JP6362095B2 - 照明装置、露光装置、調整方法、及び、物品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、照明装置、露光装置、調整方法、及び、物品の製造方法に関する。

露光装置は、半導体デバイスや液晶表示装置等の製造工程であるリソグラフィ工程において、マスク（レチクル）を照明して、投影光学系を介して感光剤（レジスト）が塗布された基板（ウエハやガラスプレート等）上にマスクのパターンを転写する装置である。

例えば、ガラスプレートにパターンを転写する投影露光装置では、近年、マスク上のより大きな面積パターンを基板上に一括露光する露光装置が求められている。この要求に対応するために、高解像力が得られ、かつ、大画面を露光することができるステップ・アンド・スキャン方式の走査型投影露光装置が提案されている。この走査型露光装置は、マスク及び基板を移動させながら、スリットを透過した露光光によりマスクを照明し、投影光学系を介して基板上で露光光を走査することによって、基板上にマスクのパターンを転写するものである。

特許文献１には、このような走査型露光装置において、生産性向上のため、マスクを照射する光のエネルギーを高くする技術が記載されている。具体的には、３つの光源部からの光束を隣接させてコリメータに入射させて、コリメータにより３つの光源部からの光束を重畳して、マスクを照明する照明光学系が記載されている。

特許文献２には、光源部の楕円ミラーで集光され、マスクへ向かう光の一部が、水銀ランプの電極線や、光源部の発熱を抑えるための冷却ノズルによって遮光されてしまうことが記載されている。また、光源部の電極線と冷却ノズルによる光量損失を抑制するために、光源部の電極線と冷却ノズルを一体にまとめることが記載されている。

特開２００１−３２６１７１号公報 特開２００８−２６２９１１号公報

楕円ミラーで集光され、マスクへ向かう光の一部が、光源部の電極線や冷却ノズルなどの遮光部材によって遮光されてしまうと、光源部より後段の照明光学系の瞳面における光強度分布（有効光源分布）において遮光部材の影が生じてしまう。

複数の光源部を用いて基板を露光する場合、有効光源分布において、複数の光源部の遮光部材の複数の影が互いに重なって、複数の遮光部材の影ができる場所が有効光源分布の中心から特定の方向に偏ったりしてしまうと、有効光源分布が不均一になる。そのため、基板上に形成されるパターンの線幅が目標値からはずれたり、不均一になったり、パターンの解像性能が低下してしまう。また、マスクのパターンの方向によって解像性能が異なってしまう。例えば、マスクのパターンがＸ方向に周期的に並んだパターンと、Ｘ方向に垂直なＹ方向に周期的に並んだパターンとを含むマスクパターンを照明する場合を考える。この場合に、有効光源分布において遮光部材の影がＸ方向のみに生じていれば、基板上に投影されたパターンのＸ方向の線幅とＹ方向の線幅に差が生ずる。

特許文献１又は２には、上記問題は記載されておらず、上記問題を解決する手段も記載されていない。

そこで、複数の光源部の遮光部材の影によってマスクのパターンの解像性能が低下するのを抑えることを課題とする。

上記課題を解決する本発明の一側面としての照明装置は、被照明面を照明する照明装置であって、ランプと、前記ランプからの光を反射する反射鏡と、前記反射鏡の外側から前記ランプの電極に接続されたケーブルと、前記反射鏡の外側から前記ランプの電極に向かって延び、前記ランプの電極を冷却するための冷却ノズルと、を含む光源部を複数有し、
前記複数の光源部からの光を重畳した光強度分布を瞳面に形成し、重畳した光で前記被照明面を照明する照明光学系を更に有し、前記反射鏡で反射されて前記被照明面に向かう光の一部を前記ケーブル及び前記冷却ノズルが遮ることにより、前記照明光学系の瞳面における光強度分布において前記ケーブル及び前記冷却ノズルのそれぞれの影が形成され、
前記照明光学系の瞳面における光強度分布において、前記複数の光源部のうち１つの光源部の前記ケーブル及び前記冷却ノズルのそれぞれの影の位置、及び、前記複数の光源部のうちその他の少なくとも１つの光源部の前記ケーブル及び前記冷却ノズルのそれぞれの影の位置が互いにずれていることを特徴とする。

