(57)【要約】【課題】光源の消耗を抑制し照明光の照度を適切に設定できること。【解決手段】複数の光源２ａ，２ｂ，２ｃから各々発せられる照明光を混合して射出する照明装置ＩＬＡにおいて、前記照明光を光源２ａ〜２ｃごとに異なる入射口１２ａ，１２ｂ，１２ｃから受光し、複数の該入射口から受光した各照明光の少なくとも一部を共通の射出口１４ａから射出させる光伝送手段１０と、光源２ｂから発する照明光の少なくとも一部を受光して光源２ａ，２ｃに対応する入射口１２ａ，１２ｃへ導光する光学手段であって、導光した照明光を射出する射出部１２１ｂ，１２２ｂが光源２ａ，２ｃから発する照明光の光路内に挿脱可能に配置されるライトガイドファイバ１０を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光源から各々発せられる照明光を混合して射出する照明装置において、
前記照明光を前記光源ごとに異なる入射口から受光し、複数の該入射口から受光した各照明光の少なくとも一部を共通の射出口から射出させる光伝送手段と、
複数の前記光源のうちの第１光源から発する前記照明光の少なくとも一部を受光して複数の前記光源のうちの第２光源に対応する前記入射口へ導光する光学手段であって、導光した前記照明光を射出する射出部が前記第２光源から発する前記照明光の光路内に挿脱可能に配置される導光光学手段と、
を備えたことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記導光光学手段は、
前記第１光源から発する前記照明光のうち、前記光伝送手段の前記入射口の外部に照射される非入射照明光と、前記光伝送手段の開口数よりも大きな入射角で前記入射口に照射されるＮＡ外照明光との少なくとも一方を導光す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】
前記導光光学手段は、
前記照明光を受光する受光部が前記光伝送手段の前記入射口の近傍に設けられ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】
前記第１光源から発する前記照明光を光学的にリレーして前記光伝送手段の前記入射口に入射させるリレー光学手段を備え、
前記導光光学手段は、前記照明光を受光する受光部が前記リレー光学手段による前記入射口の共役位置近傍に設けられ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５】
前記導光光学手段は、
光ファイバ、反射部材、レンズ系および光束径変換部材のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項６】
前記受光部は、前記光伝送手段の前記入射口の周囲に束ねられた光ファイバ束を用いて構成されることを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
【請求項７】
前記第２光源から発する前記照明光の光路に対して前記導光光学手段の前記射出部を挿脱させる挿脱駆動手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項８】
前記第２光源の点灯状態を示す点灯情報を取得する情報取得手段と、
前記点灯情報をもとに前記挿脱駆動手段を駆動する制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項７に記載の照明装置。
【請求項９】
前記制御手段は、前記第２光源が消灯状態にあることを示す前記点灯情報をもとに前記挿脱駆動手段を駆動し、前記射出部を前記光路内に配置させることを特徴とする請求項８に記載の照明装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の照明装置と、
前記照明装置が射出する照明光によって照明される物体の投影像を感光基板上に形成する投影光学系と、
を備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項１１】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の照明装置が射出する照明光によって物体を照明する照明工程と、
前記物体の投影像を感光基板上に形成する投影工程と、
を含むことを特徴とする露光方法。
【請求項１２】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の照明装置が射出する照明光によって物体を照明し、該物体の投影像を感光基板に転写する露光工程と、
前記投影像が転写された前記感光基板を現像し、前記投影像に対応する形状のマスク層を前記感光基板の表面に生成する現像工程と、
前記マスク層を介して前記感光基板の表面を加工する加工工程と、
を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の光源から各々発せられる照明光を混合して射出する照明装置、露光装置、露光方法及びデバイス製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のデバイスをフォトリソグラフィ工程で製造するために露光装置が用いられている。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、照明光により照明し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転写している。
【０００３】
近年、液晶表示素子等の大面積化の要求にともない露光装置の露光領域の拡大が望まれている。これに対して、複数の投影光学ユニットを走査方向に直交する方向（非走査方向）に配列し、この複数の投影光学ユニットに対してマスクとプレートを走査方向に同期移動させながら、マスク上に形成されたパターンをプレート上に転写するマルチレンズ方式の露光装置が開発されている（例えば特許文献１参照）。このマルチレンズ方式の露光装置においては、大きな露光領域に対応する露光量を確保するために、複数の水銀ランプなどの光源が用いられ、各光源からの光を例えばファイババンドルを用いて混合してマスクの照明に用いている。
