JP2009117561A - 照明装置、該照明装置に用いられる空間光変調ユニット、露光装置、及びデバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 照明瞳面に形成する瞳輝度分布の制御性を向上させる
【解決手段】 光源部（１）からの光に基づいて照明瞳面（５ｂ）に所定の光強度分布を形成し、被照射面をケーラー照明する照明装置は、二次元的に配列された複数の反射面（ＳＥ１）を備え、複数の反射面の姿勢がそれぞれ独立に制御可能な空間光変調器と；この空間光変調器の前記複数の反射面を経由することによって角度分布が与えられた光を集光して、前記照明瞳面に所定の光強度分布を形成する集光光学系（４）とを備え、反射面の大きさをＤ、反射面の曲率半径をｒ、光源部（１）からの光の波長をλとするとき、
０．８ ≦ Ｄ² ／（ｒ*λ） ≦ ５
を満足する。
【選択図】図５

Description

本発明は、照明装置、この照明装置に用いられる空間光変調ユニット、露光装置、及びデバイスの製造方法に関する。

従来、露光装置において変形照明用の瞳輝度分布（例えば二極、四極等）を形成する空間変調器として、反射型の空間光変調器が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、複数の反射面の姿勢を個別に制御して反射する光に所望の角度分布を与え、集光光学系によりその角度分布を位置の分布に変更している。
特開２００２−３５３１０５号公報

特許文献１に記載されるような空間光変調器において、複数の反射面の形状が理想的な平面から逸脱すると、照明瞳面に形成する瞳輝度分布を所望の分布に制御することが困難となる。

本発明の一実施形態は、照明瞳面に形成する瞳輝度分布の制御性を向上させることを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明の１つの実施態様にかかる照明装置は、光源部からの光に基づいて照明瞳面に所定の光強度分布を形成し、該所定の光強度分布を光源として被照射面をケーラー照明する照明装置であって、
二次元的に配列された複数の反射面を備え、該複数の反射面の姿勢がそれぞれ独立に制御可能な空間光変調器と、
該空間光変調器の前記複数の反射面を経由することによって角度分布が与えられた光を集光して、前記照明瞳面に所定の光強度分布を形成する集光光学系とを備え、
０．８ ≦ Ｄ² ／（ｒ*λ） ≦ ５
を満足することを特徴とする。
但し、
Ｄ：前記空間光変調器の前記反射面の大きさ、
ｒ：前記空間光変調器の前記反射面の曲率半径、
λ：前記空間光変調器に入射する光の波長、
である。

また、本発明の１つの実施態様にかかる露光装置は、所定のパターンを照明するための上述の照明装置を備え、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。

また、本発明の１つの実施態様にかかるデバイス製造方法は、上述の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、
前記パターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記パターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成する現像工程と、
前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工する加工工程とを含むことを特徴とする。

また、本発明の１つの実施態様にかかる空間光変調器は、光源部からの光に基づいて照明瞳面に所定の光強度分布を形成し、該所定の光強度分布を光源として被照射面をケーラー照明する照明装置に用いられる空間光変調器であって、
二次元的に配列されて、それぞれの姿勢が独立に制御可能な複数の反射面を備え、
前記空間光変調器と前記照明瞳面との間の光路中に配置される集光光学系に向けて、前記複数の反射面を経由した角度分布を有する光を入力し、
０．８ ≦ Ｄ² ／（ｒ*λ） ≦ ５
を満足することを特徴とする。
但し、
Ｄ：前記空間光変調器の前記反射面の大きさ、
ｒ：前記空間光変調器の前記反射面の曲率半径、
λ：前記空間光変調器に入射する光の波長、
である。

本発明の一実施態様によれば、空間光変調器の反射面での回折による影響と、当該反射面の形状誤差に起因する影響との双方が小さくなるように、反射面の大きさや形状を設定できるため、照明瞳面に形成する瞳輝度分布の制御性が向上する。

本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。図１において、感光性基板であるウェハＷの法線方向に沿ってＺ軸を、ウェハＷの面内において図１の紙面に平行な方向にＹ軸を、ウェハＷの面内において図１の紙面に垂直な方向にＸ軸をそれぞれ設定している。

