(57)【要約】【課題】低コストで容易に略一定の照度を得ることのできる照明装置を提供することである。【解決手段】被照射面を照明する照明装置において、電源１２から供給される電力に基づいて照明光を射出する光源１と、光源１の実使用時間に基づいて、光源１に供給される電力を制御する電力制御手段１１とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被照射面を照明する照明装置において、
電源から供給される電力に基づいて照明光を射出する光源と、
前記光源の実使用時間に基づいて、該光源に供給される電力を制御する電力制御手段と
を備えることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記電力制御手段は、前記光源の実使用時間が増加するのに応じて、前記光源に供給される電力を増大させることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
前記電力制御手段は、前記光源の設定寿命時間に到達するまで、前記光源の規格電力以下の電力が供給されるように制御することを特徴とする請求項２記載の照明装置。
【請求項４】
前記被照射面における前記照明光の照度を調整する照度調整手段と、
前記被照射面における照度を検出する照度検出手段と
を更に備え、
前記照度調整手段は、前記照度検出手段による検出結果に基づいて前記被照射面における前記照明光の照度を調整する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照明装置。
【請求項５】
被照射面を照明する照明装置において、
電源から供給される電力に基づいて照明光を射出する光源と、
前記光源の実使用時間に基づいて、前記被照射面における前記照明光の照度を調整する照度調整手段と
を備えることを特徴とする照明装置。
【請求項６】
前記照度調整手段は、面内において光透過率が変化する分布を持つフィルタを含むことを特徴とする請求項４または請求項５記載の照明装置。
【請求項７】
前記光源は、複数の固体光源を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の照明装置。
【請求項８】
前記複数の固体光源は、少なくとも第１の固体光源群と第２の固体光源群により構成され、
前記電力制御手段は、前記第１の固体光源群に供給される電力の制御を行う第１の電力制御手段と、前記第２の固体光源群に供給される電力の制御を行う第２の電力制御手段とを含むことを特徴とする請求項７記載の照明装置。
【請求項９】
被照射面を照明する照明装置において、
電源から供給される電力に基づいて照明光を射出する複数の光源と、
前記複数の光源に供給される電力を各々制御する電力制御手段と、
前記複数の光源の作動状態を検出する検出手段と
を備え、
前記電力制御手段は、前記検出手段による検出結果に基づいて前記複数の光源に供給される電力を制御することを特徴とする照明装置。
【請求項１０】
被照射面を照明する照明装置において、
電源から供給される電力に基づいて照明光を射出する複数の光源と、
前記被照射面における前記照明光の照度を調整する照度調整手段と、
前記複数の光源の作動状態を検出する検出手段と
を備え、
前記照度調整手段は、前記検出手段による検出結果に基づいて前記被照射面における前記照明光の照度を調整することを特徴とする照明装置。
【請求項１１】
前記光源は、固体光源を含むことを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の照明装置。
【請求項１２】
前記照度調整手段は、面内において光透過率が変化する分布を持つフィルタを含むことを特徴とする請求項１０または請求項１１記載の照明装置。
【請求項１３】
マスクのパターンを感光性基板上に転写する露光装置において、
前記マスクを照明するために請求項１乃至請求項１２の何れか一項に記載の照明装置を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項１４】
前記マスクのパターン像を前記感光性基板上に形成する投影光学系を更に備えることを特徴とする請求項１３記載の露光装置。
【請求項１５】
請求項１３または請求項１４に記載の露光装置を用いた露光方法において、
前記照明装置から射出される光束を用いてマスクを照明する照明工程と、
前記マスクのパターンを感光性基板上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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体露光装置あるいは液晶基板露光装置等に用いられる光源からの光を所望の面に照射する照明装置、この照明装置を用いて精密なパターンを形成する露光装置及びこの露光装置を用いた露光方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
マイクロデバイスの一つである液晶表示素子は、通常、ガラス基板（プレート）上に透明薄膜電極をフォトリソグラフィの手法で所望の形状にパターニングして、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のスイッチング素子及び電極配線を形成して製造される。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、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投影露光する投影露光装置が用いられている。
【０００３】
従来は、マスクとプレートとの相対的な位置合わせを行った後に、マスクに形成されたパターンをプレート上に設定された１つのショット領域に一括して転写し、転写後にプレートをステップ移動させて他のショット領域の露光を行う、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（所謂、ステッパー）が多用されていた。
【０００４】
近年、液晶表示素子の大面積化が要求されており、これに伴ってフォトリソグラフィ工程において用いられる投影露光装置に対して露光領域の拡大が望まれている。投影露光装置の露光領域を拡大するためには、投影光学系を大型化する必要があるが、残存収差が極力低減された大型の投影光学系を設計及び製造するとコスト高になってしまう。そこで、投影光学系の大型化を極力避けるために、投影光学系の物体面側（マスク側）における投影光学系の有効径と同程度に長手方向の長さが設定されたスリット状の照明光をマスクに照射し、マスクを介したスリット状の光が投影光学系を介してプレートに照射されている状態で、マスクとプレートとを投影光学系に対して相対的に移動させて走査し、マスクに形成されたパターンの一部を順次プレートに設定された１つのショット領域に転写し、転写後にプレートをステップ移動させて他のショット領域に対する露光を同様にして行う、所謂ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置が案出されている。
【０００５】
また、近年では、更なる露光領域の拡大を図るため、１つの大型の投影光学系を用いるのではなく、小型の部分投影光学系を走査方向に直交する方向（非走査方向）に所定間隔をもって複数配列した第１の配列と、この部分投影光学系の配列の間に部分光学系が配置されている第２の配列とを走査方向に配置した、所謂マルチレンズ方式の投影光学系を備える投影露光装置が案出されている（例えば特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−５７９８６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の投影露光装置の光源としては、波長約３６０ｎｍ程度の紫外領域においては、現在主に水銀ランプなどが用いられている。また、将来においては、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つ発光ダイオードやレーザダイオードといった固体光源等も広く使用される可能性が高い。
【０００８】
