JP2010245224A - 照明装置、露光装置、及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】照明効率の低下を抑制できる照明装置を提供する。
【解決手段】照明装置は、光源から発した照明光によって物体を照明する。照明装置は、光源の周囲の一部に配置された凹曲面状の反射面を有し、反射面によって照明光を反射する第１反射部材と、第１反射部材が反射した照明光を物体に導く導光光学系と、導光光学系に設けられ、照明光の一部を通過させて、物体に対する照明光の照射範囲及び開口数の少なくとも一方を制限する制限部材と、導光光学系に設けられ、第１反射部材が反射した照明光のうち、制限部材を通過可能な第１部分光以外の第２部分光の少なくとも一部を反射し、照明光の光路を逆進させて第１反射部材に入射させる第２反射部材とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、照明装置、露光装置、及びデバイス製造方法に関する。

マイクロデバイス、電子デバイス等の製造工程で使用される露光装置は、マスクを露光光で照明する照明装置を有し、そのマスクを介した露光光で感光基板を露光する。下記特許文献には、照明装置に関する技術の一例が開示されている。

特開平０５−０４５６０５号公報 特開平０７−１３５１４９号公報

照明装置に求められる性能の一つとして、照明効率の低下の抑制が挙げられる。例えば、露光装置で使用される照明装置には、露光光の損失を抑制して、マスクを十分な照度で照明することが求められる。照明装置がマスクを十分な照度で照明できないと、露光装置のスループットが低下（露光処理が遅延）して、生産性が低下する場合がある。

本発明は、照明効率の低下を抑制できる照明装置、露光装置、及びデバイス製造方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様に従えば、光源から発した照明光によって物体を照明する照明装置であって、光源の周囲の一部に配置された凹曲面状の反射面を有し、反射面によって照明光を反射する第１反射部材と、第１反射部材が反射した照明光を物体に導く導光光学系と、導光光学系に設けられ、照明光の一部を通過させて、物体に対する照明光の照射範囲及び開口数の少なくとも一方を制限する制限部材と、導光光学系に設けられ、第１反射部材が反射した照明光のうち、制限部材を通過可能な第１部分光以外の第２部分光の少なくとも一部を反射し、照明光の光路を逆進させて第１反射部材に入射させる第２反射部材と、を備える照明装置が提供される。

本発明の第２の態様に従えば、パターンが形成されたパターン保持部材を支持する第１支持機構と、感光基板を支持する第２支持機構と、パターン保持部材を照明し、パターンを介して感光基板を露光する第１の態様の照明装置と、を備える露光装置が提供される。

本発明の第３の態様に従えば、第２の態様の露光装置を用いて、パターンを感光基板に転写する転写工程と、パターンが転写された感光基板を現像し、パターンに対応する形状の転写パターン層を感光基板に形成する現像工程と、転写パターン層を介して感光基板を加工する加工工程と、を含むデバイス製造方法が提供される。

本発明によれば、照明効率の低下を抑制できる照明装置、露光装置、及びデバイス製造方法が提供される。

第１実施形態に係る照明装置を備える露光装置の一例を示す概略構成図である。 第１実施形態に係る照明装置を備える露光装置の一例を示す斜視図である。 第１実施形態に係る第２反射部材の一例を示す図である。 第１実施形態に係る入射口と第１部分光及び第２部分光を含む第２光源像との関係を示す図である。 第１実施形態に係る第２反射部材の作用を説明するための図である。 第１実施形態に係る第２反射部材の作用を説明するための図である。 第１実施形態に係る第２反射部材の作用を説明するための図である。 第２実施形態に係る照明装置の一例を示す図である。 第３実施形態に係る照明装置の一例を示す図である。 第４実施形態に係る照明装置の一例を示す図である。 デバイスの製造工程の一例を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下の説明においては、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。水平面内の所定方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれと直交する方向（すなわち鉛直方向）をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。

＜第１実施形態＞
第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係る照明装置ＩＳを備えた露光装置ＥＸの一例を示す概略構成図、図２は、斜視図である。

図１及び図２において、露光装置ＥＸは、マスクＭを支持して移動可能なマスクステージ１と、基板Ｐを支持して移動可能な基板ステージ２と、マスクＭを露光光ＥＬで照明する照明装置ＩＳと、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターンの像を基板Ｐに投影する投影装置ＰＳと、露光装置ＥＸ全体の動作を制御する制御装置３とを備えている。

マスクＭは、基板Ｐに投影されるデバイスパターンが形成されたレチクルを含む。基板Ｐは、感光基板であり、例えばガラスプレート等の基材と、その基材上に形成された感光膜（塗布された感光剤）とを含む。本実施形態において、基板Ｐは、大型のガラスプレートを含み、その基板Ｐの一辺のサイズは、例えば５００ｍｍ以上である。本実施形態においては、基板Ｐの基材として、一辺が約３０００ｍｍの矩形のガラスプレートを用いる。

本実施形態において、投影装置ＰＳは、複数の投影光学系ＰＬを有する。照明装置ＩＳは、複数の投影光学系ＰＬに対応する複数の照明モジュールＩＬを有する。また、本実施形態の露光装置ＥＸは、マスクＭと基板Ｐとを所定の走査方向に同期移動しながら、マスクＭのパターンの像を基板Ｐに投影する。すなわち、本実施形態の露光装置ＥＸは、所謂、マルチレンズ型スキャン露光装置である。