図１を参照すると、本実施形態の露光装置ＥＡは、装置の光軸Ａｘに沿って、光源１と、空間光変調ユニット３を備える照明装置ＩＬと、マスクＭを支持するマスクステージＭＳと、投影光学系ＰＬと、ウェハＷを支持するウェハステージＷＳとを備える。露光装置ＥＡは、光源１からの光に基づいて照明装置ＩＬを用いてマスクＭを照明し、投影光学系ＰＬを用いてマスクＭのパターンが形成された面（第１面）の像を、ウェハＷ上の面（第２面）に投影する。また、光源１から供給される光によってマスクＭのパターンが形成された面（第１面）を照明する照明装置ＩＬは、空間光変調ユニット３によって例えば二極、四極等の変形照明を行う。

照明装置ＩＬは、光軸Ａｘに沿って、偏光制御部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とを備える。

空間光変調ユニット３は、偏光制御部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）に所望の瞳輝度分布（瞳強度分布）を形成する。なお、偏光制御部２は例えば米国特許公開第２００６／００５５８３４Ａ１号公報に開示されている。

フライアイレンズ５は、入射した光に対し波面分割を施し、その後側焦点面にレンズ素子と同数の光源像からなる二次光源を形成する。フライアイレンズ５としては、例えばシリンドリカルマイクロフライアイレンズとすることができる。このようなシリンドリカルマイクロフライアイレンズは例えば米国特許第６９１３３７３号公報に開示されている。

本例では、被照射面に配置されるマスクＭをフライアイレンズ５が形成する二次光源を光源としてケーラー照明しているため、この二次光源が形成される面は、投影光学系ＰＬの開口絞りと共役な面となり、照明装置ＩＬの照明瞳面と呼ぶことができる。典型的には、照明瞳面に対して被照射面（マスクＭが配置される面又はウェハＷが配置される面）が光学的なフーリエ変換面となる。

なお、瞳輝度分布とは、照明装置ＩＬの照明瞳面又は当該照明瞳面と共役な面における輝度分布であるが、フライアイレンズ５による波面分割数が大きな場合には、フライアイレンズ５の入射面に形成される大局的な輝度分布と、二次光源全体の大局的な輝度分布（瞳輝度分布）とが高い相関を示すため、フライアイレンズ５の入射面及び当該入射面と共役な面における輝度分布についても瞳輝度分布と称することができる。

コンデンサ光学系６は、フライアイレンズ５を射出した光を集光し、照明視野絞り７を重畳的に照明する。照明視野絞り７からの光は、視野絞り結像光学系８によって所定のパターンが形成されたマスクＭに達し、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、光軸を折り曲げるための光路折曲げミラーを省略しているが、必要に応じて光路折曲げミラーを配置することが可能である。マスクステージＭＳには、マスクＭが載置される。

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

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及び図３を参照して空間光変調ユニットＳＭ１の構成を説明する。図２は、図１に示された空間光変調ユニット３及びズームレンズ４を示す図である。図３（ａ）は、空間光変調ユニット３が備える空間光変調器３ａの部分斜視図であり、図３（ｂ）は空間光変調器３ａが備える複数の要素ミラーのうちの１つを示す部分斜視図であり、図３（ｃ）は図３（ｂ）に示した要素ミラーのＡＡ’断面図である。なお、図２及び図３では見易さのため、その断面へのハッチングの付与は省略している。

図２に示されるように、空間光変調ユニット３は、プリズム３ｂと、プリズム３ｂに一体的に取り付けられた反射型の空間光変調器３ａとを備える。プリズム３ｂは、例えば蛍石をその硝材とする。プリズム３ｂは、直方体のうち１つの側面がＶ字状の楔形に凹んだ形状を呈し、Ｋプリズムとも呼ばれる。プリズム３ｂでは直方体のうちの１つの側面が、接線（直線）Ｐ１ａが内側に窪むようにして鈍角をなして交差する２つの平面ＰＳ１、ＰＳ２（第１及び第２の平面ＰＳ１、ＰＳ２）によって構成されている。空間光変調器３ａは、接線Ｐ１ａで接するこの２つの側面の双方に対向する側面上に取り付けられる。なお、プリズム３ａを形成する光学材料としては、蛍石に限定されず、石英ガラスであっても良く、他の光学ガラスであっても良い。

接線Ｐ１ａで接するこの２つの側面の内面は第１及び第２の反射面Ｒ１１、Ｒ１２として機能する。従って、第１の反射面Ｒ１１は、第１の平面ＰＳ１上に位置する。第２の反射面Ｒ１２は第１の平面ＰＳ１と交差する第２の平面ＰＳ２上に位置する。第１及び第２の反射面Ｒ１１、Ｒ１２同士のなす角は鈍角である。

