WO2009087805A1 - 空間光変調器、照明光学系、露光装置、およびデバイス製造方法 - Google Patents

空間光変調器、照明光学系、露光装置、およびデバイス製造方法 Download PDF

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WO2009087805A1
WO2009087805A1 PCT/JP2008/069998 JP2008069998W WO2009087805A1 WO 2009087805 A1 WO2009087805 A1 WO 2009087805A1 JP 2008069998 W JP2008069998 W JP 2008069998W WO 2009087805 A1 WO2009087805 A1 WO 2009087805A1
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WO
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optical system
light
illumination
spatial light
light modulator
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PCT/JP2008/069998
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Osamu Tanitsu
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Nikon Corporation
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    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708—Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70908—Hygiene, e.g. preventing apparatus pollution, mitigating effect of pollution or removing pollutants from apparatus
    • G03F7/70941—Stray fields and charges, e.g. stray light, scattered light, flare, transmission loss
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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    • G03F7/70058—Mask illumination systems
    • G03F7/70091—Illumination settings, i.e. intensity distribution in the pupil plane or angular distribution in the field plane; On-axis or off-axis settings, e.g. annular, dipole or quadrupole settings; Partial coherence control, i.e. sigma or numerical aperture [NA]
    • G03F7/70116—Off-axis setting using a programmable means, e.g. liquid crystal display [LCD], digital micromirror device [DMD] or pupil facets
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G02B26/0833—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD

Definitions

  • the present invention relates to a spatial light modulator, an illumination optical system, an exposure apparatus, and a device manufacturing method. More specifically, the present invention relates to a spatial light modulator suitable for an illumination optical system of an exposure apparatus for manufacturing a device such as a semiconductor element, an imaging element, a liquid crystal display element, and a thin film magnetic head in a lithography process. .
  • a light beam emitted from a light source is passed through a fly-eye lens as an optical integrator, and a secondary light source (generally an illumination pupil) as a substantial surface light source composed of a number of light sources.
  • a secondary light source generally an illumination pupil
  • a predetermined light intensity distribution the light intensity distribution in the illumination pupil is referred to as “pupil intensity distribution”.
  • the illumination pupil is a position where the illumination surface becomes the Fourier transform plane of the illumination pupil by the action of the optical system between the illumination pupil and the illumination surface (a mask or a wafer in the case of an exposure apparatus). Defined.
  • the light beam from the secondary light source is condensed by the condenser lens and then illuminates the mask on which a predetermined pattern is formed in a superimposed manner.
  • the light transmitted through the mask forms an image on the wafer via the projection optical system, and the mask pattern is projected and exposed (transferred) onto the wafer.
  • the pattern formed on the mask is highly integrated, and it is indispensable to obtain a uniform illumination distribution on the wafer in order to accurately transfer the fine pattern onto the wafer.
  • Patent Document 1 there has been proposed an illumination optical system capable of continuously changing the pupil intensity distribution (and thus the illumination condition) without using a zoom optical system.
  • a movable multi-mirror generally a spatial light modulator configured by a large number of minute mirror elements arranged in an array and whose tilt angle and tilt direction are individually driven and controlled.
  • the incident light beam is divided into minute units for each reflecting surface and deflected, thereby converting the cross section of the light beam into a desired shape or a desired size, thereby realizing a desired pupil intensity distribution.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a highly durable spatial light modulator in which a specific structure such as an electrode is not easily damaged by light irradiation. It is another object of the present invention to provide an illumination optical system capable of stably realizing a desired pupil intensity distribution using a highly durable spatial light modulator. It is another object of the present invention to provide an exposure apparatus that can perform good exposure under appropriate illumination conditions using an illumination optical system that stably realizes a desired pupil intensity distribution.
  • the present invention also provides an illumination optical system capable of realizing a desired pupil intensity distribution while suppressing the influence of diffracted light generated from the periphery of a large number of regularly arranged mirror elements, for example. With the goal.
  • the present invention also provides an exposure apparatus capable of performing good exposure under appropriate illumination conditions using an illumination optical system that realizes a desired pupil intensity distribution while suppressing the influence of diffracted light. With the goal.
  • a spatial light modulator that modulates and emits incident light
  • a plurality of optical elements arranged two-dimensionally and controlled individually
  • the spatial light modulator is characterized in that at least a part of the light incident regions other than the plurality of optical elements has a diffusion surface for diffusing incident light.
  • an illumination optical system comprising: a distribution forming optical system that forms a predetermined light intensity distribution on an illumination pupil of the illumination optical system based on a light beam that has passed through the spatial light modulator.
  • an exposure apparatus comprising the illumination optical system according to the second aspect for illuminating a predetermined pattern, and exposing the predetermined pattern onto a photosensitive substrate.
  • an exposure step of exposing the predetermined pattern to the photosensitive substrate Developing the photosensitive substrate to which the predetermined pattern is transferred, and forming a mask layer having a shape corresponding to the predetermined pattern on the surface of the photosensitive substrate; And a processing step of processing the surface of the photosensitive substrate through the mask layer.
  • a diffusion surface is formed on the upper surface of the mirror frame, the surface of the substrate, etc. in the light incident area other than the plurality of mirror elements. Therefore, the light incident on these surfaces is diffused to reduce the generation of reflected diffracted light, and the influence of diffracted light generated from the periphery of the plurality of mirror elements on the pupil intensity distribution is also reduced.
  • a desired pupil intensity distribution can be realized while suppressing the influence of diffracted light generated from the periphery of a large number of regularly arranged mirror elements.
  • the exposure apparatus of the present invention it is possible to perform good exposure under appropriate illumination conditions using an illumination optical system that realizes a desired pupil intensity distribution while suppressing the influence of diffracted light. Devices can be manufactured.
  • a diffusion surface is formed on the side surface of the mirror frame, the surface of the substrate, etc. in the light incident region other than the plurality of mirror elements. Therefore, light incident on these surfaces is diffused, and light incident on a specific structure such as an electrode is reduced.
  • a highly durable spatial light modulator in which a specific structure such as an electrode is not easily damaged by light irradiation. Therefore, in the illumination optical system of the present invention, a desired pupil intensity distribution can be stably realized using a highly durable spatial light modulator.
  • the exposure apparatus of the present invention it is possible to perform good exposure under appropriate illumination conditions by using an illumination optical system that stably realizes a desired pupil intensity distribution, thereby producing a good device. can do.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 4. It is sectional drawing which shows typically the typical structure of the spatial light modulator provided with the mirror frame. It is a flowchart which shows the manufacturing process of a semiconductor device. It is a flowchart which shows the manufacturing process of liquid crystal devices, such as a liquid crystal display element.
  • FIG. 1 is a drawing schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the Z-axis is along the normal direction of the exposure surface of the wafer W, which is a photosensitive substrate
  • the X-axis is along the direction parallel to the paper surface of FIG.
  • the Y axis is set along a direction perpendicular to the paper surface of FIG.
  • the exposure apparatus of the present embodiment includes an illumination optical system IL including a spatial light modulation unit 3, a mask stage MS that supports a mask M, and a projection optical system PL along the optical axis AX of the apparatus. And a wafer stage WS that supports the wafer W.
  • the mask M is illuminated using illumination light (exposure light) from the light source 1 via the illumination optical system IL.
  • the light transmitted through the mask M forms an image of the pattern of the mask M on the wafer W via the projection optical system PL.
  • the illumination optical system IL that illuminates the pattern surface (illuminated surface) of the mask M based on the light from the light source 1 is a multipolar illumination (bipolar illumination, quadrupole illumination, etc.) by the action of the spatial light modulation unit 3. Deformation illumination such as annular illumination is performed.
  • the illumination optical system IL includes, in order from the light source 1 side along the optical axis AX, a beam transmitter 2, a spatial light modulation unit 3, a zoom optical system 4, a fly-eye lens 5, a condenser optical system 6, An illumination field stop (mask blind) 7 and a field stop imaging optical system 8 are provided.
  • the spatial light modulation unit 3 forms a desired light intensity distribution (pupil intensity distribution) in the far field region (Fraunhofer diffraction region) based on the light from the light source 1 via the beam transmitting unit 2.
  • the configuration and operation of the spatial light modulation unit 3 will be described later.
  • the beam transmitter 2 guides the incident light beam from the light source 1 to the spatial light modulation unit 3 while converting the incident light beam into a light beam having an appropriate size and shape, and changes the position of the light beam incident on the spatial light modulation unit 3. And a function of actively correcting the angular variation.
  • the zoom optical system 4 condenses the light from the spatial light modulation unit 3 and guides it to the fly-eye lens 5.
  • the fly-eye lens 5 is, for example, a wavefront division type optical integrator composed of a large number of densely arranged lens elements.
  • the fly-eye lens 5 divides the incident light beam into a wavefront, and forms a secondary light source (substantial surface light source) composed of the same number of light source images as the lens elements on the rear focal plane.
  • the incident surface of the fly-eye lens 5 is disposed at or near the rear focal position of the zoom optical system 4.
  • a cylindrical micro fly-eye lens can be used as the fly-eye lens 5, for example.
  • the configuration and action of the cylindrical micro fly's eye lens are disclosed in, for example, US Pat. No. 6,913,373.