しかしながら、上述の光源は、使用時間経過に伴い劣化または故障し、発光効率が低下する。この発光効率の低下は、定照度露光が要求され、かつ安定したスループットが要求される露光装置にとって好ましくない。従来においては、露光装置に光量モニタを備え、この光量モニタにより光源から射出される光量をモニタすることにより、光量モニタの出力が一定となるように光源に供給される電力を制御するフィードバック機構が採用されていた。
【０００９】
しかしながら、光量モニタの出力に基づいて光源に供給される電力を制御するシステムは、装置の複雑化やコスト高を招く場合が多い。また、このようなシステムは計測時における電気的なノイズに非常に影響され易く、この電気的ノイズにより生じる急激な電力変化、電源エラー、光源消灯等のトラブルを引き起こす原因となっている。
【００１０】
この発明の課題は、低コストで容易に略一定の照度を得ることのできる照明装置、該照明装置を用いた露光装置及び該露光装置を用いた露光方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の照明装置は、被照射面を照明する照明装置において、電源から供給される電力に基づいて照明光を射出する光源と、前記光源の実使用時間に基づいて、該光源に供給される電力を制御する電力制御手段とを備ることを特徴とする。
【００１２】
この請求項１記載の照明装置によれば、光源の実使用時間に基づいて、光源に供給される電力を制御することができる。従って、光量モニタの出力に基づいて電力を制御するシステムと比較して、装置の簡素化及び低コスト化が可能となる。また、光量モニタの出力に基づいて電力を制御するシステムを使用した場合に生じる電気的ノイズ、それに伴う急激な電力変化、電源エラー、光源消灯等のトラブルを招くことがなく、実用的かつ安定したスループットを確保することができる。
【００１３】
また、請求項２記載の照明装置は、前記電力制御手段が前記光源の実使用時間が増加するのに応じて、前記光源に供給される電力を増大させることを特徴とする。この請求項２記載の照明装置によれば、経時劣化等により発光効率が低下する光源の実使用時間の増加に応じて光源に供給される電力を増大させるため、光源の定照度を確保することができ、実用的かつ安定したスループットを確保することができる。
【００１４】
また、請求項３記載の照明装置は、前記電力制御手段が前記光源の設定寿命時間に到達するまで、前記光源の規格電力以下の電力が供給されるように制御することを特徴とする。この請求項３記載の照明装置によれば、設定寿命時間内は、規格電力以下の電力により光源を稼動させるため、過大な負荷を与えることなく設定寿命時間内において光源を稼動させることができる。
【００１５】
また、請求項４記載の照明装置は、前記被照射面における前記照明光の照度を調整する照度調整手段と、前記被照射面における照度を検出する照度検出手段とを更に備え、前記照度調整手段は、前記照度検出手段による検出結果に基づいて前記被照射面における前記照明光の照度を調整することを特徴とする。
【００１６】
この請求項４記載の照明装置によれば、照度検出手段による検出結果に基づいて照度調整手段により被照射面における照明光の照度を調整するため、被照射面における定照度を維持することができ、実用的かつ安定したスループットを確保することができる。
【００１７】
また、請求項５記載の照明装置は、被照射面を照明する照明装置において、電源から供給される電力に基づいて照明光を射出する光源と、前記光源の実使用時間に基づいて、前記被照射面における前記照明光の照度を調整する照度調整手段とを備えることを特徴とする。
【００１８】
この請求項５記載の照明装置によれば、光源の実使用時間に基づいて、被照射面における照明光の照度を制御することができる。従って、光量モニタの出力に基づいて電力を制御するシステムと比較して、装置の簡素化及び低コスト化が可能となる。また、光量モニタの出力に基づいて電力を制御するシステムを使用した場合に生じる電気的ノイズ、それに伴う急激な電力変化、電源エラー、光源消灯等のトラブルを招くことがなく、実用的かつ安定したスループットを確保することができる。
【００１９】
また、請求項６記載の照明装置は、前記照度調整手段が、面内において光透過率が変化する分布を持つフィルタを含むことを特徴とする。この請求項６記載の照明装置によれば、照度調整手段であるフィルタを光路中において光路垂直方向に移動させることにより照明光の光透過率を変化させることができるため、被照射面における照度の調整を精密に行なうことができる。
【００２０】
また、請求項７記載の照明装置は、前記光源が複数の固体光源を含むことを特徴とする。この請求項７記載の照明装置によれば、固体光源数、固体光源の発光分布等を調整することにより所望の初期照度を容易に設定することができる。
【００２１】
また、請求項８記載照明装置は、前記複数の固体光源が少なくとも第１の固体光源群と第２の固体光源群により構成され、前記電力制御手段は、前記第１の固体光源群に供給される電力の制御を行う第１の電力制御手段と、前記第２の固体光源群に供給される電力の制御を行う第２の電力制御手段とを含むことを特徴とする。
【００２２】
この請求項８記載の照明装置によれば、第１の固体光源群と第２の固体光源群に供給される電力を別々に制御するため、電力制御を行なう場合に電力可変量を小さく抑えることができ、電気回路への負荷を軽減することができる。また、固体光源に供給される電力を増大させる場合において、規格電力よりもより少ない電力を供給されている固体光源群を優先的に制御することにより固体光源の長寿命化を可能とする。従って、長時間にわたって実用的かつ安定したスループットを確保することができる。
【００２３】
また、請求項９記載の照明装置は、被照射面を照明する照明装置において、電源から供給される電力に基づいて照明光を射出する複数の光源と、前記複数の光源に供給される電力を各々制御する電力制御手段と、前記複数の光源の作動状態を検出する検出手段とを備え、前記電力制御手段は、前記検出手段による検出結果に基づいて前記複数の光源に供給される電力を制御することを特徴とする。
【００２４】
この請求項９記載の照明装置によれば、各光源の作動状態を検出することにより判明する光源の劣化及び故障等に応じて、各光源に供給される電力を別々に制御するため、光源から射出される照明光の照度を容易に一定に保つことができる。また、光源に供給される電力を増大させる場合において、規格電力よりもより少ない電力を供給されている光源に対する電力を優先的に増大させることにより光源の長寿命化を可能とする。従って、長期間にわたって実用的かつ安定したスループットを確保することができる。
【００２５】
また、請求項１０記載の照明装置は、被照射面を照明する照明装置において、電源から供給される電力に基づいて照明光を射出する複数の光源と、前記被照射面における前記照明光の照度を調整する照度調整手段と、前記複数の光源の作動状態を検出する検出手段とを備え、前記照度調整手段は、前記検出手段による検出結果に基づいて前記被照射面における前記照明光の照度を調整することを特徴とする。
【００２６】
この請求項１０記載の照明装置によれば、各光源の作動状態を検出することにより光源それぞれの劣化及び故障等を検出し、この検出結果に基づいて被照射面における照度を調整するため、被照射面における照明光の照度をきめ細かに調整することができる。従って、被照射面における照明光の照度を一定に保つことができ、実用的かつ安定したスループットを確保することができる。
【００２７】
また、請求項１１記載の照明装置は、前記光源が固体光源を含むことを特徴とする。この請求項１１記載の照明装置によれば、固体光源数、固体光源の発光分布等を調整することにより所望の初期照度を容易に設定することができる。
【００２８】
また、請求項１２記載の照明装置は、前記照度調整手段が、面内において光透過率が変化する分布を持つフィルタを含むことを特徴とする。この請求項１２記載の照明装置によれば、照度調整手段であるフィルタを光路中において光路垂直方向に移動させることにより照明光の光透過率を変化させることができるため、被照射面における照度の調整を精密に行なうことができる。
【００２９】
また、請求項１３記載の露光装置は、マスクのパターンを感光性基板上に転写する露光装置において、前記マスクを照明するために請求項１乃至請求項１２の何れか一項に記載の照明装置を備えることを特徴とする。