本実施形態において、投影装置ＰＳは、７つの投影光学系ＰＬを有し、照明装置ＬＳは、７つの照明モジュールＩＬを有する。なお、投影光学系ＰＬ及び照明モジュールＩＬの数は７つに限定されず、例えば投影装置ＰＳが、投影光学系ＰＬを１１個有し、照明装置ＩＳが、照明モジュールＩＬを１１個有してもよい。

照明装置ＩＳは、所定の照明領域ＩＲに露光光ＥＬを照射可能である。照明領域ＩＲは、各照明モジュールＩＬから射出される露光光ＥＬの照射領域に相当する。本実施形態において、照明装置ＩＳは、異なる７つの照明領域ＩＲのそれぞれを露光光ＥＬで照明する。照明装置ＩＳは、マスクＭのうち照明領域ＩＲに配置された部分を、均一な照度分布の露光光ＥＬで照明する。

照明装置ＩＳは、光源５から発した露光光ＥＬによって、マスクＭを照明する。本実施形態において、光源５は、水銀ランプ（超高圧水銀ランプ）である。本実施形態においては、マスクＭに照射される露光光ＥＬとして、水銀ランプから射出される輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）を用いる。

マスクステージ１は、マスクＭを支持した状態で、照明領域ＩＲに対して移動可能である。マスクステージ１は、マスクＭの下面（パターン形成面）とＸＹ平面とがほぼ平行となるように、マスクＭを支持する。マスクステージ１は、マスクＭを支持した状態で、Ｘ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向の３つの方向に移動可能である。

投影装置ＰＳは、所定の投影領域ＰＲに露光光ＥＬを照射可能である。投影領域ＰＲは、各投影光学系ＰＬから射出される露光光ＥＬの照射領域に相当する。本実施形態において、投影装置ＰＳは、異なる７つの投影領域ＰＲのそれぞれにパターンの像を投影する。投影装置ＰＳは、基板Ｐのうち投影領域ＰＲに配置された部分に、マスクＭのパターンの像を所定の投影倍率で投影する。

基板ステージ２は、基板Ｐを支持した状態で、投影領域ＰＲに対して移動可能である。基板ステージ２は、基板Ｐの表面（露光面）とＸＹ平面とがほぼ平行となるように、基板Ｐを支持する。基板ステージ２は、基板Ｐを支持した状態で、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向の６つの方向に移動可能である。

図１及び図２に示すように、照明装置ＩＳは、水銀ランプからなる光源５の周囲の一部に配置された凹曲面状の反射面６を有し、反射面６によって光源５から発した露光光ＥＬを反射する第１反射部材７と、第１反射部材７が反射した露光光ＥＬをマスクＭに導く導光光学系８と、導光光学系８に設けられ、第１反射部材７からの露光光ＥＬ一部を通過させて、マスクＭに対する露光光ＥＬの照射範囲及び開口数の少なくとも一方を制限する制限部材９，１０と、導光光学系８に設けられ、第１反射部材７が反射した露光光ＥＬのうち、制限部材９，１０を通過可能な露光光ＥＬ以外の露光光ＥＬの少なくとも一部を反射し、露光光ＥＬの光路を逆進させて第１反射部材７に入射させる第２反射部材１１とを備えている。

本実施形態において、凹曲面状の反射面６は、２つの焦点を有する。本実施形態において、第１反射部材７は、第１焦点及び第２焦点を有する反射面６を備える楕円鏡である。

導光光学系８は、第１反射部材７からの露光光ＥＬの少なくとも一部を反射するダイクロイックミラー１２と、ダイクロイックミラー１２から供給された露光光ＥＬを光学的にリレーするリレー光学系１３と、リレー光学系１３からの露光光ＥＬが供給される光伝送素子１４と、光伝送素子１４からの露光光ＥＬが供給されるコリメートレンズ１５と、コリメートレンズ１５からの露光光ＥＬが供給されるフライアイインテグレータ９と、フライアイインテグレータ９の光射出面近傍に配置され、所定の開口を有する開口絞り１０と、フライアイインテグレータ９からの露光光ＥＬが供給され、マスクＭに対して露光光ＥＬを照射するコンデンサーレンズ１６とを備えている。

本実施形態において、光源５は、複数設けられている。第１反射部材７は、光源５に応じて、複数設けられている。第２反射部材１１も、光源５に応じて、複数設けられている。本実施形態において、光源５、第１反射部材７、及び第２反射部材１１のそれぞれは、３つ設けられている。また、ダイクロイックミラー１２及びリレー光学系１３も、光源５に応じて、複数（３つ）設けられている。すなわち、照明装置ＩＳは、光源５、第１反射部材７、ダイクロイックミラー１２、リレー光学系１３、及び第２反射部材１１を１つとする照明ユニットＩＵを、３つ有している。