ここで、例えば、第１及び第２の反射面Ｒ１１、Ｒ１２同士のなす角を１２０度とし、光軸Ａｘに垂直なプリズムＰ１の側面と第１の反射面Ｒ１１とのなす角を６０度とし、光軸Ａｘに垂直なプリズムＰ１の側面と第２の反射面Ｒ１２とのなす角を６０度としてもよい。

プリズム３ｂは、空間光変調器３ａが取り付けられる側面と光軸Ａｘとが平行となり、且つ第１の反射面Ｒ１１が光源１側（露光装置ＥＡの上流側）に、第２の反射面Ｒ１２がフライアイレンズ５側（露光装置ＥＡの下流側）に位置するように配置される。したがって、プリズム３ｂの第１の反射面Ｒ１１は、図３に示されるように、露光装置ＥＡの光軸Ａｘに対して斜設される。プリズム３ｂの第２の反射面Ｒ１２は、図３に示されるように、露光装置ＥＡの光軸Ａｘに対して第１の反射面Ｒ１１とは反対方向の傾斜をもって斜設される。

プリズム３ｂの第１の反射面Ｒ１１は、露光装置ＥＡの光軸Ａｘと平行に入射した光を反射する。空間光変調器３ａは、第１の反射面Ｒ１１と第２の反射面Ｒ１２との間の光路中に配置され、第１の反射面Ｒ１１で反射した光を反射する。プリズム３ｂの第２の反射面Ｒ１２は、空間光変調器３ａで反射した光を反射して露光装置ＥＡの照明装置ＩＬ中、具体的にはズーム光学系４に射出する。

従って、第１及び第２の平面ＰＳ１、ＰＳ２によって形成される稜線である接線Ｐａは第１及び第２の反射面Ｒ１１、Ｒ１２に対して空間光変調器Ｓ１側に向けられている。

なお、本例では、プリズム３ｂを１つの光学ブロックで一体的に形成したが、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、第１の反射面Ｒ１１で反射した光の空間光変調器Ｓ１に入射する位置に応じて、その光に空間的な変調を与える。空間光変調器３ａは後述するように、二次元的に配列された多数の微小な要素ミラーＳＥ１を含む。

そのため、例えば、空間光変調器３ａに入射する光束のうち光線Ｌ１は空間光変調器３ａの複数の要素ミラーＳＥ１のうち要素ミラーＳＥ１ａに、光線Ｌ２は空間光変調器３ａの複数の要素ミラーＳＥ１のうち要素ミラーＳＥ１ａとは異なる要素ミラーＳＥ１ｂに、光線Ｌ３は空間光変調器３ａの複数の要素ミラーＳＥ１のうち要素ミラーＳＥ１ａ，ＳＥ１ｂとは異なる要素ミラーＳＥ１ｃに、光線Ｌ４は空間光変調器３ａの複数の要素ミラーＳＥ１のうち要素ミラーＳＥ１ａ〜ＳＥ１ｃとは異なる要素ミラーＳＥ１ｄにそれぞれ入射する。要素ミラーＳＥ１ａ〜ＳＥ１ｄはそれぞれ、その位置に応じて設定された空間的な変調を光Ｌ１〜Ｌ４に与える。

また、空間光変調器３ｂは、第２の反射面Ｒ１２で反射してズーム光学系４に射出する光が第１の反射面Ｒ１１への入射光と平行になるように光を変調する。

プリズム３ｂに光Ｌ１〜Ｌ４が入射する入射面ＩＰ１から、要素ミラーＳＥ１ａ〜ＳＥ１ｄを経て光がプリズム３ｂから射出する射出面ＯＰまでの空気換算長と、プリズム３ｂが露光装置ＥＡ中に配置されていない場合における入射面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が同じであるように、プリズム３ｂは配置される。ここで、空気換算長とは、光学系中の光路長を屈折率ｌの空気に換算したときの光路長として表したものであり、屈折率ｎの媒質中の空気換算長は、その光路長にｌ／ｎを乗じたものである。

また、空間光変調器３ａは、集光光学系とみなすことのできるズーム光学系４の前側焦点位置の近傍に配置されている。空間光変調器３ａの複数の要素ミラーＳＥ１ａ〜ＳＥ１ｄ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５ａ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の複数の要素ミラーＳＥ１ａ〜ＳＥ１ｄ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５ａ上での位置に変換している。

図１に戻って、この面５ａの近傍には、フライアイレンズ５の入射面が位置決めされており、フライアレンズ５が形成する二次光源の強度分布（輝度分布）は、空間光変調器３ａ及びズーム光学系４が形成する光強度分布ＳＰ１〜ＳＰ４に応じた分布となる。

