(57)【要約】【課題】射出光のパワーを向上させると共に射出光のパワーを制御することが可能な固体光源を備えた露光装置を提供する。【解決手段】光源ユニット１から射出される光束をマスクＭへ導き、前記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、前記光源ユニットは、アレイ状に配置された複数の固体光源を備え、第１の波長の光を射出する第１のアレイ光源と、アレイ状に配置された複数の固体光源を備え、前記第１の波長とは異なる第２の波長の光を射出する第２のアレイ光源と、前記第１のアレイ光源から射出された光の光路と前記第２のアレイ光源から射出された光の光路とを合成する光路合成手段とを備える。【選択図】  図２
2004335949.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源ユニットから射出される光束をマスクへ導き、前記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、
前記光源ユニットは、
アレイ状に配置された複数の固体光源を備え、第１の波長の光を射出する第１のアレイ光源と、
アレイ状に配置された複数の固体光源を備え、前記第１の波長とは異なる第２の波長の光を射出する第２のアレイ光源と、
前記第１のアレイ光源から射出された光の光路と、前記第２のアレイ光源から射出された光の光路とを合成する光路合成手段と
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記光路合成手段は、前記光路に対して斜設されたダイクロイック膜を備えることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記光路合成手段は、前記光路に対して斜設された平行平面板を備え、
該平行平面板上に前記ダイクロイック膜が形成され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】
前記光路合成手段は、前記ダイクロイック膜とは異なる角度で設けられた別のダイクロイック膜を備えることを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
【請求項５】
前記光路合成手段は少なくとも１つのプリズム部材を含み、該プリズム部材の光学面上に前記ダイクロイック膜が形成されることを特徴とする請求項２乃至請求項４の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項６】
前記光路合成手段は、回折格子を備えることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項７】
前記光源ユニットの出力を計測する出力計測手段をさらに備える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露光装置。
【請求項８】
前記出力計測手段は、前記感光性基板上の照度を計測する照度計測手段を備えることを特徴とする請求項７に記載の露光装置。
【請求項９】
前記第１のアレイ光源から射出される光のパワーを制御する第１のパワー制御手段と、
前記第２のアレイ光源から射出される光のパワーを制御する第２のパワー制御手段と
をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項１０】
前記第１のアレイ光源中の前記複数の固体光源のパワーを独立に制御する第３のパワー制御手段と、
前記第２のアレイ光源中の前記複数の固体光源のパワーを独立に制御する第４のパワー制御手段と
を更に備えることを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項１１】
前記感光性基板上に塗布される感光性材料に関する情報に基づいて、前記光源ユニットから射出される光のパワーを制御するパワー制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項１２】
前記光源ユニットは、複数のファイバを更に備え、
前記複数のファ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請求項１乃至請求項１１の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項１３】
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さらに備えることを特徴とする請求項１乃至請求項１２の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項１３の何れか一項に記載の露光装置を用いた露光方法において、
前記光源ユニット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。
【請求項１５】
前記感光性基板上に塗布される感光性材料に関する情報に基づいて、前記光源ユニットから射出される光のパワーを制御するパワー制御工程をさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の露光方法。
【請求項１６】
前記パワー制御工程は、前記光源ユニットから射出される光の分光特性を制御する分光特性制御工程と、
前記光源ユニットから射出される光のパワーを調整するパワー調整工程と
を含むことを特徴とする請求項１５に記載の露光方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体素子、液晶表示素子、撮像素子、薄膜磁気ヘッド、その他のマイクロデバイスの製造工程において用いられる露光装置及び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で、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は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にはコスト高となってしまう。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５００ｈ〜１０００ｈ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。
【０００８】
これに対して発光ダイオードは、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３０００ｈ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３６５ｎｍで１００ｍｗ程度の高い光出力を達成したＵＶ−ＬＥＤなども開発されている。
【０００９】
上述の液晶表示素子の製造においては、プレート上にフォトレジストを塗布し、上述の投影露光装置の何れかを用いてマスクに形成されたパターンをプレートに転写し、フォトレジストの現像、エッチング、及びフォトレジストの剥離といった工程を繰り返すことにより、ＴＦＴ等のスイッチング素子及び電極配線が形成された素子基板が形成される。そして、この素子基板と別工程で製造されたカラーフィルタを備える対向基板とを張り合わせ、これらの間に液晶を挟持させることにより液晶表示素子が製造される。
【００１０】
ところで、従来の液晶表示装置は上述したようにＴＦＴが形成される素子基板とカラーフィルタを備える対向基板とを別々に形成して張り合わせることにより製造されていたが、近年、液晶表示素子の構造の変化に伴って、ＴＦＴを形成した基板上にカラーフィルタを併せて形成した構造の液晶表示素子が案出されている。かかる構造の液晶表示素子の製造工程には、ＴＦＴが形成された基板上に、着色した顔料が分散された樹脂レジストを塗布し、投影露光装置を用いてこの樹脂レジストを露光して現像することによりカラーフィルタを形成する工程が含まれる。
【００１１】
ここで、ＴＦＴ等を形成する際に用いられるフォトレジストの感度は１５〜３０ｍＪ／ｃｍ２程度であるのに対し、樹脂レジストの感度は５０〜１００ｍＪ／ｃｍ２程度であり、樹脂レジストの露光に必要となるエネルギーは通常のフォトレジストの数倍から数十倍になることもある。この樹脂レジストを露光する際に必要とされる解像度は、液晶表示素子の各画素間に配置される遮光層を形成できる程度の解像度で良いために、例えば５μｍ程度あれば十分とされている。つまり、通常のフォトレジストを用いてＴＦＴ等を形成する場合には、フォトレジストの感度が高いため露光エネルギーは少なくても良いが、３μｍ程度の解像度が必要となる。一方、樹脂レジストを用いてカラーフィルタを形成する場合には、フォトレジストよりも多くの露光エネルギーを必要とするが、解像度は５μｍ程度で良い。このように、基板に塗布されるレジストの感度により、必要となる露光エネルギーが異なることから、露光エネルギーがレジスト感度に応じた所定の値となるように、基板上に照射される照明光の照度を制御する必要がある。
【００１２】
この発明の課題は、射出光のパワーを向上させると共に射出光のパワーを制御することが可能な固体光源を備え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。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の露光装置は、光源ユニットから射出される光束をマスクへ導き、前記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、前記光源ユニットはアレイ状に配置された複数の固体光源を備え、第１の波長の光を射出する第１のアレイ光源と、アレイ状に配置された複数の固体光源を備え、前記第１の波長とは異なる第２の波長の光を射出する第２のアレイ光源と、前記第１のアレイ光源から射出された光の光路と、前記第２のアレイ光源から射出された光の光路とを合成する光路合成手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項２に記載の露光装置は、前記光路合成手段が前記光路に対して斜設されたダイクロイック膜を備えることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項３に記載の露光装置は、前記光路合成手段が前記光路に対して斜設された平行平面板を備え、該平行平面板上に前記ダイクロイック膜が形成されることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項４に記載の露光装置は、前記光路合成手段が前記ダイクロイック膜とは異なる角度で設けられた別のダイクロイック膜を備えることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項５に記載の露光装置は、前記光路合成手段は少なくとも１つのプリズム部材を含み、該プリズム部材の光学面上に前記ダイクロイック膜が形成されることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項６に記載の露光装置は、前記光路合成手段が回折格子を備えることを特徴とする。