導光光学系８は、上述した複数（７つ）の照明モジュールＩＬを含む。照明モジュールＩＬのそれぞれが、コリメートレンズ１５、フライアイインテグレータ９、開口絞り１０、及びコンデンサーレンズ１６を有する。すなわち、本実施形態において、コリメートレンズ１５、フライアイインテグレータ９、開口絞り１０、及びコンデンサーレンズ１６は、光伝送素子１４とマスクＭとの間において、７つ設けられている。

光伝送素子１４は、３つのリレー光学系１３からの露光光ＥＬを、複数の照明モジュールＩＬのそれぞれに伝送する。光伝送素子１４は、光源５（照明ユニットＩＵ）に応じて複数（３つ）設けられた入射口１７と、照明モジュールＩＬに応じて複数（７つ）設けられた射出口１８とを有し、複数の入射口１７に入射した露光光ＥＬを合成して、照明モジュールＩＬのそれぞれに伝送する。

３つの照明ユニットＩＵは、同じ構成である。以下、３つの照明ユニットＩＵのうち、１つの照明ユニットＩＵについて説明し、他の照明ユニットＩＵについての説明は省略する。

同様に、７つの照明モジュールＩＬは、同じ構成である。以下、１つの照明モジュールＩＬについて説明し、他の照明モジュールＩＬについての説明は省略する。

第１反射部材７は、第１焦点及び第２焦点を有する。第１焦点は、第２焦点より、反射面６に近い。第１反射部材７は、第１焦点及び第２焦点のうち、反射面６に近い第１焦点を光源５に一致させて配置されている。

第１反射部材７は、光源５から発した露光光ＥＬを反射して、光源５の第１光源像ＩＭ１を形成する。光源５から射出された露光光ＥＬの少なくとも一部は、ダイクロイックミラー１２で反射して、第１反射部材７の第２焦点に集められる。第１反射部材７は、第２焦点に光源５の第１光源像ＩＭ１を形成する。

ダイクロイックミラー１２は、入射した露光光ＥＬのうち、特定波長領域の露光光ＥＬを反射する。光源５から射出され、ダイクロイックミラー１２で反射した露光光ＥＬは、リレー光学系１３に入射する。

リレー光学系１３は、第１光源像ＩＭ１が発した露光光ＥＬを光学的にリレーする。リレー光学系１３は、第１光源像ＩＭ１を光学的にリレーして、第２光源像ＩＭ２を形成する。

本実施形態において、リレー光学系１３は、ダイクロイックミラー１２からの露光光ＥＬが供給される第１リレー光学系１３Ａと、第１リレー光学系１３Ａからの露光光ＥＬが供給される第２リレー光学系１３Ｂとを有する。第１，第２リレー光学系１３Ａ，１３Ｂのそれぞれは、コリメートレンズ１９、及び集光レンズ２０を有する。また、第１リレー光学系１３Ａは、干渉フィルタ２１を有する。干渉フィルタ２１は、コリメートレンズ１９と集光レンズ２０との間に配置されている。干渉フィルタ２１は、コリメートレンズ１９から供給される露光光ＥＬのうち、所定波長領域の露光光ＥＬのみを通過させ、集光レンズ２０に供給する。

光伝送素子１４は、リレー光学系１３からの露光光ＥＬの少なくとも一部が入射する入射口１７を有し、入射口１７から入射する露光光ＥＬを伝送して、複数の照明モジュールＩＬのそれぞれに供給する。光伝送素子１４は、露光光ＥＬが入射する入射口１７と、露光光ＥＬを射出する射出口１８と、入射口１７からの露光光ＥＬを射出口１８に伝送する伝送部２２とを有する。

入射口１７は、光源５（照明ユニットＩＵ）に応じて複数（３つ）設けられている。射出口１８は、照明モジュールＩＬに応じて複数（７つ）設けられている。伝送部２２は、光ファイバを含み、複数の入射口１７に入射した露光光ＥＬを合成し、分岐して、複数の射出口１８のそれぞれに伝送する。

入射口１７は、リレー光学系１３により形成される第２光源像ＩＭ２の像面近傍に配置されている。リレー光学系１３から射出される露光光ＥＬは、入射口１７に入射する。入射口１７に入射した露光光ＥＬは、伝送部２２を介して、射出口１８に供給される。射出口１８は、照明モジュールＩＬに露光光ＥＬを供給する。このように、本実施形態においては、導光光学系８は、複数の入射口１７に入射した露光光ＥＬを合成して、複数の照明モジュールＩＬを介して、マスクＭに導く。

照明モジュールＩＬは、射出口１８からの露光光ＥＬの進行を遮断可能なシャッタ装置２４と、コリメートレンズ１５と、フライアイインテグレータ９と、開口絞り１０と、コンデンサーレンズ１６とを備えている。

コリメートレンズ１５は、光伝送素子１４の射出口１８から射出された露光光ＥＬ（発散光）をほぼ平行な露光光ＥＬ（平行光）に変換して、フライアイインテグレータ１５に供給する。

フライアイインテグレータ９は、レンズエレメント９Ｅを複数有する。レンズエレメント９Ｅは、正の屈折力を有する。各レンズエレメント９Ｅの入射面は、入射側に凸面を向けた球面状に形成され、射出面は射出側に凸面を向けた球面状に形成されている。レンズエレメント９Ｅは、ＸＹ平面内において複数配置されている。フライアイインテグレータ９の各レンズエレメント９Ｅは、マスクＭの下面に対する露光光ＥＬの照射範囲（照明領域ＩＲ）を制限する制限部材として機能する。

