JP2010141151A - 光束分割素子、照明光学系、露光装置、およびデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 比較的簡素で且つコンパクトな構成を確保しつつ、一対の空間光変調器を用いて多様性に富んだ照明条件を安定的に実現することのできる照明光学系。
【解決手段】 本発明の照明光学系は、入射した光束を２つのの光束に分割して射出する光束分割素子（２）を備えている。光束分割素子は、入射領域（ＩＲ）のうちの第１入射領域（ＩＲ１）に設けられた複数の第１入射側偏向面（２１ａ）と、第２入射領域（ＩＲ２）に設けられた複数の第２入射側偏向面（２１ｂ）とを有する。さらに、第１入射領域に対応する第１射出領域（ＥＲ１）に複数の第１入射側偏向面に対応して設けられた複数の第１射出側偏向面（２２ａ）と、第２入射領域に対応する第２射出領域（ＥＲ２）に複数の第２入射側偏向面に対応して設けられた複数の第２射出側偏向面（２２ｂ）とを有する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、光束分割素子、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、例えば半導体素子、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に好適な照明光学系に関するものである。

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。

二次光源からの光束は、コンデンサー光学系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。

従来、ズーム光学系を用いることなく瞳強度分布（ひいては照明条件）を連続的に変更することのできる照明光学系が提案されている（特許文献１を参照）。特許文献１に開示された照明光学系では、アレイ状に配列され且つ傾斜角および傾斜方向が個別に駆動制御される多数の微小なミラー要素により構成された可動マルチミラーを用いて、入射光束を反射面毎の微小単位に分割して偏向させることにより、光束の断面を所望の形状または所望の大きさに変換し、ひいては所望の瞳強度分布を実現している。

特開２００２−３５３１０５号公報

特許文献１に記載された照明光学系では、可動マルチミラーを用いているので瞳強度分布の形状および大きさの変更に関する自由度は高いが、空間光変調器としての可動マルチミラーを単体で使用しているため、ミラー要素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比較的大きくなる。その結果、光照射に起因してミラー要素の反射率が経時的に低下し易く、ひいては空間光変調器が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困難になる。

一方、ミラー要素の反射面に入射する光の単位面積当たりのエネルギーを小さく抑えるために空間光変調器への入射光束の断面を大きくすると、二次元的に配置された多数のミラー要素が占める反射領域の全体面積が大きくなり、空間光変調器が大型化する。空間光変調器の大型化は、空間光変調器の入射側に配置される光学部材および射出側に配置される光学部材の大型化を招き、ひいては照明光学系の大型化を招いてしまう。ここで、複数の空間光変調器を用いて照明光学系の簡素化やコンパクト化を図ることが考えられるが、空間光変調器により形成される瞳強度分布の制御性を向上させるためには、それぞれの空間光変調器へ入射する光の強度分布の均一性を良好にすることが望まれる。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、複数の空間光変調器に対して均一な強度分布の光束を供給することのできる光束分割素子を提供することを目的とする。また、比較的簡素で且つコンパクトな構成を確保しつつ、複数の空間光変調器を用いて多様性に富んだ照明条件を安定的に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安定的に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。

前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、入射した光束を複数の光束に分割して射出する光束分割素子において、
前記光束分割素子への光束の入射領域のうちの第１入射領域に設けられた複数の第１入射側偏向面と、
前記入射領域のうちの第２入射領域に設けられた複数の第２入射側偏向面と、
前記光束分割素子からの光束の射出領域において前記第１入射領域に対応する第１射出領域に、前記複数の第１入射側偏向面に対応して設けられた複数の第１射出側偏向面と、
前記射出領域において前記第２入射領域に対応する第２射出領域に、前記複数の第２入射側偏向面に対応して設けられた複数の第２射出側偏向面とを備え、
前記複数の第１入射側偏向面のうちの１つの第１入射側偏向面と別の１つの第１入射側偏向面とは、前記１つの第１入射側偏向面を介した光束の光路と前記別の１つの第１入射側偏向面を介した光束の光路とが前記光束分割素子の内部において交差するように構成され、且つ前記複数の第２入射側偏向面のうちの１つの第２入射側偏向面と別の１つの第２入射側偏向面とは、前記１つの第２入射側偏向面を介した光束の光路と前記別の第２入射側偏向面を介した光束の光路とが前記光束分割素子の内部において交差するように構成されていることを特徴とする光束分割素子を提供する。

