JP2001085315A

JP2001085315A - 照明光学装置および該照明光学装置を備えた露光装置

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Publication number: JP2001085315A
Application number: JP26134399A
Authority: JP
Inventors: Osamu Tanitsu; 修谷津
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1999-09-16
Filing date: 1999-09-16
Publication date: 2001-03-30

Abstract

(57)【要約】【課題】照明条件の切り換えに応じて、被照射面にお
ける照度の均一性と開口数の均一性とを同時に満たすよ
うに調整することのできる照明光学装置。【解決手段】照明光を供給する光源手段（１）と、光
源手段からの光束に基づいて多数の光源を形成する多光
源形成手段（３）と、多数の光源からの光束を被照射面
（９）へ導く光学系（６，８）とを備えている。多光源
形成手段と被照射面との間の照明光路中には、光線の入
射角に応じて透過率が変化する角度特性を有する複数の
照度分布補正手段（５００）が設けられている。制御手
段（２１）は、複数の照度分布補正手段から所望の照度
分布補正手段（５）を選択して照明光路中に位置決めす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は照明光学装置および
該照明光学装置を備えた露光装置に関し、特に半導体素
子または液晶表示素子等を製造するための露光装置に好
適な照明光学装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば半導体素子または液晶表示素子
等をフォトリソグラフィ工程で製造する際に、マスクに
形成された転写用のパターンを、投影光学系を介してウ
エハのような感光性基板に転写する投影露光装置が使用
されている。この種の典型的な投影露光装置において
は、光源から射出された光束がフライアイレンズに入射
し、その後側焦点面に多数の光源像からなる二次光源を
形成する。二次光源からの光束は、フライアイレンズの
後側焦点面の近傍に配置された開口絞りを介して制限さ
れた後、コンデンサーレンズに入射する。開口絞りは、
所望の照明条件（露光条件）に応じて、二次光源の形状
または大きさを所望の形状または大きさに制限する。

【０００３】コンデンサーレンズにより集光された光束
は、所定のパターンが形成されたマスクを重畳的に照明
する。マスクのパターンを透過した光は、投影光学系を
介してウエハ上に結像する。こうして、ウエハ上には、
マスクパターンが投影露光（転写）される。なお、マス
クに形成されたパターンは高集積化されており、この微
細パターンをウエハ上に正確に転写するにはウエハ上に
おいて均一な照度分布を得ることが不可欠である。

【０００４】近年においては、フライアイレンズの射出
側に配置された開口絞りの開口部（光透過部）の大きさ
を変化させることにより、フライアイレンズにより形成
される二次光源の大きさを変化させて、照明のコヒーレ
ンシィσ（σ値＝開口絞り径／投影光学系の瞳径、ある
いはσ値＝照明光学系の射出側開口数／投影光学系の入
射側開口数）を変化させる技術が注目されている。ま
た、フライアイレンズの射出側に配置された開口絞りの
開口部の形状を輪帯状や四つ穴状（すなわち４極状）に
設定することにより、フライアイレンズにより形成され
る二次光源の形状を輪帯状や４極状に制限して、投影光
学系の焦点深度や解像力を向上させる技術が注目されて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この種の投影露光装置
では、最近の半導体素子等の集積度の向上に対応するた
めに、感光性基板上の露光領域の全体に亘って極めて高
い像均質性が要求されるようになっている。すなわち、
投影露光装置の照明光学装置では、被照射面である露光
領域内において、照度の均一性および開口数の均一性の
双方が極めて高いレベルで要求されている。

【０００６】露光領域内における照度が均一でない場
合、すなわち照度が露光領域内の位置に依存して変化す
る場合、露光量が不均一になり、その結果感光性基板上
に形成されるパターンの線幅が不均一になる。また、露
光領域内における開口数が均一でない場合、すなわち開
口数が露光領域内の位置に依存して変化する場合、空間
コヒーレンスが不均一になり、その結果感光性基板上に
形成されるパターンの線幅が不均一になる。

【０００７】一般に、従来の投影露光装置の照明光学装
置では、被照射面において照度の均一性と開口数の均一
性とを同時に満たすように調整することができない。そ
の結果、被照射面である感光性基板上に形成されるパタ
ーンの線幅が不均一になるという不都合があった。具体
的には、後述するように、被照射面における開口数の均
一性を満たしたとしても、コンデンサーレンズなどを構
成する各レンズに施された反射防止膜の角度特性やフラ
イアイレンズの正弦条件違反量などに起因して、被照射
面において光軸から離れるにしたがって照度がほぼ二次
曲線状に低下する照度ムラが発生する。

【０００８】加えて、二次光源を円形状に制限する通常
の円形照明と、二次光源を輪帯状に制限する輪帯変形照
明と、二次光源を４極状に制限する４極変形照明との間
で照明条件の切り換えを行うと、上述のほぼ二次曲線状
の照度ムラが変動する。ちなみに、コンデンサーレンズ
を構成する複数のレンズのうち一部のレンズを光軸方向
に移動させることによって上述の照度ムラおよびその変
動を補正する方法が考えられる。しかしながら、この方
法では、ディストーション（歪曲収差）のような諸収差
が発生するだけでなく、コンデンサーレンズの焦点距離
の変化に伴って開口絞りの見かけ上の大きさが変化し、
ひいてはσ値など照明のパラメータが変化してしまう。

【０００９】また、フライアイレンズの前面にドットパ
ターンの形成されたフィルターを配置することによって
上述の照度ムラを補正する方法も考えられる。この場
合、フライアイレンズを構成する各レンズエレメントの
入射面に対応する微小なフィルター領域のドットパター
ンは、その中心の透過率が最も小さくその周辺に向かっ
て透過率が徐々に増大するように形成されている。この
方法では、一定の照明条件における照度ムラの補正を行
うことが可能であるが、照明条件の切り換えに伴う照度
ムラの変動に対してフィルターの切り換えを行うこと、
たとえばターレット方式にしたがって各レンズエレメン
トの入射面に対して微小な各フィルター領域を位置合わ
せすることが非常に困難である。

【００１０】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、たとえば照明条件の切り換えに応じて、被照
射面における照度の均一性と開口数の均一性とを同時に
満たすように調整することのできる照明光学装置および
該照明光学装置を備えた露光装置を提供することを目的
とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項１にかかる本発明では、照明光を供給するた
めの光源手段と、該光源手段からの光束に基づいて多数
の光源を形成するための多光源形成手段と、前記多数の
光源からの光束を被照射面へ導くための光学系とを備え
た照明光学装置において、前記多光源形成手段と前記被
照射面との間の照明光路中であって前記被照射面上にお
いて一点に集光する光線群が実質的に平行になる位置に
選択的に配置されて、光線の入射角に応じて透過率が変
化する角度特性を有する複数の照度分布補正手段と、前
記被照射面上における照度をほぼ均一に補正するため
に、前記複数の照度分布補正手段から所望の照度分布補
正手段を選択して前記照明光路中に位置決めするための
制御手段とを備えていることを特徴とする照明光学装置
を提供する。

