素子切換装置、照明光学系、露光装置、およびデバイス製造方法
【課題】 複数の反射光学素子のうちの１つを光路中に位置決めする装置であって、各反射光学素子を容易に交換することのできる素子切換装置。
【解決手段】 複数の反射光学素子（３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ）のうちの１つを光路中に位置決めする素子切換装置（３０）は、光路側とは反対の側から複数の反射光学素子を着脱自在に取り付け可能な本体部（３０ａ）と、本体部に取り付けられた複数の反射光学素子から選択された１つの反射光学素子を光路中に位置決めするために本体部を駆動する駆動部（３０ｃ）とを備えている。
【解決手段】 複数の反射光学素子（３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ）のうちの１つを光路中に位置決めする素子切換装置（３０）は、光路側とは反対の側から複数の反射光学素子を着脱自在に取り付け可能な本体部（３０ａ）と、本体部に取り付けられた複数の反射光学素子から選択された１つの反射光学素子を光路中に位置決めするために本体部を駆動する駆動部（３０ｃ）とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、素子切換装置、照明光学系、露光装置、およびデバイス製造方法に関する。さらに詳細には、本発明は、半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のデバイスをリソグラフィー工程で製造するための露光装置の照明光学系において光路に対して反射光学素子を切り換える装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の典型的な露光装置においては、光源から射出された光束が、オプティカルインテグレータとしてのフライアイレンズを介して、多数の光源からなる実質的な面光源としての二次光源（一般には照明瞳における所定の光強度分布）を形成する。以下、照明瞳での光強度分布を、「瞳強度分布」という。また、照明瞳とは、照明瞳と被照射面（露光装置の場合にはマスクまたはウェハ）との間の光学系の作用によって、被照射面が照明瞳のフーリエ変換面となるような位置として定義される。
【０００３】
二次光源からの光束は、コンデンサーレンズにより集光された後、所定のパターンが形成されたマスクを重畳的に照明する。マスクを透過した光は投影光学系を介してウェハ上に結像し、ウェハ上にはマスクパターンが投影露光（転写）される。マスクに形成されたパターンは高集積化されており、この微細パターンをウェハ上に正確に転写するにはウェハ上において均一な照度分布を得ることが不可欠である。
【０００４】
従来、瞳強度分布の形状および大きさについて多様性に富んだ照明条件を実現するために、照明瞳に光強度分布を固定的に形成する回折光学素子と、照明瞳に光強度分布を可変的に形成する空間光変調器とを照明光路に対して切り換え可能に設けた照明光学系が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。この照明光学系では、複数の透過型の回折光学素子から選択された回折光学素子を光路中に設定することにより瞳強度分布を離散的に変更するとともに、空間光変調器の作用により瞳強度分布を自在に且つ迅速に変化させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−９３１７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載された照明光学系では、照明光路に対する回折光学素子と空間光変調器との切り換えに際して、ケーブルなどを含んで比較的複雑な機構を有する空間光変調器を移動させる必要がある。このため、回折光学素子と空間光変調器との切り換えに伴う操作および制御が複雑であり、ひいては照明光学系の構成が複雑化する。一方、空間光変調器を光路中に固定的に配置する構成を採用すると、回折光学素子または空間光変調器へ選択的に照明光を導くための導光光学系が複雑化（または大型化）し、ひいては照明光学系の構成が複雑化する。
【０００７】
そこで、反射型の回折光学素子と反射型の空間光変調器とを光路中に並列的に配置する構成、さらに具体的には複数の反射型回折光学素子から光路中に選択的に位置決めされた回折光学素子および光路中に固定的に位置決めされた空間光変調器のうちの少なくとも一方へ照明光を導く構成が考えられる。この構成では、複数の反射型回折光学素子（一般には複数の反射光学素子）を光路に対して切り換える素子切換装置において、各反射光学素子が容易に交換可能であることが求められる。
【０００８】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、複数の反射光学素子のうちの１つを光路中に位置決めする装置であって、各反射光学素子を容易に交換することのできる素子切換装置を提供することを目的とする。本発明は、例えば複数の反射型回折光学素子のうちの１つを光路中に位置決めし且つ各反射型回折光学素子が容易に交換可能な素子切換装置を用いて、反射型回折光学素子と空間光変調器との切り換えにより瞳強度分布の形状および大きさについて多様性に富んだ照明条件を実現することのできる照明光学系を提供することを目的とする。また、本発明は、多様性に富んだ照明条件を実現する照明光学系を用いて、転写すべきパターンの特性に応じて実現された適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことのできる露光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、複数の反射光学素子のうちの少なくとも１つを光路中に位置決めする素子切換装置であって、
光路側とは反対の側から前記複数の反射光学素子を着脱自在に取り付け可能な本体部と、
前記本体部に取り付けられた前記複数の反射光学素子から選択された少なくとも１つの反射光学素子を光路中に位置決めするために前記本体部を駆動する駆動部とを備えていることを特徴とする素子切換装置を提供する。
【００１０】
本発明の第２形態では、光源からの光に基づいて被照射面を照明する照明光学系において、
第１形態の素子切換装置を備えていることを特徴とする照明光学系を提供する。
【００１１】
本発明の第３形態では、所定のパターンを照明するための第２形態の照明光学系を備え、前記所定のパターンを感光性基板に露光することを特徴とする露光装置を提供する。
【００１２】
本発明の第４形態では、第３形態の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、
前記所定のパターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成する現像工程と、
前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工する加工工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の一態様にしたがう素子切換装置では、例えば所定の軸線廻りに回転可能な回転板のような本体部に、光路側とは反対の側から複数の反射光学素子を着脱自在に取り付ける。その結果、例えば照明光学系に適用した場合、光路の雰囲気を乱すことなく、必要に応じて各反射光学素子を別の反射光学素子と容易に交換することができる。換言すれば、本発明では、複数の反射光学素子のうちの１つを光路中に位置決めする装置であって、各反射光学素子を容易に交換することのできる素子切換装置を実現することができる。
【００１４】
したがって、本発明の照明光学系では、例えば複数の反射型回折光学素子のうちの１つを光路中に位置決めし且つ各反射型回折光学素子が容易に交換可能な素子切換装置を用いて、反射型回折光学素子と空間光変調器との切り換えにより瞳強度分布の形状および大きさについて多様性に富んだ照明条件を実現することができる。また、本発明の露光装置では、多様性に富んだ照明条件を実現する照明光学系を用いて、転写すべきパターンの特性に応じて実現された適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことができ、ひいては良好なデバイスを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】本実施形態の素子切換装置を含む空間光変調ユニットの内部構成を概略的に示す図である。
【図３】４つの反射型回折光学素子が素子切換装置の回転板に取り付けられている様子を示す図である。
【図４】空間光変調ユニットにおける空間光変調器の作用を説明する図である。
【図５】空間光変調器の要部の部分斜視図である。
【図６】マイクロフライアイレンズの入射面および後側焦点面に形成される４極状の光強度分布を模式的に示す図である。
【図７】傾斜可能な平行平面板が第２姿勢に設定されたときの空間光変調ユニット内の光路を示す図である。
【図８】傾斜可能な平行平面板が第３姿勢に設定されたときの空間光変調ユニット内の光路を示す図である。
【図９】本実施形態の素子切換装置の構成を概略的に示す図である。
【図１０】変形例にかかる素子切換装置の構成を概略的に示す図である。
【図１１】露光装置の筐体に開閉自在な扉部を設けた例を概略的に示す図である。
【図１２】半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。
【図１３】液晶表示素子等の液晶デバイスの製造工程を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。図２は、本実施形態の素子切換装置を含む空間光変調ユニットの内部構成を概略的に示す図である。図１において、感光性基板であるウェハＷの転写面（露光面）の法線方向に沿ってＺ軸を、ウェハＷの転写面内において図１の紙面に平行な方向にＹ軸を、ウェハＷの転写面内において図１の紙面に垂直な方向にＸ軸をそれぞれ設定している。
【００１７】
図１を参照すると、本実施形態の露光装置では、光源１から露光光（照明光）が供給される。光源１として、たとえば１９３ｎｍの波長の光を供給するＡｒＦエキシマレーザ光源や、２４８ｎｍの波長の光を供給するＫｒＦエキシマレーザ光源などを用いることができる。光源１から射出された光は、ビーム送光部２を介して、空間光変調ユニット３に入射する。ビーム送光部２は、光源１からの入射光束を適切な大きさおよび形状の断面を有する光束に変換しつつ空間光変調ユニット３へ導くとともに、空間光変調ユニット３に入射する光束の位置変動および角度変動をアクティブに補正する機能を有する。
【００１８】
空間光変調ユニット３は、図２に示すように、照明光路に対して切り換え可能な複数（図２では例示的に４つ）の反射型回折光学素子（以下、単に「回折光学素子」ともいう）３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄと、二次元的に配列されて個別に制御される複数のミラー要素を有する空間光変調器３２とを備えている。図２では、４つの回折光学素子３１ａ〜３１ｄから選択された１つの回折光学素子３１ａが光路中に位置決めされている。照明光路中に並列的に配置された回折光学素子３１ａおよび空間光変調器３２よりも光源側（図２中左側）の光路中には、光の入射側から順に、光軸ＡＸに対して傾斜可能な平行平面板３３、および第１偏向部材３４が配置されている。回折光学素子３１ａおよび空間光変調器３２よりもマスク側（図２中右側）の光路中には、第２偏向部材３５が配置されている。
【００１９】
平行平面板３３および第１偏向部材３４は、光源１からビーム送光部２を経て空間光変調ユニット３へ入射した光を回折光学素子３１ａおよび空間光変調器３２のうちの少なくとも一方へ選択的に導く。以下、説明の理解を容易にするために、光源１からの光束が第１偏向部材３４により２分割され、一方の光束が回折光学素子３１ａへ導かれ、他方の光束が空間光変調器３２へ導かれるものとする。第２偏向部材３５は、回折光学素子３１ａを経た光および空間光変調器３２を経た光をリレー光学系４へ導く。空間光変調ユニット３の具体的な構成および作用については後述する。
【００２０】
空間光変調ユニット３から射出された光は、リレー光学系４を介して、所定面５に入射する。リレー光学系４は、その前側焦点位置が回折光学素子３１ａの回折光学面（段差を有する反射面）の位置および空間光変調器３２の複数のミラー要素の配列面の位置とほぼ一致し且つその後側焦点位置が所定面５の位置とほぼ一致するように設定されている。後述するように、回折光学素子３１ａを経た光は、その回折特性に応じた光強度分布を所定面５に固定的に形成する。空間光変調器３２を経た光は、複数のミラー要素の姿勢に応じた光強度分布を所定面５に可変的に形成する。
【００２１】
所定面５に光強度分布を形成した光は、リレー光学系６を介して、マイクロフライアイレンズ（またはフライアイレンズ）７に入射する。リレー光学系６は、所定面５とマイクロフライアイレンズ７の入射面とを光学的に共役に設定している。したがって、空間光変調ユニット３を経た光は、所定面５と光学的に共役な位置に配置されたマイクロフライアイレンズ７の入射面に、所定面５に形成された光強度分布と同じ外形形状の光強度分布を形成する。
【００２２】
マイクロフライアイレンズ７は、たとえば縦横に且つ稠密に配列された多数の正屈折力を有する微小レンズからなる光学素子であり、平行平面板にエッチング処理を施して微小レンズ群を形成することによって構成されている。マイクロフライアイレンズでは、互いに隔絶されたレンズエレメントからなるフライアイレンズとは異なり、多数の微小レンズ（微小屈折面）が互いに隔絶されることなく一体的に形成されている。しかしながら、レンズ要素が縦横に配置されている点でマイクロフライアイレンズはフライアイレンズと同じ波面分割型のオプティカルインテグレータである。
【００２３】
