(57)【要約】【課題】照明条件を切り替えたときの照度低下を抑制できる照明装置、露光装置、照明方法及びデバイス製造方法を提供すること。【解決手段】照明装置５０は、導光部６０と、インプットレンズ系５１と、レンズアレイ５２とを含む。導光部６０は、光束が入射する入射部２３Ｉと入射した光束が射出する射出部２３Ｒとにそれぞれ端部が配置される複数の光ファイバを有し、入射部２３Ｉの中心部からの光束を射出部２３Ｒの中心部から射出するとともに、入射部２３Ｉの中心部の外側からの光束を射出部２３Ｒの中心部の外側から射出する。インプットレンズ系５１は、導光部６０から射出した光束をコリメートして所定面ＳＰに導く。レンズアレイ５２は、インプットレンズ系５１を通過した光束を所定面ＳＰにおいて面分割する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光束が入射する入射部と入射した光束が射出する射出部とにそれぞれ端部が配置される複数の光ファイバを有し、前記入射部の中心部からの光束を前記射出部の中心部から射出するとともに、前記入射部の中心部の外側からの光束を前記射出部の中心部の外側から射出する導光部と、
前記導光部から射出した光束をコリメートして所定面に導く光学系と
前記光学系を通過した光束を前記所定面において面分割する分割部と、
を含む、照明装置。
【請求項２】
前記導光部は、複数の前記射出部を有し、かつ、
前記入射部の中心部からの光束を、それぞれの前記射出部の中心部から射出させ、前記入射部の中心部の外側からの光束を、それぞれの前記射出部の中心部の外側から射出させる、請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記光学系の焦点距離は変更可能である、請求項１又は２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記入射部は、前記光ファイバに光束が入射する入射端を少なくとも１つの群にまとめたものであり、それぞれの前記射出部は、前記光ファイバから光束が射出する射出端を所定数毎にまとめて複数の群としたものを少なくとも１つ含み、
前記入射部の中心部に配置された複数の前記光ファイバの一部がそれぞれの前記射出部の中心部に配置され、前記入射部の中心部の外側に配置された複数の前記光ファイバの一部がそれぞれの前記射出部の中心部の外側に配置される、請求項２又は３に記載の照明装置。
【請求項５】
前記光学系は少なくとも１つのレンズを有し、前記分割部は前記所定面に配列される複数のレンズ面を備えるレンズアレイである、請求項１から４のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項６】
前記入射部には、中心から外側に向かって照度が低くなる照度分布を有する光束が入射される、請求項１から５のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項７】
前記分割部から射出した光束の形状及び寸法の少なくとも一方を制限する複数の絞りをさらに含む、請求項１から６のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項８】
所定のパターンが配置されるパターン配置面を照明する、請求項１から７のいずれか１項に記載の照明装置を備え、
前記所定のパターンを介した光で基板を露光する、露光装置。
【請求項９】
前記導光部は、複数の前記射出部を有し、
前記複数の導光部から射出した複数の光束をそれぞれコリメートする複数の前記光学系及び前記複数の光学系を通過した複数の光束をそれぞれ面分割する複数の前記分割部を備え、
前記導光部は、
前記入射部の中心部からの光束をそれぞれの前記射出部の中心部から射出するとともに、前記入射部の中心部の外側からの光束をそれぞれの前記射出部の中心部の外側から射出する、請求項８に記載の露光装置。
【請求項１０】
入射した光束の中心部を、第１の光ファイバを介して射出部の中心部から射出し、かつ入射した光束の中心部の外側を、前記第１の光ファイバとは異なる第２の光ファイバを介して前記射出部の中心部の外側から射出し、
前記射出部から射出した光束をコリメートし、
コリメートした光束を面分割する、照明方法。
【請求項１１】
入射した光束の中心部を複数の前記射出部の中心部から射出し、かつ入射した光束の中心部の外側を複数の前記射出部の中心部の外側から射出する、請求項１０に記載の照明方法。
【請求項１２】
前記面分割が行われる所定面において、該所定面に向かう光束の寸法を変更する、請求項１０又は１１に記載の照明方法。
【請求項１３】
請求項１０から１２のいずれか１項に記載の照明方法を用いて基板を露光し、
露光された前記基板を現像して、転写された前記パターンに対応する露光パターン層を形成し、
前記露光パターン層を介して前記基板を加工する、デバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置、露光装置、照明方法及びデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６，８１１，９５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年は、露光対象の微細化にともない、露光性能の向上が課題となっている。特に露光されたパターンの線幅のばらつきを低減するため、露光においては適切な照明条件を用いる必要がある。例えば、輪帯照明を小σ照明に変更する等、照明条件を切り替えて露光している。σ絞りを切り替えることにより照明条件を切り替えることができるが、小σに対応した照明絞りは、輪帯照明の絞りと比較して遮蔽されている面積が大きい。このため、照度が低下する可能性がある。照度が低下すると、同一の露光量を確保するためには、スキャン速度を低下させることになり、スループットが低下する可能性がある。
【０００５】
本発明の態様は、照明条件を切り替えたときの照度低下を抑制できる照明装置、露光装置、照明方法及びデバイス製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様に従えば、光束が入射する入射部と入射した光束が射出する射出部とにそれぞれ端部が配置される複数の光ファイバを有し、前記入射部の中心部からの光束を前記射出部の中心部から射出するとともに、前記入射部の中心部の外側からの光束を前記射出部の中心部の外側から射出する導光部と、前記導光部から射出した光束をコリメートして所定面に導く光学系と前記光学系を通過した光束を前記所定面において面分割する分割部と、を含む、照明装置が提供される。
【０００７】
本発明の第２の態様に従えば、所定のパターンが配置されるパターン配置面を照明する、前述の照明装置を備え、前記所定のパターンを介した光で基板を露光する、露光装置が提供される。
