(57)【要約】【課題】  発光効率が高く、また長寿命の光源を備える露光装置及びそれを利用した半導体デバイスの製造方法を提供すること。【解決手段】  本発明は、マスク３８のパターンをウエハ４３に転写する露光装置に関する。本露光装置は、マスク３８を保持する原版ステージ１０８と、マスク３８を照明する光を発生する光源１０１と、を備える。光源１０１は、自然放出により光を放出する固体素子を含む。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原版のパターンを物体に転写する露光装置であって、
前記原版を保持する保持部と、
前記原版を照明する光を発生する光源と、
を備え、前記光源は、自然放出により光を放出する固体素子を含むことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記光源は、前記固体素子を冷却する冷却部を含むことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記冷却部は、前記固体素子を支持する支持体を含み、前記支持体を冷却することにより前記固体素子を冷却することを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記支持体は、前記固体素子を冷却する流体が流れる流路を含むことを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
【請求項５】
前記支持体は、金属板を含むことを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
【請求項６】
前記金属板は、前記固体素子の光放出面の反対側に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
【請求項７】
前記光源は複数の前記固体素子を有し、前記複数の固体素子はアレイ状に配列されていることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項８】
前記複数の固体素子は、異なる配光分布を有する少なくとも２種類の固体素子を含むことを特徴とする請求項７に記載の露光装置。
【請求項９】
前記複数の固体素子は、異なる波長の光を発生する少なくとも２種類の固体素子を含むことを特徴とする請求項７に記載の露光装置。
【請求項１０】
前記少なくとも２種類の固体素子は、それぞれ分散して配置されていることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の露光装置。        
【請求項１１】
前記光源は、前記複数の固体素子の各々の表面に配置されたレンズを更に含むことを特徴とする請求項７乃至請求項１０のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項１２】
前記複数の固体素子を個別に駆動する駆動装置を備えることを特徴とする請求項７乃至請求項１１のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項１３】
前記駆動装置は、前記固体素子をパルス駆動して前記固体素子から時間的に離散化されたパルス光を放出させることを特徴とする請求項１２に記載の露光装置。
【請求項１４】
前記パルス光の出力光量を検出し、検出した出力光量に基づいてパルス数を調整することによって露光量を制御することを特徴とする請求項１３に記載の露光装置。
【請求項１５】
前記固体素子は、発光ダイオード素子であることを特徴とする請求項１乃至請求項１４のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項１６】
前記固体素子は、ＥＬ素子であることを特徴とする請求項１乃至請求項１４のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項１７】
スキャン露光装置として構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１６のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項１８】
請求項１乃至請求項１７のいずれか１項に記載の露光装置を用いて基板にパターンを転写する工程と、
前記パターンが転写された基板を現像する工程と、
