(57)【要約】【課題】  所望の光路を形成するように光学系中に配置することが可能な空間光変調ユニットを提供すること。【解決手段】  空間光変調ユニットＳＭ１は、光学系中に配置可能であって、且つ当該光学系の光軸に沿って配置可能である。空間光変調ユニットＳＭ１は、光学系の光軸Ａｘと平行に入射した光を反射する第１の反射面Ｒ１１と、第１の反射面Ｒ１１で反射した光を反射する反射型の空間光変調器Ｓ１と、空間光変調器Ｓ１で反射した光を反射して光学系中に射出する第２の反射面Ｒ１２と、を備える。空間光変調器Ｓ１は、第１の反射面Ｒ１１で反射した光の当該空間光変調器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。【選択図】  図４
2009093175.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系中に配置可能であって、且つ当該光学系の光軸に沿って配置可能な空間光変調ユニットであって、
前記光学系の光軸と平行に入射した光を反射する第１の偏向面と、
前記第１の偏向面で偏向した光を反射する反射型の空間光変調器と、
前記空間光変調器で反射した光を偏向して前記光学系中に射出する第２の偏向面と、を備え、
前記空間光変調器は、前記第１の偏向面で偏向した光の当該空間光変調器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ことを特徴とする空間光変調ユニット。
【請求項２】
前記第２の偏向面は反射面を有す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。
【請求項３】
前記第１の偏向面は反射面を有す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。
【請求項４】
前記第１及び第２の偏向面は内面反射面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。
【請求項５】
前記第１及び第２の反射面は何れも１つのプリズムの反射面であり、前記空間光変調器が前記プリズムに一体的に取り付けられていることを特徴とする請求項４に記載の空間光変調ユニット。
【請求項６】
前記プリズムへの入射位置から前記プリズムからの射出位置までの空気換算長と、前記プリズムが前記光学系中に配置されていない場合における前記入射位置に相当する位置から前記射出位置に相当する位置までの空気換算長が同じであることを特徴とする請求項４又は５に記載の空間光変調ユニット。
【請求項７】
前記空間光変調器は、前記光学系の前記光軸に沿った方向で、前記第１及び第２の偏向面に対して相対的に移動することが可能であることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項記載の空間光変調ユニット。
【請求項８】
前記第１及び第２の偏向面は表面反射面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。
【請求項９】
前記第１及び第２の偏向面は、所定の角度をなして反射部材上に設けられた一対の反射面であることを特徴とする請求項８に記載の光変調ユニット。
【請求項１０】
前記反射部材と前記空間光変調器とは、前記光学系の前記光軸と交差する方向での位置関係を相対的に変更することが可能であ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。
【請求項１１】
前記第１及び第２の偏向面と前記前記空間光変調器とは、前記光学系の前記光軸と交差する方向での位置関係を相対的に変更することが可能であることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の空間光変調ユニット。
【請求項１２】
前記空間光変調器は、二次元的に配列された複数の反射素子を有し、
前記複数の反射素子はそれぞれ独立に制御可能であることを特徴とする請求項１〜１１の何れか一項記載の空間光変調ユニット。
【請求項１３】
前記空間光変調器の前記複数の反射素子はそれぞれ反射面を有し、
前記複数の反射素子の反射面の傾きを独立に制御することが可能であることを特徴とする請求項１２記載の空間光変調ユニット。
【請求項１４】
前記空間光変調器は、前記第２の反射面で反射して前記光学系中に射出する光が前記第１の反射面への入射光と平行になるように光を変調できることを特徴とする請求項１〜１３の何れか一項記載の空間光変調ユニット。
【請求項１５】
光学系中に配置可能であって、且つ当該光学系の光軸に沿って配置可能な空間光変調ユニットであって、
前記光学系の光軸に対して斜設される第１の反射面と、
前記光学系の光軸に対して斜設される第２の反射面と、
前記第１の反射面と前記第２の反射面との間の光路中に配置可能に設けられた空間光変調器と、を備え、
前記空間光変調器は、前記空間光変調器に入射する光の前記空間光変調器での位置に応じて、その光に空間的な変調を与えることを特徴とする空間光変調ユニット。
【請求項１６】
前記第１の反射面は第１の平面上に位置し、
前記第２の反射面は前記第１の平面と交差する第２の平面上に位置することを特徴とする請求項１５に記載の空間光変調ユニット。
【請求項１７】
前記第１及び第２の平面によって形成される稜線は前記第１及び第２の反射面に対して前記空間光変調器側に向けられ、前記第１及び第２の反射面同士のなす角は鈍角であることを特徴とする請求項１６に記載の空間光変調ユニット。
【請求項１８】
光源から供給される光によって第１の面を照明する照明装置において、
請求項１〜１７の何れか一項記載の空間光変調ユニットを備えることを特徴とする照明装置。
【請求項１９】
所望の瞳輝度分布を形成する回折光学素子をさらに備え、
前記空間光変調器は、前記回折光学素子と共役な位置に配置することが可能であることを特徴とする請求項１８に記載の照明装置。
【請求項２０】
所望の瞳輝度分布を形成し、所定の設置面に設置することが可能な回折光学素子をさらに備え、
前記空間光変調器は、前記所定の設置面と光学的に等価な位置に配置することが可能であることを特徴とする請求項１８に記載の照明装置。
【請求項２１】
前記回折光学素子は、前記照明装置の光路に対して挿脱可能であることを特徴とする請求項１９又は２０に記載の照明装置。
【請求項２２】
光源からの光に基づいて被照射面を照明する照明装置において、
二次元的に配列されて個別に制御される複数の光学要素を有する空間光変調器と；
前記照明装置中に配置可能な回折光学素子と；
前記空間光変調器が、その第１位置に配置され得る第１光路と；
前記回折光学素子が、その第２位置に配置され得る第２光路と；
前記光源と前記第１光路との間の光路であって、且つ前記光源と前記第２光路との間の光路である第３光路と；
前記第１光路と前記被照射面との間の光路であって、且つ前記第２光路と前記被照射面との間の光路である第４光路と；
を備え、
前記第１光路と前記第２光路とは切替可能であり、且つ前記第３光路の出口での光軸と前記第４光路の入り口での光軸とが共軸(coaxial)であることを特徴とする照明装置。
【請求項２３】
前記第３光路からの光を前記空間光変調器へ向ける第１光学面と、前記空間光変調器を介した光を前記第４光路へ向ける第２光学面とを備えていることを特徴とする請求項２２に記載の照明装置。
【請求項２４】
前記第１光学面と前記第２光学面とは、前記照明装置の光路中に挿脱可能であることを特徴とする請求項２３に記載の照明装置。
【請求項２５】
前記第１および第２光学面は、一体的に前記照明装置の光路中に挿脱可能であることを特徴とする請求項２４に記載の照明装置。
【請求項２６】
前記空間光変調器は、前記照明装置の光路中に挿脱可能であることを特徴とする請求項２２〜２５の何れか一項に記載の照明装置。
