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WO2009125511A1 - 空間光変調ユニット、照明光学系、露光装置、およびデバイス製造方法 - Google Patents

空間光変調ユニット、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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WO2009125511A1
WO2009125511A1 PCT/JP2008/069999 JP2008069999W WO2009125511A1 WO 2009125511 A1 WO2009125511 A1 WO 2009125511A1 JP 2008069999 W JP2008069999 W JP 2008069999W WO 2009125511 A1 WO2009125511 A1 WO 2009125511A1
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WO
WIPO (PCT)
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optical system
spatial light
illumination
optical
elements
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2008/069999
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English (en)
French (fr)
Inventor
田中　裕久
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to JP2010507116A priority patent/JPWO2009125511A1/ja
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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
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    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • 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
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    • G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
    • G02B19/0004—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed
    • G02B19/0019—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed having reflective surfaces only (e.g. louvre systems, systems with multiple planar reflectors)
    • 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
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    • 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
    • G—PHYSICS
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    • 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
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    • G02B27/0938—Using specific optical elements
    • G02B27/0977—Reflective elements
    • G—PHYSICS
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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
    • G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
    • H10P76/2041—

Definitions

  • the present invention relates to a spatial light modulation unit, an illumination optical system, an exposure apparatus, and a device manufacturing method. More specifically, the present invention relates to an illumination optical system suitable for an exposure apparatus for manufacturing devices such as a semiconductor element, an image sensor, 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.
  • an incident light beam is generated using a movable multi-mirror configured by a large number of minute mirror elements that are arranged in an array and whose tilt angle and tilt direction are individually driven and controlled.
  • the cross section of the light beam is converted into a desired shape or a desired size, and thus a desired pupil intensity distribution is realized.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems.
  • an illumination optical system capable of realizing a desired pupil intensity distribution while suppressing the influence of unnecessary light from other than the mirror elements of the spatial light modulator.
  • the purpose is to provide.
  • the present invention also provides an exposure apparatus that can perform good exposure under appropriate illumination conditions using an illumination optical system that realizes a desired pupil intensity distribution while suppressing the influence of unnecessary light. With the goal.
  • a spatial light modulator having a plurality of optical elements that are two-dimensionally arranged and individually controlled;
  • An exit-side optical system that guides light that has passed through the plurality of optical elements of the spatial light modulator;
  • zero-order light that has passed through a surface portion other than the plurality of optical elements and substantially parallel to an array surface on which the plurality of optical elements are arranged is an entrance pupil of the exit-side optical system.
  • a spatial light modulation unit is provided that is configured not to pass through.
  • a spatial light modulation unit of the first form in the illumination optical system that illuminates the illuminated surface based on the light from the light source, A spatial light modulation unit of the first form; Provided is an illumination optical system comprising: a distribution forming optical system that forms a predetermined light intensity distribution in an illumination pupil that is conjugate with the entrance pupil 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 spatial light modulator that modulates light incident from the first optical system and guides the light to the second optical system
  • a plurality of optical elements that are two-dimensionally arranged and individually controlled;
  • the plurality of optical elements in a reference state in which parallel light beams incident on the plurality of optical elements along the optical axis of the first optical system are guided along the optical axis of the second optical system via the plurality of optical elements.
  • the optical surface is inclined about a predetermined axis with respect to the arrangement surface on which the plurality of optical elements are arranged, thereby providing a spatial light modulator.
  • the illumination optical system of the present invention for example, parallel light beams incident on a plurality of optical elements (for example, mirror elements) of the spatial light modulator along the optical axis of the incident side optical system pass through the plurality of optical elements and The optical surfaces of the plurality of optical elements in the reference state guided along the optical axis are inclined about a predetermined axis with respect to the arrangement surface on which the plurality of optical elements are arranged.
  • zero-order light for example, unwanted light such as specular reflection light from other than the mirror element
  • the illumination optical system of the present invention it is possible to realize a desired pupil intensity distribution while suppressing the influence of unnecessary light from other than the mirror elements of the spatial light modulator, for example.
  • the illumination optical system that realizes a desired pupil intensity distribution while suppressing the influence of unnecessary light is favorable under appropriate illumination conditions realized according to the mask pattern characteristics. Exposure can be performed, and as a result, a good device can be manufactured.
  • FIG. 3 is a partial perspective view of the spatial light modulator of FIG. 2. It is a figure which shows roughly the comparative example for demonstrating the disadvantage of a prior art, and the subject of this invention. It is a figure which shows schematically the structure and effect
  • 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 this embodiment includes an illumination optical system IL including a spatial light modulator 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.
  • illumination optical system IL including a spatial light modulator 3, a mask stage MS that supports a mask M, and a projection optical system PL along the optical axis AX of the apparatus.
  • a wafer stage WS that supports the wafer W.
  • light from the light source 1 that supplies illumination light (exposure light) illuminates the mask M 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 has a multipolar illumination (bipolar illumination, quadrupole illumination, etc.) by the action of the spatial light modulator 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 modulator 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 modulator 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 transmitter 2.
  • the configuration and operation of the spatial light modulator 3 will be described later.
  • the beam transmitter 2 guides the incident light beam from the light source 1 to the spatial light modulator 3 while converting it into a light beam having an appropriate size and shape, and changes the position of the light beam incident on the spatial light modulator 3. And a function of actively correcting the angular variation.
  • the zoom optical system 4 condenses the light from the spatial light modulator 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 for explaining the basic configuration and operation of the spatial light modulator according to the present embodiment.
  • the spatial light modulator 3 of the present embodiment is a reflective spatial light modulator having a plurality of mirror elements, and includes a main body 3a and a drive unit 3b.
  • the main body 3a has a plurality of minute mirror elements SE arranged two-dimensionally along the YZ plane and a base (base) BA that supports the plurality of mirror elements SE.
  • the drive unit 3b individually controls and drives the postures of the plurality of mirror elements SE according to a command from the control unit CR.
