JP2000269114A

JP2000269114A - 照明装置、露光装置及び露光方法

Info

Publication number: JP2000269114A
Application number: JP11069954A
Authority: JP
Inventors: Yuji Kudo; 祐司工藤
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1999-03-16
Filing date: 1999-03-16
Publication date: 2000-09-29

Abstract

(57)【要約】【課題】マスク若しくはウェハ上の照度分布を所望の
分布に補正し、ウェハ上の各像高に対する照明光の瞳形
状を独立に変更する。【解決手段】照明光を複数の２次光源とするロッドイ
ンテグレータの入射面側であって出射面と共役な位置に
フィルタ１４を配置する。照明光の開口絞りが小さい場
合には、パターン１４Ａを通過する照明光が支配的にな
り、パターン１４Ａの透過率を反映して周辺部よりも中
心部が低い傾向を示す分布となる。また、照明光の開口
絞りを次第に大きくしていった場合には、パターン１４
Ｂを通過する照明光が増加してパターン１４Ｂの透過率
分布が影響が次第に大きくなる。フィルタ１４において
適当なパターン配置をとることにより、照明光の開口絞
りの形状に応じてウェハＷ上の照度分布を適宜変化させ
ることが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術の分野】本発明は、光源からの光を
集光して所望の照度分布を形成する照明装置並びにこれ
を用いた露光装置及び方法に関し、特に微細な半導体回
路を感光性基板に露光するためのマスクの照明に好適な
照明装置等に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の照明装置では、例えばロ
ッド型オプティカルインテグレータで複数の２次光源を
形成し、これらの２次光源からの照明光を利用して回路
パターンが描かれたマスクを均一に照明することが行わ
れる。なお、照明された回路パターンは、投影レンズを
介して感光材料を塗布したウェハ上に投影露光される。

【０００３】また、最近では、ウェハ上に投影されるパ
ターンの形状に応じて、２次光源の共役位置に配置され
る開口絞りの形状を変化させて照明光の瞳形状を変更す
ることにより、露光装置の投影光学系の解像力、焦点深
度を向上させる技術が注目されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上の照明装置におい
て、マスク上の照度分布、すなわちマスクにパターンが
形成されていない場合のウェハ上の照度分布は、一般的
には均一な状態が良いとされているが、光学系の汚れや
偏心、反射防止コートのムラなど様々な要因に起因して
結果的にウェハ上の照度分布に不均一性が認められた場
合にそれを補償するよう照度分布を調整できれば、より
精密な露光が可能になる。さらに、マスク上のパターン
の形状や投影レンズの収差、照明光の瞳形状等によって
は、ウェハ上の照度に意図的に分布を設けた方が良い結
果が得られる場合もある。

【０００５】また同様に、照明光の瞳形状も、一般的に
はウェハ上の各像高に対して同一形状である状態が良い
とされているが、場合によっては意図的に各像高に対し
て瞳形状が異なるように構成した方が良い結果を得られ
ることもある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、マ
スク若しくはウェハ上の照度分布を所望の分布に補正す
ることができ、ウェハ上の各像高に対する照明光の瞳形
状（コヒーレンス・ファクタ）を独立に変更できる照明
装置、及びこれを用いた露光装置及び方法を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の照明装置は、光源からの光に基づき多数の
光源像を形成するロッド型オプティカルインテグレータ
と、ロッド型オプティカルインテグレータにより形成さ
れる多数の光源像からの光をそれぞれ集光して、被照射
面を照明するリレー光学系と、ロッド型オプティカルイ
ンテグレータの光源側に配置されて多数の光源像での光
の強度分布をそれぞれ独立に制御する照明制御手段とを
有する。

【０００８】上記照明装置では、照明制御手段がロッド
型オプティカルインテグレータの光源側に配置されて多
数の光源像での光の強度分布をそれぞれ独立に制御する
ので、各光源像から被照射面に供給される光の状態を簡
易・精密に制御することができる。よって、被照射面上
における照度分布や瞳形状等の照明状態を所望の状態に
調整することができる。なお、ここで光の強度分布と
は、強度の絶対量を変化させるとと分布状態を変化させ
ることとの双方を含む。

