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(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】
(24)【登録日】2025-02-10
(45)【発行日】2025-02-19
(54)【発明の名称】パターン露光装置、デバイス製造方法、及び露光装置
(51)【国際特許分類】
G03F 7/20 20060101AFI20250212BHJP
【ＦＩ】
G03F7/20 501
G03F7/20 521
【請求項の数】
11
(21)【出願番号】P 2023533106
(86)(22)【出願日】2022-07-01
(86)【国際出願番号】 JP2022026489
(87)【国際公開番号】W WO2023282208
(87)【国際公開日】2023-01-12
【審査請求日】2023-12-26
(31)【優先権主張番号】P 2021111450
(32)【優先日】2021-07-05
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(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】100161207
【弁理士】
【氏名又は名称】西澤 和純
(74)【代理人】
【識別番号】100140774
【弁理士】
【氏名又は名称】大浪 一徳
(74)【代理人】
【識別番号】100175824
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 淳一
(72)【発明者】
【氏名】加藤 正紀
(72)【発明者】
【氏名】水野 恭志
(72)【発明者】
【氏名】中島 利治
(72)【発明者】
【氏名】川戸 聡
【審査官】坂上 大貴
(56)【参考文献】
【文献】特開２００４－０３９８７１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－１４８１３７（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２００４／１０９７７７（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００８－１９７４７２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０３Ｆ ７／２０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
描画データに基づいて選択的に駆動される複数のマイクロミラーを有する空間光変調素子と、所定の入射角で前記空間光変調素子に照明光を照射する照明ユニットと、前記空間光変調素子の選択されたオン状態のマイクロミラーからの反射光を基板に投影する投影ユニットとを備え、前記描画データに対応したパターンを前記基板に投影露光するパターン露光装置であって、前記照明ユニットは、
前記照明光の源となる所定形状の面光源からの光を集光して前記空間光変調素子に傾斜照射すると共に、前記投影ユニットの光軸に対して前記入射角で傾いた光軸に沿って配置されて、前記面光源を前記投影ユニットの瞳と光学的に共役にする集光光学部材と、
前記空間光変調素子の前記オン状態のマイクロミラーからの反射光によって前記投影ユニットの瞳に形成される前記面光源の像の輪郭が前記入射角に応じて楕円状に歪むことを補正するように、前記面光源の輪郭の形状を変形させる補正光学部材と、
を備えるパターン露光装置。
【請求項2】
請求項１に記載のパターン露光装置であって、前記照明ユニットは、複数の点光源の集合体によって前記面光源を生成するオプチカルインテグレータを含み、
前記集光光学部材は、前記空間光変調素子を前記複数の点光源の各々からの照明光でケーラー照明するコンデンサーレンズ系で構成される、
パターン露光装置。
【請求項3】
請求項２に記載のパターン露光装置であって、前記補正光学部材は、前記複数の点光源の集合体のうちの一部分からの照明光を前記コンデンサーレンズ系に向けて通すことによって、前記面光源の輪郭の形状を変形させる開口絞りで構成される、
パターン露光装置。
【請求項4】
請求項３に記載のパターン露光装置であって、前記開口絞りは、前記投影ユニットの瞳に形成される前記面光源の像の楕円状の輪郭の長軸と短軸との方向を９０°回転させた状態の楕円状の開口を有する、
パターン露光装置。
【請求項5】
請求項２に記載のパターン露光装置であって、前記補正光学部材は、変形させるべき前記面光源の輪郭の形状に対応させて前記オプチカルインテグレータに入射する照明光の分布を整形する分布整形光学素子で構成される、パターン露光装置。
【請求項6】
請求項５に記載のパターン露光装置であって、前記分布整形光学素子は、前記オプチカルインテグレータに入射する照明光の分布の全体的な輪郭を、前記投影ユニットの瞳に形成される前記面光源の像の楕円状の輪郭の長軸と短軸との方向を９０°回転させた状態の楕円状にする回折光学素子、シリンドリカルレンズ、又はフレネルレンズのいずれかで構成される、
パターン露光装置。
【請求項7】
請求項１～６のいずれか１項に記載のパターン露光装置であって、前記補正光学部材によって変形される前記面光源の輪郭は、短軸方向の寸法と長軸方向の寸法との比が前記入射角の余弦値となる楕円形状に設定される、
パターン露光装置。
【請求項8】
電子デバイス用のパターンの描画データに基づいて選択的に駆動される複数のマイクロミラーを有する空間光変調素子を、照明ユニットからの照明光で傾斜照明し、前記空間光変調素子の選択されたオン状態のマイクロミラーからの反射光を、投影ユニットを介して基板に投影露光することで、前記基板上に前記電子デバイスのパターンを形成するデバイス製造方法であって、前記照明ユニット内で生成される所定形状の面光源からの光を前記照明光として集光して、前記空間光変調素子に所定の入射角で傾斜照射する段階と、
前記空間光変調素子の前記オン状態のマイクロミラーからの反射光によって前記投影ユニットの瞳に形成される前記面光源の像の輪郭が前記入射角に応じて楕円状に歪むことを補正するように、前記面光源の輪郭の形状を変形させる段階と、
を含むデバイス製造方法。
【請求項9】
複数のマイクロミラーを有する空間光変調素子と、前記空間光変調素子に照明光を照射する照明ユニットと、
前記空間光変調素子のオン状態のマイクロミラーからの反射光を投影する投影ユニットと、を備え、
前記照明ユニットは、
第１シリンドリカルレンズを含み、
前記第１シリンドリカルレンズは、前記第１シリンドリカルレンズを通過した前記照明光の源となる面光源からの光が前記空間光変調素子に照射されるように配置され、
前記第１シリンドリカルレンズは、前記反射光によって前記投影ユニットの瞳に形成される前記面光源の分布の形状が楕円状に歪むことを補正するように、前記面光源の分布の形状を変形させる露光装置。
【請求項10】
請求項９に記載の露光装置であって、
前記照明ユニットは、前記第１シリンドリカルレンズを通過した光を集光して前記空間光変調素子に照射する集光光学部材を含む、
露光装置。
【請求項11】
請求項９または１０に記載の露光装置であって、
前記第１シリンドリカルレンズとは異なる第２シリンドリカルレンズをさらに含み、
前記第２シリンドリカルレンズは、前記第１シリンドリカルレンズと前記空間光変調素子との間の光路上に位置し、
前記第１シリンドリカルレンズは、前記照明ユニットの光軸を含む第１平面において正の屈折力をもち、前記光軸を含み前記第１平面と垂直な第２平面において屈折力をもたず、
前記第２シリンドリカルレンズは、前記第１平面において負の屈折力をもち、前記第２平面において屈折力をもたない、
露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子デバイス用のパターンを露光するパターン露光装置、そのようなパターン露光装置を用いる電子デバイスのデバイス製造方法及び露光装置に関する。
本願は、２０２１年７月５日に出願された日本国特願２０２１－１１１４５０号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、２０２１年７月５日に出願された日本国特願２０２１－１１１４５０号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【0002】
従来、液晶や有機ＥＬによる表示パネル、半導体素子（集積回路等）等の電子デバイス（マイクロデバイス）を製造するリソグラフィ工程では、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（いわゆるステッパ）、あるいはステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる））などが使用されている。この種の露光装置は、ガラス基板、半導体ウェハ、プリント配線基板、樹脂フィルム等の被露光基板（以下、単に基板とも呼ぶ）の表面に塗布された感光層に電子デバイス用のマスクパターンを投影露光している。
【0003】
そのマスクパターンを固定的に形成するマスク基板の作製には時間と経費を要する為、マスク基板の代わりに、微少変位する複数のマイクロミラーを規則的に配列したデジタル・ミラー・デバイス（ＤＭＤ）等の空間光変調素子（可変マスクパターン生成器）を使用した露光装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された露光装置では、波長４０５ｎｍ、又は３６５ｎｍの半導体レーザによる光源３からの光を、照射光学系６を介して空間光変調器４としてのデジタル・ミラー・デバイス（ＤＭＤ）に、入射角２２～２６°で傾斜照射し、空間光変調器４（ＤＭＤ）の複数の画素ミラーのうちオン状態の画素ミラーからの反射光を、投影光学系５を介して対象物Ｗの露光エリアに投影露光している。
【0004】
特許文献１の場合、ＤＭＤの画素ミラー（マイクロミラー）の傾斜角度は、照明光の入射角２２～２６°の１／２の角度に設定される。複数の画素ミラー（マイクロミラー）はマトリックス状に一定ピッチで配置されている為、光学的な回折格子（ブレーズド回折格子）としての作用も備える。特に電子デバイス用の微細なパターンを投影露光する場合、ＤＭＤへの照明光を傾斜照明する場合、ＤＭＤの回折格子としての作用（回折光の発生方向や強度分布の状態）によって、パターンの結像状態を劣化させることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】国際公開第２０１８／０８８５５０号
【発明の概要】
【0006】
本発明の第１の態様によれば、描画データに基づいて選択的に駆動される複数のマイクロミラーを有する空間光変調素子と、所定の入射角で前記空間光変調素子に照明光を照射する照明ユニットと、前記空間光変調素子の選択されたオン状態のマイクロミラーからの反射光を入射して基板に投影する投影ユニットとを備え、前記描画データに対応したパターンを前記基板に投影露光するパターン露光装置であって、前記照明ユニットは、前記照明光の源となる所定形状の面光源からの光を集光して前記空間光変調素子に傾斜照射すると共に、前記投影ユニットの光軸に対して前記入射角で傾いた光軸に沿って配置されて、前記面光源を前記投影ユニットの瞳と光学的に共役にする為の集光光学部材と、前記空間光変調素子の前記オン状態のマイクロミラーからの反射光によって前記投影ユニットの瞳に形成される前記面光源の像の輪郭が前記入射角に応じて楕円状に歪むことを補正するように、前記面光源の輪郭の形状を変形させる補正光学部材と、を備えるパターン露光装置が提供される。
【0007】
本発明の第２の態様によれば、電子デバイス用のパターンの描画データに基づいて選択的に駆動される複数のマイクロミラーを有する空間光変調素子を、照明ユニットからの照明光で照明し、前記空間光変調素子の選択されたオン状態のマイクロミラーからの反射光を、投影ユニットを介して基板に投影露光することで、前記基板上に前記電子デバイスのパターンを形成するデバイス製造方法であって、前記照明ユニット内で生成される所定形状の面光源からの光を前記照明光として集光して、前記空間光変調素子に所定の入射角で傾斜照射する段階と、前記空間光変調素子の前記オン状態のマイクロミラーからの反射光によって前記投影ユニットの瞳に形成される前記面光源の像の輪郭が前記入射角に応じて楕円状に歪むことを補正するように、前記面光源の輪郭の形状を変形させる段階と、を含むデバイス製造方法が提供される。
【0008】
本発明の第３の態様によれば、複数のマイクロミラーを有する空間光変調素子と、前記空間光変調素子に照明光を照射する照明ユニットと、前記空間光変調素子のオン状態のマイクロミラーからの反射光を投影する投影ユニットと、を備え、前記照明ユニットは、第１シリンドリカルレンズを含み、前記第１シリンドリカルレンズは、前記第１シリンドリカルレンズを通過した前記照明光の源となる面光源からの光が前記空間光変調素子に照射されるように配置され、前記第１シリンドリカルレンズは、前記反射光によって前記投影ユニットの瞳に形成される前記面光源の分布の形状が楕円状に歪むことを補正するように、前記面光源の分布の形状を変形させる露光装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本実施の形態によるパターン露光装置ＥＸの外観構成の概要を示す斜視図である。
【図2】複数の露光モジュール群ＭＵの各々の投影ユニットＰＬＵによって基板Ｐ上に投射されるＤＭＤ１０の投影領域ＩＡｎの配置例を示す図である。
【図4】Ｘ方向（走査露光方向）に並ぶ２つの露光モジュールＭＵ１８、ＭＵ１９の具体的な構成をＸＺ面内で見た光学配置図である。
【図5】ＤＭＤ１０と照明ユニットＰＬＵとがＸＹ面内で角度θｋだけ傾いた状態を模式的に表した図である。
【図6】投影ユニットＰＬＵによるＤＭＤ１０のマイクロミラーの結像状態を詳細に説明する図である。
【図7】オプチカルインテグレータ１０８としてのＭＦＥレンズ１０８Ａを出射面側から見た模式的な図である。
【図11】ＤＭＤ１０からの結像光束Ｓａの０次光相当成分によって瞳Ｅｐに形成される光源像Ｉｐｓの様子を模式的に表した図である。
【図14】ＤＭＤ１０の駆動回路への電源供給がオフの場合におけるＤＭＤ１０の一部分のマイクロミラーＭｓの状態を拡大した斜視図である。
【図15】ＤＭＤ１０のマイクロミラーＭｓがオン状態とオフ状態となった場合のＤＭＤ１０のミラー面のうちの一部を拡大した斜視図である。
【図16】Ｘ’Ｙ’面内で見たＤＭＤ１０のミラー面の一部を示し、Ｙ’方向に並ぶ一列のマイクロミラーＭｓのみがオン状態になる場合を示す図である。
【図19】孤立したマイクロミラーＭｓａからの正規反射光Ｓａによる瞳Ｅｐにおける回折像の点像強度分布Ｉｅａを模式的に表したグラフである。
【図20】Ｘ’Ｙ’面内で見たＤＭＤ１０のミラー面の一部を示す図であり、Ｘ’方向に隣接する複数のマイクロミラーＭｓが同時にオン状態となる場合を示す図である。
【図24】ライン＆スペース状のパターンの投影時におけるＤＭＤ１０のミラー面の一部の状態をＸ’Ｙ’面内で見た示す図である。
【図28】像面上で線幅が１μｍのライン＆スペースパターンの空間像のコントラストをシミュレーションした結果を表わすグラフである。
【図29】式（２）に基づいて波長λとテレセン誤差Δθｔとの関係を求めたグラフである。
【図32】ＭＦＥ１０８Ａに入射する照明光ＩＬｍをＸ’Ｚ面内で傾けた場合に、ＭＦＥ１０８Ａの出射面側に形成される点光源ＳＰＦの状態を誇張して示す図である。
【図33】回折光学素子（ＤＯＥ）を用いて、ＭＦＥ１０８Ａの射出面側に形成される面光源を楕円状にする照明ユニットＩＬＵの変形例を示す図である。
【図34】ＭＦＥ１０８Ａの射出面側に楕円状の面光源を形成する為の第２の変形例による光学配置を示す図である。
【図35】ＭＦＥ１０８Ａの出射面側に形成される複数の点光源ＳＰＦの集合体（面光源）を＋Ｚ方向に見た図である。
【図37】ＤＭＤ１０のマイクロミラーＭｓの配列ピッチで生じる回折光の投影ユニットＰＬＵの瞳Ｅｐの面での分布を模式的に表す図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
本発明の態様に係るパターン露光装置（パターン形成装置）について、好適な実施の形態を掲げ、添付の図面を参照しながら以下に詳細に説明する。なお、本発明の態様は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、多様な変更または改良を加えたものも含まれる。即ち、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれ、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換または変更を行うことができる。なお、図面及び以下の詳細な説明の全体にわたって、同じ又は同様の機能を達成する部材や構成要素については同じ参照符号が使用される。
【0011】
〔パターン露光装置の全体構成〕
図１は、本実施の形態のパターン露光装置（以下、単に露光装置とも呼ぶ）ＥＸの外観構成の概要を示す斜視図である。露光装置ＥＸは、空間光変調素子（デジタル・ミラー・デバイス：ＤＭＤ）によって、空間内での強度分布が動的に変調される露光光を被露光基板に結像投影する装置である。特定の実施形態において、露光装置ＥＸは、表示装置（フラットパネルディスプレイ）などに用いられる矩形（角型）のガラス基板を露光対象物とするステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（スキャナ）である。そのガラス基板は、少なくとも一辺の長さ、または対角長が５００ｍｍ以上であり、厚さが１ｍｍ以下のフラットパネルディスプレイ用の基板Ｐとする。露光装置ＥＸは、基板Ｐの表面に一定の厚みで形成された感光層（フォトレジスト）にＤＭＤで作られるパターンの投影像を露光する。露光後に露光装置ＥＸから搬出される基板Ｐは、現像工程の後に所定のプロセス工程（成膜工程、エッチング工程、メッキ工程等）に送られる。