  • a micro fly eye lens disclosed in US Pat. No. 6,741,394 can be used as the fly eye lens.
  • the teachings of US Pat. No. 6,913,373 and US Pat. No. 6,741,394 are incorporated by reference.
  • the secondary light source formed by the fly-eye lens 5 is used as a light source, and the mask M arranged on the irradiated surface of the illumination optical system IL is Koehler illuminated.
  • the position where the secondary light source is formed is optically conjugate with the position of the aperture stop AS of the projection optical system PL, and the formation surface of the secondary light source can be called the illumination pupil plane of the illumination optical system IL.
  • the irradiated surface (the surface on which the mask M is disposed or the surface on which the wafer W is disposed when the illumination optical system including the projection optical system PL is considered) is optical with respect to the illumination pupil plane.
  • a Fourier transform plane is used as a light source, and the mask M arranged on the irradiated surface of the illumination optical system IL is Koehler illuminated.
  • the pupil intensity distribution is a light intensity distribution (luminance distribution) on the illumination pupil plane of the illumination optical system IL or a plane optically conjugate with the illumination pupil plane.
  • the overall light intensity distribution formed on the entrance surface of the fly-eye lens 5 and the overall light intensity distribution (pupil intensity distribution) of the entire secondary light source Indicates a high correlation.
  • the light intensity distribution on the incident surface of the fly-eye lens 5 and the surface optically conjugate with the incident surface can also be referred to as a pupil intensity distribution.
  • the condenser optical system 6 condenses the light emitted from the fly-eye lens 5 and illuminates the illumination field stop 7 in a superimposed manner.
  • the light that has passed through the illumination field stop 7 forms an illumination region that is an image of the opening of the illumination field stop 7 in at least a part of the pattern formation region of the mask M via the field stop imaging optical system 8.
  • the installation of the optical path bending mirror for bending the optical axis (and thus the optical path) is omitted, but the optical path bending mirror can be appropriately arranged in the illumination optical path as necessary. .
  • the mask M is placed on the mask stage MS along the XY plane (for example, the horizontal plane), and the wafer W is placed on the wafer stage WS along the XY plane.
  • the projection optical system PL forms an image of the pattern of the mask M on the exposure surface (projection surface) of the wafer W based on the light from the illumination area formed on the pattern surface of the mask M by the illumination optical system IL. .
  • batch exposure or scan exposure is performed while the wafer stage WS is two-dimensionally driven and controlled in a plane (XY plane) orthogonal to the optical axis AX of the projection optical system PL, and thus the wafer W is two-dimensionally driven and controlled.
  • the pattern of the mask M is sequentially exposed in each exposure region of the wafer W.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing the configuration of the spatial light modulation unit 3 and the zoom optical system 4.
  • FIG. 3 is a partial perspective view of the spatial light modulator 3 a included in the spatial light modulation unit 3.
  • the spatial light modulation unit 3 includes a prism 3b formed of an optical material such as fluorite and a reflective type attached in the vicinity of a side surface 3ba parallel to the YZ plane of the prism 3b. And a spatial light modulator 3a.
  • the optical material forming the prism 3b is not limited to fluorite, and may be quartz or other optical material according to the wavelength of light supplied from the light source 1 or the like.
  • the prism 3b has a form obtained by replacing one side surface of the rectangular parallelepiped (the side surface facing the side surface 3ba to which the spatial light modulator 3a is attached in the vicinity) with side surfaces 3bb and 3bc that are recessed in a V shape, It is also called a K prism because of its cross-sectional shape along the XZ plane.
  • Side surfaces 3bb and 3bc that are recessed in a V-shape of the prism 3b are defined by two planes P1 and P2 that intersect to form an obtuse angle.
  • the two planes P1 and P2 are both orthogonal to the XZ plane and have a V shape along the XZ plane.
  • the inner surfaces of the two side surfaces 3bb and 3bc that are in contact with the tangent lines (straight lines extending in the Y direction) P3 between the two planes P1 and P2 function as the reflection surfaces R1 and R2. That is, the reflective surface R1 is located on the plane P1, the reflective surface R2 is located on the plane P2, and the angle formed by the reflective surfaces R1 and R2 is an obtuse angle. As an example, the angle between the reflecting surfaces R1 and R2 is 120 degrees, the angle between the incident surface IP of the prism 3b perpendicular to the optical axis AX and the reflecting surface R1 is 60 degrees, and the prism 3b perpendicular to the optical axis AX. The angle formed by the exit surface OP and the reflective surface R2 can be 60 degrees.
  • the side surface 3ba to which the spatial light modulator 3a is attached in close proximity is parallel to the optical axis AX, and the reflection surface R1 is reflected on the light source 1 side (upstream side of the exposure apparatus: left side in FIG. 2).
  • the surface R2 is located on the fly-eye lens 5 side (downstream side of the exposure apparatus: right side in FIG. 2). More specifically, the reflecting surface R1 is obliquely arranged with respect to the optical axis AX, and the reflecting surface R2 is obliquely inclined with respect to the optical axis AX symmetrically with respect to the reflecting surface R1 with respect to a plane passing through the tangent line P3 and parallel to the XY plane. It is installed.
  • the side surface 3ba of the prism 3b is an optical surface facing the surface on which the plurality of mirror elements SE of the spatial light modulator 3a are arranged.
  • the reflecting surface R1 of the prism 3b reflects the light incident through the incident surface IP toward the spatial light modulator 3a.
  • the spatial light modulator 3a is disposed in the optical path between the reflecting surface R1 and the reflecting surface R2, and reflects light incident through the reflecting surface R1.
  • the reflecting surface R2 of the prism 3b reflects the light incident through the spatial light modulator 3a and guides it to the zoom optical system 4 through the exit surface OP.
  • FIG. 2 shows an example in which the prism 3b is integrally formed by one optical block, the prism 3b may be configured by using a plurality of optical blocks as will be described later.
  • the spatial light modulator 3a emits light that has entered through the reflecting surface R1 with spatial modulation according to the incident position.
  • the spatial light modulator 3a includes a plurality of minute mirror elements (optical elements) SE arranged two-dimensionally.
  • the light beam L1 is a mirror element SEa of the plurality of mirror elements SE
  • the light beam L2 is a mirror element.
  • the light is incident on a mirror element SEb different from SEa.
  • the light beam L3 is incident on a mirror element SEc different from the mirror elements SEa and SEb
  • the light beam L4 is incident on a mirror element SEd different from the mirror elements SEa to SEc.
  • the mirror elements SEa to SEd give spatial modulations set according to their positions to the lights L1 to L4.
  • the spatial light modulation unit 3 in the reference state where the reflection surfaces of all the mirror elements SE of the spatial light modulator 3a are set parallel to the YZ plane, the light enters the reflection surface R1 along the direction parallel to the optical axis AX. After passing through the spatial light modulator 3a, the light beam is reflected by the reflecting surface R2 in a direction parallel to the optical axis AX.
  • the spatial light modulation unit 3 corresponds to the air conversion length from the incident surface IP of the prism 3b to the exit surface OP through the mirror elements SEa to SEd, and the incident surface IP when the prism 3b is not disposed in the optical path.
  • the air-converted length from the position to the position corresponding to the exit surface OP is configured to be equal.
  • the air conversion length is the optical path length in the optical system converted into the optical path length in the air with a refractive index of 1, and the air conversion length in the medium with the refractive index n is 1 / the optical path length. multiplied by n.
  • the spatial light modulator 3 a is disposed at or near the front focal position of the zoom optical system 4.
  • the light reflected by the plurality of mirror elements SEa to SEd of the spatial light modulator 3a and given a predetermined angular distribution forms predetermined light intensity distributions SP1 to SP4 on the rear focal plane 4a of the zoom optical system 4. . That is, the zoom optical system 4 determines the angle that the plurality of mirror elements SEa to SEd of the spatial light modulator 3a gives to the emitted light on the surface 4a that is the far field region (Fraunhofer diffraction region) of the spatial light modulator 3a. The position is converted.
  • the entrance surface of the fly-eye lens 5 is positioned at or near the rear focal plane 4a of the zoom optical system 4 functioning as a condensing optical system. Therefore, the light intensity distribution (luminance distribution) of the secondary light source formed by the fly-eye lens 5 is a distribution according to the light intensity distributions SP1 to SP4 formed by the spatial light modulator 3a and the zoom optical system 4.
  • the spatial light modulator 3 a is a large number of minute reflective elements that are regularly and two-dimensionally arranged along one plane with a planar reflecting surface as the upper surface.
  • a movable multi-mirror including a mirror element SE is a large number of minute reflective elements that are regularly and two-dimensionally arranged along one plane with a planar reflecting surface as the upper surface.
  • Each mirror element SE is movable, and the inclination of its reflection surface, that is, the inclination angle and the inclination direction of the reflection surface, is driven according to a command from the control unit CR (not shown in FIG. 3). It is controlled independently by the action of (not shown).
