JP5428250B2 - 照明光学系、露光装置、光学素子およびその製造方法、並びにデバイス製造方法 - Google Patents

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し、特に半導体素子、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。また、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用の照明光学系と共に用いられる光学素子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する。こうして、ウェハ上には、マスクパターンが投影露光（転写）される。なお、マスクに形成されたパターンは高集積化されており、ウェハ上において均一な照度分布を得ることで、この微細パターンをウェハ上に正確に転写することができる。

従来、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装置が提案されている（特許文献１を参照）。
特開２００２−３５３１０５号公報

特開２００２−３５３１０５号公報に開示された従来の照明光学装置では、アレイ状に配列され且つ傾斜角および傾斜方向が個別に駆動制御される多数の微小な要素ミラーにより構成された可動マルチミラーを用いて、入射光束を反射面毎の微小単位に分割して偏向させることにより、光束の断面を所望の形状または所望の大きさに変換している。

しかしながら、可動マルチミラーのような空間光変調器は光照射により劣化し易く、劣化した場合には空間光変調器の交換作業が必要になる。この空間光変調器の交換作業の間は露光装置を使用することができないため、デバイスの生産性が低下する。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、多様性に富んだ照明条件を実現することができ、且つ露光装置に適用した場合にデバイスの生産性の向上を達成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、多様性に富んだ照明条件を実現することのできる照明光学系を用いて、パターン特性に応じて実現された適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことのできる露光装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、例えば露光装置に適用された場合に、パターン特性に応じた適切な照明条件を実現することができ、且つデバイスの生産性の向上を達成することのできる、照明光学系と共に用いられる光学素子を提供することを目的とする。

本発明の第１実施形態では、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、回折光学素子が、その第１位置に配置され得る第１光路と、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が、その第２位置に配置され得る第２光路と、前記第１光路および前記第２光路のうちの少なくとも一方を経た光の光路であり、分布形成光学系が配置された第３光路と、を備え、前記分布形成光学系は、前記第１及び第２光路のうち少なくとも一方を経た光に基づいて前記第３光路中に位置する照明瞳に所定の光強度分布を形成す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実施形態では、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、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、前記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とを備え、前記空間光変調器の前記複数の光学要素は、前記照明光学系の光路内の位置および前記照明光学系の光路外の位置の間で選択的に位置することを特徴とする照明光学系を提供する。

本発明の第３実施形態では、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、前記照明光学系の光路中の第１位置に挿入可能な回折光学素子と、前記第１位置または前記第１位置と光学的に共役な第２位置に挿入可能で、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、前記回折光学素子および前記空間光変調器のうちの少なくとも一方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４実施形態では、所定のパターンを照明するための第１実施形態〜第３実施形態の何れか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５実施形態では、光源からの光に基づいて所定の照明瞳輝度分布を形成するための光学素子であって、前記所定の照明瞳輝度分布からの光によって所定のパターンを基板に露光する露光装置に適用される光学素子の製造方法において、前記所定のパターンを前記露光装置内に設定する第１工程と；所要の照明瞳輝度分布を形成するために、空間光変調器を用いて前記光源からの光を変調する第２工程と；前記空間光変調器で変調された光に基づいて、前記露光装置内に設定された前記所定のパターンを前記基板に露光する第３工程と；前記基板に露光された被露光パターンを計測する第４工程と；前記第４工程で計測された前記被露光パターンに基づいて、照明瞳輝度分布を調節する第５工程と；前記被露光パターンを露光する際に用いた照明瞳輝度分布の情報に基づいて、前記光学素子を製造する第６工程とを備えることを特徴とする光学素子の製造方法を提供する。

本発明の第６実施形態では、第５実施形態の光学素子を介した照明光を用いて所定のパターンを照明するため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７実施形態では、第６実施形態の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、前記パターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記パターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成する現像工程と、前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工する加工工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法を提供する。

本発明の実施形態に係る照明光学系では、例えば露光装置に適用された場合、空間光変調器を用いて照明瞳輝度分布を変化させつつ実際の露光を繰り返すことにより、転写すべきパターンの特性に応じた適切な照明瞳輝度分布を迅速に見出すことができる。そして、空間光変調器に代えて、適切な照明瞳輝度分布を形成するように設計され且つ製造された回折光学素子を用いることにより、デバイスの量産のための露光を開始する。その結果、空間光変調器を用いて適切な照明瞳輝度分布を迅速に決定することにより照明条件の調整からデバイスの量産へ移行する時間を短縮することができるとともに、空間光変調器よりも耐久性の高い回折光学素子を用いてデバイスの量産を行うことによりデバイスの生産性の向上を達成することができる。

