JP2007059510A - 照明光学装置、露光装置及びマイクロデバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の光源からの光のバランスを保ちつつ最適な照明条件でマスクを照明する照明光学装置を提供する。
【解決手段】複数の光源４１，４２からの光束に基づいて、所定中心に対して偏心した複数の２次光源を形成する２次光源形成手段１４１，１４２と、前記２次光源形成手段からの光を被照明面に導くコンデンサ光学系２００と、前記複数の２次光源をそれぞれ形成する照明光または前記複数の２次光源からのそれぞれの照明光を計測する光量計測手段１８１，１８２と、前記光量計測手段の計測結果に基づいて、前記複数の２次光源をそれぞれ形成する照明光または前記複数の２次光源からのそれぞれの照明光に対する補正値を算出する算出手段と、前記算出手段により算出された各補正値に基づいて、前記複数の２次光源をそれぞれ形成する照明光または前記複数の２次光源からのそれぞれの照明光における光量を補正する補正手段を備える。
【選択図】 図２

Description

この発明は、半導体集積回路、液晶表示素子等の製造に用いられる照明光学装置、該照明光学装置を備えた露光装置及び該露光装置を用いたマイクロデバイスの製造方法に関するものである。

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。

従来、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。

近年、液晶表示素子の大面積かが要求されており、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の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、残存収差を極力低減した大型の投影光学系を設計及び製造するには多大な製造コストを必要としていた。従って、投影光学系の大型化を避けるために、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一つのショット領域に転写し、転写後にプレートを移動させて他のショット領域に対する露光を同様に行なう、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（特許文献1参照）。

特開平５−１６１５８８号公報

上述の投影露光装置においては、プレートの大型化に伴いプレートに生じる撓みに基づく焦点ずれの問題が生じており、焦点深度を増大させるために変形照明が用いられている。また、露光装置の大型化を避けつつ高スループットによる露光を実現するために複数の光源及び各光源からの光をマスクに導く複数の光学系を備えた投影露光装置が存在する。このような投影露光装置においては、複数の光源からの光のバランスを保ちつつ最適な照明条件でマスクを照明する必要がある。

この発明の課題は、複数の光源からの光のバランスを保ちつつ最適な照明条件でマスクを照明する照明光学装置、該照明光学装置を備えた露光装置及び該露光装置を用いたマイクロデバイスの製造方法を提供することである。

この発明の照明光学装置は、複数の光源からの光束に基づいて、所定中心に対して偏心した複数の２次光源を形成する２次光源形成手段と、前記２次光源形成手段からの光を被照明面に導くコンデンサ光学系と、前記複数の２次光源をそれぞれ形成する照明光または前記複数の２次光源からのそれぞれの照明光を計測する光量計測手段と、前記光量計測手段の計測結果に基づいて、前記複数の２次光源をそれぞれ形成する照明光または前記複数の２次光源からのそれぞれの照明光に対する補正値を算出する算出手段と、前記算出手段により算出された各補正値に基づいて、前記複数の２次光源をそれぞれ形成する照明光または前記複数の２次光源からのそれぞれの照明光における光量を補正する補正手段とを備えることを特徴とする。

この発明の照明光学装置によれば、複数の２次光源をそれぞれ形成する照明光または複数の２次光源からのそれぞれの照明光を計測した結果に基づいて、複数の２次光源をそれぞれ形成する照明光または複数の２次光源からのそれぞれの照明光における光量を補正するため、複数の光源からの照明光の光量のバランスを保ちながら被照明面を照明することができる。

また、この発明の照明光学装置は、複数の光源からの光束に基づいて、所定中心に対して偏心した複数の２次光源を形成する複数の光学系を有する２次光源形成手段と、前記２次光源形成手段からの光を被照明面に導くコンデンサ光学系と、前記複数の２次光源からのそれぞれの照明光を計測して前記複数の光学系に関する照明条件をそれぞれ計測する計測手段と、前記計測手段の計測結果に基づいて、前記複数の２次光源による照明条件に関する補正値をそれぞれ算出する算出手段と、前記算出手段により算出された各補正値に基づいて、前記複数の光学系に関する照明条件を補正する補正手段とを備えることを特徴とする。

この発明の照明光学装置によれば、複数の光学系に関する照明条件をそれぞれ計測した結果に基づいて、複数の光学系に関する照明条件を補正するため、複数の光学系における照明条件のバランスを保ちながら被照明面を照明することができる。