  • the spatial light modulator 3 emits a first planar reflecting mirror (light that has entered the plurality of mirror elements SE via the reflecting surface of R1 with spatial modulation corresponding to the incident position).
  • the light emitted from the light modulator 3 enters the zoom optical system 4 through the reflecting surface of the second plane reflecting mirror R2.
  • the main body 3a of the spatial light modulator 3 is two-dimensionally shown in FIG.
  • the number of mirror elements SE is much larger than 16.
  • the light ray L1 is applied to the mirror element SEa of the plurality of mirror elements SE.
  • L2 is incident on a mirror element SEb different from the mirror element SEa.
  • the light beam L3 is incident on a mirror element SEc different from the mirror elements SEa and SEb, and 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 modulator 3 is disposed at or near the front focal position of the zoom optical system 4 as a condensing optical system. Therefore, the light reflected by the plurality of mirror elements SEa to SEd of the spatial light modulator 3 and given a predetermined angular distribution has a predetermined light intensity distribution SP1 to SP4 on the rear focal plane 4a of the zoom optical system 4.
  • the zoom optical system 4 converts the angle that the plurality of mirror elements SEa to SEd of the spatial light modulator 3 gives to the emitted light into a position on the surface 4a that is the far field region (Fraunhofer diffraction region). ing.
  • the entrance surface of the fly-eye lens 5 is positioned at the rear focal plane 4a of the zoom optical system 4. 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 3 and the zoom optical system 4.
  • the spatial light modulator 3 is a large number of minute reflective elements regularly and two-dimensionally arranged along one plane with a planar reflective surface as an upper surface.
  • Each mirror element SE is movable, and the inclination of the reflection surface thereof, 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. 3 shows a mirror element SE having a rectangular outer shape, but the outer shape of the mirror element SE is not limited to a rectangular shape.
  • a shape that can be arranged so as to reduce the gap between the mirror elements SE may be used. Further, from the viewpoint of light utilization efficiency, the interval between two adjacent mirror elements SE may be minimized.
  • a spatial light modulator that continuously (or discretely) changes the orientations of the plurality of mirror elements SE arranged two-dimensionally is used.
  • 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 3b 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 at a predetermined angle by each of the plurality of mirror elements SE of the spatial light modulator 3 passes through the zoom optical system 4 to the rear focal position of the fly-eye lens 5 or the illumination pupil near it at a plurality of poles.
  • Shape dipole shape, quadrupole shape, etc.
  • ring-shaped light 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 constitute a distribution forming optical system that forms a predetermined light intensity distribution on the illumination pupil of the illumination optical system IL based on the light beam that has passed through the spatial light modulator 3. Yes. Further, 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 illumination optical system IL of the present embodiment since the spatial light modulator 3 in which the postures of the plurality of mirror elements SE are individually changed is used, the pupil intensity distribution formed by the action of the spatial light modulator 3 can be freely set. And can be changed quickly.
  • the illumination optical system configured by a normal design using a reflective spatial light modulator having a plurality of mirror elements supports not only the specularly reflected light from the mirror elements but also the mirror elements. Regularly reflected light from the surface of the base that reaches the illumination pupil also reaches the illumination pupil. In this case, it becomes difficult to form a desired pupil intensity distribution due to the influence of specularly reflected light (unnecessary light) from other than the mirror elements.
  • inconveniences of the prior art and problems of the present invention will be described with reference to a comparative example of FIG. 4 configured according to a normal design.
  • the first planar reflection is performed along the direction parallel to the optical axis AX in the reference state in which the reflection surfaces of the plurality of mirror elements SE are set parallel to the YZ plane.
  • the light beam incident on the reflecting surface of the mirror R1 is configured to be reflected in the direction parallel to the optical axis AX by the reflecting surface of the second planar reflecting mirror R2 after passing through the spatial light modulator 30.
  • the light beam incident on the reflecting surface of the first planar reflecting mirror R1 along the direction parallel to the optical axis AX passes through the plurality of mirror elements SE and is parallel to the optical axis AX by the reflecting surface of the second planar reflecting mirror R2.
  • the reflecting surfaces of the plurality of mirror elements SE in a reference state hereinafter simply referred to as “reference state” reflected toward a certain direction coincide with the arrangement surface (YZ plane) on which the plurality of mirror elements SE are arranged. Yes.
  • the surface of the base BA that supports the plurality of mirror elements SE is parallel to the array surface of the plurality of mirror elements SE, and as a result, the reflection surface of the plurality of mirror elements SE in the reference state. Parallel. Therefore, not only the specularly reflected light from the mirror element SE but also the specularly reflected light from the surface of the substrate BA passes through the reflecting surface of the second planar reflecting mirror R2 and the zoom optical system 4 (not shown in FIG. 4), and the illumination pupil. (Corresponding to the rear focal plane of the fly-eye lens 5 in FIG. 1).
  • the regular reflection light from the upper surface of the mirror frame similarly reaches the illumination pupil. That is, regular reflection light from a surface portion other than the plurality of mirror elements SE and substantially parallel to the array surface of the plurality of mirror elements SE reaches the illumination pupil as unnecessary light.
  • regular reflection light from a surface portion other than the plurality of mirror elements SE and substantially parallel to the array surface of the plurality of mirror elements SE reaches the illumination pupil as unnecessary light.
  • a plane optically conjugate with the illumination pupil of the rear focal plane of the fly-eye lens 5 is an array plane (YZ plane) of a plurality of mirror elements SE as indicated by a broken line 40 in the figure. ).
  • the angle formed between the conjugate plane 40 of the illumination pupil (shown at a position away from the spatial light modulator 30 for the sake of clarity of the drawing) and the array plane of the plurality of mirror elements SE is the spatial light modulator 30.
  • the reflecting surface of the mirror element near the center coincides with the conjugate surface 40 of the illumination pupil
  • the reflecting surface of the surrounding mirror element is displaced from the conjugate surface 40 in the direction of the emission optical axis AX2, so that a desired It is difficult to form a pupil intensity distribution.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing the configuration and operation of the spatial light modulator according to the first example of the present embodiment.