なお、照明範囲を制限する制限部材が、マスクＭと略共役な位置に配置される視野絞りでもよい。

射出口１８より射出され、コリメートレンズ１５を介してフライアイインテグレータ９に入射した露光光ＥＬは、複数のレンズエレメント９Ｅによって波面分割される。複数のレンズエレメント９Ｅの射出面近傍（後側焦点面）のそれぞれには光源像が形成され、それら複数の光源像によって二次光源が形成される。すなわち、フライアイインテグレータ９の射出面近傍（後側焦点面）には、実質的な面光源が形成される。

開口絞り１０は、フライアイインテグレータ９の光射出面近傍、すなわちフライアイインテグレータ９の後側焦点面に配置されている。開口絞り１０は、通常照明用の円形の開口絞り、輪帯照明用の開口絞り、ダイポール照明（２極照明）用の開口絞り、クロスポール照明（４極照明）用の開口絞り、及び小さいコヒーレンスファクタ（σ値）用の小円形の開口絞りの少なくとも一つを含む。

フライアイインテグレータ９の後側焦点面に形成された二次光源から射出された露光光ＥＬのうち、開口絞り１０の開口を通過した露光光ＥＬは、コンデンサーレンズ１６に入射する。開口絞り１０は、マスクＭに対する露光光ＥＬを制限して、開口数を制限する制限部材として機能する。

コンデンサーレンズ１６は、フライアイインテグレータ９（二次光源）から供給された露光光ＥＬを集めて、マスクＭに照射する。コンデンサーレンズ１６から射出された露光光ＥＬは、照明領域ＩＲに照射される。フライアイインテグレータ９の各レンズエレメント９Ｅから射出された露光光ＥＬは、コンデンサーレンズ１６を介して、マスクＭに重畳的に照射される。照明モジュールＩＬは、照明領域ＩＲを均一な照度分布の露光光ＥＬで照明する。

次に、第２反射部材１１について、図１，図２，及び図３を参照して説明する。

本実施形態において、第２反射部材１１は、入射口１７の周囲の少なくとも一部に設けられている。図３に示すように、本実施形態において、第２反射部材１１は、環状部材である。第２反射部材１１は、入射口１７の周囲に配置される反射面２３を有する。反射面２３は、リレー光学系１３に面するように配置される。

本実施形態において、第２反射部材１１は、アルミニウム等の金属製の環状部材である。環状部材の表面が鏡面加工されることによって、反射面２３が形成される。本実施形態において、反射面２３は、平面である。本実施形態において、反射面２３は、リレー光学系１３の光軸に対してほぼ垂直に配置される。

第２反射部材１１は、第１反射部材７が反射した露光光ＥＬのうち、フライアイインテグレータ９及び開口絞り１０を含む制限部材を通過可能な露光光ＥＬ以外の露光光ＥＬの少なくとも一部を反射して、露光光ＥＬの光路を逆進させて、第１反射部材７に入射させる。

例えば光源５の大きさ（輝点の大きさ）が、制限部材によって制限される照明範囲より大きい場合、光源５から発した露光光ＥＬのうち、制限部材（レンズエレメント９Ｅ）に入射仕切れない露光光ＥＬ、すなわち、制限部材（レンズエレメント９Ｅ）を通過することができない余剰な露光光ＥＬが発生する可能性がある。

また、光源５の発光角度が、制限部材（開口絞り１０）によって制限される開口数より大きい場合、光源５から発した露光光ＥＬのうち、制限部材（開口絞り１０）を通過することができない余剰な露光光ＥＬが発生する可能性がある。

ここで、以下の説明において、光源５から発した露光光ＥＬのうち、制限部材を通過可能な露光光ＥＬを適宜、第１部分光ＥＬ１、と称し、第１部分光ＥＬ１以外の露光光ＥＬを適宜、第２部分光ＥＬ２、と称する。

第１部分光ＥＬ１は、制限部材を通過して、マスクＭに照射される露光光ＥＬである。第２部分光ＥＬ２は、制限部材を通過することができない余剰な露光光ＥＬである。第２部分光ＥＬ２が多くなると、照明効率が低下する可能性がある。

図４は、３つの入射口１７と、第１部分光ＥＬ１及び第２部分光ＥＬ２を含む第２光源像ＩＭ２と、第１部分光ＥＬ１及び第２部分光ＥＬ２の強度との関係を示す模式図である。図４中、領域Ａ１は、第１部分光ＥＬ１が照射される領域を示し、領域Ａ２は、第２部分光ＥＬ２が照射される領域を示す。領域Ａ２の外形は、第２光源像ＩＭ２の外形を示す。例えば、入射口１７の大きさが第２光源像ＩＭ２の大きさとほぼ同じ又は大きく、第２部分光ＥＬ２が入射口１７に入射可能な場合でも、第２部分光ＥＬ２は、フライアイインテグレータ９及び開口絞り１０を含む制限部材を通過することができない。したがって、第２部分光ＥＬ２は、余剰な露光光ＥＬとなる。

