(57)【要約】【課題】簡素な構成でありながら、ランプの消灯や破裂などを確実に回避して安全性が高く、電気的なノイズの発生を小さく抑えることのできる照明装置。【解決手段】照明光を供給する放電ランプ（１）と、放電ランプに可変電力を供給する電力供給部（１３）と、放電ランプの周辺に流体の流れを形成して放電ランプを冷却する冷却部（１２，１４〜１９）とを備えた照明装置。冷却部は、放電ランプへの供給が想定される最大電力に対して最適な流量範囲において選定されたほぼ一定の流量の流体流れを形成するように設定されている。電力供給部は、放電ランプから供給される照明光の光量を測定する光量モニター部（１１）の出力がほぼ一定になるように、放電ランプに供給する電力を変化させる。【選択図】  図２
2004179352.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光を供給するための放電ランプと、該放電ランプに可変電力を供給するための電力供給部と、前記放電ランプの周辺に流体の流れを形成して前記放電ランプを冷却するための冷却部とを備えた照明装置において、
前記冷却部は、前記放電ランプへの供給が想定される最大電力に対して最適な流量範囲において選定されたほぼ一定の流量の流体流れを形成するように設定されていることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記ほぼ一定の流量は、前記最適な流量範囲の下限値にほぼ対応するように選定されていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記放電ランプから供給される照明光の光量を測定するための光量モニター部をさらに備え、
前記電力供給部は、前記光量モニター部の出力に応じて前記放電ランプに供給する電力を変化させることを特徴とする請求項１または２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記電力供給部は、前記光量モニター部の出力がほぼ一定になるように、前記放電ランプに供給する電力を変化させることを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
【請求項５】
前記放電ランプは水銀ランプを備えていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項６】
可変電力が供給される放電ランプからの照明光に基づいて照明する照明方法において、
前記放電ランプへの供給が想定される最大電力に対して最適な流量範囲において選定されたほぼ一定の流量の流体流れを前記放電ランプの周辺に形成することにより前記放電ランプを冷却することを特徴とする照明方法。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の照明装置を備え、該照明装置により照明されたマスクのパターンを感光性基板に露光することを特徴とする露光装置。
【請求項８】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の照明装置または請求項６に記載の照明方法を用いてマスクを照明し、照明された前記マスクに形成されたパターンの像を感光性基板上に露光する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】
本発明は、照明装置、照明方法、露光装置、および露光方法に関し、特に半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスをリソグラフィー工程で製造するための露光装置に好適な照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の露光装置においては、水銀ランプのような光源から射出された光束が、フライアイレンズを介して、多数の光源からなる実質的な面光源すなわち二次光源を形成する。二次光源からの光束は、コンデンサーレンズにより集光された後、所定のパターンが形成されたマスク（またはレチクル）を重畳的に照明する。マスクのパターンを透過した光は、投影光学系を介して感光性基板（ウェハまたはプレート）上に結像する。こうして、感光性基板上には、マスクパターンが投影露光（転写）される。
【０００３】
従来の照明装置では、水銀ランプから供給される照明光の光量をモニターし、感光性基板を照明する照明光の光量が一定になるように、モニターされた光量情報に応じて、水銀ランプに供給する電力を変化させている。このとき、供給される電力に応じて水銀ランプの発熱量が変化するので、供給電力情報に基づいて、水銀ランプを冷却するための冷却部を制御している。具体的には、水銀ランプに供給される電力情報に応じて、空冷装置のファンの回転数および圧縮空気用バルブの開閉度を制御し、水銀ランプの周辺に流れる空気の流量をコントロールしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような従来の照明装置では、空冷装置から送給する空気の流量をコントロールするために、水銀ランプに供給される電力情報に基づいてファンモーターの回転数を可変制御するための制御回路を組み込む必要があり、回路構成が複雑になるという不都合があった。また、この制御回路が何らかの原因により誤動作した場合、水銀ランプに供給される電力が増えてその発熱量が大きくなっているにもかかわらず水銀ランプが冷却不足の状態になり、水銀ランプの異常過熱に起因する消灯や破裂のような重篤な事故が発生する可能性があるという不都合もあった。