さて、空間光変調器３ａは、図５（ａ）に示されるように、平面形状の反射面を上面にして敷き詰められた多数の微小な反射素子である要素ミラーＳＥ１を含む可動マルチミラーである。各要素ミラーＳＥ１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系により独立に駆動制御される。各要素ミラーＳＥ１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、各要素ミラーＳＥ１は、反射面に沿った二次元で傾斜を制御することが可能である。なお、離散的に回転する場合には、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、・・・）で制御することが良い。

ここでは，要素ミラーＳＥ１の外形は正方形としているが，これに限定するものではない。ただし，光利用効率の観点から，隙間無く配列可能な形状（最密充填可能な形状）が好ましい。また，隣接する要素ミラーＳＥ１間の間隔は必要最小限とすることが好ましい。

図５（ｂ）は、空間光変調器３ａの複数の要素ミラーＳＥ１のうちの１つの要素ミラーの構成を概略的に示す図である。また、図５（ｃ）は、図５（ｂ）のＡＡ’断面図である。図５（ｂ）及び（ｃ）において、要素ミラーＳＥ１は、ベース３０と、このベース３０上に設けられた支柱３１と、ベース３０と反対側で支柱３１と接続される板状部材３２と、この板状部材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とを備える。

ここで、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と平行な面上の互いに直交する２軸回りに傾斜可能である。そして、板状部材３２の４つの頂点のベース側の位置のそれぞれに配置された電極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を支点にして傾斜し、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。

さて、空間光変調器３ａの複数の要素ミラーＳＥ１ａ〜ＳＥ１ｄによって反射されてズーム光学系４の後側焦点面５ａに形成される所定の光強度分布ＳＰ１〜ＳＰ４は、各要素ミラーＳＥ１ａ〜ＳＥ１ｄのフラウンホーファー回折像である。ここで、１つの光強度分布ＳＰ１の一断面（ｘ方向断面）での分布を図４に示す。

この光強度分布ＳＰ１の強度Ｉは、

@0001

で表される。

ここで、
Ｉ₀ ：光強度分布ＳＰ１の中心での強度（定数項）
Ｄ：要素ミラーの大きさ、
λ：要素ミラーに入射（から射出）する光の波長、
ｆ：ズーム光学系４の焦点距離、
である。

この光強度分布ＳＰ１の幅Ｂ（要素ミラーの回折ボケ幅Ｂ）は、

@0002

となる。

（２）式より、空間光変調器３ａの要素ミラーの遠視野領域（面５ａ）に形成される光強度分布ＳＰ１の幅Ｂは、要素ミラーの大きさＤに反比例し、要素ミラーの大きさＤを大きくすればするほど回折ボケ幅Ｂは小さくなる。

一方、要素ミラーの大きさＤを大きくした場合には、図５（ａ），（ｂ）に示すように、反射面３３を形成する反射膜の応力により、板状部材３２及び反射面３３が湾曲したり（図５（ａ））、板状部材３２の自重により板状部材３２及び反射面３３が湾曲したり（図５（ｂ））する。

このような反射面３３の湾曲に起因する空間光変調器３ａの要素ミラーの遠視野領域（面５ａ）に形成される光強度分布ＳＰ１の幅Ｂ’は、

@0003

となる。
但し、
Ｄ：要素ミラーの大きさ、
ｆ：ズーム光学系４の焦点距離、
ｒ：湾曲した要素ミラーの反射面の曲率半径、
である。

なお、上述の（３）式では、要素ミラーの湾曲が球状、あるいは円筒状である場合で説明している。要素ミラーの湾曲は、厳密には球状、あるいは円筒状ではないが（一例として支点が両側にある場合は懸垂線）、球又は円筒で近似しても実質的には問題はない。

（３）式から、要素ミラーの大きさＤを大きくすると、幾何光学的なボケ幅である幅Ｂ’が大きくなることが分かる。

図６は、要素ミラーの回折ボケ幅Ｂと幾何光学的なボケ幅Ｂ’との関係を示したグラフであり、縦軸にボケ幅Ｂ（ボケ幅Ｂ’）をとり、横軸にＤ² ／ｒλをとっている。図６から明らかな通り、要素ミラーの回折ボケ幅Ｂと幾何光学的なボケ幅Ｂ’とが等しい場合、すなわち、ｒ＝Ｄ² ／λである場合、要素ミラーの回折による影響と幾何光学的な影響との双方が最小となる。