この発明のマイクロデバイスの製造方法は、この発明の露光装置を用いて所定のパターンを感光性基板上に露光する露光工程と、前記露光工程により露光された前記感光性基板を現像する現像工程とを含むことを特徴とする。

この発明のマイクロデバイスの製造方法によれば、良好なマイクロデバイスを製造することができる。

この発明の照明光学装置によれば、複数の光源からの照明光の光量のバランスを保ちながら被照明面を照明することができる。また、複数の光学系における照明条件のバランスを保ちながら被照明面を照明することができる。また、この発明のマイクロデバイスの製造方法によれば、良好なマイクロデバイスを製造することができる。

以下、図面を参照して、この発明の第１の実施の形態について説明を行う。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図である。図１に示すように、この実施の形態にかかる露光装置は、光源から射出される光束によりマスク（被照明面）Ｍを照明するための照明光学装置ＩＬ、マスクＭのパターン像を感光性材料（レジスト）が塗布された外径が５００ｍｍよりも大きいフラットパネルディスプレイ用のプレート（感光性基板）Ｐ上に投影露光するための投影光学系ＰＬを備えている。なお、外径が５００ｍｍよりも大きいとは、一辺若しくは対角線が５００ｍｍよりも大きいことをいう。

図２は、この実施の形態にかかる露光装置に備えられている照明光学装置ＩＬ及びマスクＭの概略構成を示す図である。以下の説明においては、図２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。

照明光学装置ＩＬは、４つの光源（光源４１，４２及び図示しない２つの光源）及び各光源からの光をコンデンサレンズ２００に導く４つの照明系（照明系ＩＬ１，ＩＬ２,及び図示しない２つの照明系）を有する。図においては、所定中心（コンデンサレンズの光軸）に対してＸ方向に偏心した照明系ＩＬ１，ＩＬ２及び照明系ＩＬ１，ＩＬ２に対して照明光を供給する光源４１，４２のみを示し、所定中心に対してＹ方向に偏心した２つの照明系及びこの２つの照明系に対して照明光を供給する２つの光源の図示を省略している。

図２に示すように光源４１から射出された照明光は、照明系ＩＬ１に供給される。光源４１は、楕円鏡（凹面鏡）２１の第１焦点位置に配置されており、波長３６５ｎｍの光を含む波長域（ｉ線）の光を射出する超高圧水銀ランプから構成されている。光源４１から射出された光束は、楕円鏡２１により反射されることにより楕円鏡２１の第２焦点位置に集光し光源像を形成する。楕円鏡２１の第２焦点位置またはその近傍にはシャッタ６１が配置されている。

楕円鏡２１の第２焦点位置に形成された光源像からの発散光束は、リレーレンズ８１によってほぼ平行光束に変換され波長選択フィルタ１０１に入射する。波長選択フィルタ１０１は所望の波長域の光束のみを透過させるものである。波長選択フィルタ１０１を透過した光束は、透過率分布フィルタ１２１に入射する。透過率分布フィルタ１２１は、照明光の全体の透過量を増減させるものである。

透過率分布フィルタ１２１を介した光束は、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）１４１に入射する。フライアイインテグレータ１４１は、多数の正レンズエレメントをその中心軸線が照明系ＩＬ１の光軸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１４１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１４１の後側焦点面には、実質的な面光源が形成される。

フライアイインテグレータ１４１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、ハーフミラー１６１に入射する。ハーフミラー１６１により反射された光束は、光量検出装置１８１に入射する。

図３は、光量検出装置の構成を示す図である。ハーフミラー１６１により反射された光束は、レンズ３０に入射し、レンズ３０により略平行な光束に変換されてハーフミラー３１に入射する。ハーフミラー３１により反射された光は、光量を計測するセンサ３２に入射する。また、ハーフミラー３１を通過した光は、レンズ３３により集光されて光量の重心を計測するセンサ３４に入射する。

センサ３２は、プレートＰと光学的に共役な位置の光量を検出するためのセンサであり、このセンサ３２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上の光学系ＩＬ１に基づく光量を検出することができる。また、センサ３４は、光学系ＩＬ１に基づく、光量の重心を計測するセンサであり、この計測結果に基づいて、光学系ＩＬ１のテレセントリシティが算出される。

