空間光変調ユニット、照明光学系、露光装置及びデバイスの製造方法
【課題】照明光学系の瞳位置において形成される光分布形状、該光分布形状内における偏光状態及び光強度分布を迅速に変更することができる空間光変調ユニットを提供する。
【解決手段】二次元的に配列された複数の素子ＳＥ１をそれぞれ独立に制御可能であり、前記複数の素子のそれぞれに入射した光に対して空間的な変調を与える空間光変調器Ｓ１と、前記複数の素子のそれぞれに対応させて形成された偏光制御素子Ｓ２とを備える。
【解決手段】二次元的に配列された複数の素子ＳＥ１をそれぞれ独立に制御可能であり、前記複数の素子のそれぞれに入射した光に対して空間的な変調を与える空間光変調器Ｓ１と、前記複数の素子のそれぞれに対応させて形成された偏光制御素子Ｓ２とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の素子のそれぞれに入射した光に対して空間的な変調を与える空間光変調ユニット、該空間光変調ユニットを備える照明光学系、該照明光学系を備えた露光装置及び該露光装置を用いたデバイスの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、マスクに形成されたパターンは高集積化されており、この微細なパターンをウエハ上に正確に転写するためには、マスクパターンを最適な照度分布で照明することが不可欠である。従って、露光装置が備える照明光学系の瞳位置において輪帯状や多極状（例えば４極状）の光強度分布を形成するための変形照明を行い、マイクロフライアイレンズの後側焦点面に形成される二次光源の光強度分布を変化させることにより、投影光学系の焦点深度や解像力を向上させる技術が注目されている。
【０００３】
また、特性の異なる２種類のパターンが混在するようなマスクパターンに適した照明条件を実現するために、複数の回折光学素子と当該複数の回折光学素子に異なる偏光を与える偏光制御部材を備え、異なる偏光の光を用いて照明光学系の瞳位置において多極状（例えば４極状）の光分布形状を形成する露光装置が存在する（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】ＷＯ２００５／０３６６１９（Ａ１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述の露光装置においては、照明光学系の瞳位置において形成された光分布形状内において、光強度分布を変更する場合には回折光学素子を交換しなければならず、容易に照明光学系の瞳位置において形成された光分布形状内における光強度分布を変更することができなかった、
本発明の目的は、照明光学系の瞳位置において形成される光分布形状、該光分布形状内における偏光状態及び光強度分布を迅速に変更することができる空間光変調ユニット、該空間光変調ユニットを備える照明光学系、該照明光学系を備える露光装置及び該露光装置を用いたデバイスの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以下に本発明の構成を実施形態の符号を付して説明するが、本発明は、本実施形態に限定されるものではない。
【０００６】
本発明の空間光変調ユニットは、二次元的に配列された複数の素子（ＳＥ１）をそれぞれ独立に制御可能であり、前記複数の素子のそれぞれに入射した光に対して空間的な変調を与える空間光変調器（Ｓ１）と、前記複数の素子のそれぞれに対応させて形成された偏光制御素子（Ｓ２）とを備えることを特徴とする。
【０００７】
また本発明の空間光変調ユニットは、二次元的に配列された複数の素子（ＳＥ１）をそれぞれ独立に制御可能であり、前記複数の素子のそれぞれに入射した光に対して空間的な変調を与える空間光変調器（Ｓ１）と、前記複数の素子が二次元的に配列された素子配列領域を複数領域に分割したとき、前記複数領域のそれぞれに対応させて形成される偏光制御素子（Ｓ３）とを備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の照明光学系は、光源（１）から供給される照明光によって被照射面を照明する照明光学系であって、前記照明光学系の光路内に配置され、前記照明光学系の瞳位置又は該瞳位置と光学的に共役な位置に所望の偏光状態であり、かつ所望の光強度分布を形成する本発明の空間光変調ユニット（ＳＭ１）を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の露光装置は、感光性基板（Ｗ）上に所定のパターン（Ｍ）を転写する露光装置において、被照射面に配置された前記パターンを照明するための本発明の照明光学系を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明のデバイスの製造方法は、本発明の露光装置を用いて所定のパターン（Ｍ）を感光性基板（Ｗ）上に露光する露光工程（Ｓ４４）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（Ｓ４６）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（Ｓ４８）とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の空間光変調ユニットによれば、所定面に形成される光分布形状、該光分布形状内における偏光状態及び光強度分布を迅速に変更することができる。
【００１２】
また、本発明の照明光学系によれば、照明光学系の瞳位置又は瞳位置と光学的に共役な位置で、所望の光分布形状、該光分布形状内における偏光状態及び光強度分布を迅速に変更することができる。
【００１３】
また、本発明の露光装置によれば、本発明の照明光学系によりマスクの照明を行うため、高解像度で且つ高スループットでマスクのパターンを感光性基板上に露光することができる。
【００１４】
また、本発明のデバイスの製造方法によれば、この発明の照明光学系を備える露光装置により露光を行うため、高解像度で且つ高スループットでマイクロデバイスの製造を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明の第１の実施形態にかかる露光装置について説明する。図１は、本実施形態にかかる露光装置の概略構成を示す図である。なお、以下の説明においては、図１中に示すＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がウエハＷに対して平行となるように設定され、Ｚ軸がウエハＷに対して直交する方向に設定されている。
【００１６】
本実施形態にかかる露光装置は、図１に示すように、露光光（照明光）を供給するためのレーザ光源１として、例えば波長が約１９３ｎｍの光を供給するＡｒＦエキシマレーザ光源又は波長が約２４８ｎｍの光を供給するＫｒＦエキシマレーザ光源を備えている。レーザ光源１からＺ方向に沿って射出された略平行な光束は、Ｘ方向に沿って細長く延びた矩形状の断面を有し、ズーム光学系２に入射する。ズーム光学系２に入射した光束は、図１のＹＺ平面内、ＸＹ平面内において拡大又は縮小され、所定の矩形状の断面を有する光束に整形される。整形光学系（光整形部材）としてのズーム光学系２を介した平行な光束は、空間光変調ユニットＳＭ１に入射する。
【００１７】
空間光変調ユニットＳＭ１は、図２に示すような反射型の空間光変調器Ｓ１及び空間光変調器Ｓ１の上面に近接して設けられている偏光制御素子Ｓ２を備えている。空間光変調器Ｓ１は図３に示すように、基板ＳＳ上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及び傾斜方向は制御部２０により制御されるＳＬＭ駆動部２６によりそれぞれ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。即ち、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で、入射する照明光に対して各要素ミラーＳＥ１に対して設定された空間的な変調を与える。
【００１８】
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。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は可能な限り小さいことが好ましい。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良い。
【００１９】
偏光制御素子Ｓ２は、空間光変調器Ｓ１に設けられている各要素ミラーＳＥ１毎に配置される複数の偏光制御部により構成され、各偏光制御部は、たとえば波長板、旋光子等により構成され、それぞれ入射する光の偏光状態を制御する機能を有し、図２に示すように、例えば要素ミラーＳＥ１ａに入射した偏光状態Ａの光を偏光状態Ｂの光に変換し、要素ミラーＳＥ１ｂに入射した偏光状態Ａの光を偏光状態Ｃの光に変換する。なお、偏光制御素子は、入射光及び要素ミラーにより反射された反射光が通過することから反射による位相のずれを考慮して形成される。
【００２０】
空間光変調ユニットＳＭ１は、照明光学系の瞳位置に円形，輪帯，２極，４極等の所望の光分布形状を形成する変形照明を可能とし、更に瞳位置に形成される光分布形状内における光の偏光状態を制御する。即ち、記憶部２２には、各要素ミラーＳＥ１上に形成されている偏光制御部の作用情報を考慮した、照明光学系の瞳位置で所望の偏光状態の円形、輪帯、２極、４極等の各光分布形状を形成するための、各要素ミラーＳＥ１の傾斜角及び傾斜方向の情報が記憶されている。従って、制御部２０がＳＬＭ駆動部２６を制御し、各要素ミラーＳＥ１の傾斜角及び傾斜方向を変更し、照明光学系の瞳位置又は該瞳位置と光学的に共役な位置において所望の偏光状態の光分布形状（光強度分布）を形成する。なお、記憶部２２に各要素ミラーＳＥ１の番地情報に対応させて偏光制御素子の作用情報を記憶させておき、制御部２０によりこの情報を参照して、照明光学系の瞳位置において所望の偏光状態の光分布形状（光強度分布）を形成するようにしても良い。
【００２１】
図４は、空間光変調ユニットＳＭ１の一部（４つの要素ミラーに対応する部分）を示す図である。図４に示す空間光変調ユニットＳＭ１の一部においては、図に示すｘｙ座標系で表わされるｘ方向の直線偏光を有する光がＳ２ａに入射した場合には、要素ミラーＳＥ１で反射されて射出する光を時計回りに４５度、偏光方向を回転した直線偏光の光に変換し、ｘ方向の直線偏光を有する光がＳ２ｂに入射した場合には、要素ミラーＳＥ１で反射されて射出する光を反時計回りに４５度、偏光方向を回転した直線偏光の光に変換し、ｘ方向の直線偏光を有する光がＳ２ｃに入射した場合には、要素ミラーＳＥ１で反射されて射出する光を時計回りに４５度、偏光方向を回転した直線偏光の光に変換し、ｘ方向の直線偏光を有する光がＳ２ｄに入射した場合には、要素ミラーＳＥ１で反射されて射出する光を時計回りに４５度、偏光方向を回転した直線偏光の光に変換する。
【００２２】
本実施形態においては、空間光変調ユニットＳＭ１が入射光を、照明光学系の瞳位置において所定の偏光状態を有する輪帯状の光分布形状（光強度分布）を形成する光に変換するように制御されているため、図４に示す空間光変調ユニットＳＭ１の一部のＳ２ａを通過した偏光状態を変換された光は、図５に示す照明光学系の瞳位置（瞳面）において、Ｐａ１で示す領域の一部を通過し、空間光変調ユニットＳＭ１の一部のＳ２ｂを通過した偏光状態を変換された光は、照明光学系の瞳位置（瞳面）において、Ｐｂ１で示す領域の一部を通過し、空間光変調ユニットＳＭ１の一部のＳ２ｃを通過した偏光状態を変換された光は、照明光学系の瞳位置（瞳面）において、Ｐｃ１で示す領域の一部を通過し、空間光変調ユニットＳＭ１の一部のＳ２ｄを通過した偏光状態を変換された光は、照明光学系の瞳位置（瞳面）において、Ｐｄ１で示す領域の一部を通過する。即ち、空間光変調ユニットＳＭ１を通過した光束は、アフォーカルレンズ（リレー光学系）５に入射し、アフォーカルレンズ５（ひいては照明光学系）の瞳位置又は該瞳位置の近傍に所定の偏光状態を有する輪帯状の光分布形状（光強度分布）を形成する。アフォーカルレンズ５は、その前側焦点位置と空間光変調ユニットＳＭ１の空間光変調器Ｓ１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６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。従って、空間光変調ユニットＳＭ１に入射した光束は、アフォーカルレンズ５の瞳位置に所定の偏光状態を有する輪帯状の光分布形状（光強度分布）を形成した後、略平行な光束となってアフォーカルレンズ５から射出される。
【００２３】
なお、アフォーカルレンズ５の前側レンズ群５ａと後側レンズ群５ｂとの間の光路中には、照明光学系の瞳位置又はその近傍に、光源側から順に、円錐アキシコン系８７、第１シリンドリカルレンズ対８８及び第２シリンドリカルレンズ対８９が配置されている。
【００２４】
図６は、照明光学系の瞳位置又は該瞳位置の近傍に配置される円錐アキシコン系８７の概略構成を示す図である。円錐アキシコン系８７は、光源側から順に、光軸ＡＸ方向に対して凹円錐状の屈折面（凹状屈折面）を有する第１プリズム８７ａ及び第１プリズム８７ａの凹円錐状の屈折面と互いに当接可能なように相補的に形成された凸円錐状の屈折面（凸状屈折面）を有する第２プリズム８７ｂを備えている。第１プリズム８７ａは光源側に平面を向け且つマスクＭ側に凹円錐状の屈折面を向けて配置されており、第２プリズム８７ｂは光軸ＡＸ側に凸円錐状の屈折面を向け且つマスクＭ側に平面をむけて配置されている。
【００２５】