【０００９】また、好ましい態様では、照明制御手段を
介した光をロッド型オプティカルインテグレータへ導く
集光光学系を照明制御手段とロッド型オプティカルイン
テグレータとの間に配置し、照明制御手段が、多数の光
源像からの光の透過率分布をそれぞれ独立に制御する光
学フィルタを含み、光学フィルタが、集光光学系、ロッ
ド型オプティカルインテグレータおよびリレー光学系に
関して、被照射面と実質的に光学的に共役な位置に設け
られている。

【００１０】上記照明装置では、多数の光源像に対応す
る光が、照明制御手段の光学フィルタを介することによ
って透過率分布をそれぞれ個別に調節され、集光光学系
によって簡易にロッド型オプティカルインテグレータに
個別に入射するので、被照射面上における照明状態の調
整が簡易である。

【００１１】本発明の露光装置は、光源からの光に基づ
き多数の光源像を形成するロッド型オプティカルインテ
グレータと、ロッド型オプティカルインテグレータによ
り形成される多数の光源像からの光をそれぞれ集光し
て、マスクを照明するリレー光学系と、マスクのパター
ンを感光性基板上に投影する投影系と、ロッド型オプテ
ィカルインテグレータの光源側に配置されて多数の光源
像での光の強度分布をそれぞれ独立に制御する照明制御
手段とを有する。

【００１２】上記露光装置では、照明制御手段がロッド
型オプティカルインテグレータの光源側に配置されて多
数の光源像での光の強度分布をそれぞれ独立に制御する
ので、被照射面上における照度分布や瞳形状等の照明状
態を所望の状態に調整することができ、より精密で状況
に即した適切な露光が可能になる。

【００１３】本発明の露光方法は、光源からの光に基づ
き多数の光源像を形成するロッド型オプティカルインテ
グレータを用いて、このロッド型オプティカルインテグ
レータの光源側において多数の光源像での光の強度分布
をそれぞれ独立に制御する光制御工程と、この光制御工
程によって光の強度分布がそれぞれ独立に制御された多
数の光源からの光をそれぞれ集光して、マスクを照明す
る工程と、マスクのパターンを感光性基板に露光する露
光工程とを含む。

【００１４】上記露光方法では、光制御工程にて、ロッ
ド型オプティカルインテグレータの光源側において多数
の光源像での光の強度分布をそれぞれ独立に制御するの
で、被照射面上における照度分布や瞳形状等の照明状態
を所望の状態に調整することができ、より精密で状況に
即した露光が可能になる。

【００１５】

【発明の実施の形態】〔第１実施形態〕図１は、本発明
の第１実施形態に係る露光装置の概略的構成を説明する
図である。

【００１６】まず、マスクＭを照明するための照明光学
系の概要について簡単に説明する。光源１１からの照明
光は、ビーム整形光学系１２を経てほぼ平行光となり、
反射ミラー１３で反射され、フィルタ１４及び集光レン
ズ１５からなる照明制御手段である照明制御装置２０を
経て、ロッド型オプティカルインテグレータ（以下、イ
ンテグレータ）１６に導かれる。

【００１７】このインテグレータ１６によって形成され
る多数の２次光源からの光束は、可変視野絞り１７で制
限された後、リレー光学系１８によりマスクステージＭ
ＳのマスクＭ上に所望の倍率及び開口数（ＮＡ）にて投
影される。これにより、マスクＭ上の照明領域が２次光
源によって重畳的にほぼ均一に照明される。なお、リレ
ー光学系１８の前群１８ａと後群１８ｂの間には、光路
折り曲げ用の反射ミラー１８ｃが配置されており、反射
ミラー１８ｃと後群１８ｂとの間には、形状や大きさが
異なる複数の開口を有するタレット板１９が配置されて
いる。タレット板１９は、可変開口手段として、照明光
学系の瞳位置における開口形状を適宜調節する。

【００１８】以上のような照明光学系からの照明光ＩＬ
によって照明されたマスクＭ上の回路パターンの像は、
マスクＭを透過した照明光ＩＬである露光光ＥＬとし
て、投影光学系３１によってウェハステージＷＳ上に載
置されたウェハＷ上に縮小投影され、ウェハＷ上に塗布
されたレジストが感光してウェハＷ上にマスクＭ上の回
路パターン像が転写される。