こうして、本発明の実施形態に係る照明光学系では、多様性に富んだ照明条件を実現することができ、且つ露光装置に適用した場合にデバイスの生産性の向上を達成することができる。

また、本発明の実施形態に係る露光装置では、多様性に富んだ照明条件を実現することのできる照明光学系を用いて、パターン特性に応じて実現された適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことができ、ひいては良好なデバイスを高い生産性をもって製造することができる。

本発明の実施形態に係る光学素子の製造方法では、空間光変調器を用いて照明瞳輝度分布を変化させつつ実際の露光を繰り返すことにより、転写すべきパターンの特性に応じた適切な照明瞳輝度分布を迅速に見出して、見出された適切な照明瞳輝度分布を形成するように、光学素子を製造することにより、デバイスの量産のための露光を開始する。その結果、空間光変調器を用いて適切な照明瞳輝度分布を迅速に決定することにより照明条件の調整からデバイスの量産へ移行する時間を短縮することができるとともに、空間光変調器よりも耐久性の高い光学素子を用いてデバイスの量産を行うことによりデバイスの生産性の向上を達成することができる。

こうして、本発明の実施形態に係る光学素子の製造方法では、パターン特性に応じた照明条件を実現することができ、且つデバイスの生産性の向上を達成することができる。換言すれば、本発明の実施形態に係る露光装置では、本発明の実施形態にしたがって製造された光学素子を介した照明光を用いて所定のパターンを照明する照明光学系を用いて、パターン特性に応じて実現された適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことができ、ひいては良好なデバイスを高い生産性をもって製造することができる。

本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。図１において、感光性基板であるウェハＷの法線方向に沿ってＺ軸を、ウェハＷの面内において図１の紙面に平行な方向にＹ軸を、ウェハＷの面内において図１の紙面に垂直な方向にＸ軸をそれぞれ設定している。図１を参照すると、本実施形態の露光装置には、光源１からの露光光（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、空間光変調器３に入射する。空間光変調器３は、二次元的に配列された複数のミラー要素（一般には光学要素）３ａと、複数のミラー要素３ａの姿勢を個別に制御駆動する駆動部３ｂとを有する。駆動部３ｂは、制御部４からの指令にしたがって、複数のミラー要素３ａの姿勢を個別に制御駆動する。空間光変調器３の構成および作用については後述する。

空間光変調器３は、照明光路に対して挿脱可能に構成され、平面ミラー（またはプリズムミラー）ＰＭと交換可能である。空間光変調器３および平面ミラーＰＭの照明光路に対する挿脱は、制御部４からの指令にしたがって行われる。空間光変調器３または平面ミラーＰＭで反射された光は、リレー光学系５および回折光学素子６を介して、アフォーカルレンズ７に入射する。回折光学素子６は、照明光路に対して挿脱自在に構成され、そのファーフィールドに異なる光強度分布を形成する他の回折光学素子と交換可能に構成されている。回折光学素子６の照明光路に対する挿脱は、制御部４からの指令にしたがって行われる。

一般に、回折光学素子は、基板に露光光（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。以下、露光装置の基本的な動作の理解を容易にするために、照明光路中には空間光変調器３に代えて平面ミラーＰＭが配置され、回折光学素子６として輪帯照明用の回折光学素子が配置されているものとする。リレー光学系５は、平面ミラーＰＭまたは空間光変調器３が配置される位置（厳密には平面ミラーＰＭまたは空間光変調器３の反射面が光軸ＡＸと交差する位置）と、回折光学素子６が配置される位置（厳密には回折光学素子６の回折面の位置）とが光学的に共役になるように構成されている。

輪帯照明用の回折光学素子６は、矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合に、この光束を波面分割すると共にそのファーフィールド（またはフラウンホーファー回折領域）に輪帯状の光強度分布を形成する機能を有する。アフォーカルレンズ７は、その前側焦点位置と回折光学素子６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８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。したがって、回折光学素子６に入射したほぼ平行光束は、アフォーカルレンズ７の瞳面に輪帯状の光強度分布を形成した後、輪帯状の角度分布でアフォーカルレンズ７から射出される。

アフォーカルレンズ７の前側レンズ群７ａと後側レンズ群７ｂとの間の光路中においてそ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９が配置されている。円錐アキシコン系９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７を介した光束は、σ値（σ値＝照明光学装置のマスク側開口数／投影光学系のマスク側開口数）可変用のズームレンズ１０を介して、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ１１に入射する。