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、
前記光源と前記被照射面との間の光路中に配置された第１形態の光束分割素子を備えていることを特徴とする照明光学系を提供する。

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。

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。

本発明の一形態にしたがう光束分割素子では、光源からの入射光束を第１入射側偏向面および第２入射側偏向面を用いて複数の射出光束に分割している。このとき複数の入射側偏向面を介した光束が光束分割素子の内部で交差しているため、射出光束の強度分布を均一にすることができる。そして、比較的簡素で且つコンパクトな構成を有する光束分割素子の作用により分割された光束は、例えば偏向部材を介して、複数の空間光変調器へ導かれる。その結果、複数の空間光変調器の入射側に配置される光学部材および射出側に配置される光学部材の大型化を招くことがなく、ひいては照明光学系の大型化を回避することができる。

また、複数の空間光変調器を備えているので、空間光変調器を単体で使用する場合に比して、光学要素の光学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抑えられる。具体的には、複数のミラー要素を有する複数の空間光変調器を用いる場合、ミラー要素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抑えられる。その結果、複数の空間光変調器では、長期間に亘って光照射を受けてもミラー要素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。

すなわち、本発明の照明光学系では、比較的簡素で且つコンパクトな構成を確保しつつ、複数の空間光変調器を用いて多様性に富んだ照明条件を安定的に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安定的に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。

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、図１の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。

図１を参照すると、本実施形態の露光装置では、光源ＬＳから露光光（照明光）が供給される。光源ＬＳ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ＬＳから射出された光は、ビーム送光部１および光束分割素子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１は、光源ＬＳ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光束分割素子２（ひいては空間光変調ユニット３）へ導くとともに、光束分割素子２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。光束分割素子２は、光軸ＡＸに沿って入射した平行光束を２つの平行光束に分割し、光軸ＡＸに平行な２つの光路に沿って射出する機能を有する。光束分割素子２の具体的な構成および作用については後述する。

空間光変調ユニット３は、図２に示すように、光の入射側から順に、第１偏向部材３ｃと、一対の空間光変調器３ａおよび３ｂと、第２偏向部材３ｄとを備えている。空間光変調器３ａ，３ｂ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。第１偏向部材３ｃは、光束分割素子２を経て分割された２つの光束のうちの一方の光束を第１空間光変調器３ａへ導き、他方の光束を第２空間光変調器３ｂへ導く。第２偏向部材３ｄは、第１空間光変調器３ａを経た第１光束および第２空間光変調器３ｂを経た第２光束をリレー光学系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。

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、その前側焦点位置と空間光変調器３ａ，３ｂの複数のミラー要素の位置とがほぼ一致し且つその後側焦点位置と所定面５の位置とがほぼ一致するように設定されている。後述するように、空間光変調器３ａ，３ｂを経た光は、所定面５に、複数のミラー要素の姿勢に応じた光強度分布を形成する。

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。

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。

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。

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には、入射光束によって形成される照野とほぼ同じ光強度分布を有する二次光源が形成される。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形成された二次光源（すなわち瞳強度分布）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。

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。

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。

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。

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中の各空間光変調器３ａ，３ｂ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。

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。

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中の空間光変調器３ａ，３ｂを経た光に基づいてマイクロフライアイレンズ７よりも後側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。

次に、光束分割素子２の具体的な構成および作用の説明に先立って、空間光変調ユニット３の内部構成および作用を説明する。図２を参照すると、空間光変調ユニット３中の偏向部材３ｃおよび３ｄ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。光束分割素子２を経て光軸ＡＸと平行な第１光路に沿って空間光変調ユニット３に入射した光は、第１偏向部材３ｃの第１反射面３ｃａによって反射された後、第１空間光変調器３ａに入射する。第１空間光変調器３ａにより変調された光は、第２偏向部材３ｄの第１反射面３ｄａにより反射され、リレー光学系４へ導かれる。

一方、光束分割素子２を経て光軸ＡＸと平行な第２光路に沿って空間光変調ユニット３に入射した光は、第１偏向部材３ｃの第２反射面３ｃｂによって反射された後、第２空間光変調器３ｂに入射する。第２空間光変調器３ｂにより変調された光は、第２偏向部材３ｄの第２反射面３ｄｂにより反射され、リレー光学系４へ導かれる。