【０００８】
本発明の第３の態様に従えば、入射した光束の中心部を、第１の光ファイバを介して射出部の中心部から射出し、かつ入射した光束の中心部の外側を、前記第１の光ファイバとは異なる第２の光ファイバを介して前記射出部の中心部の外側から射出し、前記射出部から射出した光束をコリメートし、コリメートした光束を面分割する、照明方法が提供される。
【０００９】
本発明の第４の態様に従えば、前述した照明方法を用いて基板を露光し、露光された前記基板を現像して、転写された前記パターンに対応する露光パターン層を形成し、前記露光パターン層を介して前記基板を加工する、デバイス製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の態様によれば、照明条件を切り替えたときの照度低下を抑制できる照明装置、露光装置、照明方法及びデバイス製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施形態１に係る露光装置ＥＸの斜視図である。
【図２】図２は、実施形態１に係る露光装置ＥＸを走査方向側から見た図である。
【図３】図３は、実施形態１に係る露光装置ＥＸの側面図である。
【図４】図４は、本実施形態に係る照明装置を示す図である。
【図５】図５は、ライトガイドユニットを示す図である。
【図６】図６は、本実施形態に係る照明装置が備える導光部を示す図である。
【図７】図７は、導光部の入射部を光束の入射側から見た図である。
【図８】図８は、導光部の射出部を光束の射出側から見た図である。
【図９】図９は、輪帯照明用の絞りと、この絞り位置での光束の断面とを示す図である。
【図１０】図１０は、σ絞りと、この絞り位置での光束の断面とを示す図である。
【図１１】図１１は、光ファイバの入射部の入射端における照度分布を示した図である。
【図１２】図１２は、比較例に係る光ファイバの射出部の射出端における照度分布を示した図である。
【図１３】図１３は、本実施形態に係る照明装置において、光ファイバの入射部の入射端における照度分布を示した図である。
【図１４】図１４は、本実施形態に係る照明装置において、光ファイバの射出部の射出端における照度分布を示した図である。
【図１５】図１５は、本実施形態に係る照明装置において、σ絞りを通過した光束を示す図である。
【図１６】図１６は、小σ照明の条件を変化させた場合における照度比率を示す図である。
【図１７】図１７は、小σ照明の条件を変化させた場合における照度比率を示す図である。
【図１８】図１８は、通常照明に用いる絞りを示す図である。
【図１９】図１９は、小σ照明に用いる絞りを示す図である。
【図２０】図２０は、小σ照明に用いる絞りを示す図である。
【図２１】図２１は、小σ照明の条件を変化させた場合における照度比率を示す図である。
【図２２】図２２は、小σ照明の条件を変化させた場合における照度比率を示す図である。
【図２３】図２３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。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
＜露光装置の概要＞
図１は、実施形態１に係る露光装置ＥＸの斜視図である。図２は、実施形態１に係る露光装置ＥＸを走査方向側から見た図である。図３は、実施形態１に係る露光装置ＥＸ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。
【００１４】
本実施形態において、露光装置ＥＸは、マスクＭと基板（感光基板）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。
【００１５】
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。
【００１６】
露光装置ＥＸは、照明光学系としての照明モジュールＩＬ１〜ＩＬ７を複数個（本実施形態では７個）有する照明システムＩＳと、投影光学系としての投影モジュールＰＬ１〜ＰＬ７を複数個（本実施形態では７個）有する投影システムＰＳとを備える。なお、照明モジュール及び投影モジュールの数は７個に限定されず、例えば、照明システムＩＳが照明モジュールを１１個有し、投影システムＰＳが投影モジュールを１１個有してもよい。
【００１７】
照明システムＩＳは、超高圧水銀ランプを用いた光源１７と、光源１７から射出された光を反射する楕円鏡１８と、楕円鏡１８からの光のうち少なくとも一部の波長領域の光を反射するダイクロイックミラー１９と、楕円鏡１８が形成する光源像の近傍に配置されてダイクロイックミラー１９からの光の進行を遮断可能なシャッタ装置と、光源像が形成される位置にその前側焦点が位置し、ダイクロイックミラー１９からの光をほぼ平行な光束にするコリメートレンズ２１Ａ及び光源像の像を形成する集光レンズ２１Ｂを含むリレー光学系２１と、所定波長領域の光のみを通過させる干渉フィルタと、リレー光学系２１からの光を分岐して、複数の照明モジュールＩＬ１〜ＩＬ７のそれぞれに供給するライトガイドユニット２３と、を備えている。それぞれの照明モジュールＩＬ１〜ＩＬ７は、いずれも同様の構造である。
【００１８】
照明システムＩＳは、所定の照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７に露光光ＥＬを照射することができる。照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７は、各照明モジュールＩＬ１〜ＩＬ７から射出される露光光ＥＬの照射領域に含まれている。照明システムＩＳは、異なる７個の照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７のそれぞれを露光光ＥＬで照明する。照明システムＩＳは、照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７のそれぞれに配置されるマスクＭの部分的な領域を、均一な照度分布の露光光ＥＬで照明する。
【００１９】
本実施形態では、照明システムＩＳから射出される露光光ＥＬとして、例えば、超高圧水銀ランプを用いた光源１７から射出される輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）を用いる。このように、本実施形態では、露光光ＥＬの光源１７として超高圧水銀ランプを用いるが、露光光ＥＬの光源１７はこれに限定されるものではない。例えば、露光光ＥＬの光源１７としてレーザ光源又はキセノンランプ等を用いることができる。
【００２０】
