JP2004253758A - Illuminating light source unit, aligner, and exposure method - Google Patents

Illuminating light source unit, aligner, and exposure method Download PDF

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JP2004253758A JP2003132673A JP2003132673A JP2004253758A JP 2004253758 A JP2004253758 A JP 2004253758A JP 2003132673 A JP2003132673 A JP 2003132673A JP 2003132673 A JP2003132673 A JP 2003132673A JP 2004253758 A JP2004253758 A JP 2004253758A
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Shuji Takenaka
修二 竹中
Masanori Kato
正紀 加藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an illuminating light source unit capable of cooling a solid light source at a low cost. <P>SOLUTION: The solid light source unit 1 comprises a solid light source array 1b having a plurality of solid light sources aligned in an array; and a solid light source housing 1a for accommodating the solid light source array. The solid light source housing 1a comprises a medium supply port 1d for cooling that supplies a medium for cooling for cooling the solid light source array 1b into the solid light source housing 1a; a medium discharge port 1e for cooling that discharges the medium for cooling from the solid light source housing; and a power supply connector 1f for supplying power to the solid light source array. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体素子、液晶表示素子、撮像素子、薄膜磁気ヘッド、その他のマイクロデバイスの製造工程において用いられる露光装置に備えられる照明光源ユニット、該照明光源ユニットを備える露光装置及び該露光装置を用いた露光方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
マイクロデバイスの一つである液晶表示素子は、通常、ガラス基板(プレート)上に透明薄膜電極をフォトリソグラフィの手法で所望の形状にパターニングして、TFT(Thin Film Transistor)等のスイッチング素子及び電極配線を形成して製造される。このフォトリソグラフィの手法を用いた製造工程では、マスク上に形成された原画となるパターンを、投影光学系を介してフォトレジスト等の感光剤が塗布されたプレート上に投影露光する投影露光装置が用いられている。
【0003】
従来は、マスクとプレートとの相対的な位置合わせを行った後で、マスクに形成されたパターンをプレート上に設定された1つのショット領域に一括して転写し、転写後にプレートをステップ移動させて他のショット領域の露光を行う、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置(所謂、ステッパー)が多用されていた。
【0004】
近年、液晶表示素子の大面積化が要求されており、これに伴ってフォトリソグラフィ工程において用いられる投影露光装置は露光領域の拡大が望まれている。投影露光装置の露光領域を拡大するためには投影光学系を大型化する必要があるが、残存収差が極力低減された大型の投影光学系を設計及び製造するにはコスト高となってしまう。そこで、投影光学系の大型化を極力避けるために、投影光学系の物体面側(マスク側)における投影光学系の有効径と同程度に長手方向の長さが設定されたスリット状の照明光をマスクに照射し、マスクを介したスリット状の光が投影光学系を介してプレートに照射されている状態で、マスクとプレートとを投影光学系に対して相対的に移動させて走査し、マスクに形成されたパターンの一部を順次プレートに設定された1つのショットに転写し、転写後にプレートをステップ移動させて他のショット領域に対する露光を同様にして行う、所謂ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置が案出されている。
【0005】
また、近年では、更なる露光領域の拡大を図るため、1つの大型の投影光学系を用いるのではなく、小型の部分投影光学系を走査方向に直交する方向(非走査方向)に所定間隔をもって複数配列した第1の配列と、この部分投影光学系の配列の間に部分光学系が配置されている第2の配列とを走査方向に配置した、所謂マルチレンズ方式の投影光学系を備える投影露光装置が案出されている。
【0006】
ところで上述の投影露光装置の光源としては、波長約360nm程度の紫外領域においては主に水銀ランプなどが用いられていた。この水銀ランプの発熱量は、非常に大きいことから冷却装置を設けることが不可欠であり、従来よりエアーを用いた冷却装置が採用されている(例えば特許文献1参照)。
【0007】
【特許文献1】
特開2001−250765号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような冷却装置においては、水銀ランプを冷却するためのエアーとして、ケミカルフィルタなどを通して、含有有機物濃度を低下させた、いわゆるクリーンエアーが用いられている。しかしながらクリーンエアーを作り出すための空気清浄装置の開発や維持には、多大な費用が必要になる。
【0009】
ところで投影露光装置の光源として用いられている水銀ランプの寿命は、概ね500h〜1000h程度であることから、定期的にランプ交換が必要となり露光装置ユーザには大きな負担となっていた。また、高照度確保のために高電力が必要であり、またそれに伴う発熱対策などが必要になるなど、高いランニングコストの問題や、経時劣化などの要因に伴う破裂の危険性を有していた。これに対して発光ダイオードは、水銀ランプなどに比べて発光効率が高く、そのため省電力、小発熱という特長を持ち大幅なランニングコストの低減を実現でき、また寿命も3000h程度のものもあるため、交換にかかる負担も少なく、経時劣化などの要因に伴う破裂の危険性もない。さらに最近では、波長365nmで100mw程度の高い光出力を達成したUV−LEDなども開発されている。従って、投影露光装置の光源として固体光源を用いることの可能性が検討されているが、光源として固体光源を用いる場合においても固体光源の冷却は必要不可欠である。
【0010】
この発明の課題は、低コストで固体光源の冷却が可能な照明光源ユニット、該照明光源ユニットを備えた露光装置及び該露光装置を用いた露光方法を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の照明光源ユニットは、アレイ状に配列された複数の固体光源を有する固体光源アレイと、前記固体光源アレイを収容する固体光源ハウジングとを備える固体光源ユニットであって、前記固体光源ハウジングが前記固体光源アレイを冷却するための冷却用媒質を該固体光源ハウジング内に供給する冷却用媒質供給口と、該固体光源ハウジング内から冷却用媒質を排出する冷却用媒質排出口と、前記固体光源アレイに対して電力を供給するための電力供給コネクタとを備えることを特徴とする。
【0012】
また、請求項2に記載の照明光源ユニットは、前記固体光源ハウジングが前記固体光源アレイから放射される光束の射出側に配置された光透過性部材を更に備えることを特徴とする。
【0013】
また、請求項3に記載の照明光源ユニットは、前記光透過性部材が、光透過性の隔壁を備えることを特徴とする。
【0014】
この請求項1乃至請求項3に記載の照明光源ユニットによれば、固体光源アレイが収容される固体光源ハウジングに、冷却用媒質供給口、冷却用媒質排出口及び電力供給コネクタが設けられていることから、冷却用媒質により固体光源アレイのレンズ表面に曇り等が生じた場合に、新しい照明光源ユニットに容易に交換することができ、交換した照明光源ユニットに対して冷却用媒質及び電力の供給を行うことができる。
【0015】
また、請求項4に記載の照明光源ユニットは、前記光透過性部材が着脱可能に構成されていることを特徴とする。この請求項4に記載の照明光源ユニットによれば、冷却用媒質により固体光源アレイのレンズ表面に曇り等が生じた場合に、隔壁を取り外すことにより容易に固体光源アレイのみを交換することができる。
【0016】
また、請求項5に記載の照明光源ユニットは、前記固体光源アレイの光射出側に配置されたリレー光学部材を更に備えることを特徴とする。この請求項5記載の照明光源ユニットによれば、固体光源アレイを構成している複数の固体光源の配置の自由度を大きくすることができる。
【0017】
また、請求項6に記載の照明光源ユニットは、前記固体光源ハウジングが前記固体光源アレイから射出される光束をマスクに導く照明光学系を収容する照明系ハウジングに対して前記照明光源ユニットを着脱させるための着脱機構を更に備えることを特徴とする。
【0018】
また、請求項7に記載の照明光源ユニットは、前記固体光源ハウジングが前記固体光源アレイの基準軸と所定の関係を有する基準面を更に備えることを特徴とする。
【0019】
この請求項6及び請求項7に記載の照明光源ユニットによれば、照明光源ユニットを照明系ハウジングに対して精度よく取り付けることができる。
【0020】
また、請求項8に記載の照明光源ユニットは、前記固体光源アレイを駆動するためのドライバを更に備えることを特徴とする。
【0021】
また、請求項9に記載の照明光源ユニットは、前記冷却用媒質が気体を有し、前記冷却用媒質供給口と前記冷却用媒質排出口とは、冷却用の気体が通過する冷却気体路を、前記固体光源アレイの周囲に形成することを特徴とする。
【0022】
この請求項9に記載の照明光源ユニットによれば、固体光源アレイの周囲に冷却用の気体が通過する冷却気体路が形成されていることから、効率よく固体光源アレイの冷却を行うことができる。
【0023】
また、請求項10に記載の照明光源ユニットは、前記気体が空気を有することを特徴とする。この請求項10に記載の照明光源ユニットによれば、クリーンエアーを用いず空気を用いて固体光源アレイの冷却を行うため、低コストで固体光源アレイの冷却を行うことができる。
【0024】
また、請求項11に記載の露光装置は、請求項1乃至請求項10の何れか一項に記載の照明光源ユニットから射出される光束を照明系ハウジング内に収容された照明光学系によりマスクに導き、前記マスクのパターンを感光性基板上に転写することを特徴とする。
【0025】
この請求項11に記載の露光装置によれば、低コストで照明光源ユニットの固体光源アレイの冷却を行うことができるため、低コストで安定した照明光を用いた露光処理を行うことができる。
【0026】
また、請求項12に記載の露光装置は、前記照明系ハウジングが前記照明光源ユニットから射出される光束を透過させる隔壁を有することを特徴とする。
【0027】
この請求項12記載の露光装置によれば、照明光学系が照明系ハウジングに収容され照明光源アレイから射出される光束を照明系ハウジングに設けられた隔壁を介して照明光学系に導くため、照明光源ユニットの固体光源アレイを冷却するための冷却用媒質により照明系ハウジング内の気体の清浄度を低下させることがない。
【0028】
また、請求項13に記載の露光装置は、前記照明光源ユニットに対して前記固体光源アレイを冷却するための冷却用媒質を供給する冷却装置を更に備えることを特徴とする。
【0029】
また、請求項14に記載の露光装置は、照明光源ユニットから射出される光束を照明光学系によりマスクへ導き、前記マスクのパターンを感光性基板上に転写する露光装置であって、前記照明光源ユニットは、アレイ状に配列された複数の固体光源を有する固体光源アレイと、前記固体光源アレイを収容する固体光源ハウジングとを備え、前記固体光源アレイの姿勢及び前記照明光源ユニットの姿勢のうちの少なくとも一方は調整可能に設けられ、前記照明光学系は、前記マスクでの照明特性を変更するために調整可能に設けられた光学素子を備えることを特徴とする。
【0030】
この請求項14に記載の露光装置によれば、固体光源アレイの姿勢又は照明光源ユニットの姿勢の調整と、照明光学系中の調整可能に設けられた光学素子による調整とを使い分けて、調整ストロークを広げることと高精度な調整との両立が可能となる。
【0031】
また、請求項15に記載の露光装置は、前記固体光源アレイの光射出側に配置されたリレー光学部材を更に備えることを特徴とする。この請求項15記載の露光装置によれば、固体光源アレイを構成している複数の固体光源の配置の自由度を大きくすることができる。
【0032】
また、請求項16に記載の露光装置は、前記照明光学系を収容する照明系ハウジングを備え、前記固体光源ハウジングは、前記照明系ハウジングに対して前記照明光源ユニットを着脱させるための着脱機構を備えることを特徴とする。
【0033】
また、請求項17に記載の露光装置は、前記固体光源ハウジングの装着時には、前記照明光学系中の前記調整可能に設けられた光学素子を用いて前記照明特性の調整を行うことを特徴とする。
【0034】
また、請求項18に記載の露光装置は、前記照明特性の粗調整を前記固体光源アレイの姿勢及び前記照明光源ユニットの姿勢のうちの少なくとも一方を用いて行い、前記照明特性の微調整を前記照明光学系中の前記調整可能に設けられた光学素子で行うことを特徴とする。
【0035】
また、請求項19に記載の露光装置は、照明光源ユニットから射出される光束を照明光学系によりマスクへ導き、前記マスクのパターンを感光性基板上に転写する露光装置であって、前記照明光学系を収容する照明系ハウジングを備え、前記照明光源ユニットは、アレイ状に配列された複数の固体光源を有する固体光源アレイと、前記固体光源アレイを収容する固体光源ハウジングとを備え、前記固体光源ハウジングは、前記照明系ハウジングに対して前記照明光源ユニットを着脱させるための着脱機構を備え、前記照明光学系は、前記マスクでの照明特性を変更するために調整可能に設けられた光学素子を備え、前記固体光源ハウジングの装着時には、前記照明光学系中の前記調整可能に設けられた光学素子を用いて前記照明特性の調整を行うことを特徴とする。この請求項19に記載の露光装置によれば、照明光源ユニットの機構を簡易化することが可能となる。
【0036】
また、請求項20に記載の露光装置は、前記固体光源アレイの光射出側に配置されたリレー光学部材を更に備えることを特徴とする。この請求項20に記載の露光装置によれば、固体光源アレイを構成している複数の固体光源の配置の自由度を大きくすることができる。
【0037】
また、請求項21に記載の露光装置は、前記照明光源ユニットの姿勢を調整する第1の調整機構を更に備えることを特徴とする。この請求項21に記載の露光装置によれば、照明光源ユニットの姿勢、例えば、照明光学系の光軸に対する光軸方向、照明光学系の光軸に直交する方向の位置、照明光学系の光軸に対する傾きを調整することにより、照明光の倍率テレセン、傾斜テレセン及び傾斜むらの補正を行うことができる。
【0038】
また、請求項22に記載の露光装置は、前記固体光源アレイの姿勢を調整する第2の調整機構を備えることを特徴とする。この請求項22に記載の露光装置によれば、照明光源ユニットの固体光源アレイ姿勢、例えば、照明光学系の光軸に対する光軸方向、照明光学系の光軸に直交する方向の位置、照明光学系の光軸に対する傾きを調整することにより、照明光の倍率テレセン、傾斜テレセン及び傾斜むらの補正を行うことができる。
【0039】
また、請求項23に記載の露光装置は、前記マスクのパターン像を前記感光性基板上に形成するための投影光学系を更に備えることを特徴とする。
【0040】
また、請求項24に記載の露光方法は、請求項11乃至請求項23の何れか一項に記載の露光装置を用いた露光方法において、前記照明光源ユニットから射出される光束を用いてマスクを照明する照明工程と、前記マスクのパターンを感光性基板上に転写する転写工程とを含むことを特徴とする。
【0041】
この請求項24に記載の露光方法によれば、低コストで照明光源ユニットの固体光源アレイの冷却を行うことができる露光装置を用いることから、低コストで安定した照明光を用いた露光処理を行うことができる。
【0042】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態の説明を行う。図1は実施の形態にかかる投影露光装置の概略構成を示す図である。
