空間光変調器、露光装置、及びデバイス製造方法
【課題】複数の反射要素のアレイを有する空間光変調器を用いるときに、反射光の強度を大きくする。
【解決手段】空間光変調器２８は、それぞれ光が照射される複数のミラー要素３０のアレイを有し、ミラー要素３０は、回転軸ＲＣの回りに回転可能に支持されるとともに、ミラー要素３０は、回転軸ＲＣから第１の距離ａ１にあり回転軸ＲＣに平行な方向に幅ｂ１を持つ部分３１Ａａと、回転軸ＲＣから第１の距離ａ１よりも離れた第２の距離ａ２にあり回転軸ＲＣに平行な方向にその幅ｂ１よりも広い幅ｂ２を持つ部分３１Ａｂとを含む第１反射部３１Ａを有する。
【解決手段】空間光変調器２８は、それぞれ光が照射される複数のミラー要素３０のアレイを有し、ミラー要素３０は、回転軸ＲＣの回りに回転可能に支持されるとともに、ミラー要素３０は、回転軸ＲＣから第１の距離ａ１にあり回転軸ＲＣに平行な方向に幅ｂ１を持つ部分３１Ａａと、回転軸ＲＣから第１の距離ａ１よりも離れた第２の距離ａ２にあり回転軸ＲＣに平行な方向にその幅ｂ１よりも広い幅ｂ２を持つ部分３１Ａｂとを含む第１反射部３１Ａを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の反射要素を有する空間光変調器、空間光変調器を用いて物体を露光する露光技術、及び露光技術を用いるデバイス製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体素子又は液晶表示素子等のデバイス（電子デバイス又はマイクロデバイス）を製造するためのリソグラフィ工程中で、所定のパターンを投影光学系を介してウエハ又はガラスプレート等の基板に形成するために、ステッパー等の一括露光型の露光装置、又はスキャニングステッパー等の走査露光型の露光装置等が使用されている。
最近では、複数種類のデバイス毎に、さらに基板の複数のレイヤ毎にそれぞれマスクを用意することによる製造コストの増大を抑制し、各デバイスを効率的に製造するために、マスクの代わりに、それぞれ回転角（傾斜角）が可変の多数の微小ミラーのアレイを有する空間光変調器(spatial light modulators)を用いて、投影光学系の物体面に可変のパターンを生成するいわゆるマスクレス方式の露光装置が提案されている。また、空間光変調器としては、それぞれ回転角が可変であるとともに中央に段差が設けられた多数の正方形の微小ミラーのアレイを有し、実質的に入射する光の位相分布を制御できるタイプも提案されている（例えば、非特許文献１参照）。このように入射する光の位相分布を制御することによって、投影光学系の物体面に可変の位相パターンを生成できる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Hans Martinsson et al., “Current status of optical masklesslithography,” J. Microlith., Microfab., Microsyst. Vol. 4(1), 011003-1 to -15, SPIE(米国) (2005)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の段差が設けられた正方形の微小ミラーの回転角を制御して反射光の位相を制御するタイプの空間光変調器を用いる場合には、反射光の強度が小さいという問題があった。また、特に微小ミラーのサイズが小さくなると、入射する光の偏光方向による反射率の相違が大きくなるという問題があった。
本発明の態様は、このような事情に鑑み、複数の反射要素のアレイを有する空間光変調器を用いるときに、反射光の強度を大きくするか、又は入射光の偏光方向による反射率の相違を小さくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様によれば、それぞれ光が照射される複数の反射要素のアレイを有する空間光変調器が提供される。この空間光変調器において、その反射要素は、回転軸の回りに回転可能に支持されるとともに、その反射要素は、その回転軸から第１の距離にありその回転軸に平行な方向に第１の幅を持つ第１部分と、その回転軸からその第１の距離よりも離れた第２の距離にありその回転軸に平行な方向にその第１の幅よりも広い第２の幅を持つ第２部分とを含む第１反射部を有する。
【０００６】
また、第２の態様によれば、それぞれ光が照射される複数の反射要素のアレイを有する空間光変調器が提供される。この空間光変調器において、その複数の反射要素は、それぞれ回転軸の回りに回転可能に支持されるとともに、その複数の反射要素は、その回転軸に対して０°より大きく９０°より小さい交差角で交差する方向に偏光した照明光が照射される位置に設置される。
【０００７】
また、第３の態様によれば、露光光で投影光学系を介して基板を露光する露光装置が提供される。この露光装置は、その投影光学系の物体面側に配置される本発明の空間光変調器と、その露光光でその空間光変調器のその複数の反射要素を照明する照明系と、を備え、その空間光変調器のその複数の反射要素からのその露光光によってその投影光学系を介してその基板を露光するものである。
【０００８】
また、第４の態様によれば、本発明の露光装置を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、そのパターンが形成されたその基板を処理することと、を含むデバイス製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の第１の態様によれば、反射要素の第１反射部は、回転軸からの距離が離れるほど幅（面積）が広くなる部分を含むため、その反射要素の回転角を制御して反射光の位相を制御するときに、反射光の強度が大きくなる。
また、本発明の第２の態様によれば、反射要素は、回転軸に対して０°より大きく９０°より小さい交差角で交差する方向に偏光した照明光が照射される位置に設置されるため、その反射要素の回転角を制御して反射光の位相を制御するときに、入射光の偏光方向が回転軸に対して０°又は９０°で交差する場合に比べて、入射光の偏光方向による反射率の相違が小さくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態の一例の露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】（Ａ）は第１の実施形態の空間光変調器２８の一部を示す拡大図、（Ｂ）は図２（Ａ）中のミラー要素３０を示す拡大図である。
【図３】（Ａ）は図２（Ａ）のミラー要素３０のアレイの一部を示す拡大斜視図、（Ｂ）及び（Ｃ）はそれぞれ図３（Ａ）内のミラー要素３０をＢＢ線に沿って視る図である。
【図４】（Ａ）はミラー要素３０を時計回りに回転した状態を示す図、（Ｂ）は図４（Ａ）に対応する反射光の位相分布を示す図、（Ｃ）はミラー要素３０を反時計回りに回転した状態を示す図、（Ｄ）は図４（Ｃ）に対応する反射光の位相分布を示す図である。
【図５】（Ａ）は平坦なミラー要素を時計回りに回転した状態を示す図、（Ｂ）は図５（Ａ）に対応する反射光の位相分布を示す図、（Ｃ）は平坦なミラー要素を反時計回りに回転した状態を示す図、（Ｄ）は図５（Ｃ）に対応する反射光の位相分布を示す図である。
【図６】（Ａ）は走査露光時のウエハのショット領域を示す図、（Ｂ）はステップ・アンド・リピート方式で露光する際のウエハのショット領域を示す図である。
【図７】比較例のミラー要素を示す拡大斜視図である。
【図８】（Ａ）は種々の空間光変調器のミラー要素の回転角（位相換算値）と反射光の電場振幅との関係の一例を示す図、（Ｂ）は図８（Ａ）に対応する反射光の強度を示す図である。
【図９】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、それぞれ入射光がランダム偏光、Ｘ偏光、及びＹ偏光の場合のミラー要素の反射率を示す図、（Ｄ）は入射光の偏光を考慮しない場合のミラー要素の反射率を示す図である。
【図１０】（Ａ）はシミュレーションで使用される反射光の位相分布を示す拡大図、（Ｂ）は図１０（Ａ）の位相分布に対応するレジストパターンを示す図、（Ｃ）は比較例の反射光の位相分布を示す拡大図、（Ｄ）は比較例のレジストパターンを示す図である。
【図１１】（Ａ）はシミュレーションで得られるレジストパターンを示す拡大図、（Ｂ）は図１１（Ａ）の中央の断面における光強度の分布を示す図である。
【図１２】ミラー要素の回転角（位相換算値）と反射光の強度との関係を示す図である。
【図１３】（Ａ）は位相パターンの一例を示す拡大図、（Ｂ）はその位相パターンに対応するレジストパターンを示す図、（Ｃ）は反転した位相パターンを示す図、（Ｄ）はその反転した位相パターンに対応するレジストパターンを示す図、（Ｅ）は二重露光後のレジストパターンを示す図である。
【図１４】（Ａ）は第１変形例の空間光変調器の要部を示す拡大斜視図、（Ｂ）は第２変形例の空間光変調器の要部を示す拡大斜視図である。
【図１５】（Ａ）は第３変形例の空間光変調器２８Ａの一部を示す拡大図、（Ｂ）は図１５（Ａ）中のミラー要素３０Ａを示す拡大図である。
【図１６】（Ａ）は図１５（Ａ）のミラー要素３０Ａのアレイの一部を示す拡大斜視図、（Ｂ）は図１６（Ａ）内のミラー要素３０ＡをＢＢ線に沿って視る図である。
【図１７】（Ａ）はミラー要素３０Ａの回転角（位相換算値）と反射光の強度との関係の一例を示す図、（Ｂ）はミラー要素３０Ａの形状を規定するパラメータＲと図１７（Ａ）の反射光の強度の最大値との関係を示す図である。
【図１８】（Ａ）はシミュレーションで使用される反射光の位相分布を示す拡大図、（Ｂ）は図１８（Ａ）の位相分布に対応するレジストパターンを示す図である。
【図１９】（Ａ）は第２実施形態の空間光変調器２８Ｂの一部を示す拡大図、（Ｂ）は図１９（Ａ）中のミラー要素３０Ｂを示す拡大図である。
【図２０】（Ａ）は図１９（Ａ）のミラー要素３０Ｂを示す拡大斜視図、（Ｂ）は図２０（Ａ）のミラー要素３０ＢをＢＢ線に沿って視る図である。
【図２１】実施形態の他の例の露光装置を示す図である。
【図２２】電子デバイスの製造工程の一例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】
【００１１】
［第１の実施形態］
以下、第１の実施形態につき図１〜図１３を参照して説明する。
図１は、本実施形態のマスクレス方式の露光装置ＥＸの概略構成を示す。図１において、露光装置ＥＸは、パルス発光を行う露光用の光源２と、光源２からの露光用の照明光（露光光）ＩＬで被照射面を照明する照明光学系ＩＬＳと、ほぼその被照射面又はその近傍の面上に二次元のアレイ状に配列されたそれぞれ回転角（傾斜角）が可変で所定の高さの段差部３１Ｃ（図３（Ａ）参照）を持つ所定形状の微小ミラーである多数のミラー要素３０を備えたマスクパターン生成用の空間光変調器２８と、空間光変調器２８を駆動する変調制御部４８とを備えている。さらに、露光装置ＥＸは、多数のミラー要素３０によって生成された反射型の可変の凹凸パターン（可変の位相分布を持つマスクパターン）で反射された照明光ＩＬを受光して、その凹凸パターン（位相分布）に対応して形成される空間像（デバイスパターン）をウエハＷ（基板）の表面に投影する投影光学系ＰＬと、ウエハＷの位置決め及び移動を行うウエハステージＷＳＴと、装置全体の動作を統括制御するコンピュータよりなる主制御系４０と、各種制御系等とを備えている。
【００１２】
以下、図１において、ウエハステージＷＳＴの底面（不図示のガイド面に平行な面）に垂直にＺ軸を設定し、Ｚ軸に垂直な平面内において図１の紙面に平行な方向にＹ軸を、図１の紙面に垂直な方向にＸ軸を設定して説明する。また、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の回りの角度をそれぞれθｘ方向、θｙ方向、θｚ方向の角度とも呼ぶ。本実施形態では、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸはＺ軸に平行であり、露光時にウエハＷはＹ方向（走査方向）に走査される。
【００１３】
光源２としては、波長１９３ｎｍでパルス幅５０ｎｓ程度のほぼ直線偏光のレーザ光を４〜６ｋＨｚ程度の周波数でパルス発光するＡｒＦエキシマレーザ光源が使用されている。なお、光源２として、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ光源、パルス点灯される発光ダイオード、又はＹＡＧレーザ若しくは固体レーザ（半導体レーザ等）から出力されるレーザ光の高調波を生成する固体パルスレーザ光源等も使用できる。固体パルスレーザ光源は、例えば波長１９３ｎｍ（これ以外の種々の波長が可能）でパルス幅１ｎｓ程度のレーザ光を１〜２ＭＨｚ程度の周波数でパルス発光可能である。
【００１４】
本実施形態においては、光源２には電源部４２が連結されている。主制御系４０が、パルス発光のタイミング及び光量（パルスエネルギー）を指示する発光トリガパルスＴＰを電源部４２に供給する。その発光トリガパルスＴＰに同期して電源部４２は、指示されたタイミング及び光量で光源２にパルス発光を行わせる。
光源２から射出された断面形状が矩形でほぼ平行光束のパルスレーザ光よりなる照明光ＩＬは、１対のレンズよりなるビームエキスパンダ４、照明光ＩＬの偏光状態を制御する偏光制御光学系６及びミラー８Ａを介して、照明系用の空間光変調器１０の多数の微小なミラー要素１１のアレイに入射する。偏光制御光学系６は、例えば照明光ＩＬの偏光方向を回転する１／２波長板、照明光ＩＬを円偏光に変換するための１／４波長板、及び照明光ＩＬをランダム偏光（非偏光）に変換するための楔型の複屈折性プリズム等を交換可能に設置可能な光学系である。
【００１５】
空間光変調器１０の多数のミラー要素１１は、ＸＹ平面に対してθｘ方向に傾斜した平面上に二次元のアレイ状に配列され、それぞれ直交する２軸の回りの回転角（傾斜角）が可変である。空間光変調器１０は、各ミラー要素１１を駆動する駆動部１２を備え、主制御系４０は、変調制御部４９及び駆動部１２を介して多数のミラー要素１１の回転角を制御する。この場合、多数のミラー要素１１の２軸の回りの回転角を制御することによって、照明光ＩＬの角度分布、ひいては、照明光学系ＩＬＳの瞳面における光量分布を、通常照明用の円形、輪帯照明用の輪帯状、複数極照明用の２極又は４極状の形状等の任意の分布に制御できる。
【００１６】
空間光変調器１０としては、例えば米国特許第６，９００，９１５号明細書、米国特許第７，０９５，５４６号明細書、又は米国特許公開第２００５／００９５７４９号明細書等に開示される空間光変調器を用いることができる。なお、照明系用の空間光変調器１０の代わりに、交換可能な複数の回折光学素子（ＤＯＥ：diffractive optical element）を使用してもよい。
【００１７】
空間光変調器１０で反射された照明光ＩＬは、レンズ１４ａ，１４ｂよりなるリレー光学系１４及びミラー８Ｂを介してＹ軸（光軸ＡＸＩ）に沿ってマイクロレンズアレイ１６の入射面に導かれる。マイクロレンズアレイ１６に入射した照明光ＩＬは、マイクロレンズアレイ１６を構成する多数の微小なレンズエレメントによって二次元的に分割（波面分割）され、各レンズエレメントの後側焦点面である照明光学系ＩＬＳの瞳面（以下、照明瞳面ＩＰＰという）には二次光源（面光源）が形成される。なお、マイクロレンズアレイ１６の代わりにフライアイレンズ等も使用可能である。
【００１８】
照明瞳面ＩＰＰに形成された二次光源からの照明光ＩＬは、第１リレーレンズ１８Ａ、視野絞り２０、第２リレーレンズ１８Ｂ、及びコンデンサ光学系２２を介してハーフミラー２４に入射し、ハーフミラー２４で＋Ｚ方向に反射された照明光ＩＬが、ＸＹ平面に平行な被照射面（設計上の転写用のパターンが配置される面）に入射する。その被照射面又はその近傍の面に、空間光変調器２８の２次元のアレイ状に配列された多数のミラー要素３０の反射面が配置される。ビームエキスパンダ４からコンデンサ光学系２４までの光学部材を含んで照明光学系ＩＬＳが構成されている。一例として、照明光学系ＩＬＳからの照明光ＩＬは、空間光変調器２８の多数のミラー要素３０のアレイ上のＸ方向に細長い長方形状の照明領域２６Ａをほぼ均一な照度分布で照明する。多数のミラー要素３０は、空間光変調器２８のベース部材３２の表面において、照明領域２６Ａを含む長方形の領域にＸ方向及びＹ方向に所定ピッチで配列されている。照明光学系ＩＬＳ、ハーフミラー２４、及び空間光変調器２８は、不図示のフレームに支持されている。
【００１９】
図２（Ａ）は、図１中の空間光変調器２８の反射面の一部を示す拡大底面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）中の一つの反射面がＸＹ面に平行な状態（本実施形態では、回転可能範囲の中央にある状態）のミラー要素３０を示す拡大図である。図２（Ｂ）において、ミラー要素３０は、Ｘ軸及びＹ軸に対して４５°で交差するＶ方向に平行な回転軸ＲＣの回りに回転可能である。Ｖ方向に直交する方向をＵ方向とする。また、ミラー要素３０は、ほぼＸ軸及びＹ軸に平行な２つの辺を持ち回転軸ＲＣ側に一つの頂点を持つ三角形の平板状の第１反射部３１Ａと、回転軸ＲＣに関して第１反射部３１Ａと対称な形状の平板状の第２反射部３１Ｂとを有し、第１反射部３１Ａと第２反射部３１Ｂとの間には、回転軸ＲＣを含む平面内にある段差部３１Ｃが形成されている。本実施形態では、第１反射部３１Ａの高さが第２反射部３１Ｂの高さよりも高く設定されている。図２（Ａ）等では、高さが低い第２反射部３１Ｂに斜線を施している。また、ミラー要素３０のＶ方向の幅とＵ方向の長さとはほぼ同じであり、段差部３１ＣはＶ方向に平行である。ミラー要素３０のＶ方向の幅及びＵ方向の長さは、例えば１〜１０μｍ程度である。
【００２０】
本実施形態において、ウエハＷの表面には、Ｘ軸に平行なラインパターンを含むパターン、例えばこのパターンをＹ方向に周期的に配列したＹ方向のライン・アンド・スペースパターン（以下、Ｌ＆Ｓパターンという。）、又はＹ軸に平行なラインパターンを含むパターン、例えばこのパターンをＸ方向に周期的に配列したＸ方向のＬ＆Ｓパターンが形成されることが多い。このようにウエハＷの表面に、Ｘ軸又はＹ軸に平行なラインパターンを含むパターン（レジストパターン）を形成する場合、一例として、照明光ＩＬはそれぞれＸ軸に平行な偏光方向ＰＸ又はＹ軸に平行な偏光方向ＰＹを持つ直線偏光に設定される。この場合、本実施形態では、ミラー要素３０の段差部３１Ｃの方向（Ｖ方向）は、偏光方向ＰＸ及びＰＹに４５°で交差している。
【００２１】
