JP2009032749A - 露光装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の光源が発する各露光光の光量比に対応して感光性基板に対する露光光の光学特性を調整できること。
【解決手段】露光装置１００は、照明光学系ＩＬまたは投影光学系の少なくとも一方に含まれる光学素子を駆動し、パターンＤＰの共役面における露光光の光学特性を変化させる駆動機構５１〜５６と、複数の光源１のうちの第１の光源および第２の光源が発する各露光光の光量に対応する情報をもとにこの各露光光の光量比に対応する情報を検知するとともに、この検知結果をもとに駆動機構５１〜５６の少なくとも１つを用いて露光光の光学特性を変化させる主制御系２０とを備える。
【選択図】 図４

Description

本発明は、感光性基板上にパターンを転写する露光装置およびデバイス製造方法に関する。

従来、液晶表示素子、半導体素子等のデバイス上に回路パターンを形成するために、フォトリソグラフィ技術を利用した露光装置が用いられている。かかる露光装置では、例えば回路パターンの原画としてのパターンが形成されたマスクを所定の波長帯域の露光光によって照明し、この照明したパターンの像をデバイスの基板となる感光性基板上に形成することでパターンが転写される。

近年、露光装置では、液晶表示素子等の大面積化の要求にともない、感光性基板上に転写するパターンの転写領域（露光領域）の拡大が要望されている。これに対して、マルチレンズ方式の投影光学系を備え、マスクおよび感光性基板を投影光学系に対して同期走査させながらパターンの転写を行うステップ・アンド・スキャン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）。

特許文献１に記載された露光装置では、感光性基板のパターン転写面（露光面）に沿って複数の投影光学ユニットが配列されており、この配列数を増やすことで露光領域が拡大される。その際、１つの光源では露光光が光量不足となる場合には、複数の光源を用い、その各光源が発する露光光を混合してマスクを照明することで光量不足を解消することができる。この場合、各光源が発する露光光は、例えば複数の光ファイバーをランダムに束ねて構成されるライトガイドを用いて混合される。

特開平７−５７９８６号公報

ところが、複数の光源を用いると、例えば光源の経時劣化や点灯数の変更などにより、各光源から発せられる露光光の光量比が変化する。このため、特許文献１に記載の露光装置では、複数の光源が発する露光光を混合してマスクを照明する場合、感光性基板に対する露光光の光学特性が投影光学ユニットごと、および各投影光学ユニット間で変化する恐れがあった。また、露光光の光学特性が変化することで、感光性基板上に形成されるパターンの像の像質が劣化し、感光性基板上に転写されるパターンの精度が低下するという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数の光源が発する各露光光の光量比に対応して感光性基板に対する露光光の光学特性を調整することができ、感光性基板上に高精度にパターンを転写することができる露光装置およびデバイス製造方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる露光装置は、複数の光源が発する露光光を混合し、所定面に位置するパターンに照射する照明手段と、前記パターンを介した前記露光光をもとに、前記所定面の共役面に位置する感光性基板上に前記パターンの像を形成する投影手段とを備えた露光装置において、前記照明手段または前記投影手段の少なくとも一方に含まれる光学素子を駆動して前記共役面における前記露光光の光学特性を変化させる調整手段と、前記複数の光源のうちの第１光源および第２光源が発する各露光光の光量に対応する情報をもとに該各露光光の光量比に対応する情報を検知する検知手段と、前記検知手段の検知結果をもとに前記調整手段を用いて前記光学特性を変化させる調整制御手段と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかるデバイス製造方法は、上記の露光装置を用いて前記感光性基板上に前記パターンを転写する露光工程と、前記パターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記パターンに対応する形状のマスク層を前記感光性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性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。

本発明にかかる露光装置およびデバイス製造方法によれば、複数の光源が発する各露光光の光量比に対応して感光性基板に対する露光光の光学特性を調整することができ、感光性基板上に高精度にパターンを転写することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明にかかる露光装置およびデバイス製造方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一符号を付して示している。

（実施の形態）
図１は、本実施の形態にかかる露光装置１００の全体構成を示す斜視図である。この図に示すように、露光装置１００は、複数の光源１（ただし、図１では１つのみ図示）と、照明手段としての照明光学系ＩＬと、複数の投影手段としての投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５（ただし、投影光学ユニットＰＬ２は不図示）を用いて構成された投影光学系ＰＬとを備える。照明光学系ＩＬは、各光源１が発する露光光をもとに、投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５に対応するマスクＭ上の５つの領域を照明する。投影光学系ＰＬは、投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５ごとに、照明光学系ＩＬから照射される露光光をもとに、マスクＭの下面に形成されたパターンの像を感光性基板としてのプレートＰ上に形成する。

なお、本実施の形態では、露光装置１００に対して図１に示すようにＸＹＺ座標系を設定し、以降の説明において、このＸＹＺ座標系を適宜参照する。また、図１以降の各図にも、このＸＹＺ座標系を適宜図示するものとする。具体的には、ＸＹＺ座標系は、例えば水平面と平行にＸ軸およびＹ軸が設定され、鉛直上方を正方向としてＺ軸が設定される。

ここで、マスクＭは、下面に形成されたパターンが、照明光学系ＩＬと投影光学系ＰＬとの間にあらかじめ設定される所定面に位置するように、露光装置１００に対して交換自在に配置される。露光装置１００では、この所定面は、水平面であるＸＹ平面と平行に設定されている。また、プレートＰは、パターンの転写面である上面の露光面が、その所定面の投影光学系ＰＬによる共役面に位置するように、露光装置１００に対して交換自在に配置される。すなわち、プレートＰの露光面は、マスクＭに形成されたパターンの共役面に配置される。

露光装置１００は、マスクステージＭＳおよびプレートステージＰＳ（図２参照）を備える。マスクステージＭＳは、上部にマスクＭを保持し、プレートステージＰＳは、上部にプレートＰを保持する。マスクステージＭＳおよびプレートステージＰＳには、それぞれ図示しない走査駆動機構が設けられている。これらの走査駆動機構は、マスクステージＭＳおよびプレートステージＰＳをＸ軸方向へ個別あるいは同期して移動させることで、投影光学系ＰＬによるパターン投影領域をプレートＰ上でＸ軸方向に走査させる。

また、マスクステージＭＳおよびプレートステージＰＳには、それぞれ図示しない調整駆動機構およびステップ駆動機構が設けられている。調整駆動機構は、マスクステージＭＳをＹ軸方向へ微小移動させるとともにＺ軸回りに微小回転させることで、プレートＰに対するマスクＭの姿勢をＸＹ平面に沿って調整する。ステップ駆動機構は、プレートステージＰＳをＹ軸方向へステップ移動させることで、投影光学系ＰＬによるパターン投影領域をプレートＰ上でＹ軸方向にステップ移動させる。

なお、マスクステージＭＳは、露光装置１００の図示しない本体架台もしくはマスクステージＭＳに固定されるバーミラー２５と、図示しないレーザ干渉計とを用いてＸＹ平面に沿って位置制御される。同様にプレートステージＰＳは、露光装置１００の図示しない本体架台もしくはプレートステージＰＳに固定されるバーミラー２６ｘ，２６ｙと、図示しないレーザ干渉計とを用いてＸＹ平面に沿って位置制御される。

