JP2009231311A - 照明装置、露光装置、露光方法及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の光路を介して射出する露光光のうち遮断された光路の露光光を有効に利用することができる照明装置を提供する。
【解決手段】 光源部２から発せられる照明光を所定面に集光させるとともに、前記所定面から入射する戻り光を前記光源部２を介して該所定面へ略光軸対称に折り返す光源光学系３と、前記所定面近傍または該所定面の共役面近傍に配置された入射口１２から前記照明光を受光して複数の射出口１４ａ，１４ｂから射出させる光分割手段１０と、前記複数の射出口１４ａ，１４ｂに対応する各照明光の光路のうち一部の光路に反射部材を挿入し、該反射部材が反射する前記照明光を前記戻り光として前記所定面へ逆進させる反射機構２０ａ，２０ｂとを備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、複数の射出口から照明光を射出させる照明装置、露光装置、露光方法及びデバイス製造方法に関するものである。

従来、液晶表示デバイスや半導体デバイスなどの各種デバイスは、マスク等に設けられたパターンを感光基板に転写するフォトリソグラフィ工程を利用して製造されている。このフォトリソグラフィ工程で使用される露光装置では、例えば、マスク等に形成されたパターンを露光光（照明光）により照明し、パターンの投影像を投影光学系を介して感光基板に転写している。近年、液晶表示デバイス等の大面積化に対応するために、複数の投影光学モジュールを有するマルチレンズ式の走査型露光装置が開発されている（例えば、特許文献１参照）。マルチレンズ式の走査型露光装置では、その照明装置において光源からの露光光を均等に複数に分割し、この分割した各露光光をそれぞれ異なる投影光学モジュールに供給して感光基板に照射している。
特開平７−５７９８６号公報

ところで、露光装置を用いて感光基板上にパターンを転写する場合、その転写幅（露光幅）を、感光基板上に転写するパターンの大きさやパターン数等に応じて異ならせる必要がある。このため、例えばマルチレンズ式の露光装置では、必要とする露光幅に対応しない投影光学モジュールに供給される露光光の光路をシャッタ等で遮断する。しかしながら、この場合、光路を遮断した投影光学モジュールに対しても露光光が分割されたままであることから、露光光の無駄が生じていた。

本発明の目的は、複数の光路を介して射出する露光光のうち遮断された光路の露光光を有効に利用することができる照明装置、露光装置、露光方法及びデバイス製造方法を提供することである。

本発明の照明装置は、光源部から発せられる照明光を所定面に集光させるとともに、前記所定面から入射する戻り光を前記光源部を介して該所定面へ略光軸対称に折り返す光源光学系と、前記所定面近傍または該所定面の共役面近傍に配置された入射口から前記照明光を受光して複数の射出口から射出させる光分割手段と、前記複数の射出口に対応する各照明光の光路のうち一部の光路に反射部材を挿入し、該反射部材が反射する前記照明光を前記戻り光として前記所定面へ逆進させる反射機構とを備えたことを特徴とする。

また、本発明の露光装置は、パターンが設けられたマスクを保持するマスクステージと、感光基板を保持する基板ステージと、前記パターンを介して前記感光基板に照明光を照射する本発明の照明装置とを備えたことを特徴とする。

また、本発明の露光方法は、本発明の照明装置が射出させる照明光を、マスクに設けられたパターンを介して感光基板に照射する照明工程を含むことを特徴とする。

また、本発明のデバイス製造方法は、本発明の露光装置を用いて、感光基板にパターンを転写する露光工程と、前記パターンが転写された前記感光基板を現像し、前記パターンに対応する形状の転写パターン層を前記感光基板に生成する現像工程と、前記転写パターン層を介して前記感光基板を加工する加工工程とを含むことを特徴とする。

本発明の照明装置、露光装置、露光方法及びデバイス製造方法によれば、複数の光路を介して射出する露光光のうち遮断された光路の露光光を有効に利用することができ、遮断されていない光路の露光光の照度を向上させることができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る照明装置、露光装置、露光方法及びデバイス製造方法について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態にかかる露光装置の全体構成を示す斜視図である。本実施形態においては、複数の反射屈折型の投影光学モジュールからなる投影光学系ＰＬに対してマスクＭを保持するマスクステージ（図示せず）とプレートＰを保持する基板ステージ（図示せず）とを同期移動させつつマスクＭに設けられたパターンの投影像をプレートＰ上に転写するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置を例に挙げて説明する。また、以下の説明においては、図１中に示したＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がプレートＰに対して平行となるよう設定され、Ｚ軸がプレートＰに対して直交する方向に設定されている。図中のＸＹＺ直交座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。また、この実施形態ではマスクＭ及びプレートＰを移動させる方向（走査方向）をＸ軸方向に設定している。