【請求項２７】
前記空間光変調器は、所定の位置に固定されていることを特徴とする請求項２２〜２５の何れか一項に記載の照明装置。
【請求項２８】
前記第１光路と前記第２光路とを同時に用いることを特徴とする請求項２２〜２６の何れか一項に記載の照明装置。
【請求項２９】
前記第１および第２光学面は反射面を有することを特徴とする請求項２３〜２７の何れか一項に記載の照明装置。
【請求項３０】
前記空間光変調器は、二次元的に配列された複数の反射素子を有し、
前記複数の反射素子はそれぞれ独立に制御可能であることを特徴とする請求項２２〜２９の何れか一項記載の照明装置。
【請求項３１】
前記空間光変調器の前記複数の反射素子はそれぞれ反射面を有し、
前記複数の反射素子の反射面の傾きを独立に制御することが可能であることを特徴とする請求項３０記載の照明装置。
【請求項３２】
第１の面の像を第２の面に投影する露光装置であって、
前記第１の面を照明する請求項１８〜３１の何れか一項に記載の照明装置と、
前記照明装置によって前記第１の面上に形成される照明領域からの光に基づいて、前記第２の面上に前記第１の面の像を形成する投影光学系と、を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項３３】
第１の面の像を第２の面に投影する露光装置であって、
前記第１の面を照明する照明装置と、
請求項１〜１７の何れか一項に記載の空間光変調ユニットと、
前記照明装置によって前記第１の面上に形成される照明領域からの光に基づいて、前記第２の面上に前記第１の面の像を形成する投影光学系と、を備え、
前記空間光変調ユニットの空間光変調器は前記第１の面に配置されることを特徴とする露光装置。
【請求項３４】
デバイスの製造方法であって、
感光性基板を準備する工程と、
請求項３２又は３３に記載の露光装置の前記第２の面に前記感光性基板を配置して、前記第１の面に位置する所定のパターンの像を前記感光性基板上に投影露光する工程と、
前記マスクのパターンの前記像が投影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、
を備えることを特徴とするデバイスの製造方法。
【請求項３５】
光源から供給される光によって第１の面を照明する照明装置において、
請求項１〜１７の何れか一項に記載の空間光変調ユニットと、
該空間光変調ユニットの空間光変調器を経由しない光によって第１の瞳輝度分布を形成する回折光学素子と、を備え、
前記空間光変調ユニットの空間光変調器からの光によって、前記第１の瞳輝度分布と少なくとも一部が重畳する第２の瞳輝度分布を形成することを特徴とする照明装置。
【請求項３６】
光源から供給される光によって第１の面を照明する照明装置において、
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を備える空間光変調ユニットと、
該空間光変調ユニットの空間光変調器を経由しない光によって第１の瞳輝度分布を形成する回折光学素子と、を備え、
前記空間光変調ユニットの空間光変調器からの光によって、前記第１の瞳輝度分布と少なくとも一部が重畳する第２の瞳輝度分布を形成することを特徴とする照明装置。
【請求項３７】
前記空間光変調器は、二次元的に配列された複数の反射素子を有し、
前記複数の反射素子はそれぞれ独立に制御可能であることを特徴とする請求項３６記載の照明装置。
【請求項３８】
前記空間光変調器の前記複数の反射素子はそれぞれ反射面を有し、
前記複数の反射素子の反射面の傾きを独立に制御することが可能であることを特徴とする請求項３７記載の照明装置。
【請求項３９】
第１の面の像を第２の面に投影する露光装置であって、
前記第１の面を照明する請求項３６に記載の照明装置と、
前記照明装置によって前記第１の面上に形成される照明領域からの光に基づいて、前記第２の面上に前記第１の面の像を形成する投影光学系と、を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項４０】
デバイスの製造方法であって、
感光性基板を準備する工程と、
請求項３９に記載の露光装置の前記第２の面に前記感光性基板を配置して、前記第１の面に位置する所定のパターンの像を前記感光性基板上に投影露光する工程と、
前記マスクのパターンの前記像が投影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、
を備えることを特徴とするデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空間光変調ユニット、照明装置、露光装置、及びデバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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）。反射型の空間光変調器において、露光装置の照明光学系の構成を大幅に変更することなく空間光変調器への入射光路と空間光変調器からの射出光路（反射光路）とを分離するため、特許文献１では反射型空間光変調器に対し光を斜めに入射させている。
【特許文献１】特開２００２−３５３１０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載の空間光変調器では、空間光変調器への入射光路と空間光変調器からの射出光路とで光路を同軸とすることができないため、光学系中に配置する場合に所望の光路を形成することが困難である。
【０００４】
本発明の一実施形態は、所望の光路を形成するように光学系中に配置することが可能な空間光変調ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態に係る空間光変調ユニットは、光学系中に配置可能であって、且つ当該光学系の光軸に沿って配置可能な空間光変調ユニットであって、光学系の光軸と平行に入射した光を反射する第１の偏向面と、第１の偏向面で偏向した光を反射する反射型の空間光変調器と、空間光変調器で反射した光を偏向して光学系中に射出する第２の偏向面と、を備え、空間光変調器は、第１の偏向面で偏向した光の当該空間光変調器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ことを特徴とする
上記空間光変調ユニットは、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を備える。そのため、例えば二極、四極等の所望の瞳輝度分布を形成することが可能である。また、反射型の空間光変調器の他に第１及び第２の反射面を備える。そのため、所望の光路を形成するように光学系中に配置することが可能である。
【０００６】
実施形態に係る照明装置は、光源から供給される光によって第１の面を照明する照明装置において、上記の空間光変調ユニットを備えることを特徴とする。
【０００７】
実施形態に係る照明装置は、光源からの光に基づいて被照射面を照明する照明装置において、二次元的に配列されて個別に制御される複数の光学要素を有する空間光変調器と；照明装置中に配置可能な回折光学素子と；空間光変調器が、その第１位置に配置され得る第１光路と；回折光学素子が、その第２位置に配置され得る第２光路と；光源と第１光路との間の光路であって、且つ光源と第２光路との間の光路である第３光路と；第１光路と被照射面との間の光路であって、且つ第２光路と被照射面との間の光路である第４光路と；を備え、第１光路と第２光路とは切替可能であり、且つ第３光路の出口での光軸と第４光路の入り口での光軸とが共軸(coaxial)であることを特徴とする。
【０００８】
