JP2002110529A

JP2002110529A - 投影露光装置及び該装置を用いたマイクロデバイス製造方法

Info

Publication number: JP2002110529A
Application number: JP2000303724A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Goto; 明弘後藤; Masato Shibuya; 眞人渋谷; Shigeru Hirukawa; 茂蛭川
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2000-10-03
Filing date: 2000-10-03
Publication date: 2002-04-12

Abstract

(57)【要約】【課題】高い均一性を有する照明光によりレチクルのパ
ターンを感光性基板に高精度に転写できる投影露光装置
及びこの装置を用いたマイクロデバイス製造方法を提供
すること。【解決手段】所定のパターンが形成されたレチクル３を
照明するための照明光学系１と、照明光学系１により照
明されたレチクル３のパターン像を感光性基板９に投影
露光するための投影光学系８と、投影光学系８に対して
レチクル３と感光性基板９とを走査させる走査装置ＭＴ
とを有し、照明光学系１は、投影光学系８の結像面と光
学的に共役な所定位置１３０を挟んで光源ＬＳ側とレチ
クル３側との少なくとも一方の位置に照明光の光強度分
布を調整する光制限部材Ａ１を有し、光制限部材Ａ１
は、所定位置から光制限部材Ａ１までの距離Ｄが所定の
条件を満足する。

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、マイク
ロマシーン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エ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投影露光装置及びこの装置を用
いるマイクロデバイス製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】投影光学系を大型化することなく、露光
フィールド（ウエハ上の各ショット領域）を大きくし
て、露光工程のスループットを高めるために、投影光学
系に対してマスクとしてのレチクルと感光性基板として
のウエハとを同期走査するステップ・アンド・スキャン
方式等の走査露光型の投影露光装置（以下、「走査型露
光装置」と言う。）が開発されている。この種の走査型
露光装置においては、ウエハ上の各点の積算露光量は、
走査方向に対しては積分効果によって平均化されるが、
走査方向に直交する非走査方向に対しては、例えばスリ
ット状の照明領域内の非走査方向への照度むらの影響が
そのまま現れてしまう。また、投影露光装置が有する照
明光学系は、そのレンズ成分の収差や製造誤差等に起因
して照度むらを生じることがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ウエハまでの露光光の
光路上で光学部材又は光学系の光学特性の変動、例えば
透過率の変動を生じさせることで、ウエハ上での積算露
光量の均一性を高めることができる。これにより、照度
むらをある程度補正できる。しかし、透過率の変動等を
生じさせると、テレセントリシティの崩れ（以下、「テ
レセントリシティずれ」という。）や、ある像高におけ
る所定開口数の光束（以下、「σ光束」という。）内の
光量の不均一性を生じてしまう。

【０００４】テレセントリシティずれやσ光束内の光量
の不均一性は照明光の均一性を損なうので、レチクルパ
ターンの転写精度を低下させてしまう。このため、最終
製品の歩留まりも低下する。また、近年、投影露光装置
に要求される解像力等の性能は、理論的に算出される限
界に極めて近付いている。一般に良く知られているよう
に、レチクルのパターンにより、最適な光学系の定数
（投影レンズの開口数、照明系の開口数等）の設定値は
異なるが、装置能力の理論的限界付近で露光が行なわれ
ている関係上、当然の事ながら装置側には、マスクのパ
ターンに合わせて最適な光学系の定数が選択出来る事が
求められる。

【０００５】このため、開口絞りとして円形以外の絞り
を用いる場合がある。例えば、図１８（ａ）に示す様な
輪帯状の絞りや、図１８（ｂ）に示す様な複数開口の絞
りである。図１８（ａ），（ｂ）の開口絞りについて、
簡単に解説する。レチクルのパターンが微細になり、装
置の解像限界付近にて露光がおこなわれるようになる
と、照明系の開口絞りから発した光束のうち、解像に寄
与するのは、開口絞りの周辺部から発した光のみにな
り、開口の中央部から発した光は像のコントラストを下
げるだけの働きしか持たなくなる。換言すると、レチク
ルの情報をウエハに伝達する際、情報伝達のエネルギー
を与えるのは開口絞りの周辺部から発した光のみであ
り、開口の中央部から発した光はいわばノイズを発生す
るだけになってしまうという事になる。従って、開口絞
り中央部からは光を発しないほうが望ましいといえる。
この様な発想から、図１８（ａ）の様な絞りが考案され
た。図１８（ｂ）に示す絞りは、更に解像するパターン
を縦方向のラインと横方向のラインのみに限定した場合
の絞りである。この場合は、更に、開口絞りの上下、左
右から発する光もノイズにしかならない。その為、開口
絞りの上下、左右も更に遮光する図１８（ｂ）に示す様
な絞りが考案された。

【０００６】この様な円形開口でない開口の場合、フラ
イアイレンズの透過光量の一部分のみを使用し、光軸近
辺の中央部分を含む多くの部分で変形開口絞りにより遮
光されてしまう。このため、上述のσ光束内の光量の不
均一性やテレセントリシティずれの問題が生ずる。従っ
て、レチクルのパターンを感光性基板に高精度にするこ
とが困難である。

【０００７】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
であり、高い均一性を有する照明光によりレチクルのパ
ターンを感光性基板に高精度に転写できる投影露光装置
及びこの装置を用いたマイクロデバイス製造方法を提供
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段を添付図面に対応づけて説明すると、請求項１に
係る発明は、所定のパターンが形成されたマスクを照明
するための照明光学系１と、前記照明光学系１により照
明された前記マスク３のパターン像を感光性基板９に投
影露光するための投影光学系８と、前記投影光学系８に
対して前記マスク３と前記感光性基板９とを走査させる
走査装置ＭＴとを有し、前記照明光学系１は、前記投影
光学系８の結像面と光学的に共役な所定位置を挟んで光
源１側とマスク９側との少なくとも一方の位置に照明光
の光強度分布を調整する光制限部材Ａ１を有し、前記光
制限部材Ａ１は、前記所定位置から前記光制限部材Ａ１
までの距離Ｄが以下の条件を満たすように照明光路中に
配置されることを特徴とする投影露光装置を提供する。

【０００９】

【００１０】ここで、Ｗｘ：前記感光性基板９に形成される露光視野の長手方
向の長さ， NA_ill：前記投影光学系８の感光性基板側（像側）にお
ける前記照明光学系１の開口数の最大値，Ｍ：前記所定位置から前記投影光学系８の結像面までの
結像倍率．

【００１１】また、請求項２に係る発明は、所定のパタ
ーンが形成されたマスク３を照明するための照明光学系
１と、前記照明光学系１により照明された前記マスク３
のパターン像を感光性基板９に投影露光するための投影
光学系８と、前記投影光学系８に対して前記マスク３と
前記感光性基板９とを走査させる走査装置ＭＴとを有
し、前記照明光学系１は、前記投影光学系８の結像面と
光学的に共役な所定位置を挟んで光源１側の第１の位置
に配置された第１光制限部材Ａ１とマスク３側の第２の
位置に配置された第２光制限部材Ｂ１とを有し、前記第
１及び第２光制限部材Ａ１、Ｂ１は照明光の光強度分布
を調整することを特徴とする投影露光装置を提供する。

【００１２】また、請求項３に係る発明においては、第
１光制限部材Ａ１は前記第１位置を通り前記照明光学系
１の光軸ＡＸを横切る第１面ＰＬ１に沿って対向的に設
けられた一対の第１減光要素Ａ１，Ａ３を有し、第２光
制限部材Ｂ１は前記第２位置を通り前記照明光学系１の
光軸ＡＸを横切る第２面ＰＬ２に沿って対向的に設けら
れた一対の第２減光要素Ｂ１，Ｂ３を有することが望ま
しい。

【００１３】また、請求項４に係る発明においては、第
１光制限部材Ａ１及び第２光制限部材Ｂ１は所定位置に
対して互いに等しい距離Ｄで配置されることが望まし
い。

【００１４】また、請求項５に係る発明では、所定のパ
ターンが形成されたマスク３を照明するための照明光学
系１と、前記照明光学系１により照明された前記マスク
３のパターン像を感光性基板９に投影露光するための投
影光学系８と、前記投影光学系８に対して前記マスク３
と前記感光性基板９とを走査させる走査装置ＭＴとを有
し、前記照明光学系１は、前記マスク３に対する照明条
件を変更する変更装置ＭＴ１，１１６，ＭＴ２，１２８
と、前記変更装置ＭＴ１，１１６，ＭＴ２，１２８によ
る照明条件の変更に応じて前記投影光学系８の結像面と
光学的に共役な所定位置を挟んで光源１側とマスク３側
の少なくとも一方の位置での照明光の光強度分布を調整
する光制限部材Ａ１等を有することが望ましい。

【００１５】また、請求項６に係る発明では、基板９上
に感光材料を塗布する工程と、前記投影露光装置を介し
て前記マスク３のパターンの像を前記基板９上に投影す
る工程と、前記基板９上の前記感光材料を現像する工程
と、該現像後の感光材料をマスクとして前記基板９上に
所定の回路パターンを形成する工程とを有することを特
徴とするマイクロデバイスの製造方法を提供する。

【００１６】また、請求項７に係る発明では、照明光学
系１を用いて所定のパターンが形成されたマスク３を照
明する照明工程と、前記マスク３のパターン像を感光性
基板９に投影する投影光学系８に対して前記マスク３と
前記感光性基板９とを走査させることによって前記マス
ク３のパターン像を感光性基板９に走査露光する走査露
光工程を含み、前記照明工程は、前記マスク３に対する
照明条件を変更する変更工程と、前記変更工程による照
明条件の変更に応じて前記投影光学系８の結像面と光学
的に共役な位置またはその近くに配置された光制限部材
Ａ１等を用いて照明光の光強度分布を調整する調整工程
を含むことを特徴とするマイクロデバイスの製造方法を
提供する。

【００１７】また、請求項８に係る発明では、前記調整
工程は、前記感光性基板９での露光量むらを補正するた
めに、前記光制限部材Ａ１等によって前記感光性基板９
での光強度分布を調整することが望ましい。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて本発明
の実施の形態について説明する。

【００１９】（第１実施形態）図１は第１の実施の形態
にかかる投影露光装置の概略構成を示す図である。な
お、図１において、投影光学系を構成する投影光学系８
の光軸ＡＸに平行にＺ軸を、光軸ＡＸに垂直な面内にお
いて図１の紙面に平行にＹ軸を、紙面に垂直にＸ軸を設
定している。また、投影光学系８の物体面には所定の回
路パターンが形成された投影原版としてレチクル（マス
ク）３が配置され、投影光学系８の像面には、基板とし
てのフォトレジストが塗布されたウエハ９が配置されて
いる。