マイクロフライアイレンズ７における単位波面分割面としての矩形状の微小屈折面は、マスクＭ上において形成すべき照野の形状（ひいてはウェハＷ上において形成すべき露光領域の形状）と相似な矩形状である。なお、マイクロフライアイレンズ７として、例えばシリンドリカルマイクロフライアイレンズを用いることもできる。シリンドリカルマイクロフライアイレンズの構成および作用は、例えば米国特許第６９１３３７３号公報に開示されている。
【００２４】
マイクロフライアイレンズ７に入射した光束は多数の微小レンズにより二次元的に分割され、その後側焦点面またはその近傍の照明瞳には、入射面に形成される光強度分布とほぼ同じ光強度分布を有する二次光源（瞳強度分布）が形成される。マイクロフライアイレンズ７の直後の照明瞳に形成された二次光源からの光束は、照明開口絞り（不図示）に入射する。照明開口絞りは、マイクロフライアイレンズ７の後側焦点面またはその近傍に配置され、二次光源に対応した形状の開口部（光透過部）を有する。
【００２５】
照明開口絞りは、照明光路に対して挿脱自在に構成され、且つ大きさおよび形状の異なる開口部を有する複数の開口絞りと切り換え可能に構成されている。照明開口絞りの切り換え方式として、たとえば周知のターレット方式やスライド方式などを用いることができる。照明開口絞りは、後述する投影光学系ＰＬの入射瞳面と光学的にほぼ共役な位置に配置され、二次光源の照明に寄与する範囲を規定する。なお、照明開口絞りの設置を省略することもできる。
【００２６】
照明開口絞りにより制限された二次光源からの光は、コンデンサー光学系８を介して、マスクブラインド９を重畳的に照明する。こうして、照明視野絞りとしてのマスクブラインド９には、マイクロフライアイレンズ７の矩形状の微小屈折面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９の矩形状の開口部（光透過部）を介した光束は、結像光学系１０の集光作用を受けた後、所定のパターンが形成されたマスクＭを重畳的に照明する。すなわち、結像光学系１０は、マスクブラインド９の矩形状開口部の像をマスクＭ上に形成することになる。
【００２７】
マスクステージＭＳ上に保持されたマスクＭを透過した光束は、投影光学系ＰＬを介して、ウェハステージＷＳ上に保持されたウェハ（感光性基板）Ｗ上にマスクパターンの像を形成する。こうして、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと直交する平面（ＸＹ平面）内においてウェハステージＷＳを二次元的に駆動制御しながら、ひいてはウェハＷを二次元的に駆動制御しながら一括露光またはスキャン露光を行うことにより、ウェハＷの各露光領域にはマスクＭのパターンが順次露光される。
【００２８】
本実施形態の露光装置は、投影光学系ＰＬを介した光に基づいて投影光学系ＰＬの瞳面における瞳強度分布を計測する瞳強度分布計測部ＤＴと、瞳強度分布計測部ＤＴの計測結果に基づいて空間光変調ユニット３中の空間光変調器３２を制御する制御部ＣＲとを備えている。瞳強度分布計測部ＤＴは、例えば投影光学系ＰＬの瞳位置と光学的に共役な位置に配置された撮像面を有するＣＣＤ撮像部を備え、投影光学系ＰＬの像面の各点に関する瞳強度分布（各点に入射する光が投影光学系ＰＬの瞳位置に形成する瞳強度分布）をモニターする。瞳強度分布計測部ＤＴの詳細な構成および作用については、例えば米国特許公開第２００８／００３０７０７号公報を参照することができる。
【００２９】
本実施形態では、マイクロフライアイレンズ７により形成される二次光源を光源として、照明光学系の被照射面に配置されるマスクＭ（ひいてはウェハＷ）をケーラー照明する。このため、二次光源が形成される位置は投影光学系ＰＬの開口絞りＡＳの位置と光学的に共役であり、二次光源の形成面を照明光学系の照明瞳面と呼ぶことができる。典型的には、照明瞳面に対して被照射面（マスクＭが配置される面、または投影光学系ＰＬを含めて照明光学系と考える場合にはウェハＷが配置される面）が光学的なフーリエ変換面となる。なお、瞳強度分布とは、照明光学系の照明瞳面または当該照明瞳面と光学的に共役な面における光強度分布（輝度分布）である。
【００３０】
マイクロフライアイレンズ７による波面分割数が比較的大きい場合、マイクロフライアイレンズ７の入射面に形成される大局的な光強度分布と、二次光源全体の大局的な光強度分布（瞳強度分布）とが高い相関を示す。このため、マイクロフライアイレンズ７の入射面および当該入射面と光学的に共役な面における光強度分布についても瞳強度分布と称することができる。図１の構成において、リレー光学系４，６、およびマイクロフライアイレンズ７は、空間光変調ユニット３中の回折光学素子３１ａを経た光束および空間光変調器３２を経た光束のうちの少なくとも一方の光束に基づいてマイクロフライアイレンズ７の直後の照明瞳に瞳強度分布を形成する分布形成光学系を構成している。
【００３１】
次に、空間光変調ユニット３の内部構成および作用を具体的に説明する。図２を参照すると、互いに異なる特性を有する４つの回折光学素子３１ａ〜３１ｄから選択された１つの回折光学素子３１ａが光路中に位置決めされ、回折光学素子３１ａと並列的に空間光変調器３２が光路中に固定的に配置されている。４つの回折光学素子３１ａ〜３１ｄは、本実施形態にかかる素子切換装置３０に着脱自在に取り付けられている。
【００３２】
４つの回折光学素子３１ａ〜３１ｄは、図２および図３に示すように、光軸ＡＸと平行なＸＹ平面の法線方向（Ｚ方向）に延びる軸線３０ｂ廻りに回転可能で且つＸＹ平面に沿って延びるプレートの形態を有する回転板（ターレット）３０ａに、軸線３０ｂを中心とする円の周方向に沿って取り付けられている。回転板３０ａは、制御部ＣＲからの指令にしたがって作動する駆動部３０ｃの作用により軸線３０ｂ廻りに回転駆動され、４つの回折光学素子３１ａ〜３１ｄから選択された所要の回折光学素子を光路中に位置決めする。素子切換装置３０のさらに詳細な構成および作用については後述する。
【００３３】
光路中に位置決めされた回折光学素子は、その回折光学面がＸＹ平面と平行になるように（ひいては光軸ＡＸと平行になるように）配置される。平行平面板３３は、光軸ＡＸを通ってＸ方向に延びる軸線（不図示）廻りに回転可能に構成されている。ハービングとしての平行平面板３３は、制御部ＣＲからの指令にしたがって、図２において実線３３ａで示す第１姿勢、破線３３ｂで示す第２姿勢、または破線３３ｃで示す第３姿勢をとる。
【００３４】
実線３３ａで示す第１姿勢に設定された平行平面板３３では、その入射面および射出面が光軸ＡＸと直交し、ひいてはＸＺ平面と平行になる。破線３３ｂで示す第２姿勢は、平行平面板３３を第１姿勢から図２中反時計廻りに所定角度だけ回転させることにより得られる。破線３３ｃで示す第３姿勢は、第１姿勢を中心として第２姿勢とは対称的な姿勢であって、平行平面板３３を第１姿勢から図２中時計廻りに所定角度だけ回転させることにより得られる。なお、必要に応じて、平行平面板３３が第２姿勢と第３姿勢との間の任意の姿勢をとるように制御することもできる。
【００３５】
第１偏向部材３４および第２偏向部材３５は、例えばＸ方向に延びる三角柱状のプリズムミラーの形態を有する。第１偏向部材３４は、光源側に向けた一対の反射面３４ａおよび３４ｂを有し、反射面３４ａと３４ｂとの稜線は光軸ＡＸを通ってＸ方向に延びている。第２偏向部材３５は、マスク側に向けた一対の反射面３５ａおよび３５ｂを有し、反射面３５ａと３５ｂとの稜線は光軸ＡＸを通ってＸ方向に延びている。なお、例えば金属のような非光学材料や石英のような光学材料により形成された三角柱状の部材の側面に、アルミニウムや銀などからなる反射膜を設けることにより、偏向部材３４および３５を形成することもできる。あるいは、偏向部材３４および３５を、それぞれミラーとして形成することもできる。
【００３６】
平行平面板３３が実線３３ａで示す第１姿勢に設定されている場合、光軸ＡＸに沿って空間光変調ユニット３に入射した平行光束は、平行平面板３３の入射面および射出面で屈折作用を受けることなくそのまま通過した後、第１偏向部材３４に入射する。第１偏向部材３４の第１反射面３４ａによって反射された光は回折光学素子３１ａに入射し、第２反射面３４ｂによって反射された光は空間光変調器３２に入射する。回折光学素子３１ａの回折光学面により回折（変調）された光は、第２偏向部材３５の第１反射面３５ａにより反射され、リレー光学系４へ導かれる。空間光変調器３２により変調された光は、第２偏向部材３５の第２反射面３５ｂにより反射され、リレー光学系４へ導かれる。
【００３７】
以下、説明を単純化するために、照明光路中に選択的に位置決めされた回折光学素子３１ａの回折光学面と照明光路中に固定的に配置された空間光変調器３２の複数のミラー要素の配列面とは、光軸ＡＸを含んでＸＹ平面に平行な面に関して対称に配置されているものとする。同様に、第１偏向部材３４の第１反射面３４ａと第２反射面３４ｂ、および第２偏向部材３５の第１反射面３５ａと第２反射面３５ｂとは、光軸ＡＸを含んでＸＹ平面に平行な面に関して対称に配置されているものとする。
【００３８】
空間光変調器３２は、図４に示すように、ＸＹ平面に沿って二次元的に配列された複数のミラー要素３２ａと、複数のミラー要素３２ａを保持する基盤３２ｂと、基盤３２ｂに接続されたケーブル（不図示）を介して複数のミラー要素３２ａの姿勢を個別に制御駆動する駆動部３２ｃとを備えている。空間光変調器３２は、図５に示すように、二次元的に配列された複数の微小なミラー要素３２ａを備え、入射した光に対して、その入射位置に応じた空間的な変調を可変的に付与して射出する。説明および図示を簡単にするために、図４および図５では空間光変調器３２が４×４＝１６個のミラー要素３２ａを備える構成例を示しているが、実際には１６個よりもはるかに多数のミラー要素３２ａを備えている。
【００３９】
図４を参照すると、光軸ＡＸと平行な方向に沿って第１偏向部材３４（図４では不図示）の第２反射面３４ｂに入射して空間光変調器３２に向かって反射された光線群のうち、光線Ｌ１は複数のミラー要素３２ａのうちのミラー要素ＳＥａに、光線Ｌ２はミラー要素ＳＥａとは異なるミラー要素ＳＥｂにそれぞれ入射する。同様に、光線Ｌ３はミラー要素ＳＥａ，ＳＥｂとは異なるミラー要素ＳＥｃに、光線Ｌ４はミラー要素ＳＥａ〜ＳＥｃとは異なるミラー要素ＳＥｄにそれぞれ入射する。ミラー要素ＳＥａ〜ＳＥｄは、その位置に応じて設定された空間的な変調を光Ｌ１〜Ｌ４に与える。
【００４０】
空間光変調器３２では、すべてのミラー要素３２ａの反射面が１つの平面（ＸＹ平面）に沿って設定された基準状態において、光軸ＡＸと平行な方向に沿って第２反射面３４ｂに入射した光線が、空間光変調器３２で反射された後に、第２偏向部材３５（図４では不図示）の第２反射面３５ｂにより光軸ＡＸとほぼ平行な方向に向かって反射されるように構成されている。また、空間光変調器３２の複数のミラー要素３２ａの配列面は、上述したように、リレー光学系４の前側焦点位置またはその近傍に位置決めされている。
【００４１】
したがって、空間光変調器３２の複数のミラー要素ＳＥａ〜ＳＥｄによって反射されて所定の角度分布が与えられた光は、所定面５に所定の光強度分布ＳＰ１〜ＳＰ４を形成し、ひいてはマイクロフライアイレンズ７の入射面に光強度分布ＳＰ１〜ＳＰ４に対応した光強度分布を形成する。すなわち、リレー光学系４は、空間光変調器３２の複数のミラー要素ＳＥａ〜ＳＥｄが射出光に与える角度を、空間光変調器３２の遠視野領域（フラウンホーファー回折領域）である所定面５上での位置に変換する。
【００４２】
一方、回折光学素子３１ａの回折光学面によって反射された光は、その回折特性に応じた光強度分布を、所定面５に、ひいてはマイクロフライアイレンズ７の入射面に形成する。こうして、マイクロフライアイレンズ７が形成する二次光源の光強度分布（瞳強度分布）は、回折光学素子３１ａおよびリレー光学系４，６がマイクロフライアイレンズ７の入射面に形成する第１の光強度分布と、空間光変調器３２およびリレー光学系４，６がマイクロフライアイレンズ７の入射面に形成する第２の光強度分布との合成分布に対応した分布となる。ここで、第１の光強度分布と第２の光強度分布とは、互いに全く異なるものであっても良いし、互いに一部または全部が重複するものであっても良い。
【００４３】
空間光変調器３２は、図５に示すように、平面形状の反射面を上面にした状態で１つの平面に沿って規則的に且つ二次元的に配列された多数の微小な反射素子であるミラー要素３２ａを含む可動マルチミラーである。各ミラー要素３２ａは可動であり、その反射面の傾き、すなわち反射面の傾斜角および傾斜方向は、制御部ＣＲからの指令にしたがって作動する駆動部３２ｃの作用により独立に制御される。各ミラー要素３２ａ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（例えばＸ方向およびＹ方向）を回転軸として、所望の回転角度だけ連続的或いは離散的に回転することができる。すなわち、各ミラー要素３２ａの反射面の傾斜を二次元的に制御することが可能である。
【００４４】
なお、各ミラー要素３２ａの反射面を離散的に回転させる場合、回転角を複数の状態（例えば、・・・、−２．５度、−２．０度、・・・０度、＋０．５度・・・＋２．５度、・・・）で切り換え制御するのが良い。図５には外形が正方形状のミラー要素３２ａを示しているが、ミラー要素３２ａの外形形状は正方形に限定されない。ただし、光利用効率の観点から、ミラー要素３２ａの隙間が少なくなるように配列可能な形状（最密充填可能な形状）とすることができる。また、光利用効率の観点から、隣り合う２つのミラー要素３２ａの間隔を必要最小限に抑えることができる。
【００４５】