【特許文献１】特開平７−５７９８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、露光装置を用いて種々のパターンの投影像をプレート上に転写する場合、パターンによっては最大照度以下の露光光によって露光を行うことが要求されることがある。一般に露光光の照度を最大照度以下に設定するには、露光光の一部を遮光する絞り、露光光の透過光量を減少させる減光フィルタ等が用いられるが、絞りや減光フィルタを用いる場合には、露光光の一部を無駄にすることになり、露光光の照度を最大照度以下に設定した場合において光源を無用に消耗させるという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、光源の消耗を抑制し露光光としての照明光の照度を適切に設定することができる照明装置、露光装置、露光方法及びデバイス製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の照明装置は、複数の光源から各々発せられる照明光を混合して射出する照明装置において、前記照明光を前記光源ごとに異なる入射口から受光し、複数の該入射口から受光した各照明光の少なくとも一部を共通の射出口から射出させる光伝送手段と、複数の前記光源のうちの第１光源から発する前記照明光の少なくとも一部を受光して複数の前記光源のうちの第２光源に対応する前記入射口へ導光する光学手段であって、導光した前記照明光を射出する射出部が前記第２光源から発する前記照明光の光路内に挿脱可能に配置される導光光学手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の露光装置は、本発明の照明装置と、前記照明装置が射出する照明光によって照明される物体の投影像を感光基板上に形成する投影光学系とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の露光方法は、本発明の照明装置が射出する照明光によって物体を照明する照明工程と、前記物体の投影像を感光基板上に形成する投影工程とを含むことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明のデバイス製造方法は、本発明の照明装置が射出する照明光によって物体を照明し、該物体の投影像を感光基板に転写する露光工程と、前記投影像が転写された前記感光基板を現像し、前記投影像に対応する形状のマスク層を前記感光基板の表面に生成する現像工程と、前記マスク層を介して前記感光基板の表面を加工する加工工程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の照明装置、露光装置、露光方法及びデバイス製造方法によれば、光源の消耗を抑制し露光光としての照明光の照度を適切に設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明に係る照明装置、露光装置、露光方法及びデバイス製造方法について詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施形態にかかる露光装置ＥＸの構成を示す斜視図である。本実施形態では、露光装置ＥＸが、複数の反射屈折型の部分投影光学系を有する投影光学系ＰＬに対してマスクＭとプレート(感光基板)Ｐとを同期移動させつつ、マスクＭに形成されたパターンの像をプレート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であるものとして説明する。
【００１２】
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直交座標系は、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。
【００１３】
第１の実施形態に係る露光装置は、マスクステージ（図示せず）上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ＩＬＡを備えている。照明装置ＩＬＡは、図２に示すように、超高圧水銀ランプ等を用いた３つの光源２ａ，２ｂ，２ｃを備えている。光源２ａから射出した光（照明光）は楕円鏡４ａにより集光される。光源２ａは、楕円鏡４ａの第１焦点位置に配置されており、楕円鏡４ａの第２焦点位置には光源２ａの光源像が形成される。この光源像からの発散光は、コリメートレンズ６ａにより平行光に変換され、集光レンズ７ａによりライトガイドファイバ１０の入射口１２ａに集光される。ここでコリメートレンズ６ａ及び集光レンズ７ａは照明リレー光学系８ａを構成する。なお、光源２ｂから射出した照明光は、楕円鏡４ｂと、コリメートレンズ６ｂおよび集光レンズ７ｂを備える照明リレー光学系８ｂとを介してライトガイドファイバ１０の入射口１２ｂに集光され、光源２ｃから射出した照明光は、楕円鏡４ｃと、コリメートレンズ６ｃおよび集光レンズ７ｃを備える照明リレー光学系８ｃとを介してライトガイドファイバ１０の入射口１２ｃに集光される。
【００１４】
光伝送手段としてのライトガイドファイバ１０は、多数の光ファイバ素線をランダムに束ねて構成されたファイババンドルであって、３つの入射口１２ａ，１２ｂ，１２ｃと７つの射出口（図２においては、射出口１４ａのみを示す。）とを有しており、入射口１２ａ〜１２ｃから受光した各照明光を７つの射出口に分配し、各照明光の少なくとも一部を共通の射出口から射出させる。これによって、照明装置ＩＬＡは、複数の光源２ａ〜２ｃから各々発せられる照明光を混合して射出することができる。ここでは、ライトガイドファイバ１０は、入射口１２ａ〜１２ｃから受光した各照明光を７つの射出口へほぼ等しく分配して射出させるように構成されているものとする。