また、露光装置１００は、プレートステージＰＳをＺ軸方向へ移動させる図示しない合焦駆動機構を備える。合焦駆動機構は、プレートステージＰＳをＺ軸方向へ移動させることで、プレートＰの露光面を投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５によるパターンの像の像面、つまりパターンの共役面に一致させる。なお、プレートステージＰＳは、図示しない焦点検出装置を用いてＺ軸方向に沿って位置制御される。

さらに、露光装置１００は、マスクＭとプレートＰとのＸＹ平面に沿った相対位置計測を行う一対のアライメント装置２７ａ，２７ｂを備える。アライメント装置２７ａ，２７ｂは、マスクＭの上方でＹ軸方向に所定の間隔を隔てて配置されている。アライメント装置２７ａ，２７ｂは、例えば画像処理技術を用い、マスクＭ上に形成された所定の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もしくはプレートステージＰＳの所定位置に設けられた基準部材２８上の基準アライメントマークとの相対位置を計測することで、マスクＭとプレートＰとのＸＹ平面に沿った相対位置を計測する。これによって、マスクＭとプレートＰとはＸＹ平面に沿って相対位置が制御される。なお、アライメント装置２７ａ，２７ｂは、それぞれ対応する投影光学ユニットＰＬ１，ＰＬ５を介してプレートアライメントマークもしくは基準アライメントマークを検出する。

また、露光装置１００は、照明光学系ＩＬにより投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５を介してプレートＰ上に照射される露光光の照度を検出する照度検出部２９を備える。照度検出部２９は、例えばスリット状もしくはピンホール状等の所定の大きさの開口部が形成された光制限部材と、この光制限部材の開口部を通過した露光光を光電検出する光検出器とを用いて構成され、光制限部材をプレートＰとほぼ同じ高さにしてプレートステージＰＳにおけるＸ軸方向の端部に設けられる。照度検出部２９は、投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５によるプレートＰ上の各パターン投影領域内に適宜移動され、各パターン投影領域における露光光の照度分布、照度ムラ、平均照度等、照度に関する各種情報を検出する。

さらに、露光装置１００は、照明光学系ＩＬによって照射されてマスクＭのパターンを介した露光光をもとに、投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５がそれぞれプレートＰ上に形成するパターンの像を検出する空間像検出部２４を備える。空間像検出部２４は、例えば所定の指標が形成された光透過部材である指標板６０と、指標板６０上に形成されるパターンの像を画像として検出する像検出ユニット６１とを用いて構成され、指標板６０の上面をプレートＰとほぼ同じ高さにしてプレートステージＰＳにおけるＸ軸方向の端部に設けられる。像検出ユニット６１は、投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５に対応して複数設けられ、それぞれ対応する投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５が形成するパターンの像を検出する。

また、空間像検出部２４は、合焦駆動機構によってプレートステージＰＳがＺ軸方向へ所定量ずつ順次駆動されるごとにパターンの像を検出することで、プレートステージＰＳのＺ軸方向の位置（高さ）に対するパターンの像のＸ軸方向およびＹ軸方向の位置を検知する。露光装置１００では、この検知結果をもとに、マスクＭのパターンの共役面における露光光のテレセントリシティが検出される。

つぎに、投影光学系ＰＬについて詳細に説明する。図２は、投影光学系ＰＬが備える投影光学ユニットＰＬ１の要部構成を示す図である。投影光学系ＰＬは、この図に示す投影光学ユニットＰＬ１と、この投影光学ユニットＰＬ１と同様に構成される投影光学ユニットＰＬ２〜ＰＬ５とを用いて構成されている。投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５は、それぞれＸＺ平面に沿って構成部品が配置されている。

投影光学ユニットＰＬ１は、図２に示すように、結像光学系３０ａ，３０ｂおよび視野絞りＡＳを備える。結像光学系３０ａは、直角プリズム３１ａと、屈折光学系３２ａおよび凹面反射鏡３３ａを有する反射屈折光学系３４ａとを用いて構成されている。結像光学系３０ａは、マスクＭの下面に形成されたパターンＤＰを介した露光光をもとに、パターンＤＰの一次像を形成する。結像光学系３０ｂは、結像光学系３０ａと同様に、直角プリズム３１ｂと、屈折光学系３２ｂおよび凹面反射鏡３３ｂを有する反射屈折光学系３４ｂとを用いて構成されており、パターンＤＰの一次像を介した露光光をもとに、パターンＤＰの正立正像である二次像をプレートＰ上に形成する。

ここで、直角プリズム３１ａは、直交する２つの反射面を有し、Ｚ軸に平行な軸ＡＸ１０に沿って＋Ｚ側から入射する露光光をＸ軸に平行な光軸ＡＸ１１に沿って−Ｘ側へ反射させる。また、光軸ＡＸ１１に沿って−Ｘ側から入射する露光光を軸ＡＸ１０に沿って−Ｚ側へ反射させる。なお、軸ＡＸ１０は、照明光学系ＩＬにおける後述の光軸ＡＸ２と一致させる軸である。反射屈折光学系３４ａは、屈折光学系３２ａと凹面反射鏡３３ａとが光軸ＡＸ１１を共通の光軸として直角プリズム３１ａ側からこの順に配置されており、凹面反射鏡３３ａが屈折光学系３２ａの後側焦点位置もしくはその近傍に配置されている。反射屈折光学系３４ａは、光軸ＡＸ１１に沿って＋Ｘ側から入射する露光光を光軸ＡＸ１１に沿って−Ｘ側へ射出させる。なお、屈折光学系３２ａは正の屈折力を有しており、凹面反射鏡３３ａは凹面反射面を屈折光学系３２ａに対向させている。また、光軸ＡＸ１１は、直角プリズム３１ａの２つの反射面がなす稜線と直交している。

同様に、直角プリズム３１ｂは、直交する２つの反射面を有し、軸ＡＸ１０に沿って＋Ｚ側から入射する露光光をＸ軸に平行な光軸ＡＸ１２に沿って−Ｘ側へ反射させるとともに、光軸ＡＸ１２に沿って−Ｘ側から入射する露光光を軸ＡＸ１０に沿って−Ｚ側へ反射させる。反射屈折光学系３４ｂは、屈折光学系３２ｂと凹面反射鏡３３ｂとが光軸ＡＸ１２を共通の光軸として直角プリズム３１ｂ側からこの順に配置されており、凹面反射鏡３３ｂが屈折光学系３２ｂの後側焦点位置もしくはその近傍に配置されている。反射屈折光学系３４ｂは、光軸ＡＸ１２に沿って＋Ｘ側から入射する露光光を光軸ＡＸ１２に沿って−Ｘ側へ射出させる。なお、屈折光学系３２ｂは正の屈折力を有し、凹面反射鏡３３ｂは凹面反射面を屈折光学系３２ｂに対向させている。また、光軸ＡＸ１２は、直角プリズム３１ｂの２つの反射面がなす稜線と直交している。

視野絞りＡＳは、所定の開口部を有し、パターンＤＰの一次像の像面上もしくはその近傍に設けられている。視野絞りＡＳは、投影光学ユニットＰＬ１によって一括して投影可能なパターンＤＰのパターン領域を規定するとともに、投影光学ユニットＰＬ１によって一括して投影されるパターンＤＰのプレートＰ上におけるパターン投影領域を規定する。具体的には、視野絞りＡＳは、例えば台形状の開口部を有し、これによってパターン領域およびパターン投影領域を台形状に規定している。

