特許 6593623 空間光変調器の設定方法、駆動データの作成方法、露光装置、露光方法、およびデバイス製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6593623

(24)【登録日】2019年10月4日

(45)【発行日】2019年10月23日

(54)【発明の名称】空間光変調器の設定方法、駆動データの作成方法、露光装置、露光方法、およびデバイス製造方法

(51)【国際特許分類】

   G03F 7/20 20060101AFI20191010BHJP

【ＦＩ】

   G03F7/20 501

   G03F7/20 521

【請求項の数】34

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2015-69110(P2015-69110)

(22)【出願日】2015年3月30日

(65)【公開番号】特開2016-188957(P2016-188957A)

(43)【公開日】2016年11月4日

【審査請求日】2018年2月28日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000004112

【氏名又は名称】株式会社ニコン

(74)【代理人】

【識別番号】100095256

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 孝雄

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 陽司

(72)【発明者】

【氏名】塚本 宏之

(72)【発明者】

【氏名】奥平 陽介

【審査官】 山口 敦司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−３６７９００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０２８０９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００６−５２７４１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００２−５０６２３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３０９２４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 再公表特許第２００４／０７７５３３（ＪＰ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２００４／０７７５３３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００４−３０４１３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／００６８３３４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 再公表特許第２０１２／０３９３５３（ＪＰ，Ａ１）

【文献】 特表２００７−５２２４８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−０８８９４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表平０６−５１０６３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−０８３０２３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｆ ７／２０

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７

Ｇ０３Ｆ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

投影光学系を介した光源からの光で所定のパターンを基板に露光する際に用いられるパターン形成用の空間光変調器の設定方法であって、
前記投影光学系の物体面または像面における照度分布を求めることと、
前記照度分布に関する情報を用いて、前記空間光変調器の複数の光学要素が射出光に付与すべき複素振幅の分布を設定することと、を含むことを特徴とする設定方法。

【請求項2】

前記複素振幅の分布を設定することは、前記基板上のターゲットパターン像に関する情報と前記照度分布に関する情報とを用いて、前記複素振幅の分布を求めることを含むことを特徴とする請求項１に記載の設定方法。

【請求項3】

前記ターゲットパターン像は、前記基板に形成すべきパターン像を前記照度分布に応じて変形した形状を有することを特徴とする請求項１または２に記載の設定方法。

【請求項4】

前記複素振幅の分布を設定することは、均一な照度分布に対して前記空間光変調器の複数の光学要素が射出光に付与すべき複素振幅の第１分布を求めることと、前記照度分布の逆数に関する第２分布と前記複素振幅の前記第１分布とを用いて、前記複素振幅の分布を求めることと、を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の設定方法。

【請求項5】

前記複素振幅の分布を設定することは、前記空間光変調器の複数の光学要素が射出光に付与すべき複素振幅を光学要素毎に求めることを含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の設定方法。

【請求項6】

前記複素振幅の分布を設定することは、前記空間光変調器の複数の光学要素が射出光に付与すべき複素振幅を一群の光学要素毎に求めることを含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の設定方法。

【請求項7】

前記複数の光学要素は、前記空間光変調器に入射する光の進行方向に沿った位置を変更するように移動する平面状の反射面をそれぞれ備える複数のミラー要素を含み、
前記複素振幅の分布を設定することは、前記複数のミラー要素の前記進行方向に沿った位置をそれぞれ設定することを含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の設定方法。

【請求項8】

前記複数の光学要素は、前記空間光変調器に入射する光の進行方向に沿った位置を変更するように移動する平面状の反射面をそれぞれ備える複数のミラー要素を含み、
前記複素振幅の分布を設定することは、前記複数のミラー要素が反射光に付与すべき複素振幅として−１または＋１の値を設定することを含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の設定方法。

【請求項9】

前記複数の光学要素は、少なくとも１つの軸廻りに傾斜可能な反射面をそれぞれ備える複数のミラー要素を含み、
前記複素振幅の分布を設定することは、前記複数のミラー要素の傾斜角をそれぞれ設定することを含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の設定方法。

【請求項10】

前記複数の光学要素は、少なくとも１つの軸廻りに傾斜可能な平面状の反射面をそれぞれ備える複数のミラー要素を含み、
前記複素振幅の分布を設定することは、前記複数のミラー要素が反射光に付与すべき複素振幅として−０．２〜＋１の間の値を設定することを含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の設定方法。

【請求項11】

前記複数の光学要素は、少なくとも１つの軸廻りに傾斜可能であり且つ段差状の反射面をそれぞれ備える複数のミラー要素を含み、
前記複素振幅の分布を設定することは、前記複数のミラー要素が反射光に付与すべき複素振幅として−１〜＋１の間の値を設定することと、を含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の設定方法。

【請求項12】

前記照度分布を求めることは、撮像素子を用いて前記投影光学系の物体面または像面における照度分布を実測することを含むことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の設定方法。

【請求項13】

前記照度分布を求めることは、前記投影光学系の物体面または像面における照度分布をシミュレーションにより算出することを含むことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の設定方法。

【請求項14】

前記照度分布を求めることは、前記基板に評価パターンを露光することにより前記投影光学系の像面における照度分布を実測することを含むことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の設定方法。

【請求項15】

投影光学系を介した光源からの光で所定のパターンを基板に露光する露光装置で用いられるパターン形成用の空間光変調器の複数の光学要素の駆動データの作成方法であって、
前記露光装置から前記投影光学系の物体面または像面における照度分布の情報を得ることと、
前記照度分布の情報を用いて、前記空間光変調器の複数の光学要素が射出光に付与すべき複素振幅の分布を求めることと、
前記複素振幅の分布の情報を前記駆動データとして前記露光装置へ供給することと、を含むことを特徴とする作成方法。

【請求項16】

前記複素振幅の分布を求めることは、前記基板上のターゲットパターン像に関する情報と前記照度分布に関する情報とを用いて、前記複素振幅の分布を求めることを含むことを特徴とする請求項１５に記載の作成方法。

【請求項17】

前記ターゲットパターン像は、前記基板に形成すべきパターン像を前記照度分布に応じて変形した形状を有することを特徴とする請求項１５または１６に記載の作成方法。

【請求項18】

前記複素振幅の分布を求めることは、均一な照度分布に対して前記空間光変調器の複数の光学要素が射出光に付与すべき複素振幅の第１分布を求めることと、前記照度分布の逆数に関する第２分布と前記複素振幅の前記第１分布とを用いて、前記複素振幅の分布を求めることと、を含むことを特徴とする請求項１５乃至１７のいずれか１項に記載の作成方法。

【請求項19】

前記複素振幅の分布を求めることは、前記空間光変調器の複数の光学要素が射出光に付与すべき複素振幅を光学要素毎に求めることを含むことを特徴とする請求項１５乃至１８のいずれか１項に記載の作成方法。

【請求項20】

前記複素振幅の分布を求めることは、前記空間光変調器の複数の光学要素が射出光に付与すべき複素振幅を一群の光学要素毎に求めることを含むことを特徴とする請求項１５乃至１８のいずれか１項に記載の作成方法。