シリンドリカルマイクロフライアイレンズ１１は、図２に示すように、光源側に配置された第１フライアイ部材１１ａとマスク側に配置された第２フライアイ部材１１ｂとから構成されている。第１フライアイ部材１１ａの光源側の面および第２フライアイ部材１１ｂ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１１ａａおよび１１ｂａがそれぞれピッチｐ１で形成されている。

一方、第１フライアイ部材１１ａのマスク側の面および第２フライアイ部材１１ｂ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１１ａｂおよび１１ｂｂ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１１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１１ａの光源側に形成されたシリンドリカルレンズ群１１ａａ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１１ｂの光源側に形成されたシリンドリカルレンズ群１１ｂａ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１１の後側焦点面上に集光する。

一方、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ１１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１１ａのマスク側に形成されたシリンドリカルレンズ群１１ａｂ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１１ｂのマスク側に形成されたシリンドリカルレンズ群１１ｂｂ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１１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１１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１１ａと第２フライアイ部材１１ｂ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１１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。

所定面８の位置はズームレンズ１０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１１の入射面はズームレンズ１０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１０は、所定面８とシリンドリカルマイクロフライアイレンズ１１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７の瞳面とシリンドリカルマイクロフライアイレンズ１１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１１の入射面上には、アフォーカルレンズ７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、ズームレンズ１０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１１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１１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。シリンドリカルマイクロフライアイレンズ１１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ＡＳに入射する。

開口絞りＡＳは、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ１１の後側焦点面またはその近傍に形成される輪帯状の二次光源に対応した輪帯状の開口部（光透過部）を有する。開口絞りＡＳ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ＡＳ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ＡＳ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１２を介して、マスクブラインド１３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１３には、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ１１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１３の矩形状の開口部（光透過部）を介した光束は、結像光学系１４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１４は、マスクブラインド１３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。

なお、輪帯照明用の回折光学素子６に代えて、たとえば複数極照明用（２極照明用、４極照明用、８極照明用など）の回折光学素子や円形照明用の回折光学素子のように適当な特性を有する回折光学素子を照明光路中に設定することによって、様々な形態の変形照明を行うことができる。回折光学素子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。

円錐アキシコン系９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９ａ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９ｂとから構成されている。そして、第１プリズム部材９ａの凹円錐状の屈折面と第２プリズム部材９ｂ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９ａおよび第２プリズム部材９ｂ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９ａの凹円錐状の屈折面と第２プリズム部材９ｂ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、輪帯状の二次光源に着目して、円錐アキシコン系９の作用およびズームレンズ１０の作用を説明する。

第１プリズム部材９ａの凹円錐状屈折面と第２プリズム部材９ｂ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９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９ａの凹円錐状屈折面と第２プリズム部材９ｂの凸円錐状屈折面とを離間させると、輪帯状の二次光源の幅（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、輪帯状の二次光源の外径（内径）が変化する。すなわち、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１０は、輪帯状の二次光源の全体形状を相似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１０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、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１０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。このように、円錐アキシコン系９およびズームレンズ１０の作用により、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。

本実施形態では、空間光変調器３として、たとえば二次元的に配列された複数のミラー要素３ａの向きを連続的にそれぞれ変化させる空間光変調器を用いている。このような空間光変調器としては、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。

以下、図３を参照して、回折光学素子の製造方法にかかる実施形態について説明する。図３は、光学素子（回折光学素子）の製造工程を示すフローチャートである。図３に示すように、量産デバイスを露光するためのパターンを備えたマスクＭを露光装置内に設定する（ステップＳ１０１）。言い換えると、量産デバイスを露光するためのパターンを備えたマスクＭを、露光装置内のマスクステージＭＳ上に載置する。なお、このマスクＭのパターンは、ＯＰＣパターン（光学近接効果補正のためのパターン）を有していても良く、また、露光面（像面）に形成される光パターンとほぼ相似なパターンでなくとも良い。

次に、デバイスの量産のための露光に先立つ照明瞳輝度分布の調整すなわち照明条件の調整に際して、平面ミラーＰＭに代えて空間光変調器３を照明光路に挿入し、回折光学素子６を照明光路から退避させる。空間光変調器３では、制御部４からの制御信号に応じて、複数のミラー要素３ａの姿勢がそれぞれ変化し、各ミラー要素３ａがそれぞれ所定の向きに設定される。空間光変調器３の複数のミラー要素３ａによりそれぞれ所定の角度で反射された光は、制御部４から複数のミラー要素３ａへの制御信号に応じた光強度分布を、リレー光学系５の瞳面に形成する。