投影光学ユニットＰＬ１は、さらに、フォーカス補正光学系３５、平行平面板３６，３７および倍率補正光学系３８を備える。フォーカス補正光学系３５は、等しいクサビ角を有する２枚のクサビ状プリズムを用いて構成され、マスクＭと直角プリズム３１ａとの間に設けられている。２枚のクサビ状プリズムは、それぞれ一方の面を軸ＡＸ１０に直交させるとともに他方の面を互いに対向させ、軸ＡＸ１０に沿って隣接して配置されている。初期状態において、２枚のクサビ状プリズムは、互いに対向する面が平行とされ、全体として１つの平行平面板状に配置される。

このように構成されたフォーカス補正光学系３５では、２枚のクサビ状プリズムの一方を他方に対して相対的に、かつ互いに対向する面に沿って軸ＡＸ１０に対して傾斜した方向へ移動させることで、投影光学ユニットＰＬ１によるパターンＤＰの像の合焦位置を軸ＡＸ１０方向に移動させる（上下動させる）ことができる。あるいは、２枚のクサビ状プリズムの一方を他方に対して相対的に、かつ互いの間隔を変化させるように軸ＡＸ１０に対して垂直方向へ移動させるようにしてもよい。フォーカス補正光学系３５におけるクサビ状プリズムは、駆動機構３９によって移動可能とされている。

一対の平行平面板３６，３７は、マスクＭと直角プリズム３１ａとの間に設けられ、初期状態においてそれぞれ軸ＡＸ１０に直交して配置される。平行平面板３６は、例えばＸ軸回りに回転可能とされ、Ｘ軸回りに回転された場合、プレートＰ上に形成されるパターンＤＰの像をＹ軸方向に移動させる。同様に、平行平面板３７は、例えばＹ軸回りに回転可能とされ、Ｙ軸回りに回転された場合、プレートＰ上に形成されるパターンＤＰの像をＸ軸方向に移動させる。平行平面板３６，３７は、それぞれ駆動機構４０，４１によって、対応する軸回りに回転可能とされている。

倍率補正光学系３８は、例えばほぼ等しい曲率の曲面を有した２つの平凹レンズと両凸レンズとを用いて構成されるレンズ系であって、その光軸を軸ＡＸ１０に一致させて直角プリズム３１ｂとプレートＰとの間に設けられるとともに、各平凹レンズの曲面と両凸レンズの曲面とをそれぞれ光軸方向に所定の間隔を隔てて対向させている。このように構成された倍率補正光学系３８では、少なくとも一方の平凹レンズと両凸レンズとの間隔を変化させることで、プレートＰ上に投影されるパターンＤＰの像の投影倍率を変化させることができる。倍率補正光学系３８におけるレンズ間隔は、駆動機構４２によって変更可能とされている。

また、投影光学ユニットＰＬ１では、直角プリズム３１ｂは、駆動機構４３によって軸ＡＸ１０回りに回転可能とされている。直角プリズム３１ｂは、軸ＡＸ１０回りに回転された場合、プレートＰ上に投影されるパターンＤＰの像を軸ＡＸ１０回りに回転させることができる。なお、直角プリズム３１ｂに代えて直角プリズム３１ａを軸ＡＸ１０回りに回転可能としてもよく、直角プリズム３１ａ，３１ｂの双方を回転可能としてもよい。直角プリズム３１ａを軸ＡＸ１０回りに回転させることで、直角プリズム３１ｂを回転させる場合と同様にパターンＤＰの像を軸ＡＸ１０回りに回転させることができる。

以上のように構成された投影光学ユニットＰＬ１では、視野絞りＡＳの台形状の開口部に対応するマスクＭ上のパターン領域内に位置するパターンＤＰが照明光学系ＩＬによって照明されることで、そのパターンＤＰの像（二次像）が、視野絞りＡＳの台形状の開口部に対応するプレートＰ上のパターン投影領域内に正立正像として形成される。その際、パターンＤＰの像は、凹面反射鏡３３ａ，３３ｂがそれぞれ屈折光学系３２ａ，３２ｂの後側焦点位置もしくはその近傍に配置されているため、プレートＰに対してテレセントリックに投影される。

また、プレートＰ上に形成されるパターンＤＰの像は、フォーカス補正光学系３５、平行平面板３６，３７、倍率補正光学系３８および直角プリズム３１ｂをそれぞれ駆動機構３９，４０，４１，４２および４３によって駆動させることで、プレートＰ上における合焦位置、投影位置、投影倍率および軸ＡＸ１０回りの姿勢が適宜調整される。その際、各駆動機構は、露光装置１００が備える主制御系２０によって駆動制御される。

ここで、主制御系２０は、露光装置１００において電気的に作動可能な各部と電気的に接続されており、露光装置１００が備える記憶装置１９にあらかじめ記憶された所定の処理プログラムを実行させることで、その各部における処理および動作を制御する。その際、主制御系２０は、例えばキーボード、マウス、タッチパネル等を用いて構成される図示しない情報入力装置、または有線もしくは無線による情報通信装置等を介して入力される指示情報をもとに各部の制御を行うことができる。また、照明光学系ＩＬにおける各種の照明条件等の変更に対応して各部の制御を行うことができる。

つぎに、照明光学系ＩＬについて詳細に説明する。図３は、照明光学系ＩＬの全体構成を示す斜視図である。この図に示すように、照明光学系ＩＬは、２組の導入光学系ＩＬａ，ＩＬｂと、光伝送部材としてのライトガイド９と、５組の導光光学系ＩＬ１〜ＩＬ５とを備える。図４は、照明光学系ＩＬを代表する構成として導入光学系ＩＬａ、ライトガイド９および導光光学系ＩＬ１の要部構成を示す側面図である。導入光学系ＩＬａ，ＩＬｂは、互いに同一の構成部品を用いて構成され、導光光学系ＩＬ１〜ＩＬ５は、各々同一の構成部品を用いて構成されている。

導入光学系ＩＬａ，ＩＬｂは、図３および図４に示すように、それぞれ楕円鏡２、ダイクロイックミラー３、シャッター４、コリメートレンズ５、波長選択フィルタ６，７およびリレーレンズ８を用いて構成されている。光源１は、例えば超高圧水銀ランプが用いられる。光源１は、その発光部が楕円鏡２の第１焦点位置に設けられており、楕円鏡２は、光源１が発する露光光をダイクロイックミラー３を介して第２焦点位置に集光させる。ダイクロイックミラー３は、光源１が発した光のうち、露光光として用いる波長帯域の光を選択的に反射させ、例えば、少なくともｉ線（波長３６５ｎｍ）〜ｇ線（波長４３６ｎｍ）の波長帯域の光を反射させる。

シャッター４は、開口板４ａおよび遮蔽板４ｂを用いて構成されている。開口板４ａは開口部を有し、シャッター４は、開口板４ａの開口部が楕円鏡２の第２焦点位置を囲うように配置されている。遮蔽板４ｂは、開口板４ａの開口部を開放自在に閉塞する。コリメートレンズ５は、シャッター４が通過させた発散光束である光を平行光束に変換する。波長選択フィルタ６，７は、コリメートレンズ５が射出させた光の中から露光光として用いる所定の波長帯域の光を選択的に透過させる。リレーレンズ８は、波長選択フィルタ６または７が透過させた露光光をライトガイド９の入射端部９ａ−１または９ａ−２の入射端面に集光させる。ここで、コリメートレンズ５およびリレーレンズ８は、光軸ＡＸ１を共通の光軸として配置されている。