【００１５】
ライトガイドファイバ１０の７つの射出口から射出された照明光のそれぞれは、マスクＭを部分的に照明する複数の部分照明光学系ＰＩ１〜ＰＩ７（ただし、部分照明光学系ＰＩ２〜ＰＩ７は図示を省略している。）に入射する。ここで部分照明光学系ＰＩ１〜ＰＩ７は、後述する部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７にそれぞれ対応付けられ、非走査方向に沿って千鳥状に配置されている。
【００１６】
部分照明光学系ＰＩ１では、ライトガイドファイバ１０の射出口１４ａから射出した照明光は、コリメートレンズ１６ａによって平行光に変換された後、オプティカルインテグレータであるフライアイレンズ１７ａに入射する。フライアイレンズ１７ａに入射した照明光は、多数のレンズエレメントによって波面分割され、その射出面近傍の後側焦点面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（面光源）を形成する。この二次光源から射出された照明光は、コンデンサーレンズ１８ａを介し、マスクＭ上の対応する部分照明領域をほぼ均一に照明する。なお、図示しない部分照明光学系ＰＩ２〜ＰＩ７の構成は部分照明光学系ＰＩ１と同一であり、部分照明光学系ＰＩ２〜ＰＩ７も部分照明光学系ＰＩ１と同様に、マスクＭ上の各々対応する部分照明領域をほぼ均一に照明する。
【００１７】
部分照明光学系ＰＩ１〜ＰＩ７のそれぞれに対応するマスクＭ上の各部分照明領域からの照明光は、それぞれ部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に入射する。図３は、部分投影光学系ＰＬ１の構成を示す図である。図３に示すように、部分投影光学系ＰＬ１は、マスクＭ上の対応する部分照明領域内に設けられたパターンの中間像を視野絞り２２の開口部に形成する第１反射屈折型光学系ＰＬ１１と、この第１反射屈折型光学系ＰＬ１１と協働してプレートＰ上にマスクＭ上のパターンの投影像（以下、パターン像と呼ぶ。）を等倍正立像として結像する第２反射屈折光学系ＰＬ１２とを備えている。また、部分投影光学系ＰＬ２〜ＰＬ７は、部分投影光学系ＰＬ１と同一の構成を有しており、マスクＭ上の各々対応する部分照明領域内に形成されたパターンのパターン像をプレートＰ上に結像する。なお、部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７は、非走査方向に沿って千鳥状に配置されている。
【００１８】
図４は、ライトガイドファイバ１０の入射口１２ｂを示す正面図である。この図に示すように、入射口１２ｂは円形状に形成されており、入射口１２ｂの周囲には、入射口１２ｂと同心円状に複数の光ファイバを束ねて構成された第１拡張ファイバ１２１および第２拡張ファイバ１２２が設けられている。入射口１２ｂには、照明リレー光学系８ｂを介して、入射口１２ｂよりも大きな領域に光源２ｂの光源像が投影されており、これによって入射口１２ｂ以外にも、第１拡張ファイバ１２１および第２拡張ファイバ１２２に対して光源２ｂからの照明光が照射されている。
【００１９】
図５は、入射口１２ｂにおける照明光の照度分布を、入射口１２ｂの中心を通る断面について示している。この図に示すように、入射口１２ｂ、つまりライトガイドファイバ１０には、入射口１２ｂに対して照射される照明光のうち比較的照度が高い部分の照明光が照射され、第１拡張ファイバ１２１および第２拡張ファイバ１２２の各受光部１２１ａ，１２２ａには、比較的照度が低い部分の照明光が照射されている。
【００２０】
第１拡張ファイバ１２１は、受光部１２１ａに照射された照明光を受光し、他端の射出部１２１ｂまで導光する。同様に、第２拡張ファイバ１２２は、受光部１２２ａに照射された照明光を受光し、他端の射出部１２２ｂまで導光する。すなわち、第１拡張ファイバ１２１および第２拡張ファイバ１２２は、光源２ｂから発した照明光のうち入射口１２ｂからライトガイドファイバ１０に入射されない照明光を受光して、それぞれ射出部１２１ｂ，１２２ｂまで導光する。
【００２１】
射出部１２１ｂは、第１拡張ファイバ１２１を構成する複数の光ファイバを円形状に束ねて形成され、光源２ｃから発する照明光の光路内に挿脱可能に設けられている。具体的には、射出部１２１ｂは、受光部１２１ａから導光された照明光を射出する射出面を照明リレー光学系８ｃに対向させて、照明リレー光学系８ｃによる入射口１２ｃの共役位置もしくはその近傍位置に挿脱される。この共役位置は、コリメートレンズ６ｃの前側焦点位置もしくはその近傍位置に相当する。また、射出部１２１ｂは、駆動部３４ｃに接続されており、駆動部３４ｃは、制御部３０に接続されている。これによって、射出部１２１ｂは、制御部３０の制御のもと、駆動部３４ｃによって挿脱移動される。
【００２２】
同様に、射出部１２２ｂは、第２拡張ファイバ１２２を構成する複数の光ファイバを円形状に束ねて形成され、光源２ａから発する照明光の光路内に挿脱可能に設けられている。具体的には、射出部１２２ｂは、受光部１２２ａから導光された照明光を射出する射出面を照明リレー光学系８ａに対向させて、照明リレー光学系８ａによる入射口１２ａの共役位置もしくはその近傍位置に挿脱される。この共役位置は、コリメートレンズ６ａの前側焦点位置もしくはその近傍位置に相当する。また、射出部１２２ｂは、駆動部３４ａに接続されており、駆動部３４ａは、制御部３０に接続されている。これによって、射出部１２２ｂは、制御部３０の制御のもと、駆動部３４ａによって挿脱移動される。
【００２３】