  • the surface of the substrate BA and the array surface of the plurality of mirror elements SE are set parallel to the YZ plane, as in the comparative example of FIG.
  • the emission optical axis AX2 from the spatial light modulator 3 to the second planar reflecting mirror R2 is set to extend along the X direction.
  • the normal line 41 of the reflecting surfaces of the plurality of mirror elements SE in the reference state has the emission light so that the angle formed between the normal line 41 and the emission optical axis AX2 is equal to the angle formed between the normal line 41 and the incident optical axis AX1. It is inclined with respect to the X axis by half of the angle formed by the axis AX2 and the incident optical axis AX1. In other words, the reflecting surfaces of the plurality of mirror elements SE in the reference state are inclined about the Y axis by half of the angle formed by the exit optical axis AX2 and the incident optical axis AX1 with respect to the array surface of the plurality of mirror elements SE. ing.
  • the spatial light modulator 3 in the reference state in which the reflecting surfaces of the plurality of mirror elements SE are set to be inclined with respect to the YZ plane, along the direction parallel to the incident optical axis AX1.
  • Light rays incident and reflected on the plurality of mirror elements SE enter the second planar reflecting mirror R2 along a direction parallel to the emission optical axis AX2, and then are reflected toward the optical axis AX by the reflection surface.
  • light rays that are incident on a surface portion other than the plurality of mirror elements SE and that are substantially parallel to the array surface of the plurality of mirror elements SE (such as the surface of the base BA) and regularly reflected are shown by arrows 42 in the figure.
  • the rear focal plane of the fly-eye lens 5 does not reach the effective area of the reflecting surface of the second planar reflector R2. Does not reach the illumination pupil.
  • the surface portions other than the plurality of mirror elements SE which are substantially parallel to the arrangement surface of the plurality of mirror elements SE, are located between the plurality of mirror elements SE.
  • a desired pupil intensity distribution can be realized while suppressing the influence of unnecessary light from other than the mirror element SE of the spatial light modulator 3.
  • the emission optical axis AX2 extends along the X direction so as to be orthogonal to the array plane of the plurality of mirror elements SE
  • the conjugate plane 40 of the illumination pupil has the array of the plurality of mirror elements SE. Parallel to the surface.
  • the angle formed by the incident optical axis AX1 and the outgoing optical axis AX2 is set to 40 degrees based on the configuration of the first example. That is, the angle formed between the normal 41 and the exit optical axis AX2 and the angle formed between the normal 41 and the incident optical axis AX1 are both set to 20 degrees. Accordingly, the reflection surfaces of the plurality of mirror elements SE in the reference state are inclined by 20 degrees around the Y axis with respect to the arrangement surface of the plurality of mirror elements SE.
  • the angle formed by the incident optical axis AX1 and the outgoing optical axis AX2 is set to 30 degrees based on the configuration of the first example. That is, the angle formed between the normal 41 and the exit optical axis AX2 and the angle formed between the normal 41 and the incident optical axis AX1 are both set to 15 degrees. Accordingly, the reflection surfaces of the plurality of mirror elements SE in the reference state are inclined by 15 degrees around the Y axis with respect to the arrangement surface of the plurality of mirror elements SE.
  • FIG. 8 is a diagram schematically showing the configuration and operation of the spatial light modulator according to the second example of the present embodiment.
  • the incident optical axis AX1 from the first planar reflecting mirror R1 to the spatial light modulator 3 and the second plane from the spatial light modulator 3 are the same as in the comparative example of FIG.
  • the exit optical axis AX2 reaching the reflecting mirror R2 is set symmetrically with respect to the X axis so as to form the same angle with respect to the X axis.
  • the surface of the base BA and the arrangement surface of the plurality of mirror elements SE are set to be inclined with respect to the YZ plane.
  • the normal 41 of the reflecting surface of the plurality of mirror elements SE in the reference state is in the X direction so that the angle formed between the normal 41 and the exit optical axis AX2 is equal to the angle formed between the normal 41 and the incident optical axis AX1.
  • the reflecting surfaces of the plurality of mirror elements SE in the reference state are parallel to the YZ plane, and have an angle formed by the emission optical axis AX2 and the incident optical axis AX1 with respect to the arrangement surface of the plurality of mirror elements SE. It is inclined about the Y axis by half.
  • the spatial light modulator 3 in the reference state in which the reflecting surfaces of the plurality of mirror elements SE are set in parallel to the YZ plane, a plurality of the light elements along the direction parallel to the incident optical axis AX1.
  • the light beam incident and reflected on the mirror element SE is incident on the second planar reflecting mirror R2 along a direction parallel to the emission optical axis AX2, and is then reflected by the reflection surface toward the optical axis AX.
  • light rays that are incident on a surface portion other than the plurality of mirror elements SE and that are substantially parallel to the array surface of the plurality of mirror elements SE (such as the surface of the base BA) and regularly reflected are shown by arrows 42 in the figure.
  • the emission optical axis AX2 extends along the direction orthogonal to the array plane of the plurality of mirror elements SE, and thus the conjugate plane 40 of the illumination pupil has a plurality of Parallel to the array surface of the mirror elements SE.
  • the reflecting surfaces of the plurality of mirror elements SE substantially coincide with the conjugate surface 40 not only in the vicinity of the center but also in the whole, and it becomes easy to form a desired pupil intensity distribution.
  • the angle formed by the incident optical axis AX1 and the outgoing optical axis AX2 is set to 60 degrees based on the configuration of the second example. That is, the angle formed between the normal 41 and the exit optical axis AX2 and the angle formed between the normal 41 and the incident optical axis AX1 are both set to 30 degrees. Accordingly, the reflection surfaces of the plurality of mirror elements SE in the reference state are inclined by 30 degrees around the Y axis with respect to the arrangement surface of the plurality of mirror elements SE.