【００１２】請求項１にかかる本発明の好ましい態様に
よれば、前記被照射面上における照度分布を計測するた
めの計測手段をさらに備え、前記制御手段は、前記計測
手段によって計測された照度分布に基づいて、前記複数
の照度分布補正手段から所望の照度分布補正手段を選択
することが好ましい。あるいは、前記照明光学装置の瞳
形状を所望の形状に設定するための照明瞳形状設定手段
をさらに備え、前記制御手段は、前記照明瞳形状設定手
段が設定した前記瞳形状に基づいて、前記複数の照度分
布補正手段から所望の照度分布補正手段を選択すること
が好ましい。

【００１３】なお、請求項１〜３にかかる本発明におい
ては、以下の（１）〜（６）の何れかの構成とすること
が好ましい。（１）請求項１〜３の何れかの構成において、前記複数
の照度分布補正手段は、前記照明光路中に位置決めされ
た状態において基準光軸に対して傾動可能に構成された
複数の透過フィルターを有することが好ましい。

【００１４】（２）請求項１〜３の何れかの構成におい
て、前記複数の照度分布補正手段は、光線の入射角の正
弦値の二乗にほぼ比例して透過率が増加する角度特性を
有する複数の透過フィルターから構成されていることが
好ましい。（３）上記（２）の構成において、前記複数の透過フィ
ルターの各々は、前記照明光路中に位置決めされた状態
において基準光軸に対して傾動可能に構成されることが
好ましく、前記制御手段は、前記計測手段によって計測
された照度分布の傾斜成分に基づいて、前記照明光路中
に位置決めされた透過フィルターを前記基準光軸に対し
て傾けることが好ましい。

【００１５】（４）請求項１〜３の何れかまたは上記
（１）〜（３）の何れかの構成において、前記多光源形
成手段は、その入射面が前記被照射面と光学的にほぼ共
役な位置に位置決めされた波面分割型オプティカルイン
テグレータを有することが好ましく、前記光学系は、前
記波面分割型オプティカルインテグレータを介して形成
された前記多数の光源からの光束を集光して、前記被照
射面または前記被照射面と共役な面を照明するためのコ
ンデンサー光学系を有し、前記コンデンサー光学系の焦
点距離Ｆと、前記コンデンサー光学系に対する光線の入
射角θと、前記光線が前記被照射面に入射する位置の光
軸からの距離Ｙとの間には、Ｙ＝Ｆ sinθの関係がほぼ
成立することが好ましい。

【００１６】（５）上記（４）の構成において、前記制
御手段は、前記波面分割型オプティカルインテグレータ
と前記コンデンサー光学系との間の照明光路中に、前記
複数の照度分布補正手段から選択された所望の照度分布
補正手段を位置決めすることが好ましい。（６）請求項１〜３の何れかまたは上記（１）〜（３）
の何れかの構成において、前記多光源形成手段は、その
射出面が前記被照射面と光学的にほぼ共役な位置に位置
決めされた内面反射型オプティカルインテグレータを有
することが好ましく、前記光学系は、前記内面反射型オ
プティカルインテグレータを介して形成された前記多数
の光源からの光束を集光して前記被照射面または前記被
照射面と共役な面を照明するための結像光学系を有する
ことが好ましく、前記制御手段は、前記結像光学系の瞳
面の近傍に、前記複数の照度分布補正手段から選択され
た所望の照度分布補正手段を位置決めすることが好まし
い。

【００１７】また、本発明の別の局面によれば、照明光
を供給するための光源手段と、該光源手段からの光束に
基づいて多数の光源を形成するための多光源形成手段
と、前記多数の光源からの光束を被照射面へ導くための
光学系とを備えた照明光学装置であって、前記多光源形
成手段と前記被照射面との間の照明光路中であって前記
被照射面上において一点に集光する光線群が実質的に平
行になる位置に選択的に配置されて、光線の入射角に応
じて透過率が変化する角度特性を有する照度分布補正手
段と、前記被照射面上における照度をほぼ均一に補正す
るために、前記照度分布補正手段の角度特性を所望の特
性に変更するための制御手段とを備えるものである。な
お、当該別の局面にかかる照明光学装置においても、請
求項２、請求項３、または上記（１）〜（６）の何れか
の構成とすることが好ましい。

【００１８】また、本発明は、マスク上のパターンを感
光性基板上に転写するための露光装置であって、上記別
の局面の構成、請求項１〜３の何れかの構成、または上
記（１）〜（６）の何れかの構成にかかる照明光学装置
を備え、前記多数の光源からの光束を前記被照射面へ導
くための光学系は、前記多数の光源からの光束を前記マ
スクへ導くための光学系と、前記マスクの前記パターン
の像を前記被照射面に位置決めされた前記感光性基板に
形成する投影光学系とを備えるものである。

【００１９】また、本発明は、マスク上のパターンを感
光性基板上に転写するための露光方法であって、上記別
の局面の構成、請求項１〜３の何れかの構成、または上
記（１）〜（６）の何れかの構成にかかる照明光学装置
における前記被照射面と光学的に共役な位置に前記マス
クを位置決めし、該マスクのパターンを前記被照射面に
配置された前記感光性基板上へ転写するものである。

【００２０】

【発明の実施の形態】まず、多光源形成手段としてフラ
イアイレンズを用いる典型的な照明光学装置において開
口数の均一性を満足するための条件は、コンデンサー光
学系の焦点距離をＦとし、コンデンサー光学系に対する
光線の入射角をθとしたとき、被照射面（露光装置では
マスクのパターン形成面、ひいてはウエハの露光面）に
入射する位置の光軸からの距離（像高）Ｙが次の式
（１）で示す射影関係を満足することである。Ｙ＝Ｆ sinθ （１）

【００２１】ただし、従来技術にしたがう照明光学装置
では、式（１）の射影関係を満たすようなコンデンサー
光学系を用いると、以下の２つの理由により、被照射面
での照度の均一性を満足することができなかった。第１
の理由は、コンデンサー光学系などを構成する各レンズ
に施された反射防止膜の角度特性に起因する。

【００２２】反射防止膜は、硝子表面に複数枚の誘電体
の薄膜を蒸着して形成され、反射光を振幅分割して多数
の光の位相をずらして干渉させることによって反射光を
消す。位相のずらし方は膜の厚さで制御されるため、光
束の入射角度が異なると反射防止の効果に差異が発生す
る。一般に、レンズを使用する光学系では、レンズ周辺
を透過する光線ほど大きく折り曲げられ入射角は大き
い。一方、反射防止膜は垂直入射に対して設計されてい
るので、入射角の大きい光ほど反射され易い。その結
果、被照射面において像高が大きいほど、すなわち光軸
から離れるにしたがって照度がほぼ二次曲線状に低下す
る傾向となる。

【００２３】第２の理由は、多光源形成手段として用い
られるフライアイレンズの正弦条件違反量に起因する。
たとえば投影露光装置の照明光学装置において多光源形
成手段として通常使用されるフライアイレンズは、両凸
レンズ形状を有する多数のレンズエレメントからなる。
このように、フライアイレンズの各レンズエレメントに
は屈折面が２つしかないので、フライアイレンズは正弦
条件を満足していない。