本実施形態では、空間光変調器３２として、たとえば二次元的に配列された複数のミラー要素３２ａの向きを連続的にそれぞれ変化させる空間光変調器を用いている。このような空間光変調器として、たとえば特表平１０−５０３３００号公報およびこれに対応する欧州特許公開第７７９５３０号公報、特開２００４−７８１３６号公報およびこれに対応する米国特許第６,９００,９１５号公報、特表２００６−５２４３４９号公報およびこれに対応する米国特許第７,０９５,５４６号公報、並びに特開２００６−１１３４３７号公報に開示される空間光変調器を用いることができる。なお、二次元的に配列された複数のミラー要素３２ａの向きを離散的に複数の段階を持つように制御してもよい。
【００４６】
空間光変調器３２では、制御部ＣＲからの制御信号に応じて作動する駆動部３２ｃの作用により、複数のミラー要素３２ａの姿勢がそれぞれ変化し、各ミラー要素３２ａがそれぞれ所定の向きに設定される。空間光変調器３２の複数のミラー要素３２ａによりそれぞれ所定の角度で反射された光は、図６に示すように、マイクロフライアイレンズ７の入射面に、例えば光軸ＡＸを中心としてＸ方向に間隔を隔てた２つの円弧形状の光強度分布２０ａおよび２０ｂを形成する。
【００４７】
一方、制御部ＣＲからの制御信号に応じて作動する素子切換装置３０（ひいては回転板３０ａ）により照明光路中に選択的に位置決めされた回折光学素子３１ａの回折光学面で反射された光は、図６に示すように、マイクロフライアイレンズ７の入射面に、例えば光軸ＡＸを中心としてＺ方向に間隔を隔てた２つの円弧形状の光強度分布２０ｃおよび２０ｄを形成する。
【００４８】
こうして、マイクロフライアイレンズ７の後側焦点面またはその近傍の照明瞳には、４極状の光強度分布２０ａ〜２０ｄに対応する４極状の光強度分布２１ａ〜２１ｄが形成される。さらに、マイクロフライアイレンズ７の後側焦点面またはその近傍の照明瞳と光学的に共役な別の照明瞳の位置、すなわち結像光学系１０の瞳位置および投影光学系ＰＬの瞳位置（開口絞りＡＳが配置されている位置）にも、４極状の光強度分布２０ａ〜２０ｄに対応する４極状の光強度分布が形成される。
【００４９】
図７に示すように、平行平面板３３を第１姿勢から第２姿勢（図２において破線３３ｂで示す姿勢に対応）へ切り換えると、光軸ＡＸに沿って空間光変調ユニット３に入射した平行光束は、平行平面板３３の入射面および射出面でそれぞれ屈折作用を受けて、第１偏向部材３４の第２反射面３４ｂへ導かれる。第２反射面３４ｂによって反射された光は、空間光変調器３２により変調され、第２偏向部材３５の第２反射面３５ｂにより反射された後、リレー光学系４へ導かれる。
【００５０】
すなわち、傾斜可能な平行平面板３３が第２姿勢に設定されると、平行平面板３３と第１偏向部材３４との協働作用により、光源１からの光は空間光変調器３２へ導かれ、回折光学素子３１ａへは導かれない。こうして、空間光変調器３２を経た光は、マイクロフライアイレンズ７の後側焦点面またはその近傍の照明瞳に、例えば４極状の光強度分布２０ａ〜２０ｄに対応する４極状の光強度分布２１ａ〜２１ｄを形成する。
【００５１】
図８に示すように、平行平面板３３を第１姿勢から第３姿勢（図２において破線３３ｃで示す姿勢に対応）へ切り換えると、光軸ＡＸに沿って空間光変調ユニット３に入射した平行光束は、平行平面板３３の入射面および射出面でそれぞれ屈折作用を受けて、第１偏向部材３４の第１反射面３４ａへ導かれる。第１反射面３４ａによって反射された光は、回折光学素子３１ａにより回折され、第２偏向部材３５の第１反射面３５ａにより反射された後、リレー光学系４へ導かれる。
【００５２】
すなわち、傾斜可能な平行平面板３３が第３姿勢に設定されると、平行平面板３３と第１偏向部材３４との協働作用により、光源１からの光は回折光学素子３１ａへ導かれ、空間光変調器３２へは導かれない。こうして、回折光学素子３１ａを経た光は、マイクロフライアイレンズ７の後側焦点面またはその近傍の照明瞳に、例えば４極状の光強度分布２０ａ〜２０ｄに対応する４極状の光強度分布２１ａ〜２１ｄを形成する。
【００５３】
本実施形態では、光源１としてＡｒＦエキシマレーザ光源またはＫｒＦエキシマレーザ光源を用いているので、照明光学系（２〜１０）の光路は、図９に示すように、例えば金属製の筐体（ケーシング）１１で密封され、露光光の吸収率が低い気体であるヘリウムガスや窒素などの不活性ガスで置換されているか、あるいはほぼ真空状態に保持されている。図示を省略したが、投影光学系ＰＬの内部も気密状態を保つように構成され、投影光学系ＰＬの内部の気体はヘリウムガスや窒素などの不活性ガスで置換されているか、あるいはほぼ真空状態に保持されている。さらに、マスクＭおよびマスクステージＭＳなどを密封包囲するケーシング（不図示）の内部に窒素やヘリウムガスなどの不活性ガスが充填されているか、あるいはほぼ真空状態に保持されている。
【００５４】
露光装置（２〜ＷＳ）の筐体１１には、素子切換装置３０により光路中に位置決めされた回折光学素子３１ａの反射面を保護するカバー部材１２が設けられている。換言すれば、筐体１１において、第１偏向部材３４の第１反射面３４ａにより反射されて回折光学素子３１ａに向かう光、および回折光学素子３１ａにより反射されて第２偏向部材３５の第１反射面３５ａに向かう光が通過する領域にカバー部材１２が設けられている。カバー部材１２は、例えば蛍石（ＣａＦ2）または石英（ＳｉＯ2）により形成されて平行平面板状の形態を有する。ただし、石英によりカバー部材１２を形成するとホログラム化の恐れがあるため、光路のケミカルクリーンを保つために蛍石を用いることが好ましい。
【００５５】
本実施形態にかかる素子切換装置３０は、４つの回折光学素子３１ａ〜３１ｄを着脱自在に取り付け可能な回転板３０ａと、回転板３０ａを軸線３０ｂ廻りに回転駆動する駆動部３０ｃとを備えている。一例として、駆動部３０ｃは、例えば制御部ＣＲからの指令にしたがって作動するモーター（不図示）を含み、このモーターの出力軸が回転軸線３０ｂを構成している。駆動部３０ｃは、回転板３０ａの光路側とは反対の側に配置されている。素子切換装置３０では、光路側とは反対の側から各回折光学素子３１ａ〜３１ｄを回転板３０ａに着脱自在に取り付けることができるように、所要の断面形態を有する４つの開口部３０ａａが回転板３０ａに形成されている。
【００５６】
各回折光学素子３１ａ〜３１ｄは、光路側とは反対の側から回転板３０ａの開口部３０ａａに挿入され、開口部３０ａａの最も光路側に設けられた当接部３０ａｂに各回折光学素子３１ａ〜３１ｄの周縁部が当接した状態で回転板３０ａに取り付けられる。また、素子切換装置３０は、光路側とは反対の側から回転板３０ａの各開口部３０ａａに着脱自在に取り付けられた各回折光学素子３１ａ〜３１ｄを光路側とは反対の側から押さえて固定する蓋部材３０ｄを備えている。
【００５７】
蓋部材３０ｄの作用により、各回折光学素子３１ａ〜３１ｄを所要の姿勢で確実に保持することができる。ただし、各回折光学素子３１ａ〜３１ｄの各開口部３０ａａに対する取付け態様によっては、蓋部材３０ｄの設置を省略することもできる。このように、本実施形態では、回転板３０ａは、光路側とは反対の側から４つの回折光学素子３１ａ〜３１ｄを着脱自在に取り付け可能な本体部を構成している。駆動部３０ｃは、回転板３０ａに取り付けられた４つの回折光学素子３１ａ〜３１ｄから選択された１つの回折光学素子を光路中に位置決めするために回転板３０ａを回転駆動する。
【００５８】
本実施形態の素子切換装置３０では、反射光学素子である回折光学素子３１ａ〜３１ｄを光路側とは反対の側から回転板３０ａに着脱自在に取り付けることができるので、照明光学系（２〜１０）の光路の雰囲気を乱すことなく、必要に応じて回折光学素子３１ａ〜３１ｄを別の回折光学素子と容易に交換することができる。換言すれば、本実施形態では、複数の反射型回折光学素子３１ａ〜３１ｄのうちの１つを光路中に位置決めする装置であって、各回折光学素子３１ａ〜３１ｄを容易に交換することのできる素子切換装置３０を実現することができる。
【００５９】
したがって、本実施形態の照明光学系（２〜１０）では、複数の反射型回折光学素子３１ａ〜３１ｄのうちの１つを光路中に位置決めし且つ各反射型回折光学素子３１ａ〜３１ｄが容易に交換可能な素子切換装置３０を用いて、反射型回折光学素子３１ａ（３１ｂ〜３１ｄ）と空間光変調器３２との切り換えにより瞳強度分布の形状および大きさについて多様性に富んだ照明条件を実現することができる。また、本実施形態の露光装置（２〜ＷＳ）では、多様性に富んだ照明条件を実現する照明光学系（２〜１０）を用いて、転写すべきマスクＭのパターンの特性に応じて実現された適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことができる。
【００６０】
特に、本実施形態の照明光学系（２〜１０）では、反射型の回折光学素子３１ａ（３１ｂ〜３１ｄ）と反射型の空間光変調器３２とが照明光路中に並列的に配置される。したがって、光学系を複雑化または大型化しなくても、光軸ＡＸに対して傾斜可能な平行平面板３３の姿勢を変化させるという単純な操作および制御により、回折光学素子３１ａおよび空間光変調器３２のうちの少なくとも一方へ選択的に照明光を導くことができる。そして、交換可能な複数の回折光学素子３１ａ〜３１ｄにより瞳強度分布を離散的に変更するとともに、空間光変調器３２により瞳強度分布を自在に且つ迅速に変化させることができる。
【００６１】
また、本実施形態の照明光学系（２〜１０）では、回折光学素子３１ａ（３１ｂ〜３１ｄ）と空間光変調器３２とを同時に使用する場合、空間光変調器を単体で使用する場合に比して、ミラー要素ＳＥの反射面に入射する光の単位面積当たりのエネルギーが小さく（例えば１／２に）抑えられる。その結果、空間光変調器３２では、同時使用の期間に応じてミラー要素ＳＥの反射率が低下しにくく、所要の機能を所要期間に亘って安定的に発揮することができる。
【００６２】
なお、上述の実施形態では、素子切換装置３０により光路中に位置決めされた回折光学素子３１ａの反射面を保護するカバー部材１２が、露光装置の筐体１１に設けられている。しかしながら、これに限定されることなく、図１０に示すように、筐体１１へのカバー部材１２の設置を省略し、回転板（本体部）３０ａに取り付けられた各回折光学素子３１ａ〜３１ｄの反射面を保護するカバー部材３０ｅを素子切換装置３０に設ける変形例も可能である。カバー部材３０ｅは、カバー部材１２と同様に、例えば蛍石により形成されて平行平面板状の形態を有する。ただし、図１０の変形例では、筐体１１に対して回転板３０ａを回転自在に且つ気密状態を保持可能に取り付ける機構が必要になる。
【００６３】
図示を省略したが、筐体１１に設けられたカバー部材１２と素子切換装置３０に設けられたカバー部材３０ｅとを併用することも可能である。また、図１１に示すように、素子切換装置３０の回転板３０ａの光路側とは反対の側に配置されて開閉自在な扉部１１ａを露光装置の筐体１１に設ける構成も可能である。なお、図１１の構成では、筐体１１に設けられたカバー部材１２に代えて、あるいはカバー部材１２に加えて、図１０に示すカバー部材３０ｅを素子切換装置３０に設けることができる。
【００６４】
また、上述の実施形態では、４つの回折光学素子３１ａ〜３１ｄから選択された１つの回折光学素子を光路中に位置決めしている。しかしながら、段差を有する反射面を備える反射型回折光学素子に限定されることなく、複数の反射光学素子から選択された１つの反射光学素子を光路中に位置決めすることもできる。また、光路中に位置決めされる反射光学素子の数は１つに限定されることなく、複数の反射光学素子から選択された少なくとも１つの反射光学素子を光路中に位置決めすることもできる。また、素子切換装置が保持する反射光学素子の数は４つに限定されることなく、所要数の反射光学素子から少なくとも１つの反射光学素子を選択することもできる。
【００６５】
また、上述の実施形態では、軸線３０ｂ廻りに回転可能な回転板３０ａを用いるターレット方式にしたがって、複数の回折光学素子３１ａ〜３１ｄから選択した１つの回折光学素子を光路中に位置決めしている。しかしながら、ターレット方式に限定されることなく、他の適当な方式、例えば複数の反射光学素子を着脱自在に取り付け可能な本体部をスライド駆動する方式にしたがって複数の反射光学素子から選択された少なくとも１つの反射光学素子を光路中に位置決めすることもできる。
【００６６】
また、上述の実施形態では、光軸ＡＸに対して傾斜可能な平行平面板３３により、光源１から入射した光束を平行移動させて射出する光束移動部を構成している。しかしながら、これに限定されることなく、光束移動部の構成については様々な形態が可能である。例えば、一対のミラーを用いて光束移動部を構成することもできる。
【００６７】
また、上述の実施形態では、光軸ＡＸに対して傾斜可能な平行平面板３３と、一対の反射面３４ａおよび３４ｂを有する偏向部材３４とにより、光源１から入射した光を回折光学素子３１ａおよび空間光変調器のうちの少なくとも一方へ選択的に導いている。しかしながら、これに限定されることなく、光束移動部を経て入射した光束を回折光学素子へ向けて偏向する第１前側偏向面（反射面３４ａに対応）と、光束移動部を経て入射した光束を空間光変調器へ向けて偏向する第２前側偏向面（反射面３４ｂに対応）とを、別々の光学部材に設けることもできる。
【００６８】
また、上述の実施形態では、光路中に位置決めされた１つの回折光学素子３１ａの回折光学面と、光路中に固定的に配置された１つの空間光変調器３２の複数のミラー要素３２ａの配列面とが、光軸ＡＸを挟んで互いに平行に配置されている。しかしながら、これに限定されることなく、光路中に位置決めされる回折光学素子の数、光路中に固定的に配置される空間光変調器の数、回折光学素子の回折光学面と空間光変調器の配列面との位置関係などについて、様々な形態が可能である。
【００６９】
