(57)【要約】【課題】低コストで固体光源の冷却が可能な照明光源ユニットを提供する。【解決手段】アレイ状に配列された複数の固体光源を有する固体光源アレイ１ｂと、前記固体光源アレイを収容する固体光源ハウジング１ａとを備える固体光源ユニット１であって、前記固体光源ハウジング１ａは、前記固体光源アレイ１ｂを冷却するための冷却用媒質を該固体光源ハウジング１ａ内に供給する冷却用媒質供給口１ｄと、該固体光源ハウジング内から冷却用媒質を排出する冷却用媒質排出口１ｅと、前記固体光源アレイに対して電力を供給するための電力供給コネクタ１ｆとを備える。【選択図】  図２
2004253758.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固体光源を有する固体光源アレイと、
前記固体光源アレイを収容する固体光源ハウジングと
を備える固体光源ユニットであって、
前記固体光源ハウジングは、
前記固体光源アレイを冷却するための冷却用媒質を該固体光源ハウジング内に供給する冷却用媒質供給口と、
該固体光源ハウジング内から冷却用媒質を排出する冷却用媒質排出口と、
前記固体光源アレイに対して電力を供給するための電力供給コネクタと
を備えることを特徴とする照明光源ユニット。
【請求項２】
前記固体光源ハウジングは、前記固体光源アレイから放射される光束の射出側に配置された光透過性部材を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の照明光源ユニット。
【請求項３】
前記光透過性部材は、光透過性の隔壁を備えることを特徴とする請求項２に記載の照明光源ユニット。
【請求項４】
前記光透過性部材は、着脱可能に構成されていることを特徴とする請求項２に記載の照明光源ユニット。
【請求項５】
前記固体光源アレイの光射出側に配置されたリレー光学部材を更に備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の照明光源ユニット。
【請求項６】
前記固体光源ハウジングは、前記固体光源アレイから射出される光束をマスクに導く照明光学系を収容する照明系ハウジングに対して前記照明光源ユニットを着脱させるための着脱機構を更に備え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ユニット。
【請求項７】
前記固体光源ハウジングは、前記固体光源アレイの基準軸と所定の関係を有する基準面を更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照明光源ユニット。
【請求項８】
前記固体光源アレイを駆動するためのドライバを更に備え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固体光源ユニット。
【請求項９】
前記冷却用媒質は気体を有し、
前記冷却用媒質供給口と前記冷却用媒質排出口とは、冷却用の気体が通過する冷却気体路を、前記固体光源アレイの周囲に形成す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ユニット。
【請求項１０】
前記気体は、空気を有することを特徴とする請求項９に記載の照明光源ユニット。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０の何れか一項に記載の照明光源ユニットから射出される光束を照明系ハウジング内に収容された照明光学系によりマスクに導き、前記マスクのパターンを感光性基板上に転写することを特徴とする露光装置。
【請求項１２】
前記照明系ハウジングは、前記照明光源ユニットから射出される光束を透過させる隔壁を有することを特徴とする請求項１１に記載の露光装置。
【請求項１３】
前記照明光源ユニットに対して前記固体光源アレイを冷却するための冷却用媒質を供給する冷却装置を更に備えることを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の露光装置。
【請求項１４】
照明光源ユニットから射出される光束を照明光学系によりマスクへ導き、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、
前記照明光源ユニットは、アレイ状に配列された複数の固体光源を有する固体光源アレイと、前記固体光源アレイを収容する固体光源ハウジングとを備え、
前記固体光源アレイの姿勢及び前記照明光源ユニットの姿勢のうちの少なくとも一方は調整可能に設けられ、
前記照明光学系は、前記マスクでの照明特性を変更するために調整可能に設けられた光学素子を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項１５】
前記固体光源アレイの光射出側に配置されたリレー光学部材を更に備えることを特徴とする請求項１４に記載の露光装置。
【請求項１６】
前記照明光学系を収容する照明系ハウジングを備え、
前記固体光源ハウジングは、前記照明系ハウジングに対して前記照明光源ユニットを着脱させるための着脱機構を備えることを特徴とする請求項１４又は請求項１５に記載の露光装置。
【請求項１７】
前記固体光源ハウジングの装着時には、前記照明光学系中の前記調整可能に設けられた光学素子を用いて前記照明特性の調整を行うことを特徴とする請求項１６に記載の露光装置。
【請求項１８】
前記照明特性の粗調整を前記固体光源アレイの姿勢及び前記照明光源ユニットの姿勢のうちの少なくとも一方を用いて行い、