波長選択フィルタ６は、ダイクロイックミラー３が反射させた光の中から、例えばｉ線の光を選択的に抽出して透過させ、波長選択フィルタ７は、例えばｉ線〜ｇ線の波長帯域の光を選択的に透過させる。波長選択フィルタ６，７は、駆動装置１８によって、コリメートレンズ５とリレーレンズ８との間における平行光束の光路に対して挿脱自在とされている。駆動装置１８は、主制御系２０に電気的に接続されており、主制御系２０によって駆動制御される。

ライトガイド９は、例えば複数の光ファイバー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が用いられる。ライトガイド９は、導入光学系ＩＬａ，ＩＬｂに各々対応する入射端部９ａ−１，９ａ−２と、導光光学系ＩＬ１〜ＩＬ５に各々対応する射出端部９ｂ〜９ｆとを有する。ライトガイド９では、一端が入射端部９ａ−１において束ねられた光ファイバー群は、他端において射出端部９ｂ〜９ｆに等分配されている。同様に、一端が入射端部９ａ−２において束ねられた光ファイバー群も、他端において射出端部９ｂ〜９ｆに等分配されている。このため、ライトガイド９は、導入光学系ＩＬａ，ＩＬｂによって集光される各露光光をそれぞれ対応する入射端部９ａ−１，９ａ−２から受光し、この受光した各露光光をそれぞれ複数の射出端部９ｂ〜９ｆへ分配して射出させる。言い換えると、ライトガイド９は、射出端部９ｂ〜９ｆごとに、異なる入射端部９ａ−１，９ａ−２から受光した露光光を共通の射出端部から射出する。

導光光学系ＩＬ１〜ＩＬ５は、それぞれ減光フィルタ１０、コリメートレンズ１１、フライアイレンズ１２、開口絞り１３およびコンデンサレンズ１４を用いて構成され、各々対応する射出端部９ｂ〜９ｆとマスクＭとの間に配置されている。減光フィルタ１０は、射出端部９ｂ〜９ｆのうち対応する射出端部から射出された露光光の減光率を０％から所定範囲内で変更可能、つまり透過率を１００％から所定範囲内で変更可能なフィルタである。減光フィルタ１０は、例えば図５に示すように露光光の透過位置に対応して減光率（透過率）を変化させるフィルタが用いられる。図５において、黒色部は露光光に対する不透明領域（非透過領域）を示し、白色部は露光光に対する透明領域（透過領域）を示している。かかる減光フィルタ１０では、Ｘ軸方向に沿って不透明領域の面積が連続的に変化することで、その方向における露光光の透過位置に対応して減光率（透過率）を連続的に変化させる。

コリメートレンズ１１は、減光フィルタ１０が透過させた発散光束である露光光を平行光束に変換する。フライアイレンズ１２は、複数のレンズエレメントがＺ軸に平行な光軸ＡＸ２周りに稠密に２次元配列されたレンズ素子であって、コリメートレンズ１１が射出させた露光光をレンズエレメントごとにその射出面近傍の後側焦点面に集光させる。これによって、フライアイレンズ１２は、射出端部９ｂ〜９ｆのうち対応する射出端部の射出端面の像をレンズエレメントごとに形成するとともに、この複数の射出端面の像からなる面光源としての二次光源を形成する。

開口絞り１３は、開口径が変更可能な開口部を有し、フライアイレンズ１２の射出端面近傍に設けられている。開口絞り１３は、フライアイレンズ１２から射出する露光光の光束径、すなわち二次光源の口径を制限することで、マスクＭに照射する露光光の開口数（ＮＡ）を規定するとともに、照明条件としてのσ値を規定する。ここでσ値とは、投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５のうち対応する投影光学ユニットの瞳径に対するその瞳面上での二次光源の口径の比として算出される。

コンデンサレンズ１４は、二次光源の各点から発する露光光のうち開口絞り１３が通過させた露光光をそれぞれ平行光束に変換するとともに、この変換した各露光光を、投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５のうち対応する投影光学ユニットによって規定されるマスクＭ上のパターン領域内に位置するパターンＤＰに照射する。これによって、投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５ごとに、パターン領域内のパターンＤＰは、複数の光源１が発する露光光を混合した露光光によって照明される。

ここで、ライトガイド９の射出端部９ｂ〜９ｆと、導光光学系ＩＬ１〜ＩＬ５に含まれる各光学素子とは、プレートＰ上における露光光の光学特性、つまり投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５によるパターンＤＰの共役面における露光光の光学特性を調整するために、それぞれ光軸ＡＸ２に対して駆動可能とされている。

具体的には、射出端部９ｂ〜９ｆは、それぞれ駆動機構５１が設けられ、この駆動機構５１によって光軸ＡＸ２に対してＸ軸方向およびＹ軸方向へ傾斜駆動（チルト駆動）可能とされている。駆動機構５１は、射出端部９ｂ〜９ｆを、それぞれ射出端面と光軸ＡＸ２との交点を含む軸回りに光軸ＡＸ２に対して傾斜駆動させることで、各々対応するフライアイレンズ１２の入射端面における露光光の光束、すなわち露光光の照度分布を光軸ＡＸ２に直交する方向へ移動させることができる。これによって、駆動機構５１は、フライアイレンズ１２の入射端面と共役なマスクＭ上およびプレートＰ上における露光光の照度分布の傾斜成分、つまり照度分布の傾斜にともなう照度ムラを変化させることができる。

図６は、駆動機構５１による射出端部９ｂの駆動状態を示す図である。この図において（ａ）は、駆動機構５１が射出端部９ｂを駆動せず、射出端部９ｂの射出端面が光軸ＡＸ２に対して垂直な初期状態にあることを示している。また、（ｂ）は、駆動機構５１が射出端部９ｂを＋Ｘ側へチルト駆動した状態を示している。この図に示すように、フライアイレンズ１２の入射端面における露光光は、射出端部９ｂのＸ軸方向へのチルト駆動にともなってＸ軸方向へ移動する。

図７は、露光光の照度分布を示す図である。この図において（ａ）は、フライアイレンズ１２の入射端面における露光光の照度分布を示し、（ｂ）は、この入射端面と共役なプレートＰ上、つまり投影光学ユニットＰＬ１によるパターンＤＰの共役面上における照度分布を示している。射出端部９ｂが図６（ａ）に示す状態にある場合、フライアイレンズ１２の入射端面における露光光の照度分布は、図７（ａ）に示す照度分布ＰＦ１０となり、プレートＰ上における露光光の照度分布は、図７（ｂ）に示す照度分布ＰＦ２０となる。

これに対して、射出端部９ｂが図６（ｂ）に示す状態にある場合、フライアイレンズ１２の入射端面における露光光の照度分布は、図７（ａ）に示す照度分布ＰＦ１１のようになり、プレートＰ上における露光光の照度分布は、図７（ｂ）に示す照度分布ＰＦ２１のようになる。すなわち、射出端部９ｂを図６（ａ）に示す状態と図６（ｂ）に示す状態との間で傾斜駆動させることで、プレートＰ上における露光光の照度分布の傾斜成分を図７（ｂ）に示す照度分布ＰＦ２０と照度分布ＰＦ２１との間で変化させることができる。