また、第１プリズム８７ａ及び第２プリズム８７ｂのうち少なくとも一方は光軸ＡＸに沿って移動可能に構成されており、第１プリズム８７ａの凹円錐状の屈折面と第２プリズム８７ｂの凸円錐状の屈折面との間隔が可変に構成されている。ここで、第１プリズム８７ａの凹円錐状の屈折面と第２プリズム８７ｂの凸円錐状の屈折面とが互いに当接している状態では、円錐アキシコン系８７は平行平面板として機能し、後述するマイクロレンズアレイ１０を介して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８７ａの凹円錐状の屈折面と第２プリズム８７ｂの凸円錐状の屈折面とを離間させると、円錐アキシコン系８７は、いわゆるビームエキスパンダとして機能する。従って、円錐アキシコン系８７の間隔の変化に伴って、図１中破線で示す所定面６への入射光束の入射角度は変化する。
【００２６】
図７は、輪帯照明において形成される二次光源に対する円錐アキシコン系８７の作用を説明するための図である。図７（ａ）は、円錐アキシコン系８７の間隔が０でかつ後述するズームレンズ７の焦点距離が最小値に設定された状態（以下、「標準状態」という）で形成された最も小さい輪帯状の二次光源１３０ａを示す図であり、図７（ｂ）は、円錐アキシコン系８７の間隔を所定の値に拡大した状態（ズームレンズ７の焦点距離は不変）で形成された輪帯状の二次光源１３０ｂを示す図である。図７（ａ）、（ｂ）を参照すると、円錐アキシコン系８７の間隔を０から所定の値まで拡大させることにより、その幅（外径と内径との差の１／２：図中矢印で示す）が変化することなく、その外径及び内径がともに拡大された輪帯状の二次光源１３０ｂに変化する。即ち、円錐アキシコン系８７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）及び大きさ（外径）がともに変化する。
【００２７】
図８は、アフォーカルレンズ５の前側レンズ群５ａと後側レンズ群５ｂとの間の光路中に配置された第１シリンドリカルレンズ対８８及び第２シリンドリカルレンズ対８９の概略構成を示す図である。図４に示すように、第１シリンドリカルレンズ対８８は、光源側から順に、たとえばＹＺ平面内に負屈折力を有し且つＸＹ平面内に無屈折力の第１シリンドリカル負レンズ８８ａと、同じくＹＺ平面内に正屈折力を有し且つＸＹ平面内に無屈折力の第１シリンドリカル正レンズ８８ｂとにより構成されている。一方、第２シリンドリカルレンズ対８９は、光源側から順に、たとえばＸＹ平面内に負屈折力を有し且つＹＺ平面内に無屈折力の第２シリンドリカル負レンズ８９ａと、同じくＸＹ平面内に正屈折力を有し且つＹＺ平面内に無屈折力の第２シリンドリカル正レンズ８９ｂとにより構成されている。
【００２８】
第１シリンドリカル負レンズ８８ａと第１シリンドリカル正レンズ８８ｂとは、光軸ＡＸを中心として一体的に回転するように構成されている。同様に、第２シリンドリカル負レンズ８９ａと第２シリンドリカル正レンズ８９ｂとは、光軸ＡＸを中心として一体的に回転するように構成されている。第１シリンドリカルレンズ対８８はＺ方向にパワーを有するビームエキスパンダとして機能し、第２シリンドリカルレンズ対８９はＸ方向にパワーを有するビームエキスパンダとして機能する。また、本実施形態においては、第１シリンドリカルレンズ対８８及び第２シリンドリカルレンズ対８９のパワーが同一となるように設定されている。従って、第１シリンドリカルレンズ対８８及び第２シリンドリカルレンズ対８９を通過した光束は、Ｚ方向及びＸ方向に同一のパワーにより拡大作用を受ける。
【００２９】
アフォーカルレンズ５を介した光束は、σ値可変用のズームレンズ７に入射する。所定面６の位置はズームレンズ７の前側焦点位置又はその近傍に配置され、後述するマイクロレンズアレイ１０の入射面はズームレンズ７の後側焦点面又はその近傍に配置されている。即ち、ズームレンズ７は、所定面６とマイクロレンズアレイ１０の入射面とを実質的に光学的なフーリエ変換の関係に配置し、ひいてはアフォーカルレンズ５の瞳位置とマイクロレンズアレイ１０の入射面とを光学的に略共役に配置している。従って、マイクロレンズアレイ１０の入射面上には、アフォーカルレンズ５の瞳位置と同様に、例えば光軸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、ズームレンズ７の焦点距離に依存して相似的に変化する。即ち、マイクロレンズアレイ１０によって照明光学系の瞳位置と光学的に共役な位置に形成される二次光源（面光源）の大きさは、レーザ光源１から射出される照明光の光量をほぼ一定に保ちながら、ズームレンズ７の焦点距離に依存して相似的に変更することができる。
【００３０】
図９は、輪帯照明において形成される二次光源に対するズームレンズ７の作用を説明するための図である。図９（ａ）は、標準状態で形成された輪帯状の二次光源１３０ａを示す図であり、図９（ｂ）は、ズームレンズ７の焦点距離を所定の値へ拡大した状態（円錐アキシコン系８７の間隔は不変）で形成された輪帯状の二次光源１３０ｃを示す図である。図９（ａ）、（ｂ）を参照すると、ズームレンズ７の焦点距離を最小値から所定の値へ拡大させることにより、照明光の光量をほぼ一定に保ちながら、その全体形状が相似的に拡大された輪帯状の二次光源１３０ｃに変化する。即ち、ズームレンズ７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、その幅及び大きさ（外径）が共に変化する。ズームレンズ７を介した光束は、ビームスプリッタ８に入射する。ビームスプリッタ８により反射された光束は、ＣＣＤ撮像部（検出部）９に入射する。ＣＣＤ撮像部９による画像信号は、制御部２０に対して出力される。
【００３１】
ビームスプリッタ８を通過した光束は、オプティカルインテグレータとしてのマイクロレンズアレイ１０に入射する。マイクロレンズアレイ１０への入射光束の入射角度は、円錐アキシコン系８７の間隔の変化に伴って、所定面６への入射光束の角度が変化するのと同様に変化する。マイクロレンズアレイ１０は、縦横にか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。マイクロレンズアレイ１０を構成する各微小レンズは、マスク（被照射面）Ｍにおいて形成すべき照野の形状（ひいてはウエハＷ上において形成すべき露光領域の形状）と相似な矩形上の断面を有する。マイクロレンズアレイ１０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（ひいては照明瞳）にはマイクロレンズアレイ１０への入射光束によって形成される照野と略同じ光分布を有する二次光源、即ち光軸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。
【００３２】
マイクロレンズアレイ１０の後側焦点面に形成された輪帯状の二次光源からの光束は、マイクロレンズアレイ１０の後側焦点面（射出面）又はその近傍に配置可能に設けられている開口絞り１２を通過する。開口絞り１２は、マイクロレンズアレイ１０の後側焦点面に形成される二次光源の大きさを所定の大きさに制限する例えば虹彩絞り等により構成されている。開口絞り１２を介した光束は、ビームスプリッタ１４、コンデンサレンズ１７ａを介して、マスクブラインドＭＢを重畳的に照明する。ビームスプリッタ１４により反射された光束は、レンズ１５を介してフォトダイオード１６に入射する。フォトダイオード１６による検出信号は、制御部２０に対して出力される。
【００３３】
照明視野絞りとしてのマスクブラインドＭＢには、マイクロレンズアレイ１０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ＭＢの矩形状の開口部を介した光束は、結像光学系１７ｂの集光作用を受けた後、反射鏡１９により反射され、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。即ち、結像光学系１７ｂは、マスクブラインドＭＢの矩形状開口部の像をマスクステージＭＳ上に載置されたマスクＭ上に形成する。なお、レーザ光源１〜反射鏡１９及び空間光変調ユニットＳＭ１等は、照明光学系を構成する。
【００３４】
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、感光性基板であるウエハＷ上にマスクＭのパターン像を形成する。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エハステージＷＳ上に載置されたウエハＷを二次元的に駆動制御しながら一括露光又はスキャン露光を行うことにより、ウエハＷの各露光領域にはマスクＭのパターンが逐次露光される。
【００３５】
なお、図１に示した本実施形態にかかる露光装置は、ウエハＷ等の被処理基板を保持して移動可能な露光ステージ（ウエハステージＷＳ）とは別に設けられて、各種の計測部材やセンサを備えた計測ステージ上にＣＣＤ撮像部３９を備えている。このＣＣＤ撮像部３９は、照明光学系及び投影光学系の双方を通過した光に基づいて、照明光学系（投影光学系）の瞳位置と光学的に共役な位置での光強度分布を検出する。このＣＣＤ撮像部３９を用いれば、照明光学系に加えて投影光学系の経時的な光学特性の変化の影響も補正することが可能となる。なお、上述のような計測ステージを備えた露光装置は、例えば特開平１１−１３５４００に開示されている。
【００３６】
本実施形態にかかる露光装置によれば、照明光学系の瞳位置又は該瞳位置と光学的に共役な位置で所望の偏光状態を有する光分布形状（光強度分布）を形成することができるため、高解像度でかつスループット良く、マスクのパターンをウエハ上に露光することができる。
【００３７】
次に、図１０、図１１を参照して、本発明の第２の実施形態に係る露光装置について説明する。なお、第２の実施形態に係る露光装置は、第１の実施形態に係る露光装置を構成する空間光変調ユニットＳＭ１の構成が図１０に示す空間光変調ユニットＳＭ２に変更されている点を除き第１の実施形態に係る露光装置と同一の構成を有する。従って、第２の実施形態の説明においては、第１の実施形態にかかる露光装置の構成と同一の構成の詳細な説明は省略し、第１の実施形態に係る露光装置の構成と同一の構成には第１の実施形態で用いたのと同一の符号を用いて説明を行う。
【００３８】
図１０は、空間光変調ユニットＳＭ２を示す図である。図１０に示す空間光変調ユニットＳＭ１においては、空間光変調器Ｓ１の各要素ミラーＳＥ１が二次元的に配列された素子配列領域を領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃ、領域Ｄの４つの領域に分割し、空間光変調器Ｓ１上に各領域に対応して、それぞれの偏光作用を有する偏光制御素子Ｓ３が設けられている。図１１（ａ）に示すように、偏光制御素子Ｓ３は、図に示すｘｙ座標系で表わされるｘ方向の直線偏光を有する光が領域Ａに入射した場合には、各要素ミラーで反射されて射出する光を時計回りに４５度、偏光方向を回転した直線偏光の光に変換し、ｘ方向の直線偏光を有する光が領域Ｂに入射した場合には、各要素ミラーで反射されて射出する光を反時計回りに４５度、偏光方向を回転した直線偏光の光に変換し、ｘ方向の直線偏光を有する光が領域Ｃに入射した場合には、各要素ミラーで反射されて射出する光を時計回りに４５度、偏光方向を回転した直線偏光の光に変換し、ｘ方向の直線偏光を有する光が領域Ｄに入射した場合には、各要素ミラーで反射されて射出する光を反時計回りに４５度、偏光方向を回転した直線偏光の光に変換する。
【００３９】
本実施形態においては、空間光変調ユニットＳＭ２が入射光を、照明光学系の瞳位置において、所定の偏光状態を有する輪帯状の光分布形状（光強度分布）を形成する光に変換するように制御されているため、図１１（ｂ）に示すように、空間光変調ユニットＳＭ２の領域Ａを通過した偏光状態を変換された光は、照明光学系の瞳位置（瞳面）においてＰａ２で示す領域を通過し、空間光変調ユニットＳＭ２の領域Ｂを通過した偏光状態を変換された光は、照明光学系の瞳位置（瞳面）においてＰｂ２で示す領域を通過し、空間光変調ユニットＳＭ２の領域Ｃを通過した偏光状態を変換された光は、照明光学系の瞳位置（瞳面）においてＰｃ２で示す領域を通過し、空間光変調ユニットＳＭ２の領域Ｄを通過した偏光状態を変換された光は、照明光学系の瞳位置（瞳面）においてＰｄ２で示す領域を通過する。即ち、空間光変調ユニットＳＭ２を通過した光束は、アフォーカルレンズ（リレー光学系）５に入射し、アフォーカルレンズ５（ひいては照明光学系）の瞳位置又は該瞳位置の近傍に所定の偏光状態を有する輪帯状の光分布形状（光強度分布）を形成する。
【００４０】
本実施の形態においては、空間光変調器Ｓ１を４つの領域の分割し、領域毎に偏光制御素子を設けているため、空間光変調ユニットＳＭ２の構成を簡略化することができる。
【００４１】
なお、本実施形態においては、デポラライズ照明による円形照明を実施することが可能である。この場合には、図１１（ａ）に示す、空間光変調ユニットＳＭ２の領域Ａを通過した偏光状態を変換された光（ｘ方向の直線偏光の光の偏光方向を時計回りに４５度回転させた光）は、照明光学系の瞳位置（瞳面）において円形領域を通過し、空間光変調ユニットＳＭ２の領域Ｂを通過した偏光状態を変換された光（ｘ方向の直線偏光の光の偏光方向を反時計回りに４５度回転させた光）は、照明光学系の瞳位置（瞳面）において、領域Ａを通過した偏光状態を変換された光と同一の円形領域を通過し、空間光変調ユニットＳＭ２の領域Ｃを通過した偏光状態を変換された光（ｘ方向の直線偏光の光の偏光方向を時計回りに４５度回転させた光）は、照明光学系の瞳位置（瞳面）において、領域Ａを通過した偏光状態を変換された光と同一の円形領域を通過し、空間光変調ユニットＳＭ２の領域Ｄを通過した偏光状態を変換された光（ｘ方向の直線偏光の光の偏光方向を反時計回りに４５度回転させた光）は、照明光学系の瞳位置（瞳面）において、領域Ａを通過した偏光状態を変換された光と同一の円形領域を通過する。即ち、空間光変調ユニットＳＭ２を通過した光束は、アフォーカルレンズ（リレー光学系）５に入射し、アフォーカルレンズ５（ひいては照明光学系）の瞳位置又は該瞳位置の近傍に、図１２に示すように空間光変調ユニットＳＭ２の領域Ａ〜Ｄを通過した光の偏光状態が混ぜ合わされたデポラライズ照明による円形の光強度分布を形成する。
【００４２】