【００２０】光源ＬＳから供給された露光用照明光は照
明ユニット１Ａを介した後、リレー光学系（結像光学
系）２を透過して、所定のパターンが形成されたレチク
ル３を均一に照明する。なお、光源ＬＳから照明ユニッ
ト１Ａまでの光路には、必要に応じて光路を偏向するた
めの１つ又は複数の折り曲げミラーが配置される。ま
た、光源ＬＳと投影露光装置本体とが別体である場合に
は、光源ＬＳからの光の向きを常に投影露光装置本体へ
向ける自動追尾ユニットや、光源ＬＳからの光の光束断
面形状を所定のサイズ・形状に整形するための整形光学
系、光量調整部などの光学系が配置される。

【００２１】また、照明ユニット１Ａは、後述するよう
に例えばフライアイレンズや内面反射型インテグレータ
からなり所定のサイズ・形状の面光源を形成するオプテ
ィカルインテグレータや、レチクル３上での照明領域の
サイズ・形状を規定するための視野絞り（スキャンスリ
ット又はレチクルブラインド）などの光学系を有する。

【００２２】ここで、リレー光学系２は、前群２Ａと後
群２Ｂの２つのレンズ群を有し、このリレー光学系によ
って、照明ユニット１Ａ中の視野絞り１３０のスリット
形状の開口部の像がマスク３上に投影される。従って、
リレー光学系２は、視野絞りを結像する結像光学系とし
て機能する。

【００２３】レチクル３は、レチクルホルダ４を介し
て、レチクルステージ５上においてＸＹ平面に平行に保
持されている。レチクル３には転写すべきパターンが形
成されており、パターン領域全体のうちＸ方向に沿って
長辺を有し且つＹ方向に沿って短辺を有する矩形状（ス
リット状）のパターン領域が照明される。レチクルステ
ージ５は、図示を省略した駆動系の作用により、レチク
ル面（すなわちＸＹ平面）に沿って二次元的に移動可能
であり、その位置座標はレチクル移動鏡６を用いた干渉
計７によって計測され且つ位置制御されるように構成さ
れている。

【００２４】レチクル３に形成されたパターンからの光
は、投影光学系８を介して、感光性基板であるウエハ９
上にレチクルパターン像を形成する。投影光学系８は、
その瞳位置近傍に口径が可変の開口絞りＡＳを有すると
共に、レチクル３側及びウエハ９側において、実質的に
テレセントリックとなっている。

【００２５】ウエハ（基板）９は、ウエハホルダ１０を
介して、ウエハステージ（基板ステージ）１１上におい
てＸＹ平面に平行に保持されている。そして、レチクル
３上での矩形状の照明領域に光学的に対応するように、
ウエハ９上ではＸ方向に沿って長辺を有し且つＹ方向に
沿って短辺を有する矩形状（長方形又はスリット状）の
露光領域にパターン像が形成される。

【００２６】ウエハステージ１１は、図示を省略した駆
動系の作用によりウエハ面（すなわちＸＹ平面）に沿っ
て二次元的に移動可能であり、その位置座標はウエハ移
動鏡１２を用いた干渉計１３によって計測され且つ位置
制御されるように構成されている。

【００２７】上述したように、投影光学系８によって規
定されるレチクル３上の視野領域（照明領域）及びウエ
ハ９上の投影領域（露光領域）は、Ｙ方向に沿って短辺
を有する矩形状である。従って、駆動系及び干渉計
（７，１３）などを用いてレチクル３及びウエハ９の位
置制御を行いながら、矩形状の露光領域及び照明領域の
短辺方向すなわちＹ方向に沿って矢印で示す如くレチク
ルステージ５とウエハステージ１１とを、ひいてはレチ
クル３とウエハ９とを駆動部ＭＴにより同期的に移動
（走査）させることにより、ウエハ９上には露光領域の
長辺に等しい幅を有し且つウエハ９の走査量（移動量）
に応じた長さを有する領域に対してレチクルパターンが
走査露光される。例えば、レチクル３とウエハ９とが相
対的に動く方向は、投影レンズ８が１回結像光学系の場
合はレチクル３が紙面右方向（＋Ｙ方向）に移動した時
には、ウエハ９は紙面左方向（−Ｙ方向）に移動するこ
とで走査露光が行われる。

【００２８】上述したように、投影レンズ８の瞳面近傍
には開口数（ＮＡ）を可変とするための開口絞りＡＳが
設けられている。制御・演算処理部ＰＣは、オペレータ
がコンソールＣＮＳから入力した情報、又は予めメモリ
部ＭＵに記憶された情報に基づいて開口絞りＡＳの開口
部の大きさを制御する。そして制御・演算処理部ＰＣ
は、走査露光中に開口絞りＡＳの開口部の大きさを変え
ることでＮＡを可変にする。

【００２９】次に、図２に基づいて上記投影露光装置の
光学系についてさらに詳しく説明する。光源ＬＳからの
光束はビームエキスパンダー１１２によって所望の形状
（例えば正方形形状）に形成され、ミラー１１４で光路
を９０度曲げられた後、第１インテグレータ（第１オプ
ティカルインテグレータ）としての回折光学素子１１６
に入射する。第１インテグレータは所望の発散角特性と
インテグレート効果を備えた複数の集積型の回折素子１
１６又は屈折素子１００が配置されたターレット板１１
８を備えている。第１インテグレータとしての回折光学
素子１１６からの光束はリレー光学系１２０を介して第
２インテグレータ（第２オプティカルインテグレータ）
としてのフライアイレンズ１２４の入射面上に所望の照
明エリアを形成する。なお、フライアイレンズ１２４は
多数のレンズ素子の集合体により構成されている。

【００３０】第２インテグレータ１２４の射出面には前
記照明エリアに対応した開口絞り１２６が配置されてい
る。この開口絞り１２６の位置が２次光源群となる。こ
こで、可変開口絞り手段としてのターレット板１２８
は、開口絞り１２６を始めとして開口部の形状や大きさ
が互いに異なる多数の開口絞りが設けられており、駆動
系ＭＴ２を介してターレット板１２８を回転させて、所
望の大きさ及び形状を有する開口部を持つ開口絞りを光
路内に設定する。これにより、第２インテグレータとし
てのフライアイレンズ１２４の射出側（照明光学系の瞳
位置）に形成される２次光源群（光強度分布）の大きさ
並びに形状を正確に規定することができる。なお、第１
インテグレータでの光学部材（回折光学素子１１６やフ
ライアイレンズ１００）の切換に応じて、可変開口絞り
手段１２８は適切な大きさ及び形状を有する開口部を持
つ開口絞りを光路に設定するように動作する。さらに、
後で述べるがリレー光学系１２０をズーム光学系で構成
すれば、リレー光学系１２０の変倍に応じて、可変開口
絞り手段１２８は適切な大きさ及び形状を有する開口部
を持つ開口絞りを光路に設定するように動作しても良
い。

【００３１】この２次光源群からの光束がコンデンサー
光学系２２８を介して視野絞り１３０を重畳的に照射す
る。視野絞り１３０近傍には照度むらを補正するための
フィルターとして遮光板Ａ１が配置されている。遮光板
Ａ１と視野絞り１３０との間隔Ｄについては後述する。
また、本発明は走査型露光装置に好適であるので、視野
絞り１３０もスキャン露光動作に同期して移動する機構
を備えている。すなわちスキャン露光全体を通じて不要
な露光が行われないよう制御されている。

【００３２】また、視野絞り１３０付近の適切な位置に
は、走査露光後の積算露光量分布を最適化するために、
図１９に示すようなスリット状の開口部を有する固定型
補助絞りＳＢが配置されている。なお、図１９の斜線で
示す領域は、遮光領域を示している。なお、図１に示す
如く、照明光学系１は照明ユニットとリレー光学系２と
を有する。視野絞り１３０は結像光学系１３２によって
レチクル３の位置に結像されている。すなわち、視野絞
り１３０の位置とレチクル３の位置は共役な関係とな
る。

【００３３】以上の照明光学系１によってレチクル３が
照明され、レチクル３上に描画された回路パターンが投
影光学系８を介してレジストを塗布したウエハ９に投影
される。この配置にてレチクル３とウエハ９とを同期し
て走査することによってレチクル３上に描かれた全ての
パターンがウエハ９上に露光される。本実施形態では、
第１インテグレータ１１６はターレット１１８内に複数
種類配置されており、モータＭＴ１を駆動することによ
って各種切り替え可能である。

【００３４】ここで、図２においては、ターレット板１
１８は、多数のレンズ素子の集合体により構成されてい
るフライアイレンズ１００と回折光学素子１１６とを保
持している。図２に示されるように、回折光学素子１１
６が光路内に設定されると、この回折光学素子１１６
は、入射光を輪帯状の光束に変換して、その変換された
光はリレー光学系１２０を介した後、第２インテグレー
タとしてのフライアイレンズ１２４の入射面には輪帯状
の照明領域が形成され、ひいては第２インテグレータと
してのフライアイレンズ１２４の射出側（照明光学系の
瞳位置）には、全体として輪帯状を有する２次光源群
（又は輪帯状の光強度分布）が形成される。これによ
り、輪帯照明条件のもとでマスク３を照明することがで
きる。

【００３５】また、図２に示されるように、駆動系ＭＴ
１を介してターレット板１１８を回転させて、フライア
イレンズ１００を光路内に設定すると、このフライアイ
レンズ１００は、入射光を波面分割してその射出側に多
数の光源像を形成する。これら多数の光源像からの光は
リレー光学系１２０を介した後、第２インテグレータと
してのフライアイレンズ１２４の入射面にはほぼ円形状
の照明領域が形成され、ひいては第２インテグレータと
してのフライアイレンズ１２４の射出側（照明光学系の
瞳位置）には、全体としてほぼ円形状を有する２次光源
群（又は円形状の光強度分布）が形成される。これによ
り、通常照明条件（円形照明条件）のもとでマスク３を
照明することができる。なお、以上のターレット板１１
８において、不図示ではあるが４極照明用の回折光学素
子や多極照明の回折光学素子を保持させ、フライアイレ
ンズ１２４の射出側（照明光学系の瞳位置）には、全体
としてほぼ４極形状や多極形状を有する２次光源群（４
極形状や多極形状の光強度分布）を形成して、４極照明
条件や多極照明条件のもとでマスク３を照明することも
できる。

【００３６】さらに、リレー光学系１２０をズーム光学
系で構成すれば、輪帯照明時には照明光学系の瞳位置に
形成される輪帯状の光強度分布の外径を可変にでき、通
常照明時には照明光学系の瞳位置に形成される円形状の
光強度分布の外径を可変にでき、さらに４極形状や多極
照明時には照明光学系の瞳位置に形成される４極形状や
多極形状の光強度分布の中心に対する各極部分の位置を
可変にできる。