一方、ハーフミラー１６１を透過した光束は、コンデンサレンズ２００に入射する。コンデンサレンズ２００を介した光束は、パターンが形成されたマスクＭを斜入射照明する。

光源４２及び照明系ＩＬ２は、光源４１及び照明系ＩＬ１と同様の構成を有している。即ち、光源４２から射出された照明光は、楕円鏡（凹面鏡）２２により反射され、楕円鏡２２の第２焦点位置に集光し光源像を形成する。楕円鏡２２の第２焦点位置またはその近傍にはシャッタ６２が配置されている。楕円鏡２２の第２焦点位置に形成された光源像からの発散光束は、リレーレンズ８２、波長選択フィルタ１０２、透過率分布フィルタ１２２を介してフライアイインテグレータ１４２に入射する。

フライアイインテグレータ１４２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、ハーフミラー１６２に入射する。ハーフミラー１６２により反射された光束は、光量検出装置１８２に入射する。一方、ハーフミラー１６２を透過した光束は、コンデンサレンズ２００に入射する。コンデンサレンズ２００を介した光束は、パターンが形成されたマスクＭを斜入射照明する。

また、図示を省略している所定中心に対してＹ方向に偏心した２つの照明系及びこの２つの照明系に対して照明光を供給する２つの光源も、光源４１，４２及び照明系ＩＬ１，ＩＬ２と同様な構成を有し、照明光の光量の検出を行なうと共に、コンデンサレンズ２００に照明光を入射させ、コンデンサレンズ２００を介した光束により、パターンが形成されたマスクＭを斜入射照明する。

図４は、フライアイインテグレータ１４１、１４２及び図２において図示を省略した２つのフライアイインテグレータの射出面を示す図である。照明光学装置ＩＬにおいては、照明系ＩＬ１，ＩＬ２及び図示を省略した２つの照明系により４つの二次光源が形成され、各二次光源からの光がコンデンサレンズ２００に入射し、コンデンサレンズ２００を介した光束によりパターンが形成されたマスクＭが斜入射照明される。

図５は、照明系ＩＬ１のリレーレンズ８１からフライアイインテグレータ１４１までを示す図である。照明系ＩＬ１は、図５に示すように、リレーレンズ８１を照明系ＩＬ１の光軸に垂直な方向に移動させるための駆動装置５１及びフライアイインテグレータ１４１を照明系ＩＬ１の光軸方向に移動させるための駆動装置５２を備えている。駆動装置５１、５２は、制御装置５００により制御される。制御装置５００には、光量検出装置１８１から検出結果が入力される。また、制御装置５００は、光源４１に対して電力値を制御するための制御信号の出力を行なう。

なお、制御装置５００には、照明系ＩＬ２の光量検出装置１８２から検出結果が入力され、図示しない２つの照明系の光量検出装置から検出結果が入力される。また、制御装置５００は、照明系ＩＬ２の光源４２及び図示しない２つの照明系の光源に対して電力値を制御するための制御信号の出力を行なう。また、制御装置５００は、照明系ＩＬ２のリレーレンズ８２を照明系ＩＬ２の光軸に垂直な方向に移動させるための駆動装置及びフライアイインテグレータ１４２を照明系ＩＬ２の光軸方向に移動させるための駆動装置に対して制御信号の出力を行なう。また、図示しない２つの照明系のリレーレンズを照明系の光軸に垂直な方向に移動させるための駆動装置及びフライアイインテグレータを照明系の光軸方向に移動させるための駆動装置に対して制御信号の出力を行なう。

この照明光学装置ＩＬにおいては、照明系ＩＬ１、ＩＬ２の光量検出装置１８１，１８２及び図示しない２つの照明系の光量検出装置による検出結果が制御装置５００に入力されると、制御装置５００は、検出結果の内、光量の検出値に基づいて、照明系ＩＬ１、ＩＬ２及び図示しない２つの照明系の２次光源からのそれぞれの照明光に対する補正値を算出し、算出された各補正値に基づいて、照明系ＩＬ１、ＩＬ２及び図示しない２つの照明系の２次光源からのそれぞれの照明光における光量を補正する。例えば、制御装置５００は、算出された各補正値に基づいて、光源４１，４２及び図示しない２つの光源に対して電力値を制御するための制御信号の出力を行なう。なお、照明系ＩＬ１、ＩＬ２及び図示しない２つの照明系の２次光源からのそれぞれの照明光の光量の補正を行なうために、透過領域により透過率の異なる透過率分布フィルタを備え、算出された各補正値に基づいて、照明光の透過する領域を変更することにより、照明系ＩＬ１、ＩＬ２及び図示しない２つの照明系の２次光源からのそれぞれの照明光の光量を補正するようにしてもよい。