【請求項21】

前記複数の光学要素は、前記空間光変調器に入射する光の進行方向に沿った位置を変更するように移動する平面状の反射面をそれぞれ備える複数のミラー要素を含み、
前記複素振幅の分布を求めることは、前記複数のミラー要素の前記進行方向に沿った前記位置をそれぞれ設定することを含むことを特徴とする請求項１５乃至２０のいずれか１項に記載の作成方法。

【請求項22】

前記複数の光学要素は、前記空間光変調器に入射する光の進行方向に沿った位置を変更するように移動する平面状の反射面をそれぞれ備える複数のミラー要素を含み、
前記複素振幅の分布を求めることは、前記複数のミラー要素が反射光に付与すべき複素振幅として−１または＋１の値を設定することを含むことを特徴とする請求項１５乃至２０のいずれか１項に記載の作成方法。

【請求項23】

前記複数の光学要素は、少なくとも１つの軸廻りに傾斜可能な反射面をそれぞれ備える複数のミラー要素を含み、
前記複素振幅の分布を求めることは、前記複数のミラー要素の傾斜角をそれぞれ設定することを含むことを特徴とする請求項１５乃至２０のいずれか１項に記載の作成方法。

【請求項24】

前記複数の光学要素は、少なくとも１つの軸廻りに傾斜可能な平面状の反射面をそれぞれ備える複数のミラー要素を含み、
前記複素振幅の分布を求めることは、前記複数のミラー要素が反射光に付与すべき複素振幅として−０．２〜＋１の間の値を設定することを含むことを特徴とする請求項１５乃至２０のいずれか１項に記載の作成方法。

【請求項25】

前記複数の光学要素は、少なくとも１つの軸廻りに傾斜可能であり且つ段差状の反射面をそれぞれ備える複数のミラー要素を含み、
前記複素振幅の分布を求めることは、前記複数のミラー要素が反射光に付与すべき複素振幅として−１〜＋１の間の値を設定することを含むことを特徴とする請求項１５乃至２０のいずれか１項に記載の作成方法。

【請求項26】

所定のパターンを基板に露光する露光装置において、
光源から供給されるパルス光により被照射面を照明する照明光学系と、
前記被照射面に沿って二次元的に配列された複数の光学要素を有する空間光変調器と、
前記空間光変調器の前記複数の光学要素を個別に制御する制御部と、
前記空間光変調器からの光で前記所定のパターンを前記基板に投影する投影光学系と、を備え、
前記制御部は、前記投影光学系の物体面または像面における照度分布に関する情報を用いて、前記複数の光学要素が射出光に付与すべき複素振幅の分布を設定することを特徴とする露光装置。

【請求項27】

前記制御部は、前記基板上のターゲットパターン像に関する情報と前記照度分布に関する情報とを用いて、前記複素振幅の分布を求めることを特徴とする請求項２６に記載の露光装置。

【請求項28】

前記制御部は、均一な照度分布に対して前記複数の光学要素が射出光に付与すべき複素振幅の第１分布を求め、前記照度分布の逆数に関する第２分布と前記複素振幅の前記第１分布とを用いて前記複素振幅の分布を設定することを特徴とする請求項２６または２７に記載の露光装置。

【請求項29】

前記光学要素は、前記空間光変調器に入射する光の進行方向に沿った位置を変更するように移動する平面状の反射面を有するミラー要素を備えていることを特徴とする請求項２６乃至２８のいずれか１項に記載の露光装置。

【請求項30】

前記光学要素は、少なくとも１つの軸廻りに傾斜可能な平面状の反射面を有するミラー要素を備えていることを特徴とする請求項２６乃至２８のいずれか１項に記載の露光装置。

【請求項31】

前記光学要素は、少なくとも１つの軸廻りに傾斜可能であり且つ段差状の反射面を有するミラー要素を備えていることを特徴とする請求項２６乃至２８のいずれか１項に記載の露光装置。

【請求項32】

投影光学系を介した光源からの光で所定のパターンを基板に露光する露光方法において、
請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の設定方法を用いて、前記空間光変調器の複数の光学要素が射出光に付与すべき複素振幅の分布を設定することと、
設定された前記複素振幅の分布にしたがって前記空間光変調器の複数の光学要素を制御駆動することと、を含むことを特徴とする露光方法。

【請求項33】

請求項２６乃至３１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基板に露光することと、
前記所定のパターンが転写された前記基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記基板の表面に形成することと、
前記マスク層を介して前記基板の表面を加工することと、を含むことを特徴とするデバイス製造方法。

【請求項34】

請求項３２に記載の露光方法を用いて、前記所定のパターンを前記基板に露光することと、
前記所定のパターンが転写された前記基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記基板の表面に形成することと、
前記マスク層を介して前記基板の表面を加工することと、を含むことを特徴とするデバイス製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

空間光変調器の設定方法、空間光変調器の複数の光学要素の駆動データの作成方法、露光装置、露光方法、およびデバイス製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体素子等のデバイスの製造に用いられる露光装置では、パターンをウェハ上に正確に転写することが要求される。そして、このパターンをウェハ上に正確に転写するにはウェハ上において均一な照度分布（露光量分布）を得ることが要求される。

【0003】

しかしながら、光源から供給されるパルス光のコヒーレンスが高い場合、すなわち高コヒーレンス光源を用いる場合、フライアイレンズを構成するレンズレット間の干渉などに起因して、照明光学系の被照射面（投影光学系の物体面）には不均一な照度分布が形成される。従来、複数のパルス光を用いて不均一な照度分布をランダムに重ね合わせることにより積算照度分布を平均化する手法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

【0004】

不均一な照度分布をランダムに重ね合わせる手法では、積算照度分布を平均化するのに多数のパルス光を用いる必要がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】米国特許第６，５５２，７７４号

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0006】

第１形態では、投影光学系を介した光源からの光で所定のパターンを基板に露光する際に用いられるパターン形成用の空間光変調器の設定方法であって、
前記投影光学系の物体面または像面における照度分布を求めることと、
前記照度分布に関する情報を用いて、前記空間光変調器の複数の光学要素が射出光に付与すべき複素振幅の分布を設定することと、を含むことを特徴とする設定方法を提供する。

【0007】

第２形態では、投影光学系を介した光源からの光で所定のパターンを基板に露光する露光装置で用いられるパターン形成用の空間光変調器の複数の光学要素の駆動データの作成方法であって、
前記露光装置から前記投影光学系の物体面または像面における照度分布の情報を得ることと、
前記照度分布の情報を用いて、前記空間光変調器の複数の光学要素が射出光に付与すべき複素振幅の分布を求めることと、
前記複素振幅の分布の情報を前記駆動データとして前記露光装置へ供給することと、を含むことを特徴とする作成方法を提供する。