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が有する投影モジュールＰＬ１〜ＰＬ７は、所定の投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７に、それぞれ所定の倍率でパターンの像を投影する。それぞれの投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７は、各投影モジュールＰＬ１〜ＰＬ７から射出された露光光ＥＬが照射される領域である。投影システムＰＳは、異なる７個の投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７にそれぞれマスクＭに形成されたパターン（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。
【００２１】
各投影モジュールＰＬ１〜ＰＬ７は、いずれも同様の構造なので、投影モジュールＰＬ１を例として説明する。投影モジュールＰＬ１は、図３に示すように、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、投影モジュール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。
【００２２】
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、投影モジュール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。
【００２３】
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、一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。
【００２４】
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、投影モジュールＰＬ１は、マスクパターンの像を、基板Ｐの表面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、投影モジュール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。投影モジュールＰＬ１〜ＰＬ７は、いずれも同等の構造である。
【００２５】
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Ｘ軸及びＹ軸を含むＸＹ平面とがほぼ平行となるように、マスクＭを保持する。
【００２６】
図２に示す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。
【００２７】
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。
【００２８】
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、図２に示すガイド面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。
【００２９】
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。
【００３０】
図３に示す第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軸方向における位置を検出する。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。検出器７Ａ〜７Ｆのそれぞれは、これらの受光部に対する検出光の入射位置の変位量に対応する信号を制御装置５に出力する。制御装置５は、検出器７Ａ〜７Ｆのそれぞれの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。
【００３１】
第２検出システム８は、基板Ｐの表面（露光面）のＺ軸方向における位置を検出する。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。検出器８Ａ〜８Ｈのそれぞれは、これらの受光部に対する検出光の入射位置の変位量に対応する信号を制御装置５に出力する。制御装置５は、検出器８Ａ〜８Ｈのそれぞれの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。
【００３２】
アライメントシステム９は、基板Ｐに設けられた位置検出用の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。
【００３３】
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。
【００３４】
図１、図３に示すように、露光装置ＥＸは、空間像計測装置（ＡＩＳ：Airial Image Sensor）４０を有している。空間像計測装置４０は、投影モジュールＰＬ１〜ＰＬ７のディストーション等の収差を計測して、投影モジュールＰＬ１〜ＰＬ７を最適な状態とするために用いられる。図３に示すように、空間像計測装置４０は、基準部材４３と、空間像計測用受光装置４６とを有している。基準部材４３は、基板ステージ２の投影システムＰＳ側における表面に配置されている。より具体的には、基準部材４３は、基板ステージ２の基板保持部１６に対して−Ｘ側に配置されている。基準部材４３が配置される位置はこれに限定されるものではない。
【００３５】
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には、投影モジュールＰＬ１〜ＰＬ７からの露光光ＥＬを透過する透光部４５が設けられている。基準部材４３の下方（基板ステージ２の内部側）には、透光部４５を透過した光が入射するレンズ系４７と、レンズ系４７を通過した光を受光する受光素子としての光センサ４８とを有する。光センサ４８は、透光部４５を透過し、レンズ系４７を通過した光を受光する。本実施形態において、光センサ４８は、例えば、撮像素子（ＣＣＤ：Charge Coupled Device）を含む。光センサ４８は、受光した露光光の光量に応じた信号を制御装置５に出力する。
【００３６】
露光装置ＥＸは、焦点位置検出装置４９を有する。焦点位置検出装置４９は、投影光学系としての投影モジュールＰＬ１〜ＰＬ７の焦点位置に関する情報（焦点位置情報）を検出する装置である。焦点位置情報は、投影モジュールＰＬ１〜ＰＬ７のベストフォーカスの位置に関する情報及びデフォーカスの位置に関する情報の両方を含む。本実施形態において、焦点位置検出装置４９は、基板Ｐを載置して保持する基板保持部１６に対して＋Ｘ側の基板ステージ２の投影システムＰＳ側における表面に配置されている。焦点位置検出装置４９は、基板ステージ２の投影システムＰＳ側における表面に配置されている。より具体的には、焦点位置検出装置４９は、基板ステージ２の基板保持部１６に対して＋Ｘ側に配置されている。焦点位置検出装置４９が配置される位置はこれに限定されるものではない。例えば、焦点位置検出装置４９を空間像計測装置４０に隣接して設けてもよい。このようにすると、空間像計測装置４０が検出するパターンと焦点位置検出装置４９が検出するパターンとを近接してマスクＭに設けることができるので、両者を共用することも容易になる。
