(57)【要約】光源２ａ，２ｂ，２ｃから発せられる照明光を複数の入射口１２ａ，１２ｂ，１２ｃから受光し、該入射口ごとに受光した各照明光の少なくとも一部を共通の射出口１４ａから射出させるライトガイドファイバ１０と、光源２ｂからの照明光を光学的にリレーして第１の入射角を有する第１光束とし、入射口１２ｂへ導入する照明リレー光学系６ｂと、光源２ａ，２ｃからの照明光をそれぞれ光学的にリレーして前記第１の入射角と異なる第２の入射角を有する第２光束とし、入射口１２ａ，１２ｃへ導入する照明リレー光学系６ａ，６ｃとを備える。
2009093553.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源手段から発せられる照明光を複数の入射口から受光し、該入射口ごとに受光した各照明光の少なくとも一部を共通の射出口から射出させる光伝送手段と、
前記光源手段からの前記照明光のうち第１部分照明光を光学的にリレーして第１の入射角を有する第１光束とし、複数の前記入射口のうちの第１入射口へ導入する第１リレー光学系と、
前記光源手段からの前記照明光のうち第２部分照明光を光学的にリレーして前記第１の入射角と異なる第２の入射角を有する第２光束とし、複数の前記入射口のうちの第２入射口へ導入する第２リレー光学系と、
を備えたことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記第１の入射角は、前記光源手段の発光部における前記照明光の発散角に対応する角度であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記第１リレー光学系は、
前記発光部の像を前記第１入射口内に投射することを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記第２の入射角は、前記光源手段の発光部の大きさ若しくは該発光部の像の大きさに対応する角度であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項５】
前記第２リレー光学系は、前記第２部分照明光を、該第２リレー光学系の焦点面に設けられた前記第２入射口へ導入することを特徴とする請求項４に記載の照明装置。
【請求項６】
前記第２リレー光学系は、前記発光部に対応するフーリエ変換像を前記第２入射口内に投射することを特徴とする請求項４または請求項５に記載の照明装置。
【請求項７】
前記光源手段は、複数の発光部を有し、
前記第１リレー光学系および前記第２リレー光学系は、それぞれ異なる前記発光部から発せられる前記照明光を前記第１部分照明光および前記第２部分照明光として光学的にリレーすることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項８】
前記光源手段は、該光源手段の発光部の像を形成する発光像形成手段を有し、
前記第１リレー光学系および前記第２リレー光学系は、それぞれ前記発光部の像から発せられる前記照明光を光学的にリレーすることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項９】
前記発光像形成手段は、前記発光部の近傍に第１焦点を有する楕円鏡を含み、
前記第２入射口は、輪帯状に形成されることを特徴とする請求項８に記載の照明装置。
【請求項１０】
前記第１入射口および前記第２入射口は、光ファイバ束を用いて形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項１１】
前記第２リレー光学系は、前記第２部分照明光を光学的にリレーして前記第１の入射角を有する光束として前記第２入射口へ導入する第３リレー光学系と交換可能に設けられることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項１２】
前記共通の射出口から射出される前記照明光のうち前記第１入射口を介した前記照明光と前記第２入射口を介した前記照明光との光量比を変化させる光量比調整手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項１３】
前記光源手段は、前記第１入射口または前記第２入射口に対応付けられた複数の発光部を有し、