【００３０】
また、請求項１４記載の露光装置は、前記マスクのパターン像を前記感光性基板上に形成する投影光学系を更に備えることを特徴とする。
【００３１】
この請求項１３及び請求項１４に記載の露光装置によれば、マスクを照明するために請求項１乃至請求項１２の何れか一項に記載の照明装置を用いているため、実用的な露光に要求される定照度を確保することができる。従って、実用的かつ安定したスループットを確保することができる。
【００３２】
また、請求項１５記載の露光方法は、請求項１３または請求項１４に記載の露光装置を用いた露光方法において、前記照明装置から射出される光束を用いてマスクを照明する照明工程と、前記マスクのパターンを感光性基板上に転写する転写工程とを含むことを特徴とする。
【００３３】
この請求項１５記載の露光方法によれば、実用的な露光に要求される定照度を確保した露光装置を用いて露光を行うため、マスクパターンの転写を良好に行なうことができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
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、楕円鏡を備えた高圧水銀ランプからなる光源装置１を備えている。光源装置１の光源１ａから射出された光束は、楕円鏡１ｂのミラーによって楕円鏡１ｂの第２焦点位置に集光する。ここで、光源１ａは、楕円鏡１ｂの第１焦点位置に配置されている。第２焦点位置に集光された光束は、光軸ＡＸに垂直な方向に駆動可能な透過率分布フィルタ（照度調整手段）２を透過する。透過率分布フィルタ２は、光透過率がフィルタ面内において連続的に変化するフィルタである。この透過率分布フィルタ２を光軸ＡＸに垂直な方向に移動させることにより光源１ａからの光の光量を制御することができる。透過率分布フィルタ２を透過した光束は、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、オプティカルインテグレータとしてのフライアイレンズ４に入射する。
【００３５】
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光軸ＡＸ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光学面は入射側に凸面を向けた球面状に形成され、射出側の光学面は射出側に凸面を向けた球面状に形成されている。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。そして、投影光学系ＰＬ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。
【００３９】
なお、プレートＰは、プレートステージＰＳ上に載置されており、プレートステージＰＳ上には、照度センサ（照度検出手段）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（照度検出手段）１０に入射する。インテグレータセンサ１０による検出信号は、制御部１１に対して出力される。また、照度センサ８による検出信号も制御部１１に対して出力される。一方、制御部１１は、電源装置１２に対して制御信号を出力することにより、光源装置１に供給される電力を制御する。また、制御部１１は、フィルタ駆動部１３に対して制御信号を出力することにより、透過率分布フィルタ２を光軸ＡＸに垂直な方向に移動して、光源１ａから射出される光の透過率を制御する。
【００４０】
ここで、光源装置１と、透過率分布フィルタ２、コリメートレンズ３、フライアイレンズ４、σ絞り５、ミラー６及びコンデンサ光学系７等により構成される照明光学系と、電源装置１２と、フィルタ駆動部１３等は、照明装置を構成する。
【００４１】
光源１ａは、電源装置１２から供給される電力に基づいて照明光を射出する。図２は、光源１ａに供給される電力を一定に保持した場合における光源１ａから射出される光の照度と使用時間との関係を示すグラフである。図２に示す実線のグラフは光源１ａと同一の特性を持つ光源の実測値を示しており、図２に示す破線のグラフは実測値（実線のグラフ）に基づいて定めた光源１ａから射出される光の照度の予測値を示している。図３は、光源１ａから射出される光の照度を一定に保持した場合における光源１ａに供給される電力と使用時間との関係を示すグラフである。図３に示す実線のグラフは光源１ａと同一の特性を持つ光源の実測値を示しており、図３に示す破線のグラフは実測値（実線のグラフ）に基づいて定めた光源１ａに供給されるべき電力の予測値を示している。なお、光源１ａから射出される光の実使用時間に対応した照度の予測値（図２）及び光源１ａから射出される光の初期照度を維持するための実使用時間に対応した供給電力の予測値（図３）は、予め制御部１１内のメモリに記憶されている。
【００４２】
なお、制御部１１は光源１ａを点灯させるように電源装置１２に点灯を指示し、その点灯指示に対応して電源装置１２に接続された実使用時間計測部２０に設けられたカウンタで点灯している時間をカウントする。これにより、光を射出している実使用時間を計測する。実使用時間計測部２０としては、制御部１１内や電源装置１２内に設けるようにしてもよい。また、光源１ａの出力を計測して点灯している時間の実使用時間を計測するようにしてもよい。
【００４３】
制御部１１は、メモリに記憶されている供給電力の予測値（図３参照）に応じて、電源装置１２を介して光源１ａに供給される電力を時間経過と共に増大させる。なお、制御部１１は、図３に示すように、光源１ａの設定寿命時間に到達するまで、光源１ａの規格電力以下の電力を供給する。
【００４４】
また、時間経過と共に供給電力の予測値に応じて電力を増大させることによる定照度制御の誤差を補正するために、制御部１１は、照度センサ（照度検出手段）８により一定時間毎に検出されるプレートＰの被照射面における照度に基づいて、被照射面上の照度の調整を行なう。即ち、フィルタ駆動部１３により透過率分布フィルタ（照度調整手段）２を光軸ＡＸに垂直な方向に移動し、光源１ａから射出される光の透過率を変化させることにより、プレートＰの被照射面における照度の調整を行なう。
【００４５】
即ち、初期照度より照度センサ８により検出された照度が低下している場合においては、透過率分布フィルタ２を光軸ＡＸに垂直な方向に移動させることにより光源１ａから射出される光の透過率を増加させる。一方、初期照度より照度センサ８により検出された照度が増加している場合においては、透過率分布フィルタ２を光軸ＡＸに垂直な方向に移動させることにより光源１ａから射出される光の透過率を低下させる。
【００４６】
また、露光中においては、インテグレータセンサ（照度検出手段）１０により一定時間毎に検出される照明光の照度に基づいて、フィルタ駆動部１３により透過率分布フィルタ（照度調整手段）２を駆動してプレートＰの被照射面における照度の調整を行なう。
【００４７】
なお、時間経過と共に図３に示す予測値に応じて電力を増大させることによる照度調整に誤差が生じた場合において、制御部１１は、照度センサ８により一定時間毎に検出されるプレートＰの被照射面における照度に基づいて、または露光中においてはインテグレータセンサ１０により一定時間毎に検出される照明光の照度に基づいて、電源装置１２を介して光源１ａに供給される電力を制御してもよい。即ち、初期照度より検出された照度が低下している場合においては、被照射面における照度が初期照度と一致するように光源１ａに供給される電力を増加させる。一方、初期照度より照度センサ８により検出された照度が増加している場合においては、被照射面における照度が初期照度と一致するように光源１ａに供給される電力を低下させる。
【００４８】
また、制御部１１は、メモリに記憶されている図２に示す予測値に基づいて、実使用時間の増加に応じて、フィルタ駆動部１３により透過率分布フィルタ２を光軸ＡＸに垂直な方向に移動させ、光源１ａから射出される光の透過率を増加させることにより、プレートＰの被照射面における照度の調整を行なうようにしてもよい。即ち、被照射面における照度が一定となるように、光源１ａの使用初期においては、透過率分布フィルタ２の透過率を低く設定しておき、時間経過と共に、徐々に透過率を増加させるように、透過率分布フィルタ２を光軸ＡＸに垂直な方向に移動させる。
