JP2006228794A - 照明光学装置、露光装置、および露光方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 被照射面における照度分布が経時的に変化しても、照度ムラを良好に且つ迅速に補正することのできる照明光学装置。
【解決手段】 光源部（１）からの光で被照射面（Ｍ，Ｐ）を照明する照明光学装置。光源部は、複数の単位エリアと、これらの複数の単位エリアの各々に設けられた複数の発光領域と、複数の発光領域の発光出力を制御するための制御部とを有する。光源部と被照射面との間の光路中には、複数の単位エリアの各々からの光束をそれぞれ一旦集光させた後に被照射面上の照明領域へ重畳的に導くための導光光学系（２，４）を備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、照明光学装置、露光装置、および露光方法に関する。さらに詳細には、本発明は、半導体素子や液晶表示素子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に使用される露光装置に好適な照明光学装置に関するものである。

たとえばマイクロデバイスとしての液晶表示素子は、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、ＴＦＴ等のスイッチング素子および電極配線を形成することにより製造される。このフォトリソグラフィの手法を用いた液晶表示素子の製造工程では、マスク上に形成された原画パターンを、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露光装置が用いられる。

従来、この種の露光装置では、マスクとプレートとの相対的な位置合わせを行った後に、マスク上のパターンをプレート上の１つの露光領域（ショット領域）に一括して転写し、パターンの転写後にプレートをステップ移動させて他の露光領域への転写を順次行う方式、すなわちステップ・アンド・リピート方式が多用されていた。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露光装置には露光領域の拡大が望まれている。露光装置において露光領域を拡大するには、たとえば投影光学系を大型化する方法があるが、残存収差が極力低減された大型の投影光学系を設計し且つ製造するにはコスト高を招いてしまう。

そこで、投影光学系の大型化を回避しつつ露光領域を拡大するために、ステップ・アンド・スキャン方式が提案されている。ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置では、投影光学系の物体側（マスク側）の有効径（直径）とほぼ同じ長さの長手方向寸法を有するスリット状の照明光をマスクに照射する。そして、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上にマスクパターンの一部の像を形成している状態で、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つつ、マスクパターンをプレート上の１つのショット領域に走査露光（スキャン露光）する。こうして、プレートをステップ移動させながら、各ショット領域への走査露光が順次繰り返される（たとえば特許文献１を参照）。

特許第３４８２９７６号公報

従来の露光装置においては、上述のような露光領域の拡大につれて、露光領域の照度均一性の確保が問題となる。具体的には、露光領域の中心部の照度に対して周辺部の照度が低いような照度ムラが発生することが多い。そこで、たとえばメインコンデンサレンズにより所要の歪曲収差を意図的に発生させることにより、露光領域の照度均一性を実現している。しかしながら、レンズのクモリやソラリゼーションなどに起因して、メインコンデンサレンズによる調整範囲を超えて照明分布が経時的に変化することがある。

従来、調整範囲を超えて照明分布が経時的に変化した場合、異なる量の歪曲収差を発生させる他のメインコンデンサレンズと交換するという方法が用いられていた。しかしながら、メインコンデンサレンズを交換する従来技術では、その製造および交換が比較的大きなコストアップに直結し、さらに交換作業のための装置停止による時間的損失も大きいという不都合があった。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、被照射面における照度分布が経時的に変化しても、照度ムラを良好に且つ迅速に補正することのできる照明光学装置を提供することを目的とする。また、本発明は、照度分布が経時的に変化しても照度ムラを良好に且つ迅速に補正することのできる照明光学装置を用いて、所望の照明条件のもとで高精度且つ高スループット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。

前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、光源部からの光で被照射面を照明する照明光学装置において、
前記光源部は、複数の単位エリアと、該複数の単位エリアの各々に設けられた複数の発光領域と、前記複数の発光領域の発光出力を制御するための制御部とを有し、
前記光源部と前記被照射面との間の光路中には、前記複数の単位エリアの各々からの光束をそれぞれ一旦集光させた後に前記被照射面上の照明領域へ重畳的に導くための導光光学系を備えていることを特徴とする照明光学装置を提供する。