上述の説明では、二次元的に配列されて個別に制御される複数のミラー要素を有する空間光変調器として、二次元的に配列された複数の反射面の向き（角度：傾き）を個別に制御可能な空間光変調器を用いている。しかしながら、これに限定されることなく、たとえば二次元的に配列された複数の反射面の高さ（位置）を個別に制御可能な空間光変調器を用いることもできる。このような空間光変調器としては、たとえば特開平６−２８１８６９号公報及びこれに対応する米国特許第５，３１２，５１３号公報、並びに特表２００４−５２０６１８号公報およびこれに対応する米国特許第６，８８５，４９３号公報の図１ｄに開示される空間光変調器を用いることができる。これらの空間光変調器では、二次元的な高さ分布を形成することで回折面と同様の作用を入射光に与えることができる。なお、上述した二次元的に配列された複数の反射面を持つ空間光変調器を、たとえば特表２００６−５１３４４２号公報およびこれに対応する米国特許第６，８９１，６５５号公報や、特表２００５−５２４１１２号公報およびこれに対応する米国特許公開第２００５／００９５７４９号公報の開示に従って変形しても良い。
【００７０】
なお、上述の実施形態では、オプティカルインテグレータとして、マイクロフライアイレンズ７を用いているが、その代わりに、内面反射型のオプティカルインテグレータ（典型的にはロッド型インテグレータ）を用いても良い。この場合、リレー光学系６の代わりに、所定面５からの光を集光する集光光学系を配置する。そして、マイクロフライアイレンズ７とコンデンサー光学系８との代わりに、所定面５からの光を集光する集光光学系の後側焦点位置またはその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。このとき、ロッド型インテグレータの射出端がマスクブラインド９の位置になる。ロッド型インテグレータを用いる場合、このロッド型インテグレータの下流の結像光学系１０内の、投影光学系ＰＬの開口絞りＡＳの位置と光学的に共役な位置を照明瞳面と呼ぶことができる。また、ロッド型インテグレータの入射面の位置には、照明瞳面の二次光源の虚像が形成されることになるため、この位置およびこの位置と光学的に共役な位置も照明瞳面と呼ぶことができる。ここで、上記の集光光学系、上記の結像光学系、およびロッド型インテグレータを分布形成光学系とみなすことができる。
【００７１】
上述の実施形態では、マスクの代わりに、所定の電子データに基づいて所定パターンを形成する可変パターン形成装置を用いることができる。このような可変パターン形成装置を用いれば、パターン面が縦置きでも同期精度に及ぼす影響を最低限にできる。なお、可変パターン形成装置としては、たとえば所定の電子データに基づいて駆動される複数の反射素子を含むＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）を用いることができる。ＤＭＤを用いた露光装置は、例えば特開２００４−３０４１３５号公報、国際特許公開第２００６／０８０２８５号パンフレットおよびこれに対応する米国特許公開第２００７／０２９６９３６号公報に開示されている。また、ＤＭＤのような非発光型の反射型空間光変調器以外に、透過型空間光変調器を用いても良く、自発光型の画像表示素子を用いても良い。なお、パターン面が横置きの場合であっても可変パターン形成装置を用いても良い。ここでは、米国特許公開第２００７／０２９６９３６号公報の教示を参照として援用する。なお、可変パターン形成装置として、複数のＤＭＤを用いる場合において、本実施形態にかかる光束分割素子を用いて複数のＤＭＤへ光を導く構成としても良い。
【００７２】
上述の実施形態の露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行っても良い。
【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１２は、半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。図１２に示すように、半導体デバイスの製造工程では、半導体デバイスの基板となるウェハＷに金属膜を蒸着し（ステップＳ４０）、この蒸着した金属膜上に感光性材料であるフォトレジストを塗布する（ステップＳ４２）。つづいて、上述の実施形態の投影露光装置を用い、マスク（レチクル）Ｍに形成されたパターンをウェハＷ上の各ショット領域に転写し（ステップＳ４４：露光工程）、この転写が終了したウェハＷの現像、つまりパターンが転写されたフォトレジストの現像を行う（ステップＳ４６：現像工程）。
【００７４】
その後、ステップＳ４６によってウェハＷの表面に生成されたレジストパターンをマスクとし、ウェハＷの表面に対してエッチング等の加工を行う（ステップＳ４８：加工工程）。ここで、レジストパターンとは、上述の実施形態の投影露光装置によって転写されたパターンに対応する形状の凹凸が生成されたフォトレジスト層であって、その凹部がフォトレジスト層を貫通しているものである。ステップＳ４８では、このレジストパターンを介してウェハＷの表面の加工を行う。ステップＳ４８で行われる加工には、例えばウェハＷの表面のエッチングまたは金属膜等の成膜の少なくとも一方が含まれる。なお、ステップＳ４４では、上述の実施形態の投影露光装置は、フォトレジストが塗布されたウェハＷを、感光性基板つまりプレートＰとしてパターンの転写を行う。
【００７５】
図１３は、液晶表示素子等の液晶デバイスの製造工程を示すフローチャートである。図１３に示すように、液晶デバイスの製造工程では、パターン形成工程（ステップＳ５０）、カラーフィルタ形成工程（ステップＳ５２）、セル組立工程（ステップＳ５４）およびモジュール組立工程（ステップＳ５６）を順次行う。ステップＳ５０のパターン形成工程では、プレートＰとしてフォトレジストが塗布されたガラス基板上に、上述の実施形態の投影露光装置を用いて回路パターンおよび電極パターン等の所定のパターンを形成する。このパターン形成工程には、上述の実施形態の投影露光装置を用いてフォトレジスト層にパターンを転写する露光工程と、パターンが転写されたプレートＰの現像、つまりガラス基板上のフォトレジスト層の現像を行い、パターンに対応する形状のフォトレジスト層を生成する現像工程と、この現像されたフォトレジスト層を介してガラス基板の表面を加工する加工工程とが含まれている。
【００７６】
ステップＳ５２のカラーフィルタ形成工程では、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）に対応する３つのドットの組をマトリックス状に多数配列するか、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルタの組を水平走査方向に複数配列したカラーフィルタを形成する。ステップＳ５４のセル組立工程では、ステップＳ５０によって所定パターンが形成されたガラス基板と、ステップＳ５２によって形成されたカラーフィルタとを用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。具体的には、例えばガラス基板とカラーフィルタとの間に液晶を注入することで液晶パネルを形成する。ステップＳ５６のモジュール組立工程では、ステップＳ５４によって組み立てられた液晶パネルに対し、この液晶パネルの表示動作を行わせる電気回路およびバックライト等の各種部品を取り付ける。
【００７７】
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。
【００７８】
なお、上述の実施形態では、露光光としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長：１９３ｎｍ）やＫｒＦエキシマレーザ光（波長：２４８ｎｍ）を用いているが、これに限定されることなく、他の適当なレーザ光源、たとえば波長１５７ｎｍのレーザ光を供給するＦ2レーザ光源などに対して本発明を適用することもできる。
【００７９】
また、上述の実施形態において、投影光学系と感光性基板との間の光路中を１．１よりも大きな屈折率を有する媒体（典型的には液体）で満たす手法、所謂液浸法を適用しても良い。この場合、投影光学系と感光性基板との間の光路中に液体を満たす手法としては、国際公開第ＷＯ９９／４９５０４号パンプレットに開示されているような局所的に液体を満たす手法や、特開平６−１２４８７３号公報に開示されているような露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる手法や、特開平１０−３０３１１４号公報に開示されているようなステージ上に所定深さの液体槽を形成し、その中に基板を保持する手法などを採用することができる。ここでは、国際公開第ＷＯ９９／４９５０４号パンフレット、特開平６−１２４８７３号公報および特開平１０−３０３１１４号公報の教示を参照として援用する。
【００８０】
また、上述の実施形態において、米国公開公報第２００６／０１７０９０１号及び第２００７／０１４６６７６号に開示されるいわゆる偏光照明方法を適用することも可能である。ここでは、米国特許公開第２００６／０１７０９０１号公報及び米国特許公開第２００７／０１４６６７６号公報の教示を参照として援用する。
【００８１】
また、上述の実施形態では、露光装置においてマスク（またはウェハ）を照明する照明光学系に対して本発明を適用しているが、これに限定されることなく、マスク（またはウェハ）以外の被照射面を照明する一般的な照明光学系に対して本発明を適用することもできる。
【符号の説明】
【００８２】
１ 光源
３ 空間光変調ユニット
３０ 素子切換装置
３０ａ 回転板
３０ｃ 駆動部
３０ｄ 蓋部材
３０ｅ カバー部材
３１ 反射型の回折光学素子
３２ 反射型の空間光変調器
４，６ リレー光学系
７ マイクロフライアイレンズ
８ コンデンサー光学系
９ マスクブラインド
１０ 結像光学系
１１ 筐体
１２ カバー部材
ＤＴ 瞳強度分布計測部
ＣＲ 制御部
Ｍ マスク
ＰＬ 投影光学系
Ｗ ウェハ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、素子切換装置、照明光学系、露光装置、およびデバイス製造方法に関する。さらに詳細には、本発明は、半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のデバイスをリソグラフィー工程で製造するための露光装置の照明光学系において光路に対して反射光学素子を切り換える装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の典型的な露光装置においては、光源から射出された光束が、オプティカルインテグレータとしてのフライアイレンズを介して、多数の光源からなる実質的な面光源としての二次光源（一般には照明瞳における所定の光強度分布）を形成する。以下、照明瞳での光強度分布を、「瞳強度分布」という。また、照明瞳とは、照明瞳と被照射面（露光装置の場合にはマスクまたはウェハ）との間の光学系の作用によって、被照射面が照明瞳のフーリエ変換面となるような位置として定義される。
【０００３】
二次光源からの光束は、コンデンサーレンズにより集光された後、所定のパターンが形成されたマスクを重畳的に照明する。マスクを透過した光は投影光学系を介してウェハ上に結像し、ウェハ上にはマスクパターンが投影露光（転写）される。マスクに形成されたパターンは高集積化されており、この微細パターンをウェハ上に正確に転写するにはウェハ上において均一な照度分布を得ることが不可欠である。
【０００４】
従来、瞳強度分布の形状および大きさについて多様性に富んだ照明条件を実現するために、照明瞳に光強度分布を固定的に形成する回折光学素子と、照明瞳に光強度分布を可変的に形成する空間光変調器とを照明光路に対して切り換え可能に設けた照明光学系が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。この照明光学系では、複数の透過型の回折光学素子から選択された回折光学素子を光路中に設定することにより瞳強度分布を離散的に変更するとともに、空間光変調器の作用により瞳強度分布を自在に且つ迅速に変化させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−９３１７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載された照明光学系では、照明光路に対する回折光学素子と空間光変調器との切り換えに際して、ケーブルなどを含んで比較的複雑な機構を有する空間光変調器を移動させる必要がある。このため、回折光学素子と空間光変調器との切り換えに伴う操作および制御が複雑であり、ひいては照明光学系の構成が複雑化する。一方、空間光変調器を光路中に固定的に配置する構成を採用すると、回折光学素子または空間光変調器へ選択的に照明光を導くための導光光学系が複雑化（または大型化）し、ひいては照明光学系の構成が複雑化する。
【０００７】
そこで、反射型の回折光学素子と反射型の空間光変調器とを光路中に並列的に配置する構成、さらに具体的には複数の反射型回折光学素子から光路中に選択的に位置決めされた回折光学素子および光路中に固定的に位置決めされた空間光変調器のうちの少なくとも一方へ照明光を導く構成が考えられる。この構成では、複数の反射型回折光学素子（一般には複数の反射光学素子）を光路に対して切り換える素子切換装置において、各反射光学素子が容易に交換可能であることが求められる。
【０００８】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、複数の反射光学素子のうちの１つを光路中に位置決めする装置であって、各反射光学素子を容易に交換することのできる素子切換装置を提供することを目的とする。本発明は、例えば複数の反射型回折光学素子のうちの１つを光路中に位置決めし且つ各反射型回折光学素子が容易に交換可能な素子切換装置を用いて、反射型回折光学素子と空間光変調器との切り換えにより瞳強度分布の形状および大きさについて多様性に富んだ照明条件を実現することのできる照明光学系を提供することを目的とする。また、本発明は、多様性に富んだ照明条件を実現する照明光学系を用いて、転写すべきパターンの特性に応じて実現された適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことのできる露光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、複数の反射光学素子のうちの少なくとも１つを光路中に位置決めする素子切換装置であって、