本発明によれば、複数の光源部の遮光部材の影によってマスクのパターンの解像性能が低下するのを抑えることができる。

実施形態１における露光装置の概略図である。 光源部の詳細図である。 （Ａ）図２のＡ―Ａから矢印方向に光源部を見た矢視図である。（Ｂ）図２のＡ−Ａ断面における光源部からの光束の光強度分布である。 （Ａ）比較例における各光源部の配置を示す図である。（Ｂ）比較例における照明光学系の瞳面における光強度分布を示す図である。 （Ａ）実施例１における各光源部の配置を示す図である。（Ｂ）実施例１における照明光学系の瞳面における光強度分布を示す図である。 （Ａ）実施例２における各光源部の配置を示す図である。（Ｂ）実施例２における照明光学系の瞳面における光強度分布を示す図である。 有効光源分布における影の位置を説明するための図である。 有効光源分布における影の位置を説明するための図である。 （Ａ）光源部の遮光部材の変形例を示す図である。（Ｂ）光源部をＡ―Ａから見た矢視図である。 （Ａ）光源部の遮光部材の変形例を示す図である。（Ｂ）Ａ−Ａ断面における光源部からの光束の光強度分布である。 実施形態２における露光装置の概略図である。 実施形態２における調整方法のフローチャートである。 実施形態３における調整方法のフローチャートである。 マスクのパターンを示す図である。 有効光源分布を示す図である。

（実施形態１）
図１に露光装置の概略図を示す。露光装置は、光源装置からの光を用いて、被照明面にあるマスク（レチクル）８を照明し、マスク８のパターンを投影光学系９により基板（ウエハ、ガラスプレート等）１０上に投影して露光する。

光源装置は、複数の光源部１Ａ、１Ｂ、１Ｃを有する。各光源部の詳細図を図２に示す。各光源部は、水銀ランプ５１と、水銀ランプ５１からの光を集光する楕円ミラー（凹面の反射鏡）５０と、水銀ランプ５１の陽極（電極）５２Ａに接続されたケーブル５３Ａと陰極（電極）５２Ｂに接続されたケーブル５３Ｂと有する。水銀ランプ５１は、陽極５２Ａと陰極５２Ｂの間に超高電圧の電圧をかけることにより発光する。発光すると、水銀ランプ５１自身が発熱するため、周囲の温度が６００℃近傍になり、それ以上なると水銀ランプのバルブが破裂してしまう。特に、水銀ランプ５１の陽極５２Ａ（口金部）と水銀ランプ陰極５２Ｂ（口金部）の発熱が著しい。この部位の温度上昇を防ぐため、光源部には、陽極５２Ａを冷却するための冷却ノズル５４Ａおよび陰極５２Ｂを冷却するための冷却ノズル５４Ｂが設けられている。これらの冷却ノズルから冷却用圧縮空気が陽極５２Ａと陰極５２Ｂに吹き付けられており、水銀ランプ５１が所望の温度を維持できるような構造となっている。楕円ミラー５０の第一焦点と水銀ランプ５１の発光点は一致するように配置されており、水銀ランプ５１からの光は楕円ミラー５０で第二焦点５５に集光されている。

露光装置は、複数の光源部１Ａ、１Ｂ、１Ｃからの光を用いてマスク８を照明する照明光学系２０を有する。照明光学系２０は、レンズ１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、及び、ミラー２から結像光学系７を有する。光源部１Ａ、１Ｂ、１Ｃからの光は、それぞれレンズ１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃを通過する。次に、レンズ１１Ａ、１１Ｃを通過した光は偏向ミラー２で反射され、光路が折り曲げられる。その後、フーリエ変換光学系（コリメータ）３によって、複数の光源部からの光が合成される。具体的には、フーリエ変換光学系３によって、偏向ミラー２で反射された光と、レンズ１１Ｂを通過した光は、ハエの目レンズ４に導かれる。フーリエ変換光学系３は、光源部１Ａ、１Ｂ、１Ｃ内に配置されている楕円ミラー５０の第二焦点位置とハエの目レンズ４の入射面とが互いにフーリエ共役面（フーリエ変換の関係の面）になるように配置されている。そのため、各光源部からの光はフーリエ変換光学系３により、ハエの目レンズ４の入射面においてほぼ同じ領域に入射して、各光源部からの光が重畳するようになっている。