第２反射部材１１は、第２部分光ＥＬ２の少なくとも一部を反射して、露光光ＥＬの光路を逆進させて、第１反射部材７に入射させる。換言すれば、第２反射部材１１は、制限部材９，１０を通過することができない第１反射部材７からの第２部分光ＥＬ２を、第１反射部材７に戻すように反射する。これにより、照明効率の低下が抑制される。

図５は、第２反射部材１１の作用を説明するための図である。図５は、第１反射部材７と、第１反射部材７の第１焦点に配置された光源５と、第２焦点（第１光源像ＩＭ１）との位置関係を示す。光源５から発した露光光ＥＬは、反射面６の第１位置ｐ１で反射して、第２焦点に向かって進行し、第２焦点を通過する。第２焦点を通過した露光光ＥＬは、第２光源像ＩＭ２の像面に配置された第２反射部材１１の反射面２３で反射して、露光光ＥＬの光路を逆進し、第２焦点を通過して、反射面６の第１位置ｐ１に入射する。反射面６の第１位置ｐ１に入射した露光光ＥＬは、反射面６の第１位置ｐ１で反射して、第１位置ｐ１と異なる反射面６の第２位置ｐ２に入射する。反射面６の第２位置ｐ２に入射した露光光ＥＬは、反射面６の第２位置ｐ２で反射して、第２焦点に向かって進行し、第２焦点を通過する。

このように、第２焦点と共役な位置（第２光源像ＩＭ２の像面の位置）に第２反射部材１１の反射面２３を配置することによって、反射面６からの露光光ＥＬを、反射面６に戻すように反射することができる。

図６は、第１反射部材７と、第１反射部材７の第１焦点に配置された光源５と、第２光源像ＩＭ２の像面近傍に配置された第２反射部材１１との関係を示す。図７は、図６の拡大図であり、第２反射部材１１の近傍を示す。なお、図６は、光源５と第１反射部材７と第２反射部材１１との関係を模式的に示した図であり、第２焦点（第１光源像ＩＭ１）の図示は省略してある。

図６及び図７において、光源５から発した露光光ＥＬは、反射面６の第３位置ｐ３で反射して、第２光源像ＩＭ２に向かって進行する。第２光源像ＩＭ２に向かって進行する露光光ＥＬの少なくとも一部は、第２光源像ＩＭ２の像面近傍に配置されている第２反射部材１１の反射面２３に入射する。反射面２３は、第１反射部材７の反射面６が反射した露光光ＥＬのうち、制限部材９，１０を通過することができない第２部分光ＥＬ２を、第１反射部材６に戻すように反射することができる位置に配置されている。

反射面２３に入射した露光光ＥＬの第２部分光ＥＬ２は、その反射面２３で反射して、露光光ＥＬの光路を逆進し、第３位置ｐ３と異なる反射面６の第４位置ｐ４に入射する。反射面６の第４位置ｐ４に入射した露光光ＥＬは、反射面６の第４位置ｐ４で反射して、第４位置ｐ４と異なる反射面６の第５位置ｐ５に入射する。反射面６の第５位置ｐ５に入射した露光光ＥＬは、反射面６の第５位置ｐ５で反射して、第２光源像ＩＭ２に向かって進行する。

本実施形態において、光源５から射出され、第１反射部材７の反射面６（第３位置ｐ３）で反射した第２部分光ＬＥ２の光路Ｋ１に対して、光源５から射出され、第１反射部材７の反射面６（第３位置ｐ３）で反射し、第１反射部材７に戻されるように第２反射部材１１で反射し、第１反射部材７の反射面６（第４，第５位置ｐ４，ｐ５）で再反射した第２部分光ＥＬ２の光路Ｋ２は変化する。例えば、反射面６の形状等に応じて、光路Ｋ１に対して、光路Ｋ２は変化する。反射面６の第５位置ｐ５で反射した露光光ＥＬは、第２反射部材１１の反射面２３に入射することなく、第２反射部材１１の開口１１Ｋを通過して、第１部分光ＥＬ１として、入射口１７に入射し、制限部材９，１０に伝送される。

このように、本実施形態によれば、第２反射部材１１が、第１反射部材７に再入射させるように第２部分光ＥＬ２を反射することによって、その第２部分光ＥＬ２の光路を変化させ、第２部分光ＥＬ２を第１部分光ＥＬ１に変換することができる。したがって、制限部材９，１０を通過することができない余剰な露光光ＥＬの発生を抑制でき、照明効率の低下を抑制することができる。

次に、露光装置ＥＸの動作の一例について説明する。マスクステージ１にマスクＭが支持され、基板ステージ２に基板Ｐが支持された後、制御装置３は、基板Ｐの露光処理を開始する。制御装置３は、照明装置ＩＳより露光光ＥＬを射出して、マスクステージ１に支持されているマスクＭを露光光ＥＬで照明する。露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターンの像は、基板ステージ２に支持される基板Ｐに投影される。このように、照明装置ＩＳは、マスクＭを露光光ＥＬで照明して、マスクＭのパターン及び投影装置ＰＳを介して基板Ｐに露光光ＥＬを照射して、その基板Ｐを露光する。

