JP2006134932A - 可変スリット装置、照明光学装置、露光装置、及び露光方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 被照射面において均一な照度分布を得ること
【解決手段】 光源からの光束に基づいて被照射面上にスリット状の照明領域を形成する可変スリット装置１００は、スリット状の照明領域の一方の長辺Ｌ２を規定するための複数のブレード３０を有する第１遮光部１０と；スリット状の照明領域の他方の長辺Ｌ１を規定する第２遮光部２０と；第１遮光部１０を駆動し、照明光の長手方向の形状を変化させる駆動機構５０とを備える。そして、第２遮光部２０は、被照射面における照度分布ムラのうちの２次以上の成分を補正するために、２次以上の成分を含む曲線状に形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は可変スリット装置、照明光学装置、露光装置及び露光方法に関し、特に半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスをリソグラフィー工程で製造するための露光装置及び方法、その露光装置に好適な照明光学装置、その照明光学装置に好適な可変スリット装置に関する。

この種の典型的な露光装置においては、光源から射出された光束が、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（またはマイクロフライアイレンズなど）を介して、多数の光源からなる実質的な面光源としての二次光源を形成する。二次光源からの光束は、コンデンサーレンズにより集光されて、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ェハ上に結像する。こうして、ウェハ上には、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ェハ上に正確に転写するにはウェ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。

しかしながら、例えば照明光学装置を構成する光学部材の製造誤差などに起因して、ウェハ上において２次成分（位置座標の２次関数にしたがって定義される成分）や４次成分やそれ以上の成分を含む照度分布ムラが発生することがある。

この場合、２次以上の成分を含む照度分布ムラにより、ウェハ上に実際に形成されるパターンの線幅が所望の線幅と実質的に異なってしまう現象、すなわち線幅異常が発生するという不都合があった。

そこで、本発明は、被照射面における照度分布ムラの２次以上の成分を良好に補正して、被照射面において均一な照度分布を得ることを第１の目的とする。また、本発明は、線幅異常が実質的に発生することのない良好な露光を行うことを第２の目的とする。

上述の第１の目的を達成するために、本発明にかかる可変スリット装置は、光源からの光束に基づいて被照射面上にスリット状の照明領域を形成する可変スリット装置であって、前記スリット状の照明領域の一方の長辺を規定するための複数のブレードを有する第１遮光部と、前記スリット状の照明領域の他方の長辺を規定する第２遮光部と、前記第１遮光部を駆動し、前記照明光の長手方向の形状を変化させる駆動機構とを備えている。そして、前記第２遮光部は、前記被照射面における照度分布ムラのうちの２次以上の成分を補正するために、２次以上の成分を含む曲線状に形成されていることを特徴とする。

また、上述の第１の目的を達成するために、本発明にかかる照明光学装置は、光源からの光束に基づいて被照射面を照明する照明光学装置であって、上述の可変スリット装置と、前記光源と前記被照射面との間の光路中に配置されたオプティカルインテグレータとを備える。そして、前記可変スリット装置は、前記オプティカルインテグレータに起因する前記被照射面での照度分布ムラの少なくとも一部を補正することを特徴とする。

また、上述の第２の目的を達成するために、本発明にかかる露光装置は、マスクを照明するための上述の照明光学装置を備え、前記マスクのパターンを感光性基板上に露光することを特徴とする。

また、上述の第２の目的を達成するために、本発明にかかる露光方法は、上述の照明光学装置を介してマスクを照明し、前記マスクに形成されたパターンを感光性基板上に露光することを特徴とする。

本発明の可変スリット装置では、複数のブレードを有する第１遮光部の作用によって被照射面における照度分布ムラの高次成分を補正することができ、２次以上の成分を含む曲線状に形成された第２遮光部の作用により、被照射面における照度分布ムラのうちの２次以上の成分を補正することができる。この第２遮光部の作用により、複数のブレードを有する第１遮光部を駆動する駆動機構のストロークを短くすることができる。すなわち、第２遮光部を直線状に形成して駆動機構のストロークを長くする場合と比べると、駆動機構による複数のブレードの位置決め精度の高精度化を図ることができる利点があり、ひいては被照射面上における照度分布を高精度に調整することができる。したがって、本発明の可変スリット装置を備えた照明光学装置をを用いる露光装置及び露光方法では、線幅異常が実質的に発生することのない良好な露光を行うことができ、ひいては良好なマイクロデバイスを製造することができる。