前記照明特性の微調整を前記照明光学系中の前記調整可能に設けられた光学素子で行うことを特徴とする請求項１４乃至請求項１６の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項１９】
照明光源ユニットから射出される光束を照明光学系によりマスクへ導き、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、
前記照明光学系を収容する照明系ハウジングを備え、
前記照明光源ユニットは、アレイ状に配列された複数の固体光源を有する固体光源アレイと、前記固体光源アレイを収容する固体光源ハウジングとを備え、
前記固体光源ハウジングは、前記照明系ハウジングに対して前記照明光源ユニットを着脱させるための着脱機構を備え、
前記照明光学系は、前記マスクでの照明特性を変更するために調整可能に設けられた光学素子を備え、
前記固体光源ハウジングの装着時には、前記照明光学系中の前記調整可能に設けられた光学素子を用いて前記照明特性の調整を行うことを特徴とする露光装置。
【請求項２０】
前記固体光源アレイの光射出側に配置されたリレー光学部材を更に備えることを特徴とする請求項１９に記載の露光装置。
【請求項２１】
前記照明光源ユニットの姿勢を調整する第１の調整機構を更に備えることを特徴とする請求項１１乃至請求項２０の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項２２】
前記固体光源アレイの姿勢を調整する第２の調整機構を更に備えることを特徴とする請求項１１乃至請求項２０の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項２３】
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更に備えることを特徴とする請求項１１乃至請求項２２の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項２４】
請求項１１乃至請求項２３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。
【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に備えられる照明光源ユニット、該照明光源ユニットを備える露光装置及び該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。
【０００６】
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。この水銀ランプの発熱量は、非常に大きいことから冷却装置を設けることが不可欠であり、従来よりエアーを用いた冷却装置が採用されている（例えば特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−２５０７６５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような冷却装置においては、水銀ランプを冷却するためのエアーとして、ケミカルフィルタなどを通して、含有有機物濃度を低下させた、いわゆるクリーンエアーが用いられている。しかしながらクリーンエアーを作り出すための空気清浄装置の開発や維持には、多大な費用が必要になる。
【０００９】
ところで投影露光装置の光源として用いられている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。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、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。従って、投影露光装置の光源として固体光源を用いることの可能性が検討されているが、光源として固体光源を用いる場合においても固体光源の冷却は必要不可欠である。
【００１０】
この発明の課題は、低コストで固体光源の冷却が可能な照明光源ユニット、該照明光源ユニット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。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の照明光源ユニットは、アレイ状に配列された複数の固体光源を有する固体光源アレイと、前記固体光源アレイを収容する固体光源ハウジングとを備える固体光源ユニットであって、前記固体光源ハウジングが前記固体光源アレイを冷却するための冷却用媒質を該固体光源ハウジング内に供給する冷却用媒質供給口と、該固体光源ハウジング内から冷却用媒質を排出する冷却用媒質排出口と、前記固体光源アレイに対して電力を供給するための電力供給コネクタとを備えることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項２に記載の照明光源ユニットは、前記固体光源ハウジングが前記固体光源アレイから放射される光束の射出側に配置された光透過性部材を更に備えることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項３に記載の照明光源ユニットは、前記光透過性部材が、光透過性の隔壁を備えることを特徴とする。
【００１４】
この請求項１乃至請求項３に記載の照明光源ユニットによれば、固体光源アレイが収容される固体光源ハウジングに、冷却用媒質供給口、冷却用媒質排出口及び電力供給コネクタが設けられていることから、冷却用媒質により固体光源アレイのレンズ表面に曇り等が生じた場合に、新しい照明光源ユニットに容易に交換することができ、交換した照明光源ユニットに対して冷却用媒質及び電力の供給を行うことができる。