図１に示す露光装置は、マスクＭを均一に照明するための照明光を射出する照明装置ＩＬを備えている。照明装置ＩＬは、図２に示すように、超高圧水銀ランプ等の放電ランプからなる光源部２を備えている。光源部２より射出した照明光は、楕円鏡３により集光され、照明リレー光学系６によりライトガイドファイバ１０の入射口１２に集光される。楕円鏡３は、光源部２から発せられる照明光を楕円鏡３の第２焦点を含む光軸に対して垂直な面（以下、所定面という）に集光させる光源光学系として機能しており、光軸を含む断面内の形状が楕円の一部で規定される凹面反射面を含み、この凹面反射面を介して所定面に光源部２の光源像を結像させる。なお、楕円鏡３の凹面反射面により反射された照明光は、反射鏡４により反射されて照明リレー光学系６に入射する。一方、反射鏡４を透過した漏れ光は、照度センサ５に入射する。照度センサ５は、入射する漏れ光の照度を計測し、後述する制御部３０に対して計測結果を出力する。

ライトガイドファイバ１０は、所定数の光ファイバを、その入射側と射出側とにおいてランダムに束ねた光ファイバ束により構成されたランダムライトガイドファイバであって、入射口１２及び７個の射出口（図２においては、射出口１４ａ，１４ｂのみを示す）を備えている。ライトガイドファイバ１０は、所定面の共役面に配置された入射口１２内の複数の部分領域から受光する各照明光を７個の射出口のいずれか１つにランダムに対応付けて射出させる。部分領域は、所定数より少ない１以上の光ファイバ端面を用いて構成されており、１本ずつまたは数本ずつランダムに分岐した、その１本ずつまたは数本ずつの光ファイバの入射面によって規定される領域である。ライトガイドファイバ１０の入射口１２に入射した照明光は、７個の射出口へ均等に分割されて射出する。７個の射出口より射出した各照明光は、マスクＭを部分的に照明する部分照明光学系ＩＬ１，ＩＬ２及び図示しない５つの部分照明光学系ＩＬ３〜ＩＬ７に入射する。

ライトガイドファイバ１０の射出口１４ａ，１４ｂから射出した各照明光は、部分照明光学系ＩＬ１，ＩＬ２を構成するシャッタ２０ａ，２０ｂにそれぞれ入射する。図３は、シャッタ２０ａの構成を示す図である。なお、シャッタ２０ｂの構成はシャッタ２０ａの構成と同様である。シャッタ２０ａは、射出口１４ａから射出した照明光の光路を遮断する遮断部２２、射出口１４ａから射出した照明光を反射するミラー等の高反射板により構成される反射部２３、及び射出口１４ａから射出した照明光を通過させる通過部２４ａ，２４ｂを備えており、中心部２５を軸として回転駆動するよう構成されている。シャッタ２０ａを回転させ、遮断部２２または反射部２３が射出口１４ａから射出した照明光の光路中に配置された場合、照明光の光路が遮断され、マスクＭ及び後述する投影光学モジュールＰＬ１に照明光が入射しない。また、図２に示すように、シャッタ２０ａを回転させ、通過部２４ａ，２４ｂが射出口１４ａから射出した照明光の光路中に配置された場合、照明光の光路が開放され、マスクＭ及び投影光学モジュールＰＬ１に照明光が入射する。

図４は、照明装置ＩＬにおいて、シャッタ２０ｂの反射部が射出口１４ｂから射出した照明光の光路中に配置されている状態を示す図である。図４に示すように、照明光は、反射部により反射され、反射された照明光は戻り光として逆進する。即ち、再び射出口１４ｂに入射して、入射口１２から射出し、照明リレー光学系６を介して、所定面に到達する。図５は所定面Ｆから楕円鏡３までにおける戻り光の光路を示す図、図６は所定面Ｆを通過する戻り光の光路を示す図である。図５及び図６に示すように、照明リレー光学系６を介して所定面Ｆの光軸上の位置Ｄでない位置Ｂ１（第１位置という）を通過した戻り光Ａ１（図６の実線で示す）は、楕円鏡３の凹面反射面により２回反射された後、再び所定面Ｆに到達する。このとき、図６に示すように、戻り光は、所定面Ｆにおいて光軸に対して第１位置Ｂ１と対称な位置Ｂ２（第２位置という）を通過する。図６の破線、一点鎖線、二点鎖線で示す光路も同様に、戻り光は、第１位置を通過した後、光軸に対して第１位置と対称な第２位置を通過する。第２位置を通過した戻り光は、再び照明リレー光学系６を介して、入射口１２に入射する。このとき、前回入射した入射口１２内の部分領域とは異なる部分領域、即ち前回入射した光ファイバとは異なる光ファイバに入射し、いずれかの射出口へ向かう。同一の射出口１４ａから射出する確率は１／７であり、異なる射出口のいずれかから射出する確率は６／７である。異なる射出口のいずれかから射出した戻り光は、部分照明光学系ＩＬ２〜ＩＬ７のいずれかに入射し、マスクＭを部分的に照明する照明光の一部となり、照明光（露光光）の照度向上に寄与する。