を含むことを特徴とするデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置及びデバイスの製造方法に関し、特に、自然放出により光を発する固体素子を含む光源からの光を原版に照明して、原版のパターンを物体に転写するように構成された露光装置及びそれを利用したデバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のＩＴ（Information Technology）の発展と市場拡大に伴い、半導体素子及び液晶表示素子等の製造装置に対する要求はますます高くなっている。特に、これらの素子を製造する上で重要なのは、パターンを形成するために用いられる露光装置である。露光装置については、露光性能はもちろんのこと、最終製品の価格競争を支える上でのＣＯＯ（costof ownership）、即ち、製造装置としてのトータルの稼動コストが重要視されている。
【０００３】
例えば、液晶露光装置においては、大画面にわたってパターンを露光するために、例えば、等倍ミラー光学系を用いた走査型の投影露光装置等の装置構成が用いられている。この装置の概略について図８を用いて説明する。
【０００４】
図８は、従来の等倍ミラー光学系を用いる走査型の投影露光装置の要部概略図である（特許文献１、特許文献２及び特許文献３）。図８に示す投影露光装置は、凹面鏡４０、凸面鏡４１及びミラー３９、４２を備える反射型の投影光学系Ｒと、水銀灯光源２１、楕円鏡２２、シャッター２３、第一コンデンサーレンズ２４、波長フィルタ２５、インテグレータ２６、絞り２７、第二コンデンサーレンズ２８、円弧状若しくは扇形の開口を有する視野絞り２９、第一リレーレンズ３０、ミラー３１及び第二リレーレンズ３２を含むリレー系（絞り結像レンズ系）によって構成され、マスク３８上に円弧状若しくは扇形の照明領域を形成する照明系Ｉとを備える。
【０００５】
この投影露光装置では、インテグレータ２６により形成される２次光源面が第二コンデンサーレンズ２８の前側焦点と略一致し、また、視野絞り２９と第二コンデンサーレンズ２８の後側焦点が略一致するように配置されたケーラー照明系が構成されている。
【０００６】
マスク３８は、投影光学系Ｒの物体面に配置され、像面に配置されたウエハ４３と同期して移動する。マスク３８及びウエハ４３には、それぞれ物体面及び像面内で図８の矢印方向に光が走査され、マスク３８に形成されたパターンがウエハ４３上に転写される。
【０００７】
照明系Ｉには、マスク３８上の投影光学系Ｒの良像域（通常は、円弧状若しくは扇形の形状をなす）全体を均一かつ効率良く、所定の開口数で照射することが要求される。
【０００８】
このため、従来の照明系においては、インテグレータとしてシリンドリカルハエの目レンズを用い、それぞれのシリンドリカルレンズからの照明光束を視野絞り２９上で重ねて、その上に一旦照度むらの無い矩形状の照射領域をつくり、視野絞り２９に形成された円弧状又は扇形のスリット（開口）を透過する光束をリレー系（絞り結像系）３０-３２でマスク３８上に結像させて、マスク３８上に所望の円弧状若しくは扇型で照射領域内の全ての点で、照度が均一な照明を得ている。
【０００９】
上記のように、従来の照明装置では、光源としては、水銀灯を用いているが、用いられている水銀灯は超高圧水銀灯と呼ばれる水銀灯の中でも特に高出力のタイプであり、寿命は５００時間から１５００時間、投入電力（消費電力）は１ｋＷから１０ｋＷ等の仕様を持つものである。
【特許文献１】米国特許第３７４８０１５号
【特許文献２】特開昭６１−７４３３７号公報
【特許文献３】特開平１０−１８９４３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前述した従来の水銀灯を用いた照明装置には、以下のような課題があった。
【００１１】
第一に、効率が１０％程度と低いため、投入電力及び発熱が大きいという課題があった。電力消費が大きいことは、製造工場全体で大きな課題となる。また、発熱が大きいために大掛かりな放熱機構を露光装置に組み込む必要があり、装置が大きくなるという課題があった。露光装置のサイズが大きくなると、工場のスペースを確保するためのコストがかかり，これは課題である。
【００１２】
第二に、投影露光装置用の光源としては寿命が短いという課題があった。例えば、液晶表示デバイスの製造工場は、通常２４時間稼動しており、水銀灯は安定するまでに時間がかかるため、露光装置の稼動中は常時水銀灯が点灯される。このため、水銀灯を１年に数回交換することが必要となる。したがって、水銀灯自身のコストだけでなく、水銀灯を交換したり、水銀灯を交換した後に投影露光装置の調整をしたりする度に、投影露光装置を停止しなくてはならず、ダウンタイムのコスト負担も発生する。
【００１３】
第三に、含まれる水銀自体が有害物質であり、廃棄や再生処理のコスト、また、破損時の汚染等のリスクも伴う。
【００１４】
以上述べたように、水銀灯を投影露光装置の照明用光源として用いる場合には複数の課題があった。
【００１５】
一方、近年、レーザ光源を露光用光源として用いる試みが実用化され、特に、超高集積で素子サイズが極微小なデバイスを作成するラインで用いられている。
