JP2002100561A - 露光方法及び装置、並びにデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 露光ビームのコヒーレンスファクタの均一性
を殆ど悪化させることなく、露光量分布の均一性を向上
させる。 【解決手段】 露光光源１からの露光光ＩＬを、第１フ
ライアイレンズ６、第２フライアイレンズ９、レンズ系
１２，１３、ブラインド１４Ａ，１４Ｂ、及びコンデン
サレンズ系１７，１８等よりなる照明光学系ＩＬＳを介
してレチクル２８に照射し、レチクル２８のパターンの
像を投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上に投影し、走査
露光方式でレチクル２８のパターンをウエハＷ上に転写
する。第２レンズ系１３とブラインド１４Ａとの間の像
面との共役面の近傍に、所定の透過率分布のパターンが
形成された濃度フィルタ板５１を回転自在に配置し、照
度むらを補正するように濃度フィルタ板５１の回転角を
制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体素
子、液晶表示素子、プラズマディスプレイ素子、又は薄
膜磁気ヘッド等のデバイスを製造するためのリソグラフ
ィ工程でマスクパターンを基板上に転写するために使用
される露光方法及び露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの集積度及び微細度の向
上に対応するため、半導体デバイスを製造するためのリ
ソグラフィ工程（代表的にはレジスト塗布工程、露光工
程、及びレジスト現像工程からなる）を担う露光装置に
おいては、露光量分布の均一性（露光量精度）を向上さ
せて、線幅均一性をより高めることが要求されている。
その露光量精度の向上は、主に露光フィールド内の露光
光の照度分布の均一性の向上、即ち「照度むら」の低減
と、露光エネルギー（パルス光ではパルスエネルギー）
の制御精度の向上とによって達成される。

【０００３】この内の照度むらは主に、光軸に関して軸
対称な照度むら（中心対称むら）、即ち２次関数的むら
と、光軸を横切る領域内で次第に照度が増加、又は減少
する傾斜むら、即ち１次関数的むらとに分けられる。こ
れらの照度むらは、ステッパーのような一括露光型の露
光装置においては、直交する２方向について高精度に補
正を行う必要がある。一方、ステップ・アンド・スキャ
ン方式のような走査露光型の露光装置においては、走査
方向の照度むらは走査露光動作によって殆ど問題になら
ない程度に平均化されるため、特に走査方向に直交する
非走査方向の照度むらを高精度に補正することが求めら
れている。

【０００４】従来の照度むらの補正は、通常は照明光学
系内の所定のレンズ群を光軸方向に駆動するか、又は２
軸の回りのチルト角を変えるように駆動することによっ
て行われていた。また、一般に照明条件によって照度む
らの様子は異なっている。特に中心対称むらは、レンズ
群中で光束の通る位置が露光光（照明光）の開口数によ
って変化するのに対応して、照度の凹凸の度合いが変化
する。そのため、調整対象のレンズ群は、一例として予
め照明条件毎に最適位置が記憶されており、照明条件が
切り替わる毎にそのレンズ群が最適位置に駆動される。

【０００５】また、紫外域の露光光が光学素子の周囲の
気体中の微量な有機物と反応することによって、その光
学素子の表面に曇り物質が付着する現象が知られてい
る。通常は照明光学系や投影光学系の各レンズの周囲に
はケミカルフィルタ等を通して有機物等を除去した気体
が供給されているが、露光装置を長期間使用するのに伴
い、僅かに残存する有機物によって各レンズの曇りが次
第に大きくなり、特に中心部の照度が低下する中心対称
むらが経時的に進行することがある。この場合には、そ
の中心対称むらの進行度に応じてオペレータが対応する
レンズ群の位置を再調整していた。更に、露光装置を例
えば数年使用する過程で、その中心対称むらが極端に進
行したような場合には、調整対象のレンズ群そのものを
より補正効果の強いレンズ群に交換することもあった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の如く従来の露光
装置の照度むらの補正は、光学系中の或る曲率（屈折
力）を持つレンズを含む所定のレンズ群の位置やチルト
角を制御するか、又はそのレンズ群を別のレンズ群に交
換することによって行われていた。しかしながら、平面
以外の或る曲率を持つレンズを駆動して照度むらを補正
しようとすると、マスクとしてのレチクル上の照明領
域、更には被露光基板としてのウエハ上の露光領域での
照明光のコヒーレンスファクタ（σ値）の均一性が悪化
する場合がある。このように露光領域内でσ値の均一性
が悪化すると、照度むらを抑制することの本来の目的で
ある線幅均一性が低下してしまうという不都合がある。
これに対して、そのσ値の均一性の悪化を抑えるよう
に、照度むらの補正量を設定すると、線幅制御精度に限
界が生じてしまう。

【０００７】特に、近年も半導体デバイスのデザインル
ール（標準的な線幅）は年々微細化する一方であり、線
幅制御精度を更に向上させるために、σ値の均一性を悪
化させることなく、露光量分布の均一性を向上できる露
光方法の開発が望まれている。本発明は斯かる点に鑑
み、露光量分布の均一性を向上できる露光方法を提供す
ることを第１の目的とする。

【０００８】また、本発明は、露光ビームのコヒーレン
スファクタの均一性を殆ど悪化させることなく、露光量
分布の均一性を向上できる露光方法を提供することを第
２の目的とする。更に本発明は、その露光方法を実施で
きる露光装置、及びその露光方法を用いて高い線幅制御
精度でデバイスを製造できるデバイス製造方法を提供す
ることをも目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明による第１の露光
方法は、露光ビームで第１物体（２８）を介して第２物
体（Ｗ）を露光する露光方法において、その第２物体ま
でのその露光ビームの光路上で、その第２物体の露光面
の近傍、又はその露光面と共役な面の近傍の平板状の領
域で、その露光ビームに対する透過率分布を２次元的に
可変の分布で制御するものである。

【００１０】斯かる本発明によれば、平面以外の所定の
曲率を持った光学素子を駆動することによって照度むら
を調整するのではなく、その照度むらを補正するよう
に、平板状の領域の透過率分布を２次元的に制御する。
これによって、その第２物体の露光領域における露光ビ
ームのコヒーレンスファクタの均一性を殆ど悪化させる
ことなく、照度分布を制御できる。従って、その第２物
体上での積算露光量のむらを補正するように照度分布を
制御することで、線幅均一性が確実に向上できるよう
に、露光量分布の均一性を向上できる。また、その透過
率分布は、固定ではなく２次元的に可変であるため、照
明系等の光学素子に曇り等が生じて、経時的にその第２
物体上での照度分布が変化したような場合には、その変
化を相殺するようにその透過率分布を制御することによ
って、常に露光量分布の均一性を高く維持できる。

【００１１】この場合、一例として、その第２物体に対
する露光量分布のむらを補正するように、その露光ビー
ムに対する透過率分布が同心円状の分布で、かつ光軸を
中心として回転自在の分布で制御される。そのように同
心円状の分布とすることで、光軸に関して軸対称な照度
むら（中心対称むら）を良好に補正できる。更に、その
透過率分布を回転することによって、所定範囲内で実質
的に連続的に中心対称むらを補正できる。

【００１２】また、別の例として、その第２物体に対す
る露光量分布のむらを補正するように、その露光ビーム
に対する透過率分布が可変の一方向に所定分布で制御さ
れる。即ち、その透過率分布は、方向が可変の１次元の
所定分布で制御される。このように１次元の透過率分布
を用いた場合には、走査露光を行ったときに非走査方向
（走査方向に直交する方向）の積算露光量のむらを補正
できる。即ち、その所定分布が、光軸を中心として対称
に１次元的に変化する分布であるときには、走査露光後
に、中心対称むら（２次関数的むら）を所定範囲内で実
質的に連続的に補正でき、その所定分布が、光軸を横切
るように次第に増大、又は減少する分布であるときに
は、走査露光後に、傾斜むら（１次関数的むら）を所定
範囲内で実質的に連続的に補正できる。

【００１３】また、その露光ビームに対する透過率分布
をその所定分布の方向に交差する方向に、その所定分布
と同一か、又は別の分布で更に制御するようにしてもよ
い。このように複数の１次元の透過率分布を組み合わせ
ることで、静止状態における中心対称むら、及び傾斜む
ら等の２次元の照度むらの補正が可能となり、本発明を
ステッパー等の一括露光型の露光装置にも適用できるよ
うになる。また、照度むらを補正するために大きなレン
ズ群を駆動する機構も省略できるようになる。

【００１４】また、その第２物体を露光するときに、そ
の第１物体とその第２物体とを走査方向に同期して移動
する走査露光方式においては、その第２物体に対するそ
の露光ビームの露光量をその走査方向に積算して得られ
る露光量分布（非走査方向への露光量分布）が均一化さ
れるように、その露光ビームに対する透過率分布を制御
することが望ましい。この場合、走査方向の照度むらは
走査露光によって平均化されるため、走査方向に直交す
る非走査方向の露光量分布を均一化することによって、
その第２物体の全面で積算露光量分布が均一化されて、
高い線幅制御精度が得られる。

【００１５】次に、本発明の第２の露光方法は、露光ビ
ームで第１物体（２８）を照明し、その第１物体を介し
てその露光ビームで第２物体（Ｗ）を露光する露光方法
において、その第２物体上に転写すべきパターンに応じ
てその第１物体の照明条件を変更すると共に、その露光
ビームの照射領域内での照度むらを傾斜成分と中心対称
成分とに分けて調整し、その調整後の所定期間内はその
傾斜成分の調整を行うことなくその中心対称成分を調整
するものである。

【００１６】斯かる本発明によれば、照明条件を変更し
た場合、最初に照度むらの傾斜成分と中心対称成分とを
調整した後は、主に中心対称成分を調整することによっ
て、比較的簡単な調整工程で露光量分布の均一性を向上
できる。この場合、その露光ビームに対してその第１及
び第２物体をそれぞれ相対移動して、その第１物体を介
してその露光ビームでその第２物体を走査露光し、その
照明条件の変更時に、その第１及び第２物体が移動され
る走査方向と直交する非走査方向に関する傾斜成分を調
整するようにしてもよい。走査露光方式では、走査方向
の照度むらは平均化されるため、照度むらの内の非走査
方向の傾斜成分を調整することで、露光量分布の均一性
を容易に向上できる。