上述したように、露光装置ＥＸは、マルチレンズ型スキャン露光装置である。制御装置３は、マスクステージ１及び基板ステージ２を制御して、マスクＭと基板Ｐとを走査方向に同期移動しながらマスクＭを露光光ＥＬで照明し、マスクＭのパターンを介した露光光ＥＬで基板Ｐを露光する。本実施形態においては、基板Ｐの走査方向（同期移動方向）をＸ軸方向とし、マスクＭの走査方向（同期移動方向）もＸ軸方向とする。制御装置３は、投影領域ＰＲに対して基板ＰをＸ軸方向に移動するとともに、その基板ＰのＸ軸方向への移動と同期して、照明領域ＩＲに対してマスクＭをＸ軸方向に移動しながら、照明領域ＩＲに露光光ＥＬを照射して、マスクＭからの露光光ＥＬを投影装置ＰＳを介して投影領域ＰＲに照射する。これにより、基板Ｐは、マスクＭ及び投影装置ＰＳを介して投影領域ＰＲに照射された露光光ＥＬで露光され、マスクＭのパターンの像が基板Ｐに投影される。

以上説明したように、本実施形態によれば、制限部材９，１０を通過可能な第１部分光ＥＬ１以外の第２部分光ＥＬ２の少なくとも一部を反射して、露光光ＥＬの光路を逆進させて第１反射部材７に入射させる第２反射部材１１を設けたので、第１反射部材７が第２部分光ＥＬ２を発生しても、その第２部分光ＥＬ２の少なくとも一部を、第１部分光ＥＬ１に変換することができる。本実施形態によれば、第２反射部材１１は、第２部分光ＥＬ２の光路を変化させて、第２部分光ＥＬ２を第１部分光ＥＬ１に変換することができる。したがって、照明装置ＩＳの照明効率の低下を抑制でき、露光装置ＥＸのスループットの低下を抑制できる。

なお、本実施形態においては、第２反射部材１１の反射面２３が環状であり、入射口１７の周囲に配置されている場合を例にして説明したが、入射口１７の周囲の一部に配置されてもよい。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。第２実施形態は、第１実施形態の変形例であり、第２反射部材が配置される位置が、第１実施形態と異なる。

図８は、第２実施形態に係る照明装置ＩＳの一部を示す図である。本実施形態において、第２反射部材１１は、リレー光学系１３内に配置されている。第２反射部材１１は、第１リレー光学系１３Ａと第２リレー光学系１３Ｂとの間に配置されている。第２反射部材１１は、第１リレー光学系１３Ａが形成する光源５の光源像ＩＭ１１の像面近傍に配置されている。

本実施形態においても、第２部分光ＥＬ２を第１反射部材６に戻すように反射して、第１部分光ＥＬ１に変換することができる。

なお、本実施形態において、第２反射部材１１の反射面２３が、光源像ＩＭ１１の周囲に配置されていてもよいし、周囲の少なくとも一部に配置されてもよい。

本実施形態においては、第２反射部材１１が第１反射部材７に近い位置に配置されているので、第２反射部材１１と第１反射部材７との距離を短くすることができ、第２部分光ＥＬ２の光量が減衰することを抑制することができる。

＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。

図９は、第３実施形態に係る照明装置ＩＳの一部を示す図である。本実施形態において、第２反射部材１１は、第１反射部材７が形成する光源５の第１光源像ＩＭ１の像面近傍に配置された反射部材１１Ａと、リレー光学系１３内に配置された反射部材１１Ｂとを含む。反射部材１１Ｂは、リレー光学系１３のうち、反射部材１１Ｂより第１光源像ＩＭ１側に配置された光学系の後側焦点面近傍に配置されている。

本実施形態においても、第２部分光ＥＬ２を第１反射部材６に戻すように反射して、第１部分光ＥＬ１に変換することができる。

また、本実施形態においては、反射部材１１Ａは、第２部分光ＥＬ２が干渉フィルタ２１を通過する前に、第２部分光ＥＬ２を反射するので、第２部分光ＥＬ２の光量が減衰することを抑制することができる。

なお、本実施形態において、反射部材１１Ａの反射面２３が、光源像ＩＭ１の周囲に配置されていてもよいし、周囲の少なくとも一部に配置されてもよい。

なお、上述の第１〜第３実施形態においては、反射面２３が、リレー光学系１３の光軸に対してほぼ垂直に配置される場合を例にして説明したが、リレー光学系１３の光軸に対して傾斜していてもよい。例えば、反射面２３が、円錐状でもよい。

＜第４実施形態＞
次に、第４実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。

第４実施形態は、第２実施形態の変形例である。第４実施形態に係る第２反射部材１１Ｒは、少なくとも一部が曲面である反射面２３Ｒを有する。

図１０は、第４実施形態に係る照明装置ＩＳの一部を示す図である。第２反射部材１１Ｒは、リレー光学系１３内に配置されている。第２反射部材１１Ｒは、第１リレー光学系１３Ａが形成する光源５の光源像ＩＭ１１の像面近傍に配置されている。