前記光量比調整手段は、前記第１入射口に対応付けられた前記発光部へ供給する電力と、前記第２入射口に対応付けられた前記発光部へ供給する電力との電力比を変化させることを特徴とする請求項１２に記載の照明装置。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項１３のいずれか一項に記載の照明装置と、
前記照明装置が射出する照明光によって照明される物体の投影像を感光基板上に形成する投影光学系と、
を備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項１５】
請求項１乃至請求項１３のいずれか一項に記載の照明装置が射出する照明光によって物体を照明する照明工程と、
前記照明光によって照明された前記物体の投影像を感光基板上に形成する投影工程と、
を含むことを特徴とする露光方法。
【請求項１６】
請求項１乃至請求項１３のいずれか一項に記載の照明装置が射出する照明光によって物体を照明し、該物体の投影像を感光基板に転写する露光工程と、
前記投影像が転写された前記感光基板を現像し、前記投影像に対応する形状の転写パターン層を前記感光基板上に生成する現像工程と、
前記転写パターン層を介して前記感光基板を加工する加工工程と、
を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数部分から導入した照明光を共通部分から射出する照明装置、露光装置、露光方法及びデバイス製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のデバイスをフォトリソグラフィ工程で製造するために露光装置が用いられている。このフォトリソグラフィの手法を用いた製造工程では、マスク上に形成された原画となるパターンを、照明光により照明し投影光学系を介してフォトレジスト等の感光剤が塗布されたプレート上に転写している。【０００３】
近年、液晶表示素子等の大面積化の要求にともない露光装置の露光領域の拡大が望まれている。これに対して、複数の投影光学ユニットを備え、この複数の投影光学ユニットに対してマスクと感光基板であるプレートとを所定の走査方向に同期移動させながら、マスク上に形成されたパターンをプレート上に転写するマルチレンズ式の露光装置が開発されている（例えば日本国特許出願公開平成７−５７９８６号公報参照）。このマルチレンズ式の露光装置においては、大きな露光領域に対応する露光量を確保するために、複数の放電ランプなどの光源が用いられ、各光源からの光は、楕円鏡により効率的に集光され、例えば光ファイババンドルを介してマスクの照明に用いられている。
【発明の開示】
【０００４】
ところで、放電ランプから発する露光光としての照明光を上述のように楕円鏡を用いて集光する場合、その集光光束のうち光軸に対する入射角度が小さい範囲の光、つまり開口数（ＮＡ）が低い範囲の光が存在しない状態（中抜け状態）となって照明光が光ファイババンドルに導入される。光ファイババンドルの一端に導入された照明光は、その導入の際の入射角度に等しい射出角度で他端から射出されるため、マスク等に設けられたパターンは、中抜け状態の照明光により照明されることになる。この場合、パターンの投影像は、光束内が一様に満たされた照明光によって照明される場合に比較して、投影光学系に残存する収差等の影響を受けやすく、プレートに対するパターンの転写精度が低下する虞があった。
【０００５】
本発明の目的は、光源が発する照明光を効率的に集光し、その集光光束の入射角に応じた光の抜けを抑制して照明光を射出することができる照明装置、露光装置、露光方法及びデバイス製造方法を提供することである。
【０００６】
本発明の照明装置は、光源手段から発せられる照明光を複数の入射口から受光し、該入射口ごとに受光した各照明光の少なくとも一部を共通の射出口から射出させる光伝送手段と、前記光源手段からの前記照明光のうち第１部分照明光を光学的にリレーして第１の入射角を有する第１光束とし、複数の前記入射口のうちの第１入射口へ導入する第１リレー光学系と、前記光源手段からの前記照明光のうち第２部分照明光を光学的にリレーして前記第１の入射角と異なる第２の入射角を有する第２光束とし、複数の前記入射口のうちの第２入射口へ導入する第２リレー光学系とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