コリメートレンズ１１は、駆動機構５３が設けられ、この駆動機構５３によって光軸ＡＸ２に対して垂直方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）へ直線駆動（シフト駆動）可能とされている。駆動機構５３は、コリメートレンズ１１を光軸ＡＸ２に対して直線駆動させることで、フライアイレンズ１２の入射端面における露光光の照度分布をその入射端面に対して相対的に光軸ＡＸ２に直交する方向へ移動させることができる。これによって、駆動機構５３は、駆動機構５１と同様に、マスクＭ上およびプレートＰ上における露光光の照度分布の傾斜成分を変化させることができる。

コンデンサレンズ１４は、駆動機構５６が設けられ、この駆動機構５６によって、コンデンサレンズ１４に含まれる少なくとも１つのレンズ等の光学部材（以下、可動レンズと呼ぶ。）が光軸ＡＸ２に対してＸ軸方向およびＹ軸方向へ傾斜駆動可能にされるとともに、光軸ＡＸ２方向へ直線駆動可能とされている。駆動機構５６は、コンデンサレンズ
１４の可動レンズを光軸ＡＸ２に対して傾斜駆動させることで、駆動機構５１，５３と同様に、マスクＭ上およびプレートＰ上における露光光の照度分布の傾斜成分を変化させることができる。また、駆動機構５６は、コンデンサレンズ１４の可動レンズを光軸ＡＸ２方向へ直線駆動することで、マスクＭ上およびプレートＰ上における露光光の照度分布の光軸ＡＸ２回りもしくは軸ＡＸ１０回りの軸対称成分、つまり照度分布の２次成分にともなう照度ムラを変化させることができる。なお、駆動機構５６が傾斜駆動させる可動レンズと直線駆動させる可動レンズとは、コンデンサレンズ１４の構成等に応じて同一部材または個別部材とされる。

図８は、プレートＰ上、つまり投影光学ユニットＰＬ１によるパターンＤＰの共役面上における照度分布を示す図である。コンデンサレンズ１４の可動レンズが光軸ＡＸ２方向の基準位置にある場合、プレートＰ上における露光光の照度分布は、図８に照度分布ＰＦ２０として示すように均一となる。これに対して、駆動機構５６が可動レンズを基準位置から光軸ＡＸ２方向へ所定量駆動させた場合、プレートＰ上における照度分布は、例えば照度分布ＰＦ２２として示すように、軸ＡＸ１０回りに軸対称の成分を有するように変化する。すなわち、コンデンサレンズ１４の可動レンズを光軸ＡＸ２方向に基準位置から所定量駆動させることで、プレートＰ上における露光光の照度分布の軸対称成分を図８に示す照度分布ＰＦ２０と照度分布ＰＦ２２との間で変化させることができる。

減光フィルタ１０は、駆動機構５２が設けられ、この駆動機構５２によって光軸ＡＸ２に対して垂直方向（例えばＸ軸方向）へ直線駆動可能とされている。駆動機構５２は、減光フィルタ１０を光軸ＡＸ２に対して垂直方向へ直線駆動させることで、減光フィルタ１０を透過する露光光の減光率（透過率）を変化させることができ、マスクＭ上およびプレートＰ上における露光光の照度（平均照度、最大照度および最小照度等）を変化させることができる。また、導光光学系ＩＬ１〜ＩＬ５ごとに、すなわち投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５ごとに、駆動機構５２によって減光フィルタ１０を適宜直線駆動させることで、導光光学系ＩＬ１〜ＩＬ５ごとにマスクＭ上に照射される露光光の照度比と、投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５ごとにプレートＰ上に照射される露光光の照度比とをそれぞれ変化させることができる。

フライアイレンズ１２は、駆動機構５４が設けられ、この駆動機構５４によって光軸ＡＸ２に対して垂直方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）へ直線駆動可能とされている。駆動機構５４は、フライアイレンズ１２を光軸ＡＸ２に対して垂直方向へ直線駆動させることで、マスクＭ上およびプレートＰ上における露光光のテレセントリシティを変化させることができる。この場合、特に、露光光のテレセントリシティの全体的な傾斜成分をその直線駆動方向へ変化させることができる。また、フライアイレンズ１２は、駆動機構５４によって光軸ＡＸ２方向へ駆動可能とされており、駆動機構５４は、フライアイレンズ１２を光軸ＡＸ２方向へ駆動させることで、露光光のテレセントリシティのうち、特に光軸ＡＸ２に対する軸対称成分を変化させることができる。

開口絞り１３は、駆動機構５５が設けられ、この駆動機構５５によって光軸ＡＸ２に対して垂直方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）へ直線駆動可能とされている。駆動機構５５は、開口絞り１３を光軸ＡＸ２に対して垂直方向へ直線駆動させることで、駆動機構５４と同様に、マスクＭ上およびプレートＰ上における露光光のテレセントリシティの全体的な傾斜成分を変化させることができる。また、開口絞り１３は、駆動機構５５によって光軸ＡＸ２方向へ駆動可能とされており、駆動機構５５は、開口絞り１３を光軸ＡＸ２方向へ駆動させることで、駆動機構５４と同様に、露光光のテレセントリシティのうちの光軸ＡＸ２に対する軸対称成分を変化させることができる。

駆動機構５１〜５６は、それぞれ主制御系２０と電気的に接続されており、主制御系２０によって駆動制御される。主制御系２０は、駆動機構５１〜５６の他、各光源１に対応して設けられた光量検出センサ１６と、各光源１に供給される電力を制御する光源制御装置１７とに電気的に接続されており、駆動機構５１〜５６とともに光量検出センサ１６および光源制御装置１７における処理および動作を制御する。主制御系２０は、光量検出センサ１６または光源制御装置１７による検出情報もしくは制御情報をもとに、駆動機構５１〜５６の制御を行う。

ここで、光量検出センサ１６は、例えば光検出器が用いられ、光源１に対してダイクロイックミラー３の背面側（光透過側）に設けられる（図４参照）。光量検出センサ１６は、ダイクロイックミラー３の背面側における楕円鏡２の第２焦点位置もしくはその近傍に配置され、光源１が発した光のうちダイクロイックミラー３を透過した光を受光してその光量を検出する。ダイクロイックミラー３を透過する光には、露光光として用いる波長帯域の光の他、露光光以外の波長帯域の光が含まれる。光量検出センサ１６は、これらの光のうちの少なくとも一方を検出し、その検出結果としての光量情報を主制御系２０へ出力する。

光源制御装置１７は、各光源１と、各光源１に対して電力供給を行う図示しない電源装置とに電気的に接続されている。光源制御装置１７は、電源装置を制御することで、電源装置から各光源１に供給される各電力を制御するとともに、この電力の制御結果に対応する制御情報を主制御系２０へ出力する。また、光源制御装置１７は、電源装置から各光源１に供給される各電力を検出し、その検出結果としての電力情報を主制御系２０へ出力する。なお、ここでは電源装置が光源制御装置１７とは別に設けられるものとしたが、光源制御装置１７と一体に設けることもできる。

主制御系２０は、光量検出センサ１６の検出結果としての光量情報をもとに、各光源１が発する露光光の光量比に対応する情報（以下、光量比情報と呼ぶ。）を検知する。具体的には、例えば光量情報として、光量検出センサ１６が光源１ごとに検出した各光量の検出値を取得し、この各光量の検出値を除算することで光量比情報を検知する。