光路側とは反対の側から前記複数の反射光学素子を着脱自在に取り付け可能な本体部と、
前記本体部に取り付けられた前記複数の反射光学素子から選択された少なくとも１つの反射光学素子を光路中に位置決めするために前記本体部を駆動する駆動部とを備えていることを特徴とする素子切換装置を提供する。
【００１０】
本発明の第２形態では、光源からの光に基づいて被照射面を照明する照明光学系において、
第１形態の素子切換装置を備えていることを特徴とする照明光学系を提供する。
【００１１】
本発明の第３形態では、所定のパターンを照明するための第２形態の照明光学系を備え、前記所定のパターンを感光性基板に露光することを特徴とする露光装置を提供する。
【００１２】
本発明の第４形態では、第３形態の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、
前記所定のパターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成する現像工程と、
前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工する加工工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の一態様にしたがう素子切換装置では、例えば所定の軸線廻りに回転可能な回転板のような本体部に、光路側とは反対の側から複数の反射光学素子を着脱自在に取り付ける。その結果、例えば照明光学系に適用した場合、光路の雰囲気を乱すことなく、必要に応じて各反射光学素子を別の反射光学素子と容易に交換することができる。換言すれば、本発明では、複数の反射光学素子のうちの１つを光路中に位置決めする装置であって、各反射光学素子を容易に交換することのできる素子切換装置を実現することができる。
【００１４】
したがって、本発明の照明光学系では、例えば複数の反射型回折光学素子のうちの１つを光路中に位置決めし且つ各反射型回折光学素子が容易に交換可能な素子切換装置を用いて、反射型回折光学素子と空間光変調器との切り換えにより瞳強度分布の形状および大きさについて多様性に富んだ照明条件を実現することができる。また、本発明の露光装置では、多様性に富んだ照明条件を実現する照明光学系を用いて、転写すべきパターンの特性に応じて実現された適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことができ、ひいては良好なデバイスを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】本実施形態の素子切換装置を含む空間光変調ユニットの内部構成を概略的に示す図である。
【図３】４つの反射型回折光学素子が素子切換装置の回転板に取り付けられている様子を示す図である。
【図４】空間光変調ユニットにおける空間光変調器の作用を説明する図である。
【図５】空間光変調器の要部の部分斜視図である。
【図６】マイクロフライアイレンズの入射面および後側焦点面に形成される４極状の光強度分布を模式的に示す図である。
【図７】傾斜可能な平行平面板が第２姿勢に設定されたときの空間光変調ユニット内の光路を示す図である。
【図８】傾斜可能な平行平面板が第３姿勢に設定されたときの空間光変調ユニット内の光路を示す図である。
【図９】本実施形態の素子切換装置の構成を概略的に示す図である。
【図１０】変形例にかかる素子切換装置の構成を概略的に示す図である。
【図１１】露光装置の筐体に開閉自在な扉部を設けた例を概略的に示す図である。
【図１２】半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。
【図１３】液晶表示素子等の液晶デバイスの製造工程を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。図２は、本実施形態の素子切換装置を含む空間光変調ユニットの内部構成を概略的に示す図である。図１において、感光性基板であるウェハＷの転写面（露光面）の法線方向に沿ってＺ軸を、ウェハＷの転写面内において図１の紙面に平行な方向にＹ軸を、ウェハＷの転写面内において図１の紙面に垂直な方向にＸ軸をそれぞれ設定している。
【００１７】
図１を参照すると、本実施形態の露光装置では、光源１から露光光（照明光）が供給される。光源１として、たとえば１９３ｎｍの波長の光を供給するＡｒＦエキシマレーザ光源や、２４８ｎｍの波長の光を供給するＫｒＦエキシマレーザ光源などを用いることができる。光源１から射出された光は、ビーム送光部２を介して、空間光変調ユニット３に入射する。ビーム送光部２は、光源１からの入射光束を適切な大きさおよび形状の断面を有する光束に変換しつつ空間光変調ユニット３へ導くとともに、空間光変調ユニット３に入射する光束の位置変動および角度変動をアクティブに補正する機能を有する。
【００１８】
空間光変調ユニット３は、図２に示すように、照明光路に対して切り換え可能な複数（図２では例示的に４つ）の反射型回折光学素子（以下、単に「回折光学素子」ともいう）３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄと、二次元的に配列されて個別に制御される複数のミラー要素を有する空間光変調器３２とを備えている。図２では、４つの回折光学素子３１ａ〜３１ｄから選択された１つの回折光学素子３１ａが光路中に位置決めされている。照明光路中に並列的に配置された回折光学素子３１ａおよび空間光変調器３２よりも光源側（図２中左側）の光路中には、光の入射側から順に、光軸ＡＸに対して傾斜可能な平行平面板３３、および第１偏向部材３４が配置されている。回折光学素子３１ａおよび空間光変調器３２よりもマスク側（図２中右側）の光路中には、第２偏向部材３５が配置されている。
【００１９】
平行平面板３３および第１偏向部材３４は、光源１からビーム送光部２を経て空間光変調ユニット３へ入射した光を回折光学素子３１ａおよび空間光変調器３２のうちの少なくとも一方へ選択的に導く。以下、説明の理解を容易にするために、光源１からの光束が第１偏向部材３４により２分割され、一方の光束が回折光学素子３１ａへ導かれ、他方の光束が空間光変調器３２へ導かれるものとする。第２偏向部材３５は、回折光学素子３１ａを経た光および空間光変調器３２を経た光をリレー光学系４へ導く。空間光変調ユニット３の具体的な構成および作用については後述する。
【００２０】
空間光変調ユニット３から射出された光は、リレー光学系４を介して、所定面５に入射する。リレー光学系４は、その前側焦点位置が回折光学素子３１ａの回折光学面（段差を有する反射面）の位置および空間光変調器３２の複数のミラー要素の配列面の位置とほぼ一致し且つその後側焦点位置が所定面５の位置とほぼ一致するように設定されている。後述するように、回折光学素子３１ａを経た光は、その回折特性に応じた光強度分布を所定面５に固定的に形成する。空間光変調器３２を経た光は、複数のミラー要素の姿勢に応じた光強度分布を所定面５に可変的に形成する。
【００２１】
所定面５に光強度分布を形成した光は、リレー光学系６を介して、マイクロフライアイレンズ（またはフライアイレンズ）７に入射する。リレー光学系６は、所定面５とマイクロフライアイレンズ７の入射面とを光学的に共役に設定している。したがって、空間光変調ユニット３を経た光は、所定面５と光学的に共役な位置に配置されたマイクロフライアイレンズ７の入射面に、所定面５に形成された光強度分布と同じ外形形状の光強度分布を形成する。
【００２２】
マイクロフライアイレンズ７は、たとえば縦横に且つ稠密に配列された多数の正屈折力を有する微小レンズからなる光学素子であり、平行平面板にエッチング処理を施して微小レンズ群を形成することによって構成されている。マイクロフライアイレンズでは、互いに隔絶されたレンズエレメントからなるフライアイレンズとは異なり、多数の微小レンズ（微小屈折面）が互いに隔絶されることなく一体的に形成されている。しかしながら、レンズ要素が縦横に配置されている点でマイクロフライアイレンズはフライアイレンズと同じ波面分割型のオプティカルインテグレータである。
【００２３】
マイクロフライアイレンズ７における単位波面分割面としての矩形状の微小屈折面は、マスクＭ上において形成すべき照野の形状（ひいてはウェハＷ上において形成すべき露光領域の形状）と相似な矩形状である。なお、マイクロフライアイレンズ７として、例えばシリンドリカルマイクロフライアイレンズを用いることもできる。シリンドリカルマイクロフライアイレンズの構成および作用は、例えば米国特許第６９１３３７３号公報に開示されている。
【００２４】
マイクロフライアイレンズ７に入射した光束は多数の微小レンズにより二次元的に分割され、その後側焦点面またはその近傍の照明瞳には、入射面に形成される光強度分布とほぼ同じ光強度分布を有する二次光源（瞳強度分布）が形成される。マイクロフライアイレンズ７の直後の照明瞳に形成された二次光源からの光束は、照明開口絞り（不図示）に入射する。照明開口絞りは、マイクロフライアイレンズ７の後側焦点面またはその近傍に配置され、二次光源に対応した形状の開口部（光透過部）を有する。
【００２５】
照明開口絞りは、照明光路に対して挿脱自在に構成され、且つ大きさおよび形状の異なる開口部を有する複数の開口絞りと切り換え可能に構成されている。照明開口絞りの切り換え方式として、たとえば周知のターレット方式やスライド方式などを用いることができる。照明開口絞りは、後述する投影光学系ＰＬの入射瞳面と光学的にほぼ共役な位置に配置され、二次光源の照明に寄与する範囲を規定する。なお、照明開口絞りの設置を省略することもできる。
【００２６】
照明開口絞りにより制限された二次光源からの光は、コンデンサー光学系８を介して、マスクブラインド９を重畳的に照明する。こうして、照明視野絞りとしてのマスクブラインド９には、マイクロフライアイレンズ７の矩形状の微小屈折面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９の矩形状の開口部（光透過部）を介した光束は、結像光学系１０の集光作用を受けた後、所定のパターンが形成されたマスクＭを重畳的に照明する。すなわち、結像光学系１０は、マスクブラインド９の矩形状開口部の像をマスクＭ上に形成することになる。
【００２７】
マスクステージＭＳ上に保持されたマスクＭを透過した光束は、投影光学系ＰＬを介して、ウェハステージＷＳ上に保持されたウェハ（感光性基板）Ｗ上にマスクパターンの像を形成する。こうして、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと直交する平面（ＸＹ平面）内においてウェハステージＷＳを二次元的に駆動制御しながら、ひいてはウェハＷを二次元的に駆動制御しながら一括露光またはスキャン露光を行うことにより、ウェハＷの各露光領域にはマスクＭのパターンが順次露光される。
【００２８】
本実施形態の露光装置は、投影光学系ＰＬを介した光に基づいて投影光学系ＰＬの瞳面における瞳強度分布を計測する瞳強度分布計測部ＤＴと、瞳強度分布計測部ＤＴの計測結果に基づいて空間光変調ユニット３中の空間光変調器３２を制御する制御部ＣＲとを備えている。瞳強度分布計測部ＤＴは、例えば投影光学系ＰＬの瞳位置と光学的に共役な位置に配置された撮像面を有するＣＣＤ撮像部を備え、投影光学系ＰＬの像面の各点に関する瞳強度分布（各点に入射する光が投影光学系ＰＬの瞳位置に形成する瞳強度分布）をモニターする。瞳強度分布計測部ＤＴの詳細な構成および作用については、例えば米国特許公開第２００８／００３０７０７号公報を参照することができる。
【００２９】
本実施形態では、マイクロフライアイレンズ７により形成される二次光源を光源として、照明光学系の被照射面に配置されるマスクＭ（ひいてはウェハＷ）をケーラー照明する。このため、二次光源が形成される位置は投影光学系ＰＬの開口絞りＡＳの位置と光学的に共役であり、二次光源の形成面を照明光学系の照明瞳面と呼ぶことができる。典型的には、照明瞳面に対して被照射面（マスクＭが配置される面、または投影光学系ＰＬを含めて照明光学系と考える場合にはウェハＷが配置される面）が光学的なフーリエ変換面となる。なお、瞳強度分布とは、照明光学系の照明瞳面または当該照明瞳面と光学的に共役な面における光強度分布（輝度分布）である。
【００３０】
マイクロフライアイレンズ７による波面分割数が比較的大きい場合、マイクロフライアイレンズ７の入射面に形成される大局的な光強度分布と、二次光源全体の大局的な光強度分布（瞳強度分布）とが高い相関を示す。このため、マイクロフライアイレンズ７の入射面および当該入射面と光学的に共役な面における光強度分布についても瞳強度分布と称することができる。図１の構成において、リレー光学系４，６、およびマイクロフライアイレンズ７は、空間光変調ユニット３中の回折光学素子３１ａを経た光束および空間光変調器３２を経た光束のうちの少なくとも一方の光束に基づいてマイクロフライアイレンズ７の直後の照明瞳に瞳強度分布を形成する分布形成光学系を構成している。
【００３１】
次に、空間光変調ユニット３の内部構成および作用を具体的に説明する。図２を参照すると、互いに異なる特性を有する４つの回折光学素子３１ａ〜３１ｄから選択された１つの回折光学素子３１ａが光路中に位置決めされ、回折光学素子３１ａと並列的に空間光変調器３２が光路中に固定的に配置されている。４つの回折光学素子３１ａ〜３１ｄは、本実施形態にかかる素子切換装置３０に着脱自在に取り付けられている。
【００３２】