図２（Ａ）に示すように、多数のミラー要素３０は、全体としてほぼ隙間がないように、Ｘ方向及びＹ方向に近接して配列されている。従って、個々のミラー要素３０の反射部３１Ａ，３１Ｂが三角形状であっても、照明光ＩＬの利用効率は高くなっている。
また、図３（Ａ）は、図２（Ａ）中の空間光変調器２８の３つのミラー要素３０を示し、図３（Ｂ）及び（Ｃ）は図３（Ａ）のＵ方向に平行なＢＢ線に沿って視た一つのミラー要素３０を示す。図３（Ａ）において、各ミラー要素３０は、それぞれ支持駆動部３４によってベース部材３２の表面に支持されている。支持駆動部３４は、一例として、ベース部材３２の表面にＶ方向に離れて配置された２つの支持部３６Ａ，３６Ｂと支持部３６Ａ，３６Ｂの上部にＶ方向に平行に設けられた可撓性を持つヒンジ部３５Ｂと、ヒンジ部３５Ｂの中央に設けられてミラー要素３０の中央を支持する連結部３５Ａとを有する。この場合、ヒンジ部３５Ｂの中心がほぼ回転軸ＲＣとなっている。
【００２２】
図３（Ｂ）において、ベース部材３２は、例えばシリコンよりなる平板状の基材３２Ａと、基材３２Ａの表面に形成された窒化ケイ素（例えばＳｉ3Ｎ4）等の絶縁層３２Ｂとから構成されている。また、ミラー要素３０及び支持駆動部３４は、例えばポリシリコンから一体的に形成されている。ミラー要素３０の反射面（表面）には、反射率を高めるために金属（例えばアルミニウム等）の薄膜よりなる反射膜（不図示）が形成されている。
【００２３】
また、照明光の波長をλとすると、ミラー要素３０の段差部３１Ｃの段差ｄ１は、次のようにλ／４に設定されている。
ｄ１＝λ／４ …（１）
従って、ミラー要素３０の反射面がＸＹ面に平行である場合、第１反射部３１Ａに垂直に入射して反射される照明光ＩＬ１の位相の変化量を第１の位相差として、第２反射部３１Ｂに垂直に入射して反射される照明光ＩＬ２の位相の変化量を第２の位相差とすると、この第２の位相差はその第１の位相差と１８０°（π（ｒａｄ））異なっている。
【００２４】
また、ミラー要素３０の反射部３１Ａ，３１Ｂの底面にそれぞれ電極３７Ａ，３７Ｂが形成され、電極３７Ａ，３７Ｂに対向するようにベース部材３２の表面にそれぞれ電極３７Ｃ，３７Ｄが形成されている。ベース部材３２の表面及び支持駆動部３４には、ミラー要素３０毎に対応する電極３７Ａ，３７Ｃ間及び電極３７Ｂ，３７Ｄ間に所定の電圧を印加するための信号ライン（不図示）がマトリクス状に設けられている。本実施形態のミラー要素３０は、図３（Ｃ）において、回転軸ＲＣの回りに時計回りに所定の角度αだけ回転した点線で示す第１の状態、又は回転軸ＲＣの回りに反時計回りに角度α（時計回りに−α）だけ回転した実線で示す第２の状態のいずれかに設定される。このような微小な立体構造の空間光変調器２８は、例えばＭＥＭＳ（Microelectromechanical Systems：微小電気機械システム）技術を用いて製造することが可能である。空間光変調器２８の各ミラー要素３０は、一つの回転軸ＲＣの回りの回転によって第１の状態又は第２の状態に設定できればよいだけであるため、ミラー要素３０の小型化及びミラー要素３０の配列数の増大が容易である。
【００２５】
ここで、段差付きのミラー要素３０を回転した場合の反射光の状態につき説明する。図４（Ａ）及び（Ｃ）はそれぞれミラー要素３０を時計回り及び反時計回りに回転した状態を概念的に示している。簡単のため、図３（Ｂ）の段差部３１Ｃの中心に回転軸ＲＣがあり、回転軸ＲＣ上にＵ方向の位置の原点があるとする。また、図４（Ａ）及び（Ｃ）において、第１反射部３１Ａの原点での反射光の位相の変化量をπ／２、第２反射部３１Ｂの原点での反射光の位相の変化量をπ／２とする。この場合、図４（Ａ）の反射部３１Ａ及び３１Ｂでの反射光の複素振幅は、それぞれ図４（Ｂ）の第１象限の領域ＢＡ１及び第４象限の領域ＢＢ１に実数軸Ｒｅに関して対称に分布する。従って、図４（Ａ）のミラー要素３０全体からの反射光の平均的な複素振幅は、虚数軸Ｉｍの値が左右（反射部３１Ａ及び３１Ｂ）で打ち消し合うために、図４（Ｂ）の実数軸Ｒｅ上の正の値Ａ１ａとなる。この正の値Ａ１ａは、反射光の平均的な位相の変化量が０であることを意味する。
【００２６】
一方、図４（Ｃ）の反射部３１Ａ及び３１Ｂでの反射光の複素振幅は、それぞれ図４（Ｄ）の第２象限の領域ＢＡ２及び第３象限の領域ＢＢ２に実数軸Ｒｅに関して対称に分布する。従って、図４（Ｃ）のミラー要素３０全体からの反射光の平均的な複素振幅は、虚数部が左右で打ち消し合うために、図４（Ｄ）の実数軸Ｒｅ上の負の値Ａ２ａとなる。この負の値Ａ２ａは、反射光の平均的な位相の変化量がπ（１８０°）であることを意味する。言い換えると、段差付きのミラー要素３０は、時計回り又は反時計回りに回転することによって、高さをλ／４だけ変化させることが可能な平面ミラーと同様に、実質的に入射する光の位相を０又はπだけ変化させて反射することができる。そこで、以下では、図４（Ａ）の第１の状態のミラー要素３０を反射光の位相を０にするミラー要素３０（０）とも呼び、図４（Ｃ）の第２の状態のミラー要素３０を反射光の位相をπにするミラー要素３０（π）とも呼ぶこととする。空間光変調器２８の多数のミラー要素３０を個別にミラー要素３０（０）又は３０（π）に設定することによって、反射光の位相分布を位相シフトマスクと同様に任意の分布に設定可能である。
【００２７】
なお、例えば図５（Ａ）に示すように、通常の平板状のミラー要素８０を時計回りに回転したときに、ミラー要素８０の左右の反射部８１Ａ，８１Ｂでの反射光の複素振幅は、それぞれ図５（Ｂ）の第４象限の領域ＢＢ３及び第１象限の領域ＢＡ３に実数軸Ｒｅに関して対称に分布する。従って、図５（Ａ）のミラー要素８０全体からの反射光の平均的な複素振幅は、実数軸Ｒｅ上の正の値Ａ３ａとなる。一方、図５（Ｃ）に示すように、ミラー要素８０を反時計回りに回転したときに、反射部８１Ａ，８１Ｂでの反射光の複素振幅は、それぞれ図５（Ｄ）の第１象限の領域ＢＡ４及び第４象限の領域ＢＢ４に実数軸Ｒｅに関して対称に分布する。従って、図５（Ｃ）のミラー要素８０全体からの反射光の平均的な複素振幅も、虚数部が左右で打ち消し合うために、図５（Ｄ）の実数軸Ｒｅ上の正の値Ａ４ａとなる。従って、通常の平板状のミラー要素８０は回転方向が時計周りでも反時計まわりでも、反射光の位相は同じままである。
【００２８】
さらに、本実施形態のミラー要素３０を構成する第１反射部３１Ａは、図３（Ａ）に示すように、回転軸ＲＣからＸＹ面上での距離がａ１でＶ方向の幅ｂ１の部分３１Ａａと、回転軸ＲＣからの距離ａ２がａ１より大きいとともに、幅ｂ１より広い幅ｂ２を持つ部分３１Ａｂとを有する。さらに、ミラー要素３０を構成する反射部３１Ａ，３１Ｂは、ほぼそれぞれ回転軸ＲＣから離れるほど面積が広くなっている。このような形状のミラー要素３０が図４（Ａ）の第１の状態３０（０）に回転したときの反射光の平均的な複素振幅を図４（Ｂ）を用いて考える。まず、回転軸ＲＣから離れた面の反射光は、図４（Ｂ）の実数軸Ｒｅ軸上の正の極限に近い領域ＢＣ１にあり、反対に回転軸ＲＣに近い面の反射光は実部が０に近い領域ＢＣ２にある。回転軸ＲＣから離れたところに面積が多く、回転軸ＲＣに近いところ面積が狭いことは、反射光束の中で、領域ＢＣ１の光線が多く、領域ＢＣ２の光線が少ないことを意味している。つまり、ミラー要素３０の反射光の平均的な複素振幅は、反射面積が回転軸ＲＣからの距離に依存せず一定のミラー形状の場合よりも、正の方向に大きくなる。同様に、そのような形状のミラー要素３０を図４（Ｃ）の第２の状態３０（π）に回転すると、反射光束の中で、図４（Ｄ）の実数軸Ｒｅ軸上の負の極限に近い領域にある光線が多くなり、反射光の平均的な複素振幅は負の方向に大きくなる。従って、回転軸ＲＣから離れるほど面積が広くなっている形状のミラー要素３０を用いて反射光の位相分布を制御する場合には、回転軸ＲＣからの距離によらずに面積がほぼ一定の形状のミラー要素、例えば回転軸ＲＣに平行な辺を持つほぼ正方形の段付きのミラー要素を用いる場合に比べて、反射光の強度を大きくすることが可能である。
【００２９】
図１に戻り、一例として、所定パルス数の照明光ＩＬの発光毎に、主制御系４０が変調制御部４８に、空間光変調器２８によって設定される照明光ＩＬの位相分布（凹凸パターン）の情報を供給する。これに応じて変調制御部４８が空間光変調器２８の各ミラー要素３０を第１の状態（位相０）又は第２の状態（位相π）に制御する。ウエハＷの表面にはその位相分布に応じた空間像が形成される。
【００３０】
空間光変調器２８の照明領域２６Ａ内の多数のミラー要素３０のアレイで反射された照明光ＩＬは、ハーフミラー２４を介して投影光学系ＰＬに入射する。不図示のコラムに支持された光軸ＡＸを持つ投影光学系ＰＬは、両側テレセントリックの縮小投影光学系である。投影光学系ＰＬは、空間光変調器２８によって設定される照明光ＩＬの位相分布に応じた空間像の縮小像を、ウエハＷの１つのショット領域内の露光領域２６Ｂ（照明領域２６Ａと光学的に共役な領域）に形成する。投影光学系ＰＬの投影倍率βは例えば１／１０〜１／１００程度であり、その解像度（ハーフピッチ又は線幅）は、例えば空間光変調器２８のミラー要素３０の像の幅程度である。言い換えると、投影光学系ＰＬの物体面において、１つのミラー要素３０の幅よりも小さい構造は解像されない。例えば、ミラー要素３０の幅が数μｍ程度、投影光学系ＰＬの投影倍率βが１／１００程度であれば、投影光学系ＰＬの解像度は数１０ｎｍ程度である。
【００３１】
ウエハＷ（基板）は、例えばシリコン又はＳＯＩ(silicon on insulator)等の円形の平板状の基材の表面に、フォトレジスト（感光材料）を数１０ｎｍ〜２００ｎｍ程度の厚さで塗布したものを含む。また、露光装置ＥＸが液浸型である場合には、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エハ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。
【００３２】
図１において、ウエハＷはウエハホルダ（不図示）を介してウエハステージＷＳＴの上面に吸着保持され、ウエハステージＷＳＴは、不図示のガイド面上でＸ方向、Ｙ方向にステップ移動を行うとともに、Ｙ方向に一定速度で移動する。ウエハステージＷＳＴのＸ方向、Ｙ方向の位置、及びθｚ方向の回転角等はレーザ干渉計４５によって形成され、この計測情報がステージ制御系４４に供給されている。ステージ制御系４４は、主制御系４０からの制御情報及びレーザ干渉計４５からの計測情報に基づいて、リニアモータ等の駆動系４６を介してウエハステージＷＳＴの位置及び速度を制御する。なお、ウエハＷのアライメントを行うために、ウエハＷのアライメントマークの位置を検出するアライメント系（不図示）等も備えられている。
【００３３】
ウエハＷの露光時には、ウエハＷのアライメントを行った後、照明光学系ＩＬＳの照明条件を設定する。そして、例えば図６（Ａ）に示すウエハＷの表面でＹ方向に一列に配列されたショット領域ＳＡ２１，ＳＡ２２，…に露光を行うために、ウエハＷを走査開始位置に位置決めする。その後、ウエハＷの＋Ｙ方向への一定速度での走査を開始する。なお、図６（Ａ）のショット領域ＳＡ２１等の中の矢印は、ウエハＷに対する露光領域２６Ｂの相対的な移動方向を示している。
【００３４】
次に、主制御系４０は、ウエハＷの露光領域２６Ｂのショット領域ＳＡ２１に対する相対位置に応じて、変調制御部４８に露光領域２６Ｂに形成される空間像に対応する空間光変調器２８の反射面における照明光ＩＬの位相分布の情報を供給するとともに、電源部４２に発光トリガパルスＴＰを供給する。これによって、露光領域２６Ｂには、Ｙ方向の位置に応じて目標とする空間像が逐次露光される。この動作をショット領域ＳＡ２１が露光領域２６Ｂを横切るまで繰り返すことで、ショット領域ＳＡ２１に全体の空間像（回路パターン）が露光される。
【００３５】
その後、ウエハＷのショット領域ＳＡ２１に隣接するショット領域ＳＡ２２に露光するために、ウエハＷを同じ方向に走査したまま、主制御系４０は、変調制御部４８に照明光ＩＬの位相分布の情報を供給するとともに、電源部４２に発光トリガパルスＴＰを供給する。このようにして、ショット領域ＳＡ２１からＳＡ２２にかけて連続的に露光を行うことができる。そして、図６（Ａ）のウエハＷのＸ方向に隣接するショット領域ＳＡ３１，ＳＡ３２を含む列の露光に移行する場合には、ウエハステージＷＳＴを駆動してウエハＷをＸ方向（走査方向に直交する非走査方向）にステップ移動する。そして、点線で示す露光領域２６Ｂに対するウエハＷの走査方向を逆の−Ｙ方向に設定し、主制御系４０から変調制御部４８に逆の順序で照明光ＩＬの位相分布の情報を供給し、電源部４２に発光トリガパルスＴＰを供給することで、ショット領域ＳＡ３２からＳＡ３１にかけて連続的に露光を行うことができる。この露光に際して、ショット領域ＳＡ２１，ＳＡ２２等に互いに異なる空間像を露光することも可能である。なお、各ショット領域を複数回の走査で露光してもよい。その後、ウエハＷのフォトレジストの現像を行うことで、ウエハＷの各ショット領域にレジストパターンが形成される。
【００３６】
次に、本実施形態の空間光変調器２８のミラー要素３０からの反射光の強度及び反射率について定量的に説明する。ここでは、比較例として、図７に示すように、Ｘ軸及びＹ軸に平行な辺を持つ正方形の段付きのミラー要素７３を想定する。ミラー要素７３は、Ｘ軸に平行な回転軸ＲＣの回りに回転可能に支持されており、回転軸ＲＣに対して対称な＋Ｙ方向の第１反射部７４Ａと−Ｙ方向の第２反射部７４Ｂとを有し、反射部７４Ａ，７４Ｂ間に段差ｄ１（＝λ／４）の段差部７４Ｃが設けられている。従って、段差部７４Ｂは、偏光方向ＰＸに平行である。ミラー要素７３のＸ方向（Ｙ方向）の幅は、図３（Ａ）のミラー要素３０のＶ方向（Ｕ方向）の幅と等しい。
【００３７】
ここで、ミラー要素３０及び比較例のミラー要素７３の回転角αを図４（Ｃ）に示すように、第１反射部３１Ａ（７４Ａ）の先端のエッジ部における反射光の位相の変化量φに換算して表し、回転角φ（ｄｅｇ）の関数としてミラー要素３０及び７３からの反射光の電場振幅ＥＡをスカラー値として計算した結果が、図８（Ａ）の曲線Ｃ１０及びＣ４０である。なお、曲線Ｃ２０，Ｃ３０については後述する（以下、同様）。
【００３８】
また、比較例（通常）のミラー要素７３及び本実施形態の三角形型の第１反射部３１Ａを持つミラー要素３０からの反射光の電場振幅のスカラー計算式は、それぞれ次の式（２Ａ）及び（２Ｂ）で表すことができる。これらの式は反射部の電場振幅の面積平均値であり、非特許文献１の記述と同じ方法で求めた。
【００３９】
【００４０】
また、図８（Ａ）の曲線Ｃ４０及びＣ１０に対応する反射光の強度Ｉは、回転角φの関数として図８（Ｂ）の曲線Ｃ４及びＣ１となる。曲線Ｃ１の最大値０．７６は曲線Ｃ４の最大値０．５３のほぼ１．４３倍であるため、本実施形態のミラー要素３０を用いることによって、比較例のミラー要素７３を用いる場合に比べて反射光の強度がほぼ１．４３倍になることが分かる。
【００４１】
また、図３（Ｂ）におけるミラー要素３０の第１及び第２の状態における回転角±αは、反射光の位相に換算した回転角φが、図８（Ｂ）の反射光の強度Ｉが最大になるときの値（ほぼ−１２０°及び＋１２０°）になるように設定してもよい。これによって、反射光の強度が最も大きくなる。
また、本実施形態のミラー要素３０及び比較例のミラー要素７３に関して、入射光がランダム偏光、Ｘ方向への直線偏光（Ｘ偏光）、及びＹ方向への直線偏光（Ｙ偏光）である場合について、ミラー要素の回転角φ（ｄｅｇ）と反射率との関係を計算した結果が、それぞれ図９（Ａ）、（Ｂ）、及び（Ｃ）の曲線ＣＤ１及びＣＤ５である。ここで、図９におけるミラー要素３０の寸法は、図３Ａに示すＵ方向の幅を１４１４ｎｍ、Ｖ方向の幅を（１４１４−１４０）ｎｍ、段差部３１Ｃを含む幅が一定の部分のＵ方向及びＶ方向の幅を１４０ｎｍとした。また、図９におけるミラー要素７３の寸法は、図７に示すＸ方向、Ｙ方向どちらの幅も１０００ｎｍとしている。すなわち、ミラー要素３０とミラー要素７３はどちらもＸ方向、Ｙ方向のピッチが１０００ｎｍになるようになっている。なお、これらの計算にはＦＤＴＤ法（有限差分時間領域法）による電磁場解析ソフトウエアを用いている。さらに、図９（Ｄ）の曲線ＣＤ１及びＣＤ５は、ミラー要素３０及び７３に関して、スカラー計算式に基づいて計算した回転角φと反射率との関係を示す。なお、これらの計算に際しては、投影光学系ＰＬが物体側に非テレセントリックであるとして、ミラー要素３０，７３に対する照明光ＩＬの入射角をθｘ方向に６°であるとした。図９（Ａ）〜（Ｄ）において、回転角φが負の範囲では、ミラー要素３０，７３は第１の状態（反射光の位相が０）、回転角φが正の範囲では、ミラー要素３０，７３は第２の状態（反射光の位相がπ）となっている。図９（Ａ）〜（Ｄ）においては、回転角φがほぼ−１５０°〜＋１５０°の範囲内では、いずれも比較例（通常）の反射率（曲線ＣＤ５）に対して本実施形態のミラー要素３０の反射率（曲線ＣＤ１）が大きいため、本実施形態のミラー要素３０を使用することによって、入射光がどのような偏光状態であっても、反射率が向上することが分かる。図９のどの曲線でも、反射光の位相が０とπそれぞれで、強度の極大値を取っているが、その極大値がミラー要素で得られる最大の反射率である。図９（Ｂ）と（Ｃ）の曲線ＣＤ５で、最大の反射率を比べると、反射光の位相が０のときは、図９（Ｂ）のＸ偏光では０．４６であるのに対し、図９（Ｃ）のＹ偏光では０．６０であり、約１．３倍も異なっている。同様に反射光の位相がπのときは、図９（Ｂ）のＸ偏光では０．３６であるのに対し、図９（Ｃ）のＹ偏光では０．４８であり、こちらも約１．３倍も異なっている。このようにミラー要素７３では、偏光状態によって反射率が異なっていることが分かる。ところが、図９（Ｂ）と（Ｃ）の曲線ＣＤ１に着目すると、反射光の位相が０のときは、図９（Ｂ）のＸ偏光では０．６９であるのに対し、図９（Ｃ）のＹ偏光では０．７０でほぼ同等、さらに反射光の位相がπのときは、図９（Ｂ）のＸ偏光と図９（Ｃ）のＹ偏光ではどちらも０．５３である。このように、ミラー要素３０ではミラーの回転軸ＲＣがＸ軸及びＹ軸に対して４５°で交差するＶ方向に向くことで、偏光方向による差が生じにくくなっている。
【００４２】
次に、本実施形態においてウエハの表面に孤立的なパターン（レジストパターン）を形成する場合のシミュレーション結果の一例につき説明する。ここでは、ウエハＷの表面に現像後に形成すべきレジストパターンを、一例として図１０（Ｂ）及び（Ｄ）に示すように、ほぼＸ方向の幅４０ｎｍ及びＹ方向の長さが４８ｎｍでＸ方向の間隔が４０ｎｍで配置された１対の左右対称なほぼ正方形のターゲット７６Ａ，７６Ｂであるとする。図１０（Ｂ）等において、横軸及び縦軸はそれぞれ投影光学系ＰＬの像面におけるＸ軸（ｎｍ）及びＹ軸（ｎｍ）である。