  • Each mirror element SE can be rotated continuously or discretely by a desired rotation angle with two directions (Y direction and Z direction) that are parallel to the reflecting surface and orthogonal to each other as rotation axes. . That is, it is possible to two-dimensionally control the inclination of the reflection surface of each mirror element SE.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing a configuration example of one mirror element SE among the plurality of mirror elements SE of the spatial light modulator 3a.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 4 and 5, the mirror element SE includes a base 30, a support 31 provided on the base 30, and a plate-like member 32 connected to the support 31 on the side opposite to the base 30 side. And a reflective surface 33 made of a reflective film formed on the plate-like member 32, and four electrodes 34a to 34d arranged so as to surround the support column 31 on the base 30.
  • the plate-like member 32 can be tilted around two axes orthogonal to each other on a plane parallel to the base 30 so that a connection portion with the support column 31 serves as a fulcrum.
  • the electrodes 34 a to 34 d are arranged at positions on the base 30 corresponding to the four corners of the plate-like member 32.
  • an electrostatic force is generated between each of the electrodes 34a to 34d and the plate member 32, and the distance between each of the electrodes 34a to 34d and the plate member 32 is changed.
  • the plate member 32 is inclined with one end of the column 31 as a fulcrum, and as a result, the reflection surface 33 formed on the plate member 32 is inclined.
  • each mirror element SE when the reflection surface of each mirror element SE is discretely rotated, the rotation angle is set in a plurality of states (for example,..., ⁇ 2.5 degrees, ⁇ 2.0 degrees,... 0 degrees, +0. It is better to perform switching control at 5 degrees... +2.5 degrees,.
  • FIG. 3 shows a mirror element SE having a square outer shape
  • the outer shape of the mirror element SE is not limited to a square.
  • a shape that can be arranged so as to reduce the gap between the mirror elements SE (a shape that can be closely packed) may be used. Further, from the viewpoint of light utilization efficiency, the interval between two adjacent mirror elements SE may be minimized.
  • the spatial light modulator 3a is a spatial light modulator that continuously (or discretely) changes the orientation of the two-dimensionally arranged mirror elements SE.
  • a spatial light modulator for example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-503300 and corresponding European Patent Publication No. 779530, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-78136, and corresponding US Pat. No. 6,900, The spatial light modulator disclosed in Japanese Patent No. 915, Japanese National Publication No. 2006-524349 and US Pat. No. 7,095,546 corresponding thereto, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-113437 can be used.
  • the teachings of European Patent Publication No. 779530, US Pat. No. 6,900,915, and US Pat. No. 7,095,546 are incorporated by reference.
  • the attitude of the plurality of mirror elements SE is changed by the action of the drive unit 3c that operates according to the control signal from the control unit CR, and each mirror element SE is set in a predetermined direction.
  • the Light reflected by the plurality of mirror elements SE of the spatial light modulator 3a at a predetermined angle is transmitted through the zoom optical system 4 to a rear focal position of the fly-eye lens 5 or an illumination pupil near the fly-eye lens 5.
  • Shape dipole shape, quadrupole shape, etc.
  • ring-shaped light intensity distribution (pupil intensity distribution) is formed. This pupil intensity distribution changes similarly (isotropically) by the action of the zoom optical system 4.
  • the zoom optical system 4 and the fly-eye lens 5 are distributions that form a predetermined light intensity distribution in the illumination pupil of the illumination optical system IL based on the light beam that has passed through the spatial light modulator 3a in the spatial light modulation unit 3.
  • the forming optical system is configured.
  • another illumination pupil position optically conjugate with the rear focal position of the fly-eye lens 5 or the vicinity of the illumination pupil, that is, the pupil position of the field stop imaging optical system 8 and the pupil position (aperture) of the projection optical system PL.
  • a light intensity distribution corresponding to the pupil intensity distribution is also formed at the position of the stop AS.
  • the exposure apparatus in order to transfer the pattern of the mask M onto the wafer W with high accuracy and faithfully, it is important to perform exposure under appropriate illumination conditions according to the pattern characteristics of the mask M, for example.
  • the spatial light modulation unit 3 including the spatial light modulator 3a in which the postures of the plurality of mirror elements SE are individually changed is used, the pupil intensity formed by the action of the spatial light modulator 3a is used. The distribution can be changed freely and quickly.
  • the illumination optical system IL of the present embodiment using the spatial light modulator 3a is generated from the upper surface of a grid-like mirror frame provided between a plurality of regularly arranged mirror elements SE.
  • the diffracted light thus formed forms diffraction interference fringes on the illumination pupil plane.
  • generation and influence of diffraction interference fringes in a spatial light modulator provided with a mirror frame will be described with reference to FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a typical configuration of a spatial light modulator provided with a mirror frame.
  • a plurality of mirror elements SE are mounted on a base (base) BA via hinges (not shown) as shown in FIG.
  • a mirror frame FR is provided between the elements SE.
  • the mirror element SE has, for example, a small square reflecting surface and is regularly arranged. Therefore, the upper surface of the mirror frame FR provided between the mirror elements SE (upper surface FRa in FIG. 6 of the mirror frame FR in FIG. 6) has, for example, a lattice shape as a whole.
  • the required light reflected by the plurality of mirror elements SE is the original light intensity distribution formed on the illumination pupil, and unnecessary light generated from the upper surface of the mirror frame FR.
  • a pupil intensity distribution consisting of a light intensity distribution (diffraction interference fringes) formed by the diffracted light on the illumination pupil is obtained.
  • the illumination optical system IL of the present embodiment can obtain a desired pupil intensity distribution by the amount of diffraction interference fringes formed by the diffracted light from the upper surface of the mirror frame FR unless special measures are taken. Can not.
  • a mirror frame FR is provided between the plurality of mirror elements SE, and the upper surface of the mirror frame FR forms a diffracted light generation region that generates diffracted light around each of the plurality of mirror elements SE. ing.
  • the light that reaches the surface of the substrate BA (the upper surface BAa in the drawing of the substrate BA in FIG. 6) from the minute lattice-like gaps of the plurality of mirror elements SE is diffracted light.
  • the lattice-like substrate surface region corresponding to the minute gaps between the plurality of mirror elements SE constitutes a diffracted light generation region that generates diffracted light around each of the plurality of mirror elements SE.
  • a diffusion surface is formed in an area corresponding to the above-described diffracted light generation area, for example, the upper surface of the mirror frame or the surface of the base. Therefore, the light incident on these surfaces is diffused to reduce the generation of reflected diffracted light, and the influence of diffracted light generated from the periphery of the plurality of mirror elements on the pupil intensity distribution is also reduced.
  • a desired pupil intensity distribution can be realized while suppressing the influence of diffracted light generated from the periphery of many regularly arranged mirror elements.
  • an illumination optical system that realizes a desired pupil intensity distribution while suppressing the influence of diffracted light is used, for example, under appropriate illumination conditions realized according to the mask pattern characteristics. With this, good exposure can be performed.
  • the light reflected by the side surface of the mirror frame (the surface FRb extending in the vertical direction in the figure in the mirror frame FR of FIG. 6) or the like is a specific internal structure portion such as an electrode. In some cases, it may be damaged by being incident. Even in a spatial light modulator of the type that does not have a mirror frame, the light reflected from the surface of the substrate, etc. that has entered through the minute grid-like gaps of multiple mirror elements has a specific internal structure such as an electrode. It may be incident on the part and damaged.
  • a diffusion surface is formed on the side surface of the mirror frame as well as the upper surface of the mirror frame and the surface of the substrate. . Therefore, light incident on these surfaces is diffused, and light incident on a specific structure such as an electrode is reduced. As a result, in the spatial light modulator of the present embodiment, a specific structure such as an electrode is not easily damaged by light irradiation, and durability is improved. Therefore, in the illumination optical system of the present embodiment, a desired pupil intensity distribution can be stably realized using a highly durable spatial light modulator. Further, in the exposure apparatus of the present embodiment, the exposure optical system that stably realizes a desired pupil intensity distribution is used, for example, good exposure under appropriate illumination conditions realized according to the pattern characteristics of the mask. It can be performed.
  • the diffusion surface is formed in a required region by using, for example, an etching method (in some cases, a roughing method). Therefore, it is necessary to expose the spatial light modulator to a high temperature environment when forming the diffusion surface. There is no advantage. Since the intensity of the reflected diffracted light depends on the reflectance of the reflecting surface, the generation of the reflected diffracted light can be reduced by applying an antireflection coating to the upper surface of the mirror frame, the surface of the base, or the like. However, in this case, it is necessary to expose the spatial light modulator to a high temperature environment when forming the antireflection coating, which is not preferable from the viewpoint of ensuring required accuracy.
  • a diffusion surface that diffuses incident light according to a predetermined directivity such as a diffractive optical surface
  • a predetermined directivity such as a diffractive optical surface
  • the light diffused by the diffractive optical surface according to a predetermined directivity is directed to a predetermined area on the illumination pupil plane (for example, a relatively small area centered on the optical axis), and the diffused light is formed into a pupil intensity distribution.
  • a diffusion surface such as a diffractive optical surface is formed on the side surface of the mirror frame or the surface of the base, and the path of the diffused light is controlled according to a predetermined directivity, thereby Light incident on a specific structure can be further reduced.