【００３７】以上のように、第１インテグレータ中の光
学部材（１００，１１６）を切り替えることによって通
常照明（照明光学系の瞳に円形状の光分布を形成する照
明）、輪帯照明（照明光学系の瞳に輪帯状の光分布を形
成する照明）、４極照明（照明光学系の瞳に４極状の光
分布を形成する照明）、多極照明（照明光学系の瞳に多
極状の光分布を形成する照明）など各種の照明形態を切
り替えることができる。このとき、第１インテグレータ
の選択と同期してＭＴ２を駆動する。これにより、ター
レット１２８に複数設けられている開口絞りのうち、対
応する適切な大きさ及び形状を有する開口絞りが選択さ
れて光路内に設定されることが望ましい。

【００３８】また、第１インテグレータ１１６は、フラ
イアイレンズ、エッチングによって製作されたマイクロ
レンズアレイ、所望の発散角特性とインテグレート効果
を備えた集積型の回折素子または屈折素子（これらもエ
ッチングによって製作される）等で構成できる。さら
に、第２インテグレータ１２４は、フライアイレンズ、
エッチングによって製作されたマイクロレンズアレイ、
ロッドレンズ等で構成できる。

【００３９】次に、照度むらが有る場合の光量分布形状
について図３（ａ）〜（ｃ）に基づいて説明する。ウエ
ハ９上の照度むらの光量分布は、その照度分布Ｅ（Ｘ）
を非走査方向の位置Ｘの関数として、次式のように表す
ことができる。なお、位置Ｘの原点は、投影光学系８の
光軸ＡＸを通りＹ軸に平行な直線とする。

【００４０】Ｅ（Ｘ）＝ａ・（Ｘ−ｂ）²＋ｃ・Ｘ＋ｄ…（３）

【００４１】（３）式において、２次係数ａは位置Ｘに
関して凸（ａ＞０）、又は凹（ａく０）の照度むらを、
シフト係数ｂは照度むらの対称軸の光軸ＡＸからのＸ方
向へのシフト量を、１次係数ｃはいわゆる１次傾斜むら
を、係数ｄは位置Ｘに依存しない一定の照度（オフセッ
ト）をそれぞれ表している。これらの係数ａ〜ｄの値
は、例えば後述するような実測データより最小自乗法に
よって求められる。そして、求められた値が非走査方向
の照度むら（即ち、非走査方向の積算露光量分布）の状
態として記億される。

【００４２】具体的に、以下、図３に示した照度分布Ｅ
（Ｘ）のうち、係数ａが正の値の場合（図３（ａ））を
「２次凸型照度むら」、係数ａが負の値の場合（図３
（ｂ））を「２次凹型照度むら」、係数ａがゼロで、係
数ｃが正又は負の場合を「１次傾斜照度むら」とそれぞ
れいう。なお、本例では照度分布Ｅ（Ｘ）を位置Ｘの２
次関数で近似しているが、後述するようにＥ（Ｘ）を位
置Ｘの３次以上の関数で近似してもよく、更には指数関
数等で近似してもよい。

【００４３】図４（ａ）は、光軸と直交する面内（ｘｙ
面内）における遮光板Ａ１の形状を示す図である。ここ
で、図２に示す実施の形態では被照射面（レチクル３、
ウエハ９等）での照度分布又は光強度分布の不均一性を
補正する調整部材（光制限部材）としての遮光板Ａ１が
ＸＺ平面内に配置されている。しかしながら、理解を容
易とするために、以下の説明として、例えば、図４、図
５、図１９及び図２０では、図２の遮光板Ａ１がＸＹ平
面に配置されているものとして説明する。この場合、図
２の遮光板Ａ１は、図２の反射鏡１３４を取り除き、レ
ンズ系２Ｂ上方に向かってレンズ系２Ａ、遮光板Ａ１が
順に配置されているものとする。

【００４４】遮光板Ａ１は、２次凹型照度むらを補正す
るためのパターン形状（斜線部分）を有している。上述
したように、走査方向（Ｙ方向）に関しては、スキャン
スリット幅の照度分布を走査方向（Ｙ方向）に積分した
積算露光量とほぼ等しくなる。この積算露光量はＹ方向
に関しては概略均一化された光量となる。これに対し
て、非走査方向（Ｘ方向）に関しては、例えば、上述し
たような２次凹型照度むらを生ずる。

【００４５】このため、非走査方向（Ｘ方向）について
は、Ｘ座標の絶対値が大きい領域、即ち遮光板Ａ１の両
端部分では遮光率を大きくすることで露光領域周辺の光
強度を減光する。また、Ｘ座標の小さい領域、即ち遮光
板Ａ１の中央部分については、遮光率を小さくすること
で露光領域中央部の光強度をあまり減光しないように構
成している。

【００４６】すなわち、２次凹型照度むらの場合に、図
４（ａ）で示す遮光パターンを有する遮光板Ａ１を用い
ることによって、ウエハ９上の非走査方向（Ｘ方向）の
光量分布を略均一化することができる。

【００４７】ここで、かかる構成の遮光板Ａ１は、図２
のごとく、視野絞り１３０の位置から所定距離Ｄだけ光
軸（Ｚ軸）方向にデフォーカスした位置に配置されてい
る。この配置における走査露光の詳細について図２０を
用いて説明する。図２０は遮光板Ａ１が配置されている
Ｚ方向に沿った所定位置における光路のＸＹ断面を示し
ている。図２０には、図１９に示した固定型補助絞りＳ
ＢがＡ１の位置に作る遮光部分の影も同時に表示してあ
る。図２０の太線Ｃは開口絞り１２６から露光視野上の
各点Ｑ，Ｑ０，Ｑ１，Ｐ，Ｐ０，Ｐ１等に到来する光束
の最外周を示している。これをσ光束と呼ぶことにす
る。すなわち、遮光板Ａ１が視野絞り１３０から所定距
離Ｄだけデフォーカスした位置に配置されているため、
この位置では各σ光束は点にならずに広がりをもってい
る。なお、ここでは通常の円形照明を想定しており、σ
光束は円形である。

【００４８】図２０において、走査露光をした場合の積
算露光量のＸ方向の分布は、各Ｘで規定される直線（同
図では点線で表示）にそって光束Ｃ内の全エネルギーを
積算した値のＸ分布として与えられる。例えばＸ＝０に
おける走査露光後の露光量は、直線Ｘ＝０に沿って光束
Ｃ内の全エネルギーを、Ｐ０からＰ１まで積算したもの
である。同様にＸ＝Ｘ１における、走査露光後の露光量
は、直線Ｘ＝Ｘ１に沿って光束Ｃ内の全エネルギーを、
Ｑ０からＱ１まで積算したものである。

【００４９】ここで、Ｘ＝０とＸ＝Ｘ１の積算露光量を
比較すると、遮光板Ａ１における遮光率が異なる分だ
け、Ｘ＝０に対しＸ＝Ｘ１の方が積算露光量が小さくな
ることが理解される。すなわち、遮光板Ａ１が所定量Ｄ
だけデフォーカスしていても、遮光板Ａ１を用いること
によって、周辺部の強度を低下させることができる。す
なわち、遮光板Ａ１によって２次凹型照度むらを補正す
ることができる。ここで、Ｘ＝０以外の点、例えばＸ＝
Ｘ１においては走査露光を通じ、Ｘ方向に関してσ光束
Ｃが非対称に遮光される成分が発生する点に注意が必要
である。例えば図２０の点Ｑの位置がそうである。

【００５０】点Ｑ以外にも、遮光板Ａ１とσ光束Ｃが交
差する範囲内においては、点Ｑと同様な非対称成分が加
算されることになる。σ光束Ｃ内の強度分布は照明の瞳
分布を規定する。従ってこの光束内に上述のごとくＸ方
向の非対称性があり、それが加算されていった場合に
は、走査露光後の積算された瞳強度分布もＸ方向に不均
一となる。また、このようなσ光束内の非対称性がある
と、σ光束内の強度分布の重心位置が、光束の中心Ｑか
らシフトしてしまう。これはテレセントリシティずれと
なる。例えば、図２０の点Ｑの位置について、遮光板Ａ
１によって遮光されたσ光束内の強度分布の重心が中心
点Ｑからずれるのは明らかである。これは露光の一瞬に
ついてであるが、直線Ｘ＝Ｘ１に沿って積分した結果に
ついても、遮光板Ａ１とσ光束Ｃが交差する範囲内にお
いては、重心がずれる方向が常に一定であるため、走査
露光後の積算された重心はＸ＝Ｘ１上から外れる。すな
わち、テレセントリシティずれが発生する。

【００５１】以上のように、瞳強度分布の不均一性（σ
光束内の光量不均一性）やテレセントリシティずれが発
生すると、投影露光されるパターンの線幅にバラツキを
生ずる原因となる。この問題を軽減するには、遮光板Ａ
１のデフォーカス量Ｄを一定値以下とすることが望まし
い。なぜならＤが小さいと、σ光束Ｃが小さくなる。そ
してσ光束Ｃが小さくなると、σ光束Ｃが遮光板Ａ１と
交差して遮光される際の遮光部分のＸ方向に関する傾き
が小さくなる。すなわち、σ光束内の強度分布のＸ方向
に関する非対称性が相対的に低減する。結果として、走
査露光後の積分された瞳強度分布の不均一性とテレセン
トリシティずれが低減する。

【００５２】本実施形態では、遮光板Ａ１のデフォーカ
ス量Ｄを下記条件式（１），（２）を満足する値とする
ことで、σ光束内の光量分布の不均一性及びテレセント
リシティずれを許容できる範囲内まで小さくすることが
できる。

【００５３】

【００５４】ここで、Ｗｘ：前記感光性基板９に形成される露光視野の長手方
向の長さ， NA_ill：前記投影光学系８の感光性基板側（像側）にお
ける前記照明光学系１の開口数の最大値（前記照明光学
系１の開口数の最大値を前記投影光学系８の感光性基板
側（像側）に換算した時の値），Ｍ：前記所定位置から前記投影光学系８の結像面までの
結像倍率．