リレー光学系５の瞳面に所定の光強度分布を形成した光は、アフォーカルレンズ７の瞳面、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ１１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１１の後側焦点面またはその近傍の照明瞳（開口絞りＡＳが配置されている位置）に、同様の光強度分布（すなわち照明瞳輝度分布）を形成する（ステップＳ１０２）。すなわち、リレー光学系５、アフォーカルレンズ７、ズームレンズ１０、およびシリンドリカルマイクロフライアイレンズ１１は、空間光変調器３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構成している。

一方、アフォーカルレンズ７、ズームレンズ１０、およびシリンドリカルマイクロフライアイレンズ１１は、回折光学素子６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構成している。なお、回折光学素子６を用いる場合、その回折パターンに応じて照明瞳に形成される光強度分布すなわち照明瞳輝度分布は固定的である。これに対し、空間光変調器３を用いる場合、制御部４から複数のミラー要素３ａへの制御信号に応じて、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。すなわち、空間光変調器３は、照明瞳に所定の光強度分布を形成する点において回折光学素子６と類似しているが、照明瞳に光強度分布を可変的に形成する点において回折光学素子６と相違している。

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り、とりわけパターン特性に応じた適切な照明瞳輝度分布を見出すことが重要である。本実施形態では、平面ミラーＰＭに代えて空間光変調器３を照明光路に挿入し、且つ回折光学素子６を照明光路から退避させた状態で、空間光変調器３を用いて照明瞳輝度分布を変化させつつ実際の露光を繰り返すことにより、マスクＭのパターン特性に応じた適切な照明瞳輝度分布を迅速に見出す。

具体的には、平面ミラーＰＭに代えて空間光変調器３を照明光路に挿入し、且つ回折光学素子６を照明光路から退避させた状態で、空間光変調器３を用いて照明瞳輝度分布を形成し、この照明瞳輝度分布からの光により、レジスト（感光性材料）が塗布されたウェハＷに実際の露光を行う（ステップＳ１０３）。

そして、露光されたウェハＷを現像し、現像されたレジストパターンを計測する（ステップＳ１０４）。なお、このステップＳ１０４では、現像されたレジストパターンを計測したが、レジストパターンをハードマスクとしてウェハＷの表面を加工し、加工されたウェハＷ上のパターンを計測しても良い。この加工には、例えばウェハＷの表面のエッチング及び金属膜等の成膜の少なくとも一方が含まれる。

その後、被露光パターン（レジストパターンおよび加工されたウェハＷ上のパターンの少なくとも一方のパターン）が、得ようとする実デバイスパターンに対して許容範囲内か否かを判断する（ステップＳ１０５）。ここで、許容範囲は、得ようとする実デバイスパターンと被露光パターンとの形状誤差の許容範囲としても良い。また、露光工程に引き続いて行われるウェハＷの表面への加工処理時の誤差等を考慮して許容範囲を決定するために、被露光パターンとして、加工されたウェハＷ上のパターンを用いても良い。

このステップＳ１０５において、被露光パターンが許容範囲外であると判断した場合には、空間光変調器３により照明瞳輝度分布を調節した後にステップＳ１０３へ移行する（ステップＳ１０８）。そして、被露光パターンが許容範囲内と判断されるまで、ステップＳ１０３〜Ｓ１０５，Ｓ１０８を繰り返して実行する。

こうして、ステップＳ１０５において、被露光パターンが許容範囲内であると判断した場合には、照明瞳輝度分布の調節を終了し（ステップＳ１０６）、この許容範囲内の被露光パターンを露光する際に用いた照明瞳輝度分布の情報に基づいて、光学素子を製造する（ステップＳ１０７）。なお、光学素子として回折光学素子を用いる場合には、例えば米国特許第５，８５０，３００号公報及び米国特許公開第２００８／００７４７４６号公報に開示される製造方法に従って光学素子を製造することができる。

そして、上述したように、空間光変調器３を用いて見出された適切な照明瞳輝度分布を形成するための特性を有する回折光学素子６を設計・製造して照明光路に挿入し、且つ空間光変調器３に代えて平面ミラーＰＭを照明光路に挿入した状態で、デバイスの量産のための露光を開始する。その結果、空間光変調器３を用いて適切な照明瞳輝度分布を迅速に決定することにより照明条件の調整からデバイスの量産へ移行する時間を短縮することができるとともに、空間光変調器３よりも耐久性の高い回折光学素子６を用いてデバイスの量産を行うことによりデバイスの生産性の向上を達成することができる。ちなみに、回折光学素子の設計および製造には時間がかかるため、特性の異なる回折光学素子を切り換えつつ適切な照明瞳輝度分布を見出す手法では、照明条件の調整からデバイスの量産へ移行するのに非常に多くの時間を要することになる。