次に、図１３〜図２１を参照して、本発明の第３の実施形態に係る露光装置について説明する。なお、第３の実施形態に係る露光装置は、第１の実施形態に係る露光装置を構成する空間光変調ユニットＳＭ１の構成を、第２の実施形態に係る空間光変調ユニットＳＭ２（図１０）に変更し、ズーム光学系２を制御部２０の制御により空間光変調ユニットＳＭ２に入射する照明光の断面形状を変更可能に変更し、空間光変調ユニットＳＭ２、即ち空間光変調器Ｓ１及び偏光制御素子Ｓ３を一体として制御部２０の制御下、ＳＬＭ移動部２７によりズーム光学系２の照明光（照明形状）に対して２次元平面内において移動可能に構成した点を除き第１の実施形態に係る露光装置と同一の構成を有する。従って、第３の実施形態の説明においては、第１及び第２の実施形態にかかる露光装置の構成と同一の構成の詳細な説明は省略し、第１及び第２の実施形態に係る露光装置の構成と同一の構成には第１及び第２の実施形態で用いたのと同一の符号を用いて説明を行う。
【００４３】
図１４（ａ）は、制御部２０の制御によりズーム光学系２を制御して照明形状を変更すると共に、ＳＬＭ移動部２７を制御してズーム光学系２からの断面形状１４０の照明光が領域Ｃ、領域Ｄに入射するように空間光変調ユニットＳＭ２を移動させた状態を示す図である。なお、空間光変調ユニットＳＭ２の領域Ｃ、領域Ｄは、それぞれ図１１（ａ）に示すように入射した光の偏光状態を変換する。
【００４４】
ここで空間光変調ユニットＳＭ２を通過した光が照明光学系の瞳位置において、図１４（ｂ）に示す４極の照明形状を形成するように空間光変調ユニットＳＭ２が制御されている場合には、この図に示すように、領域Ｄに入射し領域Ｄにおいて偏光状態が変換された照明光により、照明光学系の瞳位置において光分布形状１４３，１４４を形成し、領域Ｃに入射し領域Ｃにおいて偏光状態が変換された照明光により、照明光学系の瞳位置において光分布形状１４５，１４６を形成する。従って、照明光の光量を損失することなく、照明光学系の瞳位置において所定の偏光状態を有する４極の照明形状を形成することができる。なお、断面形状１４０の照明光の領域Ｃ及び領域Ｄにおける入射位置、即ち照明光により照明する領域Ｃと領域Ｄの面積比を変更することにより、光分布形状１４３，１４４と光分布形状１４５，１４６における光量を変更することができる。
【００４５】
図１５（ａ）は、制御部２０の制御によりズーム光学系２を制御して照明形状を変更すると共に、ＳＬＭ移動部２７を制御してズーム光学系２からの断面形状１５０の照明光が領域Ａ、領域Ｂに入射するように空間光変調ユニットＳＭ２を移動させた状態を示す図である。なお、空間光変調ユニットＳＭ２の領域Ａ、領域Ｂは、それぞれ図１１（ａ）に示すように入射した光の偏光状態を変換する。
【００４６】
ここで空間光変調ユニットＳＭ２を通過した光が照明光学系の瞳位置において、図１５（ｂ）に示す４極の照明形状を形成するように空間光変調ユニットＳＭ２が制御されている場合には、この図に示すように、領域Ａに入射し領域Ａにおいて偏光状態が変換された照明光により、照明光学系の瞳位置において光分布形状１５３，１５４を形成し、領域Ｂに入射し領域Ｂにおいて偏光状態が変換された照明光により、照明光学系の瞳位置において光分布形状１５５，１５６を形成する。従って、照明光の光量を損失することなく、照明光学系の瞳位置において所定の偏光状態を有する４極の照明形状を形成することができる。なお、この場合においても、照明光により照明する領域の面積比を変更することにより光分布形状１５３，１５４と光分布形状１５５，１５６における光量を変更することができる。
【００４７】
図１６（ａ）は、制御部２０の制御によりズーム光学系２を制御して照明形状を変更すると共に、ＳＬＭ移動部２７を制御してズーム光学系２からの断面形状１６０の照明光が領域Ｃに入射するように空間光変調ユニットＳＭ２を移動させた状態を示す図である。なお、空間光変調ユニットＳＭ２の領域Ｃは、図１１（ａ）に示すように入射した光の偏光状態を変換する。
【００４８】
ここで空間光変調ユニットＳＭ２を通過した光が照明光学系の瞳位置において、図１６（ｂ）に示す２極の照明形状を形成するように空間光変調ユニットＳＭ２が制御されている場合には、この図に示すように、領域Ｃに入射し領域Ｃにおいて偏光状態が変換された照明光により、照明光学系の瞳位置において光分布形状１６２，１６３を形成する。従って、照明光の光量を損失することなく、照明光学系の瞳位置において所定の偏光状態を有する２極の照明形状を形成することができる。なお、断面形状１６０を有する照明光により照明する領域を領域Ａ〜Ｃの何れかの領域に変更することにより、照明光学系の瞳位置において形成される光分布形状の偏光状態を、照明する領域に応じた偏光状態にすることができる。
【００４９】
図１７（ａ）は、制御部２０の制御によりズーム光学系２を制御して照明形状を変更すると共に、ＳＬＭ移動部２７を制御してズーム光学系２からの断面形状１７０の照明光が領域Ａ〜Ｄに入射するように空間光変調ユニットＳＭ２を移動させた状態を示す図である。なお、空間光変調ユニットＳＭ２の領域Ａ〜Ｄは、それぞれ図１１（ａ）に示すように入射した光の偏光状態を変換する。
【００５０】
ここで空間光変調ユニットＳＭ２を通過した光が照明光学系の瞳位置において、図１７（ｂ）に示す円形の照明形状を形成するように空間光変調ユニットＳＭ２が制御されている場合には、この図に示すように、領域Ａ〜Ｄに入射し、それぞれの領域において偏光状態が変換された照明光により、照明光学系の瞳位置において円形の光分布形状１７１を形成する。従って、照明光の光量を損失することなく、照明光学系の瞳位置において所定の偏光状態（非偏光）を有する円形の照明形状を形成することができる。
【００５１】
図１８（ａ）は、制御部２０の制御によりズーム光学系２を制御して照明形状を変更すると共に、ＳＬＭ移動部２７を制御してズーム光学系２からの断面形状１８０の照明光が領域１８０ｅに入射するように空間光変調ユニットＳＭ２を移動させた状態を示す図である。なお、空間光変調ユニットＳＭ２は、領域１８０ａ〜１８０ｉ（９つの領域）に分割されており、領域１８０ａ，１８０ｆ，１８０ｉは、図の上下方向に偏光方向を有する直線偏光の光の偏光方向を反時計回りに４５度回転させた光に変換し、領域１８０ｂ，１８０ｈは、図の上下方向に偏光方向を有する直線偏光の光の偏光方向を９０度回転させた光に変換し、領域１８０ｃ，１８０ｄ，１８０ｇは、図の上下方向に偏光方向を有する直線偏光の光の偏光方向を時計回りに４５度回転させた光に変換し、領域１８０ｅは、図の上下方向に偏光方向を有する直線偏光の光の偏光状態を変換しないで通過させる。
【００５２】
ここで空間光変調ユニットＳＭ２を通過した光が照明光学系の瞳位置において、図１８（ｂ）に示す２極の照明形状を形成するように空間光変調ユニットＳＭ２が制御されている場合には、この図に示すように、領域１８０ｅした照明光により、照明光学系の瞳位置において光分布形状１８３，１８４を形成する。従って、照明光の光量を損失することなく、照明光学系の瞳位置において所定の偏光状態を有する２極の照明形状を形成することができる。なお、断面形状１８０を有する照明光により照明する領域を１８０ａ〜１８０ｉの何れかの領域に変更することにより、照明光学系の瞳位置において形成される光分布形状の偏光状態を、照明する領域に応じた偏光状態にすることができる。
【００５３】
図１９（ａ）は、制御部２０の制御によりズーム光学系２を制御して照明形状を変更すると共に、ＳＬＭ移動部２７を制御してズーム光学系２からの断面形状１９０の照明光が領域１８０ｂ，１８０ｅ，１８０ｈに入射するように空間光変調ユニットＳＭ２を移動させた状態を示す図である。なお、空間光変調ユニットＳＭ２の領域１８０ｂ，１８０ｅ，１８０ｈは、図１８（ａ）に示すように、入射した光の偏光状態を変換する。
【００５４】
ここで空間光変調ユニットＳＭ２を通過した光が照明光学系の瞳位置において、図１９（ｂ）に示す４極の照明形状を形成するように空間光変調ユニットＳＭ２が制御されている場合には、この図に示すように、領域１８０ｂ，１８０ｈに入射した照明光により、照明光学系の瞳位置において光分布形状１９３，１９４を形成し、領域１８０ｅに入射した照明光により、照明光学系の瞳位置において光分布形状１９５，１９６を形成する。この場合には、光分布形状１９５，１９６の光量は、光分布形状１９３，１９４の光量の略１／２となるが、空間光変調ユニットＳＭ２に入射する照明光の断面形状１９０の縦方向の長さを領域１８０ｅの縦方向の長さの２倍となるように、ズーム光学系２により整形し、断面形状１９０の照明光が領域１８０ｂ，１８０ｅ，１８０ｈに入射するように空間光変調ユニットＳＭ２を移動させることにより、光分布形状１９５，１９６の光量と光分布形状１９３，１９４の光量を等しくすることができる。従って、照明光学系の瞳位置において所定の偏光状態を有する４極の照明形状を形成することができる。
【００５５】
図２０（ａ）は、制御部２０の制御によりズーム光学系２を制御して照明形状を変更すると共に、ＳＬＭ移動部２７を制御してズーム光学系２からの断面形状２００の照明光が領域１８０ｂ，１８０ｅ，１８０ｈに入射するように空間光変調ユニットＳＭ２を移動させた状態を示す図である。なお、空間光変調ユニットＳＭ２の領域１８０ｂ，１８０ｅ，１８０ｈは、図１８（ａ）に示すように、入射した光の偏光状態を変換する。
【００５６】
ここで空間光変調ユニットＳＭ２を通過した光が照明光学系の瞳位置において、図２０（ｂ）に示す２極の照明形状を形成するように空間光変調ユニットＳＭ２が設定されている場合には、この図に示すように、領域１８０ｂ，１８０ｈに入射した照明光により、照明光学系の瞳位置において光分布形状２０１，２０２を形成し、領域１８０ｅに入射した光は、照明光学系の照明瞳外に反射されて、マスクを照明するために用いられない。従って、照明光学系の瞳位置において所定の偏光状態を有する２極の照明形状を形成することができる。
【００５７】
図２１（ａ）は、制御部２０の制御によりズーム光学系２を制御して照明形状を変更すると共に、ＳＬＭ移動部２７を制御してズーム光学系２からの断面形状２１０の照明光が領域１８０ａ〜１８０ｉに入射するように空間光変調ユニットＳＭ２を移動させた状態を示す図である。なお、空間光変調ユニットＳＭ２の領域１８０ａ〜１８０ｉは、図１８（ａ）に示すように、入射した光の偏光状態を変換する。
【００５８】
ここで空間光変調ユニットＳＭ２を通過した光が照明光学系の瞳位置において、図２１（ｂ）に示す円形の照明形状を形成するように空間光変調ユニットＳＭ２が制御されている場合には、この図に示すように、領域１８０ａ〜１８０ｉに入射した照明光により、照明光学系の瞳位置において円形の光分布形状２１１を形成する。従って、照明光の光量を損失することなく、照明光学系の瞳位置において所定の偏光状態（非変更）を有する円形の照明形状を形成することができる。
【００５９】
本実施の形態に係る露光装置によれば、照明光学系の瞳位置又は該瞳位置と光学的に共役な位置で所望の偏光状態を有する光分布形状（光強度分布）を形成することができるため、高解像度でかつスループット良く、マスクのパターンをウエハ上に露光することができる。また、空間光変調ユニットＳＭ２において、空間光変調器Ｓ１の各要素ミラー上に所望の偏光制御作用を有する偏光制御素子Ｓ３が位置するように、製造時に精密に位置決めされており、照明光に対して空間光変調器Ｓ１と偏光制御素子Ｓ３とを一体として移動させて、照明光の入射位置を変更しているため、照明光学系の瞳位置において所望の偏光状態を有する光分布形状（光強度分布）を精密に形成することができる。
【００６０】
次に、図２２を参照して、本発明の第４の実施形態に係る露光装置について説明する。なお、第４の実施形態に係る露光装置は、第３の実施形態に係る露光装置において、ＳＬＭ移動部２７により空間光変調ユニットＳＭ２を移動させることにより、ズーム光学系２により整形された断面形状を有する照明光の入射位置を変更していたのを、空間光変調ユニットＳＭ２を固定した状態で、１組の光路折曲げミラーを用いることにより、空間光変調ユニットＳＭ２に対する照明光の入射位置を変更するように構成した点を除き第３の実施形態に係る露光装置と同一の構成を有する。従って、第４の実施形態の説明においては、第１〜３の実施形態にかかる露光装置の構成と同一の構成の詳細な説明は省略し、第１〜３の実施形態に係る露光装置の構成と同一の構成には第１〜３の実施形態で用いたのと同一の符号を用いて説明を行う。
【００６１】
図２２においては、空間光変調ユニットＳＭ２が固設されており、且つ光源１からの光の空間光変調ユニットＳＭ２上での照射領域の位置を変更するための１組の光路折曲げミラー５０，５１を備える。１組の光路折曲げミラー５０，５１の動作としては、一方の折曲げミラーをＺ軸廻り（θz）に傾斜させ、他方の折曲げミラーをθzと直交する軸廻りに傾斜させる第１方式と、一方の折曲げミラーをＺ軸廻り（θz）と当該θzと直交する軸廻りとの２自由度で傾斜可能に設け、他方の折曲げミラーを上記２軸廻りの２自由度で傾斜可能に設ける第２方式が存在する。第２方式の場合には、一方の光路折曲げミラーを動作させることに起因する、空間光変調ユニットＳＭ２へ入射する光の方向の変動を、他方の光路折曲げミラーの動作で補償することができる。
【００６２】
なお、上述の各実施形態においては、空間光変調ユニットを空間光変調器と、空間光変調器上に設けられた偏光制御素子とにより構成していたが、図２３（ａ）に示すように、空間光変調器Ｓ１の各要素ミラーＳＥ１の各々に、偏光制御素子としての偏光制御層５２を設けるようにしても良い。各要素ミラーＳＥ１は、図２３（ｂ）に示すように、２自由度で傾斜可能なミラー載置部５３と、ミラー載置部表面に形成された金属反射膜５４と、誘電体多層膜で形成された偏光制御層５２とを備えている。各要素ミラーＳＥ１は、基板上に支柱５５により支持され、駆動電極５６により駆動される。この変形例においては、偏光制御層としての誘電体多層膜が各要素ミラーＳＥ１の金属反射膜５４に対するｐ偏光成分とｓ偏光成分との間に所定の位相差を与えている。これにより、各要素ミラーＳＥ１で反射する光の偏光状態を変更することができる。なお、金属反射膜上の誘電体多層膜によって偏光状態を変化させるものは、例えば特公昭６１−３８４４３号公報に開示されている。
