JP6051905B2 - 光分配装置、照明システム及びこれを備える露光装置 - Google Patents

Description

本発明は、光源から出力された光を分岐する光分配装置、照明システム及びこれを備える露光装置に関する。

近年、情報表示装置として、液晶又は有機ＥＬ（Electro Luminescence）等の素子を用いた薄型の表示パネルが多用されている。これらの表示パネルは、薄いガラス基板に透明薄膜電極をフォトリソグラフィ手法でパターンニングすることにより製造されている。このフォトリソグラフィ手法において、マスクに形成されたパターンを感光基板（以下、基板ともいう）に投影露光してパターンニングする露光装置が知られている。露光装置には、マスクに照射する照明光の視野として、複数の視野を設け、同時に基板の複数個所に投影露光してパターンニングする露光装置がある。

露光装置に用いる照明装置としては、複数の光源からの光を合成し、その後、分岐し、分岐した光をそれぞれ複数の視野の照明光として用いる照明装置がある。例えば、特許文献１には、ケーラーレンズとケーラーレンズの焦点位置に配置されたアパーチャとによりケーラーレンズの前側焦点に位置された複数の光源からの光を合成し、面内の光強度が概ね均一な面光源状の光に変換し、この面光源状の光を分岐することにより、各カプラーを経由して出力される光の面内の光強度を一定にする光学装置が記載されている。

特開平１１−１９４２２８号公報

従来の照明装置を用いた場合においては、複数の光源からの光の照明ムラを十分に低減することができず、分岐した光の光量にバラツキが生じる場合がある。

本発明の態様は、複数の光源からの光を効率よく合成し、複数の均等な光に分岐することができる光分配装置、照明システム及びこれを備える露光装置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、入射した光を面内分布が平均化された面状の光として出力面から出力する複数の分布調整器と、複数の前記分布調整器の各出力面から出力された面状の光が入射面から入射され、前記入射面から入射した光を複数の光に分割して出力する光分割器と、前記分布調整器毎に前記分布調整器と前記光分割器との間に配置され、前記出力面の像をそれぞれ生成する複数の結像光学系と、を備え、前記複数の結像光学系からの光は、前記光分割器の前記入射面で少なくとも一部が重畳し、前記複数の結像光学系による複数の前記出力面の像は少なくとも一部が重畳する光分配装置が提供される。

本発明の第２の態様に従えば、光源から出力された光を被照射面の複数の視野領域に照射させる照明システムであって、前記光源から出力された光が入射され、入射した光を複数の光に分岐する上述した光分配装置と、前記光分配装置で分岐された光を案内し、前記被照射面のそれぞれ前記視野領域に照射させる照明光学系と、を備える照明システムが提供される。

本発明の第３の態様に従えば、上述した照明システムと、前記照明システムから照射された光が照射されるマスクを支持するマスクステージと、前記マスクに形成されたパターンと同形状のパターンが露光されるプレートを支持するプレートステージと、を備える露光装置が提供される。

本発明は、複数の光源からの光を効率よく合成し、複数の均等な光に分岐することができる光分配装置、照明システム及びこれを備える露光装置を提供することができる。

図１は、本実施形態に係る露光装置の斜視図である。 図２は、本実施形態に係る露光装置を走査方向側から見た図である。 図３は、本実施形態に係る露光装置の側面図である。 図４は、本実施形態に係る露光装置が備える照明システムの照明装置の光分配装置の概要を示す模式図である。 図５は、照明装置のレンズアレイの概要を示す模式図である。 図６は、本実施形態に係る照明システムの照明光学系の構造を示す図である。 図７Ａは、光分配装置の機能を説明するための図である。 図７Ｂは、光分配装置の機能を説明するための図である。 図８Ａは、光分配装置の機能を説明するための図である。 図８Ｂは、光分配装置の機能を説明するための図である。 図９は、光分配装置の機能を説明するための図である。 図１０は、本実施形態の変形例に係る光分配装置の概要を示す模式図である。 図１１は、本実施形態の変形例に係る光分配装置の概要を示す模式図である。 図１２は、本実施形態に係るデバイス製造方法の手順を示すフローチャートである。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

以下において、下は重力が作用する方向（鉛直方向）側であり、上は重力が作用する方向とは反対方向側である。また、以下においては、露光装置によって露光光が照射される基板が設定される平面に垂直な方向をＺ軸方向、基板が設定される平面（Ｚ軸と直交する平面）内の所定方向をＸ軸方向、基板が設定される平面（Ｚ軸と直交する平面）内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向と表現する。Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸周りの回転（傾斜）方向は、それぞれ、θＸ方向、θＹ方向及びθＺ方向と表現する。まず、露光装置ＥＸの概要を説明する。

＜露光装置＞
図１は、本実施形態に係る露光装置の斜視図である。図２は、本実施形態に係る露光装置を走査方向側から見た図である。図３は、本実施形態に係る露光装置の側面図である。露光装置ＥＸは、マスクステージ１と、基板ステージ２と、マスクステージ駆動システム３と、基板ステージ駆動システム４と、照明システムＩＳと、投影システムＰＳと、制御装置５とを備えている。また、露光装置ＥＸは、ボディ１３を備えている。ボディ１３は、ベースプレート１０と、第１コラム１１と、第２コラム１２とを有する。ベースプレート１０は、例えばクリーンルーム内の支持面（例えば床面）ＦＬ上に防振台ＢＬを介して配置される。第１コラム１１は、ベースプレート１０上に配置される。第２コラム１２は、第１コラム１１上に配置される。ボディ１３は、投影システムＰＳ、マスクステージ１及び基板ステージ２のそれぞれを支持する。投影システムＰＳは、定盤１４を介して第１コラム１１に支持される。マスクステージ１は、第２コラム１２に対して移動可能に支持される。基板ステージ２は、ベースプレート１０に対して移動可能に支持される。

本実施形態において、露光装置ＥＸは、マスクＭと基板ＰとをＸ軸方向に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）である。露光装置ＥＸはこのようなものに限定されず、例えば、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）であってもよい。

マスクＭは、基板Ｐに投影されるデバイスのパターンが形成されたレチクルを含む。基板Ｐは、基材と、その基材の表面に形成された感光膜（塗布された感光剤）とを含む。基材は、大型のガラスプレートを含み、その一辺の長さ又は対角長（対角線の長さ）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の矩形形状のガラスプレートを用いる。

露光装置ＥＸは、照明装置１００と、複数個（本実施形態では７個）の照明光学系としての照明部ＩＬ１〜ＩＬ７とを有する照明システムＩＳを備える。また、露光装置ＥＸは、複数個（本実施形態では７個）の投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７を有する投影システムＰＳを備える。なお、照明光学系及び投影光学系の数は７個に限定されず、例えば、照明システムＩＳが照明光学系を１１個有し、投影システムＰＳが投影光学系を１１個有してもよい。以下においては、必要に応じて、照明部ＩＬ１〜ＩＬ７を第１〜第７照明部ＩＬ１〜ＩＬ７といい、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７を第１〜第７投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７という。