図１は、本実施の形態のパターン露光装置（以下、単に露光装置とも呼ぶ）ＥＸの外観構成の概要を示す斜視図である。露光装置ＥＸは、空間光変調素子（デジタル・ミラー・デバイス：ＤＭＤ）によって、空間内での強度分布が動的に変調される露光光を被露光基板に結像投影する装置である。特定の実施形態において、露光装置ＥＸは、表示装置（フラットパネルディスプレイ）などに用いられる矩形（角型）のガラス基板を露光対象物とするステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（スキャナ）である。そのガラス基板は、少なくとも一辺の長さ、または対角長が５００ｍｍ以上であり、厚さが１ｍｍ以下のフラットパネルディスプレイ用の基板Ｐとする。露光装置ＥＸは、基板Ｐの表面に一定の厚みで形成された感光層（フォトレジスト）にＤＭＤで作られるパターンの投影像を露光する。露光後に露光装置ＥＸから搬出される基板Ｐは、現像工程の後に所定のプロセス工程（成膜工程、エッチング工程、メッキ工程等）に送られる。
【0012】
露光装置ＥＸは、アクティブ防振ユニット１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ（１ｄは不図示）上に載置されたペデスタル２と、ペデスタル２上に載置された定盤３と、定盤３上で２次元に移動可能なＸＹステージ４Ａと、ＸＹステージ４Ａ上で基板Ｐを平面上に吸着保持する基板ホルダ４Ｂと、基板ホルダ４Ｂ（基板Ｐ）の２次元の移動位置を計測するレーザ測長干渉計（以下、単に干渉計とも呼ぶ）ＩＦＸ、ＩＦＹ１～ＩＦＹ４とで構成されるステージ装置を備える。このようなステージ装置は、例えば、米国特許公開第２０１０／００１８９５０号、米国特許公開第２０１２／００５７１４０号に開示されている。
【0013】
図１において、直交座標系ＸＹＺのＸＹ面はステージ装置の定盤３の平坦な表面と平行に設定され、ＸＹステージ４ＡはＸＹ面内で並進移動可能に設定される。また、本実施の形態では、座標系ＸＹＺのＸ軸と平行な方向がスキャン露光時の基板Ｐ（ＸＹステージ４Ａ）の走査移動方向に設定される。基板ＰのＸ軸方向の移動位置は干渉計ＩＦＸで逐次計測され、Ｙ軸方向の移動位置は、４つの干渉計ＩＦＹ１～ＩＦＹ４の内の少なくとも１つ（好ましくは２つ）以上によって逐次計測される。基板ホルダ４Ｂは、ＸＹステージ４Ａに対して、ＸＹ面と垂直なＺ軸の方向に微少移動可能、且つＸＹ面に対して任意の方向に微少傾斜可能に構成され、基板Ｐの表面と投影されたパターンの結像面とのフォーカス調整とレベリング（平行度）調整とがアクティブに行われる。更に基板ホルダ４Ｂは、ＸＹ面内での基板Ｐの傾きをアクティブに調整する為に、Ｚ軸と平行な軸線の回りに微少回転（θｚ回転）可能に構成されている。
【0014】
露光装置ＥＸは、更に、複数の露光（描画）モジュール群ＭＵ（Ａ）、ＭＵ（Ｂ）、ＭＵ（Ｃ）を保持する光学定盤５と、光学定盤５をペデスタル２から支持するメインコラム６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ（６ｄは不図示）とを備える。複数の露光モジュール群ＭＵ（Ａ）、ＭＵ（Ｂ）、ＭＵ（Ｃ）の各々は、光学定盤５の＋Ｚ方向側に取り付けられて、光ファイバーユニットＦＢＵからの照明光を入射する照明ユニットＩＬＵと、光学定盤５の－Ｚ方向側に取り付けられてＺ軸と平行な光軸を有する投影ユニットＰＬＵとを有する。更に露光モジュール群ＭＵ（Ａ）、ＭＵ（Ｂ）、ＭＵ（Ｃ）の各々は、照明ユニットＩＬＵからの照明光を－Ｚ方向に向けて反射させて、投影ユニットＰＬＵに入射させる光変調部としてのデジタル・ミラー・デバイス（ＤＭＤ）１０を備える。照明ユニットＩＬＵ、ＤＭＤ１０、投影ユニットＰＬＵによる露光モジュール群の詳細な構成は後述する。
【0015】
露光装置ＥＸの光学定盤５の－Ｚ方向側には、基板Ｐ上の所定の複数位置に形成されたアライメントマークを検出する複数のアライメント系（顕微鏡）ＡＬＧが取り付けられている。そのアライメント系ＡＬＧの各々の検出視野のＸＹ面内での相対的な位置関係の確認（較正）、露光モジュール群ＭＵ（Ａ）、ＭＵ（Ｂ）、ＭＵ（Ｃ）の各々の投影ユニットＰＬＵから投射されるパターン像の各投影位置とアライメント系ＡＬＧの各々の検出視野の位置とのベースライン誤差の確認（較正）、或いは投影ユニットＰＬＵから投射されるパターン像の位置や像質の確認の為に、基板ホルダ４Ｂ上の－Ｘ方向の端部には、較正用基準部ＣＵが設けられている。なお、図１では一部を不図示としたが、露光モジュール群ＭＵ（Ａ）、ＭＵ（Ｂ）、ＭＵ（Ｃ）の各々は、本実施の形態では、一例として９つのモジュールがＹ方向に一定間隔で並べられるが、そのモジュール数は９つよりも少なくても良いし、多くても良い。
【0016】
図２は、露光モジュール群ＭＵ（Ａ）、ＭＵ（Ｂ）、ＭＵ（Ｃ）の各々の投影ユニットＰＬＵによって基板Ｐ上に投射されるデジタル・ミラー・デバイス（ＤＭＤ）１０の投影領域ＩＡｎの配置例を示す図であり、直交座標系ＸＹＺは図１と同じに設定される。本実施の形態では、Ｘ方向に離間して配置される１列目の露光モジュール群ＭＵ（Ａ）、２列目の露光モジュール群ＭＵ（Ｂ）、３列目の露光モジュール群ＭＵ（Ｃ）の各々は、Ｙ方向に並べられた９つのモジュールで構成される。露光モジュール群ＭＵ（Ａ）は、＋Ｙ方向に配置された９つのモジュールＭＵ１～ＭＵ９で構成され、露光モジュール群ＭＵ（Ｂ）は、－Ｙ方向に配置された９つのモジュールＭＵ１０～ＭＵ１８で構成され、露光モジュール群ＭＵ（Ｃ）は、＋Ｙ方向に配置された９つのモジュールＭＵ１９～ＭＵ２７で構成される。モジュールＭＵ１～ＭＵ２７は全て同じ構成であり、露光モジュール群ＭＵ（Ａ）と露光モジュール群ＭＵ（Ｂ）とをＸ方向に関して向かい合わせの関係としたとき、露光モジュール群ＭＵ（Ｂ）と露光モジュール群ＭＵ（Ｃ）とはＸ方向に関して背中合わせの関係になっている。
【0017】
図２において、モジュールＭＵ１～ＭＵ２７の各々による投影領域ＩＡ１、ＩＡ２、ＩＡ３、・・・、ＩＡ２７（ｎを１～２７として、ＩＡｎと表すこともある）の形状は、一例として、ほぼ１：２の縦横比を持ってＹ方向に延びた長方形になっている。本実施の形態では、基板Ｐの＋Ｘ方向の走査移動に伴って、１列目の投影領域ＩＡ１～ＩＡ９の各々の－Ｙ方向の端部と、２列目の投影領域ＩＡ１０～ＩＡ１８の各々の＋Ｙ方向の端部とで継ぎ露光が行われる。そして、１列目と２列目の投影領域ＩＡ１～ＩＡ１８の各々で露光されなかった基板Ｐ上の領域は、３列目の投影領域ＩＡ１９～ＩＡ２７の各々によって継ぎ露光される。１列目の投影領域ＩＡ１～ＩＡ９の各々の中心点はＹ軸と平行な線ｋ１上に位置し、２列目の投影領域ＩＡ１０～ＩＡ１８の各々の中心点はＹ軸と平行な線ｋ２上に位置し、３列目の投影領域ＩＡ１９～ＩＡ２７の各々の中心点はＹ軸と平行な線ｋ３上に位置する。線ｋ１と線ｋ２のＸ方向の間隔は距離ＸＬ１に設定され、線ｋ２と線ｋ３のＸ方向の間隔は距離ＸＬ２に設定される。
【0018】
ここで、投影領域ＩＡ９の－Ｙ方向の端部と投影領域ＩＡ１０の＋Ｙ方向の端部との継ぎ部をＯＬａ、投影領域ＩＡ１０の－Ｙ方向の端部と投影領域ＩＡ２７の＋Ｙ方向の端部との継ぎ部をＯＬｂ、そして投影領域ＩＡ８の＋Ｙ方向の端部と投影領域ＩＡ２７の－Ｙ方向の端部との継ぎ部をＯＬｃとしたとき、その継ぎ露光の状態を図３にて説明する。図３において、直交座標系ＸＹＺは図１、図２と同一に設定され、投影領域ＩＡ８、ＩＡ９、ＩＡ１０、ＩＡ２７（及び、他の全ての投影領域ＩＡｎ）内の座標系Ｘ’Ｙ’は、直交座標系ＸＹＺのＸ軸、Ｙ軸（線ｋ１～ｋ３）に対して、角度θｋだけ傾くように設定される。即ち、ＤＭＤ１０の複数のマイクロミラーの２次元の配列が座標系Ｘ’Ｙ’となるように、ＤＭＤ１０の全体がＸＹ面内で角度θｋだけ傾けられている。
【0019】
図３中の投影領域ＩＡ８、ＩＡ９、ＩＡ１０、ＩＡ２７（及び、他の全ての投影領域ＩＡｎも同じ）の各々を包含する円形の領域は、投影ユニットＰＬＵの円形イメージフィールドＰＬｆ’を表す。継ぎ部ＯＬａでは、投影領域ＩＡ９の－Ｙ’方向の端部の斜め（角度θｋ）に並ぶマイクロミラーの投影像と、投影領域ＩＡ１０の＋Ｙ’方向の端部の斜め（角度θｋ）に並ぶマイクロミラーの投影像とがオーバーラップするように設定される。また、継ぎ部ＯＬｂでは、投影領域ＩＡ１０の－Ｙ’方向の端部の斜め（角度θｋ）に並ぶマイクロミラーの投影像と、投影領域ＩＡ２７の＋Ｙ’方向の端部の斜め（角度θｋ）に並ぶマイクロミラーの投影像とがオーバーラップするように設定される。同様に、継ぎ部をＯＬｃでは、投影領域ＩＡ８の＋Ｙ’方向の端部の斜め（角度θｋ）に並ぶマイクロミラーの投影像と、投影領域ＩＡ２７の－Ｙ’方向の端部の斜め（角度θｋ）に並ぶマイクロミラーの投影像とがオーバーラップするように設定される。
【0020】
〔照明ユニットの構成〕
図４は、図１、図２に示した露光モジュール群ＭＵ（Ｂ）中のモジュールＭＵ１８と、露光モジュール群ＭＵ（Ｃ）中のモジュールＭＵ１９との具体的な構成をＸＺ面内で見た光学配置図である。図４の直交座標系ＸＹＺは図１～図３の直交座標系ＸＹＺと同じに設定される。また、図２に示した各モジュールのＸＹ面内での配置から明らかなように、モジュールＭＵ１８はモジュールＭＵ１９に対して＋Ｙ方向に一定間隔だけずらされると共に、互いに背中合わせの関係で設置されている。モジュールＭＵ１８内の各光学部材とモジュールＭＵ１９内の各光学部材は、それぞれ同じ材料で同じに構成されるので、ここでは主にモジュールＭＵ１８の光学構成について詳細に説明する。なお、図１に示した光ファイバーユニットＦＢＵは、図２に示した２７個のモジュールＭＵ１～ＭＵ２７の各々に対応して、２７本の光ファイバー束ＦＢ１～ＦＢ２７で構成される。
図４は、図１、図２に示した露光モジュール群ＭＵ（Ｂ）中のモジュールＭＵ１８と、露光モジュール群ＭＵ（Ｃ）中のモジュールＭＵ１９との具体的な構成をＸＺ面内で見た光学配置図である。図４の直交座標系ＸＹＺは図１～図３の直交座標系ＸＹＺと同じに設定される。また、図２に示した各モジュールのＸＹ面内での配置から明らかなように、モジュールＭＵ１８はモジュールＭＵ１９に対して＋Ｙ方向に一定間隔だけずらされると共に、互いに背中合わせの関係で設置されている。モジュールＭＵ１８内の各光学部材とモジュールＭＵ１９内の各光学部材は、それぞれ同じ材料で同じに構成されるので、ここでは主にモジュールＭＵ１８の光学構成について詳細に説明する。なお、図１に示した光ファイバーユニットＦＢＵは、図２に示した２７個のモジュールＭＵ１～ＭＵ２７の各々に対応して、２７本の光ファイバー束ＦＢ１～ＦＢ２７で構成される。
【0021】
モジュールＭＵ１８の照明ユニットＩＬＵは、光ファイバー束ＦＢ１８の出射端から－Ｚ方向に進む照明光ＩＬｍを反射するミラー１００、ミラー１００からの照明光ＩＬｍを－Ｚ方向に反射するミラー１０２、コリメータレンズとして作用するインプットレンズ系１０４、照度調整フィルター１０６、マイクロ・フライ・アイ（ＭＦＥ）レンズやフィールドレンズ等を含むオプチカルインテグレータ１０８、コンデンサーレンズ系１１０、及び、コンデンサーレンズ系１１０からの照明光ＩＬｍをＤＭＤ１０に向けて反射する傾斜ミラー１１２とで構成される。ミラー１０２、インプットレンズ系１０４、オプチカルインテグレータ１０８、コンデンサーレンズ系１１０、並びに傾斜ミラー１１２は、Ｚ軸と平行な光軸ＡＸｃに沿って配置される。
【0022】
光ファイバー束ＦＢ１８は、１本の光ファイバー線、又は複数本の光ファイバー線を束ねて構成される。光ファイバー束ＦＢ１８（光ファイバー線の各々）の出射端から照射される照明光ＩＬｍは、後段のインプットレンズ系１０４でけられること無く入射するような開口数（ＮＡ、広がり角とも呼ぶ）に設定されている。インプットレンズ系１０４の前側焦点の位置は、設計上では光ファイバー束ＦＢ１８の出射端の位置と同じになるように設定される。さらに、インプットレンズ系１０４の後側焦点の位置は、光ファイバー束ＦＢ１８の出射端に形成される単一又は複数の点光源からの照明光ＩＬｍをオプチカルインテグレータ１０８のＭＦＥレンズ１０８Ａの入射面側で重畳させるように設定されている。従って、ＭＦＥレンズ１０８Ａの入射面は光ファイバー束ＦＢ１８の出射端からの照明光ＩＬｍによってケーラー照明される。なお、初期状態では、光ファイバー束ＦＢ１８の出射端のＸＹ面内での幾何学的な中心点が光軸ＡＸｃ上に位置し、光ファイバー線の出射端の点光源からの照明光ＩＬｍの主光線（中心線）は光軸ＡＸｃと平行（又は同軸）になっているものとする。
【0023】
インプットレンズ系１０４からの照明光ＩＬｍは、照度調整フィルター１０６で０％～９０％の範囲の任意の値で照度を減衰された後、オプチカルインテグレータ１０８（ＭＦＥレンズ１０８Ａ、フィールドレンズ等）を通って、コンデンサーレンズ系１１０に入射する。ＭＦＥレンズ１０８Ａは、数十μｍ角の矩形のマイクロレンズを２次元に複数配列したものであり、その全体の形状はＸＹ面内で、ＤＭＤ１０のミラー面全体の形状（縦横比が約１：２）とほぼ相似になるように設定される。また、コンデンサーレンズ系１１０の前側焦点の位置は、ＭＦＥレンズ１０８Ａの射出面の位置とほぼ同じになるように設定される。その為、ＭＦＥレンズ１０８Ａの複数のマイクロレンズの各射出側に形成される点光源からの照明光の各々は、コンデンサーレンズ系１１０によってほぼ平行な光束に変換され、傾斜ミラー１１２で反射された後、ＤＭＤ１０上で重畳されて均一な照度分布となる。
【0024】
ＭＦＥレンズ１０８Ａの射出面には、複数の点光源（集光点）が２次元的に密に配列した面光源が生成されることから、面光源化部材として機能する。このような、ＭＦＥレンズ１０８Ａは、例えば、特開２００４－０４５８８５号公報に開示されているように、照明光の入射面側と射出面側の各々に複数本のシリンドリカルレンズを並べて形成したシリンドリカルマイクロフライアイレンズ素子を、光軸方向に２枚配置した構成にしても良い。
【0025】
図４に示すモジュールＭＵ１８内において、コンデンサーレンズ系１１０を通るＺ軸と平行な光軸ＡＸｃは、傾斜ミラー１１２で折り曲げられてＤＭＤ１０に至るが、傾斜ミラー１１２とＤＭＤ１０の間の光軸を光軸ＡＸｂとする。本実施の形態において、ＤＭＤ１０の複数のマイクロミラーの各々の中心点を含む中立面は、ＸＹ面と平行に設定されているものとする。従って、その中立面の法線（Ｚ軸と平行）と光軸ＡＸｂとの成す角度が、ＤＭＤ１０に対する照明光ＩＬｍの入射角θαとなる。ＤＭＤ１０は、照明ユニットＩＬＵの支持コラムに固設されたマウント部１０Ｍの下側に取り付けられる。マウント部１０Ｍには、ＤＭＤ１０の位置や姿勢を微調整する為に、例えば、国際公開特許２００６／１２０９２７号に開示されているようなパラレルリンク機構と伸縮可能なピエゾ素子を組み合わせた微動ステージが設けられる。
【0026】
ＤＭＤ１０のマイクロミラーのうちのＯｎ状態のマイクロミラーに照射された照明光ＩＬｍは、投影ユニットＰＬＵに向かうようにＸＺ面内のＸ方向に反射される。一方、ＤＭＤ１０のマイクロミラーのうちのＯｆｆ状態のマイクロミラーに照射された照明光ＩＬｍは、投影ユニットＰＬＵに向かわないようにＹＺ面内のＹ方向に反射される。詳しくは後述するが、本実施の形態におけるＤＭＤ１０は、Ｏｎ状態とＯｆｆ状態とをマイクロミラーのロール方向傾斜とピッチ方向傾斜とで切り換えるロール＆ピッチ駆動方式のものとする。
【0027】
ＤＭＤ１０から投影ユニットＰＬＵの間の光路中には、非露光期間中にＤＭＤ１０からの反射光を遮蔽する為の可動シャッター１１４が挿脱可能に設けられている。可動シャッター１１４は、モジュールＭＵ１９側で図示したように、露光期間中は光路から退避する角度位置に回動され、非露光期間中はモジュールＭＵ１８側に図示したように、光路中に斜めに挿入される角度位置に回動される。可動シャッター１１４のＤＭＤ１０側には反射面が形成され、そこで反射されたＤＭＤ１０からの光は光吸収体１１５に照射される。光吸収体１１５は、紫外波長域（４００ｎｍ以下の波長）の光エネルギーを再反射させることなく吸収して熱エネルギーに変換する。その為、光吸収体１１５には放熱機構（放熱フィンや冷却機構）も設けられる。なお、図４では不図示ではあるが、露光期間中にＯｆｆ状態となるＤＭＤ１０のマイクロミラーからの反射光は、ＤＭＤ１０と投影ユニットＰＬＵの間の光路に対してＹ方向（図４の紙面と直交した方向）に設置された同様の光吸収体（図４では不図示）によって吸収される。
【0028】
〔投影ユニットの構成〕
光学定盤５の下側に取り付けられた投影ユニットＰＬＵは、Ｚ軸と平行な光軸ＡＸａに沿って配置される第１レンズ群１１６と第２レンズ群１１８とで構成される両側テレセントリックな結像投影レンズ系として構成される。第１レンズ群１１６と第２レンズ群１１８は、それぞれ光学定盤５の下側に固設される支持コラムに対して、Ｚ軸（光軸ＡＸａ）に沿った方向に微動アクチュエータで並進移動するように構成される。第１レンズ群１１６と第２レンズ群１１８による結像投影レンズ系の投影倍率Ｍｐは、ＤＭＤ１０上のマイクロミラーの配列ピッチＰｄと、基板Ｐ上の投影領域ＩＡｎ（ｎ＝１～２７）内に投影されるパターンの最小線幅（最小画素寸法）Ｐｇとの関係で決められる。
光学定盤５の下側に取り付けられた投影ユニットＰＬＵは、Ｚ軸と平行な光軸ＡＸａに沿って配置される第１レンズ群１１６と第２レンズ群１１８とで構成される両側テレセントリックな結像投影レンズ系として構成される。第１レンズ群１１６と第２レンズ群１１８は、それぞれ光学定盤５の下側に固設される支持コラムに対して、Ｚ軸（光軸ＡＸａ）に沿った方向に微動アクチュエータで並進移動するように構成される。第１レンズ群１１６と第２レンズ群１１８による結像投影レンズ系の投影倍率Ｍｐは、ＤＭＤ１０上のマイクロミラーの配列ピッチＰｄと、基板Ｐ上の投影領域ＩＡｎ（ｎ＝１～２７）内に投影されるパターンの最小線幅（最小画素寸法）Ｐｇとの関係で決められる。