【００１６】
しかし、レーザ光源を用いた露光装置では、光源のコヒーレンスが高いことの代償として、不要な干渉パターン（スペックル）を避けるためのインコヒーレント化手段（特登録０２５６９７１１号公報）を組み込む必要があり、構成部品が増大するとともに、コストが増大するという課題があった。
【００１７】
本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、発光効率が高く、また長寿命の光源を備える露光装置及びそれを利用した半導体デバイスの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の第１の側面は、原版のパターンを物体に転写する露光装置に係り、前記原版を保持する保持部と、前記原版を照明する光を発生する光源と、を備え、前記光源は、自然放出により光を放出する固体素子を含むことを特徴とする。
【００１９】
本発明の第２の側面は、デバイスの製造方法に係り、上記の露光装置を用いて基板にパターンを転写する工程と、前記パターンが転写された基板を現像する工程と、を含むことを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
[第１の実施形態]
以下、図１（ａ）、（ｂ）を用いて本発明の好適な実施の形態に係る露光装置について説明する。本実施形態に係る露光装置は、パターンが形成された原版を保持し、自然放出により光を発する固体素子を含む光源からの光を原版に照明して、原版のパターンを基板等の物体に転写するように構成されている。本露光装置は、具体的には、半導体素子等のデバイスの製造工程において、マスク面上のパターンを適切に照明し、高い解像力が容易に得られるようにした、例えば、ステップアンドリピート方式や、ステップアンドスキャン方式を含むスキャン方式の投影露光装置に好適であり、特に、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体デバイス、ＣＣＤ等の撮像デバイス、液晶パネル等の表示デバイス及び磁気ヘッド等のデバイスの製造工程に適用することができる。
【００２１】
図１（ｂ）に示すように、本実施形態に係る露光装置は、照明系Ｉと走査型の投影露光系Ｒとを備える。照明系Ｉは、光源１０１、絞り１０２、コンデンサーレンズ１０３、円弧状又は扇形の開口を持つ視野絞り１０４、及び、リレー系（絞り結像系）１０５-１０７を備え、マスク（原版）３８上に円弧状若しくは扇形の照明領域を形成する。投影露光系Ｒは、等倍ミラー光学系３９-４２を備える。
【００２２】
光源１０１は、自然放出により光を放出する固体素子を備える。光源１０１には、固体素子が複数形成されることが望ましく、複数の固体素子が光源１０１にアレイ状に配列されることが更に望ましい。このような固体素子としては、発光ダイオード素子（以下「ＬＥＤ素子」という。）又はＥＬ素子を用いることができる。ＬＥＤ素子としては、ＧａＡｓ、ＧａＡｌＡｓ、ＧａＰ／ＧａＰ、ＧａＡｌＡｓ／ＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｌＰ、ＩｎＧａＡＩＰ／ＧａＰ、ＩｎＧａＡＩＰ／ＧａＡｓ、ＩｎＧａＡＩＰ／ＧａＡｓ、ＡｌＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＺｎＯ、ＺｎＳｅ及びダイヤモンド等の様々な発光波長のＬＥＤ素子を用いることができる。また、特に限定されないが、レジストの露光に適した発光波長のＡｌＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ及びＩｎＧａＮ等のＬＥＤ素子を用いることがより好適である。ＥＬ素子としては、有機ＥＬ及び無機ＥＬを用いることができる。以下、光源１０１としてＬＥＤ素子を用いる場合を例示的に説明するが、光源１０１としてＥＬ素子を用いる場合も同様にして実施することができる。
【００２３】
光源１０１を構成する複数の固体素子は、配線を通して駆動装置１００に接続されている。駆動装置１００は、光源１０１を構成する複数の固体素子を個別に駆動するように構成されている。
【００２４】
マスク３８には、基板に転写すべきパターンが形成されている。パターンが形成されたマスク３８は、露光装置内に原版ステージ（保持部）１０８によって保持される。原版ステージ１０８は、保持されたマスク３８を駆動して、図１（ｂ）に示す矢印方向に移動させることができる。本実施形態に係る露光装置は、スキャン露光装置として構成され、投影光学系Ｒの物体面に配置されたマスク３８は、像面に配置されたウエハ（基板）４３と同期して移動する。マスク３８及びウエハ４３には、それぞれ物体面及び像面内で図１（ｂ）に示す矢印方向に光が走査され、マスク３８に形成されたパターンがウエハ４３上に転写される。このとき、照明系Ｉには、マスク３８上の投影光学系Ｒの良像域（通常は、円弧状若しくは扇形の形状をなす）全体を均一かつ効率良く、所定の開口数で照射することが求められる。
