空間光変調ユニットＳＬＭ１が露光装置ＥＡ２の光軸Ａｘから離れ、回折光学ユニット２中の複数の回折光学素子２ｂ中の１つが露光装置ＥＡ２の光軸Ａｘに沿って挿入されている場合の配置を説明するための図である。

図９及び図１０に示されているように、回折光学ユニット２は、切り欠き２ｃが形成されたターレット部材２ａと、当該ターレット部材２ａ上に形成された複数の回折光学素子２ｂとを有する。回折光学素子２ｂは、ターレット部材２ａに露光光（照明光）の波長程度のピッチを有する段差を形成することによって構成され、入射ビームを所望の角度に回折する作用を有する。

図９に示されるように、空間光変調ユニットＳＬＭ１は、回折光学ユニット２を固定した状態で回折光学ユニット２の切り欠き２ｃによって形成される空間内に挿入させるように配置することで、露光装置ＥＡ２の光軸Ａｘ上に配置することができる。また、図１０に示されるように、空間光変調ユニットＳＬＭ１は、回折光学ユニット２を固定した状態で回折光学ユニット２の切り欠き２ｃ内から移動させることで、露光装置ＥＡ２の光軸Ａｘから外すことができる。あるいは、空間光変調ユニットＳＬＭ１を固定した状態で、回折光学ユニット２を移動してもよい。このように、空間光変調ユニットＳＬＭ１は、露光装置ＥＡ２の光軸Ａｘ、すなわち照明装置ＩＬの光軸Ａｘに沿って配置可能である。

空間光変調ユニットＳＬＭ１は、回折光学ユニット２よりもサイズが大きく且つ質量も大きいため、同じターレット部材２ａに載置せず、回折光学ユニット２の切り欠き２ｃ内に配置する。空間光変調ユニットＳＬＭ１には駆動信号を伝達するためのケーブルが接続されているため、切り欠き２ｃ内に配置することでケーブルを引きずったままターレットに載せる必要がない点で好ましい。

図１０に示されるように、空間光変調ユニットＳＬＭ１を光軸Ａｘから離れるように移動させた場合には、回折光学ユニット２は、その回転軸が光軸Ａｘに対して平行となり且つ光軸Ａｘから偏心した状態に配置される。そして、ターレット部材２ａに設けられた複数の回折光学素子２ｂの何れか１つが光軸Ａｘ上に配置されるように回転される。図９及び図１０に示したように、ターレット部材２ａには、その円周方向に沿って回折光学素子２ｂが円周方向に配列されている。回折光学素子２ｂは、入射した光束を回折して光軸Ａｘに対して偏心した複数の光束に変換するものであり、各々の回折特性（例えば、回折角）が異なるように設定される。
空間光変調ユニットＳＬＭ１は、回折光学ユニット２の回折光学素子２ｂが設置された設置面と光学的に等価な位置に配置することできる。

第１の変形例に係る露光装置ＥＡ２を用いてデバイスを製造する方法では、以下の点において第１実施形態に係る露光装置ＥＡ１を用いてデバイスを製造する方法と異なる。すなわち、図６に示したステップＳ３０３において、光源１から光軸Ａｘに沿って光が空間光変調ユニットＳＬＭ１ではなく、回折光学ユニット２に出力される場合がある。回折光学ユニット２を通過する際に光は、空間的に変調される。露光装置ＥＡ２では、空間光変調ユニットＳＬＭ１及び回折光学ユニット２を所望の変形照明の形状に応じて光軸Ａｘから挿脱可能である。

第１の変形例に係る露光装置ＥＡ２の空間光変調ユニットＳＬＭ１では、中間光学系ＩＭ１１、ＩＭ１２を介することにより、第１の空間光変調器ＳＭ１に入射する光と第２の空間光変調器ＳＭ２を射出する光とでその光路が一致するように光を変調している。そのため、空間光変調ユニットＳＬＭ１を挿入する場合も、又は回折光学ユニット２を挿入する場合も光路が変更されないので、空間光変調ユニットＳＬＭ１を自由に露光装置ＥＡ２の光軸Ａｘから挿脱することが可能である。

空間光変調ユニットＳＬＭ１の入射側と射出側とで光路を一致させることができるため、空間光変調ユニットＳＬＭ１を用いる照明装置ＩＬの構成を回折光学ユニット２を用いる照明光学系と共用化することができる。これにより、コストを抑制することが可能になる。

図１１に第１実施形態に係る露光装置ＥＡ１の第２の変形例であるマスクレス露光装置ＥＡ３の概略的な構成図を示す。第２の変形例に係る露光装置ＥＡ３は、マスクの代わりに空間光変調ユニットＳＬＭ２を備える点で、第１実施形態に係る露光装置ＥＡ１とは異なる。