【００６３】
なお、上記変形例では、偏光制御層として誘電体多層膜を用いたが、それに限定されることなく、各要素ミラー上に複屈折性・旋光性を有する光学材料を設けたものであっても良い。
【００６４】
また、上述の実施形態においては、空間光変調ユニットが空間光変調器と偏光制御素子を備えているが、空間光変調ユニットが偏光制御素子を介して空間光変調器に照明光を入射させるためのプリズムを備えていてもよい。この場合には、第1の実施形態に係る露光装置の空間光変調ユニットＳＭ１の位置にミラーを設け、ミラーとアフォーカルレンズ５の間に、プリズム、偏光制御素子及び空間光変調器を有する空間光変調ユニットＳＭ３を配置する。図２４は、空間光変調ユニットＳＭ３の構成を示す図である。空間光変調ユニットＳＭ３は、図２４に示すように、プリズムＰ１、プリズムＰ１に一体的に取り付けられた偏光制御素子Ｓ２及び空間光変調器Ｓ１を備えている。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有する。即ち、プリズムＰ１では直方体のうちの１つの側面が、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によって構成されている。この２つの平面ＰＳ１、ＰＳ２の内面は第１及び第２の反射面Ｒ１１、Ｒ１２として機能する。
【００６５】
プリズムＰ１の第１の反射面Ｒ１１は、（光軸ＡＸと平行に）入射した光を空間光変調器Ｓ１方向へ反射する。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で反射した光を第２の反射面Ｒ１２方向へ反射する。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アフォーカルレンズ５側に射出する。
【００６６】
ここで、プリズムＰ１に代えて、照明光を空間光変調器Ｓ１方向に反射する第1ミラー（第１偏向ミラー）及び空間光変調器Ｓ１により反射された照明光をアフォーカルレンズ５側に反射する第２ミラー（第２偏向ミラー）を設けても良い。
【００６７】
なお、上述の実施形態にかかる露光装置においては、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、二次元的に配列された反射面の傾きを個別に制御可能な空間光変調器を用いているが、このような空間光変調器としては、たとえば特表平１０−５０３３００号公報及びこれに対応する欧州特許公開第７７９５３０号公報、特開２００４−７８１３６号公報及びこれに対応する米国特許第６,９００,９１５号公報、特表２００６−５２４３４９号公報及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挙げることができる。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。
【００６８】
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号公報及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。
【００６９】
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号公報及びこれに対応する米国特許第６，８９１，６５５号公報や特表２００５−５２４１１２号公報及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。
【００７０】
また、上述の実施形態において、空間光変調器として種々の回折パターン情報に基づいて、種々の回折パターンを表示させる透過型又は反射型の液晶素子を用いても良い。
【００７１】
また、上述の実施形態において、偏光制御素子は、１枚の複屈折性光学材料により形成された偏光部材（典型的には波長板、旋光子等）をエッチング等で加工し空間光変調器の個別の要素ミラー毎、又は複数の要素ミラー毎に異なる厚さとすることにより形成しても良く、また空間光変調器の個別の要素ミラー毎、又は複数の要素ミラー毎に、厚みの異なる複屈折性光学材料で形成された偏光部材を準備し、これら複数の偏光部材を２次元アレー状に並べて形成しても良い。
【００７２】
また、上述の実施形態にかかる露光装置においては、レーザ光源としてＡｒＦエキシマレーザ光源又はＫｒＦエキシマレーザ光源を用いているが、Ｆ２レーザ光源を用いてもよい。
【００７３】
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２５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。この図に示すように、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エハ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、各実施形態の投影露光装置を用い、レチクルＲに形成されたパターンをウエハ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エハ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によってウエハＷ表面に生成されたレジストパターンをマスクとし、ウエハＷ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）。
【００７４】
ここで、レジストパターンとは、各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エハＷ表面の加工を行う。ステップＳ４８で行われる加工には、例えばウエハＷ表面のエッチング又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、各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エハ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。
【００７５】
図２６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。この図に示すように、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）及びモジュール組立工程（ステップＳ５６）を順次行う。
【００７６】
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、各実施形態の投影露光装置を用いて回路パターン及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、各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。
【００７７】
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クス状に多数配列するか、又は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。
【００７８】
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。
【００７９】
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及びバックライト等の各種部品を取り付ける。
【００８０】
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。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】第１の実施形態に係る露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係る空間光変調ユニットの構成を示す図である。
【図３】第１の実施形態に係る空間光変調器の構成を示す図である。
【図４】第１の実施形態に係る空間光変調ユニットの構成を示す図である。
【図５】第１の実施形態に係る照明光学系の瞳位置における偏光分布を示す図である。
【図６】第１の実施形態にかかる照明光学系が備える円錐アキシコン系の概略構成を示す図である。
【図７】第１の実施形態にかかる輪帯照明において形成される二次光源に対する円錐アキシコン系の作用を説明するための図である。
【図８】第１の実施形態にかかる照明光学系が備える第１シリンドリカルレンズ対及び第２シリンドリカルレンズ対の概略構成を示す図である。
【図９】第１の実施形態にかかる輪帯照明において形成される二次光源に対するズームレンズの作用を説明するための図である。
【図１０】第２の実施形態に係る空間光変調ユニットの構成を示す図である。
【図１１】第２の実施形態に係る空間光変調ユニットにおける偏光状態の変換作用及び照明光学系の瞳位置における偏光分布を示す図である。
【図１２】第２の実施形態に係る照明光学系の瞳位置における光分布形状を示す図である。
【図１３】第３の実施形態に係る露光装置の概略構成を示す図である。
【図１４】第３の実施形態に係る空間光変調ユニットにより形成される照明光学系の瞳位置における光分布形状を示す図である。
【図１５】第３の実施形態に係る空間光変調ユニットにより形成される照明光学系の瞳位置における光分布形状を示す図である。
【図１６】第３の実施形態に係る空間光変調ユニットにより形成される照明光学系の瞳位置における光分布形状を示す図である。
【図１７】第３の実施形態に係る空間光変調ユニットにより形成される照明光学系の瞳位置における光分布形状を示す図である。
【図１８】第３の実施形態に係る空間光変調ユニットにより形成される照明光学系の瞳位置における光分布形状を示す図である。
【図１９】第３の実施形態に係る空間光変調ユニットにより形成される照明光学系の瞳位置における光分布形状を示す図である。
【図２０】第３の実施形態に係る空間光変調ユニットにより形成される照明光学系の瞳位置における光分布形状を示す図である。
【図２１】第３の実施形態に係る空間光変調ユニットにより形成される照明光学系の瞳位置における光分布形状を示す図である。
【図２２】第４の実施形態に係る露光装置の概略構成を示す図である。
【図２３】実施形態に係る空間光変調ユニットの変形例を示す図である。
【図２４】実施形態に係る空間光変調ユニットの変形例を示す図である。
【図２５】実施形態にかかるマイクロデバイスとしての半導体デバイスの製造方法を示すフローチャートである。
【図２６】実施形態にかかるマイクロデバイスとしての液晶表示素子の製造方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８２】
１…レーザ光源、２…ビームエキスパンダ、３，８，１４…ビームスプリッタ、５…アフォーカルレンズ、７…ズームレンズ、９…ＣＣＤ撮像部、１０…マイクロレンズアレイ、１２…開口絞り、１７ａ…コンデンサレンズ、１７ｂ…結像光学系、１９…反射鏡、２０…制御部、２２…記憶部、２６…ＳＬＭ駆動部、２７…ＳＬＭ移動部、ＳＭ１，ＳＭ２，ＳＭ３…空間光変調ユニット、Ｓ１…空間光変調器、Ｓ２，Ｓ３…偏光制御素子、ＰＬ…投影光学系、ＭＢ…マスクブラインド、Ｍ…マスク、Ｗ…ウエハ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の素子のそれぞれに入射した光に対して空間的な変調を与える空間光変調ユニット、該空間光変調ユニットを備える照明光学系、該照明光学系を備えた露光装置及び該露光装置を用いたデバイスの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、マスクに形成されたパターンは高集積化されており、この微細なパターンをウエハ上に正確に転写するためには、マスクパターンを最適な照度分布で照明することが不可欠である。従って、露光装置が備える照明光学系の瞳位置において輪帯状や多極状（例えば４極状）の光強度分布を形成するための変形照明を行い、マイクロフライアイレンズの後側焦点面に形成される二次光源の光強度分布を変化させることにより、投影光学系の焦点深度や解像力を向上させる技術が注目されている。
【０００３】
また、特性の異なる２種類のパターンが混在するようなマスクパターンに適した照明条件を実現するために、複数の回折光学素子と当該複数の回折光学素子に異なる偏光を与える偏光制御部材を備え、異なる偏光の光を用いて照明光学系の瞳位置において多極状（例えば４極状）の光分布形状を形成する露光装置が存在する（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】ＷＯ２００５／０３６６１９（Ａ１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述の露光装置においては、照明光学系の瞳位置において形成された光分布形状内において、光強度分布を変更する場合には回折光学素子を交換しなければならず、容易に照明光学系の瞳位置において形成された光分布形状内における光強度分布を変更することができなかった、
本発明の目的は、照明光学系の瞳位置において形成される光分布形状、該光分布形状内における偏光状態及び光強度分布を迅速に変更することができる空間光変調ユニット、該空間光変調ユニットを備える照明光学系、該照明光学系を備える露光装置及び該露光装置を用いたデバイスの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以下に本発明の構成を実施形態の符号を付して説明するが、本発明は、本実施形態に限定されるものではない。
【０００６】
本発明の空間光変調ユニットは、二次元的に配列された複数の素子（ＳＥ１）をそれぞれ独立に制御可能であり、前記複数の素子のそれぞれに入射した光に対して空間的な変調を与える空間光変調器（Ｓ１）と、前記複数の素子のそれぞれに対応させて形成された偏光制御素子（Ｓ２）とを備えることを特徴とする。