【００１７】また、その露光ビームの照射領域内でその
走査方向に関してその光量を積算して得られる、その非
走査方向に関する露光量分布がほぼ均一化されるよう
に、その傾斜成分とその中心対称成分とを調整するよう
にしてもよい。積算した露光量分布を求めることで、走
査露光後の実際の露光量分布を調整することができる。
次に、本発明による第１の露光装置は、露光ビームで第
１物体（２８）を照明する照明系（１〜１０，１２，１
３，１４Ａ，１４Ｂ，１６〜１８）を備え、その第１物
体を介して第２物体を露光する露光装置において、その
第２物体までのその露光ビームの光路上で、その第２物
体の露光面の近傍、又はその露光面と共役な面の近傍に
配置されて、その露光ビームに対して所定の透過率分布
を持つ一つ又は複数個の平板状のフィルタ部材（５１，
５５，６１，６３）を有するものである。

【００１８】斯かる本発明によれば、例えばそのフィル
タ部材を機械的に回転するか、又はそのフィルタ部材の
透過率分布を電気的に回転させることによって、その透
過率分布を実質的に連続的に制御できるため、本発明の
露光方法を実施できる。この場合、そのフィルタ部材自
体の回転角を制御するか、又はそのフィルタ部材の透過
率分布を電気的に回転させるように制御する駆動装置
（５２）を有することが望ましい。これによって、自動
的に露光量むらを補正できる。

【００１９】この場合、その照明系は、その露光ビーム
の照度分布を均一化するための１段又は複数段のオプテ
ィカル・インテグレータ（６，９）と、このオプティカ
ル・インテグレータからの露光ビームのその第１物体上
での照明領域を規定する視野絞り（１４Ａ）とを備えて
いるときに、そのフィルタ部材は、その視野絞りの近傍
の面、又はその第１物体の被照射面の近傍の面に配置さ
れることが望ましい。これによって、そのフィルタ部材
を容易に配置できる。

【００２０】また、そのフィルタ部材を、それぞれ光軸
に対して対称に１次元方向に同一の透過率分布を有する
２枚のフィルタ部材（５１Ａ，５１Ｂ）より構成し、そ
の２枚のフィルタ部材を互いに逆位相で回転駆動するよ
うにしてもよい。これによって、簡単な制御で中心対称
むらを連続的に補正することができる。また、その第１
物体及びその第２物体を走査方向に同期して移動するス
テージ系（３１，３９）と、その露光ビームのその第２
物体上での露光量のその走査方向に対する積算値の分布
を計測する露光量分布計測装置（４２）と、この分布計
測装置で計測される露光量分布に応じてその駆動装置を
介してそのフィルタ部材の回転角を制御する制御装置
（２２）とを更に有することが望ましい。これは本発明
を走査露光方式の露光装置に適用したことを意味してお
り、その分布計測装置によってその積算値の非走査方向
への分布を計測し、その分布が一様になるようにそのフ
ィルタ部材を回転することによって、露光量むらを高精
度に補正できる。

【００２１】次に、本発明の第２の露光装置は、露光ビ
ームで第１物体（２８）を照明し、この第１物体を介し
てその露光ビームで第２物体（Ｗ）を露光する露光装置
において、その第１物体を複数の照明条件でそれぞれ照
明可能であると共に、その露光ビームの照度分布がその
複数の照明条件でそれぞれ同一傾向となる照明光学系
（１〜１０，１２，１３，１４Ａ，１４Ｂ，１６〜１
８）と、その第２物体までのその露光ビームの光路上に
配置され、その照度分布を調整する光学部材（５１，５
５，６１，６３）とを有するものである。

【００２２】斯かる本発明によれば、照明条件を例えば
通常照明から変形照明や小σ値照明等に切り換えた場合
に、中心対称むらや傾斜むらの程度が僅かに変化するよ
うなときに、その光学部材によって照度むらの変化分を
相殺することによって、露光量分布の均一性を向上でき
る。この場合、その照明光学系は、その照度分布がその
照明光学系の光軸に関してほぼ対称な照度むらを持つよ
うに調整されることが望ましい。これによって、照度む
らの補正が容易になる。また、その光学部材は、一例と
してその第２物体の露光面又はその共役面から離れて配
置され、その露光ビームに対して所定の透過率分布を有
する少なくとも一つの光学フィルタを含むものである。

【００２３】また、本発明のデバイス製造方法は、本発
明の何れかの露光方法、又は何れかの露光装置を用いて
デバイスパターン（２８）を基板（Ｗ）上に転写する工
程を含むものである。本発明によって高い線幅制御精度
の高機能のデバイスを量産することができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
につき図面を参照して説明する。本例は、ステップ・ア
ンド・スキャン方式の走査露光型の投影露光装置に本発
明を適用したものである。図１は、本例の投影露光装置
の概略構成を示し、この図１において、露光光源１とし
てはＡｒＦエキシマレーザ光源（波長１９３ｎｍ）が使
用されている。但し、露光光源１としては、ＫｒＦエキ
シマレーザ（波長２４８ｎｍ）、Ｆ₂ レーザ（波長１５
７ｎｍ）、Ｋｒ₂ レーザ（波長１４６ｎｍ）、ＹＡＧレ
ーザの高調波発生装置、半導体レーザの高調波発生装
置、又は水銀ランプ等を使用することができる。露光光
源１からの波長１９３ｎｍの紫外パルス光よりなる露光
光ＩＬ（露光ビーム）は、露光装置本体との間で光路を
位置的にマッチングさせるためのビームマッチングユニ
ット（ＢＭＵ）２を通り、光アッテネータとしての可変
減光器３に入射する。ウエハ上のフォトレジストに対す
る露光量を制御するための露光制御ユニット２１が、露
光光源１の発光の開始及び停止、並びに出力（発振周波
数、パルスエネルギー）を制御すると共に、可変減光器
３における減光率を段階的、又は連続的に調整する。

【００２５】可変減光器３を通った露光光ＩＬは、所定
の光軸に沿って配置される第１レンズ系４Ａ及び第２レ
ンズ系４Ｂよりなるビーム成形系５を経て第１段のオプ
ティカル・インテグレータ（ユニフォマイザ、又はホモ
ジナイザ）としての第１フライアイレンズ６に入射す
る。この第１フライアイレンズ６から射出された露光光
ＩＬは、第１レンズ系７Ａ、光路折り曲げ用のミラー
８、及び第２レンズ系７Ｂを介して第２段のオプティカ
ル・インテグレータとしての第２フライアイレンズ９に
入射する。

【００２６】第２フライアイレンズ９の射出面、即ち露
光対象のマスクとしてのレチクル２８のパターン面（レ
チクル面）に対する光学的なフーリエ変換面（照明系の
瞳面）には開口絞り板１０が、駆動モータ１０ｅによっ
て回転自在に配置されている。開口絞り板１０には、通
常照明用の円形の開口絞り１０ａ、変形照明の一例とし
ての輪帯照明用の開口絞り１０ｂ、変形照明の別の例と
して複数の偏心した小開口よりなる開口絞り（不図
示）、及び小さいコヒーレンスファクタ（σ値）用の小
円形の開口絞り（不図示）が切り換え自在に配置されて
いる。開口絞り板１０及び駆動モータ１０ｅより照明条
件を複数の照明条件（通常照明、変形照明、及び小σ値
照明）の何れかに切り換える「照明条件切り換え系」が
構成されており、装置全体の動作を統轄制御する主制御
系２２が駆動モータ１０ｅを介して照明条件を設定す
る。

【００２７】図１において、第２フライアイレンズ９の
射出面に通常照明用の開口絞り１０ａが設置されてお
り、第２フライアイレンズ９から射出されて開口絞り１
０ａを通過した露光光ＩＬは、透過率が高く反射率が低
いビームスプリッタ１１に入射する。ビームスプリッタ
１１で反射された露光光は、集光用のレンズ１９を介し
て光電検出器よりなるインテグレータセンサ２０に入射
し、インテグレータセンサ２０の検出信号Ｓ１は露光制
御ユニット２１に供給されている。インテグレータセン
サ２０の検出信号と被露光基板としてのウエハＷ上での
露光光ＩＬの照度との関係は予め高精度に計測されて、
露光制御ユニット２１内のメモリに記憶されている。露
光制御ユニット２１は、インテグレータセンサ２０の検
出信号より間接的にウエハＷに対する露光光ＩＬの照度
（平均値）、及びその積分値（積算露光量の平均値）を
モニタできるように構成されている。

【００２８】ビームスプリッタ１１を透過した露光光Ｉ
Ｌは、光軸ＩＡＸに沿って第１レンズ系１２、第２レン
ズ系１３、及び回転可能な濃度フィルタ板５１を経て順
次、固定ブラインド（固定視野絞り）１４Ａ及び可動ブ
ラインド（可動視野絞り）１４Ｂに入射する。後者の可
動ブラインド１４Ｂはレチクル面に対する共役面に設置
され、前者の固定ブラインド１４Ａはその共役面から所
定量だけデフォーカスした面に配置されている。また、
本発明のフィルタ部材、及び透過率分布が可変の平板状
の領域に対応する濃度フィルタ板５１（詳細後述）は、
その固定ブラインド１４Ａから更に所定量だけデフォー
カスした面、即ちレチクル面との共役面から僅かにデフ
ォーカスした面に配置されている。このように濃度フィ
ルタ板５１をレチクル面との共役面から僅かにデフォー
カスした面に配置することによって、濃度フィルタ板５
１に付着した塵等の異物の像がウエハＷ上に転写される
ことが防止できる。

【００２９】なお、濃度フィルタ板５１をそのデフォー
カス面に配置する代わりに、或いはそれと組み合わせ
て、例えば濃度フィルタ板５１とレチクル２８との間に
配置される光学素子（一例としては、レンズ系１６〜１
８の少なくとも１つ、或いは不図示の拡散板等）を駆動
して、濃度フィルタ板５１や異物の像を照明領域３５内
で不鮮明にすることによって、照度均一性の低下、ひい
てはウエハＷ上での露光量分布の均一性の低下を防止す
るようにしてもよい。