【0008】

第３形態では、所定のパターンを基板に露光する露光装置において、
光源から供給されるパルス光により被照射面を照明する照明光学系と、
前記被照射面に沿って二次元的に配列された複数の光学要素を有する空間光変調器と、
前記空間光変調器の前記複数の光学要素を個別に制御する制御部と、
前記空間光変調器からの光で前記所定のパターンを前記基板に投影する投影光学系と、を備え、
前記制御部は、前記投影光学系の物体面または像面における照度分布に関する情報を用いて、前記複数の光学要素が射出光に付与すべき複素振幅の分布を設定することを特徴とする露光装置を提供する。

【0009】

第４形態では、投影光学系を介した光源からの光で所定のパターンを基板に露光する露光方法において、
第１形態の設定方法を用いて、前記空間光変調器の複数の光学要素が射出光に付与すべき複素振幅の分布を設定することと、
設定された前記複素振幅の分布にしたがって前記空間光変調器の複数の光学要素を制御駆動することと、を含むことを特徴とする露光方法を提供する。

【0010】

第５形態では、第３形態の露光装置の露光方法を用いて、前記所定のパターンを前記基板に露光することと、
前記所定のパターンが転写された前記基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記基板の表面に形成することと、
前記マスク層を介して前記基板の表面を加工することと、を含むことを特徴とするデバイス製造方法を提供する。

【0011】

第６形態では、第４形態の露光方法を用いて、前記所定のパターンを前記基板に露光することと、
前記所定のパターンが転写された前記基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記基板の表面に形成することと、
前記マスク層を介して前記基板の表面を加工することと、を含むことを特徴とするデバイス製造方法を提供する。

【0012】

第７形態では、投影光学系を介した光源からの光で所定のパターンを基板に露光する際に用いられるパターン形成用の空間光変調器の設定方法であって、
前記空間光変調器の複数の光学要素のうち、前記所定のパターンに達する光が通過する複数の光学要素の一部の状態を第１の状態に設定することと、
前記所定のパターンに達する光が通過する複数の光学要素の他部の状態を第１の状態とは異なる第２の状態とに設定することと、
を含み、
投影光学系の物体面または像面における照度分布を用いて前記光学要素の一部および他部の状態を設定する、設定方法を提供する。

【0013】

第８形態では、投影光学系を介した光源からの光で所定のパターンを基板に露光する際に用いられるパターン形成用の空間光変調器の複数の光学要素の駆動データの作成方法であって、
前記空間光変調器の複数の光学要素のうち、前記所定のパターンに達する光が通過する複数の光学要素の一部の状態を第１の状態に設定することと、
前記所定のパターンに達する光が通過する複数の光学要素の他部の状態を第１の状態とは異なる第２の状態とに設定することと、
を含み、
投影光学系の物体面または像面における照度分布を用いて前記光学要素の一部および他部の状態を設定する、方法を提供する。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。

【図2】空間光変調器の構成および作用を説明する図である。

【図3】空間光変調器の要部の部分斜視図である。

【図4】ウェハ上の理想的な照度分布を示す図である。

【図5】空間光変調器のミラー配列面における不均一な照度分布を示す図である。

【図6】空間光変調器のミラー配列面における均一な照度分布を示す図である。

【図7】第１数値例において図５の不均一な照度分布に適した複素振幅の分布を示す図である。

【図8】図５の不均一な照度分布および図７の複素振幅の分布に応じてウェハ上で得られる照度分布を示す図である。

【図9】第１数値例において図６の均一な照度分布に適した複素振幅の分布を示す図である。

【図10】図６の均一な照度分布および図９の複素振幅の分布に応じてウェハ上で得られる照度分布を示す図である。

【図11】第２数値例において図５の不均一な照度分布に適した複素振幅の分布を示す図である。

【図12】図５の不均一な照度分布および図１１の複素振幅の分布に応じてウェハ上で得られる照度分布を示す図である。

【図13】第２数値例において図６の均一な照度分布に適した複素振幅の分布を示す図である。

【図14】図６の均一な照度分布および図１３の複素振幅の分布に応じてウェハ上で得られる照度分布を示す図である。

【図15】図１１に示す複素振幅の分布を図１３に示す複素振幅の分布で割った分布を示す図である。

【図16】図５の不均一な照度分布の逆数に関する分布を示す図である。

【図17】図１３の均一な照度分布に適した複素振幅の分布と図１６の不均一な照度分布の逆数に関する分布とをかけて得られる複素振幅の分布を示す図である。

【図18】図５の不均一な照度分布および図１７の複素振幅の分布に応じてウェハＷ上で得られる照度分布を示す図である。

【図19】変形例にかかるリソグラフィシステムの一例を示す図である。

【図20】変形例における複素振幅の算出手法の一例を示すフローチャートである。

【図21】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22】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】

【0015】

以下、実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図１は、実施形態にかかる露光装置ＥＸの構成を概略的に示す図である。図１では、その紙面において水平方向にＸ軸を、図１の紙面に垂直な方向にＹ軸を、図１の紙面において鉛直方向にＺ軸をそれぞれ設定している。感光性基板であるウェハＷの転写面（露光面）は、ＸＹ平面に平行に設定されている。実施形態にかかる露光装置は、可変パターン形成用の空間光変調器（spatial light modulator:ＳＬＭ）を使用するマスクレス方式の露光装置である。

【0016】

図１を参照すると、実施形態の露光装置ＥＸには、光源部ＬＳから露光光（照明光）が供給される。光源部ＬＳとして、例えば米国特許第５，８３８，７０９Ｂ１号明細書、米国特許第６，５９０，６９８Ｂ１号明細書、米国特許第６，９０１，０９０Ｂ１号明細書、米国特許第６，９４７，１２３Ｂ１号明細書、米国特許第７，０９８，９９２Ｂ２号明細書、米国特許第７，３９７，５９８Ｂ２号明細書、および米国特許第７，１３６，４０２Ｂ１号明細書、米国特許公開第２００６／０５０７４８Ａ１号公報および米国特許公開第２００９／１８５５８３Ａ１号公報等に開示されているように、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザなどの固体レーザ光源、ファイバーアンプなどを有する光増幅部、及び波長変換部などを含み、波長１９３ｎｍのパルス光を出力する高調波発生装置を用いてもよい。

【0017】

光源部ＬＳから供給された高コヒーレンスのパルス光は、ビーム送光部１および光路折曲げミラーＭＲ１を経て、回折光学素子２に入射する。ここで、光源部ＬＳとビーム送光部１との間の光路中に、光源部ＬＳから供給された１つのパルス光から時間的に多重化された複数のパルス光を生成する遅延光学系を配置しても良い。この場合、光源部ＬＳと遅延光学系との協働作用により、互いに同じ光強度を有する多数のパルス光が、一定の時間間隔にしたがって射出されるように構成しても良い。遅延光学系の具体的な構成については、例えば米国特許第６，２３８，０６３号明細書および第６，５８７，１８２号明細書の教示を参照することができる。