  • a diffusion surface such as a diffractive optical surface is formed on the side surface of the mirror frame or the surface of the base, and the path of the diffused light is controlled according to a predetermined directivity, thereby Light incident on a specific structure can be further reduced.
  • the K prism 3b integrally formed with one optical block is used as the prism member having the optical surface facing the surface on which the plurality of mirror elements of the spatial light modulator 3a are arranged.
  • the prism member having the same function as that of the K prism 3b can be configured by a pair of prisms without being limited thereto.
  • a prism member having the same function as the K prism 3b can be configured by one plane-parallel plate and a pair of triangular prisms.
  • an assembly optical member having the same function as that of the K prism 3b can be constituted by one parallel plane plate and a pair of plane mirrors.
  • the spatial light modulator having a plurality of optical elements that are two-dimensionally arranged and individually controlled the direction (angle: inclination) of the plurality of two-dimensionally arranged reflecting surfaces is set.
  • An individually controllable spatial light modulator is used.
  • the present invention is not limited to this.
  • a spatial light modulator that can individually control the height (position) of a plurality of two-dimensionally arranged reflecting surfaces can be used.
  • a spatial light modulator for example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-281869 and US Pat. No. 5,312,513 corresponding thereto, and Japanese Patent Laid-Open No. 2004-520618 and US Pat.
  • 6,885,493 can be used.
  • these spatial light modulators by forming a two-dimensional height distribution, an action similar to that of the diffractive surface can be given to incident light.
  • the spatial light modulator having a plurality of two-dimensionally arranged reflection surfaces described above is disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 2006-513442 and US Pat. No. 6,891,655 corresponding thereto, Modifications may be made in accordance with the disclosure of Japanese Patent Publication No. 2005-524112 and US Patent Publication No. 2005/0095749 corresponding thereto.
  • a reflective spatial light modulator having a plurality of mirror elements is used.
  • the present invention is not limited to this.
  • transmission disclosed in US Pat. No. 5,229,872 A type of spatial light modulator may be used.
  • U.S. Pat. No. 5,312,513, U.S. Pat. No. 6,885,493, U.S. Pat. No. 6,891,655, U.S. Patent Publication No. 2005/0095749, and U.S. Pat. , 229, 872 is incorporated by reference.
  • the pupil intensity distribution is formed using the spatial light modulation unit
  • the pupil intensity distribution is measured by the pupil luminance distribution measuring apparatus, and the spatial light modulation unit in the spatial light modulation unit is measured according to the measurement result.
  • the spatial light modulator may be controlled.
  • Such a technique is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-54328, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-22967, and US Patent Publication No. 2003/0038225 corresponding thereto.
  • the teachings of US Patent Publication No. 2003/0038225 are incorporated by reference.
  • variable pattern forming apparatus that forms a predetermined pattern based on predetermined electronic data can be used instead of a mask.
  • a variable pattern forming apparatus for example, a DMD (digital micromirror device) including a plurality of reflecting elements driven based on predetermined electronic data can be used.
  • An exposure apparatus using DMD is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-304135, pamphlet of International Patent Publication No. 2006/080285 and US Patent Publication No. 2007/0296936 corresponding thereto.
  • a transmissive spatial light modulator may be used, or a self-luminous image display element may be used.
  • a variable pattern forming apparatus may be used even when the pattern surface is placed horizontally.
  • the fly-eye lens 5 is used as the optical integrator, but instead, an internal reflection type optical integrator (typically a rod type integrator) may be used.
  • the condensing lens is disposed on the rear side of the zoom optical system 4 so that the front focal position thereof coincides with the rear focal position of the zoom optical system 4, and at or near the rear focal position of the condensing lens.
  • the rod-type integrator is arranged so that the incident end is positioned. At this time, the exit end of the rod integrator is the position of the illumination field stop 7.
  • a position optically conjugate with the position of the aperture stop AS of the projection optical system PL in the field stop imaging optical system 8 downstream of the rod type integrator can be called an illumination pupil plane.
  • this position and a position optically conjugate with this position are also called the illumination pupil plane.
  • the zoom optical system 4 and the condensing lens can be regarded as a condensing optical system disposed in the optical path between the optical integrator and the spatial light modulator.
  • the condensing lens and the rod-type integrator can be regarded as a distribution forming optical system.
  • the exposure apparatus of the above-described embodiment is manufactured by assembling various subsystems including the respective constituent elements recited in the claims of the present application so as to maintain predetermined mechanical accuracy, electrical accuracy, and optical accuracy. Is done.
  • various optical systems are adjusted to achieve optical accuracy
  • various mechanical systems are adjusted to achieve mechanical accuracy
  • various electrical systems are Adjustments are made to achieve electrical accuracy.
  • the assembly process from the various subsystems to the exposure apparatus includes mechanical connection, electrical circuit wiring connection, pneumatic circuit piping connection and the like between the various subsystems. Needless to say, there is an assembly process for each subsystem before the assembly process from the various subsystems to the exposure apparatus. When the assembly process of the various subsystems to the exposure apparatus is completed, comprehensive adjustment is performed to ensure various accuracies as the entire exposure apparatus.
  • the exposure apparatus may be manufactured in a clean room where the temperature, cleanliness, etc. are controlled.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a semiconductor device manufacturing process.
  • a metal film is vapor-deposited on a wafer W to be a semiconductor device substrate (step S40), and a photoresist, which is a photosensitive material, is applied on the vapor-deposited metal film. (Step S42).
  • the pattern formed on the mask (reticle) M is transferred to each shot area on the wafer W (step S44: exposure process), and the wafer W after the transfer is completed.
  • step S46 development process
  • step S48 processing step
  • the resist pattern is a photoresist layer in which unevenness having a shape corresponding to the pattern transferred by the projection exposure apparatus of the above-described embodiment is generated, and the recess penetrates the photoresist layer. It is.
  • the surface of the wafer W is processed through this resist pattern.
  • the processing performed in step S48 includes, for example, at least one of etching of the surface of the wafer W or film formation of a metal film or the like.
  • the projection exposure apparatus of the above-described embodiment performs pattern transfer using the wafer W coated with the photoresist as the photosensitive substrate, that is, the plate P.
  • FIG. 8 is a flowchart showing a manufacturing process of a liquid crystal device such as a liquid crystal display element.
  • a pattern forming process step S50
  • a color filter forming process step S52
  • a cell assembling process step S54
  • a module assembling process step S56
  • a predetermined pattern such as a circuit pattern and an electrode pattern is formed on the glass substrate coated with a photoresist as the plate P using the projection exposure apparatus of the above-described embodiment.
  • the pattern forming step includes an exposure step of transferring the pattern to the photoresist layer using the projection exposure apparatus of the above-described embodiment, and development of the plate P on which the pattern is transferred, that is, development of the photoresist layer on the glass substrate. And a developing step for generating a photoresist layer having a shape corresponding to the pattern, and a processing step for processing the surface of the glass substrate through the developed photoresist layer.
  • step S52 a large number of sets of three dots corresponding to R (Red), G (Green), and B (Blue) are arranged in a matrix or three R, G, and B A color filter is formed by arranging a plurality of stripe filter sets in the horizontal scanning direction.
  • a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is assembled using the glass substrate on which the predetermined pattern is formed in step S50 and the color filter formed in step S52. Specifically, for example, a liquid crystal panel is formed by injecting liquid crystal between a glass substrate and a color filter.
  • various components such as an electric circuit and a backlight for performing the display operation of the liquid crystal panel are attached to the liquid crystal panel assembled in step S54.
  • the present invention is not limited to application to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device, for example, an exposure apparatus for a display device such as a liquid crystal display element formed on a square glass plate or a plasma display, It can also be widely applied to an exposure apparatus for manufacturing various devices such as an image sensor (CCD or the like), a micromachine, a thin film magnetic head, and a DNA chip. Furthermore, the present invention can also be applied to an exposure process (exposure apparatus) when manufacturing a mask (photomask, reticle, etc.) on which mask patterns of various devices are formed using a photolithography process.
  • an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device for example, an exposure apparatus for a display device such as a liquid crystal display element formed on a square glass plate or a plasma display
  • various devices such as an image sensor (CCD or the like), a micromachine, a thin film magnetic head, and a DNA chip.
  • the present invention can also be applied to an exposure process (exposure apparatus) when manufacturing a mask (photomask,
  • ArF excimer laser light (wavelength: 193 nm) or KrF excimer laser light (wavelength: 248 nm) can be used as exposure light.
  • the present invention is not limited to this, and other suitable laser light sources such as an F 2 laser light source that supplies laser light having a wavelength of 157 nm can also be used.
  • a so-called immersion method is applied in which the optical path between the projection optical system and the photosensitive substrate is filled with a medium (typically liquid) having a refractive index larger than 1.1. You may do it.
  • a method for filling the liquid in the optical path between the projection optical system and the photosensitive substrate a method for locally filling the liquid as disclosed in International Publication No. WO 99/49504, A method of moving a stage holding a substrate to be exposed as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-124873 in a liquid bath, or a stage having a predetermined depth on a stage as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-303114.
  • a technique of forming a liquid tank and holding the substrate in the liquid tank can be employed.
  • the teachings of WO99 / 49504, JP-A-6-124873 and JP-A-10-303114 are incorporated by reference.