の露光装置は、本発明の照明装置と、前記照明装置が射出する照明光によって照明される物体の投影像を感光基板上に形成する投影光学系とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の露光方法は、本発明の照明装置が射出する照明光によって物体を照明する照明工程と、前記照明光によって照明された前記物体の投影像を感光基板上に形成する投影工程とを含むことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明のデバイス製造方法は、本発明の照明装置が射出する照明光によって物体を照明し、該物体の投影像を感光基板に転写する露光工程と、前記投影像が転写された前記感光基板を現像し、前記投影像に対応する形状の転写パターン層を前記感光基板上に生成する現像工程と、前記転写パターン層を介して前記感光基板を加工する加工工程とを含むことを特徴とする。
【００１０】
本発明の照明装置、露光装置、露光方法及びデバイス製造方法によれば、光源が発する照明光を効率的に集光し、その集光光束の入射角に応じた光の抜けを抑制して照明光を射出することができる。このため、本発明の露光装置、露光方法及びデバイス製造方法では、物体の投影像を高精度に感光基板に転写することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第1の実施形態に係る露光装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】第1の実施形態に係る照明装置の構成を示す図である。
【図３】第1の実施形態に係る部分投影光学系の構成を示す図である。
【図４】第１の実施形態に係るライトガイドファイバの入射口の構成を示す図である。
【図５】第1の実施形態に係る照明装置の一部構成を示す図である。
【図６】第1の実施形態に係る照明装置の一部構成を示す図である。
【図７】第１の実施形態に係るフライアイレンズの入射側における光量分布を示す図である。
【図８】第２の実施形態に係る照明装置の構成を示す図である。
【図９】本実施形態にかかる半導体デバイスの製造方法を示すフローチャートである。
【図１０】本実施形態にかかる液晶デバイスの製造方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る照明装置、露光装置、露光方法及びデバイス製造方法について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態にかかる露光装置ＥＸの全体構成を示す斜視図である。本実施形態においては、複数の反射屈折型の部分投影光学系からなる投影光学系ＰＬに対してマスクＭとプレート(感光基板)Ｐとを同期移動させつつマスクＭに形成されたパターンの投影像をプレートＰ上に転写するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置を例に挙げて説明する。【００１３】
また、以下の説明においては、図１中に示したＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がプレートＰに対して平行となるよう設定され、Ｚ軸がプレートＰに対して直交する方向に設定されている。図中のＸＹＺ直交座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。また、この実施形態ではマスクＭ及びプレートＰを移動させる方向（走査方向）をＸ軸方向に設定している。【００１４】
露光装置ＥＸは、マスクステージ（図示せず）上に支持されたマスクＭを均一に照明するため、複数の光源からの照明光を混合して射出する照明装置ＩＬを備えている。照明装置ＩＬは、図２に示すように、超高圧水銀ランプ等の放電ランプからなる３つの光源２ａ，２ｂ，２ｃを備えている。光源２ａより射出した照明光は楕円鏡４ａにより集光され、照明リレー光学系６ａによりライトガイドファイバ１０の入射口１２ａに集光される。また、光源２ｂより射出した照明光は、楕円鏡４ｂ及び照明リレー光学系６ｂを介してライトガイドファイバ１０の入射口１２ｂに集光され、光源２ｃより射出した照明光は、楕円鏡４ｃ及び照明リレー光学系６ｃを介してライトガイドファイバ１０の入射口１２ｃに集光される。ここで光源２ａ及び楕円鏡４ａ、光源２ｂ及び楕円鏡４ｂ、光源２ｃ及び楕円鏡４ｃはそれぞれ光源手段を構成する。また、楕円鏡４ａ，４ｂ，４ｃは、発光部である光源２ａ，２ｂ，２ｃの近傍に第１焦点を有し、発光像形成手段として機能する。【００１５】