なお、第２反射部材１１Ｒが、第１光源像ＩＭ１の像面近傍に配置されてもよいし、第２光源像ＩＭ２の像面近傍に配置されてもよい。

反射面２３Ｒは、曲面を含み、レンズパワーを有する。これにより、反射面２３Ｒは、第１反射部材７からの第２部分光ＥＬ２を、所望の方向に反射させることができる。

なお、上述の第１〜第４実施形態においては、導光光学系８が、リレー光学系１３を有することとしたが、リレー光学系１３が省略されてもよい。また、光伝送素子１４の入射口１７が、第１反射部材７によって形成される光源５の第１光源像ＩＭ１の像面近傍に配置されてもよい。また、第２反射部材１１（１１Ｒ）が、第１光源像ＩＭ１の像面近傍に配置された入射口１７の周囲の少なくとも一部に設けられてもよい。

なお、上述の各実施形態において、導光光学系８が、光伝送素子１４を有することとしたが、光伝送素子１４が省略されてもよい。また、上述の各実施形態においては、露光装置ＥＸが、複数の投影光学系ＰＬ及び照明モジュールＩＬを有するマルチレンズ型スキャン露光装置である場合を例にして説明したが、投影光学系ＰＬが１つでもよいし、照明モジュールＩＬが１つでもよい。

なお、上述の各実施形態においては、第１反射部材７が楕円鏡であることとしたが、楕円鏡に限定されない。例えば、放物面を有する反射面を有する第１反射部材を光源５の周囲の少なくとも一部に配置してもよい。こうすることによっても、光源５から発した露光光ＥＬによってマスクＭを照明することができる。

なお、上述の各実施形態において、第１反射部材７と協働して、第１光源像ＩＭ１を形成する補助光学系を設けてもよい。例えば、補助光学系として、第１反射部材７とリレー光学系１３との間であって、第１反射部材７からの露光光ＥＬが入射可能な位置に、レンズパワーを有する光学系を配置してもよい。その光学系は、第１反射部材７と協働して、第１光源像ＩＭ１をより良好に形成することができる。

なお、上述の実施形態の基板Ｐとしては、ディスプレイデバイス用のガラス基板のみならず、半導体デバイス製造用の半導体ウエハ、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）等が適用される。

なお、露光装置ＥＸとしては、マスクＭと基板Ｐとを同期移動してマスクＭのパターンを介した露光光ＥＬで基板Ｐを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャニングステッパ）の他に、マスクＭと基板Ｐとを静止した状態でマスクＭのパターンを一括露光し、基板Ｐを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）にも適用することができる。

また、露光装置ＥＸとして、プロキシミティ方式の露光装置、ミラープロジェクション・アライナーなどにも本発明を適用することができる。

また、本発明は、米国特許第６３４１００７号明細書、米国特許第６２０８４０７号明細書、米国特許第６２６２７９６号明細書等に開示されているような、複数の基板ステージを備えたツインステージ型の露光装置にも適用できる。

また、本発明は、米国特許第６８９７９６３号明細書、欧州特許出願公開第１７１３１１３号明細書等に開示されているような、基板を保持する基板ステージと、基板を保持せずに、基準マークが形成された基準部材及び／又は各種の光電センサを搭載した計測ステージとを備えた露光装置にも適用することができる。また、複数の基板ステージと計測ステージとを備えた露光装置を採用することができる。

露光装置ＥＸの種類としては、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置に限られず、基板Ｐに半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）、マイクロマシン、ＭＥＭＳ、ＤＮＡチップ、あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。

なお、上述の各実施形態においては、マスクＭとして、光透過性の板上に所定の遮光パターン（又は位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスクを用いたが、このマスクに代えて、例えば米国特許第６７７８２５７号明細書に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する可変成形マスク（電子マスク、アクティブマスク、あるいはイメージジェネレータとも呼ばれる）を用いてもよい。可変成形マスクは、例えば非発光型画像表示素子（空間光変調器）の一種であるＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）等を含む。また、可変成形マスクとしては、ＤＭＤに限られるものでなく、ＤＭＤに代えて、以下に説明する非発光型画像表示素子を用いても良い。ここで、非発光型画像表示素子は、所定方向へ進行する光の振幅（強度）、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しては、透過型液晶表示素子（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）以外に、エレクトロクロミックディスプレイ（ＥＣＤ）等が例として挙げられる。また、反射型空間光変調器としては、上述のＤＭＤの他に、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：Electro Phonetic 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）等が例として挙げられる。

上述の実施形態の露光装置ＥＸは、本願請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。

半導体デバイス、ディスプレイデバイス、電子デバイス等のデバイスは、図１１に示すように、デバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマスクＭを製作するステップ２０２、基板Ｐを製造するステップ２０３、上述の実施形態に従って、マスクＭのパターンからの露光光ＥＬで基板Ｐを露光して、パターンを基板Ｐに転写する転写工程、及びパターンが転写された基板Ｐを現像し、パターンに対応する形状の転写パターン層を基板Ｐに形成する現像工程を含む基板処理ステップ２０４、ダイシング工程、ボンディング工程、及びパッケージ工程等、転写パターン層を介して基板Ｐを加工する加工工程を含むデバイス組み立てステップ２０５、及び検査ステップ２０６等を経て製造される。