また、主制御系２０は、光源制御装置１７の制御結果に対応する制御情報をもとに、光量比情報を検知する。具体的には、例えば制御情報として、光源制御装置１７が各光源１を点灯または消灯させる指示情報を取得し、光源１ごとのその指示情報に対応して、光量比情報を検知する。この場合、主制御系２０は、指示情報に対応して、各光源１の光量比が例えば「１：１」、「１：０」、「０：１」もしくは「０：０」のいずれかであるものと検知する。

さらに、主制御系２０は、光源制御装置１７の検出結果としての電力情報をもとに、光量比情報を検知する。具体的には、例えば電力情報として、光源制御装置１７が光源１ごとに検出した各電力の検出値を取得し、この各電力の検出値を除算することで、光量比情報を検知する。あるいは、取得した各電力の検出値を所定演算によって光量値に換算した結果を除算して光量比情報とすることもできる。

主制御系２０は、このように光量検出センサ１６による光量情報または光源制御装置１７による制御情報もしくは電力情報をもとに検知した各光量比情報のうち少なくとも１つに基づいて駆動機構５１〜５６を適宜駆動制御し、プレートＰ上における露光光の光学特性、つまり投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５によるパターンＤＰの共役面における露光光の光学特性を変化させて調整する。

これによって、主制御系２０は、例えば、複数の光源１のうち、１つの光源のみを点灯させ、他の光源を消灯させるなど、複数の光源１の点灯状態を変化させた場合に、その点灯状態に対応して駆動機構５１〜５６を適宜駆動制御することができる。そして、主制御系２０は、プレートＰ上における露光光の光学特性を複数の光源１の点灯状態に対して最適化することができる。また、主制御系２０は、例えば、複数の光源１のうちの１つが寿命等の要因で消灯した場合には、光量情報をもとに検知した光量比情報に基づいて駆動機構５１〜５６を適宜駆動制御することで、プレートＰ上における露光光の光学特性を最適化することができる。

その際、主制御系２０は、例えば検知した光量比情報をもとに、駆動機構５１〜５６の各々に対応する光学素子の駆動量を算出し、この算出した駆動量だけその光学素子を駆動させるように駆動機構５１〜５６の少なくとも１つを駆動制御する。あるいは、主制御系２０は、検知した光量比情報をもとに記憶装置１９を参照し、その光量比情報に対応付けて記憶装置１９に記憶された各光学素子の駆動量を取得するとともに、この取得した駆動量だけその光学素子を駆動させるように駆動機構５１〜５６の少なくとも１つを駆動制御することもできる。この場合、記憶装置１９は、異なる光量比情報に対して駆動機構５１〜５６に対応する各光学素子の駆動量をあらかじめ記憶しておくものとする。

また、主制御系２０は、照度検出部２９および空間像検出部２４の少なくとも一方の検出結果をもとに駆動機構５１〜５６を駆動制御することもできる。この場合、例えば照度検出部２９による投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５ごとの照度の検出値、あるいは空間像検出部２４による投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５ごとのテレセントリシティの検出値がそれぞれ所定範囲内に収束されるように、駆動機構５１〜５６の少なくとも１つを駆動させることができる。

これによって、主制御系２０は、例えば、複数の光源１のうち、１つの光源のみを点灯させ、他の光源を消灯させるなど、複数の光源１の点灯状態を変化させた場合、あるいは複数の光源１のうちの１つが寿命等の要因で消灯した場合に、プレートＰ上における露光光の光学特性を適宜補正することができ、光学特性の変化を抑制することができる。なお、照度検出部２９および空間像検出部２４の少なくとも一方の検出結果に基づく駆動機構５１〜５６の駆動制御は、光量比情報に基づく駆動制御と併用して、あるいは個別に行うことができる。

また、ここでは主制御系２０は、光量検出センサ１６による光量情報と、光源制御装置１７による制御情報および電力情報との各情報に基づいてそれぞれ光量比情報を検知するものとしたが、これら光量情報、制御情報または電力情報のいずれか１つに基づいて光量比情報を検知するようにしても構わない。あるいは、主制御系２０は、図示しない情報入力手段を介して露光装置１００のオペレータ等から入力される指示情報等をもとに光量比情報を検知するようにしてもよい。ここで、指示情報とは、例えば各光源１の点灯もしくは消灯を指示する情報が含まれる。さらに、ここでは主制御系２０は、駆動機構５１〜５６に各々対応する光学素子の各駆動量を取得するものとしたが、所定もしくは適宜選択される光学素子の駆動量のみ取得するようにしても構わない。

つぎに、露光装置１００によるプレートＰの露光処理手順について説明する。図９は、その露光処理手順を示すフローチャートである。この図に示す露光処理手順は、主制御系２０が記憶装置１９に記憶された所定の処理プログラムを実行することで処理される。まず、主制御系２０は、記憶装置１９にあらかじめ記憶された露光データファイルを読み込み（ステップＳ１０）、露光データファイルの内容に応じて波長選択フィルタ６，７の切り替えを行う（ステップＳ１１）。

ステップＳ１０では、主制御系２０は、露光データファイルをもとに、プレートＰの露光処理に必要な各種情報を取得する。この露光データファイルには、例えば、露光するプレートＰに塗布されたレジスト等の感光性材料の特性（例えば、感度特性）に関する情報、パターンＤＰの転写に必要な解像度、使用するマスクＭ、波長選択フィルタ６，７の選択指示情報、照明光学系ＩＬの調整情報、投影光学系ＰＬの調整情報、プレートＰの平坦度に関する情報等が含まれる。

つづいて、主制御系２０は、照明光学系ＩＬによってマスクＭを照明し、投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５を介してプレートＰ上に照射される各露光光の照度ムラ等の光学特性を検出するとともに光源１の光量比情報を検知し（ステップＳ１２）、この光学特性の検出値、光量比情報および露光データファイル内の照明光学系ＩＬの調整情報等に基づいて照明光学系ＩＬの調整を行う（ステップＳ１３）。

ステップＳ１２では、主制御系２０は、照度検出部２９によって、投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５によるパターンＤＰの共役面における露光光の照度分布、照度ムラ、平均照度等の照度に関する各種情報を検出するとともに、空間像検出部２４によって、パターンＤＰの共役面における露光光のテレセントリシティを検出する。また、主制御系２０は、光量検出センサ１６による光量情報と、光源制御装置１７による制御情報および電力情報との少なくとも一つを取得して光量比情報を検知する。

ステップＳ１３では、主制御系２０は、光学特性の検出値、光量比情報および照明光学系ＩＬの調整情報等をもとに駆動機構５１〜５６を適宜駆動制御し、投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５ごとのパターンＤＰの共役面における露光光の照度ムラおよびテレセントリシティと、投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５における各投影光学ユニット間の露光光の照度比とを適宜調整する。なお、主制御系２０は、ステップＳ１２，Ｓ１３を適宜繰り返すことで、パターンＤＰの共役面における露光光の光学特性を所望範囲内に収束させるようにすることもできる。

つづいて、主制御系２０は、マスクステージＭＳに形成された図示しない基準パターンの、投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５による各投影像を検出し（ステップＳ１４）、この検出結果および露光データファイル内の投影光学系ＰＬの調整情報等に基づいて投影光学系ＰＬの調整を行う（ステップＳ１５）。