  • the present invention is applied to the illumination optical system that illuminates the mask in the exposure apparatus.
  • the present invention is not limited to this, and a general illumination surface other than the mask is illuminated.
  • the present invention can also be applied to an illumination optical system.

Abstract

　例えば規則的に配置された多数の微小なミラー要素の周囲から発生する回折光の影響を抑えて、所望の瞳強度分布を実現することのできる照明光学系。光源（１）からの光に基づいて被照射面（Ｍ）を照明する照明光学系（ＩＬ）は、入射光を変調して射出する空間光変調器（３ａ）と、空間光変調器を介した光束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（４，５）とを備えている。空間光変調器は、二次元的に配列されて個別に制御される複数の光学要素を備え、複数の光学要素以外の光入射領域のうちの少なくとも一部の領域は、入射光を拡散させる拡散面を有する。

Description

空間光変調器、照明光学系、露光装置、およびデバイス製造方法
　本発明は、空間光変調器、照明光学系、露光装置、およびデバイス製造方法に関する。さらに詳細には、本発明は、半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のデバイスをリソグラフィー工程で製造するための露光装置の照明光学系に好適な空間光変調器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、「瞳強度分布」という。また、照明瞳とは、照明瞳と被照射面（露光装置の場合にはマスクまたはウェハ）との間の光学系の作用によって、被照射面が照明瞳のフーリエ変換面となるような位置として定義される。
　二次光源からの光束は、コンデンサーレンズにより集光された後、所定のパターンが形成されたマスクを重畳的に照明する。マスクを透過した光は投影光学系を介してウェハ上に結像し、ウェハ上にはマスクパターンが投影露光（転写）される。マスクに形成されたパターンは高集積化されており、この微細パターンをウェハ上に正確に転写するにはウェハ上において均一な照度分布を得ることが不可欠である。
　従来、ズーム光学系を用いることなく瞳強度分布（ひいては照明条件）を連続的に変更することのできる照明光学系が提案されている（特許文献１を参照）。特許文献１に開示された照明光学系では、アレイ状に配列され且つ傾斜角および傾斜方向が個別に駆動制御される多数の微小なミラー要素により構成された可動マルチミラー（一般には空間光変調器）を用いて、入射光束を反射面毎の微小単位に分割して偏向させることにより、光束の断面を所望の形状または所望の大きさに変換し、ひいては所望の瞳強度分布を実現している。
特開２００２－３５３１０５号公報
　特許文献１に記載された照明光学系では、姿勢が個別に制御される多数の微小なミラー要素を用いているので、瞳強度分布の形状および大きさの変更に関する自由度は高い。しかしながら、規則的に配置された多数のミラー要素の間に設けられた格子状のミラー枠の上面から発生した回折光が照明瞳面において回折干渉縞を形成するため、この回折干渉縞の影響により所望の瞳強度分布を形成することが困難な場合がある。
　また、特許文献１に記載された空間光変調器では、ミラー枠の側面などで反射された光が、電極のような特定の構造部に入射して損傷させる場合がある。さらに、ミラー枠を設けないタイプの空間光変調器においても、複数のミラー要素の微小な格子状の隙間から入射して基盤の表面などで反射された光が、電極のような特定の構造部に入射して損傷させる場合がある。
　本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、電極のような特定の構造部が光照射による損傷を受け難い、耐久性の高い空間光変調器を提供することを目的とする。また、本発明は、耐久性の高い空間光変調器を用いて、所望の瞳強度分布を安定的に実現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、所望の瞳強度分布を安定的に実現する照明光学系を用いて、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、例えば規則的に配置された多数の微小なミラー要素の周囲から発生する回折光の影響を抑えて、所望の瞳強度分布を実現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、回折光の影響を抑えて所望の瞳強度分布を実現する照明光学系を用いて、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。
　前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、入射光を変調して射出する空間光変調器において、
　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備え、
　前記複数の光学要素以外の光入射領域のうちの少なくとも一部の領域は、入射光を拡散させる拡散面を有することを特徴とする空間光変調器を提供する。
　本発明の第２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、
　第１形態の空間光変調器と、
　前記空間光変調器を介した光束に基づいて、前記照明光学系の照明瞳に所定の光強度分布を形成する分布形成光学系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３形態では、所定のパターンを照明するための第２形態の照明光学系を備え、前記所定のパターンを感光性基板に露光することを特徴とする露光装置を提供する。
　本発明の第４形態では、第３形態の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、
　前記所定のパターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成する現像工程と、
　前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工する加工工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法を提供する。
　本発明の照明光学系では、例えば反射型の空間光変調器において、複数のミラー要素以外の光入射領域のうち、ミラー枠の上面や基盤の表面などに拡散面を形成している。したがって、これらの面に入射した光は拡散されて反射回折光の発生が低減され、複数のミラー要素の周囲から発生する回折光が瞳強度分布に及ぼす影響も低減される。こうして、本発明の照明光学系では、例えば規則的に配置された多数の微小なミラー要素の周囲から発生する回折光の影響を抑えて、所望の瞳強度分布を実現することができる。また、本発明の露光装置では、回折光の影響を抑えて所望の瞳強度分布を実現する照明光学系を用いて、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製造することができる。
　また、本発明では、例えば反射型の空間光変調器において、複数のミラー要素以外の光入射領域のうち、ミラー枠の側面や基盤の表面などに拡散面を形成している。したがって、これらの面に入射した光は拡散され、電極のような特定の構造部に入射する光が低減される。こうして、本発明では、電極のような特定の構造部が光照射による損傷を受け難い、耐久性の高い空間光変調器を実現することができる。したがって、本発明の照明光学系では、耐久性の高い空間光変調器を用いて、所望の瞳強度分布を安定的に実現することができる。また、本発明の露光装置では、所望の瞳強度分布を安定的に実現する照明光学系を用いて、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製造することができる。
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。 空間光変調ユニットおよびズーム光学系の構成を概略的に示す図である。 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。 空間光変調器の複数のミラー要素のうちの１つのミラー要素の構成例を概略的に示す図である。 図４のＡＡ’断面図である。 ミラー枠が設けられた空間光変調器の典型的な構成を模式的に示す断面図である。 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。
符号の説明
１　光源
２　ビーム送光部
３　空間光変調ユニット
３ａ　空間光変調器
３ｂ　Ｋプリズム
３ｃ　駆動部
４　ズーム光学系
５　フライアイレンズ
６　コンデンサー光学系
７　照明視野絞り（マスクブラインド）
８　視野絞り結像光学系
ＩＬ　照明光学系
ＣＲ　制御部
Ｍ　マスク
ＰＬ　投影光学系
Ｗ　ウェハ
　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の露光面の法線方向に沿ってＺ軸を、ウェハＷの露光面内において図１の紙面に平行な方向に沿ってＸ軸を、ウェハＷの露光面内において図１の紙面に垂直な方向に沿ってＹ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は、装置の光軸ＡＸに沿って、空間光変調ユニット３を含む照明光学系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とを備えている。本実施形態の露光装置では、照明光学系ＩＬを介した光源１からの照明光（露光光）を用いてマスクＭを照明する。マスクＭを透過した光は、投影光学系ＰＬを介して、マスクＭのパターンの像をウェハＷ上に形成する。