空間光変調ユニットＳＬＭ２は、空間光変調ユニットＳＬＭ１同様、反射型である第１及び第２の空間光変調器ＳＭ２１、ＳＭ２２、並びに中間光学系ＩＭ２１、ＩＭ２２を備える。露光装置ＥＡ２の照明装置ＩＬは、空間光変調ユニットＳＬＭ２の第１の空間光変調器ＳＭ２１を照明する。投影光学系ＰＬは、照明装置ＩＬによって第２の空間光変調器ＳＭ２２の反射面（第１の面）上に形成される照明領域からの光に基づいて、ウェハＷ上の投影面Ｗａ（第２の面）上に第１の面の像を形成する。
（第２実施形態）

図１２を参照して、第２実施形態に係る露光装置ＥＡ４の構成について説明する。図１２は、第２実施形態に係る露光装置を概略的に示す構成図である。

第２実施形態による露光装置ＥＡ４は、装置の光軸Ａｘに沿って、光源１と、空間光変調ユニットＳＬＭ１を備える照明装置ＩＬと、マスクＭを支持するマスクステージＭＳと、投影光学系ＰＬと、ウェハＷを支持するウェハステージＷＳとを備える。

照明装置ＩＬは、光軸Ａｘに沿って、偏光状態制御部１２と、照明装置ＩＬの光路に対して挿脱可能なデポラライザ１３と、空間光変調ユニットＳＬＭ１と、リレー光学系１５と、アフォーカル光学系１７と、偏光変換素子１８と、円錐アキシコン系１９と、ズーム光学系２１と、折り曲げミラー２２と、マイクロフライアイレンズ２３と、コンデンサ光学系２４と、照明視野絞り（マスクブラインド）２５と、結像光学系２６と、折り曲げミラー２７とを備える。

光源１から射出されたほぼ平行な光束は、光軸Ａｘを中心として回転可能な１／４波長板及び１／２波長板を備える偏光状態制御部１２を通過した後、所定の偏光状態の光束に変換され、空間光変調ユニットＳＬＭ１を介して、リレー光学系１５を経てアフォーカル光学系１７に入射する。なお、マスクＭを非偏光状態の光で照明する場合には、偏光状態制御部１２を介した光源１からの光束は、照明装置ＩＬの光路に挿入されたデポラライザ１３を経た後に空間光変調ユニットＳＬＭ１に入射する。このような偏光状態制御部１２及びデポラライザ１３に関しては、米国特許公開第２００６／０１７０９０１Ａ１号公報を参照することができる。

アフォーカル光学系１７は、その前側焦点位置と図中破線で示す所定面１６の位置とがほぼ一致し且つその後側焦点位置と図中破線で示す所定面２０の位置とがほぼ一致するように設定されたアフォーカル系（無焦点光学系）である。一方、空間光変調ユニットＳＬＭ１は、図中破線で示す所定面１６の位置と共役な位置に配置される。

したがって、光束変換素子としての空間光変調ユニットＳＬＭ１に入射したほぼ平行光束は、リレー光学系としてのアフォーカル光学系１７の瞳面に一例として輪帯状の光強度分布を形成した後、ほぼ平行光束となってアフォーカル光学系１７から射出される。なお、アフォーカル光学系１７の前側レンズ群１７ａと後側レンズ群１７ｂとの間の光路中においてその瞳位置またはその近傍には、偏光変換素子１８及び円錐アキシコン系１９が配置されている。

円錐アキシコン系１９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１９ａ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１９ｂとから構成されている。そして、第１プリズム部材１９ａの凹円錐状の屈折面と第２プリズム部材１９ｂ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１９ａおよび第２プリズム部材１９ｂ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１９ａの凹円錐状の屈折面と第２プリズム部材１９ｂの凸円錐状の屈折面との間隔が可変に構成されている。円錐アキシコン系１９の作用により、輪帯状の二次光源の幅が変化することなく、その輪帯比（内径／外径）および大きさ（外径）がともに変化する。

ここで、第１プリズム部材１９ａの凹円錐状屈折面と第２プリズム部材１９ｂの凸円錐状屈折面とを互いに当接させると、円錐アキシコン系１９は平行平面板として機能し、形成される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１９ａの凹円錐状屈折面と第２プリズム部材１９ｂの凸円錐状屈折面とを離間させると、円錐アキシコン系１９は、いわゆるビームエキスパンダーとして機能する。したがって、円錐アキシコン系１９の間隔の変化に伴って、所定面２０への入射光束の角度は変化する。

また、偏光変換素子１８は、入射する直線偏光状態の光を、ほぼ周方向に偏光方向を有する周方向偏光状態の光又はほぼ径方向に偏光方向を有する径方向偏光状態の光に変換する機能を有する。このような偏光変換素子１８に関しては、上記米国特許公開第２００６／０１７０９０１Ａ１号公報を参照することができる。

アフォーカル光学系１７を介した光束は、σ値可変用のズーム光学系２１及び折り曲げミラー２２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）１３に入射する。マイクロフライアイレンズ２３は、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る。一般に、マイクロフライアイレンズは、たとえば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る。

ここで、マイクロフライアイレンズを構成する各微小レンズは、フライアイレンズを構成する各レンズエレメントよりも微小である。また、マイクロフライアイレンズは、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、正屈折力を有する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。