【０００７】
また本発明の空間光変調ユニットは、二次元的に配列された複数の素子（ＳＥ１）をそれぞれ独立に制御可能であり、前記複数の素子のそれぞれに入射した光に対して空間的な変調を与える空間光変調器（Ｓ１）と、前記複数の素子が二次元的に配列された素子配列領域を複数領域に分割したとき、前記複数領域のそれぞれに対応させて形成される偏光制御素子（Ｓ３）とを備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の照明光学系は、光源（１）から供給される照明光によって被照射面を照明する照明光学系であって、前記照明光学系の光路内に配置され、前記照明光学系の瞳位置又は該瞳位置と光学的に共役な位置に所望の偏光状態であり、かつ所望の光強度分布を形成する本発明の空間光変調ユニット（ＳＭ１）を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の露光装置は、感光性基板（Ｗ）上に所定のパターン（Ｍ）を転写する露光装置において、被照射面に配置された前記パターンを照明するための本発明の照明光学系を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明のデバイスの製造方法は、本発明の露光装置を用いて所定のパターン（Ｍ）を感光性基板（Ｗ）上に露光する露光工程（Ｓ４４）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（Ｓ４６）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（Ｓ４８）とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の空間光変調ユニットによれば、所定面に形成される光分布形状、該光分布形状内における偏光状態及び光強度分布を迅速に変更することができる。
【００１２】
また、本発明の照明光学系によれば、照明光学系の瞳位置又は瞳位置と光学的に共役な位置で、所望の光分布形状、該光分布形状内における偏光状態及び光強度分布を迅速に変更することができる。
【００１３】
また、本発明の露光装置によれば、本発明の照明光学系によりマスクの照明を行うため、高解像度で且つ高スループットでマスクのパターンを感光性基板上に露光することができる。
【００１４】
また、本発明のデバイスの製造方法によれば、この発明の照明光学系を備える露光装置により露光を行うため、高解像度で且つ高スループットでマイクロデバイスの製造を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明の第１の実施形態にかかる露光装置について説明する。図１は、本実施形態にかかる露光装置の概略構成を示す図である。なお、以下の説明においては、図１中に示すＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がウエハＷに対して平行となるように設定され、Ｚ軸がウエハＷに対して直交する方向に設定されている。
【００１６】
本実施形態にかかる露光装置は、図１に示すように、露光光（照明光）を供給するためのレーザ光源１として、例えば波長が約１９３ｎｍの光を供給するＡｒＦエキシマレーザ光源又は波長が約２４８ｎｍの光を供給するＫｒＦエキシマレーザ光源を備えている。レーザ光源１からＺ方向に沿って射出された略平行な光束は、Ｘ方向に沿って細長く延びた矩形状の断面を有し、ズーム光学系２に入射する。ズーム光学系２に入射した光束は、図１のＹＺ平面内、ＸＹ平面内において拡大又は縮小され、所定の矩形状の断面を有する光束に整形される。整形光学系（光整形部材）としてのズーム光学系２を介した平行な光束は、空間光変調ユニットＳＭ１に入射する。
【００１７】
空間光変調ユニットＳＭ１は、図２に示すような反射型の空間光変調器Ｓ１及び空間光変調器Ｓ１の上面に近接して設けられている偏光制御素子Ｓ２を備えている。空間光変調器Ｓ１は図３に示すように、基板ＳＳ上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及び傾斜方向は制御部２０により制御されるＳＬＭ駆動部２６によりそれぞれ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。即ち、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で、入射する照明光に対して各要素ミラーＳＥ１に対して設定された空間的な変調を与える。
【００１８】
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。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は可能な限り小さいことが好ましい。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良い。
【００１９】
偏光制御素子Ｓ２は、空間光変調器Ｓ１に設けられている各要素ミラーＳＥ１毎に配置される複数の偏光制御部により構成され、各偏光制御部は、たとえば波長板、旋光子等により構成され、それぞれ入射する光の偏光状態を制御する機能を有し、図２に示すように、例えば要素ミラーＳＥ１ａに入射した偏光状態Ａの光を偏光状態Ｂの光に変換し、要素ミラーＳＥ１ｂに入射した偏光状態Ａの光を偏光状態Ｃの光に変換する。なお、偏光制御素子は、入射光及び要素ミラーにより反射された反射光が通過することから反射による位相のずれを考慮して形成される。
【００２０】
空間光変調ユニットＳＭ１は、照明光学系の瞳位置に円形，輪帯，２極，４極等の所望の光分布形状を形成する変形照明を可能とし、更に瞳位置に形成される光分布形状内における光の偏光状態を制御する。即ち、記憶部２２には、各要素ミラーＳＥ１上に形成されている偏光制御部の作用情報を考慮した、照明光学系の瞳位置で所望の偏光状態の円形、輪帯、２極、４極等の各光分布形状を形成するための、各要素ミラーＳＥ１の傾斜角及び傾斜方向の情報が記憶されている。従って、制御部２０がＳＬＭ駆動部２６を制御し、各要素ミラーＳＥ１の傾斜角及び傾斜方向を変更し、照明光学系の瞳位置又は該瞳位置と光学的に共役な位置において所望の偏光状態の光分布形状（光強度分布）を形成する。なお、記憶部２２に各要素ミラーＳＥ１の番地情報に対応させて偏光制御素子の作用情報を記憶させておき、制御部２０によりこの情報を参照して、照明光学系の瞳位置において所望の偏光状態の光分布形状（光強度分布）を形成するようにしても良い。
【００２１】
図４は、空間光変調ユニットＳＭ１の一部（４つの要素ミラーに対応する部分）を示す図である。図４に示す空間光変調ユニットＳＭ１の一部においては、図に示すｘｙ座標系で表わされるｘ方向の直線偏光を有する光がＳ２ａに入射した場合には、要素ミラーＳＥ１で反射されて射出する光を時計回りに４５度、偏光方向を回転した直線偏光の光に変換し、ｘ方向の直線偏光を有する光がＳ２ｂに入射した場合には、要素ミラーＳＥ１で反射されて射出する光を反時計回りに４５度、偏光方向を回転した直線偏光の光に変換し、ｘ方向の直線偏光を有する光がＳ２ｃに入射した場合には、要素ミラーＳＥ１で反射されて射出する光を時計回りに４５度、偏光方向を回転した直線偏光の光に変換し、ｘ方向の直線偏光を有する光がＳ２ｄに入射した場合には、要素ミラーＳＥ１で反射されて射出する光を時計回りに４５度、偏光方向を回転した直線偏光の光に変換する。
【００２２】
本実施形態においては、空間光変調ユニットＳＭ１が入射光を、照明光学系の瞳位置において所定の偏光状態を有する輪帯状の光分布形状（光強度分布）を形成する光に変換するように制御されているため、図４に示す空間光変調ユニットＳＭ１の一部のＳ２ａを通過した偏光状態を変換された光は、図５に示す照明光学系の瞳位置（瞳面）において、Ｐａ１で示す領域の一部を通過し、空間光変調ユニットＳＭ１の一部のＳ２ｂを通過した偏光状態を変換された光は、照明光学系の瞳位置（瞳面）において、Ｐｂ１で示す領域の一部を通過し、空間光変調ユニットＳＭ１の一部のＳ２ｃを通過した偏光状態を変換された光は、照明光学系の瞳位置（瞳面）において、Ｐｃ１で示す領域の一部を通過し、空間光変調ユニットＳＭ１の一部のＳ２ｄを通過した偏光状態を変換された光は、照明光学系の瞳位置（瞳面）において、Ｐｄ１で示す領域の一部を通過する。即ち、空間光変調ユニットＳＭ１を通過した光束は、アフォーカルレンズ（リレー光学系）５に入射し、アフォーカルレンズ５（ひいては照明光学系）の瞳位置又は該瞳位置の近傍に所定の偏光状態を有する輪帯状の光分布形状（光強度分布）を形成する。アフォーカルレンズ５は、その前側焦点位置と空間光変調ユニットＳＭ１の空間光変調器Ｓ１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６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。従って、空間光変調ユニットＳＭ１に入射した光束は、アフォーカルレンズ５の瞳位置に所定の偏光状態を有する輪帯状の光分布形状（光強度分布）を形成した後、略平行な光束となってアフォーカルレンズ５から射出される。
【００２３】
なお、アフォーカルレンズ５の前側レンズ群５ａと後側レンズ群５ｂとの間の光路中には、照明光学系の瞳位置又はその近傍に、光源側から順に、円錐アキシコン系８７、第１シリンドリカルレンズ対８８及び第２シリンドリカルレンズ対８９が配置されている。
【００２４】
図６は、照明光学系の瞳位置又は該瞳位置の近傍に配置される円錐アキシコン系８７の概略構成を示す図である。円錐アキシコン系８７は、光源側から順に、光軸ＡＸ方向に対して凹円錐状の屈折面（凹状屈折面）を有する第１プリズム８７ａ及び第１プリズム８７ａの凹円錐状の屈折面と互いに当接可能なように相補的に形成された凸円錐状の屈折面（凸状屈折面）を有する第２プリズム８７ｂを備えている。第１プリズム８７ａは光源側に平面を向け且つマスクＭ側に凹円錐状の屈折面を向けて配置されており、第２プリズム８７ｂは光軸ＡＸ側に凸円錐状の屈折面を向け且つマスクＭ側に平面をむけて配置されている。
【００２５】
また、第１プリズム８７ａ及び第２プリズム８７ｂのうち少なくとも一方は光軸ＡＸに沿って移動可能に構成されており、第１プリズム８７ａの凹円錐状の屈折面と第２プリズム８７ｂの凸円錐状の屈折面との間隔が可変に構成されている。ここで、第１プリズム８７ａの凹円錐状の屈折面と第２プリズム８７ｂの凸円錐状の屈折面とが互いに当接している状態では、円錐アキシコン系８７は平行平面板として機能し、後述するマイクロレンズアレイ１０を介して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８７ａの凹円錐状の屈折面と第２プリズム８７ｂの凸円錐状の屈折面とを離間させると、円錐アキシコン系８７は、いわゆるビームエキスパンダとして機能する。従って、円錐アキシコン系８７の間隔の変化に伴って、図１中破線で示す所定面６への入射光束の入射角度は変化する。
【００２６】
図７は、輪帯照明において形成される二次光源に対する円錐アキシコン系８７の作用を説明するための図である。図７（ａ）は、円錐アキシコン系８７の間隔が０でかつ後述するズームレンズ７の焦点距離が最小値に設定された状態（以下、「標準状態」という）で形成された最も小さい輪帯状の二次光源１３０ａを示す図であり、図７（ｂ）は、円錐アキシコン系８７の間隔を所定の値に拡大した状態（ズームレンズ７の焦点距離は不変）で形成された輪帯状の二次光源１３０ｂを示す図である。図７（ａ）、（ｂ）を参照すると、円錐アキシコン系８７の間隔を０から所定の値まで拡大させることにより、その幅（外径と内径との差の１／２：図中矢印で示す）が変化することなく、その外径及び内径がともに拡大された輪帯状の二次光源１３０ｂに変化する。即ち、円錐アキシコン系８７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）及び大きさ（外径）がともに変化する。
【００２７】
図８は、アフォーカルレンズ５の前側レンズ群５ａと後側レンズ群５ｂとの間の光路中に配置された第１シリンドリカルレンズ対８８及び第２シリンドリカルレンズ対８９の概略構成を示す図である。図４に示すように、第１シリンドリカルレンズ対８８は、光源側から順に、たとえばＹＺ平面内に負屈折力を有し且つＸＹ平面内に無屈折力の第１シリンドリカル負レンズ８８ａと、同じくＹＺ平面内に正屈折力を有し且つＸＹ平面内に無屈折力の第１シリンドリカル正レンズ８８ｂとにより構成されている。一方、第２シリンドリカルレンズ対８９は、光源側から順に、たとえばＸＹ平面内に負屈折力を有し且つＹＺ平面内に無屈折力の第２シリンドリカル負レンズ８９ａと、同じくＸＹ平面内に正屈折力を有し且つＹＺ平面内に無屈折力の第２シリンドリカル正レンズ８９ｂとにより構成されている。
【００２８】
第１シリンドリカル負レンズ８８ａと第１シリンドリカル正レンズ８８ｂとは、光軸ＡＸを中心として一体的に回転するように構成されている。同様に、第２シリンドリカル負レンズ８９ａと第２シリンドリカル正レンズ８９ｂとは、光軸ＡＸを中心として一体的に回転するように構成されている。第１シリンドリカルレンズ対８８はＺ方向にパワーを有するビームエキスパンダとして機能し、第２シリンドリカルレンズ対８９はＸ方向にパワーを有するビームエキスパンダとして機能する。また、本実施形態においては、第１シリンドリカルレンズ対８８及び第２シリンドリカルレンズ対８９のパワーが同一となるように設定されている。従って、第１シリンドリカルレンズ対８８及び第２シリンドリカルレンズ対８９を通過した光束は、Ｚ方向及びＸ方向に同一のパワーにより拡大作用を受ける。
【００２９】