　光源１からの光に基づいてマスクＭのパターン面（被照射面）を照明する照明光学系ＩＬは、空間光変調ユニット３の作用により、複数極照明（２極照明、４極照明など）、輪帯照明等の変形照明を行う。照明光学系ＩＬは、光軸ＡＸに沿って光源１側から順に、ビーム送光部２と、空間光変調ユニット３と、ズーム光学系４と、フライアイレンズ５と、コンデンサー光学系６と、照明視野絞り（マスクブラインド）７と、視野絞り結像光学系８とを備えている。
　空間光変調ユニット３は、ビーム送光部２を介した光源１からの光に基づいて、その遠視野領域（フラウンホーファー回折領域）に所望の光強度分布（瞳強度分布）を形成する。空間光変調ユニット３の構成および作用については後述する。ビーム送光部２は、光源１からの入射光束を適切な大きさおよび形状の断面を有する光束に変換しつつ空間光変調ユニット３へ導くとともに、空間光変調ユニット３に入射する光束の位置変動および角度変動をアクティブに補正する機能を有する。ズーム光学系４は、空間光変調ユニット３からの光を集光して、フライアイレンズ５へ導く。
　フライアイレンズ５は、例えば稠密に配列された多数のレンズ素子からなる波面分割型のオプティカルインテグレータである。フライアイレンズ５は、入射した光束を波面分割して、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（実質的な面光源）を形成する。フライアイレンズ５の入射面は、ズーム光学系４の後側焦点位置またはその近傍に配置されている。フライアイレンズ５として、例えばシリンドリカルマイクロフライアイレンズを用いることができる。シリンドリカルマイクロフライアイレンズの構成および作用は、例えば米国特許第６９１３３７３号公報に開示されている。また、フライアイレンズとして、例えば米国特許第６７４１３９４号公報に開示されているマイクロフライアイレンズを用いることもできる。ここでは、米国特許第６９１３３７３号公報および米国特許第６７４１３９４号公報の教示を参照として援用する。
　本実施形態では、フライアイレンズ５により形成される二次光源を光源として、照明光学系ＩＬの被照射面に配置されるマスクＭをケーラー照明する。このため、二次光源が形成される位置は投影光学系ＰＬの開口絞りＡＳの位置と光学的に共役であり、二次光源の形成面を照明光学系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、または投影光学系ＰＬを含めて照明光学系と考える場合にはウェハ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、瞳強度分布とは、照明光学系ＩＬの照明瞳面または当該照明瞳面と光学的に共役な面における光強度分布（輝度分布）である。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瞳強度分布と称することができる。
　コンデンサー光学系６は、フライアイレンズ５から射出された光を集光して、照明視野絞り７を重畳的に照明する。照明視野絞り７を通過した光は、視野絞り結像光学系８を介して、マスクＭのパターン形成領域の少なくとも一部に照明視野絞り７の開口部の像である照明領域を形成する。なお、図１では、光軸（ひいては光路）を折り曲げるための光路折曲げミラーの設置を省略しているが、必要に応じて光路折曲げミラーを照明光路中に適宜配置することが可能である。
　マスクステージＭＳにはＸＹ平面（例えば水平面）に沿ってマスクＭが載置され、ウェハステージＷＳにはＸＹ平面に沿ってウェハＷが載置される。投影光学系ＰＬは、照明光学系ＩＬによってマスクＭのパターン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の露光面（投影面）上にマスクＭの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。
　次に、図２および図３を参照して、空間光変調ユニット３の構成および作用を説明する。図２は、空間光変調ユニット３およびズーム光学系４の構成を概略的に示す図である。図３は、空間光変調ユニット３が備える空間光変調器３ａの部分斜視図である。空間光変調ユニット３は、図２に示すように、例えば蛍石のような光学材料により形成されたプリズム３ｂと、プリズム３ｂのＹＺ平面に平行な側面３ｂａに近接して取り付けられた反射型の空間光変調器３ａとを備えている。プリズム３ｂを形成する光学材料は、蛍石に限定されることなく、光源１が供給する光の波長などに応じて、石英であっても良くその他の光学材料であっても良い。
　プリズム３ｂは、直方体の１つの側面（空間光変調器３ａが近接して取り付けられる側面３ｂａと対向する側面）をＶ字状に凹んだ側面３ｂｂおよび３ｂｃと置き換えることにより得られる形態を有し、ＸＺ平面に沿った断面形状に因んでＫプリズムとも呼ばれる。プリズム３ｂのＶ字状に凹んだ側面３ｂｂおよび３ｂｃは、鈍角をなすように交差する２つの平面Ｐ１およびＰ２によって規定されている。２つの平面Ｐ１およびＰ２はともにＸＺ平面と直交し、ＸＺ平面に沿ってＶ字状を呈している。
　２つの平面Ｐ１とＰ２との接線（Ｙ方向に延びる直線）Ｐ３で接する２つの側面３ｂｂおよび３ｂｃの内面は、反射面Ｒ１およびＲ２として機能する。すなわち、反射面Ｒ１は平面Ｐ１上に位置し、反射面Ｒ２は平面Ｐ２上に位置し、反射面Ｒ１とＲ２とのなす角度は鈍角である。一例として、反射面Ｒ１とＲ２とのなす角度を１２０度とし、光軸ＡＸに垂直なプリズム３ｂの入射面ＩＰと反射面Ｒ１とのなす角度を６０度とし、光軸ＡＸに垂直なプリズム３ｂの射出面ＯＰと反射面Ｒ２とのなす角度を６０度とすることができる。
　プリズム３ｂでは、空間光変調器３ａが近接して取り付けられる側面３ｂａと光軸ＡＸとが平行であり、且つ反射面Ｒ１が光源１側（露光装置の上流側：図２中左側）に、反射面Ｒ２がフライアイレンズ５側（露光装置の下流側：図２中右側）に位置している。さらに詳細には、反射面Ｒ１は光軸ＡＸに対して斜設され、反射面Ｒ２は接線Ｐ３を通り且つＸＹ平面に平行な面に関して反射面Ｒ１とは対称的に光軸ＡＸに対して斜設されている。プリズム３ｂの側面３ｂａは、後述するように、空間光変調器３ａの複数のミラー要素ＳＥが配列される面に対向した光学面である。
　プリズム３ｂの反射面Ｒ１は、入射面ＩＰを介して入射した光を空間光変調器３ａに向かって反射する。空間光変調器３ａは、反射面Ｒ１と反射面Ｒ２との間の光路中に配置され、反射面Ｒ１を経て入射した光を反射する。プリズム３ｂの反射面Ｒ２は、空間光変調器３ａを経て入射した光を反射し、射出面ＯＰを介してズーム光学系４へ導く。図２にはプリズム３ｂを１つの光学ブロックで一体的に形成した例を示しているが、後述するように複数の光学ブロックを用いてプリズム３ｂを構成しても良い。
　空間光変調器３ａは、反射面Ｒ１を経て入射した光に対して、その入射位置に応じた空間的な変調を付与して射出する。空間光変調器３ａは、図３に示すように、二次元的に配列された複数の微小なミラー要素（光学要素）ＳＥを備えている。説明および図示を簡単にするために、図２および図３では空間光変調器３ａが４×４＝１６個のミラー要素ＳＥを備える構成例を示しているが、実際には１６個よりもはるかに多数のミラー要素ＳＥを備えている。
　図２を参照すると、光軸ＡＸと平行な方向に沿って空間光変調ユニット３に入射する光線群のうち、光線Ｌ１は複数のミラー要素ＳＥのうちのミラー要素ＳＥａに、光線Ｌ２はミラー要素ＳＥａとは異なるミラー要素ＳＥｂにそれぞれ入射する。同様に、光線Ｌ３はミラー要素ＳＥａ，ＳＥｂとは異なるミラー要素ＳＥｃに、光線Ｌ４はミラー要素ＳＥａ～ＳＥｃとは異なるミラー要素ＳＥｄにそれぞれ入射する。ミラー要素ＳＥａ～ＳＥｄは、その位置に応じて設定された空間的な変調を光Ｌ１～Ｌ４に与える。
　空間光変調ユニット３では、空間光変調器３ａのすべてのミラー要素ＳＥの反射面がＹＺ平面に平行に設定された基準状態において、光軸ＡＸと平行な方向に沿って反射面Ｒ１へ入射した光線が、空間光変調器３ａを経た後に、反射面Ｒ２により光軸ＡＸと平行な方向に向かって反射されるように構成されている。また、空間光変調ユニット３は、プリズム３ｂの入射面ＩＰからミラー要素ＳＥａ～ＳＥｄを経て射出面ＯＰまでの空気換算長と、プリズム３ｂが光路中に配置されていないときの入射面ＩＰに相当する位置から射出面ＯＰに相当する位置までの空気換算長とが等しくなるように構成されている。ここで、空気換算長とは、光学系中の光路長を屈折率１の空気中の光路長に換算したものであり、屈折率ｎの媒質中の空気換算長は、その光路長に１／ｎを乗じたものである。
　空間光変調器３ａは、ズーム光学系４の前側焦点位置またはその近傍に配置されている。空間光変調器３ａの複数のミラー要素ＳＥａ～ＳＥｄによって反射されて所定の角度分布が与えられた光は、ズーム光学系４の後側焦点面４ａに所定の光強度分布ＳＰ１～ＳＰ４を形成する。すなわち、ズーム光学系４は、空間光変調器３ａの複数のミラー要素ＳＥａ～ＳＥｄが射出光に与える角度を、空間光変調器３ａの遠視野領域（フラウンホーファー回折領域）である面４ａ上での位置に変換している。
　再び図１を参照すると、集光光学系として機能するズーム光学系４の後側焦点面４ａの位置またはその近傍に、フライアイレンズ５の入射面が位置決めされている。したがって、フライアイレンズ５が形成する二次光源の光強度分布（輝度分布）は、空間光変調器３ａおよびズーム光学系４が形成する光強度分布ＳＰ１～ＳＰ４に応じた分布となる。空間光変調器３ａは、図３に示すように、平面形状の反射面を上面にした状態で１つの平面に沿って規則的に且つ二次元的に配列された多数の微小な反射素子であるミラー要素ＳＥを含む可動マルチミラーである。
　各ミラー要素ＳＥは可動であり、その反射面の傾き、すなわち反射面の傾斜角および傾斜方向は、制御部ＣＲ（図３では不図示）からの指令にしたがって作動する駆動部３ｃ（図３では不図示）の作用により独立に制御される。各ミラー要素ＳＥは、その反射面に平行な二方向であって互いに直交する二方向（Ｙ方向およびＺ方向）を回転軸として、所望の回転角度だけ連続的或いは離散的に回転することができる。すなわち、各ミラー要素ＳＥの反射面の傾斜を二次元的に制御することが可能である。