【００１５】
また、請求項４に記載の照明光源ユニットは、前記光透過性部材が着脱可能に構成されていることを特徴とする。この請求項４に記載の照明光源ユニットによれば、冷却用媒質により固体光源アレイのレンズ表面に曇り等が生じた場合に、隔壁を取り外すことにより容易に固体光源アレイのみを交換することができる。
【００１６】
また、請求項５に記載の照明光源ユニットは、前記固体光源アレイの光射出側に配置されたリレー光学部材を更に備えることを特徴とする。この請求項５記載の照明光源ユニットによれば、固体光源アレイを構成している複数の固体光源の配置の自由度を大きくすることができる。
【００１７】
また、請求項６に記載の照明光源ユニットは、前記固体光源ハウジングが前記固体光源アレイから射出される光束をマスクに導く照明光学系を収容する照明系ハウジングに対して前記照明光源ユニットを着脱させるための着脱機構を更に備えることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項７に記載の照明光源ユニットは、前記固体光源ハウジングが前記固体光源アレイの基準軸と所定の関係を有する基準面を更に備えることを特徴とする。
【００１９】
この請求項６及び請求項７に記載の照明光源ユニットによれば、照明光源ユニットを照明系ハウジングに対して精度よく取り付けることができる。
【００２０】
また、請求項８に記載の照明光源ユニットは、前記固体光源アレイを駆動するためのドライバを更に備えることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項９に記載の照明光源ユニットは、前記冷却用媒質が気体を有し、前記冷却用媒質供給口と前記冷却用媒質排出口とは、冷却用の気体が通過する冷却気体路を、前記固体光源アレイの周囲に形成することを特徴とする。
【００２２】
この請求項９に記載の照明光源ユニットによれば、固体光源アレイの周囲に冷却用の気体が通過する冷却気体路が形成されていることから、効率よく固体光源アレイの冷却を行うことができる。
【００２３】
また、請求項１０に記載の照明光源ユニットは、前記気体が空気を有することを特徴とする。この請求項１０に記載の照明光源ユニットによれば、クリーンエアーを用いず空気を用いて固体光源アレイの冷却を行うため、低コストで固体光源アレイの冷却を行うことができる。
【００２４】
また、請求項１１に記載の露光装置は、請求項１乃至請求項１０の何れか一項に記載の照明光源ユニットから射出される光束を照明系ハウジング内に収容された照明光学系によりマスクに導き、前記マスクのパターンを感光性基板上に転写することを特徴とする。
【００２５】
この請求項１１に記載の露光装置によれば、低コストで照明光源ユニットの固体光源アレイの冷却を行うことができるため、低コストで安定した照明光を用いた露光処理を行うことができる。
【００２６】
また、請求項１２に記載の露光装置は、前記照明系ハウジングが前記照明光源ユニットから射出される光束を透過させる隔壁を有することを特徴とする。
【００２７】
この請求項１２記載の露光装置によれば、照明光学系が照明系ハウジングに収容され照明光源アレイから射出される光束を照明系ハウジングに設けられた隔壁を介して照明光学系に導くため、照明光源ユニットの固体光源アレイを冷却するための冷却用媒質により照明系ハウジング内の気体の清浄度を低下させることがない。
【００２８】
また、請求項１３に記載の露光装置は、前記照明光源ユニットに対して前記固体光源アレイを冷却するための冷却用媒質を供給する冷却装置を更に備えることを特徴とする。
【００２９】
また、請求項１４に記載の露光装置は、照明光源ユニットから射出される光束を照明光学系によりマスクへ導き、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であって、前記照明光源ユニットは、アレイ状に配列された複数の固体光源を有する固体光源アレイと、前記固体光源アレイを収容する固体光源ハウジングとを備え、前記固体光源アレイの姿勢及び前記照明光源ユニットの姿勢のうちの少なくとも一方は調整可能に設けられ、前記照明光学系は、前記マスクでの照明特性を変更するために調整可能に設けられた光学素子を備えることを特徴とする。
【００３０】
この請求項１４に記載の露光装置によれば、固体光源アレイの姿勢又は照明光源ユニットの姿勢の調整と、照明光学系中の調整可能に設けられた光学素子による調整とを使い分けて、調整ストロークを広げることと高精度な調整との両立が可能となる。
【００３１】
また、請求項１５に記載の露光装置は、前記固体光源アレイの光射出側に配置されたリレー光学部材を更に備えることを特徴とする。この請求項１５記載の露光装置によれば、固体光源アレイを構成している複数の固体光源の配置の自由度を大きくすることができる。
【００３２】
また、請求項１６に記載の露光装置は、前記照明光学系を収容する照明系ハウジングを備え、前記固体光源ハウジングは、前記照明系ハウジングに対して前記照明光源ユニットを着脱させるための着脱機構を備えることを特徴とする。
【００３３】
また、請求項１７に記載の露光装置は、前記固体光源ハウジングの装着時には、前記照明光学系中の前記調整可能に設けられた光学素子を用いて前記照明特性の調整を行うことを特徴とする。
【００３４】
また、請求項１８に記載の露光装置は、前記照明特性の粗調整を前記固体光源アレイの姿勢及び前記照明光源ユニットの姿勢のうちの少なくとも一方を用いて行い、前記照明特性の微調整を前記照明光学系中の前記調整可能に設けられた光学素子で行うことを特徴とする。