制御部３０は、光源２ａ〜２ｃに対して電力の供給を行う電源装置３２と接続されており、光源２ａ〜２ｃに対する電源装置３２の電力供給状態を示す電力供給情報を光源２ａ〜２ｃの点灯状態を示す点灯情報として取得し、この取得した電力供給情報に基づいて駆動部３４ａ，３４ｃの駆動制御を行なう。制御部３０は、例えば光源２ａ，２ｃに対する電力の供給が停止されたことを示す電力供給情報を取得した場合、光源２ａ，２ｃが消灯されたものと認識し、駆動部３４ａ，３４ｃを制御して、図６に示すように、第１拡張ファイバ１２１の射出部１２１ｂを光源２ｃから射出された照明光の光路内に挿入すると共に、第２拡張ファイバ１２２の射出部１２２ｂを光源２ａから射出された照明光の光路内に挿入する。
【００２４】
この場合、第１拡張ファイバ１２１に入射した照明光が、光源２ｃから射出される照明光の光路内に導入され、照明リレー光学系８ｃを介して、入射口１２ｃからライトガイドファイバ１０に入射する。また、第２拡張ファイバ１２２に入射した照明光が、光源２ａから射出される照明光の光路内に導入され、照明リレー光学系８ａを介して、入射口１２ａからライトガイドファイバ１０に入射する。そして、入射口１２ａまたは１２ｃから入射した各照明光は、ライトガイドファイバ１０の７つの射出口へ分配され、入射口１２ｂから入射した照明光と混合されて各射出口から射出される。
【００２５】
また、制御部３０は、電力供給情報をもとに光源２ａ，２ｃの一方が消灯されていると認識した場合には、消灯されている光源２ａまたは２ｃに対応する射出部１２２ｂまたは１２１ｂを光路内に挿入させることができる。あるいは、光源２ａ，２ｃの少なくとも一方が消灯されていると認識した場合であっても、図示しない入力装置から入力される制御情報等に基づいて、駆動部３４ｃによる射出部１２１ｂの挿入駆動および駆動部３４ａによる射出部１２２ｂ挿入駆動の少なくとも一方を適宜停止することができる。さらに、制御部３０は、電力供給情報に基づく駆動部３４ａ，３４ｃの駆動制御を停止することで、射出部１２１ｂ，１２２ｂを利用者等の手作業（手動操作）によって挿脱させるようにすることもできる。
【００２６】
なお、制御部３０は、電力供給情報の代わりに、光源２ａ，２ｃから射出された照明光の光量を、図示しないセンサを用いて検出し、この検出した光量情報に基づいて光源２ａ，２ｃの点灯状態を認識して駆動部３４ａ，３４ｃの駆動制御を行うこともできる。
【００２７】
このように、第１の実施形態にかかる照明装置ＩＬＡでは、光源２ａ，２ｃの少なくとも一方が消灯された場合、光源２ｂから発する照明光のうち入射口１２ｂに照射される照明光以外にも、入射口１２ｂの周囲に照射される照明光を第１拡張ファイバ１２１および第２拡張ファイバ１２２の少なくとも一方を介してライトガイドファイバ１０へ入射させることができ、入射口１２ｂから入射した照明光とともに７つの射出口から射出させることができる。すなわち、光源２ａ，２ｃの少なくとも一方が消灯された場合、光源２ｂから発する照明光のうち入射口１２ｂの周囲に照射されて光源２ａ，２ｃの点灯時に無駄にされる照明光を有効な照明光としてライトガイドファイバ１０から射出させることができ、光源２ｂから発する照明光を効率的に利用することができる。
【００２８】
これによって、照明装置ＩＬＡでは、光源２ａ〜２ｃを点灯して得られる最大照度で照明光を射出する必要がない場合には、光源２ａ，２ｃの少なくとも一方を消灯させて光源２ａ〜２ｃ全体の消耗を抑制することができるとともに、最大照度のときに無駄にされる照明光を多段階に有効利用することで、光源２ａ〜２ｃの点灯数を変更するだけでは実現できない照度設定を行うことができる。
【００２９】
また、第１の実施形態の露光装置においては、上述の照明装置ＩＬＡによってマスクステージ上に支持されたマスクＭを照明し、マスクＭとプレートステージ（図示せず）上に支持されたプレートＰとを部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に対して同期移動させつつ、スキャン露光（走査露光）を行うことにより、マスクＭに形成されたパターンの像をプレートＰ上に転写する。
【００３０】
このため、第１の実施形態に係る露光装置においては、光源２ａ〜２ｃ全体の消耗を抑制しつつ露光光としての照明光の照度を多段階に設定することができ、デバイスの製造工程等に応じて露光光の照度を適切に設定することができるとともに、適切なスループットで製造工程に対応することができる。また、消灯させる光源２ａ〜２ｃの実効的な寿命を延命させることができ、その交換サイクルを延長することができることから、ＣＯＯ（cost of ownership）に貢献することができる。
【００３１】
なお、上述した第１の実施形態においては、ライトガイドファイバ１０の入射口１２ｂに対してのみ第１拡張ファイバ１２１及び第２拡張ファイバ１２２が設けられているが、入射口１２ａ，１２ｃに対しても同様に第１拡張ファイバ１２１及び第２拡張ファイバ１２２を設けることができる。具体的には、入射口１２ａに対して第１拡張ファイバ及び第２拡張ファイバを設け、第１拡張ファイバの射出部を光源２ｂから射出される照明光の光路内に挿脱可能に構成すると共に、第２拡張ファイバの射出部を光源２ｃから射出される照明光の光路内に挿脱可能に構成する。更に、入射口１２ｃに対して第１拡張ファイバ及び第２拡張ファイバを設け、第１拡張ファイバの射出部を光源２ｂから射出される照明光の光路内に挿脱可能に構成すると共に、第２拡張ファイバの射出部を光源２ａから射出される照明光の光路内に挿脱可能に構成するようにしても良い。この場合には、消灯する光源を適宜切換えることが可能であるため、各光源２ａ〜２ｃの消耗を平均化することができ、各光源２ａ〜２ｃの実効的な寿命を延命させて各光源２ａ〜２ｃの交換サイクルを延長することができる。
【００３２】
次に、本発明の第２の実施形態に係る照明装置及び露光装置について説明する。なお、第２の実施形態に係る露光装置と第１の実施形態に係る露光装置とは、照明装置の構成が変更されている点を除き、同一の構成を有する。従って、第２の実施形態の説明においては、第１の実施形態にかかる露光装置の構成と同一の構成の詳細な説明は省略し、第１の実施形態に係る露光装置の構成と同一の構成には第１の実施形態で用いたのと同一の符号を用いて説明を行う。