また、制御装置５００においては、照明系ＩＬ１、ＩＬ２の光量検出装置１８１，１８２及び図示しない２つの照明系の光量検出装置による検出結果の内、光量重心の値に基づいて、照明系ＩＬ１、ＩＬ２及び図示しない２つの照明系の照明条件であるテレセントリシティ（倍率テレセントリシティ及び傾斜テレセントリシティ）を算出して、照明系ＩＬ１、ＩＬ２及び図示しない２つの照明系に対する倍率テレセントリシティ及び傾斜テレセントリシティの補正値を算出し、算出された各補正値に基づいて、照明系ＩＬ１、ＩＬ２及び図示しない２つの照明系の倍率テレセントリシティ及び傾斜テレセントリシティを補正する。

例えば、制御装置５００は、算出された各補正値に基づいて、照明系ＩＬ１、ＩＬ２及び図示しない２つの照明系のリレーレンズを照明系の光軸に垂直な方向に移動させるための駆動装置に対して制御信号を出力し、照明系ＩＬ１、ＩＬ２及び図示しない２つの照明系のそれぞれの傾斜テレセントリシティの補正を行う。また、制御装置５００は、算出された各補正値に基づいて、照明系ＩＬ１、ＩＬ２及び図示しない２つの照明系のフライアイインテグレータを照明系の光軸方向に移動させるための駆動装置に対して制御信号を出力し、照明系ＩＬ１、ＩＬ２及び図示しない２つの照明系のそれぞれの倍率テレセントリシティの補正を行う。

この第１の実施の形態に係る照明光学装置によれば、複数の２次光源からのそれぞれの照明光を計測した結果に基づいて、複数の２次光源からのそれぞれの照明光における光量を補正するため、複数の光源からの照明光の光量のバランスを保ちながら被照明面を照明することができる。

また、複数の光学系に関する照明条件をそれぞれ計測した結果に基づいて、複数の光学系に関する照明条件を補正するため、複数の光学系における照明条件のバランスを保ちながら被照明面を照明することができる。

次に、図面を参照して、この発明の第２の実施の形態について説明を行う。図６は、この発明の実施の形態にかかる露光装置に備えられている照明光学装置ＩＬ１０及びマスクＭ１の概略構成を示す図である。以下の説明においては、図６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。

照明光学装置ＩＬ１０は、３つの光源（光源４３，４４，４５）及び各光源からの光を光ファイババンドル７０へ導く部分照明系７１，７２，７３及びファイババンドル７０から射出された光をコンデンサレンズ２０１に導く４つの部分照明系（部分照明系７４，７５,及び図示しない２つの部分照明系）を有する。図においては、４つの部分照明系のうち所定中心（コンデンサレンズの光軸）に対してＸ方向に偏心した部分照明系７４，７５のみを示し、所定中心に対してＹ方向に偏心した２つの部分照明系の図示を省略している。

光源４３から射出された照明光は、楕円鏡２３により反射され楕円鏡２３の第２焦点位置に集光し光源像を形成する。楕円鏡２３の第２焦点位置またはその近傍にはシャッタ６３が配置されている。

楕円鏡２３の第２焦点位置に形成された光源像からの発散光束は、リレーレンズ７１ａによってほぼ平行光束に変換され波長選択フィルタ７１ｂに入射する。波長選択フィルタ７１ｂを透過した光束は、集光レンズ７１ｃにより集光されて３つの入射端を有するファイババンドル７０の第１の入射端７０ａに入射する。

なお、部分照明系７２，７３は、部分照明系７１と同様な構成を有する。光源４４及び光源４５から射出された照明光は、部分照明系７２，７３を介してファイババンドル７０の第２の入射端７０ｂ及び第３の入射端７０ｃに入射する。

ファイババンドル７０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、３つの入射端７０ａ，７０ｂ，７０ｃと４つの射出端（射出端７０ｄ，７０ｅ及び図示しない２つの射出端）を備えている。ファイババンドル７０の入射端に入射した光は、ファイババンドル７０の内部を伝播することによりミキシングされ、ファイババンドル７０の射出端７０ｄ，７０ｅ及び図示しない２つの射出端から射出する。

