WO2004049409A1

WO2004049409A1 - 露光装置の製造方法、光源ユニット、露光装置、露光方法及び露光装置の調整方法

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Publication number: WO2004049409A1
Application number: PCT/JP2003/014972
Authority: WO
Inventors: Shuji Takenaka
Original assignee: Nikon Corporation
Priority date: 2002-11-25
Filing date: 2003-11-25
Publication date: 2004-06-10
Also published as: KR20050084686A; TWI278723B; AU2003284658A1; TW200417825A; JP2004335937A

Abstract

コンデンサ光学系を含む照明光学系を用いてマスクを照明して、前記マスクのパターンを感光性基板に転写する露光装置の製造方法において、　複数の固体光源を前記コンデンサ光学系の前側焦点位置又はそれと光学的に共役な位置に配置する固体光源配置工程（Ｓ１１）と、前記複数の固体光源とは別の光源に対して適切となる第１状態に設定された前記照明光学系の特性を、前記複数の固体光源の配置によって適切となる第２状態の特性に設定する調整工程（Ｓ１２～Ｓ１６）とを含む。

Description

露光装置の製造方法、光源ユニット、露光装置、露光方法及び露光装置の調整方法技術分野

この発明は、半導体露光装置あるいは液晶基板露光装置のような、光源部から明

の光を所望の面に照射し精密なパターンを形成する露光装置の製造方法、該露光装置に用いられる光源ユエット、該光田源ユニットを備えた露光装置、該露光装置を用いた露光方法及び該露光装置の調整方法に関するものである。背景技術

従来、半導体露光装置あるいは液晶基板露光装置のような、光源部からの光を所望の面に照射し精密なパターンを基板上に形成する投影露光装置の光源としては、波長約 3 6 0 n m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。この水銀ランプの寿命は、概ね 5 0 0 1！〜 1 0 0 0 h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ォードは、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る。また寿命も 3 0 0 0 h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 3 6 5 n mで 1 0 O mw程度の高い光出力を達成した UV— L E Dなども開発されている。

発光ダイォードなどの固体光源を投影露光装置に用いる場合には、上述のようなメリットを享受できるが、従来の水銀ランプ等を用いた光源を有する投影露光装置を所有するユーザの視点に立てば、新たな露光装置を導入するコストは決して低いものではないことから、現有露光装置が使用できる期間の新規露光装置への移行が促進されない。

この発明の課題は、ユーザの既存資産である水銀ランプなどの光源を用いた露光装置に固体光源の使用を可能にすることである。発明の開示

この発明の露光装置の製造方法は、コンデンサ光学系を含む照明光学系を用いてマスクを照明して、前記マスクのパターンを感光性基板に転写する露光装置の製造方法において、複数の固体光源を前記コンデンサ光学系の前側焦点位置又はそれと光学的に共役な位置に配置する固体光源配置工程と、前記複数の固体光源とは別の光源に対して適切となる第 1状態に設定された前記照明光学系の特性を、前記複数の固体光源の配置によつて適切となる第 2状態の特性に設定する調整工程とを含むことを特徴とする。

また、この発明の露光装置の製造方法は、前記照明光学系が前記複数の固体光源と前記コンデンサ光学系との間の光路中にォプティカルインテグレータを含むことを特 ί敷とする。

また、この発明の露光装置の製造方法は、照明光学系を用いてマスクを照明して、前記マスクのパターンを感光性基板に転写する露光装置の製造方法において、複数の固体光源を前記照明光学系の所定の位置に配置する固体光源配置工程と、前記複数の固体光源とは別の光源に対して適切となる第 1状態に設定された前記照明光学系の特性を、前記複数の固体光源の配置によって適切となる第 2状態の特性に設定する調整工程とを含むことを特徴とする。

この露光装置の製造方法によれば、複数の固体光源とは別の光源、例えば、水銀ランプにより構成される光源を、複数の固体光源に取り換えた場合等において、調整工程により、複数の固体光源とは別の光源に対して適切となる第 1状態に設定された照明光学系の特性を、複数の固体光源の配置によつて適切となる第 2 状態の特性に設定することから、複数の固体光源に適した特性を有する照明光学系を備えた露光装置を製造することができる。

また、この発明の露光装置の製造方法は、前記調整工程が、前記マスク又は前記感光性基板での照明むらを調整する照明むら調整工程と、前記マスク又は前記感光性基板でのテレセントリシティを調整するテレセントリシティ調整工程の中の少なくとも一方の工程により調整を行うことを特徴とする。

この露光装置の製造方法によれば、マスク又は感光性基板での照明むら、マスク又は感光性基板でのテレセントリシティを調整した露光装置を製造することができる。

また、この発明の露光装置の製造方法は、前記調整工程が、前記複数の固体光源から射出される複数の光の内の少なくとも 1つの発散角を調整する発散角調整工程と、前記複数の固体光源から射出される複数の光の内の少なくとも 1つの配光分布を調整する配光分布調整工程の中の少なくとも一方の工程により調整を行うことを特徴とする。

この露光装置の製造方法によれば、複数の固体光源から射出される複数の光の発散角、複数の固体光源から射出される複数の光の配光分布を調整した露光装置を製造することができる。

また、この発明の露光装置の製造方法は、前記調整工程が、前記照明光学系の照明特性を調整する照明特性調整工程と、前記複数の固体光源からの射出光を調整する射出光調整工程とを含むことを特徴とする。

また、この発明の露光装置の製造方法は、前記照明特性調整工程が、前記マスク又は前記感光性基板での照明むらを調整する照明むら調整工程と、前記マスク又は前記感光性基板でのテレセントリシティを調整するテレセントリシティ調整工程の中の少なくとも一方の工程により調整を行い、前記射出光調整工程が、前記複数の固体光源から射出される複数の光の内の少なくとも 1つの発散角を調整する発散角調整工程と、前記複数の固体光源から射出される複数の光の内の少なくとも 1つの配光分布を調整する配光分布調整工程の中の少なくとも一方の工程により調整を行うことを特徴とする。

また、この発明の露光装置の製造方法は、コンデンサ光学系を含む照明光学系を用いてマスクを照明して、前記マスクのパターンを感光性基板に転写する露光装置の製造方法において、複数の固体光源を前記コンデンサ光学系の前側焦点位置又はそれと光学的に共役な位置に配置する固体光源配置工程と、前記複数の固体光源とは別の光源に対して適切となる第 1状態に設定された前記露光装置の露光条件を、前記複数の固体光源の配置によって適切となる第 2状態の露光条件に設定する調整工程とを含むことを特徴とする。

また、この発明の露光装置の製造方法は、照明光学系を用いてマスクを照明して、前記マスクのパターンを感光性基板に転写する露光装置の製造方法において、複数の固体光源を前記照明光学系の所定の位置に配置する固体光源配置工程と、前記複数の固体光源とは別の光源に対して適切となる第 1状態に設定された前記露光装置の露光条件を、前記複数の固体光源の配置によって適切となる第 2状態の露光条件に設定する調整工程とを含むことを特徴とする。