【００３０】固定ブラインド１４Ａは、例えば特開平４
−１９６５１３号公報に開示されているように、投影光
学系ＰＬの投影視野内で光軸ＡＸをほぼ中心とし、走査
露光時にレチクル２８及びウエハＷが移動される走査方
向（Ｙ方向）と直交する非走査方向（Ｘ方向）に直線ス
リット状、又は矩形状（以下、まとめて「スリット状」
と言う）に伸びるように配置された開口部を有する。即
ち、本例では固定ブラインド１４Ａは、露光光ＩＬが照
射されるレチクル２８上の照明領域３５、及びウエハＷ
上の露光領域３５Ｐ（投影光学系ＰＬに関して照明領域
３５と共役で、照明領域３５内のパターンの像が形成さ
れる投影領域）を規定すると共に、少なくとも走査方向
に関する幅が固定である開口部を有する。

【００３１】一方、可動ブラインド１４Ｂは、ウエハＷ
上の各ショット領域への走査露光の開始時及び終了時に
不要な露光を防止するために、固定ブラインド１４Ａに
よって規定される照明領域３５及び露光領域３５Ｐの走
査方向の幅を可変とするために使用される。可動ブライ
ンド１４Ｂは、更に走査方向と直交した方向（非走査方
向）に関してレチクル２８のパターン領域のサイズに応
じてその幅を可変とするためにも使用される。可動ブラ
インド１４Ｂの開口率の情報は露光制御ユニット２１に
も供給され、インテグレータセンサ２０の検出信号から
求められる照度にその開口率を乗じた値が、ウエハＷ上
の実際の照度となる。

【００３２】なお、固定ブラインド１４Ａ、可動ブライ
ンド１４Ｂ、及び濃度フィルタ板５１はその配置が図１
に限定されるものではなく、要はウエハＷの表面（投影
光学系ＰＬの結像面）と実質的に共役な面、或いはその
共役面から所定距離だけ離れた面に配置すればよく、更
にはその少なくとも１つをウエハＷの表面に近接して配
置してもよい。

【００３３】露光時に固定ブラインド１４Ａを通過した
露光光ＩＬは、光路折り曲げ用のミラー１５、結像用の
レンズ系１６、副コンデンサレンズ系１７、及び主コン
デンサレンズ系１８を介して、マスクとしてのレチクル
２８のパターン面（レチクル面）の照明領域（照明視野
領域）３５を照明する。露光光ＩＬのもとで、レチクル
２８の照明領域内の回路パターンの像が両側テレセント
リックな投影光学系ＰＬを介して所定の投影倍率β（β
は例えば１／４，１／５等）で、投影光学系ＰＬの結像
面に配置された基板（被露光基板）としてのウエハＷ上
のフォトレジスト層のスリット状の露光領域３５Ｐに転
写される。レチクル２８及びウエハＷがそれぞれ本発明
の第１物体及び第２物体に対応しており、ウエハ（wafe
r)Ｗは例えば半導体（シリコン等）又はＳＯＩ(silicon
on insulator)等の円板状の基板である。本例の投影系
としての投影光学系ＰＬは、ジオプトリック系（屈折
系）であるが、カタジオプトリック系（反射屈折系）や
反射系も使用できることは言うまでもない。以下、投影
光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直
な平面内で走査方向（ここでは図１の紙面に平行な方
向）にＹ軸を取り、走査方向に直交する非走査方向（こ
こでは図１の紙面に垂直な方向）にＸ軸を取って説明す
る。

【００３４】図１において、本例では、ビームマッチン
グユニット２、可変減光器３、ビーム成形系５、第１フ
ライアイレンズ６、レンズ系７Ａ，７Ｂ、ミラー８、第
２フライアイレンズ９、開口絞り板１０、レンズ系１
２，１３、固定ブラインド１４Ａ、可動ブラインド１４
Ｂ、結像レンズ系１６、副コンデンサレンズ系１７、及
び主コンデンサレンズ系１８等より照明光学系ＩＬＳが
構成され、露光光源１及び照明光学系ＩＬＳが本発明の
照明系に対応している。本例では、照明光学系ＩＬＳ中
に濃度フィルタ板５１が配置されており、照明光学系Ｉ
ＬＳの光軸ＩＡＸは、レチクル２８上で投影光学系ＰＬ
の光軸ＡＸと合致している。

【００３５】なお、濃度フィルタ板５１は、固定ブライ
ンド１４Ａの入射側ではなく、可動ブラインド１４Ｂの
射出側に近接した面に配置してもよい。又は、例えば固
定ブラインド１４Ａをレチクル２８のパターン面（レチ
クル面）の近傍の面、例えばレチクル２８の上面に近接
した面に配置し、濃度フィルタ板５１を図１の可動ブラ
インド１４Ｂの入力側に所定間隔だけデフォーカスさせ
た面に配置してもよい。これによって、濃度フィルタ板
５１を容易に配置できるようになる。

【００３６】その他に、濃度フィルタ板５１を、照明光
学系ＩＬＳ内で可動ブラインド１４Ｂが配置される面
（像面との共役面）とは異なる別の像面との共役面（即
ち、レチクル面との共役面）から離した面に配置しても
よい。一例としては、図１において、可動ブラインド１
４Ｂの近傍に固定ブラインド１４Ａを配置した状態で、
濃度フィルタ板５１をレチクル２８のパターン面の近傍
の面、例えばレチクル２８の上面又は下面に所定間隔隔
てた面に配置してもよい。更に、投影光学系ＰＬが内部
で中間像を形成する場合には、その中間像の形成面から
離した面に濃度フィルタ板５１を配置してもよい。ま
た、可動ブラインド１４Ｂについても、例えばレチクル
面に近接させて配置する構成も可能である。

【００３７】そして、本例のレンズ系１２，１３、及び
濃度フィルタ板５１にはそれぞれ駆動ユニット２４，２
５，及び５２が装着されている。図２は、図１の第２フ
ライアイレンズ９から固定ブラインド１４Ａまでの光学
系と、照明領域３５との関係を示す斜視図であり、この
図２において、照明領域３５に対するレチクルの走査方
向ＳＤ（Ｙ方向）、及び非走査方向（Ｘ方向）に対応す
る固定ブラインド１４Ａ上での方向をそれぞれＹ方向及
びＸ方向としている。なお、固定ブラインド１４Ａ（固
定視野絞り）は、そのスリット状の開口のみを図示して
いる。

【００３８】この場合、駆動ユニット２４は第１レンズ
系１２の光軸ＩＡＸの方向の位置を調整する。また、図
１の駆動ユニット２５は、図２の駆動ユニット２５Ｒよ
り構成され、駆動ユニット２５Ｒは、第２レンズ系１３
の光軸ＩＡＸを通りＹ軸に平行な軸の回りのチルト角
（傾斜角）、即ち照明領域３５の非走査方向に対応する
方向のチルト角を調整する。更に、図１の駆動ユニット
５２は、図２の円板状の濃度フィルタ板５１の周囲に不
図示のリング状のホルダを介して装着された歯車部５２
Ｇと、この歯車部５２Ｇを回転駆動するための歯車及び
モータを含む駆動部５２Ｗとを含み、駆動ユニット５２
によって光軸ＩＡＸを中心として濃度フィルタ板５１を
９０°の範囲内で所望の角度θだけ回転できるように構
成されている。

【００３９】駆動ユニット２４及び２５Ｒとしては、例
えば電気式のマイクロメータ、又はピエゾ素子等の駆動
素子で駆動対象の光学素子のホルダを変位させる駆動装
置を使用することができる。この場合、駆動ユニット２
４，２５Ｒ、及び駆動部５２Ｗには、それぞれ駆動可能
範囲（駆動ストローク）内での光学素子の変位量を示す
エンコーダ（ロータリエンコーダ等）（不図示）が組み
込まれており、これらのエンコーダの検出信号が図１の
駆動系２６に供給され、その検出信号、及び主制御系２
２からの駆動情報に基づいて駆動系２６は駆動ユニット
２４，２５，５２を介してレンズ系１２，１３及び濃度
フィルタ板５１の状態を制御する。

【００４０】この場合、一例として、第１レンズ系１２
を光軸方向に駆動することによって、光軸に関して軸対
称な照度むらである中心対称むら（２次関数的むら）の
補正が行われ、第２レンズ系１３のチルト角の制御を行
うことによって、光軸を横切る領域内で次第に照度が増
加、又は減少する照度むらである傾斜むら（１次関数的
むら）の補正が行われる。そして、最終的にウエハＷ上
での露光量分布の均一性を所定の許容範囲内に収めるた
めに濃度フィルタ板５１の回転角の制御が行われる（詳
細後述）。なお、本例では濃度フィルタ板５１の回転角
の制御によって実質的に中心対称むらを補正できるた
め、第１レンズ系１２の駆動ユニット２４を省略しても
よい。これによって、照明光学系の機構を簡素化でき
る。

【００４１】図１に戻り、レチクル２８は、レチクルス
テージ３１上に吸着保持され、レチクルステージ３１
は、レチクルベース３２上にＹ方向に等速移動できると
共に、Ｘ方向、Ｙ方向、回転方向に微動できるように載
置されている。レチクルステージ３１（レチクル２８）
の２次元的な位置、及び回転角は駆動制御ユニット３４
内のレーザ干渉計によってリアルタイムに計測されてい
る。この計測結果、及び主制御系２２からの制御情報に
基づいて、駆動制御ユニット３４内の駆動モータ（リニ
アモータやボイスコイルモータ等）は、レチクルステー
ジ３１の走査速度、及び位置の制御を行う。

【００４２】また、レチクルステージ３１上のレチクル
２８の走査方向の近傍にガラス基板よりなる評価マーク
板３３が固定されている。評価マーク板３３のほぼ照明
領域３５と同じ大きさの領域内に、ほぼ均一な分布で複
数個の２次元の同一の評価用マーク３６Ａが形成されて
いる。その評価用マーク３６Ａの像を投影光学系ＰＬを
介してウエハ側に投影し、その空間像の位置を計測する
ことによって、投影光学系ＰＬのディストーション、像
面湾曲等の結像特性、及び照明光学系のテレセントリッ
ク性の崩れ量を計測することができる。

【００４３】図１において、ウエハＷは、ウエハホルダ
３８を介してウエハステージ３９上に吸着保持され、ウ
エハステージ３９は、ウエハベース４０上で投影光学系
ＰＬの像面と平行なＸＹ平面に沿って２次元移動する。
即ち、ウエハステージ３９は、ウエハベース４０上でＹ
方向に一定速度で移動すると共に、Ｘ方向、Ｙ方向にス
テップ移動する。更に、ウエハステージ３９には、ウエ
ハＷのＺ方向の位置（フォーカス位置）、並びにＸ軸及
びＹ軸の回りの傾斜角を制御するＺレベリング機構も組
み込まれており、ウエハＷの表面の複数の計測点でフォ
ーカス位置を計測するための多点のオートフォーカスセ
ンサ（不図示）も設けられている。露光時には、そのオ
ートフォーカスセンサの計測値に基づいてオートフォー
カス方式でＺレベリング機構を駆動することで、ウエハ
Ｗの表面が投影光学系ＰＬの像面に合焦される。

