(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの複数のパルス光で被照射面を照明する照明光学系において、
前記複数のパルス光のうちの第１パルス光で所定方向に沿って規則的に光強度が変化する第１照度分布を物体上の被照射面に形成すると共に、前記複数のパルス光のうちの第２パルス光で前記所定方向に沿って前記規則的に光強度が変化する第２照度分布を前記被照射面に形成する形成光学系と、
前記被照射面における前記第１パルス光の照射位置と前記第２パルス光の照射位置とを、前記規則に応じた距離だけ離す位置変更部とを備え、
前記形成光学系は、前記複数のパルス光が入射する面に配列されて個別に制御される第１および第２の光学要素を有する空間光変調器を有し、
前記空間光変調器に入射する前記第１パルス光は前記第１の光学要素に入射し、前記空間光変調器に入射する前記第２パルス光は前記第２の光学要素に入射する、照明光学系。
【請求項２】
前記規則は、前記所定方向に周期的に変化する規則である、請求項１に記載の照明光学系。
【請求項３】
前記第１照度分布と前記第２照度分布とは、前記所定方向に関して位相が異なる、請求項２に記載の照明光学系。
【請求項４】
前記規則は、前記所定方向において関数で表される規則である、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項５】
光源から供給されたパルス光により物体上の被照射面において所定方向に沿って光強度が変化する照度分布を形成する形成光学系と、
１つまたは複数の前記パルス光の照射ごとに、前記所定方向において前記物体と前記照度分布との相対位置を、前記照度分布の分布性状に応じた移動幅にしたがって変更する位置変更部と、を備え、
前記形成光学系は、前記パルス光が入射する面に配列されて個別に制御される第１および第２の光学要素を有する空間光変調器を有し、
前記１つまたは前記複数の前記パルス光の前記空間光変調器に対する第１の照射は、前記第１の光学要素に対して行われ、前記１つまたは前記複数の前記パルス光の前記空間光変調器に対する前記第１の照射とは異なる第２の照射は、前記第２の光学要素に対して行われる、照明光学系。
【請求項６】
前記照度分布は、光強度が周期的に変化する分布を有し、
前記位置変更部は、前記照度分布の周期に応じた移動幅にしたがって、前記照度分布の形成位置を移動させることを特徴とする請求項５に記載の照明光学系。
【請求項７】
前記位置変更部は、前記光源からの複数のパルス光のうちの第１パルス光が前記被照射面に照射された後に、前記形成位置を変更し、
前記位置変更部による前記形成位置が変更された後に、前記複数のパルス光のうちの第２パルス光を前記被照射面に照射する、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項８】
前記光源からの複数のパルス光のうちの第１パルス光で前記被照射面上に形成される第１照度分布の少なくとも一部と、前記複数のパルス光のうちの第２パルス光で前記被照射面上に形成される第２照度分布の少なくとも一部とは、同じ分布性状を有する、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項９】
前記形成光学系は、
前記光源と前記被照射面との間の光路中に並列的に配置された複数の光分割要素を有するオプティカルインテグレータと、
前記オプティカルインテグレータにより分割された複数の光束を前記被照射面で重畳させるコンデンサー光学系と、を備える、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項１０】
前記位置変更部は、前記オプティカルインテグレータと前記コンデンサー光学系との間の光路中に配置されて入射した光を可変角度だけ偏向して射出するチルト部を有することを特徴とする請求項９に記載の照明光学系。
【請求項１１】
前記位置変更部は、前記コンデンサー光学系と前記被照射面との間の光路中に配置されて入射した光を可変距離だけ平行移動させて射出するシフト部を有することを特徴とする請求項９に記載の照明光学系。
【請求項１２】
前記形成光学系は、
前記光源から入射する入射光を空間的に変調して射出する空間光変調素子と、
前記空間光変調素子と前記被照射面との間の光路中に並列的に配置された複数の光分割要素を有するオプティカルインテグレータと、
前記空間光変調素子と前記オプティカルインテグレータとの間の光路中に配置されたリレー光学系と、
前記オプティカルインテグレータにより分割された複数の光束を前記被照射面で重畳させるコンデンサー光学系と、を備える、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項１３】
前記位置変更部は、前記空間光変調素子と前記リレー光学系との間の光路中に配置されて入射した光を可変量だけ平行移動させて射出するシフト部を有することを特徴とする請求項１２に記載の照明光学系。
【請求項１４】
前記位置変更部は、前記リレー光学系と前記オプティカルインテグレータとの間の光路中に配置されて入射した光を可変角度だけ偏向して射出するチルト部を有することを特徴とする請求項１２に記載の照明光学系。
【請求項１５】
前記空間光変調素子は、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を備えていることを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項１６】
前記空間光変調素子は、回折光学素子を有することを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれか一項に記載の照明光学系。
【請求項１７】
前記物体は、固定的に設置される、請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項１８】
前記照度分布の形成位置は固定的であり、
前記位置変更部は、前記照度分布の分布性状に応じた移動幅にしたがって前記物体の位置を移動させることを特徴とする請求項１または５に記載の照明光学系。
【請求項１９】
前記照度分布は、前記所定方向に沿って光強度が周期的に変化する分布を有し、
前記位置変更部は、前記照度分布の周期に応じた移動幅にしたがって前記物体の位置を移動させることを特徴とする請求項１８に記載の照明光学系。
【請求項２０】
前記光源から供給された１つのパルス光から時間的に多重化された複数のパルス光を生成する生成部を備えていることを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項２１】
露光光と物体との相対的な位置関係を走査方向において変更させつつ前記物体を走査露光する露光装置において、
請求項１または５に記載の照明光学系を備え、
前記照度分布は、前記所定方向に沿って光強度が凸状に変化する分布を有し、
前記位置変更部は、前記走査露光による露光領域を形成した後に、前記物体を前記所定方向に移動させる物体移動部を有する、露光装置。
【請求項２２】
前記形成光学系は、
前記光源から入射する入射光を空間的に変調して射出する空間光変調素子と、
前記空間光変調素子から射出される射出光を前記被照射面上に集光する集光光学系と、を備え、
該集光光学系は、照明光路を横切る方向で前記射出光を分割しない、請求項２１に記載の露光装置。
【請求項２３】
被照射面を照明する照明方法において、
第１パルス光により物体上の前記被照射面において所定方向に沿って光強度が変化する第１照度分布を形成することと、
第２パルス光により前記第１照度分布を前記被照射面に対して前記所定方向に相対移動させた分布である第２照度分布を形成することと、
空間光変調素子に入射する入射光を空間的に変調することと、
前記空間光変調素子で変調された射出光をリレー光学系により、並列的に配置された複数の光分割要素を有するオプティカルインテグレータへ導くことと、
前記オプティカルインテグレータを用いて前記リレー光学系からの光束を複数の光束に分割することと、
コンデンサー光学系により前記複数の光束を前記被照射面で重畳させることと、を含み、
前記第２照度分布の移動幅は、前記照度分布の分布性状に基づいて定められ、
前記空間光変調素子として、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用い、
前記照明方法は、
前記空間光変調器の前記複数の光学要素のうちの一群の光学要素に対して前記第１パルス光を入射させることと、
前記空間光変調器の前記複数の光学要素のうちの前記一群とは異なる群の光学要素に対して前記第２パルス光を入射させることと、をさらに含む、照明方法。
【請求項２４】
被照射面を照明する照明方法において、
第１パルス光により物体上の前記被照射面において所定方向に沿って光強度が変化する第１照度分布を形成することと、
第２パルス光により前記第１照度分布を前記被照射面に対して前記所定方向に相対移動させた分布である第２照度分布を形成することと、
空間光変調素子に入射する入射光を空間的に変調することと、
前記空間光変調素子で変調された射出光をリレー光学系により、並列的に配置された複数の光分割要素を有するオプティカルインテグレータへ導くことと、
前記オプティカルインテグレータを用いて前記リレー光学系からの光束を複数の光束に分割することと、
コンデンサー光学系により前記複数の光束を前記被照射面で重畳させることと、を含み、
前記第２照度分布の移動幅は、前記照度分布の分布性状に基づいて定められ、
前記空間光変調素子として、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用い、
前記照明方法は、
前記空間光変調器の前記複数の光学要素のうちの１つの光学要素に対して前記第１パルス光を入射させることと、