【０００５】
さらに、ファンモーターの回転数を可変制御するには、ファンモーターの電源においてインバーターのような周波数可変手段や電圧可変手段が必要になるが、これらの可変手段は非常に高価であり、照明コストの上昇を招くという不都合もあった。また、インバーターのような周波数可変手段は電気的に大きなノイズを発生するため、各種の周辺装置の制御系などに悪影響を及ぼす可能性があるという不都合もあった。
【０００６】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、簡素な構成でありながら、ランプの消灯や破裂などを確実に回避して安全性が高く、且つ電気的なノイズの発生を小さく抑えることのできる照明装置および照明方法を提供することを目的とする。また、本発明は、簡素な構成でありながら安全性の高い照明装置や照明方法を用いて、良好な照明条件のもとで良好な露光を行うことのできる露光装置および露光方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、照明光を供給するための放電ランプと、該放電ランプに可変電力を供給するための電力供給部と、前記放電ランプの周辺に流体の流れを形成して前記放電ランプを冷却するための冷却部とを備えた照明装置において、
前記冷却部は、前記放電ランプへの供給が想定される最大電力に対して最適な流量範囲において選定されたほぼ一定の流量の流体流れを形成するように設定されていることを特徴とする照明装置を提供する。
【０００８】
第１形態の好ましい態様によれば、前記ほぼ一定の流量は、前記最適な流量範囲の下限値にほぼ対応するように選定されている。また、前記放電ランプから供給される照明光の光量を測定するための光量モニター部をさらに備え、前記電力供給部は、前記光量モニター部の出力に応じて前記放電ランプに供給する電力を変化させることが好ましい。この場合、前記電力供給部は、前記光量モニター部の出力がほぼ一定になるように、前記放電ランプに供給する電力を変化させることが好ましい。また、第１形態では、前記放電ランプは水銀ランプを備えていることが好ましい。
【０００９】
本発明の第２形態では、可変電力が供給される放電ランプからの照明光に基づいて照明する照明方法において、
前記放電ランプへの供給が想定される最大電力に対して最適な流量範囲において選定されたほぼ一定の流量の流体流れを前記放電ランプの周辺に形成することにより前記放電ランプを冷却することを特徴とする照明方法を提供する。
【００１０】
本発明の第３形態では、第１形態の照明装置を備え、該照明装置により照明されたマスクのパターンを感光性基板に露光することを特徴とする露光装置を提供する。
【００１１】
本発明の第４形態では、第１形態の照明装置または第２形態の照明方法を用いてマスクを照明し、照明された前記マスクに形成されたパターンの像を感光性基板上に露光することを特徴とする露光方法を提供する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
一般に、水銀ランプのような放電ランプでは、冷却不足により高温状態になると、ランプの消灯や破裂が起こり易く、照明装置の安全性が損なわれ易くなる。一方、過冷却（冷却過剰）により低温状態になると、ランプ出力が低くなるとともに、ランプが黒化して寿命が短くなるが、ランプの消灯や破裂が起こることはなく、照明装置の安全性も損なわれることはない。しかも、前述したように、ランプ出力が低くなると供給される電力が増えるので、ランプの発熱量も増えて、低温状態が解消される方向へ温度状態が変化することになる。
【００１３】
そこで、本発明では、放電ランプの周辺に流体の流れを形成して放電ランプを冷却するための冷却部において、放電ランプへの供給が想定される最大電力に対して最適な流量範囲において選定されたほぼ一定の流量の流体流れを形成するように設定している。その結果、本発明では、最大電力よりも小さい電力しか供給されないように設定されているランプが冷却不足による高温状態になることはなく、ひいてはランプの消灯や破裂が起こることなく、照明装置の安全性も損なわれることがない。
【００１４】
また、本発明では、冷却部は放電ランプへの供給電力の変化にかかわらず一定流量の流体流れを形成するので、ファンモーターの回転数を可変制御するための制御回路を組み込む必要がなくなり、回路構成（ひいては装置構成）を簡素化することができる。さらに、本発明では、ファンモーターの回転数を可変制御する必要がなくなるので、ファンモーターの電源においてインバーターのような周波数可変手段が不必要になり、装置コストを低減することができるとともに、電気的に大きなノイズの発生を回避することができる。
【００１５】
以上のように、本発明の照明装置では、簡素な構成でありながら、ランプの消灯や破裂などを確実に回避して安全性が高く、且つ電気的なノイズの発生を小さく抑えることができる。したがって、簡素な構成でありながら安全性の高い本発明の照明装置や照明方法を用いる露光装置および露光方法では、良好な照明条件のもとで良好な露光を行うことができ、ひいては良好なデバイスを製造することができる。
【００１６】