以下、本発明の可変スリット装置の実施形態について図を参照して説明する。図１は、可変スリット装置１００を示す図である。
まず、不図示の光源から射出された照明光は、整形光学系を通過して矩形状の照明光に整形される。

そして、可変スリット装置１００は、矩形状に整形された照明光ＥＬの長手方向における幅を変更して、所望のスリット幅を有するスリット状の照明光ＥＬを形成するものである。可変スリット装置１００は、スリット状の照明光ＥＬの一方の長辺Ｌ２を規定するために、通過する照明光ＥＬの一部を遮光する第１遮光部１０と、スリット状の照明光ＥＬの他方の長辺Ｌ１を規定するために、通過する照明光ＥＬの一部を遮光する第２遮光部２０と、第１遮光部１０を駆動するアクチュエータ部５０ととを備える。すなわち、可変スリット装置１００は、アクチュエータ部５０を駆動することによって、通過する照明光ＥＬの長手方向における両方の長辺Ｌ１，Ｌ２を任意に遮光し、第１遮光部１０と第２遮光部２０との間の空間Ｍを通過する照明光ＥＬの長手方向の幅を部分的に変化させるものである。

従って、第１遮光部１０と第２遮光部２０によって、照明光ＥＬは、部分的に変化したスリット幅Ｓを有するスリット状の照明光ＥＬが形成される。なお、照明光ＥＬの両方の短辺は、不図示の２枚のブレードによって規定されている。

なお、照明光ＥＬのスリット幅Ｓ方向をＹ₀方向とし、照明光ＥＬの長手方向をＸ₀方向とする。
第１遮光部１０は、複数のブレード３０を有し、これら複数のブレード３０は、互いに独立に駆動される。これら複数のブレード３０は、照明光ＥＬの光軸と直交する面内に配置され、その面内において、櫛歯状に隙間なく配置されている。

各ブレード３０は、長板状に形成され、その長手方向がＹ₀方向に平行に配置される。また、各ブレード３０は、照明光ＥＬにより加熱されるため、耐熱性を備えた素材、例えば、ステンレス等の金属により形成される。更に、隣接するブレード３０と接触しつつも滑動できるように、表面処理が施される。

また、各ブレード３０の長手方向における一方の端部には、直線状のエッジ部が形成されており、このエッジ部は、スリット状の照明光ＥＬの一方の長辺Ｌ２を規定するものである。また、エッジ部は、Ｘ₀方向に平行に形成される。また、それぞれのエッジ部は、約１０μｍ程度の厚みに形成される。これは、スリット状の照明光ＥＬを遮断する光軸方向（Ｚ₀方向）の位置を正確に一致させるためである。

そして、各ブレード３０の長手方向における他方の端部は、ロッド７２を介して後述するリニアアクチュエータ７０に連結される。したがって、各ロッド７２のそれぞれを照明光ＥＬのスリット幅Ｓ方向（Ｙ₀方向）に任意の距離だけ移動させることにより、各ブレード３０がＹ₀方向に移動して、照明光ＥＬの一方の長辺Ｌ２を規定する。

第２遮光部２０は、ほぼ長板状の一枚のブレード４０から構成され、ブレード４０は、その長手方向がＸ₀方向に平行に配置される。
ブレード４０は、ブレード３０と同一の材料からなり、照明光ＥＬ側のエッジ部は、２次以上の成分を含む関数（位置座標の２次関数や４次関数、それ以上の高次関数など）で定義される曲線状に形成されるとともに、約１０μｍ程度の厚みに形成される。

アクチュエータ部（駆動機構）５０は、複数のリニアアクチュエータ７０と、各リニアアクチュエータ７０に連結されたロッド７２から構成される。リニアアクチュエータ７０は、ロッド７２をその軸方向に任意の距離だけ直線移動させることが可能であり、例えば、ボイスコイルモータ等を用いることができる。