前記空間光変調器の前記複数の光学要素のうちの前記１つの光学要素とは異なる光学要素に対して前記第２パルス光を入射させることと、をさらに含む、照明方法。
【請求項２５】
前記第２照度分布を形成することは、前記第１照度分布の分布性状に応じた移動幅にしたがって前記第２照度分布の形成位置を移動させることを含むことを特徴とする請求項２３または２４に記載の照明方法。
【請求項２６】
前記第１照度分布は、光強度が周期的に変化する分布を有し、
前記第２照度分布を形成することは、前記第１照度分布の周期に応じた移動幅にしたがって移動された前記第２照度分布を形成することを含むことを特徴とする請求項２５に記載の照明方法。
【請求項２７】
前記所定方向は、前記照度分布の周期方向である、請求項２６に記載の照明方法。
【請求項２８】
前記第２照度分布を形成することは、前記第１照度分布を形成した後に、前記相対移動を行うことと、
前記相対位置を行った後に、前記第２照度分布を形成することと、を含む、請求項２３乃至２７のいずれか１項に記載の照明方法。
【請求項２９】
前記第１照度分布の少なくとも一部と、前記第２照度分布の少なくとも一部とは、同じ分布性状を有する、請求項２３乃至２８のいずれか１項に記載の照明方法。
【請求項３０】
並列的に配置された複数の光分割要素を有するオプティカルインテグレータを用いて、光源からの光束を複数の光束に分割することと、
コンデンサー光学系により前記複数の光束を前記被照射面で重畳させることと、を含む、請求項２３乃至２９のいずれか１項に記載の照明方法。
【請求項３１】
前記第２照度分布を形成することは、前記オプティカルインテグレータと前記コンデンサー光学系との間で入射した光を可変角度だけ偏向して射出することを含むことを特徴とする請求項３０に記載の照明方法。
【請求項３２】
前記第２照度分布を形成することは、前記コンデンサー光学系と前記被照射面との間で入射した光を可変距離だけ平行移動させて射出することを含むことを特徴とする請求項３０に記載の照明方法。
【請求項３３】
前記第２照度分布を形成することは、前記空間光変調素子と前記リレー光学系との間で入射した光を可変量だけ平行移動させて射出することを含むことを特徴とする請求項２３乃至３２のいずれか１項に記載の照明方法。
【請求項３４】
前記第２照度分布を形成することは、前記リレー光学系と前記オプティカルインテグレータとの間で入射した光を可変角度だけ偏向して射出することを含むことを特徴とする請求項２３乃至３２のいずれか１項に記載の照明方法。
【請求項３５】
前記第１照度分布と前記第２照度分布とは、固定的に設置された前記物体上の被照射面に形成される、請求項２３乃至３４のいずれか１項に記載の照明方法。
【請求項３６】
前記第１照度分布の形成位置および前記第２照度分布の形成位置は固定的であり、
前記第２照度分布を形成することは、前記第１照度分布の分布性状に応じた移動幅にしたがって前記物体の位置を移動させることを含むことを特徴とする請求項２３または２４に記載の照明方法。
【請求項３７】
前記第１照度分布は、前記所定方向に沿って光強度が周期的に変化する分布を有し、
前記第２照度分布を形成することは、前記第１照度分布の周期に応じた移動幅にしたがって前記物体の位置を移動させることを含むことを特徴とする請求項３６に記載の照明方法。
【請求項３８】
前記被照射面における積算照度分布のコントラストを所定の値以下に抑えるために、前記所定の値に応じて、前記被照射面に対する各照度分布の相対位置の誤差変動を所要の範囲に抑えることを含むことを特徴とする請求項２３乃至３７のいずれか１項に記載の照明方法。
【請求項３９】
前記誤差変動を所要の範囲に抑えることは、パルス光の強度の平均値からの変動および照明条件に応じて、前記所要の範囲を求めることを含むことを特徴とする請求項３８に記載の照明方法。
【請求項４０】
光源から供給された１つのパルス光から時間的に多重化された複数のパルス光を生成することを含むことを特徴とする請求項２３乃至３９のいずれか１項に記載の照明方法。
【請求項４１】
露光光と物体との相対的な位置関係を走査方向において変更させつつ前記物体を走査露光する露光方法において、
請求項２３または２４に記載の照明方法を用いて、前記物体上に前記第１照度分布および前記第２照度分布を形成することを含み、
前記第１照度分布は、前記所定方向に沿って光強度が凸状に変化する分布を有し、
前記第２照度分布を形成することは、前記走査方向と交差する方向である前記所定方向に前記物体を移動させることを含む、露光方法。
【請求項４２】
パターンを形成するパターン形成部の被照射面を照明する請求項１乃至２０のいずれか１項に記載の照明光学系を備え、前記パターン形成部の前記パターンに応じた所定のパターンを基板に露光することを特徴とする露光装置。
【請求項４３】
前記パターン形成部は、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を備えていることを特徴とする請求項４２に記載の露光装置。
【請求項４４】
請求項２３乃至４０のいずれか１項に記載の照明方法を用いてパターンを形成するパターン形成部の前記被照射面を照明することと、前記パターン形成部の前記パターンに応じた所定のパターンを基板に露光することと、を含むことを特徴とする露光方法。
【請求項４５】
前記パターン形成部として、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用いることを特徴とする請求項４４に記載の露光方法。
【請求項４６】
前記空間光変調器に前記第１パルス光および前記第２パルス光を照射した後に、前記複数の光学要素の状態を変更する、請求項４５に記載の露光方法。
【請求項４７】
前記パターン形成部として、前記パターンが形成されたマスクを用いることを特徴とする請求項４４に記載の露光方法。
【請求項４８】
請求項２１、２２、４２または４３に記載の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記基板に露光することと、
前記所定のパターンが転写された前記基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記基板の表面に形成することと、
前記マスク層を介して前記基板の表面を加工することと、を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項４９】
請求項４１、４４乃至４７のいずれか１項に記載の露光方法を用いて、所定のパターンを前記基板に露光することと、
前記所定のパターンが転写された前記基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記基板の表面に形成することと、
前記マスク層を介して前記基板の表面を加工することと、を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
照明光学系、照明方法、露光装置、露光方法、およびデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子等のデバイスの製造に用いられる露光装置では、パターンをウェハ上に正確に転写することが要求される。そして、この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（露光量分布）を得ることが要求される。
【０００３】
しかしながら、光源から供給されるパルス光のコヒーレンスが高い場合、すなわち高コヒーレンス光源を用いる場合、フライアイレンズを構成するレンズレット間の干渉などに起因して、照明光学系の被照射面（投影光学系の物体面）には不均一な照度分布が形成される。従来、複数のパルス光を用いて不均一な照度分布をランダムに重ね合わせることにより積算照度分布を平均化する手法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００４】
不均一な照度分布をランダムに重ね合わせる手法では、積算照度分布を平均化するのに多数のパルス光を用いる必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６，５５２，７７４号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１形態では、光源からの複数のパルス光で被照射面を照明する照明光学系において、
前記複数のパルス光のうちの第１パルス光で所定方向に沿って光強度が変化する第１照度分布を物体上の被照射面に形成すると共に、前記複数のパルス光のうちの第２パルス光で前記所定方向に沿って光強度が変化する第２照度分布を前記被照射面に形成する形成光学系と、
前記物体に対して、前記第１照度分布の少なくとも一部と前記第２照度分布の少なくとも一部との前記所定方向における相対位置を変更する相対位置変更部とを備える、照明光学系を提供する。
【０００７】
第２形態では、光源から供給されたパルス光により物体上の被照射面において所定方向に沿って光強度が変化する照度分布を形成する形成光学系と、
１つまたは複数の前記パルス光の照射ごとに、前記所定方向において前記物体と前記照度分布との相対位置を変更する相対位置変更部と、を備えていることを特徴とする照明光学系を提供する。
【０００８】
第３形態では、露光光と物体との相対的な位置関係を走査方向において変更させつつ前記物体を走査露光する露光装置において、
第１形態または第２形態の照明光学系を備え、
前記照度分布は、前記所定方向に沿って光強度が凸状に変化する分布を有し、
前記相対位置変更部は、前記走査露光による露光領域を形成した後に、前記物体を前記所定方向に移動させる物体移動部を有する、露光装置を提供する。
【０００９】
第４形態では、第１パルス光により物体上の被照射面において所定方向に沿って光強度が変化する第１照度分布を形成することと、