　図４は、空間光変調器３ａの複数のミラー要素ＳＥのうちの１つのミラー要素ＳＥの構成例を概略的に示す図である。また、図５は、図４のＡＡ’断面図である。図４および図５を参照すると、ミラー要素ＳＥは、ベース（基盤）３０と、ベース３０上に設けられた支柱３１と、ベース３０側とは反対側において支柱３１に接続された板状部材３２と、板状部材３２上に形成された反射膜からなる反射面３３と、ベース３０上で支柱３１を取り囲むように配置された４つの電極３４ａ～３４ｄとを備えている。
　板状部材３２は、支柱３１との接続部位が支点となるように、ベース３０と平行な面上において互いに直交する２つの軸線廻りに傾斜可能である。電極３４ａ～３４ｄは、板状部材３２の４つの隅角部に対応するベース３０上の位置にそれぞれ配置されている。こうして、電極３４ａ～３４ｄに電位を付与することにより、各電極３４ａ～３４ｄと板状部材３２との間に静電力を発生させ、各電極３４ａ～３４ｄと板状部材３２との間隔を変化させる。これにより、板状部材３２が支柱３１の一端を支点として傾斜し、ひいては板状部材３２上に形成される反射面３３が傾斜する。
　なお、各ミラー要素ＳＥの反射面を離散的に回転させる場合、回転角を複数の状態（例えば、・・・、－２．５度、－２．０度、・・・０度、＋０．５度・・・＋２．５度、・・・）で切り換え制御するのが良い。図３には外形が正方形状のミラー要素ＳＥを示しているが、ミラー要素ＳＥの外形形状は正方形に限定されない。ただし、光利用効率の観点から、ミラー要素ＳＥの隙間が少なくなるように配列可能な形状（最密充填可能な形状）としても良い。また、光利用効率の観点から、隣り合う２つのミラー要素ＳＥの間隔を必要最小限に抑えても良い。
　本実施形態では、空間光変調器３ａとして、二次元的に配列された複数のミラー要素ＳＥの向きを連続的に（または離散的に）それぞれ変化させる空間光変調器を用いている。このような空間光変調器として、たとえば特表平１０－５０３３００号公報およびこれに対応する欧州特許公開第７７９５３０号公報、特開２００４－７８１３６号公報およびこれに対応する米国特許第６,９００,９１５号公報、特表２００６－５２４３４９号公報およびこれに対応する米国特許第７,０９５,５４６号公報、並びに特開２００６－１１３４３７号公報に開示される空間光変調器を用いることができる。ここでは、欧州特許公開第７７９５３０号公報、米国特許第６,９００,９１５号公報、および米国特許第７,０９５,５４６号公報の教示を参照として援用する。
　空間光変調器３ａでは、制御部ＣＲからの制御信号に応じて作動する駆動部３ｃの作用により、複数のミラー要素ＳＥの姿勢がそれぞれ変化し、各ミラー要素ＳＥがそれぞれ所定の向きに設定される。空間光変調器３ａの複数のミラー要素ＳＥによりそれぞれ所定の角度で反射された光は、ズーム光学系４を介して、フライアイレンズ５の後側焦点位置またはその近傍の照明瞳に、複数極状（２極状、４極状など）、輪帯状等の光強度分布（瞳強度分布）を形成する。この瞳強度分布は、ズーム光学系４の作用により、相似的に（等方的に）変化する。
　すなわち、ズーム光学系４およびフライアイレンズ５は、空間光変調ユニット３中の空間光変調器３ａを介した光束に基づいて、照明光学系ＩＬの照明瞳に所定の光強度分布を形成する分布形成光学系を構成している。さらに、フライアイレンズ５の後側焦点位置またはその近傍の照明瞳と光学的に共役な別の照明瞳位置、すなわち視野絞り結像光学系８の瞳位置および投影光学系ＰＬの瞳位置（開口絞りＡＳの位置）にも、瞳強度分布に対応する光強度分布が形成される。
　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、例えばマスクＭのパターン特性に応じた適切な照明条件のもとで露光を行うことが重要である。本実施形態では、複数のミラー要素ＳＥの姿勢がそれぞれ個別に変化する空間光変調器３ａを備えた空間光変調ユニット３を用いているので、空間光変調器３ａの作用により形成される瞳強度分布を自在に且つ迅速に変化させることができる。
　しかしながら、空間光変調器３ａを用いる本実施形態の照明光学系ＩＬでは、後述するように、規則的に配置された複数のミラー要素ＳＥの間に設けられた格子状のミラー枠の上面から発生した回折光が照明瞳面において回折干渉縞を形成する。その結果、この回折干渉縞の影響により、所望の瞳強度分布を形成することが困難な場合がある。以下、図６を参照して、ミラー枠が設けられた空間光変調器における回折干渉縞の発生および影響を説明する。
　図６は、ミラー枠が設けられた空間光変調器の典型的な構成を模式的に示す断面図である。ミラー枠タイプの空間光変調器の典型的な構成例では、図６に示すように、複数のミラー要素ＳＥがヒンジ（不図示）を介して基盤（ベース）ＢＡ上に取り付けられ、複数のミラー要素ＳＥの間にミラー枠ＦＲが設けられている。ミラー要素ＳＥは、例えば正方形状の微小な反射面を有し、規則的に配置されている。したがって、ミラー要素ＳＥの間に設けられたミラー枠ＦＲの上面（図６におけるミラー枠ＦＲの図中上側の面ＦＲａ）は、例えば全体として格子状の形態を有することになる。
　この場合、ミラー枠ＦＲの規則的に配置された微小な上面に光Ｌ４１（図中実線で示す）が入射すると、ミラー枠ＦＲの上面から反射回折光Ｌ４２（図中破線で示す）が発生する。なお、図６では、図の簡略化のために、左端のミラー枠ＦＲの上面への入射光４１だけを示しているが、入射光４１は実際には空間光変調器３ａの全体に同じ角度で入射している。このとき、ミラー要素ＳＥのピッチＰと、光の波長λと、ミラー枠ＦＲの上面への光Ｌ４１の入射角θ0と、ミラー枠ＦＲの上面からのＮ次回折光の回折角θNとの間には、次の式（１）に示す関係が成立する。
sinθN－sinθ0＝Ｎ×λ／Ｐ　　　　（１）
　このように、本実施形態の照明光学系ＩＬでは、複数のミラー要素ＳＥにより反射された所要光が照明瞳に形成する本来の光強度分布と、ミラー枠ＦＲの上面から発生した不要光としての回折光が照明瞳に形成する光強度分布（回折干渉縞）とからなる瞳強度分布が得られる。換言すれば、本実施形態の照明光学系ＩＬでは、特段の策を講じない限り、ミラー枠ＦＲの上面からの回折光により形成される回折干渉縞の分だけ所望の瞳強度分布を得ることができない。
　図６に示す構成例では複数のミラー要素ＳＥの間にミラー枠ＦＲが設けられ、ミラー枠ＦＲの上面が複数のミラー要素ＳＥの各々の周囲において回折光を発生させる回折光発生領域を構成している。なお、ミラー枠を設けない構成例においても、複数のミラー要素ＳＥの微小な格子状の隙間から基盤ＢＡの表面（図６における基盤ＢＡの図中上側の面ＢＡａ）に達した光が回折光を発生させ、ひいては照明瞳に回折干渉縞を形成する。この場合、複数のミラー要素ＳＥの微小な隙間に対応する格子状の基盤表面領域が、複数のミラー要素ＳＥの各々の周囲において回折光を発生させる回折光発生領域を構成することになる。
　本実施形態では、複数のミラー要素以外の光入射領域のうち、上述の回折光発生領域に対応する領域、例えばミラー枠の上面や基盤の表面などに拡散面を形成している。したがって、これらの面に入射した光は拡散されて反射回折光の発生が低減され、複数のミラー要素の周囲から発生する回折光が瞳強度分布に及ぼす影響も低減される。その結果、本実施形態の照明光学系では、例えば規則的に配置された多数の微小なミラー要素の周囲から発生する回折光の影響を抑えて、所望の瞳強度分布を実現することができる。また、本実施形態の露光装置では、回折光の影響を抑えて所望の瞳強度分布を実現する照明光学系を用いて、例えばマスク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る。
　ところで、ミラー枠タイプの空間光変調器では、ミラー枠の側面（図６のミラー枠ＦＲにおいて図中鉛直方向に延びる面ＦＲｂ）などで反射された光が、電極のような特定の内部構造部分に入射して損傷させる場合がある。また、ミラー枠を設けないタイプの空間光変調器においても、複数のミラー要素の微小な格子状の隙間から入射して基盤の表面などで反射された光が、電極のような特定の内部構造部分に入射して損傷させる場合がある。
　本実施形態の空間光変調器では、複数のミラー要素以外の光入射領域のうち、ミラー枠の側面などにも、ミラー枠の上面や基盤の表面などと同様に、拡散面を形成している。したがって、これらの面に入射した光は拡散され、電極のような特定の構造部に入射する光が低減される。その結果、本実施形態の空間光変調器では、電極のような特定の構造部が光照射による損傷を受け難く、耐久性が向上する。したがって、本実施形態の照明光学系では、耐久性の高い空間光変調器を用いて、所望の瞳強度分布を安定的に実現することができる。また、本実施形態の露光装置では、所望の瞳強度分布を安定的に実現する照明光学系を用いて、例えばマスク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る。
　また、本実施形態では、例えばエッチングの手法（場合によっては粗摺り加工の手法）を用いて所要領域に拡散面を形成するので、拡散面の形成に際して空間光変調器を高温環境にさらす必要がないという利点がある。反射回折光の強度は反射面の反射率に依存するため、ミラー枠の上面や基盤の表面などに反射防止コートを施すことにより、反射回折光の発生を低減することもできる。しかしながら、この場合には、反射防止コートの形成に際して空間光変調器を高温環境にさらす必要が生じ、所要精度の確保の観点などから好ましくない。
　なお、本実施形態では、ミラー枠の上面や基盤の表面などに、回折光学面のように所定の指向性にしたがって入射光を拡散させる拡散面を形成し、拡散された不要光の大部分を照明光路の外へ導くことにより、多数の微小なミラー要素の周囲から発生する回折光が瞳強度分布に及ぼす影響をさらに低減することができる。あるいは、回折光学面により所定の指向性にしたがって拡散された光を照明瞳面上の所定領域（例えば光軸を中心とした比較的小さな領域）へ向かわせて、拡散光を瞳強度分布の形成に寄与させることにより、本来は有害な不要光の有効活用を図ることもできる。
　また、本実施形態では、ミラー枠の側面や基盤の表面などに回折光学面のような拡散面を形成して、拡散光の進路を所定の指向性にしたがって制御することにより、電極のような特定の構造部に入射する光をさらに低減することができる。換言すれば、ミラー枠の側面や基盤の表面などに形成した回折光学面の作用により、所定の指向性にしたがって拡散光を特定の構造部へ入射させないことも可能である。