【００４４】ウエハステージ３９のＸ方向、Ｙ方向の位
置、及びＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の回りの回転角は駆動制御ユ
ニット４１内のレーザ干渉計によってリアルタイムに計
測されている。この計測結果及び主制御系２２からの制
御情報に基づいて、駆動制御ユニット４１内の駆動モー
タ（リニアモータ等）は、ウエハステージ３９の走査速
度、及び位置の制御を行う。主制御系２２は、レチクル
ステージ３１、及びウエハステージ３９のそれぞれの移
動位置、移動速度、移動加速度、位置オフセット等の各
種情報を駆動制御ユニット３４及び４１に送る。そし
て、走査露光時には、レチクルステージ３１を介して露
光光ＩＬの照明領域３５に対してレチクル２８が＋Ｙ方
向（又は−Ｙ方向）に速度Ｖｒで走査されるのに同期し
て、ウエハステージ３９を介して露光領域３５Ｐに対し
てウエハＷが−Ｙ方向（又は＋Ｙ方向）に速度β・Ｖｒ
（βはレチクル２８からウエハＷへの投影倍率）で走査
される。この際の走査露光の開始時及び終了時に不要な
部分への露光を防止するために、駆動制御ユニット３４
によって可動ブラインド１４Ｂの開閉動作が制御され
る。

【００４５】更に主制御系２２は、ウエハＷ上の各ショ
ット領域のフォトレジストを適正露光量で走査露光する
ための各種露光条件を露光データファイルより読み出し
て、露光制御ユニット２１とも連携して最適な露光シー
ケンスを実行する。即ち、ウエハＷ上の１つのショット
領域への走査露光開始の指令が主制御系２２から露光制
御ユニット２１に発せられると、露光制御ユニット２１
は露光光源１の発光を開始すると共に、インテグレータ
センサ２０を介してウエハＷに対する露光光ＩＬの照度
（単位面積、単位時間当たりのパルスエネルギーの和）
の積分値を算出する。その積分値は走査露光開始時に０
にリセットされている。そして、露光制御ユニット２１
では、その照度の積分値を逐次算出し、この結果に応じ
て、走査露光後のウエハＷ上のフォトレジストの各点で
適正露光量が得られるように、露光光源１の出力（発振
周波数、及びパルスエネルギー）及び可変減光器３の減
光率を制御する。そして、当該ショット領域への走査露
光の終了時に、露光光源１の発光が停止される。

【００４６】さて、本例のウエハステージ３９上のウエ
ハホルダ３８の近傍には、露光量分布計測装置としての
照度むらセンサ４２が設置され、図３（ａ）に示すよう
に、照度むらセンサ４２には、ピンホール状の受光部４
２ａを有する光電センサよりなる第１センサと、走査方
向ＳＤ（Ｙ方向）に細長く配列された一列の光電変換素
子（画素）を有するラインセンサ４２ｂ（第２センサ）
とが設けられ、主制御系２２からの制御情報に応じて、
第１センサ又は第２センサの何れかの光電変換信号が検
出信号Ｓ４として図１の露光制御ユニット２１に供給さ
れている。

【００４７】図３（ａ）において、ラインセンサ４２ｂ
の走査方向ＳＤの長さは、露光領域３５Ｐの走査方向Ｓ
Ｄの幅よりも広く設定され、露光領域３５Ｐにおける非
走査方向（Ｘ方向）の照度むらを計測する場合には、図
１のウエハステージ３９を駆動して露光領域３５ＰのＸ
方向の側面に照度むらセンサ４２のラインセンサ４２ｂ
が配置され、ラインセンサ４２ｂから読み取られた光電
変換信号が検出信号Ｓ４として露光制御ユニット２１に
供給される。その後、露光光源１の発光を開始して、ウ
エハステージ３９を駆動して露光領域３５Ｐを横切るよ
うにラインセンサ４２ｂをＸ方向に所定間隔で配置され
た複数の計測点に移動して、各計測点で露光制御ユニッ
ト２１においてラインセンサ４２ｂの検出信号をＹ方向
に積算して得られる積算信号を求め、この積算信号を主
制御系２２に供給する。実際には露光光ＩＬにはパルス
発光毎に或る程度のエネルギーのばらつきがあるため、
その積算信号は、図１のインテグレータセンサ２０の検
出信号Ｓ１を用いて規格化してある。主制御系２２は、
規格化された積算信号（これもＳ４と呼ぶ）をラインセ
ンサ４２ｂの非走査方向の位置Ｘに対応させて記憶装置
に記憶する。

【００４８】図３（ｂ）は、その積算信号Ｓ４の一例を
示し、この図３（ｂ）において、横軸はラインセンサ４
２ｂの非走査方向の位置Ｘ、縦軸は積算信号Ｓ４であ
る。この積算信号Ｓ４は、非走査方向の各計測点におい
て、露光領域３５Ｐの露光量を走査方向に積算して得ら
れる露光量、即ち走査露光によってウエハ上の所定の点
に与えられる露光量（積算露光量）に実質的に等しい。
従って、積算信号Ｓ４は、露光領域３５Ｐによってウエ
ハ上の各ショット領域を走査露光した後の露光量（積算
露光量）の非走査方向の分布（露光量むら）を実質的に
表していることになる。

【００４９】図３（ｂ）において、積算信号Ｓ４が直線
５３Ａで表すように位置Ｘに対して平坦であるときに
は、非走査方向の露光量のむらが無いことを表してお
り、この状態では露光量分布の高い均一性（高い露光量
精度）が得られる。一方、積算信号Ｓ４が、曲線５３Ｂ
のように、光軸ＡＸを含む中央部で小さくなる中凹の分
布を示すときには、光軸に関して軸対称な露光量むら、
即ち軸対称な照度むら（中心対称むら）が生じているこ
とが分かる。これを補正するためには、例えば図１中の
濃度フィルタ板５１を用いて光軸近傍の透過率を相対的
に高くすればよい。更に、積算信号Ｓ４が、直線５３Ｃ
のように、光軸ＡＸを横切るように次第に増加する傾斜
むらを示すときには、これを補正するためには、例えば
図１の第２レンズ系１３のチルト角を制御すればよい。
本例では、このようにラインセンサ４２ｂを用いること
によって、走査露光後の露光量の非走査方向のむら、即
ち非走査方向の照度むらを容易に計測することができ
る。また、図３（ａ）のピンホール状の受光部４２ａを
露光領域３５Ｐ内に２次元的に設置された複数の計測点
に移動して、それぞれ照度を計測することによって、露
光領域３５Ｐ内のＸ方向、及びＹ方向の照度むらを計測
することもできる。

【００５０】更に、露光領域３５Ｐ内における非走査方
向（Ｘ方向）の各位置で、走査方向（Ｙ方向）に関して
各計測点での照度を積算して露光光ＩＬの積算光量（露
光量）を求めることで、前述の受光部４２ｂと同様に非
走査方向に関する露光量分布（露光量むら）を得ること
もできる。このとき、非走査方向の各位置で、受光部４
２ａを走査方向にステッピングさせながら各計測点照度
を計測してもよいが、非走査方向の各位置で、露光領域
３５Ｐに対して受光部４２ａを走査方向に沿って相対移
動すると共に、ウエハＷの走査露光と同一条件で露光光
源１の発振（発振周波数やパルスエネルギー）及びウエ
ハステージ３９の移動速度を制御することが好ましい。
これにより、受光部４２ａが露光領域３５Ｐを横切る間
に、走査露光時と同じパルス数の露光光ＩＬが受光部４
２ａに照射され、非走査方向の各位置で露光光ＩＬの積
算光量（露光量）を正確に計測することが可能となる。
従って、本例では照射むらセンサ４２が受光部４２ａ，
４２ｂを有するものとしたが、照度むらセンサ４２には
受光部４２ａ，４２ｂの一方のみ設けるだけでよい。な
お、前述の受光部４２ｂは非走査方向の各位置で露光光
ＩＬの積算光量（露光量）を計測するときに露光領域３
５Ｐ内に配置される受光素子（アレイ）の数が、走査露
光時にウエハＷ上の各点に照射されるパルス数と同数で
あるとよい。このとき、例えば走査露光時と同数の露光
光ＩＬを照射し、各パルス毎に異なる受光素子の出力を
積算してその積算光量を決定することが好ましい。

【００５１】図１に戻り、ウエハステージ３９上には不
図示であるが、露光領域３５Ｐの全体を覆う受光部を有
する照射量モニタも設置され、この照射量モニタの検出
信号とインテグレータセンサ２０の検出信号とに基づい
て、インテグレータセンサ２０の検出信号からウエハＷ
上の照度を間接的に求めるための係数が算出される。更
に、ウエハステージ３９上のウエハホルダ３８の近傍に
は、ガラス基板よりなる走査板４３が設置され、走査板
４３上の遮光膜中にほぼ正方形の開口パターン４３ａが
形成されている。そして、ウエハステージ３９中の走査
板４３の底面側に集光レンズ４４、及び光電検出器４５
が配置され、走査板４３、集光レンズ４４、及び光電検
出器４５より空間像計測系４６が構成され、光電検出器
４５の検出信号は露光制御ユニット２１内の演算部に供
給されている。その空間像計測系４６によって、レチク
ルステージ３１上の評価マーク板３３に形成された評価
用マーク３６Ａの像の位置を計測することができる。

【００５２】さて、本例の露光光ＩＬは波長２００ｎｍ
以下のほぼ真空紫外光（ＶＵＶ光：Vacuum Ultraviolet
ray）であり、水蒸気、二酸化炭素等の吸光物質による
吸収が大きい。また、酸素による吸収も次第に大きくな
って来る。そこで、図１の露光光源１からウエハＷまで
の露光光ＩＬの光路には、それらの吸光物質を除去する
と共に、ケミカルフィルタやＨＥＰＡフィルタ（high e
fficiency particulate air-filter）等を用いて有機物
や細かい塵等を除去した気体であるパージガスが供給さ
れている。パージガスとしては、ドライエアー、窒素ガ
ス、又はヘリウムガス等が使用できる。