【００２４】したがって、コンデンサー光学系の射影関
係が前述の式（１）を満足していると、フライアイレン
ズの正弦条件違反量に起因して、被照射面において光軸
から離れるにしたがって照度がほぼ二次曲線状に低下す
る傾向がある。以上より、式（１）に示す射影関係を満
足するコンデンサー光学系を用いて開口数の均一性を確
保しても、被照射面の中央から周辺にかけてほぼ二次曲
線状に照度が低下する照度ムラが発生することがわか
る。また、前述したように、たとえば円形照明と輪帯変
形照明と４極変形照明との間で照明条件の切り換えを行
うと、上述の二次曲線状の照度ムラがさらに変動するこ
とになる。

【００２５】そこで、本発明では、光線の入射角に応じ
て透過率が変化する角度特性を有する複数の照度分布補
正手段を設け、複数の照度分布補正手段から所望の照度
分布補正手段を選択して照明光路中に位置決めすること
によって、被照射面上における照度をほぼ均一に補正す
る。ここで、複数の照度分布補正手段は、光線の入射角
に応じて透過率が変化する角度特性を有し、たとえば垂
直入射光に対する透過率が最も小さく且つ入射角の正弦
値の二乗にほぼ比例して透過率が増加する角度特性を有
する複数の透過フィルターから構成されている。そし
て、複数の透過フィルターから選択された所望の透過フ
ィルターは、多光源形成手段と被照射面との間の照明光
路中であって被照射面上において一点に集光する光線群
が実質的に平行になる位置に配置される。

【００２６】なお、投影露光装置の照明光学装置では、
フライアイレンズのような多光源形成手段とコンデンサ
ー光学系との間の光路中で、被照射面（マスクおよび感
光性基板）上において一点に集光する光線群がほぼ平行
になる。また、フライアイレンズとコンデンサー光学系
との間の光路中に透過フィルターを配置した場合、被照
射面上において中央に（光軸上に）集光する光の透過フ
ィルターへの入射角は０で、その周辺に集光する光の透
過フィルターへの入射角は光軸から離れるほど大きい。
さらに特定すれば、被照射面上において集光する光の透
過フィルターへの入射角の正弦値と、被照射面上への集
光点の光軸からの距離とは比例する。

【００２７】したがって、入射角の正弦値の二乗にほぼ
比例して透過率が増加する角度特性を有する透過フィル
ターを所定の照明光路中に位置決めすることにより、被
照射面上に集光する光の光量が周辺から中央にかけて二
次曲線状に低下する照度変動を発生させることができ
る。こうして、本発明では、被照射面の中央から周辺に
かけて照度がほぼ二次曲線状に低下する照度ムラを透過
フィルターの作用によって発生させた照度変動で補正
し、被照射面において開口数の均一性に加えて照度の均
一性も同時に確保することができる。

【００２８】さらに、本発明では、照明条件の切り換え
などにより上述の二次曲線状の照度ムラがさらに変動し
ても、必要に応じて透過フィルターの切り換えを行うこ
とができる。その結果、たとえばディストーションのよ
うな有害な収差を発生させることなく、またσ値や輪帯
比のような照明パラメータを意に反して変化させること
なく、新たに照明光路中に位置決めされた別の透過フィ
ルターの作用によって発生させた照度変動で照度ムラを
良好に補正し、被照射面における照度の均一性と開口数
の均一性とを同時に満たすように調整することができ
る。

【００２９】なお、透過フィルターの切り換えは、被照
射面上における照度分布をセンサなどを用いて実際に計
測し、計測した照度分布に基づいて行うことができる。
あるいは、照明光学装置の瞳形状（フライアイレンズの
後側焦点面の近傍に開口絞りが配置されている場合には
その開口絞りの開口部の形状）に基づいて、換言すると
照明条件の設定に基づいて、透過フィルターの切り換え
を行うこともできる。

【００３０】なお、上述の説明では、たとえば通常の円
形照明と輪帯変形照明と４極変形照明との間の照明条件
の切り換えに伴って照度ムラの変動が起こる例を説明し
ているが、同じ形式の照明において照明パラメータを変
える場合にも照度ムラの変動が起こる。すなわち、同じ
円形照明や輪帯照明において、σ値や輪帯比などのパラ
メータを変化させるだけで、二次曲線状の照度ムラがさ
らに変動する。本発明では、照明形式や照明パラメータ
を含む照明条件の切り換えに限定されることなく、レン
ズの曇りのような長期的変動などに起因する照度ムラの
変動なども透過フィルターの切り換えによって対処する
ことができる。さらに、初期調整に際して、反射防止コ
ートのばらつきや組立公差などに起因する照度ムラの設
計値からの変動なども、本発明の透過フィルターの切り
換えによって調整可能である。

【００３１】本発明の実施例を、添付図面に基づいて説
明する。図１は、本発明の第１実施例にかかる照明光学
装置を備えた露光装置の構成を概略的に示す図である。
図１において、感光性基板であるウエハ９の法線方向に
沿ってＺ軸を、ウエハ面内において図１の紙面に平行な
方向にＹ軸を、ウエハ面内において図１の紙面に垂直な
方向にＸ軸をそれぞれ設定している。

【００３２】図示の露光装置は、露光光（照明光）を供
給するための光源１として、たとえば２４８ｎｍまたは
１９３ｎｍの波長の光を供給するＫｒＦまたはＡｒＦエ
キシマレーザー光源を備えている。光源１からＺ方向に
沿って射出されたほぼ平行な光束は、Ｘ方向に沿って細
長く延びた矩形状の断面を有し、一対のシリンドリカル
レンズ２ａおよび２ｂからなるビームエキスパンダー２
に入射する。

【００３３】各シリンドリカルレンズ２ａおよび２ｂ
は、図１の紙面内（ＹＺ平面内）において負の屈折力お
よび正の屈折力をそれぞれ有し、光軸ＡＸを含んで紙面
と直交する面内（ＸＺ平面内）において平行平面板とし
て機能する。したがって、ビームエキスパンダー２に入
射した光束は、図１の紙面内において拡大され、たとえ
ば正方形状の断面を有する光束に整形される。

【００３４】整形光学系としてのビームエキスパンダー
２を介したほぼ平行な光束は、フライアイレンズ３に入
射する。フライアイレンズ３は、図２に示すように、正
の屈折力を有する多数のレンズエレメント３ａを稠密に
且つ縦横に配列することによって構成され、全体として
たとえば正方形状の断面を有する。なお、フライアイレ
ンズ３を構成する各レンズエレメントは、マスク上にお
いて形成すべき照野の形状（ひいてはウエハ上において
形成すべき露光領域の形状）と相似な矩形状の断面を有
する。また、図１に示すように、フライアイレンズ３を
構成する各レンズエレメントの入射側の面は入射側に凸
面を向けた球面状に形成され、射出側の面は射出側に凸
面を向けた球面状に形成されている。