以下、説明を単純化するために、第１空間光変調器３ａと第２空間光変調器３ｂとは互いに同じ構成を有し、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。したがって、第２空間光変調器３ｂについて第１空間光変調器３ａと重複する説明を省略し、第１空間光変調器３ａに着目して、空間光変調ユニット３における空間光変調器３ａ，３ｂの構成および作用を説明する。

第１空間光変調器３ａは、図３に示すように、二次元的に配列された複数のミラー要素３ａａと、複数のミラー要素３ａａを保持する基盤３ａｂと、基盤３ａｂ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３ａａの姿勢を個別に制御駆動する駆動部３ａｃとを備えている。なお、図３では、図面の明瞭化のために、複数のミラー要素３ａａが配列される面（ＸＹ平面）への光の入射角が比較的大きく設定されている。

空間光変調器３ａは、図４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（光学要素）３ａａ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３および図４では空間光変調器３ａが４×４＝１６個のミラー要素３ａａ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３ａａを備えている。

図３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３ｃ（図３では不図示）の第１反射面３ｃａに入射して空間光変調器３ａ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３ａａ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。

空間光変調器３ａでは、すべてのミラー要素３ａａの反射面が１つの平面に沿って設定された基準の状態（以下、「基準状態」という）において、光軸ＡＸと平行な方向に沿って第１反射面３ｃａに入射した光線が、空間光変調器３ａで反射された後に、第２偏向部材３ｄ（図３では不図示）の第１反射面３ｄａ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３ａの複数のミラー要素３ａａの配列面は、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。

したがって、空間光変調器３ａ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３ａ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３ａ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。

同様に、第２空間光変調器３ｂの複数のミラー要素によって反射されて所定の角度分布が与えられた光も、マイクロフライアイレンズ７の入射面に所定の光強度分布を形成する。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、第１空間光変調器３ａ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の光強度分布と第２空間光変調器３ｂ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。

空間光変調器３ａ（３ｂ）は、図４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３ａａ（３ｂａ）を含む可動マルチミラーである。各ミラー要素３ａａ（３ｂａ）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３ａｃ（３ｂｃ）の作用により独立に制御される。各ミラー要素３ａａ（３ｂａ）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３ａａ（３ｂａ）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。

なお、各ミラー要素３ａａ（３ｂａ）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４には外形が正方形状のミラー要素３ａａ（３ｂａ）を示しているが、ミラー要素３ａａ（３ｂａ）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３ａａ（３ｂａ）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３ａａ（３ｂａ）の間隔を必要最小限に抑えることができる。

本実施形態では、空間光変調器３ａ，３ｂ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３ａａ（３ｂａ）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２００６−５２４３ａ９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２００６−１１３ａ３７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３ａａ（３ｂａ）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。

第１空間光変調器３ａでは、制御部ＣＲからの制御信号に応じて作動する駆動部３ａｃの作用により、複数のミラー要素３ａａの姿勢がそれぞれ変化し、各ミラー要素３ａａがそれぞれ所定の向きに設定される。第１空間光変調器３ａの複数のミラー要素３ａａによりそれぞれ所定の角度で反射された光は、図５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。

同様に、第２空間光変調器３ｂでは、制御部ＣＲからの制御信号に応じて作動する駆動部３ｂｃの作用により、複数のミラー要素３ｂａの姿勢がそれぞれ変化し、各ミラー要素３ｂａがそれぞれ所定の向きに設定される。第２空間光変調器３ｂの複数のミラー要素３ｂａによりそれぞれ所定の角度で反射された光は、図５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。

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。

次に、図６を参照して、本実施形態の光束分割素子２の具体的な構成および作用を説明する。本実施形態では、入射した平行光束を２つの平行光束に分割して射出する光束分割素子に対して本発明を適用している。具体的に、本実施形態の光束分割素子２は、光軸ＡＸ（Ｙ方向）に沿って入射した平行光束を２つの平行光束に分割し、分割した２つの平行光束を光軸ＡＸに平行（すなわち入射光路に平行）で且つ互いに間隔を隔てた２つの射出光路に沿って射出するように構成されている。