【００１９】
この請求項１乃至請求項６に記載の露光装置によれば、第１のアレイ光源から射出される光の光路と第２のアレイ光源から射出される光の光路とを、ダイクロイック膜を備えた平行平面板、ダイクロイック膜を備えたプリズム、若しくは回折格子により合成するため、光源ユニットから射出される光パワーを増大させることができる。
【００２０】
また、請求項７に記載の露光装置は、前記光源ユニットの出力を計測する出力計測手段をさらに備えることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項８に記載の露光装置は、前記出力計測手段が前記感光性基板上の照度を計測する照度計測手段を備えることを特徴とする。
【００２２】
この請求項７、請求項８記載の露光装置によれば、感光性基板上の照度に基づき、感光性基板上における照明むら等を計測することができる。
【００２３】
また、請求項９に記載の露光装置は、前記第１のアレイ光源から射出される光のパワーを制御する第１のパワー制御手段と、前記第２のアレイ光源から射出される光のパワーを制御する第２のパワー制御手段とをさらに備えることを特徴とする。
【００２４】
この請求項９に記載の露光装置によれば、第１のアレイ光源から射出される光のパワー及び第２のアレイ光源から射出される光のパワーを個々に制御することができる。従って、例えば、第１のアレイ光源から射出される光のパワーを維持したまま第２のアレイ光源から射出される光のパワーをゼロにし、または、第２のアレイ光源から射出される光のパワーを維持したまま第１のアレイ光源から射出される光のパワーをゼロにする等の制御をすることができる。この場合には、光源ユニットから射出される光の波長域を選択することができる。また、第１のアレイ光源から射出される光のパワーを所定の値とし、第２のアレイ光源から射出される光のパワーを所定の値とする等、光源ユニットから射出される光の分光特性の制御を行うこともできる。
【００２５】
また、請求項１０に記載の露光装置は、前記第１のアレイ光源中の前記複数の固体光源のパワーを独立に制御する第３のパワー制御手段と、前記第２のアレイ光源中の前記複数の固体光源のパワーを独立に制御する第４のパワー制御手段とを更に備えることを特徴とする。
【００２６】
この請求項１０に記載の露光装置によれば、第１のアレイ光源を構成している個々の固体光源のパワー、及び第２のアレイ光源を構成している個々の固体光源のパワーを独立に制御する。従って、高精度かつきめ細かな光のパワー調整をすることができる。
【００２７】
また、請求項１１に記載の露光装置は、前記感光性基板上に塗布される感光性材料に関する情報に基づいて、前記光源ユニットから射出される光のパワーを制御するパワー制御手段をさらに備えることを特徴とする。
【００２８】
この請求項１１に記載の露光装置によれば、光源ユニットから射出される光のパワーを制御することができるため、感光性基板上に塗布される感光性材料に適した照度の光により、感光性基板に対して露光を行うことができる。
【００２９】
また、請求項１２記載の露光装置は、前記光源ユニットが複数のファイバを更に備え、前記複数のファ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。
【００３０】
この請求項１２記載の露光装置によれば、光源ユニットの固体光源の配置の自由度を大きくすることができ、また複数のファ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。
【００３１】
また、請求項１３に記載の露光装置は、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さらに備えることを特徴とする。
【００３２】
また、請求項１４に記載の露光方法は、請求項１乃至請求項１３の何れか一項に記載の露光装置を用いた露光方法において、前記光源ユニット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】
また、請求項１５に記載の露光方法は、前記感光性基板上に塗布される感光性材料に関する情報に基づいて、前記光源ユニットから射出される光のパワーを制御するパワー制御工程をさらに含むことを特徴とする。
【００３４】
また、請求項１６に記載の露光方法は、前記パワー制御工程が前記光源ユニットから射出される光の分光特性を制御する分光特性制御工程と、前記光源ユニットから射出される光のパワーを調整するパワー調整工程とを含むことを特徴とする。
【００３５】
この請求項１４乃至請求項１６に記載の露光方法によれば、感光性基板に塗布された感光性材料に適した波長、照度の光によりマスクのパターン像を露光するため、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。
【００３６】
【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にかかる露光装置について説明する。図１は、この発明の第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斜視図である。この第１の実施の形態においては、複数の反射屈折型の投影光学ユニットからなる投影光学系に対してマスクＭとプレート（基板）Ｐとを相対的に移動させつつマスクＭに形成された液晶表示素子のパターンＤＰ（パターン）の像を感光性材料（レジスト）が塗布された感光性基板としてのプレート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に適用した場合を例に挙げて説明する。なお、この実施の形態ではプレートＰ上にフォトレジスト（感度：２０ｍＪ／ｃｍ２）又は樹脂レジスト（感度：６０ｍＪ／ｃｍ２）が塗布されるものとする。
【００３７】
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、この実施の形態ではマスク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。
【００３８】
この実施の形態にかかる露光装置は、マスクステージ（図１では図示せず）ＭＳ上においてマスクホルダ（図示せず）を介してＸＹ平面に平行に支持されたマスクＭを均一に照明するための照明光学系ＩＬを備えている。図２は、照明光学系ＩＬの側面図であり、図１に示した部材と同一の部材には同一の符号を付してある。照明光学系ＩＬは、発光ダイオード（固体光源）が複数個アレイ状に配列された固体光源アレイを複数個含む光源ユニット１を備えている。ここで、それぞれの固体光源アレイは、異なる光の波長を射出する。光源ユニット１は、図３に示すように、基板２ａ上に発光ダイオード２ｂを２次元アレイ状に配置した発光ダイオードアレイ光源２、基板３ａ上に発光ダイオード３ｂを２次元アレイ状に配置した発光ダイオードアレイ光源３、及びプレートタイプダイクロイックミラー４を備えている。なお、発光ダイオードアレイ光源２，３においては、発光ダイオードを２次元アレイ状に配置しているが、１次元に配置または３次元アレイ状に配置してもよい。
【００３９】
ここで、発光ダイオード２ｂは、波長３６５ｎｍの光を含む波長域の光を射出し、発光ダイオード３ｂは、波長３８５ｎｍの光を含む波長域の光を射出する。プレートタイプダイクロイックミラー４は、平行平面板から成る基板上にダイクロイック膜が形成され、発光ダイオードアレイ光源２から射出される光の光路と発光ダイオードアレイ光源３から射出される光の光路が交差する位置に位置決めされ、発光ダイオードアレイ光源２から射出される光の光路及び発光ダイオードアレイ光源３から射出される光の光路に対して斜設されている。そして、プレートタイプダイクロイックミラー４は、発光ダイオードアレイ光源２から射出される光を反射し、発光ダイオードアレイ光源３から射出される光を透過する。従って、発光ダイオードアレイ光源２から射出される光の光路と発光ダイオードアレイ光源３から射出される光の光路は、プレートタイプダイクロイックミラー４により合成される。プレートタイプダイクロイックミラー４により合成された光束は、集光レンズ５によりほぼ平行な光束に変換され、集光レンズ６を介して集光する。
【００４０】
集光レンズ６により集光された光は、この近傍に配置されたライトガイド７の入射端７ａに入射する。ライトガイド７は、例えば多数のファイバ素線を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、光源ユニット１の数（図１では１つ）と同じ数の入射端７ａと、投影光学系ＰＬを構成する投影光学ユニットの数（図１では５つ）と同じ数の射出端（図２では射出端７ｂだけを示す）とを備えている。こうして、ライトガイド７の入射端７ａへ入射した光は、その内部を伝播した後、５つの射出端（射出端７ｂ及び他の４つの射出端）から分割されて射出される。
【００４１】
ライトガイド７の射出端７ｂとマスクＭとの間には、コリメートレンズ８ｂ、フライアイ・インテグレータ９ｂ、開口絞り１０ｂ、ハーフミラー１１ｂ及びコンデンサレンズ系１２ｂが順に配置されている。同様に、ライトガイド７の各射出端（射出端７ｂ及び７ｂ以外の４つの射出端）とマスクＭとの間には、コリメートレンズ、フライアイ・インテグレータ、開口絞り、ハーフミラー及びコンデンサレンズ系がそれぞれ順に配置されている。ここでは、説明の簡単化のために、ライトガイド７の射出端（射出端７ｂ以外の４つの射出端）とマスクＭとの間に設けられる光学部材の構成を、ライトガイド７の射出端７ｂとマスクＭとの間に設けられたコリメートレンズ８ｂ、フライアイ・インテグレータ９ｂ、開口絞り１０ｂ、ハーフミラー１１ｂ及びコンデンサレンズ系１２ｂに代表させて説明する。
【００４２】
ライトガイド７の射出端７ｂから射出された発散光束は、コリメートレンズ８ｂによりほぼ平行な光束に変換された後、フライアイ・インテグレータ（オプティカルインテグレータ）９ｂに入射する。フライアイ・インテグレータ９ｂは、多数の正レンズエレメントをその中心軸線が光軸ＡＸ２に沿って延び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。従って、フライアイ・インテグレータ９ｂ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、その後側焦点面（即ち、射出面の近傍）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を形成する。即ち、フライアイ・インテグレータ９ｂの後側焦点面には、実質的な面光源が形成される。
【００４３】