ハエの目レンズ４の射出面が照明光学系の瞳面となっており、ここでは、その瞳面における光強度分布を有効光源分布と称する。この瞳面に、各光源部からの光を重畳した光強度分布を形成している。その後、ハエの目レンズ４の射出面から出た光はフーリエ変換光学系５を通過し、スリット（開口）が設けられた視野絞り６に入射する。視野絞り６とマスク８および基板１０とは光学的に共役面となるよう、それぞれ結像光学系７および投影光学系９が配置されている。そのため、有効光源分布は、マスクのある１点に入射する光の角度分布に相当する。そして、スリットを通過した光でマスク８を照明し、投影光学系９により基板１０上にマスク８のパターンを投影する。なお、複数の光源部１Ａ、１Ｂ、１Ｃと照明光学系２０が、マスク（被照明面）を照明する照明装置を構成する。

図３（Ａ）に、図２のＡ―Ａから矢印方向に光源部を見た矢視図を示す。水銀ランプ５１から発光する光は、楕円ミラー５０で反射された後、レンズ１１Ａ、１１Ｂ又は１１Ｃに向かうが、その途中で一部の光が冷却ノズル５４Ａ（遮光部材）とケーブル５３Ａ（遮光部材）で遮られる。そのため、有効光源分布において、冷却ノズル５４Ａとケーブル５３Ａの影が生じる。図３（Ｂ）に、図２のＡ―Ａ断面における光束の光強度分布を示す。円形の光強度分布内において、所定の光強度の領域６０の他に、ケーブル５３Ａの影６３と冷却ノズル５４Ａの影６４がある。そのため、有効光源分布において、ケーブル５３Ａの影と冷却ノズル５４Ａの影が存在し、領域６０における光強度よりも光強度が低い部分が生じてしまう。説明を簡易的に行うため、領域６０の光強度を１００％とし、影６３、６４の部分の光強度を０％としている。なお、水銀ランプ５１の発光点からの光が水銀ランプ５１の陽極５２Ａで遮光されて、有効光源分布の中心に陽極５２Ａの影６２ができる。ただし、陽極５２Ａは水銀ランプ５１の一部であって、水銀ランプ５１の陽極５２Ａの影と、水銀ランプ５１からの光であって楕円ミラー５０で反射されてマスクに向かう光を遮る遮光部材の影とは区別している。

本露光装置は、３つの光源部１Ａ、１Ｂ、１Ｃを有している。それぞれ光源部には、冷却ノズル５４Ａとケーブル５３Ａがあるため、有効光源分布において、複数の光源部の冷却ノズル５４Ａとケーブル５３Ａの影が生じる。

まず、比較例を説明する。図４に比較例を示す。図４（Ａ）のように、光源部１Ａ、１Ｂ、１Ｃからの光束の断面における光強度分布がそれぞれ６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃとなるように各光源部が配置されている。前述のように、各光強度分布６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃには、遮光部材の影（黒色部分）が存在する。光源部１Ａ、１Ｂ、１Ｃからハエの目レンズ４までのレンズやミラーよる反転と回転を考慮すると、各光強度分布６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃはそれぞれ、図４（Ｂ）のように、照明光学系の瞳面において各光強度分布６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃとなる。有効光源分布は、各光強度分布６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃが合成された光であるため、各光強度分布６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃを足し合わせた光強度分布１００Ａとなる。光強度分布１００Ａは、光強度が３００％の領域７０と、光強度が０％の影の領域７１を有し、強度ムラが発生している。このような不均一な有効光源分布でマスクを照明し、基板上にマスクのパターンを露光すると、良好な解像性能（線幅、線幅均一性、フォーカス、歪みなど）を得ることができない。