第２パルス光により前記第１照度分布を前記被照射面に対して前記所定方向に相対移動させた分布である第２照度分布を形成することと、を含むことを特徴とする照明方法を提供する。
【００１０】
第５形態では、露光光と物体との相対的な位置関係を走査方向において変更させつつ前記物体を走査露光する露光方法において、
第４形態の照明方法を用いて、前記物体上に前記第１照度分布および前記第２照度分布を形成することを含み、
前記第１照度分布は、前記所定方向に沿って光強度が凸状に変化する分布を有し、
前記第２照度分布を形成することは、前記走査方向と交差する方向である前記所定方向に前記物体を移動させることを含む、露光方法を提供する。
【００１１】
第６形態では、パターンを形成するパターン形成部の被照射面を照明する第１形態または第２形態の照明光学系を備え、前記パターン形成部の前記パターンに応じた所定のパターンを基板に露光することを特徴とする露光装置を提供する。
【００１２】
第７形態では、第４形態の照明方法を用いてパターンを形成するパターン形成部の前記被照射面を照明することと、前記パターン形成部の前記パターンに応じた所定のパターンを基板に露光することと、を含むことを特徴とする露光方法を提供する。
【００１３】
第８形態では、第３形態または第６形態の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記基板に露光することと、
前記所定のパターンが転写された前記基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記基板の表面に形成することと、
前記マスク層を介して前記基板の表面を加工することと、を含むことを特徴とするデバイス製造方法を提供する。
【００１４】
第９形態では、第５形態または第７形態の露光方法を用いて、前記所定のパターンを前記基板に露光することと、
前記所定のパターンが転写された前記基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記基板の表面に形成することと、
前記マスク層を介して前記基板の表面を加工することと、を含むことを特徴とするデバイス製造方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１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２】遅延光学系の内部構成を概略的に示す図である。
【図３】円形状の光強度分布がマイクロフライアイレンズの入射側の面に形成される様子を示す図である。
【図４】可変パターン形成用の空間光変調器の構成および作用を説明する図である。
【図５】空間光変調器の要部の部分斜視図である。
【図６】回折光学素子とマスクブラインド面との間の光路を光軸に沿って直線状に展開して示す図である。
【図７】第１実施形態における積算照度分布の均一化作用を説明する図である。
【図８】シフト部の内部構成の一例を概略的に示す図である。
【図９】第２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１０】瞳強度分布形成用の空間光変調器の構成および作用を説明する図である。
【図１１】複数のミラー要素を経たパルス光により瞳強度分布の全体を形成する様子を示す図である。
【図１２】一群のミラー要素を経たパルス光により瞳強度分布の一部を形成する様子を示す図である。
【図１３】１つのミラー要素を経たパルス光により瞳強度分布の一部を形成する様子を示す図である。
【図１４】チルト部の内部構成の一例を概略的に示す図である。
【図１５】積算照度分布（積算露光量分布）の均一化を図る走査継ぎ露光の例を説明する図である。
【図１６】図１５の結像領域における照度分布（露光量分布）を示す図である。
【図１７】図１５の例における積算照度分布の均一化作用を説明する第１の図である。
【図１８】図１５の例における積算照度分布の均一化作用を説明する第２の図である。
【図１９】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２０】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。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、実施形態を添付図面に基づいて説明する。図１は、第１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では、その紙面に垂直な方向にＸ軸を、図１の紙面において鉛直方向にＹ軸を、図１の紙面において水平方向にＺ軸をそれぞれ設定している。感光性基板であるウェハＷの転写面（露光面）は、ＸＺ平面に平行に設定されている。第１実施形態にかかる露光装置は、可変パターン形成用の空間光変調器（spatial light modulator:ＳＬＭ）を使用するマスクレス方式の露光装置である。
【００１７】
図１を参照すると、第１実施形態の露光装置には、光源部ＬＳから露光光（照明光）が供給される。光源部ＬＳとして、例えば米国特許第５，８３８，７０９Ｂ１号明細書、米国特許第６，５９０，６９８Ｂ１号明細書、米国特許第６，９０１，０９０Ｂ１号明細書、米国特許第６，９４７，１２３Ｂ１号明細書、米国特許第７，０９８，９９２Ｂ２号明細書、米国特許第７，３９７，５９８Ｂ２号明細書、米国特許第７，１３６，４０２Ｂ１号明細書、米国特許公開第２００６／０５０７４８Ａ１号公報および米国特許公開第２００９／１８５５８３Ａ１号公報等に開示されているように、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザなどの固体レーザ光源、ファイバーアンプなどを有する光増幅部、及び波長変換部などを含み、波長１９３ｎｍのパルス光を出力する高調波発生装置を用いてもよい。
【００１８】
光源部ＬＳから供給された高コヒーレンスのパルス光は、遅延光学系１、ビーム送光部２および光路折曲げミラーＭＲ１を経て、回折光学素子３に入射する。ここで、高コヒーレンス光とは、エキシマレーザ光源が供給するレーザ光の横モード数よりも少ない横モード数の光とすることができる。
【００１９】
遅延光学系１は、図２に示すように、光の入射側に設けられたハーフミラー１１ａを備えている。光源部ＬＳから供給された１つのパルス光Ｌ１は、ハーフミラー１１ａにより、透過光Ｌ１１と反射光Ｌ１２とに分割される。ハーフミラー１１ａを透過した光Ｌ１１は、直進して別のハーフミラー１１ｂに入射する。
【００２０】
ハーフミラー１１ａで反射された光Ｌ１２は、一対のミラー１２ａ，１２ｂが配置された光路、すなわち光Ｌ１１の光路よりも長い遅延光路を経て、ハーフミラー１１ｂに入射する。光Ｌ１１は、ハーフミラー１１ｂにより、透過光Ｌ１１１と反射光Ｌ１１２とに分割される。ハーフミラー１１ｂを透過した光Ｌ１１１は、直進して偏光ビームスプリッタ１３に入射する。ハーフミラー１１ｂで反射された光Ｌ１１２は、一対のミラー１２ｃ，１２ｄおよび半波長板１４が配置された光路、すなわち光Ｌ１１１の光路よりも長い遅延光路を経て、偏光ビームスプリッタ１３に入射する。
【００２１】
一方、ハーフミラー１１ａで反射されてミラー１２ａ，１２ｂを含む遅延光路を経た光Ｌ１２は、ハーフミラー１１ｂにより、透過光Ｌ１２２と反射光Ｌ１２１とに分割される。ハーフミラー１１ｂを透過した光Ｌ１２２は、光Ｌ１１２と同じ遅延光路を経て、偏光ビームスプリッタ１３に入射する。ハーフミラー１１ｂで反射された光Ｌ１２１は、光Ｌ１１１と同じ直進光路を経て、偏光ビームスプリッタ１３に入射する。光源部ＬＳから供給されたパルス光Ｌ１は、偏光ビームスプリッタ１３の偏光分離面１３ａに対してｐ偏光に設定されている。
【００２２】
したがって、半波長板１４を経ることなく偏光ビームスプリッタ１３に入射したｐ偏光の光Ｌ１１１およびＬ１２１は、偏光ビームスプリッタ１３を透過し、互いにほぼ同じ光路に沿って、遅延光学系１から射出される。半波長板１４を経て偏光ビームスプリッタ１３に入射したｓ偏光の光Ｌ１１２およびＬ１２２は、偏光ビームスプリッタ１３で反射され、光Ｌ１１１およびＬ１２１とほぼ同じ光路に沿って、遅延光学系１から射出される。
【００２３】
ここで、一対のハーフミラー１１ａ，１１ｂを透過した光Ｌ１１１は、最も短い光路を経て遅延光学系１から射出される。ハーフミラー１１ａを透過し且つハーフミラー１１ｂで反射された光Ｌ１１２は、二番目に短い光路を経て射出される。一対のハーフミラー１１ａ，１１ｂで反射された光Ｌ１２１は、三番目に短い光路を経て射出される。ハーフミラー１１ａで反射され且つハーフミラー１１ｂを透過した光Ｌ１２２は、最も長い光路を経て射出される。
【００２４】
こうして、遅延光学系１は、光源部ＬＳから供給された１つのパルス光Ｌ１から、時間的に多重化された４つのパルス光Ｌ１１１，Ｌ１１２，Ｌ１２１，Ｌ１２２を生成する動作を繰り返す生成部を構成している。なお、図２では、入射した１つのパルス光から時間的に多重化された４つのパルス光を生成する構成を例示したが、分割部材としてのハーフミラーと、一対のミラー（必要に応じて、一対のリレーレンズも含む）を有する遅延光路との組を付設することにより、時間的に多重化された所望数のパルス光を生成することができる。
【００２５】
以下、説明の理解を容易にするために、光源部ＬＳと遅延光学系１との協働作用により、互いに同じ光強度を有する多数のパルス光が、一定の時間間隔にしたがって射出されるものとする。換言すれば、光源部ＬＳおよび遅延光学系１は、光源部ＬＳがパルス光を出力する周期よりも短い周期にしたがって、光源部ＬＳが出力するパルス光の強度よりも小さい強度のパルス光を供給する光源部を構成している。
【００２６】