【００３５】したがって、フライアイレンズ３に入射し
た光束は多数のレンズエレメントにより二次元的に分割
され、各レンズエレメントの後側焦点面には光源像がそ
れぞれ形成される。このように、フライアイレンズ３
は、光源１からの光束に基づいて多数の光源を形成する
ための多光源形成手段を構成している。フライアイレン
ズ３の後側焦点面に形成された多数の光源からなる全体
的に正方形状の二次光源からの光束は、その近傍に配置
された開口絞り４に入射する。開口絞り４は、光軸ＡＸ
に平行な所定の軸線回りに回転可能な開口絞りターレッ
ト（回転板：図１では不図示）上に支持されている。

【００３６】図３は、複数の開口絞りが円周状に配置さ
れた開口絞りターレットの構成を概略的に示す図であ
る。図３に示すように、開口絞りターレット基板４００
には、図中斜線で示す光透過域を有する８つの開口絞り
４０１〜４０８が円周方向に沿って設けられている。タ
ーレット基板４００は、その中心点Ｏを通り光軸ＡＸに
平行な軸線回りに回転可能に構成されている。したがっ
て、ターレット基板４００を回転させることにより、８
つの開口絞り４０１〜４０８から選択された１つの開口
絞りを照明光路中に位置決めすることができる。なお、
ターレット基板４００の回転駆動は、制御系２１からの
指令に基づいて動作するモーターのような第１駆動系２
２により行われる。

【００３７】ターレット基板４００には、輪帯比の異な
る３つの輪帯開口絞り４０１、４０３および４０５が形
成されている。ここで、輪帯開口絞り４０１は、ｒ11／
ｒ21の輪帯比を有する輪帯状の透過領域を有する。輪帯
開口絞り４０３は、ｒ12／ｒ22の輪帯比を有する輪帯状
の透過領域を有する。輪帯開口絞り４０５は、ｒ13／ｒ
21の輪帯比を有する輪帯状の透過領域を有する。

【００３８】また、ターレット基板４００には、輪帯比
の異なる３つの４極開口絞り４０２、４０４および４０
６が形成されている。ここで、４極開口絞り４０２は、
ｒ11／ｒ21の輪帯比を有する輪帯状領域内において４つ
の偏心した円形透過領域を有する。４極開口絞り４０４
は、ｒ12／ｒ22の輪帯比を有する輪帯状領域内において
４つの偏心した円形透過領域を有する。４極開口絞り４
０６は、ｒ13／ｒ21の輪帯比を有する輪帯状領域内にお
いて４つの偏心した円形透過領域を有する。さらに、タ
ーレット基板４００には、大きさ（口径）の異なる２つ
の円形開口絞り４０７および４０８が形成されている。
ここで、円形開口絞り４０７は２ｒ22の大きさの円形透
過領域を有し、円形開口絞り４０８は２ｒ21の大きさの
円形透過領域を有する。

【００３９】したがって、３つの輪帯開口絞り４０１、
４０３および４０５のうちの１つの輪帯開口絞りを選択
して照明光路内に位置決めすることにより、３つの異な
る輪帯比を有する輪帯光束を正確に制限（規定）して、
輪帯比の異なる３種類の輪帯変形照明を行うことができ
る。また、３つの４極開口絞り４０２、４０４および４
０６のうちの１つの４極開口絞りを選択して照明光路内
に位置決めすることにより、３つの異なる輪帯比を有す
る４つの偏心光束を正確に制限して、輪帯比の異なる３
種類の４極変形照明を行うことができる。

【００４０】さらに、２つの円形開口絞り４０７および
４０８のうちの１つの円形開口絞りを選択して照明光路
内に位置決めすることにより、σ値（開口絞り径／投影
光学系の瞳径、あるいは照明光学系の射出側開口数／投
影光学系の入射側開口数）の異なる２種類の通常円形照
明を行うことができる。図１では、図２に示すように、
開口絞り４として２つの円形開口絞り４０７および４０
８から選択された１つの円形開口絞りが用いられてい
る。

【００４１】ただし、図３に示す開口絞りターレットの
構成は例示的であって、配置される開口絞りの種類およ
び数はこれに限定されることはない。また、ターレット
方式の開口絞りに限定されることなく、光透過領域の大
きさおよび形状を適宜変更することの可能な開口絞りを
照明光路内に固定的に取り付けてもよい。さらに、２つ
の円形開口絞り４０７および４０８に代えて、円形開口
径を連続的に変化させることのできる虹彩絞りを設ける
こともできる。

【００４２】開口絞り４を介した二次光源からの光は、
透過フィルター５に入射する。なお、透過フィルター５
は、光線の入射角に応じて透過率が変化する角度特性を
有するフィルターであって、たとえばガラス基板上に単
層または複層の薄膜を蒸着することによって形成されて
いる。また、透過フィルター５は、光軸ＡＸに平行な所
定の軸線回りに回転可能な透過フィルターターレット５
００上に支持されている。透過フィルター５の構成およ
び作用については、後述する。

【００４３】図４は、複数の透過フィルターが円周状に
配置された透過フィルターターレットの構成を概略的に
示す図である。図４に示すように、透過フィルターター
レット基板５００には、図中斜線で示す光透過域を有す
る６つの透過フィルター５０１〜５０６が円周方向に沿
って設けられている。ターレット基板５００は、その中
心点Ｏを通り光軸ＡＸに平行な軸線回りに回転可能に構
成されている。

【００４４】したがって、ターレット基板５００を回転
させることにより、互いに異なる角度特性を有する６つ
の透過フィルター５０１〜５０６から選択された１つの
透過フィルターを照明光路中に位置決めすることができ
る。なお、ターレット基板５００の回転駆動は、制御系
２１からの指令に基づいて動作するモーターのような第
２駆動系２３により行われる。ただし、図４に示す透過
フィルターターレットの構成は例示的であって、配置さ
れる透過フィルターの数はこれに限定されることはな
い。

【００４５】透過フィルター５を介した光束は、コンデ
ンサー光学系６の集光作用を受けた後、所定のパターン
が形成されたマスク７を重畳的に均一照明する。マスク
７のパターンを透過した光束は、投影光学系８を介し
て、感光性基板であるウエハ９上にマスクパターンの像
を形成する。こうして、投影光学系８の光軸ＡＸと直交
する平面（ＸＹ平面）内においてウエハ９を二次元的に
駆動制御しながら一括露光またはスキャン露光を行うこ
とにより、ウエハ９の各露光領域にはマスク７のパター
ンが逐次露光される。

【００４６】一般に、図１に示す露光装置において、エ
キシマレーザ光源１からコンデンサー光学系６までが本
来の照明光学装置を構成することになる。しかしなが
ら、本発明では、感光性基板であるウエハ９の露光領域
内における照度均一性を問題にしているため、エキシマ
レーザ光源１から投影光学系８までが照明光学装置を構
成し、その被照射面はウエハ９の露光面であるものとす
る。なお、開口絞り４は、この照明光学装置の瞳形状を
所望の形状に設定するための照明瞳形状設定手段を構成
している。