本発明の第２形態では、光源部からの光で被照射面を照明する照明光学装置において、
前記光源部は、複数の単位エリアと、該複数の単位エリア内の輝度分布をそれぞれ制御するための制御部とを有し、
前記光源部と前記被照射面との間の光路中に配置されて、前記複数の単位エリアの各々からの光束をそれぞれ一旦集光させた後に前記被照射面上の照明領域へ重畳的に導くための導光光学系を備えていることを特徴とする照明光学装置を提供する。

本発明の第３形態では、第１形態または第２形態の照明光学装置を備え、前記照明光学装置で照明されたマスクのパターンを感光性基板上に露光することを特徴とする露光装置を提供する。

本発明の第４形態では、第１形態または第２形態の照明光学装置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露光する露光工程とを含むことを特徴とする露光方法を提供する。

本発明の照明光学装置では、たとえばレンズのクモリやソラリゼーションなどに起因して被照射面における照度分布が経時的に変化しても、複数の単位エリアの各々に設けられた複数の発光領域の発光出力を制御することにより、照度ムラを良好に且つ迅速に補正することができる。また、本発明の露光装置および露光方法では、照度分布が経時的に変化しても照度ムラを良好に且つ迅速に補正することのできる照明光学装置を用いているので、所望の照明条件のもとで高精度且つ高スループットな露光を行うことができ、ひいては液晶表示素子のようなデバイスを高スループットで且つ高精度に製造することができる。

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、本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。また、図２は、図１の光源部の内部構成を概略的に示す図である。図１において、感光性基板であるプレート（レジストの塗布されたガラス基板）Ｐの表面の法線方向に沿ってＺ軸を、プレートＰの面内において図１の紙面に平行な方向にＹ軸を、プレートＰの面内において図１の紙面に垂直な方向にＸ軸をそれぞれ設定している。

図１に示す露光装置は、露光光を供給するための光源部１を備えている。光源部１は、図２に示すように、ＸＹ平面に沿って縦横に且つ稠密に配置された複数（図２では４つだけを図示）の単位エリア１１〜１４を有する。各単位エリア（１１〜１４）には、複数の固体光源素子１５がそれぞれ設けられている。固体光源素子１５として、たとえばＬＥＤ（発光ダイオード）やレーザダイオードなどを用いることができる。また、光源部１は、単位エリア毎に固体光源素子１５の発光領域（ＬＥＤやレーザダイオードの発光部）１５ａの発光出力（輝度、明るさ）を制御し、ひいては複数の単位エリア（１１〜１４）内の輝度分布をそれぞれ制御するための制御部１６を備えている。

すなわち、制御部１６は、たとえば複数の固体光源素子１５への印加電力を単位エリア毎に一律的に昇降させることにより、複数の発光領域１５ａの発光出力を単位エリア毎に変化させる。以下、説明および図面の単純化のために、図２および関連する図面において、固体光源素子１５およびその発光領域１５ａを同じ矩形状の斜線部で示すものとする。また、図面の明瞭化のために、図２には光軸ＡＸを中心としてＸ軸およびＹ軸に関して対称配置された４つの単位エリア（１１〜１４）だけを示し、図１においても光源部１の単位エリアの数および各単位エリアに対応して配置されるフィールドレンズの数を実際よりも少なく表示している。

光源部１において、４つの単位エリア（１１〜１４）を含むすべての単位エリアは、互いに同じ形状、すなわちＸ方向に沿って細長い矩形形状を有する。そして、第１単位エリア１１と第２単位エリア１２とでは、各固体光源素子１５の発光領域１５ａが互いに補完的なパターンにしたがって配置されている。すなわち、第１単位エリア１１と第２単位エリア１２とを重ね合わせたときに、複数の発光領域１５ａが単位エリアの矩形状の有効領域において縦横に且つほぼ稠密に配置されるように構成されている。