光束分割素子２は、ビーム送光部１からの光束の入射領域ＩＲのうちの第１入射領域ＩＲ１に設けられた複数の第１入射側偏向面２１ａと、入射領域ＩＲのうちの第２入射領域ＩＲ２に設けられた複数の第２入射側偏向面２１ｂとを有する。また、光束分割素子２は、第１入射領域ＩＲ１に対応する第１射出領域ＥＲ１に複数の第１入射側偏向面２１ａに対応して設けられた複数の第１射出側偏向面２２ａと、第２入射領域ＩＲ２に対応する第２射出領域ＥＲ２に複数の第２入射側偏向面２１ｂに対応して設けられた複数の第２射出側偏向面２２ｂとを有する。

光束分割素子２への光束の入射領域ＩＲは、例えば光軸ＡＸを中心として、Ｚ方向に沿って短辺を有し且つＸ方向に沿って長辺を有する矩形状の領域である。また、第１入射領域ＩＲ１および第２入射領域ＩＲ２は、光軸ＡＸを含むＸＹ平面によって入射領域ＩＲを２等分して得られる矩形状の領域である。すなわち、第１入射領域ＩＲ１と第２入射領域ＩＲ２とは、入射領域ＩＲにおいて互いに重畳していないし、入射領域ＩＲにおいて互いに離間していない。

以下、説明の理解を容易にするために、第１入射領域ＩＲ１にはＺ方向に並んで４つの第１入射側偏向面２１ａａ，２１ａｂ，２１ａｃ，２１ａｄが設けられ、第２入射領域ＩＲ２にはＺ方向に並んで４つの第１入射側偏向面２１ｂａ，２１ｂｂ，２１ｂｃ，２１ｂｄが設けられているものとする。また、これに対応するように、第１射出領域ＥＲ１にはＺ方向に並んで４つの第１射出側偏向面２２ａａ，２２ａｂ，２２ａｃ，２２ａｄが設けられ、第２射出領域ＥＲ２にはＺ方向に並んで４つの第２射出側偏向面２２ｂａ，２２ｂｂ，２２ｂｃ，２２ｂｄが設けられているものとする。

また、光軸ＡＸ方向から見て、４つの第１入射側偏向面２１ａａ〜２１ａｄおよび４つの第２入射側偏向面２１ｂａ〜２１ｂｄは、互いに隣接するように配置されているものとする。また、光軸ＡＸ方向から見て、４つの第１射出側偏向面２２ａａ〜２２ａｄは互いに隣接するように配置され、４つの第２射出側偏向面２２ｂａ〜２２ｂｄは互いに隣接するように配置されているものとする。ただし、光軸ＡＸ方向から見て、４つの第１射出側偏向面２２ａａ〜２２ａｄと４つの第２射出側偏向面２２ｂａ〜２２ｂｄとは離間している。

実際の光束分割素子２では、Ｚ方向に並んで設けられる入射側偏向面２１ａ，２１ｂの数は４つよりも多く、入射側偏向面２１ａ，２１ｂは必要に応じて二次元的に配列される。各偏向面２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂは、光透過性の基板の表面に形成された平面状の屈折光学面である。光束分割素子２は、例えば石英または蛍石のような光学材料により形成された平行平面板の表面にエッチング加工、研磨加工などを施すことにより製造される。

光束分割素子２では、光軸ＡＸに沿って第１入射領域ＩＲ１に入射した光線が、３つの第１入射側偏向面２１ａａ，２１ａｂ，２１ａｄおよび３つの第１射出側偏向面２２ａａ，２２ａｂ，２２ａｄにより偏向された後に、光束分割素子２の第１射出領域ＥＲ１から射出される。ただし、光軸ＡＸに沿って第１入射側偏向面２１ａｃに入射した光線は、第１入射側偏向面２１ａｃおよび第１射出側偏向面２２ａｃにおいて偏向されることなく、光束分割素子２を素抜けする。その結果、光束分割素子２の第１入射領域ＩＲ１に入射した矩形状の中実断面を有する光束は、第１射出領域ＥＲ１から矩形状の中実断面を有する光束として射出される。