【0018】

ビーム送光部１は、光源部ＬＳから入射した光束を適切な大きさおよび形状の断面を有する光束に変換しつつ回折光学素子２へ導くとともに、回折光学素子２に入射する光の位置変動および角度変動をアクティブに補正する。回折光学素子２は、基板に露光光（照明光）の波長程度のピッチを有する段差を形成することによって構成され、入射ビームを所望の角度に回折する作用を有する。すなわち、回折光学素子２は、入射光を空間的に変調して射出する空間光変調素子である。

【0019】

具体的に、円形照明用（輪帯照明用、複数極照明用など）の回折光学素子は、例えば矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合に、ファーフィールド（またはフラウンホーファー回折領域）に円形状（輪帯状、複数極状など）の光強度分布を形成する機能を有する。一例として、回折光学素子２は、円形照明用の回折光学素子であり、輪帯照明用の回折光学素子、複数極照明用の回折光学素子などと交換可能に設置されている。回折光学素子２を経た光は、リレー光学系３により集光された後に、マイクロフライアイレンズ（またはフライアイレンズ）４に入射する。

【0020】

リレー光学系３は、その前側焦点位置が回折光学素子３の近傍に位置し、且つその後側焦点位置がマイクロフライアイレンズ４の入射側の面に位置している。すなわち、リレー光学系３は、回折光学素子２とマイクロフライアイレンズ４の入射側の面とを光学的にフーリエ変換の関係に位置決めしている。円形照明用の回折光学素子２を経た光は、例えば照明光学系の光軸ＡＸを中心とした円形状の光強度分布（照野）を、マイクロフライアイレンズ４の入射側の面に形成する。

【0021】

マイクロフライアイレンズは、二次元的に配列された多数の正屈折力を有する微小レンズからなる光学素子であり、平行平面板にエッチング処理を施して微小レンズ群を形成することによって構成されている。マイクロフライアイレンズでは、互いに隔絶されたレンズエレメントからなるフライアイレンズとは異なり、多数の微小レンズが互いに隔絶されることなく一体的に形成されている。しかしながら、レンズレット（レンズ要素）が縦横に配置されている点でマイクロフライアイレンズはフライアイレンズと同じ波面分割型のオプティカルインテグレータである。

【0022】

具体的に、マイクロフライアイレンズ４は、例えば矩形状の断面を有する多数のレンズレット４ａを縦横に且つ稠密に配列することにより構成されている。ただし、図１では、図示および説明の簡単のために、実際よりもはるかに少ないレンズレット４ａによりマイクロフライアイレンズ４を構成した例を示している。マイクロフライアイレンズ４として、例えばシリンドリカルマイクロフライアイレンズを用いることもできる。シリンドリカルマイクロフライアイレンズの構成および作用は、例えば米国特許第６９１３３７３号明細書に開示されている。

【0023】

マイクロフライアイレンズ４に入射した光束は多数のレンズレット４ａにより二次元的に分割され、光が入射したレンズレット４ａの射出面の近傍にはそれぞれ１つのスポット光（小光源）が形成される。すなわち、マイクロフライアイレンズ４の後側焦点面（レンズレット４ａの入射側の屈折面と射出側の屈折面との合成光学系の後側焦点位置）またはその近傍の照明瞳には、入射側の面全体に形成された光強度分布とほぼ同じ光強度分布を有する二次光源（多数の小光源からなる実質的な面光源：瞳強度分布）が形成される。

【0024】

マイクロフライアイレンズ４の直後の照明瞳に形成された二次光源からの光は、コンデンサー光学系５を介して、マスクブラインド６を照明する。コンデンサー光学系５は、その前側焦点位置がマイクロフライアイレンズ４の後側焦点面に位置し、且つその後側焦点位置がマスクブラインド６の面に位置している。すなわち、コンデンサー光学系５は、マイクロフライアイレンズ４の後側焦点面とマスクブラインド６の面とを光学的にフーリエ変換の関係に位置決めしている。その結果、マイクロフライアイレンズ４の直後の照明瞳に形成された多数の小光源からの光は、コンデンサー光学系５を介して、マスクブラインド６を重畳的に照明する。

【0025】

照明視野絞りとしてのマスクブラインド６の矩形状の開口部（光透過部）を経た光は、光路折曲げミラーＭＲ２、結像光学系７、および光路折曲げミラーＭＲ３を介して、可変パターン形成用の空間光変調器８の複数のミラー要素の配列面（ミラー配列面）を重畳的に照明する。すなわち、結像光学系７は、マスクブラインド６の矩形状の開口部の像を、空間光変調器８のミラー配列面に形成することになる。こうして、照明光学系（１〜７）は、光源部ＬＳから供給されるパルス光により、空間光変調器８のミラー配列面（被照射面）上に矩形状の照明領域を形成する。

【0026】

空間光変調器８は、図２に示すように、照明光学系（１〜７）の被照射面（投影光学系ＰＬの物体面）に沿って二次元的に配列された複数のミラー要素８ａと、複数のミラー要素８ａを保持する基盤８ｂと、基盤８ｂ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８ａの姿勢（位置、傾きなど）を個別に制御駆動する駆動部８ｃとを備えている。空間光変調器８では、制御系ＣＲからの指令に基づいて作動する駆動部８ｃの作用により、複数のミラー要素８ａの姿勢がそれぞれ変化し、各ミラー要素８ａがそれぞれ所定の向き（または位置）に設定される。

【0027】

空間光変調器８は、図３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８ａを備え、入射したパルス光に対して、その入射位置に応じた空間的な変調を可変的に付与して射出する。説明および図示を簡単にするために、図２および図３では空間光変調器８が４×４＝１６個のミラー要素８ａ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８ａを備えている。

【0028】

一例によれば、空間光変調器８は、図３に示すように、平面状の反射面を上面にした状態で１つの平面に沿って規則的に且つ二次元的に配列された多数の微小な反射素子であるミラー要素８ａを含む可動マルチミラーである。各ミラー要素８ａは可動であり、その反射面の傾き、すなわち反射面の傾斜角および傾斜方向は、制御系ＣＲからの制御信号に基づいて作動する駆動部８ｃの作用により独立に制御される。各ミラー要素８ａは、その反射面に平行な二方向であって互いに直交する二方向（Ｘ方向，Ｙ方向）を回転軸として、所望の回転角度だけ連続的（または離散的）に回転することができる。すなわち、各ミラー要素８ａ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。

【0029】

図３には外形が正方形状のミラー要素８ａを示しているが、ミラー要素８ａ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８ａ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８ａの間隔を必要最小限に抑えることができる。

【0030】

実施形態では、可変パターン形成用の空間光変調器８として、二次元的に配列されて平面状の反射面を有する複数のミラー要素の向きを連続的（または離散的）にそれぞれ変化させる空間光変調器を用いることができる。この場合、複数のミラー要素は、少なくとも１つの軸廻りに傾斜可能な平面状の反射面をそれぞれ有する。このようなチルトミラー型の空間光変調器として、たとえば米国特許第６，５２２，４５４号明細書および第７，４０５，８６２号明細書に開示される空間光変調器を用いることができる。