同様に、第３単位エリア１３と第４単位エリア１４とにおいても、各固体光源素子１５の発光領域１５ａが互いに補完的なパターンにしたがって配置されている。その他の図示を省略した単位エリアは、たとえば補完的なパターンにしたがって発光領域１５ａが配置された一対の単位エリアや、有効領域の全体に亘って発光領域１５ａが並列配置された単位エリアなどを含んでいる。

本実施形態では、光源部１からの光束がフィールドレンズアレイ２に入射する。フィールドレンズアレイ２は、光源部１の複数の単位エリア（１１〜１４）に対応するように縦横に且つ稠密に配置された複数のフィールドレンズ２ａ，２ｂにより構成されている。ここで、複数のフィールドレンズ２ａは光源部１の単位エリア毎に設けられた複数の凸レンズで形成され、複数のフィールドレンズ２ｂは複数のフィールドレンズ２ａに一対一対応で設けられた複数の平凸レンズで形成されている。したがって、光源部１の各単位エリア（１１〜１４）からの光束、すなわち各単位エリア（１１〜１４）の有効領域内に設けられた複数の発光領域１５ａからの光束は、対応するフィールドレンズ２ａ，２ｂを介して所定面（不図示）上に集光する。このように、複数のフィールドレンズ２ａ，２ｂは、複数の単位エリア（１１〜１４）からの光束をそれぞれ集光するための複数の視野光学要素を構成している。

ここで、フィールドレンズアレイ２の射出面の近傍の位置を、二次光源（実質的な面光源）と見なす。この二次光源からの光束は、二次光源の形成位置またはその近傍に配置された開口絞り３に入射する。開口絞り３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、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。開口絞り３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照明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。

開口絞り３を介した二次光源からの光は、コンデンサ光学系（メインコンデンサレンズ）４に入射する。コンデンサ光学系４は、その前側焦点面が二次光源の形成面とほぼ一致するように位置決めされている。したがって、二次光源からの光は、コンデンサ光学系４の集光作用を受けて、所定のパターンが形成されたマスクＭを重畳的に照明する。こうして、被照射面としてのマスクＭ上には、光源部１の各単位エリア（１１〜１４）の有効領域と相似な矩形状の照明領域が形成される。すなわち、マスクＭと複数の発光領域１５ａとは、フィールドレンズアレイ２およびコンデンサ光学系４に関して光学的にほぼ共役に配置されている。

なお、マスクＭ上に形成される照明領域の形状を規定するための視野絞りとしてのマスクブラインドおよびブラインド結像光学系をコンデンサ光学系４とマスクＭとの間の光路中に配置することもできる。このように、コンデンサ光学系４は、複数のフィールドレンズ２ａ，２ｂの各々からの光束をマスクＭの照明領域上に重ね合わせる機能を有する。また、フィールドレンズアレイ２とコンデンサ光学系４とは、光源部１と被照射面としてのマスクＭとの間の光路中に配置されて、複数の単位エリア（１１〜１４）の各々からの光束をそれぞれ一旦集光させた後にマスクＭ上の照明領域へ重畳的に導くための導光光学系を構成している。

マスクＭは、マスクホルダ（不図示）を介して、マスクステージＭＳ上においてＸＹ平面（すなわち水平面）に平行に保持されている。マスクステージＭＳは、マスクステージ駆動系（不図示）の作用により、マスク面（すなわちＸＹ平面）に沿って二次元的に移動可能であり、その位置座標はマスク干渉計（不図示）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。マスクＭのパターンを透過した光束は、投影光学系ＰＬを介して、プレートＰ上に矩形状のマスクパターン像を形成する。

投影光学系ＰＬの瞳面またはその近傍には、その開口数を規定するための開口絞りＡＳが配置されている。プレートＰは、プレートホルダ（不図示）を介して、プレートステージＰＳ上においてＸＹ平面に平行に保持されている。プレートステージＰＳは、プレートステージ駆動系（不図示）の作用によりプレート面（すなわちＸＹ平面）に沿って二次元的に移動可能であり、その位置座標はプレート干渉計（不図示）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。