【0029】
一例として、必要とされる最小線幅（最小画素寸法）Ｐｇが１μｍで、マイクロミラーの配列ピッチＰｄが５．４μｍの場合、先の図３で説明した投影領域ＩＡｎ（ＤＭＤ１０）のＸＹ面内での傾き角θｋも考慮して、投影倍率Ｍｐは約１／６に設定される。レンズ群１１６、１１８による結像投影レンズ系は、ＤＭＤ１０のミラー面全体の縮小像を倒立／反転させて基板Ｐ上の投影領域ＩＡ１８（ＩＡｎ）に結像する。
【0030】
投影ユニットＰＬＵの第１レンズ群１１６は、投影倍率Ｍｐの微調整（±数十ｐｐｍ程度）する為にアクチュエータによって光軸ＡＸａ方向に微動可能とされ、第２レンズ群１１８はフォーカスの高速調整の為にアクチュエータによって光軸ＡＸａ方向に微動可能とされる。さらに、基板Ｐの表面のＺ軸方向の位置変化をサブミクロン以下の精度で計測する為に、光学定盤５の下側には、斜入射光式のフォーカスセンサー１２０が複数設けられている。複数のフォーカスセンサー１２０は、基板Ｐの全体的なＺ軸方向の位置変化、投影領域ＩＡｎ（ｎ＝１～２７）の各々に対応した基板Ｐ上の部分領域のＺ軸方向の位置変化、或いは基板Ｐの部分的な傾斜変化等を計測する。
【0031】
以上のような照明ユニットＩＬＵと投影ユニットＰＬＵとは、先の図３で説明したように、ＸＹ面内で投影領域ＩＡｎが角度θｋだけ傾ける必要があるので、図４中のＤＭＤ１０と照明ユニットＰＬＵ（少なくとも光軸ＡＸｃに沿ったミラー１０２～ミラー１１２の光路部分）とが、全体的にＸＹ面内で角度θｋだけ傾くように配置されている。
【0032】
図５は、ＤＭＤ１０と照明ユニットＰＬＵとがＸＹ面内で角度θｋだけ傾いた状態をＸＹ面内で模式的に表した図である。図５において、直交座標系ＸＹＺは先の図１～図４の各々の座標系ＸＹＺと同一であり、ＤＭＤ１０のマイクロミラーＭｓの配列座標系Ｘ’Ｙ’は図３に示した座標系Ｘ’Ｙ’と同一である。ＤＭＤ１０を内包する円は、投影ユニットＰＬＵの物面側のイメージフィールドＰＬｆであり、その中心に光軸ＡＸａが位置する。一方、照明ユニットＩＬＵのコンデンサーレンズ系１１０を通った光軸ＡＸｃが傾斜ミラー１１２により折り曲げられた光軸ＡＸｂは、ＸＹ面内で見ると、Ｘ軸と平行な線Ｌｕから角度θｋだけ傾くように配置される。
【0033】
〔ＤＭＤによる結像光路〕
次に、図６を参照して、投影ユニットＰＬＵ（結像投影レンズ系）によるＤＭＤ１０のマイクロミラーＭｓの結像状態を詳細に説明する。図６の直交座標系Ｘ’Ｙ’Ｚは、先の図３、図５に示した座標系Ｘ’Ｙ’Ｚと同じであり、図６では照明ユニットＩＬＵのコンデンサーレンズ系１１０から基板Ｐまでの光路を図示する。コンデンサーレンズ系１１０からの照明光ＩＬｍは、光軸ＡＸｃに沿って進み、傾斜ミラー１１２で全反射されて光軸ＡＸｂに沿ってＤＭＤ１０のミラー面に達する。ここで、ＤＭＤ１０の中心に位置するマイクロミラーＭｓをＭｓｃ、周辺に位置するマイクロミラーＭｓをＭｓａとし、それらのマイクロミラーＭｓｃ、ＭｓａがＯｎ状態であるとする。
次に、図６を参照して、投影ユニットＰＬＵ（結像投影レンズ系）によるＤＭＤ１０のマイクロミラーＭｓの結像状態を詳細に説明する。図６の直交座標系Ｘ’Ｙ’Ｚは、先の図３、図５に示した座標系Ｘ’Ｙ’Ｚと同じであり、図６では照明ユニットＩＬＵのコンデンサーレンズ系１１０から基板Ｐまでの光路を図示する。コンデンサーレンズ系１１０からの照明光ＩＬｍは、光軸ＡＸｃに沿って進み、傾斜ミラー１１２で全反射されて光軸ＡＸｂに沿ってＤＭＤ１０のミラー面に達する。ここで、ＤＭＤ１０の中心に位置するマイクロミラーＭｓをＭｓｃ、周辺に位置するマイクロミラーＭｓをＭｓａとし、それらのマイクロミラーＭｓｃ、ＭｓａがＯｎ状態であるとする。
【0034】
マイクロミラーＭｓのＯｎ状態のときの傾斜角は、Ｘ’Ｙ’面（ＸＹ面）に対して、例えば規格値として１７．５°とすると、マイクロミラーＭｓｃ、Ｍｓａの各々からの反射光Ｓｃ、Ｓａの各主光線を投影ユニットＰＬＵの光軸ＡＸａと平行にする為に、ＤＭＤ１０に照射される照明光ＩＬｍの入射角（光軸ＡＸｂの光軸ＡＸａからの角度）θαは、３５．０°に設定される。従って、この場合、傾斜ミラー１１２の反射面もＸ’Ｙ’面（ＸＹ面）に対して１７．５°（＝θα／２）だけ傾斜して配置される。マイクロミラーＭｓｃからの反射光Ｓｃの主光線Ｌｃは光軸ＡＸａと同軸になり、マイクロミラーＭｓａからの反射光Ｓａの主光線Ｌａは光軸ＡＸａと平行になり、反射光Ｓｃ、Ｓａは所定の開口数（ＮＡ）を伴って投影ユニットＰＬＵに入射する。
【0035】
反射光Ｓｃによって、基板Ｐ上には投影ユニットＰＬＵの投影倍率Ｍｐで縮小されたマイクロミラーＭｓｃの縮小像ｉｃが光軸ＡＸａの位置にテレセントリックな状態で結像される。同様に、反射光Ｓａによって、基板Ｐ上には投影ユニットＰＬＵの投影倍率Ｍｐで縮小されたマイクロミラーＭｓａの縮小像ｉａが縮小像ｉｃから＋Ｘ’方向に離れた位置にテレセントリックな状態で結像される。一例として、投影ユニットＰＬＵの第１レンズ系１１６は３つのレンズ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３で構成され、第２レンズ系１１８は、２つのレンズ群Ｇ４、Ｇ５で構成される。第１レンズ系１１６と第２レンズ系１１８との間には射出瞳（単に瞳とも呼ぶ）Ｅｐが設定される。その瞳Ｅｐの位置には、照明光ＩＬｍの光源像（ＭＦＥレンズ１０８Ａの射出面側に形成される複数の点光源の集合）が形成され、ケーラー照明の構成となっている。瞳Ｅｐは、投影ユニットＰＬＵの開口とも呼ばれ、その開口の大きさ（直径）が投影ユニットＰＬＵの解像力を規定する１つの要因になっている。
【0036】
ＤＭＤ１０のＯｎ状態のマイクロミラーＭｓからの正反射光は、瞳Ｅｐの最大口径（直径）で遮られることなく通過するように設定されており、瞳Ｅｐの最大口径と投影ユニットＰＬＵ（結像投影レンズ系としてのレンズ群Ｇ１～Ｇ５）の後側（像側）焦点の距離によって、解像度Ｒを表す式、Ｒ＝ｋ１・（λ／ＮＡｉ）における像側（基板Ｐ側）の開口数ＮＡｉが決まる。また、投影ユニットＰＬＵ（レンズ群Ｇ１～Ｇ５）の物面（ＤＭＤ１０）側の開口数ＮＡｏは、投影倍率Ｍｐと開口数ＮＡｉの積で表され、投影倍率Ｍｐが１／６の場合、ＮＡｏ＝ＮＡｉ／６となる。
【0037】
以上の図６、及び図４に示した照明ユニットＩＬＵと投影ユニットＰＬＵの構成において、各モジュールＭＵｎ（ｎ＝１～２７）に接続される光ファイバー束ＦＢｎ（ｎ＝１～２７）の射出端は、インプットレンズ系１０４によってオプチカルインテグレータ１０８のＭＦＥレンズ１０８Ａの射出端側と光学的に共役な関係に設定され、ＭＦＥレンズ１０８Ａの入射端側は、コンデンサーレンズ系１１０によってＤＭＤ１０のミラー面（中立面）の中央と光学的に共役な関係に設定される。それによって、ＤＭＤ１０のミラー面全体に照射される照明光ＩＬｍは、オプチカルインテグレータ１０８の作用によって均一な照度分布（例えば、±１％以内の強度ムラ）になる。また、ＭＦＥレンズ１０８Ａの射出端側と投影ユニットＰＬＵの瞳Ｅｐの面とは、コンデンサーレンズ系１１０と投影ユニットＰＬＵのレンズ群Ｇ１～Ｇ３とによって光学的に共役な関係に設定される。
【0038】
図７は、オプチカルインテグレータ１０８のＭＦＥレンズ１０８Ａを出射面側から見た模式的な図である。ＭＦＥレンズ１０８Ａは、断面形状がＤＭＤ１０のミラー面全体（画像形成領域）の形状と相似であって、Ｘ’Ｙ’面内のＹ’方向に延びた長方形の断面を有する複数のレンズ素子ＥＬを、Ｘ’方向とＹ’方向に密に配列して構成される。ＭＦＥレンズ１０８Ａの入射面側には、図４に示したインプットレンズ系１０４からの照明光ＩＬｍが、ほぼ円形の照射領域Ｅｆになって照射される。照射領域Ｅｆは、図４中の光ファイバー束ＦＢ１８（ＦＢｎ）の単一又は複数の光ファイバー線の各出射端と相似の形状で、設計上は光軸ＡＸｃを中心とする円形領域になっている。
【0039】
ＭＦＥレンズ１０８Ａの複数のレンズ素子ＥＬのうち、照射領域Ｅｆ内に位置するレンズ素子ＥＬの各々の出射面側には、光ファイバー束ＦＢ１８（ＦＢｎ）の出射端からの照明光ＩＬｍによって作られる点光源ＳＰＦがほぼ円形の領域内に密に分布する。また、図７中の円形領域ＡＰｈは、ＭＦＥレンズ１０８Ａの出射面側に円形開口を有する開口絞りを設けた場合の開口範囲を表す。実際の照明光ＩＬｍは円形領域ＡＰｈ内に点在する複数の点光源ＳＰＦで作られ、円形領域ＡＰｈの外側の点光源ＳＰＦからの光は遮蔽される。
【0040】
図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、図７のＭＦＥレンズ１０８Ａのレンズ素子ＥＬの出射面側に形成される点光源ＳＰＦと光ファイバー束ＦＢｎの出射端との配置関係の一例を模式的に表した図である。図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の各々における座標系Ｘ’Ｙ’は、図７で設定した座標系Ｘ’Ｙ’と同じである。図８（Ａ）は、光ファイバー束ＦＢｎを単一の光ファイバー線とした場合を表し、図８（Ｂ）は、光ファイバー束ＦＢｎとして２本の光ファイバー線をＸ’方向に並べた場合を表し、図８（Ｃ）は、光ファイバー束ＦＢｎとして３本の光ファイバー線をＸ’方向に並べた場合を表す。
【0041】
光ファイバー束ＦＢｎの出射端とＭＦＥレンズ１０８Ａ（レンズ素子ＥＬ）の出射面とは光学的に共役関係（結像関係）に設定されているので、光ファイバー束ＦＢｎが単一の光ファイバー線のときは、図８（Ａ）のように、単一の点光源ＳＰＦがレンズ素子ＥＬの出射面側の中心位置に形成される。光ファイバー束ＦＢｎとして２本の光ファイバー線をＸ’方向に束ねたときは、図８（Ｂ）のように、２つの点光源ＳＰＦの幾何学的な中心がレンズ素子ＥＬの出射面側の中心位置になるように形成される。同様に、光ファイバー束ＦＢｎとして３本の光ファイバー線をＸ’方向に束ねたときは、図８（Ｃ）のように、３つの点光源ＳＰＦの幾何学的な中心がレンズ素子ＥＬの出射面側の中心位置になるように形成される。
【0042】
なお、光ファイバー束ＦＢｎからの照明光ＩＬｍのパワーが大きく、面光源化部材又はオプチカルインテグレータとしてのＭＦＥレンズ１０８Ａのレンズ素子ＥＬの各々の出射面に点光源ＳＰＦが集光すると、レンズ素子ＥＬの各々にダメージ（曇りや焼け付き等）を与えることがある。その場合、点光源ＳＰＦの集光位置を、ＭＦＥレンズ１０８Ａの出射面（レンズ素子ＥＬの出射面）から若干外側にずれた空間中に設定しても良い。このように、フライ・アイ・レンズを用いた照明系で、点光源（集光点）の位置をレンズ素子の外側にずらす構成は、例えば米国特許第４，９３９，６３０号公報に開示されている。
【0043】
図９は、ＤＭＤ１０のミラー面全体を１枚の平面ミラーとして、その平面ミラーを図６中の傾斜ミラー１１２と平行になるように角度θα／２だけ傾けたと仮定したときに、図６の投影ユニットＰＬの第２レンズ系１１８内の瞳Ｅｐに形成される光源像Ｉｐｓの様子を模式的に表した図である。図９に示す光源像Ｉｐｓは、ＭＦＥレンズ１０８Ａの出射面側に形成される複数の点光源ＳＰＦ（ほぼ円形に集合した面光源となる）を再結像したものである。この場合、ＤＭＤ１０の代わりに配置した１枚の平面ミラーからは回折光や散乱光は発生せず、瞳Ｅｐ内の中心には正反射光（０次光）のみによる光源像Ｉｐｓだけが光軸ＡＸａと同軸に生成される。
【0044】
図９において、瞳Ｅｐの最大口径に対応した半径をｒｅとし、面光源としての光源像Ｉｐｓの有効径に対応した半径をｒｉとしたとき、瞳Ｅｐの大きさ（面積）に対する光源像Ｉｐｓの大きさ（面積）を表すσ値はσ＝ｒｉ／ｒｅとなる。σ値は、投影露光されるパターンの線幅や密集度、或いは焦点深度（ＤＯＦ）の改善等の為に、適宜変更することがある。σ値は、ＭＦＥレンズ１０８Ａの出射面側の位置、または第１レンズ系１１６と第２レンズ系１１８の間の瞳Ｅｐの位置（図７中の円形領域ＡＰｈと共役な関係）に可変開口絞りを設けることで変更できる。
【0045】
この種の露光装置ＥＸでは、投影ユニットＰＬＵの瞳Ｅｐを最大口径のまま使うことが多いので、σ値の変更は主にＭＦＥレンズ１０８Ａの出射面側に設けた可変開口絞りで行われる。その場合、光源像Ｉｐｓの半径ｒｉは図７中の円形領域ＡＰｈの半径で規定される。勿論、投影ユニットＰＬＵの瞳Ｅｐに可変開口絞りを設けて、σ値や焦点深度（ＤＯＦ）を調整しても良い。
【0046】
しかしながら、ＤＭＤ１０の中立面を投影ユニットＰＬＵの光軸ＡＸａと垂直にし、照明光ＩＬｍを比較的に大きな入射角θα（例えば、θα≧２０°）に設定した場合、ＤＭＤ１０のオン（Ｏｎ）状態のマイクロミラーＭｓａ（又はＭｓｃ）からの反射光による結像光束の瞳Ｅｐでの強度分布は、図９のような円形の輪郭で区画される光源像Ｉｐｓの分布にならず、楕円状になることが判明した。このことを、図１０を参照して説明する。
【0047】
図１０は、先の図６の光路図を簡略化して表した光路図であり、直交座標系Ｘ’Ｙ’Ｚは図６と同じに設定される。また、説明を簡単にする為、図６中に示した傾斜ミラー１１２は省略してある。図１０において、ＤＭＤ１０のオン状態のマイクロミラーＭｓａの傾斜角θｄは中立面Ｐｃｃに対して、設計値として１７．５°になるものとする。従って、ＭＦＥレンズ１０８Ａとコンデンサーレンズ系１１０を通る光軸ＡＸｂと、投影ユニットＰＬＵの光軸ＡＸａとの成す角度、即ち入射角θαはＸ’Ｚ面内で３５°に設定される。
【0048】
ＭＦＥ１０８Ａの射出側に形成される複数の点光源ＳＰＦのうち、光軸ＡＸｂを含むＸ’Ｚ面と平行な面内で、図７に示した円形領域ＡＰｈの最外周に位置する２つの点光源ＳＰＦａ、ＳＰＦｂの各々からの照明光ＩＬｍａ、ＩＬｍｂは、コンデンサーレンズ系１１０によって、ＤＭＤ１０の全体を照明する。照明光ＩＬｍａ、ＩＬｍｂの各々の中心光線ＬＬａ、ＬＬｂは、コンデンサーレンズ系１１０に入射するまで光軸ＡＸｂと平行である。従って、ＤＭＤ１０側からＭＦＥ１０８Ａの射出側の面光源（点光源ＳＰＦの集合体）を見た場合、その形状は円形ＣＬ１となっている。
【0049】
ここで、ＤＭＤ１０の複数のマイクロミラーの反射面が全て中立面Ｐｃｃと平行な状態と仮定すると、照明光ＩＬｍａ、ＩＬｍｂは光軸ＡＸａに関して光軸ＡＸｂと対称な角度（－θα）で傾いた光軸ＡＸｂ’に沿って正規反射光となって進む。ここで、投影ユニットＰＬＵの第１レンズ群１１６の主面とコンデンサーレンズ系１１０の主面とが、ＤＭＤ１０の中立面Ｐｃｃと光軸ＡＸａとの交点を中心とした円弧Ｐｒｒ上に位置すると仮定する。光軸ＡＸｂ’に沿って進む正規反射光は、矢印Ａｒｗ１側から見たとき、ＭＦＥ１０８Ａの射出側の面光源（点光源ＳＰＦの集合体）と同様の円形ＣＬ２として見える。
【0050】
しかしながら、投影ユニットＰＬＵの光軸ＡＸａと平行な矢印Ａｒｗ２側から見たとき、光軸ＡＸｂ’に沿って進む正規反射光は、ＭＦＥ１０８Ａの射出側の円形の面光源（点光源ＳＰＦの集合体）を斜めに見込むことになる為、楕円状ＣＬ２’に見える。一方、ＤＭＤ１０の駆動によりパターン投影する際は、多くのオン状態のマイクロミラーＭｓａから発生する反射光（及び回折光）が結像光束Ｓａ’となって投影ユニットＰＬＵの第１レンズ群１１６に入射する。第１レンズ群１１６とコンデンサーレンズ系１１０は、それぞれ角度θαだけ傾いた別々の光軸ＡＸａ、ＡＸｂに沿って配置されている為、ＤＭＤ１０のオン状態のマイクロミラーＭｓａから発生する結像光束Ｓａ’のうちの０次光相当成分の強度分布（点光源ＳＰＦの像の分布）を瞳Ｅｐ上で見てみると、ＭＦＥ１０８Ａの射出面側の円形の面光源を斜めに見込むことになる為、楕円状ＣＬ３に見える。
【0051】
ＭＦＥ１０８Ａの射出面側の面光源の分布が、光軸ＡＸｂを中心とした真円である場合、投影ユニットＰＬＵの瞳Ｅｐに形成される結像光束Ｓａ’（０次光相当成分）の楕円状ＣＬ３の強度分布は、Ｘ’Ｙ’面内で見たときの照明光ＩＬｍの入射方向に圧縮されたものとなる。ＤＭＤ１０への照明光ＩＬｍの入射方向はＸ’Ｙ’面内でＸ’方向なので、楕円ＣＬ３状の強度分布の長軸はＹ’軸と平行で、短軸はＸ’軸と平行となる。楕円ＣＬ３状の強度分布の長軸の寸法をＵｙ’、短軸の寸法をＵｘ’とすると、照明光ＩＬｍの入射角θαに依存して、楕円の比率Ｕｘ’／Ｕｙ’はｃｏｓθαとなる。入射角θαは、ＤＭＤ１０のオン状態のマイクロミラーＭｓａの傾き角θｄの２倍なので、比率Ｕｘ’／Ｕｙ’はｃｏｓ（２・θｄ）で設定しても良い。入射度θαを３５°とした場合、比率Ｕｘ’／Ｕｙ’は約０．８２となる。
【0052】
図１１は、先の図９と同様に、ＤＭＤ１０からの結像光束Ｓａのうち最も強度が大きい０次相当成分によって瞳Ｅｐに形成される光源像Ｉｐｓの様子を模式的に表した図である。光源像Ｉｐｓ（楕円ＣＬ３状）は、Ｙ’方向の径方向の寸法は図９と同じ半径ｒｉとなるが、Ｘ’方向の径方向寸法は半径ｒｉよりも約０．８２倍に縮小された半径ｒｉ’となる。このように、結像光束Ｓａの０次相当成分によって瞳Ｅｐに形成される強度分布（光源像Ｉｐｓの分布）が非等方的である場合、投影ユニットＰＬＵを介して基板Ｐ上に投影されるパターンのエッジのＸ’Ｙ’面内（即ち、ＸＹ面内）での方向によって、エッジ部の結像特性に違いが生じることがある。その為、結像光束Ｓａの０次相当成分によって瞳Ｅｐに形成される強度分布は、一般的には等方的な円形状にすることが望ましい。
【0053】
そこで、本実施の形態では、先の図７で説明したＭＦＥ１０８Ａの出射面側に設けられる開口絞りの開口形状の円形領域ＡＰｈを、図１２に示すように、Ｘ’方向が長軸となり、Ｙ’方向が短軸となるような楕円領域ＡＰｈ’に変形する。図１２は図７と同様に、オプチカルインテグレータ１０８のＭＦＥレンズ１０８Ａを出射面側から見た模式的な図である。楕円領域ＡＰｈ’は、投影ユニットＰＬＵの瞳Ｅｐに形成される光源像Ｉｐｓの楕円ＣＬ３を、Ｘ’Ｙ’面内で９０°回転させたものである。さらに、楕円領域ＡＰｈ’の楕円の比率（短軸寸法／長軸寸法）も図１０で示した楕円ＣＬ３の比率と同様のｃｏｓθαに設定される。
【0054】