図1に示す投影露光装置は、照明光源ユニット1を備えている。図2に示すように、照明光源ユニット1は、固体光源ハウジング1aを有し、固体光源ハウジング1a内には、発光ダイオード(固体光源)をアレイ状に配列した固体光源アレイ1bが配置されている。
【0043】
固体光源ハウジング1aは、固体光源アレイ1bの光射出側に対向する壁面に固体光源アレイ1bから放射される光束を、固体光源ハウジング1a外に射出させるための光透過部材により構成される隔壁1cを備えている。また、後述する冷却装置により固体光源アレイ1bを冷却するための気体である空気を有する冷却用媒質を固体光源ハウジング1a内に供給する冷却用媒質供給口1dと、固体光源ハウジング1a内から冷却用媒質を排出する冷却用媒質排出口1eとを有している。更に、固体光源ハウジング1aは、固体光源アレイ1bに対して電力を供給するための電力供給コネクタ1fと、固体光源アレイ1bを駆動するためのドライバ1gを備えている。
【0044】
また、固体光源ハウジング1aは、固体光源アレイ1bから射出される光束をマスクMに導く照明光学系を収容する照明系ハウジング3に対して照明光源ユニット1を着脱させるための着脱機構1hを備えている。更に、固体光源ハウジング1aは、固体光源アレイ1bの基準軸1iと所定の関係を有する基準面1jを備えている。
【0045】
照明光源ユニット1には、冷却装置2が接続されている。即ち、冷却装置2の冷却用媒質供給管2aが照明光源ユニット1の冷却用媒質供給口1dに接続されると共に、冷却用媒質排出管2bが照明光源ユニット1の冷却用媒質排出口1eに接続されている。冷却装置2は、照明光源ユニット1に対して固体光源アレイ1bを冷却するための冷却用媒質を供給すると共に、固体光源ハウジング1a内の冷却用媒質の排出を行う。
【0046】
照明光源ユニット1の固体光源アレイ1bは、後述するコンデンサ光学系8の前側焦点位置(光源側焦点位置)と光学的に共役な位置に位置決めされている。なお、固体光源アレイ1bを配置する位置は、コンデンサ光学系8の前側焦点位置(光源側焦点位置)と光学的に共役な位置の近傍であってもよい。また、固体光源アレイ1bを構成する発光ダイオードは、1個当たり10mW以上の出力を有するものであり、出力波長が450nm以下であることが好ましい。
【0047】
固体光源アレイ1bから射出された光束は、密閉空間である照明系ハウジング3内に収容された照明光学系によりマスクMに導かれる。即ち、固体光源アレイ1bから射出された光束は、固体光源ハウジング1aに設けられた隔壁1c及び照明系ハウジング3に設けられた隔壁3aを透過して、照明系ハウジング3内のコリメートレンズ4に入射する。コリメートレンズ4に入射した光は、コリメートレンズ4によりほぼ平行な光束に変換された後、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5に入射する。
【0048】
フライアイレンズ5は、正の屈折力を有する多数のレンズエレメントをその光軸が基準光軸AXと平行になるように縦横に且つ稠密に配列することによって構成されている。フライアイレンズ5を構成する各レンズエレメントは、マスクM上において形成すべき照野の形状(ひいてはプレートP上において形成すべき露光領域の形状)と相似な矩形状の断面を有する。また、フライアイレンズ5を構成する各レンズエレメントの入射側の面は入射側に凸面を向けた球面状に形成され、射出側の面は射出側に凸面を向けた球面状に形成されている。
【0049】
したがって、フライアイレンズ5に入射した光束は多数のレンズエレメントにより波面分割され、各レンズエレメントの後側焦点面には1つの光源像がそれぞれ形成される。すなわち、フライアイレンズ5の後側焦点面には、多数の光源像からなる実質的な面光源すなわち二次光源が形成される。フライアイレンズ5の後側焦点面に形成された二次光源からの光束は、その近傍に配置されたσ絞り6に入射する。σ絞り6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ための可変開口部を有する。σ絞り6は、可変開口部の開口径を変化させることにより、照明条件を決定するσ値(投影光学系の瞳面の開口径に対するその瞳面上での二次光源像の口径の比)を所望の値に設定する。
【0050】
σ絞り6を介した二次光源からの光は、ミラー7を介してコンデンサ光学系8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を重畳的に均一照明する。マスクMのパターンを透過した光束は、密閉空間である投影系ハウジング20内に収容された投影光学系PLを介して、基板ステージPS上に載置された感光性基板であるプレートP上にマスクパターンの像を形成する。なお、基板ステージPS及びプレートPは、密閉空間である基板室22内に配置されている。
【0051】
なお、この複数の発光ダイオード(固体光源)により構成される固体光源アレイ1bにより、プレートP(被照射面)では、30mW/cm以上の照度が得られる。また、プレートP(被照射面)上の照度むらを±10%以内に抑えることができる。ここで、プレートP上の照度の基準値に対する照度むらI(%)は、プレートP上の照度の走査方向(X軸方向)での平均値のうちの最大値をImax(W/cm)、プレートP上の照度の走査方向(X軸方向)での平均値のうちの最小値をImin(W/cm)とすると、数式1により定義される。
(数式1)
I={(Imax−Imin)/(Imax+Imin)}×100(%)
そして、投影光学系PLの光軸と直交する平面内においてプレートP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、プレートPの各露光領域にはマスクMのパターンが逐次露光される。
【0052】
また、プレートステージPS上には、照度むらセンサ9が配置されている。更に、フライアイレンズ5とミラー7との間の光路中には、ビームスプリッタ10が配置され、ビームスプリッタ10により反射された光は、インテグレータセンサ11に入射する。インテグレータセンサ11による検出信号は、制御部12に対して出力される。また、照度むらセンサ9による検出信号も制御部12に対して出力される。
【0053】
ここで、インテグレータセンサ11の検出信号とプレートP上での露光光の照度との関係は予め高精度に計測されて、制御部12内のメモリに記憶されている。制御部12は、インテグレータセンサ11の検出信号より間接的にプレートPに対する露光光の照度(平均値)及びその積分値(積算露光量の平均値)をモニタできるように構成されている。そして、この制御部12は、露光中において、照明光源ユニット1からの光をインテグレータセンサ11により検出してプレートPにおける露光光の照度の積分値を算出する。制御部12では、その照度の積分値を逐次算出し、この結果に応じてプレートP上において適正露光量が得られるように、電源装置13を制御して、照明光源ユニット1の電力供給コネクタ1fを介して、制御された電力を固体光源アレイ1bに供給して照明光源ユニット1の出力を制御する。
【0054】
この露光装置においては、固体光源ハウジング1a、照明系ハウジング3、投影系ハウジング20及び基板室22は、それぞれ互いに隙間なく接合されている。そして、これら各室は図示しない給気菅路及び排気菅路を介してガス置換装置14に接続されている。ガス置換装置14は、図示しないガス供給用ポンプ及びガス排気用ファンを備え、制御部12の制御により各管路を介して各室内の空気を清浄な不活性ガスに置換する。また、照明系ハウジング3には、照明系用冷却装置15が接続されており、制御部12の制御により、冷却装置2とは独立して照明光学系の冷却が行われる。
【0055】
この露光装置においては、照明光源ユニット1に接続された冷却装置2により、照明光源ユニット1の固体光源アレイ1bの冷却が行われる。即ち、冷却装置2の冷却用媒質供給管2aから照明光源ユニット1の冷却用媒質供給口1dを介して、固体光源ハウジング1a内に冷却用媒質が供給される一方、照明光源ユニット1の冷却用媒質排出口1eから冷却用媒質排出管2bを介して固体光源ハウジング1a内の冷却用媒質が排出されることにより固体光源アレイ1bの冷却が行われる。
【0056】
この場合に、固体光源ハウジング1aに設けられている冷却用媒質供給口1dと冷却用媒質排出口1eとは、冷却用の媒質である気体が通過する冷却気体路を、固体光源アレイ1bの周囲に形成していることから、固体光源アレイ1bの冷却を効率的に行うことができる。また、クリーンエアーを用いず空気を用いて固体光源アレイ1bの冷却を行うため、低コストで固体光源アレイ1bの冷却を行うことができる。
【0057】
この露光装置においては、照明光源ユニット1の固体光源アレイ1bの冷却に空気を有する冷却用媒質を用いていることから、露光装置が長時間稼働されることにより、固体光源アレイ1bのレンズ表面に有機物等が付着する等により、固体光源アレイ1bのレンズ表面に曇りが生じた場合等には、照明光源ユニット1の交換を行う。
【0058】
図3は、照明光源ユニット1の交換を説明するための図である。照明光源ユニット1の交換を行う場合には、まず、照明光源ユニット1を照明系ハウジング3及び冷却装置2から取り外す。即ち、照明光源ユニット1に設けられている着脱機構1hにより照明光源ユニット1を照明系ハウジング3から取り外す。また、冷却装置2の冷却用媒質供給管2aと冷却用媒質排出管2bを固体光源ハウジング1aに設けられている冷却用媒質供給口1dと冷却用媒質排出口1eから取り外す。更に、電力供給コネクタ1fから電力供給ラインを取り外す。
【0059】
次に、新しい照明光源ユニット1’を照明系ハウジング3及び冷却装置2に取り付ける。即ち、照明光源ユニット1’に設けられている着脱機構1hにより照明光源ユニット1を照明系ハウジング3に取り付ける。また、冷却装置2の冷却用媒質供給管2aと冷却用媒質排出管2bを固体光源ハウジング1aに設けられている冷却用媒質供給口1dと冷却用媒質排出口1eに取り付ける。更に、電力供給コネクタ1fに電力供給ラインを取り付ける。この場合に、固体光源ハウジング1aに固体光源アレイ1bの基準軸1iと所定の関係を有する基準面1jが設けられているため、照明光源ユニット1を照明系ハウジング3に対して精度よく取り付けることができる。
【0060】
また、照明光源ユニット1の固体光源ハウジング1aと照明系ハウジング3が隔壁1c及び隔壁3aにより空間的に隔絶されていることから、照明光源ユニット1の固体光源アレイ1bを冷却するための冷却用媒質により照明系ハウジング3内の気体の清浄度を低下させることがない。また、照明系ハウジング3に照明光源ユニット1から射出される光束を透過させる隔壁3aが設けられ、照明系ハウジング3内が密閉空間となっていることから、照明光源ユニット1の交換の際に、照明系ハウジング内の気体の清浄度を低下させることがない。
【0061】
図4は、照明光源ユニット1の固体光源アレイ1bの交換を説明するための図である。照明光源ユニット1の固体光源アレイ1bの交換を行う場合には、まず、照明光源ユニット1を照明系ハウジング3から取り外す。即ち、照明光源ユニット1に設けられている着脱機構1hにより照明光源ユニット1を照明系ハウジング3から取り外す。
【0062】
次に、固体光源ハウジング1aに設けられている隔壁1cを取り外し、新しい固体光源アレイ1b’を固体光源ハウジング1a内の所定の位置に配置し、隔壁1cを固体光源ハウジング1aに取り付ける。次に、照明光源ユニット1に設けられている着脱機構1hにより照明光源ユニット1を照明系ハウジング3に取り付ける。この場合に、固体光源ハウジング1aに固体光源アレイ1bの基準軸1iと所定の関係を有する基準面1jが設けられているため、照明光源ユニット1を照明系ハウジング3に対して精度よく取り付けることができる。
【0063】
また、照明系ハウジング3に照明光源ユニット1から射出される光束を透過させる隔壁3aが設けられ、照明系ハウジング3内が密閉空間となっていることから、照明光源ユニット1の交換の際に、照明系ハウジング内の気体の清浄度を低下させることがない。
【0064】
また、固体光源アレイ1bのみを取り換える場合には、固体光源アレイ1bを洗浄することにより再利用することができる。更に、隔壁1cを取り外すことができるため、隔壁1cの洗浄を行うこともできる。
【0065】
なお、この実施の形態にかかる露光装置においては、照明系ハウジング3に隔壁3a設けられているが、照明光源ユニット1の交換が短時間で終了する場合には、照明系ハウジング3内のガスの清浄度の低下が小さいため、照明系ハウジング3に隔壁3aを設けなくてもよい。
【0066】
また、この実施の形態にかかる露光装置においては、固体光源アレイ1bを駆動するためのドライバ1gを固体光源ハウジング1aに設けているが、照明系ハウジング3に固体光源アレイ1bを駆動するためのドライバ1gを設け、照明系ハウジング3の隔壁3aに固体光源アレイ1bから射出された光束が入射するように、固体光源アレイ1bを照明系ハウジング3に取り付けたときに、固体光源アレイ1bとドライバ1gが接続されるようにしてもよい。
【0067】
この露光装置においては、照明光源ユニット1を用いて、照明光の倍率テレセン、傾斜テレセン及び傾斜むらの補正を行うことができる。この場合には、照明光源ユニット1の姿勢、例えば、照明光学系の光軸に対する光軸方向、照明光学系の光軸に直交する方向の位置、照明光学系の光軸に対する傾きを調整する機構を有する。
【0068】
マスクM又はプレートP上のテレセントリシティの補正は、プレートPの下部に設けられた図示しないポジショニングセンサを投影光学系PLの光軸方向に移動させつつ結像位置の検出を行いこの検出結果に基づいて行う。ここでマスクM又はプレートP上のテレセントリシティの補正には、傾斜テレセントリシティの補正及び倍率テレセントリシティの補正が含まれる。
【0069】
倍率テレセントリシティの補正は、図5に示すように、固体光源アレイ1bを有する照明光源ユニットを一体として、固体光源アレイ1bの基準軸1iの方向(照明光学系の光軸の方向)に移動させることにより行うことができる。また、傾斜テレセントリシティの補正は、図6に示すように、固体光源アレイ1bを有する照明光源ユニットを一体として、固体光源アレイ1bの基準軸1iを照明光学系の光軸に対してシフトさせることにより行うことができる。
【0070】
照明光の傾斜むらの補正は、図7に示すように、固体光源アレイ1bを有する照明光源ユニットを一体として、固体光源アレイ1bの基準軸1iを照明光学系の光軸に対して傾けることにより行うことができる。
【0071】
また、固体光源アレイ1bを用いて、照明光の倍率テレセン、傾斜テレセン及び傾斜むらの補正を行うことができる。この場合には、固体光源アレイ1bの姿勢、例えば、照明光学系の光軸に対する光軸方向、照明光学系の光軸に直交する方向の位置、照明光学系の光軸に対する傾きを調整する機構が設けられる。
【0072】
また、倍率テレセントリシティの補正は、図8に示すように、固体光源アレイ1bを固体光源アレイ1bの基準軸1iの方向(照明光学系の光軸の方向)に移動させることにより行うことができる。また、傾斜テレセントリシティの補正は、図9に示すように、固体光源アレイ1bを照明光学系の光軸に対してシフトさせることにより行うことができる。
【0073】
また、照明光の傾斜むらの補正は、図10に示すように、固体光源アレイ1bの基準軸1iを照明光学系の光軸に対して傾けることにより行うことができる。
【0074】
なお、この実施の形態においては、照明光源ユニット1又は固体光源アレイ1bの姿勢を調整することにより、照明光の倍率テレセン、傾斜テレセン及び傾斜むらの補正を行っているが、照明光源ユニット1又は固体光源アレイ1bの姿勢を調整することにより、照明光の倍率テレセン、傾斜テレセン及び傾斜むらの粗調整を行い、微調整は、照明光学系側(例えば、フライアイレンズ5の姿勢やコンデンサ光学系8の姿勢を調整する。)で行うようにしてもよい。更に、照明光源ユニット1の交換等を行った場合の照明光の倍率テレセン、傾斜テレセン及び傾斜むらの調整は、照明光学系のみで行う(例えば、フライアイレンズ5の姿勢やコンデンサ光学系8の姿勢を調整する。)ようにしてもよい。上述の実施の形態においては、固体光源として発光ダイオード又はレーザダイオード等を用いることができる。
【0075】
また、この実施の形態において、複数の固体光源として、複数の発光点を有する固体光源チップ、チップを複数個アレイ状に配列した固体光源チップアレイ、さらに複数の発光点を一枚の基板に作り込んだタイプのものなどを用いても良い。なお、固体光源素子は無機、有機を問わない。
【0076】
また、この実施の形態において、光源として、複数個の固体光源と各固体光源に対応して設けられた複数の光ファイバ等のライトガイドとを組み合わせたファイバ光源を用いても良い。この場合においては、固体光源アレイ1bがファイバ光源に変更される。図11は、固体光源71と各固体光源71に対応して設けられた光ファイバ72とを複数個束ね合わせたファイバ光源69を示す図である。図11に示すファイバ光源69においては、固体光源71から射出される光は、光ファイバ72の入射端に入射して、光ファイバ72の射出端から射出する。即ち、光ファイバ72のそれぞれの入射端は、固体光源71と光学的に接続されている。光ファイバ72の射出端から射出された光束は、隔壁1cに導かれる。
【0077】