【0031】

また、可変パターン形成用の空間光変調器８として、たとえば二次元的に配列されて平面状の反射面を有する複数のミラー要素の反射面の高さ（位置）を個別に制御可能な空間光変調器を用いることもできる。この場合、複数のミラー要素は、空間光変調器に入射する光の進行方向に沿った位置（投影光学系の光軸方向の位置）を変更するように移動する平面状の反射面をそれぞれ有する。このようなピストン型の空間光変調器として、例えば米国特許第５，３１２，５１３号および第７，２０６，１１７号明細書並びに米国特許公開第２０１３／０２７８９１２号明細書に開示される空間光変調器を用いることができる。

【0032】

また、可変パターン形成用の空間光変調器８として、二次元的に配列されて段差状の反射面を有する複数のミラー要素の向きを連続的または離散的にそれぞれ変化させる空間光変調器を用いることもできる。この場合、複数のミラー要素は、少なくとも１つの軸廻りに傾斜可能であり且つ段差状の反射面をそれぞれ有する。このような位相段差チルトミラー型の空間光変調器として、たとえば米国特許第７，１１０，１５９号明細書に開示される空間光変調器を用いることができる。また、可変パターン形成用の空間光変調器として、二次元的に配列されて個別に制御される複数の透過光学要素を備えた透過型の空間光変調器を用いることもできる。

【0033】

空間光変調器８では、制御系ＣＲからの制御信号（複数のミラー要素８ａの駆動データ）にしたがって、複数のミラー要素８ａの姿勢がそれぞれ変化し、複数のミラー要素８ａがそれぞれ所定の向き（または位置）に設定される。投影光学系ＰＬは、照明光学系（１〜７）により照明された空間光変調器８からの反射光により、フォトレジストが塗布されたウェハ（感光性基板）Ｗの単位露光領域に、複数のミラー要素８ａが形成したミラーパターン（複数のミラー要素８ａの傾きパターン、凹凸パターンなど）に対応した所定のパターン像を投影する。

【0034】

ウェハＷは、ウェハステージＷＳ上においてＸＹ平面とほぼ平行に保持されている。ウェハステージＷＳには、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、Ｘ軸廻りの回転方向、Ｙ軸廻りの回転方向およびＺ軸廻りの回転方向に、ウェハステージＷＳ（ひいてはウェハＷ）を移動させる機構が組み込まれている。ステップ・アンド・リピート方式では、ウェハＷ上に縦横に設定された複数の単位露光領域のうちの１つの単位露光領域に、空間光変調器８のミラーパターンに対応した所定のパターン、例えばデバイスパターンを一括的に露光する。その後、制御系ＣＲが、ウェハステージＷＳをＸＹ平面に沿ってステップ移動させることにより、ウェハＷの別の単位露光領域を投影光学系ＰＬに対して位置決めする。こうして、空間光変調器８のミラーパターンに対応したデバイスパターンをウェハＷの単位露光領域に一括露光する動作を繰り返す。

【0035】

ステップ・アンド・スキャン方式では、制御系ＣＲは、投影光学系ＰＬの投影倍率に応じて、空間光変調器８のミラーパターンおよびウェハステージＷＳを例えばＸ方向に移動させつつ、空間光変調器８のミラーパターンに対応したデバイスパターンをウェハＷの１つの単位露光領域に走査露光する。言い換えると、照明光学系（１〜７）で空間光変調器８を照明し、制御系ＣＲの制御によって空間光変調器８の複数のミラー要素８ａによるミラーパターン（複数のミラー要素８ａの傾きパターン、凹凸パターンなど）を変えながら、ウェハＷをＸ方向に走査することによって、ウェハＷの表面に空間光変調器８で生成されるパターンの像が露光される。このとき、制御系ＣＲは、空間光変調器８の複数のミラー要素８ａで形成されるミラーパターンを、ウェハＷの移動と同期して移動させるように、空間光変調器８を制御している。なお、空間光変調器８の複数のミラー要素８ａで形成されるミラーパターンの移動に同期してウェハＷを移動させてもよい。

【0036】

その後、制御系ＣＲは、ウェハステージＷＳをＸＹ平面に沿ってステップ移動させることにより、ウェハＷの別の単位露光領域を投影光学系ＰＬに対して位置決めする。こうして、空間光変調器８のミラーパターンに対応したデバイスパターンをウェハＷの単位露光領域に走査露光する動作を繰り返す。

【0037】

実施形態の露光装置は、例えばＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳセンサのようなイメージセンサ（撮像素子）を用いて投影光学系ＰＬの物体面（空間光変調器８のミラー配列面：照明光学系（１〜７）の被照射面）における照度分布を測定する分布測定部９と、空間光変調器８を制御し且つ露光装置の動作を統括的に制御する制御系ＣＲとを備えている。分布測定部９による照度分布の測定結果は、制御系ＣＲに供給される。

【0038】

本実施形態では、マイクロフライアイレンズ４により形成される二次光源を光源として、照明光学系（１〜７）の被照射面に配置される空間光変調器８のミラー配列面（ひいてはウェハＷの露光面）をケーラー照明する。マイクロフライアイレンズ４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４の入射側の面に形成される大局的な光強度分布と、マイクロフライアイレンズ４の直後の照明瞳に形成される二次光源全体の大局的な光強度分布（瞳強度分布）とが高い相関を示す。

【0039】

本実施形態の露光装置では、制御系ＣＲからの指令にしたがって空間光変調器８が可変的に形成するミラーパターンに対応するデバイスパターンを、投影光学系ＰＬを介して、ウェハＷに一括露光または走査露光（スキャン露光）する。二次元的に配列されて個別に制御される複数のミラー要素（光学要素）を有する空間光変調器が可変的に形成するミラーパターンに対応する所定のパターンを、投影光学系を介して基板に露光するマスクレス方式の露光装置の詳細については、米国特許第８，７９２，０８１Ｂ２号明細書などを参照することができる。

【0040】

以下、数値例にしたがって、可変パターン形成用の空間光変調器８の設定方法、ひいては複数のミラー要素８ａの駆動データの作成方法について説明する。各数値例では、液浸露光装置を想定し、投影光学系ＰＬの像側開口数ＮＡを１．３５としている。液浸露光装置では、投影光学系ＰＬと感光性基板であるウェハＷとの間の光路中が、液体（典型的には水）で満たされている。この場合、例えば米国特許出願公開第２００７／２４２２４７号明細書に開示されているように、投影光学系ＰＬの先端の光学部材とウェハＷとの間に照明光ＩＬを透過する液体（例えば純水）を供給して回収する局所液浸装置が設けられる。

【0041】

以下の数値例では、ミラー要素８ａの反射面のサイズをウェハ換算（すなわち、ミラー要素８ａの反射面のサイズに投影光学系ＰＬの縮小倍率を乗じた値）で２０ｎｍ×２０ｎｍとし、ウェハＷ上のターゲットパターン像を１２０ｎｍ×３６０ｎｍとしている。