また、この発明の露光装置の製造方法は、前記調整工程が、前記露光量を制御する制御装置にオフセット値を付加する工程を含むことを特徴とする。

また、この発明の露光装置の製造方法は、前記調整工程が、前記照明光学系の照明特性を調整する照明特性調整工程と、前記複数の固体光源からの射出光を調整する射出光調整工程の中の少なくとも一方を含むことを特徴とする。

この露光装置の製造方法によれば、複数の固体光源とは別の光源、例えば、水銀ランプにより構成される光源を、複数の固体光源に取り換えた場合等において、調整工程により、光源を取り換えたことによる露光条件の差をオフセット値として露光量を制御する制御装置に付加した露光装置を製造することができる。また、この発明の露光装置の製造方法は、前記複数の固体光源が、発光ダイォ一ドアレイを含むことを特徴とする。

また、この発明の光源ユニットは、照明装置に取り付けられる光源ユニットにおいて、複数の固体光源がアレイ状に配置された固体光源アレイと、前記固体光源アレイの光射出側に配置されたアレイ状の光学素子とを備え、前記固体光源ァレイとは別の光源に対して適切となる第 1状態に設定された前記照明装置の特性を、前記固体光源アレイの配置によって適切となる第 2状態の特性に設定する発散角または配光分布を有する射出光を前記照明装置に対して供給することを特徴とする。

また、この発明の光源ユニットは、前記固体光源アレイ及び前記光学素子は、光源としてのランプからの光を集光する楕円鏡と前記照明装置内のオプティカルインテグレータとの間の光路中に配置できるように構成されることを特徴とするこの光源ユエットによれば、照明装置に対して固体光源アレイとは別の光源、例えば、水銀ランプにより構成される光源に対して適切となる第 1状態に設定された照明装置の特性を、固体光源ァレイの配置によって適切となる第 2状態の特性に設定する発散角または配光分布を有する射出光を供給することができる。また、この発明の光源ユニットは、前記固体光源アレイの光射出特性を調整する調整手段を含むことを特徴とする。この光源ユニットによれば、調整手段により固体光源ァレイの光射出特性を調整することができる。

また、この発明の光源ユニットは、複数のファイバを更に備え、前記複数のフアイバのそれぞれの入射端は前記複数の固体光源と光学的に接続されていることを特徴とする。

この光源ュ-ットによれば、固体光源の配置の自由度を大きくすることができ、また複数のフアイバの射出端の配列形状を容易に任意な形とすることができるまた、この発明の光源ユニットは、複数の固体光源がアレイ状に配置された固体光源ァレイと、前記固体光源ァレイの光射出特性を調整する調整手段とを含むことを特徴とする。

また、この発明の光源ユニットは、前記調整手段が、前記固体光源アレイから射出される光の発散角、前記固体光源アレイから射出される光の配光分布、被照射面での照明むら及びテレセントリシティの内の少なくとも一つを調整可能に構成されることを特徴とする。

この光源ュニットによれば、調整手段により固体光源アレイから射出される光の発散角、光の配光分布、被照射面での照明むら及びテレセントリシティを調整することができる。

この光源ュニットによれば、固体光源の配置の自由度を大きくすることができ、また複数のフアイバの射出端の配列形状を容易に任意な形とすることができるまた、この発明の露光方法は、この発明の製造方法により製造された露光装置を用いた露光方法であって、前記複数の固体光源からの光により前記マスクを照明する照明工程と、前記マスクのパターンを前記感光性基板に転写する転写工程とを含むことを特徴とする。

また、この発明の露光方法は、前記転写工程が、前記マスクのパターン像を前記感光性基板に投影する投影光学系を用いて、前記マスクのパターンを前記感光性基板に転写する工程を含むことを特徴とする。

この露光方法によれば、複数の固体光源とは別の光源に対して-適切となる第 1 状態に設定された照明光学系の特性を、複数の固体光源の配置によって適切となる第 2状態の特性に設定された露光装置を用いるため、マスクのパターンを感光性基板に良好に転写することができる。

また、この発明の露光装置は、この発明の光ユニットと、マスクのパターンを感光性基板に露光するために、前記光源ュニットからの光により前記マスクを照明する照明装置とを備えることを特徴とする。

また、この発明の露光装置は、前記マスクのパターンを前記感光性基板に投影する投影光学系をさらに備えることを特徴とする。

この露光装置によれば、光源ユエットが照明装置に対して、固体光源アレイとは別の光源、例えば、水銀ランプにより構成される光源に対して適切となる第 1 状態に設定された照明装置の特性を、固体光源ァレイの配置によつて適切となる第 2状態の特性に設定する発散角または配光分布を有する射出光を供給するため、マスクのパターンを感光性基板に良好に転写することができる。

また、この発明の露光方法は、この発明の露光装置を用いた露光方法であって、前記光源ユニットからの光により前記マスクを照明する照明工程と、前記マスクのパターンを前記感光性基板に転写する転写工程とを含むことを特徴とする。この露光方法によれば、光源ユニットが照明装置に対して、固体光源アレイとは別の光源、例えば、水銀ランプにより構成される光源に対して適切となる第 1 状態に設定された照明装置の特性を、固体光源アレイの配置によって適切となる第 2状態の特性に設定する発散角または配光分布を有する射出光を供給する露光装置を用いるため、マスクのパターンを感光性基板に良好に転写することができる。

また、この発明の露光装置の調整方法は、マスクのパターンを感光性基板に転写するために、コンデンサ光学系を含む照明光学系を介して、光源手段からの光によりマスクを照明する露光装置の調整方法において、前記光源手段の代りに複数の固体光源を前記コンデンサ光学系の前側焦点位置又はそれと光学的に共役な位置に配置する固体光源配置工程と、前記複数の固体光源の配置によつて前記照明光学系の照明特性を調整する調整工程とを含むことを特徴とする。

この露光装置の調整方法によれば、光源手段の代わりに複数の固体光源をコンデンサ光学系の前側焦点位置又はそれと光学的に共役な位置に配置しても、調整工程により露光装置の照明光学系としての照明特性を良好に維持することができる。 .

また、この発明の露光装置の調整方法は、マスクのパターンを感光性基板に転写するために、照明光学系を介して、光源手段からの光によりマスクを照明する露光装置の調整方法において、前記光源手段の代わりに複数の固体光源を前記照明光学系の所定の位置に配置する固体光源配置工程と、前記複数の固体光源の配置によって前記照明光学系の照明特性を調整する調整工程とを含むことを特徴とする。，

この露光装置の調整方法によれば、光源手段の代わりに複数の固体光源を照明光学系の所定の位置に配置したとしても露光装置の照明光学系としての照明特性又は露光条件を良好に維持することが可能となる。

また、この発明の露光方法は、この発明の調整方法により調整された露光装置を用いた露光方法であって、照明光学系を介した前記複数の固体光源からの光により前記マスクを照明する照明工程と、前記マスクのパターンを前記感光性基板に転写する転写工程とを含むことを特徴とする。この露光方法によれば、照明光学系の照明特性が、光源手段の代わりに配置された複数の固体光源に適したものに調整されているため、マスクのパターンを感光性基板に良好に転写することができる。