【００４９】
この場合において、時間経過と共に図２に示す予測値に基づく定照度制御に誤差が生じた場合、制御部１１は、照度センサ８により一定時間毎に検出されるプレートＰの被照射面における照度に基づいて、被照射面上の照度の調整を行なう。即ち、フィルタ駆動部１３により透過率分布フィルタ２を光軸ＡＸに垂直な方向に移動させ、光源１ａから射出される光の透過率を変化させることにより、プレートＰの被照射面における照度が初期照度と一致するように、透過率分布フィルタ２の光軸ＡＸに垂直な方向の位置の調整を行なう。また、露光中においては、インテグレータセンサ（照度検出手段）１０により一定時間毎に検出される照明光の照度に基づいて、フィルタ駆動部１３により透過率分布フィルタ（照度調整手段）２を光軸ＡＸに垂直な方向に移動させ、プレートＰの被照射面における照度が初期照度と一致するように、透過率分布フィルタ２の光軸ＡＸに垂直な方向の位置の調整を行なう。
【００５０】
なお、時間経過と共に図２に示す予測値に基づく照度調整に誤差が生じた場合において、制御部１１は、照度センサ８により一定時間毎に検出されるプレートＰの被照射面における照度に基づいて、または露光中においてはインテグレータセンサ１０により一定時間毎に検出される照明光の照度に基づいて、電源装置１２を介して光源１ａに供給される電力を制御してもよい。即ち、電源装置１２を介して光源１ａに供給される電力を被照射面における照度が初期照度と一致するように制御する。
【００５１】
この第１の実施の形態にかかる投影露光装置によれば、経時劣化等により発光効率が低下する水銀ランプの実使用時間の増加に応じて水銀ランプに供給される電力を増大させるため、光源の定照度を確保することができ、実用的かつ安定したスループットを確保することができる。また、光源の設定寿命時間内は規格電力以下の電力により光源を稼動させるため、過大な負荷を与えることなく設定寿命時間内において光源を稼動させることができる。また、水銀ランプに供給される電力を水銀ランプの実使用時間の増加に応じて増大させる定照度制御に誤差が生じた場合であっても、一定時間ごとに照度センサ８の検出値に基づいて被照射面における照度の補正を行うため、被照射面における照度を一定に保つことができる。
【００５２】
また、光量モニタの出力に基づいて電力を制御するシステムと比較して、装置の簡素化及び低コスト化が可能となる。また、光量モニタの出力に基づいて電力を制御するシステムを使用した場合に生じる電気的ノイズ、それに伴う急激な電力変化、電源エラー、光源消灯等のトラブルを招くことがなく、実用的かつ安定したスループットを確保することができる。
【００５３】
次に、図面を参照して、この発明の第２の実施の形態にかかる投影露光装置について説明する。図４は、第２の実施の形態にかかる投影露光装置の全体の概略構成を示す図である。なお、この第２の実施の形態にかかる投影露光装置の説明において、第１の実施の形態にかかる投影露光装置と同一の構成には、第１の実施の形態の説明で用いたのと同一の符号を付して説明を行なう。
【００５４】
この第２の実施の形態にかかる投影露光装置は、第１の実施の形態にかかる投影露光装置において水銀ランプからなる光源装置１を備えていたのに代えて、複数のレーザダイオード（固体光源）を有するファイバ光源７０を備えている。図５は、ファイバ光源７０の構成を示す拡大図である。図５に示すように、ファイバ光源７０は、複数個のレーザダイオード（固体光源）７１と各レーザダイオード７１に対応して設けられたレンズ７３及び光ファイバ７２を複数個束ね合わせて構成されている。レーザダイオード７１から射出される光は、レンズ７３に入射して、レンズ７３により集光されて光ファイバ７２の入射端に入射し、光ファイバ７２の射出端から射出する。
【００５５】
各光ファイバ７２の射出端には１つの光源像がそれぞれ形成される。即ち、ファイバ光源７０の射出端には、多数の光源像からなる実質的な面光源が形成される。ファイバ光源７０の射出端は、水銀ランプ及び楕円鏡を備える光源を用いた場合の楕円鏡の第２焦点位置に位置決めされている。ここで楕円鏡の第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、ファイバ光源７０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。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。
【００５６】
ファイバ光源７０から射出した光は、透過率分布フィルタ２、コリメートレンズ３、フライアイレンズ４、σ絞り５、ミラー６及びコンデンサ光学系７を介して、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。そして、投影光学系ＰＬ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。
【００５７】
なお、フライアイレンズ４の各レンズエレメント射出面側の光学面の有効領域の形状とファイバ光源７０の光ファイバ７２の射出端を束ねた形状とはほぼ相似形状に構成されている。
【００５８】
制御部１１は、電源装置１２に対して制御信号を出力することにより、ファイバ光源７０に供給される電力を制御する。また、制御部１１は、フィルタ駆動部１３により透過率分布フィルタ２を光軸ＡＸに垂直な方向に移動させ、ファイバ光源７０から射出される光の透過率を制御する。ここで、ファイバ光源７０と、透過率分布フィルタ２、コリメートレンズ３、フライアイレンズ４、σ絞り５、ミラー６及びコンデンサ光学系７等により構成される照明光学系と、電源装置１２と、フィルタ駆動部１３等は、照明装置を構成する。
【００５９】
ファイバ光源７０は、電源装置１２から供給される電力に基づいて照明光を射出する。ファイバ光源７０から射出される光の実使用時間に対応した照度の予測値及びファイバ光源７０から射出される光の初期照度を維持するための実使用時間に対応した供給電力の予測値は、予め高精度に計測されており、制御部１１内のメモリに記憶されている。制御部１１は、メモリに記憶されているファイバ光源７０から射出される光の初期照度を維持するための実使用時間に対応した供給電力の予測値に応じて、電源装置１２を介してファイバ光源７０に供給される電力を時間経過と共に増大させる。なお、制御部１１は、ファイバ光源７０の設定寿命時間に到達するまで、ファイバ光源７０の規格電力以下の電力を供給する。
【００６０】
また、時間経過と共にファイバ光源７０に供給される電力を増大させることによる定照度制御の誤差を補正するために、制御部１１は、照度センサ８により一定時間毎に検出されるプレートＰの被照射面における照度に基づいて、被照射面上の照度の調整を行なう。即ち、初期照度より照度センサ８により検出された照度が低下している場合においては、透過率分布フィルタ２におけるファイバ光源７０から射出される光の透過率を増加させる。一方、初期照度より照度センサ８により検出された照度が増加している場合においては、透過率分布フィルタ２におけるファイバ光源７０から射出される光の透過率を低下させる。
【００６１】
また、露光中においては、インテグレータセンサ１０により一定時間毎に検出される照明光の照度に基づいて、フィルタ駆動部１３により透過率分布フィルタ２によりプレートＰの被照射面における照度の調整を行なう。
【００６２】
なお、時間経過と共にファイバ光源７０に供給される電力を増大させることによる照度調整に誤差が生じた場合において、制御部１１は、照度センサ８により一定時間毎に検出されるプレートＰの被照射面における照度に基づいて、または露光中においてはインテグレータセンサ１０により一定時間毎に検出される照明光の照度に基づいて、電源装置１２を介してファイバ光源７０に供給される電力を被照射面における照度が初期照度と一致するように制御してもよい。
【００６３】
また、制御部１１は、メモリに記憶されているファイバ光源７０から射出される光の実使用時間に対応した照度の予測値に基づいて、実使用時間の増加に応じて、フィルタ駆動部１３により透過率分布フィルタ２を光軸ＡＸに垂直な方向に移動させ、ファイバ光源７０から射出される光の透過率を増加させることにより、プレートＰの被照射面における照度の調整を行なうようにしてもよい。