ビーム送光部２は、光源部ＬＳおよび遅延光学系１を経て入射した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回折光学素子３へ導くとともに、回折光学素子３に入射する光の位置変動および角度変動をアクティブに補正する。回折光学素子３は、基板に露光光（照明光）の波長程度のピッチを有する段差を形成することによって構成され、入射ビームを所望の角度に回折する作用を有する。すなわち、回折光学素子３は、入射光を空間的に変調して射出する空間光変調素子である。
【００２７】
具体的に、円形照明用（輪帯照明用、複数極照明用など）の回折光学素子は、例えば矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合に、ファーフィールド（またはフラウンホーファー回折領域）に円形状（輪帯状、複数極状など）の光強度分布を形成する機能を有する。一例として、回折光学素子３は、円形照明用の回折光学素子であり、輪帯照明用の回折光学素子、複数極照明用の回折光学素子などと交換可能に設置されている。
【００２８】
回折光学素子３を経た光は、リレー光学系４により集光された後に、マイクロフライアイレンズ（またはフライアイレンズ）５に入射する。リレー光学系４は、その前側焦点位置が回折光学素子３の近傍に位置し、且つその後側焦点位置がマイクロフライアイレンズ５の入射側の面に位置している。すなわち、リレー光学系４は、回折光学素子３とマイクロフライアイレンズ５の入射側の面とを光学的にフーリエ変換の関係に位置決めしている。
【００２９】
円形照明用の回折光学素子３を経た光は、図３に示すように、照明光学系の光軸ＡＸを中心とした円形状の光強度分布（照野）を、マイクロフライアイレンズ５の入射側の面に形成する。回折光学素子３とリレー光学系４との間には、入射した光を所望方向に所望距離だけ平行移動させて射出するシフト部６が設けられている。シフト部６の具体的な構成および作用については後述する。
【００３０】
マイクロフライアイレンズは、二次元的に配列された多数の正屈折力を有する微小レンズからなる光学素子であり、平行平面板にエッチング処理を施して微小レンズ群を形成することによって構成されている。マイクロフライアイレンズでは、互いに隔絶されたレンズエレメントからなるフライアイレンズとは異なり、多数の微小レンズが互いに隔絶されることなく一体的に形成されている。しかしながら、レンズレット（レンズ要素）が縦横に配置されている点でマイクロフライアイレンズはフライアイレンズと同じ波面分割型のオプティカルインテグレータである。
【００３１】
具体的に、マイクロフライアイレンズ５は、図３に示すように、矩形状の断面を有する多数のレンズレット（光分割要素）５ａを縦横に且つ稠密に配列することにより構成されている。ただし、図１、図３および関連する他の図では、図示および説明の簡単のために、実際よりもはるかに少ないレンズレット５ａによりマイクロフライアイレンズ５を構成した例を示している。マイクロフライアイレンズ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もできる。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号明細書に開示されている。
【００３２】
マイクロフライアイレンズ５に入射した光束は多数のレンズレット５ａにより二次元的に分割され、光が入射したレンズレット５ａの射出面の近傍にはそれぞれ１つのスポット光（小光源）が形成される。すなわち、マイクロフライアイレンズ５の後側焦点面（レンズレット５ａの入射側の屈折面と射出側の屈折面との合成光学系の後側焦点位置）またはその近傍の照明瞳には、入射側の面に形成された光強度分布とほぼ同じ光強度分布を有する二次光源（多数の小光源からなる実質的な面光源：瞳強度分布）が形成される。
【００３３】
マイクロフライアイレンズ５の直後の照明瞳に形成された二次光源からの光は、コンデンサー光学系７を介して、マスクブラインド８を照明する。コンデンサー光学系７は、その前側焦点位置がマイクロフライアイレンズ５の後側焦点面に位置し、且つその後側焦点位置がマスクブラインド８の面に位置している。すなわち、コンデンサー光学系７は、マイクロフライアイレンズ５の後側焦点面とマスクブラインド８の面とを光学的にフーリエ変換の関係に位置決めしている。その結果、マイクロフライアイレンズ５の直後の照明瞳に形成された多数の小光源からの光は、コンデンサー光学系７を介して、マスクブラインド８を重畳的に照明する。
【００３４】
照明視野絞りとしてのマスクブラインド８の矩形状の開口部（光透過部）を経た光は、光路折曲げミラーＭＲ２、結像光学系９、および光路折曲げミラーＭＲ３を介して、可変パターン形成用の空間光変調器１０の複数のミラー要素の配列面（ミラー配列面）を重畳的に照明する。すなわち、結像光学系９は、マスクブラインド８の矩形状の開口部の像を、空間光変調器１０のミラー配列面に形成することになる。こうして、照明光学系（１〜９）は、光源部ＬＳから供給されるパルス光により、空間光変調器１０のミラー配列面（被照射面）上に矩形状の照明領域を形成する。
【００３５】
空間光変調器１０は、図４に示すように、照明光学系（１〜９）の被照射面（投影光学系ＰＬの物体面）に沿って二次元的に配列された複数のミラー要素１０ａと、複数のミラー要素１０ａを保持する基盤１０ｂと、基盤１０ｂに接続されたケーブル（不図示）を介して複数のミラー要素１０ａの姿勢（位置、傾きなど）を個別に制御駆動する駆動部１０ｃとを備えている。空間光変調器１０では、制御系ＣＲからの指令に基づいて作動する駆動部１０ｃの作用により、複数のミラー要素１０ａの姿勢がそれぞれ変化し、各ミラー要素１０ａがそれぞれ所定の向き（または位置）に設定される。
【００３６】
空間光変調器１０は、図５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１０ａを備え、入射したパルス光に対して、その入射位置に応じた空間的な変調を可変的に付与して射出する。説明および図示を簡単にするために、図４および図５では空間光変調器１０が４×４＝１６個のミラー要素１０ａ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１０ａを備えている。
【００３７】
一例によれば、空間光変調器１０は、図５に示すように、平面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１０ａを含む可動マルチミラーである。各ミラー要素１０ａ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ＣＲからの制御信号に基づいて作動する駆動部１０ｃの作用により独立に制御される。各ミラー要素１０ａ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（Ｘ方向，Ｚ方向）を回転軸として、所望の回転角度だけ連続的（または離散的）に回転することができる。すなわち、各ミラー要素１０ａ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。
【００３８】
図５には外形が正方形状のミラー要素１０ａを示しているが、ミラー要素１０ａ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１０ａ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）とすることができる。また、光利用効率の観点から、隣り合う２つのミラー要素１０ａの間隔を必要最小限に抑えることができる。
【００３９】
第１実施形態では、可変パターン形成用の空間光変調器（パターン形成部）１０として、二次元的に配列されて平面状の反射面を有する複数のミラー要素の向きを連続的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ることができる。この場合、複数のミラー要素は、少なくとも１つの軸廻りに傾斜可能な平面状の反射面をそれぞれ有する。このようなチルトミラー型の空間光変調器として、たとえば米国特許第６，５２２，４５４号明細書および第７，４０５，８６２号明細書に開示される空間光変調器を用いることができる。
【００４０】
また、可変パターン形成用の空間光変調器１０として、たとえば二次元的に配列されて平面状の反射面を有する複数のミラー要素の反射面の高さ（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。この場合、複数のミラー要素は、空間光変調器に入射する光の進行方向における位置を変更するように移動する平面状の反射面をそれぞれ有する。このようなピストン型の空間光変調器として、例えば米国特許第５，３１２，５１３号および第７，２０６，１１７号明細書並びに米国特許公開第２０１３／０２７８９１２号明細書に開示される空間光変調器を用いることができる。
【００４１】
また、可変パターン形成用の空間光変調器１０として、二次元的に配列されて段差状の反射面を有する複数のミラー要素の向きを連続的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ることもできる。この場合、複数のミラー要素は、少なくとも１つの軸廻りに傾斜可能であり且つ段差状の反射面をそれぞれ有する。このような位相段差チルトミラー型の空間光変調器として、たとえば米国特許第７，１１０，１５９号明細書に開示される空間光変調器を用いることができる。また、可変パターン形成用の空間光変調器として、二次元的に配列されて個別に制御される複数の透過光学要素を備えた透過型の空間光変調器を用いることもできる。
【００４２】
空間光変調器１０では、制御系ＣＲからの制御信号（複数のミラー要素１０ａの駆動データ）にしたがって、複数のミラー要素１０ａの姿勢がそれぞれ変化し、各ミラー要素１０ａがそれぞれ所定の向き（または位置）に設定される。投影光学系ＰＬは、照明光学系（１〜９）により照明された空間光変調器１０からの反射光により、フォトレジストが塗布されたウェハ（感光性基板）Ｗの単位露光領域に、複数のミラー要素１０ａが形成したミラーパターン（複数のミラー要素１０ａの傾きパターン、凹凸パターンなど）に対応した所定のパターン像を投影する。