フライアイ・インテグレータ９ｂの後側焦点面に形成された多数の二次光源からの光束は、フライアイ・インテグレータ９ｂの後側焦点面の近傍に配置された開口絞り１０ｂにより制限された後、ハーフミラー１１ｂに入射する。ハーフミラー１１ｂにより反射された光束は、レンズ１３ｂを介して照度センサ１４ｂに入射する。この照度センサ１４ｂは、プレートＰと光学的に共役な位置の照度を計測するためのセンサであり、この照度センサ１４ｂにより、露光中においてもスループットを低下させることなくプレートＰ上の照度を計測することができる。なお、照度センサ１４ｂにおいては、光の照度を計測し、その計測された計測値は、主制御系１５に入力される。
【００４４】
一方、ハーフミラー１１ｂを透過した光束は、コンデンサレンズ系１２ｂに入射する。なお、開口絞り１０ｂは、対応する投影光学ユニットＰＬ１の瞳面と光学的にほぼ共役な位置に配置され、照明に寄与する二次光源の範囲を規定するための開口部を有する。この開口絞り１０ｂの開口部は、開口径が固定であってもよく、また開口径が可変であってもよい。ここでは開口絞り１０ｂの開口部が可変であるものとして説明する。開口絞り１０ｂは、この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ＰＬを構成する各投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５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。
【００４５】
コンデンサレンズ系１２ｂを介した光束は、パターンＤＰが形成されたマスクＭを重畳的に照明する。ライトガイド７の他の４つの射出端から射出された発散光束も同様に、コリメートレンズ、フライアイ・インテグレータ、開口絞り、ハーフミラー及びコンデンサレンズ系を順に介してマスクＭを重畳的にそれぞれ照明する。即ち、照明光学系ＩＬは、マスクＭ上においてＹ軸方向に並んだ複数（図１では合計で５つ）の台形状の領域を照明する。なお、他の４つの射出端から射出された光も照度センサでそれぞれの光の照度が計測されて主制御部１５に入力される。
【００４６】
マスクＭ上の各照明領域からの光は、各照明領域に対応するようにＹ軸方向に沿って配列された複数（図１では合計で５つ）の投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５からなる投影光学系ＰＬに入射する。ここで、各投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５の構成は、互いに同じである。こうして、複数の投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５から構成された投影光学系ＰＬを介した光は、プレートステージ（図示せず）上において図示しないプレートホルダを介してＸＹ平面に平行に支持されたプレートＰ上にパターンＤＰの像を形成する。
【００４７】
上述の主制御系１５にはハードディスク等の記憶装置１７が接続されており、この記憶装置１７内に露光データファイルが格納されている。露光データファイルには、プレートＰの露光を行う上で必要となる処理及びその処理順序が記憶されており、この処理毎に、プレートＰ上に塗布されているレジストに関する情報（例えば、レジストの分光特性）、必要となる解像度、使用するマスクＭ、使用する固体光源、照明光学系ＩＬの補正量、投影光学系ＰＬの補正量、及び基板の平坦性に関する情報等（所謂、レシピデータ）が含まれている。
【００４８】
なお、上述のレシピデータ（露光データファイル）を通信等の手段により更新又は追加可能とすることが好ましい。具体的には、この実施の形態の露光装置と、当該露光装置が設置されるデバイス製造工場内の管理システムとをローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）で結び、この管理システムから露光装置のレシピデータを更新或いは追加する構成をとる。この管理システムは、露光装置以外の各種プロセス用製造装置、例えば、レジスト処理装置、エッチング装置、生膜装置等の前工程用機器、組み立て装置、検査装置等の後工程装置ともローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）で結ばれている。従って、この管理システムでは、どの装置にどのロッドが流されているのかを管理することが可能であるため、そのロッドに適合したレシピデータを露光装置へ送り、この露光装置は、送られたレシピデータに基づいた制御を行うことが可能となる。
【００４９】
図１に戻り、前述したマスクステージＭＳには、マスクステージＭＳを走査方向であるＸ軸方向に沿って移動させるための長いストロークを有する走査駆動系（図示せず）が設けられている。また、マスクステージＭＳを走査直交方向であるＹ軸方向に沿って微小量だけ移動させると共にＺ軸廻りに微小量だけ回転させるための一対のアライメント駆動系（図示せず）が設けられている。そして、マスクステージＭＳの位置座標が移動鏡１８を用いたレーザ干渉計（図示せず）によって計測され且つ位置制御されるように構成されている。
【００５０】
同様の駆動系が、プレートステージにも設けられている。即ち、プレートステージを走査方向であるＸ軸方向に沿って移動させるための長いストロークを有する走査駆動系（図示せず）、プレートステージを走査直交方向であるＹ軸方向に沿って微小量だけ移動させると共にＺ軸廻りに微小量だけ回転させるための一対のアライメント駆動系（図示せず）が設けられている。そして、プレートステージの位置座標が移動鏡１９を用いたレーザ干渉計（図示せず）によって計測され且つ位置制御されるように構成されている。更に、マスクＭとプレートＰとをＸＹ平面に沿って相対的に位置合わせするための手段として、一対のアライメント系２０ａ，２０ｂがマスクＭの上方に配置されている。更に、プレートステージ上には、プレートＰ上の照明光の照度を計測するための照度センサ２１が設けられており、計測値が照明光学系ＩＬの主制御系１５に入力される。
【００５１】
こうして、マスクステージＭＳ側の走査駆動系及びプレートステージ側の走査駆動系の作用により、複数の投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５からなる投影光学系ＰＬに対してマスクＭとプレートＰとを一体的に同一方向（Ｘ軸方向）に沿って移動させることによって、マスクＭ上のパターン領域の全体がプレートＰ上の露光領域の全体に転写（走査露光）される。
【００５２】
ここで、前述したように、この実施の形態においては、照度センサ１４ｂ及び射出端７ｂ以外の他の４つの射出端から射出された光の照度を計測する照度センサにより光源ユニット１から射出される光の照度を計測し、その計測値が主制御系１５に入力される。また、照度センサ２１によりプレートＰ上の照明光の照度を計測し、その計測値も主制御系１５に入力される。主制御系１５は、記憶装置１７に記憶されているプレートＰに塗布されたレジストの分光特性に基づいて、光源ユニット１から射出される光の照度がレジストの分光特性に応じた最適かつ一定の値になるように、電源装置１６を介して、光源ユニット１に備えられている発光ダイオードアレイ光源２及び発光ダイオードアレイ光源３に対する電力供給量を制御する。
【００５３】
例えば、発光ダイオードアレイ光源２及び発光ダイオードアレイ光源３に対して供給する電力を制御することにより、光源ユニット１から射出される光の波長を選択することができる。即ち、発光ダイオードアレイ光源２から射出される光のパワーを維持したまま発光ダイオードアレイ光源３から射出される光のパワーをゼロとした場合には、光源ユニット１から射出される光の波長は３６５ｎｍの光を含む波長域となる。また、発光ダイオードアレイ光源３から射出される光のパワーを維持したまま発光ダイオードアレイ光源２から射出される光のパワーをゼロとした場合には、光源ユニット１から射出される光の波長は３８５ｎｍの光を含む波長域となる。このようにして、一方の発光ダイオードアレイ光源から射出される光のパワーをゼロにすることにより、必要な波長域の光を射出することができる。
【００５４】
また、個々の発光ダイオードアレイ光源から射出される光のパワーを調整することもできる。例えば、発光ダイオードアレイ光源２から射出される光のパワーを大きくし、発光ダイオードアレイ光源３から射出される光のパワーを小さくする。又は、発光ダイオードアレイ光源３から射出される光のパワーを大きくし、発光ダイオードアレイ光源２から射出される光のパワーを小さくする等の制御を行うことができる。このように、光源ユニット１から射出される光の分光特性の調整を行うこともできる。
【００５５】
また、主制御部１５は、発光ダイオードアレイ光源２を構成する個々の発光ダイオード２ｂ、発光ダイオードアレイ光源３を構成する個々の発光ダイオード３ｂに供給される電力を独立して制御することもできる。従って、発光ダイオードアレイ光源２を構成する個々の発光ダイオード２ｂ、発光ダイオードアレイ光源３を構成する個々の発光ダイオード３ｂから射出される光の出力を個々に調整することにより、光源ユニット１から射出される光のパワーをより高精度に制御することができる。
【００５６】
この第１の実施の形態にかかる露光装置によれば、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ダイオードなど、いわゆる固体光源を用いることにより、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。また、異なる波長の光を射出する２つの発光ダイオードアレイ光源から射出される光の光路を合成することから、光源ユニットから射出される光のパワーを増大させることができる。また、それぞれの発光ダイオードアレイ光源から射出される光のパワー及び発光ダイオードアレイ光源を構成する個々の発光ダイオードから射出される光のパワーを制御することができるため、光源ユニットから射出される光の照度をレジストの分光特性に適した照度になるように高精度な制御を行うことができる。
【００５７】
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露光装置について説明する。なお、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露光装置の部材と同一の部材には、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う。この発明の第２の実施の形態にかかる露光装置は、光源ユニット１を図４に示す光源ユニット２２に変更したものであり、それ以外の部分については、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。
【００５８】