ここで、回折光学素子６が配置され得る照明光路を第１光路であり、回折光学素子６が挿入可能な位置を第１位置と見なすことができる。なお、本明細書において「光路」とは、使用状態において、光が通ることが意図されている経路のことをいう。

空間光変調器３が配置され得る照明光路を第２光路と見なすことができ、空間光変調器３が挿入可能な位置を第２位置と見なすことができる。本実施形態では、第２位置は、第１位置と光学的に共役な位置である。なお、実用上差し支えない範囲で、第２位置を第１位置と光学的に共役な位置から外すことができる。

分布形成光学系が配置される照明光路を第３光路と見なすことができる。第３光路は、第１光路および前記第２光路のうちの少なくとも一方を経た光の光路とすることができる。

また、本実施形態においては、空間光変調器３が挿入され、回折光学素子６が光路外に退避している場合、空間光変調器３に代えて平面ミラーＰＭが挿入され、回折光学素子６が照明光路中に挿入されている場合、及び、空間光変調器３が挿入され、且つ回折光学素子６が挿入されている場合の何れの場合においても、整形光学系２からアフォーカルレンズ７の前側レンズ群７ａまでの光路を第１光路と見なすことができ、整形光学系２からアフォーカルレンズ７の前側レンズ群７ａまでの光路を第２光路と見なすことができ、円錐アキシコン系９以降の光学系の光路を第３光路と見なすことができる。

平面ミラーＰＭは、その第２位置への挿脱によって、光源１からの光に対し、第１光路に配置された回折光学素子６へ導く場合と、第２位置に配置された空間光変調器３へ導く場合とを切り換えて選択可能な選択部として機能することができる。すなわち、平面ミラーＰＭを第２位置に挿入し、且つ空間光変調器３を第２位置から退避することで、光源１からの光を第１光路に配置された回折光学素子１へ導くことができる。あるいは、平面ミラーＰＭを第２位置から退避し、且つ空間光変調器３を第２位置に挿入することで、光源１からの光を第２光路に配置された空間光変調器３へ導くことができる。

以上のように、本実施形態の照明光学系（２〜１４）では、多様性に富んだ照明条件を実現することができ、且つ露光装置に適用した場合にデバイスの生産性の向上を達成することができる。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ことのできる照明光学系（２〜１４）を用いて、マスクＭのパターン特性に応じて実現された適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことができ、ひいては良好なデバイスを高い生産性をもって製造することができる。また、本実施形態の露光装置では、空間光変調器３を用いて照明瞳輝度分布を調整し、古い露光装置の経時的に変化した照明条件とほぼ同じ照明条件を実現することにより、古い露光装置とのマッチング露光を行うことができる。

なお、本実施形態では、古い露光装置とのマッチングを行えるだけではなく、同じ種類の露光装置間のマッチングも行うことができる。特に同じ種類の露光装置であってもＯＰＥ（光学近接効果）が異なる場合に有効である。マスクＭのパターンがＯＰＣパターン（光学近接効果補正のためのパターン）を含んでいる場合には、照明瞳輝度分布の誤差に対する被露光パターンの形状誤差の感度が高くなりがちなので、本実施形態の手法は特に有効である。

なお、上述の説明では、デバイスの量産に際して、回折光学素子６を照明光路に挿入し、且つ空間光変調器３に代えて平面ミラーＰＭを照明光路に挿入している。しかしながら、平面ミラーＰＭの設置を省略し、空間光変調器３を照明光路中に固定的に配置することもできる。この場合、デバイスの量産に際して、空間光変調器３が平面ミラーの機能を果たすように複数のミラー要素３ａの姿勢が調整される。あるいは、デバイスの量産に際して、空間光変調器３と回折光学素子６とのコンボリューションにより所要の照明瞳輝度分布が形成されるように複数のミラー要素３ａの姿勢が調整される。