また、図12は、固体光源71、各固体光源71に対応して設けられたレンズ73及び光ファイバ72を複数個束ね合わせたファイバ光源70を示す図である。図12に示すファイバ光源70においては、固体光源71から射出される光は、レンズ73に入射して、レンズ73により集光されて光ファイバ72の入射端に入射し、光ファイバ72の射出端から射出する。即ち、光ファイバ72のそれぞれの入射端は、固体光源71と光学的に接続されている。光ファイバ72の射出端から射出された光束は、隔壁1cに導かれる。
【0078】
図11に示すファイバ光源69及び図12に示すファイバ光源70においては、適切な開口数を有する光ファイバ72を用いることにより、通常楕円形である固体光源71のビームプロファイル75(図13(a)参照)を円形のビームプロファイル76(図13(b)及び図13(c)参照)に成形することができる。
【0079】
また、複数個の光ファイバの射出端部分を任意の形に束ね合わせることにより光源の射出端の形状(射出端の配置形状)を最適な形状に成形することが可能である。例えば、図14(a)に示すような矩形状に成形することもでき、図14(b)に示すような形状に成形することもできる。また、図15に示すように、ファイバ光源69、70の光ファイバの射出端を束ねた形状とフライアイ・インテグレータ80の1つのエレメント81の形状とが相似形になるように、複数個の光ファイバの射出端部分の形状を成形することも極めて容易となる。
【0080】
ここで、図16は、図12に示すファイバ光源70の1つの固体光源71、それに対応して設けられたレンズ(集光光学系)73及び光ファイバ72を示す図である。図12に示すファイバ光源70においては、固体光源71の発散光の内で最大の射出角度を持つ光の開口数(最大の射出角度(半角)の正弦(sin)、以下、最大開口数と呼ぶこととする)をNA1、固体光源71の発光部の大きさ(直径)の最大値をφ、光ファイバ72が光を取り込むことが可能な角度範囲(半角)の正弦(sin)、いわゆる光ファイバ72の開口数をNA2、光ファイバ72の入射端のコア直径をDとしたとき、NA2≧φ/D×NA1の条件を満足している。この条件を満足することにより、固体光源71から射出される光を無駄なく光ファイバ72に取り込むことができ、固体光源71から射出される光の光量を維持して、光ファイバ72の射出端から射出させることができる。
【0081】
また、光ファイバとして石英ファイバを用いる場合、固体光源71の最大開口数をNA1、固体光源71の発光部の大きさ(直径)の最大値をφ、石英ファイバの入射端のコア直径をDとしたとき、0.3≧φ/D×NA1の条件を満足している。この条件を満足することにより、固体光源から射出される光を無駄なく石英ファイバに取り込むことができ、固体光源から射出される光の光量を維持して、光ファイバ72の射出端から射出させることができる。
【0082】
また、図17はファイバ光源69、70の射出端からフライアイ・インテグレータ80までの構成を示す図、図18はフライアイ・インテグレータ80の1つのエレメント81における入射面の形状を示す図、図19はファイバ光源69、70の射出端83の形状を示す図である。ここで、フライアイ・インテグレータ80のエレメント81の入射面の一方の長さをa、他方の長さをb、複数個の光ファイバ72を束ね合わせた射出端83の形状において一方の長さをA、他方の長さをB、光ファイバ72とフライアイ・インテグレータ80との間に位置するコリメートレンズ82の焦点距離をf1、フライアイ・インテグレータ80の焦点距離をf2としたとき、A×f2/f1≦a及びB×f2/f1≦bの関係が成り立つ。
【0083】
また、ファイバ光源がm組の光ファイバ光源69,70で構成される場合(mは自然数)、m組の光ファイバ72から射出される光出力の総量をW、光ファイバ72の射出端のコア直径をdとしたとき [m×{d(f1/f2)}π/(4×a×b)]×W≧30(mW)の条件を満足することが望ましい。この条件を満足することにより、フライアイ・インテグレータ80の1つのエレメント81に対する光源像の充填率を最適な状態にすることができ、露光装置として実用的な照度を得ることができる。なお、この場合において、光ファイバ72の射出端を束ねた形状とフライアイ・インテグレータ80のエレメント81の形状とは相似形であることが望ましい。
【0084】
また、図11に示すファイバ光源69及び図12に示すファイバ光源70においては、光ファイバ72の射出端における時間的に変化する光量の最大値をPmax、最小値をPminとしたとき、その光ファイバ72の射出端における光量の平均リップル幅ΔPは、ΔP=(Pmax−Pmin)/(Pmax+Pmin)により算出される。ここで、フライアイ・インテグレータ80の入射端において要求される光量のリップル幅をΔWとしたとき、固体光源71の数nはn≧(ΔP/ΔW)の条件を満たすことが望ましい。
【0085】
この条件を満足することにより、ファイバ光源69、70の射出端から射出される光出力のばらつきは、固体光源71の数nを(ΔP/ΔW)より多くすることにより平均化され、その平均化効果により安定した光出力を有するファイバ光源69、70を提供することができる。
【0086】
また、図11に示すファイバ光源69及び図12に示すファイバ光源70においては、それぞれの固体光源71の波長、光量等の出力特性にばらつきがある場合、それら出力特性の異なる複数個の固体光源71をファイバ光源の光源として用いることによりファイバ光源69,70の射出端において出力特性のばらつきが平均化される。ファイバ光源69,70の射出端において平均化された光は、さらにフライアイ・インテグレータ80により平均化される。図20は、各固体光源71の出力特性のばらつきを平均化した状態をグラフ化した図である。それぞれ異なった出力特性を持つ固体光源71を平均化して、グラフ化したものがAVEである。このように、出力特性の異なる複数個の固体光源71を組み合わせたものをファイバ光源69、70に使用した場合において、平均化効果により安定した光出力を有する照明光を得ることができる。
【0087】
また、露光装置が走査型露光装置である場合に、同期ブラインドを備えても良い。図21は、走査型露光装置の構成図である。この露光装置は、投影光学系に対して、マスクステージ及び基板ステージが移動しつつ、マスクのパターンをプレート上に転写する走査型露光装置であり、同期ブラインド(可動ブラインド機構)90を有する。その他の点においては、この実施の形態にかかる露光装置と同一の構成を有する。
【0088】
図22に示すように、マスクMの近傍には、固定ブラインドBL0と、可動ブラインド機構90とが配置されており、図23に示すように、この可動ブラインド機構は、4枚の可動ブレードBL1、BL2、BL3、BL4からなる。可動ブレードBL1、BL2のエッジによって走査露光方向の開口APの幅が決定され、可動ブレードBL3、BL4のエッジによって非走査方向の開口APの長さが決定される。また、4枚の可動ブレードBL1〜BL4の各エッジで規定された開口APの形状は、投影レンズPLの円形イメージフィールドIF内に包含されるように定められる。
【0089】
固定ブラインドBL0の開口と可動ブランド機構90の開口APとを通過した照明光はマスクMを照射する。つまり、各可動ブレードBL1〜BL4によって形成される開口APと固定ブラインドの開口とが重なっている領域についてのみ、マスクMの照明が行われることになる。通常の露光状態においては、固定ブラインドBL0の開口の像がマスクMのパターン面に結像されるが、マスクM上の特定走査露光領域の周辺すなわち遮光部分の近傍領域の露光が行われる場合、4枚の可動ブレードBL1〜BL4によって遮光部分の外側に照明光が入射することが防止される。即ち、マスクステージの走査に際して、照明光学系から射出される光束とマスクMとの相対位置に関する情報が監視される。この監視情報に基づいて、マスクM上の特定走査露光領域の露光開始時や露光終了時において遮光部分の近傍領域について露光が始まると判断した場合、可動ブレードBL1、BL2のエッジ位置を移動させ、走査露光方向の開口APの幅を制御する。これにより、不要なパターン等がプレートに対して転写されるのを防止することができる。なお、この露光装置においては、マスクM近傍に可動ブラインド機構90を設けているが、マスクMと共役な位置又はその近傍の位置であれば、他の位置に可動ブラインド機構を設けても良い。
【0090】
また、露光装置に帯電防止手段を設けるようにしても良い。この場合には、光源を収容する筐体と、照明光学系及び投影光学系等の露光装置本体を収容する筐体とを別々に設け、光源を収容する筐体と照明光学系及び投影光学系等の露光装置本体を収容する筐体とを電気的に接続し、更にアースする。即ち、光源を収容する筐体と照明光学系及び投影光学系等の露光装置本体を収容する筐体とが同電位に保つ。また、光源に電力を供給する電源部と露光装置本体に電力を供給する電源部とを別々に設け、それぞれアースする。したがって、露光装置の光源及び露光装置本体に静電気が帯電するのを防止することができ、静電気による固体光源の破損を防止することができる。
【0091】
また、上述の各実施形態におけるマスクに替えて、投影すべきパターンを生成する可変パターン生成装置を用いても良い。このような可変パターン生成装置は、自発光型画像表示素子と、非発光型画像表示素子とに大別される。自発光型画像表示素子としては、CRT(cathode ray tube)、無機ELディスプレイ、有機ELディスプレイ(OLED:Organic Light Emitting diode)、LEDディスプレイ、LDディスプレイ、電界放出ディスプレイ(FED:field emission display)、プラズマディスプレイ(PDP:Plasma Display Panel)が例としてあげられる。また、非発光型画像表示素子は、空間光変調器 (Spatial Light Modulator:以下SLMと略記する)とも呼ばれ、光の振幅、位相あるいは偏光の状態を空間的に変調する素子であり、透過型空間光変調器と反射型空間光変調器とに分けられる。透過型空間光変調器としては、透過型液晶表示素子(LCD:Liquid Crystal Display)、エレクトロクロミックディスプレイ(ECD)などが例としてあげられ、反射型空間光変調器としては、DMD(Deformable Micro−mirror Device, またはDigital Micro−mirror Device)、反射ミラーアレイ、反射型液晶表示素子、電気泳動ディスプレイ(EPD:ElectroPhoretic Display)、電子ペーパー(または電子インク)、光回折型ライトバルブ(Grating Light Valve)などが例としてあげられる。
【0092】
次に、この発明の実施の形態にかかる露光装置をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法について説明する。図23は、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法のフローチャートである。まず、図23のステップS40において、1ロットのウェハ上に金属膜が蒸着される。次のステップS42において、その1ロットのウェハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップS44において、この発明の実施の形態にかかる露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその投影光学系(投影光学ユニット)を介して、その1ロットのウェハ上の各ショット領域に順次露光転写される。即ち、照明装置を用いてマスクが照明され、投影光学系を用いてマスク上のパターンの像が基板上に投影され露光転写される。
【0093】
その後、ステップS46において、その1ロットのウェハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップS48において、その1ロットのウェハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウェハ上の各ショット領域に形成される。その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。
【0094】
また、この発明の実施の形態にかかる露光装置では、プレート(ガラス基板)上に所定のパターン(回路パターン、電極パターン等)を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、図24のフローチャートを参照して、このときの手法の一例につき説明する。図24は、この実施の形態の露光装置を用いてプレート上に所定のパターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を製造する方法を説明するためのフローチャートである。
【0095】
図24のパターン形成工程S50では、この実施の形態の露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板(レジストが塗布されたガラス基板等)に転写露光する、所謂光リソグラフィ工程が実行される。この光リソグラフィ工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルタ形成工程S52へ移行する。
【0096】
次に、カラーフィルタ形成工程S52では、R(Red)、G(Green)、B(Blue)に対応した3つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、又はR、G、Bの3本のストライプのフィルタの組を複数水平走査線方向に配列したカラーフィルタを形成する。そして、カラーフィルタ形成工程S52の後に、セル組み立て工程S54が実行される。セル組み立て工程S54では、パターン形成工程S50にて得られた所定パターンを有する基板、及びカラーフィルタ形成工程S52にて得られたカラーフィルタ等を用いて液晶パネル(液晶セル)を組み立てる。
【0097】
セル組み立て工程S54では、例えば、パターン形成工程S50にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルタ形成工程S52にて得られたカラーフィルタとの間に液晶を注入して、液晶パネル(液晶セル)を製造する。その後、モジュール組立工程S56にて、組み立てられた液晶パネル(液晶セル)の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。
【0098】
【発明の効果】
この発明の照明光源ユニットによれば、固体光源アレイが収容される固体光源ハウジングに、冷却用媒質供給口、冷却用媒質排出口及び電力供給コネクタが設けられていることから、冷却用媒質により固体光源アレイのレンズ表面に曇り等が生じた場合に、新しい照明光源ユニットに容易に交換することができる。
【0099】
また、隔壁が着脱可能に構成されている場合には、冷却用媒質により固体光源アレイのレンズ表面に曇り等が生じた場合に、隔壁を取り外すことにより容易に固体光源アレイのみを交換することができる。更に、クリーンエアーを用いず空気を用いて固体光源アレイの冷却を行うため、低コストで固体光源アレイの冷却を行うことができる。
【0100】
また、この発明の露光装置によれば、低コストで照明光源ユニットの固体光源アレイの冷却を行うことができるため、低コストで安定した照明光を用いた露光処理を行うことができる。また、照明系ハウジングが照明光源ユニットから射出される光束を透過させる隔壁を有する場合には、照明系ハウジングが密閉空間となるため、照明光源ユニットの固体光源アレイを冷却するための冷却用媒質により照明系ハウジング内の気体の清浄度を低下させることがない。また、照明光源ユニットの姿勢又は、固体光源アレイの姿勢を調整することにより照明光の倍率テレセン、傾斜テレセン及び傾斜むらの補正を行うことができる。
【0101】
また、この発明の露光方法によれば、低コストで照明光源ユニットの固体光源アレイの冷却を行うことができる露光装置を用いることから、低コストで安定した照明光を用いた露光処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態にかかる露光装置の全体の概略構成を示す図である。
【図2】この発明の実施の形態にかかる照明光源ユニットの構成図である。
【図3】この発明の実施の形態にかかる照明光源ユニットの交換を説明するための図である。
【図4】この発明の実施の形態にかかる照明光源ユニットの固体光源アレイの交換を説明するための図である。
【図5】この発明の実施の形態にかかる照明光源ユニットによる倍率テレセンの補正を説明するための図である。
【図6】この発明の実施の形態にかかる照明光源ユニットによる傾斜テレセンの補正を説明するための図である。
【図7】この発明の実施の形態にかかる照明光源ユニットによる傾斜むらの補正を説明するための図である。
【図8】この発明の実施の形態にかかる照明光源ユニットの固体光源アレイによる倍率テレセンの補正を説明するための図である。
【図9】この発明の実施の形態にかかる照明光源ユニットの固体光源アレイによる傾斜テレセンの補正を説明するための図である。
【図10】この発明の実施の形態にかかる照明光源ユニットの固体光源アレイによる傾斜むらの補正を説明するための図である。
【図11】この発明の実施の形態にかかるファイバ光源の構成を示す図である。
【図12】この発明の実施の形態にかかる別のファイバ光源の構成を示す図である。
【図13】この発明の実施の形態にかかる光源から射出されるビームプロファイルの形状を説明するための図である。
【図14】この発明の実施の形態にかかるファイバ光源の射出端の形状を示す図である。