【００４７】なお、図１に示すように、ウエハ９の露光
領域における照度分布を計測するための計測センサ２４
が設けられ、計測センサ２４で計測された照度分布に関
する情報は制御系２１に供給されるように構成されてい
る。また、ウエハ９の露光面は、マスク７のパターン形
成面およびフライアイレンズ３の入射面と光学的に共役
である。そして、フライアイレンズ３を構成する各レン
ズエレメント３ａの入射面がそれぞれ視野絞りとなり、
この視野絞りで制限された光束がコンデンサー光学系６
を介してマスク７上で、ひいては被照射面であるウエハ
９上で重畳される。

【００４８】したがって、フライアイレンズ３を構成す
る各レンズエレメント３ａの断面形状は、マスク９上の
照明領域と相似な形状となるように規定されている。一
般に、半導体露光装置では、マスク７上において矩形状
のパターン領域に転写用のパターンが形成されているの
で、マスク７上の照明領域も矩形状となる。また、コン
デンサー光学系６は、本発明の作用において説明した式
（１）の射影関係を満足している。その結果、被照射面
であるウエハ９上の露光領域内では、その位置に依存す
ることなく開口数が一定であり、いわゆる開口数の均一
性が確保されている。

【００４９】図５は、照明光路中に位置決めされた透過
フィルターの作用を説明する図である。また、図６は、
照明光路中に選択的に位置決めされた透過フィルターの
角度特性を模式的に示す図である。前述したように、フ
ライアイレンズ３から光軸ＡＸと平行に射出された光束
は、マスク７上で一旦集光し、さらに投影光学系８を介
してウエハ９上に再び集光する。この際、ウエハ９上の
露光領域の中央に（光軸ＡＸ上に）集光する光束が透過
フィルター５に入射する際の入射角θは０であり、露光
領域の周辺に集光する光束が透過フィルター５に入射す
る際の入射角θの正弦値sinθは露光領域における集光
点の光軸ＡＸからの距離に比例する。

【００５０】そこで、本実施例では、光線の入射角θの
正弦値sinθの二乗にほぼ比例して透過率が増加する角
度特性を有する６つの透過フィルター５０１〜５０６を
照度分布補正手段として設け、ウエハ９上において一点
に集光する光線群がほぼ平行になる位置として、たとえ
ばフライアイレンズ３とコンデンサー光学系６との間の
光路中に、複数の透過フィルター５０１〜５０６から選
択された所望の透過フィルターを位置決めする。

【００５１】照明光路中に位置決めされた透過フィルタ
ー５は、図６に示すように、垂直入射光に対する透過率
Ｔ0 が最も小さく、入射角θの正弦値sinθの二乗に比
例して透過率が増加する角度特性を有する。すなわち、
透過フィルター５の透過率Ｔは、次の式（２）によって
表される。Ｔ＝ｋ・sin²θ＋Ｔ0 （２）ここで、ｋは比例定数であり、θは入射角であり、Ｔ0
は入射角０の光線に対する透過率である。

【００５２】すなわち、入射角θの正弦値sinθの二乗
にほぼ比例して透過率Ｔが増加する角度特性を有する透
過フィルター５により、被照射面であるウエハ９上に集
光する光の光量が周辺から中央にかけて二次曲線状に低
下するような照度変動を発生させることができる。こう
して、被照射面であるウエハ９の露光領域の中央から周
辺にかけて照度がほぼ二次曲線状に低下する照度ムラを
透過フィルター５の作用によって発生させた照度変動で
補正し、被照射面において開口数の均一性に加えて照度
の均一性も同時に確保することができる。

【００５３】具体的には、フライアイレンズ３の正弦条
件不満足量がフライアイレンズ３の焦点距離ｆの−１％
である場合、被照射面の周辺における照度はその中央に
おける照度よりも２％程度低下することが知られてい
る。したがって、図５および図６に示すように、フライ
アイレンズ３からの光線の最大射出角をθmax とする
と、最大入射角θmax に対する透過フィルイター５の透
過率Ｔ1 が入射角０に対する透過率Ｔ0 よりも２％程度
大きければよいことになる。なお、入射角０に対する透
過率Ｔ0 は、露光パワーの低下を招かないようにたとえ
ば９５％以上であることが望ましい。

【００５４】したがって、入射角０に対する透過率Ｔ0
をたとえば９５％とすると、最大入射角θmax に対する
透過率Ｔ1 を９７％（９５％＋２％）にする必要があ
る。この場合、透過フィルター５の比例定数ｋは、次の
式（３）によって規定される。ｋ＝（０．９７−０．９５）／sin²（θmax）（３）ここで、最大入射角θmax は既知量であるから、式
（３）により、比例定数ｋを得ることができる。

【００５５】ところで、本実施例では、露光投影すべき
マスクの微細パターンに適した投影光学系の解像度およ
び焦点深度を得るために、８つの開口絞り４０１〜４０
８から所望の開口絞りを選択して照明光路中に位置決め
することにより照明条件を適宜変化させることができる
ように構成されている。具体的には、通常円形照明と輪
帯変形照明と４極変形照明との間の切り換えを行うとと
もに、各照明において輪帯比やσ値などのパラメータを
適宜変化させることができるように構成されている。

【００５６】この場合、照明条件を変化させると、被照
射面上における照度分布が変動する。すなわち、透過フ
ィルター５の作用によってウエハ９上の照度分布をほぼ
均一に補正した状態を実現していても、開口絞り４を切
り換えて照明条件を変化させると、たとえばウエハ９上
の露光領域の中心（すなわち光軸ＡＸ）から周辺にかけ
て照度がほぼ二次曲線状に変化する照度ムラが発生す
る。その結果、新たな照明条件のもとでは、被照射面に
おける照度の均一性を確保することができなくなってし
まう。

【００５７】そこで、本実施例では、ウエハ９の露光領
域における照度分布を計測するための計測センサ２４を
付設するとともに、回転駆動されるターレット５００上
に設けた６つの透過フィルター５０１〜５０６から選択
された所望の透過フィルターを照明光路中に位置決めす
ることができるように構成している。ここで、６つの透
過フィルター５０１〜５０６は、図７に示すように、入
射角θの正弦値sinθの二乗にほぼ比例して透過率Ｔが
増加する角度特性を有し、周辺における最大透過率Ｔma
xは互いに等しいが、中心における最小透過率Ｔ01〜Ｔ0
6が互いに異なるように設定されている。換言すると、
６つの透過フィルター５０１〜５０６には、互いに異な
る角度特性が付与されている。

【００５８】したがって、本実施例では、たとえば円形
照明から輪帯変形照明へ照明条件を変化させるとウエハ
９上の露光領域内の照度分布が変動し、たとえば二次曲
線状の照度ムラが新たに発生するが、計測センサ２４に
よって計測された照度分布に基づいて、必要に応じて６
つの透過フィルター５０１〜５０６から選択された所望
の透過フィルターを照明光路中に位置決めすることによ
り、新たに発生した照度ムラを良好に補正して、被照射
面における照度の均一性を維持することが可能となる。
換言すると、本実施例では、たとえば照明条件の切り換
えに際して被照射面における照度分布が変動しても、デ
ィストーションのような有害な収差を発生させることな
く、またσ値や輪帯比のような照明パラメータを意に反
して変化させることなく、新たに照明光路中に位置決め
された別の透過フィルターの作用によって発生させた照
度変動で照度ムラを良好に補正し、被照射面における照
度の均一性と開口数の均一性とを同時に満たすように調
整することができる。