４つの回折光学素子３１ａ〜３１ｄは、図２および図３に示すように、光軸ＡＸと平行なＸＹ平面の法線方向（Ｚ方向）に延びる軸線３０ｂ廻りに回転可能で且つＸＹ平面に沿って延びるプレートの形態を有する回転板（ターレット）３０ａに、軸線３０ｂを中心とする円の周方向に沿って取り付けられている。回転板３０ａは、制御部ＣＲからの指令にしたがって作動する駆動部３０ｃの作用により軸線３０ｂ廻りに回転駆動され、４つの回折光学素子３１ａ〜３１ｄから選択された所要の回折光学素子を光路中に位置決めする。素子切換装置３０のさらに詳細な構成および作用については後述する。
【００３３】
光路中に位置決めされた回折光学素子は、その回折光学面がＸＹ平面と平行になるように（ひいては光軸ＡＸと平行になるように）配置される。平行平面板３３は、光軸ＡＸを通ってＸ方向に延びる軸線（不図示）廻りに回転可能に構成されている。ハービングとしての平行平面板３３は、制御部ＣＲからの指令にしたがって、図２において実線３３ａで示す第１姿勢、破線３３ｂで示す第２姿勢、または破線３３ｃで示す第３姿勢をとる。
【００３４】
実線３３ａで示す第１姿勢に設定された平行平面板３３では、その入射面および射出面が光軸ＡＸと直交し、ひいてはＸＺ平面と平行になる。破線３３ｂで示す第２姿勢は、平行平面板３３を第１姿勢から図２中反時計廻りに所定角度だけ回転させることにより得られる。破線３３ｃで示す第３姿勢は、第１姿勢を中心として第２姿勢とは対称的な姿勢であって、平行平面板３３を第１姿勢から図２中時計廻りに所定角度だけ回転させることにより得られる。なお、必要に応じて、平行平面板３３が第２姿勢と第３姿勢との間の任意の姿勢をとるように制御することもできる。
【００３５】
第１偏向部材３４および第２偏向部材３５は、例えばＸ方向に延びる三角柱状のプリズムミラーの形態を有する。第１偏向部材３４は、光源側に向けた一対の反射面３４ａおよび３４ｂを有し、反射面３４ａと３４ｂとの稜線は光軸ＡＸを通ってＸ方向に延びている。第２偏向部材３５は、マスク側に向けた一対の反射面３５ａおよび３５ｂを有し、反射面３５ａと３５ｂとの稜線は光軸ＡＸを通ってＸ方向に延びている。なお、例えば金属のような非光学材料や石英のような光学材料により形成された三角柱状の部材の側面に、アルミニウムや銀などからなる反射膜を設けることにより、偏向部材３４および３５を形成することもできる。あるいは、偏向部材３４および３５を、それぞれミラーとして形成することもできる。
【００３６】
平行平面板３３が実線３３ａで示す第１姿勢に設定されている場合、光軸ＡＸに沿って空間光変調ユニット３に入射した平行光束は、平行平面板３３の入射面および射出面で屈折作用を受けることなくそのまま通過した後、第１偏向部材３４に入射する。第１偏向部材３４の第１反射面３４ａによって反射された光は回折光学素子３１ａに入射し、第２反射面３４ｂによって反射された光は空間光変調器３２に入射する。回折光学素子３１ａの回折光学面により回折（変調）された光は、第２偏向部材３５の第１反射面３５ａにより反射され、リレー光学系４へ導かれる。空間光変調器３２により変調された光は、第２偏向部材３５の第２反射面３５ｂにより反射され、リレー光学系４へ導かれる。
【００３７】
以下、説明を単純化するために、照明光路中に選択的に位置決めされた回折光学素子３１ａの回折光学面と照明光路中に固定的に配置された空間光変調器３２の複数のミラー要素の配列面とは、光軸ＡＸを含んでＸＹ平面に平行な面に関して対称に配置されているものとする。同様に、第１偏向部材３４の第１反射面３４ａと第２反射面３４ｂ、および第２偏向部材３５の第１反射面３５ａと第２反射面３５ｂとは、光軸ＡＸを含んでＸＹ平面に平行な面に関して対称に配置されているものとする。
【００３８】
空間光変調器３２は、図４に示すように、ＸＹ平面に沿って二次元的に配列された複数のミラー要素３２ａと、複数のミラー要素３２ａを保持する基盤３２ｂと、基盤３２ｂに接続されたケーブル（不図示）を介して複数のミラー要素３２ａの姿勢を個別に制御駆動する駆動部３２ｃとを備えている。空間光変調器３２は、図５に示すように、二次元的に配列された複数の微小なミラー要素３２ａを備え、入射した光に対して、その入射位置に応じた空間的な変調を可変的に付与して射出する。説明および図示を簡単にするために、図４および図５では空間光変調器３２が４×４＝１６個のミラー要素３２ａを備える構成例を示しているが、実際には１６個よりもはるかに多数のミラー要素３２ａを備えている。
【００３９】
図４を参照すると、光軸ＡＸと平行な方向に沿って第１偏向部材３４（図４では不図示）の第２反射面３４ｂに入射して空間光変調器３２に向かって反射された光線群のうち、光線Ｌ１は複数のミラー要素３２ａのうちのミラー要素ＳＥａに、光線Ｌ２はミラー要素ＳＥａとは異なるミラー要素ＳＥｂにそれぞれ入射する。同様に、光線Ｌ３はミラー要素ＳＥａ，ＳＥｂとは異なるミラー要素ＳＥｃに、光線Ｌ４はミラー要素ＳＥａ〜ＳＥｃとは異なるミラー要素ＳＥｄにそれぞれ入射する。ミラー要素ＳＥａ〜ＳＥｄは、その位置に応じて設定された空間的な変調を光Ｌ１〜Ｌ４に与える。
【００４０】
空間光変調器３２では、すべてのミラー要素３２ａの反射面が１つの平面（ＸＹ平面）に沿って設定された基準状態において、光軸ＡＸと平行な方向に沿って第２反射面３４ｂに入射した光線が、空間光変調器３２で反射された後に、第２偏向部材３５（図４では不図示）の第２反射面３５ｂにより光軸ＡＸとほぼ平行な方向に向かって反射されるように構成されている。また、空間光変調器３２の複数のミラー要素３２ａの配列面は、上述したように、リレー光学系４の前側焦点位置またはその近傍に位置決めされている。
【００４１】
したがって、空間光変調器３２の複数のミラー要素ＳＥａ〜ＳＥｄによって反射されて所定の角度分布が与えられた光は、所定面５に所定の光強度分布ＳＰ１〜ＳＰ４を形成し、ひいてはマイクロフライアイレンズ７の入射面に光強度分布ＳＰ１〜ＳＰ４に対応した光強度分布を形成する。すなわち、リレー光学系４は、空間光変調器３２の複数のミラー要素ＳＥａ〜ＳＥｄが射出光に与える角度を、空間光変調器３２の遠視野領域（フラウンホーファー回折領域）である所定面５上での位置に変換する。
【００４２】
一方、回折光学素子３１ａの回折光学面によって反射された光は、その回折特性に応じた光強度分布を、所定面５に、ひいてはマイクロフライアイレンズ７の入射面に形成する。こうして、マイクロフライアイレンズ７が形成する二次光源の光強度分布（瞳強度分布）は、回折光学素子３１ａおよびリレー光学系４，６がマイクロフライアイレンズ７の入射面に形成する第１の光強度分布と、空間光変調器３２およびリレー光学系４，６がマイクロフライアイレンズ７の入射面に形成する第２の光強度分布との合成分布に対応した分布となる。ここで、第１の光強度分布と第２の光強度分布とは、互いに全く異なるものであっても良いし、互いに一部または全部が重複するものであっても良い。
【００４３】
空間光変調器３２は、図５に示すように、平面形状の反射面を上面にした状態で１つの平面に沿って規則的に且つ二次元的に配列された多数の微小な反射素子であるミラー要素３２ａを含む可動マルチミラーである。各ミラー要素３２ａは可動であり、その反射面の傾き、すなわち反射面の傾斜角および傾斜方向は、制御部ＣＲからの指令にしたがって作動する駆動部３２ｃの作用により独立に制御される。各ミラー要素３２ａ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（例えばＸ方向およびＹ方向）を回転軸として、所望の回転角度だけ連続的或いは離散的に回転することができる。すなわち、各ミラー要素３２ａの反射面の傾斜を二次元的に制御することが可能である。
【００４４】
なお、各ミラー要素３２ａの反射面を離散的に回転させる場合、回転角を複数の状態（例えば、・・・、−２．５度、−２．０度、・・・０度、＋０．５度・・・＋２．５度、・・・）で切り換え制御するのが良い。図５には外形が正方形状のミラー要素３２ａを示しているが、ミラー要素３２ａの外形形状は正方形に限定されない。ただし、光利用効率の観点から、ミラー要素３２ａの隙間が少なくなるように配列可能な形状（最密充填可能な形状）とすることができる。また、光利用効率の観点から、隣り合う２つのミラー要素３２ａの間隔を必要最小限に抑えることができる。
【００４５】
本実施形態では、空間光変調器３２として、たとえば二次元的に配列された複数のミラー要素３２ａの向きを連続的にそれぞれ変化させる空間光変調器を用いている。このような空間光変調器として、たとえば特表平１０−５０３３００号公報およびこれに対応する欧州特許公開第７７９５３０号公報、特開２００４−７８１３６号公報およびこれに対応する米国特許第６,９００,９１５号公報、特表２００６−５２４３４９号公報およびこれに対応する米国特許第７,０９５,５４６号公報、並びに特開２００６−１１３４３７号公報に開示される空間光変調器を用いることができる。なお、二次元的に配列された複数のミラー要素３２ａの向きを離散的に複数の段階を持つように制御してもよい。
【００４６】
空間光変調器３２では、制御部ＣＲからの制御信号に応じて作動する駆動部３２ｃの作用により、複数のミラー要素３２ａの姿勢がそれぞれ変化し、各ミラー要素３２ａがそれぞれ所定の向きに設定される。空間光変調器３２の複数のミラー要素３２ａによりそれぞれ所定の角度で反射された光は、図６に示すように、マイクロフライアイレンズ７の入射面に、例えば光軸ＡＸを中心としてＸ方向に間隔を隔てた２つの円弧形状の光強度分布２０ａおよび２０ｂを形成する。
【００４７】
一方、制御部ＣＲからの制御信号に応じて作動する素子切換装置３０（ひいては回転板３０ａ）により照明光路中に選択的に位置決めされた回折光学素子３１ａの回折光学面で反射された光は、図６に示すように、マイクロフライアイレンズ７の入射面に、例えば光軸ＡＸを中心としてＺ方向に間隔を隔てた２つの円弧形状の光強度分布２０ｃおよび２０ｄを形成する。
【００４８】
こうして、マイクロフライアイレンズ７の後側焦点面またはその近傍の照明瞳には、４極状の光強度分布２０ａ〜２０ｄに対応する４極状の光強度分布２１ａ〜２１ｄが形成される。さらに、マイクロフライアイレンズ７の後側焦点面またはその近傍の照明瞳と光学的に共役な別の照明瞳の位置、すなわち結像光学系１０の瞳位置および投影光学系ＰＬの瞳位置（開口絞りＡＳが配置されている位置）にも、４極状の光強度分布２０ａ〜２０ｄに対応する４極状の光強度分布が形成される。
【００４９】
図７に示すように、平行平面板３３を第１姿勢から第２姿勢（図２において破線３３ｂで示す姿勢に対応）へ切り換えると、光軸ＡＸに沿って空間光変調ユニット３に入射した平行光束は、平行平面板３３の入射面および射出面でそれぞれ屈折作用を受けて、第１偏向部材３４の第２反射面３４ｂへ導かれる。第２反射面３４ｂによって反射された光は、空間光変調器３２により変調され、第２偏向部材３５の第２反射面３５ｂにより反射された後、リレー光学系４へ導かれる。
【００５０】
すなわち、傾斜可能な平行平面板３３が第２姿勢に設定されると、平行平面板３３と第１偏向部材３４との協働作用により、光源１からの光は空間光変調器３２へ導かれ、回折光学素子３１ａへは導かれない。こうして、空間光変調器３２を経た光は、マイクロフライアイレンズ７の後側焦点面またはその近傍の照明瞳に、例えば４極状の光強度分布２０ａ〜２０ｄに対応する４極状の光強度分布２１ａ〜２１ｄを形成する。
【００５１】
図８に示すように、平行平面板３３を第１姿勢から第３姿勢（図２において破線３３ｃで示す姿勢に対応）へ切り換えると、光軸ＡＸに沿って空間光変調ユニット３に入射した平行光束は、平行平面板３３の入射面および射出面でそれぞれ屈折作用を受けて、第１偏向部材３４の第１反射面３４ａへ導かれる。第１反射面３４ａによって反射された光は、回折光学素子３１ａにより回折され、第２偏向部材３５の第１反射面３５ａにより反射された後、リレー光学系４へ導かれる。
【００５２】
すなわち、傾斜可能な平行平面板３３が第３姿勢に設定されると、平行平面板３３と第１偏向部材３４との協働作用により、光源１からの光は回折光学素子３１ａへ導かれ、空間光変調器３２へは導かれない。こうして、回折光学素子３１ａを経た光は、マイクロフライアイレンズ７の後側焦点面またはその近傍の照明瞳に、例えば４極状の光強度分布２０ａ〜２０ｄに対応する４極状の光強度分布２１ａ〜２１ｄを形成する。
【００５３】
本実施形態では、光源１としてＡｒＦエキシマレーザ光源またはＫｒＦエキシマレーザ光源を用いているので、照明光学系（２〜１０）の光路は、図９に示すように、例えば金属製の筐体（ケーシング）１１で密封され、露光光の吸収率が低い気体であるヘリウムガスや窒素などの不活性ガスで置換されているか、あるいはほぼ真空状態に保持されている。図示を省略したが、投影光学系ＰＬの内部も気密状態を保つように構成され、投影光学系ＰＬの内部の気体はヘリウムガスや窒素などの不活性ガスで置換されているか、あるいはほぼ真空状態に保持されている。さらに、マスクＭおよびマスクステージＭＳなどを密封包囲するケーシング（不図示）の内部に窒素やヘリウムガスなどの不活性ガスが充填されているか、あるいはほぼ真空状態に保持されている。
【００５４】
露光装置（２〜ＷＳ）の筐体１１には、素子切換装置３０により光路中に位置決めされた回折光学素子３１ａの反射面を保護するカバー部材１２が設けられている。換言すれば、筐体１１において、第１偏向部材３４の第１反射面３４ａにより反射されて回折光学素子３１ａに向かう光、および回折光学素子３１ａにより反射されて第２偏向部材３５の第１反射面３５ａに向かう光が通過する領域にカバー部材１２が設けられている。カバー部材１２は、例えば蛍石（ＣａＦ2）または石英（ＳｉＯ2）により形成されて平行平面板状の形態を有する。ただし、石英によりカバー部材１２を形成するとホログラム化の恐れがあるため、光路のケミカルクリーンを保つために蛍石を用いることが好ましい。
【００５５】