また、この発明の露光装置の調整方法は、コンデンサ光学系を含む照明光学系を用いてマスクを照明して、前記マスクのパターンを感光性基板に転写する露光装置の調整方法において、複数の固体光源を前記コンデンサ光学系の前側焦点位置又はそれと光学的に共役な位置に配置する固体光源配置工程と、前記複数の固体光源とは別の光源に対して適切となる第 1状態に設定された前記露光装置の露光条件を、前記複数の固体光源の配置によって適切となる第 2状態の露光条件に設定する調整工程とを含むことを特徴とする。

また、この発明の露光装置の調整方法は、照明光学系を用いてマスクを照明して、前記マスクのパターンを感光性基板に転写する露光装置の調整方法において、複数の固体光源を前記照明光学系の所定の位置に配置する固体光源配置工程と、前記複数の固体光源とは別の光源に対して適切となる第 1状態に設定された前記露光装置の露光条件を、前記複数の固体光源の配置によって適切となる第 2状態の露光条件に設定する調整工程とを含むことを特徴とする。

また、この発明の露光装置の製造方法は、前記調整工程が前記露光量を制御する制御装置にオフセット値を付加する工程を含むことを特徴とする。

また、この発明の露光装置の調整方法は、前記調整工程が前記照明光学系の照明特性を調整する照明特性調整工程と、前記複数の固体光源からの射出光を調整する射出光調整工程の中の少なくとも一方を含むことを特徴とする。

また、この発明の露光装置は、請求項 1乃至請求項 1 2の何れか一項に記載の製造方法に従って製造されたことを特徴とする。

また、この発明の露光装置は、請求項 2 5、請求項 2 6、請求項 2 8乃至請求項 3 1の何れか一項に記載の製造方法に従つて製造されたことを特徴とする。図面の簡単な説明

図 1は、この発明の第 1の実施の形態のかかる投影露光装置の概略構成図である。図 2は、この発明の第 1の実施の形態のかかる投影露光装置の製造方法を示すフローチヤ一トである。

図 3は、この発明の第 2の実施の形態のかかる投影露光装置の概略構成図である。

図 4は、この発明の第 2の実施の形態のかかる投影露光装置の製造方法を示すフローチヤ一トである。

図 5は、この発明の第 3の実施の形態のかかる投影露光装置の概略構成図である。

図 6は、この発明の第 4の実施の形態のかかる投影露光装置の概略構成図である。

図 7 Aは、この発明の実施の形態にかかる光源ユニットを説明するための図である。

図 7 Bは、この発明の実施の形態にかかる光源ユニットを説明するための図である。

図 8は、この発明の実施の形態にかかる光源ュニットを説明するための図である。

図 9 Aは、この発明の実施の形態にかかる光源ニットを説明するための図である。

図 9 Bは、この発明の実施の形態にかかる光源ュニットを説明するための図でめる。

図 9 Cは、この発明の実施の形態にかかる光源ュニットを説明するための図である。

図 1 0は、この発明の実施の形態のかかるマイクロデバイスの製造方法を示すフローチヤ一トである。

図 1 1は、この発明の実施の形態のかかるマイクロデバイスの製造方法を示すフローチャートである。

図 1 2は、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 1 3は、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 1 4 Aは、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ィルの形状を説明するための図である。

図 1 4 Bは、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アイルの形状を説明するための図である。

図 1 4 Cは、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ィルの形状を説明するための図である。

図 1 5 Aは、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 1 5 Bは、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 1 6は、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ィアイ '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 1 7は、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 1 8は、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ィ 'インテグレータまでの構成を示す図である。

図 1 9は、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 2 0は、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 2 1は、この発明の実施の形態にかかる各固体光源の出力特 1 "生のばらつきを平均化した状態をダラフ化した図である。

図 2 2は、この発明の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 2 3は、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 2 4は、この発明の実施の形態にかかる帯電防止手段を備えた露光装置の構成を示す図である。発明を実施するための最良の形態

以下、図面を参照して、この発明の実施の形態を説明する。図 1は第 1の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、高圧水銀ランプからなる光源に代えて光源 1を備えている。即ち光源 1は、発光ダイオード（固体光源）をアレイ状に配列した発光ダイオードアレイにより構成され、回転楕円面からなる反射面を有する楕円鏡 2の第 2焦点位置に位置決めされている。ここで楕円鏡 2の第 2焦点位置は、後 .述するコンデンサ光学系 7の前側焦点位置（光源側焦点位置）と光学的に共役な位置である。なお、光源 1を配置する位置は、コンデンサ光学系 7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、光源 1を構成する発光ダイオードは、 1個当たり 1 O mW以上の出力を有するものであり、出力波長が 4 5 0 n m以下であることが好ましい。

楕円鏡 2の第 2焦点位置に配置された光源 1からの光束は、コリメートレンズ 3によりほぼ平行な光束に変換された後、オプティカルィンテグレータとしてのフライアイレンズ 4に入射する。

フライアイレンズ 4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 A X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 4を構成する各レンズエレメントは、マスク上において形成すべき照野の形状（ひいてはプレート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 4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。

したがって、フライアイレンズ 4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 4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 4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 5 に入射する。 σ絞り 5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 5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。

σ絞り 5を介した二次光源からの光は、ミラー 6を介して複数のレンズ 7 a〜 7 cにより構成されるコンデンサ光学系 7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、投影光学系 PLを介して、感光 1·生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、この複数の発光ダイオード（固体光源）により構成される光源 1により、プレート P (被照射面）では、 5 OmW/ cm²以上の照度が得られる。また、光源 1により、プレート P (被照射面）では、照度むらを平均値（基準値）に対して ± 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 I m a X (W/ cm² ) 、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 Im i n (W/cm² ) とすると、次の数式により定義される。

I = { (Ima x- Im i n) / (Ima x+ Im i n) } X 100 (%) また、この投影露光装置においては、光源 1が、定格出力以下の出力で照明光の射出を行っている。従って、固体光源の寿命を延ばすことができる。

そして、投影光学系 P L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。

なお、プレート Pは、プレートステージ P S上に載置されており、プレートステージ PS上には、照度むらセンサ 8が配置されている。また、フライアイレンズ 4とミラー 6との間の光路中には、ビームスプリッタ 9が配置され、ビームスプリッタ 9により反射された光は、インテグレータセンサ 10に入射する。インテグレータセンサ 1 0による検出信号は、制御部 1 1に対して出力される。また、照度むらセンサ 8による検出信号も制御部 1 1に対して出力される。

ここで、インテグレータセンサ 1 0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 1 1内のメモリに記憶されている。制御部 1 1は、ィンテグレータセンサ 1 0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- タできるように構成されている。そして、この制御部 1 1は、露光中において、光源 1からの光を、インテグレータセンサ 1 0を介してプレート Pに対する露光光の照度の積分値を算出する。制御部 1 1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、光源 1 の出力を制御する。なお、照度むらセンサ 8による検出結果及びインテグレータセンサ 1 0による検出結果は、表示部 1 2によっても表示される。

次に、この第 1の実施の形態にかかる投影露光装置の製造方法の説明を行う。図 2は、第 1の実施の形態にかかる投影露光装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。まず、高圧水銀ランプからなる光源を有する投影露光装置から高圧水銀ランプからなる光源を取除く（ステップ S 1 0 ) 。次に、発光ダイオード（固体光源）をァレイ状に配列した発光ダイォードアレイにより構成される光源 1を楕円鏡 2 の第 2焦点位置に配置する（ステップ S 1 1 ) 。ここで楕円鏡 2の第 2焦点位置は、コンデンサ光学系 7の前側焦点位置と光学的に共役な位置である。なお、光源 1を配置する位置は、コンデンサ光学系 7の前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。