こうして、投影光学系ＰＬに対してマスクＭおよびプレートＰをそれぞれ位置合わせした静止状態で投影露光を行うことにより、プレートＰのショット領域（露光領域）にはマスクＭのパターンが一括露光される。この場合、ステップ・アンド・リピート方式にしたがって、プレートＰをＸＹ平面に沿ってステップ移動させつつ、プレートＰの各ショット領域への一括露光が順次行われる。

あるいは、投影光学系ＰＬに対してマスクＭおよびプレートＰを走査方向（たとえばＹ方向）に沿って移動させながら投影露光を行うことにより、プレートＰのショット領域にはマスクＭのパターンが走査露光される。走査露光では、プレートＰ上の１つのショット領域に、静止状態において形成される矩形状のマスクパターン像の走査直交方向（走査方向と直交方向：たとえばＸ方向）に沿った寸法と、プレートＰの走査方向に沿った移動距離に対応する寸法とで規定される矩形状のパターンが形成される。この場合、ステップ・アンド・スキャン方式にしたがって、プレートＰをＸＹ平面に沿ってステップ移動させつつ、プレートＰの各ショット領域への走査露光が順次行われる。

本実施形態では、たとえば光源部１のすべての単位エリアの固体光源素子１５に同じ電力を印加することにより、マスクＭ上の矩形状の照明領域において、ひいてはプレートＰ上の矩形状の露光領域（静止露光領域）においてほぼ均一の照度分布を得ることができる。しかしながら、前述したように、露光領域の中心部の照度に対して周辺部の照度が低いような二次元的に凸状の照度ムラ（図３（ａ）を参照）が初期的に発生することがある。この場合、たとえば第４単位エリア１４のすべての固体光源素子１５に印加する電力を一律的に上昇させたり、第３単位エリア１３のすべての固体光源素子１５に印加する電力を一律的に下降させたりすることにより、露光領域の中心部の照度を相対的に低下させ、ひいては図３（ａ）に示すような凸状の照度ムラを良好に且つ迅速に補正することができる。

また、本実施形態において、ほぼ均一に初期調整されていた照明分布が、たとえばレンズのクモリやソラリゼーションなどに起因して経時的に変化し、露光領域の中心部の照度に対して周辺部の照度が高いような二次元的に凹状の照度ムラ（図３（ｂ）を参照）が発生することがある。この場合、たとえば第４単位エリア１４のすべての固体光源素子１５に印加する電力を一律的に下降させたり、第３単位エリア１３のすべての固体光源素子１５に印加する電力を一律的に上昇させたりすることにより、露光領域の周辺部の照度を相対的に低下させ、ひいては図３（ｂ）に示すような凹状の照度ムラを良好に且つ迅速に補正することができる。

同様に、たとえば第１単位エリア１１のすべての固体光源素子１５に印加する電力を一律的に下降または上昇させたり、第２単位エリア１２のすべての固体光源素子１５に印加する電力を一律的に下降または上昇させたりすることにより、図３（ｃ）において実線または破線で示すようなＸ方向に沿って傾斜状の照度ムラを補正することができる。ちなみに、本実施形態において投影光学系ＰＬに対してマスクＭおよびプレートＰをＹ方向に移動させながら走査露光を行う場合、走査露光の平均化効果により、プレートＰ上の露光領域において走査方向であるＹ方向に照度ムラがある程度残っていても大きな問題にはならない。プレートＰ上の露光領域において良好に補正すべき照度ムラは、走査直交方向であるＸ方向の照度ムラである。

以上のように、本実施形態の照明光学装置では、たとえばレンズのクモリやソラリゼーションなどに起因して被照射面（マスクＭひいてはプレートＰ）における照度分布が経時的に変化しても、発光領域１５ａが補完的なパターンにしたがって配置された一対の単位エリア（１１，１２；１３，１４）に印加する電力を調整することにより、一般的には複数の単位エリア（１１〜１４）の各々に設けられた複数の発光領域１５ａの発光出力を制御することにより、照度ムラを良好に且つ迅速に補正することができる。また、本実施形態の露光装置では、照度分布が経時的に変化しても照度ムラを良好に且つ迅速に補正することのできる照明光学装置を用いているので、所望の照明条件のもとで高精度且つ高スループットな投影露光を行うことができる。