【００６４】
この場合において、時間経過と共にファイバ光源７０から射出される光の実使用時間に対応した照度の予測値に基づく照度調整に誤差が生じた場合、制御部１１は、照度センサ８により一定時間毎に検出されるプレートＰの被照射面における照度に基づいて、被照射面上の照度の調整を行なう。即ち、フィルタ駆動部１３により透過率分布フィルタ２を光軸ＡＸに垂直な方向に移動させ、ファイバ光源７０から射出される光の透過率を変化させることにより、プレートＰの被照射面における照度が初期照度と一致するように調整を行なう。また、露光中においては、インテグレータセンサ１０により一定時間毎に検出される照明光の照度に基づいて、フィルタ駆動部１３により透過率分布フィルタ２によりプレートＰの被照射面における照度の調整を行なう。
【００６５】
また、時間経過と共にファイバ光源７０から射出される光の実使用時間に対応した照度の予測値に基づく照度調整に誤差が生じた場合において、制御部１１は、照度センサ８により一定時間毎に検出されるプレートＰの被照射面における照度に基づいて、または露光中においてはインテグレータセンサ１０により一定時間毎に検出される照明光の照度に基づいて、電源装置１２を介してファイバ光源７０に供給される電力を被照射面における照度が初期照度と一致するように制御してもよい。
【００６６】
なお、図６は、レーザダイオード７１を含むファイバ光源７０に供給される電力を一定に保持した場合におけるファイバ光源７０から射出される光の照度と使用時間との関係を示すグラフである。図６に示す実線のグラフはファイバ光源７０と同一の特性を持つファイバ光源の実測値を示している。レーザダイオード７１のような固体光源は、図６に示すように、一般的に水銀ランプと比較してかなり高い照度維持率を有する。従って、図６の破線で示すグラフのように、制御部１１は、ファイバ光源７０に供給する電力を一定に保持し、照度センサ（照度検出手段）８またはインテグレータセンサ（照度検出手段）１０により一定時間毎に検出される被照射面の照度または照明光の照度に基づいて、フィルタ駆動部１３により透過率分布フィルタ（照度調整手段）２を移動して、透過率分布フィルタ２の透過率を変化させることにより、プレートＰの被照射面における照度の調整を行なってもよい。
【００６７】
この第２の実施の形態にかかる投影露光装置によれば、光源として固体光源を用いているため、固体光源数や固体光源の発光分布等を調整することにより所望の初期照度を容易に設定することができる。また、経時劣化等により発光効率が低下するおそれがある固体光源の実使用時間の増加に応じて固体光源に供給される電力を増大させるため、光源の定照度を確保することができ、実用的かつ安定したスループットを確保することができる。また、固体光源の設定寿命時間内は規格電力以下の電力により光源を稼動させるため、過大な負荷を与えることなく設定寿命時間内において光源を稼動させることができる。
【００６８】
また、光量モニタの出力に基づいて電力を制御するシステムと比較して、装置の簡素化及び低コスト化が可能となる。また、光量モニタの出力に基づいて電力を制御するシステムを使用した場合に生じる電気的ノイズ、それに伴う急激な電力変化、電源エラー、光源消灯等のトラブルを招くことがなく、実用的かつ安定したスループットを確保することができる。
【００６９】
次に、図面を参照して、この発明の第３の実施の形態にかかる投影露光装置について説明する。この第３の実施の形態にかかる投影露光装置は、第２の実施の形態にかかる投影露光装置においてファイバ光源７０及びファイバ光源７０に電力を供給する電源装置１２を備えていたのに代えて、第１の固体光源群を含む第１のファイバ光源、第１のファイバ光源に電力を供給する電源装置、第２の固体光源群を含む第２のファイバ光源、第２のファイバ光源に電力を供給する電源装置を備えている。また、第１のファイバ光源及び第２のファイバ光源の作動状態を観察するための観察系（ＣＣＤカメラ）を備えている。その他の部分においては、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。なお、この第３の実施の形態にかかる投影露光装置の説明において、第２の実施の形態にかかる投影露光装置と同一の構成には、第２の実施の形態の説明で用いたのと同一の符号を付して説明を行なう。
【００７０】
図７は、複数のレーザダイオード（第１の固体光源群）を有する第１のファイバ光源７０Ａと、複数のレーザダイオード（第２の固体光源群）を有する第２のファイバ光源７０Ｂを備えるファイバ光源の構成を示す図である。第１のファイバ光源７０Ａは、複数個のレーザダイオード（固体光源）７１Ａと各レーザダイオード７１Ａに対応して設けられたレンズ７３Ａ及び光ファイバ７２Ａを複数個束ね合わせて構成されている。第２のファイバ光源７０Ｂは、複数個のレーザダイオード（固体光源）７１Ｂと各レーザダイオード７１Ｂに対応して設けられたレンズ７３Ｂ及び光ファイバ７２Ｂを複数個束ね合わせて構成されている。レーザダイオード７１Ａ，７１Ｂから射出される光は、レンズ７３Ａ，７３Ｂに入射する。レンズ７３Ａ，７３Ｂにより集光された光は光ファイバ７２Ａ，７２Ｂの入射端に入射し、光ファイバ７２Ａ，７２Ｂの射出端から射出する。各光ファイバ７２Ａ，７２Ｂの射出端には１つの光源像がそれぞれ形成される。光ファイバ７２Ａ及び光ファイバ７２Ｂの射出端を束ね合わせた光ファイバの射出端には、多数の光源像からなる実質的な面光源が形成される。
【００７１】
第１のファイバ光源７０Ａ及び第２のファイバ光源７０Ｂより構成されているファイバ光源の射出端は、水銀ランプ及び楕円鏡を備える光源を用いた場合の楕円鏡の第２焦点位置に位置決めされている。ここで楕円鏡の第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、ファイバ光源を配置する位置は、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。
【００７２】
第１のファイバ光源７０Ａ及び第２のファイバ光源７０Ｂより構成されているファイバ光源から射出した光は、透過率分布フィルタ２、コリメートレンズ３、フライアイレンズ４、σ絞り５、ミラー６及びコンデンサ光学系７を介して、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。そして、投影光学系ＰＬ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。
【００７３】
なお、フライアイレンズ４の各レンズエレメント射出面側の光学面の有効領域の形状と第１のファイバ光源７０Ａ及び第２のファイバ光源７０Ｂより構成されているファイバ光源の射出端の形状とはほぼ相似形状に構成されている。
【００７４】
また、図７に示すように、第１のファイバ光源７０Ａには、第１のファイバ光源７０Ａに電力を供給する電源装置１２Ａが接続されている。また、第２のファイバ光源７０Ｂには、第２のファイバ光源７０Ｂに電力を供給する電源装置１２Ｂが接続されている。また、制御部１１は、第１のファイバ光源７０Ａに電力を供給する電源装置１２Ａ及び第２のファイバ光源７０Ｂに電力を供給する電源装置１２Ｂに対して制御信号を出力することにより、第１のファイバ光源７０Ａ及び第２のファイバ光源７０Ｂに供給される電力を各々制御する。また、第１のファイバ光源７０Ａ及び第２のファイバ光源７０Ｂを構成している各レーザダイオード７１Ａ，７１Ｂの作動状態を観察する観察系であるＣＣＤカメラ（検出手段）１２Ｃが設置されており、ＣＣＤカメラ１２Ｃからの画像信号は制御部１１に対して出力される。
【００７５】
ここで、第１のファイバ光源７０Ａ及び第２のファイバ光源７０Ｂより構成されているファイバ光源と、透過率分布フィルタ２、コリメートレンズ３、フライアイレンズ４、σ絞り５、ミラー６及びコンデンサ光学系７等により構成される照明光学系と、電源装置１２Ａ，１２Ｂと、フィルタ駆動部１３等は、照明装置を構成する。
【００７６】