【００４３】
ウェハＷは、ウェハステージＷＳ上においてＸＺ平面とほぼ平行に保持されている。ウェハステージＷＳには、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、Ｘ軸廻りの回転方向、Ｙ軸廻りの回転方向およびＺ軸廻りの回転方向に、ウェハステージＷＳ（ひいてはウェハＷ）を移動させる機構が組み込まれている。ステップ・アンド・リピート方式では、ウェハＷ上に縦横に設定された複数の単位露光領域のうちの１つの単位露光領域に、空間光変調器８のミラーパターンに対応した所定のパターン、例えばデバイスパターンを一括的に露光する。その後、制御系ＣＲが、ウェハステージＷＳをＸＺ平面に沿ってステップ移動させることにより、ウェハＷの別の単位露光領域を投影光学系ＰＬに対して位置決めする。こうして、空間光変調器１０のミラーパターンに対応したデバイスパターンをウェハＷの単位露光領域に一括露光する動作を繰り返す。
【００４４】
ステップ・アンド・スキャン方式では、制御系ＣＲは、投影光学系ＰＬの投影倍率に応じて、空間光変調器１０のミラーパターンおよびウェハステージＷＳを例えばＺ方向に移動させつつ、空間光変調器１０のミラーパターンに対応したデバイスパターンをウェハＷの１つの単位露光領域に走査露光する。その後、制御系ＣＲは、ウェハステージＷＳをＸＺ平面に沿ってステップ移動させることにより、ウェハＷの別の単位露光領域を投影光学系ＰＬに対して位置決めする。こうして、空間光変調器１０のミラーパターンに対応したデバイスパターンをウェハＷの単位露光領域に走査露光する動作を繰り返す。
【００４５】
第１実施形態の露光装置は、シフト部６および空間光変調器１０を制御し且つ露光装置の動作を統括的に制御する制御系ＣＲを備えている。第１実施形態では、マイクロフライアイレンズ５により形成される二次光源を光源として、照明光学系（１〜９）の被照射面に配置される空間光変調器１０のミラー配列面（ひいてはウェハＷの露光面）をケーラー照明する。マイクロフライアイレンズ５による波面分割数が比較的大きい場合、マイクロフライアイレンズ５の入射側の面に形成される大局的な光強度分布と、マイクロフライアイレンズ５の直後の照明瞳に形成される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。
【００４６】
第１実施形態の露光装置では、制御系ＣＲからの指令にしたがって空間光変調器１０が可変的に形成するミラーパターンに対応するデバイスパターンを、投影光学系ＰＬを介して、ウェハＷに一括露光または走査露光（スキャン露光）する。二次元的に配列されて個別に制御される複数のミラー要素（光学要素）を有する空間光変調器が可変的に形成するミラーパターンに対応するデバイスパターンを、投影光学系を介して基板に露光するマスクレス方式の露光装置の詳細については、米国特許第８，７９２，０８１Ｂ２号明細書などを参照することができる。
【００４７】
第１実施形態では、光源部ＬＳから供給された高コヒーレンスのパルス光が、図６に示すように、回折光学素子３、シフト部６およびリレー光学系４を介して、マイクロフライアイレンズ５の複数のレンズレット５ａに入射する。マイクロフライアイレンズ５の複数のレンズレット５ａにより分割された光は、光が入射した複数のレンズレット５ａの射出面の近傍にそれぞれ１つのスポット光からなる小光源を形成する。複数の小光源からの光は、コンデンサー光学系７を介して、マスクブラインド８の面８ａで重畳される。
【００４８】
図６では、回折光学素子３とマスクブラインド８の面８ａとの間の光路を光軸ＡＸに沿って直線状に展開している。図６の局所座標系におけるｘ座標、ｙ座標およびｚ座標は、図１の全体座標系におけるＸ座標、Ｙ座標およびＺ座標と対応している。マスクブラインド面８ａは照明光学系（１〜９）の被照射面（固定的に設置された空間光変調器１０のミラー配列面）と光学的に共役であり、マスクブラインド８の面８ａに形成される照度分布は被照射面に形成される照度分布と一致していても良い。
【００４９】
第１実施形態では、図７に示すように、マイクロフライアイレンズ５のレンズレット５ａ間の干渉に起因して、１つのパルス光によりｙ方向に光強度が周期的に変化する第１照度分布４１ａが、被照射面と光学的に共役なマスクブラインド面８ａに形成される。第１照度分布４１ａのｙ方向ピッチ（周期）Ｐｙは、レンズレット５ａのｙ方向サイズをＳｙとし、光の中心波長をλとし、コンデンサー光学系７の焦点距離をｆ２とすると、次の式（１）で表される。
Ｐｙ＝（λ×ｆ２）／Ｓｙ        （１）
【００５０】
以下の説明では、理解を容易にするために、ｘ方向に並んだ列が３列でｙ方向に並んだ列が３列の合計９個のレンズレット５ａに光が入射するものとする。この場合、第１照度分布４１ａと、第１照度分布４１ａを＋ｙ方向にＰｙ／３だけ移動させた第２照度分布４１ｂと、第２照度分布４１ｂを＋ｙ方向にＰｙ／３だけ移動させた第３照度分布４１ｃとを重ね合わせると、光強度がｙ方向に沿ってほぼ一様な分布、すなわちｙ方向に沿ってほぼ均一な積算照度分布４１ｄが得られる。
【００５１】
換言すれば、ｙ方向に沿って互いにＰｙ／３だけ位置ずれした３つの照度分布４１ａと４１ｂと４１ｃとを重ね合わせることにより、すなわちｙ方向に関して位相の異なる３つの照度分布４１ａと４１ｂと４１ｃとを重ね合わせることにより、ｙ方向に沿ってほぼ均一な積算照度分布４１ｄが得られる。一般には、光が入射するレンズレット５ａのｙ方向の個数がＮｙであるとき、ｙ方向に沿って互いにΔｒ＝Ｐｙ／Ｎｙだけ位置ずれしたＮｙ個の照度分布を重ね合わせることにより、マスクブラインド面８ａ、ひいては照明光学系（１〜９）の被照射面（空間光変調器１０のミラー配列面）において、ｙ方向に沿ってほぼ均一な積算照度分布が得られる。
【００５２】
具体的に、第１照度分布４１ａを＋ｙ方向にΔｒ＝Ｐｙ／Ｎｙ（図６ではＮｙ＝３）だけ移動させた第２照度分布４１ｂを形成するには、回折光学素子３とリレー光学系４との間に設けられたシフト部６の作用により、入射した光を−ｙ方向にΔｕだけ平行移動させて射出すれば良い。シフト部６は、図８に示すように、照明光学系の光軸ＡＸに対して斜設された一対の平行平面板６ａおよび６ｂと、制御系ＣＲからの指令にしたがって平行平面板６ａ，６ｂをそれぞれ回転駆動する駆動部６ｃとを有する。
【００５３】
平行平面板６ａは光軸ＡＸと平行な軸線６ａａ廻りに回転可能に構成され、平行平面板６ｂは光軸ＡＸと平行な軸線６ｂａ廻りに回転可能に構成されている。シフト部６は、制御系ＣＲからの指令にしたがって駆動部６ｃが平行平面板６ａ，６ｂをそれぞれ回転駆動することにより、入射した光を所望方向に所望距離だけ平行移動させて射出する機能を有する。
【００５４】
シフト部６による所要の平行移動距離Δｕは、リレー光学系４の焦点距離をｆ１とすると、次の式（２）で表される。このとき、シフト部６の作用により、マスクブラインド面８ａに入射する光はΔｒ＝Ｐｙ／Ｎｙだけ＋ｙ方向に移動し、ひいてはマスクブラインド面８ａに形成される第２照度分布４１ｂの位置が第１照度分布４１ａの形成位置から＋ｙ方向にＰｙ／Ｎｙ（図６ではＮｙ＝３）だけ移動する。
Δｕ＝（λ×ｆ１）／（Ｓｙ×Ｎｙ）        （２）
【００５５】
このように、１つ（または複数）のパルス光により第１照度分布４１ａを形成し、次の１つ（または複数）のパルス光により第１照度分布４１ａから＋ｙ方向にＰｙ／Ｎｙだけ移動した位置に第２照度分布４１ｂを形成し、次の１つ（または複数）のパルス光により第２照度分布４１ｂから＋ｙ方向にＰｙ／Ｎｙだけ移動した位置に第３照度分布４１ｃを形成することにより、ｙ方向に沿ってほぼ均一な積算照度分布４１ｄを得ることができる。すなわち、＋ｙ方向にＰｙ／Ｎｙだけ互いに位置ずれした３つの照度分布４１ａと４１ｂと４１ｃとを１つずつ（または複数ずつ）重ね合わせることにより、積算照度分布を均一化することができる。ここで、被照射面上で照度分布のｙ方向における形成位置を変更するとは、被照射面上でｙ方向に沿った照度（あるいは光強度）の変化の状態を示す関数の原点がｙ方向に変化していると言うことができる。
【００５６】
換言すると、ｙ方向に沿ってＰｙ／Ｎｙだけ間隔を隔てたＮｙ個の基準点を設定し、各照度分布のｙ方向に沿った中心点がＮｙ個の基準点と一致するように、各照度分布の形成位置を変更することにより、積算照度分布を均一化することができる。このとき、各照度分布のｙ方向に沿った中心点が一致すべき基準点の順序は任意であり、各照度分布のｙ方向に沿った中心点を対応する基準点と一致させる回数も互いに同じであれば任意である。すなわち、第１照度分布４１ａ、第２照度分布４１ｂおよび第３照度分布４１ｃを形成する順序は任意であり、各照度分布を形成する回数も同数であれば任意である。
【００５７】
同様に、図示を省略するが、１つのパルス光により、ｙ方向だけでなくｘ方向にも光強度が周期的に変化する照度分布が形成される。照度分布のｘ方向ピッチ（周期）Ｐｘは、レンズレット５ａのｘ方向サイズをＳｘとすると、次の式（３）で表される。また、シフト部６による所要の平行移動距離Δｕ’は、次の式（４）で表される。
Ｐｘ＝（λ×ｆ２）／Ｓｘ        （３）
Δｕ’＝（λ×ｆ１）／（Ｓｘ×Ｎｘ）        （４）
【００５８】
ｘ方向に沿って互いにＰｘ／３だけ位置ずれした３つの照度分布を重ね合わせることにより、ｘ方向に沿ってほぼ均一な積算照度分布が得られる。一般には、光が入射するレンズレット５ａのｘ方向の個数がＮｘであるとき、ｘ方向に沿って互いにＰｘ／Ｎｘだけ位置ずれしたＮｘ個の照度分布を重ね合わせることにより、マスクブラインド面８ａ、ひいては照明光学系（１〜９）の被照射面（空間光変調器１０のミラー配列面）において、ｘ方向に沿ってほぼ均一な積算照度分布が得られる。