なお、上述の実施形態では、第３単位エリア１３および第４単位エリア１４に印加する電力を調整することにより、凸状または凹状の照度ムラを補正している。しかしながら、第３単位エリア１３および第４単位エリア１４に加えて、あるいは第３単位エリア１３および第４単位エリア１４に代えて、発光領域１５ａが図４（ａ）および（ｂ）に示すような補完的なパターンにしたがって配置された一対の単位エリアに印加する電力を調整することにより凸状または凹状の照度ムラを補正することもできる。

一般に、互いに補完的なパターンにしたがって配置された一対の単位エリアの数、その配置、発光領域の配置パターンの形態などについて様々な実施例が可能である。本実施形態において重要なことは、光源部１が、互いに補完的なパターンにしたがって配置された一対の単位エリアを少なくとも１組含むことであり、その他に有効領域の全体に亘って発光領域１５ａが並列配置された１つまたは複数の単位エリアを備えているのが一般的である。

また、上述の実施形態では、第１単位エリア１１および第２単位エリア１２に印加する電力を調整することにより、Ｘ方向に沿って傾斜状の照度ムラを補正している。しかしながら、投影光学系ＰＬに対してマスクＭおよびプレートＰをそれぞれ位置合わせした静止状態で一括露光を行う場合には、必要に応じて、発光領域１５ａが図５（ａ）および（ｂ）に示すような補完的なパターンにしたがって配置された一対の単位エリアに印加する電力を調整することによりＹ方向に沿って傾斜状の照度ムラを補正することもできる。

また、上述の実施形態では、マスクＭと単位エリア内の複数の発光領域１５ａとが光学的にほぼ共役に配置されているため、複数の発光領域１５ａが離散的に配置されていると、単位エリア内の不均一な輝度分布がマスクＭ上の照明領域に（ひいてはプレートＰ上の露光領域に）形成される照度分布に悪影響を与えることがある。この場合、図６に示すように、光源部１とフィールドレンズアレイ２との間の光路中に拡散板５を配置することにより、単位エリア内の不均一な輝度分布の影響を抑えてほぼ均一な照度分布を得ることができる。ここで、図６のフィールドレンズアレイ２は、図１のフィールドレンズアレイ２とは異なり、両凸形状の複数のフィールドレンズ２ｃにより構成されている。なお、このような両凸形状の複数のフィールドレンズ２ｃにより構成されるフィールドレンズアレイ２を図１のフィールドレンズアレイ２として適用することもできる。また、たとえばフィールドレンズアレイ２に対して光源部１の発光面（複数の発光領域１５ａが配置されている面）をデフォーカスさせることにより、あるいはコンデンサ光学系４に対してマスクＭをデフォーカスさせることにより、単位エリア内の不均一な輝度分布の影響を抑えてほぼ均一な照度分布を得ることができる。

また、上述の実施形態では、光源部１とコンデンサ光学系４との間の光路中にフィールドレンズアレイ２を備えているが、たとえば固体光源素子１５としてフィールドレンズ付きのＬＥＤを用いることにより、フィールドレンズアレイ２の配置を省略することもできる。

また、上述の実施形態では、各単位エリア（１１〜１４）からの光束をそれぞれ集光するための視野光学要素としてフィールドレンズ２ａ，２ｂを用いている。しかしながら、これに限定されることなく、フィールドレンズに代えて、フィールドミラーやＤＯＥなどを視野光学要素として用いることもできる。

また、上述の実施形態では、光源部１が縦横に且つ稠密に配置された４つ以上の矩形状の単位エリアを有する例について説明しているが、一般に、複数の単位エリアの数、その形状、その配置などについて様々な実施例が可能である。この点は、後述する光源部１の変形例においても同様である。

