(57)【要約】【課題】射出光のパワーを向上させた照明光源を提供する。【解決手段】アレイ状に配列された複数の単位固体光源を含む擬似面光源を備える照明光源であって、アレイ状に配列された複数の単位固体光源を含む第１の擬似面光源２と、擬似面光源の光射出方向に沿って、第１の擬似面光源から所定距離だけ離間して配置されて、アレイ状に配列された複数の単位固体光源を含む第２の擬似面光源３とを含み、擬似面光源の面積をＳＡとし、単位固体光源の総面積をＳ１とするとき、０．５＜Ｓ１／ＳＡ＜０．８、の条件を満足する。【選択図】  図３
2004207343.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アレイ状に配列された複数の単位固体光源を含む擬似面光源を備える照明光源であって、
アレイ状に配列された複数の単位固体光源を含む第１の擬似面光源と、
前記擬似面光源の光射出方向に沿って、前記第１の擬似面光源から所定距離だけ離間して配置されて、アレイ状に配列された複数の単位固体光源を含む第２の擬似面光源とを含み、
前記擬似面光源の面積をＳＡとし、前記単位固体光源の総面積をＳ１とするとき、以下の条件を満足することを特徴とする照明光源。
０．５＜Ｓ１／ＳＡ＜０．８
【請求項２】
前記第１の擬似面光源に含まれる前記複数の単位固体光源の平均間隔と、前記第２の擬似面光源に含まれる前記複数の単位固体光源の平均間隔とは略等しいことを特徴とする請求項１に記載の照明光源。
【請求項３】
前記所定距離をｄとし、前記第１の擬似面光源に含まれる前記単位固体光源の平均間隔をｐとしたとき、以下の条件を満足することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の照明光源。
０＜ｄ／ｐ＜５
【請求項４】
前記第２の擬似面光源は前記第１の擬似面光源よりも光射出側に配置され、
前記所定距離をｄとし、前記第１の擬似面光源に含まれる前記複数の単位固体光源の平均間隔をｐとし、前記第１の擬似面光源に含まれる前記単位固体光源から放出される光束のうち最も放射強度の強い光線の半分の放射強度となる光線と前記最も放射強度の強い光線とのなす角度をθ（ｒａｄ）としたとき、以下の条件を満足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光源。
０．２≦（２・ｔａｎθ）／（ｐ／ｄ）≦４
【請求項５】
前記擬似面光源は、像面照度の値が２０ｍＷ／ｃｍ２以上となるように前記単位固体光源をアレイ状に配置したことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の照明光源。
【請求項６】
前記単位固体光源は、少なくとも５ｍＷ／個以上の出力を有することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の照明光源。
【請求項７】
前記単位固体光源は、３００〜５００ｎｍの波長の光を射出す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照明光源。
【請求項８】
前記単位固体光源の発光スペクトルの波長の半値幅は±２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の照明光源。
【請求項９】
前記単位固体光源は、放出される光束のうち最も放射強度が強い光線を中心として±１°の光束の範囲内において、平均放射輝度が５００ｍＷ／（ｃｍ2・ｓｒ）以上であ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照明光源。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９の何れか一項に記載の照明光源と、前記照明光源からの光束を集光する集光光学系とを備え、該集光光学系により集光された光を用いて被照射面又は該被照射面と光学的に共役な面を照明する照明装置であって、
前記照明光源を前記集光光学系の前側焦点位置若しくはその近傍の位置、或いは前記前側焦点位置と光学的に共役な位置又はその近傍の位置に配置したことを特徴とする照明装置。
【請求項１１】
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１０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１２】
照明光源からの照明光に基づいて、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、
前記照明光源は、アレイ状に配列された複数の単位固体光源を含む擬似面光源を備え、
前記擬似面光源の面積をＳＡとし、前記単位固体光源の総面積をＳ１とするとき、以下の条件を満足することを特徴とする露光装置。
Ｓ１／ＳＡ＞０．７
【請求項１３】
前記単位固体光源は、略円形の光放出部を備えることを特徴とする請求項１２記載の露光装置。
【請求項１４】
前記単位固体光源は、略正六角形の光放出部を備えることを特徴とする請求項１２記載の露光装置。
【請求項１５】
前記単位固体光源の直径をＤとし、前記単位固体光源の平均間隔をｐとするとき、以下の条件を満足することを特徴とする請求項１２乃至請求項１４の何れか一項に記載の露光装置。
１≦ｐ／Ｄ≦１．４
【請求項１６】