【００５９】以下、本実施例における調整動作などにつ
いて具体的に説明する。まず、ステップ・アンド・リピ
ート方式またはステップ・アンド・スキャン方式にした
がって順次露光すべき各種のマスクに関する情報など
が、キーボードなどの入力手段（不図示）を介して制御
系２１に入力される。制御系２１は、各種のマスクに関
する最適な線幅（解像度）、焦点深度等の情報を内部の
メモリー部に記憶しており、入力手段からの入力に応答
して第１駆動系２２および第２駆動系２３に適当な制御
信号を供給する。

【００６０】すなわち、最適な解像度および焦点深度の
もとで通常の円形照明をする場合、第１駆動系２２は制
御系２１からの指令に基づいて開口絞りターレット４０
０を回転させ、２つの円形開口絞り４０７および４０８
から選択された所望の円形開口絞りを照明光路中に位置
決めする。この状態で、計測センサ２４は、制御系２１
からの指令に基づいてウエハ９の露光領域内の照度分布
を計測し、計測した照度分布に関する情報を制御系２１
に供給する。制御系２１は、計測センサ２４から供給さ
れた照度分布に基づいて、第２駆動系２３に制御信号を
供給する。第２駆動系２３は、制御系２１からの指令に
基づいて透過フィルター５００を回転させ、６つの透過
フィルター５０１〜５０６から選択された所望の透過フ
ィルターを照明光路中に位置決めする。こうして、通常
円形照明において、被照射面における照度の均一性と開
口数の均一性とを同時に満たすことができる。

【００６１】次に、最適な解像度および焦点深度のもと
で輪帯変形照明をする場合、第１駆動系２２は制御系２
１からの指令に基づいて開口絞りターレット４００を回
転させ、３つの輪帯開口絞り４０１、４０３および４０
５から選択された所望の輪帯開口絞りを照明光路中に位
置決めする。この状態で、計測センサ２４は、制御系２
１からの指令に基づいてウエハ９の露光領域内の照度分
布を再び計測し、計測した照度分布に関する情報を制御
系２１に供給する。制御系２１は、計測センサ２４から
供給された照度分布に基づいて、必要に応じて第２駆動
系２３に制御信号を供給する。第２駆動系２３は、必要
に応じて制御系２１からの指令に基づいて透過フィルタ
ー５００を回転させ、他の５つの透過フィルターから選
択された所望の透過フィルターを照明光路中に位置決め
する。

【００６２】こうして、通常円形照明から輪帯変形照明
への照明条件の切り換えに際して、被照射面における照
度分布が変動しても、被照射面における照度の均一性と
開口数の均一性とを同時に満たすように調整することが
できる。同様に、通常円形照明と輪帯変形照明と４極変
形照明との間の任意の照明条件の切り換えに際して、被
照射面における照度の均一性と開口数の均一性とを同時
に満たすように調整することができる。また、同じ形式
の照明における照明パラメータの切り換えに際しても、
被照射面における照度の均一性と開口数の均一性とを同
時に満たすように調整することができる。

【００６３】さらに、本実施例では、６つの透過フィル
ター５０１〜５０６を照明光路中に位置決めされた状態
において光軸ＡＸに対して傾動可能に構成し、照明光路
中に位置決めした透過フィルター５を光軸ＡＸに対して
所定角度だけ傾けることによって被照射面における傾斜
照度ムラすなわち照度分布の傾斜成分も補正することが
できる。以下、図５および図６を参照して、照度分布の
傾斜成分の補正について説明する。

【００６４】図５に示すように、透過フィルター５を光
軸ＡＸに対して角度φだけ傾けると、透過フィルター５
に対する光線の最大入射角は（θmax ＋φ）に変化す
る。この場合、図６において最大入射角（θmax ＋φ）
に対する透過フィルター５の透過率はＴ2 となり、透過
フィルター５の角度特性も光軸ＡＸに関する対称性を失
って非対称な角度特性に変わる。その結果、この傾きφ
に対応する透過率変化に基づいて、被照射面上における
傾斜照度ムラを補正することが可能になる。なお、透過
フィルター５を傾けて傾斜照度ムラを補正しても、被照
射面上における開口数の均一性について実質的な変化は
生じない。

【００６５】具体的には、最大入射角（θmax ＋φ）に
対する透過率Ｔ2 が入射角θmax に対する透過率Ｔ1 よ
りも２％だけ大きくなるように傾きφによる透過率変化
分を規定すると、被照射面の周辺の一端と他端とで約４
％の傾斜照度ムラを補正することができる。この場合、
入射角０に対する透過率Ｔ0 を９５％とすると、最大入
射角（θmax ＋φ）に対する透過率Ｔ2 を９９％（９５
％＋４％）にする必要がある。したがって、透過フィル
ター５の比例定数ｋは、次の式（４）によって規定され
る。ｋ＝（０．９９−０．９５）／sin²（θmax ＋φ）（４）

【００６６】図８は、本発明の第２実施例にかかる照明
光学装置を備えた露光装置の構成を概略的に示す図であ
る。第２実施例は、第１実施例と類似の構成を有する。
しかしながら、第１実施例では多光源形成手段として波
面分割型のオプティカルインテグレータであるフライア
イレンズを用いているが、第２実施例では内面反射型の
オプティカルインテグレータであるロッド型インテグレ
ータを用いていることだけが基本的に相違している。し
たがって、図８において、第１実施例の構成要素と同様
の機能を有する要素には図１と同じ参照符号を付してい
る。以下、第１実施例との相違点に着目して第２実施例
を説明する。

【００６７】第２実施例では、フライアイレンズ３に代
えてロッド型インテグレータ８２を用いることに対応し
て、ビームエキスパンダー２とロッド型インテグレータ
８２との間の光路中にコンデンサーレンズ８１を付設す
るとともに、コンデンサー光学系６に代えて結像光学系
（８３、８４）を設置している。また、透過フィルター
５は、結像光学系（８３、８４）の瞳面の近傍に配置さ
れている。この瞳面の近傍には、光束の制限のための開
口絞りが必要に応じて設けられる。ここで、ロッド型イ
ンテグレータ８２の入射面は、コンデンサーレンズ８１
の後側焦点面の近傍に位置決めされている。また、結像
光学系（８３、８４）は、ロッド型インテグレータ８２
の射出面とマスク７とを光学的にほぼ共役に結んでい
る。