【００２５】
光源１０１に配置されたＬＥＤ素子から所定の配光分布で拡がって出射された光束は、コンデンサーレンズ１０３によってそれぞれ略平行光となり、視野絞り１０４上で重ねられる。視野絞り１０４面内には、照度むらの無い矩形状の照射領域が作られる。視野絞り１０４に形成された円弧状又は扇形のスリット（開口）を透過した光束は、リレー系に含まれるリレーレンズ１０５、ミラー１０６及びリレーレンズ１０７によってリレーされ（すなわち、絞りがマスク上に結像され）、被照射面であるマスク３８上に結像される。マスク３８上には、所望の円弧状若しくは扇型で、照射領域内の全ての点において照度が均一である光が照明される。
【００２６】
光源１０１は、例えば、５０個×５０個のＬＥＤ素子が並列に配置された２次元アレイで構成されうる。図１（ａ）は、光源１０１の正面図である。図１（ａ）に示すように、光源１０１は円形状であることが望ましい。図２（ａ）は、光源１０１の拡大図である。図２（ａ）に示すように、ＬＥＤ素子は、全体として円形となるように並列に配置される。上述したように、本実施形態では、複数のＬＥＤ素子の各々について個別に点灯、非点灯及び光量調整が切り替え可能な駆動装置１００が備えられている。駆動装置１００によって、各種の照明条件に応じて、各ＬＥＤ素子の点灯状態を調整することができる。
【００２７】
ＬＥＤ素子の発光波長は、露光対象であるレジストの感度に合わせて設定されることが望ましい。典型的には、図２（ｂ）に示すように、ＬＥＤ素子の発光波長は、中心波長が３６５nmであり，スペクトルの半値幅Δλが約１０ｎｍ〜約２０ｎｍであるＬＥＤ素子を用いることができる。ＬＥＤ素子の発光波長の選択においては、レジストの種類によらず、レジストの感度曲線に応じて、最適な発光波長や波長幅を持つＬＥＤ素子を選択すればよい。また、複数の中心波長を持つＬＥＤ素子を用いてもよい。さらに、例えば、図３に例示的に示すように、異なる波長の光を発生する少なくとも２種類のＬＥＤ素子を光源１０１上に分散させて配置してもよい。
【００２８】
なお、図１（ｂ）では、ＬＥＤ光源の利点を生かして、ＬＥＤ素子の発光波長を最適化しているため、波長フィルタが不要である場合の構成を示したが、必要に応じて波長フィルタを併用してもよい。このような波長フィルタは、ＬＥＤ素子にモノリシックに形成されていてもよく、さらに、例えば（非特許文献１：Science Vol.２６５, pp.９４３, １９９４）に開示されているような共振器ＬＥＤ等を用いてもよい。また、ＬＥＤ素子は、点灯・非点灯を直接制御することができるため、図１（ｂ）では、シャッターを除いた構成を示したが、必要に応じてシャッターを併用してもよい。
【００２９】
次に、各種照明条件について説明する。図４は、本実施形態のＬＥＤアレイの点灯領域４０１及び非点灯領域４０２の分布の照明条件による違いを示す模式図である。図４（a）は大σ（シグマ）照明、図４（ｂ）は小σ照明、図４（c）は輪帯照明、図４（d）は四重極照明をそれぞれ示す。点灯領域４０１及び非点灯領域４０２の分布は、図１に示す制御装置１００によって制御される。点灯領域４０１は、駆動装置１００によって駆動される固体素子が存在する領域に対応し、非点灯領域４０２は、駆動装置１００によって駆動されない固体素子が存在する領域に対応する。本実施形態のＬＥＤアレイでは、ＬＥＤアレイ自体を取り替えなくても、点灯領域４０１及び非点灯領域４０２の分布を瞬時に変化させることができるという利点がある。図４（ａ）〜（ｄ）に示した上記４つの照明条件は、投影露光装置において一般的に用いられる典型的なものを一例として示したが、本実施形態はこれに限定されず、点灯領域４０１及び非点灯領域４０２の分布を多様に変化させて、様々な照明条件を用いることができる。
【００３０】
また、点灯領域４０１の位置分布（形状）は、コンデンサーレンズ１０３によって角度分布に変換される。即ち、点灯領域４０１の位置分布（形状）は、被照射面であるマスク３８上を照明する光束の入射角度分布及び開口数に対応する。これは、部分コヒーレント照明を用いた結像の最適化の観点から重要である。例えば、一般に超解像技術として知られる斜入射照明等についても、点灯領域４０１の位置分布（形状）を調整することによって実現することができる。
【００３１】
また、ＬＥＤ光源を駆動する電流のスイッチング周波数としては、１００KHzオーダーの周波数を用いて、１msec以下で切り替え可能であるため、１ショット露光時間内（例えば、１sec程度の時間内）に点灯領域４０１を切替えて、異なる照明条件下で多重露光を実現することもできる。