次に、照明システムＩＳについて簡単に説明する。照明システムＩＳは、マスクＭを露光光ＥＬで照射するシステムである。照明システムＩＳが有する第１〜第７照明部ＩＬ１〜ＩＬ７は、７個の照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７に配置されたマスクＭの少なくとも一部を、ほぼ均一な照度分布の露光光ＥＬで照射する。本実施形態において、照明システムＩＳから射出される露光光ＥＬは、レーザ光が用いられる。レーザ光は、照明装置１００が有するレーザ光源から射出される。本実施形態においては、レーザ光源、より具体的には、紫外線レーザ光源を用いたが、露光光の光源として高圧水銀ランプ又はキセノンランプ等のランプも用いることができる。照明システムＩＳの詳細な構造は後述する。

次に、投影システムＰＳについて説明する。投影システムＰＳは、露光光ＥＬで照射されたマスクＭのパターンの像を基板Ｐに投影するシステムである。投影システムＰＳは、所定の投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７に露光光ＥＬを投影する複数の投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７を有する。投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７は、各投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７から射出された露光光ＥＬが投影される領域である。投影システムＰＳは、異なる７つの投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７にそれぞれマスクパターンの像を投影する。投影システムＰＳは、基板Ｐのうち投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７に配置された部分に、マスクパターンの像を所定の投影倍率で投影する。

投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７は、図２に示す第１照明部ＩＬ１により露光光ＥＬで照射されたマスクＭのマスクパターンの像を基板Ｐに投影する。第１投影光学系ＰＬ１は、像面調整部３３と、シフト調整部３４と、２組の反射屈折型光学系３１、３２と、視野絞り３５と、スケーリング調整部３６とを備えている。

照明領域ＩＲ１に照射され、マスクＭを通過した露光光ＥＬは、像面調整部３３に入射する。像面調整部３３は、第１投影光学系ＰＬ１の像面の位置（Ｚ軸、θＸ及びθＹ方向に関する位置）を調整することができる。像面調整部３３は、マスクＭ及び基板Ｐに対して光学的にほぼ共役な位置に配置されている。像面調整部３３は、第１光学部材３３Ａ及び第２光学部材３３Ｂと、第２光学部材３３Ｂに対して第１光学部材３３Ａを移動させることができる光学系駆動装置とを備えている。

第１光学部材３３Ａと第２光学部材３３Ｂとは、気体軸受により、所定のギャップを介して対向する。第１光学部材３３Ａ及び第２光学部材３３Ｂは、露光光ＥＬを透過するガラス板であり、それぞれくさび形状を有する。図１に示す制御装置５は、光学系駆動装置を動作させて、第１光学部材３３Ａと第２光学部材３３Ｂとの位置関係を調整することにより、第１投影光学系ＰＬ１の像面の位置を調整することができる。像面調整部３３を通過した露光光ＥＬは、シフト調整部３４に入射する。

シフト調整部３４は、基板Ｐの表面におけるマスクＭのパターンの像をＸ軸方向及びＹ軸方向にシフトさせることができる。シフト調整部３４を透過した露光光ＥＬは、１組目の反射屈折型光学系３１に入射する。反射屈折型光学系３１は、マスクＭのパターンの中間像を形成する。反射屈折型光学系３１から射出された露光光ＥＬは、視野絞り３５に入射する。視野絞り３５は、反射屈折型光学系３１により形成されるマスクパターンの中間像の位置に配置されている。視野絞り３５は、投影領域ＰＲ１を規定する。本実施形態において、視野絞り３５は、基板Ｐ上における投影領域ＰＲ１を台形状に規定する。視野絞り３５を通過した露光光ＥＬは、２組目の反射屈折型光学系３２に入射する。

反射屈折型光学系３２は、反射屈折型光学系３１と同様の構造である。反射屈折型光学系３２から射出された露光光ＥＬは、スケーリング調整部３６に入射する。スケーリング調整部３６は、マスクパターンの像の倍率（スケーリング）を調整することができる。スケーリング調整部３６を介した露光光ＥＬは、基板Ｐに照射される。本実施形態において、第１投影光学系ＰＬ１は、マスクパターンの像を、基板Ｐ上に正立等倍で投影するが、これに限定されるものではない。例えば、第１投影光学系ＰＬ１は、マスクパターンの像を拡大又は縮小したり、倒立で投影したりしてもよい。

上述の像面調整部３３、シフト調整部３４及びスケーリング調整部３６により、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の結像特性（光学特性）を調整する結像特性調整装置３０が構成される。結像特性調整装置３０は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ及びθＺ方向の６つの方向に関する第１投影光学系ＰＬ１の像面の位置を調整可能であり、マスクパターンの像の倍率を調整可能である。投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７は、いずれも同等の構造である。

次に、マスクステージ１について説明する。マスクステージ１は、マスクＭを保持した状態で、照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７に対して移動させる装置である。マスクステージ１は、マスクＭを保持可能なマスク保持部１５を有する。マスク保持部１５は、マスクＭを真空吸着可能なチャック機構を含み、マスクＭを脱着できる。マスク保持部１５は、マスクＭの投影システムＰＳ側の面（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を保持する。

マスクステージ駆動システム３は、マスクステージ１を移動させるシステムである。マスクステージ駆動システム３は、例えばリニアモータを含み、第２コラム１２のガイド面１２Ｇ上においてマスクステージ１を移動可能である。マスクステージ１は、マスクステージ駆動システム３の作動により、マスク保持部１５でマスクＭを保持した状態で、ガイド面１２Ｇ上を、Ｘ軸、Ｙ軸及びθＺ方向の３つの方向に移動可能である。

次に、基板ステージ２について説明する。基板ステージ２は、基板Ｐを保持するとともに、パターン転写装置としての照明システムＩＳ及び投影システムＰＳから照射される露光光ＥＬの投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７に対して基板Ｐを走査方向（Ｘ軸方向）に移動させる。基板ステージ２は、基板Ｐを保持可能な基板保持部１６を有する。基板保持部１６は、基板Ｐを真空吸着可能なチャック機構を含み、基板Ｐが脱着できるようになっている。基板保持部１６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を保持する。

基板ステージ駆動システム４は、基板ステージ２を移動させるシステムである。基板ステージ駆動システム４は、例えばリニアモータを含み、ベースプレート１０のガイド面１０Ｇ上において基板ステージ２を移動可能である。基板ステージ２は、基板ステージ駆動システム４が動作することにより、基板保持部１６で基板Ｐを保持した状態で、ガイド面１０Ｇ上を、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ及びθＺ方向の６方向に移動可能である。

図３に示すように、基板保持部１６に対して−Ｘ側の基板ステージ２の投影システムＰＳ側における表面には、基準部材４３が配置されている。基準部材４３の投影システムＰＳ側における表面４４は、基板保持部１６に保持された基板Ｐの表面とほぼ同一の平面内に配置される。また、基準部材４３の表面４４に、露光光ＥＬを透過可能な透過部４５が配置されている。基準部材４３の下方（基板ステージ２の内部側）には、透過部４５を透過した光を受光可能な受光装置４６が配置されている。受光装置４６は、透過部４５を介した光が入射するレンズ系４７と、レンズ系４７を介した光を受光する光センサ４８とを有する。本実施形態において、光センサ４８は、撮像素子（ＣＣＤ：Charge Coupled Device）を含む。光センサ４８は、受光した光に応じた信号を制御装置５に出力する。