所定面２０の位置はズーム光学系２１の前側焦点位置の近傍に配置され、マイクロフライアイレンズ２３の入射面はズーム光学系２１の後側焦点位置の近傍に配置されている。ズーム光学系２１の作用により、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。ズーム光学系２１は、所定面２０とマイクロフライアイレンズ２３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光学系７の瞳面とマイクロフライアイレンズ２３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、マイクロフライアイレンズ２３の入射面上には、アフォーカル光学系１７の瞳面と同様に、たとえば光軸Ａｘを中心とした輪帯状の照野が形成される。この輪帯状の照野の全体形状は、ズーム光学系２１の焦点距離に依存して相似的に変化する。マイクロフライアイレンズ２３を構成する各微小レンズは、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）と相似な矩形状の断面を有する。

マイクロフライアイレンズ２３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、その後側焦点面またはその近傍（ひいては照明瞳面）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を中心とした輪帯状の実質的な面光源からなる二次光源が形成される。マイクロフライアイレンズ２３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、コンデンサ光学系２４を介した後、マスクブラインド２５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２５には、マイクロフライアイレンズ２３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２５の矩形状の開口部（光透過部）を介した光束は、結像光学系２６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２６は、マスクブラインド２５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のパターンを透過した光束は、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。

なお、アフォーカル光学系（リレー光学系）７と円錐アキシコン系１９とズーム光学系（変倍光学系）１１とは、空間光変調ユニットＳＬＭ１とマイクロフライアイレンズ（オプティカルインテグレータ）１３との間の光路中に配置されて照明瞳面に形成される二次光源（実質的な面光源）の大きさおよび形状を変化させるための整形光学系を構成している。

空間光変調ユニットＳＬＭ１は、第１及び第２の空間光変調器ＳＭ１１、ＳＭ１２を備える。したがって、空間光変調ユニットＳＬＭ１の各入射位置に入射する光に対し、所望の方向で偏向を制御することが可能である。

さらに、露光装置ＥＡ４は、空間光変調ユニットＳＬＭ１を備える。したがって、露光措置ＥＡ４では、所望の瞳輝度分布の形状を形成するが可能であり、例えば円形，輪帯，２極，４極等の所望の瞳輝度分布を形成する変形照明を行うことが可能である。また、空間光変調ユニットＳＬＭ１では、一方向の回転軸を中心として回転する反射面を有する空間光変調器を用いて二次元での瞳輝度分布の制御を可能とするため、コストを抑制することが可能となる。また、第１の空間光変調器ＳＭ１１の第１の反射面Ｓ１１ａ、Ｓ１１ｂ及び第２の空間光変調器ＳＭ２の第２の反射面Ｓ１２ａ、Ｓ１２ｂは、中間光学系ＩＭ１１、ＩＭ１２に関して互いに共役な位置に配置されているため、空間光変調ユニットＳＬＭ１では瞳輝度分布の制御が容易となる。また、第１及び第２の空間光変調器ＳＭ１１、ＳＭ１２は、中間光学系ＩＭ１１、ＩＭ１２を介して第１の回転軸Ｐ１１を第２の反射面Ｓ１２ａ、Ｓ１２ｂに投影したときに、投影された第１の回転軸Ｐ１１と第２の回転軸Ｐ１２とが互いに直交するように配置されているため、瞳輝度分布の制御の効率を向上させることが可能となる。また、第１の空間光変調器ＳＭ１の複数の反射面Ｓ１１ｆ及び第２の空間光変調器ＳＭ２の複数の反射面Ｓ１２ｆはそれぞれ互いに平行な回転軸Ｐ１１、Ｐ１２を有するため、第１及び第２の空間光変調器ＳＭ１、ＳＭ２では各反射面Ｓ１１ｆ、Ｓ１２ｆの回転制御が容易である。また、空間光変調ユニットＳＬＭ１は空間光変調器ＳＭ１、ＳＭ２の他に中間光学系ＩＭ１１、ＩＭ１２を備えるため、所望の光路を形成するように光学系中に配置することが可能である。

図１３に第２実施形態に係る露光装置ＥＡ４の第１の変形例である露光装置ＥＡ５の概略的な構成図を示す。第２実施形態に係る露光装置の第１の変形例に係る露光装置ＥＡ５は、回折光学ユニット２をさらに備える点で、第２実施形態に係る露光装置ＥＡ４とは異なる。

空間光変調ユニットＳＬＭ１及び回折光学ユニット２は何れも、照明装置ＩＬの光路に対して挿脱可能である。空間光変調ユニットＳＬＭ１及び回折光学ユニット２は何れも、それらの遠視野に所望の瞳輝度分布を形成する。光源１から射出されたほぼ平行な光束は、光軸Ａｘを中心として回転可能な１／４波長板及び１／２波長板を備える偏光状態制御部１２を通過した後、所定の偏光状態の光束に変換され、空間光変調ユニットＳＬＭ１又は回折光学ユニット２を介して、リレー光学系１５を経てアフォーカル光学系１７に入射する。

空間光変調ユニットＳＬＭ１は、図１３では回折光学ユニット２と切り替え可能なように配置されているが、例えば図１３の破線で示される面１６に配置してもよい。面１６の位置は、回折光学ユニット２の位置とは光学的に共役な位置に相当する。