【００５３】このように有機物等を高度に除去したパー
ジガスを使用しても、残存している微量な有機物等が露
光光ＩＬと化学反応を起こし、照明光学系ＩＬＳ及び投
影光学系ＰＬ中の各光学素子の表面に次第に曇り物質が
付着して、透過率分布が変化して、経時的にウエハＷ上
の露光領域３５Ｐで照度むらが生じる。その曇り物質に
起因する照度むらは、光軸ＡＸ（本例では露光中心と合
致する）に関して軸対称な中心対称むら（２次関数的む
ら）になる傾向があると共に、特に光軸ＡＸ近傍の中央
部で照度が低下する照度むら（以下、「中凹むら」と呼
ぶ）を引き起こす傾向がある。そこで、本例では、主に
そのように経時的に生じる中心対称むら（特に中凹む
ら）を図１の回転可能な濃度フィルタ板５１を用いて補
正する。

【００５４】以下、その回転可能な濃度フィルタ板５１
の構成、及びその使用方法の一例につき詳細に説明す
る。図４（ａ）は、図１（又は図２）の濃度フィルタ板
５１の初期状態の配置を示し、この図４（ａ）におい
て、濃度フィルタ板５１は、露光光を透過する平坦な円
板状のガラス基板の一面に、金属（例えばクロム）等の
所定の遮光物質、又は減光物質を光軸ＩＡＸに関して軸
対称に１次元の所定の透過率分布が得られるように、蒸
着等によって被着したものである。

【００５５】図４（ａ）では、濃度フィルタ板５１の透
過率分布を持つ方向が固定ブラインド１４Ａ（スリット
状の開口で表されている。以下同様。）に対してＹ方向
（走査方向）に設定されており、そのＹ方向の透過率Ｔ
（Ｙ）は係数ａを用いて次のように表される。 Ｔ（Ｙ）＝１／（ａ・Ｙ² ＋１） …（１） この関数は、中心対称むらが通常２次関数的むらになる
ことに起因して、その２次関数的むらを相殺するように
決定されている。この関数は、実際の中心対称むらの
（予期される）発生量によって幾通りにも決められる。
（１）式中の係数ａは、濃度フィルタ板５１の最大補正
量を決定するパラメータであり、濃度フィルタ板５１の
半径をＲ、濃度フィルタ板５１の最外郭における透過率
の最大補正量をＤとすると、係数ａは次のようになる。
最大補正量Ｄは、一例として０．１（１０％）である。

【００５６】ａ＝Ｄ／｛（１−Ｄ）Ｒ² ｝ …（２） 本例では、図１の投影露光装置を２年程度以上実際の露
光工程で稼働させた場合でも、光学系中の光学素子に次
第に付着する曇り物質に起因する照度むらをその１枚の
濃度フィルタ板５１によって補正できるようにするもの
とする。仮に、その投影露光装置を２年間使用した後
の、露光領域３５Ｐにおける中心対称むら、特に中凹む
らの程度をレンジで１０％程度と仮定すると、（２）式
の係数ａの値は次のようになる。

【００５７】 ａ＝０．１／（０．９・Ｒ² ） …（２Ａ） この濃度フィルタ板５１は、図４（ａ）〜（ｃ）に示す
ように光軸ＩＡＸを中心として９０°の範囲内で任意の
角度θだけ回転させることができる。図４（ａ）は、濃
度フィルタ板５１を回転させていない状態、即ち角度θ
が０°の状態を示し、この状態では固定ブラインド１４
Ａの開口内の非走査方向（Ｘ方向）の平均的な透過率Ｔ
（Ｘ）は、直線５４Ａで示すように平坦であり、非走査
方向の照度むらを調整する機能は働いていない。なお、
以下の図において、光軸ＩＡＸでのＸ座標を０としてい
る。また、走査方向（Ｙ方向）に対しては透過率分布が
中央部で高くなっているが、これによる走査方向の照度
むらは走査露光によって平均化される。

【００５８】それに対して、図４（ｃ）は、経時変化に
よって極度に進行した中凹むらを補正するために、濃度
フィルタ板５１を９０°回転させた場合である。この場
合の非走査方向の透過率Ｔ（Ｘ）は次のようになる。 Ｔ（Ｘ）＝１／（ａ・Ｘ² ＋１） …（３） このとき、透過率Ｔ（Ｘ）の分布は曲線５４Ｃで示すよ
うに最大値と最小値との差が最大となり、濃度フィルタ
板５１による中凹むらの補正効果は最大となる。また、
曲線５４Ｃの最小値の値Ｔ’は（２）式より０．９（９
０％）となる。

【００５９】そして、図４（ｂ）は、濃度フィルタ板５
１を４５°回転させた状態（θ＝４５°）を示し、この
場合の固定ブラインド１４Ａの開口（ウエハ上の露光領
域３５Ｐに対応している）内の各点に対応した透過率Ｔ
（Ｘ，Ｙ，θ）は、次のようになる。 Ｔ（Ｘ，Ｙ，θ）＝１／｛ａ（Ｘsin θ−Ｙcos θ）²＋１｝ …（４） そして、その透過率をＹ方向に平均化して得られる非走
査方向の透過率Ｔ（Ｘ）は、曲線５４Ｂで表されてお
り、これによってθ＝９０°とθ＝０°との中間程度の
中凹むらの補正効果が得られることが分かる。

【００６０】図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、濃度フ
ィルタ板５１を任意の角度に回転させることにより、非
走査方向における平均透過率分布を任意の特性に調節す
ることができ、経時的照射変動による中凹むらを逐次補
正することができる。しかも、濃度フィルタ板５１は像
面との共役面の近傍に設置された薄い平板であるため、
照度むらを補正した場合に照明光学系のコヒーレンスフ
ァクタ（σ値）の均一性には殆ど影響を与えない。即
ち、初期状態で、σ値の均一性を所定の許容範囲内に調
整しておけば、経時変化による照度むらを補正したとき
にもσ値の均一性は悪化することがなく、常に高い線幅
均一性が得られる。

【００６１】また、濃度フィルタ板５１の回転機構は電
動方式（自動制御方式）であるため、例えば定期メンテ
ナンス時に照度むらセンサ４２を用いて図３に示したよ
うに非走査方向の露光量むら（照度むら）の計測を行
い、その場でその露光量むらを相殺するように濃度フィ
ルタ板５１を最適な角度で回転駆動することができる。
また、投影露光装置を長期に亘って時間管理するか、又
はトータルの照射量管理を行って、任意の経過時間にお
ける中凹むらの程度を概算によって求め、その中凹むら
を補正するように自動的に（リアルタイムで）濃度フィ
ルタ板５１を回転させることもできる。

【００６２】また、初期的に発生している照度むらの複
数の照明条件の間の差に関しても補正は可能である。本
件の濃度フィルタ板５１は中凹むらをフラットにする機
能しか有していないが、例えば図２の濃度フィルタ板５
１の近傍に予め固定の濃度フィルタ板等を挿入し、全て
の照明条件における照度むらを若干の中凹むらにしてお
き、その差を濃度フィルタ板５１の回転によって補正す
ることで、照明条件を通常照明と変形照明との間で切り
換えたような場合でも、照度むらの発生を抑制すること
ができる。本例の濃度フィルタ板５１は電動で制御でき
るため、照明条件を切り換える度に濃度フィルタ板５１
を最適な角度まで回転すれば良い。なお、全ての場合に
おいて初期的に若干の照度損失が発生するが、実際には
その照度損失は５％程度以下に抑えることができる。

【００６３】なお、この濃度フィルタ板５１は、図５に
示すような種々の製造方法で製造することができる。図
５（ａ）の濃度フィルタ板５１は、光透過性の基板上に
クロム（Ｃｒ）等の減光物質を膜厚を連続的に変化させ
て蒸着することによって、Ｙ方向に連続的に変化する透
過率分布を得たものである。なお、クロム等の金属は通
常の膜厚では遮光物質となるが、本例ではクロム等を光
が或る程度透過するような膜厚の領域で減光物質として
使用している。また、図５（ｂ）の濃度フィルタ板５１
Ｇは、基板の一面をＹ方向に複数の帯状の領域に分割
し、これらの帯状の領域にそれぞれ所定の透過率が得ら
れるように誘電体多層膜を形成したものである。即ち、
濃度フィルタ板５１Ｇは、透過率分布がＹ方向に段階的
に変化しているが、その分割数を例えば１０個程度以上
に多くすることによって、連続的に変化する透過率分布
とほぼ同等の照度むらの補正効果が得られる。

【００６４】一方、図５（ｃ）の濃度フィルタ板５１Ｄ
は、基板上にクロム等の微細な多数の遮光性のドットパ
ターンをＹ方向に全体として所定の透過率分布（巨視的
な濃度分布）が得られるような存在確率で被着したもの
であり、これを用いても図５（ａ）の場合と同様に照度
むらを補正することができる。濃度フィルタ板５１Ｄ
も、像面の共役面から若干デフォーカスした位置に設置
されると共に、部分的にはそれぞれランダムな分布で形
成されるため、そのドットパターンが像面上に転写され
ることはない。そのランダムなドットパターンは、一例
として直径が２５μｍ程度の微細な円形パターンであ
り、中凹むらの最大補正量を１０％程度とすると、濃度
フィルタ板５１Ｄ中の任意の位置におけるドットパター
ンの存在確率は０〜１５％程度の範囲に収まると予想さ
れる。

【００６５】次に、本発明の第２の実施の形態につき図
６及び図７を参照して説明する。本例は、走査露光を行
った後ではなく、静止露光状態であっても、中心対称む
らを補正できる実施の形態である。本例の投影露光装置
の基本的な構成は図１と同様であるが、本例では図１の
１枚の濃度フィルタ板５１の代わりに２枚のそれぞれ回
転可能な濃度フィルタ板が設置されている点が異なって
いる。なお、図６において、図２に対応する部分には同
一符号を付してその詳細説明を省略する。

【００６６】図６は、本例の投影露光装置のフライアイ
レンズ９から固定ブラインド１４Ａまでの光学系とスリ
ット状の照明領域３５との関係を示し、この図６におい
て、固定ブラインド１４Ａの配置面、即ちレチクル面と
の共役面（像面との共役面）から僅かにデフォーカスし
た面から第２レンズ系１３側に僅かにデフォーカスした
位置に、隣接して第１の濃度フィルタ板５１Ａ及び第２
の濃度フィルタ板５１Ｂが光軸ＩＡＸの回りに回転自在
に配置されている。２枚の濃度フィルタ板５１Ａ，５１
Ｂには、それぞれ図１の濃度フィルタ板５１と同じ特性
で、光軸に関して軸対称に１次元の透過率分布が形成さ
れている。