【図15】この発明の実施の形態にかかるファイバ光源の射出端の形状とフライアイ・インテグレータのエレメントの形状とが相似形であることを示す図である。
【図16】この発明の実施の形態にかかるファイバ光源において、固体光源から射出される光を無駄なく光ファイバに取り込むための条件を説明するための図である。
【図17】この発明の実施の形態にかかるファイバ光源の射出端からフライアイ・インテグレータまでの構成を示す図である。
【図18】この発明の実施の形態にかかるフライアイ・インテグレータの1つのエレメントの形状を示す図である。
【図19】この発明の実施の形態にかかるファイバ光源の射出端の形状を示す図である。
【図20】この発明の実施の形態にかかる固体光源の出力特性のばらつきを平均化した状態をグラフ化した図である。
【図21】この発明の実施の形態にかかる実施の形態にかかる走査型露光装置の構成を示す図である。
【図22】この発明の実施の形態にかかる走査型露光装置に設けられた4枚の可動ブレードを示す図である。
【図23】この発明の実施の形態にかかるマイクロデバイスとしての半導体デバイスを製造する方法のフローチャートである。
【図24】この発明の実施の形態にかかるマイクロデバイスとしての液晶表示素子を製造する方法のフローチャートである。
【符号の説明】
1…照明光源ユニット、1a…固体光源ハウジング、1b…固体光源アレイ、1c…隔壁、1d…冷却用媒質供給口、1e…冷却用媒質排出口、1f…電力供給コネクタ、1h…着脱機構、1i…基準軸、1j…基準面、2…冷却装置、3、照明系ハウジング、3a…隔壁、4…コリメートレンズ、5…フライアイレンズ、6…σ絞り、8…コンデンサ光学系、9…照度むらセンサ、11…インテグレータセンサ、12…制御部、15…照明系用冷却装置、M…マスク、P…プレート、PL…投影光学系。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an illumination light source unit provided in an exposure apparatus used in a manufacturing process of a semiconductor element, a liquid crystal display element, an imaging element, a thin film magnetic head, and other micro devices, an exposure apparatus including the illumination light source unit, and the exposure apparatus. It relates to the exposure method used.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art A liquid crystal display element, which is one of micro devices, is usually formed by patterning a transparent thin-film electrode on a glass substrate (plate) into a desired shape by a photolithography method, and switching elements such as a TFT (Thin Film Transistor) and an electrode. It is manufactured by forming wiring. In a manufacturing process using this photolithography method, a projection exposure apparatus that projects and exposes an original pattern formed on a mask onto a plate coated with a photosensitive agent such as a photoresist through a projection optical system is used. Used.
[0003]
Conventionally, after performing relative positioning between a mask and a plate, a pattern formed on the mask is collectively transferred to one shot area set on the plate, and the plate is step-moved after the transfer. A step-and-repeat type projection exposure apparatus (a so-called stepper) for performing exposure of another shot area by using the exposure apparatus is often used.
[0004]
In recent years, a liquid crystal display element has been required to have a large area, and accordingly, a projection exposure apparatus used in a photolithography process has been desired to have an enlarged exposure area. In order to enlarge the exposure area of the projection exposure apparatus, it is necessary to increase the size of the projection optical system. However, it becomes costly to design and manufacture a large projection optical system in which residual aberration is reduced as much as possible. Therefore, in order to minimize the size of the projection optical system, a slit-like illumination light whose length in the longitudinal direction is set to be substantially the same as the effective diameter of the projection optical system on the object plane side (mask side) of the projection optical system. Irradiates the mask, and while the slit-shaped light passing through the mask is irradiating the plate via the projection optical system, the mask and the plate are moved relative to the projection optical system and scanned, A so-called step-and-scan method in which a part of the pattern formed on the mask is sequentially transferred to one shot set on the plate, and after the transfer, the plate is step-moved and the other shot areas are similarly exposed. Projection exposure apparatus has been devised.
[0005]
In recent years, in order to further expand the exposure area, instead of using one large projection optical system, a small partial projection optical system is placed at a predetermined interval in a direction orthogonal to the scanning direction (non-scanning direction). A projection including a so-called multi-lens type projection optical system in which a plurality of first arrays and a second array in which a partial optical system is arranged between the partial projection optical systems are arranged in the scanning direction. An exposure apparatus has been devised.
[0006]
As a light source of the above-described projection exposure apparatus, a mercury lamp or the like is mainly used in an ultraviolet region having a wavelength of about 360 nm. Since the amount of heat generated by the mercury lamp is extremely large, it is essential to provide a cooling device, and a cooling device using air has conventionally been employed (for example, see Patent Document 1).
[0007]
[Patent Document 1]
JP 2001-250765 A
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In the cooling device as described above, so-called clean air in which the concentration of organic substances contained is reduced through a chemical filter or the like is used as air for cooling the mercury lamp. However, development and maintenance of an air purifying device for producing clean air requires a great deal of expense.
[0009]
By the way, the life of a mercury lamp used as a light source of a projection exposure apparatus is about 500 hours to 1000 hours. Therefore, the lamp needs to be periodically replaced, which has been a heavy burden on the exposure apparatus user. In addition, high power is required to ensure high illuminance, and accompanying heat generation measures are required.Therefore, there was a risk of high running costs and rupture due to factors such as deterioration over time. . On the other hand, light-emitting diodes have higher luminous efficiency than mercury lamps and the like, so they have the features of power saving and small heat generation, can realize a significant reduction in running costs, and have a life of about 3000 hours. The burden on replacement is small, and there is no danger of explosion due to factors such as aging. More recently, UV-LEDs and the like that have achieved a high light output of about 100 mw at a wavelength of 365 nm have been developed. Therefore, the possibility of using a solid-state light source as the light source of the projection exposure apparatus has been studied. However, even when a solid-state light source is used as the light source, cooling of the solid-state light source is indispensable.
[0010]
An object of the present invention is to provide an illumination light source unit capable of cooling a solid-state light source at low cost, an exposure apparatus having the illumination light source unit, and an exposure method using the exposure apparatus.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The solid-state light source unit according to claim 1, wherein the solid-state light source unit includes a solid-state light source array having a plurality of solid-state light sources arranged in an array, and a solid-state light source housing that accommodates the solid-state light source array. A cooling medium supply port for supplying a cooling medium for cooling the solid state light source array into the solid state light source housing, a cooling medium discharge port for discharging the cooling medium from inside the solid state light source housing, A power supply connector for supplying power to the solid state light source array.
[0012]
Further, the illumination light source unit according to claim 2 is characterized in that the solid-state light source housing further includes a light transmissive member disposed on an emission side of a light beam emitted from the solid-state light source array.
[0013]
According to a third aspect of the present invention, in the illumination light source unit, the light transmitting member includes a light transmitting partition.