【００４３】
図１０（Ａ）及び（Ｃ）は、ターゲット７６Ａ，７６Ｂにできるだけ近いレジストパターンを形成するために、それぞれ本実施形態のミラー要素３０のアレイ及び図７の比較例のミラー要素７３のアレイによって形成される照明光ＩＬの位相分布５０Ａ及び５０Ｂ（第１及び第２の状態のミラー要素の分布）の一例を示す透視図である。なお、説明の便宜上、投影光学系ＰＬは正立像を形成するものとする。さらに、ミラー要素３０，７３のうちで第１の状態（反射光の位相０）のミラー要素を白抜きのパターンで表し、第２の状態（反射光の位相π）のミラー要素を灰色のパターンで表す。
【００４４】
図１０（Ａ）及び図１０（Ｃ）において、ターゲット７６Ａ，７６Ｂと光学的に共役なパターン７５Ａ，７５Ｂが仮想的に点線で表されている。また、個々のミラー要素３０，７３の配列のＸ方向、Ｙ方向のピッチは、投影像の段階で２０ｎｍとなるように設定されている。位相分布５０Ａ（５０Ｂ）の周辺部は、第１の状態のミラー要素３０（７３）と第２の状態のミラー要素３０（７３）とを市松模様(Checkerboard Pattern)に配列したものである。
【００４５】
その位相分布５０Ａ，５０Ｂを用いて、照明瞳面ＩＰＰにおける照明光ＩＬの光量分布を高い解像度が得られるように最適化し、Ｙ方向に直線偏光した照明光ＩＬを用いるという照明条件のもとで、シミュレーションによって投影光学系ＰＬのベストフォーカス位置、及び±４０ｎｍデフォーカスした位置にある像面における空間像の強度分布を求めた。さらにそれらの空間像を所定の閾値（例えばＸ方向の幅の最大値が目標値になる値）でスライスして求めた理論的なレジストパターンが、図１０（Ｂ）の楕円状のパターン７７Ａ，７７Ｂ、及び図１０（Ｄ）の楕円状のパターンである。図１０（Ｂ）と図１０（Ｄ）との比較から、本実施形態のミラー要素３０のアレイを用いても、比較例のミラー要素７３のアレイを用いた場合とほぼ同じレジストパターンが得られるため、ミラー要素３０は実際のパターンを形成するために使用できることが分かる。
【００４６】
さらに、図１１（Ａ）は、図１０（Ｂ）及び図１０（Ｄ）に対応するレジストパターンを示し、図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）のＹ座標が−２０ｎｍの直線上（位置Ｘ）における像面の強度Ｉの分布を示す。図１１（Ｂ）の曲線ＣＡ１，ＣＡ４，ＣＡ５は、それぞれ本実施形態のミラー要素３０のアレイ、比較例のミラー要素７３のアレイ、及び高さが可変の平面ミラーのアレイを用いた場合の強度分布を示す。これらの強度分布は高さが可変の平面ミラーのアレイを用いた場合の強度分布の最大値が１になるように正規化したものである。ここで、各ミラー要素の単体の反射率は、ミラー要素３０で０．７６、ミラー要素７３で０．５３、高さが可変の平面ミラーで１．０とスカラー計算の値を用いている。図１１（Ｂ）からわかるとおり、曲線ＣＡ１の最大強度０．７１は曲線ＣＡ４の最大強度０．５３よりも高くなっている。ミラー要素３０単体の反射率０．７６に比べると、曲線ＣＡ１では最大強度が０．７１とわずかに低下しているものの、曲線ＣＡ４の最大強度と比べると、依然高い数値で、ミラー要素３０を用いた方が、ミラー要素７３を用いるより高い強度が得られることが分かる。なお、ミラー単体の反射率に比べてパターンの最大強度がわずかに低下している原因は、位相分布５０Ａのほうが５０Ｂと比べると強度が落ちてしまうことによる。すなわち、位相分布５０Ａでは、第１の状態と第２の状態のエッジ部が小刻みに入り組んでいることで光量損失があるためである。
【００４７】
次に、入射光がＸ偏光又はＹ偏光である場合、本実施形態のミラー要素３０からの反射光の強度Ｉは、ミラー要素３０の回転角φに対して、それぞれ図１２の曲線ＣＢ１及びＣＢ２で示すように、わずかに非対称になる。ここで、図１２で用いたミラー寸法は前述の図９の計算に用いた寸法とは異なる。即ち、第１の状態（φが負で反射光の位相が０）での最大の強度Ｉが、第２の状態（φが正で反射光の位相がπ）での最大の強度Ｉよりもわずかに大きくなっている。この非対称性を補正するためには、後述の図１４（Ｂ）の第２変形例のミラー要素７１で示すように、反射部３１Ａ，３１Ｂの間に高さの異なる連結部７２を設け、連結部７２の高さを反射光の位相の変化量がπになるように設定してもよい。なお、第１反射部３１Ａでの反射光の位相の変化量をπ／２としている。
【００４８】
このように連結部７２の反射光の位相の変化量をπに設定したとき、入射光がＸ偏光又はＹ偏光である場合、ミラー要素７１からの反射光の強度Ｉは、それぞれ図１２の曲線ＣＢ３及びＣＢ４で示すようになる。すなわち、位相πの領域では曲線ＣＢ３及びＣＢ４はそれぞれ曲線ＣＢ１及びＣＢ２よりも高い強度を示し、逆に位相０の領域では、曲線ＣＢ３及びＣＢ４はそれぞれ曲線ＣＢ１及びＣＢ２よりも低い強度を示している。したがって、さらに、連結部７２の面積を最適化することによって、位相０とπの反射光の強度を同程度にすることができる。
【００４９】
次に、本実施形態及び比較例の段付きのミラー要素３０，７３を用いる場合、入射光が偏光していると、図９（Ａ）〜（Ｃ）の曲線ＣＤ２，ＣＤ５から分かるように、第１の状態（φが負で反射光の位相が０）での最大の反射率が、第２の状態（φが正で反射光の位相がπ）での最大の反射率よりも大きくなっている。この場合、例えばＹ偏光した照明光を用いてミラー要素３０のアレイの位相分布を図１３（Ａ）の位相分布５０Ａに設定すると（位相０の反射率が０．６０、位相πの反射率が０．４８とする）、ベストフォーカス位置及び±４０ｎｍデフォーカスした位置で得られるレジストパターンは、図１３（Ｂ）に示すように右のパターンが小さくなる。
【００５０】
この場合、ミラー要素３０のアレイの位相分布を位相分布５０Ａを反転した図１３（Ｃ）の位相分布５１Ａに設定すると、ベストフォーカス位置及び±４０ｎｍデフォーカスした位置で得られるレジストパターンは、図１３（Ｄ）に示すように、図１３（Ｂ）とは逆に右のパターンが大きくなる。そこで、ミラー要素３０の第１の状態での反射率と、第２の状態での最大の反射率とが異なる場合には、図１３（Ａ）の位相分布５０Ａによる露光と、図１３（Ｃ）の反転した位相分布５１Ａによる露光との二重露光を行うようにしてもよい。この二重露光によって得られるレジストパターンは、図１３（Ｅ）に示すように左右のパターンの大きさが等しくなり、強度分布も左右対称となる。上述のように、位相０とπの連結部の面積の最適化で２つの位相の強度を揃えることも可能であるが、仮に２つの位相の強度が揃わなかったとしても、０とπを反転した位相分布で二重露光することで、反射率の異なる問題点も解消できる。
【００５１】
本実施形態の効果等は以下の通りである。
（１）本実施形態の露光装置ＥＸは、空間光変調器２８を備えている。また、空間光変調器２８は、それぞれ照明光ＩＬが照射される複数のミラー要素３０のアレイを有し、ミラー要素３０は、回転軸ＲＣの回りに回転可能に支持される。さらに、ミラー要素３０は、回転軸ＲＣから距離ａ１にあり回転軸ＲＣに平行な方向に幅ｂ１を持つ部分３１Ａａと、回転軸ＲＣから距離ａ１よりも離れた距離ａ２にあり回転軸ＲＣに平行な方向にその幅ｂ１よりも広い幅ｂ２を持つ部分３１Ａｂとを含む第１反射部３１Ａを有する。第１反射部３１Ａは、回転軸ＲＣ側に一つの頂点を向けて配置された三角形状である。
【００５２】
本実施形態によれば、ミラー要素３０の第１反射部３１Ａは、回転軸ＲＣからの距離が離れるほど幅（面積）が広くなる部分を含むため、ミラー要素３０の回転角φ（回転角α）を制御して反射光の位相を制御するときに、反射光の強度（反射率）が大きくなる。また、ミラー要素３０のアレイからの反射光によって形成される空間像の強度も大きくなる。
【００５３】
（２）また、ミラー要素３０は、回転軸ＲＣに関して第１反射部３１Ａと対称な形状の第２反射部３１Ｂを有し、反射部３１Ａ，３１Ｂ間には反射光の位相の変化量が１８０°（π）となる段差ｄ１を持つ段差部３１Ｃがある。従って、ミラー要素３０を回転軸ＲＣの回りに時計回り及び反時計回りに回転した状態で、ミラー要素３０からの反射光の位相の変化量が１８０°異なるため、ミラー要素３０のアレイを用いて、ミラー要素３０を単位として反射光の任意の位相分布を生成できる。
【００５４】
なお、例えば空間光変調器２８の電源オフの状態で、ミラー要素３０の反射面がベース部材３２に平行であるときには、ミラー要素３０は、その電源オフの状態を第１の状態（反射光の位相が０）として、ミラー要素３０を回転軸ＲＣの回りに時計回り又は反時計回りに所定角度回転した状態を第２の状態（反射光の位相がπ）として使用することも可能である。
【００５５】
（３）また、ミラー要素３０の段差部３１ＣとＸ軸及びＹ軸との交差角は４５°である。従って、ウエハＷ上に通常のパターンを形成する場合のように、照明光ＩＬの偏光方向をＸ方向又はＹ方向に設定したときに、反射率の相違がなくなるため、ウエハＷ上に種々のパターンを忠実に形成できる。なお、その交差角は０°より大きく９０°より小さい角度であってもよく、これによって偏光方向による反射率の相違が小さくなる。
【００５６】
ただし、本実施形態では、ミラー要素３０は、段差部３１ＣがＸ方向又はＹ方向に平行になるように配置してもよい。この配置でも、ミラー要素３０の面積は回転軸ＲＣから離れるほど大きくなるため、反射光の強度（反射率）が大きくなる。
（４）また、空間光変調器２８のミラー要素３０は２次元のアレイであるため、一度の露光で大面積のパターンをウエハＷに露光できる。なお、空間光変調器２８において、ミラー要素３０を例えばＸ方向（ウエハＷの非走査方向に対応する方向）に一次元のアレイ状に配列してもよい。
【００５７】
（５）また、露光装置ＥＸは、照明光ＩＬ（露光光）でウエハＷ（基板）を露光する露光装置において、空間光変調器２８と、空間光変調器２８の複数のミラー要素３０のアレイに照明光ＩＬを照射する照明光学系ＩＬＳと、複数のミラー要素３０からの反射光をウエハＷ上に導いてウエハＷ上にパターンを投影する投影光学系ＰＬと、ウエハＷに露光されるパターンを制御するために、空間光変調器２８の複数のミラー要素３０を個別にその第１の状態又は第２の状態に制御する変調制御部４８（制御装置）と、を備えている。
【００５８】
露光装置ＥＸによれば、ミラー要素３０での照明光ＩＬの反射光の強度が大きいため、照明光ＩＬの利用効率が高くなり、空間像の強度が大きくなるため、ウエハＷの表面に高いスループットで高精度に目標とするパターンを形成できる。
なお、空間光変調器２８の各ミラー要素３０は、その第１の状態及びその第２の状態以外の第３の状態等を含む複数の状態に設定可能としてもよい。
【００５９】
（６）また、ミラー要素３０は、Ｘ方向を長手方向とする長方形の領域に設けられ、ウエハＷを投影光学系ＰＬの像面でＸ方向と直交するＹ方向に対応する走査方向に移動するウエハステージＷＳＴ（基板ステージ）を備え、変調制御部４８は、ウエハステージＷＳＴによるウエハＷの移動に応じて、複数のミラー要素３０によって形成されるパターン（位相分布）をＹ方向に移動する。これによって、ウエハＷの全面を効率的に露光できる。
【００６０】
なお、上記の実施形態では以下のような変形が可能である。
まず、上記の実施形態のミラー要素３０は回転軸ＲＣに関して対称である。これに対して、図１４（Ａ）の第１変形例のミラーユニット７０で示すように、図３（Ａ）の支持駆動部３４と同じ構成の第１及び第２の支持駆動部３４Ａ，３４Ｂでそれぞれ対称な三角形状の第１反射部３１Ａ及び第２反射部３１Ｂを支持してもよい。この変形例では、反射部３１Ａ，３１Ｂの底面にそれぞれ電極３７Ａ，３７Ｂが設けられ、これに対向するようにベース部材３２上に電極３７Ｃ，３７Ｄが設けられる。そして、一例として、反射部３１Ａ，３１Ｂがベース部材３２に平行であるときに、照明光ＩＬが平均的に傾斜して反射部３１Ａ，３１Ｂに入射するようにして（この状態を第１の状態とする）、第１反射部３１Ａを支持駆動部３４Ａによって時計回りに回転するときに、第２反射部３１Ｂを支持駆動部３４Ｂによって反時計回りに回転することによって、反射光の位相がπの第２の状態を設定できる。ミラーユニット７０も、Ｘ方向、Ｙ方向に所定ピッチでほぼ隙間なく配置される。このミラーユニット７０も、回転軸ＲＣからの距離が離れるほど面積が広くなる反射部を含むため、反射光の強度が高くなる。
【００６１】
なお、ミラーユニット７０を用いる場合、回転軸ＲＣの方向はＸ方向、Ｙ方向に４５°で交差する方向でもよいが、回転軸ＲＣの方向をＸ方向又はＹ方向に平行に設定してもよい。
次に、図１４（Ｂ）の第２変形例のミラー要素７１で示すように、反射部３１Ａ，３１Ｂ間に反射部３１Ａ，３１Ｂとは高さが異なる連結部７２を設けてもよい。図１４（Ｂ）の例では、連結部７２の表面は、第２反射部３１Ｂの表面に比べて段差ｄ２だけ高く、第１反射部３１Ａの表面に比べても高く設定されている。この場合でも、反射部３１Ａ，３１Ｂ間の段差は、図３（Ａ）の段差ｄ１（反射光の位相差がπ）と等しく設定されている。段差ｄ２は、位相差に換算して例えば３π／２である。その他の構成は図３（Ａ）と同様であり、このミラー要素７１を用いても反射光の強度が高くなる。この際に、ミラー要素７１を第１の状態及び第２の状態に設定した場合の反射率の相違を補正するために、連結部７２の面積を調整してもよい。
【００６２】
なお、連結部７２の表面の高さを、第１表面部３１Ａの表面と、第２表面部３１Ｂの表面との中央の高さに設定してもよい。このように、連結部７２の高さが反射部３１Ａ，３１Ｂの高さの中央であるときには、反射部３１Ａ，３１Ｂでの反射光の位相の変化量を±π／２とすると、連結部７２での反射光の位相の変化量は０となる。また、連結部７２の面積を調整することによって、ミラー要素７１を第１の状態及び第２の状態に設定した場合の反射率の相違を補正できることがある。
【００６３】
また、連結部７２の反射率を反射部３１Ａ，３１Ｂの反射率よりも低くしてもよい。
次に、図１５（Ａ）は、第３変形例の空間光変調器２８Ａの反射面の一部を示す拡大底面図、図１５（Ｂ）は図１５（Ａ）中の一つのミラー要素３０Ａを示す拡大図である。また、図１６（Ａ）は、図１５（Ａ）中の３つのミラー要素３０Ａを示し、図１６（Ｂ）は図１６（Ａ）のＵ方向に平行なＢＢ線に沿って視た一つのミラー要素３０Ａを示す。なお、図１５（Ａ）〜図１６（Ｂ）において、図２（Ａ）〜図３（Ｃ）に対応する部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００６４】
図１５（Ｂ）において、ミラー要素３０Ａは、Ｘ軸及びＹ軸に対して４５°で交差するＶ方向に平行な回転軸ＲＣの回りに回転可能である。また、ミラー要素３０Ａは、回転軸ＲＣに平行な線状の平板状の第１部分３１Ｄａと、回転軸ＲＣに垂直な線状の平板状の第２部分３１Ｄｂとを連結したＴ字型の第１反射部３１Ｄと、回転軸ＲＣに関して第１反射部３１Ｄと対称なＴ字型の平板状の第２反射部３１Ｅとを有し、第１反射部３１Ｄと第２反射部３１Ｅとの間には、回転軸ＲＣを含む平面内にある段差部３１Ｆが形成されている。
【００６５】
Ｖ方向に平行な段差部３１Ｆの段差は図２（Ｂ）の段差部３１Ｃと同じｄ１（反射光の位相差でπ）である（図１６（Ｂ）参照）。また、第１部分３１ＤａのＶ方向の長さをｄとして、所定のパターンＲ（０＜Ｒ＜１）を用いて、第２部分３１ＤｂのＶ方向の幅をＲ・ｄとする。第１部分３１ＤａのＵ方向の幅は、第２部分３１ＤｂのＵ方向の長さとほぼ同じである。また、ミラー要素３０ＡのＶ方向の幅とＵ方向の長さとはほぼ同じである。ミラー要素３０ＡのＶ方向の幅及びＵ方向の長さは、例えば１〜１０μｍ程度である。
【００６６】
図１５（Ａ）に示すように、多数のミラー要素３０Ａは、全体としてほぼ隙間がないように、Ｘ方向及びＹ方向に近接して配列されている。従って、個々のミラー要素３０Ａの反射部３１Ｄ，３１ＥがＴ字型であっても、照明光ＩＬの利用効率は高くなっている。
また、図１６（Ａ）において、各ミラー要素３０Ａは、それぞれ支持駆動部３４によってベース部材３２の表面に支持されている。ミラー要素３０Ａの反射部３１Ｄ，３１Ｅの底面にそれぞれ電極３７Ａ，３７Ｂが形成され、電極３７Ａ，３７Ｂに対向するようにベース部材３２の表面にそれぞれ電極３７Ｃ，３７Ｄが形成されている。この変形例のミラー要素３０Ａも、図１６（Ｂ）において、回転軸ＲＣの回りに時計回りに所定角度だけ回転した点線で示す第１の状態（３０Ａ（０））、又は回転軸ＲＣの回りに反時計回りに所定角度だけ回転した実線で示す第２の状態（３０Ａ（π））のいずれかに設定される。段差付きのミラー要素３０Ａも、時計回り又は反時計回りに回転して第１の状態又は第２の状態に設定することによって、実質的に入射する光の位相を０又はπだけ変化させて反射することができる。
【００６７】
さらに、本変形例のミラー要素３０Ａを構成する第１反射部３１Ｄは、図１６（Ａ）に示すように、回転軸ＲＣからＸＹ面上での平均距離がａ３でＶ方向の幅Ｒ・ｄの第２部分３１Ｄｂと、回転軸ＲＣからの平均距離ａ４がａ３より大きいとともに、幅Ｒ・ｄより広い幅ｄを持つ第１部分３１Ｄａとを有する。従って、ミラー要素３０Ａを構成する反射部３１Ｄ，３１Ｅは、ほぼそれぞれ回転軸ＲＣから離れるほど面積が広くなっている。このような形状のミラー要素３０Ａを用いることによって、図３（Ａ）のミラー要素３０を用いる場合と同様に、例えば回転軸ＲＣに平行な辺を持つほぼ正方形の段付きのミラー要素を用いる場合に比べて、反射光の強度を大きくすることが可能である。
【００６８】
また、ミラー要素３０Ａは、段差部３１Ｆが方向Ｖに平行であるため、Ｘ偏光又はＹ偏光の照明光ＩＬを用いる場合に反射率の相違を低減できる。
次に、本変形例の空間光変調器２８Ａのミラー要素３０Ａからの反射光の強度及び反射率について定量的に説明する。ミラー要素３０Ａからの反射光の電場振幅のスカラー計算式は、次の式（２Ｃ）で表すことができる。
【００６９】
図１７（Ａ）は、ミラー要素３０Ａの第２部分３１Ｄｂの幅Ｒ・ｄを規定するパラメータＲの値を０．１〜０．５まで変化させて、ミラー要素３０Ａの回転角φ（反射部３１Ｄ，３１Ｅのエッジ部での反射光の位相の変化量に換算した値）とミラー要素３０からの反射光の強度Ｉとの関係をシミュレーションで求めた結果を示す。また、図１７（Ｂ）は、図１７（Ａ）のパラメータＲの値と反射光の強度Ｉの最大値Ｉｍａｘとの関係を示す。図１７（Ｂ）からパラメータＲの値が小さいほど、すなわち、ミラー要素３０Ａの回転軸ＲＣから離れた部分の面積の割合が大きいほど、反射光の強度が大きくなることが分かる。