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ための投影光学系をさらに備えることを特徴とする請求項１１乃至請求項１５の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項１７】
前記照明装置から射出される光束のうち最も放射強度の強い光線に対して半分の放射強度となる光線と前記最も放射強度の強い光線とのなす角をθ（ｒａｄ）とし、前記投影光学系の倍率をβとし、前記投影光学系の開口数をＮ．Ａ．としたとき、以下の条件を満足することを特徴とする請求項１６に記載の露光装置。
０．２≦（｜ｓｉｎθ｜／｜β｜）／Ｎ．Ａ．≦５
【請求項１８】
請求項１１乃至請求項１７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、
前記照明光源から放射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の照明光源、該照明光源を用いた照明装置、該照明装置を用いた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などの固体光源は、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。従って、投影露光装置の光源として固体光源を用いる場合においても、樹脂レジストの感度に対応することができるように、固体光源からの射出光のパワーを増大させ基板上に照射される照明光の照度を高くする必要がある。
【００１２】
この発明の課題は、射出光のパワーを向上させた照明光源、該照明光源を備えた照明装置、該照明装置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記載の照明光源は、アレイ状に配列された複数の単位固体光源を含む擬似面光源を備える照明光源であって、アレイ状に配列された複数の単位固体光源を含む第１の擬似面光源と、前記擬似面光源の光射出方向に沿って、前記第１の擬似面光源から所定距離だけ離間して配置されて、アレイ状に配列された複数の単位固体光源を含む第２の擬似面光源とを含み、前記擬似面光源の面積をＳＡとし、前記単位固体光源の総面積をＳ１とするとき、
０．５＜Ｓ１／ＳＡ＜０．８
の条件を満足することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項２記載の照明光源は、前記第１の擬似面光源に含まれる前記複数の単位固体光源の平均間隔と、前記第２の擬似面光源に含まれる前記複数の単位固体光源の平均間隔とは略等しいことを特徴とする。
【００１５】
この請求項１及び請求項２に記載の照明光源によれば、第１の擬似面光源及び第２の擬似面光源を含んで構成される擬似面光源の単位面積当たりの光出力を増大させることができるため、像面照度を高くすることができる。
【００１６】
また、請求項３記載の照明光源は、前記所定距離をｄとし、前記第１の擬似面光源に含まれる前記単位固体光源の平均間隔をｐとしたとき、
０＜ｄ／ｐ＜５
の条件を満足することを特徴とする。
【００１７】
この請求項３に記載の照明光源によれば、第１の擬似面光源及び第２の擬似面光源の離間距離を小さくしているため、第２の擬似面光源に含まれる単位固体光源として低指向性の単位固体光源も用いることができる。
【００１８】
また、請求項４記載の照明光源は、前記第２の擬似面光源は前記第１の擬似面光源よりも光射出側に配置され、前記所定距離をｄとし、前記第１の擬似面光源に含まれる前記複数の単位固体光源の平均間隔をｐとし、前記第１の擬似面光源に含まれる前記単位固体光源から放出される光束のうち最も放射強度の強い光線の半分の放射強度となる光線と前記最も放射強度の強い光線とのなす角度をθ（ｒａｄ）としたとき、
０．２≦（２・ｔａｎθ）／（ｐ／ｄ）≦４
の条件を満足することを特徴とする。
【００１９】
この請求項４に記載の照明光源によれば、第１の擬似面光源に含まれる単位固体光源から放出される光束が、０．２≦（２・ｔａｎθ）／（ｐ／ｄ）≦４、の条件を満足するため、第１の擬似面光源に含まれる単位固体光源から放出される光束が効率よく照明光源の光射出部から射出される。
【００２０】
また、請求項５記載の照明光源は、前記擬似面光源が、像面照度の値が２０ｍＷ／ｃｍ２以上となるように前記単位固体光源をアレイ状に配置したことを特徴とする。この請求項５記載の照明光源によれば、実用的な露光に必要な像面照度を確保することができる。
【００２１】
また、請求項６記載の照明光源は、前記単位固体光源が、少なくとも５ｍＷ／個以上の出力を有することを特徴とする。この請求項６記載の照明光源によれば、各単位固体光源の出力が大きいことから、照明光源の光射出部の単位面積当たりの出力を大きくすることができる。
【００２２】
また、請求項７記載の照明光源は、前記単位固体光源が、３００〜５００ｎｍの波長の光を射出することを特徴とする。
【００２３】
また、請求項８記載の照明光源は、前記単位固体光源の発光スペクトルの波長の半値幅は±２０ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００２４】
また、請求項９記載の照明光源は、前記単位固体光源が、放出される光束のうち最も放射強度が強い光線を中心として±１°の光束の範囲内において、平均放射輝度が５００ｍＷ／（ｃｍ2・ｓｒ）以上であることを特徴とする。
【００２５】