例えば、楕円鏡３から入射口１２までの透過率をＴｌ、光ファイバの充填率及びコア／クラッド径の比等による透過率をＴｆ、射出口１４ａからシャッタ２０ａまでの透過率をＴｒ、反射部２３の反射率をＲとし、反射部２３により反射された戻り光が再び楕円鏡３により反射され、入射口１２に入射する効率をｋとし、部分照明光学系ＩＬ１のシャッタ２０ａのみ反射部２３を光路中に配置した場合における向上する照度比ΔＳ１は、（１）式により求めることができる。
ΔＳ１＝１／７×Ｒ×ｋ×（Ｔｌ×Ｔｆ×Ｔｒ）^２ （１）

また、部分照明光学系ＩＬ１〜ＩＬ７のうち３つの部分照明光学系のみを用いて露光を行う場合、使用しない４つの部分照明光学系のシャッタの反射部を光路中に配置したとき、向上する照度比ΔＳ４は、約（４×ΔＳ１）となる。ここで、Ｒ＝０．９５、Ｔｌ＝０．８、Ｔｆ＝０．７、Ｔｒ＝０．９、ｋ＝０．５とすると、ΔＳ４≒４×ΔＳ１≒７％程度の向上が見込まれる。

シャッタ２０ａ，２０ｂの通過部を通過した照明光は、光量調整フィルタ２１ａ，２１ｂにそれぞれ入射する。光量調整フィルタ２１ａ，２１ｂは、光透過率がＸ方向に連続的に異なるように形成された透過率可変フィルタであり、シャッタ２０ａ，２０ｂとコリメートレンズ１６ａ，１６ｂとの間の光路に対して挿脱可能に構成されている。光量調整フィルタ２１ａ，２１ｂを光路中に挿入または退避することにより、射出口１４ａ，１４ｂから射出した照明光の光量を変化させることができ、部分照明光学系ＩＬ１，ＩＬ２が照明するマスクＭ上の照明領域内の照度を調整することができる。光量調整フィルタ２１ａ，２１ｂを通過した照明光は、コリメートレンズ１６ａ，１６ｂによりそれぞれ平行光束にされ、オプティカルインテグレータであるフライアイレンズ１７ａ，１７ｂにそれぞれ入射する。フライアイレンズ１７ａ，１７ｂに入射した照明光は、フライアイレンズ１７ａ，１７ｂを構成する多数のレンズエレメントにより波面分割され、その後側焦点面（射出面近傍）にレンズエレメントの数と同数の光源像からなる二次光源（面光源）を形成し、コンデンサレンズ１８ａ，１８ｂによりマスクＭ上の一部（部分照明領域）をほぼ均一に照明する。なお、部分照明光学系ＩＬ３〜ＩＬ７（図示せず）の構成は部分照明光学系ＩＬ１と同一であり、部分照明光学系ＩＬ３〜ＩＬ７においても部分照明光学系ＩＬ１と同様に、マスクＭ上のそれぞれ対応する部分照明領域をほぼ均一に照明する。

部分照明光学系ＩＬ１に対応する部分照明領域からの照明光は、各部分照明領域に対応するように配列された複数の投影光学モジュールＰＬ１〜ＰＬ７（図１においてＰＬ４，ＰＬ６は図示せず）のうち、投影光学モジュールＰＬ１に入射する。投影光学モジュールＰＬ１〜ＰＬ７は、それぞれ対応する部分照明領域内のマスクＭに設けられたパターンの投影像をプレートＰ上の露光領域にそれぞれ形成する。図２に示すように、投影光学モジュールＰＬ１は、部分照明領域内のパターンの中間像を形成する第１反射屈折型光学系ＰＬ１１と、プレートＰ上に部分照明領域内のパターンの投影像（等倍正立像）を形成する第２反射屈折光学系ＰＬ１２とを備えている。同様に、部分照明光学系ＩＬ２〜ＩＬ７を通過した各照明光は、部分照明光学系ＩＬ２〜ＩＬ７に対応して設けられている投影光学モジュールＰＬ２〜ＰＬ７に入射する。投影光学モジュールＰＬ２〜ＰＬ７は、投影光学モジュールＰＬ１と同一の構成を有しており、それぞれ対応する部分照明領域内のパターンの投影像をプレートＰ上の各露光領域に形成する。なお、投影光学モジュールＰＬ１〜ＰＬ７は、Ｙ方向（第２方向）において投影光学モジュールＰＬ２、ＰＬ４、ＰＬ６が投影光学モジュールＰＬ１、ＰＬ２、ＰＬ５、ＰＬ７の間にそれぞれ位置するように千鳥状に配置されている。