【００７０】
図８（Ａ）の曲線Ｃ２０はパラメータＲが０．１のときの電場振幅ＥＡである。
また、図８（Ａ）の曲線Ｃ２０に対応する反射光の強度Ｉは、回転角φの関数として図８（Ｂ）の曲線Ｃ２となる。曲線Ｃ２の最大値０．８２は曲線Ｃ１の最大値０．７６よりも大きいため、ミラー要素３０Ａを用いることによって、上記の実施形態のミラー要素３０を用いる場合に比べてさらに反射光の強度を大きくできることが分かる。
【００７１】
また、一例として、段差付きのＴ字型のミラー要素３０ＡのＵ方向の幅を１４１４ｎｍ、Ｖ方向の幅を（１４１４−１４０）ｎｍ、ミラー要素３０Ａの第２部分３１ＤｂのＶ方向の幅を１４０ｎｍ（即ち、パラメータＲ＝０．１）として、入射光がランダム偏光、Ｘ偏光、及びＹ偏光である場合について、上記の実施形態と同様に、ミラー要素の回転角φ（ｄｅｇ）と反射率との関係を計算した結果が、それぞれ図９（Ａ）、（Ｂ）、及び（Ｃ）の曲線ＣＤ２である。さらに、図９（Ｄ）の曲線ＣＤ２は、ミラー要素３０Ａに関して、スカラー計算式に基づいて計算した回転角φと反射率との関係を示す。図９（Ａ）〜（Ｄ）においては、回転角φのほぼ全範囲で、上記の実施形態のミラー要素３０の反射率（曲線ＣＤ１）に対して本変形例のミラー要素３０Ａの反射率（曲線ＣＤ２）が大きいため、ミラー要素３０Ａを使用することによって、入射光がどのような偏光状態であっても、反射率がさらに向上することが分かる。また、ミラー要素３０と同様に、ミラーの回転軸ＲＣがＸ軸及びＹ軸に対して４５°で交差するＶ方向に向くことで、Ｘ偏光とＹ偏光の差が生じにくくなっていることもわかる。
【００７２】
次に、本実施形態においてウエハの表面に孤立的なパターン（レジストパターン）を形成する場合のシミュレーション結果の一例につき説明する。ここでは、ウエハＷの表面に現像後に形成すべきレジストパターンを、一例として図１８（Ｂ）に示すように、１対の左右対称なほぼ正方形のターゲット７６Ａ，７６Ｂであるとする。図１８（Ａ）は、ターゲット７６Ａ，７６Ｂにできるだけ近いレジストパターンを形成するために、それぞれミラー要素３０Ａのアレイによって形成される照明光ＩＬの位相分布５０Ｃ（第１及び第２の状態のミラー要素の分布）の一例を示す透視図である。
【００７３】
上記の実施形態と同じ条件で、その位相分布５０Ｃを用いて、シミュレーションによって投影光学系ＰＬのベストフォーカス位置、及び±４０ｎｍデフォーカスした位置にある像面における空間像の強度分布を求めた。さらにその空間像を所定の閾値でスライスして求めた理論的なレジストパターンが、図１８（Ｂ）の楕円状のパターン７７Ｃ，７７Ｄである。図１８（Ｂ）と図１０（Ｄ）との比較から、ミラー要素３０Ａのアレイを用いても、比較例のミラー要素７３のアレイを用いた場合とほぼ同じレジストパターンが得られるため、ミラー要素３０Ａは実際のパターンを形成するために使用できることが分かる。また、図１８（Ｂ）のＹ座標が−２０ｎｍの直線上の強度分布が図１１（Ｂ）の曲線ＣＡ２である。曲線ＣＡ２の最大強度０．７５は曲線ＣＡ４の最大強度０．５３よりも高く、さらに曲線ＣＡ１の最大強度０．７１よりも高くなっている。このことから、ミラー要素３０ＡでパラメータＲを０．１とした場合、反射強度がさらに上がっていることが分かる。
【００７４】
なお、本変形例においても、ミラー要素３０Ａを第１の状態又は第２の状態に設定したときの反射率の相違の影響を補正するために、位相分布５０Ｃの露光と位相分布５０Ｃを反転した位相分布の露光とを二重に行うようにしてもよい。
また、ミラー要素３０Ａの段差部３１Ｆを中心とする領域に、高さが反射部３１Ｄ，３１Ｅと異なる連結部を設けてもよい。
さらに、ミラー要素３０Ａの第２部分３１Ｄｂの反射率を第１部分３１Ｄａの反射率よりも小さくしてもよい。
さらに、ミラー要素３０Ａの段差部３１ＦをＸ軸又はＹ軸に平行に配置することも可能である。
【００７５】
［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態につき図１９（Ａ）〜図２０（Ｂ）を参照して説明する。図１９（Ａ）は、第２の実施形態の空間光変調器２８Ｂの反射面の一部を示す拡大底面図、図１９（Ｂ）は図１９（Ａ）中の一つのミラー要素３０Ｂを示す拡大図である。また、図２０（Ａ）は、図１９（Ａ）中の一つのミラー要素３０Ｂを示し、図２０（Ｂ）は図２０（Ａ）のミラー要素３０ＢをＵ方向に平行なＢＢ線に沿って視た図である。なお、図１９（Ａ）〜図２０（Ｂ）において、図２（Ａ）〜図３（Ｃ）に対応する部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００７６】
図１９（Ｂ）において、ミラー要素３０Ｂは、Ｘ軸及びＹ軸に対して４５°で交差するＶ方向に平行な回転軸ＲＣの回りに回転可能である。また、ミラー要素３０Ｂは、全体としてＸ方向及びＹ方向に平行な辺で囲まれた正方形であり、回転軸ＲＣと平行な段差部３１Ｉによって、対称な三角形状の第１反射部３１Ｇ及び第２反射部３１Ｈに分かれている。
【００７７】
Ｖ方向に平行な段差部３１Ｉの段差は図２（Ｂ）の段差部３１Ｃと同じｄ１（反射光の位相差でπ）である（図２０（Ａ）参照）。また、ミラー要素３０ＢのＸ方向の幅とＹ方向の幅とはほぼ同じである。ミラー要素３０ＢのＸ方向及びＹ方向の幅は、例えば１〜１０μｍ程度である。
図１９（Ａ）に示すように、多数のミラー要素３０Ｂは、全体としてほぼ隙間がないように、Ｘ方向及びＹ方向に近接して配列されている。従って、照明光ＩＬの利用効率は高くなっている。
【００７８】
また、図２０（Ａ）において、ミラー要素３０Ｂは、支持駆動部３４によってベース部材３２の表面に支持されている。ミラー要素３０Ｂの反射部３１Ｇ，３１Ｈの底面にそれぞれ電極３７Ａ，３７Ｂが形成され（図２１（Ｂ）参照）、電極３７Ａ，３７Ｂに対向するようにベース部材３２の表面にそれぞれ電極３７Ｃ，３７Ｄが形成されている。この実施形態のミラー要素３０Ｂも、図２０（Ｂ）において、回転軸ＲＣの回りに時計回りに所定角度だけ回転した点線で示す第１の状態（３０Ｂ（０））、又は回転軸ＲＣの回りに反時計回りに所定角度だけ回転した実線で示す第２の状態（３０Ｂ（π））のいずれかに設定される。斜め段差付きのミラー要素３０Ｂも、時計回り又は反時計回りに回転して第１の状態又は第２の状態に設定することによって、実質的に入射する光の位相を０又はπだけ変化させて反射することができる。
【００７９】
さらに、本実施形態のミラー要素３０Ｂは、段差部３１Ｉが方向Ｖに平行であるため、Ｘ偏光又はＹ偏光の照明光ＩＬを用いる場合に反射率の相違を低減できる。
次に、本実施形態の空間光変調器２８Ｂのミラー要素３０Ｂからの反射光の強度及び反射率について定量的に説明する。回転角φ（ｄｅｇ）の関数としてミラー要素３０Ｂからの反射光の電場振幅ＥＡをスカラー値として計算した結果が、図８（Ａ）の曲線Ｃ３０である。ミラー要素３０Ｂからの反射光の電場振幅のスカラー計算式は、次の式（２Ｄ）で表すことができる。
【００８０】
また、図８（Ａ）の曲線Ｃ３０に対応する反射光の強度Ｉは、回転角φの関数として図８（Ｂ）の曲線Ｃ３となる。しかし、図８（Ｂ）の曲線Ｃ３の最大値は０．４１となり、ミラー要素７３に対応する曲線Ｃ４の最大値０．５３よりも低く反射率を高める効果は期待できない。前述のとおり、ミラーの回転軸ＲＣから離れたところにある反射面積が広いほど反射率は高くなるが、ミラー要素３０Ｂではむしろミラーの回転軸ＲＣから離れるほど反射面積が狭くなっている。そのため、ミラー要素３０Ｂでは反射率が落ちている。ただし、上述のように、本実施形態の空間光変調器２８Ｂは、ミラー要素３０Ｂの段差部３１Ｉが照明光ＩＬの偏光方向ＰＸ又はＰＹ（Ｘ方向又はＹ方向）に対して４５°で交差する交差角となるように配置されるため、照明光ＩＬの偏光方向による反射率の相違が小さくなる利点はある。
【００８１】
なお、その交差角は０°より大きく９０°より小さくともよい。この場合でも、照明光ＩＬの偏光方向による反射率の相違が小さくなる。
なお、ミラー要素３０Ｂの形状は全体として正方形以外の任意の形状が可能である。
次に、上記の各実施形態では、次のような変形が可能である。まず、上記の実施形態では、ウエハＷを連続的に移動してウエハＷを走査露光している。その他に、図６（Ｂ）に示すように、ウエハＷの各ショット領域（例えばＳＡ２１）をＹ方向に複数の部分領域ＳＢ１〜ＳＢ５等に分割し、投影光学系ＰＬの露光領域２６Ｂに部分領域ＳＢ１等が達したときに、照明光ＩＬを所定パルス数だけ発光させて、空間光変調器２８〜２８Ｂのミラー要素３０〜３０Ｂのアレイからの反射光で部分領域ＳＢ１等を露光してもよい。この後、ウエハＷをＹ方向にステップ移動させて、次の部分領域ＳＢ２等が露光領域２６Ｂに達してから、同様に部分領域ＳＢ２等に露光が行われる。この方式は実質的にステップ・アンド・リピート方式であるが、部分領域ＳＢ１〜ＳＢ５等には互いに異なるパターンが露光される。
【００８２】
また、上記の各実施形態では、物体側及び像面側にテレセントリックの投影光学系ＰＬを用いている。それ以外に、図２１の他の例の露光装置ＥＸＡで示すように、物体側に非テレセントリックの投影光学系ＰＬＡを用いることも可能である。図２１において、露光装置ＥＸＡの照明光学系ＩＬＳＡは、図１の光源２から第１リレーレンズ１８Ａまでの光学部材を含む本体部ＩＬＳＢと、本体部ＩＬＳＢからの照明光ＩＬが順次照射される視野絞り２０、ミラー８Ｃ、第２リレーレンズ１８Ｂ、コンデンサ光学系２２、及びミラー８Ｄを備えている。照明光学系ＩＬＳＡは、投影光学系ＰＬＡの物体面に配置された空間光変調器２８のミラー要素３０のアレイを、θｘ方向に入射角βで照明光ＩＬを照射する。投影光学系ＰＬＡは、ミラー要素３０のアレイから斜めに反射される照明光ＩＬによりウエハＷの表面に所定の空間像を形成する。入射角βは例えば数ｄｅｇ（°）から数１０ｄｅｇである。
【００８３】
なお、この場合には、ミラー要素３０のアレイに入射する照明光ＩＬが傾斜しているため、ミラー要素３０の段差部３１Ｃの段差は、入射角βを考慮して、反射部３１Ａ，３１Ｂの回転軸ＲＣの近傍での反射光の位相差がπになるように設定される。この他の構成及び動作は、上記の実施形態と同様である。
また、図１の波面分割型のインテグレータであるマイクロレンズアレイ１６に代えて、内面反射型のオプティカル・インテグレータとしてのロッド型インテグレータを用いることもできる。この場合、図１において、リレー光学系１４よりも空間光変調器１１側に集光光学系を追加して空間光変調器１１の反射面の共役面を形成し、この共役面近傍に入射端が位置決めされるようにロッド型インテグレータを配置する。
【００８４】
また、このロッド型インテグレータの射出端面又は射出端面近傍に配置される照明視野絞りの像を空間光変調器２８の反射面上に形成するためのリレー光学系を配置する。この構成の場合、二次光源はリレー光学系１４及び集光光学系の瞳面に形成される（二次光源の虚像はロッド型インテグレータの入射端近傍に形成される）。
また、電子デバイス（又はマイクロデバイス）を製造する場合、電子デバイスは、図２２に示すように、電子デバイスの機能・性能設計を行うステップ２２１、この設計ステップに基づいたマスクのパターンデータを実施形態の露光装置ＥＸ，ＥＸＡの主制御系に記憶するステップ２２２、デバイスの基材である基板（ウエハ）を製造してレジストを塗布するステップ２２３、前述した露光装置ＥＸ，ＥＸＡ（又は露光方法）により空間光変調器２８，２８Ａ，２８Ｂで生成される位相分布の空間像を基板（感応基板）に露光する工程、露光した基板を現像する工程、現像した基板の加熱（キュア）及びエッチング工程などを含む基板処理ステップ２２４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程などの加工プロセスを含む）２２５、並びに検査ステップ２２６等を経て製造される。
【００８５】
このデバイスの製造方法は、上記の実施形態の露光装置を用いてウエハＷを露光する工程と、露光されたウエハＷを処理する工程（ステップ２２４）とを含んでいる。従って、電子デバイスを高精度に製造できる。
また、本発明は、半導体デバイスの製造プロセスへの適用に限定されることなく、例えば、液晶表示素子、プラズマディスプレイ等の製造プロセスや、撮像素子（ＣＭＯＳ型、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（電子デバイス）の製造プロセスにも広く適用できる。
【００８６】
なお、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。
【符号の説明】
【００８７】
ＥＸ，ＥＸＡ…露光装置、ＩＬＳ，ＩＬＳＡ…照明光学系、ＰＬ，ＰＬＡ…投影光学系、Ｗ…ウエハ、２８，２８Ａ，２８Ｂ…空間光変調器、３０，３０Ａ，３０Ｂ…ミラー要素、３２…ベース部材、３４…支持駆動部、４８…変調制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の反射要素を有する空間光変調器、空間光変調器を用いて物体を露光する露光技術、及び露光技術を用いるデバイス製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体素子又は液晶表示素子等のデバイス（電子デバイス又はマイクロデバイス）を製造するためのリソグラフィ工程中で、所定のパターンを投影光学系を介してウエハ又はガラスプレート等の基板に形成するために、ステッパー等の一括露光型の露光装置、又はスキャニングステッパー等の走査露光型の露光装置等が使用されている。
最近では、複数種類のデバイス毎に、さらに基板の複数のレイヤ毎にそれぞれマスクを用意することによる製造コストの増大を抑制し、各デバイスを効率的に製造するために、マスクの代わりに、それぞれ回転角（傾斜角）が可変の多数の微小ミラーのアレイを有する空間光変調器(spatial light modulators)を用いて、投影光学系の物体面に可変のパターンを生成するいわゆるマスクレス方式の露光装置が提案されている。また、空間光変調器としては、それぞれ回転角が可変であるとともに中央に段差が設けられた多数の正方形の微小ミラーのアレイを有し、実質的に入射する光の位相分布を制御できるタイプも提案されている（例えば、非特許文献１参照）。このように入射する光の位相分布を制御することによって、投影光学系の物体面に可変の位相パターンを生成できる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Hans Martinsson et al., “Current status of optical masklesslithography,” J. Microlith., Microfab., Microsyst. Vol. 4(1), 011003-1 to -15, SPIE(米国) (2005)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の段差が設けられた正方形の微小ミラーの回転角を制御して反射光の位相を制御するタイプの空間光変調器を用いる場合には、反射光の強度が小さいという問題があった。また、特に微小ミラーのサイズが小さくなると、入射する光の偏光方向による反射率の相違が大きくなるという問題があった。
本発明の態様は、このような事情に鑑み、複数の反射要素のアレイを有する空間光変調器を用いるときに、反射光の強度を大きくするか、又は入射光の偏光方向による反射率の相違を小さくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様によれば、それぞれ光が照射される複数の反射要素のアレイを有する空間光変調器が提供される。この空間光変調器において、その反射要素は、回転軸の回りに回転可能に支持されるとともに、その反射要素は、その回転軸から第１の距離にありその回転軸に平行な方向に第１の幅を持つ第１部分と、その回転軸からその第１の距離よりも離れた第２の距離にありその回転軸に平行な方向にその第１の幅よりも広い第２の幅を持つ第２部分とを含む第１反射部を有する。
【０００６】
また、第２の態様によれば、それぞれ光が照射される複数の反射要素のアレイを有する空間光変調器が提供される。この空間光変調器において、その複数の反射要素は、それぞれ回転軸の回りに回転可能に支持されるとともに、その複数の反射要素は、その回転軸に対して０°より大きく９０°より小さい交差角で交差する方向に偏光した照明光が照射される位置に設置される。
【０００７】
また、第３の態様によれば、露光光で投影光学系を介して基板を露光する露光装置が提供される。この露光装置は、その投影光学系の物体面側に配置される本発明の空間光変調器と、その露光光でその空間光変調器のその複数の反射要素を照明する照明系と、を備え、その空間光変調器のその複数の反射要素からのその露光光によってその投影光学系を介してその基板を露光するものである。
【０００８】
また、第４の態様によれば、本発明の露光装置を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、そのパターンが形成されたその基板を処理することと、を含むデバイス製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の第１の態様によれば、反射要素の第１反射部は、回転軸からの距離が離れるほど幅（面積）が広くなる部分を含むため、その反射要素の回転角を制御して反射光の位相を制御するときに、反射光の強度が大きくなる。
また、本発明の第２の態様によれば、反射要素は、回転軸に対して０°より大きく９０°より小さい交差角で交差する方向に偏光した照明光が照射される位置に設置されるため、その反射要素の回転角を制御して反射光の位相を制御するときに、入射光の偏光方向が回転軸に対して０°又は９０°で交差する場合に比べて、入射光の偏光方向による反射率の相違が小さくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態の一例の露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】（Ａ）は第１の実施形態の空間光変調器２８の一部を示す拡大図、（Ｂ）は図２（Ａ）中のミラー要素３０を示す拡大図である。
【図３】（Ａ）は図２（Ａ）のミラー要素３０のアレイの一部を示す拡大斜視図、（Ｂ）及び（Ｃ）はそれぞれ図３（Ａ）内のミラー要素３０をＢＢ線に沿って視る図である。
【図４】（Ａ）はミラー要素３０を時計回りに回転した状態を示す図、（Ｂ）は図４（Ａ）に対応する反射光の位相分布を示す図、（Ｃ）はミラー要素３０を反時計回りに回転した状態を示す図、（Ｄ）は図４（Ｃ）に対応する反射光の位相分布を示す図である。