【００３２】
ＬＥＤ光源をパルス電流駆動によってパルス発光させることによって、高い出力が得られる。パルス駆動によればＬＥＤ素子の放熱が効率的に行われて、より大きな平均電流及び平均パワーをＬＥＤ光源に投入することができる。また、繰返し周波数を露光装置の露光時間に比べて充分速くとれば、レジストに対して連続光と同様にして露光を行うことができる。代表的な値としては、例えば、露光時間を約０.１秒とし、繰返し周波数を１００kHz（即ち、１０μ秒周期）とすると、露光時間に対する繰返し時間は１０４分の１と極めて小さくなり、離散性を十分に無視することができる。さらに、このように高速の繰返し動作を行う場合には、露光量の調整をパルス数で調整することもできる。
【００３３】
各ＬＥＤ素子からの光出力の出射角度依存性（配光分布）は、視野絞り及び被照射面での照度分布（位置分布）に対応する。したがって、例えば、本実施形態の投影露光系である等倍ミラー系では、円弧状のスリット領域に照明を集めるために、図５（ｂ）に示すように、ＬＥＤ素子の光出力の縦横の拡がり角（配光）を異ならせて、ＦＦＰ（Far Field Pattern）が長方形状になるように各ＬＥＤ素子を構成することができる。これによって、視野絞り１０４に形成された円弧状のスリットを透過する光束の透過効率を高めることができる。
【００３４】
このような配光分布を持つＬＥＤ素子を実現するためには、例えば、ＬＥＤ素子から自然放出された光の空間モードをモード制御することによって自然放出光の配光を変化させてもよい。また、前述した非特許文献１に記載の共振器ＱＥＤ効果を用いた自然放出制御等により、共振器と一体化したＬＥＤにより直接、出射光の空間モードを制御して自然放出光の配光を変化させてもよい。
【００３５】
また、配光分布が異なる複数のＬＥＤ素子を少なくとも２種類以上混在させて、被照射面上で所望の照度分布（位置分布）が得られるようにしてもよい。例えば、図９（ａ）、（ｂ）では、異なる拡がり角を持つＬＥＤ素子を３種類用意し、これらを被照射面９０上で重ねて台形状の照度分布を得る場合の例を示している。これによって、例えば、特登録３３１６６９７号公報（ニコン）及び特開平１０-１８９４３１号公報（キヤノン）に示されるような、走査露光をスティッチングに用いた場合の露光ムラの低減を実現することができる。
【００３６】
以上示したように、本実施形態に係る露光装置の構成によれば、従来に比べて構成部品が少なく、光源の交換や立上げ時間等の観点でメンテナンス負荷の少ない照明装置を得ることができ、また、有害物質である水銀を用いることなく照明条件の自由度が高い露光装置を実現することができる。さらに、露光装置のＣＯＯ性能として重要である消費電力についても、オンデマンド形式での点灯が可能となるため、例えば、従来の約半分の電力で賄えるという利点が得られる。
【００３７】
[第２の実施形態]
図６（ａ）、（ｂ）は、本発明の好適な第２の実施形態に係る露光装置を示す図である。本実施形態に係る露光装置は、概略的には、第１の実施の形態に係る処理装置１００に一部の機能を追加した構成を有する。即ち、本実施形態に係る露光装置は、光源に対して、さらに照度の均一化を図るために、オプティカルインテグレータを併用した構成を備える。  
図６（ａ）は、光源１０１の正面図である。本実施形態では、図６（ａ）に示すように、光源１０１の形状は長方形であることが望ましい。図６（ｂ）に示すように、光源１０１から所定の配光分布を持つ光束が出射され、第１コンデンサレンズ６１により平行光束に変換される。即ち、第１コンデンサレンズ６１の前側焦点面に光源１０１の出射面が配置される。次に、この平行光束が第１コンデンサレンズ６１の後側焦点に配置されたオプティカルインテグレータ６２に入射される。オプティカルインテグレータ６２に入射された平行光束は、オプティカルインテグレータ６２の各々の素子レンズに分割され、この素子レンズの第２面に集光される。
【００３８】
オプティカルインテグレータ６２から出射した光束は、第２コンデンサレンズ６３によって平行光束に変換され、視野絞り１０４を照明する。視野絞り１０４では所定の開口形状（円弧型、扇型等）に照明範囲が制限される。この照明範囲は、リレー系（絞り結像系）を構成する第１リレーレンズ１０５、ミラー１０６及び第２リレーレンズ１０７を経由して、被照射面であるマスク３８に結像される。このようにして、マスク３８上に所望の円弧状若しくは扇型で、照射領域内の全ての点において照度が均一である光が照明される。
【００３９】
本実施形態に係る露光装置は、スキャン露光装置として構成され、マスク３８が投影光学系Ｒの物体面に配置されて、像面に配置されたウエハ４３と同期して移動する。マスク３８及びウエハ４３には、それぞれ物体面及び像面内で図６（ｂ）に示す矢印方向に光が走査され、マスク３８に形成されたパターンがウエハ４３上に転写される。