このように、ＭＦＥレンズ１０８Ａの出射面側に形成される面光源（点光源ＳＰＦの集合体）の実効的な全体形状（輪郭）を楕円状にすることにより、投影ユニットＰＬＵの瞳Ｅｐに形成される結像光束Ｓａ’の０次光相当成分の強度分布（光源像Ｉｐｓ）を円形状にすることができ、パターンのエッジがＸ’Ｙ’面内（ＸＹ面内）でどのような方向に延びたものであっても、結像特性（特にエッジのコントラスト特性）を均一化することができる。
【0055】
〔投影露光時のテレセン誤差〕
次に、本実施の形態のようにＤＭＤ１０を用いた露光装置ＥＸの場合に発生し得るテレセン誤差について説明するが、その前にテレセン誤差の発生要因の１つについて、図１３を用いて簡単に説明する。図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）は、図６に示した瞳Ｅｐから第２レンズ群１１８を介して基板Ｐまでの光路の結像光束Ｓａの振る舞いを模式的に表した図である。図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）における直交座標系Ｘ’Ｙ’Ｚは図６の座標系Ｘ’Ｙ’Ｚと同一である。説明を簡単にする為、ここでは、ＤＭＤ１０のミラー面全体を１枚の平面ミラーとして、図６中の傾斜ミラー１１２と平行に角度θα／２だけ傾けた場合を想定する。図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）において、瞳Ｅｐと基板Ｐの間には、光軸ＡＸａに沿ってレンズ群Ｇ４、Ｇ５が配置され、瞳Ｅｐ内には図１１のように楕円状の光源像（面光源像）Ｉｐｓが形成される。なお、光源像（面光源像）ＩｐｓのＸ’方向の周辺部の１点を通ってレンズ群Ｇ４、Ｇ５に入射する反射光（結像光束）Ｓａの主光線をＬａとする。
次に、本実施の形態のようにＤＭＤ１０を用いた露光装置ＥＸの場合に発生し得るテレセン誤差について説明するが、その前にテレセン誤差の発生要因の１つについて、図１３を用いて簡単に説明する。図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）は、図６に示した瞳Ｅｐから第２レンズ群１１８を介して基板Ｐまでの光路の結像光束Ｓａの振る舞いを模式的に表した図である。図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）における直交座標系Ｘ’Ｙ’Ｚは図６の座標系Ｘ’Ｙ’Ｚと同一である。説明を簡単にする為、ここでは、ＤＭＤ１０のミラー面全体を１枚の平面ミラーとして、図６中の傾斜ミラー１１２と平行に角度θα／２だけ傾けた場合を想定する。図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）において、瞳Ｅｐと基板Ｐの間には、光軸ＡＸａに沿ってレンズ群Ｇ４、Ｇ５が配置され、瞳Ｅｐ内には図１１のように楕円状の光源像（面光源像）Ｉｐｓが形成される。なお、光源像（面光源像）ＩｐｓのＸ’方向の周辺部の１点を通ってレンズ群Ｇ４、Ｇ５に入射する反射光（結像光束）Ｓａの主光線をＬａとする。
【0056】
図１３（Ａ）は、光源像（面光源像）Ｉｐｓの中心（又は重心）が瞳Ｅｐの中心に正確に位置したときの反射光（結像光束）Ｓａの振る舞いを示し、基板Ｐ上の投影領域ＩＡｎ内の１点に向かう反射光（結像光束）Ｓａの主光線Ｌａは、いずれも光軸ＡＸａと平行になっており、投影領域ＩＡｎに投射される結像光束はテレセントリックな状態、即ちテレセン誤差がゼロの状態になっている。これに対して、図１３（Ｂ）は、光源像（面光源像）Ｉｐｓの中心（又は重心）が瞳Ｅｐの中心からＸ’方向にΔＤｘだけ横シフトしたときの反射光（結像光束）Ｓａの振る舞いを示す。この場合、基板Ｐ上の投影領域ＩＡｎ内の１点に向かう反射光（結像光束）Ｓａの主光線Ｌａは、いずれも光軸ＡＸａに対してΔθｔだけ傾いたものとなる。その傾き量Δθｔがテレセン誤差となり、傾き量Δθｔ（即ち、横シフト量ΔＤｘ）が所定の許容値より大きくなるに従って、投影領域ＩＡｎに投影されるパターン像の結像状態が低下することになる。
【0057】
〔ＤＭＤの構成〕
先に説明したように、本実施の形態で使用するＤＭＤ１０はロール＆ピッチ駆動方式とするが、その具体的な構成を図１４、図１５を参照して説明する。図１４と図１５はＤＭＤ１０のミラー面のうちの一部を拡大した斜視図である。ここでも直交座標系Ｘ’Ｙ’Ｚは先の図６における座標系Ｘ’Ｙ’Ｚと同じである。図１４は、ＤＭＤ１０の各マイクロミラーＭｓの下層に設けられる駆動回路への電源供給がオフのときの状態を示す。電源がオフの状態のとき、各マイクロミラーＭｓの反射面は、Ｘ’Ｙ’面と平行に設定される。ここで、各マイクロミラーＭｓのＸ’方向の配列ピッチをＰｄｘ（μｍ）、Ｙ’方向の配列ピッチをＰｄｙ（μｍ）とするが、実用上はＰｄｘ＝Ｐｄｙに設定される。
先に説明したように、本実施の形態で使用するＤＭＤ１０はロール＆ピッチ駆動方式とするが、その具体的な構成を図１４、図１５を参照して説明する。図１４と図１５はＤＭＤ１０のミラー面のうちの一部を拡大した斜視図である。ここでも直交座標系Ｘ’Ｙ’Ｚは先の図６における座標系Ｘ’Ｙ’Ｚと同じである。図１４は、ＤＭＤ１０の各マイクロミラーＭｓの下層に設けられる駆動回路への電源供給がオフのときの状態を示す。電源がオフの状態のとき、各マイクロミラーＭｓの反射面は、Ｘ’Ｙ’面と平行に設定される。ここで、各マイクロミラーＭｓのＸ’方向の配列ピッチをＰｄｘ（μｍ）、Ｙ’方向の配列ピッチをＰｄｙ（μｍ）とするが、実用上はＰｄｘ＝Ｐｄｙに設定される。
【0058】
図１５は、駆動回路への電源供給がオンとなり、オン状態のマイクロミラーＭｓａとオフ状態のマイクロミラーＭｓｂとのが混在した様子を示す。本実施の形態では、オン状態のマイクロミラーＭｓａは、Ｙ’軸と平行な線の回りに、Ｘ’Ｙ’面から角度θｄ（＝θα／２）だけ傾くように駆動され、オフ状態のマイクロミラーＭｓｂは、Ｘ’軸と平行な線の回りに、Ｘ’Ｙ’面から角度θｄ（＝θα／２）だけ傾くように駆動される。照明光ＩＬｍは、Ｘ’Ｚ面と平行な主光線Ｌｐ（図６に示した光軸ＡＸｂと平行）に沿ってマイクロミラーＭｓａ、Ｍｓｂの各々に照射される。なお、図１５中の線Ｌｘ’は、主光線ＬｐをＸ’Ｙ’面に写影したものであり、Ｘ’軸と平行である。
【0059】
照明光ＩＬｍのＤＭＤ１０への入射角θαはＸ’Ｚ面内でのＺ軸に対する傾き角であり、角度θα／２だけＸ’方向に傾いたオン状態のマイクロミラーＭｓａからは、幾何光学的な観点では、－Ｚ方向にＺ軸とほぼ平行に進む反射光（結像光束）Ｓａが発生する。一方、オフ状態のマイクロミラーＭｓｂで反射した反射光Ｓｇは、マイクロミラーＭｓｂがＹ’方向に傾いている為、Ｚ軸とは非平行な状態で－Ｚ方向に発生する。図１５において、線ＬｖをＺ軸（光軸ＡＸａ）と平行な線とし、線Ｌｈが反射光Ｓｇの主光線のＸ’Ｙ’面への写影とすると、反射光Ｓｇは線Ｌｖと線Ｌｈを含む面内で傾いた方向に進む。
【0060】
〔ＤＭＤによる結像状態〕
ＤＭＤ１０を用いた投影露光では、図１５に示した動作で複数のマイクロミラーＭｓの各々を、パターンデータ（描画データ）に基づいてオン状態の傾斜とオフ状縦の傾斜とに高速に切り換えつつ、その切り換え速度に対応した速度で基板ＰをＸ方向に走査移動させてパターン露光を行う。しかしながら、投影されるパターンの微細度や密集度、又は周期性によっては、投影ユニットＰＬＵ（第１レンズ群１１６と第２レンズ群１１８）から基板Ｐに投射される結像光束のテレセントリックな状態（telecentricity）が変化することがある。これは、ＤＭＤ１０の複数のマイクロミラーＭｓのパターンに応じた傾斜状態によっては、ＤＭＤ１０のミラー面が反射型の回折格子（ブレーズド回折格子）として作用する為である。
ＤＭＤ１０を用いた投影露光では、図１５に示した動作で複数のマイクロミラーＭｓの各々を、パターンデータ（描画データ）に基づいてオン状態の傾斜とオフ状縦の傾斜とに高速に切り換えつつ、その切り換え速度に対応した速度で基板ＰをＸ方向に走査移動させてパターン露光を行う。しかしながら、投影されるパターンの微細度や密集度、又は周期性によっては、投影ユニットＰＬＵ（第１レンズ群１１６と第２レンズ群１１８）から基板Ｐに投射される結像光束のテレセントリックな状態（telecentricity）が変化することがある。これは、ＤＭＤ１０の複数のマイクロミラーＭｓのパターンに応じた傾斜状態によっては、ＤＭＤ１０のミラー面が反射型の回折格子（ブレーズド回折格子）として作用する為である。
【0061】
図１６は、Ｘ’Ｙ’面内で見たＤＭＤ１０のミラー面の一部を示す図であり、図１７は図１６のＤＭＤ１０のミラー面のａ－ａ’矢視部をＸ’Ｚ面内で見た図である。図１６では、複数のマイクロミラーＭｓのうち、Ｙ’方向に並ぶ一列のマイクロミラーＭｓのみがオン状態のマイクロミラーＭｓａとなり、その他のマイクロミラーＭｓがオフ状態のマイクロミラーＭｓｂとなっている。図１６のようなマイクロミラーＭｓの傾斜状態は、解像限界の線幅（例えば、１μｍ程度）の孤立ラインパターンが投影される場合に現れる。Ｘ’Ｙ’面内において、オン状態のマイクロミラーＭｓａからの反射光（結像光束）Ｓａは－Ｚ方向にＺ軸と平行に発生し、オフ状態のマイクロミラーＭｓｂからの反射光Ｓｇは－Ｚ方向であるが、図１１中の線Ｌｈに沿った方向に傾いて発生する。
【0062】
この場合、図１７に示すように、Ｘ’方向に並ぶ複数のマイクロミラーＭｓのうちの１つのみが、中立面Ｐｃｃ（全てのマイクロミラーＭｓの中心点を含むＸ’Ｙ’面と平行な面）に対してＹ’軸と平行な線の回りに角度θｄ（＝θα／２）だけ傾いたオン状態のマイクロミラーＭｓａとなる。従って、Ｘ’Ｚ面内で見ると、オン状態のマイクロミラーＭｓａから発生する反射光（結像光束）Ｓａは１次以上の回折光を含まない単純な正規反射光となり、その主光線Ｌａは光軸ＡＸａと平行になって投影ユニットＰＬＵに入射する。他のオフ状態のマイクロミラーＭｓｂからの反射光Ｓｇは投影ユニットＰＬＵには入射しない。なお、オン状態のマイクロミラーＭｓａがＸ’方向に関して孤立した１つ（又はＹ’方向に並ぶ１列）の場合、反射光（結像光束）Ｓａの主光線Ｌａは照明光ＩＬｍの波長λに関わらず、光軸ＡＸａと平行になる。
【0063】
図１８は、図１７のような孤立したマイクロミラーＭｓａからの反射光（結像光束）Ｓａの投影ユニットＰＬＵによる結像状態をＸ’Ｚ面内で模式的に表した図である。図１８において、先の図６で説明した部材と同じ機能の部材には同じ符号を付してある。投影ユニットＰＬＵ（レンズ群Ｇ１～Ｇ５）は両側テレセントリックな縮小投影系である為、孤立したマイクロミラーＭｓａからの反射光（結像光束）Ｓａの主光線Ｌａが光軸ＡＸａと平行であれば、縮小像ｉａとして結像される反射光（結像光束）Ｓａの主光線Ｌａも基板Ｐの表面の垂線（光軸ＡＸａ）と平行になり、テレセン誤差は発生しない。なお、図１８で示した投影ユニットＰＬＵの物面側（ＤＭＤ１０）側の反射光（結像光束）Ｓａの開口数ＮＡｏは、照明光ＩＬｍの開口数と同等になっている。
【0064】
先の図１１（又は図９）、図１３（Ａ）で説明したように、ＤＭＤ１０を１枚の大きな平面ミラーにして角度θα／２だけ傾けた場合、投影ユニットＰＬＵの瞳Ｅｐに形成される光源像（面光源像）Ｉｐｓの中心（重心）位置は光軸ＡＸａを通る。それと同様に、ＤＭＤ１０のミラー面中の孤立したマイクロミラーＭｓａからの正規反射光Ｓａのみが投影ユニットＰＬＵに入射する場合、その正規反射光Ｓａの瞳Ｅｐの位置（フーリエ変換面）での光束Ｉｓａの点像強度分布は、マイクロミラーＭｓの反射面が微細な矩形（正方形）であるので、光軸ＡＸａを中心としたｓｉｎｃ２関数（角形開口の点像強度分布）で表される。
【0065】
図１９は、Ｘ’方向について孤立した１列（又は単体）のマイクロミラーＭｓａからの反射光Ｓａによる瞳Ｅｐにおける光束（ここでは０次回折光）Ｉｓａの理論上の点像強度分布Ｉｅａ（図７、図８に示した１つの点光源ＳＰＦからの光束で作られる分布）を模式的に表したグラフである。図１９のグラフにおいて、横軸は光軸ＡＸａの位置としたＸ’（又はＹ’）方向の座標位置を表し、縦軸は光強度Ｉｅを表す。点像強度分布Ｉｅａは以下の式（１）によって表される。
【0066】
【数1】
【0067】
この式（１）において、Ｉｏは光強度Ｉｅのピーク値を表し、孤立した１列（又は単体）のマイクロミラーＭｓａからの反射光Ｓａによるピーク値Ｉｏの位置は、Ｘ’（又はＹ’）方向の原点０、即ち光軸ＡＸａの位置と一致している。また、先の図１２で説明したように、ＭＦＥ１０８Ａの射出面側に形成される面光源の形状を楕円領域ＡＰｈのように調整した場合、点像強度分布Ｉｅａの光強度Ｉｅが原点０から最初に最小値（０）になる第１暗線のＸ’（又はＹ’）方向の位置±ｒａは、概ね先の図９で説明した光源像Ｉｐｓの半径ｒｉの位置に対応している。なお、瞳Ｅｐでの実際の強度分布は、点像強度分布Ｉｅａを図９に示した光源像Ｉｐｓの広がり範囲（σ値）に亘って畳み込み積分（コンボリューション演算）したものとなり、おおよそ一様な強度になる。
【0068】
次に、投影されるパターンのＸ’方向（Ｘ方向）の幅が充分に大きい場合を、図２０、図２１を参照して説明する。図２０は、Ｘ’Ｙ’面内で見たＤＭＤ１０のミラー面の一部を示す図であり、図２１は図２０のＤＭＤ１０のミラー面のａ－ａ’矢視部をＸ’Ｚ面内で見た図である。図２０は、先の図１６で示した複数のマイクロミラーＭｓの全てがオン状態のマイクロミラーＭｓａとなった場合を示す。図２０では、Ｘ’方向に９個、Ｙ’方向に１０個のマイクロミラーＭｓの配列のみを示すが、それ以上の個数で隣接したマイクロミラーＭｓ（又はＤＭＤ１０上の全てのマイクロミラーＭｓでも良い）がオン状態となることもある。
【0069】
図２０、図２１のように、Ｘ’方向に隣接して並ぶオン状態の複数のマイクロミラーＭｓａからは、回折作用によって反射光Ｓａ’が光軸ＡＸａから僅かに傾いた状態で発生する。図２１の状態におけるＤＭＤ１０のミラー面を、中立面Ｐｃｃに沿ってＸ’方向にピッチＰｄｘで並ぶ回折格子として考えると、その回折光の発生角度θｊは、ｊを次数（ｊ＝０、１、２、３、…）、λを波長、そして照明光ＩＬｍの入射角をθαとして、以下の式（２）、又は式（３）のように表される。
【0070】
【数2】
【0071】
【数3】
【0072】
図２２は、一例として照明光ＩＬｍの入射角θα（光軸ＡＸａに対する照明光ＩＬｍの主光線Ｌｐの傾き角）を３５．０°、オン状態のマイクロミラーＭｓａの傾き角度θｄを１７．５°、マイクロミラーＭｓａのピッチＰｄｘを５．４μｍ、波長λを３５５．０ｎｍとして計算した回折光Ｉｄｊの角度θｊの分布を表すグラフである。図２２のように、照明光ＩＬｍの入射角θαが３５°なので、０次回折光Ｉｄ０（ｊ＝０）は光軸ＡＸａに対して＋３５°に傾き、回折次数が大きくなるに従って、０次回折光Ｉｄ０に対する角度θｊが大きくなる。図２２の下段に示す数値は、括弧内の次数ｊと、各次数の回折光Ｉｄｊの光軸ＡＸａからの傾き角とを表す。
【0073】
図２２の数値条件の場合、９次回折光Ｉｄ９の光軸ＡＸａからの傾き角が最も小さく、約－１．０４°になる。従って、ＤＭＤ１０のマイクロミラーＭｓが、図２０、図２１のように密集してオン状態になった場合、投影ユニットＰＬＵの瞳ＥＰ内での結像光束（Ｓａ’）の強度分布の中心は、光軸ＡＸａの位置から角度で－１．０４°に相当する量だけ横シフトした位置（先の図１３（Ｂ）で示した横シフト量ΔＤｘに相当）に偏心する。実際の結像光束の瞳Ｅｐ内の分布は、式（２）又は（３）で表される回折光分布を、式（１）で表されるｓｉｎｃ２関数によって畳み込み積分（コンボリューション演算）することで求められる。
【0074】
図２３は、図２２のような回折光の発生状態のときの瞳Ｅｐでの結像光束Ｓａ’の強度分布を模式的に表した図である。図２３における横軸は、投影ユニットＰＬＵの投影倍率Ｍｐを１／６としたとき、回折光Ｉｄｊの角度θｊを物面（ＤＭＤ１０）側の開口数ＮＡｏと像面（基板Ｐ）側の開口数ＮＡｉに換算した値を表す。また、投影ユニットＰＬＵの像面側の開口数ＮＡｉを０．３（物面側開口数ＮＡｏ＝０．０５）と仮定する。この場合、解像力（最小解像線幅）Ｒｓは、プロセス定数ｋ１（０＜ｋ１≦１）を用いてＲｓ＝ｋ１（λ／ＮＡｉ）で表される。
【0075】
従って、波長λ＝３５５．０ｎｍ、ｋ１＝０．７のときの解像力Ｒｓは約０．８３μｍとなる。マイクロミラーＭｓのピッチＰｄｘ（Ｐｄｙ）は、像面（基板Ｐ）側では投影倍率Ｍｐ＝１／６で縮小されて０．９μｍとなる。従って、像面側開口数ＮＡｉが０．３（物面側開口数ＮＡｏが０．０５）以上の投影ユニットＰＬＵであれば、オン状態のマイクロミラーＭｓａの１つの投影像を高いコントラストで結像させることができる。
【0076】
図２３において、投影ユニットＰＬＵの瞳Ｅｐの最大口径である物面側の開口数ＮＡｏ＝０．０５のＸ’方向における光軸ＡＸａからの角度θｅは、ＮＡｏ＝ｓｉｎθｅより、θｅ≒±２．８７°になる。先の図２２に示したように、９次回折光Ｉｄ９の傾き角－１．０４°（正確には、－１．０３７°）は、物面側の開口数ＮＡｏに換算すると約０．０１８となり、瞳Ｅｐにおける結像光束Ｓａ’（０次光相当成分）の強度分布Ｈｐａは、光源像Ｉｐｓ（半径ｒｉ）の本来の位置からＸ’方向にシフト量ΔＤｘだけ変位する。なお、瞳Ｅｐ内の＋Ｘ’方向の周辺には、８次回折光Ｉｄ８による強度分布Ｈｐｂの一部も現れるが、そのピーク強度は低い。さらに、物面側での１０次回折光Ｉｄ１０の光軸ＡＸａからの傾き角は４．８１°と大きい為、その強度分布は瞳Ｅｐの外に分布して、投影ユニットＰＬＵを通らないことになる。なお、図２３中の強度分布Ｈｐａ、Ｈｐｂは、先の図１２で説明したように、照明ユニットＩＬＵのＭＦＥ１０８Ａの射出面側に形成される面光源を楕円領域ＡＰｈ’にすることで、ほぼ円形になる。
【0077】