次に、本実施形態の実施例を以下に説明する。

図５（Ａ）のように、光源部１Ａ、１Ｂ、１Ｃからの光束の断面における光強度分布がそれぞれ８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃとなるように各光源部が配置されている。比較例と同様に、各光強度分布８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃには、遮光部材の影（黒色部分）が存在する。しかし、本実施例では、上記比較例とは、遮光部材の影の位置が異なる。各光強度分布８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃでは、ケーブル５３Ａの影と冷却ノズル５４Ａの影が中心角６０°隔てて存在する。光源部１Ａ、１Ｂ、１Ｃからハエの目レンズ４までのレンズやミラーよる反転と回転を考慮すると、各光強度分布８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃはそれぞれ、図５（Ｂ）のように、照明光学系の瞳面において各光強度分布８１Ａ、８１Ｂ、８１Ｃとなる。有効光源分布は、各光強度分布８１Ａ、８１Ｂ、８１Ｃが合成された光であるため、各光強度分布８１Ａ、８１Ｂ、８１Ｃを足し合わせた光強度分布１００となる。光強度分布１００には、遮光部材の影が中心角６０の等しい間隔で生じている。

本実施例では、照明光学系の瞳面における該合成された光の強度分布において、複数の光源部のうち１つの光源部の遮光部材の影の位置が、複数の光源部のうちその他の光源部の遮光部材の影の位置に対してずれている。具体的には、有効光源分布において、光源部１Ａの遮光部材の影８３Ａ、８４Ａの位置が、光源部１Ｂの遮光部材の影８３Ｂ、８４Ｂの位置、および、光源部１Ｃの遮光部材の影８３Ｃ、８４Ｃの位置に対してずれている。そのため、光強度分布１００は、光強度が３００％の領域８０と、遮光部材の影がある光強度が２００％の領域８５（黒色）を有する。このように、有効光源分布における影の位置が分散されていることによって、有効光源分布において光強度の偏りが解消し、その結果、マスクのパターンの解像性能が低下するのを抑えることができる。

図６（Ａ）のように、光源部１Ａ、１Ｂ、１Ｃからの光束の断面における光強度分布がそれぞれ９０Ａ、９０Ｂ、９０Ｃとなるように各光源部が配置されている。各光強度分布９０Ａ、９０Ｂ、９０Ｃには、遮光部材の影（黒色部分）が存在する。実施例１では、各光源部の冷却ノズル５４Ａとケーブル５３Ａとなす角度は６０°であったが、本実施例では、各光源部の冷却ノズル５４Ａとケーブル５３Ａが対向するように、すなわち、なす角度１８０°となるように配置されている。そのため、本実施例では、実施例１とは、遮光部材の影の位置が異なる。各光強度分布９０Ａ、９０Ｂ、９０Ｃでは、ケーブル５３Ａの影と冷却ノズル５４Ａの影が中心角１８０°隔てて存在する。光源部１Ａ、１Ｂ、１Ｃからハエの目レンズ４までのレンズやミラーよる反転と回転を考慮すると、各光強度分布９０Ａ、９０Ｂ、９０Ｃはそれぞれ、図６（Ｂ）のように、照明光学系の瞳面において各光強度分布９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃとなる。有効光源分布は、各光強度分布９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃが合成された光であるため、各光強度分布９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃを足し合わせた光強度分布２００となる。実施例１の光強度分布１００と同様に、光強度分布２００には、遮光部材の影が中心角６０の等しい間隔で生じている。

本実施例では、実施例１と同様に、照明光学系の瞳面における該合成された光の強度分布において、複数の光源部のうち１つの光源部の遮光部材の影の位置が、複数の光源部のうちその他の光源部の遮光部材の影の位置に対してずれている。具体的には、有効光源分布において、光源部１Ａの遮光部材の影９３Ａ、９４Ａの位置が、光源部１Ｂの遮光部材の影９３Ｂ、９４Ｂの位置、および、光源部１Ｃの遮光部材の影９３Ｃ、９４Ｃの位置に対してずれている。そのため、実施例１と同様に、有効光源分布において光強度の偏りが解消し、その結果、マスクのパターンの解像性能が低下するのを抑えることができる。

実施例１、２では、照明装置は光源部を複数有し、光源部の数が３、各光源部の遮光部材の数が２であったが、数はこれに限らない。冷却ノズル５４Ａやケーブル５３Ａをそれぞれ、１つの影を形成する遮光部材と捉え、光源部１つあたりの遮光部材の数をｍ（整数）、光源部の数をｋ（整数）とする。有効光源分布において遮光部材の全ての影が重ならずにずれている場合、影の数ｎはｎ＝ｍ×ｋとなる。図７に示すように、影の位置はＡ＝３６０°／ｎの等しい中心角間隔でずれていることが好ましい。