この露光装置は、図２に示すように、マスクＭを照明する照明光の光量の制御等を行う制御部３０、部分照明光学系ＩＬ１が備えるシャッタ２０ａを回転駆動するシャッタ駆動部３２、及び光量調整フィルタ２１ａをＸ方向に移動させるフィルタ駆動部３４を備えている。同様に、他の部分照明光学系ＩＬ２〜ＩＬ７が備えるシャッタをそれぞれ回転駆動するシャッタ駆動部（図示せず）、及び光量フィルタをそれぞれＸ方向に移動するフィルタ駆動部（図示せず）を備えている。また、この露光装置は、各部分照明光学系ＩＬ１〜ＩＬ７から射出する照明光の光量に関する光量情報、各射出口から射出し各部分照明光学系ＩＬ１〜ＩＬ７に入射する照明光の各光路にシャッタの反射部の配置を指示する第１指示情報、各光路にシャッタの遮断部の配置を指示する第２指示情報を記憶する記憶部３６を備えている。

光量情報には、例えば、７個すべてのシャッタの通過部が光路に配置されている場合、部分照明光学系ＩＬ１及びＩＬ７においてはシャッタの遮断部が光路に配置されており、部分照明光学系ＩＬ２〜ＩＬ６においてはシャッタの通過部が光路に配置されている場合、部分照明光学系ＩＬ１及びＩＬ７においてはシャッタの反射部が光路に配置されており、部分照明光学系ＩＬ２〜ＩＬ６においてはシャッタの通過部が光路に配置されている場合などの様々な照明条件下における各部分照明光学系ＩＬ１〜ＩＬ７から射出する照明光それぞれの光量の情報が含まれている。なお、各部分照明光学系ＩＬ１〜ＩＬ７から射出する照明光のそれぞれの光量は、光源部２からの照明光の照度を照度センサ５による計測結果から求めるとともに、例えばプレートステージ上に各投影光学モジュールに対応して設けられている照度センサ等を用いて各投影光学モジュールを介した照明光の照度を予め計測し、光源部２からの照明光の照度に対する各照明光の照度を予め算出することにより検出する。露光中においては、照度センサ５による計測結果及び算出された光源部２からの照明光の照度に対する各照明光の照度から、各照明光の光量を検出する。第１指示情報には、Ｙ方向における露光幅、露光量、走査回数などのレシピ情報毎に、７個のシャッタの中でどのシャッタの反射部を光路に配置すべきかという指示情報が含まれている。第２指示情報には、様々なレシピ情報毎に７個のシャッタの中でどのシャッタの遮断部を光路に配置すべきかという指示情報が含まれている。

制御部３０は、記憶部３６に記憶されている光量情報、第１指示情報及び第２指示情報に基づいて、シャッタ駆動部３２及びその他のシャッタ駆動部、フィルタ駆動部３４及びその他のフィルタ駆動部に対して制御信号を出力し、各シャッタ及び各フィルタを作動させる。即ち、制御部３０は、反射部及び遮断部の配置の制御、及び各照明光の光量の制御を行う。

この露光装置においては、上述の照明装置によりマスクＭを照明し、マスクステージ（図示せず）とプレートステージ（図示せず）とを、マスクステージとプレートステージとの間に設けられた複数の投影光学モジュールＰＬ１〜ＰＬ７に対してＸ方向（第１方向）に同期移動させつつスキャン露光（走査露光）を行うことにより、マスクＭに形成されたパターンの投影像をプレートＰ上に形成して転写する。なお、マスクステージ及びプレートステージをＸ方向に移動させる基板制御部（図示せず）は、制御部３０によりその駆動を制御されている。

なお、第１の実施形態においては、反射部２３が高反射板により構成されているものとしたが、純アルミ材などの熱の影響を受けにくい材料を研磨して反射率を向上させた部材を付加的に備えてもよい。

次に、図７を参照して、本発明の第２の実施形態に係る露光装置について説明する。なお、第２の実施形態に係る露光装置は、第１の実施形態に係る露光装置を構成する照明装置の構成が図７に示す構成に変更されている点を除き第１の実施形態に係る露光装置と同一の構成を有する。従って、第２の実施形態の説明においては、第１の実施形態に係る露光装置の構成と同一の構成の詳細な説明は省略し、第１の実施形態に係る露光装置の構成と同一の構成には第１の実施形態で用いたのと同一の符号を用いて説明を行う。

図７は第２の実施形態に係る照明装置ＩＬ２０の構成を示す図であり、光源部２〜照明リレー光学系６及び部分照明光学系ＩＬ３〜ＩＬ７の図示を省略している。図７に示すように、部分照明光学系ＩＬ１はシャッタ５０ａ、部分照明光学系ＩＬ２はシャッタ５０ｂをそれぞれ備えている。シャッタ５０ａ，５０ｂは、射出口１４ａ，１４ｂのそれぞれから射出した照明光の光路を遮断する遮断部及び照明光を通過させる通過部を備えており、中心部を軸として回転駆動するよう構成されている。シャッタ５０ａ，５０ｂを回転させて遮断部を照明光の光路中に配置した場合、照明光は遮光されるためマスクＭを照明せず、通過部を照明光の光路中に配置した場合、照明光はマスクＭを照明する。