【００５５】但し、照明条件の変更（コヒーレンスファ
クター（σ値）や輪帯照明等での輪帯比（輪帯光束の内
径に対する輪帯光束の外径の比率）を変更のために照明
系の瞳に形成される光源像（円形形状の光強度分布、輪
帯形状の光強度分布、多極形状の光強度分布等）の大き
さを変更）に伴って、照明光学系の開口数が変化する。
ここで、NA_illにて規定している照明光学系１の開口数
の最大値とは、そのような照明条件の変更に伴い変化す
る照明光学系の開口数の最大値を意味する。従って、NA
_illとは、照明光学系の開口数の最大値を示す照明条件
の時に、投影光学系の像側での照明光学系の最大の開口
数（又は投影光学系の像側で換算した照明光学系の最大
の開口数）を意味する。

【００５６】条件式（１），（２）の上限値を上回る
と、上述したσ光束内の光量分布の不均一性及びテレセ
ントリシティずれを十分に補正することが困難である。
また、視野絞り１３０との機械的な干渉を避けるために
も距離Ｄの下限値は１ｍｍ以上であることが望ましい。

【００５７】なお、本発明における効果を十分に得るた
めには、上記（１）式及び（２）式におけるＰｊの値は
０．１以下、Ｐｓの値を０．３以下とすることがより望
ましい。すなわち、上記（１）式及び（２）式における
Ｐｊ及びＰｓは以下の（３）式を満たすことが好まし
い。

【００５８】Ｐｊ≦０．１，Ｐｓ≦０．３（３）

【００５９】例えば、Ｗｘ＝２５ｍｍ，NA_ill＝０．
６，Ｍ＝２，Ｐｊ＝０．１，Ｐｓ＝０．３とすると、条件式（１）のＤ＝２５．２８ｍｍ条件式（２）のＤ＝４７．７０ｍｍとなる。従って、条件式（１）及び（２）の両方を満足
するのは、より小さい方の値であるＤ＝２５．２８ｍｍ
となる。即ち、視野絞り１３０（レチクル共役面）から
Ｄ＝２５．２８ｍｍだけデフォーカスした位置に遮光板
Ａ１を設けることで、上述したσ光束内の光量分布の不
均一性及びテレセントリシティずれを許容範囲内に小さ
くすることができる。

【００６０】（第２実施形態）図６は、第２実施形態に
かかる投影露光装置の光学系の構成を示す図である。そ
の光学系において上記第１実施形態よりも少ない第１イ
ンテグレータの種類で、より多様な照明形態を選択する
ことができる。そのためにリレーレンズ２１８と２２２
はズームレンズの構成となっている。なお、第１実施形
態の光学系と同様の部分には同一の符号を付し、重複す
る部分の説明は省略する。

【００６１】図６に示す実施の形態において図２に示す
実施の形態と主に異なる点は、オプティカルインテグレ
ータを直列的に３つ配置した点、各オプティカルインテ
グレータの間にそれぞれズーム光学系を配置した点であ
る。

【００６２】光源ＬＳからの光束はビームエキスパンダ
ー１１２によって所望の形状（例えば正方形形状）に形
成され、第１インテグレータとしての交換可能な回折光
学素子２１６ａに入射する。第１インテグレータは所望
の発散角特性とインテグレート効果を備えた集積型の多
数の回折素子（２１６ａ〜２１６ｃ）を備えている。

【００６３】具体的には、図６においては、第１インテ
グレータ（第１オプティカルインテグレータ）は、不図
示のターレット板と、そのターレット板に保持された４
つの回折光学素子（２１６ａ〜２１６ｄ）を備えてい
る。ここで、不図示のターレット板は、入射光束を輪帯
光束に変換する輪帯照明用の回折光学素子２１６ａ、入
射光束を４極状の光束に変換する４極照明用の回折光学
素子２１６ｂ、入射光束を円形状の光束に変換する円形
状の通常照明用の回折光学素子２１６ｃ、および入射光
束を２極や８極等の多極状の光束に変換する多極照明用
の回折光学素子２１６ｄを具備し、このターレット板は
駆動手段４０によって回転し、照明条件を変更するに応
じて光路内には適切な回折光学素子が選択的に設定され
る。第１インテグレータにおける４つの回折光学素子
（２１６ａ〜２１６ｄ）内の１つの回折光学素子により
回折された光束は第１リレーズーム光学系２１８、第２
インテグレータ２２０ａ、第２リレーズーム光学系２２
２を透過後、第３インテグレータ２２４の入射面上に所
望の照明エリアを形成する。

【００６４】第３インテグレータ２２４の射出面には前
記照明エリアに対応した可変開口絞り２２６が配置され
ている。この開口絞り２２６の位置が２次光源群とな
る。この２次光源群からの光束がコンデンサー光学系２
２８を介して視野絞り１３０を重畳的に照射する。視野
絞り１３０の近傍には遮光板Ａ１が配置されている。こ
こで、遮光板Ａ１と視野絞り１３０との間隔Ｄはテレセ
ントリシティずれとσ光束内の光量分布の不均一性とが
視野全面で一定値以下となるように、条件式（１），
（２）を満足するように定められている。また、本実施
形態は、スキャン型露光装置の場合を想定しているの
で、視野絞り１３０はスキャン露光動作に同期して移動
する機構を備えている。そして、視野絞り１３０は、ス
キャン露光全体を通じて不要な露光が行われないよう制
御されている。また、視野絞り１３０は結像光学系１３
２によってレチクル３に結像されている。

【００６５】以上の照明光学系によってレチクル３が照
明され、レチクル上に描画された回路パターンが投影光
学系８を介してレジストを塗布したウエハ９に投影され
る。この配置にてレチクル３とウエハ９とを同期して走
査することによってレチクル３上に描かれた全てのパタ
ーンがウエハ９上に露光される。

【００６６】図６に示されるように、制御手段としての
ＣＰＵ３８からの信号によって駆動手段４０，４４，４
８を駆動し、第１インテグレータとしての多数の回折光
学素子（２１６ａ〜２１６ｄ）の１つを光路中に設定
し、第２インテグレータ２２０ａを光路に対して設定又
は退避させ、さらに、可変開口絞り手段２２６の開口部
の形状及び大きさを適切に設定する。なお、可変開口絞
り手段２２６は、例えば、不図示であるが、互いに異な
る大きさ並びに形状を有する多数の開口絞りを備えたタ
ーレット板で構成され、駆動手段４８によってターレッ
ト板を回転させることにより、第３インテグレータ２２
４により形成される２次光源（照明光学系の瞳位置に形
成される光強度分布）の大きさ並びに形状を正確に規定
することができる。また、不図示の入力手段としてのコ
ンソールを介して、レチクル（マスク）のパータン情報
（パータンの微細度、形状あるいは構造等）や露光プロ
セス情報等が入力情報として制御手段３８に入力され、
制御手段は、入力情報に基づいて、駆動手段４０，４
２，４４，４６，４８を制御する。

【００６７】さて、次に、照明条件の変更のための動作
について説明する。輪帯照明のために、駆動手段４０を
介して輪帯照明用の回折光学素子２１６ａが光路内に設
定される。すると、この回折光学素子１１６は入射光に
対し輪帯状の光束に変換する作用を付与し、その回折光
学素子１１６を介して光は、第１リレーズーム光学系２
１８を介した後、所定の開口数のもとで第２インテグレ
ータとしてのフライアイレンズ２２０ａの入射面を照明
する。ここで、第１リレーズーム光学系２１８内の瞳面
（照明光学系の瞳位置）ＰＬには、リング状の光強度分
布が形成されている。

【００６８】第２インテグレータ２２０ａは多数のレン
ズ素子を有し、第２インテグレータ２２０ａの入射面を
照明した光は、第２インテグレータ２２０ａを構成する
レンズ素子の数だけ波面分割される。その後、波面分割
された各光は、第２リレーズーム光学系２２２を介して
第３インテグレータ２２４の入射面をリング状に１部重
畳するように照明し、第３インテグレータ２２４の入射
面には、実質的にリング状の光が太った輪帯状の照明領
域が形成される。ひいては第３インテグレータ２２４の
射出側（照明光学系の瞳位置）には、全体として輪帯状
を有する２次光源（又は輪帯状の光強度分布）が形成さ
れる。これにより、輪帯照明条件のもとでマスク３を照
明することができる。

【００６９】ここで、駆動手段４２を介して第１リレー
ズーム光学系２１８の少なくとも１部の光学素子を移動
させて変倍を行うと、第２インテグレータ２２０ａに入
射する光の開口数が変化し、ひいては第３インテグレー
タ２２４の入射面及び射出面に形成される輪帯光束の輪
帯比（輪帯光束における内径に対する外径の比）を可変
とすることができる。すなわち、第１リレーズーム光学
系２１８は輪帯光束の輪帯比を可変とする機能を有す
る。

【００７０】さらに、駆動手段４６を介して第２リレー
ズーム光学系２２２の少なくとも１部の光学素子を移動
させて変倍を行うと、第３インテグレータ２２４の入射
面及び射出面に形成される輪帯光束の径（外径）を可変
とすることができる。すなわち、第２リレーズーム光学
系２２２は輪帯光束の径（外径）、換言すればσ値（コ
ヒーレンスファクター）を可変とする機能を有する。

【００７１】さて、また、図６に示されるように、４極
照明のために、駆動手段４０を介して４極照明用の回折
光学素子２１６ｂを光路内に設定する。すると、この４
極照明用の回折光学素子２１６ｂは、入射光に対し４極
状の光束に変換する作用を付与し、その回折光学素子２
１６ｂを介した光は第１リレーズーム光学系２１８を介
した後、所定の開口数のもとで第２インテグレータとし
てのフライアイレンズ２２０ａの入射面を照明する。こ
こで、第１リレーズーム光学系２１８内の瞳面（照明光
学系の瞳位置）ＰＬには、ほぼ４点状の光強度分布が形
成されている。

【００７２】第２インテグレータ２２０ａは多数のレン
ズ素子を有し、第２インテグレータ２２０ａの入射面を
照明した光は、第２インテグレータ２２０ａを構成する
レンズ素子の数だけ波面分割される。その後、波面分割
された各光は、第２リレーズーム光学系２２２を介して
第３インテグレータ２２４の入射面を４極状に重畳する
ように照明し、第３インテグレータ２２４の入射面に
は、実質的に４極状の照明領域が形成される。ひいては
第３インテグレータ２２４の射出側（照明光学系の瞳位
置）には、全体として４極状を有する２次光源（又は４
極状の光強度分布）が形成される。これにより、４極照
明条件のもとでマスク３を照明することができる。な
お、多極照明用の回折光学素子２１６ｄが光路内に設定
されても同様なので説明は省略する。