次に、干渉計システム６について説明する。図１及び図２に示すように、干渉計システム６は、マスクステージ１の位置情報を計測するレーザ干渉計ユニット６Ａと、基板ステージ２の位置情報を計測するレーザ干渉計ユニット６Ｂとを有する。レーザ干渉計ユニット６Ａは、マスクステージ１に配置された計測ミラー１Ｒを用いて、マスクステージ１の位置情報を計測可能である。レーザ干渉計ユニット６Ｂは、基板ステージ２に配置された計測ミラー２Ｒを用いて、基板ステージ２の位置情報を計測可能である。本実施形態において、干渉計システム６は、レーザ干渉計ユニット６Ａ、６Ｂを用いて、Ｘ軸、Ｙ軸及びθＸ方向に関するマスクステージ１及び基板ステージ２それぞれの位置を計測可能である。

次に、第１検出システム７について説明する。第１検出システム７は、マスクＭの投影システムＰＳ側における面（パターン形成面）のＺ軸方向の位置を検出する。第１検出システム７は、いわゆる斜入射方式の多点フォーカス・レベリング検出システムであり、図３に示すように、マスクステージ１に保持されたマスクＭの投影システムＰＳ側の面と対向配置される複数の検出器７Ａ〜７Ｆを有する。検出器７Ａ〜７Ｆのそれぞれは、検出領域ＭＺ１〜ＭＺ６に検出光を照射する投射部と、検出領域ＭＺ１〜ＭＺ６に配置されたマスクＭの下面（投影システムＰＳ側における表面）からの検出光を受光可能な受光部とを有する。第１検出システム７は、検出領域ＭＺ１〜ＭＺ６に配置されたマスクＭの下面におけるＺ軸方向の位置が変化した場合、そのマスクＭの下面のＺ軸方向における変位量に応じて、受光部に対する検出光の入射位置がＸ軸方向に変位する。受光部の撮像信号は、制御装置５に出力され、制御装置５は、受光部からの信号に基づいて、検出領域ＭＺ１〜ＭＺ６に配置されたマスクＭの下面のＺ軸方向における位置を求めることができる。

次に、第２検出システム８について説明する。第２検出システム８は、基板Ｐの表面（露光面）におけるＺ軸方向の位置を検出する。第２検出システム８は、いわゆる斜入射方式の多点フォーカス・レベリング検出システムであり、図３に示すように、基板ステージ２に保持された基板Ｐの表面と対向配置される複数の検出器８Ａ〜８Ｈを有する。検出器８Ａ〜８Ｈのそれぞれは、検出領域ＰＺ１〜ＰＺ８に検出光を照射する投射部と、検出領域ＰＺ１〜ＰＺ８に配置された基板Ｐの表面からの検出光を受光可能な受光部とを有する。第２検出システム８は、検出領域ＰＺ１〜ＰＺ８に配置された基板Ｐの表面におけるＺ軸方向の位置が変化した場合、その基板Ｐの表面のＺ軸方向における変位量に応じて、受光部に対する検出光の入射位置がＸ軸方向に変位する。受光部の撮像信号は、制御装置５に出力され、制御装置５は、受光部からの信号に基づいて、検出領域ＰＺ１〜ＰＺ８に配置された基板Ｐの表面のＺ軸方向における位置を求めることができる。

次に、アライメントシステム９について説明する。アライメントシステム９は、基板Ｐに設けられた位置マークとしてのアライメントマークを検出し、その位置を計測する。アライメントマークの位置は、例えば、露光装置ＥＸのＸＹ座標系における位置である。アライメントマークは、露光によって基板Ｐに転写されて、基板Ｐの表面に設けられる。本実施形態において、アライメントシステム９は、投影システムＰＳに対してＸ軸方向（走査方向）の−Ｘ側に配置されている。

アライメントシステム９は、いわゆるオフアクシス方式のアライメントシステムである。図３に示すように、アライメントシステム９は、基板ステージ２に保持された基板Ｐの表面と対向配置される複数（本実施形態では６個）の検出器９Ａ〜９Ｆを有する。検出器９Ａ〜９Ｆのそれぞれは、検出領域ＳＡ１〜ＳＡ６に検出光を照射する投射部と、検出領域ＳＡ１〜ＳＡ６に配置されたアライメントマークの光学像を取得する顕微鏡及び受光部とを有する。検出器９Ａ〜９Ｆ及び検出領域ＳＡ１〜ＳＡ６は、走査方向と直交する方向、すなわちＹ軸の方向に配列されている。

次に、制御装置５について説明する。制御装置５は、露光装置ＥＸの動作を制御するとともに、本実施形態に係る露光方法を実行する。制御装置５は、例えば、コンピュータであり、処理部と、記憶部と、入出力部とを有する。処理部は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）である。記憶部は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）若しくはハードディスク装置又はこれらを組み合わせたものである。入出力部は、照明システムＩＳ、投影システムＰＳ、干渉計システム６、アライメントシステム９、マスクステージ駆動システム３及び基板ステージ駆動システム４等の機器類と接続するためのインターフェース、入力ポート及び出力ポート等を備えている。処理部は、入出力部を介して露光装置ＥＸの機器類の動作を制御したり、機器類の状態に関する情報又は機器類が検出した検出値等を取得したりする。

基板Ｐの露光時において、露光装置ＥＸの動作の少なくとも一部は、予め定められている露光に関する制御情報（露光制御情報）に基づいて実行される。露光制御情報は、露光装置ＥＸの動作を規定する制御命令群を含み、露光レシピとも呼ばれる。以下の説明において、露光に関する制御情報を適宜、露光レシピ、と称する。露光レシピは、制御装置５に予め記憶されている。少なくとも基板Ｐの露光時（マスクＭ及び基板Ｐに対する露光光ＥＬの照射動作時）における露光装置ＥＸの動作条件は、露光レシピによって予め決定されている。制御装置５は、露光レシピに基づいて、露光装置ＥＸの動作を制御する。

露光レシピは、基板Ｐの露光時におけるマスクステージ１及び基板ステージ２の移動条件を含む。基板Ｐの露光時、制御装置５は、露光レシピに基づいて、マスクステージ１及び基板ステージ２を移動する。露光装置ＥＸは、マルチレンズ型スキャン露光装置であり、基板Ｐの露光領域の露光時において、マスクＭ及び基板Ｐは、ＸＹ平面内の所定の走査方向に移動される。制御装置５は、露光レシピに基づいて、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の下面（投影モジュールＰＬ１〜ＰＬ７側の面）のパターン領域（パターンが形成された領域）に露光光ＥＬを照射して、そのパターン領域を介して基板Ｐの表面の露光領域に露光光ＥＬを照射して、それら露光領域を露光する。

基板Ｐ上に設けられた複数の露光領域に対する露光処理は、露光領域を投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７に対して基板Ｐの表面（ＸＹ平面）に沿って走査方向に移動させるとともに、マスクＭのパターン領域を照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７に対してマスクＭの下面（ＸＹ平面）に沿って走査方向に移動させながら実行される。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。