[0014]
According to the illumination light source unit according to any one of the first to third aspects, the solid-state light source housing in which the solid-state light source array is housed is provided with the cooling medium supply port, the cooling medium discharge port, and the power supply connector. Thus, when the cooling medium causes fogging or the like on the lens surface of the solid-state light source array, it can be easily replaced with a new illumination light source unit, and supply of the cooling medium and power to the replaced illumination light source unit. It can be performed.
[0015]
The illumination light source unit according to claim 4 is characterized in that the light transmitting member is configured to be detachable. According to the illumination light source unit of the fourth aspect, when fogging or the like occurs on the lens surface of the solid light source array due to the cooling medium, only the solid light source array can be easily replaced by removing the partition. .
[0016]
The illumination light source unit according to claim 5 further includes a relay optical member disposed on a light emission side of the solid-state light source array. According to the illumination light source unit of the fifth aspect, it is possible to increase the degree of freedom in the arrangement of the plurality of solid state light sources constituting the solid state light source array.
[0017]
In the illumination light source unit according to a sixth aspect, the illumination light source unit is attached to and detached from an illumination system housing that houses an illumination optical system in which the solid light source housing guides a light beam emitted from the solid light source array to a mask. And a detachment mechanism for the same.
[0018]
The illumination light source unit according to claim 7 is characterized in that the solid-state light source housing further includes a reference surface having a predetermined relationship with a reference axis of the solid-state light source array.
[0019]
According to the illumination light source unit according to the sixth and seventh aspects, the illumination light source unit can be accurately attached to the illumination system housing.
[0020]
The illumination light source unit according to claim 8 further includes a driver for driving the solid-state light source array.
[0021]
Further, in the illumination light source unit according to claim 9, the cooling medium has a gas, and the cooling medium supply port and the cooling medium discharge port have a cooling gas path through which the cooling gas passes. , Formed around the solid-state light source array.
[0022]
According to the illuminating light source unit of the ninth aspect, since the cooling gas path through which the cooling gas passes is formed around the solid light source array, the solid light source array can be efficiently cooled. .
[0023]
An illumination light source unit according to a tenth aspect is characterized in that the gas includes air. According to the illumination light source unit of the tenth aspect, since the solid-state light source array is cooled using air instead of using clean air, the solid-state light source array can be cooled at low cost.
[0024]
According to an eleventh aspect of the present invention, in an exposure apparatus, a light beam emitted from the illumination light source unit according to any one of the first to tenth aspects is applied to a mask by an illumination optical system housed in an illumination system housing. Guiding and transferring the pattern of the mask onto a photosensitive substrate.
[0025]
According to the exposure apparatus of the eleventh aspect, since the solid-state light source array of the illumination light source unit can be cooled at low cost, it is possible to perform low-cost and stable exposure processing using illumination light.
[0026]
An exposure apparatus according to a twelfth aspect is characterized in that the illumination system housing has a partition for transmitting a light beam emitted from the illumination light source unit.
[0027]
According to the exposure apparatus of the twelfth aspect, the illumination optical system is housed in the illumination system housing and guides the light emitted from the illumination light source array to the illumination optical system via the partition provided in the illumination system housing. The cooling medium for cooling the solid-state light source array of the light source unit does not lower the cleanliness of the gas in the illumination system housing.
[0028]
The exposure apparatus according to claim 13 further includes a cooling device that supplies a cooling medium for cooling the solid-state light source array to the illumination light source unit.
[0029]
The exposure apparatus according to claim 14, wherein the light beam emitted from the illumination light source unit is guided to a mask by an illumination optical system, and the pattern of the mask is transferred onto a photosensitive substrate. The unit includes a solid-state light source array having a plurality of solid-state light sources arranged in an array, and a solid-state light source housing that houses the solid-state light source array, and includes a position of the solid-state light source array and a position of the illumination light source unit. At least one of the illumination optical systems is provided so as to be adjustable, and the illumination optical system includes an optical element provided so as to be adjustable so as to change illumination characteristics of the mask.
[0030]
According to the exposure apparatus of the fourteenth aspect, the adjustment stroke is adjusted by using the adjustment of the attitude of the solid-state light source array or the attitude of the illumination light source unit and the adjustment by an optical element provided so as to be adjustable in the illumination optical system. And high-precision adjustment can be achieved at the same time.
[0031]
The exposure apparatus according to claim 15 further includes a relay optical member disposed on a light emission side of the solid-state light source array. According to the exposure apparatus of the fifteenth aspect, it is possible to increase the degree of freedom in the arrangement of the plurality of solid-state light sources constituting the solid-state light source array.
[0032]
The exposure apparatus according to claim 16 further includes an illumination system housing that houses the illumination optical system, and the solid-state light source housing includes an attachment / detachment mechanism for attaching / detaching the illumination light source unit to / from the illumination system housing. It is characterized by having.
[0033]
Further, the exposure apparatus according to claim 17 is characterized in that, when the solid-state light source housing is mounted, the illumination characteristics are adjusted using the adjustable optical element in the illumination optical system. .
[0034]
The exposure apparatus according to claim 18, wherein the coarse adjustment of the illumination characteristics is performed using at least one of the attitude of the solid-state light source array and the attitude of the illumination light source unit, and the fine adjustment of the illumination characteristics is performed. The adjustment is performed by the optical element provided in the illumination optical system so as to be adjustable.
[0035]
20. The exposure apparatus according to claim 19, wherein the light beam emitted from the illumination light source unit is guided to a mask by an illumination optical system, and the pattern of the mask is transferred onto a photosensitive substrate. An illumination system housing for housing the system, wherein the illumination light source unit comprises a solid state light source array having a plurality of solid state light sources arranged in an array, and a solid state light source housing for housing the solid state light source array; The housing includes an attachment / detachment mechanism for attaching / detaching the illumination light source unit to / from the illumination system housing, and the illumination optical system includes an optical element provided so as to be adjustable to change illumination characteristics of the mask. When the solid-state light source housing is mounted, the illumination characteristic is adjusted using the adjustable optical element in the illumination optical system. And wherein the Ukoto. According to this exposure apparatus, the mechanism of the illumination light source unit can be simplified.
[0036]
The exposure apparatus according to claim 20 further includes a relay optical member disposed on the light emission side of the solid-state light source array. According to the exposure apparatus of the twentieth aspect, it is possible to increase the degree of freedom in the arrangement of the plurality of solid-state light sources constituting the solid-state light source array.
[0037]
Further, the exposure apparatus according to claim 21 further includes a first adjustment mechanism for adjusting the attitude of the illumination light source unit. According to the exposure apparatus of the twenty-first aspect, the posture of the illumination light source unit, for example, the optical axis direction with respect to the optical axis of the illumination optical system, the position in the direction orthogonal to the optical axis of the illumination optical system, the light of the illumination optical system, By adjusting the inclination with respect to the axis, it is possible to correct magnification telecentricity, inclined telecentricity, and unevenness of illumination light.
[0038]
An exposure apparatus according to a twenty-second aspect is provided with a second adjustment mechanism for adjusting the attitude of the solid-state light source array. According to the exposure apparatus of the present invention, the attitude of the solid-state light source array of the illumination light source unit, for example, the optical axis direction with respect to the optical axis of the illumination optical system, the position in the direction orthogonal to the optical axis of the illumination optical system, the illumination optical system By adjusting the inclination of the system with respect to the optical axis, it is possible to correct magnification telecentricity, inclined telecentricity, and unevenness of illumination light.
[0039]
The exposure apparatus according to claim 23 further includes a projection optical system for forming a pattern image of the mask on the photosensitive substrate.
[0040]
In an exposure method according to a twenty-fourth aspect, in the exposure method using the exposure apparatus according to any one of the eleventh to twenty-third aspects, a mask is formed using a light beam emitted from the illumination light source unit. An illumination step of illuminating and a transfer step of transferring the pattern of the mask onto a photosensitive substrate are provided.
[0041]
According to the exposure method of the twenty-fourth aspect, since the exposure apparatus that can cool the solid-state light source array of the illumination light source unit at a low cost is used, the exposure processing using the illumination light that is stable at a low cost can be performed. It can be carried out.
[0042]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a projection exposure apparatus according to an embodiment.
The projection exposure apparatus shown in FIG. 1 includes an illumination light source unit 1. As shown in FIG. 2, the illumination light source unit 1 has a solid light source housing 1a, and a solid light source array 1b in which light-emitting diodes (solid light sources) are arranged in an array is arranged in the solid light source housing 1a. .
[0043]
The solid-state light source housing 1a has a partition wall 1c formed of a light transmitting member for emitting a light beam emitted from the solid-state light source array 1b to the outside of the solid-state light source housing 1a on a wall surface facing the light emission side of the solid-state light source array 1b. Have. Further, a cooling medium supply port 1d for supplying a cooling medium having air as a gas for cooling the solid light source array 1b by a cooling device to be described later into the solid light source housing 1a, and a cooling medium supply port from inside the solid light source housing 1a. And a cooling medium discharge port 1e for discharging the medium. Further, the solid-state light source housing 1a includes a power supply connector 1f for supplying electric power to the solid-state light source array 1b, and a driver 1g for driving the solid-state light source array 1b.
[0044]
The solid-state light source housing 1a includes an attachment / detachment mechanism 1h for attaching and detaching the illumination light source unit 1 to / from an illumination system housing 3 that houses an illumination optical system that guides a light beam emitted from the solid-state light source array 1b to the mask M. I have. Further, the solid-state light source housing 1a includes a reference surface 1j having a predetermined relationship with the reference axis 1i of the solid-state light source array 1b.
[0045]
A cooling device 2 is connected to the illumination light source unit 1. That is, the cooling medium supply pipe 2a of the cooling device 2 is connected to the cooling medium supply port 1d of the illumination light source unit 1, and the cooling medium discharge pipe 2b is connected to the cooling medium discharge port 1e of the illumination light source unit 1. Have been. The cooling device 2 supplies a cooling medium for cooling the solid light source array 1b to the illumination light source unit 1 and discharges the cooling medium in the solid light source housing 1a.
[0046]
The solid-state light source array 1b of the illumination light source unit 1 is positioned at a position optically conjugate with a front focal position (light source focal position) of a condenser optical system 8 described later. The position where the solid-state light source array 1b is arranged may be near a position optically conjugate with the front focal position (light source focal position) of the condenser optical system 8. The light emitting diodes constituting the solid-state light source array 1b each have an output of 10 mW or more, and preferably have an output wavelength of 450 nm or less.
[0047]
The light beam emitted from the solid-state light source array 1b is guided to the mask M by the illumination optical system housed in the illumination system housing 3, which is a closed space. That is, the light beam emitted from the solid-state light source array 1b passes through the partition wall 1c provided in the solid-state light source housing 1a and the partition wall 3a provided in the illumination system housing 3, and enters the collimating lens 4 in the illumination system housing 3. I do. The light incident on the collimating lens 4 is converted into a substantially parallel light beam by the collimating lens 4 and then incident on a fly-eye lens 5 as an optical integrator.
[0048]
The fly-eye lens 5 is configured by arranging a number of lens elements having a positive refractive power vertically and horizontally and densely so that their optical axes are parallel to the reference optical axis AX. Each lens element constituting the fly-eye lens 5 has a rectangular cross section similar to the shape of the illumination field to be formed on the mask M (and, consequently, the shape of the exposure area to be formed on the plate P). In addition, the surface on the incident side of each lens element constituting the fly-eye lens 5 is formed in a spherical shape with the convex surface facing the incident side, and the surface on the exit side is formed in a spherical shape with the convex surface facing the exit side. .
[0049]
Therefore, the light beam incident on the fly-eye lens 5 is split into wavefronts by a number of lens elements, and one light source image is formed on the rear focal plane of each lens element. That is, on the rear focal plane of the fly's eye lens 5, a substantial surface light source, that is, a secondary light source composed of a large number of light source images is formed. The luminous flux from the secondary light source formed on the rear focal plane of the fly-eye lens 5 enters the σ stop 6 disposed in the vicinity thereof. The σ stop 6 is arranged at a position optically substantially conjugate with an entrance pupil plane of the projection optical system PL, which will be described later, and has a variable aperture for defining a range contributing to illumination of the secondary light source. The σ stop 6 changes the aperture diameter of the variable aperture to determine the illumination condition (the ratio of the aperture of the secondary light source image on the pupil plane to the aperture diameter of the pupil plane of the projection optical system). Is set to the desired value.
[0050]
The light from the secondary light source via the σ stop 6 is condensed by the condenser optical system 8 via the mirror 7 and then uniformly illuminates the mask M on which a predetermined pattern is formed. The luminous flux transmitted through the pattern of the mask M passes through the projection optical system PL housed in the projection system housing 20 which is a closed space, and is projected onto the plate P, which is a photosensitive substrate, mounted on the substrate stage PS. Form an image of the pattern. Note that the substrate stage PS and the plate P are arranged in the substrate chamber 22 which is a closed space.
[0051]
The solid-state light source array 1b composed of the plurality of light-emitting diodes (solid-state light sources) allows the plate P (the surface to be irradiated) to have an intensity of 30 mW / cm. 2 The above illuminance can be obtained. In addition, illuminance unevenness on the plate P (surface to be irradiated) can be suppressed to within ± 10%. Here, the illuminance non-uniformity I (%) of the illuminance on the plate P with respect to the reference value is represented by Imax (W / cm) of the average value of the illuminance on the plate P in the scanning direction (X-axis direction). 2 ), The minimum value of the average value of the illuminance on the plate P in the scanning direction (X-axis direction) is defined as Imin (W / cm 2 ) Is defined by Equation 1.