第１のファイバ光源７０Ａ，第２のファイバ光源７０Ｂは、それぞれ電源装置１２Ａ，１２Ｂから供給される電力に基づいて照明光を射出する。図８は、第１のファイバ光源７０Ａ及び第２のファイバ光源７０Ｂに供給される電力を一定に保持した場合における第１のファイバ光源７０Ａ及び第２のファイバ光源７０Ｂより構成されているファイバ光源から射出される光の照度と使用時間との関係を示すグラフである。図８の破線で示すグラフは、ファイバ光源を構成しているレーザダイオード７１Ａ，７１Ｂに故障や破損が生じない場合におけるファイバ光源から射出される光の照度の経過時間に対応した変化量を示している。ファイバ光源を構成しているレーザダイオード等の固体光源は、図８の破線で示すグラフのように、一般的に水銀ランプと比較してかなり高い照度維持率を有する。しかしながら、各レーザダイオードに性能の違いがあるため、他のレーザダイオードと比較して早期に故障または破損するレーザダイオードが存在する。従って、図８の実線で示すグラフのように、ファイバ光源から射出される光の照度は低下する。図８の実線で示すグラフ中のＡ点は、１つのレーザダイオードの故障または破損により照度が低下した時点を示している。
【００７７】
制御部１１は、ＣＣＤカメラ１２Ｃからの画像信号に基づいて、第１のファイバ光源７０Ａ及び第２のファイバ光源７０Ｂを構成している各レーザダイオード７１Ａ，７１Ｂのいずれかの故障または破損を検出する。即ち、制御部１１は、ＣＣＤカメラ１２Ｃからの画像信号の画像処理を行ない、消灯または略消灯しているようなレーザダイオードの画像が映し出された場合においては、そのレーザダイオードの故障または破損を検出する。
【００７８】
制御部１１は、各レーザダイオードのいずれかに故障、破損が生じているという検出結果が出力された場合には、電源装置１２Ａ，１２Ｂを介して、故障、破損が生じているレーザダイオードを含む第１のファイバ光源７０Ａ又は第２のファイバ光源７０Ｂに供給される電力を増大する。なお、制御部１１は、それぞれのファイバ光源の設定寿命時間に到達するまで、それぞれのファイバ光源の規格電力以下の電力を供給する。例えば、第１のファイバ光源７０Ａに供給されている電力が規格電力に達したときは、第１のファイバ光源７０Ａに供給される電力を維持したまま、供給されている電力が規格電力に達していない第２のファイバ光源７０Ｂの電力を増大させる。即ち、制御部１１は、第１のファイバ光源７０Ａと第２のファイバ光源７０Ｂに供給される電力を各々制御することができる。
【００７９】
なお、各レーザダイオードのいずれかに故障、破損が生じているという検出結果が出力された場合に、制御部１１は、フィルタ駆動部１３により透過率分布フィルタ２を光軸ＡＸに垂直な方向に移動して、透過率分布フィルタ２の透過率を変化させることにより、プレートＰの被照射面における照度の調整を行なってもよい。
【００８０】
また、制御部１１は、照度センサ８またはインテグレータセンサ１０により一定時間毎に検出される被照射面の照度または照明光の照度に基づいて、第１のファイバ光源７０Ａと第２のファイバ光源７０Ｂに供給される電力を各々制御することにより、プレートＰの被照射面における照度の調整を行なってもよい。また、照度センサ８またはインテグレータセンサ１０により一定時間毎に検出される被照射面の照度または照明光の照度に基づいて、フィルタ駆動部１３により透過率分布フィルタ２を光軸ＡＸに垂直な方向に移動して、透過率分布フィルタ２の透過率を変化させることにより、プレートＰの被照射面における照度の調整を行なってもよい。
【００８１】
この第３の実施の形態にかかる投影露光装置によれば、第１のファイバ光源と第２のファイバ光源に供給される電力を別々に制御することができるため、各ファイバ光源に電力を供給する場合に電力可変量を小さく抑えることができ、電気回路への負荷を軽減することができる。また、ファイバ光源に供給される電力を増大させる場合において、規格電力よりもより少ない電力が供給されているファイバ光源を優先的に制御することによりファイバ光源を構成しているレーザダイオードの長寿命化を可能とする。
【００８２】
また、各ファイバ光源の作動状態を検出することにより判明するレーザダイオードの故障、破損等に応じて、各ファイバ光源に供給される電力を制御することができる。従って、光源の定照度を確保することができることから被照射面における照度を一定に保つことができ、実用的かつ安定したスループットを確保することができる。
【００８３】
また、第３の実施の形態においては、各ファイバ光源に備える照度検出装置により各ファイバ光源の作動状態の検出を行なったが、ファイバ光源を構成している各レーザダイオード（固体光源）が作動状態を検出するセンサを備えるようにしてもよい。また、ファイバ光源の電流値及びファイバ光源の電圧値を計測し、計測された電流値及び電圧値の変化量に基づいて、各レーザダイオードの作動状態を検出するようにしてもよい。
【００８４】
なお、第２及び第３の実施の形態においては、固体光源、レンズ、光ファイバにより構成されているファイバ光源を例として説明したが、固体光源及び光ファイバにより構成されているファイバ光源を適用してもよい。図９は、固体光源７１と各固体光源７１に対応して設けられた光ファイバ７２とを複数個束ね合わせたファイバ光源６９を示す図である。図９に示すファイバ光源６９においては、固体光源７１から射出される光は、光ファイバ７２の入射端に入射して、光ファイバ７２の射出端から射出する。
【００８５】
また、図９に示すファイバ光源６９及び図５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１０（ａ）参照）を円形のビームプロファイル７６（図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）参照）に成形することができる。
【００８６】
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１１（ａ）に示すような矩形状に成形することもでき、図１１（ｂ）に示すような形状に成形することもできる。また、図１２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、複数個の光ファイ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。
【００８７】
ここで、図１３は、図５に示すファイバ光源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７３及び光ファイバ７２を示す図である。図５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出射角度を持つ光の開口数（以下、最大開口数と呼ぶこととする）をＮＡ１とし、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の光を取り込むことが可能な開口数をＮＡ２、光ファイバ７２の入射端のコア直径をＤとしたとき、ＮＡ２≧φ／Ｄ×ＮＡ１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。
【００８８】
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φ、石英ファイバの入射端のコア直径をＤとしたとき、０．３≧φ／Ｄ×ＮＡ１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ァイ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。
【００８９】
また、図１４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１５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１６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ｆ１、フライアイ・インテグレータ８０の焦点距離をｆ２としたとき、Ａ×ｆ２／ｆ１≦ａ及びＢ×ｆ２／ｆ１≦ｂの関係が成り立つ。
【００９０】