次に、高圧水銀ランプからなる光源に代えて発光ダイォードアレイにより構成される光源 1を配置したことによる露光条件の差をオフセット値として、図示しない入力部を介して制御部 1 1に入力する（ステップ S 1 2 ) 。即ち、高圧水銀ランプからなる光源に対して適切となる第 1状態に設定された露光装置の露光条件、例えば、露光時間、露光量等を光源 1に対して適切となる第 2状態の露光条件に適したものに設定する。

次に、光源 1から射出される光の発散角の調整を行う（ステップ S 1 3 ) 。ここで光源 1から射出される光の発散角の調整は、光源 1から射出された光が入射するコリメートレンズ 3の調整により行うことができる。例えばコリメ一トレンズ 3を複数のレンズで構成し、一部のレンズを光軸 A X方向に移動等することにより光源 1から射出される光の発散角の調整を行うことができる。また、光源 1 を構成する複数の発光ダイォードの中の一部の発光ダイォードを傾けることによつても、光源 1から射出される光の発散角の調整を行うことができる。

更に、光源 1を構成する複数の発光ダイオードとして、発散角が最適なものを予め選択することによつても、光源 1から射出される光の発散角の調整を行うことができる。また、光源 1の光射出面側にレンズアレイを配置し、レンズアレイを介した光の発散角を調整するようにしてもよい。

次に、光源 1から射出される光の配光分布の調整を行う（ステップ S 1 4 ) 。ここで光源 1から射出される光の配光分布の調整は、光源 1の光射出面側にレンズァレイを配置し、レンズァレイに収差を持たせることにより調整することができる。また、光源 1を構成する複数の発光ダイオードのそれぞれの光射出面側に角度特性フィルタを配置することにより調整することができる。更に、光源 1を構成する複数の発光ダイォードの中の一部の発光ダイォードを傾けることによつても、光源 1から射出される光の配光特性の調整を行うことができる。

次に、マスク M又はプレート P上の照明むらの調整を行う（ステップ S 1 5 ) 。なお、照明むらの調整は、プレート P上に配置されている照度むらセンサ 8による検出結果に基づいて行われる。ここで照明むらの調整には、傾斜むら調整と中心対称むら調整が含まれる。傾斜むら調整は、コンデンサ光学系 7を構成する一部のレンズ、例えばレンズ 7 bを光軸 A Xに対してシフト、又はチルトさせることにより行うことができる。また、コリメートレンズ 3を光軸 A Xに対してシフト、又はチルトさせることにより行うことができる。また、中心対称むら調整は、コンデンサ光学系 7を構成する一部のレンズ、例えばレンズ 7 bを光軸 A X 方向に移動させることにより行うことができる。

次に、マスク M又はプレート P上のテレセントリシティの調整を行う（ステツプ S 1 6 ) 。なお、テレセントリシティの調整は、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調整には、傾斜テレセントリシティの調整及び倍率テレセントリシティの調整が含まれる。傾斜テレセントリシティの調整は、フライアイュ-ット、即ちフライアイレンズ 4及び σ絞り 5を一体として光軸 Α Χに対してシフトさせることにより、又は σ絞り 5のみを光軸 Α Χに対してシフトさせることにより行うことができる。また、光源 1を構成している複数の発光ダイォ一ドの光量分布を制御することによつても行うことができる。

また、倍率テレセントリシティの調整は、フライアイユニット、即ちフライァィレンズ 4及び σ絞り 5を一体として光軸方向に移動させることにより、又は σ 絞り 5のみを光軸方向に移動させることにより行うことができる。以上の調整を行うことにより、光源 1を備えた投影露光装置の製造が終了する。

この実施の形態にかかる投影露光装置の製造方法によれば、既存の投影露光装置の光源を、金属ガスや希ガス等を用いたランプから長寿命、低ランニングコストなどのメリットを持つ発光ダイオードやレーザーダイオードなど、いわゆる固体光源に置き換えることができる。従って、低ランニングコストで長寿命かつ破裂の危険性のない光源を有する投影露光装置を提供することができる。

次に、図 3を参照して、この発明の第 2の実施の形態にかかる投影露光装置の説明を行う。この第 2の実施の形態の説明においては、第 1の実施の形態にかかる投影露光装置の構成と同一の構成には、第 1の実施の形態に用いたものと同一の符号を付して説明を行う。

図 3は第 2の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 3に示す投影露光装置は、高圧水銀ランプからなる光源に代えて光源 1を備えている。ここで光源 1は、発光ダイオード（固体光源）をアレイ状に配列した発光ダイォードアレイにより構成され、コンデンサ光学系 7の前側焦点位置に位置決めされている。なお、光源 1を配置する位置は、コンデンサ光学系 7の前側焦点位置の近傍であってもよい。 .

コンデンサ光学系 7の前側焦点位置に配置された光源 1から射出された光束は、ミラー 6を介して複数のレンズ 7 a〜7 cにより構成されるコンデンサ光学系 7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、投影光学系 P Lを介して、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。こうして、投影光学系 P L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ヤ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。

なお、プレート Pは、プレートステージ P S上に載置されており、プレートステージ P S上には、照度むらセンサ 8が配置されている。また、光源 1とミラー 6との間の光路中には、ビームスプリッタ 9が配置され、ビームスプリッタ 9により反射された光は、インテグレータセンサ 1 0に入射する。インテグレータセンサ 1 0による検出信号は、制御部 1 1に対して出力される。また、照度むらセンサ 8による検出信号も制御部 1 1に対して出力される。制御部 1 1は、記憶されている露光条件に基づいて、光源 1に対して制御信号の出力を行う。なお、照度むらセンサ 8による検出結果及びィンテグレータセンサ 1 0による検出結果は、表示部 1 2により表示される。

次に、この第 2の実施の形態にかかる投影露光装置の製造方法の説明を行う。図 4は、第 1の実施の形態にかかる投影露光装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。

まず、高圧水銀ランプからなる光源を有する投影露光装置から高圧水銀ランプからなる光源、コリメートレンズ、フライアイレンズ及び σ絞り等を取除く（ステツプ S 2 0 ) 。次に、発光ダイオードをアレイ状に配列した発光ダイオードァレイにより構成される光源 1をコンデンサレンズ 7の前側焦点位置に配置する（ステップ S 2 1 ) 。なお、光源 1を配置する位置は、コンデンサ光学系 7の前側焦点位置の近傍でもよい。

次に、高圧水銀ランプからなる光源に代えて発光ダイォードアレイにより構成される光源 1を配置したことによる露光条件の差をオフセット値として、図示しない入力部を介して制御部 1 1に入力する（ステップ S 2 2 ) 。即ち、高圧水銀ランプからなる光 ¾1に対して適切となる第 1状態に設定された露光装置の露光条件、例えば、露光時間、露光量等を光源 1に対して適切となる第 2状態の露光条件に適したものに設定する。次に、光源 1から射出される光の発散角の調整を行う（ステップ S 2 3 ) 。ここで光源 1から射出される光の発散角の調整は、光源 1から射出された光が入射するコンデンサ光学系 7の調整により行うことができる。即ち、コンデンサ光学系 7を構成する複数のレンズ 7 a〜7 cの中の一部のレンズを光軸 A X方向に移動等することにより光源 1から射出される光の発散角の調整を行うことができる。また、光源 1を構成する複数の発光ダイオードの中の一部の発光ダイオードを傾けることによつても、光源 1から射出される光の発散角の調整を行うことができる。