例えば、基板Ｐの露光領域ＰＡ１を露光する場合、制御装置５は、投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７に対して基板Ｐの投影領域ＰＲ１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ＩＲ１〜ＩＲ７に対してマスクＭのパターン領域をＸ軸方向に移動しながら、照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７に露光光ＥＬを照射して、マスクＭからの露光光ＥＬを、投影モジュールＰＬ１〜ＰＬ７を介して投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７に照射する。これにより、基板Ｐの露光領域ＰＡ１は、投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７に照射された露光光ＥＬで露光され、マスクＭのパターン領域に形成されたパターンの像が、基板Ｐの露光領域ＰＡ１に投影される。

例えば、露光領域ＰＡ１の露光が終了した後、次の露光領域（例えば露光領域ＰＡ２）を露光するために、制御装置５は、投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７が次の露光領域ＰＡ２の露光開始位置に配置されるように、基板ステージ２を制御して、投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７に対して基板ＰをＸＹ平面内の所定方向に移動する。また、制御装置５は、照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７がパターン領域の露光開始位置に配置されるように、マスクステージ１を制御して、照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７に対してマスクＭを移動する。そして、投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７が露光領域ＰＡ２の露光開始位置に配置され、照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７がパターン領域の露光開始位置に配置された後、制御装置５は、その露光領域ＰＡ２の露光を開始する。制御装置５は、マスクステージ１が保持するマスクＭと基板ステージ２が保持する基板ＰとをＸ軸方向に同期移動しながら基板Ｐに露光光ＥＬを照射する動作と、次の露光領域を露光するために、基板ＰをＸＹ平面内の所定方向（例えばＸ軸方向）にステッピング移動する動作を繰り返しながら、基板Ｐ上に設けられた複数の露光領域を、マスクＭに設けられたパターン及び投影モジュールＰＬ１〜ＰＬ７を介して順次露光する。次に、照明システムＩＳについて詳細に説明する。

＜照明システム＞
図４は、本実施形態に係る露光装置が備える照明システムの照明装置の光分配装置の概要を示す模式図である。図５は、照明装置のレンズアレイの概要を示す模式図である。図６は、本実施形態に係る照明システムの照明光学系の構造を示す図である。上述したように、照明システムＩＳは、照明装置１００と、複数個（本実施形態では７個）の照明光学系としての第１〜第７照明部ＩＬ１〜ＩＬ７とを備える。照明システムＩＳは、照明装置１００から出力された７本の光が第１〜第７照明部ＩＬ１〜ＩＬ７のそれぞれに入射する。第１〜第７照明部ＩＬ１〜ＩＬ７は、いずれも同様の構造なので、これらを区別する必要がないときには照明部ＩＬという。

図４に示すように、照明装置１００は、複数の光源１０１と、複数の光源１０１から射出された光を合成したした後、複数に分岐する光分配装置１０２と、を有する。本実施形態の照明装置１００は、２つの光源１０１を有する。光源１０１は、レーザ光源であり、レーザ光を射出する。

光分配装置１０２は、２つの光源１０１の一方に対応して配置された第１ユニット１０４と、２つの光源１０１の他方に対応して配置された第２ユニット１０６と、光分割器１０７と、を有する。

第１ユニット１０４と第２ユニット１０６とは、対応する光源１０１から射出された光を光分割器１０７に導く。第１ユニット１０４と第２ユニット１０６とは、配置される位置が異なるのみで同様の構成である。以下、代表して第１ユニット１０４について説明する。第１ユニット１０４は、光源光学系１２０と、光ファイバ（分布調整器）１２２と、クリティカル照明系（結像照明系）１２４と、を有する。

光源光学系１２０は、少なくとも１枚のレンズを有し、光源１０１からの光のビーム径を調整して、光ファイバ１２２の入射端に導く。光源光学系１２０で光源１０１からの光のビーム径を調整することで、光源１０１からの光を高い利用効率のもとで、言い換えると光ファイバ１２２の入射端での光量損失を低減させた状態で光ファイバ１２２に入射させることができる。

光ファイバ１２２は、入射端から入射した光を射出端の面から射出させる。光ファイバ１２２は、複数のファイバを束ねたバンドル状のファイバでもよいが、単線のファイバとしてもよい。単線のファイバとすることで、入射端におけるコアの占有率をより高くすることができる。つまりバンドル状のファイバの場合、束ねたファイバのコアとコアの間にクラッドが配置され、且つ複数のファイバを最密充填配置とすることができないため、入射端におけるコアの割合の向上に限界がある。しかしながら、単線のファイバとした場合、光源１０１からの光のビーム径とコアの径とを調整することで、より多くの光を光ファイバに入射させることができる。これにより、光の利用効率を高くすることができる。

光ファイバ１２２は、入射端から入射した光をコアとクラッドとの境界で繰り返し全反射させつつ射出端に導き、入射端から入射した光を均一化させて射出端から射出させる。このように、光ファイバ１２２は、分布調整器とみなすことができ、入射した光の分布を調整し、入射した光が不均一な分布を持つ場合でも、均一化した面上の光として射出する。また、光ファイバ１２２は、光源１０１として固体レーザを用いた場合等、照射される光の方位角の向きによって光の発散角が異なるような異方性があっても、当該異方性を緩和することができる。

クリティカル照明系１２４は、光ファイバ１２２から射出された光を光分割器１０７の入射面に入射させる。ここで、クリティカル照明系１２４は、光ファイバ１２２の射出面の像が光分割器１０７の入射面にできるように光を導く。なお、クリティカル照明系１２４は、光ファイバ１２２の射出面の像を拡大した像を光分割器１０７の入射面に形成する。具体的には、クリティカル照明系１２４は、光ファイバ１２２の射出端の面積が１ｍｍ程度、つまり像が１ｍｍ程度の場合、光分割器１０７の入射面に光ファイバ１２２の射出面の像が５０ｍｍ程度となるように拡大して形成させる。このように、クリティカル照明系１２４は拡大倍率を有する。

第１ユニット１０４においては、光ファイバ１２２からの光が、所定の発散角を持つ光として射出されるが、クリティカル照明系１２４により光分割器１０７の入射面に、光ファイバ１２２の射出面の像を拡大して入射させているため、第１ユニット１０４からの光（クリティカル照明系１２４からの光）の発散角を小さくすることができる。具体的には、第１ユニット１０４からの光の発散角の正弦が光ファイバ１２２から射出される光の発散角の正弦を拡大倍率で割った値となる。例えば、光ファイバ１２２を、紫外線で透過率が有利な石英のステップインデックス型とした場合、光ファイバ１２２のＮＡが約０．２となる。光ファイバ１２２からの光の発散角の正弦が光ファイバ１２２のＮＡと等しい場合において、拡大倍率を５０倍程度とすると、光分割器１０７の入射面に入射する際の光の発散角の正弦は、０．００４（発散角が約１４分）となる。したがって、第１ユニット１０４は、ほぼ平行光束である光を光分割器１０７の入射面に入射させることができる。