【００３３】
図７は、第２の実施形態に係る照明装置ＩＬＢの部分構成を示す図である。この照明装置ＩＬＢにおいては、図７に示すように、第１拡張ファイバ１２１の射出部１２１ｂに対してレンズ４０ｃ及びミラー４１ｃが設けられ、第２拡張ファイバ１２２の射出部１２２ｂに対してレンズ４０ａ及びミラー４１ａが設けられている。また、ミラー４１ａ，４１ｃは、それぞれ駆動部３４ａ，３４ｃ（図７では図示せず）に接続されている。その他の部分は、照明装置ＩＬＡと同様に構成されている。
【００３４】
照明装置ＩＬＢでは、制御部３０は、電源装置３２から取得する電力供給情報をもとに、駆動部３４ａ，３４ｃによって光路内に射出部１２２ｂ、１２１ｂを挿脱させる代わりにミラー４１ａ，４１ｃを挿脱させる。ミラー４１ｃが光路内に挿入された場合、射出部１２１ｂから射出される照明光は、レンズ４０ｃによってほぼ平行光束とされ、ミラー４１ｃによって照明リレー光学系８ｃ内（コリメートレンズ６ｃと集光レンズ７ｃとの間の光路）に導入される。同様に、ミラー４１ａが光路内に挿入された場合、射出部１２２ｂから射出される照明光は、レンズ４０ａによってほぼ平行光束とされ、ミラー４１ａによって照明リレー光学系８ａ内（コリメートレンズ６ａと集光レンズ７ａとの間の光路）に導入される。そして、射出部１２１ｂ，１２２ｂから射出された各照明光は、それぞれ集光レンズ７ｃ，７ａを介して入射口１２ｃ，１２ａからライトガイドファイバ１０に入射する。
【００３５】
このように構成された照明装置ＩＬＢは、照明装置ＩＬＡと同様に作用して同様の効果を奏することができる。すなわち、照明装置ＩＬＢでは、光源２ａ〜２ｃを点灯して得られる最大照度で照明光を射出する必要がない場合には、光源２ａ，２ｃの少なくとも一方を消灯させて光源２ａ〜２ｃ全体の消耗を抑制することができるとともに、最大照度のときに無駄にされる照明光を多段階に有効利用することで、光源２ａ〜２ｃの点灯数を変更するだけでは実現できない照度設定を行うことができる。また、これによって、照明装置ＩＬＢを備えた第２の実施形態に係る露光装置では、第１の実施形態に係る露光装置と同様の効果を奏することができる。
【００３６】
なお、第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、入射口１２ｂに限定されず、入射口１２ａ，１２ｃに対しても第１拡張ファイバ１２１及び第２拡張ファイバ１２２を設けることができる。その場合、第１拡張ファイバ１２１及び第２拡張ファイバ１２２の各射出部に対して、上述したレンズ４０ａ、ミラー４１ａおよび駆動部３４ａと同様の構成を設けるとよい。
【００３７】
次に、本発明の第３の実施形態に係る照明装置及び露光装置について説明する。なお、第３の実施形態に係る露光装置と第１の実施形態に係る露光装置とは、照明装置の構成が変更されている点を除き、同一の構成を有する。従って、第３の実施形態の説明においては、第１の実施形態にかかる露光装置の構成と同一の構成の詳細な説明は省略し、第１の実施形態に係る露光装置の構成と同一の構成には第１の実施形態で用いたのと同一の符号を用いて説明を行う。
【００３８】
図８は、第３の実施形態に係る照明装置ＩＬＣの部分構成を示す図である。この照明装置ＩＬＣは、図８に示すように、照明装置ＩＬＡが備えた第１拡張ファイバ１２１及び第２拡張ファイバ１２２に替えて、中央部に円形の開口を有するミラー４２、等倍のリレー光学系４３及びミラー４４を備え、駆動部３４ａ，３４ｃに替えて、ミラー４２，４４のそれぞれを対応する光路に対して挿脱駆動する図示しない駆動機構を備えている。また、照明装置ＩＬＣは、透過する光束径を入出射前後で変換する分離型コーンレンズ６０と、この分離型コーンレンズ６０を光路に対して挿脱駆動する図示しない駆動機構とを備えている。その他の部分は、照明装置ＩＬＡと同様に構成されている。
【００３９】
ミラー４２は、照明リレー光学系８ｂによる入射口１２ｂの共役位置もしくはその近傍位置に挿脱可能に配置され、この挿脱位置に配置された場合、光源２ｂから発した照明光のうち入射口１２ｂ内に照射される照明光を通過させるとともに、ミラー４２が未挿入の際に入射口１２ｂの周囲に照射される照明光を反射させる。なお、ミラー４２は、その挿脱位置に固定配置させることもできる。
【００４０】
リレー光学系４３は、ミラー４２が反射した照明光をミラー４４へ導光する。ミラー４４は、照明リレー光学系８ｃによる入射口１２ｃの共役位置もしくはその近傍位置に挿脱可能に配置され、この挿脱位置に配置された場合、リレー光学系４３によって導光された照明光を照明リレー光学系８ｃに向けて反射させる。
【００４１】
制御部３０は、電源装置３２からの電力供給情報をもとに、ミラー４２、ミラー４４および分離型コーンレンズ６０のそれぞれに接続された図示しない駆動機構を制御することで、ミラー４２，４４および分離型コーンレンズ６０を各々対応する光路に対し、同期して挿脱させる。このとき、分離型コーンレンズ６０は、照明リレー光学系８ｃと入射口１２ｃとの間の光路に挿脱される。
【００４２】
ミラー４２，４４および分離型コーンレンズ６０が各々対応する光路内に配置された場合、ミラー４２，４４によって反射された照明光は、照明リレー光学系８ｃおよび分離型コーンレンズ６０を介して入射口１２ｃからライトガイドファイバ１０に入射する。このとき、照明リレー光学系８ｃを介した照明光は、分離型コーンレンズ６０によって、その光束径が入射口１２ｃに適合する大きさに縮小されて、入射口１２ｃに照射される。
【００４３】