【００６８】ロッド型インテグレータ８２は、石英ガラ
スや蛍石のような硝子材料からなる内面反射型のガラス
ロッドであり、内部と外部との境界面すなわち内面での
全反射を利用して集光点を通りロッド入射面に平行な面
に沿って内面反射数に応じた数の光源像を形成する。こ
こで、形成される光源像のほとんどは虚像であるが、中
心（集光点）の光源像のみが実像となる。すなわち、ロ
ッド型インテグレータ８２に入射した光束は、内面反射
により角度方向に分割され、集光点を通りその入射面に
平行な面に沿って多数の光源像からなる二次光源が形成
される。第２実施例の場合、結像光学系（８３、８４）
の瞳面の近傍に配置された照明開口絞りの開口部の形状
に応じて、たとえば通常の円形照明や輪帯変形照明や４
極変形照明などが選択的に行われる。

【００６９】ロッド型インテグレータ８２によりその入
射側に形成された二次光源からの光束は、その射出面に
おいて重畳された後、結像光学系（８３、８４）を介し
て所定のパターンが形成されたマスク７を均一照明す
る。上述したように、結像光学系（８３、８４）は、ロ
ッド型インテグレータ８２の射出面とマスク７（ひいて
はウエハ９）とを光学的にほぼ共役に結んでいる。した
がって、マスク７上には、ロッド型インテグレータ８２
の断面形状と相似な矩形状の照野が形成される。

【００７０】このように、第２実施例においても第１実
施例と同様に、たとえば照明条件の切り換えに際して被
照射面における照度分布が変動しても、ディストーショ
ンのような有害な収差を発生させることなく、またσ値
や輪帯比のような照明パラメータを意に反して変化させ
ることなく、新たに照明光路中に位置決めされた別の透
過フィルターの作用によって発生させた照度変動で照度
ムラを良好に補正し、被照射面における照度の均一性と
開口数の均一性とを同時に満たすように調整することが
できる。

【００７１】上述の各実施例の露光装置による露光の工
程（フォトリソグラフィ工程）を経たウエハは、現像す
る工程を経てから、現像したレジスト以外の部分を除去
するエッチングの工程、エッチングの工程後の不要なレ
ジストを除去するレジスト除去の工程等を経てウエハプ
ロセスが終了する。そして、ウエハプロセスが終了する
と、実際の組立工程にて、焼き付けられた回路毎にウエ
ハを切断してチップ化するダイシング、各チップに配線
等を付与するボンディング、各チップ毎にパッケージン
グするパッケージング等の各工程を経て、最終的にデバ
イスとしての半導体装置（ＬＳＩ等）が製造される。

【００７２】なお、以上の説明では、投影露光装置を用
いたウエハプロセスでのフォトリソグラフィ工程により
半導体素子を製造する例を示したが、露光装置を用いた
フォトリソグラフィ工程によって、半導体デバイスとし
て、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ
等）を製造することができる。こうして、本発明の照明
光学装置を用いて半導体デバイスを製造する露光方法の
場合、良好な露光条件のもとで投影露光を行うことがで
きるので、良好な半導体デバイスを製造することができ
る。

【００７３】なお、上述の第１実施例では、フライアイ
レンズ３とコンデンサー光学系６との間の光路中に透過
フィルター５を位置決めしている。また、第２実施例で
は、結像光学系（８３、８４）の瞳面の近傍に透過フィ
ルター５を位置決めしている。しかしながら、たとえば
投影光学系８中であってウエハ９上において一点に集光
する光線群が実質的に平行になる位置に透過フィルター
５を位置決めするように構成してもよい。また、上述の
各実施例では、投影露光装置に本発明を適用した例を示
しているが、一般の照明光学装置に本発明を適用するこ
とができることは明らかである。

【００７４】さらに、上述の各実施例では、ターレット
方式によって透過フィルターの切り換えを行っている
が、たとえばスライド方式により透過フィルターの切り
換えを行ってもよいし、単一の照度分布補正手段を照明
光路中に固定的に設け、その角度特性を所望の特性に変
更するように構成することもできる。また、上述の各実
施例では、光源としてＫｒＦエキシマレーザ（波長：２
４８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザ（波長：１９３ｎ
ｍ）を用いているが、ｇ線やｉ線を含む他の波長光を供
給する適当な光源に対しても本発明を適用することがで
きる。

【００７５】さらに、上述の各実施例では、計測センサ
２４を用いて被照射面上における照度分布を実際に計測
し、計測した照度分布に基づいて透過フィルター５の切
り換えを行っている。しかしながら、たとえば第１実施
例では、照明光学装置の瞳形状を所望の形状に設定する
ための照明瞳形状設定手段である開口絞り４の切り換え
に連動して、すなわち照明光学装置の瞳形状に基づい
て、透過フィルター５の切り換えを行うこともできる。
第２実施例の場合、たとえば結像光学系（８３、８４）
の瞳面の近傍に配置される開口絞りが照明瞳形状設定手
段を構成することになる。

【００７６】なお、上述の実施例のような照明開口絞り
を用いることなく照明光学装置の瞳形状を所望の形状に
設定することもできる。この種の技術は、特開平5-2513
08号公報などに開示されている。したがって、特開平5-
251308号公報に開示されている技術を本発明に適用する
場合、原理的には照明開口絞りは不要となる。この場
合、特開平5-251308号公報の第１交換手段または間隔可
変手段が本発明の照明瞳形状設定手段に相当する。

【００７７】また、上述の実施例では、ウエハ９上での
照度ムラの傾斜成分に関しては、透過フィルターを光軸
直交方向の軸線を中心として傾けることによって補正す
る手法を説明している。しかしながら、第１実施例で
は、コンデンサー光学系６を構成する複数のレンズ成分
のうちの一部のレンズ群を光軸に対して偏心させること
により、あるいはこの一部のレンズ群の姿勢を変化させ
る（たとえばティルトさせる）ことにより照度ムラの傾
斜成分を補正することもできる。このような補正手法
は、特開平10‐275771号公報に開示されている。また、
第２実施例では、結像光学系（８３、８４）中の一部の
レンズ群の偏心または姿勢変更により照度ムラの傾斜成
分を補正することができる。

【００７８】また、上述の実施形態においては、コンデ
ンサー光学系６によって開口絞り４の位置に形成される
二次光源からの光を集光して重畳的にマスク７を照明す
る構成としているが、コンデンサー光学系６とマスク７
との間に、照明視野絞り（マスクブラインド）と、この
照明視野絞りの像をマスク７上に形成するリレー光学系
とを配置しても良い。この場合、コンデンサー光学系６
は、開口絞り４の位置に形成される二次光源からの光を
集光して重畳的に照明視野絞りを照明することになり、
リレー光学系は、照明視野絞りの開口部の像をマスク７
上に形成することになる。

【００７９】また、上述の実施形態では、１組のオプテ
ィカルインテグレータを用いているが、オプティカルイ
ンテグレータは１組には限られず、例えば米国特許第
４，９１８，５８３号公報や米国特許第５，２３７，３
６７号公報、米国特許第５，６３６，００３号公報、米
国特許第５，７１９，７０４号公報などに開示されてい
るように２組以上のオプティカルインテグレータを用い
ても良い。このように、２組以上のオプティカルインテ
グレータを用いる場合、照度分布補正手段は、最も被照
射面側のオプティカルインテグレータと被照射面との間
の照明光路中に配置される。