また、上述の説明では、空間光変調器３と回折光学素子６とがリレー光学系５を挟んで光学的に共役な位置に配置されるように構成されている。しかしながら、これに限定されることなく、空間光変調器３が照明光路中に配置される位置と回折光学素子６が照明光路中に配置される位置とを一致させる構成も可能である。具体的には、平面ミラーＰＭを照明光路中に固定的に配置し、リレー光学系５の設置を省略して、図１において回折光学素子６が配置されている位置に空間光変調器３および回折光学素子６のいずれか一方を挿入する構成も可能である。ただし、この場合には、空間光変調器３および回折光学素子６のうちのいずれか一方だけが照明光路中に配置されることになり、空間光変調器３と回折光学素子６とのコンボリューションにより所要の照明瞳輝度分布を形成することはできない。

また、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（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３ａを有する反射型の空間光変調器３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。

上述の実施形態では、回折光学素子６を光学素子とみなしたが、入射ビームを所望の角度に屈折してそのファーフィールドに所望の光強度分布を形成する屈折光学素子を光学素子とみなしても良い。この屈折光学素子も、例えば矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合に、この光束を波面分割すると共にそのファーフィールド（またはフラウンホーファー回折領域）に所望（例えば輪帯状、多極状）の光強度分布を形成する機能を有する。

なお、上述の実施形態では、空間光変調器３を構成する複数のミラー要素３ａの配列面が光軸ＡＸに対して４５度配置されているため、光軸ＡＸと交差する中心部のミラー要素３ａはリレー光学系５を介して回折光学素子６と共役な位置に配置されているが、中心部以外の他のミラー要素３ａは回折光学素子６との共役位置から位置ずれしている。この場合、回折光学素子６との共役位置からのミラー要素３ａの位置ずれが照明瞳輝度分布の形成に及ぼす影響を小さく抑えるために、リレー光学系５として比較的暗い光学系（小さな開口数を持つ光学系）を用いてもよい。

なお、リレー光学系５として比較的明るい光学系（高い開口数を持つ光学系）を用いる場合には、図４に示すように空間光変調器３の直前に光路折曲げ反射ミラー２１を付設して、空間光変調器３を構成する複数のミラー要素３ａへの光の入射角度を所定の角度以下にすることにより、空間光変調器３のミラー要素３ａの位置ずれが照明瞳輝度分布の形成に及ぼす影響を小さく抑えることができる。

また、この図４に示すように、空間光変調器３の入射側に位置する光学系の光軸ＡＸ１と、空間光変調器３の複数のミラー要素３ａの配列面の法線とのなす角度を４５度よりも小さくすることによって、空間光変調器３の複数のミラー要素３ａへの入射光をほぼ垂直入射に近づけることが可能である。このときには、射出側に位置する光学系から見た際に空間光変調器３の複数のミラー要素３ａの縦横比が圧縮または伸張されない利点がある。

また、上述の実施形態では、空間光変調器３を構成する複数のミラー要素３ａが光軸ＡＸに対して４５度配置されているが、図５に示すように空間光変調器３の複数のミラー要素３ａの配列面を光軸ＡＸに対して９０度配置する構成も可能である。図５の変形例では、整形光学系２と空間光変調器３との間の光路中に配置された偏光ビームスプリッター３１と、偏光ビームスプリッター３１と空間光変調器３の複数のミラー要素３ａとの間の光路中に配置された１／４波長板３２とを備えている。

したがって、整形光学系２を介して偏光ビームスプリッター３１の偏光分離面に対してＳ偏光状態で入射した光は、偏光ビームスプリッター３１で反射され、１／４波長板３２により円偏光に変換された後、空間光変調器３の複数のミラー要素３ａに入射する。空間光変調器３の複数のミラー要素３ａで反射された円偏光状態の光は、１／４波長板３２によりＰ偏光に変換された後、偏光ビームスプリッター３１を透過し、リレー光学系５に入射する。なお、空間光変調器３は、平面ミラーＰＭと交換可能に構成されている。

図５の変形例では、空間光変調器３の複数のミラー要素３ａの配列面が光軸ＡＸと直交するように位置決めされているので、すべてのミラー要素３ａがリレー光学系５を介して回折光学素子６と共役になっている。その結果、図１の実施形態および図４の変形例とは異なり、回折光学素子６との共役位置からのミラー要素３ａの位置ずれが照明瞳輝度分布の形成に影響を及ぼすという不都合が発生しない。

また、上述の実施形態並びに変形例では、空間光変調器３の位置に平面ミラーＰＭを挿入している。しかしながら、図６に示すように、空間光変調器３を固定的に配置し、平面ミラーＰＭを空間光変調器の複数のミラー要素３ａの直前に挿入する構成も可能である。