アフォーカルレンズ５を介した光束は、σ値可変用のズームレンズ７に入射する。所定面６の位置はズームレンズ７の前側焦点位置又はその近傍に配置され、後述するマイクロレンズアレイ１０の入射面はズームレンズ７の後側焦点面又はその近傍に配置されている。即ち、ズームレンズ７は、所定面６とマイクロレンズアレイ１０の入射面とを実質的に光学的なフーリエ変換の関係に配置し、ひいてはアフォーカルレンズ５の瞳位置とマイクロレンズアレイ１０の入射面とを光学的に略共役に配置している。従って、マイクロレンズアレイ１０の入射面上には、アフォーカルレンズ５の瞳位置と同様に、例えば光軸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、ズームレンズ７の焦点距離に依存して相似的に変化する。即ち、マイクロレンズアレイ１０によって照明光学系の瞳位置と光学的に共役な位置に形成される二次光源（面光源）の大きさは、レーザ光源１から射出される照明光の光量をほぼ一定に保ちながら、ズームレンズ７の焦点距離に依存して相似的に変更することができる。
【００３０】
図９は、輪帯照明において形成される二次光源に対するズームレンズ７の作用を説明するための図である。図９（ａ）は、標準状態で形成された輪帯状の二次光源１３０ａを示す図であり、図９（ｂ）は、ズームレンズ７の焦点距離を所定の値へ拡大した状態（円錐アキシコン系８７の間隔は不変）で形成された輪帯状の二次光源１３０ｃを示す図である。図９（ａ）、（ｂ）を参照すると、ズームレンズ７の焦点距離を最小値から所定の値へ拡大させることにより、照明光の光量をほぼ一定に保ちながら、その全体形状が相似的に拡大された輪帯状の二次光源１３０ｃに変化する。即ち、ズームレンズ７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、その幅及び大きさ（外径）が共に変化する。ズームレンズ７を介した光束は、ビームスプリッタ８に入射する。ビームスプリッタ８により反射された光束は、ＣＣＤ撮像部（検出部）９に入射する。ＣＣＤ撮像部９による画像信号は、制御部２０に対して出力される。
【００３１】
ビームスプリッタ８を通過した光束は、オプティカルインテグレータとしてのマイクロレンズアレイ１０に入射する。マイクロレンズアレイ１０への入射光束の入射角度は、円錐アキシコン系８７の間隔の変化に伴って、所定面６への入射光束の角度が変化するのと同様に変化する。マイクロレンズアレイ１０は、縦横にか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。マイクロレンズアレイ１０を構成する各微小レンズは、マスク（被照射面）Ｍにおいて形成すべき照野の形状（ひいてはウエハＷ上において形成すべき露光領域の形状）と相似な矩形上の断面を有する。マイクロレンズアレイ１０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（ひいては照明瞳）にはマイクロレンズアレイ１０への入射光束によって形成される照野と略同じ光分布を有する二次光源、即ち光軸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。
【００３２】
マイクロレンズアレイ１０の後側焦点面に形成された輪帯状の二次光源からの光束は、マイクロレンズアレイ１０の後側焦点面（射出面）又はその近傍に配置可能に設けられている開口絞り１２を通過する。開口絞り１２は、マイクロレンズアレイ１０の後側焦点面に形成される二次光源の大きさを所定の大きさに制限する例えば虹彩絞り等により構成されている。開口絞り１２を介した光束は、ビームスプリッタ１４、コンデンサレンズ１７ａを介して、マスクブラインドＭＢを重畳的に照明する。ビームスプリッタ１４により反射された光束は、レンズ１５を介してフォトダイオード１６に入射する。フォトダイオード１６による検出信号は、制御部２０に対して出力される。
【００３３】
照明視野絞りとしてのマスクブラインドＭＢには、マイクロレンズアレイ１０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ＭＢの矩形状の開口部を介した光束は、結像光学系１７ｂの集光作用を受けた後、反射鏡１９により反射され、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。即ち、結像光学系１７ｂは、マスクブラインドＭＢの矩形状開口部の像をマスクステージＭＳ上に載置されたマスクＭ上に形成する。なお、レーザ光源１〜反射鏡１９及び空間光変調ユニットＳＭ１等は、照明光学系を構成する。
【００３４】
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、感光性基板であるウエハＷ上にマスクＭのパターン像を形成する。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エハステージＷＳ上に載置されたウエハＷを二次元的に駆動制御しながら一括露光又はスキャン露光を行うことにより、ウエハＷの各露光領域にはマスクＭのパターンが逐次露光される。
【００３５】
なお、図１に示した本実施形態にかかる露光装置は、ウエハＷ等の被処理基板を保持して移動可能な露光ステージ（ウエハステージＷＳ）とは別に設けられて、各種の計測部材やセンサを備えた計測ステージ上にＣＣＤ撮像部３９を備えている。このＣＣＤ撮像部３９は、照明光学系及び投影光学系の双方を通過した光に基づいて、照明光学系（投影光学系）の瞳位置と光学的に共役な位置での光強度分布を検出する。このＣＣＤ撮像部３９を用いれば、照明光学系に加えて投影光学系の経時的な光学特性の変化の影響も補正することが可能となる。なお、上述のような計測ステージを備えた露光装置は、例えば特開平１１−１３５４００に開示されている。
【００３６】
本実施形態にかかる露光装置によれば、照明光学系の瞳位置又は該瞳位置と光学的に共役な位置で所望の偏光状態を有する光分布形状（光強度分布）を形成することができるため、高解像度でかつスループット良く、マスクのパターンをウエハ上に露光することができる。
【００３７】
次に、図１０、図１１を参照して、本発明の第２の実施形態に係る露光装置について説明する。なお、第２の実施形態に係る露光装置は、第１の実施形態に係る露光装置を構成する空間光変調ユニットＳＭ１の構成が図１０に示す空間光変調ユニットＳＭ２に変更されている点を除き第１の実施形態に係る露光装置と同一の構成を有する。従って、第２の実施形態の説明においては、第１の実施形態にかかる露光装置の構成と同一の構成の詳細な説明は省略し、第１の実施形態に係る露光装置の構成と同一の構成には第１の実施形態で用いたのと同一の符号を用いて説明を行う。
【００３８】
図１０は、空間光変調ユニットＳＭ２を示す図である。図１０に示す空間光変調ユニットＳＭ１においては、空間光変調器Ｓ１の各要素ミラーＳＥ１が二次元的に配列された素子配列領域を領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃ、領域Ｄの４つの領域に分割し、空間光変調器Ｓ１上に各領域に対応して、それぞれの偏光作用を有する偏光制御素子Ｓ３が設けられている。図１１（ａ）に示すように、偏光制御素子Ｓ３は、図に示すｘｙ座標系で表わされるｘ方向の直線偏光を有する光が領域Ａに入射した場合には、各要素ミラーで反射されて射出する光を時計回りに４５度、偏光方向を回転した直線偏光の光に変換し、ｘ方向の直線偏光を有する光が領域Ｂに入射した場合には、各要素ミラーで反射されて射出する光を反時計回りに４５度、偏光方向を回転した直線偏光の光に変換し、ｘ方向の直線偏光を有する光が領域Ｃに入射した場合には、各要素ミラーで反射されて射出する光を時計回りに４５度、偏光方向を回転した直線偏光の光に変換し、ｘ方向の直線偏光を有する光が領域Ｄに入射した場合には、各要素ミラーで反射されて射出する光を反時計回りに４５度、偏光方向を回転した直線偏光の光に変換する。
【００３９】
本実施形態においては、空間光変調ユニットＳＭ２が入射光を、照明光学系の瞳位置において、所定の偏光状態を有する輪帯状の光分布形状（光強度分布）を形成する光に変換するように制御されているため、図１１（ｂ）に示すように、空間光変調ユニットＳＭ２の領域Ａを通過した偏光状態を変換された光は、照明光学系の瞳位置（瞳面）においてＰａ２で示す領域を通過し、空間光変調ユニットＳＭ２の領域Ｂを通過した偏光状態を変換された光は、照明光学系の瞳位置（瞳面）においてＰｂ２で示す領域を通過し、空間光変調ユニットＳＭ２の領域Ｃを通過した偏光状態を変換された光は、照明光学系の瞳位置（瞳面）においてＰｃ２で示す領域を通過し、空間光変調ユニットＳＭ２の領域Ｄを通過した偏光状態を変換された光は、照明光学系の瞳位置（瞳面）においてＰｄ２で示す領域を通過する。即ち、空間光変調ユニットＳＭ２を通過した光束は、アフォーカルレンズ（リレー光学系）５に入射し、アフォーカルレンズ５（ひいては照明光学系）の瞳位置又は該瞳位置の近傍に所定の偏光状態を有する輪帯状の光分布形状（光強度分布）を形成する。
【００４０】
本実施の形態においては、空間光変調器Ｓ１を４つの領域の分割し、領域毎に偏光制御素子を設けているため、空間光変調ユニットＳＭ２の構成を簡略化することができる。
【００４１】
なお、本実施形態においては、デポラライズ照明による円形照明を実施することが可能である。この場合には、図１１（ａ）に示す、空間光変調ユニットＳＭ２の領域Ａを通過した偏光状態を変換された光（ｘ方向の直線偏光の光の偏光方向を時計回りに４５度回転させた光）は、照明光学系の瞳位置（瞳面）において円形領域を通過し、空間光変調ユニットＳＭ２の領域Ｂを通過した偏光状態を変換された光（ｘ方向の直線偏光の光の偏光方向を反時計回りに４５度回転させた光）は、照明光学系の瞳位置（瞳面）において、領域Ａを通過した偏光状態を変換された光と同一の円形領域を通過し、空間光変調ユニットＳＭ２の領域Ｃを通過した偏光状態を変換された光（ｘ方向の直線偏光の光の偏光方向を時計回りに４５度回転させた光）は、照明光学系の瞳位置（瞳面）において、領域Ａを通過した偏光状態を変換された光と同一の円形領域を通過し、空間光変調ユニットＳＭ２の領域Ｄを通過した偏光状態を変換された光（ｘ方向の直線偏光の光の偏光方向を反時計回りに４５度回転させた光）は、照明光学系の瞳位置（瞳面）において、領域Ａを通過した偏光状態を変換された光と同一の円形領域を通過する。即ち、空間光変調ユニットＳＭ２を通過した光束は、アフォーカルレンズ（リレー光学系）５に入射し、アフォーカルレンズ５（ひいては照明光学系）の瞳位置又は該瞳位置の近傍に、図１２に示すように空間光変調ユニットＳＭ２の領域Ａ〜Ｄを通過した光の偏光状態が混ぜ合わされたデポラライズ照明による円形の光強度分布を形成する。
【００４２】
次に、図１３〜図２１を参照して、本発明の第３の実施形態に係る露光装置について説明する。なお、第３の実施形態に係る露光装置は、第１の実施形態に係る露光装置を構成する空間光変調ユニットＳＭ１の構成を、第２の実施形態に係る空間光変調ユニットＳＭ２（図１０）に変更し、ズーム光学系２を制御部２０の制御により空間光変調ユニットＳＭ２に入射する照明光の断面形状を変更可能に変更し、空間光変調ユニットＳＭ２、即ち空間光変調器Ｓ１及び偏光制御素子Ｓ３を一体として制御部２０の制御下、ＳＬＭ移動部２７によりズーム光学系２の照明光（照明形状）に対して２次元平面内において移動可能に構成した点を除き第１の実施形態に係る露光装置と同一の構成を有する。従って、第３の実施形態の説明においては、第１及び第２の実施形態にかかる露光装置の構成と同一の構成の詳細な説明は省略し、第１及び第２の実施形態に係る露光装置の構成と同一の構成には第１及び第２の実施形態で用いたのと同一の符号を用いて説明を行う。
【００４３】
図１４（ａ）は、制御部２０の制御によりズーム光学系２を制御して照明形状を変更すると共に、ＳＬＭ移動部２７を制御してズーム光学系２からの断面形状１４０の照明光が領域Ｃ、領域Ｄに入射するように空間光変調ユニットＳＭ２を移動させた状態を示す図である。なお、空間光変調ユニットＳＭ２の領域Ｃ、領域Ｄは、それぞれ図１１（ａ）に示すように入射した光の偏光状態を変換する。
【００４４】
ここで空間光変調ユニットＳＭ２を通過した光が照明光学系の瞳位置において、図１４（ｂ）に示す４極の照明形状を形成するように空間光変調ユニットＳＭ２が制御されている場合には、この図に示すように、領域Ｄに入射し領域Ｄにおいて偏光状態が変換された照明光により、照明光学系の瞳位置において光分布形状１４３，１４４を形成し、領域Ｃに入射し領域Ｃにおいて偏光状態が変換された照明光により、照明光学系の瞳位置において光分布形状１４５，１４６を形成する。従って、照明光の光量を損失することなく、照明光学系の瞳位置において所定の偏光状態を有する４極の照明形状を形成することができる。なお、断面形状１４０の照明光の領域Ｃ及び領域Ｄにおける入射位置、即ち照明光により照明する領域Ｃと領域Ｄの面積比を変更することにより、光分布形状１４３，１４４と光分布形状１４５，１４６における光量を変更することができる。
【００４５】
図１５（ａ）は、制御部２０の制御によりズーム光学系２を制御して照明形状を変更すると共に、ＳＬＭ移動部２７を制御してズーム光学系２からの断面形状１５０の照明光が領域Ａ、領域Ｂに入射するように空間光変調ユニットＳＭ２を移動させた状態を示す図である。なお、空間光変調ユニットＳＭ２の領域Ａ、領域Ｂは、それぞれ図１１（ａ）に示すように入射した光の偏光状態を変換する。
【００４６】
ここで空間光変調ユニットＳＭ２を通過した光が照明光学系の瞳位置において、図１５（ｂ）に示す４極の照明形状を形成するように空間光変調ユニットＳＭ２が制御されている場合には、この図に示すように、領域Ａに入射し領域Ａにおいて偏光状態が変換された照明光により、照明光学系の瞳位置において光分布形状１５３，１５４を形成し、領域Ｂに入射し領域Ｂにおいて偏光状態が変換された照明光により、照明光学系の瞳位置において光分布形状１５５，１５６を形成する。従って、照明光の光量を損失することなく、照明光学系の瞳位置において所定の偏光状態を有する４極の照明形状を形成することができる。なお、この場合においても、照明光により照明する領域の面積比を変更することにより光分布形状１５３，１５４と光分布形状１５５，１５６における光量を変更することができる。