実施形態に係る照明装置は、光源から供給される光によって第１の面を照明する照明装置において、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を備える空間光変調ユニットと；該空間光変調ユニットの空間光変調器を経由しない光によって第１の瞳輝度分布を形成する回折光学素子と；を備え、空間光変調ユニットの空間光変調器からの光によって、第１の瞳輝度分布と少なくとも一部が重畳する第２の瞳輝度分布を形成することを特徴とする。
【０００９】
実施形態に係る露光装置は、第１の面の像を第２の面に投影する露光装置であって、第１の面を照明する上記の照明装置と、照明装置によって第１の面上に形成される照明領域からの光に基づいて、第２の面上に第１の面の像を形成する投影光学系と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
実施形態に係るデバイスの製造方法は、感光性基板を準備する工程と、上記の露光装置の第２の面に感光性基板を配置して、第１の面に位置する所定のパターンの像を感光性基板上に投影露光する工程と、マスクのパターンの像が投影された感光性基板を現像し、パターンに対応する形状のマスク層を感光性基板の表面に形成するする工程と、マスク層を介して感光性基板の表面を加工する加工工程と、備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の一実施形態によれば、所望の光路を形成するように光学系中に配置することが可能な空間光変調ユニットを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００１３】
（第１実施形態）
図１を参照して、第１実施形態に係る露光装置ＥＡ１の構成について説明する。図１は、第１実施形態に係る露光装置を概略的に示す構成図である。
【００１４】
第１実施形態による露光装置ＥＡ１は、装置の光軸Ａｘに沿って、空間光変調ユニットＳＭ１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ＥＡ１は、光源１から供給される光に基づいて照明装置ＩＬによってマスク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Ｍａである第１の面の像を、ウェハＷ上の投影面Ｗａである第２の面に投影する。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Ｍａである第１の面を照明する照明装置ＩＬは、空間光変調ユニットＳＭ１によって例えば二極、四極等の変形照明を行う。
【００１５】
照明装置ＩＬは、光軸Ａｘに沿って、空間光変調ユニットＳＭ１と、回折光学ユニット２と、ズーム光学系３と、フライアイレンズ４と、コンデンサ光学系５と、折り曲げミラー６とを備える。空間光変調ユニットＳＭ１及び回折光学ユニット２は何れも、照明装置ＩＬの光路に対して挿脱可能である。空間光変調ユニットＳＭ１及び回折光学ユニット２は何れも、それらの遠視野に所望の瞳輝度分布を形成する。
【００１６】
フライアイレンズ４は、複数のレンズ素子が二次元に密に配列されて構成されている。フライアイレンズ４を構成する複数のレンズ素子は、各レンズ素子の光軸が当該フライアイレンズ４を含む照明装置ＩＬの光軸であり露光装置の光軸でもある光軸Ａｘと平行となるように配列されている。フライアイレンズ４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。本例では、被照射面に配置されるマスクＭを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４による波面分割数が大きな場合には、フライアイレンズ４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４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。
【００１７】
コンデンサ光学系５は、フライアイレンズ４を射出した光を集光し、所定のパターンが形成されたマスクＭを照明する。折り曲げミラー６は、コンデンサ光学系５中に配置され、コンデンサ光学系を通過する光束の光路を折り曲げる。マスクステージＭＳには、マスクＭが載置される。
【００１８】
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の面）Ｍａ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の面）Ｗａ上に第１の面の像を形成する。
【００１９】
次に、図２及び図３を参照して、空間光変調ユニットＳＭ１と回折光学ユニット２との配置の関係を説明する。図２は、空間光変調ユニットＳＭ１が露光装置ＥＡ１の光軸Ａｘに沿って挿入されている場合の配置を説明するための図である。図３は、空間光変調ユニットＳＭ１が露光装置ＥＡ１の光軸Ａｘから離れ、回折光学ユニット２中の複数の回折光学素子２ｂ中の１つが露光装置ＥＡ１の光軸Ａｘに沿って挿入されている場合の配置を説明するための図である。
【００２０】
図２及び図３に示されているように、回折光学ユニット２は、切り欠き２ｃが形成されたターレット部材２ａと、当該ターレット部材２ａ上に形成された複数の回折光学素子２ｂとを有する。回折光学素子２ｂは、ターレット部材２ａ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。
【００２１】
図２に示されるように、空間光変調ユニットＳＭ１は、回折光学ユニット２を固定した状態で回折光学ユニット２の切り欠き２ｃによって形成される空間内に挿入させるように配置することで、露光装置ＥＡ１の光軸Ａｘ上に配置することができる。また、図３に示されるように、空間光変調ユニットＳＭ１は、回折光学ユニット２を固定した状態で回折光学ユニット２の切り欠き２ｃ内から移動させることで、露光装置ＥＡ１の光軸Ａｘから外すことができる。あるいは、空間光変調ユニットＳＭ１を固定した状態で、回折光学ユニット２を移動してもよい。このように、空間光変調ユニットＳＭ１は、露光装置ＥＡ１の光軸Ａｘ、すなわち照明装置ＩＬの光軸Ａｘに沿って配置可能である。
【００２２】
空間光変調ユニットＳＭ１は、回折光学ユニット２よりもサイズが大きく且つ質量も大きいため、同じターレット部材２ａに載置せず、回折光学ユニット２の切り欠き２ｃ内に配置する。空間光変調ユニットＳＭ１には駆動信号を伝達するためのケーブルが接続されているため、切り欠き２ｃ内に配置することでケーブルを引きずったままターレットに載せる必要がない。
【００２３】
図３に示されるように、空間光変調ユニットＳＭ１を光軸Ａｘから離れるように移動させた場合には、回折光学ユニット２は、その回転軸が光軸Ａｘに対して平行となり且つ光軸Ａｘから偏心した状態に配置される。そして、ターレット部材２ａに設けられた複数の回折光学素子２ｂの何れか１つが光軸Ａｘ上に配置されるように回転される。図２及び図３に示したように、ターレット部材２ａには、その円周方向に沿って回折光学素子２ｂが円周方向に配列されている。回折光学素子２ｂは、入射した光束を回折して光軸Ａｘに対して偏心した複数の光束に変換するものであり、各々の回折特性（例えば、回折角）が異なるように設定される。
【００２４】
次に、図４及び図５を参照して空間光変調ユニットＳＭ１の構成を説明する。図４は、図２に示された空間光変調ユニットＳＭ１のIV-IV断面の構成を説明するための図である。図５は、空間光変調ユニットＳＭ１が備える空間光変調器Ｓ１の部分斜視図である。なお、図４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。
【００２５】