【００１９】以下、図１に示す露光装置の各部の詳細に
ついて説明する。照明光学系を構成する光源１１は、ウ
ェハＷに塗布したレジストが感光する波長の照明光ＩＬ
をほぼ平行光束として射出する。光源１１からの照明光
は、ビーム整形光学系１２で所定断面形状の照明光に整
形され、反射ミラー１３を介して照明制御装置２０に入
射する。この照明光は、例えばレーザパルスとすること
ができ、この場合の発振タイミングは、コントローラ５
０から送出されるトリガパルスで調節される。

【００２０】照明制御装置２０を構成する前段のフィル
タ１４は、後に詳述するが、２次源像の数に対応して設
けた複数のフィルタエレメントを備えており、マスクＭ
すなわちウェハＷと共役な共役面Ｓ1の近傍に光軸に垂
直に配置される。なお、後段の集光レンズ１５は、イン
テグレータ１６によって形成される２次光源の虚像面Ｓ
2の位置から焦点距離だけ離れた位置に配置されてお
り、フィルタ１４から光軸にほぼ平行に出射した照明光
ＩＬは、一旦この虚像面Ｓ2に集光することになる。

【００２１】なお、フィルタ１４は、コントローラ５０
によって制御されているアクチュエータ４１に駆動され
て照明光の進行方向に垂直な方向に移動可能になってお
り、ウェハＷ上に転写すべきマスクＭのパターン等の条
件に応じて照明光学系の光路中から待避させることがで
きる。

【００２２】インテグレータ１６の入射面１６ａは、虚
像面Ｓ2の近傍に配置されている。集光レンズ１５によ
って集光された照明光ＩＬは、入射面１６ａからインテ
グレータ１６内に入射し、インテグレータ１６の内面で
所定回数反射されて出射面１６ｂから射出する。インテ
グレータ１６から出射する照明光ＩＬは、反射回数に対
応する離散的な２次元光源の虚像からあたかも出射面か
ら射出するように出射する。このため、出射面１６ｂか
ら出射する照明光の角度は、虚像面Ｓ2に配置される２
次光源の虚像からの照明光ＩＬの出射角度に相当してい
る。

【００２３】タレット板１９は、２次光源の形状および
大きさの少なくとも一方を調節することができ、前群１
８ａによって多数の２次光源像が形成される実像面Ｓ3
の近傍に配置されている。このタレット板１９は、石英
性の透明基板からなり、図２に示すように、互いに形状
と大きさの少なくとも一方が異なる複数の開口絞り１９
ａ〜１９ｆが形成されている。このうち、円形開口を持
つ２つの開口絞り１９ａ、１９ｂは、σ値等を変化させ
るためのもので、開口絞り１９ｃ、１９ｄは、互いに輪
帯比（輪帯開口の内径と外径の比）の異なる開口を持つ
絞りであり、残りの開口絞り１９ｅ、１９ｆは、４つの
偏心した２次光源を形成するために４つの偏心した開口
を持つ絞りである。

【００２４】このタレット板１９は、コントローラ５０
によって制御されているモータ４２で適宜回転駆動さ
れ、ウェハＷ上に転写すべきマスクＭのパターンに応じ
て１つの開口絞りが選択されて照明光ＩＬの光路上に配
置される。

【００２５】ここで、マスクＭは、上記のようなリレー
光学系１８を挟んで、インテグレータ１６の出射面１６
ｂに対してほぼ共役位置に配置されており、結果的にフ
ィルタ１４に対してもほぼ共役位置に配置されている。
また、ウェハＷは、投影光学系３１を介してマスクＭの
共役位置に配置されている。

【００２６】ウェハステージＷＳには、ウェハステージ
ＷＳ上に設けた移動鏡６０の移動を監視するレーザー干
渉計等からなる位置検出装置６１と、ウェハＷとマスク
Ｍのアライメントを可能にするアライメント光学系６２
とが設けてある。ウェハステージＷＳを３次元的に駆動
する駆動装置６５は、コントローラ５０によって制御さ
れており、位置検出装置６１及びアライメント光学系６
２の出力に基づいてウェハステージＷＳを所望の位置に
駆動する。