ステップＳ１４では、主制御系２０は、空間像検出部２４によって、基準パターンの投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５による各投影像を検出し、それらの大きさ、投影位置、合焦位置、回転量、配列誤差等を計測する。また、ステップＳ１５では、主制御系２０は、この計測結果および投影光学系ＰＬの調整情報等をもとに駆動機構３９〜４３を適宜駆動制御し、投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５による投影像の投影倍率、投影位置、合焦位置および回転を適宜調整する。なお、主制御系２０は、ステップＳ１４，Ｓ１５を適宜繰り返すことで、投影像の投影倍率、投影位置、合焦位置および回転を所望範囲内に収束させるようにすることもできる。

つづいて、主制御系２０は、アライメント装置２７ａ，２７ｂを用いて基準部材２８の位置計測を行い（ステップＳ１６）、その後、露光データファイル内の使用するマスクＭの情報等をもとに、マスクＭを搬入してマスクステージＭＳ上に載置するとともに、プレートＰを搬入してプレートステージＰＳ上に載置する（ステップＳ１７）。そして、主制御系２０は、アライメント装置２７ａ，２７ｂおよび焦点検出装置を用い、その検出結果に基づいてマスクＭとプレートＰとの相対的な位置合わせを行う（ステップＳ１８）。

ステップＳ１８では、主制御系２０は、プレートＰ上にあらかじめ設定された複数のショット領域のうち、マスクＭのパターンＤＰを転写すべきショット領域が、投影光学系ＰＬによるパターン投影領域の近傍に位置するように、マスクＭとプレートＰとの相対位置合わせを行う。また、投影光学系ＰＬによるパターンＤＰの共役面とプレートＰの露光面との位置合わせ、つまり焦点合わせを行う。

つづいて、主制御系２０は、マスクＭのパターンＤＰをプレートＰ上のショット領域に転写し（ステップＳ１９）、他に露光すべきショット領域があるか否かを判断する（ステップＳ２０）。そして、露光すべきショット領域があると判断した場合（ステップＳ
２０：Ｙｅｓ）、パターン転写領域に対応させるショット領域を切り換え（ステップＳ
２１）、ステップＳ１８からの処理を繰り返す。

一方、露光すべきショット領域がないと判断した場合（ステップＳ２０：Ｎｏ）、主制御系２０は、露光すべきすべてのプレートＰに対して露光が終了しているか否かを判断し（ステップＳ２２）、すべてのプレートＰに対して露光が終了していない場合には（ステップＳ２２：Ｎｏ）、プレートＰを交換し（ステップＳ２３）、ステップＳ１８からの処理を繰り返す。すべてのプレートＰに対して露光が終了している場合には（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）、主制御系２０は、一連の露光処理を終了する。

ステップＳ１９では、主制御系２０は、照明光学系ＩＬによって露光光をパターンＤＰの一部に照射させるとともに、走査駆動機構によってマスクＭとプレートＰとをＸ軸方向へ同期して走査させることで、パターンＤＰ全体をプレートＰ上の１つのショット領域に転写する。また、ステップＳ２１では、主制御系２０は、走査駆動機構およびステップ駆動機構の少なくとも一方を用いてプレートＰを移動させることで、パターン投影領域に対応させるショット領域を切り換える。主制御系２０は、このステップＳ１９およびＳ２１を繰り返すことで、プレートＰ上の各ショット領域にパターンＤＰを転写する。なお、ステップＳ２１，Ｓ２２では、主制御系２０は、必要に応じてマスクＭを交換することもできる。

つぎに、露光装置１００を用いたデバイス製造方法について説明する。図１０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ェ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、露光装置１００を用い、マスクＭに形成されたパターンＤＰをウェハ上の各ショット領域に転写し（ステップＳ４４：露光工程）、この転写が終了したウェハの現像、つまりパターンＤＰ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によってウェハ表面に生成されたレジストパターンをマスクとし、ウェ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）。

ここで、レジストパターンとは、露光装置１００によって転写されたパターンＤＰ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ェハ表面の加工を行う。ステップＳ４８で行われる加工には、例えばウェ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、露光装置１００は、フォトレジストが塗布されたウェハを感光性基板つまりプレートＰとしてパターンＤＰの転写を行う。

図１１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。

ステップＳ５０のパターン形成工程では、プレートＰとしてフォトレジストが塗布されたガラス基板上に、露光装置１００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、露光装置１００を用いてフォトレジスト層にパターンＤＰを転写する露光工程と、パターンＤＰが転写されたプレートＰ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ＤＰに対応する形状のフォトレジスト層を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。

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。

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。

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。

以上説明したように、本実施の形態にかかる露光装置１００では、複数の光源１が発する露光光を混合し、この混合した露光光をあらかじめ設定される所定面に位置するパターンＤＰに照射する照明光学系ＩＬと、パターンＤＰを介した露光光をもとに、その所定面の共役面に位置する感光性基板としてのプレートＰ上にパターンＤＰの像を形成する複数の投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５と、照明光学系ＩＬまたは投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５の少なくとも１つに含まれる光学素子を駆動し、パターンＤＰの共役面における露光光の光学特性を変化させる調整手段としての駆動機構５１〜５６と、複数の光源１のうち第１の光源としての一方の光源１および第２の光源としての他方の光源１が発する各露光光の光量に対応する情報をもとにこの各露光光の光量比に対応する情報を検知するとともに、この検知結果をもとに駆動機構５１〜５６の少なくとも１つを用いて露光光の光学特性を変化させる検知手段兼調整制御手段としての主制御系２０とを備えているため、複数の光源１が発する各露光光の光量比に対応してプレートＰに対する露光光の光学特性を調整することができ、プレートＰ上に高精度にパターンＤＰを転写することができる。

ここまで、本発明を実施する最良の形態を実施の形態として説明したが、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変形が可能である。

例えば、上述した実施の形態では、露光装置１００は、駆動機構５１〜５６を備え、この各駆動機構によってライトガイド９の射出端部９ｂ〜９ｆ、減光フィルタ１０、コリメートレンズ１１、フライアイレンズ１２、開口絞り１３およびコンデンサレンズ１４の可動レンズをそれぞれ駆動可能としたが、必ずしも駆動機構５１〜５６をすべて備える必要はなく、その一部だけを備えるようにしても構わない。具体的には、例えば露光光の照度分布の傾斜成分を調整する機構として、駆動機構５１，５３または５６のいずれか一つを備えるようにすることができる。

また、上述した実施の形態では、光量検出センサ１６は、光源１が発した光のうちダイクロイックミラー３を透過した光を検出するものとしたが、ダイクロイックミラー３を透過した光に限定されず、ダイクロイックミラー３によって反射された露光光の一部を検出するものとしてもよい。この場合、例えばダイクロイックミラー３からマスクＭまでの光路において露光光の一部を分岐させ、この分岐させた露光光を光量検出センサ１６によって検出することができる。あるいは、照度検出部２９を光量検出センサとして兼用し、投影光学系ＰＬを介した露光光の光量を検出するようにしてもよい。

また、上述した実施の形態では、投影光学系ＰＬは、投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５を備える、すなわち５組の投影光学ユニットを備えるものとしたが、５組に限らず４組以下もしくは６組以上備える構成としてもよい。具体的には、例えば投影光学ユニットを１組だけ備えるようにしてもよい。また、投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５は、反射屈折式の結像光学系であるものとしたが、反射屈折式に限定されず、反射曲面を用いない屈折式の結像光学系、あるいは屈折曲面を用いない反射式の結像光学系であってもよい。