次に、光源 1から射出される光の配光分布の調整を行う（ステップ S 2 4 ) 。ここで光源 1から射出される光の配光分布の調整は、光源 1の光射出面側にレンズァレイを配置し、レンズァレイに収差を持たせることにより調整することができる。また、光源 1を構成する複数の発光ダイオードのそれぞれの光射出面側に角度特性フィルタを配置することにより調整することができる。更に、光源 1を構成する複数の発光ダイォードの中の一部の発光ダイォードを傾けることによつてち、光源 1から射出される光の配光特性の調整を行うことができる。

次に、マスク M又はプレート P上の照明むらの調整を行う（ステップ S 2 5 ) 。なお、照明むらの調整は、プレート P上に配置されている照明むらセンサ 8による検出結果に基づいて行われる。ここで照明むらの調整には、傾斜むら調整と中心対称むら調整が含まれる。傾斜むら調整は、光源 1の光射出面側の近傍に濃度傾斜フィルタを配置することにより行うことができる。また、コンデンサ光学系 7を構成する一部のレンズ、例えばレンズ 7 bを光軸 A Xに対してシフト、又はチルトさせることにより行うことができる。また、光源 1を構成する複数の発光ダイォードの中の一部の発光ダイォードの方向を変化させることにより行うことができる。更に、光源 1全体を一体として傾けることにより行うことができるまた、中心対称むら調整は、光源 1の光射出面側の近傍に濃度分布（中心対称 ) フィルタを配置することにより行うことができる。また、コンデンサ光学系 7 を構成する一部のレンズ、例えばレンズ 7 bを光軸 A X方向に移動させることにより行うことができる。更に中心対称むらを補正するためのむら補正板、むら捕正レンズをマスク Mの近傍、マスク Mと光学的に共役な位置又はその近傍などの光路中に揷入することにより行うことができる。

次に、マスク M又はプレート P上のテレセントリシティの調整を行う（ステツプ S 2 6 ) 。なお、テレセントリシティの調整は、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調整には、倍率テレセントリシティの調整及び傾斜テレセントリシティの調整が含まれる。倍率テレセントリシティの調整は、光源 1 を光軸 A X方向に移動させることにより行うことができる。また、コンデンサ光学系 7を構成する一部のレンズ、例えばレンズ 7 bを光軸 A X方向に移動させることにより行うことができる。更にテレセントリシティを補正するためのテレセン補正板、テレセン補正レンズをマスク Mの近傍、マスク Mと光学的に共役な位置又はその近傍などの光路中に挿入す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調整は、光源 1を光軸 A Xに対して垂直な方向に移動させることにより行うことができる。また、光源 1を構成している発光ダイォードアレイにおける光強度分布を変化させることにより行うことができる。更にテレセントリシティを補正するためのテレセン補正板、テレセン補正レンズをマスク Mの近傍、マスク Mと光学的に共役な位置又はその近傍などの光路中に挿入することにより行うことができる。以上の調整を行うことにより、光源 1 を備えた投影露光装置の製造が終了する。

この第 2の実施の形態にかかる投影露光装置の製造方法によれば、既存の投影露光装置の光源を、金属ガスや希ガス等を用いたランプから長寿命、低ランニングコストなどのメリットを持つ発光ダイォードゃレーザーダイォードなど、いわゆる固体光源に置き換えることができる。従って、低ランエングコストで長寿命力つ破裂の危険性のない光源を有する投影露光装置を提供することができる。また、既存の投影露光装置の集光光学系を取除くことができる。従って、コンパクトな投影露光装置を提供することができる。

なお、上述の第 1及び第 2の実施の形態においては、照明光学系の照明特性の調整を、露光量制御のためのオフセット値の付加、光源 1から射出される光の発散角の調整、光源 1から射出される光の配光分布の調整、マスク M又はプレート P上の照明むらの調整、及びマスク M又はプレート P上のテレセントリシティの調整により行っているが、この中の少なくとも 1つを行うことにより照明光学系の照明特性の調整を行うようにしてもよい。

次に、図 5を参照して、この発明の第 3の実施の形態にかかる投影露光装置の説明を行う。この第 3の実施の形態の説明においては、第 1の実施の形態にかかる投影露光装置の構成と同一の構成には、第 1の実施の形態において用いたものと同一の符号を付して説明を行う。

図 5は第 3の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 5に示す投影露光装置は、高圧水銀ランプからなる光源に代えて光源ュニット 2 0を備えている。即ち光源ユニット 2 0は、回転楕円面からなる反射面を有する楕円鏡 2の第 2焦点位置に位置決めされている。ここで楕円鏡 2の第 2焦点位置は、後述するコンデンサ光学系 7の前側焦点位置と光学的に共役な位置である。なお、光源ユエット 2 0を配置する位置は、コンデンサ光学系 7の前側焦点位置と共役な位置の近傍であってもよい。その他の点においては、第 1の実施の形態にかかる投影露光装置と同一の構成である。

次に、図 6を参照して、この発明の第 4の実施の形態にかかる投影露光装置の説明を行う。この第 4の実施の形態の説明においては、第 1の実施の形態にかかる投影露光装置の構成と同一の構成には、第 1の実施の形態において用いたものと同一の符号を付して説明を行う。

図 6は第 4の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 6に示す投影露光装置は、高圧水銀ランプからなる光源に代えて光源ュニット 2 0を備えている。即ち光源ュニット 2 0は、コンデンサ光学系 7の前側焦点位置に位置決めされている。なお、光源ユニット 2 0を配置する位置は、コンデンサ光学系 7の前側焦点位置の近傍であってもよい。その他の点においては、第 2の実施の形態にかかる投影露光装置と同一の構成である。

この第 3及び第 4の実施の形態にかかる投影露光装置に備えられている光源ュニット 2 0は、図 7 Aに示すように、基板 2 0 a上に発光ダイオード 2 0 bをァレイ状に配列した発光ダイオードアレイ（固体光源アレイ）及び正のパワーを持つマイクロレンズ 2 0 cをアレイ状に配列したマイクロレンズアレイにより構成され、マイクロレンズァレイが発光ダイォードアレイの光射出面の近傍に配置されている。この光源ユニット 2 0においては、正のパワーを持つマイクロレンズアレイにより発光ダイォードアレイの開口数を制御することにより、各発光ダイオード 2 0 bから射出される光の発散角を収束方向に調整することができる。また、光源ユニット 2 0は、図 7 Bに示すような構成であってもよい。この図 7 Bに示す光源ュ-ット 2 0は、基板 2 0 a上に発光ダイオード 2 0 bをアレイ状に配列した発光ダイオードアレイ（固体光源アレイ）及ぴ負のパワーを持つマイク口レンズ 2 0 dをアレイ状に配列したマイクロレンズアレイにより構成され、マイクロレンズァレイが発光ダイォードアレイの光射出面の近傍に配置されている。この光源ユニット 2 0においては、負のパワーを持つマイクロレンズァレィにより発光ダイォードアレイの開口数を制御することにより、発光ダイォード 2 0 bから射出される光の発散角を発散方向に調整することができる。