ファイババンドル７０の射出端７０ｄから射出した光束は、コリメートレンズ７４ａ及び透過率分布フィルタ７４ｂを介して、フライアイインテグレータ７４ｃに入射する。ここで透過率分布フィルタ７４ｂは、照明光が透過する領域ごとに透過率が異なるフィルタである。フライアイインテグレータ７４ｃの後側焦点面に形成された二次光源からの光束は、ハーフミラー７４ｄに入射する。ハーフミラー７４ｄにより反射された光束は、光量検出装置１８３に入射する。一方、ハーフミラー７４ｄを透過した光束は、コンデンサレンズ２０１に入射する。コンデンサレンズ２０１を介した光束は、パターンが形成されたマスクＭ１を斜入射照明する。

また、ファイババンドル７０の射出端７０ｅから射出した光束は、コリメートレンズ７５ａ及び透過率分布フィルタ７５ｂを介して、フライアイインテグレータ７５ｃに入射する。フライアイインテグレータ７５ｃの後側焦点面に形成された二次光源からの光束は、ハーフミラー７５ｄに入射する。ハーフミラー７５ｄにより反射された光束は、光量検出装置１８４に入射する。一方、ハーフミラー７５ｄを透過した光束は、コンデンサレンズ２０１に入射する。コンデンサレンズ２０１を介した光束は、パターンが形成されたマスクＭ１を斜入射照明する。

なお、ファイババンドル７０の図示しない２つの射出端から射出した光束は、図示しない２つの部分照明系に入射する。部分照明系においては、コリメートレンズ及び透過率分布フィルタを介して、フライアイインテグレータに入射する。フライアイインテグレータの後側焦点面に形成された二次光源からの光束は、ハーフミラーに入射する。ハーフミラーにより反射された光束は、光量検出装置に入射する。ここで光量検出装置１８３，１８４及び図示しない２つの光量検出装置は、第１の実施の形態に係る光量検出装置１８１，１８２と同様の構成を有する。一方、ハーフミラーを透過した光束は、コンデンサレンズ２０１に入射する。コンデンサレンズ２０１を介した光束は、パターンが形成されたマスクＭ１を斜入射照明する。

この照明光学装置ＩＬ１０においては、部分照明系７４，７５の光量検出装置１８３，１８４及び図示しない２つの部分照明系の光量検出装置による検出結果が制御装置（図示せず）に入力されると、制御装置は、検出結果の内、光量の検出値に基づいて、部分照明系７４，７５及び図示しない２つの部分照明系の２次光源からのそれぞれの照明光に対する補正値を算出し、算出された各補正値に基づいて、部分照明系７４，７５及び図示しない２つの照明系の２次光源からのそれぞれの照明光における光量を補正する。例えば、制御装置は、算出された各補正値に基づいて、部分照明系７４，７５及び図示しない２つの部分照明系の２次光源からのそれぞれの照明光の光量の補正を行なうために、透過率分布フィルタにおける照明光の透過する領域をそれぞれ変更することにより、部分照明系７４，７５及び図示しない２つの部分照明系の２次光源からのそれぞれの照明光の光量を補正する。

また、制御装置においては、部分照明系７４，７５の光量検出装置１８３，１８４及び図示しない２つの照明系の光量検出装置による検出結果の内、光量重心の値に基づいて、部分照明系７４，７５及び図示しない２つの部分照明系のテレセントリシティ（倍率テレセントリシティ及び傾斜テレセントリシティ）を算出して、部分照明系７４，７５及び図示しない２つの部分照明系に対する倍率テレセントリシティ及び傾斜テレセントリシティの補正値を算出し、算出された各補正値に基づいて、部分照明系７４，７５及び図示しない２つの部分照明系の倍率テレセントリシティ及び傾斜テレセントリシティを補正する。

例えば、制御装置は、算出された各補正値に基づいて、部分照明系７４，７５及び図示しない２つの部分照明系のリレーレンズを部分照明系の光軸に垂直な方向に移動させるための駆動装置（図示せず）に対して制御信号を出力し、部分照明系７４，７５及び図示しない２つの部分照明系のそれぞれの傾斜テレセントリシティの補正を行う。また、制御装置は、算出された各補正値に基づいて、部分照明系７４，７５及び図示しない２つの部分照明系のフライアイインテグレータを部分照明系の光軸方向に移動させるための駆動装置（図示せず）に対して制御信号を出力し、部分照明系７４，７５及び図示しない２つの照明系のそれぞれの倍率テレセントリシティの補正を行う。