【００２７】また、ウェハステージＷＳには、照明光の
照度や瞳形状を測定するための照度センサ６７を設けて
いる。この照度センサ６７は、図３に示すように、ピン
ホール６７ａを有しウェハＷ上面すなわち投影光学系３
１の結像面の高さに配置される上板６７ｂと、ピンホー
ル６７ａから焦点距離だけ離れた位置に配置されるレン
ズ６７ｃと、ピンホール６７ａからの光をレンズ６７ｃ
を介して検出するＣＣＤ６７ｄとを備える。ウェハステ
ージＷＳを適宜移動させて、照度センサ６７を投影光学
系３１の直下に移動させれば、マスクＭ上の周期パター
ンに応じた回折パターンがＣＣＤ６７ｄに投影される。
ＣＣＤ６７ｄの出力を解析し予め記憶したデータと比較
すれば、マスクＭ上のパターンをある程度特定でき、マ
スクステージＭＳ上のマスクＭの種類も判別できる。ま
た、マスクステージＭＳからマスクＭを取り除き、ウェ
ハステージＷＳを適宜移動させて、照度センサ６７を投
影光学系３１の露光領域の範囲内で移動させれば、ウェ
ハＷ上の各点の照度に応じた光量がＣＣＤ６７ｄに投影
される。つまり、ＣＣＤ６７ｄの出力の総和等がウェハ
Ｗの像高に応じてどう変化するかを検出すれば、ウェハ
Ｗ上の照度分布が得られる。さらに、ＣＣＤ６７ｄに
は、ウェハＷ上の各点の瞳形状に応じた明度分布が形成
される。つまり、ＣＣＤ６７ｄの出力の分布がウェハＷ
の像高に応じてどう変化するかを検出すれば、ウェハＷ
上の各像高における瞳形状を検出することもできる。

【００２８】なお、図１の露光装置の動作、すなわちコ
ントローラ５０の動作に必要なデータや指令は、入力装
置５５を介して外部から入力することができる。

【００２９】図４は、共役面Ｓ1の近傍に配置されるフ
ィルタ１４の構造を説明する拡大図である。このフィル
タ１４の表面には、長方形のフィルタパターン１４Ａ、
１４Ｂが配置されている。各フィルタパターン１４Ａ、
１４Ｂは、特有の透過率分布を有し、中央側のフィルタ
パターン１４Ａと周辺側のフィルタパターン１４Ｂとで
は透過率分布の特性が異なる。図面では、理解のため、
前者のフィルタパターン１４Ａの位置に符号Ａを付し、
後者のフィルタパターン１４Ｂの位置に符号Ｂを付し
て、両フィルタパターン１４Ａ、１４Ｂの配列を明らか
にしている。各フィルタパターン１４Ａ、１４Ｂは、イ
ンテグレータ１６によって形成される複数の２次光源の
各々に対応している。

【００３０】図５は、図４の各フィルタパターン１４
Ａ、１４Ｂの形状及び配置と、インテグレータ１６によ
って形成される複数の２次光源との関係を模式的に説明
する図である。図５（ａ）は、フィルタ１４から光軸に
平行に出射する照明光の光路を示し、図５（ｂ）は、フ
ィルタ１４上の一点から出射する照明光の光路を示す。

【００３１】フィルタ１４上に配置された光軸上のフィ
ルタパターン１４０は、インテグレータ１６内面で反射
されない２次光源１００からの光束の強度分布をコント
ロールする。また、フィルタパターン１４０の両外側に
隣接する一対のフィルタパターン１４１ａ、１４１ｂ
は、インテグレータ１６内面で１回反射される２次光源
像１０１ａ、１０１ｂからの光束の強度分布をコントロ
ールする。さらに、フィルタパターン１４１ａ、１４１
ｂの両外側に隣接する一対のフィルタパターン１４２
ａ、１４２ｂは、インテグレータ１６内面で２回反射さ
れる２次光源像１０２ａ、１０２ｂからの光束の強度分
布をコントロールする。このような構成によれば、イン
テグレータ１６によって形成された複数の２次光源それ
ぞれの光束に対して独立に透過率をコントロールするこ
とが可能である。

【００３２】これらのフィルタパターン１４０、１４１
ａ、１４１ｂ、１４２ａ、１４２ｂは、ロッド型のイン
テグレータ１６の射出面１６ｂと共役な面Ｓ1の近傍に
配置されており、しかも集光レンズ１５による拡大率
は、インテグレータ１６の射出面１６ｂのサイズとフィ
ルタ１４の各フィルタパターン１４０〜１４２ｂのサイ
ズとの比に対応している。したがって、一つのフィルタ
パターンの形状は、図１のマスクＭ又はウェハＷ上での
照明領域と対応しており、各フィルタパターン１４０〜
１４２ｂの透過率分布は、ウェハＷ上での照明領域の照
度分布に反映されることになる。