本実施形態にかかる素子切換装置３０は、４つの回折光学素子３１ａ〜３１ｄを着脱自在に取り付け可能な回転板３０ａと、回転板３０ａを軸線３０ｂ廻りに回転駆動する駆動部３０ｃとを備えている。一例として、駆動部３０ｃは、例えば制御部ＣＲからの指令にしたがって作動するモーター（不図示）を含み、このモーターの出力軸が回転軸線３０ｂを構成している。駆動部３０ｃは、回転板３０ａの光路側とは反対の側に配置されている。素子切換装置３０では、光路側とは反対の側から各回折光学素子３１ａ〜３１ｄを回転板３０ａに着脱自在に取り付けることができるように、所要の断面形態を有する４つの開口部３０ａａが回転板３０ａに形成されている。
【００５６】
各回折光学素子３１ａ〜３１ｄは、光路側とは反対の側から回転板３０ａの開口部３０ａａに挿入され、開口部３０ａａの最も光路側に設けられた当接部３０ａｂに各回折光学素子３１ａ〜３１ｄの周縁部が当接した状態で回転板３０ａに取り付けられる。また、素子切換装置３０は、光路側とは反対の側から回転板３０ａの各開口部３０ａａに着脱自在に取り付けられた各回折光学素子３１ａ〜３１ｄを光路側とは反対の側から押さえて固定する蓋部材３０ｄを備えている。
【００５７】
蓋部材３０ｄの作用により、各回折光学素子３１ａ〜３１ｄを所要の姿勢で確実に保持することができる。ただし、各回折光学素子３１ａ〜３１ｄの各開口部３０ａａに対する取付け態様によっては、蓋部材３０ｄの設置を省略することもできる。このように、本実施形態では、回転板３０ａは、光路側とは反対の側から４つの回折光学素子３１ａ〜３１ｄを着脱自在に取り付け可能な本体部を構成している。駆動部３０ｃは、回転板３０ａに取り付けられた４つの回折光学素子３１ａ〜３１ｄから選択された１つの回折光学素子を光路中に位置決めするために回転板３０ａを回転駆動する。
【００５８】
本実施形態の素子切換装置３０では、反射光学素子である回折光学素子３１ａ〜３１ｄを光路側とは反対の側から回転板３０ａに着脱自在に取り付けることができるので、照明光学系（２〜１０）の光路の雰囲気を乱すことなく、必要に応じて回折光学素子３１ａ〜３１ｄを別の回折光学素子と容易に交換することができる。換言すれば、本実施形態では、複数の反射型回折光学素子３１ａ〜３１ｄのうちの１つを光路中に位置決めする装置であって、各回折光学素子３１ａ〜３１ｄを容易に交換することのできる素子切換装置３０を実現することができる。
【００５９】
したがって、本実施形態の照明光学系（２〜１０）では、複数の反射型回折光学素子３１ａ〜３１ｄのうちの１つを光路中に位置決めし且つ各反射型回折光学素子３１ａ〜３１ｄが容易に交換可能な素子切換装置３０を用いて、反射型回折光学素子３１ａ（３１ｂ〜３１ｄ）と空間光変調器３２との切り換えにより瞳強度分布の形状および大きさについて多様性に富んだ照明条件を実現することができる。また、本実施形態の露光装置（２〜ＷＳ）では、多様性に富んだ照明条件を実現する照明光学系（２〜１０）を用いて、転写すべきマスクＭのパターンの特性に応じて実現された適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことができる。
【００６０】
特に、本実施形態の照明光学系（２〜１０）では、反射型の回折光学素子３１ａ（３１ｂ〜３１ｄ）と反射型の空間光変調器３２とが照明光路中に並列的に配置される。したがって、光学系を複雑化または大型化しなくても、光軸ＡＸに対して傾斜可能な平行平面板３３の姿勢を変化させるという単純な操作および制御により、回折光学素子３１ａおよび空間光変調器３２のうちの少なくとも一方へ選択的に照明光を導くことができる。そして、交換可能な複数の回折光学素子３１ａ〜３１ｄにより瞳強度分布を離散的に変更するとともに、空間光変調器３２により瞳強度分布を自在に且つ迅速に変化させることができる。
【００６１】
また、本実施形態の照明光学系（２〜１０）では、回折光学素子３１ａ（３１ｂ〜３１ｄ）と空間光変調器３２とを同時に使用する場合、空間光変調器を単体で使用する場合に比して、ミラー要素ＳＥの反射面に入射する光の単位面積当たりのエネルギーが小さく（例えば１／２に）抑えられる。その結果、空間光変調器３２では、同時使用の期間に応じてミラー要素ＳＥの反射率が低下しにくく、所要の機能を所要期間に亘って安定的に発揮することができる。
【００６２】
なお、上述の実施形態では、素子切換装置３０により光路中に位置決めされた回折光学素子３１ａの反射面を保護するカバー部材１２が、露光装置の筐体１１に設けられている。しかしながら、これに限定されることなく、図１０に示すように、筐体１１へのカバー部材１２の設置を省略し、回転板（本体部）３０ａに取り付けられた各回折光学素子３１ａ〜３１ｄの反射面を保護するカバー部材３０ｅを素子切換装置３０に設ける変形例も可能である。カバー部材３０ｅは、カバー部材１２と同様に、例えば蛍石により形成されて平行平面板状の形態を有する。ただし、図１０の変形例では、筐体１１に対して回転板３０ａを回転自在に且つ気密状態を保持可能に取り付ける機構が必要になる。
【００６３】
図示を省略したが、筐体１１に設けられたカバー部材１２と素子切換装置３０に設けられたカバー部材３０ｅとを併用することも可能である。また、図１１に示すように、素子切換装置３０の回転板３０ａの光路側とは反対の側に配置されて開閉自在な扉部１１ａを露光装置の筐体１１に設ける構成も可能である。なお、図１１の構成では、筐体１１に設けられたカバー部材１２に代えて、あるいはカバー部材１２に加えて、図１０に示すカバー部材３０ｅを素子切換装置３０に設けることができる。
【００６４】
また、上述の実施形態では、４つの回折光学素子３１ａ〜３１ｄから選択された１つの回折光学素子を光路中に位置決めしている。しかしながら、段差を有する反射面を備える反射型回折光学素子に限定されることなく、複数の反射光学素子から選択された１つの反射光学素子を光路中に位置決めすることもできる。また、光路中に位置決めされる反射光学素子の数は１つに限定されることなく、複数の反射光学素子から選択された少なくとも１つの反射光学素子を光路中に位置決めすることもできる。また、素子切換装置が保持する反射光学素子の数は４つに限定されることなく、所要数の反射光学素子から少なくとも１つの反射光学素子を選択することもできる。
【００６５】
また、上述の実施形態では、軸線３０ｂ廻りに回転可能な回転板３０ａを用いるターレット方式にしたがって、複数の回折光学素子３１ａ〜３１ｄから選択した１つの回折光学素子を光路中に位置決めしている。しかしながら、ターレット方式に限定されることなく、他の適当な方式、例えば複数の反射光学素子を着脱自在に取り付け可能な本体部をスライド駆動する方式にしたがって複数の反射光学素子から選択された少なくとも１つの反射光学素子を光路中に位置決めすることもできる。
【００６６】
また、上述の実施形態では、光軸ＡＸに対して傾斜可能な平行平面板３３により、光源１から入射した光束を平行移動させて射出する光束移動部を構成している。しかしながら、これに限定されることなく、光束移動部の構成については様々な形態が可能である。例えば、一対のミラーを用いて光束移動部を構成することもできる。
【００６７】
また、上述の実施形態では、光軸ＡＸに対して傾斜可能な平行平面板３３と、一対の反射面３４ａおよび３４ｂを有する偏向部材３４とにより、光源１から入射した光を回折光学素子３１ａおよび空間光変調器のうちの少なくとも一方へ選択的に導いている。しかしながら、これに限定されることなく、光束移動部を経て入射した光束を回折光学素子へ向けて偏向する第１前側偏向面（反射面３４ａに対応）と、光束移動部を経て入射した光束を空間光変調器へ向けて偏向する第２前側偏向面（反射面３４ｂに対応）とを、別々の光学部材に設けることもできる。
【００６８】
また、上述の実施形態では、光路中に位置決めされた１つの回折光学素子３１ａの回折光学面と、光路中に固定的に配置された１つの空間光変調器３２の複数のミラー要素３２ａの配列面とが、光軸ＡＸを挟んで互いに平行に配置されている。しかしながら、これに限定されることなく、光路中に位置決めされる回折光学素子の数、光路中に固定的に配置される空間光変調器の数、回折光学素子の回折光学面と空間光変調器の配列面との位置関係などについて、様々な形態が可能である。
【００６９】
上述の説明では、二次元的に配列されて個別に制御される複数のミラー要素を有する空間光変調器として、二次元的に配列された複数の反射面の向き（角度：傾き）を個別に制御可能な空間光変調器を用いている。しかしながら、これに限定されることなく、たとえば二次元的に配列された複数の反射面の高さ（位置）を個別に制御可能な空間光変調器を用いることもできる。このような空間光変調器としては、たとえば特開平６−２８１８６９号公報及びこれに対応する米国特許第５，３１２，５１３号公報、並びに特表２００４−５２０６１８号公報およびこれに対応する米国特許第６，８８５，４９３号公報の図１ｄに開示される空間光変調器を用いることができる。これらの空間光変調器では、二次元的な高さ分布を形成することで回折面と同様の作用を入射光に与えることができる。なお、上述した二次元的に配列された複数の反射面を持つ空間光変調器を、たとえば特表２００６−５１３４４２号公報およびこれに対応する米国特許第６，８９１，６５５号公報や、特表２００５−５２４１１２号公報およびこれに対応する米国特許公開第２００５／００９５７４９号公報の開示に従って変形しても良い。
【００７０】
なお、上述の実施形態では、オプティカルインテグレータとして、マイクロフライアイレンズ７を用いているが、その代わりに、内面反射型のオプティカルインテグレータ（典型的にはロッド型インテグレータ）を用いても良い。この場合、リレー光学系６の代わりに、所定面５からの光を集光する集光光学系を配置する。そして、マイクロフライアイレンズ７とコンデンサー光学系８との代わりに、所定面５からの光を集光する集光光学系の後側焦点位置またはその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。このとき、ロッド型インテグレータの射出端がマスクブラインド９の位置になる。ロッド型インテグレータを用いる場合、このロッド型インテグレータの下流の結像光学系１０内の、投影光学系ＰＬの開口絞りＡＳの位置と光学的に共役な位置を照明瞳面と呼ぶことができる。また、ロッド型インテグレータの入射面の位置には、照明瞳面の二次光源の虚像が形成されることになるため、この位置およびこの位置と光学的に共役な位置も照明瞳面と呼ぶことができる。ここで、上記の集光光学系、上記の結像光学系、およびロッド型インテグレータを分布形成光学系とみなすことができる。
【００７１】
上述の実施形態では、マスクの代わりに、所定の電子データに基づいて所定パターンを形成する可変パターン形成装置を用いることができる。このような可変パターン形成装置を用いれば、パターン面が縦置きでも同期精度に及ぼす影響を最低限にできる。なお、可変パターン形成装置としては、たとえば所定の電子データに基づいて駆動される複数の反射素子を含むＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）を用いることができる。ＤＭＤを用いた露光装置は、例えば特開２００４−３０４１３５号公報、国際特許公開第２００６／０８０２８５号パンフレットおよびこれに対応する米国特許公開第２００７／０２９６９３６号公報に開示されている。また、ＤＭＤのような非発光型の反射型空間光変調器以外に、透過型空間光変調器を用いても良く、自発光型の画像表示素子を用いても良い。なお、パターン面が横置きの場合であっても可変パターン形成装置を用いても良い。ここでは、米国特許公開第２００７／０２９６９３６号公報の教示を参照として援用する。なお、可変パターン形成装置として、複数のＤＭＤを用いる場合において、本実施形態にかかる光束分割素子を用いて複数のＤＭＤへ光を導く構成としても良い。
【００７２】
上述の実施形態の露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行っても良い。
【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１２は、半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。図１２に示すように、半導体デバイスの製造工程では、半導体デバイスの基板となるウェハＷに金属膜を蒸着し（ステップＳ４０）、この蒸着した金属膜上に感光性材料であるフォトレジストを塗布する（ステップＳ４２）。つづいて、上述の実施形態の投影露光装置を用い、マスク（レチクル）Ｍに形成されたパターンをウェハＷ上の各ショット領域に転写し（ステップＳ４４：露光工程）、この転写が終了したウェハＷの現像、つまりパターンが転写されたフォトレジストの現像を行う（ステップＳ４６：現像工程）。
【００７４】
その後、ステップＳ４６によってウェハＷの表面に生成されたレジストパターンをマスクとし、ウェハＷの表面に対してエッチング等の加工を行う（ステップＳ４８：加工工程）。ここで、レジストパターンとは、上述の実施形態の投影露光装置によって転写されたパターンに対応する形状の凹凸が生成されたフォトレジスト層であって、その凹部がフォトレジスト層を貫通しているものである。ステップＳ４８では、このレジストパターンを介してウェハＷの表面の加工を行う。ステップＳ４８で行われる加工には、例えばウェハＷの表面のエッチングまたは金属膜等の成膜の少なくとも一方が含まれる。なお、ステップＳ４４では、上述の実施形態の投影露光装置は、フォトレジストが塗布されたウェハＷを、感光性基板つまりプレートＰとしてパターンの転写を行う。
【００７５】
図１３は、液晶表示素子等の液晶デバイスの製造工程を示すフローチャートである。図１３に示すように、液晶デバイスの製造工程では、パターン形成工程（ステップＳ５０）、カラーフィルタ形成工程（ステップＳ５２）、セル組立工程（ステップＳ５４）およびモジュール組立工程（ステップＳ５６）を順次行う。ステップＳ５０のパターン形成工程では、プレートＰとしてフォトレジストが塗布されたガラス基板上に、上述の実施形態の投影露光装置を用いて回路パターンおよび電極パターン等の所定のパターンを形成する。このパターン形成工程には、上述の実施形態の投影露光装置を用いてフォトレジスト層にパターンを転写する露光工程と、パターンが転写されたプレートＰの現像、つまりガラス基板上のフォトレジスト層の現像を行い、パターンに対応する形状のフォトレジスト層を生成する現像工程と、この現像されたフォトレジスト層を介してガラス基板の表面を加工する加工工程とが含まれている。