図４に示すように、光源ユニット２２は、基板２３ａ上に発光ダイオード２３ｂを２次元アレイ状に配置した発光ダイオードアレイ光源２３、基板２４ａ上に発光ダイオード２４ｂを２次元アレイ状に配置した発光ダイオードアレイ光源２４、基板２５ａ上に発光ダイオード２５ｂを２次元アレイ状に配置した発光ダイオードアレイ光源２５、及びクロスタイプダイクロイックミラー２６を備えている。なお、発光ダイオードアレイ光源２３，２４，２５においては、発光ダイオードを２次元アレイ状に配置しているが、１次元に配置または３次元アレイ状に配置してもよい。
【００５９】
発光ダイオード２３ｂは波長３６５ｎｍの光を含む波長域の光を射出する。また、発光ダイオード２４ｂは波長４０５ｎｍの光を含む波長域の光を射出する。更に、発光ダイオード２５ｂは波長４３６ｎｍの光を含む波長域の光を射出する。クロスタイプダイクロイックミラー２６は、ダイクロイック膜２６ａと、このダイクロイック膜２６ａとは異なる角度、即ち直交する角度で設けられた別のダイクロイック膜２６ｂを備えており、発光ダイオードアレイ光源２３から射出される光の光路、発光ダイオードアレイ光源２４から射出される光の光路、及び発光ダイオードアレイ光源２５から射出される光の光路が交差する位置に位置決めされている。ダイクロイック膜２６ａは、波長４３６ｎｍの光を含む波長域の光を反射する。即ち、発光ダイオードアレイ光源２３、２４から射出される光を透過し、発光ダイオードアレイ光源２５から射出される光を反射する。
【００６０】
一方、ダイクロイック膜２６ｂは、波長４０５ｎｍの光を含む波長域の光を反射する。即ち、発光ダイオードアレイ光源２３、２５から射出される光を透過し、発光ダイオードアレイ光源２４から射出される光を反射する。クロスタイプダイクロイックミラー２６により合成された光束は、集光レンズ５によりほぼ平行な光束に変換される。その他の点については、第１の実施の形態と同一のため、詳細な説明を省略する。
【００６１】
この実施の形態においても、プレートＰ上に感度が２０ｍＪ／ｃｍ２のフォトレジスト又は感度が６０ｍＪ／ｃｍ２の樹脂レジストが塗布される場合を想定しており、このフォトレジスト及び樹脂レジストの分光特性を含むレシピデータが記憶装置１７に記憶されている。
【００６２】
ここで、この実施の形態においては、照度センサ１４ｂ及び射出端７ｂ以外の他の４つの射出端から射出された光の照度を計測する照度センサにより光源ユニット２２から射出される光の照度を計測し、その計測値が主制御系１５に入力される。また、照度センサ２１によりプレートＰ上の照明光の照度を計測し、その計測値も主制御系１５に入力される。主制御系１５は、記憶装置１７に記憶されているプレートＰに塗布されたレジストの分光特性に基づいて、光源ユニット２２から射出される光の照度がレジストの分光特性に応じた最適かつ一定の値になるように、電源装置１６を介して、光源ユニット２２に備えられている発光ダイオードアレイ光源２３、発光ダイオードアレイ光源２４、及び発光ダイオードアレイ光源２５に対する電力供給量を制御する。
【００６３】
例えば、発光ダイオードアレイ光源２３、発光ダイオードアレイ光源２４、及び発光ダイオードアレイ光源２５に対して供給する電力を制御することにより、光源ユニット２２から射出される光の波長を選択することができる。即ち、発光ダイオードアレイ光源２３及び発光ダイオードアレイ光源２４から射出される光のパワーを維持したまま発光ダイオードアレイ光源２５から射出される光のパワーをゼロとした場合には、光源ユニット２２から射出される光の波長は３６５ｎｍ及び４０５ｎｍの光を含む波長域となる。また、発光ダイオードアレイ光源２３から射出される光のパワーを維持したまま発光ダイオードアレイ光源２４及び発光ダイオードアレイ光源２５から射出される光のパワーをゼロとした場合には、光源ユニット２２から射出される光の波長は３６５ｎｍの光を含む波長域となる。このようにして、個々の発光ダイオードアレイ光源から射出される個々の光のパワーを維持又はゼロにすることにより、光源ユニット２２から必要な波長域の光を射出することができる。
【００６４】
また、個々の発光ダイオードアレイ光源から射出される光のパワーを調整することもできる。例えば、発光ダイオードアレイ光源２３から射出される光のパワーを大きくし、発光ダイオードアレイ光源２４及び発光ダイオードアレイ光源２５から射出される光のパワーを小さくする等により、光源ユニット２２から射出される光の分光特性の調整を行うことができる。
【００６５】
また、主制御部１５は、発光ダイオードアレイ光源２３を構成する個々の発光ダイオード２３ｂ、発光ダイオードアレイ光源２４を構成する個々の発光ダイオード２４ｂ、発光ダイオードアレイ光源２５を構成する個々の発光ダイオード２５ｂに供給される電力を独立して制御することもできる。従って、発光ダイオードアレイ光源２３を構成する個々の発光ダイオード２３ｂ、発光ダイオードアレイ光源２４を構成する個々の発光ダイオード２４ｂ、発光ダイオードアレイ光源２５を構成する個々の発光ダイオード２５ｂから射出される光の出力を個々に調整することにより、光源ユニット２２から射出される光のパワーをより高精度に制御することができる。
【００６６】
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露光装置について説明する。なお、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露光装置の部材と同一の部材には、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う。この発明の第３の実施の形態にかかる露光装置は、光源ユニット１を図５に示す光源ユニット２７に変更したものであり、それ以外の部分については、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。
【００６７】
図５に示すように、光源ユニット２７は、基板２８ａ上に発光ダイオード２８ｂを２次元アレイ状に配置した発光ダイオードアレイ光源２８、基板２９ａ上に発光ダイオード２９ｂを２次元アレイ状に配置した発光ダイオードアレイ光源２９、基板３０ａ上に発光ダイオード３０ｂを２次元アレイ状に配置した発光ダイオードアレイ光源３０、基板３１ａ上に発光ダイオード３１ｂを２次元アレイ状に配置した発光ダイオードアレイ光源３１、及びプレートタイプダイクロイックミラー３２、３３、３４を備えている。なお、発光ダイオードアレイ光源２８，２９，３０，３１においては、発光ダイオードを２次元アレイ状に配置しているが、１次元に配置または３次元アレイ状に配置してもよい。
【００６８】
発光ダイオード２８ｂは波長３６５ｎｍの光を含む波長域の光を射出し、発光ダイオード２９ｂは波長３８５ｎｍの光を含む波長域の光を射出する。また、発光ダイオード３０ｂは波長４０５ｎｍの光を含む波長域の光を射出し、発光ダイオード３１ｂは波長４３６ｎｍの光を含む波長域の光を射出する。プレートタイプダイクロイックミラー３２、３３、３４は、平行平面板から成る基板上にダイクロイック膜が形成されている。プレートタイプダイクロイックミラー３２は、発光ダイオードアレイ光源２８から射出される光の光路と発光ダイオードアレイ光源２９から射出される光の光路が交差する位置に位置決めされており、波長３８５ｎｍの光を含む波長域の光を反射する。即ち、発光ダイオードアレイ光源２８から射出される光を透過し、発光ダイオードアレイ光源２９から射出される光を反射する。従って、発光ダイオードアレイ光源２８から射出される光の光路と発光ダイオードアレイ光源２９から射出される光の光路は、プレートタイプダイクロイックミラー３２により合成される。
【００６９】
また、プレートタイプダイクロイックミラー３３は、プレートタイプダイクロイックミラー３２により合成された光の光路と発光ダイオードアレイ光源３０から射出される光の光路が交差する位置に位置決めされており、波長４０５ｎｍの光を含む波長域の光を反射する。即ち、プレートタイプダイクロイックミラー３２により合成された光を透過し、発光ダイオードアレイ光源３０から射出される光を反射する。従って、プレートタイプダイクロイックミラー３２により合成された光の光路と発光ダイオードアレイ光源３０から射出される光の光路は、プレートタイプダイクロイックミラー３３により合成される。
【００７０】
更に、プレートタイプダイクロイックミラー３４は、プレートタイプダイクロイックミラー３３により合成された光の光路と発光ダイオードアレイ光源３１から射出される光の光路が交差する位置に位置決めされており、波長４３６ｎｍの光を含む波長域の光を反射する。即ち、プレートタイプダイクロイックミラー３３により合成された光を透過し、発光ダイオードアレイ光源３１から射出される光を反射する。従って、プレートタイプダイクロイックミラー３３により合成された光の光路と発光ダイオードアレイ光源３１から射出される光の光路は、プレートタイプダイクロイックミラー３４により合成される。プレートタイプダイクロイックミラー３４により合成された光束は、集光レンズ５によりほぼ平行な光束に変換される。その他の点については、第１の実施の形態と同一のため、詳細な説明を省略する。
【００７１】
この実施の形態においても、プレートＰ上に感度が２０ｍＪ／ｃｍ２のフォトレジスト又は感度が６０ｍＪ／ｃｍ２の樹脂レジストが塗布される場合を想定しており、このフォトレジスト及び樹脂レジストの分光特性を含むレシピデータが記憶装置１７に記憶されている。
【００７２】
ここで、この実施の形態においては、照度センサ１４ｂ及び射出端７ｂ以外の他の４つの射出端から射出された光の照度を計測する照度センサにより光源ユニット２７から射出される光の照度を計測し、その計測値が主制御系１５に入力される。また、照度センサ２１によりプレートＰ上の照明光の照度を計測し、その計測値も主制御系１５に入力される。主制御系１５は、記憶装置１７に記憶されているプレートＰに塗布されたレジストの分光特性に基づいて、光源ユニット２７から射出される光の照度がレジストの分光特性に応じた最適かつ一定の値になるように、電源装置１６を介して、光源ユニット２７に備えられている発光ダイオードアレイ光源２８、発光ダイオードアレイ光源２９、発光ダイオードアレイ光源３０、及び発光ダイオードアレイ光源３１に対する電力供給量を制御する。
【００７３】
例えば、発光ダイオードアレイ光源２８、発光ダイオードアレイ光源２９、発光ダイオードアレイ光源３０、及び発光ダイオードアレイ光源３１に対して供給する電力を制御することにより、光源ユニット２７から射出される光の波長を選択することができる。即ち、発光ダイオードアレイ光源２８から射出される光のパワーを維持したまま発光ダイオードアレイ光源２８以外の発光ダイオードアレイ光源から射出される光のパワーをゼロとした場合には、光源ユニット２７から射出される光の波長は３６５ｎｍの光を含む波長域となる。また、発光ダイオードアレイ光源２８及び発光ダイオードアレイ光源２９から射出される光のパワーを維持したまま発光ダイオードアレイ光源３０及び発光ダイオードアレイ光源３１から射出される光のパワーをゼロとした場合には、光源ユニット２７から射出される光の波長は３６５ｎｍ及び３８５ｎｍの光を含む波長域となる。このようにして、個々の発光ダイオードアレイ光源から射出される光のパワーを維持又はゼロにすることにより、光源ユニット２７から必要な波長域の光を射出することができる。