本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１実施形態にかかる照明装置を備えた露光装置の全体構成を概略的に示す斜視図である。第１実施形態では、複数の反射屈折型の投影光学モジュールからなる投影光学系に対してマスクとプレートとを移動させつつマスクのパターンをプレート上に投影露光するマルチ走査型投影露光装置に本発明を適用している。なお、図１では、所定の回路パターンが形成されたマスクおよびレジストが塗布されたプレートを移動させる方向（走査方向）に沿ってＸ軸を設定している。また、マスクの平面内でＸ軸と直交する方向に沿ってＹ軸を、プレートの法線方向に沿ってＺ軸を設定している。
【００１７】
第１実施形態の露光装置は、マスクステージ（不図示）上においてマスクホルダ（不図示）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装置（照明系）ＩＬを備えている。照明装置ＩＬは、たとえば超高圧水銀ランプからなる光源１を備えている。光源１は、回転楕円面からなる反射面を有する楕円鏡２の第１焦点位置に位置決めされている。したがって、光源１から射出された照明光束は、ダイクロイックミラー３を介して、楕円鏡２の第２焦点位置に光源像を形成する。この第２焦点位置には、光路を開閉するためのシャッター３ａ（図１では不図示；図２を参照）が配置されている。
【００１８】
楕円鏡２の第２焦点位置に形成された光源像からの発散光束は、コリメートレンズ４ａ（図１では不図示；図２を参照）を含むリレーレンズ系４を介して再び結像する。リレーレンズ系４の瞳面の近傍には、所望の波長域の光束のみを透過させる波長選択フィルター（干渉フィルター）５（図１では不図示；図２を参照）が配置されている。波長選択フィルター５では、ｇ線（４３６ｎｍ）の光とｈ線（４０５ｎｍ）とｉ線（３６５ｎｍ）の光とが露光光として同時に選択される。なお、波長選択フィルター５では、たとえばｇ線の光とｈ線の光とを同時に選択することもできるし、ｈ線の光とｉ線の光とを同時に選択することもできるし、さらにｉ線の光だけを選択することもできる。
【００１９】
リレーレンズ系４による光源像の形成位置の近傍に、ライトガイド６の入射端６ａが配置されている。ライトガイド６は、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１の数（図１では１つ）と同じ数の入射端６ａと、投影光学系ＰＬを構成する投影光学モジュールの数（図１では５つ）と同じ数の射出端６ｂ〜６ｆとを備えている。こうして、ライトガイド６の入射端６ａへ入射した光は、その内部を伝播した後、５つの射出端６ｂ〜６ｆから射出される。
【００２０】
ライトガイド６の射出端６ｂから射出された発散光束は、コリメートレンズ（不図示）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）８ｂに入射する。フライアイ・インテグレータ８ｂは、多数の正レンズエレメントをその中心軸線が光軸ＡＸ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。したがって、フライアイ・インテグレータ８ｂ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（すなわち射出面の近傍）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。
【００２１】
すなわち、フライアイ・インテグレータ８ｂの後側焦点面には、実質的な面光源が形成される。なお、オプティカルインテグレータ（８ｂ〜８ｆ）として、特開平７−１５６２８４号公報や特開平８−２６７４６号公報に開示されたフライアイレンズを用いることもできる。また、オプティカルインテグレータ（８ｂ〜８ｆ）は、フライアイ・インテグレータに限らず、回折光学素子、微小レンズ要素の集合体で構成されるマイクロフライアイレンズ、あるいは内面反射型のロッド状インテグレータ（中空パイプまたは光パイプ、棒状ガラスロッドなど）を含む構成としてもよい。
【００２２】
二次光源からの光束は、フライアイ・インテグレータ８ｂの後側焦点面の近傍に配置された開口絞り（不図示）により制限された後、コンデンサーレンズ系１０ｂに入射する。なお、開口絞りは、対応する投影光学モジュールＰＭ１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可変開口部を有する。開口絞りは、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モジュールＰＭ１〜ＰＭ５（ＰＭ２は不図示）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。
【００２３】
コンデンサーレンズ系１０ｂを介した光束は、所定の転写パターンが形成されたマスクＭを重畳的に照明する。同様に、ライトガイド６の他の射出端６ｃ〜６ｆから射出された発散光束も、それぞれ対応するコリメートレンズ、フライアイ・インテグレータ、開口絞り、およびコンデンサーレンズ系を介して、マスクＭを重畳的にそれぞれ照明する。すなわち、照明装置ＩＬは、マスクＭ上においてＹ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。
【００２４】