このように構成された照明装置ＩＬＣは、照明装置ＩＬＡ，ＩＬＢと同様の効果を奏することができる。すなわち、照明装置ＩＬＣでは、光源２ａ〜２ｃを点灯して得られる最大照度で照明光を射出する必要がない場合には、光源２ａ，２ｃの少なくとも一方を消灯させて光源２ａ〜２ｃ全体の消耗を抑制することができるとともに、最大照度のときに無駄にされる照明光を多段階に有効利用することで、光源２ａ〜２ｃの点灯数を変更するだけでは実現できない照度設定を行うことができる。また、これによって、照明装置ＩＬＣを備えた第３の実施形態に係る露光装置では、第１の実施形態に係る露光装置と同様の効果を奏することができる。
【００４４】
なお、上述した第３の実施形態においては、等倍のリレー光学系４３を用いていることから、分離型コーンレンズ６０を用いて照明光の光束径を縮小させて入射口１２ｃに照射しているが、リレー光学系４３に替えて縮小倍率を有するリレー光学系を用いることで、分離型コーンレンズ６０を省略することができる。
【００４５】
また、ミラー４２を挿脱させる光路を変更可能に構成することで、消灯する光源を適宜切換可能とすることができ、これによって各光源２ａ〜２ｃの消耗を平均化できるとともに、各光源２ａ〜２ｃの実効的な寿命を延命させて各光源２ａ〜２ｃの交換サイクルを延長することができる。この場合、ミラー４２が反射した照明光を他の光路に導光可能なように、リレー光学系４３、ミラー４４および分離型コーンレンズ６０の配置を適宜変更可能な構成にするとよい。
【００４６】
次に、本発明の第４の実施形態に係る照明装置及び露光装置について説明する。なお、第４の実施形態に係る露光装置と第１の実施形態に係る露光装置とは、照明装置の構成が変更されている点を除き、同一の構成を有する。従って、第４の実施形態の説明においては、第１の実施形態にかかる露光装置の構成と同一の構成の詳細な説明は省略し、第１の実施形態に係る露光装置の構成と同一の構成には第１の実施形態で用いたのと同一の符号を用いて説明を行う。
【００４７】
図９は、第４の実施形態に係る照明装置ＩＬＤの部分構成を示す図である。この照明装置ＩＬＤは、図９に示すように、照明装置ＩＬＡが備えた第１拡張ファイバ１２１及び第２拡張ファイバ１２２に替えて、ミラー４５ａ，４５ｃ、リレー光学系４６ａ，４６ｃ及びミラー４７ａ，４７ｃが設けられている。また、駆動部３４ａ，３４ｃに替えて、ミラー４５ａ，４５ｃ及びミラー４７ａ，４７ｃのそれぞれを対応する光路に対して挿脱駆動する図示しない駆動機構が設けられている。その他の部分は、照明装置ＩＬＡと同様に構成されている。
【００４８】
ミラー４５ａ，４５ｃは矩形形状を有し、矩形形状の一側部に、点灯している光源に対応して設けられているライトガイドファイバの入射口に入射する照明光が通過する半円状の凹部が設けられている。ミラー４５ａ，４５ｃは、光源２ｂから発する照明光の光路のうち入射口１２ｂの近傍位置に挿脱可能に配置され、その挿脱位置に配置された場合、光源２ｂから発した照明光のうち入射口１２ｂ内に照射される照明光を通過させるとともに、ミラー４５ａ，４５ｃが未挿入の際に入射口１２ｂの周囲に照射される照明光を反射させる。なお、ミラー４５ａ，４５ｃは、その挿脱位置に固定配置させることもできる。
【００４９】
リレー光学系４６ａ，４６ｃは、それぞれミラー４５ａ，４５ｃが反射した照明光をミラー４７ａ，４７ｃへ導光する。ミラー４７ａは、光源２ａから発する照明光の光路のうち入射口１２ａの近傍位置に挿脱可能に配置され、この挿脱位置に配置された場合、リレー光学系４６ａによって導光された照明光を入射口１２ａに向けて反射させる。同様に、ミラー４７ｃは、光源２ｃから発する照明光の光路のうち入射口１２ｃの近傍位置に挿脱可能に配置され、その挿脱位置に配置された場合、リレー光学系４６ｃによって導光された照明光を入射口１２ｃに向けて反射させる。
【００５０】
制御部３０は、電源装置３２からの電力供給情報をもとに、ミラー４５ａ，４５ｃ，４７ａ，４７ｃのそれぞれに接続された図示しない駆動機構を制御することで、この各ミラーを各々対応する光路に対して挿脱させる。このとき、制御部３０は、ミラー４５ａ，４７ａとミラー４５ｃ，４７ｃとをそれぞれ同期して挿脱させる。
【００５１】
ミラー４５ａ，４７ａが各々対応する光路内に配置された場合、ミラー４５ａ，４７ａによって反射された照明光は、入射口２ａからライトガイドファイバ１０に入射する。また、ミラー４５ｃ，４７ｃが各々対応する光路内に配置された場合、ミラー４５ｃ，４７ｃによって反射された照明光は、入射口２ｃからライトガイドファイバ１０に入射する。
【００５２】
なお、ミラー４５ａ，４５ｃと入射口１２ａ，１２ｃとは、それぞれリレー光学系４６ａ，４６ｃによって光学的にほぼ共役となり、入射口１２ａ，１２ｃには、光束断面が半輪帯状の照明光が照射される。
【００５３】
このように構成された照明装置ＩＬＤは、照明装置ＩＬＡ〜ＩＬＣと同様の効果を奏することができる。すなわち、照明装置ＩＬＤでは、光源２ａ〜２ｃを点灯して得られる最大照度で照明光を射出する必要がない場合には、光源２ａ，２ｃの少なくとも一方を消灯させて光源２ａ〜２ｃ全体の消耗を抑制することができるとともに、最大照度のときに無駄にされる照明光を多段階に有効利用することで、光源２ａ〜２ｃの点灯数を変更するだけでは実現できない照度設定を行うことができる。また、これによって、照明装置ＩＬＤを備えた第４の実施形態に係る露光装置では、第１の実施形態に係る露光装置と同様の効果を奏することができる。
【００５４】
なお、第４の実施形態において、ミラー４７ａ，４７ｃと入射口１２ａ，１２ｃとの間にそれぞれ分離型コーンレンズを配置するようにしても良い。
【００５５】
また、ミラー４５ａ，４５ｃおよびミラー４７ａ，４７ｃを挿脱させる光路を変更可能に構成することで、消灯する光源を適宜切換可能とすることができ、これによって各光源２ａ〜２ｃの消耗を平均化できるとともに、各光源２ａ〜２ｃの実効的な寿命を延命させて各光源２ａ〜２ｃの交換サイクルを延長することができる。この場合、ミラー４５ａ，４７ａとミラー４５ｃ，４７ｃとをそれぞれ光学的に接続可能なように、リレー光学系４６ａ，４６ｃの配置を適宜変更可能な構成にするとよい。
【００５６】