【0042】

図４を参照すると、ウェハＷ上において１つのミラー要素８ａに対応する２０ｎｍ×２０ｎｍの領域がＸ方向に並んだ列が２４列でＹ方向に並んだ列が２４列のグリッド状に示され、ターゲットパターン像はＸ方向に並んだ列が６列でＹ方向に並んだ列が１８列のＸ方向に細長い矩形状の領域として示されている。ウェハＷ上の理想的な照度分布（露光量分布）を示す図４では、光強度の最大値が１に規格化され、ターゲットパターン像の内側の各グリッドに１が表示され、ターゲットパターン像の外側の各グリッドに０が表示されている。ターゲットパターン像を矩形状の領域として参照符号を付すことなく示す点は、ウェハＷ上の照度分布を示す図８、図１０、図１２、図１４および図１８においても同様である。

【0043】

各数値例では、空間光変調器８のミラー配列面における不均一な照度分布として、図５に示すように、Ｘ方向に沿って線形的に変化する一次傾斜分布を想定している。図５では光強度の最大値が１に規格化され、各グリッドに表示された数値が０．１５と１との間でＸ方向に沿って線形的に変化している。光強度の最大値を１に規格化する点は、空間光変調器８のミラー配列面における均一な照度分布を示す図６においても同様である。

【0044】

第１数値例では、可変パターン形成用の空間光変調器８としてピストン型の空間光変調器を想定しているので、複数のミラー要素８ａは空間光変調器８に入射する光の進行方向に沿った位置を変更するように移動する平面状の反射面をそれぞれ有する。この場合、複数のミラー要素８ａの反射面は２つの高さ位置の間を移動するため、複数のミラー要素８ａが反射光に付与可能な複素振幅は−１または＋１の二値化された値である。

【0045】

第１数値例では、図５に示す不均一な照度分布および図６に示す均一な照度分布に関する情報と図４に示すウェハＷ上のターゲットパターン像に関する情報とを用いて、所望のターゲットパターンを露光するのに必要な所要の照度分布がウェハＷ上で得られるように、ピストン型の空間光変調器８の複数のミラー要素８ａが射出光に付与すべき複素振幅の分布を求めた。

【0046】

第１数値例において複素振幅の分布を求める際に、Rosenbluth他による「Optimum Mask and Source Patterns to Print A Given Shape」,Journal of Microlithography, Microfabrication, Microsystems 1(1),pp.13-30,(2002)の文献に開示された手法を用いた。この点は、第２数値例においても同様である。

【0047】

具体的には、当該論文の式（９）がピストン型の空間光変調器８の複数のミラー要素８ａによって作られる回折光の分布に対応している。そして、目標とする回折光の分布を得るために必要なミラー要素８ａからの光の複素振幅分布を式（１０）を用いて算出する。すなわちウェハＷ上のターゲットパターン像を得るために必要な回折光の分布を求め、この回折光の分布を得るためのミラー要素８ａからの光の複素振幅分布を式（１０）を用いて算出する。このとき、空間光変調器８の複数のミラー要素８ａの各反射面での照度を各ミラー要素８ａの反射率に換算し、式（１０）における関数ｂｇ’に換算された反射率の平方根を掛けた状態で式（１０）を解くことにより、空間光変調器８の複数のミラー要素８ａの各々が射出光に付与すべき複素振幅の分布を求めることができる。

【0048】

図７は、第１数値例において図５の不均一な照度分布に適した複素振幅の分布を示している。図７では、射出光に＋１の複素振幅を付与するミラー要素８ａに対応するグリッドを白塗りで示し、射出光に−１の複素振幅を付与するミラー要素８ａに対応するグリッドを黒塗りで示している。この点は、複数のミラー要素８ａが射出光に付与すべき複素振幅の分布を示す図９においても同様である。

【0049】

図８は、図５の不均一な照度分布および図７の複素振幅の分布に応じてウェハＷ上で得られる照度分布を示している。同様に、図９は第１数値例において図６の均一な照度分布に適した複素振幅の分布を示し、図１０は図６の均一な照度分布および図９の複素振幅の分布に応じてウェハＷ上で得られる照度分布を示している。図７を参照すると、照度分布のＸ方向に関する不均一性に起因して、複素振幅の分布のＸ方向に関する対称性が崩れているのがわかる。特に、入射光の強度が高い＋Ｘ方向側（図７中右側）では、逆位相を多く入れて光強度を弱めている。

【0050】

第２数値例では、可変パターン形成用の空間光変調器８としてチルトミラー型の空間光変調器を想定しているので、複数のミラー要素８ａは少なくとも１つの軸廻りに傾斜可能な平面状の反射面をそれぞれ有する。この場合、複数のミラー要素８ａが反射光に付与可能な複素振幅は−０．２〜＋１の間の値である。第２数値例では、図５に示す不均一な照度分布および図６に示す均一な照度分布に関する情報と図４に示すウェハＷ上のターゲットパターン像に関する情報とを用いて、所望のターゲットパターンを露光するのに必要な所要の照度分布がウェハＷ上で得られるように、チルトミラー型の空間光変調器８の複数のミラー要素８ａが射出光に付与すべき複素振幅の分布を求めた。

【0051】

図１１は、第２数値例において図５の不均一な照度分布に適した複素振幅の分布を示している。図１１では、射出光に＋１の複素振幅を付与するミラー要素８ａに対応するグリッドを白塗りで示し、射出光に−０．２の複素振幅を付与するミラー要素８ａに対応するグリッドを黒塗りで示し、射出光に−０．２および＋１以外の複素振幅を付与するミラー要素８ａに対応するグリッドに複素振幅の数値を示している。この点は、複数のミラー要素８ａが射出光に付与すべき複素振幅の分布を示す図１３および図１７においても同様である。

【0052】

図１２は、図５の不均一な照度分布および図１１の複素振幅の分布に応じてウェハＷ上で得られる照度分布を示している。同様に、図１３は第２数値例において図６の均一な照度分布に適した複素振幅の分布を示し、図１４は図６の均一な照度分布および図１３の複素振幅の分布に応じてウェハＷ上で得られる照度分布を示している。図１１を参照すると、照度分布のＸ方向に関する不均一性に起因して、複素振幅の分布のＸ方向に関する対称性が崩れているのがわかる。

【0053】

図１５は、図１１に示す複素振幅の分布を図１３に示す複素振幅の分布で割った分布を示している。すなわち、図１５の各グリッドに示す数値は、図１１の各グリッドに示す数値を図１３の対応するグリッドに示す数値で割った値である。図１６は、図５の不均一な照度分布の逆数に関する分布を示している。すなわち、図１６の各グリッドに示す数値は、図５の対応するグリッドに示す数値の逆数の平方根として得られる値である。図１６では、最大値を１に規格化している。

【0054】

原理的には、図１５に示す分布と図１６に示す分布とは一致しても良いはずであるが、実際には一致していない。これは、照度分布に適した複素振幅の分布を求める際に、空間光変調器８からの反射光の全光量を最大化しているからである。つまり、チルトミラー型の空間光変調器を用いる場合、不均一な照度分布に適した複素振幅の分布は、必ずしも不均一な照度分布の逆数に関する分布と均一な照度分布に適した複素振幅の分布とをかけたものでなくても良い場合がある。