また、この照明装置ＩＬ２０は、フライアイレンズ１７ｂの入射面近傍に反射板５２を備えている。反射板５２の表面の構成は第１の実施形態に係るシャッタ２０ａの反射部２３の表面と同様の構成を有しており、反射板５２はコリメートレンズ１６ｂとフライアイレンズ１７ｂとの間の光路に対して挿脱可能に構成されている。反射板５２を光路中に挿入することにより、射出口１４ｂから射出した照明光は反射板５２により反射されて、戻り光として逆進する。また、反射板５２を光路中から退避することにより、射出口１４ｂから射出した照明光はマスクＭ上に到達する。なお、フライアイレンズ１７ａの入射面近傍にも反射板５２と同様の構成を有する反射板（図示せず）を備えている。また、その他の部分照明光学系ＩＬ３〜ＩＬ７にもシャッタ５０ａと同様の構成を有するシャッタ、反射板５２と同様の構成を有する反射板が設けられている。制御部３０は、記憶部３６に記憶されている光量情報、第１指示情報及び第２指示情報に基づいてシャッタ、反射板及び照度調整フィルタの挿脱の制御を行うことにより、各照明光の光量の制御を行う。

なお、第２の実施形態においては、照明光を効率よく反射させるために反射板５２をフライアイレンズ１７ｂの入射面近傍に配置しているが、ライトガイドファイバ１０の射出口１４ｂからマスクＭまでの間の光路中のいずれかに配置すればよい。

次に、図８を参照して、本発明の第３の実施形態に係る露光装置について説明する。なお、第３の実施形態に係る露光装置は、第１及び第２の実施形態に係る露光装置を構成する照明装置の構成が図８に示す構成に変更されている点を除き第１及び第２の実施形態に係る露光装置と同一の構成を有する。従って、第３の実施形態の説明においては、第１及び第２の実施形態に係る露光装置の構成と同一の構成の詳細な説明は省略し、第１及び第２の実施形態に係る露光装置の構成と同一の構成には第１及び第２の実施形態で用いたのと同一の符号を用いて説明を行う。

図８は、第３の実施形態に係る照明装置ＩＬ３０の構成を示す図である。この照明装置ＩＬ３０は、照明リレー光学系６内に位置する所定面の共役面にシャッタ５４を備えている。図９は、シャッタ５４の構成を示す図である。シャッタ５４は、照明光の光路の一部を遮断し、遮断された照明光を反射する反射部５６と、照明光を通過させる通過部５８を備えており、照明リレー光学系６を通過する照明光の光路に対して挿脱可能に構成されている。シャッタ５４が光路中に挿入されていない場合、照明光は、ライトガイドファイバ１０の入射口１２に入射する。シャッタ５４が挿入された場合に反射部５６が位置する領域を通過した照明光は、図１０に示す入射口１２の部分領域Ｒ１，Ｒ７に入射する。ライトガイドファイバ１０は、図１０に示す入射口１２の複数の部分領域Ｒ１〜Ｒ７から受光する照明光のうち部分領域Ｒ１，Ｒ７から受光した照明光を、射出口１４ａ及び部分照明光学系ＩＬ７の射出口（以下、射出口１４ｇという）から射出させる。即ち、射出口１４ａ，１４ｇに向かう多数の光ファイバが部分領域Ｒ１，Ｒ７内に配置されている。また、シャッタ５４の通過部５８の領域を通過した照明光は、図１０に示す入射口１２の部分領域Ｒ２〜Ｒ６に入射する。ライトガイドファイバ１０は、図１０に示す入射口１２の複数の部分領域Ｒ１〜Ｒ７から受光する照明光のうち部分領域Ｒ２〜Ｒ６から受光した照明光を、射出口１４ａ，１４ｇ以外の５個の射出口から射出させる。即ち、射出口１４ａ，１４ｇ以外の５個の射出口に向かう多数の光ファイバが部分領域Ｒ２〜Ｒ６内に配置されている。

ここで、シャッタ５４が挿入されている場合、シャッタ５４の通過部５８を通過した照明光は、入射口１２の部分領域Ｒ２〜Ｒ６にそれぞれ入射する。部分領域Ｒ２〜Ｒ６に入射した照明光は、射出口１４ａ，１４ｇ以外の５個の射出口から射出し、部分照明光学系ＩＬ２〜ＩＬ６に入射する。一方、シャッタ５４の反射部５６に入射した照明光は、反射部５６により反射されて戻り光となり、照明リレー光学系６の前段を通過し、楕円鏡３の凹面反射面により２回反射されて、照明リレー光学系６に再び入射する。戻り光は、図５及び図６に示すように、所定面Ｆにおいて光軸に対して第１位置Ｂ１と対称な第２位置Ｂ２を通過するため、入射口１２の部分領域Ｒ１，Ｒ７と対称位置の部分領域（Ｒ４及びＲ３，Ｒ５の一部）に入射する。ライトガイドファイバ１０は、複数の部分領域Ｒ１〜Ｒ７のうち入射口１２の中心に対して部分領域Ｒ１，Ｒ７と対称位置の部分領域（Ｒ４及びＲ３，Ｒ５の一部）から受光した各照明光を、射出口１４ａ，１４ｇと異なる５個の射出口にランダムに対応付けて射出させる。即ち、部分領域Ｒ１，Ｒ７と対称位置の部分領域に入射した戻り光は、射出口１４ａ，１４ｇと異なる５個の射出口から均等に分割されて射出する。制御部３０は、記憶部３６に記憶されている光量情報、第１指示情報及び第２指示情報に基づいてシャッタ５４、各部分照明光学系ＩＬ１〜ＩＬ７が備えるシャッタ及び照度調整フィルタの挿脱の制御を行うことにより、各照明光の光量の制御を行う。