また、光源、ユニット 2 0は、図 8に示すような構成であってもよい。この図 8 に示す光源ュニット 2 0は、基板 2 0 a上に発光ダイオード 2 0 bをアレイ状に配列した発光ダイオードアレイ、むら補正板（濃度分布（中心対称）フィルタ及び濃度傾斜フィルタ） 2 0 e、及びテレセントリシティ補正板 2 0 f により構成され、むら捕正板 2 0 e及びテレセントリシティ補正板 2 0 f が発光ダイォードアレイの光射出面側の近傍に配置されたものである。なお、むら補正板、テレセントリシティ補正板は、それぞれむら補正レンズ、テレセントリシティ補正レンズに置き換えてもよい。図 8に示されている光源ユニット 2 0においては、むら補正板 2 0 e、及びテレセントリシティ補正板 2 0 f を光路内に出し入れするための機構が設けられており、むら補正板 2 0 e、テレセントリシティ補正板 2 0 f を光路内に出し入れすることにより傾斜むら、中心対称むら、傾斜テレセントリシティ及び倍率テレセントリシティを調整することができる。また、照明光学系の傾斜むら調整は、図 9 Aに示すように、光源ュ-ット 2 0 を傾けることにより行うこともできる。また、照明光学系の倍率テレセントリシティの調整は、図 9 Bに示すように、光源ュュット 2 0を光軸方向に移動させることにより行うことができる。また、照明光学系の傾斜テレセントリシティ調整は、図 9 Cに示すように、光源ユニット 2 0を光軸垂直方向に移動させることにより行うことができる。このような光源ユニット 2 0の傾きの調整、光軸方向又は光軸に垂直な方向への移動は、図示しない光源ュニット位置調整機構により行うことができる。更に、照明光学系の傾斜テレセントリシティ調整は、固体光源ァレイを構成する複数の発光ダイォードの光量を制御することによつても行うことができる。

この第 3及び第 4の実施の形態にかかる投影露光装置によれば、既存の投影露光装置の光源を、発光ダイォードゃレーザーダイォードなどの固体光源及びマイクロレンズアレイにより構成した光源ュ-ットに置き換えることができる。また、この光源ユニットにおいては、固体光源から射出される光の発散角、照明光学系の傾斜むら、中心対称むら、照明光学系の倍率テレセントリシティ、及び傾斜テレセントリシティの調整を行うことができる。

上述の各実施の形態にかかる露光装置では、照明光学装置によってマスクを照明し（照明工程）、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に露光する（露光工程）ことにより、マイクロデバイス（半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等）を製造することができる。以下 ^f 、実施の形態の露光装置を用いて感光基板としてのウェハ（プレート）等に所定の回路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半導体デバイスを得る半導体デバイスの製造方法を、図 1 0のフローチャートを参照して説明する。

先ず、図 1 0のステップ S 3 0 1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 S 3 0 2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 S 3 0 3において、本実施の形態の露光装置を用いて、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、照明光学装置によりマスクを照明し（照明工程）、マスクのパターンをウェハ上に転写する（露光工程）。

その後、ステップ S 3 0 4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 S 3 0 5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。

また、図 1、図 3、図 5及び図 6に示す本実施の形態の露光装置では、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 1 1のフローチャートを参照して、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。

図 1 1において、パターン形成工程 S 4 0 1では、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、所謂光リソグラフイエ程が実行される。この光リソグラフイエ程によって、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ェ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 S 4 0 2へ移行する。

次に、カラーフィルタ形成工程 S 4 0 2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、または 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力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 S 4 0 2の後に、セル組み立て工程 S 4 0 3が実行される。セル組み立て工程 S 4 0 3では、パターン形成工程 S 4 0 1にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルタ形成工程 S 4 0 2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。セル組み立て工程 S 4 0 3では、例えば、パターン形成ェ程 S 4 0 1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 S 4 0 2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、モジュール組み立て工程 S 4 0 4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、パ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。

また、上述の各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、チップを複数個ァレイ状に配列した固体光源チップアレィ、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。

また、上述の各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 (ファイバ）とを組み合わせたファイバ光源を用いても良い。この場合には、第 1及ぴ第 2の実施の形態の光源 1がフアイバ光源に変更され、第 3及び第 4の実施の形態の光源ュニット 2 0内の固体光源アレイ（2 0 a、 2 0 b ) がファイバ光源に変更される図 1 2は、固体光源 7 1と各固体光源 7 1に対応して設けられた光ファイバ 7 2とを複数個束ね合わせたファイバ光源 6 9を示す図である。図 1 2に示すファィバ光源 6 9においては、固体光源 7 1から射出される光は、光ファイバ 7 2の入射端に入射して、光ファイバ 7 2の射出端から射出する。即ち、光ファイバ 7 2のそれぞれの入射端は、固体光源 7 1と光学的に接続されている。また、図 1 3は、固体光源 7 1、各固体光源 7 1に対応して設けられたレンズ（集光光学系 ) 7 3及び光ファイバ 7 2を複数個束ね合わせたファイバ光源 7 0を示す図である。図 1 3に示すファイバ光源 7 0においては、固体光源 7 1から射出される光は、レンズ 7 3に入射して、レンズ 7 3により集光されて光ファイバ 7 2の入射端に入射し、光ファイバ 7 2の射出端から射出する。即ち、光ファイバ 7 2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。

図 12に示すファイバ光源 69及び図 13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 14 A参照）を円形のビームプロフアイル 76 (図 14B及び図 14C参照）に成形することができる。

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 15 Aに示すような矩形状に成形することもでき、図 15Bに示すような形状に成形することもできる。また、図 16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、複数個の光ファィ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。

. ここで、図 17は、図 13に示すファィバ光源 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 13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（s i n) 、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（s i n) 、いわゆる光ファイバ 72の開口数を NA2、光ファィバ 72の入射端のコア直径を Dとしたとき、 NA2 φ DXNAl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。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 ψ、石英フアイバの入射端のコア直径を Dとしたとき、 0. 3≥φ/ϋΧΝΑ1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了ィ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。また、図 18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 19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 20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 f 1、フライアイ ·インテグレータ 80の焦点距離を ί 2としたとき、 AX f 2/f 1≤&及び f 2/f l≤bの関係が成り立つ。

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、光フアイバ 72の射出端のコア直径を dとしたとき、 [mX{d (i 2/f 1) }² π/ ( 4 X a X b) ] XW≥ 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 8 1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。

また、図 12に示すファイバ光源 69及び図 13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 Pm a x、最小値を Pm i n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ノレ幅 Δ Pは、 Δ P= (Pma x~Pm i n) / (Pma x + Pm i n) 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 AWとしたとき、固体光源 71の数 nは n≥

(AP/AW) ² 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（ΔΡΖΔ ² 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 6 9、 7 0を提供することができる。