【図５】（Ａ）は平坦なミラー要素を時計回りに回転した状態を示す図、（Ｂ）は図５（Ａ）に対応する反射光の位相分布を示す図、（Ｃ）は平坦なミラー要素を反時計回りに回転した状態を示す図、（Ｄ）は図５（Ｃ）に対応する反射光の位相分布を示す図である。
【図６】（Ａ）は走査露光時のウエハのショット領域を示す図、（Ｂ）はステップ・アンド・リピート方式で露光する際のウエハのショット領域を示す図である。
【図７】比較例のミラー要素を示す拡大斜視図である。
【図８】（Ａ）は種々の空間光変調器のミラー要素の回転角（位相換算値）と反射光の電場振幅との関係の一例を示す図、（Ｂ）は図８（Ａ）に対応する反射光の強度を示す図である。
【図９】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、それぞれ入射光がランダム偏光、Ｘ偏光、及びＹ偏光の場合のミラー要素の反射率を示す図、（Ｄ）は入射光の偏光を考慮しない場合のミラー要素の反射率を示す図である。
【図１０】（Ａ）はシミュレーションで使用される反射光の位相分布を示す拡大図、（Ｂ）は図１０（Ａ）の位相分布に対応するレジストパターンを示す図、（Ｃ）は比較例の反射光の位相分布を示す拡大図、（Ｄ）は比較例のレジストパターンを示す図である。
【図１１】（Ａ）はシミュレーションで得られるレジストパターンを示す拡大図、（Ｂ）は図１１（Ａ）の中央の断面における光強度の分布を示す図である。
【図１２】ミラー要素の回転角（位相換算値）と反射光の強度との関係を示す図である。
【図１３】（Ａ）は位相パターンの一例を示す拡大図、（Ｂ）はその位相パターンに対応するレジストパターンを示す図、（Ｃ）は反転した位相パターンを示す図、（Ｄ）はその反転した位相パターンに対応するレジストパターンを示す図、（Ｅ）は二重露光後のレジストパターンを示す図である。
【図１４】（Ａ）は第１変形例の空間光変調器の要部を示す拡大斜視図、（Ｂ）は第２変形例の空間光変調器の要部を示す拡大斜視図である。
【図１５】（Ａ）は第３変形例の空間光変調器２８Ａの一部を示す拡大図、（Ｂ）は図１５（Ａ）中のミラー要素３０Ａを示す拡大図である。
【図１６】（Ａ）は図１５（Ａ）のミラー要素３０Ａのアレイの一部を示す拡大斜視図、（Ｂ）は図１６（Ａ）内のミラー要素３０ＡをＢＢ線に沿って視る図である。
【図１７】（Ａ）はミラー要素３０Ａの回転角（位相換算値）と反射光の強度との関係の一例を示す図、（Ｂ）はミラー要素３０Ａの形状を規定するパラメータＲと図１７（Ａ）の反射光の強度の最大値との関係を示す図である。
【図１８】（Ａ）はシミュレーションで使用される反射光の位相分布を示す拡大図、（Ｂ）は図１８（Ａ）の位相分布に対応するレジストパターンを示す図である。
【図１９】（Ａ）は第２実施形態の空間光変調器２８Ｂの一部を示す拡大図、（Ｂ）は図１９（Ａ）中のミラー要素３０Ｂを示す拡大図である。
【図２０】（Ａ）は図１９（Ａ）のミラー要素３０Ｂを示す拡大斜視図、（Ｂ）は図２０（Ａ）のミラー要素３０ＢをＢＢ線に沿って視る図である。
【図２１】実施形態の他の例の露光装置を示す図である。
【図２２】電子デバイスの製造工程の一例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】
【００１１】
［第１の実施形態］
以下、第１の実施形態につき図１〜図１３を参照して説明する。
図１は、本実施形態のマスクレス方式の露光装置ＥＸの概略構成を示す。図１において、露光装置ＥＸは、パルス発光を行う露光用の光源２と、光源２からの露光用の照明光（露光光）ＩＬで被照射面を照明する照明光学系ＩＬＳと、ほぼその被照射面又はその近傍の面上に二次元のアレイ状に配列されたそれぞれ回転角（傾斜角）が可変で所定の高さの段差部３１Ｃ（図３（Ａ）参照）を持つ所定形状の微小ミラーである多数のミラー要素３０を備えたマスクパターン生成用の空間光変調器２８と、空間光変調器２８を駆動する変調制御部４８とを備えている。さらに、露光装置ＥＸは、多数のミラー要素３０によって生成された反射型の可変の凹凸パターン（可変の位相分布を持つマスクパターン）で反射された照明光ＩＬを受光して、その凹凸パターン（位相分布）に対応して形成される空間像（デバイスパターン）をウエハＷ（基板）の表面に投影する投影光学系ＰＬと、ウエハＷの位置決め及び移動を行うウエハステージＷＳＴと、装置全体の動作を統括制御するコンピュータよりなる主制御系４０と、各種制御系等とを備えている。
【００１２】
以下、図１において、ウエハステージＷＳＴの底面（不図示のガイド面に平行な面）に垂直にＺ軸を設定し、Ｚ軸に垂直な平面内において図１の紙面に平行な方向にＹ軸を、図１の紙面に垂直な方向にＸ軸を設定して説明する。また、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の回りの角度をそれぞれθｘ方向、θｙ方向、θｚ方向の角度とも呼ぶ。本実施形態では、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸはＺ軸に平行であり、露光時にウエハＷはＹ方向（走査方向）に走査される。
【００１３】
光源２としては、波長１９３ｎｍでパルス幅５０ｎｓ程度のほぼ直線偏光のレーザ光を４〜６ｋＨｚ程度の周波数でパルス発光するＡｒＦエキシマレーザ光源が使用されている。なお、光源２として、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ光源、パルス点灯される発光ダイオード、又はＹＡＧレーザ若しくは固体レーザ（半導体レーザ等）から出力されるレーザ光の高調波を生成する固体パルスレーザ光源等も使用できる。固体パルスレーザ光源は、例えば波長１９３ｎｍ（これ以外の種々の波長が可能）でパルス幅１ｎｓ程度のレーザ光を１〜２ＭＨｚ程度の周波数でパルス発光可能である。
【００１４】
本実施形態においては、光源２には電源部４２が連結されている。主制御系４０が、パルス発光のタイミング及び光量（パルスエネルギー）を指示する発光トリガパルスＴＰを電源部４２に供給する。その発光トリガパルスＴＰに同期して電源部４２は、指示されたタイミング及び光量で光源２にパルス発光を行わせる。
光源２から射出された断面形状が矩形でほぼ平行光束のパルスレーザ光よりなる照明光ＩＬは、１対のレンズよりなるビームエキスパンダ４、照明光ＩＬの偏光状態を制御する偏光制御光学系６及びミラー８Ａを介して、照明系用の空間光変調器１０の多数の微小なミラー要素１１のアレイに入射する。偏光制御光学系６は、例えば照明光ＩＬの偏光方向を回転する１／２波長板、照明光ＩＬを円偏光に変換するための１／４波長板、及び照明光ＩＬをランダム偏光（非偏光）に変換するための楔型の複屈折性プリズム等を交換可能に設置可能な光学系である。
【００１５】
空間光変調器１０の多数のミラー要素１１は、ＸＹ平面に対してθｘ方向に傾斜した平面上に二次元のアレイ状に配列され、それぞれ直交する２軸の回りの回転角（傾斜角）が可変である。空間光変調器１０は、各ミラー要素１１を駆動する駆動部１２を備え、主制御系４０は、変調制御部４９及び駆動部１２を介して多数のミラー要素１１の回転角を制御する。この場合、多数のミラー要素１１の２軸の回りの回転角を制御することによって、照明光ＩＬの角度分布、ひいては、照明光学系ＩＬＳの瞳面における光量分布を、通常照明用の円形、輪帯照明用の輪帯状、複数極照明用の２極又は４極状の形状等の任意の分布に制御できる。
【００１６】
空間光変調器１０としては、例えば米国特許第６，９００，９１５号明細書、米国特許第７，０９５，５４６号明細書、又は米国特許公開第２００５／００９５７４９号明細書等に開示される空間光変調器を用いることができる。なお、照明系用の空間光変調器１０の代わりに、交換可能な複数の回折光学素子（ＤＯＥ：diffractive optical element）を使用してもよい。
【００１７】
空間光変調器１０で反射された照明光ＩＬは、レンズ１４ａ，１４ｂよりなるリレー光学系１４及びミラー８Ｂを介してＹ軸（光軸ＡＸＩ）に沿ってマイクロレンズアレイ１６の入射面に導かれる。マイクロレンズアレイ１６に入射した照明光ＩＬは、マイクロレンズアレイ１６を構成する多数の微小なレンズエレメントによって二次元的に分割（波面分割）され、各レンズエレメントの後側焦点面である照明光学系ＩＬＳの瞳面（以下、照明瞳面ＩＰＰという）には二次光源（面光源）が形成される。なお、マイクロレンズアレイ１６の代わりにフライアイレンズ等も使用可能である。
【００１８】
照明瞳面ＩＰＰに形成された二次光源からの照明光ＩＬは、第１リレーレンズ１８Ａ、視野絞り２０、第２リレーレンズ１８Ｂ、及びコンデンサ光学系２２を介してハーフミラー２４に入射し、ハーフミラー２４で＋Ｚ方向に反射された照明光ＩＬが、ＸＹ平面に平行な被照射面（設計上の転写用のパターンが配置される面）に入射する。その被照射面又はその近傍の面に、空間光変調器２８の２次元のアレイ状に配列された多数のミラー要素３０の反射面が配置される。ビームエキスパンダ４からコンデンサ光学系２４までの光学部材を含んで照明光学系ＩＬＳが構成されている。一例として、照明光学系ＩＬＳからの照明光ＩＬは、空間光変調器２８の多数のミラー要素３０のアレイ上のＸ方向に細長い長方形状の照明領域２６Ａをほぼ均一な照度分布で照明する。多数のミラー要素３０は、空間光変調器２８のベース部材３２の表面において、照明領域２６Ａを含む長方形の領域にＸ方向及びＹ方向に所定ピッチで配列されている。照明光学系ＩＬＳ、ハーフミラー２４、及び空間光変調器２８は、不図示のフレームに支持されている。
【００１９】
図２（Ａ）は、図１中の空間光変調器２８の反射面の一部を示す拡大底面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）中の一つの反射面がＸＹ面に平行な状態（本実施形態では、回転可能範囲の中央にある状態）のミラー要素３０を示す拡大図である。図２（Ｂ）において、ミラー要素３０は、Ｘ軸及びＹ軸に対して４５°で交差するＶ方向に平行な回転軸ＲＣの回りに回転可能である。Ｖ方向に直交する方向をＵ方向とする。また、ミラー要素３０は、ほぼＸ軸及びＹ軸に平行な２つの辺を持ち回転軸ＲＣ側に一つの頂点を持つ三角形の平板状の第１反射部３１Ａと、回転軸ＲＣに関して第１反射部３１Ａと対称な形状の平板状の第２反射部３１Ｂとを有し、第１反射部３１Ａと第２反射部３１Ｂとの間には、回転軸ＲＣを含む平面内にある段差部３１Ｃが形成されている。本実施形態では、第１反射部３１Ａの高さが第２反射部３１Ｂの高さよりも高く設定されている。図２（Ａ）等では、高さが低い第２反射部３１Ｂに斜線を施している。また、ミラー要素３０のＶ方向の幅とＵ方向の長さとはほぼ同じであり、段差部３１ＣはＶ方向に平行である。ミラー要素３０のＶ方向の幅及びＵ方向の長さは、例えば１〜１０μｍ程度である。
【００２０】
本実施形態において、ウエハＷの表面には、Ｘ軸に平行なラインパターンを含むパターン、例えばこのパターンをＹ方向に周期的に配列したＹ方向のライン・アンド・スペースパターン（以下、Ｌ＆Ｓパターンという。）、又はＹ軸に平行なラインパターンを含むパターン、例えばこのパターンをＸ方向に周期的に配列したＸ方向のＬ＆Ｓパターンが形成されることが多い。このようにウエハＷの表面に、Ｘ軸又はＹ軸に平行なラインパターンを含むパターン（レジストパターン）を形成する場合、一例として、照明光ＩＬはそれぞれＸ軸に平行な偏光方向ＰＸ又はＹ軸に平行な偏光方向ＰＹを持つ直線偏光に設定される。この場合、本実施形態では、ミラー要素３０の段差部３１Ｃの方向（Ｖ方向）は、偏光方向ＰＸ及びＰＹに４５°で交差している。
【００２１】
図２（Ａ）に示すように、多数のミラー要素３０は、全体としてほぼ隙間がないように、Ｘ方向及びＹ方向に近接して配列されている。従って、個々のミラー要素３０の反射部３１Ａ，３１Ｂが三角形状であっても、照明光ＩＬの利用効率は高くなっている。
また、図３（Ａ）は、図２（Ａ）中の空間光変調器２８の３つのミラー要素３０を示し、図３（Ｂ）及び（Ｃ）は図３（Ａ）のＵ方向に平行なＢＢ線に沿って視た一つのミラー要素３０を示す。図３（Ａ）において、各ミラー要素３０は、それぞれ支持駆動部３４によってベース部材３２の表面に支持されている。支持駆動部３４は、一例として、ベース部材３２の表面にＶ方向に離れて配置された２つの支持部３６Ａ，３６Ｂと支持部３６Ａ，３６Ｂの上部にＶ方向に平行に設けられた可撓性を持つヒンジ部３５Ｂと、ヒンジ部３５Ｂの中央に設けられてミラー要素３０の中央を支持する連結部３５Ａとを有する。この場合、ヒンジ部３５Ｂの中心がほぼ回転軸ＲＣとなっている。
【００２２】
図３（Ｂ）において、ベース部材３２は、例えばシリコンよりなる平板状の基材３２Ａと、基材３２Ａの表面に形成された窒化ケイ素（例えばＳｉ3Ｎ4）等の絶縁層３２Ｂとから構成されている。また、ミラー要素３０及び支持駆動部３４は、例えばポリシリコンから一体的に形成されている。ミラー要素３０の反射面（表面）には、反射率を高めるために金属（例えばアルミニウム等）の薄膜よりなる反射膜（不図示）が形成されている。
【００２３】
また、照明光の波長をλとすると、ミラー要素３０の段差部３１Ｃの段差ｄ１は、次のようにλ／４に設定されている。
ｄ１＝λ／４ …（１）
従って、ミラー要素３０の反射面がＸＹ面に平行である場合、第１反射部３１Ａに垂直に入射して反射される照明光ＩＬ１の位相の変化量を第１の位相差として、第２反射部３１Ｂに垂直に入射して反射される照明光ＩＬ２の位相の変化量を第２の位相差とすると、この第２の位相差はその第１の位相差と１８０°（π（ｒａｄ））異なっている。
【００２４】
また、ミラー要素３０の反射部３１Ａ，３１Ｂの底面にそれぞれ電極３７Ａ，３７Ｂが形成され、電極３７Ａ，３７Ｂに対向するようにベース部材３２の表面にそれぞれ電極３７Ｃ，３７Ｄが形成されている。ベース部材３２の表面及び支持駆動部３４には、ミラー要素３０毎に対応する電極３７Ａ，３７Ｃ間及び電極３７Ｂ，３７Ｄ間に所定の電圧を印加するための信号ライン（不図示）がマトリクス状に設けられている。本実施形態のミラー要素３０は、図３（Ｃ）において、回転軸ＲＣの回りに時計回りに所定の角度αだけ回転した点線で示す第１の状態、又は回転軸ＲＣの回りに反時計回りに角度α（時計回りに−α）だけ回転した実線で示す第２の状態のいずれかに設定される。このような微小な立体構造の空間光変調器２８は、例えばＭＥＭＳ（Microelectromechanical Systems：微小電気機械システム）技術を用いて製造することが可能である。空間光変調器２８の各ミラー要素３０は、一つの回転軸ＲＣの回りの回転によって第１の状態又は第２の状態に設定できればよいだけであるため、ミラー要素３０の小型化及びミラー要素３０の配列数の増大が容易である。
【００２５】
ここで、段差付きのミラー要素３０を回転した場合の反射光の状態につき説明する。図４（Ａ）及び（Ｃ）はそれぞれミラー要素３０を時計回り及び反時計回りに回転した状態を概念的に示している。簡単のため、図３（Ｂ）の段差部３１Ｃの中心に回転軸ＲＣがあり、回転軸ＲＣ上にＵ方向の位置の原点があるとする。また、図４（Ａ）及び（Ｃ）において、第１反射部３１Ａの原点での反射光の位相の変化量をπ／２、第２反射部３１Ｂの原点での反射光の位相の変化量をπ／２とする。この場合、図４（Ａ）の反射部３１Ａ及び３１Ｂでの反射光の複素振幅は、それぞれ図４（Ｂ）の第１象限の領域ＢＡ１及び第４象限の領域ＢＢ１に実数軸Ｒｅに関して対称に分布する。従って、図４（Ａ）のミラー要素３０全体からの反射光の平均的な複素振幅は、虚数軸Ｉｍの値が左右（反射部３１Ａ及び３１Ｂ）で打ち消し合うために、図４（Ｂ）の実数軸Ｒｅ上の正の値Ａ１ａとなる。この正の値Ａ１ａは、反射光の平均的な位相の変化量が０であることを意味する。
【００２６】
一方、図４（Ｃ）の反射部３１Ａ及び３１Ｂでの反射光の複素振幅は、それぞれ図４（Ｄ）の第２象限の領域ＢＡ２及び第３象限の領域ＢＢ２に実数軸Ｒｅに関して対称に分布する。従って、図４（Ｃ）のミラー要素３０全体からの反射光の平均的な複素振幅は、虚数部が左右で打ち消し合うために、図４（Ｄ）の実数軸Ｒｅ上の負の値Ａ２ａとなる。この負の値Ａ２ａは、反射光の平均的な位相の変化量がπ（１８０°）であることを意味する。言い換えると、段差付きのミラー要素３０は、時計回り又は反時計回りに回転することによって、高さをλ／４だけ変化させることが可能な平面ミラーと同様に、実質的に入射する光の位相を０又はπだけ変化させて反射することができる。そこで、以下では、図４（Ａ）の第１の状態のミラー要素３０を反射光の位相を０にするミラー要素３０（０）とも呼び、図４（Ｃ）の第２の状態のミラー要素３０を反射光の位相をπにするミラー要素３０（π）とも呼ぶこととする。空間光変調器２８の多数のミラー要素３０を個別にミラー要素３０（０）又は３０（π）に設定することによって、反射光の位相分布を位相シフトマスクと同様に任意の分布に設定可能である。
【００２７】
なお、例えば図５（Ａ）に示すように、通常の平板状のミラー要素８０を時計回りに回転したときに、ミラー要素８０の左右の反射部８１Ａ，８１Ｂでの反射光の複素振幅は、それぞれ図５（Ｂ）の第４象限の領域ＢＢ３及び第１象限の領域ＢＡ３に実数軸Ｒｅに関して対称に分布する。従って、図５（Ａ）のミラー要素８０全体からの反射光の平均的な複素振幅は、実数軸Ｒｅ上の正の値Ａ３ａとなる。一方、図５（Ｃ）に示すように、ミラー要素８０を反時計回りに回転したときに、反射部８１Ａ，８１Ｂでの反射光の複素振幅は、それぞれ図５（Ｄ）の第１象限の領域ＢＡ４及び第４象限の領域ＢＢ４に実数軸Ｒｅに関して対称に分布する。従って、図５（Ｃ）のミラー要素８０全体からの反射光の平均的な複素振幅も、虚数部が左右で打ち消し合うために、図５（Ｄ）の実数軸Ｒｅ上の正の値Ａ４ａとなる。従って、通常の平板状のミラー要素８０は回転方向が時計周りでも反時計まわりでも、反射光の位相は同じままである。
【００２８】