図４に示されるように、空間光変調ユニットＳＭ１は、プリズムＰ１と、プリズムＰ１に一体的に取り付けられた反射型の空間光変調器Ｓ１とを備える。プリズムＰ１は、例えば蛍石をその硝材とする。プリズムＰ１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する。すなわち、プリズムＰ１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Ｓ１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Ｐ１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。
【００２６】
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。したがって、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。
【００２７】
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。
【００２８】
プリズムＰ１は、空間光変調器Ｓ１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ＥＡ１の上流側）に、第２の反射面Ｒ１２がフライアイレンズ４側（露光装置ＥＡ１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Ｐ１の第１の反射面Ｒ１１は、図４に示されるように、露光装置ＥＡ１の光軸Ａｘに対して斜設される。プリズムＰ１の第２の反射面Ｒ１２は、図４に示されるように、露光装置ＥＡ１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。
【００２９】
プリズムＰ１の第１の反射面Ｒ１１は、露光装置ＥＡ１の光軸Ａｘと平行に入射した光を反射する。空間光変調器Ｓ１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Ｐ１の第２の反射面Ｒ１２は、空間光変調器Ｓ１で反射した光を反射して露光装置ＥＡ１の照明装置ＩＬ中、具体的にはズーム光学系３に射出する。
【００３０】
したがって、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。
【００３１】
なお、本例では、プリズムＰ１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Ｐ１を構成しても良い。
【００３２】
空間光変調器Ｓ１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Ｓ１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Ｓ１に入射する光束のうち光線Ｌ１は空間光変調器Ｓ１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Ｓ１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にそれぞれ入射する。要素ミラーＳＥ１ａ、ＳＥ１ｂ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、Ｌ２に与える。また、空間光変調器Ｓ１は、第２の反射面Ｒ１２で反射してズーム光学系３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。
【００３３】
プリズムＰ１に光Ｌ１、Ｌ２が入射する入射位置ＩＰ１、ＩＰ２から、要素ミラーＳＥ１ａ、ＳＥ１ｂを経て光がプリズムＰ１から射出する射出位置ＯＰ１、ＯＰ２までの空気換算長と、プリズムＰ１が露光装置ＥＡ１中に配置されていない場合における入射位置ＩＰ１、ＩＰ２に相当する位置から射出位置ＯＰ１、ＯＰ２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Ｐ１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。
【００３４】
また、空間光変調器Ｓ１は、回折光学ユニット２の回折光学素子２ｂが設置された設置面と光学的に等価な位置、すなわち空間光変調ユニットＳＭ１の射出側（ズーム光学系３側）から見たとき、第２の反射面Ｒ１２を介して観察される回折光学素子２ｂの設置面の位置に配置することできる。
【００３５】
空間光変調器Ｓ１は、図５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（図示は省略）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。
【００３６】
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にすることができる。また，隣接する要素ミラーＳＥ１間の間隔は必要最小限としてもよい。さらにまた，照明条件の細かな変更を可能にするために，要素ミラーＳＥ１は可能な限り小さくしてもよい。また、要素ミラーＳＥ１の反射面の形状は平面には限られず、凹面や凸面などの曲面であってもよい。
【００３７】
ここで、プリズムＰ１の第１の反射面Ｒ１１からプリズムＰ１の第２の反射面Ｒ１２までの光路であって、空間光変調ユニットＳＭ１の空間光変調器Ｓ１が配置され得る第１位置を介する光路を第１光路とする。プリズムＰ１の第１の反射面Ｒ１１が配置され得る位置からプリズムＰ１の第２の反射面Ｒ１２が配置され得る位置までの光路であって、回折光学ユニット２の回折光学素子２ｂが配置され得る第２位置を介する光路を第２光路とする。光源１からプリズムＰ１の第１の反射面Ｒ１１が配置され得る位置までの光路を第３光路とする。プリズムＰ１の第２の反射面Ｒ１２が配置され得る位置から被照射面までの光路を第４光路とする。
【００３８】
すなわち、第１光路は、空間光変調器Ｓ１を介した光源１からの光を用いて被照射面を照明する場合にだけ、光が通過する光路である。第２光路は、回折光学素子２ｂを介した光源１からの光を用いて被照射面を照明する場合にだけ、光が通過する光路である。第３光路は、光源１と第１光路との間の光路であって、且つ光源１と第２光路との間の光路である。第４光路は、第１光路と被照射面との間の光路であって、且つ第２光路と被照射面との間の光路である。なお、光路とは、使用状態において、光が通ることが意図されている経路をいう。
【００３９】
上述したように、空間光変調ユニットＳＭ１と回折光学ユニット２とは、装置の光軸Ａｘに対して挿入が切り替え可能になっている。すなわち、第１光路と第２光路とは切り替え可能である。また、第３光路の出口での装置の光軸Ａｘと第４光路の入り口での装置の光軸Ａｘとが共軸(coaxial)である。
【００４０】
また、プリズムＰ１の第１の反射面Ｒ１１は第３光路からの光を空間光変調器Ｓ１へ向ける第１光学面として、プリズムＰ１の第２の反射面Ｒ１２は空間光変調器Ｓ１を介した光を第４光路へ向ける第２光学面として、それぞれ機能する。第１及び第２光学面はいずれも照明装置ＩＬの光路に対して挿脱可能な空間光変調ユニットＳＭ１のプリズムＰ１の反射面であるので、第１及び第２光学面は照明装置ＩＬの光路中に一体的に挿脱可能である。さらに、空間光変調器Ｓ１も、照明装置ＩＬの光路中に挿脱可能である。
【００４１】
また、プリズムＰ１の第１の反射面Ｒ１１は、光軸と平行に入射した光を入射方向とは異なる方向へ偏向する第１の偏向面と見なすことができ、プリズムＰ１の第２の反射面Ｒ１２は、空間光変調器Ｓ１で反射した光を照明装置ＩＬの光路へ向けて偏向する第２の偏向面と見なすことができる。なお、第１及び第２の偏向面として、反射面、屈折面、回折面を用いることができる。
【００４２】