【００７４】
また、個々の発光ダイオードアレイ光源から射出される光のパワーを調整することもできる。例えば、発光ダイオードアレイ光源２８から射出される光のパワーを大きくし、発光ダイオードアレイ光源２９、発光ダイオードアレイ光源３０、及び発光ダイオードアレイ光源３１から射出される光のパワーを小さくする等により、光源ユニット２７から射出される光の分光特性の調整を行うことができる。
【００７５】
また、主制御部１５は、発光ダイオードアレイ光源２８を構成する個々の発光ダイオード２８ｂ、発光ダイオードアレイ光源２９を構成する個々の発光ダイオード２９ｂ、発光ダイオードアレイ光源３０を構成する個々の発光ダイオード３０ｂ、発光ダイオードアレイ光源３１を構成する個々の発光ダイオード３１ｂに供給される電力を独立して制御することもできる。従って、発光ダイオードアレイ光源２８を構成する個々の発光ダイオード２８ｂ、発光ダイオードアレイ光源２９を構成する個々の発光ダイオード２９ｂ、発光ダイオードアレイ光源３０を構成する個々の発光ダイオード３０ｂ、発光ダイオードアレイ光源３１を構成する個々の発光ダイオード３１ｂから射出される光の出力を個々に調整することにより、光源ユニット２７から射出される光のパワーをより高精度に制御することができる。
【００７６】
次に、図面を参照して、この発明の第４の実施の形態にかかる露光装置について説明する。なお、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露光装置の部材と同一の部材には、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う。この発明の第４の実施の形態にかかる露光装置は、光源ユニット１を図６に示す光源ユニッ３５に変更したものであり、それ以外の部分については、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。
【００７７】
図６（ａ）は、光源ユニット３５の平面図であり、図６（ｂ）は、光源ユニット３５を構成する光路合成プリズムの斜視図である。図６に示すように、光源ユニット３５は、基板３６ａ上に発光ダイオード３６ｂを２次元アレイ状に配置した発光ダイオードアレイ光源３６、基板３７ａ上に発光ダイオード３７ｂを２次元アレイ状に配置した発光ダイオードアレイ光源３７、基板３８ａ上に発光ダイオード３８ｂを２次元アレイ状に配置した発光ダイオードアレイ光源３８、及び２つのプリズム部材３９，４０により構成される光路合成プリズムを備えている。なお、発光ダイオードアレイ光源３６，３７，３８においては、発光ダイオードを２次元アレイ状に配置しているが、１次元に配置または３次元アレイ状に配置してもよい。
【００７８】
発光ダイオード３６ｂは波長３６５ｎｍの光を含む波長域の光を射出し、発光ダイオード３７ｂは波長３８５ｎｍの光を含む波長域の光を射出し、発光ダイオード３８ｂは波長４０５ｎｍの光を含む波長域の光を射出する。光路合成プリズムは、三角柱形状を有するプリズム部材３９及びＬ字型柱状形状を有するプリズム部材４０により構成されている。プリズム部材３９のプリズム部材４０側の面３９ｂには、ダイクロイック膜が形成されており、また、プリズム部材４０のＬ字状屈曲部４０ｂにダイクロイック膜が形成されている。
【００７９】
この光路合成プリズムは、発光ダイオード３６から射出される光の光路、発光ダイオード３７から射出される光の光路及び発光ダイオード３８から射出される光の光路を合成する位置に位置決めされている。即ち、発光ダイオード３６から射出される光は、プリズム部材３９に入射した後、プリズム部材３９の集光レンズ５側の面３９ａで全反射され、更に、プリズム部材４０側の面３９ｂにより反射されてプリズム部材３９の集光レンズ５側の面３９ａから射出する。また、発光ダイオード３７から射出される光は、プリズム部材４０及びプリズム部材３９を透過して、プリズム部材３９の集光レンズ５側の面３９ａから射出する。更に、発光ダイオード３８から射出される光は、プリズム部材４０に入射した後、プリズム部材４０のプリズム部材３９側の面４０ａで全反射され、更に、プリズム部材４０のＬ字状屈曲部４０ｂに設けられているダイクロイック膜により反射されてプリズム部材３９を透過して、プリズム部材３９の集光レンズ５側の面３９ａから射出する。従って、発光ダイオードアレイ光源３６から射出される光の光路、発光ダイオードアレイ光源３７から射出される光の光路及び発光ダイオードアレイ光源３８から射出される光の光路は、光路合成プリズムにより合成される。この光路合成プリズムにより合成された光束は、集光レンズ５によりほぼ平行な光束に変換される。その他の点については、第１の実施の形態と同一のため、詳細な説明を省略する。
【００８０】
この実施の形態においても、プレートＰ上に感度が２０ｍＪ／ｃｍ２のフォトレジスト又は感度が６０ｍＪ／ｃｍ２の樹脂レジストが塗布される場合を想定しており、このフォトレジスト及び樹脂レジストの分光特性を含むレシピデータが記憶装置１７に記憶されている。
【００８１】
ここで、この実施の形態においては、照度センサ１４ｂ及び射出端７ｂ以外の他の４つの射出端から射出された光の照度を計測する照度センサにより光源ユニット３５から射出される光の照度を計測し、その計測値が主制御系１５に入力される。また、照度センサ２１によりプレートＰ上の照明光の照度を計測し、その計測値も主制御系１５に入力される。主制御系１５は、記憶装置１７に記憶されているプレートＰに塗布されたレジストの分光特性に基づいて、光源ユニット３５から射出される光の照度がレジストの分光特性に応じた最適かつ一定の値になるように、電源装置１６を介して、光源ユニット３５に備えられている発光ダイオードアレイ光源３６、発光ダイオードアレイ光源３７、及び発光ダイオードアレイ光源３８に対する電力供給量を制御する。
【００８２】
例えば、発光ダイオードアレイ光源３５、発光ダイオードアレイ光源３６、及び発光ダイオードアレイ光源３７に対して供給する電力を制御することにより、光源ユニット３５から射出される光の波長を選択することができる。即ち、発光ダイオードアレイ光源３５から射出される光のパワーを維持したまま発光ダイオードアレイ光源３６及び発光ダイオードアレイ光源３７から射出される光のパワーをゼロとした場合には、光源ユニット３５から射出される光の波長は３６５ｎｍの光を含む波長域となる。また、発光ダイオードアレイ光源３５及び発光ダイオードアレイ光源３６から射出される光のパワーを維持したまま発光ダイオードアレイ光源３７から射出される光のパワーをゼロとした場合には、光源ユニット３５から射出される光の波長は３６５ｎｍ及び３８５ｎｍの光を含む波長域となる。このようにして、個々の発光ダイオードアレイ光源から射出される光のパワーを維持又はゼロにすることにより、光源ユニット３５から必要な波長域の光を射出することができる。
【００８３】
また、個々の発光ダイオードアレイ光源から射出される光のパワーを調整することもできる。例えば、発光ダイオードアレイ光源３６から射出される光のパワーを大きくし、発光ダイオードアレイ光源３７及び発光ダイオードアレイ光源３８から射出される光のパワーを小さくする等により、光源ユニット３５から射出される光の分光特性の調整を行うことができる。
【００８４】
また、主制御部１５は、発光ダイオードアレイ光源３６を構成する個々の発光ダイオード３６ｂ、発光ダイオードアレイ光源３７を構成する個々の発光ダイオード３７ｂ、発光ダイオードアレイ光源３８を構成する個々の発光ダイオード３８ｂに供給される電力を独立して制御することができる。従って、発光ダイオードアレイ光源３６を構成する個々の発光ダイオード３６ｂ、発光ダイオードアレイ光源３７を構成する個々の発光ダイオード３７ｂ、発光ダイオードアレイ光源３８を構成する個々の発光ダイオード３８ｂから射出される光の出力を個々に調整することにより、光源ユニット３５から射出される光のパワーをより高精度に制御することができる。
【００８５】
次に、図面を参照して、この発明の第５の実施の形態にかかる露光装置について説明する。図７は、この第５の実施の形態にかかる照明光学系ＩＬの側面図である。なお、この第５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露光装置の部材と同一の部材には、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う。
【００８６】
照明光学系ＩＬは、光源ユニット４１を備えている。図８に示すように、光源ユニット４１は、基板４２ａ上に発光ダイオード４２ｂを２次元アレイ状に配置した発光ダイオードアレイ光源４２、基板４３ａ上に発光ダイオード４３ｂを２次元アレイ状に配置した発光ダイオードアレイ光源４３、基板４４ａ上に発光ダイオード４４ｂを２次元アレイ状に配置した発光ダイオードアレイ光源４４、及び反射型回折格子４５を備えている。なお、発光ダイオードアレイ光源４２，４３，４４においては、発光ダイオードを２次元アレイ状に配置しているが、１次元に配置または３次元アレイ状に配置してもよい。
【００８７】
発光ダイオード４２ｂは波長３６５ｎｍの光を含む波長域の光を射出し、発光ダイオード４３ｂは波長３８５ｎｍの光を含む波長域の光を射出し、発光ダイオード４４ｂは波長４０５ｎｍの光を含む波長域の光を射出する。また、発光ダイオードアレイ４２，４３，４４は、それぞれの発光ダイオードから射出される光が反射型回折格子４５により同じ反射角で反射されるように位置決めされている。即ち、それぞれの発光ダイオードから射出される光は反射型回折格子４５にそれぞれ異なった入射角で入射し、同じ反射角で反射される。従って、発光ダイオードアレイ光源４２から射出される光の光路、発光ダイオードアレイ光源４３から射出される光の光路、及び発光ダイオードアレイ光源４４から射出される光の光路は、反射型回折格子４５により合成され、ほぼ平行な光束となり、集光レンズ６を介して集光する。その他の点については、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ため、詳細な説明を省略する。
【００８８】
この実施の形態においても、プレートＰ上に感度が２０ｍＪ／ｃｍ２のフォトレジスト又は感度が６０ｍＪ／ｃｍ２の樹脂レジストが塗布される場合を想定しており、このフォトレジスト及び樹脂レジストの分光特性を含むレシピデータが記憶装置１７に記憶されている。
【００８９】