ただし、図７のように影の位置が全く等しい中心角間隔でずれている場合だけではなく、等しい中心角間隔からずれていてもよい。例えば、図８に示すように、照明光学系の瞳面を３６０°／ｎの中心角で分割したｎ個の部分領域１１０Ａ〜１１０Ｆに分割し、それぞれの部分領域に遮光部材の影が存在するように、各光源部の遮光部材を配置してもよい。また、有効光源分布における遮光部材の影同士の間隔が、３６０°／ｎの半分、つまり、１８０°／ｎの中心角以上であると、有効光源分布において複数の影が偏らずに分散されるため好ましい。

光源部の電流方向を逆転した場合は陰極と陽極が上下反対となるため、図２において、陽極５２Ａの冷却ノズル５４Ａと陽極５２Ａに接続されるケーブル５３Ａと、陰極５２Ｂの冷却ノズル５４Ｂと陰極５２Ｂに接続されるケーブル５３Ｂは上下反対になる。その場合、冷却ノズル５４Ｂとケーブル５３Ｂが、楕円ミラー５０で反射されてマスクに向かう光を遮る遮光部材である。

また、特許文献２のように、光源部が冷却ノズルとケーブルが一体となった部材を有していてもよい。図９（Ａ）に、冷却ノズルとケーブルが一体となった部材を有する光源部の図を示す。光源部は、冷却ノズル５４Ａの中にケーブル５３Ａが収容された部材５６（遮光部材）を有する。光源部をＡ―Ａから見た矢視図を図９（Ｂ）に示す。冷却ノズルとケーブルが一体となっているため、楕円ミラー５０で反射された光束の断面における光強度分布には、一体となった部材の１つの影ができる。そのため、冷却ノズルとケーブルが別体であって影が２つできる場合よりも、光源からの光の光量損失が低くてすむ。この場合であっても、有効光源分布において、各光源部の冷却ノズルとケーブルが一体となった遮光部材の影の位置が、実施例１、２のように、それぞれの光源部の遮光部材の影の位置に対して互いにずれているように、各光源部が配置される。

また、冷却ノズルとケーブルが別体であっても、有効光源分布において冷却ノズルの影とケーブルの影が重なっているように、光源部内において冷却ノズルとケーブルを配置してもよい。例えば、図１０（Ａ）、（Ｂ）に示すように、冷却ノズル５４Ａの影とケーブル５３Ａの影とが重なって１つの影６５を形成するように、冷却ノズル５４Ａとケーブル５３Ａを配置してもよい。影を形成する冷却ノズル５４Ａとケーブル５３Ａの幅は同じであることが望ましい。構造的に不可能である場合は、有効光源分布における冷却ノズル５４Ａの影とケーブル５３Ａの影との幅が同じになるように、光の進行方向における冷却ノズル５４Ａとケーブル５３Ａの相対的な位置を予め調整して配置してもよい。ここで、光の進行方向は、楕円ミラー５０の第一焦点と第二焦点を結ぶ線分に平行な方向である。

（実施形態２）
図１１に、第２の実施形態の露光装置の概略図を示す。本実施形態の露光装置は、実施形態１の露光装置とは、計測部５００と調整部（制御部６００と調整機構７００Ａ、７００Ｂ、７００Ｃ）とを有する点で異なる。実施形態１と同様の構成については説明を省略する。

本実施形態では、視野絞り６の遮光板に、有効光源分布を計測する計測部５００が設けられている。計測部５００は、視野絞り６の遮光板に設けられたピンホール（開口）を通過した光を２次元の撮像素子（ＣＣＤなど）で計測する。撮像素子上には、ピンホールに入射する光の角度分布（入射角毎の光線強度）に応じて、光強度分布が形成される。したがって、撮像素子で計測された光強度分布が有効光源分布に相当する。また、本実施形態の照明装置は、制御部６００と、光源部１Ａ、１Ｂ、１Ｃの角度や位置の配置を調整する調整機構７００Ａ、７００Ｂ、７００Ｃとを有する。各調整機構は制御部６００の制御指令に基づいて駆動される。