【００４０】
以上のように、本実施形態の露光装置の構成によれば、光源から放出された露光光をさらに均一に分布させて照明を行うことができる。
【００４１】
[他の実施形態]
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、シーケンス等を様々に変更することができる。例えば、図１０（ｂ）に示すように、第２の実施形態の構成を変更して、光源１０１とオプティカルインテグレータ６２との間にコンデンサーレンズ６１（図６（ｂ））を用いる代わりに、オプティカルインテグレータ６２の第１面に直接光源１０１を配置する構成等の他の構成を用いてもよい。この場合、図１０（ａ）に正面図が示されているように、光源１０１は円形状であることが望ましい。
【００４２】
また、光源１０１は、例えば、図１１に示すように、ＬＥＤ素子１１０１とレンズ１１０２とを合わせて構成した素子光源をアレイ状に配置した、レンズアレイ構成の形態であってもよい。このような構成によって、素子光源の射出面積よりも小さいＬＥＤ素子１１０１を用いて、レンズ１１０２からの射出光１１０３の光軸に対する平行度を増大させることができる。
【００４３】
また、光源１０１は、ＬＥＤ素子１１０１を冷却する冷却部を備えてもよい。冷却部は、ＬＥＤ素子１１０１を支持する支持体としての基板１１０４を備え、基板１１０４を冷却することによりＬＥＤ素子１１０１を冷却するように構成されることが望ましい。この場合、例えば、ＬＥＤ素子１１０１を搭載する基板１１０４として、放熱性に優れた金属板（例えば、銅基板等）を用いることができる。金属板は、ＬＥＤ素子１１０１の光放出面の反対側に配置されていることが望ましい。また、基板１１０４には、基板１１０４を直接冷却する冷却装置を配置してもよい。なお、基板１１０４は、金属板に限定されず、例えば、半導体基板（例えば、シリコン基板等）やグラファイト等を放熱性とそれ以外の、例えば加工性等を鑑みて、適宜用いることもできる。
【００４４】
また、図１１に示すように、基板１１０４の内部にＬＥＤ素子１１０１を冷却する流体が流れる冷却用流路１１０５を設けてもよい。この場合、ＬＥＤ素子に距離が近い位置で水冷が行われるため、冷却効果が高まる。冷却用流路１１０５には、不図示の配管等から冷却された流体が供給される。このような流体としては、例えば、冷却溶液（例えば、水、純水及び超純水等）及び／又は冷却気体（例えば、Ａｒ等の不活性ガス若しくはＮ２等のガス等）を用いることができる。
【００４５】
また、基板１１０４とレンズ１１０２との間のギャップを埋めるために、これらの間にスペーサ１１０６を配置してもよい。また、ＬＥＤ素子１１０１からの広角度放出光１１０８を光軸方向に反射させるために、レンズ１１０２の基板１１０４側の形状を四角錐状にカットして、それに沿ってリッジ構造体１１０７を配置し、レンズ１１０２とリッジ構造体１１０７との間の境界面が高反射率となるようにアルミニウムを形成してもよい。リッジ構造体１１０７は空隙であってもよく、その場合には、傾斜した境界面がレンズ１１０２の屈折率と空気の屈折率との差による全反射及びフレネル反射により反射面として作用する。また、レンズ１１０２の傾斜面に予めアルミニウム、ロジウム、銀等の高反射率の金属を形成してもよい。
【００４６】
その他、光源に関しては、光源としてウエハスケールで形成されたものや、ウエハスケールで透明電極によって大面積の面光源を形成したもの等、露光装置の仕様やコストを考慮して選択することができる。図１２は、このようなＬＥＤ面光源の構成例を模式的に示す図である。図１２（ａ）はウエハスケールで形成された光源を示す図である。図１２（ａ）の上面図に示すように、各々のＬＥＤ素子が１枚のＬＥＤ面光源ウエハ１２０１上のＬＥＤ発光部１２０２に所定のデバイスプロセスによって形成されている。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。基板１２０７上にＬＥＤ素子を駆動するための駆動回路層１２０６が形成され、駆動回路層１２０６上にＬＥＤ素子が形成されている。各々のＬＥＤ素子は、ｐｎ接合が形成されたＬＥＤ活性層１２０３、アイソレーション及び電流狭窄構造１２０４、独立駆動用の電極１２０５、駆動ＩＣ回路層１２０６を備える。図１２（ｂ）は、全面で発光する光源が形成されたウエハを示す図である。図１２（ｂ）のＢ−Ｂ’断面図に示されるように、ウエハ全体にＬＥＤ活性層１２０３’が形成され、その表面に大面積の網目電極１２０９を配置して、網目電極１２０９以外の全面で発光するアレイ形状の面光源が形成されている。図１２（c）は、図１２（ｂ）と同様に、全面にＬＥＤ活性層１２０３が形成されたウエハにＩＴＯ（IndiumTin Oxide）の透明電極１２１０を形成し、全面で発光する面光源の例を示す図である。透明電極としては、その他の材料を採用してもよく、例えばＺｎＯ等を用いることができる。