【００７３】また、図６に示されるように、通常照明
（円形照明）のために、駆動手段４０を介して通常照明
（円形照明）用の回折光学素子２１６ｃを光路内に設定
し、同時に、駆動手段４４を介して第２インテグレータ
としてのフライアイレンズ２２０ａを光路から退避させ
る。すると、この通常照明（円形照明）用の回折光学素
子２１６ｃは、入射光に対し円形形状の光束に変換する
作用を付与し、その回折光学素子２１６ｂを介した光は
第１リレーズーム光学系２１８及び第２リレーズーム光
学系２２２を介して第３インテグレータ２２４の入射面
を円形状に重畳するように照明し、第３インテグレータ
２２４の入射面には、実質的に円形状の照明領域が形成
される。ひいては第３インテグレータ２２４の射出側
（照明光学系の瞳位置）には、全体として円形状を有す
る２次光源（又は円形状の光強度分布）が形成される。
これにより、通常照明（円形照明）の条件のもとでマス
ク３を照明することができる。なお、第２リレーズーム
光学系２２２の変倍を行うと、第３インテグレータ２２
４の入射面及び射出面に形成される円形光束の径（外
径）を可変、すなわちσ値（コヒーレンスファクター）
を可変とすることができる。

【００７４】ここで、各照明条件において、第１リレー
ズーム光学系２１８と第２リレーズーム光学系２２２と
の少なくとも１の変倍を行い、マスクに形成されるパタ
ーンの種類や露光プロセスに応じて、第３インテグレー
タ２２４の射出側（照明光学系の瞳位置）に形成される
２次光源（光強度分布）の大きさ形状を適切に調整する
ことができる。

【００７５】また、第１インテグレータ２１６ａとして
は、フライアイレンズ、エッチングによって製作された
マイクロレンズアレイ、所望の発散角特性とインテグレ
ート効果を備えた集積型の回折素子または屈折素子（こ
れもエッチングによって製作される）等を用いることが
できる。さらに、第２インテグレータ２２０ａとして
は、フライアイレンズ、エッチングによって製作された
マイクロレンズアレイを用いることができる。第３イン
テグレータ２２４としては、フライアイレンズ、エッチ
ングによって製作されたマイクロレンズアレイを用いる
ことができる。

【００７６】図４（ｂ）は、本実施形態における補正フ
ィルタである遮光板Ａ２の遮光パターンを示す図であ
る。遮光板Ａ２は、図４（ｂ）に示すように、複数の２
次凹型の遮光パターン群から構成されている。かかる構
成によっても、ウエハ９上において、非走査方向（ｘ方
向）において、遮光パターンの両端部では遮光量が多
く、遮光パターンの中心近傍では遮光量を少なくするこ
とができる。このため、図４（ｂ）に示す遮光板Ａ２に
より、２次凹型照度むらを補正することができる。

【００７７】また、遮光板Ａ１と同様に遮光板Ａ２の場
合でも、上述したようなσ光束の光量分布の不均一性や
テレセントリシティずれが生ずる。このσ光束の光量分
布の不均一性やテレセントリシティずれを許容範囲内に
小さくするために、遮光板Ａ２の視野絞り１３０（レチ
クル共役面）からのデフォーカス量Ｄは上記条件式
（１）及び（２）を満足することが望ましい。

【００７８】例えば、Ｗｘ＝２５ｍｍ，NA_ill＝０．
６，Ｍ＝２，Ｐｊ＝０．１，Ｐｓ＝０．３とすると、条件式（１）のＤ＝２５．２８ｍｍ条件式（２）のＤ＝４７．７０ｍｍとなる。従って、条件式（１）及び（２）を満足する、
より小さい方の値であるＤ＝２５．２８ｍｍとなる。即
ち、視野絞り１３０（レチクル共役面）からＤ＝２５．
２８ｍｍだけデフォーカスした位置に遮光板Ａ２を設け
ることで、上述したσ光束内の光量分布の不均一性及び
テレセントリシティずれを許容範囲内に小さくすること
ができる。

【００７９】なお、本実施形態においても、図４（ａ）
に示したような遮光パターンを有する遮光板Ａ１を用い
ても良いことは言うまでもない。また、図２に示した第
１実施形態においても、図４（ｂ）の遮光パターンを用
いることも可能である。

【００８０】（第３実施形態）第３実施形態にかかる投
影露光装置は、上記第２実施形態と同様の特徴、即ち、
上記第１実施形態よりも少ない第１インテグレータの種
類で、より多様な照明形態を選択することができるとい
う特徴を有している。本実施形態の光学系は、図７に示
すように、上記第２実施形態の第１インテグレータ（２
１６ａ〜２１６ｄ）と第２インテグレータ２２０ａとの
設置位置が逆転した構成である。その他の構成は上記第
２実施形態の光学系と同様であるので説明を省略する。

【００８１】本実施形態において、例えば、２次凹型照
度むらを補正するための補正フィルタとしては、図４
（ａ），図４（ｂ）で示すような遮光パターンを有する
遮光板Ａ１又はＡ２を用いることができる。遮光板Ａ１
又はＡ２を配置する位置は、視野絞り１３０（レチクル
共役面）から距離Ｄだけデフォーカスした位置である。
そして、このデフォーカス量Ｄは上記条件式（１）及び
（２）を満足することが望ましい。

【００８２】（第４実施形態）第４実施形態にかかる投
影露光装置は、上記第１実施形態よりも少ない第１イン
テグレータの種類で、より多様な照明形態を選択するこ
とができるという特徴を有している。図８に示すよう
に、第３インテグレータとして内面反射型のロッドイン
テグレータ２３０を使用している点で上記第２、第３実
施形態と異なっている。ロッドインテグレータ２３０の
光源側には、光源ＬＳからの光を該ロッドインテグレー
タの入射端面へ集光させる光学系２２２ａが新たに設け
られている。また、ロッドインテグレータ２３０のレチ
クル側には、該ロッドインテグレータの射出端面からの
光をコンデンサー光学系２２８に導くリレー光学系２２
８ａが設けられている。リレー光学系２２８ａとコンデ
ンサー光学系２２８の合成系はロッドインテグレータの
射出端面を、視野絞り１３０近傍に結像する結像光学系
となっている。

【００８３】また、インテグレータとして使用できる素
子の組み合わせは、第２実施形態の第３インテグレータ
をロッドインテグレータに固定した以外は、上記各実施
形態と同じである。

【００８４】本実施形態において、例えば、２次凹型照
度むらを補正するための補正フィルタとしては、図４
（ａ），図４（ｂ）で示すような遮光パターンを有する
遮光板Ａ１又はＡ２を用いることができる。遮光板Ａ１
又はＡ２を配置する位置は、レチクル共役面から距離Ｄ
だけデフォーカスした位置である。そして、このデフォ
ーカス量Ｄは上記条件式（１）及び（２）を満足するこ
とが望ましい。

【００８５】なお、上記第１〜４実施形態において結像
光学系２を外した配置も可能である。その場合にはレチ
クル３の直上に視野絞りと遮光板Ａ１またはＡ２が配置
されることになる。この配置ではＤを定める条件式
（１），（２）に含まれる倍率Ｍの値が、結像光学系２
を取り外した分だけ異なる値となることを注意すること
が望ましい。

【００８６】（第５実施形態）図９に示す第５実施形態
は、２枚の遮光板Ａ１，Ｂ１を用いて照度むらを補正す
る点を特徴とする。図９は、図２，図６に示した実施形
態の第３インテグレータ２２８からウエハ９（基板）ま
での様子を示している。図９に示す如く、第３インテグ
レータ２２４からの光束はコンデンサー光学系２２８を
介して遮光板Ａ１、視野絞り１３０（可動ブライン
ド）、遮光板Ｂ１を通過後、結像光学系２によってレチ
クル３面に導かれる。この光束によってレチクル３を照
明し、レチクル３上のパターンがウエハ９に転写され
る。

【００８７】遮光板Ａ１は、視野絞り１３０（レチクル
共役面）から光源ＬＳ側に距離Ｄの第１の位置に設けら
れている。また、遮光板Ｂ１は、視野絞り１３０（レチ
クル共役面）からレチクル３側に距離Ｄの第２の位置に
設けられている。ここで、視野絞り１３０は、レチクル
３（物面）とウエハ９（像面）との移動に同期して移動
する可動ブラインドを形成する。可動ブラインドは通常
レチクル共役面近傍に配置される。本実施形態では、レ
チクル共役面に一致している場合を考える。

【００８８】図１０（ａ），（ｂ）は、光軸ＡＸと直交
する面内（ｘｙ面内）における遮光板Ａ１，Ｂ１とσ光
束との関係をそれぞれ示す図である。遮光板Ａ１，Ｂ１
は、２次凹型照度むらを補正するためのパターン形状を
有している。この遮光パターンは上記各実施形態で用い
ている遮光板Ａ１と同様のものである。

【００８９】次に、遮光板Ａ１とＢ１とを視野絞り１３
０（レチクル共役面）を挟んで等距離Ｄの第１と第２の
位置に配置する効果について説明する。まず、視野絞り
１３０（レチクル共役面）の光源側に遮光板Ａ１のみを
配置した場合は、図１０（ａ）に示した視野位置Ｑに到
達する光束は図中の斜線部分のように遮光される。この
様子を図５（ａ）に示す。よって、上記第１実施形態と
同様に、σ光束内の光量分布の不均一性やテレセントリ
シティのずれを生ずる。

【００９０】ここで、遮光板Ａ１を視野絞り１３０（レ
チクル共役面）から光源側に距離Ｄの第１の位置に、ま
た、遮光板Ｂ１を視野絞り１３０（レチクル共役面）か
らレチクル側に距離Ｄの第２の位置に設けると、図１１
に示すように、遮光板Ａ１の位置ａを通過した光線は、
遮光板Ｂ１の上下反転した位置ａを通過する。位置ｂ，
ｃ，ｄを通過する光線も同様に、遮光板Ａ１に対してそ
れぞれ上下左右が反転した位置を通過する。このため、
２つの遮光板Ａ１とＢ１とを通過した後のσ光束の光量
分布は図５（ｂ）のようになる。この場合、σ光束の重
心位置は遮光する前の光束の重心位置に一致する。よっ
て、σ光束内の光量分布の不均一性やテレセントリシテ
ィずれは発生しない。

【００９１】このように、図９に示すように遮光板Ａ１
と遮光板Ｂ１とを視野絞り１３０（レチクル共役面）か
ら略等距離Ｄの位置に配置することにより、上述したσ
光束内の光量分布の不均一性とテレセントリシティずれ
とを解消することができる。

【００９２】なお、本実施形態において、図４（ｂ）に
示したような複数の遮光パターンを有する補正フィルタ
を用いても同様の効果を得られる。上述したように、遮
光板Ａ１は、視野絞り１３０（レチクル共役面）から光
源ＬＳ側に距離Ｄの第１の位置に設けられている。ま
た、遮光板Ｂ１は、視野絞り１３０（レチクル共役面）
からレチクル３側に距離Ｄの第２の位置に設けられてい
る。このように、遮光板Ａ１と遮光板Ｂ１とはレチクル
共役面を挟んで等距離に設けられている。