ライトガイドファイバ（光伝送手段）１０は、多数の光ファイバ素線を、その入射側と射出側とにおいてランダムに束ねて構成されたランダムライトガイドファイバであって、３つの入射口１２ａ，１２ｂ，１２ｃ、及び７つの射出口（図２においては、射出口１４ａのみを示す。）を備えている。ライトガイドファイバ１０は、各入射口１２ａ〜１２ｃで束ねられた光ファイバ素線が７つの射出口へ均等に分配されており、入射口１２ａ〜１２ｃに入射した各照明光は、７つの射出口へ均等に分割されて射出される。即ち、ライトガイドファイバ１０は、入射口１２ａ〜１２ｃから受光した各照明光の少なくとも一部を共通の射出口から射出させる。７つの射出口より射出された照明光のそれぞれは、マスクＭを部分的に照明する複数の部分照明光学系ＩＬ１及び図示しない６つの部分照明光学系ＩＬ２〜ＩＬ７に入射する。【００１６】
部分照明光学系ＩＬ１においては、ライトガイドファイバ１０の射出口１４ａから射出した照明光は、コリメートレンズ１６ａにより平行光束にされ、オプティカルインテグレータであるフライアイレンズ１７ａに入射する。フライアイレンズ１７ａに入射した照明光は、フライアイレンズ１７ａを構成する多数のレンズエレメントにより波面分割され、その後側焦点面（射出面近傍）にレンズエレメントの数と同数の光源像からなる二次光源（面光源）を形成する。フライアイレンズ１７ａの後側焦点面に形成された多数の二次光源からの照明光は、コンデンサーレンズ１８ａによりマスクＭ上の一部（部分照明領域）をほぼ均一に照明する。なお、部分照明光学系ＩＬ２〜ＩＬ７（図示せず）の構成は部分照明光学系ＩＬ１と同一であり、部分照明光学系ＩＬ２〜ＩＬ７においても部分照明光学系ＩＬ１と同様に、マスクＭ上のそれぞれ対応する部分照明領域をほぼ均一に照明する。【００１７】
部分照明光学系ＩＬ１に対応する部分照明領域からの照明光は、各部分照明領域に対応するように配列された複数の部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７（図１においてＰＬ２は図示せず。）のうち、部分投影光学系ＰＬ１に入射する。部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７は、それぞれ対応する部分照明領域内のマスクＭに設けられたパターンの投影像をプレートＰ上に形成する。図３は、部分投影光学系ＰＬ１の構成を示す図である。図３に示すように、部分投影光学系ＰＬ１は、視野絞り２２上に部分照明領域内のパターンの中間像を形成する第１反射屈折型光学系ＰＬ１１と、プレートＰ上に部分照明領域内のパターンの投影像（等倍正立像）を形成する第２反射屈折光学系ＰＬ１２とを備えている。【００１８】
同様に、部分照明光学系ＩＬ２〜ＩＬ７を通過した各照明光は、部分照明光学系ＩＬ２〜ＩＬ７に対応して設けられている部分投影光学系ＰＬ２〜ＰＬ７に入射する。部分投影光学系ＰＬ２〜ＰＬ７は、部分投影光学系ＰＬ１と同一の構成を有しており、それぞれ対応する部分照明領域内のパターンの投影像をプレートＰ上に形成する。なお、部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７は、Ｙ方向において部分投影光学系ＰＬ２、ＰＬ４、ＰＬ６が部分投影光学系ＰＬ１、ＰＬ２、ＰＬ５、ＰＬ７の間にそれぞれ位置するように千鳥状に配置されている。また、この部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の配置に対応して、部分照明光学系ＩＬ１〜ＩＬ７もＹ方向に千鳥状に配置されている。【００１９】
本実施形態に係る照明装置ＩＬにおいては、光源２ｂに対応して設けられている入射口１２ｂは、図４（ａ）に示すように円形状に束ねられた複数の光ファイバ（光ファイバ束）により構成されている。また、光源２ａ，２ｃに対応して設けられている入射口１２ａ，１２ｃは、図４（ｂ）に示すように輪帯状に束ねられた複数の光ファイバ（光ファイバ束）により構成されている。即ち、入射口１２ａ，１２ｃは、中抜けの光ファイバ束により構成されている。【００２０】