(Equation 1)
I = {(Imax−Imin) / (Imax + Imin)} × 100 (%)
Then, by performing collective exposure or scan exposure while driving and controlling the plate P two-dimensionally in a plane orthogonal to the optical axis of the projection optical system PL, the pattern of the mask M is sequentially exposed in each exposure region of the plate P. Exposed.
[0052]
Further, an uneven illuminance sensor 9 is arranged on the plate stage PS. Further, a beam splitter 10 is disposed in an optical path between the fly-eye lens 5 and the mirror 7, and light reflected by the beam splitter 10 enters the integrator sensor 11. The detection signal from the integrator sensor 11 is output to the control unit 12. Further, a detection signal from the uneven illuminance sensor 9 is also output to the control unit 12.
[0053]
Here, the relationship between the detection signal of the integrator sensor 11 and the illuminance of the exposure light on the plate P is measured with high precision in advance and stored in a memory in the control unit 12. The control unit 12 is configured to monitor indirectly the illuminance (average value) of the exposure light to the plate P and its integral value (average value of the integrated exposure amount) from the detection signal of the integrator sensor 11. Then, during the exposure, the control unit 12 detects the light from the illumination light source unit 1 by the integrator sensor 11 and calculates the integrated value of the illuminance of the exposure light on the plate P. The control unit 12 sequentially calculates the integrated value of the illuminance, controls the power supply device 13 so that an appropriate exposure amount is obtained on the plate P according to the result, and controls the power supply connector 1 f of the illumination light source unit 1. And supplies the controlled power to the solid-state light source array 1b to control the output of the illumination light source unit 1.
[0054]
In this exposure apparatus, the solid-state light source housing 1a, the illumination system housing 3, the projection system housing 20, and the substrate chamber 22 are joined to each other without any gap. Each of these chambers is connected to the gas replacement device 14 via a supply tube and an exhaust tube (not shown). The gas replacement device 14 includes a gas supply pump and a gas exhaust fan (not shown), and replaces air in each room with a clean inert gas through each pipe under the control of the control unit 12. An illumination system cooling device 15 is connected to the illumination system housing 3, and the illumination optical system is cooled independently of the cooling device 2 under the control of the control unit 12.
[0055]
In this exposure apparatus, the solid-state light source array 1b of the illumination light source unit 1 is cooled by the cooling device 2 connected to the illumination light source unit 1. That is, the cooling medium is supplied into the solid-state light source housing 1a from the cooling medium supply pipe 2a of the cooling device 2 through the cooling medium supply port 1d of the illumination light source unit 1, while the cooling medium of the illumination light source unit 1 is cooled. The solid-state light source array 1b is cooled by discharging the cooling medium in the solid-state light source housing 1a from the medium discharge port 1e through the cooling medium discharge pipe 2b.
[0056]
In this case, the cooling medium supply port 1d and the cooling medium discharge port 1e provided in the solid light source housing 1a form a cooling gas path through which a gas as a cooling medium passes, around the solid light source array 1b. , The solid-state light source array 1b can be efficiently cooled. Further, since the solid-state light source array 1b is cooled using air instead of clean air, the solid-state light source array 1b can be cooled at low cost.
[0057]
In this exposure apparatus, since the cooling medium having air is used for cooling the solid light source array 1b of the illumination light source unit 1, the exposure apparatus is operated for a long time, so that the solid surface of the lens of the solid light source array 1b is operated. If the lens surface of the solid-state light source array 1b becomes fogged due to attachment of an organic substance or the like, the illumination light source unit 1 is replaced.
[0058]
FIG. 3 is a diagram for explaining replacement of the illumination light source unit 1. When replacing the illumination light source unit 1, first, the illumination light source unit 1 is removed from the illumination system housing 3 and the cooling device 2. That is, the illumination light source unit 1 is detached from the illumination system housing 3 by the attachment / detachment mechanism 1h provided in the illumination light source unit 1. Further, the cooling medium supply pipe 2a and the cooling medium discharge pipe 2b of the cooling device 2 are removed from the cooling medium supply port 1d and the cooling medium discharge port 1e provided in the solid light source housing 1a. Further, the power supply line is detached from the power supply connector 1f.
[0059]
Next, a new illumination light source unit 1 ′ is attached to the illumination system housing 3 and the cooling device 2. That is, the illumination light source unit 1 is attached to the illumination system housing 3 by the attachment / detachment mechanism 1h provided in the illumination light source unit 1 '. Further, a cooling medium supply pipe 2a and a cooling medium discharge pipe 2b of the cooling device 2 are attached to a cooling medium supply port 1d and a cooling medium discharge port 1e provided in the solid light source housing 1a. Further, a power supply line is attached to the power supply connector 1f. In this case, since the solid light source housing 1a is provided with the reference surface 1j having a predetermined relationship with the reference axis 1i of the solid light source array 1b, the illumination light source unit 1 can be attached to the illumination system housing 3 with high accuracy. it can.
[0060]
Further, since the solid light source housing 1a of the illumination light source unit 1 and the illumination system housing 3 are spatially separated by the partition wall 1c and the partition wall 3a, a cooling medium for cooling the solid light source array 1b of the illumination light source unit 1 is provided. Accordingly, the cleanliness of the gas in the illumination system housing 3 is not reduced. Further, the illumination system housing 3 is provided with a partition wall 3a for transmitting the light flux emitted from the illumination light source unit 1, and the interior of the illumination system housing 3 is a closed space. The cleanliness of the gas in the lighting system housing is not reduced.
[0061]
FIG. 4 is a diagram for explaining replacement of the solid-state light source array 1b of the illumination light source unit 1. When replacing the solid light source array 1b of the illumination light source unit 1, first, the illumination light source unit 1 is removed from the illumination system housing 3. That is, the illumination light source unit 1 is detached from the illumination system housing 3 by the attachment / detachment mechanism 1h provided in the illumination light source unit 1.
[0062]
Next, the partition 1c provided in the solid-state light source housing 1a is removed, a new solid-state light source array 1b 'is arranged at a predetermined position in the solid-state light source housing 1a, and the partition 1c is attached to the solid-state light source housing 1a. Next, the illumination light source unit 1 is attached to the illumination system housing 3 by the attachment / detachment mechanism 1h provided in the illumination light source unit 1. In this case, since the solid light source housing 1a is provided with the reference surface 1j having a predetermined relationship with the reference axis 1i of the solid light source array 1b, the illumination light source unit 1 can be attached to the illumination system housing 3 with high accuracy. it can.
[0063]
Further, the illumination system housing 3 is provided with a partition wall 3a for transmitting the light flux emitted from the illumination light source unit 1, and the interior of the illumination system housing 3 is a closed space. The cleanliness of the gas in the lighting system housing is not reduced.
[0064]
When only the solid light source array 1b is replaced, the solid light source array 1b can be reused by washing. Further, since the partition 1c can be removed, the partition 1c can be cleaned.
[0065]
In the exposure apparatus according to this embodiment, the partition wall 3a is provided in the illumination system housing 3. However, when the replacement of the illumination light source unit 1 is completed in a short time, the gas in the illumination system housing 3 is removed. Since the decrease in cleanliness is small, it is not necessary to provide the partition wall 3a in the illumination system housing 3.
[0066]
In the exposure apparatus according to this embodiment, a driver 1g for driving the solid-state light source array 1b is provided in the solid-state light source housing 1a. 1g, the solid-state light source array 1b and the driver 1g are mounted when the solid-state light source array 1b is mounted on the illumination system housing 3 so that the light beam emitted from the solid-state light source array 1b is incident on the partition wall 3a of the illumination system housing 3. You may make it connected.
[0067]
In this exposure device, the illumination light source unit 1 can be used to correct magnification telecentricity, inclined telecentricity, and unevenness of illumination light. In this case, a mechanism for adjusting the posture of the illumination light source unit 1, for example, the optical axis direction with respect to the optical axis of the illumination optical system, the position in the direction orthogonal to the optical axis of the illumination optical system, and the inclination of the illumination optical system with respect to the optical axis. Having.
[0068]
The correction of the telecentricity on the mask M or the plate P is performed by detecting an image forming position while moving a positioning sensor (not shown) provided below the plate P in the direction of the optical axis of the projection optical system PL. Perform based on. Here, the correction of the telecentricity on the mask M or the plate P includes the correction of the tilt telecentricity and the correction of the magnification telecentricity.
[0069]
As shown in FIG. 5, the correction of the magnification telecentricity is performed by integrally moving the illumination light source unit having the solid light source array 1b in the direction of the reference axis 1i of the solid light source array 1b (the direction of the optical axis of the illumination optical system). Can be performed. As shown in FIG. 6, the correction of the tilt telecentricity is performed by shifting the reference axis 1i of the solid-state light source array 1b with respect to the optical axis of the illumination optical system by integrating the illumination light source unit having the solid-state light source array 1b. It can be done by doing.
[0070]
As shown in FIG. 7, the inclination unevenness of the illumination light is corrected by integrating the illumination light source unit having the solid light source array 1b and inclining the reference axis 1i of the solid light source array 1b with respect to the optical axis of the illumination optical system. It can be carried out.
[0071]
Further, using the solid-state light source array 1b, it is possible to correct magnification telecentricity, inclined telecentricity, and unevenness of illumination light. In this case, a mechanism for adjusting the attitude of the solid-state light source array 1b, for example, the optical axis direction with respect to the optical axis of the illumination optical system, the position in the direction orthogonal to the optical axis of the illumination optical system, and the inclination of the illumination optical system with respect to the optical axis. Is provided.
[0072]
The correction of the magnification telecentricity can be performed by moving the solid-state light source array 1b in the direction of the reference axis 1i of the solid-state light source array 1b (the direction of the optical axis of the illumination optical system), as shown in FIG. it can. Further, the correction of the tilt telecentricity can be performed by shifting the solid-state light source array 1b with respect to the optical axis of the illumination optical system as shown in FIG.
[0073]
Further, the correction of the inclination unevenness of the illumination light can be performed by inclining the reference axis 1i of the solid-state light source array 1b with respect to the optical axis of the illumination optical system, as shown in FIG.
[0074]
Note that, in this embodiment, the magnification telecentricity, tilt telecentricity, and tilt unevenness of the illumination light are corrected by adjusting the attitude of the illumination light source unit 1 or the solid-state light source array 1b. By adjusting the attitude of the solid-state light source array 1b, coarse adjustment of magnification telecentricity, tilt telecentricity, and unevenness of illumination light is performed, and fine adjustment is performed on the illumination optical system side (for example, the attitude of the fly-eye lens 5 or the condenser optical system). 8 is adjusted). Further, the adjustment of the magnification telecentricity, the inclined telecentricity, and the unevenness of the illumination light when the illumination light source unit 1 is replaced or the like is performed only by the illumination optical system (for example, the attitude of the fly-eye lens 5 and the condenser optical system 8). The posture may be adjusted.) In the above embodiment, a light emitting diode, a laser diode, or the like can be used as the solid-state light source.
[0075]
Further, in this embodiment, as a plurality of solid light sources, a solid light source chip having a plurality of light emitting points, a solid light source chip array in which a plurality of chips are arranged in an array, and a plurality of light emitting points are formed on one substrate. An embedded type may be used. The solid-state light source element may be inorganic or organic.
[0076]
Further, in this embodiment, as the light source, a fiber light source combining a plurality of solid light sources and a plurality of light guides such as optical fibers provided corresponding to the respective solid light sources may be used. In this case, the solid-state light source array 1b is changed to a fiber light source. FIG. 11 is a diagram showing a fiber light source 69 in which a plurality of solid light sources 71 and a plurality of optical fibers 72 provided corresponding to each solid light source 71 are bundled. In the fiber light source 69 shown in FIG. 11, light emitted from the solid-state light source 71 enters the incident end of the optical fiber 72 and exits from the exit end of the optical fiber 72. That is, each incident end of the optical fiber 72 is optically connected to the solid-state light source 71. The light beam emitted from the emission end of the optical fiber 72 is guided to the partition 1c.
[0077]
FIG. 12 is a diagram showing a solid state light source 71 and a fiber light source 70 in which a plurality of lenses 73 and optical fibers 72 provided corresponding to each solid state light source 71 are bundled. In the fiber light source 70 shown in FIG. 12, light emitted from the solid-state light source 71 enters the lens 73, is condensed by the lens 73, enters the incidence end of the optical fiber 72, and exits the optical fiber 72. Inject from That is, each incident end of the optical fiber 72 is optically connected to the solid-state light source 71. The light beam emitted from the emission end of the optical fiber 72 is guided to the partition 1c.
[0078]
In the fiber light source 69 shown in FIG. 11 and the fiber light source 70 shown in FIG. 12, by using the optical fiber 72 having an appropriate numerical aperture, the beam profile 75 of the solid light source 71 which is usually elliptical (FIG. 13A) 13) can be shaped into a circular beam profile 76 (see FIGS. 13 (b) and 13 (c)).