この請求項９記載の照明光源によれば、放出される光束のうち最も放射強度が強い光線を中心として±１°の光束の範囲内において、平均放射輝度が５００ｍＷ／（ｃｍ2・ｓｒ）以上である単位固体光源を備えるため、投影光学系を介して多くの光束を感光性基板上に照射することができ、露光装置のスループットを向上させることができる。ここで、平均放射輝度とは、±１°内でのすべての角度の輝度の平均値である。
【００２６】
また、請求項１０記載の照明装置は、請求項１乃至請求項９の何れか一項に記載の照明光源と、前記照明光源からの光束を集光する集光光学系とを備え、該集光光学系により集光された光を用いて被照射面又は該被照射面と光学的に共役な面を照明する照明装置であって、前記照明光源を前記集光光学系の前側焦点位置若しくはその近傍の位置、或いは前記前側焦点位置と光学的に共役な位置又はその近傍の位置に配置したことを特徴とする。
【００２７】
また、請求項１１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１０に記載の照明装置を備えることを特徴とする。
【００２８】
また、請求項１２記載の露光装置は、照明光源からの照明光に基づいて、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、前記照明光源は、アレイ状に配列された複数の単位固体光源を含む擬似面光源を備え、前記擬似面光源の面積をＳＡとし、前記単位固体光源の総面積をＳ１とするとき、
Ｓ１／ＳＡ＞０．７
の条件を満足することを特徴とする。
【００２９】
また、請求項１３記載の露光装置は、前記単位固体光源が略円形の光放出部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、前記単位固体光源が略正六角形の光放出部を備えることを特徴とする。
【００３１】
また、請求項１５記載の露光装置は、前記単位固体光源の直径をＤとし、前記単位固体光源の平均間隔をｐとするとき、
１≦ｐ／Ｄ≦１．４
の条件を満足することを特徴とする。
【００３２】
この請求項１２乃至請求項１５に記載の露光装置によれば、照明光源の光射出部の単位面積当たりの光出力を増大させることができるため、像面照度を高くすることができる。
【００３３】
また、請求項１６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ための投影光学系をさらに備えることを特徴とする。
【００３４】
また、請求項１７記載の露光装置は、前記照明装置から射出される光束のうち最も放射強度の強い光線に対して半分の放射強度となる光線と前記最も放射強度の強い光線とのなす角をθ（ｒａｄ）とし、前記投影光学系の倍率をβとし、前記投影光学系の開口数をＮ．Ａ．としたとき、
０．２≦（｜ｓｉｎθ｜／｜β｜）／Ｎ．Ａ．≦５
の条件を満足することを特徴とする。
【００３５】
この請求項１７記載の露光装置によれば、照明装置から射出される光束が
０．２  ≦（｜ｓｉｎθ｜／｜β｜）／Ｎ．Ａ．  ≦  ５
の条件を満足するため、投影光学系を介して多くの光束を感光性基板上に照射することができ、露光装置のスループットを向上させることができる。
【００３６】
また、請求項１８記載の露光方法は、請求項１１乃至請求項１７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、前記照明光源から放射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。
【００３７】
この請求項１８記載の露光方法によれば、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露光を行うため、実用的な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。
【００３８】
【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、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。
【００３９】
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いる。照明光学系ＩＬは、アレイ状に配列された複数の単位固体光源を含む擬似面光源を備える照明光源１を有する。
【００４０】
図３（ａ）は、照明光源１の平面図、図３（ｂ）は、照明光源１の側面図である。この図に示すように、照明光源１は、アレイ状に配列された複数の単位固体光源１ａを含む第１の擬似面光源２とアレイ状に配列された複数の単位固体光源１ａを含む第２の擬似面光源３とを備えており、第２の擬似面光源３は、第１の擬似面光源２の光射出方向に沿って、第１の擬似面光源２から所定距離だけ離間して配置されている。
【００４１】
ここで照明光源１は、擬似面光源の面積をＳＡとし、単位固体光源１ａの総面積をＳ１とするとき、
０．５＜Ｓ１／ＳＡ＜０．８
の条件を満足するように構成されている。なお、単位固体光源１ａの面積とは、単位固体光源１ａの発光部の面積を言うのではなく、単位固体光源１ａを単位固体光源１ａの光射出方向から見たときの外形形状で規定される面積をいい、総面積Ｓ１は、各単位固体光源１ａの面積の総和である。
【００４２】