【００３３】なお、図５はフィルタパターンの形状及び
配置を概念的に説明したもので、図４のような実施例に
比べてフィルタパターンの配置密度が低くなっている。
この場合、フィルタパターン１４０は中央側に配置され
るという観点で図４のフィルタパターン１４Ａに相当
し、フィルタパターン１４２ａ、１４２ｂは周辺側に配
置されるという観点で図４のフィルタパターン１４Ｂに
相当するものと考えることができる。

【００３４】図４の説明に戻って、フィルタパターン１
４Ａ、１４Ｂを配置する周期は、以下のような条件とす
る。すなわち、インテグレータ１６の出射面１６ｂから
これに対する共役面Ｓ1への倍率がβで、出射面１６ｂ
と共役面Ｓ1の間にディストーションがないとして、イ
ンテグレータ１６のロッド断面の寸法を（Ｌx,Ｌy）と
すると、各フィルタパターン１４Ａ、１４Ｂの周期を
（βＬx,βＬy）とする。但し、出射面１６ｂと共役面
Ｓ1の間にディストーションがある場合には、フィルタ
ーパターンの配置は必ずしも一定周期にはならない。こ
の場合、各フィルタパターンが対応する二次光源に対応
する位置にフィルターパターンを配置する必要があるた
め、ディストーション量に応じてパターン配置を補正す
る必要がある。またこのとき、フィルターパターンの形
状もディストーションの影響を受けるため、パターンを
配置する位置によって形状を変更する必要がある。従っ
て、出射面１６ｂと共役面Ｓ1の間にディストーション
がないように光学系を構成したほうが、フィルターパタ
ーンの形状と配置が出射面１６ｂと共役面Ｓ1の間の近
軸倍率βによって決定できるため、フィルターパターン
の設計の容易化という観点で好ましい。

【００３５】フィルタ１４には、例えばＣｒ，Ｎｉ，Ａ
ｌなどの金属薄膜の微細なドットパターンが描かれてお
り、このドットパターンの密度を変えることによって各
フィルタパターン１４Ａ、１４Ｂの透過率分布をコント
ロールしている。金属薄膜自体の透過率は０％に限ら
ず、フィルタパターン１４Ａ、１４Ｂの透過率を高めた
い場合には金属薄膜自体の透過率を高めてもよい。前者
のようにドットパターンの密度で透過率分布をコントロ
ールする場合、フィルタパターン１４Ａ、１４Ｂがイン
テグレータ１６の出射面１６ｂと共役な面Ｓ1に精密に
配置されていると、出射面１６ｂとウェハＷとは共役で
あるため、ドットパターンのドットそのものの形状がウ
ェハＷ上に転写されてしまうおそれがある。このため、
本実施形態では、フィルタパターン１４Ａ、１４Ｂを出
射面１６ｂの共役面Ｓ1からわずかにデフォーカスさせ
た位置に配置することによりドットそのものの転写を防
止している。ただし、出射面１６ｂにゴミが付着した場
合にゴミの像がウェハＷに転写されることを防止する等
の目的のために、出射面１６ｂをウェハＷの共役面から
意図的にはずすように構成する場合もあり、その場合に
は、フィルタパターン１４Ａ、１４Ｂがインテグレータ
１６の出射面１６ｂと正確に共役になるように配置して
も差し支えない。換言すれば、フィルタパターン１４
Ａ、１４ＢがウェハＷに対して完全に共役な面でなく、
その近傍に置かれるように配置すればよい。一方、ドッ
トパターンではなく例えば金属薄膜や誘電体膜の膜厚に
よってフィルタパターン１４Ａ、１４Ｂの透過率をコン
トロールする場合には、フィルタパターン１４Ａ、１４
ＢをウェハＷと共役な位置に配置しても間題ない。フィ
ルタパターン１４Ａ、１４Ｂに形成するドットパターン
のサイズは、大きすぎるとウェハＷ上にドットパターン
が転写されるおそれがある一方、小さすぎるとドットパ
ターンによる回折角が大きくなるため効率が低下してし
まうという間題がある。以上のような事情から、ドット
パターンの大きさは、１μｍ〜１００μｍの範囲が妥当
である。