【００９３】しかし、本発明はこれに限られず、両遮光
板Ａ１とＢ１とが等距離に設けられていなくとも良い。
この場合には、遮光板Ａ１とレチクル共役面との距離を
Ｄ１、遮光板Ｂ１とレチクル共役面との距離をＤ２とそ
れぞれした時、条件式（１）及び（２）に含まれるＤを
次式（４）で定義される△Ｄに置き換えた条件式が満た
されるようにＤ１およびＤ２を定めることが望ましい。

【００９４】ΔＤ＝｜Ｄ１−Ｄ２｜…（４）

【００９５】このことは、上記第１〜第４実施形態で述
べた遮光板をレチクル共役面から所定距離Ｄの位置に設
ける場合のデフォーカス量をΔＤに置換するれば良いこ
とを意味する。

【００９６】（第６実施形態）上記第５実施形態では、
遮光板Ａ１と遮光板Ｂ１との２枚の遮光板を用いてい
る。これに対して、本実施形態では、走査方向（Ｙ方
向）に関して、さらに高精度にσ光束内の光量の不均一
性やテレセントリシティずれを補正するために、遮光板
を合計４枚使用する点が相違する。その他の構成は上記
各実施形態と同様であるので説明を省略する。

【００９７】図１２は４枚の遮光板の配置を示す図であ
る。視野絞り１３０（レチクル共役面）から光源側に距
離Ｄだけデフォーカスした第１の位置を通り、照明光学
系の光軸ＡＸを横切る第１面ＰＬ１に沿って対向的に一
対の遮光板Ａ１とＡ３とが設けられている。また、視野
絞り１３０（レチクル共役面）からレチクル側に距離Ｄ
だけデフォーカスした第２の位置を通り、照明光学系の
光軸ＡＸを横切る第２面ＰＬ２に沿って対向的に一対の
遮光板Ｂ１とＢ３とが設けられている。例えば、遮光板
Ａ３は遮光板Ａ１と同一の遮光パターンを有し、相互に
対向的に設けられている。また、遮光板Ｂ３も、遮光板
Ｂ１と同様の遮光パターンを有し、相互に対向的に設け
られている。

【００９８】これらの一対の遮光板は、視野絞り１３０
（レチクル共役面）から等距離Ｄに配置されている。ま
た、上記第５実施形態と同様に、視野絞り１３０（レチ
クル共役面）から光源側に設けられている遮光板Ａ１及
びＡ３までの距離Ｄ１と、視野絞り１３０（レチクル共
役面）からレチクル側に設けられている遮光板Ｂ１，Ｂ
３までの距離Ｄ２との差の絶対値ΔＤ（＝｜Ｄ１−Ｄ２
｜）を条件式（１）及び（２）に含まれるＤの代わりに
代入した条件式が満たされるように、Ｄ１及びＤ２を定
めてもよい。

【００９９】さらに、図１２（ｂ）に示すように、上記
遮光板Ａ１，Ｂ１と、直線状の遮光パターンを有する遮
光板Ａ４，Ｂ４と用いることもできる。この場合は、ｙ
軸の負方向では２次凹型照度むら、ｙ軸の正方向では１
次の傾斜照度むらを補正することができる。また、直線
状の遮光パターンを有する遮光板Ａ４，Ｂ４を、それぞ
れ第１面ＰＬ１，第２面ＰＬ２内で光軸ＡＸを中心とし
て回転させることにより、所望の１次傾斜照度むらを補
正することもできる。

【０１００】なお、補正する照度むらが小さい場合に
は、遮光板Ａ１，Ｂ１のいずれか１枚だけを配置しても
良い。この場合は、デフォーカス量Ｄと遮光板Ａ１又は
Ｂ１の遮光パターンの曲線形状の変化率の少なくとも一
方を調整することによって、σ光束内の光量分布の不均
一性、テレセントリシティずれの補正を行うことができ
る。

【０１０１】（第７実施形態）図１３は、第７実施形態
にかかる投影露光装置の光学系の概略構成を示す図であ
る。ここで、図１３は、図２及び図６に示した実施形態
の第３インテグレータ２２８からウエハ９（基板）まで
の様子を示している。上記第５及び第６実施形態では、
視野絞り１３０（レチクル共役面）を挟んで遮光板Ａ
１，Ｂ１等を配置している。これに対して本実施形態で
は、遮光板Ａ１は視野絞り１３０（レチクル共役面）か
ら光源側に距離Ｄ１だけデフォーカスした第１面ＰＬ１
の位置、遮光板Ｂ１はレチクル３面から光源側に距離Ｄ
２だけデフォーカスした第２面ＰＬ２’の位置に設けら
れている。

【０１０２】この配置において、コンデンサー光学系２
２８に関して視野絞り１３０（レチクル共役面）から出
射する光束の角度をθ１、レチクル面上に収束する光束
の角度をθ２、結像光学系２の倍率をＭとそれぞれする
と、 θ２／θ１＝Ｍが成立する。非走査方向（ｘ方向）のσ光束内の光量分
布の対称性を確保するためには、σ光束が同一になる位
置に遮光板Ａ１と遮光板Ｂ１とを配置する必要がある。
σ光束の大きさはデフォーカス量Ｄ×発散角θで与えら
れる。従って、次式を満足するようにデフォーカス量Ｄ
１，Ｄ２を定めれば良い。 θ１×Ｄ１＝θ２×Ｄ２

【０１０３】このように、発散角θ１とθ２とが異なる
点を考慮し、上記式を満足するようにデフォーカス量を
定めれば、非走査方向（ｘ方向）のσ光束内の光量分布
の対称性を確保することができる。

【０１０４】特に、機械的なスペースの関係で遮光板を
レチクル共役面を挟んで配置することが困難な場合に、
本実施形態の遮光板の配置は有効である。また、本実施
形態では、代表的には以下の（ａ），（ｂ），（ｃ）の
３通りの遮光板の配置とすることができる。

【０１０５】（ａ）第１面ＰＬ１，第２面ＰＬ２’共に
図４（ａ）で示した遮光パターンを有する遮光板Ａ１を
設けること。（ｂ）第１面ＰＬ１に図４（ａ）で示した遮光パターン
を有する遮光板Ａ１、第２面ＰＬ２’に図４（ｂ）で示
した遮光パターンを有する遮光板Ａ２を設けること。（ｃ）第１面ＰＬ１，第２面ＰＬ２’共に図４（ｂ）で
示した遮光パターンを有する遮光板Ａ２を設けること。

【０１０６】また、上記第５実施形態と同様に、視野絞
り１３０（レチクル共役面）から光源側に設けられてい
る遮光板Ａ１及びＡ３までの距離Ｄ１と、レチクル面３
から光源側に設けられている遮光板Ｂ１（Ｂ３）までの
距離Ｄ２について、結像光学系２の倍率Ｍを考慮した絶
対値△Ｄ＝｜Ｄ１−Ｍ・Ｄ２｜を計算し、条件式（１）
及び（２）に含まれるＤの代わりに該△Ｄを代入した条
件式が満たされるように、Ｄ１およびＤ２を定めてもよ
い。

【０１０７】なお、上述の実施形態５，６，７では、コ
ンデンサー光学系２２８から結像光学系２付近の光学系
に着目して説明してきたが、実施形態１，２，３，４の
いずれかで説明したコンデンサー光学系２２８から結像
光学系２までの光学系を、実施形態５，６，７のいずれ
かで説明したコンデンサー光学系２２８から結像光学系
２までの光学系に置き換えた配置も実施形態として可能
である。

【０１０８】（第９実施形態）次に、テレセントリシテ
ィの検出手順と、照明むらの検出手順について説明す
る。テレセントリシティずれを検出する手順について説
明する。テレセントリシティずれは、倍率に関するずれ
（以下、「倍率テレセントリシティずれ」という。）
と、各主光線どうし平行を保った状態で主光線が傾くこ
とによるずれ（以下、「傾斜テレセントリシティずれ」
という）とに分けられる。倍率テレセントリシティずれ
は、第２フライアイレンズを光軸方向にデフォーカスす
ることで補正することができる。また、傾斜テレセント
リシティずれは、リレーレンズを光軸と直交するＸＹ面
内でシフトすることで補正できる。

【０１０９】まず、レチクルステージ４上に、レチクル
３の代わりに正方格子状に配列している点状テストパタ
ーンＴＰを載置する。ウエハ９にこのテストパターンＴ
Ｐを投影露光する。次に、全ての光学系が理想的な場合
にウエハ９に焼き付けられる点状パターンと、実際の光
学系を用いて焼き付けられた点状パターンとを比較す
る。制御・演算処理部ＰＣは、理想的な点像パターンと
実際の焼き付けされた点像パターンとの相違から、テレ
セントリシティのずれ量を算出する。

【０１１０】次に、テレセントリシティずれを検出する
他の手順を説明する。レチクルステージ５には、上記手
順と同様に点状テストパターンＴＰを載置する。そし
て、制御・演算処理部ＰＣは、駆動機構ＤＭに所定のデ
フォーカス量だけレチクルステージ５を移動させる駆動
信号を送る。レチクルステージ５は、駆動機構ＤＭによ
り光軸Ｚ方向に駆動される。これにより、点状テストパ
ターンＴＰは任意量だけデフォーカスした位置に移動さ
せることができる。また、不図示の光電センサは、点状
テストパターンＴＰの格子状点像をウエハステージ１１
上で光電的に検出する。そして、その検出信号は制御・
演算処理部ＰＣに送られる。制御・演算処理部ＰＣは、
予めメモリ部ＭＵに記憶している理想的な点像パターン
と、検出された点像パターンとを比較処理する。これに
より、テレセントリシティのずれ量を検出することがで
きる。

【０１１１】次に、ウエハ９上のおける照度むらを検出
する手順について説明する。まず、照度むら計測機構と
して、図１のウエハステージ１１上のウエハホルダ１０
の近傍には照度計測部１４が固定され、この照度計測部
１４の上面に走査方向（Ｙ方向）に細長いスリット状の
受光部を持つＣＣＤ型のラインセンサ１４ａ（図１４
（ａ）参照）が固定され、ラインセンサ１４ａの検出信
号Ｓ２は制御・演算処理部ＰＣに供給されている。ま
た、照度計測部１４の上面には、ピンホール状の受光部
を有する光電センサよりなる通常の照度むらセンサ（不
図示）も設置されている。また、不図示であるが、ウエ
ハステージ１１上には、露光領域１５（図１４（ａ））
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１
６の検出信号Ｓ１とに基づいて、インテグレータセンサ
１６の検出信号からウエハ９上の照度を間接的に求める
ための係数が算出される。