また、第１の擬似面光源２に含まれる複数の単位固体光源１ａの平均間隔と第２の擬似面光源３に含まれる複数の単位固体光源１ａの平均間隔とが略等しくなるように単位固体光源１ａが配置されている。
【００４３】
また、図４に示すように、第１の擬似面光源２と第２の擬似面光源３との離間距離をｄとし、第１の擬似面光源２に含まれる単位固体光源１ａの平均間隔をｐとしたとき、
０＜ｄ／ｐ＜５
の条件を満足するように単位固体光源１ａが配置されている。
【００４４】
また、図４に示すように、単位固体光源１ａは、第１の擬似面光源２と第２の擬似面光源３との離間距離をｄとし、第１の擬似面光源２に含まれる複数の単位固体光源１ａの平均間隔をｐとし、第１の擬似面光源２に含まれる単位固体光源１ａから放出される光束のうち最も放射強度の強い光線の半分の放射強度となる光線と最も放射強度の強い光線とのなす角度をθ（ｒａｄ）としたとき、
０．２≦（２・ｔａｎθ）／（ｐ／ｄ）≦４
の条件を満足する。
【００４５】
また、第１の擬似面光源２及び第２の擬似面光源３には、像面照度の値が２０ｍＷ／ｃｍ２以上となるように単位固体光源１ａがアレイ状に配置されている。また、単位固体光源１ａは、少なくとも５ｍＷ／個以上の出力を有し、３００〜５００ｎｍの波長の光を射出する。更に、単位固体光源１ａの発光スペクトルの波長の半値幅は±２０ｎｍ以下である。
【００４６】
また、単位固体光源１ａは、放出される光束のうち最も放射強度が強い光線を中心として±１°の光束の範囲内において、平均放射輝度が５００ｍＷ／（ｃｍ2・ｓｒ）以上である。
【００４７】
図２に戻り、照明光源１から射出された光束は、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。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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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（被照射面）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。
【００５１】
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。
【００５２】
コンデンサレンズ系１２ｂを介した光束は、被照射面と光学的に共役な地位に配置されている、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、ライトガイド７の他の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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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照明光源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、照明光源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、照明光源１に対する電力供給量を制御する。
【００６０】
また、主制御部１５は、第１の擬似面光源２及び第２の擬似面光源３を構成する単位固体光源１ａのそれぞれ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、第１の擬似面光源２及び第２の擬似面光源３を構成する単位固体光源１ａのそれぞれから射出される光の出力を個々に調整することにより、照明光源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。
【００６１】
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。
【００６２】
また、照明光源の第１の擬似面光源及び第２の擬似面光源のそれぞれから照明光を射出することから、第１の擬似面光源及び第２の擬似面光源を含んで構成される擬似面光源の単位面積当たりの光出力を増大させることができるため、像面照度を高くすることができる。また、第１の擬似面光源及び第２の擬似面光源の離間距離を小さくしているため、第２の擬似面光源に含まれる単位固体光源として低指向性の単位固体光源も用いることができる。更に、第１の擬似面光源に含まれる単位固体光源から放出される光束が効率よく照明光源の光射出部から射出されるため、第１の擬似面光源に含まれる単位固体光源から放出される光束を有効に活用することができる。
【００６３】
また、この投影露光装置の照明光源によれば、各単位固体光源の出力が大きいことから照明光源の光射出部の単位面積当たりの出力を大きくすることができ、実用的な露光に必要な像面照度を確保することができる。
【００６４】
また、第１の擬似面光源及び第２の擬似面光源を構成している単位固体光源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感度、例えば、フォトレジスト（感度：２０ｍＪ／ｃｍ2）又は樹脂レジスト（感度：６０ｍＪ／ｃｍ2）の感度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。
【００６５】
なお、この第１の実施の形態にかかる照明光源は、第１の擬似面光源２及び第２の擬似面光源３を有しているが、３以上の擬似面光源を有してもよい。