なお、第３の実施形態においては、シャッタ５４が所定面の共役面である照明リレー光学系６中に挿脱可能に構成されているが、所定面、所定面近傍、入射口１２の近傍またはその他の所定面の共役面上に挿脱する構成にしてもよい。

上述の各実施形態に係る照明装置、露光装置及び露光方法によれば、例えばＹ方向における露光幅が狭いときなど投影光学モジュールＰＬ１により露光する必要がない場合など投影光学モジュールＰＬ１に入射する照明光をシャッタにより遮断するとき、反射部を光路中配置させることにより遮断する光路の照明光（露光光）を有効に利用することができるため露光光の光量を増大させることができ、露光光の照度を向上させることができる。

なお、上述の各実施形態においては、光源光学系として、光軸を含む断面内の形状が楕円の一部で規定される凹面反射面を含む楕円鏡３を備えているが、光軸を含む断面内の形状が円または放物線の一部で規定される凹面反射面を含む球面鏡または放物面鏡を備えるようにしてもよい。また、楕円鏡３に代えて、光源部２の光源像を結像させる結像レンズ系と、光源部２を挟んで結像レンズ系と光学的に同軸に設けられたコリメートレンズ系と、コリメートレンズ系の焦点面に設けられた平面鏡により構成された光源光学系を備えるようにしてもよい。

また、上述の各実施形態においては、部分照明光学系ＩＬ１〜ＩＬ７のそれぞれが反射部材としてのシャッタを備えているが、少なくとも一方の端部に位置する投影光学モジュール（例えばＰＬ１）に対応付けられた射出口（例えば１４ａ）に対応する照明光の光路にのみシャッタを備えるようにしてもよい。即ち、少なくとも一方の端部に位置する部分照明光学系ＩＬ１，ＩＬ２，ＩＬ６，ＩＬ７の少なくとも１つにシャッタを備えるようにしてもよい。また、上述の各実施形態においては、ライトガイドファイバ１０の入射口１２を所定面の共役面に配置しているが、所定面に配置してもよい。また、７個の射出口を備えているが、７個に限定されることなく複数の射出口を備えていればよい。

また、上述の各実施形態においては、マルチレンズ式の走査型露光装置を例として説明したが、走査型露光装置の他に、マスクＭとプレートＰとを静止した状態でマスクＭのパターンを露光し、プレートＰを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート型の露光装置に本発明を適用することもできる。また、投影光学系を備えた露光装置を例として説明したが、マスクＭのパターンを投影光学系を介すことなくプレートＰ上に露光するプロキシミティ露光装置に本発明を適用することもできる。

次に、本発明に係る露光装置を用いたデバイス製造方法について説明する。図１１は、半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。この図に示すように、半導体デバイスの製造工程では、半導体デバイスの基板となるウエハに金属膜を蒸着し（ステップＳ４０）、この蒸着した金属膜上に感光性材料であるフォトレジストを塗布する（ステップＳ４２）。つづいて、本発明に係る露光装置を用いてマスクに形成されたパターンをウエハ上の各ショット領域に転写し（ステップＳ４４：露光工程）、この転写が終了したウエハの現像、つまりパターンが転写されたフォトレジストの現像を行う（ステップＳ４６：現像工程）。その後、ステップＳ４６によってウエハ表面に形成されたレジストパターンを加工用のマスクとし、ウエハ表面に対してエッチング等の加工を行う（ステップＳ４８：加工工程）。

ここで、レジストパターンとは、本発明にかかる露光装置によって転写されたパターンに対応する形状の凹凸が形成されたフォトレジスト層（転写パターン層）であって、その凹部がフォトレジスト層を貫通しているものである。ステップＳ４８では、このレジストパターンを介してウエハ表面の加工を行う。ステップＳ４８で行われる加工には、例えばウエハ表面のエッチングまたは金属膜等の成膜の少なくとも一方が含まれる。なお、ステップＳ４４では、本発明にかかる露光装置は、フォトレジストが塗布されたウエハを感光基板としてパターンの転写を行う。