【００３７】
制御装置５は、露光装置ＥＸの動作を制御するとともに、本実施形態に係る焦点位置検出方法及び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５Ｐと、記憶部５Ｍと、入出力部５ＩＯとを有する。処理部５Ｐは、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）である。記憶部５Ｍ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５ＩＯ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、基板ステージ駆動システム４、空間像計測装置４０及び焦点位置検出装置４９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５Ｐは、入出力部５ＩＯ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の出力等を取得したりする。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
＜照明装置＞
図４は、本実施形態に係る照明装置を示す図である。図５は、ライトガイドユニットを示す図である。図６は、本実施形態に係る照明装置が備える導光部を示す図である。照明装置５０は、照明システムＩＳの一部である。照明装置５０は、図１〜図３に示す露光装置ＥＸに備えられる。照明装置５０は、ライトガイドユニット２３の少なくとも一部と、照明モジュールＩＬ（ＩＬ１〜ＩＬ７）の少なくとも一部とを含んでいる。より具体的に説明すると、本実施形態において、照明装置５０は、導光部６０と、光学系としてのインプットレンズ系５１と、分割部としてのレンズアレイ５２とを含んでいる。本実施形態において、照明装置５０は、さらに、絞り５３を含んでいる。
【００４４】
導光部６０は、ライトガイドユニット２３に備えられている。図５に示すように、ライトガイドユニット２３は、複数（本実施形態では３個）の入射部２３Ｉ１、２３Ｉ２、２３Ｉ３と、複数（本実施形態では７個）の射出部２３Ｒ１、２３Ｒ２、２３Ｒ３、２３Ｒ４、２３Ｒ５、２３Ｒ６、２３Ｒ７とを有している。以下において、複数の入射部２３Ｉ１〜２３Ｉ３、複数の射出部２３Ｒ１〜２３Ｒ７を区別しないときには、入射部２３Ｉ、射出部２３Ｒという。照明装置５０は、射出部２３ＲＩを複数有することにより、図１〜図３に示すような露光装置ＥＸの照明システムＩＳに適用されると、幅方向に存在する複数の照明領域に露光光を照射できるという利点がある。
【００４５】
入射部２３Ｉには、楕円鏡１８によって反射された後にダイクロイックミラー１９及びリレー光学系２１を通過した光源１７からの光束が入射する。照明装置５０は、複数の入射部２３Ｉを備える。このため、光源１７、楕円鏡１８、ダイクロイックミラー１９及びリレー光学系２１も、それぞれの入射部２３Ｉ１、２３Ｉ２、２３Ｉ３に対応して複数組（本実施形態では３組）が用意される。図１に示す露光装置ＥＸは、光源１７、楕円鏡１８、ダイクロイックミラー１９及びリレー光学系２１が一組のみ記載されているが、図４に示す照明装置５０を備える場合、入射部２３Ｉの数に対応した数の光源１７、楕円鏡１８、ダイクロイックミラー１９及びリレー光学系２１を備える。
【００４６】
光束を分岐する光束分岐装置としてのライトガイドユニット２３は、入射部２３Ｉの数よりも射出部２３Ｒの数の方が多くなっている。ライトガイドユニット２３は、それぞれの入射部２３Ｉに入射した光束を分岐して、それぞれの射出部２３Ｒに導く。ライトガイドユニット２３が入射した光束を分岐する構造については後述する。
【００４７】
入射部２３Ｉから入射して導光部６０によって射出部２３Ｒに導かれた光束は、射出部２３Ｒから射出する。射出部２３Ｒから射出した光束は、第１レンズ５１Ａと第２レンズ５１Ｂとを備えるインプットレンズ系５１に入射する。インプットレンズ系５１は、その前側焦点位置が導光部６０、より具体的には導光部６０の射出部２３Ｒとなるように配置され、導光部６０の射出部２３Ｒから射出した光束をコリメートして所定面ＳＰに導く。インプットレンズ系５１は、少なくとも１つのレンズを備えていればよい。本実施形態において、インプットレンズ系５１の焦点距離は変更可能である。このため、インプットレンズ系５１は、焦点距離調整機構を有している。焦点距離調整機構は、例えば、インプットレンズ系５１にズーム機構を設けたり、焦点距離が異なる複数のレンズを交換できる機構としたりすることができる。
【００４８】
インプットレンズ系５１を通過し、第２レンズ５１Ｂから射出した光束は、レンズアレイ５２に入射する。レンズアレイ５２は、複数のエレメント５２ＥＬを備えている。それぞれのエレメント５２ＥＬは、所定面ＳＰにレンズ面（入射面）５２Ｉを備えている。入射面５２Ｉは所定面ＳＰに配列されている。レンズアレイ５２は、インプットレンズ系５１を通過した光束を所定面ＳＰにおいて面分割する。入射面５２Ｉに入射した光束は、エレメント５２ＥＬ毎の射出面５２Ｅに射出部２３Ｒの射出面の像を形成する。レンズアレイ５２は、複数のエレメント５２ＥＬの射出面５２Ｅ全体が平面的な光源として作用する。レンズアレイ５２は、例えば、入射面５２Ｉの後側焦点位置が射出面５２Ｅの近傍に配置され、かつ射出面５２Ｅの前側焦点位置が入射面５２Ｉに設定されるフライアイレンズであるが、インプットレンズ系５１を通過した光束を所定面ＳＰにおいて面分割できればこれに限定されない。
【００４９】
レンズアレイ５２から射出した光束は、絞り５３を通過して形状及び寸法の少なくとも一方が制限される。絞り５３は、レンズアレイ５２から射出した光束を適切な照明ＮＡに制限する。絞り５３は特に限定されるものではないが、例えば、その開口部の形状がほぼ円形であるσ絞り、その開口部の形状がほぼ輪帯状である輪帯照明用絞り等が用いられる。本実施形態において、照明装置５０は、開口部の形状及び寸法の少なくとも一方が異なる複数の絞り５３を備えている。照明装置５０は、複数の絞り５３を交換することにより、レンズアレイ５２から射出した光束の形状及び寸法の少なくとも一方を制限する。絞り５３を通過した光束は、その前側焦点位置が絞り５３の設定位置に配置されたコンデンサレンズ５４、５５に入射する。コンデンサレンズ５４、５５は、入射した光束を集光してマスクＭに照射する。マスクＭに照射された光束は、マスクＭに設けられたパターン及び投影モジュールＰＬ（ＰＬ１〜ＰＬ７）を介して、基板Ｐ上に設けられた複数の露光領域を露光する。次に、導光部６０についてより詳細に説明する。