【０１１２】ここで、図１４（ａ）を参照してラインセ
ンサ１４ａを用いてスリット状の露光領域１５の非走査
方向（Ｘ方向）に対する照度むらを計測する方法につい
て説明する。なお、この照度むらの計測は、例えば定期
的に実行される、その際に、図２の開口絞り１２６を駆
動して照明方式を通常照明、変形照明、小σ値照明等に
切り換えて、各照明方式毎にその照度むらの計測が実行
される。そして、本例の投影露光装置の稼働時間の経過
に伴う照度むらの状態が、照明方式毎にテーブルとして
記億部ＭＵに記億される。

【０１１３】図１４（ａ）は、図１のウエハステージ１
１を駆動して、投影光学系８の露光領域１５の非走査方
向の側面に照度計測部１４上のラインセンサ１４ａを移
動した状態を示す図である。その露光領域１５の走査方
向ＳＤ（Ｙ方向）の照度分布Ｆ（Ｙ）はほぼ台形状であ
る。図１４（ｃ）に示すように、その照度分布Ｆ（Ｙ）
の底辺の走査方向の幅をＤＬとすると、ラインセンサ１
４ａの受光部の走査方向の幅はＤＬよりも十分に広く設
定されている。

【０１１４】その後、ウエハステージ１１を駆動して、
図１４（ａ）に示すように、露光領域１５を走査方向に
完全に覆う形で、ラインセンサ１４を非走査方向（Ｘ方
向）に所定問隔で順次一連の計測点に移動させる。そし
て、各計測点で図１の露光光源ＬＳをパルス発光させ
て、インテグレータセンサ１６の検出信号Ｓ１とライン
センサ１４ａの検出信号Ｓ２とを制御・演算処理部ＰＣ
に並列に取り込み、ラインセンサ１４ａの検出信号Ｓ２
のデジタルデータを全部の画素について積分したデータ
を検出信号Ｓ１のデジタルデータで除算することによっ
て、図１４（ｂ）に示すように、露光領域１５の非走査
方向（Ｘ）への照度分布Ｅ（Ｘ）を算出する。インテグ
レータセンサ１６の検出信号Ｓ１で除算するのは、パル
スエネルギーのばらつきの影響を除くためである。この
ように、ラインセンサ１４ａをＸ方向に走査することに
よって、容易、かつ短時間に露光領域１５の非走査方向
の照度分布Ｅ（Ｘ）を計測することができる。なお、こ
こでの照度分布Ｅ（Ｘ）は、例えば非走査方向の端部の
１番目の計測点での照度を基準とした相対値で表されて
いる。

【０１１５】この結果、照度分布Ｅ（Ｘ）は、非走査方
向の各位置Ｘにおいて、露光領域１５上の照度を走査方
向（Ｙ方向）に積分した照度を表している。走査露光時
にウエハ９上の各点は、図１４（ｃ）の台形状の照度分
布Ｆ（Ｙ）の領域を走査方向に横切るため、本例の非走
査方向の照度分布Ｅ（Ｘ）は、ウエハ９上の各ショット
領域における非走査方向の積算露光量の分布とほぼ等価
である。そして、本例ではその照度分布Ｅ（Ｘ）を非走
査方向の位置Ｘの関数として、上記（３）式で表すこと
ができる。

【０１１６】上述したように、照度むらは上記（３）式
で示す２次多項式で近似することができる。そして、遮
光板の遮光パターンは、この２次多項式で表される形状
を有している。しかし、照度むらの程度が大きい場合に
は、遮光パターンとして上記（３）式の近似では不足で
あり、より高次成分も必要となる。

【０１１７】すなわち、照度むらを補正しない場合のウ
エハ９上での２次照度むらの照度分布Ｅ（Ｘ）は、αを
係数として次式で示される。

【０１１８】Ｅ（Ｘ）＝１＋αＸ²…（５）ここで、照
度むらを補正するためのフィルタの透過特性をｔ（ｘ）
とすると、

【０１１９】ｔ（Ｘ）×Ｅ（Ｘ）＝ｋ（ただし、ｋは定数）…（６）を満足すれば良い

【０１２０】これより、ｔ（Ｘ）＝ｋ／Ｅ（Ｘ）＝ｋ／（１＋αＸ²）＝ｋ（１−αＸ²＋α²Ｘ⁴−・・）…（７）

【０１２１】となる。ここで、照明むらが大きい場合と
はαが大きい事を意味する。αが大きいほど式（７）の
展開次数を高次まで含める必要がある。すなわち、照明
ムラが２次関数形状であったとしても、照明むらが大き
い場合には補正フィルタの透過特性、すなわち、遮光パ
タンの形状は２次以上の高次成分が必要となってくるの
である。

【０１２２】なお、２次までで打ち切る場合であっても
式（７）の２次の項の符号が示すように、照明ムラの２
次係数と、補正フィルタの透過特性（遮光パターンの形
状）の２次係数は符号が反転することを注意する必要が
ある。

【０１２３】また、以下に述べるように、そもそも照明
むら自体が２次関数形状からずれる要因もいくつか存在
する。この場合にはもとより、高次成分まで考えた遮光
パターンによる補正が必要である。

【０１２４】まず、露光光が紫外光の場合には、雰囲気
中の有機物と露光光との反応等によって、照明光学系や
投影光学系を構成する光学部材の表面に次第に曇りが生
じ、それらの光学系の透過率が長期的に低下することが
ある、更に、露光光が波長２００ｎｍ程度以下の真空紫
外域のパルス光になってくると、いわゆるコンパクショ
ン等によって照明光学系や投影光学系中の屈折部材が次
第に劣化して、その透過率が次第に変動する現象も知ら
れている。このような透過率の変動は露光光の光路にも
依存するため、例えばいわゆる変形照明法を用いる場合
のように瞳面での露光光の分布が非軸対称の状態が続い
たようなときには、屈折部材の透過率変動も非軸対称と
なって、照明領域（又は露光領域）での照度分布が非走
査方向に不均一になり、積算露光量のむらが大きくなる
恐れがある。更に、その透過率変動が光軸外の点を中心
に生じたような場合には、レチクル又はウエハに対する
露光光のテレセントリシティずれが許容範囲を超える恐
れもある。

【０１２５】さらに、反射防止膜などの経年変化、光学
系を構成するレンズ成分等のトレランス、照明形態の変
更（通常照明，輪帯照明，多極照明等）によっても照度
むらは発生する。これらに起因する照度むらは２次多項
式以外の成分を含んでいる。

【０１２６】このような種々の光量分布を有する照度む
らを補正するため、例えば、図１５（ａ）に示すような
種々の遮光パターン形状を有する複数の遮光板Ａ５，Ａ
６，Ａ７を選択的に切換え可能な構成とすることができ
る。この場合の切換え手順を説明する。まず、上述した
照度むら計測機構により照度むらを検出する。制御・演
算処理部ＰＣは、検出された照度むらデータから上記
（３）式の係数ａ，ｂ，ｃを最小自乗法により算出す
る。次に、制御・演算処理部ＰＣは、該照度むらを補正
するために適切な遮光パターンを有する遮光板Ａ５，Ａ
６又はＡ７を選択し、補正フィルタ切換え機構ＦＣＨ
（図２参照）へ信号を送る。補正フィルタ切換え機構Ｆ
ＣＨは、この信号に従って選択された遮光板を光路中に
挿入する。これにより常に適切な照度むら補正を行うこ
とができる。なお、種々の遮光フィルタを切換えること
に限られず、複数の遮光板を用意しておき、それらを適
宜交換できる機構としても良い。

【０１２７】なお、１次傾斜ムラ成分については、遮光
板Ａ１，Ｂ１を不図示の可動機構によってｘ方向にシフ
ト（偏芯）することによっても補正可能である。またそ
の他の成分についても遮光板をＸＹ面内で回転、シフト
することによって微調整が可能である。

【０１２８】また、２次成分よりも高い高次成分を含む
照度むらやランダムな照度むらが生じた場合は、遮光パ
ターンの形状が可変である遮光板で照度むらを補正する
ことが望ましい。この場合は、図１５（ｂ）に示すよう
に、不図示の移動機構により、短冊状の各遮光パターン
素子を走査方向（Ｙ方向）に抜き差しする。これによ
り、上述した照度むら計測機構で検出した照度むらに対
応させて、１次成分、２次成分に限られず、任意の形状
を有する遮光パターンを形成することができる。

【０１２９】次に、遮光パターンの形状が一定の場合の
遮光板の製造方法について説明する。例えば２次凹型照
度むらを補正する遮光板は、図１６に示すようにガラス
基板ＧＬに２次遮光パターン形状となるようにクロムＣ
ｒ蒸着して製造する。また、これに限られず、金属板を
所望の２次形状にエッチングすることで製造しても良
い。

【０１３０】また、ここで説明した遮光板の製造方法は
２次形状に限定されず、任意の照明ムラを補正するため
の任意の形状の遮光板について適用することが可能であ
る。

【０１３１】（第１０実施形態）図１７は、上記各実施
例の投影光学系を備える露光装置を用いてウエハ上に所
定の回路パターンを形成する半導体デバイス製造方法の
フローチャートである。

【０１３２】ステップ1において、1ロットのウエハ上に
金属膜が蒸着される。次のステップ2において、その１
ロットのウエハ上の金属膜状にフォトレジストが塗布さ
れる。その後、ステップ３において、上記実施例の投影
光学系を備えた図１の投影露光装置を用いて、レチクル
Ｒ上のパターンの像がその投影光学系を介して、その１
ロットのウエハ上の各ショット領域に順次露光転写され
る。その後、ステップ4において、１ロットのウエハ上
のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ５にお
いて、１ロットのウエハ上でレジストパターンをマスク
としてエッチングを行うことによって、レチクルＲ上の
パターンに対応する回路パターンが、各ウエハ上の各シ
ョット領域に形成される。その後、更に上のレイヤの回
路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等
のデバイスが製造される。

【０１３３】なお、上記各実施形態にかかる投影露光装
置において、遮光板を配置するレチクル共役面からの距
離Ｄは、リレーレンズ、投影レンズの有効径の制限、光
源がエキシマレーザの場合そのパルス性（不連続発光）
によるムラと関連して最適化することが望ましい。この
ため、遮光板を配置する距離Ｄを可変にすることで、照
度むらをより一層最適に補正することができる。また、
照度むらの程度が小さい場合は、各照明形態について最
適化された位置に遮光板を固定配置しても良い。