次に、本発明の第５の実施形態に係る照明装置及び露光装置について説明する。なお、第５の実施形態に係る露光装置と第１の実施形態に係る露光装置とは、照明装置の構成が変更されている点を除き、同一の構成を有する。従って、第５の実施形態の説明においては、第１の実施形態にかかる露光装置の構成と同一の構成の詳細な説明は省略し、第１の実施形態に係る露光装置の構成と同一の構成には第１の実施形態で用いたのと同一の符号を用いて説明を行う。
【００５７】
図１０は、第５の実施形態に係る照明装置ＩＬＥの部分構成を示す図である。この照明装置ＩＬＥは、図１０に示すように、照明装置ＩＬＡが備えた第１拡張ファイバ１２１及び第２拡張ファイバ１２２に替えて、中央部に円形の開口を有するミラー４８、リレー光学系４９、分離型のコーンレンズ５０及びミラー５１を備え、駆動部３４ａ，３４ｃに替えて、ミラー４８，５１のそれぞれを対応する光路に対して挿脱駆動する図示しない駆動機構を備えている。その他の部分は、照明装置ＩＬＡと同様に構成されている。
【００５８】
ミラー４８は、照明リレー光学系８ｂ内の光路に対して挿脱可能に配置され、この挿脱位置に配置された場合、光源２ｂから発した照明光のうちライトガイドファイバ１０が伝送可能な開口数（ＮＡ）以内のＮＡで入射口１２ｂに照射される照明光を通過させるとともに、ライトガイドファイバ１０が伝送可能なＮＡよりも大きなＮＡで入射口１２ｂに対して照射される照明光（以下、ＮＡ外照明光と呼ぶ。）を反射させる。なお、ミラー４８は、その挿脱位置に固定配置させることもできる。
【００５９】
リレー光学系４９および分離型コーンレンズ５０は、ミラー４８が反射した照明光をミラー５１へ導光する。この際、分離型コーンレンズ５０は、透過する照明光の光束径を縮小させる。ミラー５１は、照明リレー光学系８ｃ内の光路に対して挿脱可能に配置され、この挿脱位置に配置された場合、リレー光学系４９および分離型コーンレンズ５０によって導光された照明光を集光レンズ７ｃに向けて反射させる。
【００６０】
制御部３０は、電源装置３２からの電力供給情報をもとに、ミラー４８，５１のそれぞれに接続された図示しない駆動機構を制御することで、ミラー４８，５１を各々対応する光路に対し、同期して挿脱させる。ミラー４８，５１が各々対応する光路内に配置された場合、ミラー４８，５１によって反射された照明光は、集光レンズ７ｃを介して入射口１２ｃからライトガイドファイバ１０に入射する。
【００６１】
このように構成された照明装置ＩＬＥは、照明装置ＩＬＡ〜ＩＬＤと同様の効果を奏することができる。すなわち、照明装置ＩＬＥでは、光源２ａ〜２ｃを点灯して得られる最大照度で照明光を射出する必要がない場合には、光源２ａ，２ｃの少なくとも一方を消灯させて光源２ａ〜２ｃ全体の消耗を抑制することができるとともに、最大照度のときに無駄にされる照明光を多段階に有効利用することで、光源２ａ〜２ｃの点灯数を変更するだけでは実現できない照度設定を行うことができる。また、これによって、照明装置ＩＬＥを備えた第５の実施形態に係る露光装置では、第１の実施形態に係る露光装置と同様の効果を奏することができる。
【００６２】
また、第５実施形態では、光源を順次消灯するようにし、点灯している光源に対応して設けられている照明リレー光学系内にミラー４８を挿入し、消灯している光源からの照明光の光路内にミラー５１を挿入して、消灯している光源からの照明光の光路内に点灯している光源からのＮＡ外照明光を導くようにしても良い。
【００６３】
なお、上述の各実施形態においては、マルチレンズ式の走査型露光装置を例として説明したが、走査型露光装置の他に、マスクＭとプレートＰとを静止した状態でマスクＭのパターンを露光し、プレートＰを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート型の露光装置に適用することもできる。また、照明装置の光源として３つの光源を用いているが、照明装置が２つ、又は４つ以上の光源を備えていてもよい。また、上述の実施形態においては、ライトガイドファイバが７つの射出口を有しているが、ライトガイドファイバの射出口は、１つ以上あればその数はいくつでも良い。
【００６４】
また、上述の実施形態においては、制御部の制御の下、駆動部によって射出部１２１ｂ，１２２ｂおよびミラー４１ａ，４１ｃ，４２，４４，４５ａ，４５ｃ，４７ａ，４７ｃ，４８，５１を自動で挿脱しているが、手動により照明光の光路内へ挿脱を行うようにしても良い。この場合には、制御部に接続されている図示しない表示部において光源の消灯を知らせる報知情報を表示するようにすることが好ましい。
【００６５】
また、上述の実施形態においては、ライトガイドファイバに入射されない照明光もしくはライトガイドファイバが伝送不能な照明光を、消灯した光源から発する照明光の光路に導いているが、点灯している光源からの全光束を分割して、消灯している光源の照明光路に導くようにしても良い。
【００６６】
次に、上述の実施形態にかかる露光装置を用いたデバイス製造方法について説明する。図１１は、半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。この図に示すように、半導体デバイスの製造工程では、半導体デバイスの基板となるウエハに金属膜を蒸着し（ステップＳ４０）、この蒸着した金属膜上に感光性材料であるフォトレジストを塗布する（ステップＳ４２）。つづいて、各実施形態の露光装置を用い、マスクＭに形成されたパターンの投影像をプレートＰとしてのウエハ上の各ショット領域に転写し（ステップＳ４４：露光工程（投影工程））、この転写が終了したウエハの現像、つまりパターンが転写されたフォトレジストの現像を行う（ステップＳ４６：現像工程）。その後、ステップＳ４６によってウエハ表面に生成されたレジストパターンをマスク層とし、ウエハ表面に対してエッチング等の加工を行う（ステップＳ４８：加工工程）。
【００６７】