【００５０】
図６に示すように、導光部６０は、複数の光ファイバ６１を有している。複数の光ファイバ６１は、図４に示すリレー光学系２１からの光束が入射する入射部２３Ｉと、入射した光束が射出する射出部２３Ｒとにそれぞれ端部６１ＴＩ、６１ＴＲが配置される。すなわち、複数の光ファイバ６１は、端部６１ＴＩ（以下、適宜入射端６１ＴＩという）がライトガイドユニット２３の入射部２３Ｉに配置され、端部６１ＴＲ（以下、適宜射出端６１ＴＲという）がライトガイドユニット２３の入射部２３Ｒに配置される。複数の入射端６１ＴＩの各端面は、それぞれの入射部２３Ｉ毎に同一平面に配置されている。複数の射出端６１ＴＲの各端面は、それぞれの射出部２３Ｒ毎に同一平面に配置されている。
【００５１】
入射部２３Ｉは、光ファイバ６１に光束が入射する部位である入射端６１ＴＩを少なくとも１つの群にまとめたものである。本実施形態において、入射部２３Ｉは３個であるので、光ファイバ６１の入射端６１ＴＩを３つの群にまとめる（束ねる）ことによって得られたそれぞれの入射端６１ＴＩの群（入射端群）が、それぞれの入射部２３Ｉ１、２３Ｉ２、２３Ｉ３に配置される。
【００５２】
それぞれの射出部２３Ｒは、光ファイバ６１から光束が射出する部位である射出端６１ＴＲを所定数毎にまとめて複数の群としたものを少なくとも１つ含んでいる。本実施形態において、射出部２３Ｒは７個であるので、光ファイバ６１の射出端６１ＴＲは、少なくとも７つの群にまとめられる（束ねられる）。このようにして得られたそれぞれの射出端６１ＴＲＩの群（射出端群）は、それぞれの射出部２３Ｒ１、２３Ｒ２、２３Ｒ３、２３Ｒ４、２３Ｒ５、２３Ｒ６、２３Ｒ７に配置される。
【００５３】
図７は、導光部の入射部を光束の入射側から見た図である。図８は、導光部の射出部を光束の射出側から見た図である。入射部２３Ｉ１〜２３Ｉ３には、それぞれ光ファイバ６１の入射端群が配置される。入射部２３Ｉ１〜２３Ｉ３を光束の入射側から見ると、複数の光ファイバ６１のそれぞれの入射端６１ＴＩの群が入射面として現れる。本実施形態において、図７に示すように、入射部２３Ｉ１〜２３Ｉ３に配置されるそれぞれの入射端群は、円形に束ねられている。入射端群の中心（円の中心）Ｃから径方向外側に向かって所定距離の位置ＩＢよりも内側を中心部ＣＰという。中心部ＣＰの外側、すなわち位置ＩＢよりも外側であって入射端群の側部ＯＳよりも内側を周辺部ＯＰという。それぞれの入射部２３Ｉ１〜２３Ｉ３は、それぞれの入射端群、すなわちそれぞれが有する複数の光ファイバ６１を、７個の領域に分割している。入射部２３Ｉ１〜２３ＲＩ３の分割されたそれぞれの領域の光ファイバ６１は、それぞれの射出部２３Ｒ１〜２３Ｒ７に分岐している。
【００５４】
図８に示すように、射出部２３Ｒ１〜２３Ｒ７は同様の構造なので、次においては射出部２３Ｒ１について説明する。射出部２３Ｒ１は、光ファイバ６１の射出端群が配置される。射出部２３Ｒを光束の射出側から見ると、複数の光ファイバ６１のそれぞれの射出端６１ＴＲの群が射出面として現れる。本実施形態において、射出部２３Ｒ１に配置されるそれぞれの射出端群は、長方形（正方形を含む）に束ねられている。射出端群の中心（円の中心）から外側、すなわち射出端群の側部ＯＳに向かって所定距離の位置ＩＢよりも内側を中心部ＣＰという。中心部ＣＰの外側、すなわち位置ＩＢよりも外側であって射出端群の側部ＯＳよりも内側を周辺部ＯＰという。
【００５５】
射出部２３Ｒ１は、それぞれの入射部２３Ｉ１、２３Ｉ２、２３Ｉ３が有する光ファイバ６１の一部が配置される。射出部２３Ｒ１の中心部ＣＰには、射出端６１ＴＲｉａの群と、射出端６１ＴＲｉｂの群と、射出端６１ＴＲｉｃの群とが配置される。これらを射出端中心部６１ＴＲｉという。射出部２３Ｒ１の周辺部ＯＰには、射出端６１ＴＲｏａの群と、射出端６１ＴＲｏｂの群と、射出端６１ＴＲｏｃの群とが配置される。これを、射出端周辺部６１ＴＲｏという。
【００５６】
射出端中心部６１ＴＲｉにおいて、射出端６１ＴＲｉａの群は、入射部２３Ｉ１の中心部ＣＰに配置された入射端６１ＴＩｉの群に対応する。射出端６１ＴＲｉｂの群は、入射部２３Ｉ２の中心部ＣＰに配置された入射端６１ＴＩｉの群に対応する。射出端６１ＴＲｉｃの群は、入射部２３Ｉ３の中心部ＣＰに配置された入射端６１ＴＩｉの群に対応する。
【００５７】
射出端周辺部６１ＴＲｏにおいて、射出端６１ＴＲｏａの群は、入射部２３Ｉ１の周辺部ＯＰに配置された入射端６１ＴＩｏの群に対応する。射出端６１ＴＲｏｂの群は、入射部２３Ｉ２の周辺部ＯＰに配置された入射端６１ＴＩｏの群に対応する。射出端６１ＴＲｉｃの群は、入射部２３Ｉ３の周辺部ＯＰに配置された入射端６１ＴＩｏの群に対応する。
【００５８】
このように、複数の光ファイバ６１の入射端６１ＴＩを３つの群に束ねて分割したそれぞれの群は、入射部２３Ｉ１〜２３Ｉ３に配置される。また、それぞれの射出部２３Ｒ１〜２３Ｒ７（この例では射出部２３Ｒ１）は、複数の光ファイバ６１の射出端６１ＴＲを所定数毎にまとめて複数の群としたものを６つ含んでいる。具体的には、射出部２３Ｒ１は、３個の入射部２３Ｉ１〜２３Ｉ３の中心部ＣＰに配置された入射端６１ＴＩｉに対応する射出端６１ＴＲｉｃ、６１ＴＲｉｂ、６１ＴＲｉｃの３群と、３個の入射部２３Ｉ１〜２３Ｉ３の周辺部ＯＰに配置された入射端６１ＴＩｏに対応する射出端６１ＴＲｏａ、６１ＴＲｏｂ、６１ＴＲｏｃの３群との計６群を含んでいる。
【００５９】
このため、入射部２３Ｉ１〜２３Ｉ３の中心部ＣＰにそれらの入射端が配置された複数の光ファイバ６１の射出端がそれぞれの射出部２３Ｒ１〜２３Ｒ７の中心部ＣＰに配置される。入射部２３Ｉ１〜２３Ｉ３の中心部ＣＰの外側、すなわち周辺部ＯＰにそれらの入射端が配置された複数の光ファイバ６１の射出端がそれぞれの射出部２３Ｒ１〜２３Ｒ７の中心部ＣＰの外側、すなわち周辺部ＯＰに配置される。
【００６０】
照明装置５０は、このような構造の導光部６０を有することより、入射部２３Ｉ（２３Ｉ１〜２３Ｉ３）の中心部ＣＰからの光束を、それぞれの射出部２３Ｒ１〜２３Ｒ３の中心部ＣＰから射出させる。また、照明装置５０は、入射部２３Ｉ（２３Ｉ１〜２３Ｉ３）の周辺部ＯＰからの光束を、それぞれの射出部２３Ｒ１〜２３Ｒ３の中心部ＣＰの周辺部から射出させる。
【００６１】
照明装置５０において、それぞれの射出部２３Ｒ１〜２３Ｒ７は、複数の入射部２３Ｉ１〜２３Ｉ３からの光束を射出する。このため、照明装置５０は、それぞれの入射部２３Ｉ１〜２３Ｉ３に対応する光源１７のばらつき及び光源１７から入射部２３Ｉ１〜２３Ｉ３までに存在する光学系のばらつきに起因する照度のばらつきを平均化して緩和することができる。