この第２の実施の形態に係る照明光学装置によれば、複数の２次光源からのそれぞれの照明光を計測した結果に基づいて、複数の２次光源からのそれぞれの照明光における光量を補正するため、複数の光源からの照明光の光量のバランスを保ちながら被照明面を照明することができる。

また、複数の光学系に関する照明条件をそれぞれ計測した結果に基づいて、複数の光学系に関する照明条件を補正するため、複数の光学系における照明条件のバランスを保ちながら被照明面を照明することができる。

次に、図面を参照して、この発明の第３の実施の形態について説明を行う。図７は、この発明の第３の実施の形態にかかる露光装置に備えられている照明光学装置ＩＬ２０及びマスクＭ２の概略構成を示す図である。以下の説明においては、図７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。

照明光学装置ＩＬ２０は、４つの光源（光源４６，４７及び図示しない２つの光源）及び各光源からの光をコンデンサレンズ２０２に導く４つの照明系（照明系ＩＬ３，ＩＬ４,及び図示しない２つの照明系）を有する。図においては、所定中心（コンデンサレンズの光軸）に対してＸ方向に偏心した照明系ＩＬ３，ＩＬ４及び照明系ＩＬ３，ＩＬ４に対して照明光を供給する光源４６，４７のみを示し、所定中心に対してＹ方向に偏心した２つの照明系及びこの２つの照明系に対して照明光を供給する２つの光源の図示を省略している。

図７に示すように光源４６から射出された照明光は、照明系ＩＬ３に供給される。光源４６は、発光ダイオード（固体光源）をアレイ状に配列した発光ダイオードアレイにより構成されている。光源４６から射出された光束は、リレーレンズ８３によってほぼ平行光束に変換され波長選択フィルタ１０３に入射する。波長選択フィルタ１０３は所望の波長域の光束のみを透過させるものである。波長選択フィルタ１０３を透過した光束は、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）１４３に入射する。フライアイインテグレータ１４３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、ハーフミラー１６３に入射する。ハーフミラー１６３により反射された光束は、光量検出装置１８５に入射する。一方、ハーフミラー１６３を透過した光束は、コンデンサレンズ２０２に入射する。コンデンサレンズ２０２を介した光束は、パターンが形成されたマスクＭ２を斜入射照明する。

光源４７及び照明系ＩＬ４は、光源４６及び照明系ＩＬ３と同様の構成を有している。即ち、光源４７から射出された照明光は、リレーレンズ８４、波長選択フィルタ１０４を介してフライアイインテグレータ１４４に入射する。

フライアイインテグレータ１４４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、ハーフミラー１６４に入射する。ハーフミラー１６４により反射された光束は、光量検出装置１８６に入射する。一方、ハーフミラー１６４を透過した光束は、コンデンサレンズ２０２に入射する。コンデンサレンズ２０２を介した光束は、パターンが形成されたマスクＭ２を斜入射照明する。

また、図示を省略している所定中心に対してＹ方向に偏心した２つの照明系及びこの２つの照明系に対して照明光を供給する２つの光源も、光源４６，４７及び照明系ＩＬ３，ＩＬ４と同様な構成を有し、照明光の光量を検出すると共に、コンデンサレンズ２０２に照明光を入射させ、コンデンサレンズ２０２を介した光束により、パターンが形成されたマスクＭ２を斜入射照明する。

この照明光学装置ＩＬ２０においては、照明系ＩＬ３、ＩＬ４の光量検出装置１８５，１８６及び図示しない２つの照明系の光量検出装置による検出結果が制御装置（図示せず）に入力されると、制御装置は、検出結果の内、光量の検出値に基づいて、照明系ＩＬ３、ＩＬ４及び図示しない２つの照明系の２次光源からのそれぞれの照明光に対する補正値を算出し、算出された各補正値に基づいて、照明系ＩＬ３、ＩＬ４及び図示しない２つの照明系の２次光源からのそれぞれの照明光における光量を補正する。例えば、制御装置は、算出された各補正値に基づいて、光源４６，４７及び図示しない２つの光源に対して電力値を制御するための制御信号の出力を行なう。なお、照明系ＩＬ３、ＩＬ４及び図示しない２つの照明系の２次光源からのそれぞれの照明光の光量の補正を行なうために、透過領域により透過率の異なる透過率分布フィルタを備え、算出された各補正値に基づいて、照明光の透過する領域を変更することにより、照明系ＩＬ３、ＩＬ４及び図示しない２つの照明系の２次光源からのそれぞれの照明光の光量を補正するようにしてもよい。