【００５９】
被照射面においてｘ方向およびｙ方向に沿ってほぼ均一な積算照度分布を得るには、ｘ方向に沿って互いにＰｘ／Ｎｘだけ位置ずれし且つｙ方向に沿って互いにＰｙ／Ｎｙだけ位置ずれした合計（Ｎｘ×Ｎｙ）個の照度分布を重ね合わせれば良い。換言すれば、（Ｎｘ×Ｎｙ）個（またはその整数倍）のパルス光を用いて、ｘ方向に沿って互いにＰｘ／Ｎｘだけ位置ずれし且つｙ方向に沿って互いにＰｙ／Ｎｙだけ位置ずれした合計（Ｎｘ×Ｎｙ）個（またはその整数倍）の照度分布を形成することにより、被照射面においてｘ方向およびｙ方向に沿ってほぼ均一な積算照度分布が得られる。
【００６０】
（Ｎｘ×Ｎｙ）個（またはその整数倍）の照度分布を形成する順序は任意に設定可能であり、１つの位置に照度分布を形成する回数は互いに同じであれば任意である。図６では、ｘ方向に並んだ列が３列でｙ方向に並んだ列が３列の合計９個のレンズレット５ａに光が入射するものとしているため、（Ｎｘ×Ｎｙ）は光が入射するレンズレット５ａの個数Ｎｐを意味していることになる。
【００６１】
以上のように、第１実施形態では、照度分布のｘ方向周期Ｐｘおよびｙ方向周期Ｐｙに応じた移動幅にしたがって、シフト部６が照度分布の形成位置を変更することにより、照明光学系（１〜９）の被照射面（空間光変調器１０のミラー配列面）においてｘ方向およびｙ方向に沿ってほぼ均一な積算照度分布を得ることができる。換言すれば、Ｎｐ個（またはその整数倍）のパルス光を用いて、互いに異なるＮｐ個の位置に照度分布を形成して重ね合わせることにより、被照射面においてほぼ均一な積算照度分布を得ることができる。
【００６２】
こうして、第１実施形態にかかる照明光学系（１〜９）では、比較的少ないパルス光により、空間光変調器１０のミラー配列面（被照射面）上の積算照度分布を均一化することができる。また、第１実施形態にかかる露光装置では、空間光変調器１０のミラー配列面上の積算照度分布を均一化する照明光学系（１〜９）を用いて、ウェハ（基板）Ｗに露光されるパターン線幅の均一性を良好にすることができる。
【００６３】
図９は、第２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。第２実施形態は第１実施形態と類似の構成を有するが、マイクロフライアイレンズ５の直後の照明瞳に瞳強度分布を固定的に形成する回折光学素子３に代えて、瞳強度分布を可変的に形成する空間光変調器２３が配置されていることが、第１実施形態と相違している。図９では、図１の第１実施形態における構成要素と同様の機能を果たす要素に図１と同じ参照符号を付している。以下、第１実施形態との相違点に着目して、第２実施形態の構成および作用を説明する。
【００６４】
第２実施形態では、光源部ＬＳから供給された高コヒーレンスのパルス光が、遅延光学系１およびビーム送光部２を経て、空間光変調器２３に入射する。空間光変調器２３は、可変パターン形成用の空間光変調器１０と同様の構成を有する。すなわち、空間光変調器２３は、図１０に示すように、所定面内に配列された複数のミラー要素２３ａと、複数のミラー要素２３ａを保持する基盤２３ｂと、基盤２３ｂに接続されたケーブル（不図示）を介して複数のミラー要素２３ａの姿勢を個別に制御駆動する駆動部２３ｃとを備えている。
【００６５】
ビーム送光部２は、光源部ＬＳおよび遅延光学系１を経て入射した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２３へ導くとともに、空間光変調器２３の複数のミラー要素２３ａの配列面（ミラー配列面）に入射する光の位置変動および角度変動をアクティブに補正する。空間光変調器２３では、制御系ＣＲからの指令に基づいて作動する駆動部２３ｃの作用により、複数のミラー要素２３ａの姿勢がそれぞれ変化し、各ミラー要素２３ａがそれぞれ所定の向きに設定される。
【００６６】
空間光変調器２３は、二次元的に配列された複数の微小なミラー要素２３ａを備え、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可変的に付与して射出する。説明および図示を簡単にするために、図１０および図５では空間光変調器２３が４×４＝１６個のミラー要素２３ａ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、典型的には４０００個〜１００，０００個程度のミラー要素２３ａを備えている。
【００６７】
空間光変調器２３では、すべてのミラー要素２３ａの反射面が１つの平面に沿って設定された基準状態において、ビーム送光部２と空間光変調器２３との間の光路の光軸ＡＸと平行な方向に沿って入射した光線が、空間光変調器２３で反射された後に、空間光変調器２３とリレー光学系４との間の光路の光軸ＡＸと平行な方向に進むように構成されている。また、上述したように、空間光変調器２３のミラー配列面とマイクロフライアイレンズ５の入射側の面５ｂとは、リレー光学系４を介して光学的にフーリエ変換の関係に位置決めされている。
【００６８】
したがって、空間光変調器２３の複数のミラー要素２３ａによって反射されて所定の角度分布が与えられた光は、マイクロフライアイレンズ５の入射側の面５ｂに所定の光強度分布を形成する。すなわち、リレー光学系４は、空間光変調器２３の複数のミラー要素２３ａが射出光に与える角度を、空間光変調器２３のファーフィールド（フラウンホーファー回折領域）であるマイクロフライアイレンズ５の入射側の面５ｂ上での位置に変換する。こうして、マイクロフライアイレンズ５が形成する二次光源の光強度分布（瞳強度分布）は、空間光変調器２３およびリレー光学系４がマイクロフライアイレンズ５の入射側の面５ｂに形成する光強度分布に対応した分布となる。
【００６９】
空間光変調器２３は、図５に示すように、平面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２３ａを含む可動マルチミラーである。各ミラー要素２３ａ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ＣＲからの制御信号に基づいて作動する駆動部２３ｃの作用により独立に制御される。各ミラー要素２３ａ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（または離散的）に回転することができる。すなわち、各ミラー要素２３ａ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。
【００７０】
図５には外形が正方形状のミラー要素２３ａを示しているが、ミラー要素２３ａ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２３ａ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）とすることができる。また、光利用効率の観点から、隣り合う２つのミラー要素２３ａの間隔を必要最小限に抑えることができる。
【００７１】
空間光変調器２３では、制御系ＣＲからの制御信号に応じて作動する駆動部２３ｃの作用により、複数のミラー要素２３ａの姿勢がそれぞれ変化し、各ミラー要素２３ａがそれぞれ所定の向きに設定される。空間光変調器２３の複数のミラー要素２３ａによりそれぞれ所定の角度で反射された光は、マイクロフライアイレンズ５の直後の照明瞳に、所望の瞳強度分布を形成する。このように、空間光変調器２３は、入射光を空間的に変調して射出する空間光変調素子であって、マイクロフライアイレンズ５の直後の照明瞳に瞳強度分布を可変的に形成する。
【００７２】
第２実施形態では、一例として、チルトミラー型の空間光変調器２３を用いて、マイクロフライアイレンズ５の直後の照明瞳に瞳強度分布を可変的に形成している。しかしながら、これに限定されることなく、ピストン型の空間光変調器、位相段差チルトミラー型の空間光変調器、または透過型の空間光変調器を用いて、瞳強度分布を可変的に形成しても良い。
【００７３】
第２実施形態では、空間光変調器２３を用いて、図３に示すように、光軸ＡＸを中心とした円形状の光強度分布（照野）をマイクロフライアイレンズ５の入射側の面に形成し、ひいてはマイクロフライアイレンズ５の直後の照明瞳に円形状の瞳強度分布を形成することができる。また、図１１に示すように、空間光変調器２３を用いて、マイクロフライアイレンズ５の直後の照明瞳に輪帯状の瞳強度分布を形成したり、複数極状などの所望形状の瞳強度分布を形成したりすることができる。
【００７４】
このように１つのパルス光により瞳強度分布の全体を形成する場合、第１実施形態と同様に、瞳強度分布の形成に寄与したレンズレット（すなわち光が入射したレンズレット）５ａの数だけ互いに位置ずれした照度分布を重ね合わせることにより、被照射面（個的に設置された空間光変調器１０のミラー配列面）においてほぼ均一な積算照度分布が得られる。換言すれば、空間光変調器２３を経た１つのパルス光により、例えば輪帯状の瞳強度分布の全体を形成する場合、光が入射するレンズレット５ａの数が比較的大きくなるので、互いに位置ずれした比較的多数の位置に照度分布を形成する必要がある。
【００７５】
これに対し、図１２に示すように、空間光変調器２３の一群のミラー要素２３ａに入射するパルス光を用いて、例えば輪帯状の瞳強度分布の一部を形成することもできる。すなわち、互いに異なる一群のミラー要素２３ａに入射するパルス光を用いて、瞳強度分布の互いに異なる部分を形成することを繰り返すことにより、最終的に所要形状の瞳強度分布の全体を形成することもできる。この場合、瞳強度分布の一部を形成する際に光が入射するレンズレット５ａの数が比較的小さくなるので、瞳強度分布の一部を形成している間に照度分布の形成位置を変更する回数を少なく抑えることができる。
【００７６】