また、図 1 2に示すフ了ィバ光源 6 9及び図 1 3に示すファィバ光源 7 0においては、それぞれの固体光源 7 1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 7 1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 6 9、 7 0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 6 9、 7 0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 8 0により平均化される。図 2 1は、各固体光源 7 1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 7 1を平均化して、グラフ化したものが A V Eである。このように、出力特性の異なる複数個の固体光源 7 1を組み合わせたものをファイバ光源 6 9、 7 0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。

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 2 2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） 9 0を有する。その他の点においては、第 1の実施の形態にかかる露光装置と同一の構成を有する。

図 2 2に示すように、マスク Mの近傍には、固定ブラインド B L Oと、可動ブラインド機構 9 0とが配置されており、図 2 3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 B L 1、 B L 2、 B L 3、 B L 4からなる。可動ブレード B L 1、 B L 2のェッジによつて走查露光方向の開口 A Pの幅が決定され、可動ブレード B L 3、 B L 4のエッジによって非走查方向の開口 A Pの長さが決定される。また、 4枚の可動ブレード B L 1〜： B L 4の各エッジで規定された開口 A Pの形状は、投影レンズ P Lの円形イメージフィールド I F内に包含されるように定められる。

固定ブラインド B L 0の開口と可動ブランド機構 9 0の開口 A P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 B L 1〜B L 4によって形成される開口 A P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 B L 0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 B L 1〜B L 4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、可動プレード B L 1、 B L 2のエッジ位置を移動させ、走査露光方向の開口 A P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 9 0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、他の位置に可動プラインド機構を設けても良い。

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。図 2 4は、帯電防止手段を備えた露光装置の構成図である。その他の点においては、第 1の実施の形態にかかる露光装置と同一の構成を有する。この露光装置においては、光源を収容する筐体 9 2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 9 3とが別々に設けられており、筐体 9 2と筐体 9 3とが電気的に接続され、更にアースされている。即ち、筐体 9 2と筐体 9 3とが同電位に保たれている。また、光源に電力を供給する電源部 9 4と露光装置本体に電力を供給する電源部 9 5とが別々に設けられており、それぞれアースされている。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。

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一ン生成装置は、自発光型画像表示素子と、非発光型面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、 C R T (cathode ray tube)、無機 ELディスプレイ、有機 EL ディスプレイ（0LED： Organic Light Emitting diode) 、 L E Dディスプレイ、 L D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、電気泳動デイスプレイ（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。この発明の露光装置の製造方法によれば、複数の固体光源とは別の光源、例えば、水銀ランプにより構成される光源を、複数の固体光源に取り換えた場合等において、調整工程により、複数の固体光源とは別の光源に対して適切となる第 1 状態に設定された照明光学系の特性を、複数の固体光源の配置によって適切となる第 2状態の特性に設定することから、複数の固体光源に適した特性を有する照明光学系を備えた露光装置を製造することができる。

また、この発明の光源ユニットによれば、照明装置に対して固体光源アレイとは別の光源、例えば、水銀ランプにより構成される光源に対して適切となる第 1 状態に設定された照明装置の特性を、固体光源アレイの配置によって適切となる第 2状態の特性に設定する発散角または配光分布を有する射出光を供給することができる。

また、この発明の露光方法によれば、複数の固体光源とは別の光源に対して適切となる第 1状態に設定された照明光学系の特性を、複数の固体光源の配置によつて適切となる第 2状態の特性に設定された露光装置を用いるため、マスクのパターンを感光性基板に良好に転写することができる。

また、この発明の露光装置によれば、光源ユニットが照明装置に対して、固体光源アレイとは別の光源、例えば、水銀ランプにより構成される光源に対して適切となる第 1状態に設定された照明装置の特性を、固体光源アレイの配置によつて適切となる第 2状態の特性に設定する発散角または配光分布を有する射出光を供給するため、マスクのパターンを感光性基板に良好に転写することができる。また、この発明の露光装置の調整方法によれば、光源手段の代わりに複数の固体光源を照明光学系の所定の位置に配置した場合に調整工程により照明光学系の照明特性を調整することができる。産業上の利用可能性

以上のように、この発明の露光装置の製造方法、該露光装置に用いられる光源ユニット、該光源ユニットを備えた露光装置、該露光装置を用いた露光方法及び該露光装置の調整方法は、半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気へッド等のデバイスの製造に用いるのに適している。

Claims

請求の範囲

1 . コンデンサ光学系を含む照明光学系を用いてマスクを照明して、前記マスクのパターンを感光性基板に転写する露光装置の製造方法において、

複数の固体光源を前記コンデンサ光学系の前側焦点位置又はそれと光学的に共役な位置に配置する固体光源配置工程と、

前記複数の固体光源とは別の光源に対して適切となる第 1状態に設定された前記照明光学系の特性を、前記複数の固体光源の配置によって適切となる第 2状態の特性に設定する調整工程と

を含むことを特徴とする露光装置の製造方法。

2 . 前記照明光学系は、前記複数の固体光源と前記コンデンサ光学系との間の光路中にォプティ力ルインテグレータを含むことを特徴とする請求項 1に記載の露光装置の製造方法。

3 . 照明光学系を用いてマスクを照明して、前記マスクのパターンを感光性基板に転写する露光装置の製造方法において、

複数の固体光源を前記照明光学系の所定の位置に配置する固体光源配置工程と前記複数の固体光源とは別の光源に対して適切となる第 1状態に設定された前記照明光学系の特性を、前記複数の固体光源の m置によって適切となる第 2状態の特性に設定する調整工程と

を含むことを特徴とする露光装置の製造方法。

4 . 前記調整工程は、

前記マスク又は前記感光性基板での照明むらを調整する照明むら調整工程と、前記マスク又は前記感光性基板でのテレセントリシティを調整するテレセントリシティ調整工程の中の少なくとも一方の工程により調整を行うことを特徴とする請求項 1乃至請求項 3の何れか一項に記載の露光装置の製造方法。

5 . 前記調整工程は、

前記複数の固体光源から射出される複数の光の内の少なくとも 1つの発散角を調整する発散角調整工程と、前記複数の固体光源から射出される複数の光の内の少なくとも 1つの配光分布を調整する配光分布調整工程の中の少なくとも一方の工程により調整を行うことを特徴とする請求項 1乃至請求項 3の何れか一項に記載の露光装置の製造方法。

6 . 前記調整工程は、

前記照明光学系の照明特性を調整する照明特性調整工程と、前記複数の固体光源からの射出光を調整する射出光調整工程とを含むことを特徴とする請求項 1乃至請求項 3の何れか一項に記載の露光装置の製造方法。

7 . 前記照明特性調整工程は、前記マスク又は前記感光性基板での照明むらを調整する照明むら調整工程と、前記マスク又は前記感光性基板でのテレセントリシティを調整するテレセントリシティ調整工程の中の少なくとも一方の工程により調整を行い、

前記射出光調整工程は、前記複数の固体光源から射出される複数の光の内の少なくとも 1つの発散角を調整する発散角調整工程と、前記複数の固体光源から射出される複数の光の内の少なくとも 1つの配光分布を調整する配光分布調整工程の中の少なくとも一方の工程により調整を行うことを特徴とする請求項 6に記載の露光装置の製造方法。