次に、照明装置の調整方法について説明する。図１２に調整方法のフローチャートを示す。まず、Ｓ１０２で、計測部５００を用いて有効光源分布を計測する。次に、Ｓ１０４で、制御部６００は、計測部５００により計測された有効光源分布を評価する。制御部６００は、計測部５００による有効光源分布の計測結果のデータを取得し、そのデータをもとに、例えば、有効光源分布において光強度が低い部分、つまり、光源部の遮光部材の影の位置を特定する。

次に、Ｓ１０６で、Ｓ１０４での評価結果に基づいて光源部の遮光部材の配置を調整する。例えば、Ｓ１０４で、有効光源分布内で光源部の遮光部材の複数の影が重なっていると評価された場合には、重なっている影に対応する遮光部材を有する光源部の楕円ミラーの長軸周りの回転角度や遮光部材の位置などの配置を調整する。具体的には、制御部６００による評価結果、光源部１Ａの遮光部材の影と光源部１Ｂの遮光部材の影とが重なっていると特定した場合には、光源部１Ａの遮光部材の配置を光源部１Ｂの遮光部材の配置に対して相対的に調整する。例えば、制御部６００は、光源部１Ａの遮光部材の影の位置と光源部１Ｂの遮光部材の影の位置がずれるように調整機構７００Ａに指令を送り、調整機構７００Ａが光源部１Ａの楕円ミラーの長軸周りの回転角度を調整する。または、光源部１Ａ内における遮光部材の取り付け位置を変更してもよい。

また、Ｓ１０４の評価において、有効光源分布内の互いに垂直な２方向のそれぞれに沿って、各位置における光強度を積算して積算強度値を算出する。そして、Ｓ１０６において、その積算強度値に基づいて、有効光源分布内の互いに垂直な２方向における強度差が小さくなるように、各光源部の配置を調整してもよい。または、Ｓ１０４の評価において、有効光源分布内の分割された部分領域ごとに、光強度の合計値を算出し、各部分領域における光強度分布のばらつき具合を算出し、Ｓ１０６において、そのばらつき具合に基づいて、各光源部の配置を調整してもよい。

次に、Ｓ１０８で、調整された有効光源分布を用いて露光処理を行う。露光処理は、マスク８を照明し、投影光学系９を介してマスク８のパターンを基板１０上に投影することにより行う。

この調整方法は、露光装置上で定期的に行ってもよいし、装置の出荷前の校正として行ってもよい。本実施形態によれば、有効光源分布を計測して高精度に調整が行えることから、有効光源分布において光強度の偏りが解消し、その結果、複数の光源部の遮光部材の影によってマスクのパターンの解像性能が低下するのを、より確実に抑えることができる。

（実施形態３）
本実施形態における露光装置の構成は実施形態２と同様であるため、説明を省略する。なお、本実施形態では、調整方法において実施形態２と異なる。図１３に、実施形態３における調整方法のフローチャートを示す。

まず、Ｓ２０２で、露光装置の制御部６００は、マスク８のパターンの情報を取得する。マスク８のパターンの情報は、ユーザーによって入力装置から入力されてもよいし、外部の装置から自動で入力されてもよい。次に、Ｓ２０４で、制御部６００は、マスク８のパターンの情報から、マスク８に含まれる少なくとも１つのパターンの方向を特定する。図１４（Ａ）、（Ｂ）に、マスク８のパターンの例を示す。図１４（Ａ）のマスクは、ｘ方向に周期的に並んだｙ方向に長いラインパターンＰ１１、Ｐ１３と、ｙ方向に周期的に並んだｘ方向に長いラインを有するラインパターンＰ１２、Ｐ１４と、を含む。図１４（Ｂ）のマスクは、ｘ方向、ｙ方向から斜め４５°傾いた方向に周期的に並んだパターンＰ２１〜Ｐ２４を含む。これらのマスクのパターンの方向として、周期方向またはパターンの長手方向を特定する。