同様に、光軸ＡＸに沿って第２入射領域ＩＲ２に入射した光線は、３つの第２入射側偏向面２１ｂａ，２１ｂｂ，２１ｂｄおよび３つの第２射出側偏向面２２ｂａ，２２ｂｂ，２２ｂｄにより偏向された後に、光束分割素子２の第２射出領域ＥＲ２から射出される。ただし、光軸ＡＸに沿って第２入射側偏向面２１ｂｃに入射した光線は、第２入射側偏向面２１ｂｃおよび第２射出側偏向面２２ｂｃにおいて偏向されることなく、光束分割素子２を素抜けする。その結果、光束分割素子２の第２入射領域ＩＲ２に入射した矩形状の中実断面を有する光束は、第２射出領域ＥＲ２から矩形状の中実断面を有する光束として射出される。

光束分割素子２において、第１入射側偏向面２１ａａ〜２１ａｄのうちの１つの偏向面と別の１つの偏向面とは、１つの偏向面を介した光束の光路と別の１つの偏向面を介した光束の光路とが光束分割素子２の内部において交差するように構成されている。同様に、第２入射側偏向面２１ｂａ〜２１ｂｄのうちの１つの偏向面と別の１つの偏向面とは、１つの偏向面を介した光束の光路と別の１つの偏向面を介した光束の光路とが光束分割素子２の内部において交差するように構成されている。これは、光束の光路が交差するような２つの偏向面の組が少なくとも１つ存在することを意味し、任意に選択された２つの偏向面について光束の光路が交差することを意味してはいない。

光束分割素子２では、１つの偏向面を介した光束の光路と別の１つの偏向面を介した光束の光路とを交差させるために、第１入射側偏向面２１ａａ〜２１ａｄにおいて、１つの偏向面の法線と光軸ＡＸとのなす角度と別の１つの偏向面の法線と光軸ＡＸとのなす角度とが互いに異なっている。同様に、第２入射側偏向面２１ｂａ〜２１ｂｄにおいて、１つの偏向面の法線と光軸ＡＸとのなす角度と別の１つの偏向面の法線と光軸ＡＸとのなす角度とが互いに異なっている。これは、偏向面の法線と光軸ＡＸとのなす角度が互いに異なるような２つの偏向面の組が少なくとも１つ存在することを意味し、任意に選択された２つの偏向面について法線と光軸ＡＸとのなす角度が互いに異なることを意味してはいない。

また、光束分割素子２では、＋Ｙ方向に沿って入射した光束を２つの光束に分割し、この２つの光束を＋Ｙ方向に沿って射出するように構成されている。換言すれば、第１入射側偏向面２１ａａ〜２１ａｄでの偏向角と第１射出側偏向面２２ａａ〜２２ａｄでの偏向角とは、光束分割素子２に入射する光束の進行方向（＋Ｙ方向）を維持するように定められている。また、第２入射側偏向面２１ｂａ〜２１ｂｄでの偏向角と第２射出側偏向面２２ｂａ〜２２ｂｄでの偏向角とは、光束分割素子２に入射する光束の進行方向を維持するように定められている。

本実施形態の光束分割素子２では、入射した光束が複数の第１入射側偏向面２１ａと複数の第２入射側偏向面２１ｂとにより波面分割される。複数の第１入射側偏向面２１ａにより波面分割された複数の光束の少なくとも一部は、入射側偏向面２１ａおよび対応する射出側偏向面２２ａにより偏向され、光軸ＡＸ方向から見て入射位置とは異なる位置から射出される。複数の第２入射側偏向面２１ｂにより波面分割された複数の光束の少なくとも一部は、入射側偏向面２１ｂおよび対応する射出側偏向面２２ｂにより偏向され、光軸ＡＸ方向から見て入射位置とは異なる位置から射出される。

その結果、本実施形態の光束分割素子２では、複数の入射側偏向面２１ａ，２１ｂの波面分割による平均化効果として、射出される光束の光強度分布を平滑化することができ、比較的均一な光強度分布の光束を空間光変調器３ａ，３ｂへ導くことができる。このことは、空間光変調器３ａ，３ｂの各ミラー要素ＳＥに入射する光束の光強度分布が平滑化され、空間光変調器３ａ，３ｂが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ことを意味している。