実用的には、要素ミラーは、
０．８ ≦ Ｄ² ／（ｒ*λ） ≦ ５ ‥（４）
を満足することができる。

上記式（４）の下限を下回る場合には、要素ミラーの大きさが小さくなり過ぎるため、要素ミラーの反射面の面の平坦性は向上するが、遠視野領域における光強度分布の回折ボケの影響が大きくなり所望の光強度分布を得ることができない。また、上記式（４）の上限を超える場合には、要素ミラーの大きさが大きくなり過ぎるため、遠視野領域における光強度分布の回折ボケの影響は小さくなるが、この回折ボケよりも大きな幾何光学的なボケが発生し、所望の光強度分布を得ることができない。なお、さらに制御性を向上させるために上記式（４）の上限を３としてもよい。

このように式（４）を満足しない場合、空間光変調器の個々の要素ミラーによって遠視野領域に形成される光強度分布が広がり過ぎるため、この遠視野領域における巨視的な光強度分布を所望の分布にするための制御が極めて困難となる。

また、要素ミラーの反射面の基準平面からの最大偏差量をΔとするとき、
Δ≦ Ｄ² ／ ８ｒ² ‥（５）
を満足することができる。

なお、図５（ａ），（ｂ）に示すように、基準平面は、要素ミラーの反射面の両端部同士を結んだ平面とすることができ、最大偏差量Δは、基準平面の法線方向における要素ミラーの反射面の基準平面からの最大偏差量とである。

式（５）は、要素ミラーの平面度を規定する式であって、この式（５）を満足しない場合には、要素ミラーの大きさに起因する回折ボケよりも大きな幾何光学的なボケが発生してしまい、所望の光強度分布を得ることができず、ひいては巨視的な光強度分布を所望の分布にするための制御が極めて困難となる。

一例として数値をあげると、要素ミラーの大きさＤが４０μｍ角、使用光の波長λが１９３ｎｍのとき、Δは２．９ｎｍ以下となる。

上述の実施形態では、空間光変調器３ａの複数の要素ミラーの板状部材３２は、その中心部で１本の支柱３１を支持点として傾斜可能に支持されていたが、板状部材の周辺部で支持される構造であっても良い。

図７は、複数の要素ミラーの変形例を概略的に示す図であって、図７（ａ）は、複数の要素ミラーの配列を示す平面図、図７（ｂ）は複数の要素ミラーのうちの１つの要素ミラーを示す平面図、図７（ｃ）は図７（ｂ）のＡＡ’断面図、図７（ｄ）は図７（ｂ）のＢＢ’断面図である。

図７（ａ）に示すように、この変形例における要素ミラーＳＥ２は、多角形状（図７では六角形状）であり、それらが最密充填構造で配列されている。

各要素ミラーＳＥ２の構成を示す図７（ｂ）〜（ｄ）において、六角形状の板状部材３６の３つの頂点で板状部材３６の辺と平行に延びるヒンジ部３６ａ〜３６ｃと接続されている。この板状部材３６と各ヒンジ部３６ａ〜３６ｃとは一体的に形成されていても良い。そして、各ヒンジ部３６ａ〜３６ｃの板状部材３６とは反対側は、ベース３０上に立設された３本の支柱３５によって支持されている。

また、各板状部材３６のヒンジ部３６ａ〜３６ｃの接続部位の近傍には、それぞれ電極３８ａ〜３８ｃが配置されており、各電極３８ａ〜３８ｃに電位を付与することにより、各電極３８ａ〜３８ｃと板状部材３６との間に静電力を発生させ、各電極３８ａ〜３８ｄと板状部材３６との間隔を変化させる。

ここで、電極３８ａに電位を付与した場合には、板状部材３６のヒンジ部３６ａが撓み、板状部材３６とヒンジ部３６ａとの接続部位と電極３８ａとの間隔が変化する。同様に、電極３８ｂに電位を付与した場合には、板状部材３６のヒンジ部３６ｂが撓み、板状部材３６とヒンジ部３６ｂとの接続部位と電極３８ｂとの間隔が変化し、電極３８ｃに電位を付与した場合には、板状部材３６のヒンジ部３６ｃが撓み、板状部材３６とヒンジ部３６ｃとの接続部位と電極３８ｃとの間隔が変化する。

このように電極３８ａ〜３８ｃへの電位付与を制御することによって、板状部材３６のベース３０に対する傾斜が制御でき、ひいては板状部材３６上に設けられる反射面３７の傾きを制御できる。