【００３６】図６は、図４に示すフィルタパターン１４
Ａ、１４Ｂの透過率分布の一例を示す。図６（ａ）は、
フィルタパターン１４Ａの透過率分布を示し、図６
（ｂ）は、フィルタパターン１４Ｂの透過率分布を示
す。フィルタ１４の中央側に配置されているフィルタパ
ターン１４Ａには、中央の透過率が周辺部より高くなる
ようなドットパターン等を形成し（図６（ａ）参照）、
フィルタ１４の周辺側に配置されているフィルタパター
ン１４Ｂには、中央の透過率が周辺部より低くなるよう
なドットパターン等を形成している（図６（ｂ）参
照）。

【００３７】図４及び図６に示すようなパターン配置を
採用した場合、照明光ＩＬの開口絞りの径が小さい場合
（図１のタレット板１９において例えば開口絞り１９ａ
が光路上にある場合）には、フィルタパターン１４Ａを
通過する照明光が支配的になり、ウェハＷ上での照度
は、フィルタパターンＡの透過率を反映してウェハＷ周
辺部よりもウェハＷ中心部が低い傾向を示す分布とな
る。また、照明光ＩＬの開口絞り径を次第に大きくして
いった場合（（図１のタレット板１９において例えば開
口絞り１９ｂが光路上にある場合）には、フィルタパタ
ーン１４Ｂを通過する照明光が増加してフィルタパター
ン１４Ｂの透過率分布の影響が次第に大きくなる。つま
り、タレット板１９の光路位置に配置する開口絞りの径
が大きくなるにつれてウェハＷ上の照度は周辺部が中心
部よりも高い傾向となり、逆に、この開口絞りの径が小
さくなるにつれてウェハＷ上の照度は中心部が周辺部よ
りも高い傾向となる。このことは、フィルタ１４におい
て上記のごときパターン配置をとることにより、照明光
の開口絞りの径に応じてウェハＷ上の照度分布を適宜変
化させ得ること意味する。

【００３８】これを逆に利用すれば、照明光学系等の透
過率ムラなどの何らかの原因によって結果的に開口絞り
の形状によってウェハＷ上の照度分布が異なってしまう
場合であっても、このような照度分布を相殺して開口絞
りの形状に依存しない照度分布を達成することができ
る。つまり、開口絞りの変更によってウェハＷ上の照度
分布に生じる変化を補償する適切なフィルタパターンを
フィルタ１４上に配置することにより、開口絞りの形状
によってウェハＷ上の照度分布が異なってしまう現象を
打ち消すことが可能となる。このように、開口絞りの形
状を変化させた時の照度分布を積極的にコントロールす
ることで、開口絞りの形状を変化させても照度分布が変
化しない照明光学系等を構成することができ、微細パタ
ーンの転写精度を向上させることができる。

【００３９】上記のように照度分布を積極的にコントロ
ールする場合、単一のフィルタ１４をマスクＭのパター
ン等の条件に応じて照明光学系の光路中に進退させるだ
けでなく、フィルタパターンが異なる複数種のフィルタ
を準備しておき、これらのフィルタをウェハＷ上の照度
分布の変化やマスクＭのパターンの種類等に応じて適宜
交換する。この際、照度センサ６７を利用して検出した
マスクＭの種類や、ウェハＷ上での照度分布及び瞳形状
の分布を、フィルタ交換の判断基準とすることができ
る。

【００４０】以上の第１実施形態では、タレット板１９
の回転によって開口絞り１９ａ〜１９ｆを切り換えてい
るため、開口絞りの数を増やしても、照明光ＩＬの開口
絞りの直径が不連続に変化することになる。タレット板
１９に代えて開口の径を連続的に変化させる絞りを使用
することにより、照明光ＩＬの開口絞りの直径を連続的
に変化させることができるようになる。

【００４１】〔第２実施形態〕第２実施形態の露光装置
は、第１実施形態の変形例である。露光装置全体として
の構造は、図１に示すものと同一である。

【００４２】第２実施形態の場合、ウェハＷ上での各像
高における照明光の瞳形状を各像高に対して独立に制御
する。なお、ここで像高とは、光軸からの距離という狭
い意味ではなく、ウェハＷ面上での２次元的な座標を意
味する。