[0079]
Also, by bundling the emission end portions of the plurality of optical fibers into an arbitrary shape, it is possible to shape the shape of the emission end of the light source (arrangement shape of the emission end) into an optimal shape. For example, it can be formed into a rectangular shape as shown in FIG. 14A, or into a shape as shown in FIG. 14B. Further, as shown in FIG. 15, a plurality of light sources are arranged such that the shape of the bundle of the optical fiber emission ends of the fiber light sources 69 and 70 and the shape of one element 81 of the fly-eye integrator 80 are similar. It is also very easy to shape the shape of the fiber exit end.
[0080]
Here, FIG. 16 is a diagram showing one solid-state light source 71 of the fiber light source 70 shown in FIG. 12, a lens (condensing optical system) 73 and an optical fiber 72 provided corresponding thereto. In the fiber light source 70 shown in FIG. 12, the numerical aperture of the light having the maximum emission angle (sine (sin) of the maximum emission angle (half angle) of the divergent light of the solid-state light source 71, hereinafter referred to as the maximum numerical aperture). NA), the maximum value of the size (diameter) of the light-emitting portion of the solid-state light source 71 is φ, and the sine of the angle range (half angle) within which the optical fiber 72 can take in light, a so-called optical fiber When the numerical aperture of the optical fiber 72 is NA2 and the core diameter of the incident end of the optical fiber 72 is D, the condition NA2 ≧ φ / D × NA1 is satisfied. By satisfying this condition, light emitted from the solid-state light source 71 can be taken into the optical fiber 72 without waste, and the amount of light emitted from the solid-state light source 71 is maintained, and Can be injected.
[0081]
When a quartz fiber is used as the optical fiber, the maximum numerical aperture of the solid-state light source 71 is NA1, the maximum value of the size (diameter) of the light emitting portion of the solid-state light source 71 is φ, and the core diameter of the incident end of the quartz fiber is D. Then, the condition of 0.3 ≧ φ / D × NA1 is satisfied. By satisfying this condition, light emitted from the solid-state light source can be taken into the quartz fiber without waste, and the amount of light emitted from the solid-state light source can be maintained and emitted from the emission end of the optical fiber 72. Can be.
[0082]
FIG. 17 is a diagram showing the configuration from the emission ends of the fiber light sources 69 and 70 to the fly-eye integrator 80, FIG. 18 is a diagram showing the shape of the incident surface of one element 81 of the fly-eye integrator 80, and FIG. FIG. 7 is a view showing the shape of the emission end 83 of the fiber light sources 69 and 70. Here, one length of the incident surface of the element 81 of the fly-eye integrator 80 is a, the other length is b, and one of the lengths in the shape of the exit end 83 in which the plurality of optical fibers 72 are bundled. A, B is the other length, f1 is the focal length of the collimating lens 82 located between the optical fiber 72 and the fly-eye integrator 80, and f2 is the focal length of the fly-eye integrator 80. / F1 ≦ a and B × f2 / f1 ≦ b hold.
[0083]
When the fiber light source is composed of m sets of optical fiber light sources 69 and 70 (m is a natural number), the total amount of light output from the m sets of optical fibers 72 is W, and the core at the exit end of the optical fiber 72 is W. When the diameter is d [m × {d (f1 / f2)} 2 It is preferable to satisfy the condition of π / (4 × a × b)] × W ≧ 30 (mW). By satisfying this condition, the filling rate of the light source image with respect to one element 81 of the fly-eye integrator 80 can be made optimal, and practical illuminance as an exposure apparatus can be obtained. In this case, it is desirable that the shape of the bundle of the emitting ends of the optical fibers 72 and the shape of the element 81 of the fly-eye integrator 80 be similar.
[0084]
In the fiber light source 69 shown in FIG. 11 and the fiber light source 70 shown in FIG. 12, when the maximum value of the time-varying light amount at the exit end of the optical fiber 72 is Pmax and the minimum value is Pmin, the optical fiber The average ripple width ΔP of the light amount at the 72 emission ends is calculated by ΔP = (Pmax−Pmin) / (Pmax + Pmin). Here, assuming that the ripple width of the amount of light required at the incident end of the fly-eye integrator 80 is ΔW, the number n of the solid-state light sources 71 is n ≧ (ΔP / ΔW) 2 It is desirable to satisfy the following conditions.
[0085]
By satisfying this condition, the dispersion of the light output emitted from the emission ends of the fiber light sources 69 and 70 can be reduced by the number n of the solid-state light sources 71 (ΔP / ΔW). 2 By increasing the number, the fiber light sources 69 and 70 can be provided which are averaged and have a stable optical output due to the averaging effect.
[0086]
In the fiber light source 69 shown in FIG. 11 and the fiber light source 70 shown in FIG. 12, when the output characteristics such as the wavelength and light amount of each solid light source 71 vary, a plurality of solid light sources 71 having different output characteristics are used. Is used as the light source of the fiber light source, the dispersion of the output characteristics at the emission ends of the fiber light sources 69 and 70 is averaged. The light averaged at the emission ends of the fiber light sources 69 and 70 is further averaged by the fly-eye integrator 80. FIG. 20 is a graph showing a state in which variations in output characteristics of each solid-state light source 71 are averaged. AVE is a graph obtained by averaging the solid light sources 71 having different output characteristics. As described above, when a combination of a plurality of solid-state light sources 71 having different output characteristics is used for the fiber light sources 69 and 70, illumination light having a stable light output can be obtained by the averaging effect.
[0087]
When the exposure apparatus is a scanning exposure apparatus, a synchronization blind may be provided. FIG. 21 is a configuration diagram of a scanning exposure apparatus. This exposure apparatus is a scanning exposure apparatus that transfers a mask pattern onto a plate while moving a mask stage and a substrate stage with respect to a projection optical system, and has a synchronous blind (movable blind mechanism) 90. In other respects, it has the same configuration as the exposure apparatus according to this embodiment.
[0088]
As shown in FIG. 22, near the mask M, a fixed blind BL0 and a movable blind mechanism 90 are arranged. As shown in FIG. 23, the movable blind mechanism includes four movable blades BL1, It consists of BL2, BL3 and BL4. The width of the opening AP in the scanning exposure direction is determined by the edges of the movable blades BL1 and BL2, and the length of the opening AP in the non-scanning direction is determined by the edges of the movable blades BL3 and BL4. The shape of the opening AP defined by each edge of the four movable blades BL1 to BL4 is determined so as to be included in the circular image field IF of the projection lens PL.
[0089]
The illumination light passing through the opening of the fixed blind BL0 and the opening AP of the movable brand mechanism 90 irradiates the mask M. That is, illumination of the mask M is performed only in a region where the opening AP formed by the movable blades BL1 to BL4 and the opening of the fixed blind overlap each other. In the normal exposure state, an image of the opening of the fixed blind BL0 is formed on the pattern surface of the mask M. However, when exposure around the specific scanning exposure area on the mask M, that is, the area near the light-shielding portion is performed. The four movable blades BL1 to BL4 prevent illumination light from entering the outside of the light-shielding portion. That is, at the time of scanning of the mask stage, information on the relative position between the light beam emitted from the illumination optical system and the mask M is monitored. Based on this monitoring information, when it is determined that exposure starts in the vicinity of the light-shielding portion at the start of exposure or at the end of exposure of the specific scanning exposure area on the mask M, the edge positions of the movable blades BL1 and BL2 are moved. The width of the opening AP in the scanning exposure direction is controlled. This can prevent unnecessary patterns and the like from being transferred to the plate. In this exposure apparatus, the movable blind mechanism 90 is provided in the vicinity of the mask M. However, the movable blind mechanism may be provided in another position as long as the movable conjugate mechanism is located at a position conjugate with or near the mask M.
[0090]
Further, an antistatic means may be provided in the exposure apparatus. In this case, a housing accommodating the light source and a housing accommodating the exposure apparatus body such as the illumination optical system and the projection optical system are separately provided, and the housing accommodating the light source and the illumination optical system and the projection optical system are provided. Is electrically connected to a housing for accommodating the exposure apparatus main body, and is further grounded. That is, the housing for housing the light source and the housing for housing the exposure apparatus main body such as the illumination optical system and the projection optical system are kept at the same potential. Further, a power supply unit for supplying power to the light source and a power supply unit for supplying power to the exposure apparatus main body are separately provided, and grounded. Therefore, it is possible to prevent static electricity from being charged in the light source of the exposure apparatus and the exposure apparatus main body, and to prevent damage to the solid light source due to the static electricity.
[0091]
Further, instead of the mask in each of the above-described embodiments, a variable pattern generation device that generates a pattern to be projected may be used. Such a variable pattern generation device is roughly classified into a self-luminous image display device and a non-luminous image display device. Examples of the self-luminous image display device include a cathode ray tube (CRT), an inorganic EL display, an organic EL display (OLED: Organic Light Emitting diode), an LED display, an LD display, a field emission display (FED: field emission display), and a plasma. A display (PDP: Plasma Display Panel) is an example. The non-emission type image display element is also called a spatial light modulator (hereinafter, abbreviated as SLM), and is an element that spatially modulates the amplitude, phase or polarization state of light, and is a transmission type. It is divided into a spatial light modulator and a reflective spatial light modulator. Examples of the transmissive spatial light modulator include a transmissive liquid crystal display (LCD) and an electrochromic display (ECD). The reflective spatial light modulator includes a DMD (Deformable Micro-mirror). Device or Digital Micro-mirror Device), reflective mirror array, reflective liquid crystal display element, electrophoretic display (EPD: Electrophoretic Display), electronic paper (or electronic ink), optical diffraction light valve (Grating Light Valve), etc. An example is given.
[0092]
Next, a method for manufacturing a micro device using the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention in a lithography process will be described. FIG. 23 is a flowchart of a method for obtaining a semiconductor device as a micro device. First, in step S40 of FIG. 23, a metal film is deposited on one lot of wafers. In the next step S42, a photoresist is applied on the metal film on the wafer of the one lot. Then, in step S44, using the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention, the image of the pattern on the mask is transferred to each shot area on the wafer of the lot through the projection optical system (projection optical unit). Are sequentially exposed and transferred. That is, the mask is illuminated using the illuminating device, and the image of the pattern on the mask is projected onto the substrate using the projection optical system and is exposed and transferred.
[0093]
Thereafter, in step S46, the photoresist on the one lot of wafers is developed, and in step S48, etching is performed on the one lot of wafers using the resist pattern as a mask, thereby forming a pattern on the mask. A corresponding circuit pattern is formed in each shot area on each wafer. Thereafter, a device such as a semiconductor element is manufactured by forming a circuit pattern of an upper layer and the like. According to the above-described semiconductor device manufacturing method, a semiconductor device having an extremely fine circuit pattern can be obtained with high throughput.
[0094]
In the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention, a liquid crystal display element as a micro device can be obtained by forming a predetermined pattern (circuit pattern, electrode pattern, etc.) on a plate (glass substrate). . Hereinafter, an example of the technique at this time will be described with reference to the flowchart in FIG. FIG. 24 is a flowchart for explaining a method of manufacturing a liquid crystal display element as a micro device by forming a predetermined pattern on a plate using the exposure apparatus of this embodiment.
[0095]
In the pattern forming step S50 of FIG. 24, a so-called optical lithography step of transferring and exposing a mask pattern onto a photosensitive substrate (a glass substrate coated with a resist or the like) using the exposure apparatus of this embodiment is executed. By this photolithography step, a predetermined pattern including a large number of electrodes and the like is formed on the photosensitive substrate. Thereafter, the exposed substrate undergoes each of a developing process, an etching process, a resist stripping process, and the like, whereby a predetermined pattern is formed on the substrate, and the process proceeds to a next color filter forming process S52.
[0096]
Next, in a color filter forming step S52, a large number of sets of three dots corresponding to R (Red), G (Green), and B (Blue) are arranged in a matrix, or three R, G, B Are formed in a horizontal scanning line direction to form a color filter. Then, after the color filter forming step S52, a cell assembling step S54 is performed. In the cell assembling step S54, a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is assembled using the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern forming step S50, the color filters obtained in the color filter forming step S52, and the like.
[0097]
In the cell assembling step S54, for example, a liquid crystal is injected between the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern forming step S50 and the color filter obtained in the color filter forming step S52, and a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is formed. ) To manufacture. Thereafter, in a module assembling step S56, components such as an electric circuit and a backlight for performing a display operation of the assembled liquid crystal panel (liquid crystal cell) are attached to complete a liquid crystal display element. According to the above-described method for manufacturing a liquid crystal display device, a liquid crystal display device having an extremely fine circuit pattern can be obtained with high throughput.
[0098]
【The invention's effect】
According to the illumination light source unit of the present invention, the solid-state light source housing accommodating the solid-state light source array is provided with the cooling medium supply port, the cooling medium discharge port, and the power supply connector. When fogging or the like occurs on the lens surface of the light source array, it can be easily replaced with a new illumination light source unit.
[0099]
In addition, when the partition is configured to be detachable, when the cooling medium causes fogging or the like on the lens surface of the solid-state light source array, it is possible to easily replace only the solid-state light source array by removing the partition. it can. Further, since the solid-state light source array is cooled using air instead of clean air, the solid-state light source array can be cooled at low cost.
[0100]
Further, according to the exposure apparatus of the present invention, since the solid-state light source array of the illumination light source unit can be cooled at low cost, it is possible to perform low-cost and stable exposure processing using illumination light. Further, when the illumination system housing has a partition for transmitting the light flux emitted from the illumination light source unit, the illumination system housing becomes a closed space, and therefore, a cooling medium for cooling the solid light source array of the illumination light source unit is used. The cleanliness of the gas in the lighting system housing is not reduced. Further, by adjusting the attitude of the illumination light source unit or the attitude of the solid-state light source array, it is possible to correct magnification telecentricity, tilt telecentricity, and tilt unevenness of the illumination light.