  • the angle formed by the incident optical axis AX1 and the outgoing optical axis AX2 is set to 40 degrees based on the configuration of the second example. That is, the angle formed between the normal 41 and the exit optical axis AX2 and the angle formed between the normal 41 and the incident optical axis AX1 are both set to 20 degrees. Accordingly, the reflection surfaces of the plurality of mirror elements SE in the reference state are inclined by 20 degrees around the Y axis with respect to the arrangement surface of the plurality of mirror elements SE.
  • the two numerical examples based on the configuration of the first embodiment and the two numerical examples based on the configuration of the second embodiment are illustrated, but the first embodiment is not limited thereto.
  • Various forms are possible for the numerical example based on the configuration of the example and the numerical example based on the configuration of the second example.
  • the first embodiment and the second embodiment are illustrated as specific configuration examples of the spatial light modulator according to the present invention.
  • the present invention is not limited to this, and the space according to the present invention.
  • Various forms of the specific configuration of the optical modulator are possible.
  • the second plane reflecting mirror R2 is a single unit, or the second plane reflecting mirror R2 and the zoom optical system 4 cooperate to pass through the plurality of mirror elements SE of the spatial light modulator 3.
  • an emission side optical system that guides light is configured, and the emission side optical system and the spatial light modulator 3 constitute a spatial light modulation unit.
  • the first planar reflecting mirror R1 is a single unit, or the optical system in the beam transmitting unit 2 and the first planar reflecting mirror R1 cooperate to transmit light to the plurality of mirror elements SE of the spatial light modulator 3.
  • an incident-side optical system that leads is formed, and the incident-side optical system, the exit-side optical system, and the spatial light modulator 3 constitute a spatial light modulation unit.
  • the surface portion other than the plurality of mirror elements SE of the spatial light modulator 3 passes through a surface portion substantially parallel to the array surface of the plurality of mirror elements SE.
  • the zero-order light is configured not to pass through the entrance pupil of the exit side optical system optically conjugate with the illumination pupil of the illumination optical system IL, and thus not reach the illumination pupil.
  • the exit side optical system is composed only of a deflecting member such as a plane reflecting mirror or a prism
  • the exit side optical system does not have an academic entrance pupil.
  • the fact that the secondary light does not pass through the entrance pupil of the exit side optical system means that the 0 order light is directed to the outside of the entrance pupil defined by the subsequent optical system including the exit side optical system or the conjugate image of the entrance pupil. Can be pointed to.
  • the emitted light It is desirable that the apparent outer shape of the reflection surface of the mirror element SE viewed from the illumination pupil side along the axis AX2 is a square.
  • the dimension of the rectangular reflecting surface of the mirror element SE in the Z direction (strictly, the direction in which the cross section of the reflecting surface of the mirror element SE extends in the XZ plane).
  • the dimension of the rectangular reflecting surface of the mirror element SE in the Z direction (strictly, the direction in which the cross section of the reflecting surface of the mirror element SE extends in the XZ plane).
  • the dimension of the rectangular reflecting surface of the mirror element SE in the Z direction (strictly, the direction in which the cross section of the reflecting surface of the mirror element SE extends in the XZ plane).
  • the front optical axis AX of the incident-side optical system extending from the first flat reflector R1 to the front side (light source side), and the emission side extending from the second flat reflector R2 to the rear side (mask side).
  • the rear optical axis AX of the optical system extends along one straight line.
  • the front optical axis AX and the rear optical axis AX are set to coincide with each other or parallel to each other with the spatial light modulator 3 interposed therebetween, and the optical paths are coaxial (or parallel) upstream and downstream of the spatial light modulator 3.
  • the light from the beam transmission unit 2 is deflected and guided to the spatial light modulator 3 and the light from the spatial light modulator 3 is deflected and guided to the zoom optical system 4.
  • the first planar reflecting mirror R1 and the second planar reflecting mirror R2 are used, respectively.
  • one or a plurality of prisms having a required cross-sectional shape can be used as the first deflection member and the second deflection member.
  • the 0th-order light that has passed through the surface portion of the spatial light modulator 3 other than the plurality of mirror elements SE and substantially parallel to the array surface of the plurality of mirror elements SE. (Specularly reflected light) is configured not to be incident on the incident side optical system (beam transmitting unit 2). As a result, it is possible to prevent an adverse effect caused by the zero-order light from the spatial light modulator 3 being returned to the light source.
  • the spatial light modulator having a plurality of optical elements that are two-dimensionally arranged and individually controlled the direction (angle: inclination) of the 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 measured by the pupil luminance distribution measuring device, and the spatial light modulator is controlled according to the measurement result. May be.
  • 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. 11 is a flowchart showing a manufacturing process of a semiconductor device.
  • 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. 12 is a flowchart showing a manufacturing process of a liquid crystal device such as a liquid crystal display element. As shown in FIG. 12, in the liquid crystal device manufacturing process, a pattern formation process (step S50), a color filter formation process (step S52), a cell assembly process (step S54), and a module assembly process (step S56) are sequentially performed.