【００６２】
（照明条件に対する検討）
図９は、輪帯照明用の絞りと、この絞り位置での光束の断面とを示す図である。図１０は、σ絞りと、この絞り位置での光束の断面とを示す図である。図１１は、光ファイバの入射部の入射端における照度分布を示した図である。図１２は、比較例に係る光ファイバの射出部の射出端における照度分布を示した図である。
【００６３】
露光装置ＥＸにおいて、結像性能をより効果的なものとする施策として、変形照明が使用されることがある。変形照明は、例えば、図９に示すように、輪帯照明（σ絞りの形状を輪帯にする）又は小σ照明（照明σを小さくする）等を用いることができる。輪帯照明とは、二次光源形状が輪帯状であって、マスクＭを照明する光束のうちＮＡが小さい領域の光束は遮光され、ＮＡの大きな光束でのみ照明する照明条件である。小σ照明とは、図４等に示すマスクＭを照明する光束のＮＡが比較的小さい照明条件である。
【００６４】
輪帯照明は、図９に示すように、遮光部５３Ｓに設けられた円形の開口部５３Ｔの中心に、円形の遮光部５３Ｓｃを配置した絞り５３Ｒを用いることによって実現できる。また、小σ照明は、遮光部５３Ｓに設けられた円形の開口部５３Ｔが、標準又は通常のσ絞りよりも小さい絞り５３Ｃを用いることによって実現できる。
【００６５】
図４に示すレンズアレイ５２から射出された光束ＬＴは、絞り５３Ｒの遮光部５３Ｓ、５３Ｓｃによって遮光されない部分のみ、開口部５３Ｔを透過する。同様に、レンズアレイ５２から射出された光束ＬＴは、σ絞りである絞り５３Ｃの遮光部５３Ｓによって遮光されない部分のみ、開口部５３Ｔを透過する。
【００６６】
輪帯照明の照度と小σの照度とを検討する。図４に示すレンズアレイ５２にフライアイレンズを用いた場合、レンズアレイ５２のすべての射出面５２Ｅ全体（レンズアレイ射出面）は、射出部２３Ｒの射出面、すなわち複数の光ファイバ６１の射出端６１ＴＲの群（射出端群）が多分割された、平面的な光源とみなすことができる。このため、光ファイバ６１の射出端群の平均的な照度に比例して、レンズアレイ射出面の照度も変化する。輪帯照明と小σ照明との両照明条件において、射出端群の平均的な照度が同一であれば、レンズアレイ射出面の平均的な照度も同一になる。そして、両照明条件の照度差は、絞り５３Ｒ、５３Ｃを透過する光量、すなわち絞り５３Ｒの開口部５３Ｔと絞り５３Ｃの開口部５３Ｔとの面積比によってほぼ決定される。
【００６７】
図１１に示す光ファイバの入射部２３Ｉの入射端は直径がφの円形であり、図４のリレー光学系２１に導光された光源からの光束が照射される。図１１に示すように、入射部２３Ｉの入射端における照度ＬＮの強度分布は、中心Ｃが大きく（明るく）、径方向外側に向かって小さく（暗く）なっている。図１２に示す比較例に係る射出部２３Ｒ’の射出端は、短辺の長さがａ、長辺の長さがｂの長方形である。射出部２３Ｒ’の射出端は、本実施形態の照明装置５０が備える射出部２３Ｒの射出端とは異なり、入射端からの光ファイバがランダムに編みこまれて、射出部２３Ｒに配置されたものである。このため、図１２に示すように、射出部２３Ｒ’の射出端における照度ＬＮの強度分布は平均化され、巨視的に見るとフラットな分布となる。射出部２３Ｒ’の射出端の平均的な照度は入射端の照度に依存する。このため、入射端の照度が高ければ、射出端の照度ＬＮも高くなる。
【００６８】
照明条件間における照度差は、絞り５３Ｒ、５３Ｃを透過する光量によってほぼ決定されるという考え方に基づき、両照明条件の照度比率を求めた。結果を表１の１行目に示す。輪帯照明はＲ、小σ照明Ａ〜Ｄで示している。小σ照明は、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの順に、絞り５３Ｃの開口部５３Ｔの開口面積が小さくなっている。表１に示す照度比率、入射端平均照度比率及び射出端平均照度比率は、いずれも輪帯照明Ｒを１としたときの比率である（以下同様）。
【００６９】
【表１】
2014134591.tif 000003
【００７０】
表１には、両照明条件における、インプットレンズ系の焦点距離ｆ、レンズアレイ５２のレンズアレイ射出面に形成される光源像となる、有効な射出部２３Ｒ’の射出端の寸法（有効射出端寸法）ａ、ｂ及び有効な入射部２３Ｉの入射端の寸法（有効入射端寸法）φを記載している。有効射出端寸法は、図１２に示す射出部２３Ｒ’の射出端の寸法ａ（短手）、ｂ（長手）に対応し、有効入射端寸法φ（径）は、図１１に示す入射部２３Ｉの入射端の寸法φに対応する。これらの寸法の単位は、いずれもｍｍである。
【００７１】
表１に示すように、小σ条件では入射端平均照度比率及び射出端平均照度比率は、輪帯照明：小σ照明＝１：１となる。入射部２３Ｉの入射端及び射出部２３Ｒ’の射出端の構造では、両照明条件において、入射端の平均的な照度が同一なので、射出端の照度も同一であり、上述したような照度比率となる。
【００７２】
図１３は、本実施形態に係る照明装置において、光ファイバの入射部の入射端における照度分布を示した図である。図１４は、本実施形態に係る照明装置において、光ファイバの射出部の射出端における照度分布を示した図である。図１５は、本実施形態に係る照明装置において、σ絞りを通過した光束を示す図である。
【００７３】
小σ照明での照度について考える。レンズアレイ５２のレンズアレイ射出面は、射出部２３Ｒの射出端が多分割された、平面的な光源とみなすことができる。したがって、射出部２３Ｒの射出端の平均的な照度ＬＮに比例して、レンズアレイ射出面の照度ＬＮも変化する。照明装置５０は、小σ照明条件において、射出部２３Ｒの射出端の平均的な照度ＬＮを向上させ、レンズアレイ射出面の平均的な照度ＬＮを向上させることで、絞り５３Ｃ（σ絞り）の開口部５３Ｔの面積比に応じて低下するレンズアレイ射出面の照度を補うものである。
【００７４】
この考え方に基づき、本実施形態では、入射部２３Ｉの中心部の光ファイバ群を射出部２３Ｒの中心部に配置し、中心部の外側の光ファイバ群を射出部２３Ｒの中心部の外側に配置している。本実施形態の照明装置５０において、両照明条件の照度比率を計算した結果を表２に示す。表２には、両照明条件における、インプットレンズ系５１の焦点距離ｆ、レンズアレイ５２のレンズアレイ射出面に形成される光源像となる、有効な射出部２３Ｒの射出端の寸法（有効射出端寸法）ａ’（短手）、ｂ’（長手）及び有効な入射部２３Ｉの入射端の寸法（有効入射端寸法）φ’（径）を記載している。有効射出端寸法は、図１４に示す射出部２３Ｒの射出端の寸法ａ’、ｂ’に対応し、有効入射端寸法φ’は、図１３に示す入射部２３Ｉの入射端の寸法φ’に対応する。
【００７５】
【表２】
2014134591.tif 000004
【００７６】