図１２の例では、パルス光の照射毎に異なる一群のミラー要素２３ａを用いて、瞳強度分布の互いに異なる部分を形成することを繰り返すことにより、所望の瞳強度分布の全体を形成する。そして、例えば遅延光学系１と類似の構成を有する生成部の作用により、空間光変調器２３の一群のミラー要素２３ａを経た１つのパルス光から時間的に多重化された所要数のパルス光を生成し、これらの所要数のパルス光を用いて互いに異なる複数の位置に照度分布を形成すれば良い。
【００７７】
あるいは、図１３に示すように、空間光変調器２３の１つのミラー要素２３ａに入射するパルス光を用いて、例えば輪帯状の瞳強度分布の一部を形成することもできる。すなわち、互いに異なる１つのミラー要素２３ａに入射するパルス光を用いて、瞳強度分布の互いに異なる部分を形成することを繰り返すことにより、最終的に所要形状の瞳強度分布の全体を形成することもできる。この場合、瞳強度分布の一部を形成する際に光が入射するレンズレット５ａの数が最も小さくなるので、瞳強度分布の一部を形成している間に照度分布の形成位置を変更する回数を最小限に抑えることができる。また、ミラー要素２３ａのエッジでの回折光の発生が回避されるので、所望の照度分布を、ひいては所望の積算照度分布を得ることが容易になる。
【００７８】
図１３の例では、パルス光の照射毎に異なる１つのミラー要素２３ａを用いて、瞳強度分布の互いに異なる部分を形成することを繰り返すことにより、所望の瞳強度分布の全体を形成する。そして、例えば遅延光学系１と類似の構成を有する生成部の作用により、空間光変調器２３の１つのミラー要素２３ａを経た１つのパルス光から時間的に多重化された所要数のパルス光を生成し、これらの所要数のパルス光を用いて互いに異なる複数の位置に照度分布を形成すれば良い。
【００７９】
第２実施形態においても、第１実施形態の場合と同様に、比較的少ないパルス光により、空間光変調器１０のミラー配列面（被照射面）上の積算照度分布を均一化することができる。また、空間光変調器１０のミラー配列面上の積算照度分布を均一化する照明光学系（１〜９）を用いて、ウェハ（基板）Ｗに露光されるパターン線幅の均一性を良好にすることができる。
【００８０】
次いで、上述の実施形態において照度分布の形成位置の誤差変動および照度分布を形成するパルス光の強度の平均値からの変動が、積算照度分布のコントラストに与える影響について考える。以下、説明の理解を容易にするために、照度分布の形成位置の誤差およびパルス光の強度の平均値からの変動が全く無い場合、積算照度分布のコントラストＣが０であるものとする。ちなみに、積算照度分布のコントラストＣは、積算照度分布における光強度の平均値をＢとするとき、積算照度分布における強度平均値Ｂからの光強度の分散σ２の平方根、すなわち標準偏差σを用いて、Ｃ＝σ／Ｂと定義される。
【００８１】
典型的な構成例に基づくシミュレーションによれば、照度分布の形成位置の誤差変動δｄの分布の標準偏差（１σ）が照度分布の周期Ｐに対して０．１％である場合、照明σ値（＝照明光学系の射出側開口数／投影光学系の入射側開口数：コヒーレンスファクター）が０．１の円形照明では積算照度分布のコントラストＣは０．９％であり、照明σ値が１．０の円形照明では積算照度分布のコントラストＣは９％である。そして、照度分布の形成位置の誤差変動δｄと、積算照度分布のコントラストＣとの間には、ほぼ線形関係が成立する。
【００８２】
一方、照度分布を形成するパルス光の強度の平均値Ａからの変動δＡの分布の標準偏差（１σ）が平均値Ａに対して１０％である場合、照明σ値が０．１の円形照明では積算照度分布のコントラストＣは５％であり、照明σ値が１．０の円形照明では積算照度分布のコントラストＣは６％である。そして、照度分布を形成するパルス光の強度の平均値Ａからの変動δＡと、積算照度分布のコントラストＣとの間には、ほぼ線形関係が成立する。
【００８３】
こうして、照度分布の形成位置の誤差変動および照度分布を形成するパルス光の強度の平均値からの変動が、積算照度分布のコントラストに与える影響は、次の式（５）または式（６）で表されるという知見を得た。式（５）において、Ｓ，Ｒは瞳強度分布に依存する定数であり、Ｍは瞳強度分布の形成に寄与するレンズレットの数である。そして、式（５）および（６）において、Ｑは互いに位置ずれした照度分布の数すなわち積算数である。
【００８４】
【数１】
0006593678.tif 000002
【００８５】
ただし、式（６）におけるｂ１、ｂ２は、ｕ（Δｋ）を照明瞳における二点（ｋ１，ｋ２）間の複素相関係数とし、Δｋを無次元化した二点の照明瞳座標の差とするとき、以下の式（７）乃至（９）で表すことができる。
【００８６】
【数２】
0006593678.tif 000003
【００８７】
したがって、一例として、照度分布を形成するパルス光の強度の平均値からの変動が無い場合に積算照度分布のコントラストＣを１％以下に抑えるには、照明σ値が０．１の円形照明では照度分布の形成位置の誤差変動δｄの分布の標準偏差（１σ）を照度分布の周期Ｐに対して０．１２％以下に抑える必要があり、照明σ値が１．０の円形照明では形成位置の誤差変動δｄの分布の標準偏差（１σ）を周期Ｐに対して０．０１２％以下に抑える必要がある。
【００８８】
また、一例として、照度分布の形成位置の誤差変動が無い場合に積算照度分布のコントラストＣを１％以下に抑えるには、照明σ値が０．１の円形照明ではパルス光の強度の平均値Ａからの変動δＡの分布の標準偏差（１σ）を平均値Ａに対して２．０％以下に抑える必要があり、照明σ値が１．０の円形照明では強度平均値Ａからの変動δＡの分布の標準偏差（１σ）を平均値Ａに対して１．５％以下に抑える必要がある。
【００８９】
このように、照度分布を形成するパルス光の強度の平均値からの変動および照明条件に応じて、被照射面に対する各照度分布の相対位置の誤差変動を所要の範囲に抑えることにより、被照射面における積算照度分布のコントラストを所定の値以下に抑えることができる。
【００９０】
上述の実施形態では、回折光学素子３または空間光変調器２３とリレー光学系４との間の光路中に配置されたシフト部６が、照度分布の周期に応じた移動幅にしたがって照度分布の形成位置を移動させる相対位置変更部を構成している。別の表現をすれば、相対位置変更部としてのシフト部６は、１つまたは複数のパルス光の照射ごとに、固定的に設置されたパターン形成部としての空間光変調器１０と照度分布との相対位置を変更する。
【００９１】
上述の実施形態では、回折光学素子３または空間光変調器２３とリレー光学系４との間の光路中に、シフト部６を配置している。しかしながら、これに限定されることなく、例えばコンデンサー光学系７とマスクブラインド８（または空間光変調器１０）との間の光路中に、相対位置変更部としてのシフト部を配置することもできる。
【００９２】
また、相対位置変更部として、図１４に示すように、マイクロフライアイレンズ５とコンデンサー光学系７との間の光路中に配置されたチルト部１５を用いることも可能である。チルト部１５は、Ｘ方向に延びる軸線１５ａａ廻りに回転するポリゴンミラー１５ａと、制御系ＣＲからの指令にしたがってポリゴンミラー１５ａを回転駆動する駆動部１５ｂとを有する。チルト部１５は、例えば光軸ＡＸに沿って入射した光を可変角度だけ偏向して射出する機能を有する。
【００９３】
なお、相対位置変更部としてのチルト部１５を、例えばリレー光学系４とマイクロフライアイレンズ５との間の光路中に配置することもできる。また、入射した光を可変角度だけ偏向して射出するチルト部として、ガルバノミラー、振動ミラーなどを用いることもできる。
【００９４】
上述の実施形態では、固定的に設置された空間光変調器１０のミラー配列面において照度分布の形成位置を変更することにより積算照度分布の均一化を図っている。しかしながら、これに限定されることなく、照度分布の形成位置を固定的に設定し、照度分布の周期に応じた移動幅にしたがって、パターン形成部としての空間光変調器１０を移動させても良い。
【００９５】
上述の実施形態では、パターン形成部として、二次元的に配列されて個別に制御される複数のミラー要素（光学要素）１０ａを有する空間光変調器１０を用いている。しかしながら、これに限定されることなく、転写すべきパターンが形成されたマスク（レチクル）を、パターン形成部として投影光学系の物体面に設置しても良い。
【００９６】
上述の実施形態では、マイクロフライアイレンズ５のレンズレット５ａ間の干渉の影響に着目しているが、１つのレンズレット５ａの内部での干渉に起因してレンズレット５ａの直後に形成されるスポット光の径が大きなってしまう場合がある。この場合、遅延光学系１から射出されるパルス光の向きをパルス毎に適宜変化させることにより、レンズレット５ａの内部でのコヒーレンスを低下させても良い。
【００９７】
上述の実施形態では、所定方向に沿って光強度が周期的に変化する照度分布の形成位置と物体上の被照射面とを、その周期に応じた移動幅にしたがって所定方向において相対移動させることにより、積算照度分布の均一化を図っている。しかしながら、光強度が周期的な変化する照度分布に限定されることなく、所定方向に沿って光強度がある性状にしたがって変化する照度分布の形成位置と物体上の被照射面とを、その分布性状に応じた移動幅にしたがって所定方向において相対移動させることにより、積算照度分布の均一化を図ることもできる。
【００９８】
別の表現をすれば、光源から供給される１つまたは複数のパルス光の照射ごとに、所定方向に沿って光強度が変化する照度分布と物体上の被照射面との相対位置を所定方向において変更することにより、積算照度分布の均一化を図ることができる。また、別の表現をすれば、第１パルス光により物体上の被照射面において所定方向に沿って光強度が変化する第１照度分布を形成し、第２パルス光により第１照度分布を被照射面に対して所定方向に相対移動させた分布である第２照度分布を形成することにより、積算照度分布の均一化を図ることができる。