【００３５】
また、請求項１９に記載の露光装置は、照明光源ユニットから射出される光束を照明光学系によりマスクへ導き、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であって、前記照明光学系を収容する照明系ハウジングを備え、前記照明光源ユニットは、アレイ状に配列された複数の固体光源を有する固体光源アレイと、前記固体光源アレイを収容する固体光源ハウジングとを備え、前記固体光源ハウジングは、前記照明系ハウジングに対して前記照明光源ユニットを着脱させるための着脱機構を備え、前記照明光学系は、前記マスクでの照明特性を変更するために調整可能に設けられた光学素子を備え、前記固体光源ハウジングの装着時には、前記照明光学系中の前記調整可能に設けられた光学素子を用いて前記照明特性の調整を行うことを特徴とする。この請求項１９に記載の露光装置によれば、照明光源ユニットの機構を簡易化することが可能となる。
【００３６】
また、請求項２０に記載の露光装置は、前記固体光源アレイの光射出側に配置されたリレー光学部材を更に備えることを特徴とする。この請求項２０に記載の露光装置によれば、固体光源アレイを構成している複数の固体光源の配置の自由度を大きくすることができる。
【００３７】
また、請求項２１に記載の露光装置は、前記照明光源ユニットの姿勢を調整する第１の調整機構を更に備えることを特徴とする。この請求項２１に記載の露光装置によれば、照明光源ユニットの姿勢、例えば、照明光学系の光軸に対する光軸方向、照明光学系の光軸に直交する方向の位置、照明光学系の光軸に対する傾きを調整することにより、照明光の倍率テレセン、傾斜テレセン及び傾斜むらの補正を行うことができる。
【００３８】
また、請求項２２に記載の露光装置は、前記固体光源アレイの姿勢を調整する第２の調整機構を備えることを特徴とする。この請求項２２に記載の露光装置によれば、照明光源ユニットの固体光源アレイ姿勢、例えば、照明光学系の光軸に対する光軸方向、照明光学系の光軸に直交する方向の位置、照明光学系の光軸に対する傾きを調整することにより、照明光の倍率テレセン、傾斜テレセン及び傾斜むらの補正を行うことができる。
【００３９】
また、請求項２３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ための投影光学系を更に備えることを特徴とする。
【００４０】
また、請求項２４に記載の露光方法は、請求項１１乃至請求項２３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。
【００４１】
この請求項２４に記載の露光方法によれば、低コストで照明光源ユニットの固体光源アレイの冷却を行うことができる露光装置を用いることから、低コストで安定した照明光を用いた露光処理を行うことができる。
【００４２】
【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の説明を行う。図１は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、照明光源ユニット１を備えている。図２に示すように、照明光源ユニット１は、固体光源ハウジング１ａを有し、固体光源ハウジング１ａ内には、発光ダイオード（固体光源）をアレイ状に配列した固体光源アレイ１ｂが配置されている。
【００４３】
固体光源ハウジング１ａは、固体光源アレイ１ｂの光射出側に対向する壁面に固体光源アレイ１ｂから放射される光束を、固体光源ハウジング１ａ外に射出させるための光透過部材により構成される隔壁１ｃを備えている。また、後述する冷却装置により固体光源アレイ１ｂを冷却するための気体である空気を有する冷却用媒質を固体光源ハウジング１ａ内に供給する冷却用媒質供給口１ｄと、固体光源ハウジング１ａ内から冷却用媒質を排出する冷却用媒質排出口１ｅとを有している。更に、固体光源ハウジング１ａは、固体光源アレイ１ｂに対して電力を供給するための電力供給コネクタ１ｆと、固体光源アレイ１ｂを駆動するためのドライバ１ｇを備えている。
【００４４】
また、固体光源ハウジング１ａは、固体光源アレイ１ｂから射出される光束をマスクＭに導く照明光学系を収容する照明系ハウジング３に対して照明光源ユニット１を着脱させるための着脱機構１ｈを備えている。更に、固体光源ハウジング１ａは、固体光源アレイ１ｂの基準軸１ｉと所定の関係を有する基準面１ｊを備えている。
【００４５】
照明光源ユニット１には、冷却装置２が接続されている。即ち、冷却装置２の冷却用媒質供給管２ａが照明光源ユニット１の冷却用媒質供給口１ｄに接続されると共に、冷却用媒質排出管２ｂが照明光源ユニット１の冷却用媒質排出口１ｅに接続されている。冷却装置２は、照明光源ユニット１に対して固体光源アレイ１ｂを冷却するための冷却用媒質を供給すると共に、固体光源ハウジング１ａ内の冷却用媒質の排出を行う。
【００４６】
照明光源ユニット１の固体光源アレイ１ｂは、後述するコンデンサ光学系８の前側焦点位置（光源側焦点位置）と光学的に共役な位置に位置決めされている。なお、固体光源アレイ１ｂを配置する位置は、コンデンサ光学系８の前側焦点位置（光源側焦点位置）と光学的に共役な位置の近傍であってもよい。また、固体光源アレイ１ｂを構成する発光ダイオードは、１個当たり１０ｍＷ以上の出力を有するものであり、出力波長が４５０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００４７】