　なお、上述の説明では、空間光変調器３ａの複数のミラー要素が配列される面に対向した光学面を有するプリズム部材として、１つの光学ブロックで一体的に形成されたＫプリズム３ｂを用いている。しかしながら、これに限定されることなく、一対のプリズムにより、Ｋプリズム３ｂと同様の機能を有するプリズム部材を構成することができる。また、１つの平行平面板と一対の三角プリズムとにより、Ｋプリズム３ｂと同様の機能を有するプリズム部材を構成することができる。また、１つの平行平面板と一対の平面ミラーとにより、Ｋプリズム３ｂと同様の機能を有する組立て光学部材を構成することができる。
　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（角度：傾き）を個別に制御可能な空間光変調器を用いている。しかしながら、これに限定されることなく、たとえば二次元的に配列された複数の反射面の高さ（位置）を個別に制御可能な空間光変調器を用いることもできる。このような空間光変調器としては、たとえば特開平６－２８１８６９号公報及びこれに対応する米国特許第５，３１２，５１３号公報、並びに特表２００４－５２０６１８号公報およびこれに対応する米国特許第６，８８５，４９３号公報の図１ｄに開示される空間光変調器を用いることができる。これらの空間光変調器では、二次元的な高さ分布を形成することで回折面と同様の作用を入射光に与えることができる。なお、上述した二次元的に配列された複数の反射面を持つ空間光変調器を、たとえば特表２００６－５１３４４２号公報およびこれに対応する米国特許第６，８９１，６５５号公報や、特表２００５－５２４１１２号公報およびこれに対応する米国特許公開第２００５／００９５７４９号公報の開示に従って変形しても良い。
　また、上述の説明では、複数のミラー要素を有する反射型の空間光変調器を用いているが、これに限定されることなく、たとえば米国特許第５，２２９，８７２号公報に開示される透過型の空間光変調器を用いても良い。ここでは、米国特許第５，３１２，５１３号公報、米国特許第６，８８５，４９３号公報、米国特許第６，８９１，６５５号、米国特許公開第２００５／００９５７４９号公報、および米国特許第５，２２９，８７２号公報の教示を参照として援用する。
　なお、上述の実施形態では、空間光変調ユニットを用いて瞳強度分布を形成する際に、瞳輝度分布計測装置で瞳強度分布を計測しつつ、この計測結果に応じて空間光変調ユニット中の空間光変調器を制御してもよい。このような技術は、たとえば特開２００６－５４３２８号公報や特開２００３－２２９６７号公報およびこれに対応する米国特許公開第２００３／００３８２２５号公報に開示されている。ここでは、米国特許公開第２００３／００３８２２５号公報の教示を参照として援用する。
　また、上述の実施形態では、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号パンフレットおよびこれに対応する米国特許公開第２００７／０２９６９３６号公報に開示されている。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。ここでは、米国特許公開第２００７／０２９６９３６号公報の教示を参照として援用する。
　なお、上述の実施形態では、オプティカルインテグレータとして、フライアイレンズ５を用いているが、その代わりに、内面反射型のオプティカルインテグレータ（典型的にはロッド型インテグレータ）を用いても良い。この場合、ズーム光学系４の後側にその前側焦点位置がズーム光学系４の後側焦点位置と一致するように集光レンズを配置し、この集光レンズの後側焦点位置またはその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。このとき、ロッド型インテグレータの射出端が照明視野絞り７の位置になる。ロッド型インテグレータを用いる場合、このロッド型インテグレータの下流の視野絞り結像光学系８内の、投影光学系ＰＬの開口絞りＡＳの位置と光学的に共役な位置を照明瞳面と呼ぶことができる。また、ロッド型インテグレータの入射面の位置には、照明瞳面の二次光源の虚像が形成されることになるため、この位置およびこの位置と光学的に共役な位置も照明瞳面と呼ぶことができる。ここで、ズーム光学系４と上記の集光レンズとを、オプティカルインテグレータと空間光変調器との間の光路中に配置された集光光学系とみなすことができ、ズーム光学系４、上記の集光レンズおよびロッド型インテグレータを分布形成光学系とみなすことができる。
　上述の実施形態の露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行っても良い。
　次に、上述の実施形態にかかる露光装置を用いたデバイス製造方法について説明する。図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）を用いることができる。また、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レーザ光源などを用いることもできる。
　また、上述の実施形態において、投影光学系と感光性基板との間の光路中を１．１よりも大きな屈折率を有する媒体（典型的には液体）で満たす手法、所謂液浸法を適用しても良い。この場合、投影光学系と感光性基板との間の光路中に液体を満たす手法としては、国際公開第ＷＯ９９／４９５０４号パンフレットに開示されているような局所的に液体を満たす手法や、特開平６－１２４８７３号公報に開示されているような露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる手法や、特開平１０－３０３１１４号公報に開示されているようなステージ上に所定深さの液体槽を形成し、その中に基板を保持する手法などを採用することができる。ここでは、国際公開第ＷＯ９９／４９５０４号パンフレット、特開平６－１２４８７３号公報および特開平１０－３０３１１４号公報の教示を参照として援用する。
　また、上述の実施形態において、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いわゆる偏光照明方法を適用することも可能である。ここでは、米国特許公開第２００６／０１７０９０１号公報及び米国特許公開第２００７／０１４６６７６号公報の教示を参照として援用する。
　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。

Claims (13)

  1. 入射光を変調して射出する空間光変調器において、
    　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備え、
    　前記複数の光学要素以外の光入射領域のうちの少なくとも一部の領域は、入射光を拡散させる拡散面を有することを特徴とする空間光変調器。
  2. 前記拡散面は、所定の指向性にしたがって入射光を拡散させることを特徴とする請求項１に記載の空間光変調器。
  3. 前記拡散面は、前記所定の指向性にしたがって拡散光を特定の構造部へ入射させないことを特徴とする請求項２に記載の空間光変調器。
  4. 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備えていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の空間光変調器。
  5. 前記駆動部は、前記複数のミラー要素の向きを連続的にまたは離散的に変化させることを特徴とする請求項４に記載の空間光変調器。
  6. 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とともに用いられ、該照明光学系中の分布形成光学系へ前記光源からの光を導いて前記照明光学系の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請求項１乃至５のいずれか１項に記載の空間光変調器。
  7. 前記照明光学系は、前記被照射面と光学的に共役な面を形成する投影光学系と組み合わせて用いられ、前記照明瞳は前記投影光学系の開口絞りと光学的に共役な位置であることを特徴とする請求項６に記載の空間光変調器。
  8. 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、
    　請求項１乃至７のいずれか１項に記載の空間光変調器と、
    　前記空間光変調器を介した光束に基づいて、前記照明光学系の照明瞳に所定の光強度分布を形成する分布形成光学系とを備えていることを特徴とする照明光学系。
  9. 前記拡散面は、前記所定の指向性にしたがって拡散光を前記照明瞳へ向かわせることを特徴とする請求項８に記載の照明光学系。
  10. 前記分布形成光学系は、オプティカルインテグレータと、該オプティカルインテグレータと空間光変調器との間の光路中に配置された集光光学系とを有することを特徴とする請求項８または９に記載の照明光学系。
  11. 前記被照射面と光学的に共役な面を形成する投影光学系と組み合わせて用いられ、前記照明瞳は前記投影光学系の開口絞りと光学的に共役な位置であることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の照明光学系。
  12. 所定のパターンを照明するための請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の照明光学系を備え、前記所定のパターンを感光性基板に露光することを特徴とする露光装置。
  13. 請求項１２に記載の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、
    　前記所定のパターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成する現像工程と、
    　前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工する加工工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法。
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