ここで、この実施の形態においては、照度センサ１４ｂ及び射出端７ｂ以外の他の４つの射出端から射出された光の照度を計測する照度センサにより光源ユニット４１から射出される光の照度を計測し、その計測値が主制御系１５に入力される。また、照度センサ２１によりプレートＰ上の照明光の照度を計測し、その計測値も主制御系１５に入力される。主制御系１５は、記憶装置１７に記憶されているプレートＰに塗布されたレジストの分光特性に基づいて、光源ユニット４１から射出される光の照度がレジストの分光特性に応じた最適かつ一定の値になるように、電源装置１６を介して、光源ユニット４１に備えられている発光ダイオードアレイ光源４２、発光ダイオードアレイ光源４３、及び発光ダイオードアレイ光源４４に対する電力供給量を制御する。
【００９０】
例えば、発光ダイオードアレイ光源４２、発光ダイオードアレイ光源４３、及び発光ダイオードアレイ光源４４に対して供給する電力を制御することにより、光源ユニット４１から射出される光の波長を選択することができる。即ち、発光ダイオードアレイ光源４２から射出される光のパワーを維持したまま発光ダイオードアレイ光源４３及び発光ダイオードアレイ光源４４から射出される光のパワーをゼロとした場合には、光源ユニット４１から射出される光の波長は３６５ｎｍの光を含む波長域となる。また、発光ダイオードアレイ光源４２及び発光ダイオードアレイ光源４３から射出される光のパワーを維持したまま発光ダイオードアレイ光源４４から射出される光のパワーをゼロとした場合には、光源ユニット４１から射出される光の波長は３６５ｎｍ及び３８５ｎｍの光を含む波長域となる。このようにして、個々の発光ダイオードアレイ光源から射出される個々の光のパワーを維持又はゼロにすることにより、光源ユニット４１から必要な波長域の光を射出することができる。
【００９１】
また、個々の発光ダイオードアレイ光源から射出される光のパワーを調整することもできる。例えば、発光ダイオードアレイ光源４２から射出される光のパワーを大きくし、発光ダイオードアレイ光源４３及び発光ダイオードアレイ光源４４から射出される光のパワーを小さくする等により、光源ユニット４１から射出される光の分光特性の調整を行うことができる。
【００９２】
また、主制御部１５は、発光ダイオードアレイ光源４２を構成する個々の発光ダイオード４２ｂ、発光ダイオードアレイ光源４３を構成する個々の発光ダイオード４３ｂ、発光ダイオードアレイ光源４４を構成する個々の発光ダイオード４４ｂに供給される電力を独立して制御することもできる。従って、発光ダイオードアレイ光源４２を構成する個々の発光ダイオード４２ｂ、発光ダイオードアレイ光源４３を構成する個々の発光ダイオード４３ｂ、発光ダイオードアレイ光源４４を構成する個々の発光ダイオード４４ｂから射出される光の出力を個々に調整することにより、光源ユニット４１から射出される光のパワーをより高精度に制御することができる。
【００９３】
次に、図面を参照して、この発明の第６の実施の形態にかかる露光装置について説明する。なお、この第６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露光装置の部材と同一の部材には、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う。この発明の第６の実施の形態にかかる露光装置は、第５の実施の形態における光源ユニット４１を図９に示す光源ユニット４６に変更したものであり、それ以外の部分については、第５の実施の形態にかかる露光装置と同一の構成を有する。
【００９４】
図９に示すように、光源ユニット４６は、基板４７ａ上に発光ダイオード４７ｂを２次元アレイ状に配置した発光ダイオードアレイ光源４７、基板４８ａ上に発光ダイオード４８ｂを２次元アレイ状に配置した発光ダイオードアレイ光源４８、基板４９ａ上に発光ダイオード４９ｂを２次元アレイ状に配置した発光ダイオードアレイ光源４９、及び透過型回折格子５０を備えている。なお、発光ダイオードアレイ光源４７，４８，４９においては、発光ダイオードを２次元アレイ状に配置しているが、１次元に配置または３次元アレイ状に配置してもよい。
【００９５】
発光ダイオード４７ｂは波長３６５ｎｍの光を含む波長域の光を射出し、発光ダイオード４８ｂは波長３８５ｎｍの光を含む波長域の光を射出し、発光ダイオード４９ｂは波長４０５ｎｍの光を含む波長域の光を射出する。発光ダイオードアレイ４７，４８，４９は、それぞれの発光ダイオードから射出される光が透過型回折格子５０の射出面に対し垂直方向に透過するようにそれぞれ位置決めされている。即ち、発光ダイオードアレイ光源４７、４８、４９より射出される光は透過型回折格子５０にそれぞれ異なった角度で入射し、透過型回折格子５０を透過し、透過型回折格子５０の射出面に対し垂直方向に射出する。従って、発光ダイオードアレイ光源４７から射出される光の光路、発光ダイオードアレイ光源４８から射出される光の光路、及び発光ダイオードアレイ光源４９から射出される光の光路は、透過型回折格子５０により合成され、ほぼ平行な光束となり、集光レンズ６を介して集光する。その他の点については、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ため、詳細な説明を省略する。
【００９６】
この実施の形態においても、プレートＰ上に感度が２０ｍＪ／ｃｍ２のフォトレジスト又は感度が６０ｍＪ／ｃｍ２の樹脂レジストが塗布される場合を想定しており、このフォトレジスト及び樹脂レジストの分光特性を含むレシピデータが記憶装置１７に記憶されている。
【００９７】
ここで、この実施の形態においては、照度センサ１４ｂ及び射出端７ｂ以外の他の４つの射出端から射出された光の照度を計測する照度センサにより光源ユニット４６から射出される光の照度を計測し、その計測値が主制御系１５に入力される。また、照度センサ２１によりプレートＰ上の照明光の照度を計測し、その計測値も主制御系１５に入力される。主制御系１５は、記憶装置１７に記憶されているプレートＰに塗布されたレジストの分光特性に基づいて、光源ユニット４６から射出される光の照度がレジストの分光特性に応じた最適かつ一定の値になるように、電源装置１６を介して、光源ユニット４６に備えられている発光ダイオードアレイ光源４７、発光ダイオードアレイ光源４８、及び発光ダイオードアレイ光源４９に対する電力供給量を制御する。
【００９８】
例えば、発光ダイオードアレイ光源４７、発光ダイオードアレイ光源４８、及び発光ダイオードアレイ光源４９に対して供給する電力を制御することにより、光源ユニット４６から射出される光の波長を選択することができる。即ち、発光ダイオードアレイ光源４７から射出される光のパワーを維持したまま発光ダイオードアレイ光源４８及び発光ダイオードアレイ光源４９から射出される光のパワーをゼロとした場合には、光源ユニット４６から射出される光の波長は３６５ｎｍの光を含む波長域となる。また、発光ダイオードアレイ光源４７及び発光ダイオードアレイ光源４８から射出される光のパワーを維持したまま発光ダイオードアレイ光源４９から射出される光のパワーをゼロとした場合には、光源ユニット４６から射出される光の波長は３６５ｎｍ及び３８５ｎｍの光を含む波長域となる。このようにして、個々の発光ダイオードアレイ光源から射出される光のパワーを維持又はゼロにすることにより、光源ユニット４６から必要な波長域の光を射出することができる。
【００９９】
また、個々の発光ダイオードアレイ光源から射出される光のパワーを調整することもできる。例えば、発光ダイオードアレイ光源４７から射出される光のパワーを大きくし、発光ダイオードアレイ光源４８及び発光ダイオードアレイ光源４９から射出される光のパワーを小さくする等により、光源ユニット４６から射出される光の分光特性の調整を行うことができる。
【０１００】
また、主制御部１５は、発光ダイオードアレイ光源４７を構成する個々の発光ダイオード４７ｂ、発光ダイオードアレイ光源４８を構成する個々の発光ダイオード４８ｂ、発光ダイオードアレイ光源４９を構成する個々の発光ダイオード４９ｂに供給される電力を独立して制御することができる。従って、発光ダイオードアレイ光源４７を構成する個々の発光ダイオード４７ｂ、発光ダイオードアレイ光源４８を構成する個々の発光ダイオード４８ｂ、発光ダイオードアレイ光源４９を構成する個々の発光ダイオード４９ｂから射出される光の出力を個々に調整することにより、光源ユニット４６から射出される光のパワーをより高精度に制御することができる。
【０１０１】
次に、図面を参照して、この発明の第７の実施の形態にかかる露光装置について説明する。図１０は、この第７の実施の形態にかかる照明光学系ＩＬの側面図である。なお、この第７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露光装置の部材と同一の部材には、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う。この第７の実施の形態にかかる露光装置は、照明光学系ＩＬに３つの発光ダイオードアレイ光源５１ａ１、５１ａ２、５１ａ３を備えており、３つの光源からの照明光をランダム性の良好なライトガイド７を介して５つの照明光に分割する。なお、この実施の形態においてもプレートＰ上にフォトレジスト（感度：２０ｍＪ／ｃｍ２）又は樹脂レジスト（感度：６０ｍＪ／ｃｍ２）が塗布されるものとする。また、図１０中に示したＸＹＺ直交座標系は、第１の実施の形態で用いられているＸＹＺ直交座標系と同一のものである。
【０１０２】
図１０に示すように、照明光学系ＩＬには、基板５２ａ上に発光ダイオード５２ｂを２次元アレイ状に配置した発光ダイオードアレイ光源５１ａ１、基板５３ａ上に発光ダイオード５３ｂを２次元アレイ状に配置した発光ダイオードアレイ光源５１ａ２、基板５４ａ上に発光ダイオード５４ｂを２次元アレイ状に配置した発光ダイオードアレイ光源５１ａ３が備えられている。なお、発光ダイオードアレイ光源５１ａ１、５１ａ２、５１ａ３においては、発光ダイオードを２次元アレイ状に配置しているが、１次元に配置または３次元アレイ状に配置してもよい。
【０１０３】
発光ダイオード５２ｂは、波長３６５ｎｍの光を含む波長域の光を射出し、発光ダイオード５３ｂは波長３８５ｎｍの光を含む波長域の光を射出し、発光ダイオード５４ｂは波長４０５ｎｍの光を含む波長域の光を射出する。発光ダイオードアレイ光源５１ａ１から射出される光は、集光レンズ５ａ１によってほぼ平行光束に変換され集光レンズ６ａ１によって集光し、ライトガイド７の入射端７ａ１に入射する。同様にして、発光ダイオードアレイ光源５１ａ２、５１ａ３から射出される光は、集光レンズ５ａ２、５ａ３によってほぼ平行光束に変換され集光レンズ６ａ２、６ａ３によって集光し、ライトガイド７の入射端７ａ２、７ａ３に入射する。
【０１０４】
図１０に示すライトガイド７は、例えば多数のファイバ素線を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、光源ユニットの数と同じ数の入射端７ａ１，７ａ２、７ａ３を備え，投影光学系ＰＬを構成する投影光学ユニットの数と同じ数の射出端（図１０では射出端７ｂだけを示す）とを備えている。ライトガイド７の入射端入射端７ａ１，７ａ２、７ａ３へ入射した光は、その内部を伝播した後、５つの射出端（射出端７ｂ及び他の４つの射出端）から分割されて射出される。