【0055】

図１７は、図１３の均一な照度分布に適した複素振幅の分布と図１６の不均一な照度分布の逆数に関する分布とをかけて得られる複素振幅の分布を示している。すなわち、図１７の各グリッドに示す数値は、図１３の各グリッドに示す数値と図１６の対応するグリッドに示す数値とをかけて得られる値である。図１８は、図５の不均一な照度分布および図１７の複素振幅の分布に応じてウェハＷ上で得られる照度分布を示している。

【0056】

図１８の照度分布は、図６の均一な照度分布および図１３の複素振幅の分布に応じてウェハＷ上で得られる図１４の照度分布とほぼ一致している。このことは、均一な照度分布に対してチルトミラー型の空間光変調器の複数のミラー要素が射出光に付与すべき複素振幅の第１分布（図１３の分布に対応）を求めておけば、不均一な照度分布の逆数に関する第２分布（図１６の分布に対応）と複素振幅の第１分布とを用いて、不均一な照度分布に適した複素振幅の分布（図１７の分布に対応）を求めることができることを意味している。

【0057】

換言すれば、チルトミラー型の空間光変調器８を用いる場合、均一な照度分布に適した複素振幅の分布を付与するように複数のミラー要素８ａの向き（角度）をそれぞれ設定しておき、実際に空間光変調器８のミラー配列面に照射される不均一な照度分布に応じて複数のミラー要素８ａの角度をそれぞれ追加調整することができる。

【0058】

数値例を省略したが、可変パターン形成用の空間光変調器８として、位相段差チルトミラー型の空間光変調器を使用することもできる。この場合、複数のミラー要素８ａは少なくとも１つの軸廻りに傾斜可能な段差状の反射面をそれぞれ有し、複数のミラー要素８ａが反射光に付与可能な複素振幅は−１〜＋１の間の値である。位相段差チルトミラー型の空間光変調器を用いる場合は、チルトミラー型の空間光変調器を用いる場合と同様に、不均一な照度分布に応じたミラー要素の追加角度調整が可能である。

【0059】

各数値例では、複素振幅の分布を示す図における１つのグリッドが、空間光変調器８の１つのミラー要素８ａに対応している。しかしながら、複素振幅の分布を示す図における１つのグリッドが必ずしも１つのミラー要素８ａに対応している必要はなく、１つのグリッドが一群の複数のミラー要素８ａに対応していても良い。換言すれば、空間光変調器８の複数のミラー要素８ａが射出光に付与すべき複素振幅を、ミラー要素８ａ毎に求めても良いし、一群のミラー要素８ａ毎に求めても良い。ここで、空間光変調器８の複数のミラー要素８ａが射出光に付与すべき複素振幅を一群のミラー要素８ａ毎に求める場合、空間光変調器８の複数のミラー要素８ａにおける一群のミラー要素８ａが位置する領域での平均的な照度を、一群のミラー要素８ａ全体の反射率に換算すれば良い。

【0060】

上述の数値例から、空間光変調器８の設定方法、或いは空間光変調器８の複数のミラー要素８ａの駆動データの生成方法を、以下の通り、記述できる。
空間光変調器８の複数のミラー要素８ａのうち、ターゲットパターンに達する光が通過する複数のミラー要素８ａの一部の状態を第１の状態に設定することと、ターゲットパターンに達する光が通過する複数のミラー要素８ａの他部の状態を第１の状態とは異なる第２の状態とに設定することと、含み、投影光学系ＰＬの物体面または像面における照度分布を用いて複数のミラー要素８ａの一部および他部の状態を設定する方法。

【0061】

本実施形態にかかる露光装置では、分布測定部９を用いて、照明光学系（１〜７）が空間光変調器８のミラー配列面に形成する照度分布を測定する。分布測定部９による照度分布の測定結果は、制御系ＣＲに供給される。制御系ＣＲは、分布測定部９から供給された照度分布の情報を用いて、空間光変調器８の複数のミラー要素８ａが射出光に付与すべき複素振幅の分布を求める。

【0062】

具体的には、分布測定部９が測定した不均一な照度分布の情報と、ウェハＷ上のターゲットパターン像に関する情報とを用いて、空間光変調器８の複数のミラー要素８ａが付与すべき複素振幅の分布を求める。ここで、ターゲットパターン像は、必ずしもウェハＷに形成すべき設計上のパターン像と一致している必要はなく、不均一な照度分布に応じて設計上のパターン像を変形した形状であっても良い。

【0063】

制御系ＣＲは、複素振幅の分布の情報を用いて空間光変調器８の複数のミラー要素８ａの駆動データを作成し、駆動データにしたがって複数のミラー要素８ａの姿勢を個別に制御する。こうして、照明光学系（１〜７）が空間光変調器８のミラー配列面に形成する照度分布が不均一であっても、すなわち投影光学系ＰＬの物体面における照度分布が不均一であっても、不均一な照度分布に応じて空間光変調器８の複数のミラー要素８ａが付与すべき複素振幅の分布を設定することにより、所定のパターンをウェハＷに正確に露光することができる。

【0064】

上述の実施形態では、マイクロフライアイレンズ４の入射側の面に所要形状の照野を固定的に形成する回折光学素子２を用いている。しかしながら、回折光学素子２に代えて、チルトミラー型の空間光変調器、ピストン型の空間光変調器、位相段差チルトミラー型の空間光変調器、または透過型の空間光変調器を用いて、マイクロフライアイレンズ４の入射側の面に所要形状の照野を可変的に形成しても良い。

【0065】

上述の実施形態では、分布測定部９を用いて、空間光変調器８のミラー配列面すなわち投影光学系ＰＬの物体面における照度分布を測定している。しかしながら、これに限定されることなく、撮像素子を用いて投影光学系の像面における照度分布を実測しても良いし、投影光学系の物体面または像面における照度分布をシミュレーションにより算出しても良い。

【0066】

また、基板（ウェハＷ）に評価パターンを露光することにより、投影光学系の像面における照度分布を実測しても良い。照度分布の測定は、マイクロフライアイレンズ４の直後の照明瞳に形成される瞳強度分布が変更される度に、すなわち照明条件毎に行われる。測定される照度分布は、１つのパルス光により形成される照度分布であっても良いし、複数のパルス光により形成される積算照度分布であっても良い。

【0067】

上述の実施形態では、露光装置が内蔵する制御系ＣＲが、同じく露光装置が内蔵する分布測定部９から供給された照度分布の情報を用いて、空間光変調器８の複数のミラー要素８ａが射出光に付与すべき複素振幅の分布を求めている。しかしながら、これに限定されることなく、例えば図１９および図２０の変形例に示すように、露光装置の外部にある情報処理部が、露光装置から得た投影光学系の物体面または像面における照度分布の情報を用いて、空間光変調器の複数の光学要素が射出光に付与すべき複素振幅の分布を求め、求めた複素振幅の分布の情報をパターン形成用の空間光変調器の複数の光学要素の駆動データとして露光装置へ供給しても良い。