  • a pattern formation process step S50
  • a color filter formation process step S52
  • step S54 cell assembly process
  • step S56 module assembly process
  • 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.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Microscoopes, Condenser (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)

Abstract

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であって、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を具備する照明光学系において、前記空間光変調器の、前記複数の光学要素以外からの正反射光が前記照明瞳に達することにより、所望の瞳強度分布を形成することが困難になるという問題を、以下の構成により回避する。 すなわち、前記複数の光学要素へ光を導く入射側光学系と、前記複数の光学要素を経た光を導く射出側光学系とを、第１偏向部材及び第２偏向部材をそれぞれ用いて構成し、前記正反射光が前記第２偏向部材の反射面の外へ向かうようにする。

Description

空間光変調ユニット、照明光学系、露光装置、およびデバイス製造方法
　本発明は、空間光変調ユニット、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に好適な照明光学系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有する空間光変調器を用いているので、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、ミラー要素からの正反射光だけでなく、例えばミラー要素を支持する基盤の表面などからの正反射光も照明瞳に達することがある。この場合、ミラー要素以外からの正反射光（一般には不要光）の影響により、所望の瞳強度分布を形成することが困難になる。
　本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、例えば空間光変調器のミラー要素以外からの不要光の影響を抑えて、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、不要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、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、
　前記空間光変調器の前記複数の光学要素を経た光を導く射出側光学系とを備え、
　前記射出側光学系は、前記複数の光学要素以外の面部分であって前記複数の光学要素の配列される配列面とほぼ平行な面部分を経た０次光が前記射出側光学系の入射瞳を通過しないように構成されていることを特徴とする空間光変調ユニットを提供する。
　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形態の空間光変調ユニットと、
　前記空間光変調器を介した光束に基づいて、前記入射瞳と共役な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。
　本発明の第５形態では、第１光学系から入射した光を変調して第２光学系へ導く空間光変調器であって、
　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し、
　前記第１光学系の光軸に沿って前記複数の光学要素に入射した平行光束が前記複数の光学要素を経て前記第２光学系の光軸に沿って導かれる基準状態における前記複数の光学要素の光学面は、前記複数の光学要素の配列される配列面に対して所定の軸線廻りに傾いていることを特徴とする空間光変調器を提供する。
　本発明の照明光学系では、例えば入射側光学系の光軸に沿って空間光変調器の複数の光学要素（例えばミラー要素）に入射した平行光束が複数の光学要素を経て射出側光学系の光軸に沿って導かれる基準状態における複数の光学要素の光学面が、複数の光学要素の配列される配列面に対して所定の軸線廻りに傾いている。その結果、複数の光学要素以外の面部分であって複数の光学要素の配列される配列面とほぼ平行な面部分を経た０次光（例えばミラー要素以外からの正反射光のような不要光）は、射出側光学系の入射瞳を通過することなく、ひいては照明光学系の照明瞳に達しない。
　こうして、本発明の照明光学系では、例えば空間光変調器のミラー要素以外からの不要光の影響を抑えて、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、不要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、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、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。 本実施形態にかかる空間光変調器の基本的な構成および作用を概略的に示す図である。 図２の空間光変調器の部分斜視図である。 従来技術の不都合および本発明の課題を説明するための比較例を概略的に示す図である。 本実施形態の第１実施例にかかる空間光変調器の構成および作用を概略的に示す図である。 第１実施例にしたがう数値実施例を概略的に示す図である。 第１実施例にしたがう別の数値実施例を概略的に示す図である。 本実施形態の第２実施例にかかる空間光変調器の構成および作用を概略的に示す図である。 第２実施例にしたがう数値実施例を概略的に示す図である。 第２実施例にしたがう別の数値実施例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。
符号の説明
１　光源
２　ビーム送光部
３　空間光変調器
３ａ　空間光変調器の本体
３ｂ　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、空間光変調器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（露光光）を供給する光源１からの光が、照明光学系ＩＬを介してマスク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、空間光変調器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、空間光変調器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。
　空間光変調器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。空間光変調器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器３へ導くとともに、空間光変調器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、空間光変調器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。
　図２は、本実施形態にかかる空間光変調器の基本的な構成および作用を説明する図である。図２を参照すると、本実施形態の空間光変調器３は、複数のミラー要素を有する反射型の空間光変調器であって、本体３ａと、駆動部３ｂとを備えている。本体３ａは、ＹＺ平面に沿って二次元的に配列された複数の微小なミラー要素ＳＥと、複数のミラー要素ＳＥを支持する基盤（ベース）ＢＡとを有する。駆動部３ｂは、制御部ＣＲからの指令にしたがって、複数のミラー要素ＳＥの姿勢を個別に制御駆動する。