なお、上述の例では、照明装置ＩＬにおいて、１つの光源１からの照明光をライトガイド６を介して５つの照明光に等分割しているが、光源の数および投影光学モジュールの数に限定されることなく、様々な変形例が可能である。すなわち、必要に応じて２つ以上の光源を設け、これら２つ以上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を介して所要数（投影光学モジュールの数）の照明光に等分割することもできる。この場合、ライトガイドは、光源の数と同数の入射端を有し、投影光学モジュールの数と同数の射出端を有することになる。
【００２５】
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）の投影光学モジュールＰＭ１〜ＰＭ５からなる投影光学系ＰＬに入射する。各投影光学モジュールＰＭ１〜ＰＭ５の構成は互いに同じであり、マスクＭからの光に基づいてマスクパターンの一次像を形成する第１結像光学系と、この一次像からの光に基づいてマスクパターンの正立正像（二次像）をプレートＰ上に形成する第２結像光学系とを有する。なお、マスクパターンの一次像の形成位置の近傍には、マスクＭ上における投影光学モジュールの視野領域（照明領域）およびプレートＰ上における投影光学モジュールの投影領域（露光領域）を規定する視野絞りが設けられている。
【００２６】
こうして、複数の投影光学モジュールＰＭ１〜ＰＭ５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（不図示）上においてプレートホルダ（不図示）を介してＸＹ平面に平行に支持されたプレートＰ上にマスクパターン像を形成する。すなわち、上述したように、各投影光学モジュールＰＭ１〜ＰＭ５は等倍正立系として構成されているので、感光性基板であるプレートＰ上において各照明領域に対応するようにＹ方向に並んだ複数の台形状の露光領域には、マスクパターンの等倍正立像が形成される。
【００２７】
ところで、マスクステージには、このステージを走査方向であるＸ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（不図示）が設けられている。また、マスクステージを走査直交方向であるＹ方向に沿って微小量だけ移動させるとともに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（不図示）が設けられている。そして、マスクステージの位置座標が移動鏡を用いたレーザ干渉計ＭＩＦ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。
【００２８】
同様の駆動系が、プレートステージにも設けられている。すなわち、プレートステージを走査方向であるＸ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（不図示）、プレートステージを走査直交方向であるＹ方向に沿って微小量だけ移動させるとともに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（不図示）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を用いたレーザ干渉計ＰＩＦ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。
【００２９】
さらに、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ＡＬがマスクＭの上方に配置されている。アライメント系ＡＬとして、たとえばマスクＭ上に形成されたマスクアライメントマークとプレートＰ上に形成されたプレートアライメントマークとの相対位置を画像処理により求める方式のアライメント系を用いることができる。
【００３０】
こうして、マスクステージ側の走査駆動系およびプレートステージ側の走査駆動系の作用により、複数の投影光学モジュールＰＭ１〜ＰＭ５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方向）に沿って移動させることによって、マスクＰ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。なお、複数の台形状の露光領域の形状および配置、ひいては複数の台形状の照明領域の形状および配置については、たとえば特開平７−１８３２１２号公報などに詳細な説明が記載されており重複する説明は省略する。
【００３１】
図２は、図１の照明装置の要部構成を概略的に示す図である。以下、図２を参照して、第１実施形態にかかる照明装置ＩＬの詳細な要部構成および作用について説明する。第１実施形態にかかる照明装置ＩＬでは、前述したように、水銀ランプ１から射出された照明光束は、楕円鏡２およびダイクロイックミラー３を介して、楕円鏡２の第２焦点位置に光源像を形成する。この光源像からの光束は、シャッター３ａ、コリメートレンズ４ａおよび波長選択フィルター５を介して、ビームスプリッター１１ａに入射する。水銀ランプ１から波長選択フィルター５までの照明光路は、筐体１２によって包囲されている。
【００３２】
ビームスプリッター１１ａに入射した照明光束のうち、ビームスプリッター１１ａを透過した光束は、後続する照明光学系（不図示）へ導かれる。一方、ビームスプリッター１１ａで反射された光束は、集光レンズ１１ｂを介して、照度モニターセンサ１１ｃに達する。こうして、ビームスプリッター１１ａ、集光レンズ１１ｂおよび照度モニターセンサ１１ｃは、水銀ランプ１から供給される照明光の光量を測定するための光量モニター部を構成している。照度モニターセンサ１１ｃの出力信号は、水銀ランプ１に可変電力を供給するための電力供給部１３に供給される。