固体光源アレイ１ｂから射出された光束は、密閉空間である照明系ハウジング３内に収容された照明光学系によりマスクＭに導かれる。即ち、固体光源アレイ１ｂから射出された光束は、固体光源ハウジング１ａに設けられた隔壁１ｃ及び照明系ハウジング３に設けられた隔壁３ａを透過して、照明系ハウジング３内のコリメートレンズ４に入射する。コリメートレンズ４に入射した光は、コリメートレンズ４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５に入射する。
【００４８】
フライアイレンズ５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基準光軸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５を構成する各レンズエレメントは、マスクＭ上において形成すべき照野の形状（ひいてはプレートＰ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５を構成する各レンズエレメントの入射側の面は入射側に凸面を向けた球面状に形成され、射出側の面は射出側に凸面を向けた球面状に形成されている。
【００４９】
したがって、フライアイレンズ５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５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。フライアイレンズ５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６に入射する。σ絞り６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６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。
【００５０】
σ絞り６を介した二次光源からの光は、ミラー７を介してコンデンサ光学系８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、密閉空間である投影系ハウジング２０内に収容された投影光学系ＰＬを介して、基板ステージＰＳ上に載置された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。なお、基板ステージＰＳ及びプレートＰは、密閉空間である基板室２２内に配置されている。
【００５１】
なお、この複数の発光ダイオード（固体光源）により構成される固体光源アレイ１ｂにより、プレートＰ（被照射面）では、３０ｍＷ／ｃｍ２以上の照度が得られる。また、プレートＰ（被照射面）上の照度むらを±１０％以内に抑えることができる。ここで、プレートＰ上の照度の基準値に対する照度むらＩ（％）は、プレートＰ上の照度の走査方向（Ｘ軸方向）での平均値のうちの最大値をＩｍａｘ（Ｗ／ｃｍ２）、プレートＰ上の照度の走査方向（Ｘ軸方向）での平均値のうちの最小値をＩｍｉｎ（Ｗ／ｃｍ２）とすると、数式１により定義される。
（数式１）
Ｉ＝｛（Ｉｍａｘ−Ｉｍｉｎ）／（Ｉｍａｘ＋Ｉｍｉｎ）｝×１００（％）
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またはスキャン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。
【００５２】
また、プレートステージＰＳ上には、照度むらセンサ９が配置されている。更に、フライアイレンズ５とミラー７との間の光路中には、ビームスプリッタ１０が配置され、ビームスプリッタ１０により反射された光は、インテグレータセンサ１１に入射する。インテグレータセンサ１１による検出信号は、制御部１２に対して出力される。また、照度むらセンサ９による検出信号も制御部１２に対して出力される。
【００５３】
ここで、インテグレータセンサ１１の検出信号とプレートＰ上での露光光の照度との関係は予め高精度に計測されて、制御部１２内のメモリに記憶されている。制御部１２は、インテグレータセンサ１１の検出信号より間接的にプレートＰに対する露光光の照度（平均値）及びその積分値（積算露光量の平均値）をモニタできるように構成されている。そして、この制御部１２は、露光中において、照明光源ユニット１からの光をインテグレータセンサ１１により検出してプレートＰにおける露光光の照度の積分値を算出する。制御部１２では、その照度の積分値を逐次算出し、この結果に応じてプレートＰ上において適正露光量が得られるように、電源装置１３を制御して、照明光源ユニット１の電力供給コネクタ１ｆを介して、制御された電力を固体光源アレイ１ｂに供給して照明光源ユニット１の出力を制御する。
【００５４】
この露光装置においては、固体光源ハウジング１ａ、照明系ハウジング３、投影系ハウジング２０及び基板室２２は、それぞれ互いに隙間なく接合されている。そして、これら各室は図示しない給気菅路及び排気菅路を介してガス置換装置１４に接続されている。ガス置換装置１４は、図示しないガス供給用ポンプ及びガス排気用ファンを備え、制御部１２の制御により各管路を介して各室内の空気を清浄な不活性ガスに置換する。また、照明系ハウジング３には、照明系用冷却装置１５が接続されており、制御部１２の制御により、冷却装置２とは独立して照明光学系の冷却が行われる。
【００５５】
この露光装置においては、照明光源ユニット１に接続された冷却装置２により、照明光源ユニット１の固体光源アレイ１ｂの冷却が行われる。即ち、冷却装置２の冷却用媒質供給管２ａから照明光源ユニット１の冷却用媒質供給口１ｄを介して、固体光源ハウジング１ａ内に冷却用媒質が供給される一方、照明光源ユニット１の冷却用媒質排出口１ｅから冷却用媒質排出管２ｂを介して固体光源ハウジング１ａ内の冷却用媒質が排出されることにより固体光源アレイ１ｂの冷却が行われる。