表２の１行目に示した数値が照度比率である。表１の照度比率と表２の照度比率とを比較すると、いずれの小σ照明の条件においても、照度比率は表１よりも高い。このように、本実施形態は、絞り５３Ｃ（σ絞り）の開口部５３Ｔの面積比に応じた、レンズアレイ射出面の照度低下を抑制することができる。
【００７７】
本実施形態においては、図１３に示す入射部２３Ｉの中心部ＣＰからの光束を図１４に示す射出部２３Ｒの中心部ＣＰから射出するとともに、入射部２３Ｉの周辺部ＯＰからの光束を射出部２３Ｒの周辺部ＯＰから射出する。このようにすることで、射出部２３Ｒの射出端における照度ＬＮの強度分布は、図１４に示すように、中心部ＣＰと周辺部ＯＰとで差が発生する。
【００７８】
本実施形態は、小σ照明条件において、図４に示すインプットレンズ系５１の焦点距離ｆを変更する。具体的には、表２に示すように、絞り５３の開口部５３Ｔの開口面積が小さくなるにしたがって、インプットレンズ系５１の焦点距離ｆを短くする。小σ照明条件においてインプットレンズ系５１の焦点距離ｆを短くすることにより、図１４に示す射出部２３Ｒの射出端は、図１２に示す射出部２３Ｒ’の射出端と比較して、光束を照射する領域が小さくなる。そして、図１４に示す射出部２３Ｒの射出端は、レンズアレイ５２のレンズアレイ射出面に形成される光源像となる、有効な射出部２３Ｒの射出端の寸法（有効射出端寸法）ａ’、ｂ’及び有効な入射部２３Ｉの入射端の寸法（有効入射端寸法）φ’が小さくなっている。これは、図１２に示す射出部２３Ｒ’を用いた場合、レンズアレイ５２のレンズアレイ射出面から射出した光束ＬＴは、絞り５３Ｃの遮光部５３Ｓで遮光されていたが、本実施形態の射出部２３Ｒを用いると、射出端から射出した光束が、レンズアレイ５２の壁近傍で遮光されていることを示している。本実施形態の射出部２３Ｒから射出され、レンズアレイ５２を通過した光束が絞り５３Ｃを通過すると、遮光部５３Ｓで遮光される光束ＬＴは、図１５に示すようになる。図１５に示す絞り５３Ｃと図１０に示す絞り５３Ｃとは、いずれも開口部５３Ｔの開口面積は同一である。両者を比較すると、本実施形態の射出部２３Ｒを用いた方が、絞り５３Ｃの遮光部５３Ｓで遮光される光束ＬＴが少なくなっている。
【００７９】
具体的には、表２に示すように、絞り５３の開口部５３Ｔの開口面積が小さくなるにしたがって、インプットレンズ系５１の焦点距離ｆを短くする。このようにすることで、絞り５３Ｃの遮光部５３Ｓで遮光される光束ＬＴが少なくなるので、相対的に照度の高い射出端の中心部ＣＰからの光束が、絞り５３の開口部５３Ｔを通過する。その結果、絞り５３Ｃの開口部５３Ｔの面積比に応じた照度低下を効果的に抑制することができる。
【００８０】
本実施形態は、小σ照明条件において、射出部２３Ｒの射出端の中心部ＣＰの照度ＬＮが相対的に高くなるようにしてある。このため、照明装置５０は、絞り５３Ｃ（σ絞り）の開口部５３Ｔの面積比に応じた、レンズアレイ５２のレンズアレイ射出面の照度低下を抑制することができる。すなわち、照明装置５０は、小σ照明条件において、射出部２３Ｒの射出端のうち照度の高い中心部ＣＰのみを使用する。このため、表２の下段に示すように、小σ条件では入射部２３Ｉの入射端の平均照度比率及び射出部２３Ｒの射出端の平均照度比率は、輪帯照明：小σ照明＝１：１．１８〜１．４５となる。
【００８１】
このように、照明装置５０は、照明条件を輪帯照明又は通常照明から小σ照明に切り替えたときの照度低下を抑制できる。図１〜図２に示す露光装置ＥＸは、照明光学系としての照明モジュールＩＬ１〜ＩＬ７を複数個有する照明システムＩＳと、投影光学系としての投影モジュールＰＬ１〜ＰＬ７を複数個有する投影システムＰＳとを備える。このような露光装置ＥＸの照明システムＩＳに照明装置５０を適用することにより、小σの照明条件において、照度を向上させることができる。その結果、露光装置ＥＸの照明装置は、露光量の低下が抑制されるので、スループットの大幅な減少が抑制される。
【００８２】
（輪帯照明と小σ照明との比較）
図１６は、小σ照明の条件を変化させた場合における照度比率を示す図である。図１６の結果は、表１及び表２に示した結果に基づいている。図１６のＢＥは、図１１、図１２に示す入射部２３Ｉ及び射出部２３Ｒ’を用いたときの照度比率であり、ＡＦは、本実施形態の入射部２３Ｉ及び射出部２３Ｒを用いたときの照度比率である。図１６の直線ＥＦは、効果比率である。効果比率は、ＡＦの照度比率／ＢＦの照度比率である。小σ照明は、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの順に、絞り５３Ｃの開口部５３Ｔの開口面積が小さくなっている。図１６の結果から分かるように、本実施形態の入射部２３Ｉ及び射出部２３Ｒを用いると、いずれの小σ照明の条件においても、照度比率が向上していることが分かる。また、絞り５３Ｃの開口面積が小さくなるにしたがって、効果比率は大きくなる、すなわち比較例に対して照度低下の抑制効果が高くなることが分かる。
【００８３】
図１７は、小σ照明の条件を変化させた場合における照度比率を示す図である。図１７は、輪帯照明の条件を、表２の条件とは異ならせたときの結果と、表１に示した結果とに基づいている。図１７の結果から、輪帯照明の条件が異なった場合も、本実施形態の入射部２３Ｉ及び射出部２３Ｒを用いると、いずれの小σ照明の条件においても、照度比率が向上していることが分かる。また、本実施形態は、絞り５３Ｃの開口面積が小さくなるにしたがって、効果比率は大きくなる、すなわち比較例に対して照度低下の抑制効果が高くなることが分かる。
【００８４】
（通常照明と小σ照明との比較）
図１８は、通常照明に用いる絞りを示す図である。図１９、図２０は、小σ照明に用いる絞りを示す図である。通常照明Ｎと小σ照明との違いは、通常照明Ｎに用いる絞り５３Ｎの開口部５３Ｔと、小σ照明に用いる絞り５３Ｃの開口部５３Ｔとの開口面積の違いである。小σ照明に用いる絞り５３Ｃの方が、通常照明Ｎに用いる絞り５３Ｎよりも開口面積は小さくなる。
【００８５】
表３は、比較例に係る入射部２３Ｉ及び射出部２３Ｒ’を用いたときの照度比率の結果を示している。表４は、本実施形態に係る入射部２３Ｉ及び射出部２３Ｒを用いたときの照度比率の結果を示している。各小σ照明の条件における照度比率は、通常照明Ｎの照度を１としたときの値である。
【００８６】
【表３】
2014134591.tif 000005
【００８７】
【表４】
2014134591.tif 000006
【００８８】
図２１は、小σ照明の条件を変化させた場合における照度比率を示す図である。図２１中のＢＦ、ＡＦ及びＥＦについては上述した通りである。表３、表４及び図２１の結果から、本実施形態の入射部２３Ｉ及び射出部２３Ｒを用いると、いずれの小σ照明の条件においても、比較例の入射部２３Ｉ及び射出部２３Ｒ’よりも照度比率が向上していることが分かる。また、本実施形態は、絞り５３Ｃの開口面積が小さくなるにしたがって、効果比率は大きくなる、すなわち比較例に対して照度低下の抑制効果が高くなることが分かる。