【００６７】また、第１の濃度フィルタ板５１Ａの周囲
に装着された歯車部５２ＧＡと、駆動部５２ＷＡとによ
って、濃度フィルタ板５１Ａは光軸ＩＡＸを中心として
反時計回りに９０°の範囲内で角度θＡだけ回転駆動さ
れる。一方、第２の濃度フィルタ板５１Ｂの周囲に装着
された歯車部５２ＧＢと、駆動部５２ＷＢとによって、
濃度フィルタ板５１Ｂは光軸ＩＡＸを中心として時計回
りに９０°の範囲内で角度θＢだけ回転駆動される。更
に、本例の初期状態では、２枚の濃度フィルタ板５１
Ａ，５１Ｂの回転角は、図４（ａ）の濃度フィルタ板５
１と同様に非走査方向の平均的な透過率分布が平坦とな
るように設定されている。

【００６８】そして、中心対称むら（特に中凹むら）を
補正する際には、２枚の濃度フィルタ板５１Ａ，５１Ｂ
は逆位相で同じ回転角だけ、即ち反対方向に同じ回転角
だけ駆動される。これにより、透過率分布を光軸ＩＡＸ
を中心とする軸対称な２次元の分布で補正できるため、
静止状態で照明領域３５（ひいては露光領域３５Ｐ）の
全面で均一な照度分布が得られる。しかも、照明光学系
のσ値の均一性が悪化することもない。

【００６９】図７は、そのように濃度フィルタ板５１
Ａ，５１Ｂを逆位相で回転した状態を示し、図７（ａ）
においては濃度フィルタ板５１Ａが反時計回りに４５°
（θＡ＝４５°）回転され、図７（ｂ）においては濃度
フィルタ板５１Ｂが時計回りに４５°（θＢ＝４５°）
回転されている。この場合、濃度フィルタ板５１Ａ及び
５１Ｂによる固定ブラインド１４Ａの開口中での透過率
分布は、それぞれ図７（ｂ）及び図７（ｄ）に示すよう
になり、実際に固定ブラインド１４Ａの開口中の透過率
分布は、図７（ｅ）に示すように光軸ＩＡＸを中心とす
る同心円状となる。即ち、図７（ｂ）と図７（ｄ）との
明暗領域が相殺し合い、走査方向に積分しなくとも、Ｘ
方向及びＹ方向の両方に亘って理想的な中心対称の２次
透過率分布が得られている。この透過率分布で通常の中
凹むらを補正すれば、静止露光状態での照度むらも同時
に補正することができる。このような２次元の照度むら
は、図３（ａ）の照度むらセンサ４２中のピンホール状
の受光部４２ａを持つセンサによって計測することがで
きる。

【００７０】実際の走査露光型の投影露光装置のメンテ
ナンス時には、走査させることなく、静止状態で露光を
行うケースも存在するため、本例による静止状態での照
度むら補正は有効である。また、本例の２枚の濃度フィ
ルタ板５１Ａ，５１Ｂは、走査露光型の露光装置のみな
らず、ステッパーのような一括露光型（静止露光型）の
露光装置で照度むらを補正するためにも採用することが
可能となる。即ち、本発明を一括露光型の露光装置にも
適用することができる。

【００７１】次に、本発明の第３の実施の形態につき図
２及び図８を参照して説明する。本例は、光軸を非走査
方向に横切るように照度が次第に増加、又は減少する傾
斜むら（１次関数的むら）を補正する場合に本発明を適
用したものである。この傾斜むらは照明光学系等の光学
素子の曇りによって経時的に変化するものではなく、補
正レンジもそれ程広く取る必要はないが、例えば投影露
光装置の組立調整後の立ち上げ時に補正すべき量であ
る。

【００７２】図１の投影露光装置では、第２レンズ系１
３のチルト角の制御で傾斜むらを補正していたが、この
際に照明光学系のσ値の均一性が悪化する恐れがある。
これを避けるために、本例では図２の濃度フィルタ板５
１を傾斜むら補正用の濃度フィルタ板５５と交換する。
なお、中心対称むら補正用の濃度フィルタ板５１に近接
させて、傾斜むら補正用の濃度フィルタ板５５を配置し
てもよい。また、傾斜むら補正用の濃度フィルタ板５５
の回転駆動装置（５２Ｇ，５２Ｗ）は、濃度フィルタ板
５５を光軸ＩＡＸを中心として±９０°（レンジで１８
０°）の範囲内の任意の角度θだけ回転する機能を有す
る。

【００７３】図８（ａ）は、初期状態での傾斜むら補正
用の濃度フィルタ板５５と固定ブラインド１４Ａとの位
置関係を示し、この図８（ａ）において、円板状の濃度
フィルタ板５５の透過率分布は、−Ｙ方向の端部から＋
Ｙ方向の端部に向けて光軸を横切って次第に増加するよ
うに１次元の分布に設定されている。即ち、濃度フィル
タ板５５のＹ方向の透過率Ｔ（Ｙ）は、係数ｂを用いて
次式で表される。なお、Ｙ座標の原点は光軸であり、濃
度フィルタ板５５の半径をＲとしている。

【００７４】 Ｔ（Ｙ）＝ｂ・Ｙ＋（１−ｂ・Ｒ） …（５） この透過率の最大値は１（Ｙ＝Ｒ）、最小値は１−２ｂ
・Ｒ（Ｙ＝−Ｒ）であり、最大補正量は２ｂ・Ｒとな
る。傾斜むらは中心対称むらのように経時的に変化しな
いので、補正量はごく僅かで良く、係数ｂは極めて小さ
い値を取る。よって、このフィルタ板が回転していない
場合には、照度損失はごく僅かな割合で収まる。従っ
て、図８（ａ）の非走査方向の平均的な透過率Ｔ（Ｘ）
は、直線５６Ａで示すように１（１００％）から僅かに
低下した値で一定になる。実際には、図３の照度むらセ
ンサ４２を用いて計測される非走査方向の露光量のむら
が傾斜むらである場合に、その傾斜むらを相殺するよう
に濃度フィルタ板５５を回転させることによって、その
傾斜むらを補正することができる。

【００７５】本例では、傾斜むらの最大補正量はθ＝±
９０°の場合に得られる。図８（ｃ）は、θ＝＋９０°
の場合を示しており、この際の非走査方向の透過率Ｔ
（Ｘ）は、直線５６Ｃで示すように、（５）式でＹを−
Ｘで置き換えた式で表される（但し、座標Ｘの原点は光
軸である）。この際に、本例の光学系では、例えば光軸
付近に対して周辺部で最大で±１％の傾斜むらが発生し
得ると仮定すると、この傾斜むらを補正するためには、
係数ｂを次のように設定すればよい。

【００７６】ｂ＝０．９８／（２・Ｒ） …（６） 次に、本発明の第４の実施の形態につき図９、図１０を
参照して説明する。本例は、１枚の濃度フィルタ板を用
いて、照明光学系のσ値の均一性に悪影響を与えること
なく、静止露光状態における中心対称むらを補正するも
のである。本例でも基本的に図１及び図２に示す投影露
光装置を使用するが、図２の濃度フィルタ板５１の代わ
りにほぼ同心円状の透過率分布を有する回転可能な濃度
フィルタ板を使用する点が異なっている。

【００７７】図９（ａ）は、本例で使用される中凹むら
補正用の回転可能な濃度フィルタ板６１を示し、この図
９（ａ）において、濃度フィルタ板６１は、光透過性の
円形の薄い基板の一面に所定のほぼ同心円状の透過率分
布で遮光物質又は減光物質を被着して形成されている。
また、濃度フィルタ板６１の中心は、照明光学系の光軸
に合致しており、その光軸を通り走査方向に対応する方
向にｙ軸を、非走査方向に対応する方向にｘ軸を取って
説明する。

【００７８】本例の透過率分布を説明するために、
（１）式の透過率Ｔ（Ｙ）において、係数ａを角度φの
関数ａ（φ）、位置Ｙを半径ｒで置き換えることによっ
て、極座標表示の透過率Ｔ（ｒ，φ）を次のように表
す。また、（２）式の最大補正量Ｄを角度φの関数Ｄ
（φ）として、係数ａ（φ）を次のように表す。 Ｔ（ｒ，φ）＝１／｛ａ（φ）・ｒ² ＋１｝ …（１１） ａ（φ）＝Ｄ（φ）／｛（１−Ｄ（φ））Ｒ² ｝ …（１２） この場合、極座標系（φ，ｒ）は次の関係式を用いて直
交座標系（ｘ，ｙ）に変換できる。

【００７９】 φ＝ｔａｎ^-1（ｙ／ｘ） …（１３） ｒ＝（ｘ² ＋ｙ² ）^1/2 …（１４） そこで、この関係式を用いて、（１１）式を次のように
直交座標系（ｘ，ｙ）で表現する。 Ｔ（ｘ，ｙ）＝１／｛ａ（ｘ，ｙ）・（ｘ² ＋ｙ² ）＋１｝ …（１５） また、透過率の変化を「角速度一定」と考えて係数ａを
定めると、（１２）式のａ（φ）は以下のようになる。

【００８０】 ａ（φ）＝φ・Ｄ／｛（π／２−φ・Ｄ）Ｒ² ｝ …（１６） そして、図９（ａ）の濃度フィルタ板６１を角度θだけ
回転した後の直交座標系（ｘ，ｙ）での透過率Ｔ（ｘ，
ｙ，θ）は、以下のように表される。

【００８１】

【数１】

【００８２】この（１７）式より任意の回転角θにおけ
る任意の位置（ｘ，ｙ）での透過率を求めることができ
る。具体的に、図９（ｂ）には回転角θ（ｒａｄ）を３
種類に設定した場合の中心（光軸）から非走査方向に半
径ｒの位置での透過率Ｔ（ｘ，ｙ，θ）の値Ｔを示し、
図９（ｂ）において、平坦な直線６２Ａは、回転角θが
０の場合の透過率Ｔ、曲線６２Ｂは、回転角θがπ／４
（４５°）の場合の透過率Ｔ、曲線６２Ｃは、回転角θ
がπ／２（９０°）の場合の透過率Ｔをそれぞれ表して
いる。回転角θをπ／２に近付けるに従って周辺部の透
過率Ｔが半径ｒの２次関数的に減少し、回転角θがπ／
２のときに中心部に対する周辺部の透過率の減少量が最
大補正量Ｄとなり、中凹むらに対する補正量が最大にな
ることが分かる。