また、射出端８３がｍ組の光ファイバ７２で構成される場合、射出端８３から射出される光出力の総和をＷ、光ファイバ７２の射出端のコア直径をｄ、光ファイバ７２の光射出側の開口数をＮＡ３、フライアイ・インテグレータ８０の光射出側の開口数をＮＡ４としたとき、［ｍ×｛ｄ（ＮＡ３／ＮＡ４）｝２π／４×ａ×ｂ］×Ｗ≧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８１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、露光機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、ｍ組の光ファイバ７２で構成される射出端８３は、フライアイ・インテグレータ８０の１つのエレメント８１の相似形であることが望ましい。
【００９１】
また、図９に示すファイバ光源６９及び図５に示すファイバ光源７０においては、光ファイバ７２の射出端における光量の最大値をＰｍａｘ、最小値をＰｍｉｎ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ル幅ΔＰは、ΔＰ＝（Ｐｍａｘ−Ｐｍｉｎ）／（Ｐｍａｘ＋Ｐｍｉｎ）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ΔＷとしたとき、固体光源７１の数ｎはｎ≧（ΔＰ／ΔＷ）２の条件を満たしている。
【００９２】
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（ΔＰ／ΔＷ）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６９、７０を提供することができる。
【００９３】
また、図９に示すファイバ光源６９及び図５に示すファイバ光源７０においては、それぞれの固体光源７１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７１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６９、７０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６９、７０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８０の射出面において平均化される。図１７は、各固体光源７１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７１を平均化して、グラフ化したものがＡＶＥである。このように、出力特性の異なる複数個の固体光源７１を組み合わせたものをファイバ光源６９、７０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。
【００９４】
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よい。図１８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）９０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。
【００９５】
図１８に示すように、マスクＭの近傍には、固定ブラインドＢＬ０と、可動ブラインド機構９０とが配置されており、図１９に示すように、この可動ブラインド機構９０は、４枚の可動ブレードＢＬ１、ＢＬ２、ＢＬ３、ＢＬ４からなる。可動ブレードＢＬ１、ＢＬ２のエッジによって走査露光方向の開口ＡＰの幅が決定され、可動ブレードＢＬ３、ＢＬ４のエッジによって非走査方向の開口ＡＰの長さが決定される。また、４枚の可動ブレードＢＬ１〜ＢＬ４の各エッジで規定された開口ＡＰの形状は、投影光学系ＰＬの円形イメージフィールドＩＦ内に包含されるように定められる。
【００９６】
固定ブラインドＢＬ０の開口と可動ブラインド機構９０の開口ＡＰ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ＢＬ１〜ＢＬ４によって形成される開口ＡＰ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ＢＬ０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ＢＬ１〜ＢＬ４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ＭＳ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、可動ブレードＢＬ１、ＢＬ２のエッジ位置を移動させ、走査露光方向の開口ＡＰ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９０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、他の位置に可動ブラインド機構を設けても良い。
【００９７】
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２０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２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９２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９３とが別々に設けられており、筐体９２と筐体９３とが電気的に接続され、更にアースされている。即ち、筐体９２と筐体９３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９４と露光装置本体に電力を供給する電源部９５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。
【００９８】
また、上述の実施の形態においては、ステップ・アンド・リピート型の投影露光装置を例として説明したが、ステップ・アンド・スキャン（走査型）型の投影露光装置またはプロキシミティ方式の露光装置に本発明を適用してもよい。
【００９９】
また、上述の各実施の形態においては、固体光源としてレーザダイオードを用いているが、発光ダイオードなどの他の種類の固体光源を用いてもよい。
【０１００】
また、上述の各実施の形態においては、複数の固体光源素子として、複数の発光点を有する固体光源チップ、チップを複数個アレイ状に配列した固体光源チップアレイ、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。
【０１０１】
次に、この発明の実施の形態による露光装置をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法について説明する。図２１は、マイクロデバイスとしての半導体デバイス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、図２１のステップＳ４０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Ｓ４２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Ｓ４４において、この発明の実施の形態にかかる露光装置を用いて、マスクＭ上のパターンの像がその投影光学系（投影光学ユニット）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、照明装置を用いてマスクＭが照明され、投影光学系を用いてマスクＭ上のパターンの像が基板上に投影され露光転写される。
【０１０２】
その後、ステップＳ４６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Ｓ４８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。
【０１０３】
また、この発明の実施の形態にかかる露光装置では、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。図２２は、この実施の形態の露光装置を用いてプレート上に所定の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液晶表示素子を製造する方法を説明するためのフローチャートである。