第２実施形態の第１の変形例に係る露光装置ＥＡ５の空間光変調ユニットＳＬＭ１は、空間光変調ユニットＳＬＭ１の第２の空間光変調器ＳＭ１２で反射してリレー光学系１５に射出する光が、第１の空間光変調器ＳＭ１１への入射光と、その光路が一致するように光を変調している。すなわち、空間光変調ユニットＳＬＭ１に入射する光の光路と、空間光変調ユニットＳＬＭ１から射出する光の光路とが一致している。そのため、空間光変調ユニットＳＬＭ１を挿入する場合も、又は回折光学ユニット２を挿入する場合も光路が変更されないので、空間光変調ユニットＳＬＭ１を自由に露光装置ＥＡ５の光軸Ａｘから挿脱することが可能である。

また、空間光変調ユニットＳＬＭ１に入射する光の光路と、空間光変調ユニットＳＬＭ１から射出する光の光路とが一致していることから、照明装置ＩＬの構成を大きく変更することなく、空間光変調ユニットＳＬＭ１を所定の面１６の位置に挿脱できる。

空間光変調ユニットＳＬＭ１の入射側と射出側とで光路を一致させることができるため、空間光変調ユニットＳＬＭ１を用いる照明装置ＩＬの構成を回折光学ユニット２を用いる照明光学系と共用化することができる。これにより、コストを抑制することが可能になる。

以上、実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、空間光変調ユニットＳＬＭ１、ＳＬＭ２として、図１４に示した空間光変調ユニットＳＬＭ３、図１５に示した空間光変調ユニットＳＬＭ４、図１６に示した空間光変調ユニットＳＬＭ５、図１７に示した空間光変調ユニットＳＬＭ６、又は図１８に示した空間光変調ユニットＳＬＭ７を用いてもよい。

図１４に示した空間光変調ユニットＳＬＭ３は、反射型の第１の空間光変調器ＳＭ３１と、反射型の第２の空間光変調器ＳＭ３２と、第１の平面鏡ＩＭ３１と、第２の平面鏡ＩＭ３４と、第１のレンズＩＭ３２と、第２のレンズＩＭ３３とを備える。

第１及び第２の平面鏡ＩＭ３１、ＩＭ３４並びに第１及び第２のレンズＩＭ３２、ＩＭ３３は、第１の空間光変調器ＳＭ３１と第２の空間光変調器ＳＭ３２との間の光路中に配置されている。第１の平面鏡ＩＭ３１は、第１の空間光変調器ＳＭ３１で反射された光を第１のレンズＩＭ３２へと導くように配置されている。また、第１の平面鏡ＩＭ３１は、光軸Ａｘに対してその反射面が４５度傾くように配置されている。

第１のレンズＩＭ３２は、第１の平面鏡ＩＭ３１で反射された光を第２のレンズＩＭ３３へと導くように配置されている。第２のレンズＩＭ３３は、第１のレンズＩＭ３２を透過した光を第２の平面鏡ＩＭ３４へと導くように配置されている。

第２の平面鏡ＩＭ３４は、第２のレンズＩＭ３３を透過した光を第２の空間光変調器ＳＭ３２へと導くように配置されている。また、第２の平面鏡ＩＭ３４は、光軸Ａｘに対してその反射面が４５度傾くように配置されている。すなわち、第１及び第２の平面鏡ＩＭ３１、ＩＭ３４並びに第１及び第２のレンズＩＭ３２、ＩＭ３３は、第１の空間光変調器ＳＭ３１で反射された光を第２の空間光変調器ＳＭ３２へと導く中間光学系を構成する。

第１及び第２の空間光変調器ＳＭ３１、ＳＭ３２間における倍率が等倍となるように中間光学系ＩＭ３１、ＩＭ３２、ＩＭ３３、ＩＭ３４を構成することによって、第１の空間光変調器ＳＭ１と第２の空間光変調器ＳＭ１２とは、中間光学系ＩＭ３１、ＩＭ３２、ＩＭ３３、ＩＭ３４に関して共役な関係を形成することが可能である。

第２の空間光変調器ＳＭ３２は、中間光学系として機能する第１及び第２の平面鏡ＩＭ３１、ＩＭ３４並びに第１及び第２のレンズＩＭ３２、ＩＭ３３を経由した光を、露光装置の光軸Ａｘに沿った方向に進行するように反射することができる。したがって、空間光変調ユニットＳＬＭ３も、露光装置内において直線配置が可能である。図１４に示す空間光変調ユニットでは、第１及び第２の空間光変調器ＳＭ３１、ＳＭ３２は、中間光学系（第１及び第２の平面鏡ＩＭ３１、ＩＭ３４並びに第１及び第２のレンズＩＭ３２、ＩＭ３３）に関して、シャインプルーフの関係を満足するように配置することが可能である。このときには、第１及び第２の空間光変調器ＳＭ３１、ＳＭ３２の各要素ミラーが配列されている平面同士を互いに共役な関係とすることができる。