また、制御装置においては、照明系ＩＬ３、ＩＬ４の光量検出装置１８５，１８６及び図示しない２つの照明系の光量検出装置による検出結果の内、光量重心の値に基づいて、照明系ＩＬ３、ＩＬ４及び図示しない２つの照明系のテレセントリシティ（倍率テレセントリシティ及び傾斜テレセントリシティ）を算出して、照明系ＩＬ３、ＩＬ４及び図示しない２つの照明系に対する倍率テレセントリシティ及び傾斜テレセントリシティの補正値を算出し、算出された各補正値に基づいて、照明系ＩＬ３、ＩＬ４及び図示しない２つの照明系の倍率テレセントリシティ及び傾斜テレセントリシティを補正する。

例えば、制御装置は、算出された各補正値に基づいて、照明系ＩＬ３、ＩＬ４及び図示しない２つの照明系のリレーレンズを照明系の光軸に垂直な方向に移動させるための駆動装置（図示せず）に対して制御信号を出力し、照明系ＩＬ３、ＩＬ４及び図示しない２つの照明系のそれぞれの傾斜テレセントリシティの補正を行う。また、制御装置は、算出された各補正値に基づいて、照明系ＩＬ３、ＩＬ４及び図示しない２つの照明系のフライアイインテグレータを照明系の光軸方向に移動させるための駆動装置（図示せず）に対して制御信号を出力し、照明系ＩＬ３、ＩＬ４及び図示しない２つの照明系のそれぞれの倍率テレセントリシティの補正を行う。

この第３の実施の形態に係る照明光学装置によれば、複数の２次光源からのそれぞれの照明光を計測した結果に基づいて、複数の２次光源からのそれぞれの照明光における光量を補正するため、複数の光源からの照明光の光量のバランスを保ちながら被照明面を照明することができる。

また、複数の光学系に関する照明条件をそれぞれ計測した結果に基づいて、複数の光学系に関する照明条件を補正するため、複数の光学系における照明条件のバランスを保ちながら被照明面を照明することができる。

なお、上述の各実施の形態においては、各フライアイインテグレータの下流側で照明光をハーフミラーで分岐して照明光の光量を計測している。即ち、複数の２次光源からのそれぞれの照明光を計測しているが、各フライアイインテグレータの上流側で照明光をハーフミラーにより分岐して照明光の光量を計測してもよい。即ち、複数の２次光源をそれぞれ形成する照明光を計測するようにしてもよい。この場合には、計測結果に基づいて複数の２次光源をそれぞれ形成する照明光に対する補正値を算出して、算出された各補正値に基づいて、複数の２次光源をそれぞれ形成する照明光の光 量を補正する。

また、上述の実施の形態においては、照明条件としてテレセントリシティの計測を行なっているが、複数の２次光源からのそれぞれの照明光を計測することにより複数の光学系に関する照明むらをそれぞれ計測し、計測結果に基づいて、複数の２次光源による照明むらに関する補正値をそれぞれ算出し、算出された各補正値に基づいて、複数の光学系に関する照明むらを補正するようにしてもよい。

また、複数光源を用いてもファイバを用いない実施の形態については、複数光源の点灯動作をシャッタの動作に同期させて制御することが望ましい。例えば、複数光源の点灯および消灯の制御、若しくは、複数光源からの光を任意に遮光する制御をシャッタに同期させて行なうことが良い。

上述の実施の形態にかかる露光装置では、照明光学装置によってマスクを照明し（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（ウエハ）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、上述の実施の形態にかかる露光装置を用いて感光性基板としてもプレート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８のフローチャートを参照して説明する。

先ず、図８のステップＳ３０１において、１ロットのプレート上に金属膜が蒸着される。次のステップＳ３０２において、その１ロットのプレート上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。次に、ステップＳ３０３において、上述の実施の形態にかかる露光装置を用いて、レチクル（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ロットのプレート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Ｓ３０４において、その１ロットのプレート上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップＳ３０５において、その１ロットのプレート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、各プレート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、上述の実施の形態に係る照明光学装置、即ち照明光をバランスよく供給することができる照明光学装置を備える露光装置を用いて露光を行なっているため、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、ステップＳ３０１〜ステップＳ３０５では、プレート上に金属を蒸着し、その金属膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチングの各工程を行っているが、これらの工程に先立って、プレート上にシリコンの酸化膜を形成後、そのシリコンの酸化膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチング等の各工程を行っても良いことはいうまでもない。