ここで、第１ユニット１０４と第２ユニット１０６とは、光分割器１０７の入射面に入射させる光の進行方向が、光分割器１０７の入射面に垂直な方向（光分割器１０７の光軸）に対して、所定角度θ傾斜している。言い換えると、第１ユニット１０４の射出側の光軸（第１ユニット１０４のクリティカル照明系１２４の光軸）と、第２ユニット１０６の射出側の光軸（第２ユニット１０６のクリティカル照明系１２４の光軸）とが光分割器１０７の光軸に対して所定角度θ傾斜している。また、第１ユニット１０４と第２ユニット１０６とは、光分割器１０７の光軸に対して、点対称となる位置に配置されている。つまり、図４に示す平面上において、第１ユニット１０４からの光１３０の進行方向は、光分割器１０７の光軸に対して＋θ傾斜しており、第２ユニット１０６からの光１３２の進行方向は、光分割器１０７の光軸に対して−θ傾斜している。

光分配装置１０２においては、複数の光源１０１からの光を、光分割器１０７の光軸に対して傾斜させることで、複数の光源１０１からの光を、１つの光分割器１０７の入射面に入射させることができる。また、光分配装置１０２は、複数の光源１０１からの光を、光分割器１０７の光軸に対して対称な角度、本実施形態では、角度θ、傾斜させて入射させることで、光分割器１０７の入射面に入射する複数の光がそれぞれ持つ分布を打ち消すことができる。１つのユニット１０４（１０６）だけで考えると、光ファイバ１２２の射出端面の拡大像における像内の光強度分布が均一であっても、光分割器１０７の光軸に対して傾斜した方向から光分割器１０７に入射すると、光分割器１０７の入射面において光強度分布の傾斜成分が生じる。傾斜角度が大きくなるほど、分布の最大と最小の差が大きくなる。これに対して、光分配装置１０１では、第１ユニット１０４と第２ユニット１０６を光分割器１０７の光軸に対して対称な角度で傾斜させているため、傾斜成分を打ち消すことができる。

また、第１ユニット１０４及び第２ユニット１０６は、光分割器１０７の光軸に対する傾斜角度、つまり、クリティカル照明系１２４の光軸と光分割器１０７側の光軸とのなす角度であるθは、光分割器１０７の入射面の部材である後述するレンズアレイ１０８の半画角を超えないことが好ましい。これにより、レンズアレイ１０８のエレメントレンズが取り込むことのできない角度範囲の光がレンズアレイ１０８に入射することによる光量損失を抑制できる。

次に、光分割器１０７は、レンズアレイ１０８、コリメータレンズアレイ１１０及び複数の光ファイバ１１２を有する。光分割器１０７は、第１ユニット１０４及び第２ユニット１０６からの光が入射する側からレンズアレイ１０８、コリメータレンズアレイ１１０、光ファイバ１１２の順で配置されている。

レンズアレイ１０８は、光分割器１０７の光軸と直交する面内に複数のレンズが配置された、つまりアレイ状に配置された光学部材である。レンズアレイ１０８としては、例えばフライアイレンズを用いることができる。本実施形態のレンズアレイ１０８は、図５に示すように光が入射する範囲１４０に複数の正六角形状の断面を持つレンズ１４２を辺と辺を接触させて隙間が生じにくいように配置している。また、レンズアレイ１０８では、各レンズ１４２の断面形状を正六角形とし隙間なく配置することで、光分割器１０７に入射面に到達した光をより効率良く、つまり少ない損失で入射させることができる。なお、本実施形態では、レンズ１４２の断面形状を正六角形としているが、これに限定されず、最密充填配置をとることができる断面形状であればよく、正三角形、正四角形であってもよい。また、複数の形状を組み合わせてもよく、例えば正五角形と正六角形を組み合わせてもよい。なお、効率が低下するが、円形のレンズとしてもよい。また、レンズアレイ１０８は、複数のレンズ１４２がアレイ状に配置された複数の層を光軸方向に積層している。

本実施形態のレンズアレイ１０８には、複数の光源１０１からの光を合成した均一な光量分布を持つ面光源の光が入射するため、各レンズ（エレメントレンズ）１４２で分割された光のそれぞれは、各レンズ（エレメントレンズ）１４２の位置によらずほぼ等しくなる。

また、レンズアレイ１０８は、入射面側の層の各レンズの後側焦点位置をレンズアレイ１０８の射出面上に設定し、射出面側の層のレンズアレイ１０８の各レンズの前側焦点位置を入射面の層のレンズの入射面に設定しており、レンズアレイ１０８に斜入射する光束を光分割器１０７の光軸と平行に射出させることにより、光量損失を低減できる。

なお、光源１０１からの光のパワーが強く、レンズアレイ１０８の射出面に複数の２次光源像を形成するとレンズアレイ１０８が損傷する恐れがある、入射面の層のレンズの後側焦点位置を射出面の層のレンズよりも下流側に設定して、レンズアレイ１０８の射出面より後の空気中に複数の２次光源を形成するようにする。また、レンズアレイ１０８は、レンズの数を、光を分岐する個数、つまり後述する光ファイバ１１２の本数に近い個数（例えば同じ数）またはその整数倍とすることで、効率よく光を入射させることができ、光量損失を少なくすることができる。

コリメータレンズアレイ１１０は、レンズアレイ１０８に対面して配置され、レンズアレイ１０８からの光（フライアイレンズを経て形成された複数の２次光源からの光）をコリメートする。コリメータレンズアレイ１１０は、レンズアレイ１０８からの光で光ファイバ１１２の入射端をケーラー照明する。

複数の光ファイバ１１２は、端面がコリメータレンズアレイ１１０の光射出面に対面に向かい合う位置に並列に配置されている。それぞれの光ファイバ１１２は、単線のファイバであり、複数の光ファイバ１１２の本数は、分岐する光の数に対応した本数である。コリメータレンズアレイ１１０からの光は、対面する位置に配置された複数の光ファイバ１１２のそれぞれに入射する。複数の光ファイバ１１２は、入射した光をそれぞれの経路で案内して、それぞれの位置で出力する。光ファイバ１１２は、別々の照明光学系に光を照射する。なお、１つの照明光学系に２つまたはそれ以上の光ファイバ１１２からの光を入射させるようにしてもよい。

なお、光分割器１０７は、本実施形態のように、レンズアレイ１０８、コリメータレンズアレイ１１０及び複数の光ファイバ１１２を組み合わせることが好ましいが、これに限定されない。例えば、レンズアレイ１０８を省略してもよい。

次に、照明部（照明光学系）ＩＬについて説明する。照明部ＩＬは、それぞれの光ファイバ１２２の射出面ＬＥと、マスクＭを支持するマスクステージ１との間に設けられて、対応する光ファイバ１２２の射出面ＬＥから射出したレーザ光を、互いに異なる位置で受光してからマスクＭに照射する。照明部ＩＬは、部分光学系２１を有する。

図６に示すように、部分光学系２１は、第１リレーレンズ２２と、第２リレーレンズ２３と、フライアイインテグレータ（以下、フライアイ）２４と、σ絞り２５と、コンデンサレンズ２６と、ブラインド２７と、ブラインド結像系２８とを含む。これらは、光ファイバ１２２の射出面ＬＥからマスクステージ１に向かう光の経路に沿って、この順で配置される。