【００８９】
図２２は、小σ照明の条件を変化させた場合における照度比率を示す図である。図２２は、通常照明Ｎの条件を、表４の条件とは異ならせたときの結果と、表３に示した結果とに基づいている。図２２の結果から、通常照明Ｎの条件が異なった場合も、本実施形態の入射部２３Ｉ及び射出部２３Ｒを用いると、いずれの小σ照明の条件においても、比較例より照度比率が向上していることが分かる。また、本実施形態は、絞り５３Ｃの開口面積が小さくなるにしたがって、効果比率は大きくなる、すなわち比較例に対して照度低下の抑制効果が高くなることが分かる。
【００９０】
＜デバイス製造方法＞
図２３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、照明装置５０を備えた露光装置ＥＸ及び本実施形態に係る照明方法を用いて、マスクパターンを露光光で基板を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。
【００９１】
以上、本開示について説明したが、前述した内容により本開示が限定されるものではない。また、上述した本開示の構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述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、本開示の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換及び変更を行うことができる。
【００９２】
例えば、照明装置５０は、入射部２３Ｉよりも射出部２３Ｒの数が多いが、入射部２３Ｉと射出部２３Ｒとの数は同一でもよい。また、入射部２３Ｉと射出部２３Ｒとは、それぞれ１個ずつでもよい。また、小σ照明の条件に応じてインプットレンズ系５１の焦点距離を変更したが、レンズアレイ５２とコンデンサレンズ５５との組合せを変更して、インプットレンズ系５１の焦点距離を変更することと同等の作用、効果を得るようにしてもよい。
【００９３】
照明装置５０は、光源１７から射出されるｇ線、ｈ線及びｉ線を用いたが、例えば、ｇ線の光とｈ線の光とを同時に用いることもできるし、ｈ線の光とｉ線の光とを同時に用いることもできるし、さらにｉ線の光だけを用いることもできる。また、光源１７として、超高圧水銀ランプを用いているが、これに限定されることなく、他の適当な光源を用いることができる。
【００９４】
投影システムＰＳは、各投影モジュールが一対の結像光学系を有するものであるが、各投影モジュールが１つ又は３つ以上の結像光学系を有するものであってもよい。また、投影システムＰＳは、各投影モジュールが反射屈折型の結像光学系を有しているが、屈折型の結像光学系を有していてもよい。露光装置ＥＸは、複数の投影モジュールを有する投影システムＰＳに対してマスク及び基板を移動させながら走査露光を行うマルチ走査型投影露光装置であるが、１つの投影モジュールを備えた一般の露光装置であってもよい。
【００９５】
例えば、本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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
また、前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。
【０１００】
また、前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。
【０１０１】
また、前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工程の前に、各サブシステム個々の組立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。
【０１０２】
また、前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、前述した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。
【符号の説明】
【０１０３】
１  マスクステージ
２  基板ステージ
３  マスクステージ駆動システム
４  基板ステージ駆動システム
５  制御装置
６  干渉計システム
９  アライメントシステム
１７  光源
１８  楕円鏡
１９  ダイクロイックミラー
２１  リレー光学系
２３  ライトガイドユニット
２３Ｒ、２３Ｒ１〜２３Ｒ７  射出部
２３Ｉ、２３Ｉ１〜２３Ｉ３  入射部
５０  照明装置
５１  インプットレンズ系
５１Ａ  第１レンズ
５１Ｂ  第２レンズ
５２  レンズアレイ
５２ＥＬ  エレメント
５２Ｅ  射出面
５２Ｉ  入射面
５３、５３Ｃ、５３Ｎ、５３Ｒ  絞り
５３Ｔ  開口部
５３Ｓ、５３Ｓｃ  遮光部
５４、５５  コンデンサレンズ
６０  導光部
６１  光ファイバ
６１ＴＲ、６１ＴＲｉａ〜６１ＴＲｉｃ、６１ＴＲｏａ〜６１ＴＲｏｃ  射出端（端部）
６１ＴＲｉ  射出端中心部
６１ＴＲｏ  射出端周辺部
６１ＴＩ、６１ＴＩｉ、６１ＴＩｏ  入射端（端部）
ＣＰ  中心部
ＯＰ  周辺部
ＥＸ  露光装置
【図１】
2014134591.tif 000007
【図２】
2014134591.tif 000008
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2014134591.tif 000014
【図９】
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【図１０】
2014134591.tif 000016
【図１１】
2014134591.tif 000017
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2014134591.tif 000020
【図１５】
2014134591.tif 000021
【図１６】
2014134591.tif 000022
【図１７】
2014134591.tif 000023
【図１８】
2014134591.tif 000024
【図１９】
2014134591.tif 000025
【図２０】
2014134591.tif 000026
【図２１】
2014134591.tif 000027
【図２２】
2014134591.tif 000028
【図２３】
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