空間光変調ユニットＳＭ１は、円形，輪帯，２極，４極等の所望の瞳輝度分布を形成する変形照明を可能とする。図６は、輪帯照明を行った場合における空間光変調ユニットＳＭ１の遠視野（空間光変調ユニットＳＭ１に対する光学的なフーリエ変換面）での照野の形状を示す図である。図６中の斜線部が照野となる。
【００４３】
次に、図７に示すフローチャートを参照して、本実施形態に係る露光装置ＥＡ１を用いてデバイスを製造する方法について説明する。先ず、図７のステップＳ３０１において、１ロットのウェハ上に金属膜が蒸着される。次のステップＳ３０２において、その１ロットのウェハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。すなわち、ステップＳ３０１及びステップＳ３０２は、感光性基板であるウェハＷを準備する工程に相当する。
【００４４】
その後、ステップＳ３０３において、上述の実施形態の露光装置ＥＡ１を用いて、マスクＭ上のパターンの像が投影光学系ＰＬを介して、その１ロットのウェハ上の各ショット領域に順次露光転写される。
【００４５】
ステップＳ３０３では、まず、ウェハステージＷＳ上にウェハＷを配置する。光源１から光軸Ａｘに沿って光が空間光変調ユニットＳＭ１又は回折光学ユニット２に出力される。空間光変調ユニットＳＭ１又は回折光学ユニット２を通過する際に光は、空間的に変調される。露光装置ＥＡ１では、空間光変調ユニットＳＭ１及び回折光学ユニット２を所望の変形照明の形状に応じて光軸Ａｘから挿脱可能である。
【００４６】
空間光変調ユニットＳＭ１又は回折光学ユニット２で空間的に変調された光は、ズーム光学系３を介して、波面分割型の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４の入射面に、例えば光軸Ａｘを中心とする輪体円形状（輪帯状）の照野を形成する。フライアイレンズ４に入射した光は、フライアイレンズ４で波面分割が施される。これにより、その後側焦点面にフライアイレンズ４の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。
【００４７】
フライアイレンズ４から射出された光は、コンデンサ光学系５に入射する。コンデンサ光学系５及びフライアイレンズ４により、マスクＭのパターン面Ｍａは均一に照明される。こうして、照明装置ＩＬによってマスクＭのパターン面Ｍａ上に形成される照明領域からの光に基づいて、ウェハＷの表面である投影面Ｗａ上にパターン面Ｍａの像が形成される。こうして、第１の面に位置するパターン面Ｍａの像は、第２の面に配置されるウェハＷ上に投影露光される。
【００４８】
その後、ステップＳ３０４において、その１ロットのウェハ上のフォトレジストの現像が行われる。これにより、パターン面Ｍａに対応する形状のマスク層がウェハＷの投影面Ｗａ上に形成される。
【００４９】
ステップＳ３０５において、ステップＳ３０４において形成されたマスク層を介してウェハＷの投影面Ｗａを加工する。具体的には、その１ロットのウェハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウェハ上の各ショット領域に形成される。その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。
【００５０】
また、上述の実施形態の露光装置では、プレート（ガラス基板）上に所定のパターン（回路パターン、電極パターン等）を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、図８のフローチャートを参照して、このときの手法の一例につき説明する。図８において、パターン形成工程Ｓ４０１では、上述の実施形態の露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に転写露光する、所謂光リソグラフィー工程が実行される。この光リソグラフィー工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルター形成工程Ｓ４０２へ移行する。
【００５１】
次に、カラーフィルター形成工程Ｓ４０２では、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）に対応した３つのドットの組がマトリックス状に多数配列される。または、Ｒ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルターの組を複数水平走査線方向に配列したカラーフィルターを形成する。そして、カラーフィルター形成工程Ｓ４０２の後に、セル組み立て工程Ｓ４０３が実行される。セル組み立て工程Ｓ４０３では、パターン形成工程Ｓ４０１にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルター形成工程Ｓ４０２にて得られたカラーフィルター等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。
【００５２】
セル組み立て工程Ｓ４０３では、例えば、パターン形成工程Ｓ４０１にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルター形成工程Ｓ４０２にて得られたカラーフィルターとの間に液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。その後、モジュール組み立て工程Ｓ４０４にて、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。なお、本実施形態は、半導体デバイス、液晶表示素子の製造プロセスへの適用に限定されることなく、例えば、プラズマディスプレイ等の製造プロセスや、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、ＭＥＭＳ(Microelectromechanical Systems：微小電気機械システム)、薄膜磁気ヘッド、及びＤＮＡチップ等の各種デバイスの製造プロセスにも広く適用できる。
【００５３】
空間光変調ユニットＳＭ１の空間光変調器Ｓ１は、光が入射する位置に応じて、その光に空間的な変調を与える。そのため、例えば二極、四極、輪帯等の所望の瞳輝度分布を形成することが可能である。
【００５４】
また、空間光変調ユニットＳＭ１は、空間光変調器Ｓ１の他に第１及び第２の反射面Ｒ１１、Ｒ１２を備える。そのため、所望の光路を形成するように光学系中に配置することが可能である。
【００５５】
本実施形態に係る露光装置ＥＡ１の空間光変調器Ｓ１は、空間光変調ユニットＳＭ１を第２の反射面Ｒ１２で反射してズーム光学系３に射出する光が、第１の反射面Ｒ１１への入射光とその光路が一致するように光を変調している。すなわち、空間光変調ユニットＳＭ１に入射する光の光路と、空間光変調ユニットＳＭ１から射出する光の光路とが一致している。そのため、空間光変調ユニットＳＭ１を挿入する場合も、又は回折光学ユニット２を挿入する場合も光路が変更されないので、空間光変調ユニットＳＭ１を自由に露光装置ＥＡ１の光軸Ａｘから挿脱することが可能である。
【００５６】
特に、空間光変調ユニットＳＭ１を挿入した場合と、光軸Ａｘから空間光変調ユニットＳＭ１を外した場合とで、そこを通る光の空気換算長が変更されない。そのため、露光装置ＥＡ１では、構成を変更することなく空間光変調ユニットＳＭ１を挿脱することが可能である。
【００５７】
空間光変調ユニットＳＭ１の入射側と射出側とで光路を一致させることができるため、空間光変調ユニットＳＭ１を用いる照明装置ＩＬの構成を回折光学ユニット２を用いる照明光学系と共用化することができる。これにより、コストを抑制することが可能になる。
【００５８】