【００６６】
また、第１の実施の形態にかかる照明光源においては、第１の擬似面光源及び第２の擬似面光源を構成する単位固体光源として、同一の波長の光を射出する単位固体光源を用いているが、第１の擬似面光源を構成する単位固体光源と、第２の擬似面光源を構成する単位固体光源とで、異なる波長の光を射出する単位固体光源を用いるようにしてもよい。例えば、第１の擬似面光源を構成する単位固体光源として、波長３６５ｎｍの光を含む波長域の光を射出する単位固体光源を用い、第２の擬似面光源を構成する単位固体光源として、波長３８５ｎｍの光を含む波長域の光を射出する単位固体光源を用いるようにしてもよい。
【００６７】
この場合には、第１の擬似面光源を構成する単位固体光源及び第２の擬似面光源を構成する単位固体光源に対して供給する電力を制御することにより、照明光源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、第１の擬似面光源を構成する単位固体光源から射出される光のパワーを維持したまま第２の擬似面光源を構成する単位固体光源から射出される光のパワーをゼロとした場合には、照明光源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、第２の擬似面光源を構成する単位固体光源から射出される光のパワーを維持したまま第１の擬似面光源を構成する単位固体光源から射出される光のパワーをゼロとした場合には、照明光源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、一方の擬似面光源を構成する単位固体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させることができる。
【００６８】
また、第１の擬似面光源を構成する単位固体光源と、第２の擬似面光源を構成する単位固体光源とで、異なる波長の光を射出する単位固体光源を用いる場合において、第１の擬似面光源を構成する単位固体光源及び第２の擬似面光源を構成する単位固体光源のそれぞれ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、第１の擬似面光源を構成する単位固体光源から射出される光のパワーを大きくし、第２の擬似面光源を構成する単位固体光源から射出される光のパワーを小さくする。又は、第２の擬似面光源を構成する単位固体光源から射出される光のパワーを大きくし、第１の擬似面光源を構成する単位固体光源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、照明光源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。
【００６９】
また、第１の実施の形態にかかる照明光源においては、第１の擬似面光源及び第２の擬似面光源を構成する単位固体光源として、同一の波長の光を射出する単位固体光源を用いているが、第１の擬似面光源を構成する単位固体光源として、異なる波長の光を射出する複数種類の単位固体光源を用い、第２の擬似面光源を構成する単位固体光源として、異なる波長の光を射出する複数種類の単位固体光源を用いるようにしてもよい。更に、第１の擬似面光源を構成する単位固体光源の発散角と、第２の擬似面光源を構成する単位固体光源の発散角とを異ならせてもよい。
【００７０】
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、照明光源１を図５に示す照明光源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。
【００７１】
図５に示すように、照明光源２２は、基板２３ａ上に単位固体光源２３ｂを２次元アレイ状に配置したものである。ここで単位固体光源２３ｂは、単位固体光源２３ｂの光射出方向から単位固体光源２３ｂを見たときに円形の外形形状を有しており略円形の光放出部を備えている。この単位固体光源２３ｂは、基板２３ａ上に最密に配置されている。
【００７２】
ここで照明光源２２は、照明光源の擬似面光源の面積をＳＡとし、単位固体光源２２ｂの総面積をＳ１とするとき、
Ｓ１／ＳＡ＞０．７
の条件を満足するように構成されている。なお、単位固体光源２３ｂの面積とは、単位固体光源２３ｂの光放出部の面積を言うのではなく、単位固体光源２３ｂを単位固体光源２３ｂの光射出方向から見たときの外形形状で規定される面積をいい、総面積Ｓ１は、各単位固体光源２３ｂの面積の総和である。
【００７３】
また、照明光源２２は、単位固体光源２３ｂの直径をＤとし、単位固体光源２３ｂの平均間隔をｐとするとき、
１≦ｐ／Ｄ≦１．４
の条件を満足する。
【００７４】
照明光源２２から射出された光束は、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説明を省略する。
【００７５】
ここで、この第２実施の形態においても、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照明光源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感度に基づいて、照明光源２２から射出される光の照度がレジストの感度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、照明光源２２に対する電力供給量を制御する。