【００４７】
図１６（ａ）は、制御部２０の制御によりズーム光学系２を制御して照明形状を変更すると共に、ＳＬＭ移動部２７を制御してズーム光学系２からの断面形状１６０の照明光が領域Ｃに入射するように空間光変調ユニットＳＭ２を移動させた状態を示す図である。なお、空間光変調ユニットＳＭ２の領域Ｃは、図１１（ａ）に示すように入射した光の偏光状態を変換する。
【００４８】
ここで空間光変調ユニットＳＭ２を通過した光が照明光学系の瞳位置において、図１６（ｂ）に示す２極の照明形状を形成するように空間光変調ユニットＳＭ２が制御されている場合には、この図に示すように、領域Ｃに入射し領域Ｃにおいて偏光状態が変換された照明光により、照明光学系の瞳位置において光分布形状１６２，１６３を形成する。従って、照明光の光量を損失することなく、照明光学系の瞳位置において所定の偏光状態を有する２極の照明形状を形成することができる。なお、断面形状１６０を有する照明光により照明する領域を領域Ａ〜Ｃの何れかの領域に変更することにより、照明光学系の瞳位置において形成される光分布形状の偏光状態を、照明する領域に応じた偏光状態にすることができる。
【００４９】
図１７（ａ）は、制御部２０の制御によりズーム光学系２を制御して照明形状を変更すると共に、ＳＬＭ移動部２７を制御してズーム光学系２からの断面形状１７０の照明光が領域Ａ〜Ｄに入射するように空間光変調ユニットＳＭ２を移動させた状態を示す図である。なお、空間光変調ユニットＳＭ２の領域Ａ〜Ｄは、それぞれ図１１（ａ）に示すように入射した光の偏光状態を変換する。
【００５０】
ここで空間光変調ユニットＳＭ２を通過した光が照明光学系の瞳位置において、図１７（ｂ）に示す円形の照明形状を形成するように空間光変調ユニットＳＭ２が制御されている場合には、この図に示すように、領域Ａ〜Ｄに入射し、それぞれの領域において偏光状態が変換された照明光により、照明光学系の瞳位置において円形の光分布形状１７１を形成する。従って、照明光の光量を損失することなく、照明光学系の瞳位置において所定の偏光状態（非偏光）を有する円形の照明形状を形成することができる。
【００５１】
図１８（ａ）は、制御部２０の制御によりズーム光学系２を制御して照明形状を変更すると共に、ＳＬＭ移動部２７を制御してズーム光学系２からの断面形状１８０の照明光が領域１８０ｅに入射するように空間光変調ユニットＳＭ２を移動させた状態を示す図である。なお、空間光変調ユニットＳＭ２は、領域１８０ａ〜１８０ｉ（９つの領域）に分割されており、領域１８０ａ，１８０ｆ，１８０ｉは、図の上下方向に偏光方向を有する直線偏光の光の偏光方向を反時計回りに４５度回転させた光に変換し、領域１８０ｂ，１８０ｈは、図の上下方向に偏光方向を有する直線偏光の光の偏光方向を９０度回転させた光に変換し、領域１８０ｃ，１８０ｄ，１８０ｇは、図の上下方向に偏光方向を有する直線偏光の光の偏光方向を時計回りに４５度回転させた光に変換し、領域１８０ｅは、図の上下方向に偏光方向を有する直線偏光の光の偏光状態を変換しないで通過させる。
【００５２】
ここで空間光変調ユニットＳＭ２を通過した光が照明光学系の瞳位置において、図１８（ｂ）に示す２極の照明形状を形成するように空間光変調ユニットＳＭ２が制御されている場合には、この図に示すように、領域１８０ｅした照明光により、照明光学系の瞳位置において光分布形状１８３，１８４を形成する。従って、照明光の光量を損失することなく、照明光学系の瞳位置において所定の偏光状態を有する２極の照明形状を形成することができる。なお、断面形状１８０を有する照明光により照明する領域を１８０ａ〜１８０ｉの何れかの領域に変更することにより、照明光学系の瞳位置において形成される光分布形状の偏光状態を、照明する領域に応じた偏光状態にすることができる。
【００５３】
図１９（ａ）は、制御部２０の制御によりズーム光学系２を制御して照明形状を変更すると共に、ＳＬＭ移動部２７を制御してズーム光学系２からの断面形状１９０の照明光が領域１８０ｂ，１８０ｅ，１８０ｈに入射するように空間光変調ユニットＳＭ２を移動させた状態を示す図である。なお、空間光変調ユニットＳＭ２の領域１８０ｂ，１８０ｅ，１８０ｈは、図１８（ａ）に示すように、入射した光の偏光状態を変換する。
【００５４】
ここで空間光変調ユニットＳＭ２を通過した光が照明光学系の瞳位置において、図１９（ｂ）に示す４極の照明形状を形成するように空間光変調ユニットＳＭ２が制御されている場合には、この図に示すように、領域１８０ｂ，１８０ｈに入射した照明光により、照明光学系の瞳位置において光分布形状１９３，１９４を形成し、領域１８０ｅに入射した照明光により、照明光学系の瞳位置において光分布形状１９５，１９６を形成する。この場合には、光分布形状１９５，１９６の光量は、光分布形状１９３，１９４の光量の略１／２となるが、空間光変調ユニットＳＭ２に入射する照明光の断面形状１９０の縦方向の長さを領域１８０ｅの縦方向の長さの２倍となるように、ズーム光学系２により整形し、断面形状１９０の照明光が領域１８０ｂ，１８０ｅ，１８０ｈに入射するように空間光変調ユニットＳＭ２を移動させることにより、光分布形状１９５，１９６の光量と光分布形状１９３，１９４の光量を等しくすることができる。従って、照明光学系の瞳位置において所定の偏光状態を有する４極の照明形状を形成することができる。
【００５５】
図２０（ａ）は、制御部２０の制御によりズーム光学系２を制御して照明形状を変更すると共に、ＳＬＭ移動部２７を制御してズーム光学系２からの断面形状２００の照明光が領域１８０ｂ，１８０ｅ，１８０ｈに入射するように空間光変調ユニットＳＭ２を移動させた状態を示す図である。なお、空間光変調ユニットＳＭ２の領域１８０ｂ，１８０ｅ，１８０ｈは、図１８（ａ）に示すように、入射した光の偏光状態を変換する。
【００５６】
ここで空間光変調ユニットＳＭ２を通過した光が照明光学系の瞳位置において、図２０（ｂ）に示す２極の照明形状を形成するように空間光変調ユニットＳＭ２が設定されている場合には、この図に示すように、領域１８０ｂ，１８０ｈに入射した照明光により、照明光学系の瞳位置において光分布形状２０１，２０２を形成し、領域１８０ｅに入射した光は、照明光学系の照明瞳外に反射されて、マスクを照明するために用いられない。従って、照明光学系の瞳位置において所定の偏光状態を有する２極の照明形状を形成することができる。
【００５７】
図２１（ａ）は、制御部２０の制御によりズーム光学系２を制御して照明形状を変更すると共に、ＳＬＭ移動部２７を制御してズーム光学系２からの断面形状２１０の照明光が領域１８０ａ〜１８０ｉに入射するように空間光変調ユニットＳＭ２を移動させた状態を示す図である。なお、空間光変調ユニットＳＭ２の領域１８０ａ〜１８０ｉは、図１８（ａ）に示すように、入射した光の偏光状態を変換する。
【００５８】
ここで空間光変調ユニットＳＭ２を通過した光が照明光学系の瞳位置において、図２１（ｂ）に示す円形の照明形状を形成するように空間光変調ユニットＳＭ２が制御されている場合には、この図に示すように、領域１８０ａ〜１８０ｉに入射した照明光により、照明光学系の瞳位置において円形の光分布形状２１１を形成する。従って、照明光の光量を損失することなく、照明光学系の瞳位置において所定の偏光状態（非変更）を有する円形の照明形状を形成することができる。
【００５９】
本実施の形態に係る露光装置によれば、照明光学系の瞳位置又は該瞳位置と光学的に共役な位置で所望の偏光状態を有する光分布形状（光強度分布）を形成することができるため、高解像度でかつスループット良く、マスクのパターンをウエハ上に露光することができる。また、空間光変調ユニットＳＭ２において、空間光変調器Ｓ１の各要素ミラー上に所望の偏光制御作用を有する偏光制御素子Ｓ３が位置するように、製造時に精密に位置決めされており、照明光に対して空間光変調器Ｓ１と偏光制御素子Ｓ３とを一体として移動させて、照明光の入射位置を変更しているため、照明光学系の瞳位置において所望の偏光状態を有する光分布形状（光強度分布）を精密に形成することができる。
【００６０】
次に、図２２を参照して、本発明の第４の実施形態に係る露光装置について説明する。なお、第４の実施形態に係る露光装置は、第３の実施形態に係る露光装置において、ＳＬＭ移動部２７により空間光変調ユニットＳＭ２を移動させることにより、ズーム光学系２により整形された断面形状を有する照明光の入射位置を変更していたのを、空間光変調ユニットＳＭ２を固定した状態で、１組の光路折曲げミラーを用いることにより、空間光変調ユニットＳＭ２に対する照明光の入射位置を変更するように構成した点を除き第３の実施形態に係る露光装置と同一の構成を有する。従って、第４の実施形態の説明においては、第１〜３の実施形態にかかる露光装置の構成と同一の構成の詳細な説明は省略し、第１〜３の実施形態に係る露光装置の構成と同一の構成には第１〜３の実施形態で用いたのと同一の符号を用いて説明を行う。
【００６１】
図２２においては、空間光変調ユニットＳＭ２が固設されており、且つ光源１からの光の空間光変調ユニットＳＭ２上での照射領域の位置を変更するための１組の光路折曲げミラー５０，５１を備える。１組の光路折曲げミラー５０，５１の動作としては、一方の折曲げミラーをＺ軸廻り（θz）に傾斜させ、他方の折曲げミラーをθzと直交する軸廻りに傾斜させる第１方式と、一方の折曲げミラーをＺ軸廻り（θz）と当該θzと直交する軸廻りとの２自由度で傾斜可能に設け、他方の折曲げミラーを上記２軸廻りの２自由度で傾斜可能に設ける第２方式が存在する。第２方式の場合には、一方の光路折曲げミラーを動作させることに起因する、空間光変調ユニットＳＭ２へ入射する光の方向の変動を、他方の光路折曲げミラーの動作で補償することができる。
【００６２】
なお、上述の各実施形態においては、空間光変調ユニットを空間光変調器と、空間光変調器上に設けられた偏光制御素子とにより構成していたが、図２３（ａ）に示すように、空間光変調器Ｓ１の各要素ミラーＳＥ１の各々に、偏光制御素子としての偏光制御層５２を設けるようにしても良い。各要素ミラーＳＥ１は、図２３（ｂ）に示すように、２自由度で傾斜可能なミラー載置部５３と、ミラー載置部表面に形成された金属反射膜５４と、誘電体多層膜で形成された偏光制御層５２とを備えている。各要素ミラーＳＥ１は、基板上に支柱５５により支持され、駆動電極５６により駆動される。この変形例においては、偏光制御層としての誘電体多層膜が各要素ミラーＳＥ１の金属反射膜５４に対するｐ偏光成分とｓ偏光成分との間に所定の位相差を与えている。これにより、各要素ミラーＳＥ１で反射する光の偏光状態を変更することができる。なお、金属反射膜上の誘電体多層膜によって偏光状態を変化させるものは、例えば特公昭６１−３８４４３号公報に開示されている。
【００６３】
なお、上記変形例では、偏光制御層として誘電体多層膜を用いたが、それに限定されることなく、各要素ミラー上に複屈折性・旋光性を有する光学材料を設けたものであっても良い。
【００６４】
また、上述の実施形態においては、空間光変調ユニットが空間光変調器と偏光制御素子を備えているが、空間光変調ユニットが偏光制御素子を介して空間光変調器に照明光を入射させるためのプリズムを備えていてもよい。この場合には、第1の実施形態に係る露光装置の空間光変調ユニットＳＭ１の位置にミラーを設け、ミラーとアフォーカルレンズ５の間に、プリズム、偏光制御素子及び空間光変調器を有する空間光変調ユニットＳＭ３を配置する。図２４は、空間光変調ユニットＳＭ３の構成を示す図である。空間光変調ユニットＳＭ３は、図２４に示すように、プリズムＰ１、プリズムＰ１に一体的に取り付けられた偏光制御素子Ｓ２及び空間光変調器Ｓ１を備えている。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有する。即ち、プリズムＰ１では直方体のうちの１つの側面が、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によって構成されている。この２つの平面ＰＳ１、ＰＳ２の内面は第１及び第２の反射面Ｒ１１、Ｒ１２として機能する。
【００６５】
プリズムＰ１の第１の反射面Ｒ１１は、（光軸ＡＸと平行に）入射した光を空間光変調器Ｓ１方向へ反射する。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で反射した光を第２の反射面Ｒ１２方向へ反射する。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アフォーカルレンズ５側に射出する。
【００６６】
ここで、プリズムＰ１に代えて、照明光を空間光変調器Ｓ１方向に反射する第1ミラー（第１偏向ミラー）及び空間光変調器Ｓ１により反射された照明光をアフォーカルレンズ５側に反射する第２ミラー（第２偏向ミラー）を設けても良い。
【００６７】
なお、上述の実施形態にかかる露光装置においては、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、二次元的に配列された反射面の傾きを個別に制御可能な空間光変調器を用いているが、このような空間光変調器としては、たとえば特表平１０−５０３３００号公報及びこれに対応する欧州特許公開第７７９５３０号公報、特開２００４−７８１３６号公報及びこれに対応する米国特許第６,９００,９１５号公報、特表２００６−５２４３４９号公報及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挙げることができる。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。
【００６８】
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号公報及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。
【００６９】
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号公報及びこれに対応する米国特許第６，８９１，６５５号公報や特表２００５−５２４１１２号公報及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。