図１２は、液晶表示素子等の液晶デバイスの製造工程を示すフローチャートである。この図に示すように、液晶デバイスの製造工程では、パターン形成工程（ステップＳ５０）、カラーフィルタ形成工程（ステップＳ５２）、セル組立工程（ステップＳ５４）およびモジュール組立工程（ステップＳ５６）を順次行う。

ステップＳ５０のパターン形成工程では、プレートとしてフォトレジストが塗布されたガラス基板上に、本発明にかかる露光装置を用いて回路パターンおよび電極パターン等の所定のパターンを形成する。このパターン形成工程には、本発明にかかる露光装置を用いてフォトレジスト層に、マスクに設けられたパターンの投影像を転写する露光工程と、パターンの投影像が転写されたプレートの現像、つまりガラス基板上のフォトレジスト層（転写パターン層）の現像を行い、パターンに対応する形状のフォトレジスト層を形成する現像工程と、この現像されたフォトレジスト層を介してガラス基板を加工する加工工程とが含まれている。

ステップＳ５２のカラーフィルタ形成工程では、Ｒ（Ｒｅｄ）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）、Ｂ（Ｂｌｕｅ）に対応する３つのドットの組をマトリクス状に多数配列するか、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルタの組を水平走査方向に複数配列したカラーフィルタを形成する。ステップＳ５４のセル組立工程では、ステップＳ５０によって所定パターンが形成されたガラス基板と、ステップＳ５２によって形成されたカラーフィルタとを用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。具体的には、例えばガラス基板とカラーフィルタとの間に液晶を注入することで液晶パネルを形成する。ステップＳ５６のモジュール組立工程では、ステップＳ５４によって組み立てられた液晶パネルに対し、この液晶パネルの表示動作を行わせる電気回路およびバックライト等の各種部品を取り付ける。

また、本発明は、半導体デバイスまたは液晶デバイス製造用の露光装置への適用に限定されることなく、例えば、プラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、及びＤＮＡチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク（フォトマスク、レチクル等）をフォトリソグラフィ工程を用いて製造する際の、露光工程（露光装置）にも適用することができる。

第１の実施形態に係る露光装置の全体構成を示す斜視図である。 第１の実施形態に係る露光装置の構成を示す図である。 第１の実施形態に係るシャッタの構成を示す図である。 第１の実施形態に係る照明装置の構成を示す図である。 戻り光の光路を説明するための図である。 戻り光の光路を説明するための図である。 第２の実施形態に係る照明装置の構成を示す図である。 第３の実施形態に係る照明装置の構成を示す図である。 第３の実施形態に係るシャッタの構成を示す図である。 第３の実施形態に係るライトガイドファイバの入射口内の部分領域を説明するための図である。 本発明に係るデバイス製造方法の製造工程を示すフローチャートである。 本発明に係るデバイス製造方法の製造工程を示すフローチャートである。

符号の説明

２…光源部、３…楕円鏡、４…反射鏡、５…照度センサ、６…照明リレー光学系、１０…ライトガイドファイバ、１２…入射口、１４ａ，１４ｂ…射出口、１６ａ，１６ｂ…コリメートレンズ、１７ａ，１７ｂ…フライアイレンズ、１８ａ，１８ｂ…コンデンサレンズ、２０ａ，２０ｂ，５４…シャッタ、２１ａ，２１ｂ…光量調整フィルタ、２２…遮断部、２３…反射部、２４ａ，２４ｂ…通過部、３０…制御部、３２…シャッタ駆動部、３４…フィルタ駆動部、３６…記憶部、５２…反射板、ＩＬ，ＩＬ２０，ＩＬ３０…照明装置、ＩＬ１〜ＩＬ７…部分照明光学系、Ｍ…マスク、Ｐ…プレート、ＰＬ…投影光学系、ＰＬ１〜ＰＬ７…投影光学モジュール。

Claims (20)