【００３３】
第１実施形態にかかる照明装置ＩＬでは、水銀ランプ１の後方部に向かって空気を送給するためのファン１４が設けられている。ファン１４はファンモーター１５によって回転駆動され、ファンモーター１５はモーター制御部１６によって制御されるように構成されている。また、圧縮空気供給源１７から供給された空気が、エアバルブ１８およびノズル１９を介して、水銀ランプ１の前方部（特に高温になると不都合な部位）に向かって送給されるように構成されている。圧縮空気供給源１７として、工場内に既設された圧縮空気供給源を利用してもよいし、既設の圧縮空気供給源とは別に新設された圧縮空気供給源を利用してもよい。
【００３４】
このように、筐体１２、ファン１４、ファンモーター１５、モーター制御部１６、圧縮空気供給源１７、エアバルブ１８およびノズル１９は、水銀ランプ１の周辺に空気（流体）の流れを形成して水銀ランプ１を冷却するための冷却部を構成している。電力供給部１３は、従来技術と同様に、光量モニター部（１１ａ〜１１ｃ）の出力に応じて、その出力がほぼ一定になるように、すなわちマスクＭ（ひいてはプレートＰ）を照明する照明光の光量が一定になるように、水銀ランプ１に供給する電力を変化させる。
【００３５】
しかしながら、第１実施形態では、従来技術とは異なり、冷却部（１２，１４〜１９）が、水銀ランプ１への供給が想定される最大電力に対して最適な流量範囲において選定されたほぼ一定の流量の空気流れを形成するように設定されている。ここで、水銀ランプ１への供給が想定される最大電力は、水銀ランプ１の種類毎に規格情報として定められており、この最大電力に対して水銀ランプ１が冷却不足になることなく且つ極端な過冷却とならないような最適な温度範囲を、ひいては冷却用空気の最適な流量範囲を装置毎に定めることができる。
【００３６】
また、電力供給部１３から水銀ランプ１に供給される電力は、光量モニター部（１１ａ〜１１ｃ）の出力に応じて変化するが、上述の最大電力を超過することはない。したがって、たとえば上述の最適な流量範囲の下限値にほぼ対応する一定の流量の空気流れを形成するように冷却部（１２，１４〜１９）を設定すれば、規定された最大電力よりも小さい電力しか供給されないように設定されている水銀ランプ１が、ある程度の過冷却により低温状態になることはあっても冷却不足による高温状態になることはなく、ひいては水銀ランプ１の消灯や破裂が起こることなく、照明装置ＩＬの安全性も損なわれることがない。
【００３７】
しかも、第１実施形態では、ある程度の過冷却により水銀ランプ１が一時的に低温状態になりランプ出力が低下することがあっても、光量モニター部（１１ａ〜１１ｃ）と電力供給部１３との協働作用により、水銀ランプ１の出力低下に応じて電力供給部１３から水銀ランプ１に供給される電力が増えるので、水銀ランプ１の発熱量も増えて低温状態が解消される方向へ温度状態が変化し、ひいてはランプ効率の低下分の補正が自動的に行われることになる。その結果、過冷却による水銀ランプ１の黒化を抑え、ランプの黒化に起因する寿命の短縮化を回避することができる。
【００３８】
また、第１実施形態では、冷却部（１２，１４〜１９）は電力供給部１３から水銀ランプ１への供給電力の変化にかかわらず一定流量の空気流れを形成するので、ファンモーターの回転数を可変制御するための制御回路を組み込む必要がなく、ファンモーター１５の回転数を一定制御するための簡素で且つ安価なモーター制御部１６を設置するだけで十分であり、回路構成（ひいては装置構成）を簡素化し、且つ装置コストの低減を図ることができる。
【００３９】
さらに、第１実施形態では、ファンモーターの回転数を可変制御する必要がなくなるので、ファンモーター１５の電源であるモーター制御部１６においてインバーターのような周波数可変手段が不必要になり、装置コストを低減することができるとともに、電気的に大きなノイズの発生を回避することができる。その結果、各種の周辺装置の制御系などに電気ノイズの悪影響が及ぶことなく、装置全体として安定した運転が可能になる。
【００４０】
以上のように、第１実施形態の照明装置ＩＬでは、簡素な構成でありながら、水銀ランプ１の消灯や破裂などを確実に回避して安全性が高く、且つ電気的なノイズの発生を小さく抑えることができる。したがって、簡素な構成でありながら安全性の高い照明装置ＩＬを搭載した露光装置では、良好な照明条件のもとで良好な露光を行うことができ、ひいては良好なデバイスを製造することができる。
【００４１】
図３は、本発明の第２実施形態にかかる露光装置の全体構成を概略的に示す図である。第２実施形態では、図２に示す第１実施形態の照明装置ＩＬと基本的に同じ要部構成を有する照明装置が組み込まれた、液晶表示素子製造用の一括露光型の投影露光装置に対して本発明を適用している。図３では、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行にＺ軸が、光軸ＡＸに垂直な面内において図３の紙面に平行にＸ軸が、光軸ＡＸに垂直な面内において図３の紙面に垂直にＹ軸がそれぞれ設定されている。
【００４２】