ここで、図６（ａ）は図１の実施形態における空間光変調器３の複数のミラー要素３ａの入射側（射出側）光路に平面ミラーＰＭを挿脱可能に設けた変形例を示し、図６（ｂ）は図４の変形例における空間光変調器３の複数のミラー要素３ａの入射側（射出側）光路に平面ミラーＰＭを挿脱可能に設けた変形例を示し、図６（ｃ）は図５の変形例における空間光変調器３の複数のミラー要素３ａの入射側（射出側）光路に平面ミラーＰＭを挿脱可能に設けた変形例を示す。

このように、空間光変調器３を固定的に配置し、平面ミラーＰＭを空間光変調器の複数のミラー要素３ａの直前に挿入することによっても、空間光変調器３の複数の光学要素３ａを、照明光学系の光路内の位置と照明光学系の光路外の位置との間で選択的に位置させることができる。

また、図６（ａ）〜図６（ｃ）に示す変形例においては、平面ミラーＰＭ及び回折光学素子６の双方が照明光路外に退避している場合、平面ミラーＰＭ及び回折光学素子６の双方が照明光路内に挿入されている場合、並びに、平面ミラーＰＭが照明光路から退避し且つ回折光学素子６が照明光路内に挿入されている場合の何れにおいても、整形光学系２からアフォーカルレンズ７の前側レンズ群７ａまでの光路を第１光路と見なすことができ、整形光学系２からアフォーカルレンズ７の前側レンズ群７ａまでの光路を第２光路と見なすことができ、円錐アキシコン系９以降の光学系の光路を第３光路と見なすことができる。

平面ミラーＰＭは、空間光変調器３の直前の位置への挿脱によって、光源１からの光に対し、第１光路に配置された回折光学素子６へ導く場合と、第２位置に配置された空間光変調器３へ導く場合とを切り換えて選択可能な選択部として機能することができる。すなわち、平面ミラーＰＭを空間光変調器３の直前の位置に挿入することで、光源１からの光を第１光路に配置された回折光学素子６へ導くことができる。あるいは、平面ミラーＰＭを空間光変調器３の直前の位置から退避することで、光源１からの光を第２光路に配置された空間光変調器３へ導くことができる。

また、上述の実施形態並びに変形例において、平面ミラーＰＭの代わりに、プリズムミラーＰＭ１を用いてもよい。図９は、実施形態に係る露光装置において、平面ミラーＰＭの代わりにプリズムミラーＰＭ１を用いた場合の変形例の構成を概略的に示す図であるを示す。

なお、上述の実施形態並びに変形例において、空間光変調器３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器３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。また、瞳輝度分布計測装置として、米国特許公開第２００８／００３０７０７号公報に開示されるものを用いてもよい。

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

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、国際公開番号ＷＯ９９／４９５０４号公報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。

また、上述の実施形態において、米国特許公開第２００６／０２０３２１４号公報、米国特許公開第２００６／０１７０９０１号公報、及び米国特許公開第２００７／０１４６６７６号公報に開示される偏光照明方法を適用しても良い。

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

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７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７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８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８に示すように、液晶デバイスの製造工程では、パターン形成工程（ステップＳ５０）、カラーフィルタ形成工程（ステップＳ５２）、セル組立工程（ステップＳ５４）およびモジュール組立工程（ステップＳ５６）を順次行う。

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

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

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

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

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

また、上述の実施形態では、露光装置においてマスクを照明する照明光学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。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。また、上記実施形態の各構成要素等は、いずれの組み合わせ等も可能とすることができる。

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。 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。 本発明の実施形態にかかる光学素子の製造工程を示すフローチャートである。 空間光変調器の直前に光路折曲げ反射ミラーを付設した変形例の要部構成を概略的に示す図である。 空間光変調器の複数のミラー要素を光軸に対して９０度配置した変形例の要部構成を概略的に示す図である。 平面ミラーを固設された空間光変調器の複数のミラー要素の直前に挿入可能にした変形例の要部構成を概略的に示す図である。 半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。 液晶表示素子等の液晶デバイスの製造工程を示すフローチャートである。 本発明の実施形態の変形例にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。

符号の説明

１ 光源
３ 空間光変調器
３ａ 空間光変調器の複数のミラー要素
４ 制御部
５ リレー光学系
６ 回折光学素子
７ アフォーカルレンズ
９ 円錐アキシコン系
１０ ズームレンズ
１１ シリンドリカルマイクロフライアイレンズ
１２ コンデンサー光学系
１３ マスクブラインド
１４ 結像光学系
ＡＳ 開口絞り
Ｍ マスク
ＰＬ 投影光学系
Ｗ ウェハ

Claims (22)