【０１０５】
このライトガイド７は、複数の光ファイバ束を有することが好ましい。即ち、この場合には、入射端７ａ１と射出端７ｂとを光学的に接続し入射端７ａ１から入射する光の一部を射出端７ｂに導く光ファイバ束、入射端７ａ２と射出端７ｂとを光学的に接続し入射端７ａ２から入射する光の一部を射出端７ｂに導く光ファイバ束、入射端７ａ３と射出端７ｂとを光学的に接続し入射端７ａ３から入射する光の一部を射出端７ｂに導く光ファイバ束を有する。同様に入射端７ａ１、入射端７ａ２、入射端７ａ３と他の４つの射出端とを光学的に接続し、入射端７ａ１、入射端７ａ２、入射端７ａ３から入射する光の一部を他の４つの射出端に導く光ファイバ束を有する。
【０１０６】
ライトガイド７の射出端７ｂから射出された発散光束は、コリメートレンズ８ｂ、フライアイ・インテグレータ９ｂ、開口絞り１０ｂを順に介して、ハーフミラー１１ｂを透過し、コンデンサレンズ系１２ｂを介してマスクＭを重畳的にそれぞれ照明する。なお、他の４つの射出端から射出された発散光束もコリメートレンズ、フライアイ・インテグレータ、開口絞りを順に介してハーフミラーを透過し、コンデンサレンズを介してマスクＭを重畳的にそれぞれ照明する。即ち、照明光学系ＩＬは、マスクＭ上においてＹ軸方向に並んだ複数（図１では合計で５つ）の台形状の領域を照明する。
【０１０７】
ハーフミラー１１ｂにより反射された光束は、レンズ１３ｂを介して照度センサ１４ｂに入射する。なお、照度センサ１４ｂにおいては、光の照度を検出し、その検出された検出値は、主制御系１５に入力される。なお、他の４つの射出端から射出された光も照度センサで光の照度が検出されて主制御部１５に入力される。
【０１０８】
主制御系１５は、発光ダイオードアレイ光源５１ａ１〜５１ａ３から射出される光の照度がレジストの分光特性に応じた最適かつ一定の値になるように、発光ダイオードアレイ光源５１ａ１〜５１ａ３にそれぞれ供給される電力量を制御する。
【０１０９】
この実施の形態においても、プレートＰ上に感度が２０ｍＪ／ｃｍ２のフォトレジスト又は感度が６０ｍＪ／ｃｍ２の樹脂レジストが塗布される場合を想定しており、このフォトレジスト及び樹脂レジストの分光特性を含むレシピデータが記憶装置１７に記憶されている。
【０１１０】
ここで、この実施の形態においては、照度センサ１４ｂ及び射出端７ｂ以外の他の４つの射出端から射出された光の照度を計測する照度センサにより発光ダイオードアレイ光源５１ａ１〜５１ａ３から射出される光の照度を計測し、その計測値が主制御系１５に入力される。また、照度センサ２１によりプレートＰ上の照明光の照度を計測し、その計測値も主制御系１５に入力される。主制御系１５は、記憶装置１７に記憶されているプレートＰに塗布されたレジストの分光特性に基づいて、発光ダイオードアレイ光源５１ａ１〜５１ａ３から射出される光の照度がレジストの分光特性に応じた最適かつ一定の値になるように、発光ダイオードアレイ光源５１ａ１〜５１ａ３に対する電力供給量を制御する。
【０１１１】
例えば、発光ダイオードアレイ光源５１ａ１、発光ダイオードアレイ光源５１ａ２、及び発光ダイオードアレイ光源５１ａ３に対して供給する電力を制御することにより、ライトガイド７から射出される光の波長を選択することができる。例えば、発光ダイオードアレイ光源５１ａ１及び発光ダイオードアレイ光源５１ａ２から射出される光のパワーを維持したまま発光ダイオードアレイ光源５１ａ３から射出される光のパワーをゼロとした場合には、ライトガイド７から射出される光の波長は３６５ｎｍ及び４０５ｎｍの光を含む波長域となる。また、発光ダイオードアレイ光源５１ａ１から射出される光のパワーを維持したまま発光ダイオードアレイ光源５１ａ２及び発光ダイオードアレイ光源５１ａ３から射出される光のパワーをゼロとした場合には、ライトガイド７から射出される光の波長は３６５ｎｍの光を含む波長域となる。このようにして、個々の発光ダイオードアレイ光源から射出される個々の光のパワーを維持又はゼロにすることにより、プレートＰに対して必要な波長域の光を供給することができる。
【０１１２】
また、発光ダイオードアレイ光源５１ａ１から射出される光のパワーを大きくし、発光ダイオードアレイ光源５１ａ２及び発光ダイオードアレイ光源５１ａ３から射出される光のパワーを小さくする等により、プレートＰに対して供給される光の分光特性を調整することができる。
【０１１３】
また、主制御部１５は、発光ダイオードアレイ光源５１ａ１を構成する個々の発光ダイオード５２ｂ、発光ダイオードアレイ光源５１ａ２を構成する個々の発光ダイオード５３ｂ、発光ダイオードアレイ光源５１ａ３を構成する個々の発光ダイオード５４ｂに供給される電力を独立して制御することもできる。従って、発光ダイオードアレイ光源５１ａ１を構成する個々の発光ダイオード５２ｂ、発光ダイオードアレイ光源５１ａ２を構成する個々の発光ダイオード５３ｂ、発光ダイオードアレイ光源５１ａ３を構成する個々の発光ダイオード５４ｂから射出される光の出力を個々に調整することにより、プレートＰに対して供給される光のパワーをより高精度に制御することができる。
【０１１４】
なお、上述の実施の形態においては、複数の投影光学ユニットにより構成される投影光学系を備えるステップ・アンド・スキャン型の投影露光装置を例にして説明したが、１つの投影光学系を有するステップ・アンド・リピート型の投影露光装置にこの発明を適用してもよい。また、プロキシミティ方式の露光装置にこの発明を適用してもよい。この場合には、投影光学系が存在しないことから像面照度を高くすることができる。
【０１１５】
なお、上述の第２〜第４の実施の形態において、ダイクロイックミラーによる別波長の光の合成の際の光源ユニットの配置は上述の例には限定されない。例えば、図４に示す第２の実施の形態においては、波長３６５ｎｍの光を含む波長域の光を射出する発光ダイオード２３ｂからの光を反射側（発光ダイオード２４ｂまたは２５ｂの位置）に設定し、波長４０５ｎｍの光を含む波長域の光を射出する発光ダイオード２４ｂを透過側（発光ダイオード２３ｂの位置）に設定しても良い。また、図５に示す第３の実施の形態においては、波長３６５ｎｍの光を含む波長域の光を射出する発光ダイオード２８を発光ダイオード３１の位置に設定し、波長３８５ｎｍの光を含む波長域の光を射出する発光ダイオード２９を発光ダイオード３０の位置に設定し、波長４０５ｎｍの光を含む波長域の光を射出する発光ダイオード３０を発光ダイオード２９の位置に設定し、波長４３６ｎｍの光を含む波長域の光を射出する発光ダイオード３１を発光ダイオード２８の位置に設定しても良い。すなわち、短波長側と長波長側との反射の順番を入れ替えてもかまわない。そして、図６に示す第４の実施形態では、波長３８５ｎｍの光を含む波長域の光を射出する発光ダイオード３７と波長４０５ｎｍの光を含む波長域の光を射出する発光ダイオード３８とを入れ替えてもかまわない。
【０１１６】
また、上述の各実施の形態においては、固体光源として発光ダイオードを用いているが、レーザダイオードなどの他の種類の固体光源を用いてもよい。
【０１１７】
なお、発光ダイオードとレーザダイオードとを組み合わせて用いてもよい。例えば第１のアレイ光源として発光ダイオードを用い、第２のアレイ光源としてレーザダイオードを用いてもよい。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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の実施の形態の光源ユニット１の発光ダイオード光源２、３（図３参照）、第２の実施の形態の光源ユニット２２の発光ダイオード光源２３、２４、２５（図４参照）、第３の実施の形態の光源ユニット２７の発光ダイオード光源２８、２９、３０、３１（図５参照）、第４の実施の形態の光源ユニット３５の発光ダイオード光源３６、３７、３８（図６参照）、第５の実施の形態の光源ユニット４１の発光ダイオード光源４２、４３、４４（図８参照）、第６の実施の形態の光源ユニット４６の発光ダイオード光源４７、４８、４９（図９参照）がファイバ光源に変更される。なお、この場合には、全ての発光ダイオード光源をファイバ光源に変更してもよく、また一部の発光ダイオード光源をファイバ光源に変更してもよい。
【０１２０】
図１１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１１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。即ち、光ファイバ７２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。また、図１２は、固体光源７１、各固体光源７１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を複数個束ね合わせたファイバ光源７０を示す図である。図１２に示すファイバ光源７０においては、固体光源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。即ち、光ファイバ７２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。
【０１２１】
図１１に示すファイバ光源６９及び図１２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１３（ａ）参照）を円形のビームプロファイル７６（図１３（ｂ）及び図１３（ｃ）参照）に成形することができる。
【０１２２】
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１４（ａ）に示すような矩形状に成形することもでき、図１４（ｂ）に示すような形状に成形することもできる。また、図１５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。
【０１２３】
ここで、図１６は、図１２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（集光光学系）７３及び光ファイバ７２を示す図である。図１２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（ｓｉｎ）、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（ｓｉｎ）、いわゆる光ファイバ７２の開口数を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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
また、図１７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１８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１９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。