照明リレー光学系（第１リレー光学系）６ｂは、図５に示すように、コリメートレンズ４０と集光レンズ４１を備え、光源２ｂからの照明光（第１部分照明光）を光学的にリレーして、入射角φｂを有する第１光束として入射口（第１入射口）１２ｂへ導入する。この際、照明リレー光学系６ｂは、発光部としての光源２ｂの像を入射口１２ｂ内に投射する。ここで、光源２ｂからの照明光は、楕円鏡４ｂを用いて効率的に集光されるため、その集光光束のうち入射角（照明リレー光学系６ｂの光軸７ｂに対する角度）が小さい範囲の光、つまり開口数（ＮＡ）が低い範囲の光（例えば図５中に斜線で示す範囲の光）が存在しない状態（中抜け状態）となっている。また、第１の入射角としての入射角φｂは、光源２ｂにおける照明光の発散角と、照明リレー光学系６ｂのリレー倍率とによって定まる角度とされている。【００２１】
一方、照明リレー光学系（第２リレー光学系）６ａ，６ｃは、図６に示すように、それぞれ第１コリメートレンズ４２、集光レンズ４３及び第２コリメートレンズ４４を備え、光源２ａ，２ｃからの照明光（第２部分照明光）を光学的にリレーし、入射角φｂより小さい入射角φａ，φｃを有する第２光束として入射口１２ａ，１２ｃへ導入する。この際、照明リレー光学系６ａ，６ｃは、それぞれ発光部としての光源２ａ，２ｃに対応するフーリエ変換像を、照明リレー光学系６ａ，６ｃの焦点面に設けられた入射口１２ａ，１２ｃに投射する。【００２２】
ここで、光源２ａ，２ｃからの照明光も、楕円鏡４ａ，４ｃを用いて効率的に集光されるため、その集光光束のうち入射角（照明リレー光学系６ａ，６ｃの光軸７ａ，７ｃに対する角度）が小さい範囲の光、つまり開口数（ＮＡ）が低い範囲の光（例えば図６中に斜線で示す範囲の光）が存在しない状態（中抜け状態）となっている。また、第２入射角としての入射角φａ，φｃは、それぞれ光源２ａ，２ｃの大きさと、照明リレー光学系６ａ，６ｃの焦点距離とによって定まる角度とされている。この照明リレー光学系６ａ，６ｃにおいては、中抜け状態の照明光を、図４（ｂ）に示すように輪帯状の入射口１２ａ，１２ｃに導入するため、光源２ａ，２ｃからの照明光を効率的にライトガイドファイバ１０に入射させることができる。【００２３】
なお、入射角φａ〜φｃは、それぞれ入射口１２ａ〜１２ｃへ導入される照明光の開口数に対応する角度であって、図５または図６に示すように、入射口１２ａ〜１２ｃに集光される照明光中の最大の入射角に相当する。【００２４】
図７は、ライトガイドファイバ１０の射出口１４ａから射出された照明光の、フライアイレンズ１７ａの入射側近傍における光量分布を示す図である。この光量分布は、部分照明光学系ＩＬ１の光軸を含む断面内での光量を光軸からの位置に対して示している。照明リレー光学系６ｂによりリレーされた光源２ｂからの照明光のみが入射口１２ｂからライトガイドファイバ１０に入射した場合には、フライアイレンズ１７ａの入射側近傍における照明光の光量分布は、図７（ａ）の実線で示すように、光軸近傍の光量がその外周部の光量よりも少なく、輪帯照明と同様の照明特性を有することになる。一方、照明リレー光学系６ａ，６ｃによりリレーされた光源２ａ，２ｃからの照明光のみが入射口１２ａ，１２ｃからライトガイドファイバ１０に入射した場合には、フライアイレンズ１７ａの入射側近傍における照明光の光量分布は、図７（ａ）の点線で示すように、光軸近傍の光量がその外周部の光量よりも多く、光軸近傍に光量が集中した照明特性を有することになる。【００２５】
そして、入射口１２ａ，１２ｂ，１２ｃからライトガイドファイバ１０に照明光を入射させた場合には、フライアイレンズ１７ａの入射側近傍における照明光の光量分布は、図７（ａ）に実線および点線で示した光量分布を合成した光量分布となり、図７（ｂ）で示すように、光軸近傍の光量とその外周部の光量とが略均一な光量分布となる。なお、他の部分照明光学系ＩＬ２〜ＩＬ７において部分照明光学系ＩＬ１と同様の光量分布を得ることができる。【００２６】