ここで、レジストパターンとは、各実施形態の露光装置によって転写されたパターンに対応する形状の凹凸が生成されたフォトレジスト層であって、その凹部がフォトレジスト層を貫通しているものである。ステップＳ４８では、このレジストパターンを介してウエハ表面の加工を行う。ステップＳ４８で行われる加工には、例えばウエハ表面のエッチングまたは金属膜等の成膜の少なくとも一方が含まれる。なお、ステップＳ４４では、各実施形態の露光装置は、フォトレジストが塗布されたウエハを感光性基板としてパターンの転写を行う。
【００６８】
図１２は、液晶表示素子等の液晶デバイスの製造工程を示すフローチャートである。この図に示すように、液晶デバイスの製造工程では、パターン形成工程（ステップＳ５０）、カラーフィルタ形成工程（ステップＳ５２）、セル組立工程（ステップＳ５４）およびモジュール組立工程（ステップＳ５６）を順次行う。
【００６９】
ステップＳ５０のパターン形成工程では、プレートとしてフォトレジストが塗布されたガラス基板上に、各実施形態の露光装置を用いて回路パターンおよび電極パターン等の所定のパターンを形成する。このパターン形成工程には、各実施形態の露光装置を用いてフォトレジスト層にパターンを転写する露光工程と、パターンが転写されたプレートの現像、つまりガラス基板上のフォトレジスト層の現像を行い、パターンに対応する形状のフォトレジスト層をマスク層として生成する現像工程と、この現像されたフォトレジスト層を介してガラス基板の表面を加工する加工工程とが含まれている。
【００７０】
ステップＳ５２のカラーフィルタ形成工程では、Ｒ（Ｒｅｄ）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）、Ｂ（Ｂｌｕｅ）に対応する３つのドットの組をマトリクス状に多数配列するか、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルタの組を水平走査方向に複数配列したカラーフィルタを形成する。
【００７１】
ステップＳ５４のセル組立工程では、ステップＳ５０によって所定パターンが形成されたガラス基板と、ステップＳ５２によって形成されたカラーフィルタとを用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。具体的には、例えばガラス基板とカラーフィルタとの間に液晶を注入することで液晶パネルを形成する。
【００７２】
ステップＳ５６のモジュール組立工程では、ステップＳ５４によって組み立てられた液晶パネルに対し、この液晶パネルの表示動作を行わせる電気回路およびバックライト等の各種部品を取り付ける。
【００７３】
また、本発明は、半導体デバイス製造用もしくは液晶デバイス製造用の露光装置への適用に限定されることなく、例えば、プラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、及びＤＮＡチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスの製造に用いるマスク（フォトマスク、レチクル等）をフォトリソグラフィ工程を用いて製造する際の露光装置にも適用することができる。 
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】第1の実施形態に係る露光装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】第1の実施形態に係る照明装置の構成を示す図である。
【図３】第1の実施形態に係る部分投影光学系の構成を示す図である。
【図４】第１の実施形態に係るライトガイドファイバの入射口の構成を示す図である。
【図５】第１の実施形態に係るライトガイドファイバの入射口における照度分布を示す図である。
【図６】第1の実施形態に係る照明装置の作動状態を示す図である。
【図７】第２の実施形態に係る照明装置の構成を示す図である。
【図８】第３の実施形態に係る照明装置の構成を示す図である。
【図９】第４の実施形態に係る照明装置の構成を示す図である。
【図１０】第５の実施形態に係る照明装置の構成を示す図である。
【図１１】本実施形態にかかるデバイス製造方法を示すフローチャートである。
【図１２】本実施形態にかかるデバイス製造方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７５】
２ａ，２ｂ，２ｃ…光源、４ａ，４ｂ，４ｃ…楕円鏡、６ａ，６ｂ，６ｃ…コリメートレンズ、７ａ，７ｂ，７ｃ…集光レンズ、８ａ，８ｂ，８ｃ…照明リレー光学系、１０…ライトガイドファイバ、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ…入射口、１４ａ…射出口、１６ａ…コリメートレンズ、１７ａ…フライアイレンズ、１８ａ…コンデンサーレンズ、３０…制御部、３２…電源装置、３４ａ，３４ｃ…駆動部、１２１…第1拡張ファイバ、１２２…第２拡張ファイバ、ＩＬＡ〜ＩＬＥ…照明装置、ＰＩ１〜ＰＩ７…部分照明光学系、ＰＬ…投影光学系、ＰＬ１〜ＰＬ７…部分投影光学系、Ｍ…マスク、Ｐ…プレート。
【図１】
2009164495.tif 000003
【図２】
2009164495.tif 000004
【図３】
2009164495.tif 000005
【図４】
2009164495.tif 000006
【図５】
2009164495.tif 000007
【図６】
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【図７】
2009164495.tif 000009
【図８】
2009164495.tif 000010
【図９】
2009164495.tif 000011
【図１０】
2009164495.tif 000012
【図１１】
2009164495.tif 000013
【図１２】
2009164495.tif 000014