【００７６】
ステップＳ５２のカラーフィルタ形成工程では、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）に対応する３つのドットの組をマトリックス状に多数配列するか、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルタの組を水平走査方向に複数配列したカラーフィルタを形成する。ステップＳ５４のセル組立工程では、ステップＳ５０によって所定パターンが形成されたガラス基板と、ステップＳ５２によって形成されたカラーフィルタとを用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。具体的には、例えばガラス基板とカラーフィルタとの間に液晶を注入することで液晶パネルを形成する。ステップＳ５６のモジュール組立工程では、ステップＳ５４によって組み立てられた液晶パネルに対し、この液晶パネルの表示動作を行わせる電気回路およびバックライト等の各種部品を取り付ける。
【００７７】
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。
【００７８】
なお、上述の実施形態では、露光光としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長：１９３ｎｍ）やＫｒＦエキシマレーザ光（波長：２４８ｎｍ）を用いているが、これに限定されることなく、他の適当なレーザ光源、たとえば波長１５７ｎｍのレーザ光を供給するＦ2レーザ光源などに対して本発明を適用することもできる。
【００７９】
また、上述の実施形態において、投影光学系と感光性基板との間の光路中を１．１よりも大きな屈折率を有する媒体（典型的には液体）で満たす手法、所謂液浸法を適用しても良い。この場合、投影光学系と感光性基板との間の光路中に液体を満たす手法としては、国際公開第ＷＯ９９／４９５０４号パンプレットに開示されているような局所的に液体を満たす手法や、特開平６−１２４８７３号公報に開示されているような露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる手法や、特開平１０−３０３１１４号公報に開示されているようなステージ上に所定深さの液体槽を形成し、その中に基板を保持する手法などを採用することができる。ここでは、国際公開第ＷＯ９９／４９５０４号パンフレット、特開平６−１２４８７３号公報および特開平１０−３０３１１４号公報の教示を参照として援用する。
【００８０】
また、上述の実施形態において、米国公開公報第２００６／０１７０９０１号及び第２００７／０１４６６７６号に開示されるいわゆる偏光照明方法を適用することも可能である。ここでは、米国特許公開第２００６／０１７０９０１号公報及び米国特許公開第２００７／０１４６６７６号公報の教示を参照として援用する。
【００８１】
また、上述の実施形態では、露光装置においてマスク（またはウェハ）を照明する照明光学系に対して本発明を適用しているが、これに限定されることなく、マスク（またはウェハ）以外の被照射面を照明する一般的な照明光学系に対して本発明を適用することもできる。
【符号の説明】
【００８２】
１ 光源
３ 空間光変調ユニット
３０ 素子切換装置
３０ａ 回転板
３０ｃ 駆動部
３０ｄ 蓋部材
３０ｅ カバー部材
３１ 反射型の回折光学素子
３２ 反射型の空間光変調器
４，６ リレー光学系
７ マイクロフライアイレンズ
８ コンデンサー光学系
９ マスクブラインド
１０ 結像光学系
１１ 筐体
１２ カバー部材
ＤＴ 瞳強度分布計測部
ＣＲ 制御部
Ｍ マスク
ＰＬ 投影光学系
Ｗ ウェハ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の反射光学素子のうちの少なくとも１つを光路中に位置決めする素子切換装置であって、
光路側とは反対の側から前記複数の反射光学素子を着脱自在に取り付け可能な本体部と、
前記本体部に取り付けられた前記複数の反射光学素子から選択された少なくとも１つの反射光学素子を光路中に位置決めするために前記本体部を駆動する駆動部とを備えていることを特徴とする素子切換装置。
【請求項２】
前記本体部は、所定の軸線廻りに回転可能な回転板を有することを特徴とする請求項１に記載の素子切換装置。
【請求項３】
前記駆動部は、前記回転板の光路側とは反対の側に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の素子切換装置。
【請求項４】
前記本体部に取り付けられた反射光学素子を前記光路側とは反対の側から押さえて固定する蓋部材を備えていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の素子切換装置。
【請求項５】
前記本体部に取り付けられた反射光学素子の反射面を保護するカバー部材を備えていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の素子切換装置。
【請求項６】
前記反射光学素子は、段差を有する反射面を備える反射型回折光学素子であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の素子切換装置。
【請求項７】
光源からの光に基づいて被照射面を照明する照明光学系において、
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の素子切換装置を備えていることを特徴とする照明光学系。
【請求項８】
前記光源からの光を前記素子切換装置により前記光路中に位置決めされた反射光学素子に向けて偏向する前側偏向面を備えていることを特徴とする請求項７に記載の照明光学系。
【請求項９】
前記反射光学素子により反射された光を後続の光学系に向けて偏向する後側偏向面を備えていることを特徴とする請求項８に記載の照明光学系。
【請求項１０】
前記素子切換装置により前記光路中に位置決めされた反射光学素子の反射面を保護するカバー部材を備えていることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項１１】
前記素子切換装置は、前記反射光学素子の反射面が前記照明光学系の光軸と平行になるように前記反射光学素子を光路中に位置決めすることを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項１２】
前記素子切換装置により光路中に位置決めされた前記反射光学素子を経た光に基づいて、前記照明光学系の照明瞳に瞳強度分布を形成する分布形成光学系を備えていることを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項１３】
前記被照射面と光学的に共役な面を形成する投影光学系と組み合わせて用いられ、前記照明瞳は前記投影光学系の開口絞りと光学的に共役な位置であることを特徴とする請求項１２に記載の照明光学系。
【請求項１４】
所定のパターンを照明するための請求項７乃至１３のいずれか１項に記載の照明光学系を備え、前記所定のパターンを感光性基板に露光することを特徴とする露光装置。
【請求項１５】
前記露光装置の筐体は、開閉自在な扉部を備え、
前記扉部は、前記素子切換装置の前記本体部の前記光路側とは反対の側に配置されていることを特徴とする請求項１４に記載の露光装置。
【請求項１６】
前記所定のパターンの像を前記感光性基板上に形成する投影光学系を備えていることを特徴とする請求項１４または１５に記載の露光装置。
【請求項１７】
請求項１４乃至１６のいずれか１項に記載の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、
前記所定のパターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成する現像工程と、
前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工する加工工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項１】
複数の反射光学素子のうちの少なくとも１つを光路中に位置決めする素子切換装置であって、
光路側とは反対の側から前記複数の反射光学素子を着脱自在に取り付け可能な本体部と、
前記本体部に取り付けられた前記複数の反射光学素子から選択された少なくとも１つの反射光学素子を光路中に位置決めするために前記本体部を駆動する駆動部とを備えていることを特徴とする素子切換装置。
【請求項２】
前記本体部は、所定の軸線廻りに回転可能な回転板を有することを特徴とする請求項１に記載の素子切換装置。
【請求項３】
前記駆動部は、前記回転板の光路側とは反対の側に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の素子切換装置。
【請求項４】
前記本体部に取り付けられた反射光学素子を前記光路側とは反対の側から押さえて固定する蓋部材を備えていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の素子切換装置。
【請求項５】
前記本体部に取り付けられた反射光学素子の反射面を保護するカバー部材を備えていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の素子切換装置。
【請求項６】
前記反射光学素子は、段差を有する反射面を備える反射型回折光学素子であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の素子切換装置。
【請求項７】
光源からの光に基づいて被照射面を照明する照明光学系において、
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の素子切換装置を備えていることを特徴とする照明光学系。
【請求項８】
前記光源からの光を前記素子切換装置により前記光路中に位置決めされた反射光学素子に向けて偏向する前側偏向面を備えていることを特徴とする請求項７に記載の照明光学系。
【請求項９】
前記反射光学素子により反射された光を後続の光学系に向けて偏向する後側偏向面を備えていることを特徴とする請求項８に記載の照明光学系。
【請求項１０】
前記素子切換装置により前記光路中に位置決めされた反射光学素子の反射面を保護するカバー部材を備えていることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項１１】
前記素子切換装置は、前記反射光学素子の反射面が前記照明光学系の光軸と平行になるように前記反射光学素子を光路中に位置決めすることを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項１２】
前記素子切換装置により光路中に位置決めされた前記反射光学素子を経た光に基づいて、前記照明光学系の照明瞳に瞳強度分布を形成する分布形成光学系を備えていることを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項１３】
前記被照射面と光学的に共役な面を形成する投影光学系と組み合わせて用いられ、前記照明瞳は前記投影光学系の開口絞りと光学的に共役な位置であることを特徴とする請求項１２に記載の照明光学系。
【請求項１４】
所定のパターンを照明するための請求項７乃至１３のいずれか１項に記載の照明光学系を備え、前記所定のパターンを感光性基板に露光することを特徴とする露光装置。
【請求項１５】
前記露光装置の筐体は、開閉自在な扉部を備え、
前記扉部は、前記素子切換装置の前記本体部の前記光路側とは反対の側に配置されていることを特徴とする請求項１４に記載の露光装置。
【請求項１６】
前記所定のパターンの像を前記感光性基板上に形成する投影光学系を備えていることを特徴とする請求項１４または１５に記載の露光装置。
【請求項１７】
請求項１４乃至１６のいずれか１項に記載の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、
前記所定のパターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成する現像工程と、
前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工する加工工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【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２】
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【図１０】
【図１１】
【図１２】
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【公開番号】特開２０１１−６０８６９（Ｐ２０１１−６０８６９Ａ）
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０６５１２（Ｐ２００９−２０６５１２）
【出願日】平成２１年９月８日（２００９．９．８）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月８日（２００９．９．８）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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