【００７６】
また、主制御部１５は、照明光源２２を構成する単位固体光源２３ｂのそれぞれ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、照明光源２２を構成する単位固体光源２３ｂのそれぞれから射出される光の出力を個々に調整することにより、照明光源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。
【００７７】
この第２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。
【００７８】
また、照明光源２２の擬似面光源の単位面積当たりの光出力を増大させることができるため、像面照度を高くすることができる。また、この投影露光装置の照明光源によれば、各単位固体光源の出力が大きいことから照明光源の光射出部の単位面積当たりの出力を大きくすることができ、実用的な露光に必要な像面照度を確保することができる。
【００７９】
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、照明光源１を図６に示す照明光源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。
【００８０】
図６に示すように、照明光源２４は、基板２５ａ上に単位固体光源２５ｂを２次元アレイ状に配置したものである。ここで単位固体光源２５ｂは、単位固体光源２５ｂの光射出方向から単位固体光源２５ｂを見たときに正六角形の外形形状を有しており略正六角形の光放出部を備えている。この単位固体光源２５ｂは、基板２５ａ上に最密に配置されている。
【００８１】
ここで照明光源２４は、照明光源の擬似面光源の面積をＳＡとし、単位固体光源２５ｂの総面積をＳ１とするとき、
Ｓ１／ＳＡ＞０．７
の条件を満足するように構成されている。なお、単位固体光源２５ｂの面積とは、単位固体光源２５ｂの光放出部の面積を言うのではなく、単位固体光源２５ｂを単位固体光源２５ｂの光射出方向から見たときの外形形状で規定される面積をいい、総面積Ｓ１は、各単位固体光源２５ｂの面積の総和である。
【００８２】
また、照明光源２４は、単位固体光源２５ｂの直径をＤとし、単位固体光源２５ｂの平均間隔をｐとするとき、
１≦ｐ／Ｄ≦１．４
の条件を満足する。
【００８３】
照明光源２４から射出された光束は、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説明を省略する。
【００８４】
ここで、この第３実施の形態においても、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照明光源２４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感度に基づいて、照明光源２４から射出される光の照度がレジストの感度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、照明光源２４に対する電力供給量を制御する。
【００８５】
また、主制御部１５は、照明光源２４を構成する単位固体光源２５ｂのそれぞれ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、照明光源２４を構成する単位固体光源２５ｂのそれぞれから射出される光の出力を個々に調整することにより、照明光源２４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。
【００８６】
この第３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。
【００８７】
また、照明光源２４の擬似面光源の単位面積当たりの光出力を増大させることができるため、像面照度を高くすることができる。また、この投影露光装置の照明光源によれば、各単位固体光源の出力が大きいことから照明光源の光射出部の単位面積当たりの出力を大きくすることができ、実用的な露光に必要な像面照度を確保することができる。
【００８８】
なお、上述の第２の実施の形態及び、この第３の実施の形態にかかる照明光源は、擬似面光源を構成する単位固体光源として、同一の波長の光を射出する単位固体光源を用いているが、異なる波長の光を射出する複数種類の単位固体光源を用いるようにしてもよい。この場合には、擬似面光源を構成する各単位固体光源に対して供給する電力を制御することにより、照明光源から射出される光の波長を選択することができる。即ち、例えば、擬似面光源を３６５ｎｍの光を含む波長域の光を射出する単位固体光源と、３８５ｎｍの光を含む波長域の光を射出する単位固体光源とにより構成した場合においては、３６５ｎｍの光を含む波長域の光を射出する単位固体光源又は３８５ｎｍの光を含む波長域の光を射出する単位固体光源に対してのみ電力を供給することにより必要な波長域の光を射出させることができる。
【００８９】
また、擬似面光源を異なる波長の光を射出する複数種類の単位固体光源を用いて構成している場合においては、各単位固体光源に供給する電力量を制御することにより照明光源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。
【００９０】