【００５６】
この場合に、固体光源ハウジング１ａに設けられている冷却用媒質供給口１ｄと冷却用媒質排出口１ｅとは、冷却用の媒質である気体が通過する冷却気体路を、固体光源アレイ１ｂの周囲に形成していることから、固体光源アレイ１ｂの冷却を効率的に行うことができる。また、クリーンエアーを用いず空気を用いて固体光源アレイ１ｂの冷却を行うため、低コストで固体光源アレイ１ｂの冷却を行うことができる。
【００５７】
この露光装置においては、照明光源ユニット１の固体光源アレイ１ｂの冷却に空気を有する冷却用媒質を用いていることから、露光装置が長時間稼働されることにより、固体光源アレイ１ｂのレンズ表面に有機物等が付着する等により、固体光源アレイ１ｂのレンズ表面に曇りが生じた場合等には、照明光源ユニット１の交換を行う。
【００５８】
図３は、照明光源ユニット１の交換を説明するための図である。照明光源ユニット１の交換を行う場合には、まず、照明光源ユニット１を照明系ハウジング３及び冷却装置２から取り外す。即ち、照明光源ユニット１に設けられている着脱機構１ｈにより照明光源ユニット１を照明系ハウジング３から取り外す。また、冷却装置２の冷却用媒質供給管２ａと冷却用媒質排出管２ｂを固体光源ハウジング１ａに設けられている冷却用媒質供給口１ｄと冷却用媒質排出口１ｅから取り外す。更に、電力供給コネクタ１ｆから電力供給ラインを取り外す。
【００５９】
次に、新しい照明光源ユニット１’を照明系ハウジング３及び冷却装置２に取り付ける。即ち、照明光源ユニット１’に設けられている着脱機構１ｈにより照明光源ユニット１を照明系ハウジング３に取り付ける。また、冷却装置２の冷却用媒質供給管２ａと冷却用媒質排出管２ｂを固体光源ハウジング１ａに設けられている冷却用媒質供給口１ｄと冷却用媒質排出口１ｅに取り付ける。更に、電力供給コネクタ１ｆに電力供給ラインを取り付ける。この場合に、固体光源ハウジング１ａに固体光源アレイ１ｂの基準軸１ｉと所定の関係を有する基準面１ｊが設けられているため、照明光源ユニット１を照明系ハウジング３に対して精度よく取り付けることができる。
【００６０】
また、照明光源ユニット１の固体光源ハウジング１ａと照明系ハウジング３が隔壁１ｃ及び隔壁３ａにより空間的に隔絶されていることから、照明光源ユニット１の固体光源アレイ１ｂを冷却するための冷却用媒質により照明系ハウジング３内の気体の清浄度を低下させることがない。また、照明系ハウジング３に照明光源ユニット１から射出される光束を透過させる隔壁３ａが設けられ、照明系ハウジング３内が密閉空間となっていることから、照明光源ユニット１の交換の際に、照明系ハウジング内の気体の清浄度を低下させることがない。
【００６１】
図４は、照明光源ユニット１の固体光源アレイ１ｂの交換を説明するための図である。照明光源ユニット１の固体光源アレイ１ｂの交換を行う場合には、まず、照明光源ユニット１を照明系ハウジング３から取り外す。即ち、照明光源ユニット１に設けられている着脱機構１ｈにより照明光源ユニット１を照明系ハウジング３から取り外す。
【００６２】
次に、固体光源ハウジング１ａに設けられている隔壁１ｃを取り外し、新しい固体光源アレイ１ｂ’を固体光源ハウジング１ａ内の所定の位置に配置し、隔壁１ｃを固体光源ハウジング１ａに取り付ける。次に、照明光源ユニット１に設けられている着脱機構１ｈにより照明光源ユニット１を照明系ハウジング３に取り付ける。この場合に、固体光源ハウジング１ａに固体光源アレイ１ｂの基準軸１ｉと所定の関係を有する基準面１ｊが設けられているため、照明光源ユニット１を照明系ハウジング３に対して精度よく取り付けることができる。
【００６３】
また、照明系ハウジング３に照明光源ユニット１から射出される光束を透過させる隔壁３ａが設けられ、照明系ハウジング３内が密閉空間となっていることから、照明光源ユニット１の交換の際に、照明系ハウジング内の気体の清浄度を低下させることがない。
【００６４】
また、固体光源アレイ１ｂのみを取り換える場合には、固体光源アレイ１ｂを洗浄することにより再利用することができる。更に、隔壁１ｃを取り外すことができるため、隔壁１ｃの洗浄を行うこともできる。
【００６５】
なお、この実施の形態にかかる露光装置においては、照明系ハウジング３に隔壁３ａ設けられているが、照明光源ユニット１の交換が短時間で終了する場合には、照明系ハウジング３内のガスの清浄度の低下が小さいため、照明系ハウジング３に隔壁３ａを設けなくてもよい。
【００６６】
また、この実施の形態にかかる露光装置においては、固体光源アレイ１ｂを駆動するためのドライバ１ｇを固体光源ハウジング１ａに設けているが、照明系ハウジング３に固体光源アレイ１ｂを駆動するためのドライバ１ｇを設け、照明系ハウジング３の隔壁３ａに固体光源アレイ１ｂから射出された光束が入射するように、固体光源アレイ１ｂを照明系ハウジング３に取り付けたときに、固体光源アレイ１ｂとドライバ１ｇが接続されるようにしてもよい。
【００６７】
この露光装置においては、照明光源ユニット１を用いて、照明光の倍率テレセン、傾斜テレセン及び傾斜むらの補正を行うことができる。この場合には、照明光源ユニット１の姿勢、例えば、照明光学系の光軸に対する光軸方向、照明光学系の光軸に直交する方向の位置、照明光学系の光軸に対する傾きを調整する機構を有する。
【００６８】