次に、Ｓ２０６で、特定した方向の情報に基づいて光源部の遮光部材の配置を調整する。図１４（Ａ）のマスクのように、ｘ又はｙ方向に周期的に並んだパターンがある場合には、投影光学系９にはマスクからｘ方向又はｙ方向に回折光が生じて、これらの回折光が基板１０面上で結像する。そのため、図１５（Ｂ）に示す有効光源分布よりも、図１５（Ａ）に示すように、ｘ方向又はｙ方向に延びる遮光部材の影がある有効光源分布を用いてマスクを照明した方がよい。なお、図１５（Ａ）、（Ｂ）に示す有効光源分布内の黒帯部分が光源部の遮光部材の影である。一方、図１４（Ｂ）のマスクのように、斜め方向に周期的に並んだパターンがある場合には、投影光学系９にはマスクから斜め方向に回折光が生じて、これらの回折光が基板１０面上で結像する。そのため、図１５（Ａ）に示す有効光源分布よりも、図１５（Ｂ）に示すように、斜め方向に延びる遮光部材の影がある有効光源分布を用いてマスクを照明した方がよい。有効光源分布において光強度や影が偏ると、回折光の結像性能が回折光の生じる方向により異なり、基板上での解像性能に差が生ずるのが原因である。周期方向が異なる複数の周期パターンを有するマスクにおいて、良好な解像性能を得るためには、複数の周期パターン間で周期方向（つまり、回折光の生ずる方向）が異なっていても回折光の結像性能があまり変わらないような有効光源分布で照明することが望ましい。

光源部の遮光部材の配置の調整は、例えば、調整機構により、光源部１Ａ、１Ｂ、１Ｃの取り付け位置および取り付け角度の調整を行い、マスクのパターンに応じて、有利な解像性能を示すよう有効光源分布における光源部の遮光部材の影の位置を変える。例えば、図１４（Ａ）のマスクのパターンの場合には、図１５（Ａ）に示す有効光源分布となるように光源部の遮光部材の配置を調整し、図１４（Ｂ）のマスクのパターンの場合には、図１５（Ｂ）に示す有効光源分布となるように光源部の遮光部材の配置を調整する。また、光源部１Ａ、１Ｂ、１Ｃの調整の確認のために、実施形態２における有効光源分布の計測および有効光源分布の調整を併せて行ってもよい。

本実施形態では、マスクが互いに周期方向が異なる２種のパターンを備える場合について調整を行ったが、様々なパターンにおいても適用可能である。

本実施形態によれば、有効光源分布において光源部の遮光部材の影が生じている場合であっても、マスクのパターンに適当な有効光源分布を用いることにより、マスクのパターンの解像性能が低下するのを抑えることができる。

なお、上記実施形態では、光源を水銀ランプ５１としたが、光源の種類はこれに限らない。また、反射鏡としては、楕円ミラーに限らず、放物面鏡や、平面鏡を並べたミラーでもよい。また、有効光源分布の形状にも限定はなく、輪帯照明や多重極照明など様々な照明も適用可能である。また、露光装置は、マスクを保持するステージ及び基板を保持するステージを移動しながら露光する走査型露光装置でも、マスクのパターンを一括して基板を露光するステッパでも適用可能である。

また、上記実施形態の照明装置は、露光装置以外にも適用できる。例えば、液晶プロジェクターの照明装置にも適用できる。

（実施形態４）
次に、前述の露光装置を利用した物品（半導体ＩＣ素子、液晶表示デバイス、カラーパネル等）の製造方法を説明する。物品は、前述の露光装置を使用して、感光剤が塗布された基板（ウェハ、ガラス基板等）を露光する工程と、その基板（感光剤）を現像する工程と、他の周知の工程と、を経ることにより製造される。他の周知の工程には、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等の加工が含まれる。本物品製造方法によれば、従来よりも高品位の物品を製造することができる。

Claims (16)