【００８０】また、上記実施形態においては、波面分割
型オプティカルインテグレータとして、複数の要素レン
ズを集積して形成したフライアイレンズ３を用いている
が、その代わりに、光透過性基板にエッチングなどの手
法により複数の微少レンズ面をマトリックス状に設けた
マイクロ・レンズ・アレイを用いても良い。また、上記
実施形態においては、光源として例えばＫｒＦエキシマ
レーザ（波長：２４８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザ
（波長：１９３ｎｍ）を用いることを前提としているた
め、照度分布補正手段としての透過フィルターは、例え
ば合成石英からなる基材に多層膜を設ける構成である。

【００８１】なお、露光光として200nm以下の波長を用
いる場合には、透過フィルターの基材として、螢石、フ
ッ素がドープされた石英ガラス、フッ素及び水素がドー
プされた石英ガラス、構造決定温度が１２００Ｋ以下で
且つＯＨ基濃度が１０００ｐｐｍ以上である石英ガラ
ス、構造決定温度が１２００Ｋ以下で且つ水素分子濃度
が１×10¹⁷molecules/cm³以上である石英ガラス、構造
決定温度が１２００Ｋ以下でかつ塩素濃度が50ppm以下
である石英ガラス、及び構造決定温度が１２００Ｋ以下
で且つ水素分子濃度が１×10¹⁷molecules/cm³以上で且
つ塩素濃度が50ppm以下である石英ガラスのグループか
ら選択される材料を用いることが好ましい。

【００８２】なお、構造決定温度が１２００Ｋ以下で且
つＯＨ基濃度が１０００ｐｐｍ以上である石英ガラスに
ついては、本願出願人による特許第２７７０２２４号公
報に開示されており、構造決定温度が１２００Ｋ以下で
且つ水素分子濃度が１×10¹⁷molecules/cm³以上である
石英ガラス、構造決定温度が１２００Ｋ以下でかつ塩素
濃度が50ppm以下である石英ガラス、及び構造決定温度
が１２００Ｋ以下で且つ水素分子濃度が１×10¹⁷molecu
les/cm³以上で且つ塩素濃度が50ppm以下である石英ガラ
スについては本願出願人による特許第２９３６１３８号
公報に開示されている。

【００８３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
たとえば入射角の正弦値の二乗にほぼ比例して透過率が
増加する角度特性を有する透過フィルターを所定の照明
光路中に位置決めすることにより、被照射面上に集光す
る光の光量が周辺から中央にかけて二次曲線状に低下す
る照度変動を発生させることができる。その結果、被照
射面の中央から周辺にかけて照度がほぼ二次曲線状に低
下する照度ムラを透過フィルターの作用によって発生さ
せた照度変動で補正し、被照射面において開口数の均一
性に加えて照度の均一性も同時に確保することができ
る。

【００８４】さらに、本発明では、照明条件の切り換え
などにより上述の二次曲線状の照度ムラがさらに変動し
ても、必要に応じて透過フィルターの切り換えを行うこ
とができる。その結果、たとえばディストーションのよ
うな有害な収差を発生させることなく、またσ値や輪帯
比のような照明パラメータを意に反して変化させること
なく、新たに照明光路中に位置決めされた別の透過フィ
ルターの作用によって発生させた照度変動で照度ムラを
良好に補正し、被照射面における照度の均一性と開口数
の均一性とを同時に満たすように調整することができ
る。

【００８５】したがって、本発明の照明光学装置を組み
込んだ露光装置では、露光投影すべき微細パターンに適
した投影光学系の解像度および焦点深度を得るために照
明条件を適時変更しても、被照射面における照度の均一
性と開口数の均一性とを同時に満たすように迅速に調整
することができる。その結果、良好な露光条件のもと
で、スループットの高い良好な投影露光を行うことがで
きる。また、本発明の照明光学装置を用いて被照射面上
に配置されたマスクのパターンを感光性基板上に露光す
る露光方法では、良好な露光条件のもとで投影露光を行
うことができるので、良好な半導体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】本発明の第１実施例にかかる照明光学装置を備
えた露光装置の構成を概略的に示す図である。

【図２】図１の開口絞りおよびフライアイレンズを光軸
ＡＸに沿ってマスク側から見た図である。

【図３】複数の開口絞りが円周状に配置された開口絞り
ターレットの構成を概略的に示す図である。

【図４】複数の透過フィルターが円周状に配置された透
過フィルターターレットの構成を概略的に示す図であ
る。

【図５】照明光路中に位置決めされた透過フィルターの
作用を説明する図である。

【図６】照明光路中に選択的に位置決めされた透過フィ
ルターの角度特性を模式的に示す図である。

【図７】透過フィルターターレット上に配置された複数
の透過フィルターの角度特性を模式的に示す図である。

【図８】本発明の第２実施例にかかる照明光学装置を備
えた露光装置の構成を概略的に示す図である。

【符号の説明】

１光源２ビームエキスパンダー３フライアイレンズ４開口絞り５透過フィルター６コンデンサー光学系７マスク８投影光学系９ウエハ２１制御系２２第１駆動系２３第２駆動系２４計測センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】照明光を供給するための光源手段と、該
光源手段からの光束に基づいて多数の光源を形成するた
めの多光源形成手段と、前記多数の光源からの光束を被
照射面へ導くための光学系とを備えた照明光学装置にお
いて、前記多光源形成手段と前記被照射面との間の照明光路中
であって前記被照射面上において一点に集光する光線群
が実質的に平行になる位置に選択的に配置されて、光線
の入射角に応じて透過率が変化する角度特性を有する複
数の照度分布補正手段と、前記被照射面上における照度をほぼ均一に補正するため
に、前記複数の照度分布補正手段から所望の照度分布補
正手段を選択して前記照明光路中に位置決めするための
制御手段とを備えていることを特徴とする照明光学装
置。
【請求項２】前記被照射面上における照度分布を計測
するための計測手段をさらに備え、前記制御手段は、前記計測手段によって計測された照度
分布に基づいて、前記複数の照度分布補正手段から所望
の照度分布補正手段を選択することを特徴とする請求項
１に記載の照明光学装置。
【請求項３】前記照明光学装置の瞳形状を所望の形状
に設定するための照明瞳形状設定手段をさらに備え、前記制御手段は、前記照明瞳形状設定手段が設定した前
記瞳形状に基づいて、前記複数の照度分布補正手段から
所望の照度分布補正手段を選択することを特徴とする請
求項１に記載の照明光学装置。
【請求項４】マスク上のパターンを感光性基板上へ転
写するための露光装置において、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の照明光学装置を
備え、前記多数の光源からの光束を前記被照射面へ導くための
光学系は、前記多数の光源からの光束を前記マスクへ導
くための光学系と、前記マスクの前記パターンの像を前
記被照射面に位置決めされた前記感光性基板に形成する
投影光学系とを備えていることを特徴とする露光装置。