部分光学系２１においては、光ファイバ１２２の射出面ＬＥから射出した光を第１リレーレンズ２２及び第２リレーレンズ２３によって拡大して、フライアイ２４の入射面に投影する。光ファイバ１２２の射出面ＬＥとフライアイ２４の入射面とは光学的に共役な関係である。フライアイ２４の射出面にはフライアイ２４のエレメント毎に２次光源像が形成される。２次光源像からの光は、コンデンサレンズ２６を介してブラインド２７が配置される面に矩形の照明領域を形成する。この照明領域は、ブラインド結像系２８によって例えば２倍程度に拡大されてマスクＭの表面に照射される。その結果、マスクＭの表面に、照明領域ＩＲ１等（図１参照）が形成される。光分配装置１０２により平均化された光を部分光学系２１によってより平均化しているため、照明領域ＩＲ１等の照度分布を均一化された照度分布とすることができる。

照明システムＩＳの照明装置１００は、複数の光源１０１からの光を光分配装置１０２で光量損失少なく、ほぼ均等に分配している。具体的には、光分配装置１０２は、複数の光源１０１からの光を光ファイバ１２２で均一な面光源とし、それぞれ面光源とした光をクリティカル照明系１２４を介して光分割器１０７に入射させることで、少ない光量損失で合成させる。さらに光分配装置１０２は、合成した光をレンズアレイ１０８で複数の光に分岐し、コリメータレンズアレイ１１０でコリメートして、複数の光ファイバ１１２のそれぞれに入射させる。これにより、複数の光ファイバ１１２に光量損失少なく、ほぼ均等に光を分配することができる。このようにして分配した光を光ファイバ１１２でそれぞれの照明部ＩＬ１〜ＩＬ７に導くことで、各照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７により均一な露光光ＥＬを照射させることができる。

また、照明システムＩＳでは、複数の光源１０１からの光を効率よく合成し、複数の光学系に均等に効率よく分岐することができる。光源１０１からの光を光ファイバ１２２で導くことで、光源１０１のレイアウトの自由度を高めることができる。

本実施形態の光分配装置１０２は、光ファイバ１２２からの光を光分割器１０７に導く結像光学系をクリティカル照明系１２４とし、それぞれのユニット（第１ユニット１０４、第２ユニット１０６）の光ファイバ１２２の射出面の像を光分割器１０７の入射面に投影する配置としている。これにより、光分割器１０７の入射面に均一な光を入射させることができる。

本実施形態の光分配装置１０２は、各ユニットの光ファイバ１２２の射出面の像を光分割器１０７の入射面に投影する配置とすることが好ましいが、射出面の像が光分割器１０７の入射面に対して一定の範囲内にあればよく、光ファイバ１２２の射出面の像を形成する位置と光分割器１０７の入射面とがずれていてもよい。なお、光分配装置１０２では、結像光学系としてのクリティカル照明系１２４からの光が、光分割器１０７の入射面で少なくとも一部が重畳し、複数の結像光学系（クリティカル照明系１２４）による複数の出力面（光ファイバ１２２の射出面）の像の少なくとも一部が重畳していればよい。

ここで、光分配装置１０２において、上述したように結像光学系（クリティカル照明系１２４に対応する照明系）の光軸と光分割器１０７の光軸とのなす角度をθ、複数の結像光学系のうちの１つの結像光学系からの光が光分割器１０７の入射面を照射する領域の面積に対する、複数の結像光学系からの光が入射面上で重畳する領域の面積の割合をＲ、１つの結像光学系が形成する出力面の像の大きさをＤとする。このとき、光分配装置１０２は、光分割器１０７の光軸の方向における出力面の像と光分割器１０７の入射面との距離Ｌが、
Ｌ≦Ｄ/２・（ｃｏｓθ）^２／ｓｉｎθ・ｓｉｎ｛π／４・（１−Ｒ）｝
かつ
θ≠０のときＬ／Ｄ≪１
を満足していてもよい。

光分配装置１０２は、複数の結像光学系は、いずれもが
Ｌ≦Ｄ/２・（ｃｏｓθ）^２／ｓｉｎθ・ｓｉｎ｛π／４・（１−Ｒ）｝
かつ
θ≠０のときＬ／Ｄ≪１
を満足していてもよい。

以下、図７Ａから図９を用いて、上記式について説明する。ここで、図７Ａから図９は、光分配装置の機能を説明するための図である。図７Ａ及び図８Ａは光分割器１０７の入射面近傍の光の状態を示す光路図であり、図７Ｂ及び図８Ｂは光分割器１０７の入射面（つまり矢印Ａ−Ａ´から見た方向、矢印Ｂ−Ｂ´から見た方向）での光の状態を示す平面図である。なお、図７Ａ及び図７Ｂは、光分配装置の各ユニットの光ファイバ１２２の射出面の像を形成する位置が光分割器１０７の入射面と一致している状態を示している。図８Ａ及び図８Ｂは、光分配装置の各ユニットの光ファイバ１２２の射出面の像を形成する位置が光分割器１０７の入射面に対してずれている状態を示している。なお、図７Ａ及び図７Ｂと、図８Ａ及び図８Ｂとでは、光分割器１０７の入射面に入射する光をわかりやすく示すため、光分割器１０７の入射面、つまりレンズアレイ１０８ａの入射面を四角形とした。図９は、光分割器１０７の入射面での複数の光の重なりの関係を模式的に示す図である。

図７Ａ及び図７Ｂに示すように、光分配装置の各ユニットの光ファイバ１２２の射出面の像を形成する位置が光分割器１０７の入射面と一致する場合、一方のユニットから光１３０が入射し、他方のユニットから光１３２が入射する。ここで、光１３０と光１３２とのそれぞれは、レンズアレイ１０８ａの入射面の光軸に対して、対称な方向に角度θ傾斜している。光１３０に関しては、光軸とレンズアレイ１０８ａの入射面との交点を通る位置が像面１３４となる。光１３２に関しては、光軸とレンズアレイ１０８ａの入射面との交点を通る位置が像面１３６となる。また、光１３０、１３２の発散角の正弦が２・ＮＡとなる。また、図７Ｂに示すように、光１３０、１３２がレンズアレイ１０８ａの入射面に照射される領域は、光軸に対して傾斜している方向に直交する方向の長さをＤとすると、当該方向に直交する方向（光軸に対して傾斜している方向）の長さがＤｃｏｓθとなる。

次に、図８Ａ及び図８Ｂに示す状態では、光分配装置の各ユニットの光ファイバ１２２の射出面の像を形成する位置が光分割器１０７（レンズアレイ１０８ａ）の入射面に対してずれている。具体的には、レンズアレイ１０８ａの入射面よりも距離Ｌだけ手前の位置に像面１３４ａ、１３６ａが形成されている。この場合、光１３０、１３２がレンズアレイ１０８ａの入射面に照射される領域は、光軸に対して傾斜している方向に直交する方向の長さがＤ＋２×ＮＡ×Ｌとなり、当該方向に直交する方向（光軸に対して傾斜している方向）の長さが、（Ｄ＋２×ＮＡ×Ｌ）ｃｏｓθとなる。また、光軸に対して傾斜している方向における２つの照射領域のずれが、２Ｌｔａｎθとなる。