第１及び第２の空間光変調器ＳＭ３１、ＳＭ３２は、例えば図３及び図４に示された第１及び第２の空間光変調器ＳＭ１１、ＳＭ１２と同様に構成されている。

図１５に示した空間光変調ユニットＳＬＭ４は、反射型の第１の空間光変調器ＳＭ４１と、反射型の第２の空間光変調器ＳＭ４２と、第１の平面鏡ＩＭ４１と、第２の平面鏡ＩＭ４４と、第１のレンズＩＭ４２と、第２のレンズＩＭ４３とを備える。第１及び第２の平面鏡ＩＭ４１、ＩＭ４４の反射面の光軸Ａｘに対する傾斜角が４５度に限定されていない点で図１４に示した空間光変調ユニットＳＬＭ３とは異なる。図１５の空間光変調ユニットＳＬＭ４では、第１及び第２の空間光変調器ＳＭ４１、ＳＭ４２に対する入射光を垂直入射に近い状態で用いることができる。

図１６に示した空間光変調ユニットＳＬＭ５は、反射型の第１の空間光変調器ＳＭ５１と、反射型の第２の空間光変調器ＳＭ５２と、第１の平面鏡ＩＭ５１とを備える。

第１の平面鏡ＩＭ５１は、第１の空間光変調器ＳＭ５１と第２の空間光変調器ＳＭ５２との間の光路中に配置されている。第１の平面鏡ＩＭ５１は、第１の空間光変調器ＳＭ５１で反射された光を第２の空間光変調器ＳＭ５２へと導くように配置されている。すなわち、第１の平面鏡ＩＭ５１は、第１の空間光変調器ＳＭ５１で反射された光を第２の空間光変調器ＳＭ５２へと導く中間光学系を構成する。

第２の空間光変調器ＳＭ５２は、中間光学系として機能する第１の平面鏡ＩＭ５１で反射した光を、露光装置の光軸Ａｘに沿った方向に進行するように反射することができる。したがって、空間光変調ユニットＳＬＭ５も、露光装置内において直線配置が可能である。

第１及び第２の空間光変調器ＳＭ５１、ＳＭ５２は、例えば図３及び図４に示された第１及び第２の空間光変調器ＳＭ１１、ＳＭ１２と同様に構成されている。

図１７は、空間光変調ユニットＳＬＭ６を備えた露光装置ＥＡ６を概略的に示す構成図である。図１７に示された露光装置ＥＡ６は、第１実施形態に係る露光装置ＥＡ１の空間光変調ユニットＳＬＭ１を空間光変調ユニットＳＬＭ６に置き換えることによって得られる。

図１７に示した空間光変調ユニットＳＬＭ６は、反射型の第１の空間光変調器ＳＭ６１と、反射型の第２の空間光変調器ＳＭ６２と、第１のレンズＩＭ６１と、第２のレンズＩＭ６２とを備える。

第１及び第２のレンズＩＭ６１、ＩＭ６２は、第１の空間光変調器ＳＭ６１と第２の空間光変調器ＳＭ６２との間の光路中に配置されている。第１及び第２の空間光変調器ＳＭ６１、ＳＭ６２の各要素ミラーの回転角度がゼロの反射面と、第１及び第２のレンズＩＭ６１、ＩＭ６２とは平行になるように配置されている。言い換えると、第１空間光変調器ＳＭ６１の各要素ミラーが配列されている面と第２空間光変調器ＳＭ６２の各要素ミラーが配列されている面とが互いに平行になるように配置されている。第１の空間光変調器ＳＭ６１に入射する光束と、第２の空間光変調器ＳＭ６２から射出される光束とは平行であるが、光束の中心軸は一致しない。したがって、空間光変調ユニットＳＬＭ６は入射側と射出側とで共軸ではない。

第１のレンズＩＭ６１は、第１の空間光変調器ＳＭ６１で反射された光を第２のレンズＩＭ６２へと導くように配置されている。第２のレンズＩＭ６２は、第１のレンズＩＭ６１を透過した光を第２の空間光変調器ＳＭ６２へと導くように配置されている。すなわち、第１及び第２のレンズＩＭ６１、ＩＭ６２は、第１の空間光変調器ＳＭ６１で反射された光を第２の空間光変調器ＳＭ６２へと導く中間光学系を構成する。

第１及び第２の空間光変調器ＳＭ６１、ＳＭ６２は、例えば図３及び図４に示された第１及び第２の空間光変調器ＳＭ１１、ＳＭ１２と同様に構成されている。

図１８は、空間光変調ユニットＳＬＭ７を備えた露光装置ＥＡ７を概略的に示す構成図である。図１８に示された露光装置ＥＡ７は、第１実施形態に係る露光装置ＥＡ１の空間光変調ユニットＳＬＭ１を空間光変調ユニットＳＬＭ７に置き換えることによって得られる。

図１８に示した空間光変調ユニットＳＬＭ７は、反射型の第１の空間光変調器ＳＭ７１と、反射型の第２の空間光変調器ＳＭ７２と、第１のレンズＩＭ７１と、第２のレンズＩＭ７２とを備える。