マスクＭ又はプレートＰ上のテレセントリシティの補正は、プレートＰの下部に設けられた図示しないポジショニングセンサを投影光学系ＰＬの光軸方向に移動させつつ結像位置の検出を行いこの検出結果に基づいて行う。ここでマスクＭ又はプレートＰ上のテレセントリシティの補正には、傾斜テレセントリシティの補正及び倍率テレセントリシティの補正が含まれる。
【００６９】
倍率テレセントリシティの補正は、図５に示すように、固体光源アレイ１ｂを有する照明光源ユニットを一体として、固体光源アレイ１ｂの基準軸１ｉの方向（照明光学系の光軸の方向）に移動させることにより行うことができる。また、傾斜テレセントリシティの補正は、図６に示すように、固体光源アレイ１ｂを有する照明光源ユニットを一体として、固体光源アレイ１ｂの基準軸１ｉを照明光学系の光軸に対してシフトさせることにより行うことができる。
【００７０】
照明光の傾斜むらの補正は、図７に示すように、固体光源アレイ１ｂを有する照明光源ユニットを一体として、固体光源アレイ１ｂの基準軸１ｉを照明光学系の光軸に対して傾けることにより行うことができる。
【００７１】
また、固体光源アレイ１ｂを用いて、照明光の倍率テレセン、傾斜テレセン及び傾斜むらの補正を行うことができる。この場合には、固体光源アレイ１ｂの姿勢、例えば、照明光学系の光軸に対する光軸方向、照明光学系の光軸に直交する方向の位置、照明光学系の光軸に対する傾きを調整する機構が設けられる。
【００７２】
また、倍率テレセントリシティの補正は、図８に示すように、固体光源アレイ１ｂを固体光源アレイ１ｂの基準軸１ｉの方向（照明光学系の光軸の方向）に移動させることにより行うことができる。また、傾斜テレセントリシティの補正は、図９に示すように、固体光源アレイ１ｂを照明光学系の光軸に対してシフトさせることにより行うことができる。
【００７３】
また、照明光の傾斜むらの補正は、図１０に示すように、固体光源アレイ１ｂの基準軸１ｉを照明光学系の光軸に対して傾けることにより行うことができる。
【００７４】
なお、この実施の形態においては、照明光源ユニット１又は固体光源アレイ１ｂの姿勢を調整することにより、照明光の倍率テレセン、傾斜テレセン及び傾斜むらの補正を行っているが、照明光源ユニット１又は固体光源アレイ１ｂの姿勢を調整することにより、照明光の倍率テレセン、傾斜テレセン及び傾斜むらの粗調整を行い、微調整は、照明光学系側（例えば、フライアイレンズ５の姿勢やコンデンサ光学系８の姿勢を調整する。）で行うようにしてもよい。更に、照明光源ユニット１の交換等を行った場合の照明光の倍率テレセン、傾斜テレセン及び傾斜むらの調整は、照明光学系のみで行う（例えば、フライアイレンズ５の姿勢やコンデンサ光学系８の姿勢を調整する。）ようにしてもよい。上述の実施の形態においては、固体光源として発光ダイオード又はレーザダイオード等を用いることができる。
【００７５】
また、この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。
【００７６】
また、この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。この場合においては、固体光源アレイ１ｂがファイバ光源に変更される。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。光ファイバ７２の射出端から射出された光束は、隔壁１ｃに導かれる。
【００７７】
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。光ファイバ７２の射出端から射出された光束は、隔壁１ｃに導かれる。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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（ｆ１／ｆ２）｝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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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、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、この実施の形態にかかる露光装置と同一の構成を有する。
【００８８】
図２２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２３に示すように、この可動ブラインド機構は、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。
【００８９】
固定ブラインドＢＬ０の開口と可動ブランド機構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。
【００９０】
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。この場合には、光源を収容する筐体と、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とを別々に設け、光源を収容する筐体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とを電気的に接続し、更にアースする。即ち、光源を収容する筐体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とが同電位に保つ。また、光源に電力を供給する電源部と露光装置本体に電力を供給する電源部とを別々に設け、それぞれアースする。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。