特に、入射光束の光強度分布の特性が既知である場合、複数の第１入射側偏向面２１ａと複数の第１射出側偏向面２２ａとを、第１射出領域ＥＲ１を経た射出光束の光強度分布が第１入射領域ＩＲ１への入射光束の光強度分布に比して平滑化されるように対応付けることができる。同様に、複数の第２入射側偏向面２１ｂと複数の第２射出側偏向面２２ｂとを、第２射出領域ＥＲ２を経た射出光束の光強度分布が第２入射領域ＩＲ２への入射光束の光強度分布に比して平滑化されるように対応付けることができる。

また、本実施形態の光束分割素子２では、入射側偏向面２１ａ，２１ｂと射出側偏向面２２ａ，２２ｂとの協働的な偏向作用により、第１入射領域ＩＲ１への入射光束および第２入射領域ＩＲ２への入射光束を、光軸ＡＸ方向から見てそれぞれ所定方向にシフトさせて、互いに間隔を隔てた２つの射出光路に沿って射出することができる。このことは、第１偏向部材３ｃの頂角部分のデッドゾーン（所要の偏向機能を発揮することの困難な領域）に光束を入射させることなく、光束分割素子２から射出された一方の光束を第１反射面３ｃａの有効反射領域を経て第１空間光変調器３ａへ導き、他方の光束を第２反射面３ｃｂの有効反射領域を経て第２空間光変調器３ｂへ導くことができることを意味している。

また、入射側偏向面２１ａ，２１ｂおよび射出側偏向面２２ａ，２２ｂを光軸ＡＸ方向から見て互いに隣接するように配列することにより、光束分割素子２に入射した中実断面を有する光束を２つに分割し、中実断面を有する２つの光束として射出することができる。しかも、入射側偏向面２１ａ，２１ｂと射出側偏向面２２ａ，２２ｂとの協働的な偏向作用により、入射光束の発散角を実質的に増大させることなく（発散角を実質的に保持したまま）射出することができる。このことは、発散角の比較的小さいほぼ平行な入射光束を２分割して、発散角の比較的小さいほぼ平行な射出光束を空間光変調器３ａ，３ｂへ導くことができ、空間光変調器３ａ，３ｂの制御を効率的に且つ容易に行うことができることを意味している。

ちなみに、通常のマイクロプリズムアレイ、アキシコン系、拡散板、回折光学素子などを用いて入射光束の分割および光強度分布の平滑化を図る構成では、中実断面の分割光束が得られなかったり、発散角の増大を抑えることが困難になったりするという不都合がある。また、本実施形態の光束分割素子２では、第１入射領域ＩＲ１と第２入射領域ＩＲ２とが入射領域ＩＲにおいて互いに重畳していないので、入射側偏向面２１ａ，２１ｂでの偏向角を過度に大きく設定しなくても入射光束を２つの光束に分割することができる。

以上のように、光源ＬＳからの光に基づいて被照射面としてのマスクＭを照明する本実施形態の照明光学系（１〜１０）では、光源ＬＳからの入射光束が、比較的簡素で且つコンパクトな構成を有する光束分割素子２の作用により２つの光束に分割される。分割された光束は、第１偏向部材３ｃの反射面３ｃａ，３ｃｂを介して、一対の空間光変調器３ａ，３ｂへ導かれる。その結果、一対の空間光変調器３ａ，３ｂの入射側に配置される光学部材および射出側に配置される光学部材の大型化を招くことがなく、ひいては照明光学系（１〜１０）の大型化を回避することができる。

また、本実施形態の照明光学系（１〜１０）では、一対の空間光変調器３ａ，３ｂを備えているので、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３ａ，３ｂでは、長期間に亘って光照射を受けてもミラー要素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。

すなわち、本実施形態の照明光学系（１〜１０）では、比較的簡素で且つコンパクトな構成を確保しつつ、所要の機能を安定的に発揮する一対の空間光変調器３ａ，３ｂを用いて、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安定的に実現することができる。また、本実施形態の露光装置（１〜ＷＳ）では、多様性に富んだ照明条件を安定的に実現する照明光学系（１〜１０）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。

なお、上述の実施形態では、図６に示す特定の構成を有する光束分割素子２、すなわち平面状の屈折光学面として形成された複数の偏向面２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂを有する光束分割素子２に基づいて本発明を説明している。しかしながら、これに限定されることなく、光束分割素子の具体的な構成については、様々な形態が可能である。例えば、光束分割素子を構成する各偏向面の数、各偏向面の配置、各偏向面の形態、入射光束の断面形状、光束の分割数、各射出光束の断面形状などについて、様々な形態が可能である。