1. 被照明面を照明する照明装置であって、
   ランプと、前記ランプからの光を反射する反射鏡と、前記反射鏡の外側から前記ランプの電極に接続されたケーブルと、前記反射鏡の外側から前記ランプの電極に向かって延び、前記ランプの電極を冷却するための冷却ノズルと、を含む光源部を複数有し、
   前記複数の光源部からの光を重畳した光強度分布を瞳面に形成し、重畳した光で前記被照明面を照明する照明光学系を更に有し、
   前記反射鏡で反射されて前記被照明面に向かう光の一部を前記ケーブル及び前記冷却ノズルが遮ることにより、前記照明光学系の瞳面における光強度分布において前記ケーブル及び前記冷却ノズルのそれぞれの影が形成され、
   前記照明光学系の瞳面における光強度分布において、前記複数の光源部のうち１つの光源部の前記ケーブル及び前記冷却ノズルのそれぞれの影の位置、及び、前記複数の光源部のうちその他の少なくとも１つの光源部の前記ケーブル及び前記冷却ノズルのそれぞれの影の位置が互いにずれていることを特徴とする照明装置。
2. 前記複数の光源部のうち１つの光源部による前記影の位置、及び、前記複数の光源部のうちその他の少なくとも１つの光源部による前記影の位置が互いにずれた前記光強度分布を用いて、前記被照明面にあるマスクを照明することを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記照明光学系の瞳面における光強度分布における複数の影の数をｎとすると、前記照明光学系の瞳面を３６０°／ｎの中心角で分割したｎ個の部分領域のそれぞれに前記影が存在することを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
4. 前記照明光学系の瞳面における光強度分布における複数の影の数をｎとすると、各々の影の位置は１８０°／ｎの中心角以上の間隔でずれていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の照明装置。
5. 前記照明光学系の瞳面における光強度分布において、それぞれの影の位置は等しい中心角間隔でずれていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の照明装置。
6. 前記照明光学系の瞳面における光強度分布においてそれぞれの影の位置がずれるように前記影の位置を調整する調整部を含むことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の照明装置。
7. 前記照明光学系の瞳面における光強度分布を計測する計測部と、
   前記計測部によって計測された光強度分布に基づいて、前記照明光学系の瞳面における光強度分布における影の位置を調整する調整部と、
   を更に有することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の照明装置。
8. 前記調整部は、前記計測部によって計測された光強度分布における影の位置に基づいて、前記影の位置を調整することを特徴とする請求項７に記載の照明装置。
9. 前記調整部は、前記照明光学系の瞳面における光強度分布において互いに垂直な２方向における強度差が小さくなるように、前記影の位置を調整することを特徴とする請求項７に記載の照明装置。
10. ランプと、前記ランプからの光を反射する反射鏡と、前記反射鏡の外側から前記ランプの電極に接続されたケーブルと、前記反射鏡の外側から前記ランプの電極に向かって延び、前記ランプの電極を冷却するための冷却ノズルと、を有する光源部を複数有し、前記複数の光源部からの光を重畳した光強度分布を瞳面に形成し、重畳した光で被照明面を照明する照明光学系と、を更に有する照明装置の調整方法であって、
    前記反射鏡で反射されて前記被照明面に向かう光の一部を前記ケーブル及び前記冷却ノズルが遮ることにより前記照明光学系の瞳面における光強度分布に形成される前記ケーブル及び前記冷却ノズルのそれぞれの影の位置を調整する工程
    を有し、
    前記照明光学系の瞳面における光強度分布において、前記複数の光源部のうち１つの光源部の前記ケーブル及び前記冷却ノズルのそれぞれの影の位置、及び、前記複数の光源部のうちその他の少なくとも１つの光源部の前記ケーブル及び前記冷却ノズルのそれぞれの影の位置が互いにずれるように、前記影の位置を調整することを特徴とする調整方法。
11. 前記照明光学系の瞳面における光強度分布を計測する工程と、
    該計測された光強度分布に基づいて前記影の位置を調整する工程と、を有することを特徴とする請求項１０に記載の調整方法。
12. 前記照明光学系は、前記被照明面にあるマスクを照明し、
    前記マスクのパターンの情報に基づいて、前記照明光学系の瞳面における光強度分布における前記影の位置を調整することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の調整方法。
13. 前記マスクのパターンの方向の情報を取得する工程と、
    前記調整工程において、該取得した前記マスクのパターンの方向の情報に基づいて前記影の位置を調整することを特徴とする請求項１２に記載の調整方法。
14. 前記マスクのパターンは周期方向が異なる複数の周期パターンを含むことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の調整方法。
15. マスクのパターンを基板上に露光する露光装置であって、
    被照明面としてのマスクを、照明光学系の瞳面に形成される複数の影を含む光強度分布を用いて照明する、請求項１乃至９の何れか１項に記載の照明装置と、
    前記照明装置により照明された前記マスクのパターンを前記基板上に投影する投影光学系と、を有することを特徴とする露光装置。
16. 請求項１５に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
    露光された基板を現像する工程と、
    現像された基板を加工して物品を製造する工程とを有することを特徴とする物品の製造方法。

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