【００４３】第２実施形態の装置でも、図５に示すと同
様のフィルタ１４を使用する。ただし、中央のフィルタ
パターン１４０として、図６（ａ）に示すような中央の
透過率が周辺部より高くなるようなパターンを適用し、
周辺のフィルタパターン１４２ａ，１４２ｂとして、図
６（ｂ）に示すような中央の透過率が周辺部より低くな
るようなパターンを適用し、中間のフィルタパターン１
４１ａ，１４１ｂには透過率が一様なパターンを適用す
るものとする。この場合、フィルタパターン１４０、１
４１ａ、１４１ｂ、１４２ａ、１４２ｂは、それぞれ２
次光源１００、１０１ａ、１０１ｂ、１０２ａ、１０２
ｂからの光束の強度分布をコントロールする。

【００４４】図７は、ウェハＷ上での照度分布を示す。
ウェハＷ上では、フィルタパターン１４０、１４１ａ、
１４１ｂ、１４２ａ、１４２ｂに応じた照度分布が重ね
合わされることになる。このとき、ウェハＷ上の中心位
置Ｃでは、２次光源１００からの光が２次光源１０２
ａ、１０２ｂからの光よりも強く観測されるのに対し
て、ウェハＷの中心から離れた位置Ｐ1やＰ2では、逆に
２次光源１００からの光が２次光源１０２ａ、１０２ｂ
からの光よりも弱く観測される。ただし、各２次光源１
００、１０１ａ、１０１ｂ、１０２ａ、１０２ｂからウ
ェハＷ上に供給される照明光を加算した照度分布はほぼ
均一となる。

【００４５】一方、ウェハＷ上の中心Ｃからみた場合、
図８（ａ）に示すように、光軸に平行な瞳座標上の中心
部の２次光源像の強度が、光軸に対して大きな角度を成
す瞳座標上の周辺部の２次光源像の強度よりも強くな
る。そして、ウェハＷ上の周辺Ｐ1、Ｐ2からみた場合、
図８（ｂ）に示すように、光軸に対して大きな角度を成
す周辺部の２次光源像の強度が光軸に平行な中心部の２
次光源像の強度よりも強くなる。このような現象を利用
すれば、フィルタ１４に適切なフィルタパターンを配置
することにより、ウェハＷ上の任意の点において任意の
２次光源分布を形成するような積極的な瞳形状のコント
ロールが可能となる。つまり、ウェハＷ面上の任意の像
高における２次光源の形状（コヒーレンス・ファクタ）
を各像高に対して独立にコントロールすることが可能と
なり、微細パターンの転写精度を向上させることができ
る。

【００４６】〔第３実施形態〕第３実施形態の露光装置
は、第１実施形態の変形例である。露光装置全体として
の構造は、図１に示すものと同一である。

【００４７】上記第１実施形態の図６に示す実施例で
は、フィルタパターンが回転対称な場合を示したが、本
発明はこれに限るものではなく、回転非対称な分布のフ
ィルタパターンを用いることもできる。このようなフィ
ルタパターンを用いた場合、ウェハＷ上の２次元的な任
意の点で任意の照度分布を形成することが可能である。

【００４８】図８は、第３実施形態の場合のフィルタ３
１４のフィルタパターン３１４Ｆ、３１４Ｒの配置方法
を説明する図である。ロッド型のインテグレータ１６で
は、隣り合う２次光源からの光束が反転するため、第３
実施形態のようにフィルタ３１４のフィルタパターン３
１４Ｆ、３１４Ｒが回転非対称である場合は、図示のよ
うに隣り合うフィルタパターンが互いに鏡像になるよう
に配置すると良い。なお、フィルタ３１４Ｆ、３１４Ｒ
の位置に記載されている文字Ｆ、Ｒは、フィルタ３１４
の中央側と外側とで２種類の透過率分布が有ることを意
味し、文字Ｆ、Ｒの回転位置は非対称性の方向を意味す
る。