また、上述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。次に、図９において、パターン形成工程Ｓ４０１では、上述の実施の形態にかかる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Ｓ４０２へ移行する。

次に、カラーフィルタ形成工程Ｓ４０２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の組を複数水平走査線方向に配列されたり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Ｓ４０２の後に、セル組み立て工程Ｓ４０３が実行される。セル組み立て工程Ｓ４０３では、パターン形成工程Ｓ４０１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形成工程Ｓ４０２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。セル組み立て工程Ｓ４０３では、例えば、パターン形成工程Ｓ４０１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Ｓ４０２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、モジュール組み立て工程Ｓ４０４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、上述の実施の形態に係る照明光学装置、即ち、照明光をバランスよく供給することができる照明光学装置を備える露光装置を用いて露光しているため、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。

第１の実施の形態にかかる露光装置の概略構成を示す図である。 第１の実施の形態にかかる照明光学装置の概略構成を示す図である。 第１の実施の形態にかかる光量検出装置の概略構成を示す図である。 第１の実施の形態にかかるフライアイインテグレータの射出面を示す図である。 第１の実施の形態にかかる照明光学装置のリレーレンズからフライアイインテグレータまでを示す図である。 第２の実施の形態にかかる照明光学装置の概略構成を示す図である。 第３の実施の形態にかかる照明光学装置の概略構成を示す図である。 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を示すフローチャートである。 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を示すフローチャートである。

符号の説明

４１〜４７…光源、１４１，１４２，１４３，１４４，７４ｃ、７５ｃ…フライアイインテグレータ、１８１〜１８６…光量検出装置、２００，２０１，２０２…コンデンサレンズ、ＩＬ…照明光学装置、ＩＬ１〜ＩＬ４…照明系、７１〜７５…部分照明系、ＰＬ…投影光学系、Ｍ，Ｍ１，Ｍ２・・・マスク、Ｐ…プレート

Claims (8)

1. 複数の光源からの光束に基づいて、所定中心に対して偏心した複数の２次光源を形成する２次光源形成手段と、
   前記２次光源形成手段からの光を被照明面に導くコンデンサ光学系と、
   前記複数の２次光源をそれぞれ形成する照明光または前記複数の２次光源からのそれぞれの照明光を計測する光量計測手段と、
   前記光量計測手段の計測結果に基づいて、前記複数の２次光源をそれぞれ形成する照明光または前記複数の２次光源からのそれぞれの照明光に対する補正値を算出する算出手段と、
   前記算出手段により算出された各補正値に基づいて、前記複数の２次光源をそれぞれ形成する照明光または前記複数の２次光源からのそれぞれの照明光における光量を補正する補正手段と、
   を備えることを特徴とする照明光学装置。
2. 前記２次光源形成手段は、複数光源からの光束に基づいて、所定中心に対して偏心した複数の２次光源を形成するための複数の光学系を有することを特徴とする請求項１記載の照明光学装置。
3. 複数の光源からの光束に基づいて、所定中心に対して偏心した複数の２次光源を形成する複数の光学系を有する２次光源形成手段と、
   前記２次光源形成手段からの光を被照明面に導くコンデンサ光学系と、
   前記複数の２次光源からのそれぞれの照明光を計測して前記複数の光学系に関する照明条件をそれぞれ計測する計測手段と、
   前記計測手段の計測結果に基づいて、前記複数の２次光源による照明条件に関する補正値をそれぞれ算出する算出手段と、
   前記算出手段により算出された各補正値に基づいて、前記複数の光学系に関する照明条件を補正する補正手段と、
   を備えることを特徴とする照明光学装置。
4. 前記照明条件は、テレセントリシティまたは照明むらを含むことを特徴とする請求項３記載の照明光学装置。
5. 光源から射出される照明光により照明された所定のパターンを投影光学系を介して感光性基板上に露光する露光装置において、
   請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の照明光学装置を備えることを特徴とする露光装置。
6. 前記感光性基板は、外径が５００ｍｍよりも大きいことを特徴とする請求項５記載の露光装置。
7. 前記感光性基板は、フラットパネルディスプレイ用であることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の露光装置。
8. 請求項５乃至請求項７の何れか一項に記載の露光装置を用いて所定のパターンを感光性基板上に露光する露光工程と、
   前記露光工程により露光された前記感光性基板を現像する現像工程と、
   を含むことを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。

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