【００８３】上記の濃度フィルタ板６１は中凹むら補正
用であるが、同様にして光軸付近で照度が２次関数的に
高くなる照度むら（以下、「中凸むら」と呼ぶ）を補正
するための濃度フィルタ板も製造することができる。そ
のためには、濃度フィルタ板６１の透過率分布を反転し
たような透過率分布を持たせればよい。更に、１枚の濃
度フィルタ板の回転角を変えることによって、中凹むら
と中凸むらとの両方を補正できる濃度フィルタ板を製造
することも可能である。

【００８４】図１０（ａ）は、その中凹むら及び中凸む
らの両方を補正できる回転可能な濃度フィルタ板６３を
示し、この図１０（ａ）において、濃度フィルタ板６３
の中心は、照明光学系の光軸に合致しており、その光軸
を通り非走査方法及び走査方向に対応する方向にそれぞ
れｘ軸及びｙ軸を取って説明する。この濃度フィルタ板
６３についても、任意の回転角における中凹むら、及び
中凸むらの補正量の変化は角変化に比例すると仮定す
る。そして、中凸むらの補正量をＭ、中凸むらの補正か
ら中凹むらの補正に切り換わるときの回転角をφ’と置
くと、回転角θがφ’のときの座標（ｘ，ｙ）における
透過率Ｔ（ｘ，ｙ，φ’）、及び回転角θが０で座標
（ｘ，ｙ）が最大値（光軸から最も離れた位置の値）
（ｘ_max ，ｙ_max ）であるときの透過率Ｔ（ｘ_max ，ｙ
_max ，０）はそれぞれ以下のようになる。

【００８５】 Ｔ（ｘ，ｙ，φ’）＝１−Ｍ …（１８Ａ） Ｔ（ｘ_max ，ｙ_max ，０）＝１ …（１８Ｂ） これを用いると、最大補正量Ｄ（φ）、及び回転角θに
おける最大補正量Ｄ（ｘ，ｙ，θ）は以下のようにな
る。

【００８６】

【数２】

【００８７】この最大補正量Ｄ（ｘ，ｙ，θ）を用いる
と、（１７）式の回転角θにおける透過率Ｔ（ｘ，ｙ，
θ）は以下のようになる。

【００８８】

【数３】

【００８９】この（２１）式より任意の回転角θにおけ
る任意の位置（ｘ，ｙ）での透過率を求めることができ
る。具体的に、図１０（ｂ）には回転角θ（ｒａｄ）を
３種類に設定した場合の中心（光軸）から非走査方向に
半径ｒの位置での透過率Ｔ（ｘ，ｙ，θ）の値Ｔを示
し、図１０（ｂ）において、上向きの曲線６４Ａは、回
転角θが０の場合の透過率Ｔ、平坦な直線６４Ｂは、回
転角θがφ’（０＜φ’＜π／２）の場合の透過率Ｔ、
下向きの曲線６４Ｃは、回転角θがπ／２（９０°）の
場合の透過率Ｔをそれぞれ表している。回転角θがφ’
よりも小さい範囲では、透過率Ｔが半径ｒの２次関数的
に増大し、中凸むらを補正できると共に、回転角θが
φ’よりも大きい範囲では透過率Ｔが半径ｒの２次関数
的に減少し、中凹むらを補正できることが分かる。更
に、回転角θが０のときに中心部に対する周辺部の透過
率の増加量が最大補正量Ｍとなり、中凸むらに対する補
正量が最大になっている。そして、回転角θがπ／２の
ときに中凹むらに対する補正量が、次式の最大補正量Ｄ
となる。

【００９０】

【数４】

【００９１】本例の図９及び図１０の濃度フィルタ板６
１，６３は、透過率分布が２次元的に最適化されている
ため、走査露光型の投影露光装置のみならず、一括露光
型（静止露光型）の投影露光装置にも使用することがで
きる。なお、上記の実施の形態では、フィルタ部材とし
て濃度フィルタ板５１，６１，６３等が使用されている
が、その代わりに例えば内部のパターンを制御できる透
過型の液晶パネルを使用し、その内部のパターン（透過
率分布）を電気的に制御してもよい。

【００９２】また、上記各実施形態では照度むら（露光
量むら）の計測時にその調整を行うものとしたが、その
計測時以外に照明特性の調整を行ってもよい。例えば、
照明特性の変化を計算（シミュレーション等）し、この
計算結果に基づいて照度むら（露光量むら）を逐次調整
してもよい。また、定期的に照度むら（露光量むら）を
計測してその調整を行うと共に、その定期的な計測の間
は上記計算にて照度むら（露光量むら）の調整を行うよ
うにしてもよい。更に、照明条件、即ち照明光学系の瞳
面上での露光光ＩＬの強度分布（特にその形状）の変更
時に傾斜むらと中心対称むら（凹凸むら）との両方を調
整し、次に照明条件を変更するまでは中心対称むらのみ
を調整するだけでもよい。

【００９３】また、上記の実施の形態では、オプティカ
ル・インテグレータとしてフライアイレンズ６，９が使
用されているが、オプティカル・インテグレータとして
内面反射型インテグレータ（ロッドインテグレータ）を
使用する場合も本発明が適用できることは明らかであ
る。更に、上記の実施の形態では２段のフライアイレン
ズ６，９を用いるいわゆるダブル・フライアイ方式の照
明光学系ＩＬＳが使用されているが、１段のオプティカ
ル・インテグレータ（フライアイレンズ、ロッドインテ
グレータ等）のみを用いる照明光学系の調整を行う場合
にも本発明を適用することができる。

【００９４】なお、オプティカル・インテグレータとし
て内面反射型インテグレータを用いる場合、内面反射型
インテグレータはその入射面が照明光学系の瞳面に配置
され、且つその射出面がレチクル２８のパターン面と共
役に配置される。また、オプティカル・インテグレータ
として、フライアイレンズを用いるときはその射出面側
に複数の光源像からなる面光源、即ち２次光源が形成さ
れ、内面反射型インテグレータを用いるときはその入射
面側に複数の虚像からなる２次光源が形成される。従っ
て、上記各実施形態における照明条件の変更とは、照明
光学系の瞳面上での露光光ＩＬの強度分布を変更するこ
と、及び照明光学系の瞳面上に形成される２次光源の大
きさ及び形状の少なくとも一方を変更することと等価で
ある。

【００９５】更に、上記の実施の形態では、変形照明、
通常照明、小σ値の照明などを行うために、照明光学系
ＩＬＳ内のフーリエ変換面（瞳面）上での照明光（露光
光）の光量分布を変更する照明条件切り換え系は、開口
絞り板１０を含むものとしたが、これ以外の構成で照明
条件を変更するようにしてもよい。即ち、照明条件切り
換え系を開口絞り板１０のみで構成してもよいが、例え
ば露光光源（１）とオプティカル・インテグレータ
（９）との間に、照明条件（即ち、照明光学系の瞳面上
での露光光ＩＬの強度分布、本例では照明光路内に配置
される複数の開口絞り１０ａ〜１０ｄの１つ）に応じ
て、オプティカル・インテグレータ（９）に対する露光
光ＩＬの入射条件（フライアイレンズではその入射面上
での露光光ＩＬの光量分布、内面反射型インテグレータ
（ロッドレンズ等）ではその入射面に対する露光光ＩＬ
の入射角や入射角度範囲等）を変更可能な光学部材を配
置し、照明条件変更に伴う照明光量の損失を少なくする
ことが好ましい。この光学部材は、一例として、照明光
学系の光路内に交換して配置され、前述の入射条件が異
なる露光光（回折光）ＩＬを発生する複数の回折光学素
子（ＤＯＥ）、ズーム光学系、及び照明光学系の光軸方
向に相対移動可能な一対のプリズム（円錐プリズム（ア
キシコン）又は四角錐プリズム等）の少なくとも１つを
含むことが望ましい。また、この光学部材を、開口絞り
板１０と併用してもよいし、或いは開口絞り板１０の代
わりに用いてもよい。なお、照明光学系内の少なくとも
一つのオプティカル・インテグレータとして前述の回折
光学素子を兼用してもよく、この兼用によって照明光学
系の構成を少しは簡単にできる。

【００９６】また、上記の実施の形態は、本発明を走査
露光方式の投影露光装置に適用したものであるが、本発
明はステップ・アンド・リピート方式（一括露光方式）
の投影露光装置（ステッパー）、及び投影系を用いない
プロキシミティ方式等の露光装置にも適用することがで
きる。また、露光光（露光ビーム）は上記の紫外光に限
られるものではなく、例えばレーザプラズマ光源又はＳ
ＯＲ（Synchrotron Orbital Radiation)リングから発生
する軟Ｘ線領域（波長５〜５０ｎｍ）のＥＵＶ光を用い
てもよい。ＥＵＶ露光装置では、照明光学系及び投影光
学系はそれぞれ複数の反射光学素子のみから構成され
る。そのため、上記の濃度フィルタ板５１，６１等も反
射部材より構成してもよい。

【００９７】そして、図１のウエハＷより半導体デバイ
スが製造できる。その半導体デバイスは、デバイスの機
能・性能設計を行うステップ、このステップに基づいた
レチクルを製造するステップ、シリコン材料からウエハ
を制作するステップ、前述した実施の形態の投影露光装
置によりレチクルのパターンをウエハに露光するステッ
プ、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボン
ディング工程、パッケージ工程を含む）、検査ステップ
等を経て製造される。

【００９８】なお、露光装置の用途としては半導体素子
製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型
のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくは
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）、マイクロマシン、薄膜磁
気ヘッド、又は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、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク
（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、露光工程（露光装置）にも適
用することができる。

【００９９】なお、本発明は上述の実施の形態に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取
り得ることは勿論である。

【０１００】

【発明の効果】本発明の第１の露光方法によれば、平板
状の領域、又は平板状のフィルタ部材の透過率分布を制
御しているため、露光ビームのコヒーレンスファクタの
均一性を殆ど悪化させることなく、露光量分布の均一性
を向上できる利点がある。また、１枚の回転可能な１次
元の透過率分布を持つフィルタ部材を使用することによ
って、走査露光後に中心対称むら、又は傾斜むらを補正
することができる。