図６の構成では、偏向面の大部分が外側に突出した部分の表面に設けられている。しかしながら、これに限定されることなく、例えば図７に示すように、複数の偏向面の少なくとも一部が基板の内側に窪んだ部分の表面に設けられた変形例も可能である。この変形例にかかる光束分割素子も、上述の実施形態の光束分割素子２と同様に、例えば石英または蛍石のような光学材料により形成された平行平面板の表面にエッチング加工、研磨加工などを施すことにより製造される。

また、図６および図７の構成では、各偏向面が光透過性の基板の表面に形成された屈折光学面の形態を有する。しかしながら、これに限定されることなく、例えば図８に示すように、複数の偏向面の少なくとも一部が光透過性の基板の表面に取り付けられた（例えば表面に貼り付けられた）プリズムの光学面の形態を有する変形例も可能である。

また、図６〜図８の構成では、各偏向面が屈折光学面の形態を有する。しかしながら、これに限定されることなく、複数の偏向面の少なくとも一部が光透過性の基板の表面に形成された回折光学面の形態を有する変形例も可能である。

なお、上述の説明では、照明瞳に４極状の瞳強度分布が形成される変形照明、すなわち４極照明を例にとって、本発明の作用効果を説明している。しかしながら、４極照明に限定されることなく、例えば輪帯状の瞳強度分布が形成される輪帯照明、４極状以外の他の複数極状の瞳強度分布が形成される複数極照明などに対しても、同様に本発明を適用して同様の作用効果を得ることができることは明らかである。

また、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光学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２００６−５１３ａ４２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。

また、上述の説明では、複数のミラー要素を有する反射型の空間光変調器を用いているが、これに限定されることなく、たとえば米国特許第５，２２９，８７２号公報に開示される透過型の空間光変調器を用いても良い。

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。

また、上述の実施形態では、照明光学系の光路中に配置されて分割した光束を一対の空間光変調器へ導くための光束分割素子に対して本発明を適用している。しかしながら、これに限定されることなく、一般に、入射した光束を複数の光束に分割して射出する光束分割素子に対して本発明を適用することができる。

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。

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うことが望ましい。

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９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９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）。

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。

図１０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１０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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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１の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。 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。 空間光変調器の要部の部分斜視図である。 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。 本実施形態にかかる光束分割素子の構成を概略的に示す図である。 本実施形態の第１変形例にかかる光束分割素子の要部構成を概略的に示す図である。 本実施形態の第２変形例にかかる光束分割素子の構成を概略的に示す図である。 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。 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。

符号の説明

１ ビーム送光部
２ 光束分割素子
３ 空間光変調ユニット
３ａ，３ｂ 空間光変調器
３ｃ，３ｄ 偏向部材
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
ＤＴ 瞳強度分布計測部
ＬＳ 光源
ＣＲ 制御部
Ｍ マスク
ＭＳ マスクステージ
ＰＬ 投影光学系
Ｗ ウェハ
ＷＳ ウェハステージ

Claims (22)