図９に第１実施形態に係る露光装置ＥＡ１の変形例であるマスクレス露光装置ＥＡ２の概略的な構成図を示す。変形例に係る露光装置ＥＡ２は、マスクの代わりに空間光変調ユニットＳＭ２を備える点で、第１実施形態に係る露光装置ＥＡ１とは異なる。
【００５９】
空間光変調ユニットＳＭ２は、空間光変調ユニットＳＭ１同様、第１及び第２の反射面Ｒ２１、Ｒ２２、並びに空間光変調器Ｓ２を備える。露光装置ＥＡ２の照明装置ＩＬは、空間光変調ユニットＳＭ２の空間光変調器Ｓ２の反射面（第１の面）を照明する。投影光学系ＰＬは、照明装置ＩＬによって空間光変調器Ｓ２の反射面（第１の面）上に形成される照明領域からの光に基づいて、ウェハＷ上の投影面Ｗａ（第２の面）上に第１の面の像を形成する。
【００６０】
（第２実施形態）
図１０を参照して、第２実施形態に係る露光装置ＥＡ３の構成について説明する。図１０は、第２実施形態に係る露光装置を概略的に示す構成図である。
【００６１】
第２実施形態による露光装置ＥＡ３は、装置の光軸Ａｘに沿って、光源１と、空間光変調ユニットＳＭ１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。
【００６２】
照明装置ＩＬは、光軸Ａｘに沿って、偏光状態制御部１２と、照明装置ＩＬの光路に対して挿脱可能なデポラライザ１３と、空間光変調ユニットＳＭ１と、回折光学ユニット２と、リレー光学系１５と、アフォーカル光学系１７と、偏光変換素子１８と、円錐アキシコン系１９と、ズーム光学系２１と、折り曲げミラー２２と、マイクロフライアイレンズ２３と、コンデンサ光学系２４と、照明視野絞り（マスクブラインド）２５と、結像光学系２６と、折り曲げミラー２７とを備える。所望の瞳輝度分布を形成する空間光変調ユニットＳＭ１及び回折光学ユニット２は何れも、照明装置ＩＬの光路に対して挿脱可能である。
【００６３】
光源１から射出されたほぼ平行な光束は、光軸Ａｘを中心として回転可能な１／４波長板及び１／２波長板を備える偏光状態制御部１２を通過した後、所定の偏光状態の光束に変換され、空間光変調ユニットＳＭ１又は回折光学ユニット２を介して、リレー光学系１５を経てアフォーカル光学系１７に入射する。なお、マスクＭを非偏光状態の光で照明する場合には、偏光状態制御部１２を介した光源１からの光束は、照明装置ＩＬの光路に挿入されたデポラライザ１３を経た後に空間光変調ユニットＳＭ１又は回折光学ユニット２に入射する。このような偏光状態制御部１２及びデポラライザ１３に関しては、米国特許公開第２００６／０１７０９０１Ａ１号公報を参照することができる。
【００６４】
アフォーカル光学系１７は、その前側焦点位置と図中破線で示す所定面１６の位置とがほぼ一致し且つその後側焦点位置と図中破線で示す所定面２０の位置とがほぼ一致するように設定されたアフォーカル系（無焦点光学系）である。一方、空間光変調ユニットＳＭ１又は回折光学ユニット２は、図中破線で示す所定面１６の位置と共役な位置に配置される。
【００６５】
したがって、光束変換素子としての空間光変調ユニットＳＭ１又は回折光学ユニット２に入射したほぼ平行光束は、リレー光学系としてのアフォーカル光学系１７の瞳面に一例として輪帯状の光強度分布を形成した後、ほぼ平行光束となってアフォーカル光学系１７から射出される。なお、アフォーカル光学系１７の前側レンズ群１７ａと後側レンズ群１７ｂとの間の光路中においてその瞳位置またはその近傍には、偏光変換素子１８及び円錐アキシコン系１９が配置されている。
【００６６】
円錐アキシコン系１９は、光源側から順に、光源側に平面を向け且つマスク側に凹円錐状の屈折面を向けた第１プリズム部材１９ａと、マスク側に平面を向け且つ光源側に凸円錐状の屈折面を向けた第２プリズム部材１９ｂとから構成されている。そして、第１プリズム部材１９ａの凹円錐状の屈折面と第２プリズム部材１９ｂの凸円錐状の屈折面とは、互いに当接可能なように相補的に形成されている。また、第１プリズム部材１９ａおよび第２プリズム部材１９ｂのうち少なくとも一方の部材が光軸Ａｘに沿って移動可能に構成され、第１プリズム部材１９ａの凹円錐状の屈折面と第２プリズム部材１９ｂの凸円錐状の屈折面との間隔が可変に構成されている。円錐アキシコン系１９の作用により、輪帯状の二次光源の幅が変化することなく、その輪帯比（内径／外径）および大きさ（外径）がともに変化する。
【００６７】
ここで、第１プリズム部材１９ａの凹円錐状屈折面と第２プリズム部材１９ｂの凸円錐状屈折面とを互いに当接させると、円錐アキシコン系１９は平行平面板として機能し、形成される輪帯状の二次光源に及ぼす影響はない。しかしながら、第１プリズム部材１９ａの凹円錐状屈折面と第２プリズム部材１９ｂの凸円錐状屈折面とを離間させると、円錐アキシコン系１９は、いわゆるビームエキスパンダーとして機能する。したがって、円錐アキシコン系１９の間隔の変化に伴って、所定面２０への入射光束の角度は変化する。
【００６８】
また、偏光変換素子１８は、入射する直線偏光状態の光を、ほぼ周方向に偏光方向を有する周方向偏光状態の光又はほぼ径方向に偏光方向を有する径方向偏光状態の光に変換する機能を有する。このような偏光変換素子１８に関しては、上記米国特許公開第２００６／０１７０９０１Ａ１号公報を参照することができる。
【００６９】
アフォーカル光学系１７を介した光束は、σ値可変用のズーム光学系２１及び折り曲げミラー２２を介して、オプティカルインテグレータとしてのマイクロフライアイレンズ（またはフライアイレンズ）１３に入射する。マイクロフライアイレンズ２３は、縦横に且つ稠密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る。一般に、マイクロフライアイレンズは、たとえば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る。
【００７０】
ここで、マイクロフライアイレンズを構成する各微小レンズは、フライアイレンズを構成する各レンズエレメントよりも微小である。また、マイクロフライアイレンズは、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（微小屈折面）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、正屈折力を有する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。
【００７１】
所定面２０の位置はズーム光学系２１の前側焦点位置の近傍に配置され、マイクロフライアイレンズ２３の入射面はズーム光学系２１の後側焦点位置の近傍に配置されている。ズーム光学系２１の作用により、輪帯状の二次光源の輪帯比が変化することなく、その幅および大きさ（外径）がともに変化する。ズーム光学系２１は、所定面２０とマイクロフライアイレンズ２３の入射面とを実質的にフーリエ変換の関係に配置し、ひいてはアフォーカル光学系７の瞳面とマイクロフライアイレンズ２３の入射面とを光学的にほぼ共役に配置している。
【００７２】
したがって、マイクロフライアイレンズ２３の入射面上には、アフォーカル光学系１７の瞳面と同様に、たとえば光軸Ａｘを中心とした輪帯状の照野が形成される。この輪帯状の照野の全体形状は、ズーム光学系２１の焦点距離に依存して相似的に変化する。マイクロフライアイレンズ２３を構成する各微小レンズは、マスクＭ上において形成すべき照野の形状（ひいてはウェハＷ上において形成すべき露光領域の形状）と相似な矩形状の断面を有する。
【００７３】
マイクロフライアイレンズ２３に入射した光束は多数の微小レンズにより二次元的に分割され、その後側焦点面またはその近傍（ひいては照明瞳面）には、入射光束によって形成される照野とほぼ同じ光強度分布を有する二次光源、すなわち光軸Ａｘを中心とした輪帯状の実質的な面光源からなる二次光源が形成される。マイクロフライアイレンズ２３の後側焦点面またはその近傍に形成された二次光源からの光束は、コンデンサ光学系２４を介した後、マスクブラインド２５を重畳的に照明する。