　空間光変調器３は、第１平面反射鏡（Ｒ１の反射面を経て複数のミラー要素ＳＥに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３から射出された光は、第２平面反射鏡Ｒ２の反射面を経てズーム光学系４に入射する。空間光変調器３の本体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３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第１平面反射鏡Ｒ１の反射面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。
　空間光変調器３は、集光光学系としてのズーム光学系４の前側焦点位置またはその近傍に配置されている。したがって、空間光変調器３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３の複数のミラー要素ＳＥａ～ＳＥｄが射出光に与える角度を、その遠視野領域（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。
　図１を参照すると、ズーム光学系４の後側焦点面４ａの位置には、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３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３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３ｂ（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。
　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には外形が矩形状のミラー要素ＳＥを示しているが、ミラー要素ＳＥの外形形状は矩形状に限定されない。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３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３では、制御部ＣＲからの制御信号に応じて作動する駆動部３ｂ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３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、空間光変調器３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。本実施形態の照明光学系ＩＬ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３を用いているので、空間光変調器３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、前述したように、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通常の設計により構成された照明光学系では、ミラー要素からの正反射光だけでなく、ミラー要素を支持する基盤の表面などからの正反射光も照明瞳に達する。この場合、ミラー要素以外からの正反射光（不要光）の影響により、所望の瞳強度分布を形成することが困難になる。以下、通常の設計にしたがって構成された図４の比較例を参照して、従来技術の不都合および本発明の課題を説明する。
　図４に示す比較例にかかる空間光変調器３０では、複数のミラー要素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第１平面反射鏡Ｒ１の反射面へ入射した光線が、空間光変調器３０を経た後に、第２平面反射鏡Ｒ２の反射面により光軸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。換言すれば、光軸ＡＸと平行な方向に沿って第１平面反射鏡Ｒ１の反射面へ入射した光線が複数のミラー要素ＳＥを経て第２平面反射鏡Ｒ２の反射面により光軸ＡＸと平行な方向に向かって反射される基準状態（以下、単に「基準状態」という）における複数のミラー要素ＳＥの反射面は、複数のミラー要素ＳＥの配列される配列面（ＹＺ平面）と一致している。
　また、図４に示す比較例では、複数のミラー要素ＳＥを支持する基盤ＢＡの表面は、複数のミラー要素ＳＥの配列面と平行であり、ひいては基準状態における複数のミラー要素ＳＥの反射面と平行である。したがって、ミラー要素ＳＥからの正反射光だけでなく、基盤ＢＡの表面からの正反射光も、第２平面反射鏡Ｒ２の反射面およびズーム光学系４（図４では不図示）を経て照明瞳（図１のフライアイレンズ５の後側焦点面に対応）に達する。また、ミラー要素ＳＥの間にミラー枠が設けられたタイプの空間光変調器３０では、ミラー枠の上面からの正反射光も同様に照明瞳に達する。すなわち、複数のミラー要素ＳＥ以外の面部分であって複数のミラー要素ＳＥの配列面とほぼ平行な面部分からの正反射光が、不要光として照明瞳に達してしまう。その結果、図４に示す比較例では、ミラー要素ＳＥ以外からの不要光の影響により、所望の瞳強度分布を形成することが困難である。
　さらに、図４に示す比較例では、フライアイレンズ５の後側焦点面の照明瞳と光学的に共役な面が、図中破線４０で示すように複数のミラー要素ＳＥの配列面（ＹＺ平面）に対して傾いてしまう。ここで、照明瞳の共役面４０（図面の明瞭化のために空間光変調器３０から離れた位置に示している）が複数のミラー要素ＳＥの配列面となす角度は、空間光変調器３０から第２平面反射鏡Ｒ２へ至る射出光軸ＡＸ２と基準状態における複数のミラー要素ＳＥの反射面の法線（Ｘ方向に沿って延びる線分）４１とがなす角度、ひいては第１平面反射鏡Ｒ１から空間光変調器３０へ至る入射光軸ＡＸ１と法線４１とがなす角度と等しい。その結果、例えば中央付近のミラー要素の反射面を照明瞳の共役面４０に一致させても、周辺のミラー要素の反射面が共役面４０から射出光軸ＡＸ２方向に位置ずれするため、所望の瞳強度分布を形成することが困難である。
　図５は、本実施形態の第１実施例にかかる空間光変調器の構成および作用を概略的に示す図である。第１実施例にかかる空間光変調器３では、図４の比較例と同様に、基盤ＢＡの表面および複数のミラー要素ＳＥの配列面がＹＺ平面と平行に設定されている。しかしながら、第１実施例では、図４の比較例とは異なり、空間光変調器３から第２平面反射鏡Ｒ２へ至る射出光軸ＡＸ２がＸ方向に沿って延びるように設定されている。そのため、基準状態における複数のミラー要素ＳＥの反射面の法線４１は、法線４１と射出光軸ＡＸ２となす角度が法線４１と入射光軸ＡＸ１となす角度と等しくなるように、射出光軸ＡＸ２と入射光軸ＡＸ１とがなす角度の半分だけＸ軸に対して傾いている。換言すれば、基準状態における複数のミラー要素ＳＥの反射面は、複数のミラー要素ＳＥの配列面に対して、射出光軸ＡＸ２と入射光軸ＡＸ１とがなす角度の半分だけＹ軸廻りに傾いている。
　その結果、第１実施例にかかる空間光変調器３では、複数のミラー要素ＳＥの反射面がＹＺ平面に対して傾いて設定された基準状態において、入射光軸ＡＸ１と平行な方向に沿って複数のミラー要素ＳＥへ入射して反射された光線は、射出光軸ＡＸ２と平行な方向に沿って第２平面反射鏡Ｒ２に入射した後、その反射面により光軸ＡＸに向かって反射される。一方、複数のミラー要素ＳＥ以外の面部分であって複数のミラー要素ＳＥの配列面とほぼ平行な面部分（基盤ＢＡの表面など）へ入射して正反射された光線は、図中矢印４２で示す方向（射出光軸ＡＸ２に関して入射光軸ＡＸ１と対称な方向）へ導かれるため、第２平面反射鏡Ｒ２の反射面の有効領域に達することなく、ひいてはフライアイレンズ５の後側焦点面の照明瞳に達しない。ここで、複数のミラー要素ＳＥ以外の面部分であって複数のミラー要素ＳＥの配列面とほぼ平行な面部分は、複数のミラー要素ＳＥの間に位置する。