【０１２６】
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、光ファイバ７２の射出端のコア直径をｄとしたとき、［ｍ×｛ｄ（ｆ２／ｆ１）｝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。
【０１２７】
また、図１１に示すファイバ光源６９及び図１２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の条件を満たすことが望ましい。
【０１２８】
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。
【０１２９】
また、図１１に示すファイバ光源６９及び図１２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により平均化される。図２０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。
【０１３０】
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２１は、走査型露光装置の構成図である。この露光装置は、１つの投影光学系を備え、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）９１を有する。その他の点においては、第１〜第４の実施の形態にかかる露光装置と同一の構成を有する。
【０１３１】
図２１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９１とが配置されており、図２２に示すように、この可動ブラインド機構９１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、投影レンズ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。
【０１３２】
固定ブラインドＢＬ０の開口と可動ブランド機構９１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ＢＬ０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９１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。
【０１３３】
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２３は、１つの投影光学系を備え、帯電防止手段を備えた非走査型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。
【０１３４】
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ーン生成装置は、自発光型画像表示素子と、非発光型画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、ＣＲＴ（ｃａｔｈｏｄｅ  ｒａｙ  ｔｕｂｅ）、無機ＥＬディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ（ＯＬＥＤ：Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ）、ＬＥＤディスプレイ、ＬＤ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、電気泳動ディスプレイ（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。
【０１３５】
次に、この発明の実施の形態にかか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２４は、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法のフローチャートである。まず、図２４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。
【０１３６】
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。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。以下、図２５のフローチャートを参照して、このときの手法の一例につき説明する。図２５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。
【０１３７】
図２５のパターン形成工程Ｓ５０では、この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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
【発明の効果】
この発明の露光装置によれば、第１のアレイ光源から射出される光の光路と第２のアレイ光源から射出される光の光路とを、ダイクロイック膜を備えた平行平面板、ダイクロイック膜を備えたプリズム、若しくは回折格子により合成するため、光源ユニットから射出される光パワーを増大させることができる。
【０１４１】
また、第１のアレイ光源から射出される光のパワーと第２のアレイ光源から射出される光のパワーを調整することができるため、光源ユニットから射出される光の波長を選択することができ、また、光源ユニットから射出される光の分光特性を調整することができる。
【０１４２】
この発明の露光方法によれば、感光性基板に塗布された感光性材料に適した波長、照度の光によりマスクのパターン像を露光するため、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。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第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斜視図である。
【図２】この発明の第１の実施の形態にかかる露光装置の照明光学系の側面図である。
【図３】この発明の第１の実施の形態にかかる光源ユニットの構成図である。
【図４】この発明の第２の実施の形態にかかる光源ユニットの構成図である。
【図５】この発明の第３の実施の形態にかかる光源ユニットの構成図である。
【図６】この発明の第４の実施の形態にかかる光源ユニットの構成図である。
【図７】この発明の第５の実施の形態にかかる露光装置の照明光学系の側面図である。
【図８】この発明の第５の実施の形態にかかる光源ユニットの構成図である。
【図９】この発明の第６の実施の形態にかかる光源ユニットの構成図である。
【図１０】この発明の第７の実施の形態にかかる露光装置の照明光学系の側面図である。
【図１１】この発明の実施の形態にかかるファイバ光源の構成を示す図である。
【図１２】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１３】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の形状を示す図である。
【図１５】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１６】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１７】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１８】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１９】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２０】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２１】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２２】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２３】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２４】この発明の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２５】この発明の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】
１，２２，２７，３５，４１，４６…光源ユニット、４，３２，３３，３４…プレートタイプダイクロイックミラー、７…ライトガイド、８ｂ…コリメートレンズ、９ｂ…フライアイ・インテグレータ、１０ｂ…開口絞り、１１ｂ…ハーフミラー、１２ｂ…コンデンサレンズ系、１４ｂ、２１…照度センサ、１５…主制御系、１６…電源装置、１７…記憶装置、２６…クロスタイプダイクロイックミラー、４５…反射型回折格子、５０…透過型回折格子、ＤＰ…パターン、Ｍ…マスク、Ｐ…プレート、ＩＬ…照明光学系、ＰＬ…投影光学系、ＰＬ１〜ＰＬ５…投影光学ユニット、ＭＳ…マスクステージ。
【図１】
2004335949.tif 000003
【図２】
2004335949.tif 000004
【図３】
2004335949.tif 000005
【図４】
2004335949.tif 000006
【図５】
2004335949.tif 000007
【図６】
2004335949.tif 000008
【図７】
2004335949.tif 000009
【図８】
2004335949.tif 000010
【図９】
2004335949.tif 000011
【図１０】
2004335949.tif 000012
【図１１】
2004335949.tif 000013
【図１２】
2004335949.tif 000014
【図１３】
2004335949.tif 000015
【図１４】
2004335949.tif 000016
【図１５】
2004335949.tif 000017
【図１６】
2004335949.tif 000018
【図１７】
2004335949.tif 000019
【図１８】
2004335949.tif 000020
【図１９】
2004335949.tif 000021
【図２０】
2004335949.tif 000022
【図２１】
2004335949.tif 000023
【図２２】
2004335949.tif 000024
【図２３】
2004335949.tif 000025
【図２４】
2004335949.tif 000026
【図２５】
2004335949.tif 000027