次に、１つの光に対して他の光が重ねあわされる領域の面積について図９を参照して説明する。図９において、領域Ｒを領域Ａ、領域Ｂ及び領域Ｓの関係で表すと、Ｒ＝Ａ／Ｓ＝１−（Ｂ／Ｓ）と示すことができる。ここで、Ｂは、２つの照射領域のずれＬｔａｎθに対応する部分である。

ここで、領域Ｓの面積は、

と表すことができる。

また、領域Ｂの面積は、

と表すことができる。

従って、Ｒは、下記式となる。

ここで、上記式を変形すると、

となる。

ここで、α＝Ｌｓｉｎθ／ａｃｏｓ^２θとし、β＝ｓｉｎ^―１αとし、γ＝２βとすると、上記式は、下記式となる。

ここで、Ｌ／ａ＜＜１とすると、ｓｉｎβ＝αとなるので、ｓｉｎβ＜＜１となりβ＜＜１となる。したがって、γ＝２β＜＜１となる。以上より、上記式を下記の通り表現できる。

上記式の左辺を上述した関係（γ＝２β、ｓｉｎβ＝α、α＝Ｌｓｉｎθ／ａｃｏｓ^２θ）に基づいて変換し、Ｌについての式とすると下記式となる。

なお、上記式は、θ≠０かつＬ／ａ＜＜１で成立する。

以上より、上記式のLよりもズレ量が小さい範囲にあれば、複数の光が重なる割合をＲ以上とすることができる。

＜露光方法＞
次に、本実施形態に係る露光方法を説明する。本実施形態に係る露光方法は、マスクＭに形成されたパターンをレーザ光で照射し、マスクＭと基板Ｐを支持する基板ステージ２との間に配置された投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７を介して基板Ｐに照射して露光する露光方法であって、上述した露光装置ＥＸが実現する。まず、露光装置ＥＸの光分配装置１０２は、複数の光源１０１からのレーザ光を光分配装置１０２で合成した後、複数に分岐する。

次に、露光装置ＥＸは、光分配装置１０２で分岐され、光ファイバを通過したレーザ光を、異なる照明部ＩＬに入射させるとともに、照明部ＩＬからレーザ光をマスクＭに照射する照射工程を実行する。

＜光分配装置の変形例＞
図１０は、本実施形態の変形例に係る光分配装置の概要を示す模式図である。なお、図１０においては、説明を簡単にするために、図４に示した部材と同等の機能を有する部材には同じ符号を付してある。図１０に示す照明装置１００ａは、２つの光源１０１と光分配装置１０２ａとを有する。光分配装置１０２ａは、第１ユニット１０４ａと第２ユニット１０６ａとを有する。第１ユニット１０４ａと第２ユニット１０６ａとは、光源光学系１２０からの光をクリティカル照明系１２４に導く分布調整器として、インテグレータロッド２２２を備えている以外は、上記実施形態と同様の構成である。

インテグレータロッド２２２は、光源光学系１２０からの光を均一化して射出面から射出させる。これにより、インテグレータロッド２２２は、それらの射出面に強度が一様な面光源を形成させつつ光を射出させることができる。また、インテグレータロッド２２２の端面を矩形とすれば、光分割器１０７の入射面に配置されるレンズアレイ１０８の端面も矩形にすることができる。これにより、一般的なレンズアレイを用いつつ、光の利用効率を高くすることができる。

次に、図１１は、本実施形態の変形例に係る光分配装置の概要を示す模式図であって、光分割器１０７の光軸方向から見た、レンズアレイ１０８と複数のユニットとの配置関係を示す図である。図１１に示す照明装置１００ｂは、４つの光源１０１と光分配装置１０２ｂとを有する。照明装置１００ｂは、第１ユニット３０２、第２ユニット３０４、第３ユニット３０６及び第４ユニット３０８と、光分割器１０７と、を有する。第１ユニット３０２、第２ユニット３０４、第３ユニット３０６及び第４ユニット３０８は、４つの光源１０１に対応して配置されており、対応する光源１０１からの光を光分割器１０７に導く。ここで、第１ユニット３０２、第２ユニット３０４、第３ユニット３０６及び第４ユニット３０８は、光分割器１０７の入射面の光軸回りにおいて、９０度異なる位置に配置されている。つまり４つのユニットは、周方向において、等間隔で配置されている。これにより、光分割器１０７の入射面に入射し、合成される光を均一な光とすることができる。

このように、照明装置及び光分配装置は、光源を４つとしても同様の効果を得ることができる。また光源を増やすことで光量をより多くすることができる。また、１つの光源の光量を小さくすることができる。また、照明装置及び光分配装置が対応する光源の数は特に限定されず、２個以上であればよい。なお、照明装置及び光分配装置においては、対応する光源の数に応じて、分布調整器と結像光学系を含むユニットを配置すればよい。ここで、各ユニットを光分割器１０７の入射面の光軸に対して（光軸回りの方向において）対称となる位置に配置して、光軸回りの方向において等間隔となる位置から光を光分割器１０７に入射しても良い。これにより、光分割器１０７の入射面の光軸に対して光の入射方向が傾斜していることで生じる光量分布の傾きを他のユニットから入射する光で打ち消すことができる。なお、照明装置及び光分配装置は、偶数の光源に対応して偶数のユニットを配置することが好ましい。これにより２つのユニットを１８０度異なる位置に配置することができ、入射面に入射する光の分布をより均一にすることができる。

＜デバイス製造方法＞
図１２は、本実施形態に係るデバイス製造方法の手順を示すフローチャートである。本実施形態に係るデバイス製造方法は、半導体デバイス等のデバイスを製造する際に用いられる。本実施形態に係るデバイス製造方法では、まず、デバイスの機能・性能・パターンの設計が行われる（ステップＳ１０１）。次に、設計に基づいたマスク（レチクル）が製作される（ステップＳ１０２）、次に、デバイスの基材である基板が製造される（ステップＳ１０３）。次に、上記実施形態に係る露光方法を用いて、マスクパターンを露光光で基板に露光して、マスクパターンを基板に転写する工程と、露光された基板（感光剤）を現像して、転写されたアライメントマークを含むパターンに対応する露光パターン層（現像された感光剤の層）を形成し、この露光パターン層を介して基板を加工する工程とを含む基板処理（露光処理）が実行される（ステップＳ１０４）。加工された基板が、ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程等の加工プロセスを含むデバイス組立て工程（ステップＳ１０５）及び検査（ステップＳ１０６）等を経ることにより、デバイスが製造される。