さらに、本実施形態のミラー要素３０を構成する第１反射部３１Ａは、図３（Ａ）に示すように、回転軸ＲＣからＸＹ面上での距離がａ１でＶ方向の幅ｂ１の部分３１Ａａと、回転軸ＲＣからの距離ａ２がａ１より大きいとともに、幅ｂ１より広い幅ｂ２を持つ部分３１Ａｂとを有する。さらに、ミラー要素３０を構成する反射部３１Ａ，３１Ｂは、ほぼそれぞれ回転軸ＲＣから離れるほど面積が広くなっている。このような形状のミラー要素３０が図４（Ａ）の第１の状態３０（０）に回転したときの反射光の平均的な複素振幅を図４（Ｂ）を用いて考える。まず、回転軸ＲＣから離れた面の反射光は、図４（Ｂ）の実数軸Ｒｅ軸上の正の極限に近い領域ＢＣ１にあり、反対に回転軸ＲＣに近い面の反射光は実部が０に近い領域ＢＣ２にある。回転軸ＲＣから離れたところに面積が多く、回転軸ＲＣに近いところ面積が狭いことは、反射光束の中で、領域ＢＣ１の光線が多く、領域ＢＣ２の光線が少ないことを意味している。つまり、ミラー要素３０の反射光の平均的な複素振幅は、反射面積が回転軸ＲＣからの距離に依存せず一定のミラー形状の場合よりも、正の方向に大きくなる。同様に、そのような形状のミラー要素３０を図４（Ｃ）の第２の状態３０（π）に回転すると、反射光束の中で、図４（Ｄ）の実数軸Ｒｅ軸上の負の極限に近い領域にある光線が多くなり、反射光の平均的な複素振幅は負の方向に大きくなる。従って、回転軸ＲＣから離れるほど面積が広くなっている形状のミラー要素３０を用いて反射光の位相分布を制御する場合には、回転軸ＲＣからの距離によらずに面積がほぼ一定の形状のミラー要素、例えば回転軸ＲＣに平行な辺を持つほぼ正方形の段付きのミラー要素を用いる場合に比べて、反射光の強度を大きくすることが可能である。
【００２９】
図１に戻り、一例として、所定パルス数の照明光ＩＬの発光毎に、主制御系４０が変調制御部４８に、空間光変調器２８によって設定される照明光ＩＬの位相分布（凹凸パターン）の情報を供給する。これに応じて変調制御部４８が空間光変調器２８の各ミラー要素３０を第１の状態（位相０）又は第２の状態（位相π）に制御する。ウエハＷの表面にはその位相分布に応じた空間像が形成される。
【００３０】
空間光変調器２８の照明領域２６Ａ内の多数のミラー要素３０のアレイで反射された照明光ＩＬは、ハーフミラー２４を介して投影光学系ＰＬに入射する。不図示のコラムに支持された光軸ＡＸを持つ投影光学系ＰＬは、両側テレセントリックの縮小投影光学系である。投影光学系ＰＬは、空間光変調器２８によって設定される照明光ＩＬの位相分布に応じた空間像の縮小像を、ウエハＷの１つのショット領域内の露光領域２６Ｂ（照明領域２６Ａと光学的に共役な領域）に形成する。投影光学系ＰＬの投影倍率βは例えば１／１０〜１／１００程度であり、その解像度（ハーフピッチ又は線幅）は、例えば空間光変調器２８のミラー要素３０の像の幅程度である。言い換えると、投影光学系ＰＬの物体面において、１つのミラー要素３０の幅よりも小さい構造は解像されない。例えば、ミラー要素３０の幅が数μｍ程度、投影光学系ＰＬの投影倍率βが１／１００程度であれば、投影光学系ＰＬの解像度は数１０ｎｍ程度である。
【００３１】
ウエハＷ（基板）は、例えばシリコン又はＳＯＩ(silicon on insulator)等の円形の平板状の基材の表面に、フォトレジスト（感光材料）を数１０ｎｍ〜２００ｎｍ程度の厚さで塗布したものを含む。また、露光装置ＥＸが液浸型である場合には、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エハ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。
【００３２】
図１において、ウエハＷはウエハホルダ（不図示）を介してウエハステージＷＳＴの上面に吸着保持され、ウエハステージＷＳＴは、不図示のガイド面上でＸ方向、Ｙ方向にステップ移動を行うとともに、Ｙ方向に一定速度で移動する。ウエハステージＷＳＴのＸ方向、Ｙ方向の位置、及びθｚ方向の回転角等はレーザ干渉計４５によって形成され、この計測情報がステージ制御系４４に供給されている。ステージ制御系４４は、主制御系４０からの制御情報及びレーザ干渉計４５からの計測情報に基づいて、リニアモータ等の駆動系４６を介してウエハステージＷＳＴの位置及び速度を制御する。なお、ウエハＷのアライメントを行うために、ウエハＷのアライメントマークの位置を検出するアライメント系（不図示）等も備えられている。
【００３３】
ウエハＷの露光時には、ウエハＷのアライメントを行った後、照明光学系ＩＬＳの照明条件を設定する。そして、例えば図６（Ａ）に示すウエハＷの表面でＹ方向に一列に配列されたショット領域ＳＡ２１，ＳＡ２２，…に露光を行うために、ウエハＷを走査開始位置に位置決めする。その後、ウエハＷの＋Ｙ方向への一定速度での走査を開始する。なお、図６（Ａ）のショット領域ＳＡ２１等の中の矢印は、ウエハＷに対する露光領域２６Ｂの相対的な移動方向を示している。
【００３４】
次に、主制御系４０は、ウエハＷの露光領域２６Ｂのショット領域ＳＡ２１に対する相対位置に応じて、変調制御部４８に露光領域２６Ｂに形成される空間像に対応する空間光変調器２８の反射面における照明光ＩＬの位相分布の情報を供給するとともに、電源部４２に発光トリガパルスＴＰを供給する。これによって、露光領域２６Ｂには、Ｙ方向の位置に応じて目標とする空間像が逐次露光される。この動作をショット領域ＳＡ２１が露光領域２６Ｂを横切るまで繰り返すことで、ショット領域ＳＡ２１に全体の空間像（回路パターン）が露光される。
【００３５】
その後、ウエハＷのショット領域ＳＡ２１に隣接するショット領域ＳＡ２２に露光するために、ウエハＷを同じ方向に走査したまま、主制御系４０は、変調制御部４８に照明光ＩＬの位相分布の情報を供給するとともに、電源部４２に発光トリガパルスＴＰを供給する。このようにして、ショット領域ＳＡ２１からＳＡ２２にかけて連続的に露光を行うことができる。そして、図６（Ａ）のウエハＷのＸ方向に隣接するショット領域ＳＡ３１，ＳＡ３２を含む列の露光に移行する場合には、ウエハステージＷＳＴを駆動してウエハＷをＸ方向（走査方向に直交する非走査方向）にステップ移動する。そして、点線で示す露光領域２６Ｂに対するウエハＷの走査方向を逆の−Ｙ方向に設定し、主制御系４０から変調制御部４８に逆の順序で照明光ＩＬの位相分布の情報を供給し、電源部４２に発光トリガパルスＴＰを供給することで、ショット領域ＳＡ３２からＳＡ３１にかけて連続的に露光を行うことができる。この露光に際して、ショット領域ＳＡ２１，ＳＡ２２等に互いに異なる空間像を露光することも可能である。なお、各ショット領域を複数回の走査で露光してもよい。その後、ウエハＷのフォトレジストの現像を行うことで、ウエハＷの各ショット領域にレジストパターンが形成される。
【００３６】
次に、本実施形態の空間光変調器２８のミラー要素３０からの反射光の強度及び反射率について定量的に説明する。ここでは、比較例として、図７に示すように、Ｘ軸及びＹ軸に平行な辺を持つ正方形の段付きのミラー要素７３を想定する。ミラー要素７３は、Ｘ軸に平行な回転軸ＲＣの回りに回転可能に支持されており、回転軸ＲＣに対して対称な＋Ｙ方向の第１反射部７４Ａと−Ｙ方向の第２反射部７４Ｂとを有し、反射部７４Ａ，７４Ｂ間に段差ｄ１（＝λ／４）の段差部７４Ｃが設けられている。従って、段差部７４Ｂは、偏光方向ＰＸに平行である。ミラー要素７３のＸ方向（Ｙ方向）の幅は、図３（Ａ）のミラー要素３０のＶ方向（Ｕ方向）の幅と等しい。
【００３７】
ここで、ミラー要素３０及び比較例のミラー要素７３の回転角αを図４（Ｃ）に示すように、第１反射部３１Ａ（７４Ａ）の先端のエッジ部における反射光の位相の変化量φに換算して表し、回転角φ（ｄｅｇ）の関数としてミラー要素３０及び７３からの反射光の電場振幅ＥＡをスカラー値として計算した結果が、図８（Ａ）の曲線Ｃ１０及びＣ４０である。なお、曲線Ｃ２０，Ｃ３０については後述する（以下、同様）。
【００３８】
また、比較例（通常）のミラー要素７３及び本実施形態の三角形型の第１反射部３１Ａを持つミラー要素３０からの反射光の電場振幅のスカラー計算式は、それぞれ次の式（２Ａ）及び（２Ｂ）で表すことができる。これらの式は反射部の電場振幅の面積平均値であり、非特許文献１の記述と同じ方法で求めた。
【００３９】
【００４０】
また、図８（Ａ）の曲線Ｃ４０及びＣ１０に対応する反射光の強度Ｉは、回転角φの関数として図８（Ｂ）の曲線Ｃ４及びＣ１となる。曲線Ｃ１の最大値０．７６は曲線Ｃ４の最大値０．５３のほぼ１．４３倍であるため、本実施形態のミラー要素３０を用いることによって、比較例のミラー要素７３を用いる場合に比べて反射光の強度がほぼ１．４３倍になることが分かる。
【００４１】
また、図３（Ｂ）におけるミラー要素３０の第１及び第２の状態における回転角±αは、反射光の位相に換算した回転角φが、図８（Ｂ）の反射光の強度Ｉが最大になるときの値（ほぼ−１２０°及び＋１２０°）になるように設定してもよい。これによって、反射光の強度が最も大きくなる。
また、本実施形態のミラー要素３０及び比較例のミラー要素７３に関して、入射光がランダム偏光、Ｘ方向への直線偏光（Ｘ偏光）、及びＹ方向への直線偏光（Ｙ偏光）である場合について、ミラー要素の回転角φ（ｄｅｇ）と反射率との関係を計算した結果が、それぞれ図９（Ａ）、（Ｂ）、及び（Ｃ）の曲線ＣＤ１及びＣＤ５である。ここで、図９におけるミラー要素３０の寸法は、図３Ａに示すＵ方向の幅を１４１４ｎｍ、Ｖ方向の幅を（１４１４−１４０）ｎｍ、段差部３１Ｃを含む幅が一定の部分のＵ方向及びＶ方向の幅を１４０ｎｍとした。また、図９におけるミラー要素７３の寸法は、図７に示すＸ方向、Ｙ方向どちらの幅も１０００ｎｍとしている。すなわち、ミラー要素３０とミラー要素７３はどちらもＸ方向、Ｙ方向のピッチが１０００ｎｍになるようになっている。なお、これらの計算にはＦＤＴＤ法（有限差分時間領域法）による電磁場解析ソフトウエアを用いている。さらに、図９（Ｄ）の曲線ＣＤ１及びＣＤ５は、ミラー要素３０及び７３に関して、スカラー計算式に基づいて計算した回転角φと反射率との関係を示す。なお、これらの計算に際しては、投影光学系ＰＬが物体側に非テレセントリックであるとして、ミラー要素３０，７３に対する照明光ＩＬの入射角をθｘ方向に６°であるとした。図９（Ａ）〜（Ｄ）において、回転角φが負の範囲では、ミラー要素３０，７３は第１の状態（反射光の位相が０）、回転角φが正の範囲では、ミラー要素３０，７３は第２の状態（反射光の位相がπ）となっている。図９（Ａ）〜（Ｄ）においては、回転角φがほぼ−１５０°〜＋１５０°の範囲内では、いずれも比較例（通常）の反射率（曲線ＣＤ５）に対して本実施形態のミラー要素３０の反射率（曲線ＣＤ１）が大きいため、本実施形態のミラー要素３０を使用することによって、入射光がどのような偏光状態であっても、反射率が向上することが分かる。図９のどの曲線でも、反射光の位相が０とπそれぞれで、強度の極大値を取っているが、その極大値がミラー要素で得られる最大の反射率である。図９（Ｂ）と（Ｃ）の曲線ＣＤ５で、最大の反射率を比べると、反射光の位相が０のときは、図９（Ｂ）のＸ偏光では０．４６であるのに対し、図９（Ｃ）のＹ偏光では０．６０であり、約１．３倍も異なっている。同様に反射光の位相がπのときは、図９（Ｂ）のＸ偏光では０．３６であるのに対し、図９（Ｃ）のＹ偏光では０．４８であり、こちらも約１．３倍も異なっている。このようにミラー要素７３では、偏光状態によって反射率が異なっていることが分かる。ところが、図９（Ｂ）と（Ｃ）の曲線ＣＤ１に着目すると、反射光の位相が０のときは、図９（Ｂ）のＸ偏光では０．６９であるのに対し、図９（Ｃ）のＹ偏光では０．７０でほぼ同等、さらに反射光の位相がπのときは、図９（Ｂ）のＸ偏光と図９（Ｃ）のＹ偏光ではどちらも０．５３である。このように、ミラー要素３０ではミラーの回転軸ＲＣがＸ軸及びＹ軸に対して４５°で交差するＶ方向に向くことで、偏光方向による差が生じにくくなっている。
【００４２】
次に、本実施形態においてウエハの表面に孤立的なパターン（レジストパターン）を形成する場合のシミュレーション結果の一例につき説明する。ここでは、ウエハＷの表面に現像後に形成すべきレジストパターンを、一例として図１０（Ｂ）及び（Ｄ）に示すように、ほぼＸ方向の幅４０ｎｍ及びＹ方向の長さが４８ｎｍでＸ方向の間隔が４０ｎｍで配置された１対の左右対称なほぼ正方形のターゲット７６Ａ，７６Ｂであるとする。図１０（Ｂ）等において、横軸及び縦軸はそれぞれ投影光学系ＰＬの像面におけるＸ軸（ｎｍ）及びＹ軸（ｎｍ）である。
【００４３】
図１０（Ａ）及び（Ｃ）は、ターゲット７６Ａ，７６Ｂにできるだけ近いレジストパターンを形成するために、それぞれ本実施形態のミラー要素３０のアレイ及び図７の比較例のミラー要素７３のアレイによって形成される照明光ＩＬの位相分布５０Ａ及び５０Ｂ（第１及び第２の状態のミラー要素の分布）の一例を示す透視図である。なお、説明の便宜上、投影光学系ＰＬは正立像を形成するものとする。さらに、ミラー要素３０，７３のうちで第１の状態（反射光の位相０）のミラー要素を白抜きのパターンで表し、第２の状態（反射光の位相π）のミラー要素を灰色のパターンで表す。
【００４４】
図１０（Ａ）及び図１０（Ｃ）において、ターゲット７６Ａ，７６Ｂと光学的に共役なパターン７５Ａ，７５Ｂが仮想的に点線で表されている。また、個々のミラー要素３０，７３の配列のＸ方向、Ｙ方向のピッチは、投影像の段階で２０ｎｍとなるように設定されている。位相分布５０Ａ（５０Ｂ）の周辺部は、第１の状態のミラー要素３０（７３）と第２の状態のミラー要素３０（７３）とを市松模様(Checkerboard Pattern)に配列したものである。
【００４５】
その位相分布５０Ａ，５０Ｂを用いて、照明瞳面ＩＰＰにおける照明光ＩＬの光量分布を高い解像度が得られるように最適化し、Ｙ方向に直線偏光した照明光ＩＬを用いるという照明条件のもとで、シミュレーションによって投影光学系ＰＬのベストフォーカス位置、及び±４０ｎｍデフォーカスした位置にある像面における空間像の強度分布を求めた。さらにそれらの空間像を所定の閾値（例えばＸ方向の幅の最大値が目標値になる値）でスライスして求めた理論的なレジストパターンが、図１０（Ｂ）の楕円状のパターン７７Ａ，７７Ｂ、及び図１０（Ｄ）の楕円状のパターンである。図１０（Ｂ）と図１０（Ｄ）との比較から、本実施形態のミラー要素３０のアレイを用いても、比較例のミラー要素７３のアレイを用いた場合とほぼ同じレジストパターンが得られるため、ミラー要素３０は実際のパターンを形成するために使用できることが分かる。
【００４６】
さらに、図１１（Ａ）は、図１０（Ｂ）及び図１０（Ｄ）に対応するレジストパターンを示し、図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）のＹ座標が−２０ｎｍの直線上（位置Ｘ）における像面の強度Ｉの分布を示す。図１１（Ｂ）の曲線ＣＡ１，ＣＡ４，ＣＡ５は、それぞれ本実施形態のミラー要素３０のアレイ、比較例のミラー要素７３のアレイ、及び高さが可変の平面ミラーのアレイを用いた場合の強度分布を示す。これらの強度分布は高さが可変の平面ミラーのアレイを用いた場合の強度分布の最大値が１になるように正規化したものである。ここで、各ミラー要素の単体の反射率は、ミラー要素３０で０．７６、ミラー要素７３で０．５３、高さが可変の平面ミラーで１．０とスカラー計算の値を用いている。図１１（Ｂ）からわかるとおり、曲線ＣＡ１の最大強度０．７１は曲線ＣＡ４の最大強度０．５３よりも高くなっている。ミラー要素３０単体の反射率０．７６に比べると、曲線ＣＡ１では最大強度が０．７１とわずかに低下しているものの、曲線ＣＡ４の最大強度と比べると、依然高い数値で、ミラー要素３０を用いた方が、ミラー要素７３を用いるより高い強度が得られることが分かる。なお、ミラー単体の反射率に比べてパターンの最大強度がわずかに低下している原因は、位相分布５０Ａのほうが５０Ｂと比べると強度が落ちてしまうことによる。すなわち、位相分布５０Ａでは、第１の状態と第２の状態のエッジ部が小刻みに入り組んでいることで光量損失があるためである。
【００４７】
次に、入射光がＸ偏光又はＹ偏光である場合、本実施形態のミラー要素３０からの反射光の強度Ｉは、ミラー要素３０の回転角φに対して、それぞれ図１２の曲線ＣＢ１及びＣＢ２で示すように、わずかに非対称になる。ここで、図１２で用いたミラー寸法は前述の図９の計算に用いた寸法とは異なる。即ち、第１の状態（φが負で反射光の位相が０）での最大の強度Ｉが、第２の状態（φが正で反射光の位相がπ）での最大の強度Ｉよりもわずかに大きくなっている。この非対称性を補正するためには、後述の図１４（Ｂ）の第２変形例のミラー要素７１で示すように、反射部３１Ａ，３１Ｂの間に高さの異なる連結部７２を設け、連結部７２の高さを反射光の位相の変化量がπになるように設定してもよい。なお、第１反射部３１Ａでの反射光の位相の変化量をπ／２としている。
【００４８】
このように連結部７２の反射光の位相の変化量をπに設定したとき、入射光がＸ偏光又はＹ偏光である場合、ミラー要素７１からの反射光の強度Ｉは、それぞれ図１２の曲線ＣＢ３及びＣＢ４で示すようになる。すなわち、位相πの領域では曲線ＣＢ３及びＣＢ４はそれぞれ曲線ＣＢ１及びＣＢ２よりも高い強度を示し、逆に位相０の領域では、曲線ＣＢ３及びＣＢ４はそれぞれ曲線ＣＢ１及びＣＢ２よりも低い強度を示している。したがって、さらに、連結部７２の面積を最適化することによって、位相０とπの反射光の強度を同程度にすることができる。
【００４９】
次に、本実施形態及び比較例の段付きのミラー要素３０，７３を用いる場合、入射光が偏光していると、図９（Ａ）〜（Ｃ）の曲線ＣＤ２，ＣＤ５から分かるように、第１の状態（φが負で反射光の位相が０）での最大の反射率が、第２の状態（φが正で反射光の位相がπ）での最大の反射率よりも大きくなっている。この場合、例えばＹ偏光した照明光を用いてミラー要素３０のアレイの位相分布を図１３（Ａ）の位相分布５０Ａに設定すると（位相０の反射率が０．６０、位相πの反射率が０．４８とする）、ベストフォーカス位置及び±４０ｎｍデフォーカスした位置で得られるレジストパターンは、図１３（Ｂ）に示すように右のパターンが小さくなる。
【００５０】
この場合、ミラー要素３０のアレイの位相分布を位相分布５０Ａを反転した図１３（Ｃ）の位相分布５１Ａに設定すると、ベストフォーカス位置及び±４０ｎｍデフォーカスした位置で得られるレジストパターンは、図１３（Ｄ）に示すように、図１３（Ｂ）とは逆に右のパターンが大きくなる。そこで、ミラー要素３０の第１の状態での反射率と、第２の状態での最大の反射率とが異なる場合には、図１３（Ａ）の位相分布５０Ａによる露光と、図１３（Ｃ）の反転した位相分布５１Ａによる露光との二重露光を行うようにしてもよい。この二重露光によって得られるレジストパターンは、図１３（Ｅ）に示すように左右のパターンの大きさが等しくなり、強度分布も左右対称となる。上述のように、位相０とπの連結部の面積の最適化で２つの位相の強度を揃えることも可能であるが、仮に２つの位相の強度が揃わなかったとしても、０とπを反転した位相分布で二重露光することで、反射率の異なる問題点も解消できる。
【００５１】
本実施形態の効果等は以下の通りである。