図７は、本実施形態の第１変形例にかかる光源部の要部構成を概略的に示す図である。第１変形例の光源部では、たとえば矩形状の有効領域の全体に亘って複数の発光領域が並列配置された矩形状の単位エリアが、縦横に且つ稠密に複数個配置されている。ただし、図７には、これらの複数の単位エリアのうち、特徴的な構成を有する単位エリア１７だけが示されている。具体的に、複数の単位エリアのうち、少なくとも１つの単位エリア１７では制御部１６ａにより固体光源素子１５の発光領域１５ａの発光出力が個別にあるいは群別に制御され、その他の不図示の単位エリアでは制御部１６ａにより固体光源素子１５の発光領域１５ａの発光出力が単位エリア毎に制御される。

第１変形例の光源部では、たとえばすべての単位エリアの固体光源素子１５に同じ電力を印加することにより、マスクＭ上の矩形状の照明領域において、ひいてはプレートＰ上の矩形状の露光領域においてほぼ均一の照度分布を得ることができる。そして、露光領域の中心部の照度に対して周辺部の照度が低いような二次元的に凸状の照度ムラが初期的に発生した場合、たとえば単位エリア１７の周辺部に配置された複数の固体光源素子１５に印加する電力を上昇させたり、単位エリア１７の中心部に配置された複数の固体光源素子１５に印加する電力を下降させたりすることにより、露光領域の中心部の照度を相対的に低下させて凸状の照度ムラを良好に且つ迅速に補正することができる。

また、ほぼ均一に初期調整されていた照明分布が、たとえばレンズのクモリやソラリゼーションなどに起因して経時的に変化し、露光領域の中心部の照度に対して周辺部の照度が高いような二次元的に凹状の照度ムラが発生した場合、たとえば単位エリア１７の周辺部に配置された複数の固体光源素子１５に印加する電力を下降させたり、単位エリア１７の中心部に配置された複数の固体光源素子１５に印加する電力を上昇させたりすることにより、露光領域の周辺部の照度を相対的に低下させて凹状の照度ムラを良好に且つ迅速に補正することができる。このように、第１変形例では、少なくとも１つの単位エリア１７において固体光源素子１５の発光領域１５ａの発光出力を個別にあるいは群別に制御することにより、照度分布が経時的に変化しても照度ムラを良好に且つ迅速に補正することができる。

図８は、本実施形態の第２変形例にかかる光源部の要部構成を概略的に示す図である。第２変形例の光源部では、十字形状の有効領域の全体に亘って複数の発光領域が並列配置された矩形状の単位エリアが、縦横に且つ稠密に複数個配置されている。ただし、図８には、これらの複数の単位エリアのうち、特徴的な構成を有する単位エリア１８だけが示されている。具体的に、複数の単位エリアのうち、少なくとも１つの単位エリア１８では、制御部１６ｂの作用により、十字形状の有効領域のうちの横方向に細長い矩形状の第１部分有効領域（図８（ａ）において複数の矩形状の斜線部が全体として形成する矩形状の領域）内に並列配置された固体光源素子１５の発光領域１５ａの発光出力、および縦方向に細長い矩形状の第２部分有効領域（図８（ｂ）において複数の矩形状の斜線部が全体として形成する矩形状の領域）内に並列配置された固体光源素子１５の発光領域１５ａの発光出力が個別にあるいは群別に制御される。

一方、単位エリア１８以外のその他の不図示の単位エリアでは、制御部１６ｂの作用により、第１部分有効領域内に並列配置された固体光源素子１５の発光領域１５ａの発光出力と、第２部分有効領域内に並列配置された固体光源素子１５の発光領域１５ａの発光出力とが部分有効領域毎に制御される。したがって、第２変形例では、たとえば単位エリア１８を含むすべての単位エリアにおいて、第１部分有効領域内に並列配置された固体光源素子１５だけに電力を印加することにより、マスクＭ上においてＸ方向に細長い矩形状の照明領域を形成し、ひいてはプレートＰ上においてＸ方向に細長い矩形状の露光領域を形成することができる。