【０１０４】
図２２のパターン形成工程Ｓ５０では、上述の実施の形態にかかる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、所謂光リソグラフィ工程が実行される。この光リソグラフィ工程によって、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工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Ｓ５２へ移行する。
【０１０５】
次に、カラーフィルタ形成工程Ｓ５２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たり、又は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カ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Ｓ５２の後に、セル組み立て工程Ｓ５４が実行される。セル組み立て工程Ｓ５４では、パターン形成工程Ｓ５０にて得られた所定パターンを有する基板、及びカラーフィルタ形成工程Ｓ５２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。
【０１０６】
セル組み立て工程Ｓ５４では、例えば、パターン形成工程Ｓ５０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Ｓ５２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、モジュール組立工程Ｓ５６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、バ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。
【０１０７】
このマイクロデバイスの製造方法によれば、実用的な露光に要求される像面照度の値を確保した露光装置を用いているため、実用的な露光装置としてのスループットを確保することができる。
【０１０８】
【発明の効果】
この発明の照明装置によれば、光量モニタの出力に基づいて電源を制御するシステムと比較して、装置の簡素化及び低コスト化が可能となる。また、光量モニタの出力に基づいて電源を制御するシステムを使用した場合に生じる電気的ノイズ、それに伴う急激な電力変化、電源エラー、光源消灯等のトラブルを招くことがなく、実用的かつ安定したスループットを確保することができる。また、経時劣化等により発光効率が低下する光源の実使用時間の増加に応じて光源に供給される電力を増大させるため、光源の定照度を確保することができ、実用的かつ安定したスループットを確保することができる。
【０１０９】
また、この発明の照明装置によれば、複数の光源を備え、各光源に供給される電力を別々に制御するため、電力可変量を小さく抑えることができ、電気回路への負荷を軽減することができる。また、各光源の作動状態を検出することにより判明する光源の劣化及び故障等に応じて、各光源に供給される電力を制御または被照射面における照明光の照度をきめ細かに調整することができる。また、光源に供給される電力を増大させる場合において、規格電力よりもより少ない電力を供給されている光源を優先的に制御することにより光源の長寿命化を可能とする。従って、実用的かつ安定したスループットを確保することができる。
【０１１０】
また、この発明の露光装置によれば、マスクを照明するためにこの発明の照明装置を用いているため、実用的な露光に要求される定照度を確保することができる。従って、実用的かつ安定したスループットを確保することができる。
【０１１１】
また、この発明の露光方法によれば、実用的な露光に要求される定照度を確保した露光装置を用いて露光を行うため、実用的かつ安定した露光方法としてのスループットを確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態にかかる露光装置の全体の概略構成を示す図である。
【図２】光源に供給される電力を一定に保持した場合における光源から射出される光の照度と使用時間との関係を示すグラフである。
【図３】光源から射出される光の照度を一定に保持した場合における光源に供給される電力と使用時間との関係を示すグラフである。
【図４】第２の実施の形態にかかる露光装置の全体の概略構成を示す図である。
【図５】第２の実施の形態にかかるファイバ光源の概略構成を示す図である。
【図６】ファイバ光源に供給される電力を一定に保持した場合におけるファイバ光源から射出される光の照度と使用時間との関係を示すグラフである。
【図７】第３の実施の形態にかかるファイバ光源の概略構成を示す図である。
【図８】ファイバ光源群に供給される電力を一定に保持した場合におけるファイバ光源群から射出される光の照度と使用時間との関係を示すグラフである。
【図９】この実施の形態にかかる別のファイバ光源の概略構成を示す図である。
【図１０】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イルの形状を説明するための図である。
【図１１】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１２】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イアイ・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１３】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１４】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イ・インテグレータまでの構成を示す図である。
【図１５】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１６】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１７】この発明の実施の形態にかかる各固体光源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。
【図１８】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１９】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２０】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。
【図２１】実施の形態にかかるマイクロデバイスとしての半導体デバイスを製造する方法のフローチャートである。
【図２２】実施の形態にかかる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のフローチャートである。
【符号の説明】
１…光源装置、２…透過率分布フィルタ、３…コリメートレンズ、４…フライアイレンズ、５…σ絞り、７…コンデンサ光学系、８…照度サンサ、１０…インテグレータセンサ、１１…制御部、１２…電源装置、１３…フィルタ駆動部、７０…ファイバ光源、Ｍ…マスク、Ｐ…プレート、ＰＬ…投影光学系、ＳＵ１〜ＳＵ５…固体光源ユニット、ＩＬ１〜ＩＬ５…照明光学ユニット、ＰＬ１〜ＰＬ５…投影光学ユニット、ＭＳ…マスクステージ、ＰＳ…プレートステージ。
【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】
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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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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