また、ＤＭＤ１０のマイクロミラーＭｓはＹ’方向にもピッチＰｄｙ（＝５．４μｍ）で配列されている為、そのピッチＰｄｙに応じてＹ’方向にも回折光が低い照度で発生して、弱い強度分布Ｈｐｃ、Ｈｐｄが生じる。強度分布Ｈｐｃ、Ｈｐｄは、投影ユニットＰＬＵの開口数ＮＡｏ（ＮＡｉ）の大きさによっては、一部分が瞳Ｅｐ内に入ることもある。その為、投影ユニットＰＬＵの開口数ＮＡｏ（ＮＡｉ）と光源像Ｉｐｓの大きさ（半径ｒｉ）との関係を適切に設定することによって、強度分布Ｈｐｃ、Ｈｐｄを瞳Ｅｐ内に入らないようすることもできる。
【0078】
先の図１３（Ｂ）でも説明したように、強度分布Ｈｐａの中心のシフト量ΔＤｘにより発生する像面側でのテレセン誤差Δθｔは、図２２、図２３で示した条件の場合、Δθｔ＝－６．２２°（＝－１．０３７°／投影倍率Ｍｐ）となる。このように、ＤＭＤ１０の複数のマイクロミラーＭｓのうちの多くが密にオン状態となるような大きなパターンの露光時には、基板Ｐへの結像光束Ｓａ’の主光線が光軸ＡＸａに対して６°以上に傾くことになる。このようなテレセン誤差Δθｔも一因となって、投影像の結像品質（コントラスト特性、ディストーション特性、対称性等）を低下させることがある。
【0079】
次に、投影されるパターンがＸ’方向（Ｘ方向）に一定のピッチを有するライン＆スペースパターンの場合を、図２４、図２５を参照して説明する。図２４は、Ｘ’Ｙ’面内で見たＤＭＤ１０のミラー面の一部を示す図であり、図２５は図２４のＤＭＤ１０のミラー面のａ－ａ’矢視部をＸ’Ｚ面内で見た図である。図２４は、先の図１６で示した複数のマイクロミラーＭｓのうち、Ｘ’方向に並ぶマイクロミラーＭｓの奇数番がオン状態のマイクロミラーＭｓａとなり、偶数番がオフ状態のマイクロミラーＭｓｂなった場合を示す。Ｘ’方向の奇数番のマイクロミラーＭｓはＹ’方向に並ぶ一列分が全てオン状態であり、偶数番のマイクロミラーＭｓはＹ’方向に並ぶ一列分が全てオフ状態であるとする。
【0080】
図２５に示すように、Ｘ’方向に関してオン状態のマイクロミラーＭｓａが１つおきに配列する場合、ＤＭＤ１０から発生する回折光の発生角度θｊは、ＤＭＤ１０のミラー面を、中立面Ｐｃｃに沿ってＸ’方向にピッチ２・Ｐｄｘで並ぶ回折格子として考え、先の式（２）、又は式（３）と同様の以下の式（４）、又は式（５）で表される。
【0081】
【数4】
【0082】
【数5】
【0083】
図２６は、図２２の場合と同様に、照明光ＩＬｍの入射角θα（光軸ＡＸａに対する照明光ＩＬｍの主光線Ｌｐの傾き角）を３５．０°、オン状態のマイクロミラーＭｓａの傾き角度θｄを１７．５°、マイクロミラーＭｓａのピッチ２Ｐｄｘを１０．８μｍ、波長λを３５５．０ｎｍとして計算した回折光Ｉｄｊの角度θｊの分布を表すグラフである。図２６のように、照明光ＩＬｍの入射角θαが３５°なので、０次回折光Ｉｄ０（ｊ＝０）は光軸ＡＸａに対して＋３５°に傾き、回折次数が大きくなるに従って、０次回折光Ｉｄ０に対する角度θｊが大きくなる。図２６の下段に示す数値は、括弧内の次数ｊと、各次数の回折光Ｉｄｊの光軸ＡＸａからの傾き角とを表す。
【0084】
図２６の数値条件の場合、１７次回折光Ｉｄ１７の光軸ＡＸａからの傾き角が最も小さく、約０．８５°になる。さらに、光軸ＡＸａからの傾き角が－１．０４°の１８次回折光Ｉｄ１８も発生する。従って、ＤＭＤ１０のマイクロミラーＭｓが、図２４、図２５のように、最も微細なライン＆スペース状にオン状態になった場合、投影ユニットＰＬＵの瞳ＥＰ内での結像光束Ｓａ’の強度分布の中心は、光軸ＡＸａの位置から角度で０．８５°、又は－１．０４°に相当する量だけ横シフトした位置に偏心する。実際の結像光束Ｓａ’の瞳Ｅｐ内の分布は、式（４）又は式（５）で表される回折光分布を、式（１）で表されるｓｉｎｃ２関数によって畳み込み積分（コンボリューション演算）することで求められる。
【0085】
図２６の場合も、先の図２３と同様に、瞳Ｅｐにおける結像光束（正規反射光成分）の強度分布Ｈｐａは、１７次回折光Ｉｄ１７の傾き角０．８５°、及び１８次回折光Ｉｄ１８の傾き角－１．０４°の各々に対応して、光源像Ｉｐｓ（半径ｒｉ）の本来の位置からＸ’方向に変位して現れる。図２６のような回折光分布の場合、１７次回折光Ｉｄ１７の方向に形成される強度分布Ｈｐａと１８次回折光Ｉｄ１８の方向に形成される強度分布Ｈｐａとの一方の強度が大きく他方の強度は低い為、強度分布Ｈｐａのシフトにより発生する像面側でのテレセン誤差Δθｔは、概ねΔθｔ＝５．１°とΔθｔ＝－６．２２°の範囲内になる。
【0086】
この範囲は、先の図２０、図２１図のように複数のマイクロミラーＭｓが隣接してオン状態のマイクロミラーＭｓａとなる場合の９次回折光Ｉｄ９（図２２参照）の発生方向であるテレセン誤差Δθｔ＝－６．２２°と若干異なる。さらに先の図１６、図１７のように複数のマイクロミラーＭｓのうちの１列（又は単独の１つ）が孤立的にオン状態のマイクロミラーＭｓａとなる場合のテレセン誤差Δθｔ＝０°と比較すると大きく異なるものになる。なお、投影ユニットＰＬＵによって基板Ｐ上に投影される実際のパターン像は、投影ユニットＰＬＵ内に取り込めるＤＭＤ１０からの回折光を含む反射光Ｓａ’の干渉により形成される。なお、式（４）又は式（５）は、ｎを実数とする以下の式（６）又は式（７）によって、配列ピッチや線幅がＰｄｘ（５．４μｍ）のｎ倍のライン＆スペース状のパターンにおける回折光の発生状態を特定することができる。
【0087】
【数6】
【0088】
【数7】
【0089】
図２７は、図２６に示したＤＭＤ１０からの反射光（回折光）による投影ユニットＰＬＵの瞳Ｅｐでの分布を、先の図２３に対応させて模式的に表した図である。図２７の場合も、先の図１２で説明したように、ＭＦＥ１０８Ａの射出面側に形成される面光源の輪郭を楕円形状ＡＰｈ’とすることで、投影ユニットＰＬＵの瞳Ｅｐに形成される結像光束Ｓａ’としての回折光束の各々の強度分布は円形となっている。また、図２７では、図２６に示した１８次回折光Ｉｄ１８による強度が最も大きいものとし、図２４、２５のようなライン＆スペース状のパターンの投影の場合、１８次回折光Ｉｄ１８を０次相当成分の強度分布Ｈｐａとする。強度分布Ｈｐａは、１８次回折光Ｉｄ１８の光軸ＡＸａからの角度－１．０４°に対応して－Ｘ’方向にΔＤｘだけ偏心し、テレセン誤差Δθｔが発生する。
【0090】
先の図２３で説明したように、瞳Ｅｐの面内には、ＤＭＤ１０のマイクロミラーＭｓのＸ’方向とＹ’方向の配列のピッチＰｄｘ、Ｐｄｙによって生じる回折光成分の強度分布Ｈｐｂ、Ｈｐｃ、Ｈｐｄが生じるが、その強度は強度分布Ｈｐａの強度に比べると十分に小さい。さらに、ＤＭＤ１０のマイクロミラーＭｓで作成されるライン＆スペース状のパターン（Ｘ’方向の線幅がＰｄｘでピッチ２Ｐｄｘ）からは、回折作用で発生する±１次光相当成分の強度分布±Ｈｐｂ’が強度分布ＨｐａのＸ’方向の両側に現れる。＋１次光相当成分の強度分布＋Ｈｐｂ’の中心点ＰＸｐは、０次光相当成分の強度分布Ｈｐａの中心点（Ｉｄ１８）と＋Ｘ’方向の強度分布Ｈｐｂの中心点とのほぼ中間に位置する。同様に、－１次光相当成分の強度分布－Ｈｐｂ’の中心点ＰＸｍは、０次光相当成分の強度分布Ｈｐａの中心点（Ｉｄ１８）と－Ｘ’方向の強度分布Ｈｐｂの中心点とのほぼ中間に位置する。
【0091】
また、図２７では、図２４のようにＸ’方向にピッチ２Ｐｄｘとなるライン＆スペース状のパターンの場合における瞳Ｅｐでの結像光束Ｓａ’（回折光束）の強度分布を示した。これに対して、Ｙ’方向にピッチ２Ｐｄｙ（Ｐｄｙ＝Ｐｄｘ）となるライン＆スペース状のパターンの場合は、０次光相当成分の強度分布Ｈｐａの中心点（Ｉｄ１８）が－Ｘ’方向にΔＤｘだけ偏心した状態で、±１次光相当成分の強度分布±Ｈｐｂ’が強度分布ＨｐａのＹ’方向の両側に現れることになる。
【0092】
このように、ＤＭＤ１０の複数のマイクロミラーＭｓのうちの多くが、ライン＆スペース状にオン状態となるような場合も、基板Ｐへの結像光束の主光線が光軸ＡＸａに対して大きく傾くことがあり、投影像の結像品質（コントラスト特性、ディストーション特性等）を著しく低下させることがある。そこで、テレセン誤差Δθｔの発生による結像品質の変化の一例を、図２８を参照して説明する。図２８は、像面上で線幅が１μｍ、Ｘ’方向のピッチが２μｍとなるライン＆スペースパターンの空間像をシミュレーションした結果を表わすグラフである。図２８の横軸は像面上のＸ’方向の位置（μｍ）を表わし、縦軸は照明光（入射光）の強度を１に規格化した相対強度値を表わす。
【0093】
図２８のグラフでは、投影ユニットＰＬＵの像側の開口数ＮＡｉを０．２５、照明光ＩＬｍのσ値を０．６とし、投影ユニットＰＬＵの瞳Ｅｐにおける結像光束Ｓａ’が光軸ＡＸａに対してＸ’方向に偏心して、像面側のテレセン誤差Δθｔが５０ｍｒａｄ（≒２．８６５°）になったものとしてシミュレーションを行った。図２８のグラフ中、破線で示した特性Ｑ１は、投影ユニットＰＬＵのベストフォーカス面（最良結像面）におけるコントラスト特性であり、実線で示した特性Ｑ２は、ベストフォーカス面から光軸ＡＸａの方向に３μｍだけデフォーカスした面におけるコントラスト特性である。なお、図２８では、線幅１μｍの暗線が位置０、±２μｍ、±４μｍの計５ヶ所に形成されるものとした。
【0094】
デフォーカスによって、特性Ｑ２のコントラスト（強度振幅）が特性Ｑ１よりも低下することは典型的なことであるが、テレセン誤差Δθｔの影響により、＋５μｍ付近の特性と－５μｍ付近の特性との対称性が劣化していることが判る。このことから、像面側のテレセン誤差Δθｔが許容範囲（例えば、±２°）を超えるようなパターンの場合、即ち、ＤＭＤ１０の複数のマイクロミラーＭｓのうち、オン状態のマイクロミラーＭｓａが広い範囲で密集したり、周期性を持って配列したりする場合、露光されたパターンのエッジ部分に対応したレジスト像のエッジ位置の精度が損なわれ、結果として、パターンの線幅や寸法に誤差が生じることになる。即ち、ＤＭＤ１０からの反射光（結像光束）Ｓａ’によって投影ユニットＰＬＵの瞳Ｅｐに形成される強度分布（回折光の分布）が、光軸ＡＸａを中心にした等方的な状態、又は対称的な状態から逸脱するに従って、投影されたパターン像の非対称性が増大する。
【0095】
〔テレセン誤差の波長依存性〕
以上で説明したテレセン誤差Δθｔは、先の式（２）～式（５）から明らかなように、波長λに依存して変化する。例えば、式（２）で表される図２０、図２１の状態の場合、像面側のテレセン誤差Δθｔをゼロにする為には、図２２、図２３に示した９次回折光Ｉｄ９の光軸ＡＸａからの傾き角－１．０４°（正確には－１．０３７°）がゼロになるような波長λにすれば良い。
以上で説明したテレセン誤差Δθｔは、先の式（２）～式（５）から明らかなように、波長λに依存して変化する。例えば、式（２）で表される図２０、図２１の状態の場合、像面側のテレセン誤差Δθｔをゼロにする為には、図２２、図２３に示した９次回折光Ｉｄ９の光軸ＡＸａからの傾き角－１．０４°（正確には－１．０３７°）がゼロになるような波長λにすれば良い。
【0096】
図２９は、先の式（２）に基づいて中心波長λとテレセン誤差Δθｔとの関係を求めたグラフであり、横軸は中心波長λ（ｎｍ）を表し、縦軸は像面側のテレセン誤差Δθｔ（ｄｅｇ）を表す。ＤＭＤ１０のマイクロミラーＭｓのピッチＰｄｘ（Ｐｄｙ）を５．４μｍ、マイクロミラーＭｓの傾斜角θｄを１７．５°、照明光ＩＬｍの入射角θαを３５°とし、マイクロミラーＭｓが図２０、図２１のように密にオン状態となる場合、中心波長λが約３４４．１４６ｎｍのときにテレセン誤差Δθｔは理論上でゼロになる。像面側のテレセン誤差Δθｔは、極力ゼロにするのが望ましいが、投影すべきパターンの最小線幅（又は解像力Ｒｓ）等に応じて許容範囲を持たせることができる。
【0097】
例えば、図２９のように像面側のテレセン誤差Δθｔの許容範囲を±０．６°以内（１０ｍｒａｄ程度）に設定する場合、中心波長λは３４３．０９８ｎｍ～３４５．１９３ｎｍの範囲（幅で２．０９５ｎｍ）であれば良い。また、像面側のテレセン誤差Δθｔの許容範囲を±２．０°以内に設定する場合、中心波長λは３４０．６５５ｎｍ～３４７．６３６ｎｍの範囲（幅で６．９８ｎｍ）であれば良い。
【0098】
このように、ＤＭＤ１０のオン状態となるマイクロミラーＭｓａの配列（周期性）や密集度、すなわち分布密度の大きさに起因して生じるテレセン誤差Δθｔは波長依存性も有する。一般に、ＤＭＤ１０のマイクロミラーＭｓのピッチＰｄｘ（Ｐｄｙ）や傾き角度θｄ等の仕様は、既製品（例えば、テキサス・インスツルメンツ社製の紫外線対応のＤＭＤ）として一義的に設定されている為、その仕様に合うように照明光ＩＬｍの波長λを設定する。本実施の形態のＤＭＤ１０は、マイクロミラーＭｓのピッチＰｄｘ（Ｐｄｙ）を５．４μｍ、傾き角度θｄを１７．５°としたので、光ファイバー束ＦＢｎ（ｎ＝１～２７）の各々に照明光ＩＬｍを供給する光源として、高輝度の紫外パルス光を発生するファイバーアンプレーザ光源を用いると良い。
【0099】
ファイバーアンプレーザ光源は、例えば、特許第６４２８６７５号公報に開示されているように、赤外波長域の種光を発生する半導体レーザ素子と、種光の高速スイッチング素子（電気光学素子等）と、スイッチングされた種光（パルス光）をポンプ光によって増幅する光ファイバーと、増幅された赤外波長域の光を高調波（紫外波長域）のパルス光に変換する波長変換素子等で構成される。このようなファイバーアンプレーザ光源の場合、入手可能な半導体レーザ素子、光ファイバー、波長変換素子の組合せで発生効率（変換効率）を高くできる紫外線のピーク波長は３４３．３３３ｎｍである。そのピーク波長の場合、図２０の状態のときに発生し得る最大の像面側テレセン誤差Δθｔ（図２２、図２３中の９次回折光Ｉｄ９の像面側での傾き角）は約０．４６６°（約８．１３ｍｒａｄ）となる。
【0100】
以上のことから、照明光ＩＬｍとして、ピーク波長が大きく異なる２つ以上の光（例えば、波長３５０ｎｍ台の光と波長４００ｎｍ台の光）を合成した場合、テレセン誤差Δθｔは、投影すべきパターンの形態（孤立状パターン、ライン＆スペース状パターン、或いは大きなランド状パターン）に応じて大きく変化する可能性がある。本実施の形態では、各モジュールＭＵｎ（ｎ＝１～２７）に供給する照明光ＩＬｍとして、波長依存のテレセン誤差Δθｔが許容される範囲内でピーク波長を僅かにずらした複数のファイバーアンプレーザ光源からの光を合成したものを用いる。このように、ピーク波長が僅かにずれた複数の光を合成した照明光ＩＬｍを用いることで、照明光ＩＬｍの可干渉性によってＤＭＤ１０のマイクロミラーＭｓ上（並びに基板Ｐ上）に発生するスペックル（又は干渉縞）のコントラストを抑制することができる。
【0101】
〔テレセン調整機構〕
以上で説明したように、ＤＭＤ１０の複数のマイクロミラーＭｓのうち、基板Ｐに露光すべきパターンに応じてオン状態となるマイクロミラーＭｓａが、Ｘ’方向とＹ’方向に密に並ぶ場合、又はＸ’方向（又はＹ’方向）に周期性を持って並ぶ場合、投影ユニットＰＬＵから投影される結像光束（Ｓａ、Ｓａ’）には、程度の大小はあるもののテレセン誤差（角度変化）Δθｔが発生する。ＤＭＤ１０の複数のマイクロミラーＭｓの各々は、１０ＫＨｚ程度の応答速度でオン状態とオフ状態とに切り換えられる為、ＤＭＤ１０で生成されるパターン像も描画データに応じて高速に変化する。その為、表示パネル等のパターンを走査露光する間、モジュールＭＵｎ（ｎ＝１～２７）の各々から投影されるパターン像は、瞬間的に、孤立した線状又はドット状のパターン、ライン＆スペース状のパターン、或いは大きなランド状のパターン等に形状変化する。
以上で説明したように、ＤＭＤ１０の複数のマイクロミラーＭｓのうち、基板Ｐに露光すべきパターンに応じてオン状態となるマイクロミラーＭｓａが、Ｘ’方向とＹ’方向に密に並ぶ場合、又はＸ’方向（又はＹ’方向）に周期性を持って並ぶ場合、投影ユニットＰＬＵから投影される結像光束（Ｓａ、Ｓａ’）には、程度の大小はあるもののテレセン誤差（角度変化）Δθｔが発生する。ＤＭＤ１０の複数のマイクロミラーＭｓの各々は、１０ＫＨｚ程度の応答速度でオン状態とオフ状態とに切り換えられる為、ＤＭＤ１０で生成されるパターン像も描画データに応じて高速に変化する。その為、表示パネル等のパターンを走査露光する間、モジュールＭＵｎ（ｎ＝１～２７）の各々から投影されるパターン像は、瞬間的に、孤立した線状又はドット状のパターン、ライン＆スペース状のパターン、或いは大きなランド状のパターン等に形状変化する。
【0102】
一般的なテレビ用の表示パネル（液晶型、有機ＥＬ型）は、基板Ｐ上で２００～３００μｍ角程度の画素部を２：１や１６：９等の所定のアスペクト比になるように、マトリックス状に配列した画像表示領域と、その周辺に配置される周辺回路部（引出し配線、接続パッド等）とで構成される。各画素部内には、スイッチング用又は電流駆動用の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が形成されるが、ＴＦＴ用のパターン（ゲート層、ドレイン／ソース層、半導体層等のパターン）やゲート配線や駆動配線の大きさ（線幅）は、画素部の配列ピッチ（２００～３００μｍ）に比べると十分に小さい。その為、画像表示領域内のパターンを露光する場合、ＤＭＤ１０から投影されるパターン像はほとんど孤立したものとなるので、テレセン誤差Δθｔは発生しない。
【0103】
しかしながら、画素部毎の点灯駆動回路（ＴＦＴ回路）の構成によっては、画素部の配列ピッチよりも小さいピッチで、Ｘ方向又はＹ方向に並ぶライン＆スペース状の配線が形成されることがある。その場合、画像表示領域内のパターンを露光するとき、ＤＭＤ１０から投影されるパターン像は周期性を持ったものとなる。その為、その周期性の程度によってはテレセン誤差Δθｔが発生する。また、画像表示領域の露光の際、画素部とほぼ同じ大きさ、或いは画素部の面積の半分以上の大きさの矩形状のパターンを一様に露光する場合もある。その場合、画像表示領域を露光中のＤＭＤ１０の複数のマイクロミラーＭｓは、その半分以上がほぼ密な状態でオン状態となる。その為、比較的に大きなテレセン誤差Δθｔが発生し得る。
【0104】