【００４９】以上、実施形態に即して本発明を説明した
が、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、ロッド型オプティカルイン
テグレータとして、断面が四角形のロッドからなるイン
テグレータ１６を用いているが、断面形状はこれに限る
ものではなく、六角形など他の断面形状を有するインテ
グレータを用いることができる。この場合、フィルタ１
４等に形成する各々のフィルタパターンは、ロッド型オ
プティカルインテグレータの断面形状と相似形に近いこ
とが照明光の効率的利用の観点から好ましい。

【００５０】

【発明の効果】上記照明装置では、照明制御手段がロッ
ド型オプティカルインテグレータの光源側に配置されて
多数の光源像での光の強度分布をそれぞれ独立に制御す
るので、各光源像から被照射面に供給される光の状態を
簡易・精密に制御することができる。よって、被照射面
上における照度分布や瞳形状等の照明状態を所望の状態
に調整することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態の露光装置の構造を説明する概略
図である。

【図２】照明光学系の開口絞りを交換するためのタレッ
ト板を説明する図である。

【図３】照度分布を検出するための装置を説明する断面
構造図である。

【図４】照明制御手段を構成するフィルタの構造を説明
する図である。

【図５】フィルタパターンと２次光源との関係を模式的
に説明する図である。

【図６】（ａ）、（ｂ）は、フィルタに設けた２種のフ
ィルタパターンを説明する図である。

【図７】第２実施形態の場合のウェハ上での照度分布を
示すグラフである。

【図８】図７の照明光の瞳形状を説明するグラフであ
る。

【図９】第３実施形態のフィルタのパターン配置方法を
説明する図である。

【符号の説明】

３照明制御手段１１光源１４,３１４フィルタ１４Ａ,１４Ｂフィルタパターン１５集光レンズ１６インテグレータ１６ａ入射面１６ｂ出射面１９タレット板１９ａ〜１９ｆ開口絞り３１投影光学系４１アクチュエータ４２モータ５０コントローラ５５入力装置６５駆動装置６７照度センサ１００,１０１ａ,１０１ｂ,１０２ａ,１０２ｂ２次光
源１４０,１４１ａ,１４１ｂ,１４２ａ,１４２ｂフィル
タパターンＭマスクＳ1 共役面Ｓ2 虚像面Ｓ3 実像面Ｗウェハ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源からの光に基づき多数の光源像を形
成するロッド型オプティカルインテグレータと、前記ロッド型オプティカルインテグレータにより形成さ
れる前記多数の光源像からの光をそれぞれ集光して、被
照射面を照明するリレー光学系と、前記ロッド型オプティカルインテグレータの光源側に配
置されて前記多数の光源像での光の強度分布をそれぞれ
独立に制御する照明制御手段とを有することを特徴とす
る照明装置。
【請求項２】前記照明制御手段を介した光を前記ロッ
ド型オプティカルインテグレータへ導く集光光学系を前
記照明制御手段と前記ロッド型オプティカルインテグレ
ータとの間に配置し、前記照明制御手段は、前記多数の光源像からの光の透過
率分布をそれぞれ独立に制御する光学フィルタを含み、前記光学フィルタは、前記集光光学系、前記ロッド型オ
プティカルインテグレータおよびリレー光学系に関し
て、前記被照射面と実質的に光学的に共役な位置に設け
られていることを特徴とする請求項１に記載の照明装
置。
【請求項３】光源からの光に基づき多数の光源像を形
成するロッド型オプティカルインテグレータと、前記ロッド型オプティカルインテグレータにより形成さ
れる前記多数の光源像からの光をそれぞれ集光して、マ
スクを照明するリレー光学系と、前記マスクのパターンを感光性基板上に投影する投影系
と、前記ロッド型オプティカルインテグレータの光源側に配
置されて前記多数の光源像での光の強度分布をそれぞれ
独立に制御する照明制御手段とを有することを特徴とす
る露光装置。
【請求項４】光源からの光に基づき多数の光源像を形
成するロッド型オプティカルインテグレータを用いて、
該ロッド型オプティカルインテグレータの光源側におい
て多数の光源像での光の強度分布をそれぞれ独立に制御
する光制御工程と、該光制御工程によって光の強度分布がそれぞれ独立に制
御された前記多数の光源からの光をそれぞれ集光して、
マスクを照明する工程と、前記マスクのパターンを感光性基板に露光する露光工程
とを含むことを特徴とする露光方法。