1. 光源部から発せられる照明光を所定面に集光させるとともに、前記所定面から入射する戻り光を前記光源部を介して該所定面へ略光軸対称に折り返す光源光学系と、
   前記所定面近傍または該所定面の共役面近傍に配置された入射口から前記照明光を受光して複数の射出口から射出させる光分割手段と、
   前記複数の射出口に対応する各照明光の光路のうち一部の光路に反射部材を挿入し、該反射部材が反射する前記照明光を前記戻り光として前記所定面へ逆進させる反射機構と、
   を備えたことを特徴とする照明装置。
2. 前記光分割手段は、前記入射口内の複数の部分領域から受光する各照明光を前記複数の射出口のいずれか１つにランダムに対応付けて射出させることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記光分割手段は、前記入射口の複数の部分領域から受光する各照明光のうち所定の部分領域から受光した照明光を、前記複数の射出口のうち所定の射出口から射出させることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
4. 前記光分割手段は、前記複数の部分領域のうち前記入射口の中心に対して前記所定の部分領域と対称な部分領域から受光した各照明光を、前記複数の射出口のうち前記所定の射出口と異なる射出口にランダムに対応付けて射出させることを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
5. 前記入射口は、所定数の光ファイバを束ねた光ファイバ束を用いて構成され、前記部分領域は、前記光ファイバ束のうち前記所定数より少ない１以上の光ファイバを用いて構成された部分光ファイバ束をもとに規定されることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の照明装置。
6. 前記反射機構は、前記複数の射出口から射出した各照明光の光路のうち前記一部の光路に前記反射部材を挿入することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の照明装置。
7. 前記反射機構は、前記所定面の近傍、前記入射口の近傍または該入射口と異なる前記共役面の近傍における前記一部の光路に前記反射部材を挿入することを特徴とする請求項３または４に記載の照明装置。
8. 前記光源光学系は、前記所定面に前記光源部の光源像を結像させることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の照明装置。
9. 前記光源光学系は、光軸を含む断面内の形状が楕円、円または放物線の一部で規定される凹面反射面を含み、該凹面反射面を介して前記光源像を結像させることを特徴とする請求項８に記載の照明装置。
10. 前記光源光学系は、
    前記光源像を結像させる結像レンズ系と、
    前記光源部を挟んで前記結像レンズ系と光学的に同軸に設けられたコリメートレンズ系と、
    前記コリメートレンズ系の焦点面に設けられた平面鏡と、
    を含むことを特徴とする請求項８に記載の照明装置。
11. 前記複数の射出口に対応する各照明光の光路を選択的に遮断する遮断機構と、
    前記一部の光路を指示する第１指示情報および前記遮断機構による遮断光路を指示する第２指示情報を記憶した記憶部と、
    前記第１指示情報が指示する前記一部の光路に前記反射部材を挿入し、前記第２指示情報が指示する前記遮断光路を遮断する制御を行う制御部と、
    を備えたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の照明装置。
12. 前記反射機構および前記遮断機構は一体に構成され、前記第１情報および前記第２情報は同一光路を指示し、前記一部の光路および前記遮断光路は同一光路であることを特徴とする請求項１１に記載の照明装置。
13. 前記複数の射出口から射出される各照明光の光量を変化させる光量調整機構を備え、
    前記記憶部は、前記一部の光路に対応する各照明光の光量に関する光量情報を記憶し、
    前記制御部は、前記光量情報に基づいて前記光量調整機構を作動させ、前記一部の光路に対応する各照明光の光量を調整する制御を行うことを特徴とする請求項１１または１２に記載の照明装置。
14. パターンが設けられたマスクを保持するマスクステージと、
    感光基板を保持する基板ステージと、
    前記パターンを介して前記感光基板に照明光を照射する請求項１〜１３のいずれか一項に記載の照明装置と、
    を備えたことを特徴とする露光装置。
15. 前記基板ステージを第１方向へ移動させる基板制御部と、
    前記基板ステージと前記マスクステージとの間に設けられ、前記第１方向と交差する第２方向に配列された複数の投影光学モジュールと、
    を備え、
    前記照明装置は、前記複数の射出口から射出させて前記パターンを介した各照明光を、前記射出口に対応付けられた前記投影光学モジュールに入射させ、該投影光学モジュールに応じた前記感光基板上の露光領域に照射し、
    前記基板制御部は、前記感光基板に照射される前記照明光に対して前記基板ステージを前記第１方向へ移動させることを特徴とする請求項１４に記載の露光装置。
16. 前記照明装置は、前記複数の投影光学モジュールの配列中、少なくとも一方の端部に位置する投影光学モジュールに対応付けられた前記射出口に対応する前記照明光の光路に前記反射部材を挿入することを特徴とする請求項１４または１５に記載の露光装置。
17. 請求項１〜１３のいずれか一項に記載の照明装置が射出させる照明光を、マスクに設けられたパターンを介して感光基板に照射する照明工程を含むことを特徴とする露光方法。
18. 前記感光基板に照射される前記照明光に対して前記感光基板を第１方向へ移動させる移動工程を含み、
    前記照明工程は、前記複数の射出口から射出させて前記パターンを介した各照明光を、前記第１方向と交差する第２方向に配列された複数の投影光学モジュールのうち前記射出口に対応付けられた投影光学モジュールに入射させ、該投影光学モジュールに応じた前記感光基板上の露光領域に照射することを特徴とする請求項１７に記載の露光方法。
19. 前記照明工程は、前記複数の投影光学モジュールの配列中、少なくとも一方の端部に位置する投影光学モジュールに対応付けられた前記射出口に対応する前記照明光の光路に前記反射部材を挿入することを特徴とする請求項１７または１８に記載の露光方法。
20. 請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の露光装置を用いて、感光基板にパターンを転写する露光工程と、
    前記パターンが転写された前記感光基板を現像し、前記パターンに対応する形状の転写パターン層を前記感光基板に生成する現像工程と、
    前記転写パターン層を介して前記感光基板を加工する加工工程と、
    を含むことを特徴とするデバイス製造方法。

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