テレセン誤差Δθｔの発生状態は、複数のモジュールＭＵｎ（ｎ＝１～２７）の各々で露光される表示パネル用のパターンの描画データに基づいて、露光前に推定することができる。本実施の形態では、モジュールＭＵｎ内の幾つかの光学部材の各々の位置や姿勢を微調整可能に構成し、それらの光学部材のうち、推定されるテレセン誤差Δθｔの大きさに応じて、調整可能な光学部材を選択してテレセン誤差Δθｔを補正することができる。
【0105】
図３０は、先の図４、又は図６で示したモジュールＭＵｎの照明ユニットＩＬＵのうちの光ファイバー束ＦＢｎからＭＦＥレンズ１０８Ａに至る光路の具体的な構成を示し、図３１は、照明ユニットＩＬＵのうちのＭＦＥレンズ１０８ＡからＤＭＤ１０に至る光路の具体的な構成を示す。図３０、図３１において、直交座標系Ｘ’Ｙ’Ｚは図４（図６）の座標系Ｘ’Ｙ’Ｚと同じに設定され、図４に示した部材と同じ機能の部材には同じ符号を付してある。
【0106】
図４では図示を省略したが、図３０では、光ファイバー束ＦＢｎの出射端の直後にコンタクトレンズ１０１が配置され、出射端からの照明光ＩＬｍの広がりが抑制される。コンタクトレンズ１０１の光軸はＺ軸と平行に設定され、光ファイバー束ＦＢｎから所定の開口数で進む照明光ＩＬｍは、ミラー１００反射されてＸ’軸と平行に進んで、ミラー１０２で－Ｚ方向に反射される。ミラー１０２からＭＦＥレンズ１０８Ａまでの光路中に配置されるインプットレンズ系１０４は、光軸ＡＸｃに沿って互いに間隔を空けた３つのレンズ群１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃで構成される。
【0107】
照度調整フィルター１０６は、駆動機構１０６Ｂによって並進移動される保持部材１０６Ａに支持され、レンズ群１０４Ａとレンズ群１０４Ｂの間に配置される。照度調整フィルター１０６の一例は、例えば特開平１１－１９５５８７号公報に開示されているように、石英等の透過板上に微細な遮光性ドットパターンを徐々に密度を変化させて形成したもの、或いは細長い遮光性の楔状パターンを複数列形成したものであり、石英板を平行移動させることで、照明光ＩＬｍの透過率を所定範囲内で連続的に変化させることができる。
【0108】
第１のテレセン調整機構は、光ファイバー束ＦＢｎからの照明光ＩＬｍを反射するミラー１００の２次元的な傾き（Ｘ’軸回りとＹ’軸回りの回転角度）を微調整する傾斜機構１００Ａと、ミラー１００を光軸ＡＸｃと垂直なＸ’Ｙ’面内で２次元に微動する並進機構１００Ｂと、傾斜機構１００Ａと並進機構１００Ｂの各々を個別に駆動するマイクロヘッド又はピエゾアクチュエータ等による駆動部１００Ｃとで構成される。
【0109】
ミラー１００の傾きを調整することによって、インプットレンズ系１０４に入射する照明光ＩＬｍの中心光線（主光線）を光軸ＡＸｃと同軸な状態に調整することができる。また、ファイバー束ＦＢｎの出射端は、インプットレンズ系１０４の前側焦点の位置に配置されているので、ミラー１００をＸ’方向に微少移動させると、インプットレンズ系１０４に入射する照明光ＩＬｍの中心光線（主光線）は、光軸ＡＸｃに対してＸ’方向に平行シフトする。それによって、インプットレンズ系１０４から射出する照明光ＩＬｍの中心光線（主光線）は光軸ＡＸｃに対して僅かに傾いて進む。従って、ＭＦＥレンズ１０８Ａに入射する照明光ＩＬｍはＸ’Ｚ面内で全体的に僅かに傾く。
【0110】
図３２は、ＭＦＥレンズ１０８Ａに入射する照明光ＩＬｍをＸ’Ｚ面内で傾けた場合に、ＭＦＥレンズ１０８Ａの出射面側に形成される点光源ＳＰＦの状態を誇張して示す図である。照明光ＩＬｍの中心光線（主光線）が光軸ＡＸｃと平行な場合、ＭＦＥレンズ１０８Ａの各レンズ素子ＥＬの出射面側に集光される点光源ＳＰＦは、図３２中の白丸で示すように、Ｘ’方向に関する中央に位置する。照明光ＩＬｍがＸ’Ｚ面内で光軸ＡＸｃに対して傾くと、レンズ素子ＥＬの各々の出射面側に集光される点光源ＳＰＦは、図３２中の黒丸で示すように、中央の位置からＸ’方向にΔｘｓだけ偏心する。この場合、先の図７～図９で説明したように、ＭＦＥレンズ１０８Ａの出射面側に形成される複数の点光源ＳＰＦの集合体による面光源が全体的にＸ’方向にΔｘｓだけ横シフトすることになる。ＭＦＥレンズ１０８Ａの各レンズ素子ＥＬのＸ’Ｙ’面内での断面寸法は小さい為、面光源としてのＸ’方向への偏心量Δｘｓも僅かである。
【0111】
図３０に示すように、ＭＦＥレンズ１０８Ａの出射面側には、図１２に示した楕円領域ＡＰｈ’の開口形状を有する開口絞り１０８Ｂが設けられ、ＭＦＥレンズ１０８Ａと開口絞り１０８Ｂは一体的に保持部１０８Ｃに取り付けられる。保持部１０８Ｃ（ＭＦＥ１０８Ａ）は、マイクロヘッドやピエゾモータ等による微動機構１０８Ｄによって、Ｘ’Ｙ’面内での位置が微調できるように設けられる。本実施の形態では、ＭＦＥレンズ１０８ＡをＸ’Ｙ’面内で２次元に微動させる微動機構１０８Ｄが、第２のテレセン調整機構として機能する。開口絞り１０８Ｂは、図３１に示すように、Ｘ’方向を長軸、Ｙ’方向を短軸とする楕円領域ＡＰｈ’の開口を有する。楕円領域ＡＰｈ’の長軸の寸法をＵｘ、短軸の寸法をＵｙとすると、楕円の比率Ｕｙ／Ｕｘは、照明光ＩＬｍのＤＭＤ１０への入射角θα（オン状態のマイクロミラーＭｓａの傾斜角度θｄの２倍）の余弦値に依存して、Ｕｙ／Ｕｘ＝ｃｏｓθαの関係に設定される。
【0112】
ＭＦＥレンズ１０８Ａ（開口絞り１０８Ｂ）の直後には、光軸ＡＸｃに対して約４５°傾斜したプレート型のビームスプリッタ１０９Ａが設けられる。ビームスプリッタ１０９Ａは、ＭＦＥレンズ１０８Ａからの照明光ＩＬｍの大部分の光量を透過し、残りの光量（例えば、数％程度）を集光レンズ１０９Ｂに向けて反射する。集光レンズ１０９Ｂで集光された一部の照明光ＩＬｍは、光ファイバー束１０９Ｃによって光電素子１０９Ｄに導かれる。光電素子１０９Ｄは、照明光ＩＬｍの強度をモニターして、基板Ｐに投射される結像光束の露光量を計測するインテグレート・センサー（積算モニター）として使われる。
【0113】
図３１に示すように、ＭＦＥレンズ１０８Ａの出射面側の面光源（点光源ＳＰＦの集合体）からの照明光ＩＬｍは、ビームスプリッタ１０９Ａを透過してコンデンサーレンズ系１１０に入射する。コンデンサーレンズ系１１０は、間隔を空けて配置された前群レンズ系１１０Ａと後群レンズ系１１０Ｂとで構成され、マイクロヘッドやピエゾモータ等による微動機構１１０ＣによってＸ’Ｙ’面内での２次元的な位置が微調整可能となっている。すなわち、微動機構１１０Ｃによって、コンデンサーレンズ系１１０の偏心調整が可能となっている。本実施の形態では、コンデンサーレンズ系１１０をＸ’Ｙ’面内で２次元に微動させる微動機構１１０Ｃが第３のテレセン調整機構として機能する。なお、第１のテレセン調整機構、第２のテレセン調整機構、及び第３のテレセン調整機構は、いずれもＭＦＥレンズ１０８Ａの出射面側に生成される面光源（或いは開口絞り１０８Ｂの楕円領域ＡＰｈ’の開口内に制限された面光源）とコンデンサーレンズ系１１０との偏心方向に関する相対的な位置関係を調整している。
【0114】
コンデンサーレンズ系１１０の前側焦点は、ＭＦＥレンズ１０８Ａの出射面側の面光源（点光源ＳＰＦの集合体）の位置に設定されており、コンデンサーレンズ系１１０から傾斜ミラー１１２を介してテレセントリックな状態で進む照明光ＩＬｍは、ＤＭＤ１０をケーラー照明する。先の図３２で説明したように、ＭＦＥレンズ１０８Ａの出射面側に形成される複数の点光源ＳＰＦの集合体による面光源が全体的にＸ’方向にΔｘｓだけ横シフトすると、ＤＭＤ１０に照射される照明光ＩＬｍの主光線（中心光線）は、図３１中の光軸ＡＸｂに対して僅かに傾いた状態になる。すなわち、第１のテレセン調整機構によって照明光ＩＬｍに意図的にテレセン誤差を付与することで、先の図６、図１７、図２１、図２５で説明した照明光ＩＬｍの入射角θαを、Ｘ’Ｚ面内で初期の設定角度（３５．０°）から僅かに変化させることができる。
【0115】
また、図３０に示した第２のテレセン調整機構としての微動機構１０８Ｄによって、ＭＦＥレンズ１０８Ａと可変開口絞り１０８Ｂとを一体にＸ’Ｙ’面内でＸ’方向に変位すると、開口絞り１０８Ｂの開口（図３１中の楕円領域ＡＰｈ’）が光軸ＡＸｃに対して偏心する。それによって、楕円領域ＡＰｈ’内に形成される面光源も全体的にＸ’方向にシフトする。この場合も、ＤＭＤ１０に照射される照明光ＩＬｍの主光線（中心光線）を、図３１中の光軸ＡＸｂに対してＸ’Ｚ面内で傾けること、すなわち、照明光ＩＬｍのＤＭＤ１０への入射角θαを、Ｘ’Ｚ面内で初期の設定角度（３５．０°）から変化させることができる。なお、微動機構１０８Ｄによって、開口絞り１０８Ｂのみが単独にＸ’Ｙ’面内で微動するような構成にしても、同様に入射角θαを変化させることができる。
【0116】
このように、ＭＦＥレンズ１０８Ａと開口絞り１０８Ｂとを一体に比較的に大きく変位させる為には、インプットレンズ系１０４からＭＦＥレンズ１０８Ａに照射される照明光ＩＬｍの光束幅（照射範囲の直径）を広げておく必要がある。さらに、その変位の量に連動して、ＭＦＥレンズ１０８Ａに照射される照明光ＩＬｍをＸ’Ｙ’面内で横シフトさせるシフト機構を設けることも有効である。そのシフト機構は、光ファイバー束ＦＢｎの出射端の向きを傾斜させる機構、又は、ＭＦＥレンズ１０８Ａの手前に配置した平行平面板（石英板）を傾斜させる機構等で構成できる。
【0117】
第１のテレセン調整機構（駆動部１００Ｃ等）と第２のテレセン調整機構（微動機構１０８Ｄ等）は、いずれも照明光ＩＬｍのＤＭＤ１０への入射角θαを調整可能であるが、その調整量に関して、第１のテレセン調整機構は微調整用、第２のテレセン調整機構は粗調整用として使い分けることができる。実際の調整時には、第１のテレセン調整機構と第２のテレセン調整機構の両方を使用するか、いずれか一方を使用するかを、投影露光すべきパターンの形態（テレセン誤差Δθｔの量や補正量）に応じて適宜選択することができる。
【0118】
さらに、コンデンサーレンズ系１１０をＸ’Ｙ’面内で偏心させる第３のテレセン調整機構としての微動機構１１０Ｃは、第２のテレセン調整機構によってＭＦＥレンズ１０８Ａと開口絞り１０８Ｂで規定される面光源の位置を相対的に偏心させる場合と同等の効果を持つ。但し、コンデンサーレンズ系１１０をＸ’方向（又はＹ’方向）に偏心させると、ＤＭＤ１０に投射される照明光ＩＬｍの照射領域も横シフトするので、その横シフト分も見込んで、照射領域はＤＭＤ１０のミラー面全体のサイズよりも大きく設定される。微動機構１１０Ｃによる第３のテレセン調整機構も、第２のテレセン調整機構と同様に粗調整用として使い分けることができる。
【0119】
〔その他のテレセン調整機構〕
テレセン誤差の調整（補正）は、図４、図３０に示した光ファイバー束ＦＢｎ（ｎ＝１～２７）の各々の出射端のＸ’Ｙ’面内での位置を、微動機構によって横シフトさせることでも可能である。この場合は、先の第１のテレセン調整機構（駆動機構１００Ｃ等）と同様に、ＭＦＥレンズ１０８Ａの出射面側に形成される面光源（複数の点光源ＳＰＦの集合）の位置を微調整することができる。
テレセン誤差の調整（補正）は、図４、図３０に示した光ファイバー束ＦＢｎ（ｎ＝１～２７）の各々の出射端のＸ’Ｙ’面内での位置を、微動機構によって横シフトさせることでも可能である。この場合は、先の第１のテレセン調整機構（駆動機構１００Ｃ等）と同様に、ＭＦＥレンズ１０８Ａの出射面側に形成される面光源（複数の点光源ＳＰＦの集合）の位置を微調整することができる。
【0120】
テレセン誤差の補正は、図４、図６、図３１に示した傾斜ミラー１１２の本来の角度をマイクロヘッドやピエゾアクチュエータ等の微動機構で調整して、ＤＭＤ１０への照明光ＩＬｍの入射角θα（例えば、設計上で３５．０°）を微調整することでも可能である。或いは、図４、図３１に示したマウント部１０Ｍのパラレルリンク機構とピエゾ素子を組み合わせた微動ステージによって、ＤＭＤ１０のミラー面（中立面Ｐｃｃ）の傾きを微調整して、テレセン誤差を補正しても良い。但し、傾斜ミラー１１２やＤＭＤ１０の角度の調整は、反射光がその調整角度の倍角で傾く為に粗調整用として使われる。さらに、ＤＭＤ１０の角度調整では、基板Ｐ上に投影される中立面Ｐｃｃの共役面（ベストフォーカス面）が光軸ＡＸａと垂直な面に対して走査露光の方向（Ｘ’方向、又はＸ方向）に傾く像面傾斜が生じる。
【0121】
像面傾斜の方向が走査露光の方向の場合、傾斜した像面の平均的な像面位置で走査露光される為、露光されたパターン像のコントラストの低下は軽微である。投影ユニットＰＬＵから投影されるパターン像のベストフォーカス面と基板Ｐの表面とを、走査露光の方向に相対的に僅かに傾ける露光方法は、例えば、特許第２８３０４９２号公報に開示されているように、特に孤立状のパターンの露光時の焦点深度（ＤＯＦ）を拡大させる効果が得られる。
【0122】
従って、ＤＭＤ１０を走査露光方向（Ｘ’方向又はＸ方向）に傾斜させてテレセン誤差Δθｔを補正する機能も、露光されるパターン像のコントラスト低下が無視できる範囲で活用することができる。コントラスト低下が無視できない程度にＤＭＤ１０を傾斜させる場合は、投影ユニットＰＬＵ内に何らかの像面傾斜補正系（２枚の楔状の偏角プリズム等）を設けることになる。或いは、テレセン誤差Δθｔの補正の為に、投影ユニットＰＬＵ内の特定のレンズ群やレンズを光軸ＡＸａに対して偏心させる機構を設けても良い。
【0123】
以上の説明では、テレセン誤差Δθｔが主にＸ’方向（オン状態のマイクロミラーＭｓａの傾き方向）に発生するとした。しかしながら、露光されるパターンは、基板Ｐ上でＸ’方向とＹ’方向の各々に対して３０°～６０°の角度で傾いたライン＆スペース状パターンの場合もある。そのような場合、オン状態のマイクロミラーＭｓａもＸ’Ｙ’面内で斜めに配列されると共に、その斜め方向と直交した方向には周期性を持って配列される。その為、オン状態のマイクロミラーＭｓａから発生する反射光（結像光束）Ｓａ’には、回折現象の影響によるテレセン誤差Δθｔが生じる。
【0124】
先の図２４のようなライン＆スペースパターンの場合、テレセン誤差ΔθｔはＸ’方向のみに発生したが、Ｘ’Ｙ’面内（ＸＹ面内）で傾いたライン＆スペースパターンの場合、テレセン誤差ΔθｔはＸ’方向とＹ’方向とに発生する。従って、３０°～６０°の角度で傾いたライン＆スペースパターンの場合でも、発生し得るテレセン誤差ΔθｔがＸ’方向とＹ’方向のいずれかで許容範囲を超えるときは、先の図３０、図３１で説明したテレセン誤差の幾つかの調整機構によって補正することができる。
【0125】
また、テレセン誤差Δθｔは、投影すべきパターンの態様に関わらず、ＤＭＤ１０のオン状態のマイクロミラーＭｓの傾き角度θｄの設計値からの誤差によっても発生する。先に例示したＤＭＤ１０では、オン状態のマイクロミラーＭｓａの傾き角度θｄを公称値（設計値）で１７．５°としたが、ＤＭＤ１０の製造段階のプロセスのバラつき等によって、±０．５°の駆動誤差が発生する。駆動誤差が±０．５°の場合、ＤＭＤ１０への照明光ＩＬｍの入射角θαが３５．０°で一定であると、投影ユニットＰＬＵの物面側（ＤＭＤ１０側）のテレセン誤差は最大で、±１°となる。従って、投影ユニットＰＬＵの投影倍率Ｍｐが１／６の場合、マイクロミラーＭｓａの駆動誤差に起因した像面側のテレセン誤差Δθｔは最大で±６°となる。
【0126】
従って、先の図１に示した露光装置の基板ホルダ４Ｂ周辺に設けた較正用基準部ＣＵを用いて、モジュールＭＵｎ（ｎ＝１～２７）の各々のＤＭＤ１０の駆動誤差に起因したテレセン誤差Δθｔを事前に計測して、実パターンの露光前に調整（キャリブレーション）しておくことが望ましい。較正用基準部ＣＵには、ＤＭＤ１０で作られたパターンの投影ユニットＰＬＵによる投影像を部分的に拡大観察する撮像素子が組み込まれている。そこで、ＤＭＤ１０で作られたテストパターン（ライン＆スペース等）の投影像を、フォーカス位置（基板ホルダ４ＢのＺ方向の位置）を少しずつ変化させは画像サンプリングし、フォーカス位置毎のテストパターン像の横ずれの変化を解析すれば、テレセン誤差Δθｔを計測することができる。
【0127】
以上の第１の実施の形態の説明において、パターンの態様として孤立状パターンとは、必ずしもＤＭＤ１０の全マイクロミラーＭｓのうちの単一、又は一列分がオン状態のマイクロミラーＭｓａになる場合のみに限られない。例えば、オン状態のマイクロミラーＭｓａの２個、３個（１×３）、４個（２×２）、６個（２×３）、８個（２×４）、又は９個（３×３）が密に配列し、その周囲のマイクロミラーＭｓがＸ’方向とＹ’方向とに、例えば１０個以上、オフ状態のマイクロミラーＭｓｂとなるような場合も、孤立状パターンと見做すこともできる。その逆に、オフ状態のマイクロミラーＭｓｂの個、３個（１×３）、４個（２×２）、６個（２×３）、８個（２×４）、又は９個（３×３）が密に配列し、その周囲のマイクロミラーＭｓがＸ’方向とＹ’方向とに、例えば、数個以上（孤立状パターンの数倍以上の寸法に対応）に亘って密にオン状態のマイクロミラーＭｓａとなるような場合は、ランド状パターンと見做すこともできる。
【0128】
また、パターンの態様としてのライン＆スペース状パターンも、必ずしも１列分のオン状態のマイクロミラーＭｓａと１列分のオフ状態のマイクロミラーＭｓｂとを交互に繰り返し配列した図２４のような態様に限定されない。例えば、２列分のオン状態のマイクロミラーＭｓａと２列分のオフ状態のマイクロミラーＭｓｂとを交互に繰り返し配列した態様、３列分のオン状態のマイクロミラーＭｓａと３列分のオフ状態のマイクロミラーＭｓｂとを交互に繰り返し配列した態様、又は、２列分のオン状態のマイクロミラーＭｓａと４列分のオフ状態のマイクロミラーＭｓｂとを交互に繰り返し配列した態様であっても良い。いずれのパターン形態の場合も、ＤＭＤ１０の全マイクロミラーＭｓ中の単位面積（例えば１００×１００個のマイクロミラーＭｓの配列領域）当たりにおけるオン状態のマイクロミラーＭｓの分布状態（密度や密集度）が判れば、テレセン誤差Δθｔやパターンエッジの非対称性の程度をシミュレーション等によって容易に特定することもできる。