【００９９】
この場合、第１照度分布を形成し、相対移動を行った後に、第２照度分布を形成する。第１照度分布の少なくとも一部と、第２照度分布の少なくとも一部とは、同じ分布性状を有する。そして、第１照度分布の少なくとも一部と、第２照度分布の少なくとも一部との所定方向における相対位置を変更することにより、積算照度分布の均一化を図ることができる。
【０１００】
以下、所定方向に沿って光強度が周期的に変化しない照度分布の一例として、例えば所定方向に沿って光強度が凸状に変化する照度分布（露光量分布）を有する結像領域を用いて、ウェハ（基板）上での積算照度分布（積算露光量分布）の均一化を図ることのできる走査継ぎ露光について説明する。図１５を参照すると、ウェハステージＷＳの作用によりウェハ（基板）Ｗの単位露光領域ＳＲに対して矩形状の結像領域ＥＲを−Ｘ方向に移動させつつ、単位露光領域ＳＲにおいてＸ方向に細長く延びる矩形状の第１部分領域ＳＲ１に所定のパターンの一部を走査露光する。
【０１０１】
結像領域ＥＲは、図１６に示すように、走査方向であるＸ方向と直交（交差）する方向、すなわち非走査方向であるＺ方向に沿って光強度が凸状に変化する照度分布を有する。また、走査方向であるＸ方向においても光強度が凸状に変化する照度分布を有する。以下、説明の理解を容易にするために、結像領域ＥＲのＺ方向およびＸ方向に沿った照度分布は、ガウス分布に近似可能であるものとする。
【０１０２】
このようなガウス状の照度分布は、空間光変調素子（実施形態における回折光学素子３，空間光変調器２３）から射出される射出光を被照射面上に集光する際に照明光路を横切る方向で射出光を分割しないことにより得られる。換言すれば、上述の実施形態において、マイクロフライアイレンズ５およびコンデンサー光学系の設置を省略した場合に、被照射面（投影光学系ＰＬの物体面または像面）においてガウス状の照度分布が得られる。
【０１０３】
第１部分領域ＳＲ１の＋Ｘ方向側の端部から−Ｘ方向側の端部までの走査露光が終了すると、ウェハステージＷＳの作用により単位露光領域ＳＲに対して結像領域ＥＲを＋Ｚ方向に所定距離ｄだけ移動させる。結像領域ＥＲの＋Ｚ方向への位置ずれ量ｄは、後述するように、結像領域ＥＲのＺ方向に沿ったガウス状の照度分布の標準偏差σの例えば１．５倍程度に相当する距離である。
【０１０４】
次いで、ウェハステージＷＳの作用により単位露光領域ＳＲに対して結像領域ＥＲを＋Ｘ方向に移動させつつ、単位露光領域ＳＲにおいてＸ方向に細長く延びる矩形状の第２部分領域ＳＲ２に所定のパターンの一部を走査露光する。第２部分領域ＳＲ２の−Ｘ方向側の端部から＋Ｘ方向側の端部までの走査露光が終了すると、ウェハステージＷＳの作用により単位露光領域ＳＲに対して結像領域ＥＲを＋Ｚ方向に所定距離ｄだけ移動させる。
【０１０５】
このように、単位露光領域ＳＲに対して結像領域ＥＲをＸ方向に移動させつつ行う走査露光と、−Ｘ方向または＋Ｘ方向への１回の走査露光毎に行う結像領域ＥＲのＺ方向への移動とを繰り返すことにより、単位露光領域ＳＲに所定のパターンの全体が走査露光される。この種の走査継ぎ露光の詳細については、米国特許第８，０８９，６１６Ｂ２号明細書などを参照することができる。
【０１０６】
図１７に示すように、無限遠方まで裾があるガウス分布４２を所定の距離ｄだけ互いに位置ずれさせつつ無限に並べて重ね合わせると、ほぼ均一な積算分布４３が得られる。この場合、ほぼ均一な積算分布４３のコントラストＣと、互いに隣り合うガウス分布４２の位置ずれ量ｄとの間には、図１８に示すような関係がある。図１８において、縦軸は積算分布のコントラストＣを、横軸は位置ずれ量ｄをガウス分布４２の標準偏差σで割った値である。
【０１０７】
図１５に示す走査継ぎ露光では、結像領域ＥＲの走査方向（Ｘ方向）に沿った照度分布が均一でなくても、いわゆる走査による平均化作用により、単位露光領域ＳＲにおけるＸ方向に沿った積算照度分布は均一化される。一方、結像領域ＥＲの非走査方向（Ｚ方向）に沿った照度分布は、無限遠方まで裾があるガウス分布４２とは異なるものの、ガウス分布に近似可能である。
【０１０８】
したがって、図１５に示す走査継ぎ露光において、結像領域ＥＲのＺ方向への移動距離ｄを適切に設定し、Ｚ方向に沿って互いに距離ｄだけ位置ずれした複数のガウス状の照度分布を重ね合わせることにより、単位露光領域ＳＲにおけるＺ方向に沿った積算照度分布も均一化される。同様に、結像領域ＥＲの照度分布が非走査方向に沿って光強度が凸状に変化する分布であれば、その分布性状に応じて結像領域ＥＲの非走査方向への移動距離ｄを適切に設定して走査継ぎ露光を行うことにより、単位露光領域ＳＲにおける積算照度分布の均一化を図ることができる。
【０１０９】
このように、図１５に示す例では、非走査方向に沿って光強度が凸状に変化する照度分布を有する結像領域を形成し、照度分布の分布性状に応じて結像領域の非走査方向への移動距離を適切に設定して走査継ぎ露光を行うことにより、単位露光領域における積算照度分布の均一化を図っている。このことは、上述の各実施形態において、所定方向に沿って光強度が周期的に変化する照度分布の形成位置と物体上の被照射面とを、その周期に応じた移動幅にしたがって所定方向において相対移動させることにより積算照度分布の均一化を図っていることに対応している。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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１９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１９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、可変パターン形成用の空間光変調器のミラーパターン（あるいはマスクに形成されたパターン）に応じた所定のパターンをウェハ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）。
【０１１２】
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を感光性基板としてパターンの転写を行う。
【０１１３】
図２０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２０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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
また、本実施形態は、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やシート状の可撓体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、本実施形態は、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。
【０１１６】
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、例えば米国特許出願公開第２００７／２４２２４７号明細書に開示されているように、投影光学系ＰＬの先端の光学部材とウェハＷとの間に照明光ＩＬを透過する液体（例えば純水）を供給して回収する局所液浸装置が設けられる。液浸型の場合には解像度をさらに高めることができる。
【０１１７】
上述の実施形態において、米国公開公報第２００６／０１７０９０１号及び第２００７／０１４６６７６号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。
【０１１８】
また、上述の実施形態において、光源部ＬＳとして、波長１９３ｎｍのパルス光を供給するＡｒＦエキシマレーザ光源や、波長２４８ｎｍのパルス光を供給するＫｒＦエキシマレーザ光源を用いることもできる。
【０１１９】
なお、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とり得る。
【符号の説明】
【０１２０】
１  遅延光学系
２  ビーム送光部
３  回折光学素子
４  リレー光学系
５  マイクロフライアイレンズ（オプティカルインテグレータ）
６  シフト部
７  コンデンサー光学系
８  マスクブラインド
９  結像光学系
１０  可変パターン形成用の空間光変調器
２３  瞳強度分布形成用の空間光変調器
ＬＳ  光源部
ＣＲ  制御系
ＰＬ  投影光学系
Ｗ  ウェハ
ＷＳ  ウェハステージ
【図１】
0006593678.tif 000004
【図２】
0006593678.tif 000005
【図３】
0006593678.tif 000006
【図４】
0006593678.tif 000007
【図５】
0006593678.tif 000008
【図６】
0006593678.tif 000009
【図７】
0006593678.tif 000010
【図８】
0006593678.tif 000011
【図９】
0006593678.tif 000012
【図１０】
0006593678.tif 000013
【図１１】
0006593678.tif 000014
【図１２】
0006593678.tif 000015
【図１３】
0006593678.tif 000016
【図１４】
0006593678.tif 000017
【図１５】
0006593678.tif 000018
【図１６】
0006593678.tif 000019
【図１７】
0006593678.tif 000020
【図１８】
0006593678.tif 000021
【図１９】
0006593678.tif 000022
【図２０】
0006593678.tif 000023