【００７４】
こうして、照明視野絞りとしてのマスクブラインド２５には、マイクロフライアイレンズ２３を構成する各微小レンズの形状と焦点距離とに応じた矩形状の照野が形成される。マスクブラインド２５の矩形状の開口部（光透過部）を介した光束は、結像光学系２６の集光作用を受けた後、所定のパターンが形成されたマスクＭを重畳的に照明する。すなわち、結像光学系２６は、マスクブラインド２５の矩形状開口部の像をマスクＭ上に形成することになる。
【００７５】
マスクステージＭＳ上に保持されたマスクＭのパターンを透過した光束は、投影光学系ＰＬを介して、ウェハステージＷＳ上に保持されたウェハ（感光性基板）Ｗ上にマスクパターンの像を形成する。こうして、投影光学系ＰＬの光軸Ａｘと直交する平面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。
【００７６】
なお、アフォーカル光学系（リレー光学系）７と円錐アキシコン系１９とズーム光学系（変倍光学系）１１とは、空間光変調ユニットＳＭ１又は回折光学ユニット２と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）１３との間の光路中に配置されて照明瞳面に形成される二次光源（実質的な面光源）の大きさおよび形状を変化させるための整形光学系を構成している。
【００７７】
空間光変調ユニットＳＭ１は、図１０では回折光学ユニット２と切り替え可能なように配置されているが、例えば図１０の破線で示される面１６に配置してもよい。面１６の位置は、回折光学ユニット２の位置とは光学的に共役な位置に相当する。
【００７８】
この場合、空間光変調ユニットＳＭ１は、図１１に示されるように、光源１から出力される光束の一部のみが通過するように、光軸Ａｘ上に配置してもよい。図１１に示される空間光変調ユニットＳＭ１では、例えば図４に示されるような配置に比べ、空間光変調器Ｓ１は光軸Ａｘに沿った方向で、第１及び第２の反射面Ｒ１１、Ｒ１２に対して相対的に光源１側に移動した配置となっている。このような配置により、例えば光源１から出力される光束のうち光線Ｌ１及びＬ３は、空間光変調ユニットＳＭ１のプリズムＰ１内に入射することなく、アフォーカル光学系１７に入射する。一方、光源１から出力される光束のうち光線Ｌ２及びＬ４は、空間光変調ユニットＳＭ１のプリズムＰ１内に入射し、第１の反射面Ｒ１１、空間光変調器Ｓ１、及び第２の反射面Ｒ１２で反射された後、プリズムＰ１から射出してアフォーカル光学系１７に入射する。
【００７９】
この場合、空間光変調器Ｓ１は、例えば図１０の破線で示される面１６の位置に固定することができる。そして、図１１から明らかなように、プリズムＰ１の第１の反射面Ｒ１１からプリズムＰ１の第２の反射面Ｒ１２までの光路であって、空間光変調器Ｓ１が配置され得る第１位置を介する光路である第１光路と、回折光学ユニット２と切り替え可能なように空間光変調ユニットＳＭ１を面１６の位置に配置する場合のプリズムＰ１の第１の反射面Ｒ１１が配置され得る位置からプリズムＰ１の第２の反射面Ｒ１２が配置され得る位置までの光路であって、回折光学ユニット２の回折光学素子２ｂが配置され得る第２光路とを同時に用いるができる。また、この場合、光源１からプリズムＰ１の第１の反射面Ｒ１１が配置され得る位置までの光路が第３光路として機能する。回折光学ユニット２と切り替え可能なように空間光変調ユニットＳＭ１を面１６の位置に配置する場合にプリズムＰ１の第２の反射面Ｒ１２が配置され得る位置から被照射面までの光路が第４光路として機能する。
【００８０】
空間光変調ユニットＳＭ１を所定の面１６の位置に配置し、図１１で示したように、光束の一部のみを空間光変調ユニットＳＭ１の空間光変調器Ｓ１で反射させることにより、例えば図１２〜図１４に示されるような瞳強度の補正を行うことができる。図１２は、回折光学ユニット２を通過し且つ空間光変調ユニットＳＭ１を通過しない光束によって形成される瞳輝度分布を示す。図１３は、回折光学ユニット２を通過せず、空間光変調ユニットＳＭ１を通過する光束によって形成される瞳輝度分布を示す。図１４は、図１２の瞳輝度分布と図１３の瞳輝度分布とを瞳面で重ねた瞳輝度分布を示す。なお、図１２〜図１４の濃淡は、瞳面での輝度の強弱（濃いほど輝度が強い）を表す。
【００８１】
すなわち、回折光学ユニット２は、空間光変調ユニットＳＭ１の空間光変調器Ｓ１を経由しない光によって、図１２に示されるように、紙面上において左から右に向かって輝度が弱くなるような第１の瞳輝度分布を形成する。一方、空間光変調ユニットＳＭ１の空間光変調器Ｓ１は、図１３に示されるように、第１の瞳輝度分布と少なくとも一部が重畳する、輝度が強く且つ略均一な第２の瞳輝度分布を形成する。そして、図１４に示されるように瞳面上で輝度が不均一な第１の瞳輝度分布に、第１の瞳輝度分布の輝度が弱い部分を補強するような第２の瞳輝度分布を重ね合わせることで、全面的に略均一な瞳輝度分布を得ることができる。なお、上述の例では、全面的に略均一な瞳輝度分布を生成したが、生成される瞳輝度分布は略均一なものには限定されない。一例としてマスクＭのパターンの転写状態を調整するために瞳輝度分布を不均一なものに変更することも可能である。
【００８２】
また、空間光変調ユニットＳＭ１では、空間光変調ユニットＳＭ１を挿入した場合と、光軸Ａｘから空間光変調ユニットＳＭ１を外した場合とで、そこを通る光の空気換算長が変更されない。そのため、光線Ｌ１、Ｌ３による空気換算長と光線Ｌ２、Ｌ４による空気換算長とは同じであり、空間光変調ユニットＳＭ１を通過した光と通過しなかった光とを、容易に合成して扱える。
【００８３】
なお、空間光変調ユニットＳＭ１を所定の面１６の位置に挿入する場合、例えば図１５及び図１６に示す構成による空間光変調ユニットＳＭ３を用いてもよい。図１５は、空間光変調ユニットＳＭ３の第１及び第２の反射面Ｒ３１、Ｒ３２が光軸Ａｘと交差するように空間光変調ユニットＳＭ３が配置された場合の配置を示す図である。図１６は、空間光変調ユニットＳＭ３の第１及び第２の反射面Ｒ３１、Ｒ３２が光軸Ａｘと交差しないように空間光変調ユニットＳＭ３が配置された場合の配置を示す図である。
【００８４】
空間光変調ユニットＳＭ３は、Ｖ字型のプリズム（反射部材）Ｐ３と空間光変調器Ｓ３とを備える。空間光変調器Ｓ３は、空間光変調ユニットＳＭ１とは異なり、プリズムＰ３と一体的に構成されていない。
【００８５】
鈍角である所定の角度をなして隣接するプリズムＰ３上に設けられた一対の表面反射面が、第１及び第２の反射面Ｒ３１、Ｒ３２に相当する。また、図１５及び図１６に示されるように、プリズムＰ３と空間光変調器Ｓ３とは、光軸Ａｘと交差する方向での位置関係を相対的に変更することができる。すなわち、空間光変調器Ｓ３は固定したまま、第１及び第２の反射面Ｒ３１、Ｒ３２が光軸Ａｘと交差するように、プリズムＰ３を移動する。
【００８６】
本実施形態に係る露光装置ＥＡ３の空間光変調器Ｓ１は、空間光変調ユニットＳＭ１を第２の反射面Ｒ１２で反射してリレー光学系１５に射出する光が、第１の反射面Ｒ１１への入射光と、その光路が一致するように光を変調している。すなわち、空間光変調ユニットＳＭ１に入射する光の光路と、空間光変調ユニットＳＭ１から射出する光の光路とが一致している。そのため、空間光変調ユニットＳＭ１を挿入する場合も、又は回折光学ユニット２を挿入する場合も光路が変更されないので、空間光変調ユニットＳＭ１を自由に露光装置ＥＡ３の光軸Ａｘから挿脱することが可能である。
【００８７】
また、空間光変調ユニットＳＭ１に入射する光の光路と、空間光変調ユニットＳＭ１から射出する光の光路とが一致していることから、照明装置ＩＬの構成を大きく変更することなく、空間光変調ユニットＳＭ１を所定の面１６の位置に挿脱できる。