【０１０１】更に、２枚の１次元の透過率分布を持つフ
ィルタ部材を組み合わせて使用するか、又は１枚の同心
円状の透過率分布を持つフィルタ部材を使用することに
よって、静止露光状態でも種々の中心対称むらを補正す
ることができる。また、本発明の第２の露光方法によれ
ば、照明条件を変更した場合に、照度むらを傾斜成分と
中心対称成分とに分けて調整し、その調整後の所定期間
内はその傾斜成分の調整を行うことなくその中心対称成
分を調整しているため、種々の照明条件に切り替えた際
に、調整工程を単純化して、露光量分布の均一性を向上
できる利点がある。

【０１０２】また、本発明の露光装置によれば、本発明
の露光方法を実施することができる。更に本発明のデバ
イス製造方法によれば、本発明の露光方法を用いて高い
線幅制御精度でデバイスを製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態の投影露光装置を
示す一部を切り欠いた構成図である。

【図２】 図１の第２フライアイレンズ９から固定ブラ
インド１４Ａまでの光学系と照明領域３５との関係を示
す斜視図である。

【図３】 （ａ）は露光領域と照度むらセンサ４２とを
示す平面図、（ｂ）は照度むらセンサ４２から得られる
検出信号の一例を示す図である。

【図４】 その第１の実施の形態の濃度フィルタ板５１
の回転角を３種類に変えた状態を示す図である。

【図５】 濃度フィルタ板５１及びこれと同等のフィル
タ板を示す図である。

【図６】 本発明の第２の実施の形態の投影露光装置の
第２フライアイレンズ９から固定ブラインド１４Ａまで
の光学系と照明領域３５との関係を示す斜視図である。

【図７】 （ａ）は第２の実施の形態の第１の濃度フィ
ルタ板５１Ａを示す図、（ｂ）はその濃度フィルタ板５
１Ａの透過率分布を示す図、（ｃ）は第２の実施の形態
の第２の濃度フィルタ板５１Ｂを示す図、（ｄ）はその
濃度フィルタ板５１Ｂの透過率分布を示す図、（ｅ）は
最終的な透過率分布を示す図である。

【図８】 本発明の第３の実施の形態の濃度フィルタ板
５５の回転角を３種類に変えた状態を示す図である。

【図９】 （ａ）は本発明の第４の実施の形態の第１の
濃度フィルタ板６１を示す図、（ｂ）はその濃度フィル
タ板６１の種々の回転角での透過率分布を示す図であ
る。

【図１０】 （ａ）はその第４の実施の形態の第２の濃
度フィルタ板６３を示す図、（ｂ）はその濃度フィルタ
板６３の種々の回転角での透過率分布を示す図である。

【符号の説明】

１…露光光源、５…ビーム成形系、６…第１フライアイ
レンズ、９…第２フライアイレンズ、１０…開口絞り
板、１２…第１レンズ系、１３…第２レンズ系、１４Ａ
…固定ブラインド、ＰＬ…投影光学系、Ｗ…ウエハ、２
０…インテグレータセンサ、２１…露光制御ユニット、
２２…主制御系、２４，２５，５２…駆動ユニット、２
６…駆動系、２８…レチクル、３１…レチクルステー
ジ、４２…照度むらセンサ、５１，５１Ａ，５１Ｂ…中
心対称むら補正用の濃度フィルタ板、５５…傾斜むら補
正用の濃度フィルタ板、６１，６３…中心対称むら補正
用の濃度フィルタ板

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 露光ビームで第１物体を介して第２物体
   を露光する露光方法において、 前記第２物体までの前記露光ビームの光路上で、前記第
   ２物体の露光面の近傍、又は前記露光面と共役な面の近
   傍の平板状の領域で、前記露光ビームに対する透過率分
   布を２次元的に可変の分布で制御することを特徴とする
   露光方法。
2. 【請求項２】 前記第２物体に対する露光量分布のむら
   を補正するように、前記露光ビームに対する透過率分布
   を、同心円状の分布で、かつ光軸を中心として回転自在
   の分布で制御することを特徴とする請求項１に記載の露
   光方法。
3. 【請求項３】 前記第２物体に対する露光量分布のむら
   を補正するように、前記露光ビームに対する透過率分布
   を可変の一方向に所定分布で制御することを特徴とする
   請求項１に記載の露光方法。
4. 【請求項４】 前記露光ビームに対する透過率分布を前
   記所定分布の方向に交差する方向に、前記所定分布と同
   一か、又は別の分布で更に制御することを特徴とする請
   求項３に記載の露光方法。
5. 【請求項５】 前記所定分布は、光軸を中心として対称
   に１次元的に変化する分布であることを特徴とする請求
   項３又は４に記載の露光方法。
6. 【請求項６】 前記所定分布は、光軸を横切るように次
   第に増大、又は減少する分布であることを特徴とする請
   求項３又は４に記載の露光方法。
7. 【請求項７】 前記第２物体を露光するときに、前記第
   １物体と前記第２物体とを走査方向に同期して移動する
   と共に、 前記第２物体に対する前記露光ビームの露光量を前記走
   査方向に積算して得られる露光量分布が均一化されるよ
   うに、前記露光ビームに対する透過率分布を制御するこ
   とを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の露光
   方法。
8. 【請求項８】 露光ビームで第１物体を照明し、前記第
   １物体を介して前記露光ビームで第２物体を露光する露
   光方法において、 前記第２物体上に転写すべきパターンに応じて前記第１
   物体の照明条件を変更すると共に、前記露光ビームの照
   射領域内での照度むらを傾斜成分と中心対称成分とに分
   けて調整し、前記調整後の所定期間内は前記傾斜成分の
   調整を行うことなく前記中心対称成分を調整することを
   特徴とする露光方法。
9. 【請求項９】 前記露光ビームに対して前記第１及び第
   ２物体をそれぞれ相対移動して、前記第１物体を介して
   前記露光ビームで前記第２物体を走査露光し、前記照明
   条件の変更時に、前記第１及び第２物体が移動される走
   査方向と直交する非走査方向に関する傾斜成分を調整す
   ることを特徴とする請求項８に記載の露光方法。
10. 【請求項１０】 前記露光ビームの照射領域内で前記走
    査方向に関してその光量を積算して得られる、前記非走
    査方向に関する露光量分布がほぼ均一化されるように、
    前記傾斜成分と前記中心対称成分とを調整することを特
    徴とする請求項９に記載の露光方法。
11. 【請求項１１】 前記露光ビームの照射領域内での照度
    情報を計測して、少なくとも前記中心対称成分を調整
    し、前記照度情報を次に計測するまでは、前記計測され
    た照度情報を計算にて更新すると共に、前記更新された
    照度情報に基づいて少なくとも前記中心対称成分を調整
    することを特徴とする請求項８、９、又は１０に記載の
    露光方法。
12. 【請求項１２】 露光ビームで第１物体を照明する照明
    系を備え、前記第１物体を介して第２物体を露光する露
    光装置において、 前記第２物体までの前記露光ビームの光路上で、前記第
    ２物体の露光面の近傍、又は前記露光面と共役な面の近
    傍に配置されて、前記露光ビームに対して所定の透過率
    分布を持つ一つ又は複数個の平板状のフィルタ部材を有
    することを特徴とする露光装置。
13. 【請求項１３】 前記照明系は、前記露光ビームの照度
    分布を均一化するための１段又は複数段のオプティカル
    ・インテグレータと、該オプティカル・インテグレータ
    からの露光ビームの前記第１物体上での照明領域を規定
    する視野絞りとを備え、 前記フィルタ部材は、前記視野絞りの近傍の面、又は前
    記第１物体の被照射面の近傍の面に配置され、 前記フィルタ部材の回転角を制御する駆動装置が設けら
    れたことを特徴とする請求項１２に記載の露光装置。
14. 【請求項１４】 前記フィルタ部材は、同心円状の透過
    率分布を有することを特徴とする請求項１２又は１３に
    記載の露光装置。
15. 【請求項１５】 前記フィルタ部材は、光軸に対して対
    称に１次元方向に所定の透過率分布を有することを特徴
    とする請求項１２又は１３に記載の露光装置。
16. 【請求項１６】 前記フィルタ部材は、それぞれ光軸に
    対して対称に１次元方向に同一の透過率分布を有する２
    枚のフィルタ部材よりなり、 前記２枚のフィルタ部材は互いに逆位相で回転駆動可能
    であることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の露
    光装置。
17. 【請求項１７】 前記第１物体及び前記第２物体を走査
    方向に同期して移動するステージ系と、 前記露光ビームの前記第２物体上での露光量の前記走査
    方向に対する積算値の分布を計測する露光量分布計測装
    置と、 該分布計測装置で計測される露光量分布に応じて前記駆
    動装置を介して前記フィルタ部材の回転角を制御する制
    御装置とを更に有することを特徴とする請求項１２〜１
    ６の何れか一項に記載の露光装置。
18. 【請求項１８】 露光ビームで第１物体を照明し、該第
    １物体を介して前記露光ビームで第２物体を露光する露
    光装置において、 前記第１物体を複数の照明条件でそれぞれ照明可能であ
    ると共に、前記露光ビームの照度分布が前記複数の照明
    条件でそれぞれ同一傾向となる照明光学系と、 前記第２物体までの前記露光ビームの光路上に配置さ
    れ、前記照度分布を調整する光学部材とを有することを
    特徴とする露光装置。
19. 【請求項１９】 前記照明光学系は、前記照度分布が前
    記照明光学系の光軸に関してほぼ対称な照度むらを持つ
    ように調整されることを特徴とする請求項１８に記載の
    露光装置。
20. 【請求項２０】 前記光学部材は、前記第２物体の露光
    面又はその共役面から離れて配置され、前記露光ビーム
    に対して所定の透過率分布を有する少なくとも一つの光
    学フィルタを含むことを特徴とする請求項１８又は１９
    に記載の露光装置。
21. 【請求項２１】 請求項１〜１１の何れか一項記載の露
    光方法を用いてデバイスパターンを基板上に転写する工
    程を含むデバイス製造方法。
22. 【請求項２２】 請求項１２〜２０の何れか一項に記載
    の露光装置を用いてデバイスパターンを基板上に転写す
    る工程を含むデバイス製造方法。