　こうして、第１実施例では、空間光変調器３のミラー要素ＳＥ以外からの不要光の影響を抑えて、所望の瞳強度分布を実現することができる。また、第１実施例では、射出光軸ＡＸ２が複数のミラー要素ＳＥの配列面と直交するようにＸ方向に沿って延びているので、照明瞳の共役面４０が複数のミラー要素ＳＥの配列面と平行になる。その結果、中央付近だけでなく全体に亘って複数のミラー要素ＳＥの反射面を共役面４０とほぼ一致させることができ、ひいては所望の瞳強度分布を形成することが容易になる。
　図６に示す数値実施例では、第１実施例の構成に基づいて、入射光軸ＡＸ１と射出光軸ＡＸ２とのなす角度が４０度に設定されている。すなわち、法線４１と射出光軸ＡＸ２となす角度および法線４１と入射光軸ＡＸ１となす角度がともに２０度に設定されている。したがって、基準状態における複数のミラー要素ＳＥの反射面は、複数のミラー要素ＳＥの配列面に対してＹ軸廻りに２０度だけ傾いている。
　図７に示す別の数値実施例では、第１実施例の構成に基づいて、入射光軸ＡＸ１と射出光軸ＡＸ２とのなす角度が３０度に設定されている。すなわち、法線４１と射出光軸ＡＸ２となす角度および法線４１と入射光軸ＡＸ１となす角度がともに１５度に設定されている。したがって、基準状態における複数のミラー要素ＳＥの反射面は、複数のミラー要素ＳＥの配列面に対してＹ軸廻りに１５度だけ傾いている。
　図８は、本実施形態の第２実施例にかかる空間光変調器の構成および作用を概略的に示す図である。第２実施例にかかる空間光変調器３では、図４の比較例と同様に、第１平面反射鏡Ｒ１から空間光変調器３へ至る入射光軸ＡＸ１と空間光変調器３から第２平面反射鏡Ｒ２へ至る射出光軸ＡＸ２とが、Ｘ軸に対して同じ角度をなすようにＸ軸に関して対称に設定されている。しかしながら、第２実施例では、図４の比較例とは異なり、基盤ＢＡの表面および複数のミラー要素ＳＥの配列面が、ＹＺ平面に対して傾いて設定されている。そのため、基準状態における複数のミラー要素ＳＥの反射面の法線４１は、法線４１と射出光軸ＡＸ２となす角度が法線４１と入射光軸ＡＸ１となす角度と等しくなるようにＸ方向に沿って延びている。換言すれば、基準状態における複数のミラー要素ＳＥの反射面は、ＹＺ平面に平行であり、複数のミラー要素ＳＥの配列面に対して、射出光軸ＡＸ２と入射光軸ＡＸ１とがなす角度の半分だけＹ軸廻りに傾いている。
　その結果、第２実施例にかかる空間光変調器３では、複数のミラー要素ＳＥの反射面がＹＺ平面と平行に設定された基準状態において、入射光軸ＡＸ１と平行な方向に沿って複数のミラー要素ＳＥへ入射して反射された光線は、射出光軸ＡＸ２と平行な方向に沿って第２平面反射鏡Ｒ２に入射した後、その反射面により光軸ＡＸに向かって反射される。一方、複数のミラー要素ＳＥ以外の面部分であって複数のミラー要素ＳＥの配列面とほぼ平行な面部分（基盤ＢＡの表面など）へ入射して正反射された光線は、図中矢印４２で示す方向（射出光軸ＡＸ２に関して入射光軸ＡＸ１と対称な方向）へ導かれるため、第２平面反射鏡Ｒ２の反射面の有効領域に達することなく、ひいてはフライアイレンズ５の後側焦点面の照明瞳に達しない。
　こうして、第２実施例においても第１実施例と同様に、空間光変調器３のミラー要素ＳＥ以外からの不要光の影響を抑えて、所望の瞳強度分布を実現することができる。また、第２実施例においても第１実施例と同様に、射出光軸ＡＸ２が複数のミラー要素ＳＥの配列面と直交する方向に沿って延びているので、照明瞳の共役面４０が複数のミラー要素ＳＥの配列面と平行になる。その結果、中央付近だけでなく全体に亘って複数のミラー要素ＳＥの反射面を共役面４０とほぼ一致させることができ、ひいては所望の瞳強度分布を形成することが容易になる。
　図９に示す数値実施例では、第２実施例の構成に基づいて、入射光軸ＡＸ１と射出光軸ＡＸ２とのなす角度が６０度に設定されている。すなわち、法線４１と射出光軸ＡＸ２となす角度および法線４１と入射光軸ＡＸ１となす角度がともに３０度に設定されている。したがって、基準状態における複数のミラー要素ＳＥの反射面は、複数のミラー要素ＳＥの配列面に対してＹ軸廻りに３０度だけ傾いている。
　図１０に示す別の数値実施例では、第２実施例の構成に基づいて、入射光軸ＡＸ１と射出光軸ＡＸ２とのなす角度が４０度に設定されている。すなわち、法線４１と射出光軸ＡＸ２となす角度および法線４１と入射光軸ＡＸ１となす角度がともに２０度に設定されている。したがって、基準状態における複数のミラー要素ＳＥの反射面は、複数のミラー要素ＳＥの配列面に対してＹ軸廻りに２０度だけ傾いている。
　なお、上述の説明では、第１実施例の構成に基づく２つの数値実施例および第２実施例の構成に基づく２つの数値実施例を例示したが、これに限定されることなく、第１実施例の構成に基づく数値実施例および第２実施例の構成に基づく数値実施例について様々な形態が可能である。また、上述の説明では、本発明にかかる空間光変調器の具体的な構成例として、第１実施例および第２実施例を例示したが、これに限定されることなく、本発明にかかる空間光変調器の具体的な構成について様々な形態が可能である。
　ところで、上述の実施形態では、第２平面反射鏡Ｒ２が単体で、あるいは第２平面反射鏡Ｒ２とズーム光学系４とが協働して、空間光変調器３の複数のミラー要素ＳＥを経た光を導く射出側光学系を構成し、この射出側光学系と空間光変調器３とが空間光変調ユニットを構成していると考えることができる。また、第１平面反射鏡Ｒ１が単体で、あるいはビーム送光部２中の光学系と第１平面反射鏡Ｒ１とが協働して、空間光変調器３の複数のミラー要素ＳＥへ光を導く入射側光学系を構成し、この入射側光学系と射出側光学系と空間光変調器３とが空間光変調ユニットを構成していると考えることもできる。
　いずれの場合も、上述の実施形態における空間光変調ユニットでは、空間光変調器３の複数のミラー要素ＳＥ以外の面部分であって複数のミラー要素ＳＥの配列面とほぼ平行な面部分を経た０次光（正反射光）が、照明光学系ＩＬの照明瞳と光学的に共役な射出側光学系の入射瞳を通過しないように、ひいては照明瞳に達しないように構成されている。ちなみに、射出側光学系が平面反射鏡やプリズムのような偏向部材だけにより構成されていると考えられるとき、射出側光学系は学術上の入射瞳を持たないことになるが、この場合、０次光が射出側光学系の入射瞳を通過しないということは、当該射出側光学系を含む後続の光学系で定義される入射瞳または当該入射瞳の共役像の外側に０次光が向かうことを指すことができる。
　なお、上述の実施形態では、ミラー要素ＳＥの反射面からの回折光による照明瞳での回折ボケの幅を矩形状の反射面の一辺方向と他辺方向とで対称にするために、射出光軸ＡＸ２に沿って照明瞳側から見込むミラー要素ＳＥの反射面の見かけの外形形状が正方形になるように構成することが望ましい。そのためには、例えば図５および図８の各実施例において、ミラー要素ＳＥの矩形状の反射面のＺ方向（厳密にはＸＺ平面においてミラー要素ＳＥの反射面の断面が細長く延びる方向）の寸法を、Ｙ方向の寸法よりも大きい所要の寸法に設定する必要がある。
　また、上述の実施形態では、第１平面反射鏡Ｒ１から前側（光源側）へ延びる入射側光学系の前側光軸ＡＸと、第２平面反射鏡Ｒ２から後側（マスク側）へ延びる射出側光学系の後側光軸ＡＸとが１つの直線に沿って延びている。このように、空間光変調器３を挟んで前側光軸ＡＸと後側光軸ＡＸとを互いに一致または互いに平行に設定し、空間光変調器３の上流と下流とで光路を同軸（または平行）にすることにより、例えば瞳強度分布の形成のために回折光学素子を用いる従来の照明光学装置と光学系を共用することができる。
　また、上述の実施形態では、ビーム送光部２からの光を偏向して空間光変調器３へ導く第１偏向部材および空間光変調器３からの光を偏向してズーム光学系４へ導く第２偏向部材として、第１平面反射鏡Ｒ１および第２平面反射鏡Ｒ２をそれぞれ用いている。しかしながら、これに限定されることなく、第１偏向部材および第２偏向部材として、所要の断面形状を有する１つまたは複数のプリズムなどを用いることができる。
　また、上述の実施形態における空間光変調ユニットでは、空間光変調器３の複数のミラー要素ＳＥ以外の面部分であって複数のミラー要素ＳＥの配列面とほぼ平行な面部分を経た０次光（正反射光）が、入射側光学系（ビーム送光部２）に入射しないように構成されている。これにより、空間光変調器３での０次光が光源に戻されることによる悪影響を防止することができる。