ところで、照明装置ＩＬにおいては、電源装置３２により光源２ａ，２ｂ，２ｃに対して電力の供給を行っており、制御部３０の制御により光源２ａ，２ｂ，２ｃのそれぞれに供給する電力量を個別に変更することが可能である。即ち、電源装置３２及び制御部３０は、光量比調整手段として機能する。従って、制御部３０の制御のもと、光源２ａ，２ｃに供給する電力量と光源２ｂに供給する電力量を変更することにより、入射口１２ａ，１２ｃを介した照明光と、入射口１２ｂを介した照明光との光量比（光量バランス）を変更させ、各部分照明光学系ＩＬ１〜ＩＬ７のフライアイレンズの入射側近傍における照明光の光量分布を変化させることができる。例えば、光軸近傍の光量がその外周部の光量よりも多い光量分布を有するように変更することができ、また光軸近傍の光量がその外周部の光量よりも少ない光量分布を有するように変更することができる。即ち、製造工程においては、高解像度が要求される場合や、高コントラストが要求される場合など、製造工程に応じて照明光の光量分布を最適化する要求があるが、光源２ａ，２ｂ，２ｃのそれぞれに供給する電力量を個別に変更し、各部分照明光学系ＩＬ１〜ＩＬ７のフライアイレンズの入射側近傍における照明光の光量分布を調整することで、その要求を満足することができる。【００２７】
露光装置ＥＸにおいては、上述の照明装置によりマスクＭを照明し、マスクＭとプレートＰとを部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に対して同期移動させつつスキャン露光（走査露光）を行うことにより、マスクＭに形成されたパターンの投影像をプレートＰ上に形成して転写する。【００２８】
以上説明したように、本実施形態に係る照明装置ＩＬにおいては、光源２ａ〜２ｃからの照明光を効率的に集光し、その集光光束の入射角に応じた光の抜けを抑制して照明光を射出することができる。このため、本実施形態に係る露光装置ＥＸでは、光束内が一様に満たされた照明光によってマスクＭを照明することができ、中抜け状態の照明光によってマスクＭを照明する場合に比して、マスクＭのパターンの投影像を高精度にプレートＰに転写することができる。【００２９】
更に、照明リレー光学系、ライトガイドファイバの入射口の大きさ等の設計値として最適な値を選択した場合等においては、光源からの照明光の中抜け部分による光量損失を一部回避する事ができるため、通常の照明装置に比較してマスク（プレート）上の照度を向上させることができる。
なお、本実施形態に係る露光装置ＥＸでは、各部分照明光学系ＩＬ１〜ＩＬ７におけるフライアイレンズの射出側近傍に、開口径および開口形状の少なくとも一方が変更可能な絞り機構を設けることで、各部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に対応する照明光の照明条件を、ひいてはマスクＭのパターンの投影条件（投影像の結像条件）を制御することができる。
その絞り機構として、例えば開口径および開口形状の少なくとも一方が異なる複数の絞りを照明光の光路上に選択的に配置可能（切換配置可能）なレボルバー機構あるいはスライダー機構を用いることができる。また、複数の絞りとして、例えば通常照明（コンベンショナル照明）を行うための第１の開口径を有する第１円形開口と、通常照明よりも照明光の開口数（ＮＡ）を小さく制限した小σ照明を行うために第１の開口径よりも小さい第２の開口径を有する第２円形開口と、輪帯照明を行うための輪帯状（リング状）の開口を有する輪帯開口とを備えることができる。
本実施形態に係る照明装置ＩＬでは、各部分照明光学系ＩＬ１〜ＩＬ７のフライアイレンズの入射側近傍における照明光の光量分布が、光軸近傍の光量とその外周部の光量とが略均一な光量分布とされているため、上述のような絞り機構によって、例えば通常照明から小σ照明に切り換えた場合および通常照明から輪帯照明に切り換えた場合の照明光量の低下（すなわち、マスクＭおよび基板Ｐにおける照明光の照度低下）をそれぞれ抑制することができる。言い換えると、図７（ａ）に実線で示したように光量分布が中抜けした従来の照明装置を用いる場合に比して、絞りを切り換えた場合の照度の低下率を小さくすることができるとともに、小σ照明時の照度と輪帯照明時の照度との照度バランスを均等にすることができる。【００３０】
次に、図８を参照して、本発明の第２の実施形態に係る露光装置について説明する。なお、第２の実施形態に係る露光装置は、第１の実施形態に係る露光装置を構成する照明装置の構成が図８に示す構成に変更されている点を除き第１の実施形態に係る露光装置と同一の構成を有する。従って、第２の実施形態の説明においては、第１の実施形態にかかる露光装置の構成と同一の構成の詳細な説明は省略し、第１の実施形態に係る露光装置の構成と同一の構成には第１の実施形態で用いたのと同一の符号を用いて説明を行う。【００３１】