また、上述した実施の形態では、光源１は、超高圧水銀ランプ等を用いるランプ光源であるものとして説明したが、ランプ光源に限定されず、エキシマレーザ等のレーザ光源であってもよい。この場合、照明光学系ＩＬは、楕円鏡２およびコリメートレンズ５等に替えて、レーザ光源から射出するビームを拡大整形するビームエキスパンダ等を用いるとよい。

また、上述した実施の形態では、露光装置１００は、露光光を透過させる透過型のマスクＭに形成されたパターンＤＰをプレートＰ上に転写するものとしたが、透過型に限定されず、反射型のマスクＭに形成されたパターンＤＰを転写する構成としてもよい。さらに、露光装置１００は、固定パターンが形成されたマスクを用いることに限定されず、パターン形状を適宜変更可能な可変パターンマスクを用いることができる。可変パターンマスクとしては、例えば、プログラム可能ＬＣＤアレイ（米国特許第５２２９８７２号明細書を参照）、ＤＭＤ等のプログラム可能ミラーアレイ（米国特許第５２９６８９１号明細書を参照）、もしくはマトリックス状（アレイ状）発光点をもつ自己発光型マスク等の可変パターンジェネレータを用いることができる。ここで、可変パターンジェネレータは、アドレス指定された領域のみ露光光を透過、反射または発光させるマトリックスアドレス可能面をもち、露光光がマトリックスアドレス可能面におけるアドレス指定パターンに従ってパターン化されるようになっている。必要なアドレス指定は、適当な電子手段を使って行われる。このとき、上記マトリックスアドレス可能面が、照明光学系ＩＬと投影光学系ＰＬとの間に設定される所定面に位置することになる。

また、上述した実施の形態では、露光装置１００は、導光光学系Ｌ１〜Ｌ５が各々備える減光フィルタ１０、コリメータレンズ１１、フライアイレンズ１２、開口絞り１３またはコンデンサレンズ１４中の可動レンズの少なくとも１つを用いてプレートＰ上における露光光の光学特性を変化させ、これによって例えばプレートＰ上の露光量を各ショット領域内で均一にするようにしていたが、露光光の光学特性を変化させる代わりに、各投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５によるパターン転写領域を変化させることで各ショット領域内の露光量を均一化することもできる。具体的には、例えば、走査駆動機構によるプレートＰの走査方向と直交する方向における露光光の照度分布に傾斜成分が生じた場合、投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５が備える各視野絞りＡＳの大きさを、プレートＰの走査方向に対して、照度分布の傾斜成分の程度に対応して適宜非対称とさせることで、ショット領域内の露光量を均一化することができる。この場合、走査方向と直交する方向における照度分布が高い側に対応する視野絞りＡＳの走査方向の幅を、照度分布が低い側に対応する幅に対して狭めるとよい。

本発明の実施の形態にかかる露光装置の構成を示す図である。 投影光学系が備える投影光学ユニットの構成を示す図である。 照明光学系の構成を示す図である。 照明光学系が備える導入光学系および導光光学系の構成を示す図である。 導光光学系が備える減光フィルタの構成を示す図である。 ライタガイドの射出端部の傾斜駆動状態を示す図である。 フライアイレンズ上およびプレート上における露光光の照度分布を示す図である。 プレート上における露光光の照度分布を示す図である。 実施の形態にかかる露光装置が行う露光処理手順を示すフローチャートである。 実施の形態にかかる露光装置を用いて製造する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。 実施の形態にかかる露光装置を用いて製造する液晶デバイスの製造工程を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 光源
９ ライトガイド
１０ 減光フィルタ
１１ コリメートレンズ
１２ フライアイレンズ
１３ 開口絞り
１４ コンデンサレンズ
１６ 光量検出センサ
１７ 光源制御装置
１８ 駆動装置
１９ 記憶装置
２０ 主制御系
２４ 空間像検出部
２９ 照度検出部
５１〜５６ 駆動機構
１００ 露光装置
ＤＰ パターン
ＩＬ 照明光学系
ＩＬ１〜ＩＬ５ 導光光学系
ＩＬａ，ＩＬｂ 導入光学系
Ｍ マスク
Ｐ プレート
ＰＬ 投影光学系
ＰＬ１〜ＰＬ５ 投影光学ユニット

Claims (13)

1. 複数の光源が発する露光光を混合し、所定面に位置するパターンに照射する照明手段と、前記パターンを介した前記露光光をもとに、前記所定面の共役面に位置する感光性基板上に前記パターンの像を形成する投影手段とを備えた露光装置において、
   前記照明手段または前記投影手段の少なくとも一方に含まれる光学素子を駆動して前記共役面における前記露光光の光学特性を変化させる調整手段と、
   前記複数の光源のうちの第１光源および第２光源が発する各露光光の光量に対応する情報をもとに該各露光光の光量比に対応する情報を検知する検知手段と、
   前記検知手段の検知結果をもとに前記調整手段を用いて前記光学特性を変化させる調整制御手段と、
   を備えたことを特徴とする露光装置。
2. 前記第１光源および前記第２光源が発する各露光光の光量を検出する光量検出手段を備え、
   前記検知手段は、前記光量検出手段の検出結果をもとに前記光量比に対応する情報を検知することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記第１光源および前記第２光源に供給される各電力を検出する電力検出手段を備え、
   前記検知手段は、前記電力検出手段の検出結果をもとに前記光量比に対応する情報を検知することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
4. 前記第１光源および前記第２光源に供給される各電力を制御する電力制御手段を備え、
   前記検知手段は、前記電力制御手段の制御情報をもとに前記光量比に対応する情報を検知することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
5. 前記光量比に対応する情報に対応付けて前記光学素子の駆動量をあらかじめ記憶した記憶手段を備え、
   前記調整制御手段は、前記検知手段が検知した前記光量比に対応する情報に対応付けて前記記憶手段に記憶された前記駆動量に基づいて前記光学特性を変化させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の露光装置。
6. 前記調整制御手段は、前記検知手段が検知した前記光量比に対応する情報をもとに前記光学素子の駆動量を算出し、この算出した駆動量に基づいて前記光学特性を変化させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の露光装置。
7. 前記光学特性を検出する光学特性検出手段を備え、
   前記調整制御手段は、前記光学特性検出手段による前記光学特性の検出値が所定範囲内となるように前記光学特性を変化させることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の露光装置。
8. 前記照明手段は、
   前記複数の光源が発する各露光光を異なる入射端部から受光して共通の射出端部から射出させる光伝送部材と、
   前記光学素子を含み、前記射出端部から射出される前記露光光を前記パターンへ導く導光光学系と、
   を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の露光装置。
9. 前記照明手段は、
   前記複数の光源が発する各露光光を異なる入射端部から受光し、この受光した各露光光をそれぞれ複数の前記射出端部へ分配して射出させる光伝送部材と、
   複数の前記射出端部ごとに、前記光学素子を含み、該射出端部から射出される前記露光光を前記パターンへ導く導光光学系群と、
   を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の露光装置。
10. 前記光学特性は、前記共役面における前記露光光の照度ムラまたはテレセントリシティであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の露光装置。
11. 前記光学特性は、複数の前記射出端部ごとに射出される各露光光の前記共役面における照度比であることを特徴とする請求項９に記載の露光装置。
12. 前記光源は、２つであることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の露光装置。
13. 請求項１〜１２のいずれか一項に記載の露光装置を用いて前記感光性基板上に前記パターンを転写する露光工程と、
    前記パターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記パターンに対応する形状のマスク層を前記感光性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性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。

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