第２実施形態にかかる露光装置は、たとえば超高圧水銀ランプからなる光源１を備えている。光源１は、回転楕円面からなる反射面を有する楕円鏡２の第１焦点位置に位置決めされている。したがって、光源１から射出された照明光束は、ダイクロイックミラー３を介して、楕円鏡２の第２焦点位置Ｐ１に光源像を形成する。楕円鏡２の第２焦点位置Ｐ１に形成された光源像からの光束は、コレクターレンズ４ａによりほぼ平行な光束に変換された後、所望の波長域の光束のみを透過させる波長選択フィルター５に入射する。波長選択フィルター５を介して選択された露光波長の光（たとえばｇ線（４３６ｎｍ）またはｉ線（３６５ｎｍ）など）は、フライアイ・インテグレータ８に入射する。
【００４３】
フライアイ・インテグレータ８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、フライアイ・インテグレータ８の後側焦点面（すなわち射出面の近傍）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。二次光源からの光束は、フライアイ・インテグレータ８の後側焦点面の近傍に配置された開口絞り２１により制限された後、リレーレンズ２２に入射する。なお、開口絞り２１は、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、照明に寄与する二次光源の範囲を規定するための可変開口部を有する。開口絞り２１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（投影光学系の瞳面の開口径に対するその瞳面上での光源像の口径の比）を所望の値に設定する。
【００４４】
リレーレンズ２２を介して集光された光束は、マスクＭの照明領域を規定するためにマスクＭと光学的にほぼ共役な位置に配置されたマスクブラインド２３に入射する。照明領域規定手段としてのマスクブラインド２３は、ＹＺ平面に平行なプレート状に形成された透明なガラス基板からなるブラインド部材２３ａおよび２３ｂを備えている。一対のブラインド部材２３ａおよび２３ｂは、マスクＭのパターン面と共役な面と光軸ＡＸとの交点を中心として光軸ＡＸに沿って等しい間隔を隔てて配置されている。
【００４５】
マスクブラインド２３を介した光束は、ブラインドリレー系（２４，２５）およびその光路中に配置された折り曲げミラー２６を介して、所定の転写パターンが形成されたマスクＭを重畳的に照明する。マスクＭ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に達する。こうして、プレートＰ上の単位露光領域には、マスクＭのパターン像が形成される。ここで、上述したように開口絞り２１と投影光学系ＰＬの入射瞳面とがほぼ共役に配置されているので、投影光学系ＰＬの入射瞳面上に二次光源の像が形成され、マスクＭおよびプレートＰがいわゆるケーラー照明される。プレートＰは、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに対して垂直な平面（ＸＹ平面）内において二次元的に移動可能なプレートステージＰＳ上に支持されている。
【００４６】
したがって、プレートステージＰＳをひいてはプレートＰを二次元的に移動させながら順次露光を行うことにより、プレートＰの各単位露光領域にマスクＭのパターンを逐次転写することができる。第２実施形態において第１実施形態と同様に、フライアイ・インテグレータ８として、特開平７−１５６２８４号公報や特開平８−２６７４６号公報に開示されたフライアイレンズを用いることもできる。また、フライアイ・インテグレータ８として、回折光学素子、微小レンズ要素の集合体で構成されるマイクロフライアイレンズ、あるいは内面反射型のロッド状インテグレータ（中空パイプまたは光パイプ、棒状ガラスロッドなど）を含む構成としてもよい。
【００４７】
上述の実施形態にかかる露光装置では、照明装置によってマスク（レチクル）を照明し（照明工程）、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に露光する（露光工程）ことにより、マイクロデバイス（半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等）を製造することができる。以下、上述の実施形態の露光装置を用いて感光性基板としてのウェハ等に所定の回路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半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図４のフローチャートを参照して説明する。
【００４８】
先ず、図４のステップ３０１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３０２において、そのｌ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３０３において、上述の実施形態の露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその投影光学系を介して、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。その後、ステップ３０４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３０５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。
【００４９】