[0101]
Further, according to the exposure method of the present invention, since the exposure apparatus that can cool the solid-state light source array of the illumination light source unit at low cost is used, it is possible to perform exposure processing using illumination light at low cost and stable. Can be.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing an overall schematic configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of an illumination light source unit according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram for explaining replacement of the illumination light source unit according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram for explaining replacement of the solid-state light source array of the illumination light source unit according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram for explaining magnification telecentricity correction by the illumination light source unit according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram for explaining correction of tilt telecentricity by the illumination light source unit according to the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram for explaining correction of tilt unevenness by the illumination light source unit according to the embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram for explaining correction of magnification telecentricity by the solid-state light source array of the illumination light source unit according to the embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram for explaining correction of tilt telecentricity by the solid-state light source array of the illumination light source unit according to the embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram for explaining correction of tilt unevenness by the solid-state light source array of the illumination light source unit according to the embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a fiber light source according to an embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a diagram showing a configuration of another fiber light source according to the embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a diagram for explaining a shape of a beam profile emitted from the light source according to the embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a diagram showing a shape of an emission end of the fiber light source according to the embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a diagram showing that the shape of the exit end of the fiber light source according to the embodiment of the present invention is similar to the shape of the element of the fly-eye integrator.
FIG. 16 is a diagram for explaining conditions for taking light emitted from a solid-state light source into an optical fiber without waste in the fiber light source according to the embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a diagram showing a configuration from the exit end of the fiber light source to the fly-eye integrator according to the embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a diagram showing a shape of one element of the fly-eye integrator according to the embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a diagram showing a shape of an emission end of the fiber light source according to the embodiment of the present invention.
FIG. 20 is a graph showing a state in which variations in output characteristics of the solid-state light source according to the embodiment of the present invention are averaged.
FIG. 21 is a diagram showing a configuration of a scanning exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 22 is a diagram showing four movable blades provided in the scanning exposure apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 23 is a flowchart of a method for manufacturing a semiconductor device as a micro device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 24 is a flowchart of a method for manufacturing a liquid crystal display element as a micro device according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Illumination light source unit, 1a ... Solid light source housing, 1b ... Solid light source array, 1c ... Partition wall, 1d ... Cooling medium supply port, 1e ... Cooling medium discharge port, 1f ... Power supply connector, 1h ... Detachment mechanism, 1i Reference axis, 1j Reference plane, 2 Cooling device, 3 Illumination system housing, 3a Partition wall, 4 Collimating lens, 5 Fly eye lens, 6 Sigma stop, 8 Condenser optical system, 9 Illuminance unevenness Sensor, 11: Integrator sensor, 12: Control unit, 15: Cooling device for illumination system, M: Mask, P: Plate, PL: Projection optical system.

Claims (24)

アレイ状に配列された複数の固体光源を有する固体光源アレイと、
前記固体光源アレイを収容する固体光源ハウジングと
を備える固体光源ユニットであって、
前記固体光源ハウジングは、
前記固体光源アレイを冷却するための冷却用媒質を該固体光源ハウジング内に供給する冷却用媒質供給口と、
該固体光源ハウジング内から冷却用媒質を排出する冷却用媒質排出口と、
前記固体光源アレイに対して電力を供給するための電力供給コネクタと
を備えることを特徴とする照明光源ユニット。
A solid-state light source array having a plurality of solid-state light sources arranged in an array,
A solid-state light source unit comprising a solid-state light source housing that houses the solid-state light source array,
The solid-state light source housing,
A cooling medium supply port for supplying a cooling medium for cooling the solid state light source array into the solid state light source housing,
A cooling medium outlet for discharging the cooling medium from inside the solid state light source housing;
A power supply connector for supplying power to the solid-state light source array.
前記固体光源ハウジングは、前記固体光源アレイから放射される光束の射出側に配置された光透過性部材を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の照明光源ユニット。The illumination light source unit according to claim 1, wherein the solid state light source housing further includes a light transmissive member disposed on an emission side of a light beam emitted from the solid state light source array. 前記光透過性部材は、光透過性の隔壁を備えることを特徴とする請求項2に記載の照明光源ユニット。The illumination light source unit according to claim 2, wherein the light transmitting member includes a light transmitting partition. 前記光透過性部材は、着脱可能に構成されていることを特徴とする請求項2に記載の照明光源ユニット。The illumination light source unit according to claim 2, wherein the light transmitting member is configured to be detachable. 前記固体光源アレイの光射出側に配置されたリレー光学部材を更に備えることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の照明光源ユニット。The illumination light source unit according to claim 1, further comprising a relay optical member disposed on a light emission side of the solid-state light source array. 前記固体光源ハウジングは、前記固体光源アレイから射出される光束をマスクに導く照明光学系を収容する照明系ハウジングに対して前記照明光源ユニットを着脱させるための着脱機構を更に備えることを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れか一項に記載の照明光源ユニット。The solid-state light source housing further includes a detachable mechanism for detaching the illumination light source unit from an illumination system housing that houses an illumination optical system that guides a light beam emitted from the solid-state light source array to a mask. The illumination light source unit according to claim 1. 前記固体光源ハウジングは、前記固体光源アレイの基準軸と所定の関係を有する基準面を更に備えることを特徴とする請求項1乃至請求項6の何れか一項に記載の照明光源ユニット。The illumination light source unit according to claim 1, wherein the solid-state light source housing further includes a reference surface having a predetermined relationship with a reference axis of the solid-state light source array. 前記固体光源アレイを駆動するためのドライバを更に備えることを特徴とする請求項1乃至請求項7の何れか一項に記載の固体光源ユニット。The solid-state light source unit according to any one of claims 1 to 7, further comprising a driver for driving the solid-state light source array. 前記冷却用媒質は気体を有し、
前記冷却用媒質供給口と前記冷却用媒質排出口とは、冷却用の気体が通過する冷却気体路を、前記固体光源アレイの周囲に形成することを特徴とする請求項1乃至請求項8の何れか一項に記載の照明光源ユニット。
The cooling medium has a gas,
The cooling medium supply port and the cooling medium discharge port form a cooling gas path through which a cooling gas passes, around the solid-state light source array. The illumination light source unit according to claim 1.
前記気体は、空気を有することを特徴とする請求項9に記載の照明光源ユニット。The illumination light source unit according to claim 9, wherein the gas includes air. 請求項1乃至請求項10の何れか一項に記載の照明光源ユニットから射出される光束を照明系ハウジング内に収容された照明光学系によりマスクに導き、前記マスクのパターンを感光性基板上に転写することを特徴とする露光装置。A light flux emitted from the illumination light source unit according to claim 1 is guided to a mask by an illumination optical system housed in an illumination system housing, and a pattern of the mask is formed on a photosensitive substrate. An exposure apparatus for transferring. 前記照明系ハウジングは、前記照明光源ユニットから射出される光束を透過させる隔壁を有することを特徴とする請求項11に記載の露光装置。12. The exposure apparatus according to claim 11, wherein the illumination system housing has a partition for transmitting a light beam emitted from the illumination light source unit. 前記照明光源ユニットに対して前記固体光源アレイを冷却するための冷却用媒質を供給する冷却装置を更に備えることを特徴とする請求項11又は請求項12に記載の露光装置。13. The exposure apparatus according to claim 11, further comprising a cooling device that supplies a cooling medium for cooling the solid-state light source array to the illumination light source unit. 照明光源ユニットから射出される光束を照明光学系によりマスクへ導き、前記マスクのパターンを感光性基板上に転写する露光装置において、
前記照明光源ユニットは、アレイ状に配列された複数の固体光源を有する固体光源アレイと、前記固体光源アレイを収容する固体光源ハウジングとを備え、
前記固体光源アレイの姿勢及び前記照明光源ユニットの姿勢のうちの少なくとも一方は調整可能に設けられ、
前記照明光学系は、前記マスクでの照明特性を変更するために調整可能に設けられた光学素子を備えることを特徴とする露光装置。
In an exposure apparatus for guiding a light beam emitted from an illumination light source unit to a mask by an illumination optical system and transferring a pattern of the mask onto a photosensitive substrate,
The illumination light source unit includes a solid state light source array having a plurality of solid state light sources arranged in an array, and a solid state light source housing that houses the solid state light source array,
At least one of the attitude of the solid-state light source array and the attitude of the illumination light source unit is provided so as to be adjustable,
The exposure apparatus according to claim 1, wherein the illumination optical system includes an optical element provided to be adjustable to change illumination characteristics of the mask.
前記固体光源アレイの光射出側に配置されたリレー光学部材を更に備えることを特徴とする請求項14に記載の露光装置。The exposure apparatus according to claim 14, further comprising a relay optical member disposed on a light emission side of the solid-state light source array. 前記照明光学系を収容する照明系ハウジングを備え、
前記固体光源ハウジングは、前記照明系ハウジングに対して前記照明光源ユニットを着脱させるための着脱機構を備えることを特徴とする請求項14又は請求項15に記載の露光装置。
An illumination system housing that houses the illumination optical system,
16. The exposure apparatus according to claim 14, wherein the solid-state light source housing includes an attachment / detachment mechanism for attaching / detaching the illumination light source unit to / from the illumination system housing.
前記固体光源ハウジングの装着時には、前記照明光学系中の前記調整可能に設けられた光学素子を用いて前記照明特性の調整を行うことを特徴とする請求項16に記載の露光装置。17. The exposure apparatus according to claim 16, wherein when the solid-state light source housing is mounted, the illumination characteristics are adjusted using the adjustable optical element in the illumination optical system. 前記照明特性の粗調整を前記固体光源アレイの姿勢及び前記照明光源ユニットの姿勢のうちの少なくとも一方を用いて行い、
前記照明特性の微調整を前記照明光学系中の前記調整可能に設けられた光学素子で行うことを特徴とする請求項14乃至請求項16の何れか一項に記載の露光装置。
Perform coarse adjustment of the illumination characteristics using at least one of the attitude of the solid-state light source array and the attitude of the illumination light source unit,
17. The exposure apparatus according to claim 14, wherein fine adjustment of the illumination characteristics is performed by the optical element provided in the illumination optical system so as to be adjustable.
照明光源ユニットから射出される光束を照明光学系によりマスクへ導き、前記マスクのパターンを感光性基板上に転写する露光装置において、
前記照明光学系を収容する照明系ハウジングを備え、
前記照明光源ユニットは、アレイ状に配列された複数の固体光源を有する固体光源アレイと、前記固体光源アレイを収容する固体光源ハウジングとを備え、
前記固体光源ハウジングは、前記照明系ハウジングに対して前記照明光源ユニットを着脱させるための着脱機構を備え、
前記照明光学系は、前記マスクでの照明特性を変更するために調整可能に設けられた光学素子を備え、
前記固体光源ハウジングの装着時には、前記照明光学系中の前記調整可能に設けられた光学素子を用いて前記照明特性の調整を行うことを特徴とする露光装置。
In an exposure apparatus for guiding a light beam emitted from an illumination light source unit to a mask by an illumination optical system and transferring a pattern of the mask onto a photosensitive substrate,
An illumination system housing that houses the illumination optical system,
The illumination light source unit includes a solid state light source array having a plurality of solid state light sources arranged in an array, and a solid state light source housing that houses the solid state light source array,
The solid-state light source housing includes an attachment / detachment mechanism for attaching / detaching the illumination light source unit to / from the illumination system housing,
The illumination optical system includes an optical element that is provided so as to be adjustable to change illumination characteristics of the mask,
An exposure apparatus, wherein when the solid-state light source housing is mounted, the illumination characteristics are adjusted using the adjustable optical element in the illumination optical system.
前記固体光源アレイの光射出側に配置されたリレー光学部材を更に備えることを特徴とする請求項19に記載の露光装置。20. The exposure apparatus according to claim 19, further comprising a relay optical member arranged on a light emission side of the solid-state light source array. 前記照明光源ユニットの姿勢を調整する第1の調整機構を更に備えることを特徴とする請求項11乃至請求項20の何れか一項に記載の露光装置。21. The exposure apparatus according to claim 11, further comprising a first adjustment mechanism that adjusts a posture of the illumination light source unit. 前記固体光源アレイの姿勢を調整する第2の調整機構を更に備えることを特徴とする請求項11乃至請求項20の何れか一項に記載の露光装置。21. The exposure apparatus according to claim 11, further comprising a second adjustment mechanism that adjusts a posture of the solid-state light source array. 前記マスクのパターン像を前記感光性基板上に形成するための投影光学系を更に備えることを特徴とする請求項11乃至請求項22の何れか一項に記載の露光装置。23. The exposure apparatus according to claim 11, further comprising a projection optical system for forming a pattern image of the mask on the photosensitive substrate. 請求項11乃至請求項23の何れか一項に記載の露光装置を用いた露光方法において、
前記照明光源ユニットから射出される光束を用いてマスクを照明する照明工程と、
前記マスクのパターンを感光性基板上に転写する転写工程と、
を含むことを特徴とする露光方法。
An exposure method using the exposure apparatus according to any one of claims 11 to 23,
An illumination step of illuminating a mask using a light beam emitted from the illumination light source unit,
A transfer step of transferring the pattern of the mask onto a photosensitive substrate,
An exposure method comprising:
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