【００７０】
また、上述の実施形態において、空間光変調器として種々の回折パターン情報に基づいて、種々の回折パターンを表示させる透過型又は反射型の液晶素子を用いても良い。
【００７１】
また、上述の実施形態において、偏光制御素子は、１枚の複屈折性光学材料により形成された偏光部材（典型的には波長板、旋光子等）をエッチング等で加工し空間光変調器の個別の要素ミラー毎、又は複数の要素ミラー毎に異なる厚さとすることにより形成しても良く、また空間光変調器の個別の要素ミラー毎、又は複数の要素ミラー毎に、厚みの異なる複屈折性光学材料で形成された偏光部材を準備し、これら複数の偏光部材を２次元アレー状に並べて形成しても良い。
【００７２】
また、上述の実施形態にかかる露光装置においては、レーザ光源としてＡｒＦエキシマレーザ光源又はＫｒＦエキシマレーザ光源を用いているが、Ｆ２レーザ光源を用いてもよい。
【００７３】
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２５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。この図に示すように、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エハ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、各実施形態の投影露光装置を用い、レチクルＲに形成されたパターンをウエハ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エハ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によってウエハＷ表面に生成されたレジストパターンをマスクとし、ウエハＷ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）。
【００７４】
ここで、レジストパターンとは、各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エハＷ表面の加工を行う。ステップＳ４８で行われる加工には、例えばウエハＷ表面のエッチング又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、各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エハ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。
【００７５】
図２６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。この図に示すように、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）及びモジュール組立工程（ステップＳ５６）を順次行う。
【００７６】
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、各実施形態の投影露光装置を用いて回路パターン及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、各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。
【００７７】
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クス状に多数配列するか、又は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。
【００７８】
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。
【００７９】
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及びバックライト等の各種部品を取り付ける。
【００８０】
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。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】第１の実施形態に係る露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係る空間光変調ユニットの構成を示す図である。
【図３】第１の実施形態に係る空間光変調器の構成を示す図である。
【図４】第１の実施形態に係る空間光変調ユニットの構成を示す図である。
【図５】第１の実施形態に係る照明光学系の瞳位置における偏光分布を示す図である。
【図６】第１の実施形態にかかる照明光学系が備える円錐アキシコン系の概略構成を示す図である。
【図７】第１の実施形態にかかる輪帯照明において形成される二次光源に対する円錐アキシコン系の作用を説明するための図である。
【図８】第１の実施形態にかかる照明光学系が備える第１シリンドリカルレンズ対及び第２シリンドリカルレンズ対の概略構成を示す図である。
【図９】第１の実施形態にかかる輪帯照明において形成される二次光源に対するズームレンズの作用を説明するための図である。
【図１０】第２の実施形態に係る空間光変調ユニットの構成を示す図である。
【図１１】第２の実施形態に係る空間光変調ユニットにおける偏光状態の変換作用及び照明光学系の瞳位置における偏光分布を示す図である。
【図１２】第２の実施形態に係る照明光学系の瞳位置における光分布形状を示す図である。
【図１３】第３の実施形態に係る露光装置の概略構成を示す図である。
【図１４】第３の実施形態に係る空間光変調ユニットにより形成される照明光学系の瞳位置における光分布形状を示す図である。
【図１５】第３の実施形態に係る空間光変調ユニットにより形成される照明光学系の瞳位置における光分布形状を示す図である。
【図１６】第３の実施形態に係る空間光変調ユニットにより形成される照明光学系の瞳位置における光分布形状を示す図である。
【図１７】第３の実施形態に係る空間光変調ユニットにより形成される照明光学系の瞳位置における光分布形状を示す図である。
【図１８】第３の実施形態に係る空間光変調ユニットにより形成される照明光学系の瞳位置における光分布形状を示す図である。
【図１９】第３の実施形態に係る空間光変調ユニットにより形成される照明光学系の瞳位置における光分布形状を示す図である。
【図２０】第３の実施形態に係る空間光変調ユニットにより形成される照明光学系の瞳位置における光分布形状を示す図である。
【図２１】第３の実施形態に係る空間光変調ユニットにより形成される照明光学系の瞳位置における光分布形状を示す図である。
【図２２】第４の実施形態に係る露光装置の概略構成を示す図である。
【図２３】実施形態に係る空間光変調ユニットの変形例を示す図である。
【図２４】実施形態に係る空間光変調ユニットの変形例を示す図である。
【図２５】実施形態にかかるマイクロデバイスとしての半導体デバイスの製造方法を示すフローチャートである。
【図２６】実施形態にかかるマイクロデバイスとしての液晶表示素子の製造方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８２】
１…レーザ光源、２…ビームエキスパンダ、３，８，１４…ビームスプリッタ、５…アフォーカルレンズ、７…ズームレンズ、９…ＣＣＤ撮像部、１０…マイクロレンズアレイ、１２…開口絞り、１７ａ…コンデンサレンズ、１７ｂ…結像光学系、１９…反射鏡、２０…制御部、２２…記憶部、２６…ＳＬＭ駆動部、２７…ＳＬＭ移動部、ＳＭ１，ＳＭ２，ＳＭ３…空間光変調ユニット、Ｓ１…空間光変調器、Ｓ２，Ｓ３…偏光制御素子、ＰＬ…投影光学系、ＭＢ…マスクブラインド、Ｍ…マスク、Ｗ…ウエハ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次元的に配列された複数の素子をそれぞれ独立に制御可能であり、前記複数の素子のそれぞれに入射した光に対して空間的な変調を与える空間光変調器と、
前記複数の素子のそれぞれに対応させて形成された偏光制御素子と
を備えることを特徴とする空間光変調ユニット。
【請求項２】
二次元的に配列された複数の素子をそれぞれ独立に制御可能であり、前記複数の素子のそれぞれに入射した光に対して空間的な変調を与える空間光変調器と、
前記複数の素子が二次元的に配列された素子配列領域を複数領域に分割したとき、前記複数領域のそれぞれに対応させて形成される偏光制御素子と
を備えることを特徴とする空間光変調ユニット。
【請求項３】
前記偏光制御素子は１つの偏光部材から形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の空間光変調ユニット。
【請求項４】
前記偏光制御素子は複数の偏光部材から形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の空間光変調ユニット。
【請求項５】
前記複数の素子は、それぞれ反射面を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の空間光変調ユニット。
【請求項６】
光源から供給される照明光によって被照射面を照明する照明光学系であって、
前記照明光学系の光路内に配置され、前記照明光学系の瞳位置又は該瞳位置と光学的に共役な位置に所望の偏光状態であり、かつ所望の光強度分布を形成する請求項１乃至請求項５の何れか一項に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光学系。
【請求項７】
前記空間光変調ユニットに入射する前記照明光を所望の断面形状に整形する光整形部材を備えることを特徴とする請求項６記載の照明光学系。
【請求項８】
前記光整形部材により整形され前記空間光変調ユニットに入射する前記照明光の位置と前記空間光変調ユニットの位置を相対的に変更する変更手段を備えることを特徴とする請求項７記載の照明光学系。
【請求項９】
感光性基板上に所定のパターンを転写する露光装置において、
被照射面に配置された前記パターンを照明するための請求項６乃至請求項８の何れか一項に記載の照明光学系を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項１０】
請求項９記載の露光装置を用いて所定のパターンを感光性基板上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の製造方法。
【請求項１】
二次元的に配列された複数の素子をそれぞれ独立に制御可能であり、前記複数の素子のそれぞれに入射した光に対して空間的な変調を与える空間光変調器と、
前記複数の素子のそれぞれに対応させて形成された偏光制御素子と
を備えることを特徴とする空間光変調ユニット。
【請求項２】
二次元的に配列された複数の素子をそれぞれ独立に制御可能であり、前記複数の素子のそれぞれに入射した光に対して空間的な変調を与える空間光変調器と、
前記複数の素子が二次元的に配列された素子配列領域を複数領域に分割したとき、前記複数領域のそれぞれに対応させて形成される偏光制御素子と
を備えることを特徴とする空間光変調ユニット。
【請求項３】
前記偏光制御素子は１つの偏光部材から形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の空間光変調ユニット。
【請求項４】
前記偏光制御素子は複数の偏光部材から形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の空間光変調ユニット。
【請求項５】
前記複数の素子は、それぞれ反射面を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の空間光変調ユニット。
【請求項６】
光源から供給される照明光によって被照射面を照明する照明光学系であって、
前記照明光学系の光路内に配置され、前記照明光学系の瞳位置又は該瞳位置と光学的に共役な位置に所望の偏光状態であり、かつ所望の光強度分布を形成する請求項１乃至請求項５の何れか一項に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光学系。
【請求項７】
前記空間光変調ユニットに入射する前記照明光を所望の断面形状に整形する光整形部材を備えることを特徴とする請求項６記載の照明光学系。
【請求項８】
前記光整形部材により整形され前記空間光変調ユニットに入射する前記照明光の位置と前記空間光変調ユニットの位置を相対的に変更する変更手段を備えることを特徴とする請求項７記載の照明光学系。
【請求項９】
感光性基板上に所定のパターンを転写する露光装置において、
被照射面に配置された前記パターンを照明するための請求項６乃至請求項８の何れか一項に記載の照明光学系を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項１０】
請求項９記載の露光装置を用いて所定のパターンを感光性基板上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の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【公開番号】特開２００９−１１１２２３（Ｐ２００９−１１１２２３Ａ）
【公開日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２８３０３４（Ｐ２００７−２８３０３４）
【出願日】平成１９年１０月３１日（２００７．１０．３１）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月３１日（２００７．１０．３１）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]