また、第２部分有効領域内に並列配置された固体光源素子１５だけに電力を印加することにより、マスクＭ上においてＹ方向に細長い矩形状の照明領域を形成し、ひいてはプレートＰ上においてＹ方向に細長い矩形状の露光領域を形成することができる。換言すると、第１部分有効領域と第２部分有効領域との間で電力の供給を切り換えることにより、光量を実質的に損失することなく、マスクＭ上の照明領域の形状を、ひいてはプレートＰ上の露光領域の形状を切り換えることができる。また、第２変形例では、少なくとも１つの単位エリア１８の第１部分有効領域または第２部分有効領域において、固体光源素子１５の発光領域１５ａの発光出力を個別にあるいは群別に制御することにより、照度分布が経時的に変化しても照度ムラを良好に且つ迅速に補正することができる。

図９は、本実施形態の第３変形例にかかる光源部の内部構成を概略的に示す図である。第３変形例の光源部は、図９に示すように、矩形状の有効領域の全体に亘って複数（図９では例示的に４×７＝２８個）の発光領域１５ａが並列配置された矩形状の単位エリア１９が、縦横に且つ稠密に複数個（図９では例示的に４×４＝１６個）配置されている。各単位エリア１９では、制御部１６ｃの作用により、有効領域内に並列配置された固体光源素子１５の発光領域１５ａの発光出力が単位エリア毎に制御される。

また、複数の単位エリア１９のうちの少なくとも１つの単位エリア１９ａ（不図示）では、制御部１６ｃの作用により、有効領域内に並列配置された固体光源素子１５の発光領域１５ａの発光出力が個別にあるいは群別に制御される。したがって、第３変形例では、たとえば光源部の中心部に配置された４つの単位エリア内の固体光源素子１５に電力を供給することなく、周辺部に配置された１２個の単位エリア内の固体光源素子１５に電力を供給することにより、フィールドレンズアレイ２の射出面の近傍に中心遮蔽された形態の二次光源を形成することができる。

一般には、複数の単位エリア１９への電力供給を単位エリア毎に切り換えることにより、フィールドレンズアレイ２の射出面の近傍に様々な形態の二次光源を形成することができ、ひいては様々な形態の変形照明を行うことができる。また、第３変形例では、少なくとも１つの単位エリア１９ａの有効領域において、固体光源素子１５の発光領域１５ａの発光出力を個別にあるいは群別に制御することにより、照度分布が経時的に変化しても照度ムラを良好に且つ迅速に補正することができる。

なお、図１に示す実施形態における各光学部材および各ステージ等を前述したような機能を達成するように、電気的、機械的または光学的に連結することにより、本実施形態にかかる露光装置を組み上げることができる。次に、図１に示す露光装置では、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ができる。以下、図１０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１０において、パターン形成工程４０１では、本実施形態の露光装置を用いてマスク（レチクル）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。

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。

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。

また、図１に示す実施形態にかかる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こともできる。以下、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１１のフローチャートを参照して説明する。

先ず、図１１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３０３において、図１に示す露光装置を用いて、マスク（レチクル）上のパターンの像がその投影光学系ＰＬ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。

なお、上述の実施形態では、露光装置の照明光学装置に対して本発明を適用しているが、これに限定されることなく、マスク以外の被照射面を照明する一般の照明光学装置に対しても同様に本発明を適用することができる。

本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。 図１の光源部の内部構成を概略的に示す図である。 本実施形態において補正可能な照度ムラの形態を例示的に示す図である。 凸状または凹状の照度ムラを補正するために補完的なパターンにしたがって配置された一対の単位エリアの形態を例示的に示す図である。 傾斜状の照度ムラを補正するために補完的なパターンにしたがって配置された一対の単位エリアの形態を例示的に示す図である。 本実施形態において光源部とフィールドレンズアレイとの間の光路中に拡散板を配置した例を示す図である。 本実施形態の第１変形例にかかる光源部の要部構成を概略的に示す図である。 本実施形態の第２変形例にかかる光源部の要部構成を概略的に示す図である。 本実施形態の第３変形例にかかる光源部の内部構成を概略的に示す図である。 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一例について、そのフローチャートを示す図である。 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いて、そのフローチャートを示す図である。