第１及び第２のレンズＩＭ７１、ＩＭ７２は、第１の空間光変調器ＳＭ７１と第２の空間光変調器ＳＭ７２との間の光路中に配置されている。第１及び第２の空間光変調器ＳＭ７１、ＳＭ７２の各要素ミラーの回転角度がゼロの反射面と、第１及び第２のレンズＩＭ７１、ＩＭ７２とは平行になるように配置されている。第１の空間光変調器ＳＭ７１に入射する光束と、第２の空間光変調器ＳＭ７２から射出される光束とは平行であるが、光束の光軸は一致しない。したがって、空間光変調ユニットＳＬＭ７は入射側と射出側とで共軸ではない。

第１のレンズＩＭ７１は、第１の空間光変調器ＳＭ７１で反射された光を第２のレンズＩＭ７２へと導くように配置されている。第２のレンズＩＭ７２は、第１のレンズＩＭ７１を透過した光を第２の空間光変調器ＳＭ７２へと導くように配置されている。すなわち、第１及び第２のレンズＩＭ７１、ＩＭ７２は、第１の空間光変調器ＳＭ７１で反射された光を第２の空間光変調器ＳＭ７２へと導く中間光学系を構成する。

第１及び第２の空間光変調器ＳＭ７１、ＳＭ７２は、例えば図３及び図４に示された第１及び第２の空間光変調器ＳＭ１１、ＳＭ１２と同様に構成されている。

また、例えば第１の空間光変調器ＳＭ１１の各要素ミラーの反射面の回転軸Ｐ１１と、第２の空間光変調器ＳＭ１２の各要素ミラーの反射面の回転軸Ｐ１２とが平行であってもよい。これにより、例えば第１の空間光変調器ＳＭ１１における反射面の傾斜可能角度が足りない場合に、第２の空間光変調器ＳＭ１２を用いることによって、反射面の傾斜可能角度を倍増することが可能となる。ただし、この場合、中間光学系によって第１及び第２の空間光変調器ＳＭ１１、ＳＭ１２が互いに共役であることが好ましい。
図１９に示した空間光変調ユニットＳＬＭ８は、反射型の第１の空間光変調器ＳＭ８１と、反射型の第２の空間光変調器ＳＭ８２と、第１の凹面鏡ＩＭ８１と、第２の凹面鏡ＩＭ８２とを備える。
第１及び第２の凹面鏡ＩＭ８１、ＩＭ８２は、中間光学系として機能し、第１の空間光変調器ＳＭ８１と第２の空間光変調器ＳＭ８２との間の光路中に配置されている。この図１９に示した中間光学系は中間像を形成せずに第１の空間光変調器ＳＭ８１の各要素ミラーの１次像を第２の空間光変調器ＳＭ８２の各要素ミラー上に形成する。第１及び第２の空間光変調器ＳＭ８１、ＳＭ８２は、中間光学系（第１及び第２の凹面鏡ＩＭ８１、ＩＭ８２）に関して、シャインプルーフの関係を満足するように配置することが可能である。
図２０に示した空間光変調ユニットＳＬＭ９は、反射型の第１の空間光変調器ＳＭ９１と、反射型の第２の空間光変調器ＳＭ９２と、第１の楕円鏡ＩＭ９１とを備える。
第１の楕円鏡ＩＭ９１は、第１の空間光変調器ＳＭ９１と第２の空間光変調器ＳＭ９２との間の光路中に配置されている。第１の楕円鏡ＩＭ５１は、その第１焦点位置Ｆ１が第１の空間光変調器ＳＭ９１と一致し、その第２焦点位置Ｆ２が第２の空間光変調器ＳＭ９２と一致し、第１の空間光変調器ＳＭ９１で反射された光を第２の空間光変調器ＳＭ９２へと導くように配置されている。すなわち、第１の楕円鏡ＩＭ９１は、第１の空間光変調器ＳＭ９１で反射された光を第２の空間光変調器ＳＭ９２へと導く中間光学系を構成する。
第２の空間光変調器ＳＭ９２は、中間光学系として機能する第１の楕円鏡ＩＭ９１で反射した光を、露光装置の光軸Ａｘに沿った方向に進行するように反射することができる。したがって、空間光変調ユニットＳＬＭ９も、露光装置内において直線配置が可能である。
なお、図２０では、楕円鏡ＩＭ９１を用いたが、楕円面に非球面項が付加された非球面としても良い。
さて、上記実施形態及び変形例においては、中間光学系の倍率を等倍としたが、中間光学系の倍率は非等倍、即ち縮小倍率又は拡大倍率であっても良い。また、中間光学系としては、例えば両側テレセントリック光学系を用いることができる。
なお、上記実施形態及び変形例において、中間光学系を構成するレンズＩＭ３２、ＩＭ３３、ＩＭ４２、ＩＭ４３、ＩＭ６１、ＩＭ６２、ＩＭ７１、ＩＭ７２は、単レンズのみならず、複数枚のレンズから構成されるレンズ群であっても良く、複数のレンズ群から構成されるものであっても良い。