図８は、第２の実施形態に係る照明装置ＩＬ´の構成を示す図である。この照明装置ＩＬ´においては、光源２ａからの照明光をライトガイドファイバ１０の入射口１２ａにリレーするためのリレー光学系６ａの集光レンズ４３及び第２コリメートレンズ４４を、制御部３０の制御によって駆動部３４を駆動させることにより、集光レンズ４５に交換可能に構成されている。即ちリレー光学系６ａを、光源２ａからの照明光を光学的にリレーして、第１の入射角を有する第１光束としてライトガイドファイバ１０の入射口（第１入射口）１２ａへ導入するリレー光学系（第３リレー光学系）に交換することができる。【００３２】
従って、本実施形態においては、リレー光学系６ａを、第３リレー光学系に交換することにより、フライアイレンズの入射側近傍における部分照明光学系の光軸に垂直な面における光量分布を調整することができる。【００３３】
なお、上述の各実施形態においては、マルチレンズ式の走査型露光装置を例として説明したが、走査型露光装置の他に、マスクＭとプレートＰとを静止した状態でマスクＭのパターンを露光し、プレートＰを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート型の露光装置に本発明を適用することもできる。また、マルチレンズ式の露光装置に限定されず、１つの投影光学系を備える露光装置に本発明を適用することもできる。【００３４】
また、上述の各実施形態においては、ライトガイドファイバ１０が３つの入射口１２ａ〜１２ｃを有するものとしたが、３つに限定されず、複数であればよい。また、ライトガイドファイバ１０が光源像と光学的に共役な位置に設けられた１つの入射口１２ｂと、光源像に対応する瞳面（フーリエ変換面）に設けられた２つの入射口１２ａ，１２ｃとを有しているが、照明光が所望の光強度分布を有するように、光源像と光学的に共役な位置に設けられる入射口の数と、光源像に対応する瞳面に設けられる入射口の数を適宜選択することができる。【００３５】
また、上述の各実施形態においては、照明装置の光源として３つの光源２ａ〜２ｃを用いているが、１つ以上の光源を備えていればよい。光源が１つの場合には、楕円鏡で反射された照明光を光学系で分割し、光源像と光学的に共役な位置に設けられた入射口、又は光源像に対応する瞳面に設けられた入射口に照明光を入射させる。即ち、光源とライトガイドファイバの入射口は1対1に対応している必要はない。この場合には、光源、楕円鏡及び照明光を分割する光学系が光源手段を構成する。また、光源像と光学的に共役な位置に設けられた入射口のファイバの本数と、又は光源像に対応する瞳面に設けられた入射口のファイバの本数とを異ならせることにより、射出口から射出される照明光が所望の光量比となるようにしても良い。【００３６】
また、上述の実施形態においては、ライトガイドファイバ１０が７つの射出口を有しているが、ライトガイドファイバの射出口は、１つ以上あればその数はいくつでも良い。【００３７】
また、上述の実施形態においては、制御部の制御の下、駆動部により照明リレー光学系を構成するレンズの中の一部のレンズを他のレンズに交換しているが、手動により照明リレー光学系を構成するレンズの中の一部のレンズを他のレンズに交換するようにしても良い。【００３８】
また、上述の実施形態においては、光量比調整手段として、制御部及び電源装置を用い、制御部の制御に基づき電源装置から各電源に供給する電力量を変更していたが、光量比調整手段として、減光フィルタ等を用いて各光源からの照明光の光量を調整するようにしても良い。また、リレー光学系の切換えに対応して（連動して）、光量比調整手段により各光源からからの照明光の光量を調整するようにしても良い。【００３９】
次に、上述の実施形態にかかる露光装置を用いたデバイス製造方法について説明する。図９は、半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。この図に示すように、半導体デバイスの製造工程では、半導体デバイスの基板となるウエハに金属膜を蒸着し（ステップＳ４０）、この蒸着した金属膜上に感光性材料であるフォトレジストを塗布してプレートＰとする（ステップＳ４２）。つづいて、各実施形態の露光装置を用い、マスクＭ（レチクル）に形成されたパターンの投影像をウエハ上の各ショット領域に転写し（ステップＳ４４：露光工程（照明工程および投影工程））、この転写が終了したウエハの現像、つまりパターンが転写されたフォトレジストの現像を行う（ステップＳ４６：現像工程）。その後、ステップＳ４６によってウエハ表面に生成されたレジストパターンを加工用のマスクとし、ウエハ表面に対してエッチング等の加工を行う（ステップＳ４８：加工工程）。【００４０】