【００９１】
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。
【００９２】
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２３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２３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が照明され、投影光学系を用いてマスク上のパターンの像が基板上に投影され露光転写される。
【００９３】
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。
【００９４】
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２４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２４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。
【００９５】
図２４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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
【発明の効果】
この発明の照明光源ユニットによれば、固体光源アレイが収容される固体光源ハウジングに、冷却用媒質供給口、冷却用媒質排出口及び電力供給コネクタが設けられていることから、冷却用媒質により固体光源アレイのレンズ表面に曇り等が生じた場合に、新しい照明光源ユニットに容易に交換することができる。
【００９９】
また、隔壁が着脱可能に構成されている場合には、冷却用媒質により固体光源アレイのレンズ表面に曇り等が生じた場合に、隔壁を取り外すことにより容易に固体光源アレイのみを交換することができる。更に、クリーンエアーを用いず空気を用いて固体光源アレイの冷却を行うため、低コストで固体光源アレイの冷却を行うことができる。
【０１００】
また、この発明の露光装置によれば、低コストで照明光源ユニットの固体光源アレイの冷却を行うことができるため、低コストで安定した照明光を用いた露光処理を行うことができる。また、照明系ハウジングが照明光源ユニットから射出される光束を透過させる隔壁を有する場合には、照明系ハウジングが密閉空間となるため、照明光源ユニットの固体光源アレイを冷却するための冷却用媒質により照明系ハウジング内の気体の清浄度を低下させることがない。また、照明光源ユニットの姿勢又は、固体光源アレイの姿勢を調整することにより照明光の倍率テレセン、傾斜テレセン及び傾斜むらの補正を行うことができる。
【０１０１】
また、この発明の露光方法によれば、低コストで照明光源ユニットの固体光源アレイの冷却を行うことができる露光装置を用いることから、低コストで安定した照明光を用いた露光処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明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】この発明の実施の形態にかかる照明光源ユニットの構成図である。
【図３】この発明の実施の形態にかかる照明光源ユニットの交換を説明するための図である。
【図４】この発明の実施の形態にかかる照明光源ユニットの固体光源アレイの交換を説明するための図である。
【図５】この発明の実施の形態にかかる照明光源ユニットによる倍率テレセンの補正を説明するための図である。
【図６】この発明の実施の形態にかかる照明光源ユニットによる傾斜テレセンの補正を説明するための図である。
【図７】この発明の実施の形態にかかる照明光源ユニットによる傾斜むらの補正を説明するための図である。
【図８】この発明の実施の形態にかかる照明光源ユニットの固体光源アレイによる倍率テレセンの補正を説明するための図である。
【図９】この発明の実施の形態にかかる照明光源ユニットの固体光源アレイによる傾斜テレセンの補正を説明するための図である。
【図１０】この発明の実施の形態にかかる照明光源ユニットの固体光源アレイによる傾斜むらの補正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…照明光源ユニット、１ａ…固体光源ハウジング、１ｂ…固体光源アレイ、１ｃ…隔壁、１ｄ…冷却用媒質供給口、１ｅ…冷却用媒質排出口、１ｆ…電力供給コネクタ、１ｈ…着脱機構、１ｉ…基準軸、１ｊ…基準面、２…冷却装置、３、照明系ハウジング、３ａ…隔壁、４…コリメートレンズ、５…フライアイレンズ、６…σ絞り、８…コンデンサ光学系、９…照度むらセンサ、１１…インテグレータセンサ、１２…制御部、１５…照明系用冷却装置、Ｍ…マスク、Ｐ…プレート、ＰＬ…投影光学系。
【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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【図２３】
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【図２４】
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