（１）本実施形態の露光装置ＥＸは、空間光変調器２８を備えている。また、空間光変調器２８は、それぞれ照明光ＩＬが照射される複数のミラー要素３０のアレイを有し、ミラー要素３０は、回転軸ＲＣの回りに回転可能に支持される。さらに、ミラー要素３０は、回転軸ＲＣから距離ａ１にあり回転軸ＲＣに平行な方向に幅ｂ１を持つ部分３１Ａａと、回転軸ＲＣから距離ａ１よりも離れた距離ａ２にあり回転軸ＲＣに平行な方向にその幅ｂ１よりも広い幅ｂ２を持つ部分３１Ａｂとを含む第１反射部３１Ａを有する。第１反射部３１Ａは、回転軸ＲＣ側に一つの頂点を向けて配置された三角形状である。
【００５２】
本実施形態によれば、ミラー要素３０の第１反射部３１Ａは、回転軸ＲＣからの距離が離れるほど幅（面積）が広くなる部分を含むため、ミラー要素３０の回転角φ（回転角α）を制御して反射光の位相を制御するときに、反射光の強度（反射率）が大きくなる。また、ミラー要素３０のアレイからの反射光によって形成される空間像の強度も大きくなる。
【００５３】
（２）また、ミラー要素３０は、回転軸ＲＣに関して第１反射部３１Ａと対称な形状の第２反射部３１Ｂを有し、反射部３１Ａ，３１Ｂ間には反射光の位相の変化量が１８０°（π）となる段差ｄ１を持つ段差部３１Ｃがある。従って、ミラー要素３０を回転軸ＲＣの回りに時計回り及び反時計回りに回転した状態で、ミラー要素３０からの反射光の位相の変化量が１８０°異なるため、ミラー要素３０のアレイを用いて、ミラー要素３０を単位として反射光の任意の位相分布を生成できる。
【００５４】
なお、例えば空間光変調器２８の電源オフの状態で、ミラー要素３０の反射面がベース部材３２に平行であるときには、ミラー要素３０は、その電源オフの状態を第１の状態（反射光の位相が０）として、ミラー要素３０を回転軸ＲＣの回りに時計回り又は反時計回りに所定角度回転した状態を第２の状態（反射光の位相がπ）として使用することも可能である。
【００５５】
（３）また、ミラー要素３０の段差部３１ＣとＸ軸及びＹ軸との交差角は４５°である。従って、ウエハＷ上に通常のパターンを形成する場合のように、照明光ＩＬの偏光方向をＸ方向又はＹ方向に設定したときに、反射率の相違がなくなるため、ウエハＷ上に種々のパターンを忠実に形成できる。なお、その交差角は０°より大きく９０°より小さい角度であってもよく、これによって偏光方向による反射率の相違が小さくなる。
【００５６】
ただし、本実施形態では、ミラー要素３０は、段差部３１ＣがＸ方向又はＹ方向に平行になるように配置してもよい。この配置でも、ミラー要素３０の面積は回転軸ＲＣから離れるほど大きくなるため、反射光の強度（反射率）が大きくなる。
（４）また、空間光変調器２８のミラー要素３０は２次元のアレイであるため、一度の露光で大面積のパターンをウエハＷに露光できる。なお、空間光変調器２８において、ミラー要素３０を例えばＸ方向（ウエハＷの非走査方向に対応する方向）に一次元のアレイ状に配列してもよい。
【００５７】
（５）また、露光装置ＥＸは、照明光ＩＬ（露光光）でウエハＷ（基板）を露光する露光装置において、空間光変調器２８と、空間光変調器２８の複数のミラー要素３０のアレイに照明光ＩＬを照射する照明光学系ＩＬＳと、複数のミラー要素３０からの反射光をウエハＷ上に導いてウエハＷ上にパターンを投影する投影光学系ＰＬと、ウエハＷに露光されるパターンを制御するために、空間光変調器２８の複数のミラー要素３０を個別にその第１の状態又は第２の状態に制御する変調制御部４８（制御装置）と、を備えている。
【００５８】
露光装置ＥＸによれば、ミラー要素３０での照明光ＩＬの反射光の強度が大きいため、照明光ＩＬの利用効率が高くなり、空間像の強度が大きくなるため、ウエハＷの表面に高いスループットで高精度に目標とするパターンを形成できる。
なお、空間光変調器２８の各ミラー要素３０は、その第１の状態及びその第２の状態以外の第３の状態等を含む複数の状態に設定可能としてもよい。
【００５９】
（６）また、ミラー要素３０は、Ｘ方向を長手方向とする長方形の領域に設けられ、ウエハＷを投影光学系ＰＬの像面でＸ方向と直交するＹ方向に対応する走査方向に移動するウエハステージＷＳＴ（基板ステージ）を備え、変調制御部４８は、ウエハステージＷＳＴによるウエハＷの移動に応じて、複数のミラー要素３０によって形成されるパターン（位相分布）をＹ方向に移動する。これによって、ウエハＷの全面を効率的に露光できる。
【００６０】
なお、上記の実施形態では以下のような変形が可能である。
まず、上記の実施形態のミラー要素３０は回転軸ＲＣに関して対称である。これに対して、図１４（Ａ）の第１変形例のミラーユニット７０で示すように、図３（Ａ）の支持駆動部３４と同じ構成の第１及び第２の支持駆動部３４Ａ，３４Ｂでそれぞれ対称な三角形状の第１反射部３１Ａ及び第２反射部３１Ｂを支持してもよい。この変形例では、反射部３１Ａ，３１Ｂの底面にそれぞれ電極３７Ａ，３７Ｂが設けられ、これに対向するようにベース部材３２上に電極３７Ｃ，３７Ｄが設けられる。そして、一例として、反射部３１Ａ，３１Ｂがベース部材３２に平行であるときに、照明光ＩＬが平均的に傾斜して反射部３１Ａ，３１Ｂに入射するようにして（この状態を第１の状態とする）、第１反射部３１Ａを支持駆動部３４Ａによって時計回りに回転するときに、第２反射部３１Ｂを支持駆動部３４Ｂによって反時計回りに回転することによって、反射光の位相がπの第２の状態を設定できる。ミラーユニット７０も、Ｘ方向、Ｙ方向に所定ピッチでほぼ隙間なく配置される。このミラーユニット７０も、回転軸ＲＣからの距離が離れるほど面積が広くなる反射部を含むため、反射光の強度が高くなる。
【００６１】
なお、ミラーユニット７０を用いる場合、回転軸ＲＣの方向はＸ方向、Ｙ方向に４５°で交差する方向でもよいが、回転軸ＲＣの方向をＸ方向又はＹ方向に平行に設定してもよい。
次に、図１４（Ｂ）の第２変形例のミラー要素７１で示すように、反射部３１Ａ，３１Ｂ間に反射部３１Ａ，３１Ｂとは高さが異なる連結部７２を設けてもよい。図１４（Ｂ）の例では、連結部７２の表面は、第２反射部３１Ｂの表面に比べて段差ｄ２だけ高く、第１反射部３１Ａの表面に比べても高く設定されている。この場合でも、反射部３１Ａ，３１Ｂ間の段差は、図３（Ａ）の段差ｄ１（反射光の位相差がπ）と等しく設定されている。段差ｄ２は、位相差に換算して例えば３π／２である。その他の構成は図３（Ａ）と同様であり、このミラー要素７１を用いても反射光の強度が高くなる。この際に、ミラー要素７１を第１の状態及び第２の状態に設定した場合の反射率の相違を補正するために、連結部７２の面積を調整してもよい。
【００６２】
なお、連結部７２の表面の高さを、第１表面部３１Ａの表面と、第２表面部３１Ｂの表面との中央の高さに設定してもよい。このように、連結部７２の高さが反射部３１Ａ，３１Ｂの高さの中央であるときには、反射部３１Ａ，３１Ｂでの反射光の位相の変化量を±π／２とすると、連結部７２での反射光の位相の変化量は０となる。また、連結部７２の面積を調整することによって、ミラー要素７１を第１の状態及び第２の状態に設定した場合の反射率の相違を補正できることがある。
【００６３】
また、連結部７２の反射率を反射部３１Ａ，３１Ｂの反射率よりも低くしてもよい。
次に、図１５（Ａ）は、第３変形例の空間光変調器２８Ａの反射面の一部を示す拡大底面図、図１５（Ｂ）は図１５（Ａ）中の一つのミラー要素３０Ａを示す拡大図である。また、図１６（Ａ）は、図１５（Ａ）中の３つのミラー要素３０Ａを示し、図１６（Ｂ）は図１６（Ａ）のＵ方向に平行なＢＢ線に沿って視た一つのミラー要素３０Ａを示す。なお、図１５（Ａ）〜図１６（Ｂ）において、図２（Ａ）〜図３（Ｃ）に対応する部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００６４】
図１５（Ｂ）において、ミラー要素３０Ａは、Ｘ軸及びＹ軸に対して４５°で交差するＶ方向に平行な回転軸ＲＣの回りに回転可能である。また、ミラー要素３０Ａは、回転軸ＲＣに平行な線状の平板状の第１部分３１Ｄａと、回転軸ＲＣに垂直な線状の平板状の第２部分３１Ｄｂとを連結したＴ字型の第１反射部３１Ｄと、回転軸ＲＣに関して第１反射部３１Ｄと対称なＴ字型の平板状の第２反射部３１Ｅとを有し、第１反射部３１Ｄと第２反射部３１Ｅとの間には、回転軸ＲＣを含む平面内にある段差部３１Ｆが形成されている。
【００６５】
Ｖ方向に平行な段差部３１Ｆの段差は図２（Ｂ）の段差部３１Ｃと同じｄ１（反射光の位相差でπ）である（図１６（Ｂ）参照）。また、第１部分３１ＤａのＶ方向の長さをｄとして、所定のパターンＲ（０＜Ｒ＜１）を用いて、第２部分３１ＤｂのＶ方向の幅をＲ・ｄとする。第１部分３１ＤａのＵ方向の幅は、第２部分３１ＤｂのＵ方向の長さとほぼ同じである。また、ミラー要素３０ＡのＶ方向の幅とＵ方向の長さとはほぼ同じである。ミラー要素３０ＡのＶ方向の幅及びＵ方向の長さは、例えば１〜１０μｍ程度である。
【００６６】
図１５（Ａ）に示すように、多数のミラー要素３０Ａは、全体としてほぼ隙間がないように、Ｘ方向及びＹ方向に近接して配列されている。従って、個々のミラー要素３０Ａの反射部３１Ｄ，３１ＥがＴ字型であっても、照明光ＩＬの利用効率は高くなっている。
また、図１６（Ａ）において、各ミラー要素３０Ａは、それぞれ支持駆動部３４によってベース部材３２の表面に支持されている。ミラー要素３０Ａの反射部３１Ｄ，３１Ｅの底面にそれぞれ電極３７Ａ，３７Ｂが形成され、電極３７Ａ，３７Ｂに対向するようにベース部材３２の表面にそれぞれ電極３７Ｃ，３７Ｄが形成されている。この変形例のミラー要素３０Ａも、図１６（Ｂ）において、回転軸ＲＣの回りに時計回りに所定角度だけ回転した点線で示す第１の状態（３０Ａ（０））、又は回転軸ＲＣの回りに反時計回りに所定角度だけ回転した実線で示す第２の状態（３０Ａ（π））のいずれかに設定される。段差付きのミラー要素３０Ａも、時計回り又は反時計回りに回転して第１の状態又は第２の状態に設定することによって、実質的に入射する光の位相を０又はπだけ変化させて反射することができる。
【００６７】
さらに、本変形例のミラー要素３０Ａを構成する第１反射部３１Ｄは、図１６（Ａ）に示すように、回転軸ＲＣからＸＹ面上での平均距離がａ３でＶ方向の幅Ｒ・ｄの第２部分３１Ｄｂと、回転軸ＲＣからの平均距離ａ４がａ３より大きいとともに、幅Ｒ・ｄより広い幅ｄを持つ第１部分３１Ｄａとを有する。従って、ミラー要素３０Ａを構成する反射部３１Ｄ，３１Ｅは、ほぼそれぞれ回転軸ＲＣから離れるほど面積が広くなっている。このような形状のミラー要素３０Ａを用いることによって、図３（Ａ）のミラー要素３０を用いる場合と同様に、例えば回転軸ＲＣに平行な辺を持つほぼ正方形の段付きのミラー要素を用いる場合に比べて、反射光の強度を大きくすることが可能である。
【００６８】
また、ミラー要素３０Ａは、段差部３１Ｆが方向Ｖに平行であるため、Ｘ偏光又はＹ偏光の照明光ＩＬを用いる場合に反射率の相違を低減できる。
次に、本変形例の空間光変調器２８Ａのミラー要素３０Ａからの反射光の強度及び反射率について定量的に説明する。ミラー要素３０Ａからの反射光の電場振幅のスカラー計算式は、次の式（２Ｃ）で表すことができる。
【００６９】
図１７（Ａ）は、ミラー要素３０Ａの第２部分３１Ｄｂの幅Ｒ・ｄを規定するパラメータＲの値を０．１〜０．５まで変化させて、ミラー要素３０Ａの回転角φ（反射部３１Ｄ，３１Ｅのエッジ部での反射光の位相の変化量に換算した値）とミラー要素３０からの反射光の強度Ｉとの関係をシミュレーションで求めた結果を示す。また、図１７（Ｂ）は、図１７（Ａ）のパラメータＲの値と反射光の強度Ｉの最大値Ｉｍａｘとの関係を示す。図１７（Ｂ）からパラメータＲの値が小さいほど、すなわち、ミラー要素３０Ａの回転軸ＲＣから離れた部分の面積の割合が大きいほど、反射光の強度が大きくなることが分かる。
【００７０】
図８（Ａ）の曲線Ｃ２０はパラメータＲが０．１のときの電場振幅ＥＡである。
また、図８（Ａ）の曲線Ｃ２０に対応する反射光の強度Ｉは、回転角φの関数として図８（Ｂ）の曲線Ｃ２となる。曲線Ｃ２の最大値０．８２は曲線Ｃ１の最大値０．７６よりも大きいため、ミラー要素３０Ａを用いることによって、上記の実施形態のミラー要素３０を用いる場合に比べてさらに反射光の強度を大きくできることが分かる。
【００７１】
また、一例として、段差付きのＴ字型のミラー要素３０ＡのＵ方向の幅を１４１４ｎｍ、Ｖ方向の幅を（１４１４−１４０）ｎｍ、ミラー要素３０Ａの第２部分３１ＤｂのＶ方向の幅を１４０ｎｍ（即ち、パラメータＲ＝０．１）として、入射光がランダム偏光、Ｘ偏光、及びＹ偏光である場合について、上記の実施形態と同様に、ミラー要素の回転角φ（ｄｅｇ）と反射率との関係を計算した結果が、それぞれ図９（Ａ）、（Ｂ）、及び（Ｃ）の曲線ＣＤ２である。さらに、図９（Ｄ）の曲線ＣＤ２は、ミラー要素３０Ａに関して、スカラー計算式に基づいて計算した回転角φと反射率との関係を示す。図９（Ａ）〜（Ｄ）においては、回転角φのほぼ全範囲で、上記の実施形態のミラー要素３０の反射率（曲線ＣＤ１）に対して本変形例のミラー要素３０Ａの反射率（曲線ＣＤ２）が大きいため、ミラー要素３０Ａを使用することによって、入射光がどのような偏光状態であっても、反射率がさらに向上することが分かる。また、ミラー要素３０と同様に、ミラーの回転軸ＲＣがＸ軸及びＹ軸に対して４５°で交差するＶ方向に向くことで、Ｘ偏光とＹ偏光の差が生じにくくなっていることもわかる。
【００７２】
次に、本実施形態においてウエハの表面に孤立的なパターン（レジストパターン）を形成する場合のシミュレーション結果の一例につき説明する。ここでは、ウエハＷの表面に現像後に形成すべきレジストパターンを、一例として図１８（Ｂ）に示すように、１対の左右対称なほぼ正方形のターゲット７６Ａ，７６Ｂであるとする。図１８（Ａ）は、ターゲット７６Ａ，７６Ｂにできるだけ近いレジストパターンを形成するために、それぞれミラー要素３０Ａのアレイによって形成される照明光ＩＬの位相分布５０Ｃ（第１及び第２の状態のミラー要素の分布）の一例を示す透視図である。
【００７３】
上記の実施形態と同じ条件で、その位相分布５０Ｃを用いて、シミュレーションによって投影光学系ＰＬのベストフォーカス位置、及び±４０ｎｍデフォーカスした位置にある像面における空間像の強度分布を求めた。さらにその空間像を所定の閾値でスライスして求めた理論的なレジストパターンが、図１８（Ｂ）の楕円状のパターン７７Ｃ，７７Ｄである。図１８（Ｂ）と図１０（Ｄ）との比較から、ミラー要素３０Ａのアレイを用いても、比較例のミラー要素７３のアレイを用いた場合とほぼ同じレジストパターンが得られるため、ミラー要素３０Ａは実際のパターンを形成するために使用できることが分かる。また、図１８（Ｂ）のＹ座標が−２０ｎｍの直線上の強度分布が図１１（Ｂ）の曲線ＣＡ２である。曲線ＣＡ２の最大強度０．７５は曲線ＣＡ４の最大強度０．５３よりも高く、さらに曲線ＣＡ１の最大強度０．７１よりも高くなっている。このことから、ミラー要素３０ＡでパラメータＲを０．１とした場合、反射強度がさらに上がっていることが分かる。
【００７４】
なお、本変形例においても、ミラー要素３０Ａを第１の状態又は第２の状態に設定したときの反射率の相違の影響を補正するために、位相分布５０Ｃの露光と位相分布５０Ｃを反転した位相分布の露光とを二重に行うようにしてもよい。
また、ミラー要素３０Ａの段差部３１Ｆを中心とする領域に、高さが反射部３１Ｄ，３１Ｅと異なる連結部を設けてもよい。
さらに、ミラー要素３０Ａの第２部分３１Ｄｂの反射率を第１部分３１Ｄａの反射率よりも小さくしてもよい。
さらに、ミラー要素３０Ａの段差部３１ＦをＸ軸又はＹ軸に平行に配置することも可能である。
【００７５】
［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態につき図１９（Ａ）〜図２０（Ｂ）を参照して説明する。図１９（Ａ）は、第２の実施形態の空間光変調器２８Ｂの反射面の一部を示す拡大底面図、図１９（Ｂ）は図１９（Ａ）中の一つのミラー要素３０Ｂを示す拡大図である。また、図２０（Ａ）は、図１９（Ａ）中の一つのミラー要素３０Ｂを示し、図２０（Ｂ）は図２０（Ａ）のミラー要素３０ＢをＵ方向に平行なＢＢ線に沿って視た図である。なお、図１９（Ａ）〜図２０（Ｂ）において、図２（Ａ）〜図３（Ｃ）に対応する部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００７６】
図１９（Ｂ）において、ミラー要素３０Ｂは、Ｘ軸及びＹ軸に対して４５°で交差するＶ方向に平行な回転軸ＲＣの回りに回転可能である。また、ミラー要素３０Ｂは、全体としてＸ方向及びＹ方向に平行な辺で囲まれた正方形であり、回転軸ＲＣと平行な段差部３１Ｉによって、対称な三角形状の第１反射部３１Ｇ及び第２反射部３１Ｈに分かれている。
【００７７】
Ｖ方向に平行な段差部３１Ｉの段差は図２（Ｂ）の段差部３１Ｃと同じｄ１（反射光の位相差でπ）である（図２０（Ａ）参照）。また、ミラー要素３０ＢのＸ方向の幅とＹ方向の幅とはほぼ同じである。ミラー要素３０ＢのＸ方向及びＹ方向の幅は、例えば１〜１０μｍ程度である。
図１９（Ａ）に示すように、多数のミラー要素３０Ｂは、全体としてほぼ隙間がないように、Ｘ方向及びＹ方向に近接して配列されている。従って、照明光ＩＬの利用効率は高くなっている。
【００７８】
また、図２０（Ａ）において、ミラー要素３０Ｂは、支持駆動部３４によってベース部材３２の表面に支持されている。ミラー要素３０Ｂの反射部３１Ｇ，３１Ｈの底面にそれぞれ電極３７Ａ，３７Ｂが形成され（図２１（Ｂ）参照）、電極３７Ａ，３７Ｂに対向するようにベース部材３２の表面にそれぞれ電極３７Ｃ，３７Ｄが形成されている。この実施形態のミラー要素３０Ｂも、図２０（Ｂ）において、回転軸ＲＣの回りに時計回りに所定角度だけ回転した点線で示す第１の状態（３０Ｂ（０））、又は回転軸ＲＣの回りに反時計回りに所定角度だけ回転した実線で示す第２の状態（３０Ｂ（π））のいずれかに設定される。斜め段差付きのミラー要素３０Ｂも、時計回り又は反時計回りに回転して第１の状態又は第２の状態に設定することによって、実質的に入射する光の位相を０又はπだけ変化させて反射することができる。
【００７９】
さらに、本実施形態のミラー要素３０Ｂは、段差部３１Ｉが方向Ｖに平行であるため、Ｘ偏光又はＹ偏光の照明光ＩＬを用いる場合に反射率の相違を低減できる。
次に、本実施形態の空間光変調器２８Ｂのミラー要素３０Ｂからの反射光の強度及び反射率について定量的に説明する。回転角φ（ｄｅｇ）の関数としてミラー要素３０Ｂからの反射光の電場振幅ＥＡをスカラー値として計算した結果が、図８（Ａ）の曲線Ｃ３０である。ミラー要素３０Ｂからの反射光の電場振幅のスカラー計算式は、次の式（２Ｄ）で表すことができる。