なお、上述の実施形態及び変形例の要件は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。また、法令で許容される限りにおいて、上述の実施形態及び変形例で引用した露光装置などに関する全ての公開公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。

なお、上述の実施形態では、照明装置ＩＳを、基板を露光する露光装置ＥＸに適用するものとして説明したが、露光装置ＥＸに限定されない。例えば、例えば基板Ｐに設けられた複数の被処理領域を顕微鏡等で順次観察して検査する検査装置等にも、本発明の照明装置ＩＳを適用することができる。

１…マスクステージ、２…基板ステージ、３…制御装置、５…光源、６…反射面、７…第１反射部材、８…導光光学系、９…フライアイインテグレータ（制限部材）、１０…開口絞り（制限部材）、１１…第２反射部材、１３…リレー光学系、１４…光伝送素子、１７…入射口、１８…射出口、２３…反射面、ＥＬ…露光光、ＥＬ１…第１部分光、ＥＬ２…第２部分光、ＥＸ…露光装置、ＩＬ…照明モジュール、ＩＭ１…第１光源像、ＩＭ２…第２光源像、ＩＳ…照明装置、Ｍ…マスク、Ｐ…基板、ＰＳ…投影装置、ＰＬ…投影光学系

Claims (13)

1. 光源から発した照明光によって物体を照明する照明装置であって、
   前記光源の周囲の一部に配置された凹曲面状の反射面を有し、前記反射面によって前記照明光を反射する第１反射部材と、
   前記第１反射部材が反射した前記照明光を前記物体に導く導光光学系と、
   前記導光光学系に設けられ、前記照明光の一部を通過させて、前記物体に対する前記照明光の照射範囲及び開口数の少なくとも一方を制限する制限部材と、
   前記導光光学系に設けられ、前記第１反射部材が反射した前記照明光のうち、前記制限部材を通過可能な第１部分光以外の第２部分光の少なくとも一部を反射し、前記照明光の光路を逆進させて前記第１反射部材に入射させる第２反射部材と、
   を備える照明装置。
2. 前記第１反射部材は、前記照明光を反射して前記光源の第１光源像を形成し、
   前記導光光学系は、前記第１光源像を光学的にリレーして第２光源像を形成するリレー光学系を含み、
   前記第２反射部材は、前記第１光源像及び前記第２光源像の少なくとも一方の像面近傍に配置される請求項１記載の照明装置。
3. 前記第１反射部材は、前記照明光を反射して前記光源の第１光源像を形成し、
   前記第２反射部材は、前記第１光源像の像面近傍に配置される請求項１記載の照明装置。
4. 前記第１反射部材は、前記照明光を反射して前記光源の第１光源像を形成し、
   前記導光光学系は、前記第１光源像から発した前記照明光を光学的にリレーするリレー光学系を含み、
   前記第２反射部材は、前記リレー光学系内に配置される請求項１記載の照明装置。
5. 前記第２反射部材は、前記リレー光学系のうち当該第２反射部材より前記第１光源像側に配置された光学系の後側焦点面近傍に配置される請求項４記載の照明装置。
6. 前記第１反射部材は、前記照明光を反射して前記光源の第１光源像を形成し、
   前記導光光学系は、前記第１光源像を光学的にリレーして第２光源像を形成するリレー光学系と、前記第２光源像の像面近傍に配置された入射口から入射する前記照明光を伝送する光伝送素子とを含み、
   前記第２反射部材は、前記入射口の周囲の少なくとも一部に設けられる請求項１記載の照明装置。
7. 前記第１反射部材は、前記照明光を反射して前記光源の第１光源像を形成し、
   前記導光光学系は、前記第１光源像の像面近傍に配置された入射口から入射する前記照明光を伝送する光伝送素子を含み、
   前記第２反射部材は、前記入射口の周囲の少なくとも一部に設けられる請求項１記載の照明装置。
8. 前記光源が複数設けられ、前記入射部が前記光源に応じて複数設けられ、
   前記導光光学系は、前記複数の入射口に入射した前記照明光を合成して、前記物体に導く請求項６又は７記載の照明装置。
9. 前記第１反射部材と協働して前記第１光源像を形成する補助光学系を備える請求項２〜８のいずれか一項記載の照明装置。
10. 前記凹曲面状の反射面は、２つの焦点を有し、
    前記第１反射部材は、前記２つの焦点のうち前記反射面に近い焦点を前記光源に一致させて配置される請求項１〜９のいずれか一項記載の照明装置。
11. パターンが形成されたパターン保持部材を支持する第１支持機構と、
    感光基板を支持する第２支持機構と、
    前記パターン保持部材を照明し、前記パターンを介して前記感光基板を露光する請求項１〜１０のいずれか一項記載の照明装置と、を備える露光装置。
12. 前記第１支持機構が支持する前記パターン保持部材のパターンの像を、前記第２支持機構が支持する前記感光基板に投影する投影光学系を備え、
    前記照明装置は、前記投影光学系を介して前記感光基板を露光する請求項１１記載の露光装置。
13. 請求項１１又は１２記載の露光装置を用いて、前記パターンを前記感光基板に転写する転写工程と、
    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形成する現像工程と、
    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、を含むデバイス製造方法。

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