【０１３４】また、第２実施形態から第１０実施形態の
いずれかにおいても第１実施形態と同様に、視野絞り１
３０付近の適当な位置に固定型補助絞りＳＢを配置して
もよい。さらに第１実施形態から第１０実施形態におい
て、図２１に示すような露光むら補正用の遮光板と固定
型補助絞りを組み合わせた形状の絞りを使用する事によ
って本発明を実施することも可能である。

【０１３５】また本発明は光制限部材として図４
（ａ），（ｂ）に示した遮光板に限定されない。露光む
ら補正の性能として図４（ａ），（ｂ）に示した遮光板
と同等の光学特性を有する物であれば、本発明を適用で
きる。例えば、透明基板上に遮光ドットを描画し、その
遮光ドットの疎密によってＸ方向の中央と周辺の透過率
変化を発生させた素子、透過率が連続的に変化するコー
ティングを所望の透過特性において透明基板上にコート
した素子、基盤自体の透過率を微細加工によって制御
し、所望の透過特性を持たせた素子などを本発明の光制
限部材として使用することが可能である。

【０１３６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る発
明によれば、照明光の光強度分布を調整する光制限部材
を所定の条件式（１）及び（２）を満足する位置に設け
ている。これにより、簡便な構成でσ光束内の光量分布
の不均一性やテレセントリシティずれが少なく、高い照
明均一性を有する投影露光装置を提供できる。請求項２
に係る発明によれば、第１及び第２光制限部材を投影光
学系の結像面と光学的に共役な所定位置（レチクル共役
面）を挟んだ第１又は第２の位置に配置している。これ
により、σ光束内の光量分布の不均一性やテレセントリ
シティずれを生じること無く、高い照明均一性を有する
投影露光装置を提供できる。

【０１３７】請求項３に係る発明によれば、第１光制限
部材は一対の第１減光要素を有し、第２光制限部材は一
対の第２減光要素を有している。これにより、種々の光
量分布を有する照度むらを補正することができる。請求
項４に係る発明によれば、第１及び第２光制限部材は所
定位置に対して相互に等距離に設けられている。これに
より、照度むらをさらに正確に補正することができる。

【０１３８】請求項５に係る発明によれば、照明条件の
変更に応じて、光制限部材を投影光学系の結像面と光学
的に共役な所定位置（レチクル共役面）を挟んだ所定の
位置に配置している。これにより、簡便な構成で、照明
条件の変更に起因するσ光束内の光量分布の不均一性や
テレセントリシティずれを補正でき、高い照明均一性を
有する投影露光装置を提供できる。請求項６に係る発明
のマイクロデバイスの製造方法によれば、本願発明にか
かる投影露光装置を介してマスクのパターンの像を投影
する工程を有している。これにより、高精度な回路パタ
ーンを有するマイクロデバイスを製造することができ
る。また、製品の歩留まりも向上できる。

【０１３９】請求項７に係る発明のマイクロデバイス製
造方法によれば、照明条件の変更に応じて、投影光学系
の結像面と光学的に共役な所定位置（レチクル共役面）
又はその近傍の位置に配置した光制限部材を用いて照明
光の光強度分布を調整する工程を有している。これによ
り、簡便な構成で、照明条件の変更に起因するσ光束内
の光量分布の不均一性やテレセントリシティずれを補正
でき、高精度な回路パターンを有するマイクロデバイス
を製造することができる。また、製品の歩留まりも向上
できる。請求項８に係る発明によれば、光制限部材によ
ってウエハ等の感光性基板での光強度分布を調整してい
るため、感光性基板での露光量むらが補正でき、歩留ま
り無く良好なるマスク（レチクル）のパターンを転写で
きる、このため、良好なるマイクロデバイスを製造する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態にかかる投影露光装置の概略構成
を示す図である。

【図２】第１実施形態にかかる投影露光装置の光学系の
構成を示す図である。

【図３】（ａ），（ｂ），（ｃ）は照度むらの種類を説
明する図である。

【図４】（ａ），（ｂ）は遮光板の例を示す図である。

【図５】（ａ），（ｂ）はσ光束と遮光領域との関係を
示す図である。

【図６】第２実施形態にかかる投影露光装置の光学系の
構成を示す図である。

【図７】第３実施形態にかかる投影露光装置の光学系の
構成を示す図である。

【図８】第４実施形態にかかる投影露光装置の光学系の
構成を示す図である。

【図９】第５実施形態の光学系の遮光板周辺の構成を示
す図である。

【図１０】（ａ），（ｂ）は遮光パターンとσ光束とを
示す図である。

【図１１】第５実施形態における２枚の遮光板の関係を
示す図である。

【図１２】（ａ），（ｂ）は第６実施形態における４枚
の遮光板の関係を示す図である。

【図１３】第７実施形態の遮光板周辺の光学系の構成を
示す図である。

【図１４】（ａ）は照度むらを検出するセンサの構成、
（ｂ），（ｃ）は照度分布を示す図である。

【図１５】（ａ）は種々の遮光パターンを有する切換え
型遮光板の構成、（ｂ）は遮光パターン可変な遮光板の
構成を示す図である。

【図１６】遮光板の製造に関する図である。

【図１７】マイクロデバイスの製造方法を説明する図で
ある。

【図１８】（ａ），（ｂ）は変形開口を説明する図であ
る。

【図１９】固定型補助絞りの構成を示す図である。

【図２０】図１９に示す固定型補助絞りを用いた時の遮
光板近くの様子を示す図である。

【図２１】遮光板と固定型補助絞りを組み合わせた形状
の絞りの様子を示す図である。

【符号の説明】

ＬＳ…光源，１…照明光学系，，１Ａ…照明ユニット，
２…リレー光学系（結像光学系），３…レチクル，４…
レチクルホルダ，５…レチクルステージ，６…レチクル
移動鏡，７…干渉計，８…投影光学系，９…ウエハ，１
０…ウエハホルダ，１１…ウエハステージ，１２…ウエ
ハ移動鏡，１３…干渉計，１４…ラインセンサ，ＰＣ…
演算・処理部，ＣＮＳ…コンソール，ＭＵ…記憶部，１
１２…ビームエキスパンダ，１１４，１３４…反射鏡，
１１８，１２８…ターレット，１１６，１２４…インテ
グレータ，１２６…開口絞り，ＦＣＨ…フィルタ切換え
機構，Ａ１〜Ａ７，Ｂ１〜Ｂ４…遮光板，１３０…視野
絞り（レチクル共役面），２２８…コンデンサー光学系

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者蛭川茂東京都千代田区丸の内３丁目２番３号株式会社ニコン内Ｆターム(参考） 5F046 BA05 CB01 CB05 CB10 CB12 CB23 CC01 CC02 DA01 DA02 DA11 DB01 DC12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定のパターンが形成されたマスクを照
明するための照明光学系と、前記照明光学系により照明された前記マスクのパターン
像を感光性基板に投影露光するための投影光学系と、前記投影光学系に対して前記マスクと前記感光性基板と
を走査させる走査装置とを有し、前記照明光学系は、前記投影光学系の結像面と光学的に
共役な所定位置を挟んで光源側とマスク側との少なくと
も一方の位置に照明光の光強度分布を調整する光制限部
材を有し、前記光制限部材は、前記所定位置から前記光制限部材ま
での距離Ｄが以下の条件を満たすように照明光路中に配
置されることを特徴とする投影露光装置。ここで、Ｗｘ：前記感光性基板に形成される露光視野の長手方向
の長さ， NA_ill：前記投影光学系の感光性基板側での前記照明光
学系の開口数の最大値，Ｍ：前記所定位置から前記投影光学系の結像面までの結
像倍率．
【請求項２】所定のパターンが形成されたマスクを照
明するための照明光学系と、前記照明光学系により照明された前記マスクのパターン
像を感光性基板に投影露光するための投影光学系と、前記投影光学系に対して前記マスクと前記感光性基板と
を走査させる走査装置とを有し、前記照明光学系は、前記投影光学系の結像面と光学的に
共役な所定位置を挟んで光源側の第１の位置に配置され
た第１光制限部材とマスク側の第２の位置に配置された
第２光制限部材とを有し、前記第１及び第２光制限部材は照明光の光強度分布を調
整することを特徴とする投影露光装置。
【請求項３】第１光制限部材は前記第１位置を通り前記
照明光学系の光軸を横切る第１面に沿って対向的に設け
られた一対の第１減光要素を有し、第２光制限部材は前記第２位置を通り前記照明光学系の
光軸を横切る第２面に沿って対向的に設けられた一対の
第２減光要素を有することを特徴とする請求項２に記載
の投影露光装置。
【請求項４】第１光制限部材及び第２光制限部材は前記
所定位置に対して互いに等しい距離で配置されることを
特徴とする請求項２又は３に記載の投影露光装置。
【請求項５】所定のパターンが形成されたマスクを照明
するための照明光学系と、前記照明光学系により照明された前記マスクのパターン
像を感光性基板に投影露光するための投影光学系と、前記投影光学系に対して前記マスクと前記感光性基板と
を走査させる走査装置とを有し、前記照明光学系は、前記マスクに対する照明条件を変更
する変更装置と、前記変更装置による照明条件の変更に
応じて前記投影光学系の結像面と光学的に共役な所定位
置を挟んで光源側とマスク側の少なくとも一方の位置で
の照明光の光強度分布を調整する光制限部材を有するこ
とを特徴とする投影露光装置。
【請求項６】基板上に感光材料を塗布する工程と、請求項１乃至５の何れか一項に記載の投影露光装置を介
して前記マスクのパターンの像を前記基板上に投影する
工程と、前記基板上の前記感光材料を現像する工程と、該現像後の感光材料をマスクとして前記基板上に所定の
回路パターンを形成する工程とを有することを特徴とす
るマイクロデバイスの製造方法。
【請求項７】照明光学系を用いて所定のパターンが形成
されたマスクを照明する照明工程と、前記マスクのパターン像を感光性基板に投影する投影光
学系に対して前記マスクと前記感光性基板とを走査させ
ることによって前記マスクのパターン像を前記感光性基
板に走査露光する走査露光工程を含み、前記照明工程は、前記マスクに対する照明条件を変更す
る変更工程と、前記変更工程による照明条件の変更に応
じて前記投影光学系の結像面と光学的に共役な位置また
はその近くに配置された光制限部材を用いて照明光の光
強度分布を調整する調整工程を含むことを特徴とするマ
イクロデバイスの製造方法。
【請求項８】前記調整工程は、前記感光性基板での露光
量むらを補正するために、前記光制限部材によって前記
感光性基板での光強度分布を調整することを特徴とする
請求項７に記載のマイクロデバイス製造方法。