この図７に示した要素ミラーＳＥ２においては、要素ミラーＳＥ２の反射面の大きさを大きくすると、反射面が凹状の撓む傾向にあるが、この撓みを上記の式（４）、式（５）を満足するようにすれば、要素ミラーＳＥ２の遠視野領域において所望の光強度分布を得ることができる。

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（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。

なお、上述の実施形態並びに変形例において、空間光変調器３を用いて照明瞳輝度分布を形成する際に、瞳輝度分布計測装置で照明瞳輝度分布を計測しつつこの計測結果に応じて空間光変調器３を制御してもよい。このような技術は、たとえば特開２００６−５４３２８号公報や特開２００３−２２９６７号公報およびこれに対応する米国特許公開第２００３／００３８２２５号公報に開示されている。

なお、上述の実施形態では、マスクの代わりに、所定の電子データに基づいて所定パターンを形成する可変パターン形成装置を用いることができる。このような可変パターン形成装置を用いれば、パターン面が縦置きでも同期精度に及ぼす影響を最低限にできる。なお、可変パターン形成装置としては、たとえば所定の電子データに基づいて駆動される複数の反射素子を含む空間光変調器を用いることができる。このような空間光変調器を用いた露光装置は、例えば特開２００４−３０４１３５号公報、国際特許公開第２００６／０８０２８５号パンフレットに開示されている。また、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。

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

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８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８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９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９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、上述の実施形態において、光源１が供給する光（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。但し、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。

このように本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。

本発明の実施形態に係る露光装置を概略的に示す構成図である。 図１に示した実施形態における空間光変調器及び集光光学系の光路図である。 空間光変調器の構成を概略的に示す図である。 一断面での空間光変調器が形成する光強度分布の一例を示す図である。 空間光変調器の要素ミラーの変形の一例を示す図である。 要素ミラーの回折ボケ幅と幾何光学的なボケ幅との関係を示したグラフである。 要素ミラーの変形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
３ 空間光変調ユニット
３ａ 空間光変調器
ＳＥ１，ＳＥ２ 空間光変調器が備える複数の要素ミラー
４ ズームレンズ系（集光光学系）
５ａ 空間光変調器の遠視野領域
７ マスクブラインド
Ｍ マスク
ＰＬ 投影光学系
Ｗ ウェハ

Claims (7)

1. 光源部からの光に基づいて照明瞳面に所定の光強度分布を形成し、該所定の光強度分布を光源として被照射面をケーラー照明する照明装置において、
   二次元的に配列された複数の反射面を備え、該複数の反射面の姿勢がそれぞれ独立に制御可能な空間光変調器と、
   該空間光変調器の前記複数の反射面を経由することによって角度分布が与えられた光を集光して、前記照明瞳面に所定の光強度分布を形成する集光光学系とを備え、
   ０．８ ≦ Ｄ² ／（ｒ*λ） ≦ ５
   を満足することを特徴とする照明装置。
   但し、
   Ｄ：前記空間光変調器の前記反射面の大きさ、
   ｒ：前記空間光変調器の前記反射面の曲率半径、
   λ：前記空間光変調器に入射する光の波長、
   である。
2. 前記空間光変調器の前記反射面の基準平面から最大偏差量をΔとするとき、
   Δ≦ Ｄ² ／ ８ｒ²
   を満足することを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記空間光変調器は、前記複数の反射面の姿勢を個別に駆動する駆動部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の照明装置。
4. 前記駆動部は、前記複数の反射面の向きを連続的または離散的に変化させることを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
5. 所定のパターンを照明するための請求項１乃至４の何れか一項に記載の照明装置を備え、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。
6. 請求項５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、
   前記パターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記パターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成する現像工程と、
   前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工する加工工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法。
7. 光源部からの光に基づいて照明瞳面に所定の光強度分布を形成し、該所定の光強度分布を光源として被照射面をケーラー照明する照明装置に用いられる空間光変調器において、
   二次元的に配列されて、それぞれの姿勢が独立に制御可能な複数の反射面を備え、
   前記空間光変調器と前記照明瞳面との間の光路中に配置される集光光学系に向けて、前記複数の反射面を経由した角度分布を有する光を入力し、
   ０．８ ≦ Ｄ² ／（ｒ*λ） ≦ ５
   を満足することを特徴とする空間光変調器。
   但し、
   Ｄ：前記空間光変調器の前記反射面の大きさ、
   ｒ：前記空間光変調器の前記反射面の曲率半径、
   λ：前記空間光変調器に入射する光の波長、
   である。

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