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、
   第１位置を含み、回折光学素子が前記第１位置に配置され得る第１光路と、
   第２位置を含み、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が前記第２位置に配置され得る第２光路と、
   前記第１光路および前記第２光路のうちの少なくとも一方を経た光の光路であり、分布形成光学系が配置された第３光路と、を備え、
   前記第２位置は、前記第１位置と同じ位置または前記第１位置と光学的に共役な位置であり、
   前記分布形成光学系は、前記第１及び第２光路のうち少なくとも一方を経た光に基づいて前記第３光路中に位置する照明瞳に所定の光強度分布を形成することを特徴とする照明光学系。
2. 前記光源からの光に対し、前記第１光路に配置された前記回折光学素子へ導く光路と、前記第２位置に配置された前記空間光変調器へ導く光路とを切り換えるための選択手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の照明光学系。
3. 前記選択手段は、前記第２位置に平面ミラーまたはプリズムミラーを挿脱することにより選択することを特徴とする請求項２に記載の照明光学系。
4. 前記空間光変調器は、前記平面ミラーまたは前記プリズムミラーと交換可能に前記第２位置に配置されることを特徴とする請求項３に記載の照明光学系。
5. 前記選択手段は、前記空間光変調器の直前の位置に挿脱可能な反射鏡を備えていることを特徴とする請求項２に記載の照明光学系。
6. 前記空間光変調器の入射側の光路に配置されて、前記空間光変調器への前記光の入射角度を所定の角度以下にするための光路折曲げ反射ミラーを備えていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の照明光学系。
7. 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、
   前記照明光学系の光路中の第１位置に挿脱可能に配置される回折光学素子と、
   前記第１位置または前記第１位置と光学的に共役な第２位置に挿脱可能に配置され、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、
   前記回折光学素子および前記空間光変調器のうちの少なくとも一方を介した前記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とを備えていることを特徴とする照明光学系。
8. 前記光の光路を、前記第１位置に配置された前記回折光学素子へ導く光路と、前記第２位置に配置された前記空間光変調器へ導く光路との間で切り換えるための選択手段を備えることを特徴とする請求項７に記載の照明光学系。
9. 前記選択手段は、前記第２位置に平面ミラーまたはプリズムミラーを挿脱することにより選択することを特徴とする請求項８に記載の照明光学系。
10. 前記空間光変調器は、前記平面ミラーまたは前記プリズムミラーと交換可能に前記第２位置に配置されることを特徴とする請求項９に記載の照明光学系。
11. 前記選択手段は、前記空間光変調器の直前の位置に挿脱可能な反射鏡を備えていることを特徴とする請求項８に記載の照明光学系。
12. 前記空間光変調器の入射側の光路に配置されて、前記空間光変調器への前記光の入射角度を所定の角度以下にする光路折曲げ反射ミラーを備えていることを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか１項に記載の照明光学系。
13. 前記光源と前記空間光変調器との間の光路中に配置された偏光ビームスプリッターと、該偏光ビームスプリッターと前記空間光変調器との間の光路中に配置された１／４波長板とを備え、前記偏光ビームスプリッターに入射した光を、前記１／４波長板、前記空間光変調器、前記１／４波長板、および前記偏光ビームスプリッターを介して前記被照射面へ導く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. 前記回折光学素子および前記空間光変調器のうちの少なくとも一方の光路中への配置を制御する制御部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。
15. 前記制御部は、前記回折光学素子および前記空間光変調器のうちのいずれか一方を前記第１位置に配置することを特徴とする請求項１４に記載の照明光学系。
16. 前記制御部は、前記回折光学素子を前記第１位置に配置するとともに、前記空間光変調器を前記第２位置に配置することを特徴とする請求項１４に記載の照明光学系。
17. 前記空間光変調器は、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有す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１７に記載の照明光学系。
19. パターンを介した光により感光性基板を露光する露光装置において、
    前記感光性基板を保持するステージと、
    前記パターンを照明するための請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の照明光学系と、
    を備えることを特徴とする露光装置。
20. 前記照明光学系により照明された前記パターンの像を、前記ステージに保持された前記感光性基板に投影する投影光学系を備えたことを特徴とする請求項１９に記載の露光装置。
21. 前記感光性基板は、該感光性基板と前記投影光学系との間の光路に設けられた液体を介して露光されることを特徴とする請求項２０に記載の露光装置。
22. 請求項１９乃至２１のいずれか１項に記載の露光装置を用いて、前記パターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、
    前記パターンが露光された前記感光性基板を現像し、前記パターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成する現像工程と、
    前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工する加工工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法。

Images