また、上記実施形態及び変形例においては、二次元的に配列されて個別に制御される複数の反射要素を有する空間光変調器として、たとえば二次元的に配列されて反射面の傾きを個別に制御可能な空間光変調器が用いられている。このような空間光変調器としては、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。これらの空間光変調器では、空間光変調器の個別の反射面を介したそれぞれの光が所定の角度で分布形成光学系に入射し、複数の光学要素への制御信号に応じた所定の光強度分布を照明瞳面において形成することができる。

また、空間光変調器としては、たとえば二次元的に配列されて反射面の高さ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、空間光変調ユニットＳＬＭ１〜ＳＬＭ７によって形成される瞳輝度分布を計測するための瞳輝度分布計測装置を、照明装置ＩＬ内又は露光装置ＥＡ１〜ＥＡ７内に設けても良い。照明装置ＩＬ内に瞳輝度分布計測装置を組み込んだものとしては、例えば特開２００６−５４３２８号公報を参照することができ、露光装置ＥＡ１〜ＥＡ７内に瞳輝度分布計測装置を組み込んだものとしては、例えば米国特許公開第２００６／０１７０９０１Ａ１号公報を参照することができる。このような瞳輝度分布計測装置による計測結果に基づいて、空間光変調ユニットＳＬＭ１〜ＳＬＭ７が形成する瞳輝度分布を所望の瞳輝度分布に調整するために、空間光変調ユニットＳＬＭ１〜ＳＬＭ７への駆動信号を補正することも可能である。

なお、上述の実施形態において、光源１として、例えば波長１９３ｎｍのパルスレーザ光を供給するＡｒＦエキシマレーザ光源や、波長２４８ｎｍのパルスレーザ光を供給するＫｒＦエキシマレーザ光源を用いていることができる。また、これに限定されることなく、たとえばＦ_２レーザ光源や超高圧水銀ランプのような他の適当な光源を用いることもできる。また、上述の実施形態では、走査型の露光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、投影光学系に対してレチクル（マスク）およびウェハ（感光性基板）を静止させた状態で投影露光を行う一括露光型の露光装置に対しても本発明を適用することができる。

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号パンプ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。

このように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。

第１実施形態に係る露光装置を概略的に示す構成図である。 第１実施形態に係る露光装置が備える空間光変調ユニットの構成を説明するための図である。 空間光変調ユニットが備える空間光変調器の部分斜視図である。 空間光変調ユニットが備える空間光変調器の部分斜視図である。 輪帯照明を行った場合の照野の形状を示す図である。 半導体デバイスの製造方法のフローチャート図である。 液晶表示素子の製造方法のフローチャート図である。 第１実施形態の第１の変形例に係る露光装置を概略的に示す構成図である。 空間光変調ユニットと回折光学ユニットとの配置の関係を説明するための図である。 空間光変調ユニットと回折光学ユニットとの配置の関係を説明するための図である。 第１実施形態に係る露光装置の第２の変形例であるマスクレス露光装置を概略的に示す構成図である。 第２実施形態に係る露光装置を概略的に示す構成図である。 第２実施形態の第１の変形例に係る露光装置を概略的に示す構成図である。 空間光変調ユニットの構成を説明するための図である。 空間光変調ユニットの構成を説明するための図である。 空間光変調ユニットの構成を説明するための図である。 第１実施形態の変形例に係る露光装置を概略的に示す構成図である。 第１実施形態の変形例に係る露光装置を概略的に示す構成図である。 空間光変調ユニットの構成を説明するための図である。 空間光変調ユニットの構成を説明するための図である。

符号の説明

ＥＡ１〜ＥＡ７…露光装置、１…光源、ＩＬ…照明装置、ＳＬＭ１〜ＳＬＭ７…空間光変調ユニット、ＳＭ１１〜ＳＭ７１…第１の空間光変調器、ＳＭ１２〜ＳＭ７２…第２の空間光変調器、２…回折光学ユニット、４…フライアイレンズ、５、２４…コンデンサ光学系、６、２２、２７…折り曲げミラー、１２…偏光状態切替部、１３…偏光ビームスプリッタ、１５…リレー光学系、１７…アフォーカル光学系、１８…偏光変換素子、１９…円錐アキシコン系、２１…ズーム光学系、２３…マイクロフライアイレンズ、２５…マスクブラインド、２６…結像光学系、Ｍ…マスク、Ｗ…ウェハ。

Claims (21)