以上、本実施形態及びその変形例は、複数の光源からの光を照明システムの光分配装置により合成させた後、複数に分岐し、分岐したそれぞれの光を照明部により導き、マスクの表面に照射する。このような構造により、複数の光源から射出された光を好適に複数の露光光に分岐することができる光分配装置、照明システム及びこれを備える露光装置を実現できる。本実施形態及びその変形例は、複数の光源を用いるので、光源部はほぼ輝点として取り扱うことができる。このため、本実施形態及びその変形例は、光源の数を増加させるのみで必要な照度を確保することができるので、容易に必要な照度を確保することができる。さらに、本実施形態及びその変形例は、導光経路の一部に光ファイバを用いるので導光経路を配置する際の自由度が向上する。その結果、本実施形態及びその変形例は、露光装置を設計する際の自由度が向上する。

上述の実施形態の基板としては、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又はレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）等を適用することができる。

また、本実施形態は、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号明細書等に記載されているような、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、本実施形態は、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もできる。

また、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、レチクル又はマスク等を製造するための露光装置等にも広く適用できる。

また、上記実施形態においては、レーザ干渉計を含む干渉計システムを用いて各ステージの位置情報を計測するものとしたが、これに限らず、例えば各ステージに設けられるスケール（回折格子）を検出するエンコーダシステムを用いてもよい。

また、上記実施形態においては、光透過性の基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号明細書に記載されているように、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。また、非発光型画像表示素子を備える可変成形マスクに代えて、自発光型画像表示素子を含むパターン形成装置を備えるようにしてもよい。

また、上記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、電気的精度及び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、露光装置ＥＸの組立ての前後には、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及び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立て工程の前に、各サブシステム個々の組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ＥＸの製造は温度及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。

また、上記実施形態の構成要素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、上述の実施形態で引用した露光装置等に関するすべての公開公報及び米国特許の記載を援用して本明細書の記載の一部とする。このように、上記実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態及び運用技術等は、すべて本発明の範囲に含まれる。

１ マスクステージ
２ 基板ステージ
５ 制御装置
６ 干渉計システム
７ 第１検出システム
８ 第２検出システム
９ アライメントシステム
１０ ベースプレート
１５ マスク保持部
１６ 基板保持部
２１ レンズ・絞り光学系
２２ 第１リレーレンズ
２３ 第２リレーレンズ
２４ フライアイ（フライアイインテグレータ）
２５ σ絞り
２６ コンデンサレンズ
２７ ブラインド
２８ ブラインド結像系
３０ 結像特性調整装置
１００ 照明装置
１０１ 光源
１０２ 光分配装置
１０４ 第１ユニット
１０６ 第２ユニット
１０７ 光分割器
１０８ レンズアレイ
１１０ コリメータレンズアレイ
１１２ 光ファイバ
１２０ 光源光学系
１２２ 光ファイバ（分布調整器）
１２４ クリティカル照明系（結像光学系）
ＥＬ 露光光
ＥＸ 露光装置
ＩＬ 照明部
ＩＬ１〜ＩＬ７ 第１〜第７照明部
ＩＲ１〜ＩＲ７ 照明領域
ＩＳ 照明システム
Ｍ マスク
Ｐ 基板
ＰＬ１〜ＰＬ７ 第１〜第７投影光学系
ＰＳ 投影システム

Claims (11)

1. 入射した光を面内分布が平均化された面状の光として出力面から出力する複数の分布調整器と、
   複数の前記分布調整器の各出力面から出力された面状の光が入射面から入射され、前記入射面から入射した光を複数の光に分割して出力する光分割器と、
   前記分布調整器毎に前記分布調整器と前記光分割器との間に配置され、前記出力面の像をそれぞれ形成する複数の結像光学系と、を備え、
   前記複数の結像光学系からの光は、前記光分割器の前記入射面で少なくとも一部が重畳し、
   前記複数の結像光学系と前記光分割器との間にそれぞれ形成される複数の前記出力面の像は少なくとも一部が重畳する光分配装置。
2. 入射した光を面内分布が平均化された面状の光として出力面から出力する複数の分布調整器と、
   複数の前記分布調整器の各出力面から出力された面状の光が入射面から入射され、前記入射面から入射した光を複数の光に分割して出力する光分割器と、
   前記分布調整器毎に前記分布調整器と前記光分割器との間に配置され、前記分布調整器の前記出力面の像を前記光分割器の入射面にそれぞれ形成する複数の結像光学系と、を備え、
   前記複数の結像光学系からの光は、前記光分割器の前記入射面で少なくとも一部が重畳し、
   前記複数の結像光学系による複数の前記出力面の像は少なくとも一部が重畳する光分配装置。
3. 前記複数の結像光学系は、少なくとも１つが、
   前記結像光学系の光軸と前記光分割器の光軸とのなす角度をθ、前記複数の結像光学系のうちの１つの前記結像光学系からの光が前記光分割器の前記入射面を照射する領域の面積に対する、前記複数の結像光学系からの光が前記入射面上で重畳する領域の面積の割合をＲ、前記１つの結像光学系が形成する前記出力面の像の大きさをＤとするとき、
   前記光分割器の前記光軸の方向における前記出力面の像と前記光分割器の前記入射面との距離Ｌが、
   Ｌ≦Ｄ/２・（ｃｏｓθ）^２／ｓｉｎθ・ｓｉｎ｛π／４・（１−Ｒ）｝かつθ≠０のときＬ／Ｄ≪１
   を満足する請求項１又は２に記載の光分配装置。
4. 前記複数の結像光学系は、いずれも
   Ｌ≦Ｄ/２・（ｃｏｓθ）^２／ｓｉｎθ・ｓｉｎ｛π／４・（１−Ｒ）｝かつθ≠０のときＬ／Ｄ≪１
   を満足する請求項３に記載の光分配装置。
5. 前記複数の結像光学系は、それぞれ前記光分割器側の光軸が前記光分割器の光軸に対して傾斜している請求項１から４のいずれか一項に記載の光分配装置。
6. 前記光分割器は、前記面状の光が入射されるレンズアレイを備え、
   前記複数の結像光学系の前記光分割器側の前記光軸と前記光分割器の光軸とのなす角度は、前記レンズアレイの半画角以下の角度である請求項５に記載の光分配装置。
7. 前記光分割器は、前記照明光が入射されるレンズアレイと、
   前記レンズアレイから射出された光を複数に分割してコリメートするコリメータレンズアレイと、
   前記コリメータレンズアレイで分割してコリメートされる分割光毎に配置され、前記分割光がそれぞれ入射される複数の光ファイバと、を有する請求項１から６のいずれか一項に記載の光分配装置。
8. 前記分布調整器は、光ファイバである請求項１から７のいずれか一項に記載の光分配装置。
9. 前記分布調整器は、インテグレータロッドである請求項１から７のいずれか一項に記載の光分配装置。
10. 光源から出力された光を被照射面の複数の視野領域に照射させる照明システムであって、
    前記光源から出力された光が入射され、入射した光を複数の光に分岐する請求項１から９のいずれか一項に記載の光分配装置と、
    前記光分配装置で分岐された光を案内し、前記被照射面のそれぞれ前記視野領域に照射させる照明光学系と、を備える照明システム。
11. 請求項１０に記載の照明システムと、
    前記照明システムから照射された光が照射されるマスクを支持するマスクステージと、
    前記マスクに形成されたパターンと同形状のパターンが露光されるプレートを支持するプレートステージと、を備える露光装置。

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