【００４７】
また、投影光学系に関しては、上記の実施形態では等倍ミラー光学系を用いたが、本発明はこれに限定されるものでない。例えば、図７（ｂ）に示すようなレンズによる投影光学系、レンズ及びミラーを併用した反射屈折系（カタディオプトリック系）、プロキシミティー露光系及び近接場露光系等を適宜用いることができる。この場合、図７（ａ）に光源１０１の正面図が示されているように、光源１０１は円形状であることが望ましい。
【００４８】
また、マスクに関しては、本実施形態では、一般的に用いられている静的なマスクを用いたが、これに限定されず、ＭＥＭＳや液晶等の動的なデバイスを用いたマスクとして機能する部材に対して、本発明の照明装置による照明を行って、適宜露光する構成等も本発明の範囲内に含まれる。
【００４９】
[応用例]
次に、本発明の好適な実施の形態に係る露光装置を利用した半導体デバイスの製造プロセスについて説明する。図１３は半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク作製）では設計した回路パターンに基づいてマスク（原版）を作製する。一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハ（基板）を製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記のマスクとウエハを用いて、上記の露光装置によりリソグラフィ技術を利用してウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ５によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の組み立て工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、ステップ７でこれを出荷する。
【００５０】
上記ステップ４のウエハプロセスは以下のステップを有する。ウエハの表面を酸化させる酸化ステップ、ウエハ表面に絶縁膜を成膜するＣＶＤステップ、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する電極形成ステップ、ウエハにイオンを打ち込むイオン打ち込みステップ、ウエハに感光剤を塗布するレジスト処理ステップ、上記の露光装置によって回路パターンをレジスト処理ステップ後のウエハに転写する露光ステップ、露光ステップで露光したウエハを現像する現像ステップ、現像ステップで現像したレジスト像以外の部分を削り取るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト剥離ステップ。これらのステップを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の好適な第１の実施形態に係る露光装置を示す摸式図である。
【図２】本発明の好適な第１の実施形態に係る光源を示す摸式図である。
【図３】本発明の好適な第１の実施形態に係る光源の他の構成を例示的に示す図である。
【図４】本発明の好適な第１の実施形態において、照明条件を変化させる場合でのＬＥＤアレイの点灯領域及び非点灯領域を示す摸式図である。
【図５】本発明の好適な第１の実施形態において、ＬＥＤ素子の配光分布、ＮＦＰと被照射面上の照度分布、ＦＦＰとの関係を示す模式図である。
【図６】本発明の好適な第２の実施形態に係る露光装置を示す模式図である。
【図７】他の実施形態に係る露光装置を示す模式図である。
【図８】従来の露光装置の例を示す模式図である。
【図９】本発明の好適な第１の実施形態に係る光源の他の構成の一例を示す模式図である。
【図１０】他の実施形態に係る露光装置の構成を示す模式図である。
【図１１】他の実施形態に係る素子光源の構成を示す模式図である。
【図１２】他の実施形態に係るＬＥＤ面光源の構成の例を示す模式図である。
【図１３】半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
３８  マスク
４３  ウエハ
１０１  光源
１０８  原版ステージ
【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】
2006019412.tif 000008
【図７】
2006019412.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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