【0129】
〔変形例１〕
先の実施の形態では、ＤＭＤ１０への照明光ＩＬｍの傾斜照明によって、図１１で説明したように、投影ユニットＰＬＵの瞳Ｅｐに形成される結像光束Ｓａ’の０次光相当成分の強度分布（光源像Ｉｐｓ）が楕円状になるので、その補正の為に、図３１に示したように、ＭＦＥ１０８Ａの射出面側に楕円領域ＡＰｈ’の開口を有する開口絞り１０８Ｂを設けた。
先の実施の形態では、ＤＭＤ１０への照明光ＩＬｍの傾斜照明によって、図１１で説明したように、投影ユニットＰＬＵの瞳Ｅｐに形成される結像光束Ｓａ’の０次光相当成分の強度分布（光源像Ｉｐｓ）が楕円状になるので、その補正の為に、図３１に示したように、ＭＦＥ１０８Ａの射出面側に楕円領域ＡＰｈ’の開口を有する開口絞り１０８Ｂを設けた。
【0130】
この場合、図１２に示したように、ＭＦＥ１０８Ａの入射面側に照射される照明光ＩＬｍは、円形の照明領域Ｅｆとなっているので、楕円領域ＡＰｈ’の外側に分布する点光源ＳＰＦは遮光されることになり、照明光ＩＬｍの利用効率の低下、即ち光量損失が生じる。そこで、本変形例では、ＭＦＥ１０８Ａの入射面側に照射される照明光ＩＬｍの照明領域Ｅｆを、楕円領域ＡＰｈ’に合わせて楕円状に成型する。その為、本変形例では、透過型の回折光学素子（ＤＯＥとも呼ぶ）を用いて、光量損失が少なくなるように構成する。
【0131】
図３３は、回折光学素子（ＤＯＥ：Diffraction Optical Element）２００を用いた照
明ユニットＩＬＵの主要部の光学配置を模式的に表した図である。図３３（Ａ）は、ＤＯＥ２００、インプットレンズ系２０２（先の図３０のインプットレンズ系１０４に相当）、ＭＦＥ１０８Ａの配置をＸ’Ｚ面内で見た図であり、図３３（Ｂ）は、ＤＯＥ２００、インプットレンズ系２０２、ＭＦＥ１０８Ａの配置をＹ’Ｚ面内で見た図である。ＤＯＥ２００は、石英板の表面に微細なライン状の凹凸を刻設して、ピッチや方向を異ならせた複数の回折格子要素を形成したものである。このようなＤＯＥ２００をフライ・アイ・レンズの手前に配置して、フライ・アイ・レンズの射出面側に形成される面光源の形状を変化させる照明光学系は、例えば特開２００１－１７６７６６号公報に開示されている。
明ユニットＩＬＵの主要部の光学配置を模式的に表した図である。図３３（Ａ）は、ＤＯＥ２００、インプットレンズ系２０２（先の図３０のインプットレンズ系１０４に相当）、ＭＦＥ１０８Ａの配置をＸ’Ｚ面内で見た図であり、図３３（Ｂ）は、ＤＯＥ２００、インプットレンズ系２０２、ＭＦＥ１０８Ａの配置をＹ’Ｚ面内で見た図である。ＤＯＥ２００は、石英板の表面に微細なライン状の凹凸を刻設して、ピッチや方向を異ならせた複数の回折格子要素を形成したものである。このようなＤＯＥ２００をフライ・アイ・レンズの手前に配置して、フライ・アイ・レンズの射出面側に形成される面光源の形状を変化させる照明光学系は、例えば特開２００１－１７６７６６号公報に開示されている。
【0132】
本変形例では、ＭＦＥ１０８Ａの入射面側における照明光ＩＬｍの照明領域ＥｆをＸ’Ｙ’面内で楕円状にするように、ＤＯＥ２００の回折格子のピッチ等が設定されている。先の図３０に示したファイバー束ＦＢｎからの照明光ＩＬｍ（発散光）は、不図示のビームエキスパンダー光学系等によって、断面内の強度分布が円形の平行光束に変換された後、ＤＯＦ２００に入射する。図３３（Ａ）、図３３（Ｂ）に示すように、ＤＯＥ２００から発生する回折光の回折角は、Ｘ’Ｚ面内で見たときの回折角Δｄｘに比べて、Ｙ’Ｚ面内で見たときの回折角Δｄｙの方が小さくなるように設定されている。
【0133】
インプットレンズ系２０２の後側焦点の位置はＭＦＥ１０８Ａの入射面に設定されているので、回折角Δｄｘ、Δｄｙの違いによって、Ｘ’Ｚ面と平行な光軸ＡＸｃを含む面内での照明領域ＥｆのＸ’方向の寸法Ｕｘに比べて、Ｙ’Ｚ面と平行な光軸ＡＸｃを含む面内での照明領域ＥｆのＹ’方向の寸法Ｕｙの方が小さくなる。長軸となる寸法Ｕｘと短軸となる寸法Ｕｙとの比率Ｕｙ／Ｕｘは、先に説明したように、ｃｏｓθαに設定される。
【0134】
このような構成によって、ＭＦＥ１０８Ａの射出面側に形成される複数の点光源ＳＰＦは、照明領域Ｅｆに対応した楕円状の範囲内に配列された複数のレンズ素子ＥＬの各々の射出面側のみに形成される。ＤＯＥ２００に形成される回折格子は、照明光ＩＬｍの総光量の大部分（例えば、９０％程度）がインプットレンズ系２０２に入射するように、回折角がΔｄｘ、Δｄｙよりも大きい高次回折光を発生させない、又は発生しても極めて低い強度となるような格子構造になっている。
【0135】
なお、ＤＯＥ２００を用いる場合でも、楕円状の開口を有する開口絞り１０８Ｂを用いる場合でも、ＭＦＥ１０８Ａの射出面側に形成される楕円状の面光源の長軸方向と短軸方向は、ＤＭＤ１０への照明光ＩＬｍのＸ’Ｙ’面内での入射方向で一義的に決まる。その為、楕円領域ＡＰｈ’のＸ’Ｙ’面内での回転方向の調整は不要であるが、必要であれば、ＤＯＥ２００や開口絞り１０８Ｂの微小回転機構を設けても良い。
【0136】
また、テレセン誤差Δθｔの調整（補正）の為に、照明光ＩＬｍのＤＭＤ１０への入射角θαを規定値（例えば、３５．０°）から微調整する場合、楕円領域ＡＰｈ’の楕円比率Ｕｙ／Ｕｘ（図３０、図３３参照）の調整も考えられる。例えば、入射角θαを規定値の３５．０°から±０．５°（投影倍率Ｍｐ＝１／６としたときの像面側のテレセンの角度調整量として±６°に相当）だけ変化させたとすると、入射角３５．０°のときの楕円比率Ｕｙ／Ｕｘは０．８１９１、入射角３４．５°のときの楕円比率Ｕｙ／Ｕｘは０．８２４１、入射角３５．５°のときの楕円比率Ｕｙ／Ｕｘは０．８１４１となる。従って、入射角θαの±０．５°の調整による楕円比率Ｕｙ／Ｕｘの変化率は±０．６％と微小である。さらに、入射角θαの調整範囲が仮に±１．０°になった場合でも、楕円比率Ｕｙ／Ｕｘの変化率は±１．２％となるので、楕円比率Ｕｙ／Ｕｘを調整しなくても問題無いことになる。
【0137】
〔変形例２〕
図３４は、ＭＦＥ１０８Ａの射出面側に楕円状の面光源（複数の点光源ＳＰＦの集合体）を形成する為に、ＭＦＥ１０８Ａに入射する照明光ＩＬｍの断面内の分布（輪郭）を楕円状にする第２の変形例による光学配置を示す。図３４（Ａ）は、ＭＦＥ１０８Ａの手前の位置に配置される２つのシリンドリカルレンズ２１０，２１２の配置をＸ’Ｚ面内で見た図であり、図３４（Ｂ）は、図３４（Ａ）の配置をＹ’Ｚ面内で見た図である。本変形例では、ＭＦＥ１０８Ａの手前の位置に、照明ユニットＩＬｕの光軸ＡＸｃに沿って正の屈折力を有するシリンドリカルレンズ２１０と負の屈折力を有するシリンドリカルレンズ２１２とを、所定の間隔で配置する。
図３４は、ＭＦＥ１０８Ａの射出面側に楕円状の面光源（複数の点光源ＳＰＦの集合体）を形成する為に、ＭＦＥ１０８Ａに入射する照明光ＩＬｍの断面内の分布（輪郭）を楕円状にする第２の変形例による光学配置を示す。図３４（Ａ）は、ＭＦＥ１０８Ａの手前の位置に配置される２つのシリンドリカルレンズ２１０，２１２の配置をＸ’Ｚ面内で見た図であり、図３４（Ｂ）は、図３４（Ａ）の配置をＹ’Ｚ面内で見た図である。本変形例では、ＭＦＥ１０８Ａの手前の位置に、照明ユニットＩＬｕの光軸ＡＸｃに沿って正の屈折力を有するシリンドリカルレンズ２１０と負の屈折力を有するシリンドリカルレンズ２１２とを、所定の間隔で配置する。
【0138】
シリンドリカルレンズ２１０、２１２の各々の母線は、Ｘ’軸と平行に設定される。従って、断面内で円形の強度分布を持ち、平行光束にされた照明光ＩＬｍがシリンドリカルレンズ２１０に入射すると、Ｘ’Ｚ面内ではシリンドリカルレンズ２１０は屈折力を持たない平行平板として機能するので、図３４（Ａ）に示すように、照明光ＩＬｍのＸ’方向の幅は変わらずに、そのままシリンドリカルレンズ２１２に入射する。一方、図３４（Ｂ）に示すように、シリンドリカルレンズ２１０はＹ’Ｚ面内では正の屈折力を持つので、シリンドリカルレンズ２１０を通過した照明光ＩＬｍは、Ｘ’方向の幅を徐々に減少させながら、シリンドリカルレンズ２１２に入射する。
【0139】
シリンドリカルレンズ２１２は、Ｘ’Ｚ面内では屈折力を持たない平行平板として機能するので、図３４（Ａ）に示すように、照明光ＩＬｍのＸ’方向の幅は変わらずに、そのまま平行光束の状態で射出されて、後段のＭＦＥ１０８Ａ上の照明領域Ｅｆに達する。一方、図３４（Ｂ）に示すように、シリンドリカルレンズ２１２はＹ’Ｚ面内では負の屈折力を持つので、シリンドリカルレンズ２１２を通過した照明光ＩＬｍは、Ｙ’方向の幅が元の幅よりも縮小された平行光束の状態で、後段のＭＦＥ１０８Ａ上の照明領域Ｅｆに達する。
【0140】
このように、非等方的な屈折力を持つレンズ素子として２つのシリンドリカル２１０、２１２を設ける場合、シリンドリカルレンズ２１０の焦点位置（Ｙ’Ｚ面内で照明光ＩＬｍが集光する位置）とシリンドリカルレンズ２１２の焦点位置とは、光軸ＡＸｃ上で同じ位置になるように設定される。シリンドリカルレンズ２１０、２１２の各々の焦点距離とシリンドリカルレンズ２１０、２１２の間隔とを適当に設定することで、照明領域Ｅｆの楕円比率Ｕｙ／Ｕｘを、入射角θαに対応して値（ｃｏｓθα）にすることができる。
【0141】
なお、図３４の構成では、元の照明光ＩＬｍの断面内での円形の強度分布をＹ’方向に圧縮することで楕円状に変形したが、シリンドリカルレンズ２１０、２１２の配置を入れ替えて、円形の強度分布を持つ照明光ＩＬｍを、負のシリンドリカルレンズ２１２でＹ’方向に拡大した後、正のシリンドリカルレンズ２１０で平行光束に変化するようにしても良い。この場合、元の照明光ＩＬｍの断面内での円形の強度分布は、Ｘ’方向の幅はそのままで、Ｙ’方向に伸張された楕円状に変換される。従って、負のシリンドリカルレンズ２１２から正のシリンドリカルレンズ２１０に向けて照明光ＩＬｍを通す場合は、シリンドリカルレンズ２１０、２１２の各々の母線をＹ’軸と平行に設定する。
【0142】
以上のように、ＭＦＥ１０８Ａに照射される照明光ＩＬｍの断面内の強度分布を楕円状にする構成としては、アナモフィックレンズのように縦方向と横方向との倍率が異なるレンズ系、トロイダル面（トーリック面）を有するレンズ素子や反射素子、フレネルレンズ素子、或いはマイクロプリズムアレー等を、単独で、又は他の球面レンズや非球面レンズと組み合わせて使うこともできる。この場合、アナモフィックレンズ、トロイダル面（トーリック面）を有するレンズ素子、フレネルレンズ素子、マイクロプリズムアレーは、いずれもシリンドリカルレンズと同様に、非等方的な屈折力又は屈折角を持つ光学素子（レンズ素子）、或いは断面内での強度分布の輪郭を整形する分布整形光学素子として機能する。
【0143】
〔変形例３〕
マスク基板を用いて、半導体ウェハ上やガラス基板上に半導体回路や表示パネル等の電子デバイス用のパターンを露光する投影露光装置では、より微細な線幅のパターンを忠実に露光する為、マスク基板に照明光を照射する照明光学系内の瞳面（例えば、フライ・アイ・レンズの射出面側）に形成される面光源の形状を、単純な円形だけでなく、輪帯状、２極状、４極状にする変形照明法を使うことが知られている。先に挙げた特開２００１－１７６７６６号公報にも、回折光学素子を用いて、４重極照明等の多重極照明や輪帯照明を行う構成が開示されている。
マスク基板を用いて、半導体ウェハ上やガラス基板上に半導体回路や表示パネル等の電子デバイス用のパターンを露光する投影露光装置では、より微細な線幅のパターンを忠実に露光する為、マスク基板に照明光を照射する照明光学系内の瞳面（例えば、フライ・アイ・レンズの射出面側）に形成される面光源の形状を、単純な円形だけでなく、輪帯状、２極状、４極状にする変形照明法を使うことが知られている。先に挙げた特開２００１－１７６７６６号公報にも、回折光学素子を用いて、４重極照明等の多重極照明や輪帯照明を行う構成が開示されている。
【0144】
ＤＭＤ１０を用いたパターンの投影露光においても、高解像化に対応する為に、照明ユニットＩＬＵ内に同様の変形照明法に対応可能な構成を設けることができる。変形照明法を行う簡単な構成は、先の図３１に示した開口絞り１０８Ｂの開口形状を輪帯状や多重極状にすることである。図３５は、図３１と同様に、ＭＦＥ１０８Ａの出射面側に形成される複数の点光源ＳＰＦの集合体（面光源）を＋Ｚ方向に見た図である。開口絞り１０８Ｂには、輪郭が楕円状の外輪ＡＰｒｏと楕円状の内輪ＡＰｒｉとの間の領域のみの点光源ＳＰＦからの光は透過させ、光軸ＡＸｃを含む内輪ＡＰｒｉの内側の中央部と外輪ＡＰｒｏの外側の周辺部に位置する点光源ＳＰＦからの光は遮光するように、楕円状輪帯開口が形成されている。
【0145】
本変形例でも、楕円状の外輪ＡＰｒｏのＸ’方向の長軸の寸法Ｕｘと、Ｙ’方向の短軸の寸法Ｕｙとの比率Ｕｙ／Ｕｘは、入射角θαにより、ｃｏｓθαに設定される。また、楕円状の内輪ＡＰｒｉのＸ’方向の長軸の寸法とＹ’方向の短軸の寸法との比率も、入射角θαで規定されるｃｏｓθαに設定される。開口絞り１０８Ｂを楕円状輪帯開口にする場合は、透明な石英板の表面にクロム層による遮光膜を全面に形成した後、遮光膜の一部をエッチングにより楕円状輪帯開口の形状に除去すれば良い。
【0146】
また、多重極照明として４重極照明を行う場合は、図３６に示すように、図３５中の外輪ＡＰｒｏと内輪ＡＰｒｉとで囲まれた楕円状輪帯領域のうちのＸ’軸とＹ’軸の各々から約４５°傾いた方向の４つの扇状領域ＡＰａ１、ＡＰａ２、ＡＰａ３、ＡＰａ４の各々を、点光源ＳＰＦからの光が透過するような開口とした開口絞り１０８Ｂが設けられる。４つの扇状領域ＡＰａ１、ＡＰａ２、ＡＰａ３、ＡＰａ４の全てを含む環状領域の輪郭、又は扇状領域ＡＰａ１、ＡＰａ２、ＡＰａ３、ＡＰａ４の各々の中心（重心）点を通る環状線の形状が、入射角θαの余弦値（＝ｃｏｓθα）の比率を持つ楕円形状に設定される。
【0147】
本変形例では、輪帯照明や多重極照明の為に、開口絞り１０８Ｂに楕円状輪帯開口や４つの扇状開口を設けるとしたが、先に挙げた特開２００１－１７６７６６号公報に開示されているように、回折光学素子（ＤＯＥ）やアキシコン素子（光軸を回転中心とする円錐状プリズム）等を用いることにより、ＭＦＥ１０８Ａの入射面上に楕円状の輪帯照明領域や４重極照明領域を形成することができ、開口絞り１０８Ｂの遮光部で点光源ＳＰＦからの光が遮られることによる光量損失を低減することができる。また、多重極照明の為の各極の面光源の形状は、図３６のように、扇状領域ＡＰａ１、ＡＰａ２、ＡＰａ３、ＡＰａ４に限られず、矩形領域や円形領域であっても良い。また、極数は４極以外に、２極、６極、８極であっても良い。
【0148】
〔変形例４〕
照明光ＩＬｍのＤＭＤ１０への傾斜照明によって、投影ユニットＰＬＵの瞳Ｅｐに形成される結像光束Ｓａ’の０次光相当成分（図２２中の９次回折光Ｉｄ９、図２６中の１８次回折光Ｉｄ１８）の分布が楕円状に変形することは、照明ユニットＩＬＵ内の面光源の形状を変形させることで円形状に補正できる。しかしながら、先の図２３、又は図２７で説明したように、投影ユニットＰＬＵの瞳Ｅｐの直径（開口数ＮＡ）、円形補正された０次光相当成分の強度分布Ｈｐａ（図２３中の９次回折光Ｉｄ９、図２７中の１８次回折光Ｉｄ１８）の直径、ＤＭＤ１０のマイクロミラーＭｓの配列ピッチＰｄｘ、Ｐｄｙ、入射角θα（＝２θｄ）、並びに照明光ＩＬｍの波長λの設定によっては、不要な回折光成分が瞳Ｅｐ内を多く通ることになり、基板Ｐ上に露光されるパターン像の品質を悪化させることがある。
照明光ＩＬｍのＤＭＤ１０への傾斜照明によって、投影ユニットＰＬＵの瞳Ｅｐに形成される結像光束Ｓａ’の０次光相当成分（図２２中の９次回折光Ｉｄ９、図２６中の１８次回折光Ｉｄ１８）の分布が楕円状に変形することは、照明ユニットＩＬＵ内の面光源の形状を変形させることで円形状に補正できる。しかしながら、先の図２３、又は図２７で説明したように、投影ユニットＰＬＵの瞳Ｅｐの直径（開口数ＮＡ）、円形補正された０次光相当成分の強度分布Ｈｐａ（図２３中の９次回折光Ｉｄ９、図２７中の１８次回折光Ｉｄ１８）の直径、ＤＭＤ１０のマイクロミラーＭｓの配列ピッチＰｄｘ、Ｐｄｙ、入射角θα（＝２θｄ）、並びに照明光ＩＬｍの波長λの設定によっては、不要な回折光成分が瞳Ｅｐ内を多く通ることになり、基板Ｐ上に露光されるパターン像の品質を悪化させることがある。
【0149】
不要な回折光成分は、主にＤＭＤ１０のマイクロミラーＭｓの配列のピッチＰｄｘ、Ｐｄｙと波長λとで決まる回折光成分である。例えば、先の図２２、図２３で説明したように、０次光相当成分である９次回折光Ｉｄ９のＸ’方向（並びにＹ’方向）の両側には、ピッチＰｄｘ（＝Ｐｄｙ）で生じる±１次光相当成分である８次回折光Ｉｄ８と１０次回折光Ｉｄ１０とによって、それぞれ円形状の強度分布Ｈｐｂ（並びにＨｐｃ、Ｈｐｄ）として発生する。図２３の場合、０次光相当成分である９次回折光Ｉｄ９の強度分布Ｈｐａのシフト量ΔＤｘ（テレセン誤差Δθｔ）をゼロに補正すると、８次回折光Ｉｄ８と１０次回折光Ｉｄ１０の各々による強度分布Ｈｐｂの両方の一部が、投影ユニットＰＬＵの瞳Ｅｐ内に現れることになる。
【0150】
投影ユニットＰＬＵの瞳Ｅｐの直径に対応する像面側の最大の開口数をＮＡｉとしたとき、開口数ＮＡｉが図２３に例示した０．３よりも大きい場合、ＤＭＤ１０からの±１次光相当成分の強度分布Ｈｐｂ、Ｈｐｃ、Ｈｐｄの多くが瞳Ｅｐを通ることになる。その為、基板Ｐ上には、ＤＭＤ１０のオン状態のマイクロミラーＭｓａの個々のエッジラインが弱いながらも解像されることになり、最終的に露光されるパターンの像品質の劣化を招くことになる。
【0151】