　なお、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、空間光変調器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１１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１１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１２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１２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 (28)

  1. 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、
    　前記空間光変調器の前記複数の光学要素を経た光を導く射出側光学系とを備え、
    　前記射出側光学系は、前記複数の光学要素以外の面部分であって前記複数の光学要素の配列される配列面とほぼ平行な面部分を経た０次光が前記射出側光学系の入射瞳を通過しないように構成されていることを特徴とする空間光変調ユニット。
  2. 前記空間光変調器の前記複数の光学要素へ光を導く入射側光学系を備えていることを特徴とする請求項１に記載の空間光変調ユニット。
  3. 前記入射側光学系の光軸に沿って前記複数の光学要素に入射した平行光束が前記複数の光学要素を経て前記射出側光学系の光軸に沿って導かれる基準状態における前記複数の光学要素の光学面は、前記配列面に対して所定の軸線廻りに傾いていることを特徴とする請求項２に記載の空間光変調ユニット。
  4. 前記複数の光学要素の光学面は、前記所定の軸線と直交する方向の寸法が前記所定の軸線と平行な方向の寸法よりも大きい外形形状を有することを特徴とする請求項３に記載の空間光変調ユニット。
  5. 前記入射側光学系は前記空間光変調器側に配置された第１偏向部材を有し、前記射出側光学系は前記空間光変調器側に配置された第２偏向部材を有することを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の空間光変調ユニット。
  6. 前記第１偏向部材から前側へ延びる前記入射側光学系の光軸と前記第２偏向部材から後側へ延びる前記射出側光学系の光軸とは互いに一致または互いに平行であることを特徴とする請求項５に記載の空間光変調ユニット。
  7. 前記第２偏向部材は反射面を備え、
    　前記複数の光学要素以外の面部分であって前記複数の光学要素の配列される前記配列面とほぼ平行な面部分を経た前記０次光は前記第２偏向部材の前記反射面の外へ向かうことを特徴とする請求項５または６に記載の空間光変調ユニット。
  8. 前記入射側光学系は、前記複数の光学要素以外の面部分であって前記複数の光学要素の配列される配列面とほぼ平行な面部分を経た０次光が前記入射側光学系を通過しないように構成されていることを特徴とする請求項２乃至７のいずれか１項に記載の空間光変調ユニット。
  9. 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８のいずれか１項に記載の空間光変調ユニット。
  10. 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９に記載の空間光変調ユニット。
  11. 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、前記入射瞳と共役な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１０のいずれか１項に記載の空間光変調ユニット。
  12. 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１１に記載の空間光変調ユニット。
  13. 前記複数の光学要素以外の面部分であって前記複数の光学要素の配列される前記配列面とほぼ平行な面部分は、前記複数の光学要素の間に位置することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の空間光変調ユニット。
  14. 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１３のいずれか１項に記載の空間光変調ユニットと、
    　前記空間光変調器を介した光束に基づいて、前記入射瞳と共役な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。
  15. 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前記空間光変調ユニット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１４に記載の照明光学系。
  16. 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１４または１５に記載の照明光学系。
  17. 所定のパターンを照明するための請求項１４乃至１６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。
  18. 請求項１７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。
  19. 第１光学系から入射した光を変調して第２光学系へ導く空間光変調器であって、
    　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し、
    　前記第１光学系の光軸に沿って前記複数の光学要素に入射した平行光束が前記複数の光学要素を経て前記第２光学系の光軸に沿って導かれる基準状態における前記複数の光学要素の光学面は、前記複数の光学要素の配列される配列面に対して所定の軸線廻りに傾いていることを特徴とする空間光変調器。
  20. 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１９に記載の空間光変調器。
  21. 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２０に記載の空間光変調器。
  22. 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１９乃至２１のいずれか１項に記載の空間光変調器。
  23. 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２２に記載の空間光変調器。
  24. 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１９乃至２３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。
  25. 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前記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２４に記載の照明光学系。
  26. 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２４または２５に記載の照明光学系。
  27. 所定のパターンを照明するための請求項２４乃至２６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。
  28. 請求項２７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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