1. 複数の反射面を有する第１の反射型空間光変調器と、
   複数の反射面を有する第２の反射型空間光変調器と、
   前記第１の反射型空間光変調器で反射された光を前記第２の反射型空間光変調器へと導く中間光学系と、を備え、
   前記第１の反射型空間光変調器の前記複数の反射面のうちの任意の反射面である第１の反射面は、所定の第１の回転軸を中心に所望の角度回転可能であり、
   前記第２の反射型空間光変調器の前記複数の反射面のうちの１つの反射面である第２の反射面であって、前記第１の反射面で反射した光が入射する前記第２の反射面は、所定の第２の回転軸を中心に所望の角度回転可能であることを特徴とする空間光変調ユニット。
2. 前記第２の回転軸は、前記第１の反射面の回転軸と平行でない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の反射型空間光変調器の前記第１の反射面と、前記第２の反射型空間光変調器の前記第２の反射面とは、前記中間光学系に関して互いに共役な位置に配置されてい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. 前記中間光学系は、複数の凹面鏡によって構成されていることを特徴とする請求項３記載の空間光変調ユニット。
5. 前記中間光学系を介して前記第１の回転軸を前記第２の反射面に投影したときに、投影された前記第１の回転軸と前記第２の回転軸とが互いに直交することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項記載の空間光変調ユニット。
6. 前記第１の反射型空間光変調器の前記複数の反射面は互いに平行な回転軸を有し、且つ、前記第２の反射型空間光変調器の前記複数の反射面は互いに平行な回転軸を有することを特徴とする請求項１〜５の何れか一項記載の空間光変調ユニット。
7. 光源から供給される光によって第１の面を照明する照明装置において、
   請求項１〜６の何れか一項記載の空間光変調ユニットを備えることを特徴とする照明装置。
8. 前記空間光変調ユニットは、前記光源から供給される前記光に基づいて、所望の瞳輝度分布を形成することを特徴とする請求項７に記載の照明装置。
9. 所望の瞳輝度分布を形成する回折光学素子をさらに備え、
   前記空間光変調ユニットは、前記回折光学素子と共役な位置に配置することが可能であることを特徴とする請求項７または８に記載の照明装置。
10. 所望の瞳輝度分布を形成し、所定の設置面に設置することが可能な回折光学素子をさらに備え、
    前記空間光変調ユニットは、前記所定の設置面と光学的に等価な位置に配置することが可能であることを特徴とする請求項７または８に記載の照明装置。
11. 前記回折光学素子は、前記照明装置の光路に対して挿脱可能であることを特徴とする請求項９又は１０に記載の照明装置。
12. 光源から供給される光によって第１の面を照明する照明装置において、
    前記光源からの光の光路に配置された空間光変調ユニットと、
    該空間光変調ユニットからの光を照明瞳面に導く光学系と、
    を備え、
    前記空間光変調ユニットは、
    複数の反射面を有する第１の反射型空間光変調器と、
    複数の反射面を有する第２の反射型空間光変調器と、
    前記第１の反射型空間光変調器で反射された光を前記第２の反射型空間光変調器へと導く中間光学系と、
    を備え、
    前記第１の反射型空間光変調器の前記複数の反射面のうちの任意の反射面である第１の反射面は、所定の第１の回転軸を中心に所望の角度回転可能であり、
    前記第２の反射型空間光変調器の前記複数の反射面のうちの１つの反射面である第２の反射面であって、前記第１の反射面で反射した光が入射する前記第２の反射面は、所定の第２の回転軸を中心に所望の角度回転可能であることを特徴とする照明装置。
13. 前記第１の反射型空間光変調器の前記第１の反射面と、前記第２の反射型空間光変調器の前記第２の反射面とは、前記中間光学系に関して互いに共役な位置に配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の照明装置。
14. 前記中間光学系は、複数の凹面鏡によって構成されていることを特徴とする請求項１３記載の照明装置。
15. 前記第１の反射型空間光変調器は、前記照明装置の光軸に対して斜設されており、
    前記第２の反射型空間光変調器は、前記照明装置の光軸に対して斜設されていることを特徴とする請求項１２〜１４の何れか一項に記載の照明装置。
16. 前記中間光学系は、複数の反射面を備えていることを特徴とする請求項１５に記載の照明装置。
17. 前記中間光学系は、レンズを備えていることを特徴とする請求項１２〜１６の何れか一項に記載の照明装置。
18. 前記第１の反射面の回転方向は前記第１の回転軸のみであり、前記第２の反射面の回転方向は前記第２の回転軸のみであることを特徴とする請求項７〜１７の何れか一項に記載の照明装置。
19. 第１の面の像を第２の面に投影する露光装置であって、
    前記第１の面を照明する請求項７〜１８の何れか一項に記載の照明装置と、
    前記照明装置によって前記第１の面上に形成される照明領域からの光に基づいて、前記第２の面上に前記第１の面の像を形成する投影光学系と、を備えることを特徴とする露光装置。
20. 第１の面の像を第２の面に投影する露光装置であって、
    前記第１の面を照明する照明装置と、
    請求項１〜６の何れか一項に記載の空間光変調ユニットと、
    前記照明装置によって前記第１の面上に形成される照明領域からの光に基づいて、前記第２の面上に前記第１の面の像を形成する投影光学系と、を備え、
    前記空間光変調ユニットの空間光変調器は前記第１の面に配置されることを特徴とする露光装置。
21. デバイスの製造方法であって、
    感光性基板を準備する工程と、
    請求項１９又は２０に記載の露光装置の前記第２の面に前記感光性基板を配置して、前記第１の面に位置する所定のパターンの像を前記感光性基板上に投影露光する工程と、
    前記マスクのパターンの前記像が投影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する工程と、
    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、
    を備えることを特徴とするデバイスの製造方法。

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