ここで、レジストパターンとは、各実施形態の露光装置によって転写されたパターンに対応する形状の凹凸が生成されたフォトレジスト層（転写パターン層）であって、その凹部がフォトレジスト層を貫通しているものである。ステップＳ４８では、このレジストパターンを介してウエハ表面の加工を行う。ステップＳ４８で行われる加工には、例えばウエハ表面のエッチングまたは金属膜等の成膜の少なくとも一方が含まれる。なお、ステップＳ４４では、各実施形態の露光装置は、フォトレジストが塗布されたウエハを感光性基板としてパターンの転写を行う。【００４１】
図１０は、液晶表示素子等の液晶デバイスの製造工程を示すフローチャートである。この図に示すように、液晶デバイスの製造工程では、パターン形成工程（ステップＳ５０）、カラーフィルタ形成工程（ステップＳ５２）、セル組立工程（ステップＳ５４）およびモジュール組立工程（ステップＳ５６）を順次行う。【００４２】
ステップＳ５０のパターン形成工程では、プレートＰとしてフォトレジストが塗布されたガラス基板上に、各実施形態の露光装置を用いて回路パターンおよび電極パターン等の所定のパターンを形成する。このパターン形成工程には、各実施形態の露光装置を用いてフォトレジスト層にパターンを転写する露光工程と、パターンが転写されたプレートの現像、つまりガラス基板上のフォトレジスト層（転写パターン層）の現像を行い、パターンに対応する形状のフォトレジスト層を生成する現像工程と、この現像されたフォトレジスト層を介してガラス基板の表面を加工する加工工程とが含まれている。【００４３】
ステップＳ５２のカラーフィルタ形成工程では、Ｒ（Ｒｅｄ）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）、Ｂ（Ｂｌｕｅ）に対応する３つのドットの組をマトリクス状に多数配列するか、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルタの組を水平走査方向に複数配列したカラーフィルタを形成する。【００４４】
ステップＳ５４のセル組立工程では、ステップＳ５０によって所定パターンが形成されたガラス基板と、ステップＳ５２によって形成されたカラーフィルタとを用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。具体的には、例えばガラス基板とカラーフィルタとの間に液晶を注入することで液晶パネルを形成する。【００４５】
ステップＳ５６のモジュール組立工程では、ステップＳ５４によって組み立てられた液晶パネルに対し、この液晶パネルの表示動作を行わせる電気回路およびバックライト等の各種部品を取り付ける。【００４６】
また、本発明は、半導体デバイスまたは液晶デバイス製造用の露光装置への適用に限定されることなく、例えば、プラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、及びＤＮＡチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク（フォトマスク、レチクル等）をフォトリソグラフィ工程を用いて製造する際の、露光工程（露光装置）にも適用することができる。
なお、本開示は、２００８年１月２１日に提出された日本国特許出願２００８−１０２８６号に含まれた主題に関し、その開示の全ては、ここに参照事項として明白に組み込まれる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、照明装置、露光装置、露光方法及びデバイス製造方法に利用可能である。
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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