符号の説明

１ 光源部
２ フィールドレンズアレイ
３ 開口絞り
４ コンデンサ光学系
５ 拡散板
１１〜１４，１７〜１９ 単位エリア
１５ 固体光源素子
１５ａ 固体光源素子の発光領域
１６，１６ａ〜１６ｃ 制御部
Ｍ マスク
ＭＳ マスクステージ
ＰＬ 投影光学系
ＡＳ 開口絞り
Ｐ プレート
ＰＳ プレートステージ

Claims (13)

1. 光源部からの光で被照射面を照明する照明光学装置において、
   前記光源部は、複数の単位エリアと、該複数の単位エリアの各々に設けられた複数の発光領域と、前記複数の発光領域の発光出力を制御するための制御部とを有し、
   前記光源部と前記被照射面との間の光路中には、前記複数の単位エリアの各々からの光束をそれぞれ一旦集光させた後に前記被照射面上の照明領域へ重畳的に導くための導光光学系を備えていることを特徴とする照明光学装置。
2. 前記導光光学系は、前記複数の単位エリアからの光束をそれぞれ集光するための複数の視野光学要素と、該複数の視野光学要素の各々からの光束を前記照明領域上に重ね合わせるためのコンデンサ光学系とを有することを特徴とする請求項１に記載の照明光学装置。
3. 前記光源部は、前記複数の単位エリアの各々に設けられた複数の固体光源素子を有することを特徴とする請求項１または２に記載の照明光学装置。
4. 前記複数の視野光学要素は、前記複数の単位エリアの各々からの光束を前記コンデンサ光学系の前側焦点面またはその近傍にそれぞれ集光させることを特徴とする請求項２または３に記載の照明光学装置。
5. 前記被照射面と前記複数の発光領域とは、前記複数の視野光学要素および前記コンデンサ光学系に関して光学的にほぼ共役に配置されていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の照明光学装置。
6. 前記複数の視野光学要素は、複数のフィールドレンズを有することを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の照明光学装置。
7. 前記複数の単位エリアは、互いに補完的なパターンにしたがって前記複数の発光領域が配置された一対の単位エリアを含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の照明光学装置。
8. 前記制御部は、単位エリア毎に前記複数の発光領域の発光出力を制御することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の照明光学装置。
9. 前記制御部は、前記複数の単位エリアのうちの少なくとも１つの単位エリアにおいて、前記複数の発光領域の発光出力を個別にまたは群別に制御することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の照明光学装置。
10. 光源部からの光で被照射面を照明する照明光学装置において、
    前記光源部は、複数の単位エリアと、該複数の単位エリア内の輝度分布をそれぞれ制御するための制御部とを有し、
    前記光源部と前記被照射面との間の光路中に配置されて、前記複数の単位エリアの各々からの光束をそれぞれ一旦集光させた後に前記被照射面上の照明領域へ重畳的に導くための導光光学系を備えていることを特徴とする照明光学装置。
11. 前記導光光学系は、前記複数の単位エリアからの光束をそれぞれ集光するための複数の視野光学要素と、該複数の視野光学要素の各々からの光束を前記被照射面上に重ね合わせるためのコンデンサ光学系とを有し、
    前記被照射面と前記複数の単位エリアとは、前記複数の視野光学要素および前記コンデンサ光学系に関して光学的にほぼ共役に配置されることを特徴とする請求項１０に記載の照明光学装置。
12. 請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の照明光学装置を備え、前記照明光学装置で照明されたマスクのパターンを感光性基板上に露光することを特徴とする露光装置。
13. 請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の照明光学装置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露光する露光工程とを含むことを特徴とする露光方法。

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