【００８８】
特に、空間光変調ユニットＳＭ１を挿入した場合と、光軸Ａｘから空間光変調ユニットＳＭ１を外した場合とで、そこを通る光の空気換算長が変更されない。そのため、露光装置ＥＡ３では、照明装置ＩＬの構成を変更することなく空間光変調ユニットＳＭ１を挿脱することが可能である。
【００８９】
空間光変調ユニットＳＭ１の入射側と射出側とで光路を一致させることができるため、空間光変調ユニットＳＭ１を用いる照明装置ＩＬの構成を回折光学ユニット２を用いる照明光学系と共用化することができる。これにより、コストを抑制することが可能になる。
【００９０】
以上、実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態においては、二次元的に配列されて個別に制御される複数の反射要素を有する空間光変調器として、たとえば二次元的に配列されて反射面の傾きを個別に制御可能な空間光変調器が用いられている。このような空間光変調器としては、たとえば特表平１０−５０３３００号公報およびこれに対応する欧州特許公開第７７９５３０号公報、特開２００４−７８１３６号公報およびこれに対応する米国特許第６,９００,９１５号公報、特表２００６−５２４３４９号公報およびこれに対応する米国特許第７,０９５,５４６号公報、並びに特開２００６−１１３４３７号公報に開示される空間光変調器を用いることができる。これらの空間光変調器では、空間光変調器の個別の反射面を介したそれぞれの光が所定の角度で分布形成光学系に入射し、複数の光学要素への制御信号に応じた所定の光強度分布を照明瞳面において形成することができる。
【００９１】
また、空間光変調器としては、たとえば二次元的に配列されて反射面の高さ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。
【００９２】
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。
【００９３】
また、空間光変調ユニットＳＭ１、ＳＭ２を挿入した場合と、光軸Ａｘから空間光変調ユニットＳＭ１、ＳＭ２を外した場合とで、そこを通る光の空気換算長が変更されてもよい。また、空間光変調ユニットＳＭ１、ＳＭ２のプリズムＰ１、Ｐ２の形状は上記実施形態及び変形例に示した形状に限られない。
【００９４】
また、空間光変調ユニットＳＭ１、ＳＭ２によって形成される瞳輝度分布を計測するための瞳輝度分布計測装置を、照明装置ＩＬ内又は露光装置ＥＡ１、ＥＡ２、ＥＡ３内に設けても良い。照明装置ＩＬ内に瞳輝度分布計測装置を組み込んだものとしては、例えば特開２００６−５４３２８号公報を参照することができ、露光装置ＥＡ１、ＥＡ２、ＥＡ３内に瞳輝度分布計測装置を組み込んだものとしては、例えば米国特許公開第２００６／０１７０９０１Ａ１号公報を参照することができる。このような瞳輝度分布計測装置による計測結果に基づいて、空間光変調ユニットＳＭ１、ＳＭ２が形成する瞳輝度分布を所望の瞳輝度分布に調整するために、空間光変調ユニットＳＭ１、ＳＭ２への駆動信号を補正することも可能である。
【００９５】
なお、上述の実施形態において、光源１として、例えば波長１９３ｎｍのパルスレーザ光を供給するＡｒＦエキシマレーザ光源や、波長２４８ｎｍのパルスレーザ光を供給するＫｒＦエキシマレーザ光源を用いていることができる。また、これに限定されることなく、たとえばＦ２レーザ光源や超高圧水銀ランプのような他の適当な光源を用いることもできる。また、上述の実施形態では、走査型の露光装置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、投影光学系に対してレチクル（マスク）およびウェハ（感光性基板）を静止させた状態で投影露光を行う一括露光型の露光装置に対しても本発明を適用することができる。
【００９６】
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号パンプ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。
【００９７】
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。
【００９８】
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。また、上記実施形態の各構成要素等は、いずれの組み合わせ等も可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】第１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２】空間光変調ユニットと回折光学ユニットとの配置の関係を説明するための図である。
【図３】空間光変調ユニットと回折光学ユニットとの配置の関係を説明するための図である。
【図４】図２に示された空間光変調ユニットのIV-IV断面の構成を説明するための図である。
【図５】空間光変調ユニットが備える空間光変調器の部分斜視図である。
【図６】帯照明を行った場合の照野の形状を示す図である。
【図７】半導体デバイスの製造方法のフローチャート図である。
【図８】液晶表示素子の製造方法のフローチャート図である。
【図９】第１実施形態に係る露光装置の変形例であるマスクレス露光装置の概略的に示す構成図である。
【図１０】第２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１１】空間光変調ユニットの配置を説明するための図である。
【図１２】回折光学ユニットを通過し且つ空間光変調ユニットを通過しない光束によって形成される瞳輝度分布を示す図である。
【図１３】回折光学ユニットを通過せず、空間光変調ユニットを通過する光束によって形成される瞳輝度分布を示す図である。
【図１４】第１及び第２の瞳輝度分布を瞳面で重ねた瞳輝度分布を示す図である。
【図１５】空間光変調ユニットの配置を説明するための図である。
【図１６】空間光変調ユニットの配置を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１００】
ＥＡ１〜ＥＡ３…露光装置、１…光源、ＩＬ…照明装置、ＳＭ１〜ＳＭ３…空間光変調ユニット、Ｐ１〜Ｐ３…プリズム、Ｓ１〜Ｓ３…空間光変調器、２…回折光学ユニット、３…ズーム光学系、４…フライアイレンズ、５、２４…コンデンサ光学系、６、２２、２７…折り曲げミラー、１２…偏光状態切替部、１３…偏光ビームスプリッタ、１５…リレー光学系、１７…アフォーカル光学系、１８…偏光変換素子、１９…円錐アキシコン系、２１…ズーム光学系、２３…マイクロフライアイレンズ、２５…マスクブラインド、２６…結像光学系、Ｍ…マスク、Ｗ…ウェハ。
【図１】
2009093175.tif 000003
【図２】
2009093175.tif 000004
【図３】
2009093175.tif 000005
【図４】
2009093175.tif 000006
【図５】
2009093175.tif 000007
【図６】
2009093175.tif 000008
【図７】
2009093175.tif 000009
【図８】
2009093175.tif 000010
【図９】
2009093175.tif 000011
【図１０】
2009093175.tif 000012
【図１１】
2009093175.tif 000013
【図１２】
2009093175.tif 000014
【図１３】
2009093175.tif 000015
【図１４】
2009093175.tif 000016
【図１５】
2009093175.tif 000017
【図１６】
2009093175.tif 000018