そこで、投影ユニットＰＬＵの瞳Ｅｐの最大の有効径に対応した像面側の開口数ＮＡｉを、必要とされる解像度Ｒ（μｍ）、照明光ＩＬｍの中心波長λ、及びプロセスファクタｋ（０＜ｋ≦１）で決まる式、Ｒ＝ｋ（λ／ＮＡｉ）の関係から設定する。一例として、プロセスファクタｋを０．６、中心波長λを３５５．００ｎｍとし、必要な解像度Ｒを０．８μｍとする場合、開口数ＮＡｉは約０．２６６となる。また、中心波長λを３４３．３３ｎｍとし、他の条件を同じにした場合、開口数ＮＡｉは約０．２５７となる。また、中心波長λとＤＭＤ１０のマイクロミラーＭｓのピッチＰｄｘ、Ｐｄｙ、並びに照明光ＩＬｍの入射角θαは決まっているので、テレセン誤差Δθｔを補正した後の０次光相当成分の９次回折光Ｉｄ９に対する±１次光相当成分の８次回折光Ｉｄ８と１０次回折光Ｉｄ１０の物面側での角度は、先の式（２）又は式（３）から一義的に定まる。
【0152】
中心波長λを３５５．００ｎｍとした場合、先の図２２、図２３に示した例のように、９次回折光Ｉｄ９の回折角θ９＝－１．０４°、８次回折光Ｉｄ８の回折角θ８＝＋２．７３°、１０次回折光Ｉｄ１０の回折角θ１０＝－４．８１°となる。このことから、９次回折光Ｉｄ９から見た８次回折光Ｉｄ８の開き角Δθ８は３．７７°となり、９次回折光Ｉｄ９から見た１０次回折光Ｉｄ１０の開き角Δθ１０も３．７７°となる。開き角Δθ８、Δθ１０は同じとなるので、Δθ８＝Δθ１０＝Δθｊとして、物面側の開口数ＮＡｏｊに換算すると、ＮＡｏｊ＝ｓｉｎ（Δθｊ）より、ＮＡｏｊ≒０．０６５７５となる。投影ユニットＰＬＵの投影倍率Ｍｐを１／６とした場合、物面側の開口数ＮＡｏｊに対応した像面側の開口数ＮＡｉｊは、ＮＡｉｊ＝ＮＡｏｊ／Ｍｐ≒０．３９５となる。
【0153】
さらに、投影ユニットＰＬＵの瞳Ｅｐ内には、図２３に示したように、楕円化が補正された０次光成分相当の９次回折光Ｉｄ９の円形状の強度分布Ｈｐａが形成される。先の図１１でも説明したように、強度分布Ｈｐａの直径と瞳Ｅｐの直径との比であるσ値（０＜σ≦１）は、図３１に示したＭＦＥ１０８Ａの出射面側に形成される面光源から投影ユニットＰＬＵの瞳Ｅｐまでの結像光路の倍率と、ＭＦＥ１０８Ａの出射面側に形成される面光源の大きさ（開口絞り１０８Ｂを設ける場合は、その開口の大きさ）によって決まる。従って、強度分布Ｈｐａの半径に対応した像面側の開口数ＮＡｉｂは、ＮＡｉｂ＝σ・ＮＡｉとなる。同様に、±１次光相当成分の８次回折光Ｉｄ８と１０次回折光Ｉｄ１０の各々による強度分布Ｈｐｂ（及びＨｐｃ、Ｈｐｄ）も、強度分布Ｈｐａとほぼ同じ直径で分布する。
【0154】
以上の状態を模式的に表すと、図３７のようになる。図３７において、横線は瞳Ｅｐの面内のＸ’方向の開口数を表し、縦線は瞳Ｅｐの面内のＹ’方向の開口数を表し、中心点は瞳Ｅｐの中心（光軸ＡＸｐ）を表し、ここでは、マイクロミラーＭｓの配列ピッチＰｄｘ（Ｐｄｙ）を５．４μｍ、中心波長λを３５５．００ｎｍ、投影ユニットＰＬＵの像面側の最大の開口数ＮＡｉを０．２６６、σ値を０．８とした。従って、強度分布Ｈｐａ、Ｈｐｂ、Ｈｐｃ、Ｈｐｄの各々の像面側の開口数ＮＡｉｂは約０．２１３となる。
【0155】
以上のような条件の場合、±１次光相当成分の８次回折光Ｉｄ８と１０次回折光Ｉｄ１０の各々による強度分布Ｈｐｂ、Ｈｐｃ、Ｈｐｄの中心（重心）の位置は、開口数ＮＡｉｊ＝０．３９５と大きいので瞳Ｅｐの外に位置するものの、それらの一部は瞳Ｅｐを通る。その為、オン状態のマイクロミラーＭｓａのエッジラインが弱いながらも結像される可能性がある。そこで、強度分布Ｈｐｂ、Ｈｐｃ、Ｈｐｄの全てをほぼ完全に瞳Ｅｐの外に位置するように設定することが考えられる。中心波長λ、マイクロミラーＭｓのピッチＰｄｘ、Ｐｄｙ、入射角θα、及び、投影ユニットＰＬＵの像面側の最大の開口数ＮＡｉ（ここでは、ＮＡｉ＝０．２６６）を変更しないものとすると、σ値を調整して、０次光成分相当の９次回折光Ｉｄ９の強度分布Ｈｐａの直径、即ち、開口数ＮＡｉｂを、図３７の状態から小さくすることで、強度分布Ｈｐｂ、Ｈｐｃ、Ｈｐｄの全てをほぼ完全に瞳Ｅｐの外に配置できる。
【0156】
具体的な一例としては、±１次光相当成分の８次回折光Ｉｄ８と１０次回折光Ｉｄ１０の各々の中心（重心）の位置に相当する開口数ＮＡｉｊ（≒０．３９５）と、投影ユニットＰＬＵの像面側の最大の開口数ＮＡｉ（≒０．２６６）と、σ値で設定される０次光成分相当の９次回折光Ｉｄ９の強度分布Ｈｐａの直径に相当する開口数ＮＡｉｂとを、理論的には以下の式（８）のような関係にすればよい。
【0157】
【数8】
【0158】
先の実施の形態で説明したように、０次光成分相当の９次回折光Ｉｄ９の強度分布Ｈｐａの楕円化の補正が行われ、発生するテレセン誤差Δθｔもゼロに補正された状態では、強度分布Ｈｐａの直径に相当する開口数ＮＡｉｂは、式（８）を満たして、出来るだけ大きくすることが望ましい。従って、図３７の条件では、ＮＡｉｂ≒０．１２９に設定するのが望ましく、これはσ値で表すと、σ＝ＮＡｉｂ／ＮＡｉ＝０．４８５となる。実際の設定では、許容範囲を持たせて、σ＝０．４８５±１５％の範囲であれば良い。このような設定は、図３５、図３６で説明した輪帯照明法や多重極照明法においても同様に適用できる。
【0159】
また、先の図２４～図２７で説明したようなライン＆スペース状のパターンの場合は、ライン＆スペースのピッチが２Ｐｄｘ（又は２Ｐｄｙ）になるため、±１次光相当成分の回折光の０次光相当成分の回折光に対する開き角は、図３７の場合の半分程度で、開口数に換算すると約ＮＡｉｊ／２になる。その為、±１次光相当成分の回折光の多くが瞳Ｅｐを通ることになり、ライン＆スペース状のパターンは忠実に露光されることになる。
【0160】
図３８は、図３７で説明した条件において、照明光ＩＬｍの波長λを３４３．４４ｎｍに変更し、投影ユニットＰＬＵの像面側の最大の開口数ＮＡｉを０．２５にした場合の各回折光の分布を模式的に示す図である。ＤＭＤ１０のマイクロミラーＭｓの配列ピッチＰｄｘ（＝Ｐｄｙ）が５．４μｍの場合、投影ユニットＰＬＵの光軸ＡＸａからの傾き角が最も小さい９次回折光Ｉｄ９の物面側（ＤＭＤ１０側）でのテレセン誤差は、先の式（２）又は（３）に基づいて計算すると、角度で約０．０７８°となり、像面側でのテレセン誤差Δθｔとしては約０．４６７°となる。この値が許容できない場合は、先に説明したテレセン誤差の調整機構によって補正される。
【0161】
また、図３８では、テレセン誤差Δθｔの補正後の照明光ＩＬｍの入射角θαに応じて、９次回折光Ｉｄ９（０次光相当成分）の瞳Ｅｐでの強度分布は、楕円状から円形状の分布Ｈｐａに補正されているものとする。波長λが３４３．３３ｎｍの場合、マイクロミラーＭｓのピッチＰｄｘ（Ｐｄｙ）に対応した＋１次光相当成分の８次回折光Ｉｄ８の中心（重心）点と、－１次光相当成分の１０次回折光Ｉｄ１０の中心（重心）点とは、開口数ＮＡｉｊで表すと、Ｘ’方向とＹ’方向の各々に関して、ＮＡｉｊ≒０．３８２となる。
【0162】
そこで、先の式（８）に基づくと、瞳Ｅｐの最大の開口数ＮＡｉが０．２５のとき、ＤＭＤ１０からの０次光相当成分（９次回折光Ｉｄ９）の円形の強度分布Ｈｐａの開口数ＮＡｉｂは約０．１３２となる。従って、ＭＦＥ１０８Ａ、又は開口絞り１０８Ｂで生成される面光源の大きさ（具体的には、楕円状の短軸方向の寸法）を、σ（＝ＮＡｉｂ／ＮＡｉ）値として約０．５２８以下にすれば、図３８のように、不要な＋１次光相当成分の８次回折光Ｉｄ８や－１次光相当成分の１０次回折光Ｉｄ１０の強度分布Ｈｐｂを瞳Ｅｐの外にすることができる。
【0163】
そのようなσ値の設定により、図２４、図２５のように、Ｘ’方向にピッチ２Ｐｄｘで作られるライン＆スペース状のパターン、即ち、ＤＭＤ１０上で最も小さい格子ピッチのライン＆スペース状のパターンの場合、ピッチ２ＰｄｘでＸ’方向に１つ置きに並ぶオン状態のマイクロミラーＭｓａから発生する±１次光相当成分の高次回折光の強度分布±Ｈｐｂ’の各中心（重心）点は、開口数ＮＡ＄１に換算して約０．１９となり、強度分布±Ｈｐｂ’の各々の半径に相当する開口数は強度分布Ｈｐａの開口数ＮＡｉｂと同等となる。その為、投影ユニットＰＬＵの最大の開口数ＮＡｉ（＝０．２５）内には、強度分布±Ｈｐｂ’の各々の中心（重心）点を含む半分以上（計算では約７２．６％）の面積が、光軸ＡＸａと対称的に現れることになり、ライン＆スペース状のパターンは良好に結像される。
【0164】
なお、Ｙ’方向にピッチ２Ｐｄｙで作られるライン＆スペース状のパターンの場合、±１次光相当成分の高次回折光の強度分布±Ｈｐｂ’の各中心（重心）点は、図３８の状態から軸ＡＸａの回りに約９０°光回転したＹ’軸上に現れる。
【0165】
以上のことから、±１次光相当成分の高次回折光の強度分布±Ｈｐｂ’の各々を瞳Ｅｐ内に完全に包含させることも考えられる。その場合は、図３８に示した強度分布±Ｈｐｂ’の各々の半径に相当する開口数を、ＮＡｉ（０．２５）－ＮＡ＄１（０．１９）＝０．０６に設定すれば良い。このことは、強度分布Ｈｐａの開口数ＮＡｉｂを約０．０６に設定すること、即ち、σ値を約０．２４（＝０．０６／０．２５）にすることを意味する。
【0166】
ここで、オン状態のマイクロミラーＭｓａがピッチＰｄｘ（Ｐｄｙ）の場合の±１次光相当成分の８次回折光Ｉｄ８、１０次回折光Ｉｄ０の強度分布Ｈｐｂの各中心（重心）点の開口数ＮＡｉｊ（≒０．３８２）と、オン状態のマイクロミラーＭｓａが１つ置きに配置されるピッチ２Ｐｄｘ（２Ｐｄｙ）の場合の±１次光相当成分の高次回折光の強度分布±Ｈｐｂ’の各中心（重心）点の開口数ＮＡ＄１（≒０．１９）とを考慮した場合、先の式（８）の条件は、更に式（９）の条件としても良い。
【0167】
【数9】
【0168】
この式（９）を投影ユニットＰＬＵの像面側の最大の開口数ＮＡｉで割ると、σ値の好ましい範囲を表す式（１０）に変形できる。
【0169】
【数10】
【0170】
以上の実施の形態や変形例では、投影ユニットＰＬＵの瞳Ｅｐに形成される光源像Ｉｐｓ、即ち、ＤＭＤ１０からの０次光相当成分である９次回折光（又は１８次回折光等）の強度分布Ｈｐａの楕円化を抑制して、円形状に補正するようにした。その為、±１次光相当成分の強度分布Ｈｐｂ、Ｈｐｃ、Ｈｐｄ、±Ｈｐｂ’も円形になるとした。しかしながら、実際は、照明光ＩＬｍがＸ’方向から傾斜照明されることから、強度分布Ｈｐａが真円になったとしても、強度分布Ｈｐｂ、Ｈｐｃ、Ｈｐｄ、±Ｈｐｂ’の各々は、強度分布Ｈｐａの中心（光軸ＡＸａの位置）からの回折角に応じて、Ｘ’方向に僅かに圧縮された楕円状となる。
【0171】
従って、図３７、図３８に示した強度分布Ｈｐｂ（及びＨｐｃ、Ｈｐｄ）の半径に相当する像面側のＸ’方向の開口数は、厳密には強度分布Ｈｐｂの開口数ＮＡｉｂよりも若干小さい開口数ＮＡｉｂ’になる。ここで、強度分布Ｈｐａの半径に相当する像面側の開口数ＮＡｉｂは、物面側（ＤＭＤ１０側）では、投影倍率Ｍｐ（＝１／６）倍となり、Ｍｐ・ＮＡｉｂとなる。そこで、開口数（Ｍｐ・ＮＡｉｂ）に相当する角度をΔθσ（＝ａｒｃｓｉｎ（±Ｍｐ・ＮＡｉｂ））とする。同様に、強度分布Ｈｐｂ（及びＨｐｃ、Ｈｐｄ）の像面側のＸ’方向の開口数ＮＡｉｂ’は、物面側（ＤＭＤ１０側）では、投影倍率Ｍｐ（＝１／６）倍となり、Ｍｐ・ＮＡｉｂ’となる。そこで、Ｘ’方向の開口数（Ｍｐ・ＮＡｉｂ’）に相当する角度をΔθｉｂ（＝ａｒｃｓｉｎ（±Ｍｐ・ＮＡｉｂ’））とする。
【0172】
これらの角度Δθσ、Δθｉｂを考慮すると、先の式（２）、又は式（３）は、それぞれ以下の式（１１）、式（１２）のように表される。
【0173】
【数11】
【0174】
【数12】
【0175】
〔変形例５〕
また、図３７、図３８のように、ＤＭＤ１０のマイクロミラーＭｓの配列ピッチＰｄｘ、Ｐｄｙによって発生する±１次光相当成分の回折光の強度分布Ｈｐｂの全体を、投影ユニットＰＬＵの瞳Ｅｐの外に配置させるためのσ値の設定は、照明光ＩＬｍをＤＭＤ１０に落射照明する方式の露光装置であっても同様に適用できる。この場合、ＤＭＤ１０と投影ユニットＰＬＵとの間の光路中には、偏光ビームスプリッタと１／４波長板が設けられる。この場合、偏光ビームスプリッタの偏光分離面は、一例として投影ユニットＰＬＵの光軸ＡＸａと４５°になるように設定され、照明光ＩＬｍは偏光ビームスプリッタ側からＤＭＤ１０の中立面Ｐｃｃに対してほぼ垂直（入射角θα≒０°）に設定される。
また、図３７、図３８のように、ＤＭＤ１０のマイクロミラーＭｓの配列ピッチＰｄｘ、Ｐｄｙによって発生する±１次光相当成分の回折光の強度分布Ｈｐｂの全体を、投影ユニットＰＬＵの瞳Ｅｐの外に配置させるためのσ値の設定は、照明光ＩＬｍをＤＭＤ１０に落射照明する方式の露光装置であっても同様に適用できる。この場合、ＤＭＤ１０と投影ユニットＰＬＵとの間の光路中には、偏光ビームスプリッタと１／４波長板が設けられる。この場合、偏光ビームスプリッタの偏光分離面は、一例として投影ユニットＰＬＵの光軸ＡＸａと４５°になるように設定され、照明光ＩＬｍは偏光ビームスプリッタ側からＤＭＤ１０の中立面Ｐｃｃに対してほぼ垂直（入射角θα≒０°）に設定される。
【0176】
この構成では、照明光ＩＬｍを射出するコンデンサーレンズ系の光軸（ＡＸｃ、ＡＸｂ）と投影ユニットＰＬＵの光軸ＡＸａとが、ＤＭＤ１０上で同軸又は平行になる。その為、楕円化の問題は生じないが、ＤＭＤ１０のオン状態のマイクロミラーＭｓａの駆動誤差に起因したテレセン誤差Δθｔは発生するので、その補正が必要となる。なお、落射照明方式でも、コンデンサーレンズ系の光軸と投影ユニットＰＬＵの光軸ＡＸａとがＤＭＤ１０上で厳密に平行ではなく、意図的に一定の入射角θα（例えば、５°以上）で傾くように設定されている場合は、楕円化の補正を行うのが望ましい。
【0177】
〔変形例６〕
以上の実施の形態や変形例で説明した楕円化の補正方法では、投影ユニットＰＬＵの瞳Ｅｐに楕円状に形成される光源像Ｉｐｓ（ＤＭＤ１０からの０次光相当成分の回折光の強度分布Ｈｐａ）の輪郭が円形に補正されるように、照明ユニットＩＬＵ内で生成される面光源の輪郭形状を相補的な楕円状にした。照明光ＩＬｍのＤＭＤ１０への入射角θαは、装置構成上で大きく変化させることは無いので、楕円の比率もほぼ一定と考えられる。
以上の実施の形態や変形例で説明した楕円化の補正方法では、投影ユニットＰＬＵの瞳Ｅｐに楕円状に形成される光源像Ｉｐｓ（ＤＭＤ１０からの０次光相当成分の回折光の強度分布Ｈｐａ）の輪郭が円形に補正されるように、照明ユニットＩＬＵ内で生成される面光源の輪郭形状を相補的な楕円状にした。照明光ＩＬｍのＤＭＤ１０への入射角θαは、装置構成上で大きく変化させることは無いので、楕円の比率もほぼ一定と考えられる。
【0178】
そこで、照明ユニットＩＬＵ内で生成される面光源の輪郭形状は円形のままとし、投影ユニットＰＬＵ内の瞳Ｅｐの手前又は前後の位置に、シリンドリカルレンズ、トーリックレンズ、回折光学素子等の非等方的な屈折力を持つ分布整形光学素子を追加して、楕円状となる光源像Ｉｐｓの分布（ＤＭＤ１０からの０次光相当成分の回折光の強度分布Ｈｐａ）を円形に補正するようにしても良い。但し、そのような投影ユニットＰＬＵの場合は、投影ユニットＰＬＵの結像性能、特に投影倍率Ｍｐの等方性、ディストーション特性、その他の収差特性が許容範囲となるように、分布整形光学素子を含む結像レンズとしての光学設計を行う必要がある。
【0179】
以上の実施の形態や変形例で説明したパターン露光装置ＥＸは、描画データに基づいて選択的に駆動される複数のマイクロミラーＭｓを有するＤＭＤ１０（空間光変調素子）と、所定の入射角θαでＤＭＤ１０に照明光ＩＬｍを照射する照明ユニットＰＬＵと、ＤＭＤ１０の選択されたオン状態のマイクロミラーＭｓａからの反射光を入射して基板Ｐに投影する投影ユニットＰＬＵとを備える。
【0180】
そのうちの照明ユニットＩＬＵには、照明光ＩＬｍの源となる所定形状の面光源（ＭＦＥ１０８Ａの出射面側の複数の点光源ＳＰＦの集合体）からの光を集光してＤＭＤ１０に傾斜照射すると共に、投影ユニットＰＬＵの光軸ＡＸａに対して入射角θαで傾いた光軸（ＡＸｂ，ＡＸｃ）に沿って配置されて、面光源（点光源ＳＰＦの集合体）を投影ユニットＰＬＵの瞳Ｅｐと光学的に共役にする為の集光光学部材としてのコンデンサーレンズ系１１０と、ＤＭＤ１０のオン状態のマイクロミラーＭｓａからの反射光としての０次光相当成分の回折光（Ｉｄ９、Ｉｄ１８等）によって投影ユニットＰＬＵの瞳Ｅｐに形成される面光源の光源像Ｉｐｓの強度分布Ｈｐａの全体的な輪郭が入射角θαに応じて楕円状に歪むことを補正するように、面光源Ｉｐｓ（強度分布Ｈｐａ）の輪郭の形状を変形させる補正光学部材としての開口絞り１０８Ｂ、回折光学素子（ＤＯＥ）２００、又は非等方的な屈折力を持つレンズ素子２１０、２１２等とが設けられる。
【0181】
また、以上の実施の形態や変形例によれば、電子デバイス（半導体回路、ディスプレイ、配線、センサー等）用のパターンの描画データに基づいて選択的に駆動される複数のマイクロミラーＭｓを有するＤＭＤ１０（空間光変調素子）を、照明ユニットＩＬＵからの照明光ＩＬｍで照明し、ＤＭＤ１０の選択されたオン状態のマイクロミラーＭｓａからの反射光を、投影ユニットＩＬｍを介して基板Ｐに投影露光することで、基板Ｐ上に電子デバイスのパターンを形成するデバイス製造方法において、照明ユニットＩＬＵ内で生成される所定形状の面光源からの光を照明光として集光して、ＤＭＤ１０に入射角θαで傾斜照射する段階と、ＤＭＤ１０のオン状態のマイクロミラーＭｓａからの反射光（０次光相当成分の回折光Ｉｄ９、Ｉｄ１８）によって投影ユニットＰＬＵの瞳Ｅｐに形成される面光源の光源像Ｉｐｓ（強度分布Ｈｐａ）の輪郭が入射角θαに応じて楕円状に歪むことを補正するように、面光源の輪郭の形状を変形させる段階と、とが実施される。
【0182】
このような構成によって、影ユニットＰＬＵの瞳Ｅｐに形成される光源像Ｉｐｓ、即ちＤＭＤ１０のオン状態のマイクロミラーＭｓａからの０次光相当成分の強度分布Ｈｐａの全体的な輪郭を、歪んだ楕円形から円形状に補正することができ、投影ユニットＰＬＵによって基板Ｐに投影露光されるパターン像のエッジ部の像質を、そのエッジの方向性に依らずに均一にすることができる。
【符号の説明】
【0183】
１０…ＤＭＤ、１０８…オプチカルインテグレータ、ＩＬＵ…照明ユニット
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】