また、上述の実施形態の露光装置では、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５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５において、パターン形成工程４０１では、上述の実施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ー工程が実行される。この光リソグラフィー工程によって、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ー形成工程４０２へ移行する。
【００５０】
次に、カラーフィルター形成工程４０２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、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルターの組を複数水平走査線方向に配列したカラーフィルターを形成する。そして、カラーフィルター形成工程４０２の後に、セル組み立て工程４０３が実行される。セル組み立て工程４０３では、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルター等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。セル組み立て工程４０３では、例えば、パターン形成工程４０１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ー形成工程４０２にて得られたカラーフィルター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。
【００５１】
その後、モジュール組み立て工程４０４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。
【００５２】
なお、上述の実施形態では、光源として水銀ランプを用いているが、これに限定されることなく、他の適当な放電ランプを有する照明装置に対して本発明を適用することもできる。また、上述の実施形態では、マルチ走査型の投影露光装置および一括露光型の投影露光装置に搭載された照明装置を例にとって本発明を説明したが、他の適当な型式の露光装置に搭載された照明装置や、マスク以外の被照射面を照明するための一般的な照明装置に対して本発明を適用することができることは明らかである。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の照明装置では、放電ランプの周辺に流体の流れを形成して放電ランプを冷却するための冷却部において、放電ランプへの供給が想定される最大電力に対して最適な流量範囲において選定されたほぼ一定の流量の流体流れを形成するように設定しているので、最大電力よりも小さい電力しか供給されないように設定されているランプが冷却不足による高温状態になることはなく、ひいてはランプの消灯や破裂が起こることなく、照明装置の安全性も損なわれることがない。
【００５４】
また、冷却部は放電ランプへの供給電力の変化にかかわらず一定流量の流体流れを形成するので、ファンモーターの回転数を可変制御する制御回路を組み込む必要がなくなり、回路構成（ひいては装置構成）を簡素化することができるとともに、ファンモーターの電源においてインバーターのような周波数可変手段が不必要になり、装置コストを低減し、且つ電気的に大きなノイズの発生を回避することができる。したがって、本発明の照明装置や照明方法を用いる露光装置および露光方法では、良好な照明条件のもとで良好な露光を行うことができ、ひいては良好なデバイスを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる照明装置を備えた露光装置の全体構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】図１の照明装置の要部構成を概略的に示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態にかかる露光装置の全体構成を概略的に示す図である。
【図４】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。
【図５】マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得る際の手法のフローチャートである。
【符号の説明】
１  光源（水銀ランプ）
２  楕円鏡
３  ダイクロイックミラー
３ａ  シャッター
４ａ  コリメートレンズ
５  波長選択フィルター（干渉フィルター）
６  ライトガイド
８  フライアイ・インテグレータ
１０  コンデンサーレンズ系
１１ａ  ビームスプリッター
１１ｂ  集光レンズ
１１ｃ  照度モニターセンサ
１２  筐体
１３  電力供給部
１４  ファン
１５  ファンモーター
１６  モーター制御部
１７  圧縮空気供給源
１８  エアバルブ
１９  ノズル
ＩＬ  照明装置
Ｍ  マスク
ＰＬ  投影光学系
ＰＭ１〜ＰＭ５  投影光学モジュール
Ｐ  プレート
【図１】
2004179352.tif 000003
【図２】
2004179352.tif 000004
【図３】
2004179352.tif 000005
【図４】
2004179352.tif 000006
【図５】
2004179352.tif 000007