【００８０】
また、図８（Ａ）の曲線Ｃ３０に対応する反射光の強度Ｉは、回転角φの関数として図８（Ｂ）の曲線Ｃ３となる。しかし、図８（Ｂ）の曲線Ｃ３の最大値は０．４１となり、ミラー要素７３に対応する曲線Ｃ４の最大値０．５３よりも低く反射率を高める効果は期待できない。前述のとおり、ミラーの回転軸ＲＣから離れたところにある反射面積が広いほど反射率は高くなるが、ミラー要素３０Ｂではむしろミラーの回転軸ＲＣから離れるほど反射面積が狭くなっている。そのため、ミラー要素３０Ｂでは反射率が落ちている。ただし、上述のように、本実施形態の空間光変調器２８Ｂは、ミラー要素３０Ｂの段差部３１Ｉが照明光ＩＬの偏光方向ＰＸ又はＰＹ（Ｘ方向又はＹ方向）に対して４５°で交差する交差角となるように配置されるため、照明光ＩＬの偏光方向による反射率の相違が小さくなる利点はある。
【００８１】
なお、その交差角は０°より大きく９０°より小さくともよい。この場合でも、照明光ＩＬの偏光方向による反射率の相違が小さくなる。
なお、ミラー要素３０Ｂの形状は全体として正方形以外の任意の形状が可能である。
次に、上記の各実施形態では、次のような変形が可能である。まず、上記の実施形態では、ウエハＷを連続的に移動してウエハＷを走査露光している。その他に、図６（Ｂ）に示すように、ウエハＷの各ショット領域（例えばＳＡ２１）をＹ方向に複数の部分領域ＳＢ１〜ＳＢ５等に分割し、投影光学系ＰＬの露光領域２６Ｂに部分領域ＳＢ１等が達したときに、照明光ＩＬを所定パルス数だけ発光させて、空間光変調器２８〜２８Ｂのミラー要素３０〜３０Ｂのアレイからの反射光で部分領域ＳＢ１等を露光してもよい。この後、ウエハＷをＹ方向にステップ移動させて、次の部分領域ＳＢ２等が露光領域２６Ｂに達してから、同様に部分領域ＳＢ２等に露光が行われる。この方式は実質的にステップ・アンド・リピート方式であるが、部分領域ＳＢ１〜ＳＢ５等には互いに異なるパターンが露光される。
【００８２】
また、上記の各実施形態では、物体側及び像面側にテレセントリックの投影光学系ＰＬを用いている。それ以外に、図２１の他の例の露光装置ＥＸＡで示すように、物体側に非テレセントリックの投影光学系ＰＬＡを用いることも可能である。図２１において、露光装置ＥＸＡの照明光学系ＩＬＳＡは、図１の光源２から第１リレーレンズ１８Ａまでの光学部材を含む本体部ＩＬＳＢと、本体部ＩＬＳＢからの照明光ＩＬが順次照射される視野絞り２０、ミラー８Ｃ、第２リレーレンズ１８Ｂ、コンデンサ光学系２２、及びミラー８Ｄを備えている。照明光学系ＩＬＳＡは、投影光学系ＰＬＡの物体面に配置された空間光変調器２８のミラー要素３０のアレイを、θｘ方向に入射角βで照明光ＩＬを照射する。投影光学系ＰＬＡは、ミラー要素３０のアレイから斜めに反射される照明光ＩＬによりウエハＷの表面に所定の空間像を形成する。入射角βは例えば数ｄｅｇ（°）から数１０ｄｅｇである。
【００８３】
なお、この場合には、ミラー要素３０のアレイに入射する照明光ＩＬが傾斜しているため、ミラー要素３０の段差部３１Ｃの段差は、入射角βを考慮して、反射部３１Ａ，３１Ｂの回転軸ＲＣの近傍での反射光の位相差がπになるように設定される。この他の構成及び動作は、上記の実施形態と同様である。
また、図１の波面分割型のインテグレータであるマイクロレンズアレイ１６に代えて、内面反射型のオプティカル・インテグレータとしてのロッド型インテグレータを用いることもできる。この場合、図１において、リレー光学系１４よりも空間光変調器１１側に集光光学系を追加して空間光変調器１１の反射面の共役面を形成し、この共役面近傍に入射端が位置決めされるようにロッド型インテグレータを配置する。
【００８４】
また、このロッド型インテグレータの射出端面又は射出端面近傍に配置される照明視野絞りの像を空間光変調器２８の反射面上に形成するためのリレー光学系を配置する。この構成の場合、二次光源はリレー光学系１４及び集光光学系の瞳面に形成される（二次光源の虚像はロッド型インテグレータの入射端近傍に形成される）。
また、電子デバイス（又はマイクロデバイス）を製造する場合、電子デバイスは、図２２に示すように、電子デバイスの機能・性能設計を行うステップ２２１、この設計ステップに基づいたマスクのパターンデータを実施形態の露光装置ＥＸ，ＥＸＡの主制御系に記憶するステップ２２２、デバイスの基材である基板（ウエハ）を製造してレジストを塗布するステップ２２３、前述した露光装置ＥＸ，ＥＸＡ（又は露光方法）により空間光変調器２８，２８Ａ，２８Ｂで生成される位相分布の空間像を基板（感応基板）に露光する工程、露光した基板を現像する工程、現像した基板の加熱（キュア）及びエッチング工程などを含む基板処理ステップ２２４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程などの加工プロセスを含む）２２５、並びに検査ステップ２２６等を経て製造される。
【００８５】
このデバイスの製造方法は、上記の実施形態の露光装置を用いてウエハＷを露光する工程と、露光されたウエハＷを処理する工程（ステップ２２４）とを含んでいる。従って、電子デバイスを高精度に製造できる。
また、本発明は、半導体デバイスの製造プロセスへの適用に限定されることなく、例えば、液晶表示素子、プラズマディスプレイ等の製造プロセスや、撮像素子（ＣＭＯＳ型、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（電子デバイス）の製造プロセスにも広く適用できる。
【００８６】
なお、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。
【符号の説明】
【００８７】
ＥＸ，ＥＸＡ…露光装置、ＩＬＳ，ＩＬＳＡ…照明光学系、ＰＬ，ＰＬＡ…投影光学系、Ｗ…ウエハ、２８，２８Ａ，２８Ｂ…空間光変調器、３０，３０Ａ，３０Ｂ…ミラー要素、３２…ベース部材、３４…支持駆動部、４８…変調制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ光が照射される複数の反射要素のアレイを有する空間光変調器であって、
前記反射要素は、回転軸の回りに回転可能に支持され、
前記反射要素は、前記回転軸から第１の距離にあり前記回転軸に平行な方向に第１の幅を持つ第１部分と、前記回転軸から前記第１の距離よりも離れた第２の距離にあり前記回転軸に平行な方向に前記第１の幅よりも広い第２の幅を持つ第２部分とを含む第１反射部を有することを特徴とする空間光変調器。
【請求項２】
前記反射要素は、前記回転軸又は前記回転軸と平行な軸に関して前記第１反射部と対称な形状で、前記第１反射部と一体的に前記回転軸の回りに回転可能に支持されている第２反射部を有し、
前記第１反射部と前記第２反射部とは所定の段差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器。
【請求項３】
前記所定の段差は、前記第１反射部の前記回転軸に最も近い部分で反射される光の位相の変化量と、前記第２反射部の前記回転軸に最も近い部分で反射される光の位相の変化量とが、１８０°の位相差を持つように設定されることを特徴とする請求項２に記載の空間光変調器。
【請求項４】
前記反射要素の前記第１反射部は、前記回転軸に近い部分に一つの頂点を有し、前記回転軸から離れた部分に前記回転軸に平行な一つの辺を持つ三角形の形状を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の空間光変調器。
【請求項５】
前記反射要素の前記第１反射部は、前記回転軸に近い部分が前記回転軸に垂直な線状で、前記回転軸から離れた部分が前記回転軸に平行な線状のＴ字型の形状を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の空間光変調器。
【請求項６】
前記反射要素の前記第１反射部は、前記回転軸に近い部分の反射率が前記回転軸から離れた部分の反射率よりも小さいことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の空間光変調器。
【請求項７】
前記反射要素は、前記第１反射部と前記第２反射部とを連結する第３反射部を有し、
前記第３反射部は、前記第１反射部と前記第２反射部の中央の段差を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の空間光変調器。
【請求項８】
前記反射要素の前記第１反射部は、前記回転軸の回りに時計回りに第１の角度回転した第１の状態と、前記回転軸の回りに反時計回りに前記第１の角度と同じ角度回転した第２の状態とに交互に設定されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の空間光変調器。
【請求項９】
前記複数の反射要素は、前記回転軸に対して０°より大きく９０°より小さい交差角で交差する方向に偏光した照明光が照射される位置に設置されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の空間光変調器。
【請求項１０】
前記交差角は４５°であることを特徴とする請求項９に記載の空間光変調器。
【請求項１１】
それぞれ光が照射される複数の反射要素のアレイを有する空間光変調器であって、
前記複数の反射要素は、それぞれ回転軸の回りに回転可能に支持され、
前記複数の反射要素は、前記回転軸に対して０°より大きく９０°より小さい交差角で交差する方向に偏光した照明光が照射される位置に設置されることを特徴とする空間光変調器。
【請求項１２】
前記交差角は４５°であることを特徴とする請求項１１に記載の空間光変調器。
【請求項１３】
前記反射要素は、前記回転軸に関して対称な第１反射部と第２反射部とを有し、
前記第１反射部と前記第２反射部とは所定の段差を有することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の空間光変調器。
【請求項１４】
前記所定の段差は、前記第１反射部の前記回転軸に最も近い部分で反射される光の位相の変化量と、前記第２反射部の前記回転軸に最も近い部分で反射される光の位相の変化量とが、１８０°の位相差を持つように設定されることを特徴とする請求項１３に記載の空間光変調器。
【請求項１５】
前記反射要素の前記第１反射部は、前記回転軸の回りに時計回りに第１の角度回転した第１の状態と、前記回転軸の回りに反時計回りに前記第１の角度と同じ角度回転した第２の状態とに交互に設定されることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の空間光変調器。
【請求項１６】
露光光で投影光学系を介して基板を露光する露光装置において、
前記投影光学系の物体面側に配置される請求項１〜１５のいずれか一項に記載の空間光変調器と、
前記露光光で前記空間光変調器の前記複数の反射要素を照明する照明系と、を備え、
前記空間光変調器の前記複数の反射要素からの前記露光光によって前記投影光学系を介して前記基板を露光することを特徴とする露光装置。
【請求項１７】
前記照明系は、前記空間光変調器の前記複数の反射要素の反射面における前記露光光の偏光方向を制御する偏光部材を有することを特徴とする請求項１６に記載の露光装置。
【請求項１８】
前記基板に露光すべきパターンに応じて、前記空間光変調器の前記複数の反射要素を、互いに独立にそれぞれ前記回転軸の回りに時計回りに第１の角度回転した第１の状態と、前記回転軸の回りに反時計回りに前記第１の角度と同じ角度回転した第２の状態とに交互する制御装置と、
前記基板を前記投影光学系に対して移動するステージと、を備えることを特徴とする請求項１６又は１７に記載の露光装置。
【請求項１９】
請求項１６〜１８のいずれか一項に記載の露光装置を用いて基板に感光層のパターンを形成することと、
前記パターンが形成された前記基板を処理することと、
を含むデバイス製造方法。
【請求項１】
それぞれ光が照射される複数の反射要素のアレイを有する空間光変調器であって、
前記反射要素は、回転軸の回りに回転可能に支持され、
前記反射要素は、前記回転軸から第１の距離にあり前記回転軸に平行な方向に第１の幅を持つ第１部分と、前記回転軸から前記第１の距離よりも離れた第２の距離にあり前記回転軸に平行な方向に前記第１の幅よりも広い第２の幅を持つ第２部分とを含む第１反射部を有することを特徴とする空間光変調器。
【請求項２】
前記反射要素は、前記回転軸又は前記回転軸と平行な軸に関して前記第１反射部と対称な形状で、前記第１反射部と一体的に前記回転軸の回りに回転可能に支持されている第２反射部を有し、
前記第１反射部と前記第２反射部とは所定の段差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器。
【請求項３】
前記所定の段差は、前記第１反射部の前記回転軸に最も近い部分で反射される光の位相の変化量と、前記第２反射部の前記回転軸に最も近い部分で反射される光の位相の変化量とが、１８０°の位相差を持つように設定されることを特徴とする請求項２に記載の空間光変調器。
【請求項４】
前記反射要素の前記第１反射部は、前記回転軸に近い部分に一つの頂点を有し、前記回転軸から離れた部分に前記回転軸に平行な一つの辺を持つ三角形の形状を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の空間光変調器。
【請求項５】
前記反射要素の前記第１反射部は、前記回転軸に近い部分が前記回転軸に垂直な線状で、前記回転軸から離れた部分が前記回転軸に平行な線状のＴ字型の形状を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の空間光変調器。
【請求項６】
前記反射要素の前記第１反射部は、前記回転軸に近い部分の反射率が前記回転軸から離れた部分の反射率よりも小さいことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の空間光変調器。
【請求項７】
前記反射要素は、前記第１反射部と前記第２反射部とを連結する第３反射部を有し、
前記第３反射部は、前記第１反射部と前記第２反射部の中央の段差を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の空間光変調器。
【請求項８】
前記反射要素の前記第１反射部は、前記回転軸の回りに時計回りに第１の角度回転した第１の状態と、前記回転軸の回りに反時計回りに前記第１の角度と同じ角度回転した第２の状態とに交互に設定されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の空間光変調器。
【請求項９】
前記複数の反射要素は、前記回転軸に対して０°より大きく９０°より小さい交差角で交差する方向に偏光した照明光が照射される位置に設置されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の空間光変調器。
【請求項１０】
前記交差角は４５°であることを特徴とする請求項９に記載の空間光変調器。
【請求項１１】
それぞれ光が照射される複数の反射要素のアレイを有する空間光変調器であって、
前記複数の反射要素は、それぞれ回転軸の回りに回転可能に支持され、
前記複数の反射要素は、前記回転軸に対して０°より大きく９０°より小さい交差角で交差する方向に偏光した照明光が照射される位置に設置されることを特徴とする空間光変調器。
【請求項１２】
前記交差角は４５°であることを特徴とする請求項１１に記載の空間光変調器。
【請求項１３】
前記反射要素は、前記回転軸に関して対称な第１反射部と第２反射部とを有し、
前記第１反射部と前記第２反射部とは所定の段差を有することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の空間光変調器。
【請求項１４】
前記所定の段差は、前記第１反射部の前記回転軸に最も近い部分で反射される光の位相の変化量と、前記第２反射部の前記回転軸に最も近い部分で反射される光の位相の変化量とが、１８０°の位相差を持つように設定されることを特徴とする請求項１３に記載の空間光変調器。
【請求項１５】
前記反射要素の前記第１反射部は、前記回転軸の回りに時計回りに第１の角度回転した第１の状態と、前記回転軸の回りに反時計回りに前記第１の角度と同じ角度回転した第２の状態とに交互に設定されることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の空間光変調器。
【請求項１６】
露光光で投影光学系を介して基板を露光する露光装置において、
前記投影光学系の物体面側に配置される請求項１〜１５のいずれか一項に記載の空間光変調器と、
前記露光光で前記空間光変調器の前記複数の反射要素を照明する照明系と、を備え、
前記空間光変調器の前記複数の反射要素からの前記露光光によって前記投影光学系を介して前記基板を露光することを特徴とする露光装置。
【請求項１７】
前記照明系は、前記空間光変調器の前記複数の反射要素の反射面における前記露光光の偏光方向を制御する偏光部材を有することを特徴とする請求項１６に記載の露光装置。
【請求項１８】
前記基板に露光すべきパターンに応じて、前記空間光変調器の前記複数の反射要素を、互いに独立にそれぞれ前記回転軸の回りに時計回りに第１の角度回転した第１の状態と、前記回転軸の回りに反時計回りに前記第１の角度と同じ角度回転した第２の状態とに交互する制御装置と、
前記基板を前記投影光学系に対して移動するステージと、を備えることを特徴とする請求項１６又は１７に記載の露光装置。
【請求項１９】
請求項１６〜１８のいずれか一項に記載の露光装置を用いて基板に感光層のパターンを形成することと、
前記パターンが形成された前記基板を処理することと、
を含むデバイス製造方法。
【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】
【公開番号】特開２０１２−２４２４７７（Ｐ２０１２−２４２４７７Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１０２３０（Ｐ２０１１−１１０２３０）
【出願日】平成２３年５月１７日（２０１１．５．１７）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１７日（２０１１．５．１７）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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