【0068】

図１９は、変形例にかかるリソグラフィシステムＬＩＳを示す。図１９において、リソグラフィシステムＬＩＳは、複数（図１９では３台）の露光装置ＥＸ１，ＥＸ２，ＥＸ３と、これらの露光装置ＥＸ１〜ＥＸ３で使用される空間光変調器８の複数のミラー要素８ａの駆動データを生成する情報処理部としてのコンピュータ（サーバ）ＳＥＲとを備えている。ここで、複数の露光装置ＥＸ１〜ＥＸ３は、それぞれが上述の実施形態に記載した露光装置ＥＸと同じものである。さらに、リソグラフィシステムＬＩＳは、形成されたパターンの検査を行う重ね合わせ誤差計測装置（不図示）、形成されたパターンのフォーカス誤差（デフォーカス量）を計測するフォーカス誤差計測装置（不図示）、及び形成されたパターンの線幅等を計測する走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）（不図示）等の複数の検査装置と、露光装置ＥＸ１〜ＥＸ３、コンピュータＳＥＲ及び検査装置間で情報の送受信を行うために使用される例えばＬＡＮ(Local Area Network)などの通信回線ＣＬとを備えている。

【0069】

また、露光装置ＥＸ１〜ＥＸ３は、それぞれコンピュータＳＥＲから通信回線ＣＬを介して供給される、複数のミラー要素８ａの駆動データや露光装置のパラメータ情報の受信及び各種制御情報の送受信を行う図示無き通信ユニットを備えている。ここで、露光装置ＥＸ１〜ＥＸ３、コンピュータＳＥＲ、及び通信回線ＣＬを露光システムとみなしても良い。また、コンピュータＳＥＲは通信回線ＣＬを介して情報の送受信を行う図示無き入出力ポート（以下、ＩＯポートという）を備え、重ね合わせ誤差計測装置（不図示）は、通信回線ＣＬを介して情報の送受信を行うＩＯポートを備えている。

【0070】

さらに、リソグラフィシステムＬＩＳは、通信回線ＣＬよりも広い範囲で情報の送受信を行う例えばＷＡＮ(Wide Area Network)などの通信回線（不図示）と、この通信回線に接続されたコータ・デベロッパ（不図示）と、この通信回線を介して、露光装置ＥＸ１〜ＥＸ３、コンピュータＳＥＲ、重ね合わせ誤差計測装置、及びコータ・デベロッパの間で工程管理情報等の送受信等を行うホストコンピュータ（不図示）とを備えている。一例として、リソグラフィシステムＬＩＳは、半導体デバイス等を製造するための製造工場に設置され、複数の露光装置ＥＸ１〜ＥＸ３はその製造工場内の複数の製造ラインに沿って配置されている。

【0071】

さて、図１９に示すコンピュータ（サーバ）ＳＥＲの動作の一例につき、図２０も参照して説明する。コンピュータ（サーバ）ＳＥＲは、通信回線ＣＬを介して不図示のレイアウトデータベースからレイアウト設計、すなわちリソグラフィプロセスにおける各レイヤで形成すべきパターンの目標となるパターンの情報を受信する（ステップＳ３０）。次に、コンピュータ（サーバ）ＳＥＲは、通信回線ＣＬを介して、各露光装置ＥＸ１〜ＥＸ３から、それぞれの露光装置における照度分布の情報を受信する（ステップＳ３２）。

【0072】

そして、コンピュータ（サーバ）ＳＥＲは、上述の実施形態と同様に、空間光変調器８の複数のミラー要素８ａの各々が射出光に付与すべき複素振幅の分布を求める（ステップＳ３４）。その後、コンピュータ（サーバ）ＳＥＲは、通信回線ＣＬを介して、各露光装置ＥＸ１〜ＥＸ３に、各空間光変調器８の駆動データを出力する（ステップＳ３６）。

【0073】

なお、上述の実施形態では、エキシマレーザ光源が供給するレーザ光の横モード数よりも少ない横モード数の光である高コヒーレンス光を供給する高調波発生装置を光源ＬＳとして用いたが、光源部ＬＳとして、例えばＡｒＦエキシマレーザ光源（波長：１９３ｎｍ）やＫｒＦエキシマレーザ光源（波長：２４８ｎｍ）、或いは紫外波長の光を発するＬＥＤやＬＤレーザ等の固体発光素子、ｉ線等を発光する水銀ランプ等を含む他の適当な光源を用いることもできる。

【0074】

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。

【0075】

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２１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２１に示すように、半導体デバイスの製造工程では、半導体デバイスの基板となるウェハＷに金属膜を蒸着し（ステップＳ４０）、この蒸着した金属膜上に感光性材料であるフォトレジストを塗布する（ステップＳ４２）。つづいて、上述の実施形態の投影露光装置を用い、可変パターン形成用の空間光変調器のミラーパターンに応じた所定のパターンをウェハＷ上の各ショット領域に転写し（ステップＳ４４：露光工程）、この転写が終了したウェハＷの現像、つまりパターンが転写されたフォトレジストの現像を行う（ステップＳ４６：現像工程）。

【0076】

その後、ステップＳ４６によってウェハＷの表面に生成されたレジストパターンをマスクとし、ウェハＷの表面に対してエッチング等の加工を行う（ステップＳ４８：加工工程）。ここで、レジストパターンとは、上述の実施形態の投影露光装置によって転写されたパターンに対応する形状の凹凸が生成されたフォトレジスト層であって、その凹部がフォトレジスト層を貫通しているものである。ステップＳ４８では、このレジストパターンを介してウェハＷの表面の加工を行う。ステップＳ４８で行われる加工には、例えばウェハＷの表面のエッチングまたは金属膜等の成膜の少なくとも一方が含まれる。なお、ステップＳ４４では、上述の実施形態の投影露光装置は、フォトレジストが塗布されたウェハＷを感光性基板としてパターンの転写を行う。

【0077】

図２２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２２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。

【0078】

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。

【0079】

また、本実施形態は、半導体デバイス製造用の露光装置への適用に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートやシート状の可撓体に形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、及びＤＮＡチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本実施形態は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク（フォトマスク、レチクル等）をフォトリソグラフィ工程を用いて製造する際の、露光工程（露光装置）にも適用することができる。

【0080】

なお、上述の実施形態においては、空間光変調器８が二次元的に配列された複数のミラー要素８ａを備えているが、一次元に配列された複数の光学要素を備える空間光変調器を用いてもよい。

【0081】

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。

【0082】

なお、上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。

【符号の説明】

【0083】

１ ビーム送光部
２ 回折光学素子
３ リレー光学系
４ マイクロフライアイレンズ（オプティカルインテグレータ）
５ コンデンサー光学系
６ マスクブラインド
７ 結像光学系
８ 可変パターン形成用の空間光変調器
９ 分布測定部
ＬＳ 光源部
ＣＲ 制御系
ＰＬ 投影光学系
Ｗ ウェハ
ＷＳ ウェハステージ

【図1】

【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】