8 . コンデンサ光学系を含む照明光学系を用いてマスクを照明して、前記マスクのパターンを感光性基板に転写する露光装置の製造方法において、

前記複数の固体光源とは別の光源に対して適切となる第 1状態に設定された前記露光装置の露光条件を、前記複数の固体光源の配置によって適切となる第 2状態の露光条件に設定する調整工程と

を含むことを特徴とする露光装置の製造方法。

9 . 照明光学系を用いてマスクを照明して、前記マスクのパターンを感光性基板に転写する露光装置の製造方法において、

複数の固体光源を前記照明光学系の所定の位置に配置する固体光源配置工程と

を含むことを特徴とする露光装置の製造方法。

1 0 . 前記調整工程は、前記露光量を制御する制御装置にオフセット値を付加する工程を含むことを特徴とする請求項 8または請求項 9に記載の露光装置の製造方法。

1 1 . 前記調整工程は、前記照明光学系の照明特性を調整する照明特性調整工程と、前記複数の固体光源からの射出光を調整する射出光調整工程の中の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項 8乃至請求項 1 0の何れか一項に記載の露光装置の製造方法。

1 2 . 前記複数の固体光源は、発光ダイオードアレイを含むことを特徴とする請求項 1乃至請求項 1 1の何れか一項に記載の露光装置の製造方法。

1 3 . 照明装置に取り付けられる光ュニットにおいて、

複数の固体光源がアレイ状に配置された固体光源アレイと、

前記固体光源ァレイの光射出側に配置されたァレイ状の光学素子とを備え、前記固体光源ァレイとは別の光源に対して適切となる第 1状態に設定された前記照明装置の特性を、前記固体光源ァレイの配置によって適切となる第 2状態の特性に設定する発散角または配光分布を有する射出光を前記照明装置に対して供給することを特徴とする光源ュニット。

1 4 . 前記固体光源アレイ及び前記光学素子は、光源としてのランプからの光を集光する楕円鏡と前記照明装置内のオプティカルインテグレータとの間の光路中に配置できるように構成されることを特徴とする請求項 1 3に記載の光源ュニット。

1 5 . 前記固体光源ァレイの光射出特性を調整する調整手段を含むことを特徴とする請求項 1 3または請求項 1 4に記載の光源ユエット。

1 6 . 複数のファイバを更に備え、

前記複数のフアイパのそれぞれの入射端は前記複数の固体光源と光学的に接続されていることを特徴とする請求項 1 3乃至請求項 1 5の何れか一項に記載の光源ュ-ット。

1 7 . 複数の固体光源がアレイ状に配置された固体光源アレイと、前記固体光源ァレイの光射出特性を調整する調整手段と

を含むことを特徴とする光源ュニット。

1 8 . 前記調整手段は、前記固体光源アレイから射出される光の発散角、前記固体光源ァレイから射出される光の配光分布、被照射面での照明むら及びテレセントリシティの内の少なくとも一つを調整可能に構成されることを特徴とする請求項 1 7に記載の光源ュニット。

1 9 . 複数のファイバを更に備え、

前記複数のファィパのそれぞれの入射端は前記複数の固体光源と光学的に接続されていることを特徴とする請求項 1 7または請求項 1 8に記載の光源ュニット

2 0 . 請求項 1乃至請求項 1 2の何れか一項に記載の製造方法により製造された露光装置を用いた露光方法であって、

前記複数の固体光源からの光により前記マスクを照明する照明工程と、前記マスクのパターンを前記感光性基板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。

2 1 . 前記転写工程は、前記マスクのパターン像を前記感光性基板に投影する投影光学系を用いて、前記マスクのパターンを前記感光性基板に転写する工程を含むことを特徴とする請求項 2 0に記載の露光方法。

2 2 . 請求項 1 3乃至請求項 1 9の何れか一項に記載の光源ュニットと、マスクのパターンを感光性基板に露光するために、前記光源ュエツトからの光により前記マスクを照明する照明装置と

を備えることを特徴とする露光装置。

2 3 . 前記マスクのパターンを前記感光性基板に投影する投影光学系をさらに備えることを特徴とする請求項 2 2に記載の露光装置。

2 4 . 請求項 2 2または請求項 2 3に記載の露光装置を用いた露光方法であつて、

前記光源ユエットからの光により前記マスクを照明する照明工程と、前記マスクのパターンを前記感光性基板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。

2 5 . マスクのパターンを感光性基板に転写するために、コンデンサ光学系を含む照明光学系を介して、光源手段からの光によりマスクを照明する露光装置の調整方法において、

前記光源手段の代りに複数の固体光源を前記コンデンサ光学系の前側焦点位置又はそれと光学的に共役な位置に配置する固体光源配置工程と、

前記複数の固体光源の配置によつて前記照明光学系の照明特性を調整する調整工程と

を含むことを特徴とする露光装置の調整方法。

2 6 . マスクのパターンを感光性基板に転写するために、照明光学系を介して、光源手段からの光によりマスクを照明する露光装置の調整方法において、前記光源手段の代わりに複数の固体光源を前記照明光学系の所定の位置に配置する固体光源配置工程と、

を含むことを特徴とする露光装置の調整方法。

2 7 . 請求項 2 5または請求項 2 6に記載の調整方法により調整された露光装置を用いた露光方法であって、

照明光学系を介した前記複数の固体光源からの光により前記マスクを照明する照明工程と、

前記マスクのパターンを前記感光性基板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。

2 8 . コンデンサ光学系を含む照明光学系を用いてマスクを照明して、前記マスクのパターンを感光性基板に転写する露光装置の調整方法において、複数の固体光源を前記コンデンサ光学系の前側焦点位置又はそれと光学的に共役な位置に配置する固体光源配置工程と、

前記複数の固体光源とは別の光源に対して適切となる第 1状態に設定された前記露光装置の露光条件を、前記複数の固体光源の配置によつて適切となる第 2状態の露光条件に設定する調整工程とを含むことを特徴とする露光装置の調整方法

2 9 . 照明光学系を用いてマスクを照明して、前記マスクのパターンを感光性基板に転写する露光装置の調整方法において、

複数の固体光源を前記照明光学系の所定の位置に配置する固体光源配置工程と前記複数の固体光源とは別の光源に対して適切となる第 1状態に設定された前記露光装置の露光条件を、前記複数の固体光源の配置によつて適切となる第 2状態の露光条件に設定する調整工程とを含むことを特徴とする露光装置の調整方法

3 0 . 前記調整工程は、前記露光量を制御する制御装置にオフセット値を付加する工程を含むことを特徴とする請求項 2 8または請求項 2 9に記載の露光装置の調整方法。

3 1 . 前記調整工程は、前記照明光学系の照明特性を調整する照明特性調整工程と、前記複数の固体光源からの射出光を調整する射出光調整工程の中の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項 2 8乃至請求項 3 0の何れか一項に記載の露光装置の調整方法。

3 2 . 請求項 1乃至請求項 1 2の何れか一項に記載の製造方法に従って製造されたことを特徴とする露光装置。

3 3。請求項 2 5、請求項 2 6、請求項 2 8乃至請求項 3 1の何れか一項に記載の調整方法に従つて製造されたことを特徴とする露光装置。