1. 入射した光束を複数の光束に分割して射出する光束分割素子において、
   前記光束分割素子への光束の入射領域のうちの第１入射領域に設けられた複数の第１入射側偏向面と、
   前記入射領域のうちの第２入射領域に設けられた複数の第２入射側偏向面と、
   前記光束分割素子からの光束の射出領域において前記第１入射領域に対応する第１射出領域に、前記複数の第１入射側偏向面に対応して設けられた複数の第１射出側偏向面と、
   前記射出領域において前記第２入射領域に対応する第２射出領域に、前記複数の第２入射側偏向面に対応して設けられた複数の第２射出側偏向面とを備え、
   前記複数の第１入射側偏向面のうちの１つの第１入射側偏向面と別の１つの第１入射側偏向面とは、前記１つの第１入射側偏向面を介した光束の光路と前記別の１つの第１入射側偏向面を介した光束の光路とが前記光束分割素子の内部において交差するように構成され、且つ前記複数の第２入射側偏向面のうちの１つの第２入射側偏向面と別の１つの第２入射側偏向面とは、前記１つの第２入射側偏向面を介した光束の光路と前記別の第２入射側偏向面を介した光束の光路とが前記光束分割素子の内部において交差するように構成されていることを特徴とする光束分割素子。
2. 前記第１射出領域を経た第１射出光束および前記第２射出領域を経た第２射出光束は、間隔を隔てて互いに平行な第１射出光路および第２射出光路に沿って射出されることを特徴とする請求項１に記載の光束分割素子。
3. 前記第１射出光路および前記第２射出光路は、前記光束分割素子への光束の入射光路と平行であることを特徴とする請求項２に記載の光束分割素子。
4. 入射した平行光束を、複数の平行光束に分割して射出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光束分割素子。
5. 前記複数の第１入射側偏向面と前記複数の第１射出側偏向面とは、前記第１射出領域を経た第１射出光束の光強度分布が前記第１入射領域への入射光束の光強度分布に比して平滑化されるように対応付けられ、
   前記複数の第２入射側偏向面と前記複数の第２射出側偏向面とは、前記第２射出領域を経た第２射出光束の光強度分布が前記第２入射領域への入射光束の光強度分布に比して平滑化されるように対応付けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光束分割素子。
6. 前記複数の第１入射側偏向面での偏向角と前記複数の第１射出側偏向面での偏向角とは、前記光束分割素子に入射する光束の進行方向を維持するように定められ、
   前記複数の第２入射側偏向面での偏向角と前記複数の第２射出側偏向面での偏向角とは、前記光束分割素子に入射する光束の進行方向を維持するように定められていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光束分割素子。
7. 前記第１入射領域と前記第２入射領域とは前記入射領域において互いに重畳しないことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光束分割素子。
8. 前記複数の偏向面のうちの少なくとも１つの偏向面は、屈折光学面を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光束分割素子。
9. 前記屈折光学面は平面であり、
   前記１つの第１入射側偏向面の法線と光軸とのなす角度と前記別の第１入射側偏向面の法線と前記光軸とのなす角度とは互いに異なり、
   前記１つの第２入射側偏向面の法線と光軸とのなす角度と前記別の第２入射側偏向面の法線と前記光軸とのなす角度とは互いに異なることを特徴とする請求項８に記載の光束分割素子。
10. 前記屈折光学面は、光透過性の基板の表面に形成されていることを特徴とする請求項８または９に記載の光束分割素子。
11. 前記屈折光学面は、光透過性の基板の表面に取り付けられたプリズムの光学面を有することを特徴とする請求項８または９に記載の光束分割素子。
12. 前記複数の偏向面のうちの少なくとも１つの偏向面は、回折光学面を有することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の光束分割素子。
13. 前記回折光学面は、光透過性の基板の表面に形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の光束分割素子。
14. 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、
    前記光源と前記被照射面との間の光路中に配置された請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の光束分割素子を備えていることを特徴とする照明光学系。
15. 前記第１射出領域を経た第１射出光束の光路中に配置可能で、二次元的に配列されて個別に制御される複数の光学要素を有する第１空間光変調器と、
    前記第２射出領域を経た第２射出光束の光路中に配置可能で、二次元的に配列されて個別に制御される複数の光学要素を有する第２空間光変調器と、
    前記第１空間光変調器を介した光束および前記第２空間光変調器を介した光束のうちの少なくとも一方の光束に基づいて、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とをさらに備えていることを特徴とする請求項１４に記載の照明光学系。
16. 前記第１空間光変調器を介した光束および前記第２空間光変調器を介した光束のうちの少なくとも一方の光束を偏向して前記分布形成光学系へ導く偏向部材をさらに備えていることを特徴とする請求項１５に記載の照明光学系。
17. 前記空間光変調器は、二次元的に配列された複数のミラー要素と、該複数のミラー要素の姿勢を個別に制御駆動する駆動部とを有することを特徴とする請求項１５または１６に記載の照明光学系。
18. 前記駆動部は、前記複数のミラー要素の向きを連続的または離散的に変化させることを特徴とする請求項１７に記載の照明光学系。
19. 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１５乃至１８のいずれか１項に記載の照明光学系。
20. 所定のパターンを照明するための請求項１４乃至１９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。
21. 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２０に記載の露光装置。
22. 請求項２０または２１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。

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