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。図７は、この第４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。この第４の実施の形態にかかる露光装置は、照明光学系ＩＬに３つの照明光源５１ａ１、５１ａ２、５１ａ３を備えており、３つの照明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、図７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。
【００９１】
ここで照明光源５１ａ１、５１ａ２、５１ａ３は、第１の実施の形態にかかる露光装置の照明光源１と同一の構成を有するものである。照明光源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、照明光源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。
【００９２】
図７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７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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
主制御系１５は、照明光源５１ａ１〜５１ａ３から射出される光の照度がレジストの感度に応じた最適かつ一定の値になるように、照明光源５１ａ１〜５１ａ３にそれぞれ供給される電力量を制御する。
【００９７】
この第４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。
【００９８】
また、各照明光源５１ａ１〜５１ａ３の擬似面光源の単位面積当たりの光出力を増大させることができるため、像面照度を高くすることができる。更に、３つの照明光源５１ａ１〜５１ａ３を有することから、更に像面照度を高くすることができる。従って、実用的な露光に必要な像面照度を確保することができ、高いスループットでプレート上にマスクパターンの露光を行うことができる。
【００９９】
なお、上述の各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。また、上述の各実施の形態においては、ケーラー照明によりマスクの照明を行っているが、クリティカル照明によりマスクの照明を行うようにしてもよい。
【０１００】
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８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８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。
【０１０１】
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９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９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。
【０１０２】
図９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、レチクル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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
【発明の効果】
この発明の照明光源及び照明装置によれば、第１の擬似面光源及び第２の擬似面光源を含んで構成される擬似面光源の単位面積当たりの光出力を増大させることができるため、像面照度を高くすることができる。
【０１０６】
この発明の露光装置によれば、照明光源の光射出部の単位面積当たりの光出力を増大させることができるため、像面照度を高くすることができる。
【０１０７】
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照明光源の平面図及び側面図である。
【図４】この発明の第１の実施の形態にかかる照明光源を説明するための図である。
【図５】この発明の第２の実施の形態にかかる照明光源の構成図である。
【図６】この発明の第３の実施の形態にかかる照明光源の構成図である。
【図７】この発明の第４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９】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】
１，２２，２４…光源ユニット、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、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】
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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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