アクチュエータ部５０は、ブレード３０の数と同数のリニアアクチュエータ７０及びロッド（第１押引部材）７２を備え、各リニアアクチュエータ７０を駆動することにより、ロッド７２を介して各ブレード３０をＹ₀方向に移動させる。

次に、上述した可変スリット装置１００を照明装置及び露光装置に適用した実施形態について説明する。図２は、露光照明系１２１及び露光装置ＥＸを示す模式図である。
露光装置ＥＸは、露光用照明光（露光光）ＥＬをレチクルＲに照射しつつ、レチクル（マスク）Ｒとウエハ（基板）Ｐとを一次元方向に相対的に同期移動させて、レチクルＲに形成されたパターン（回路パターン等）を投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上に転写するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置、いわゆるスキャニング・ステッパである。このような露光装置ＥＸでは、投影光学系ＰＬの露光フィールドよりも広いウエハＷ上の領域にレチクルＲのパターンを露光できる。

露光装置ＥＸは、光源１２０、光源１２０からの露光用照明光ＥＬによりレチクルＲを照射する露光照明系１２１、レチクルＲを保持するレチクルステージＲＳ、レチクルＲから射出される露光用照明光ＥＬをウエハＷ上に照射する投影光学系ＰＬ、ウエハＷを保持するウエハステージＷＳ、露光装置ＥＸの動作を統括的に制御する主制御系２２０等から構成される。なお、露光装置ＥＸは、全体としてチャンバ（不図示）の内部に収納されている。

なお、ＸＹＺ直交座標系は、ウエハＷを保持するウエハステージＷＳに対して平行となるようにＸ軸及びＹ軸が設定され、Ｚ軸がウエハステージＷＳに対して直交する方向に設定される。実際には、図中のＸＹＺ直交座標系は、ＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直方向に設定される。

光源１２０としては、波長約１２０ｎｍ〜約１９０ｎｍの真空紫外線、例えば、ＡｒＦエキシマレーザ（波長：１９３ｎｍ）、フッ素（Ｆ₂）レーザ（１５７ｎｍ）、クリプトン（Ｋｒ₂）レーザ（１４６ｎｍ）、アルゴン（Ａｒ₂）レーザ（１２６ｎｍ）等を発生させるものが用いられる。露光用照明光ＥＬとして真空紫外線を用いるのは、ウエハＷに形成するパターンの線幅の微細化に対応するためである。

また、光源１２０には、図示しない光源制御装置が併設されており、この光源制御装置は、主制御系２２０からの指示に応じて、射出される露光用照明光ＥＬの発振中心波長及びスペクトル半値幅の制御、パルス発振のトリガ制御等を行う。

露光照明系（照明装置）１２１は、光源１２０から照射された露光用照明光ＥＬをレチクルＲ上の所定の照明領域内にほぼ均一な照度分布で照射する。
具体的には、光源１２０から照射された露光用照明光ＥＬは、偏向ミラー１３０にて偏向されて、光アッテネータとしての可変減光器１３１に入射する。可変減光器１３１は、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に、減光率が段階的又は連続的に調整可能である。可変減光器１３１から射出される露光用照明光ＥＬは、ターレット１３２上に設けられた回折光学素子１３２、ズームレンズ１３４を順に介してマイクロフライアイレンズ１３６ａ，１３６ｂに達する。

図３は、図２のマイクロフライアイレンズの構成を概略的に示す斜視図である。また、図４は、図２のマイクロフライアイレンズの作用を説明する図である。図３を参照すると、マイクロフライアイレンズ１３６は、光源側に配置された第１フライアイ部材１３６ａとマスク側（被照射面側）に配置された第２フライアイ部材１３６ｂとから構成されている。第１フライアイ部材１３６ａと第２フライアイ部材１３６ｂとは全体的に同様の構成を有するが、その屈折面の曲率半径、その材質などは必ずしも一致していない。

さらに詳細には、第１フライアイ部材１３６ａの光源側の面及び第２フライアイ部材１３６ｂの光源側の面には、Ｘ方向に沿って配列されたシリンドリカルレンズ群１３７ａ及び１３７ｂがそれぞれ形成されている。すなわち、第１フライアイ部材１３６ａの光源側の面及び第２フライアイ部材１３６ｂの光源側の面に形成されたシリンドリカルレンズ群１３７ａ及び１３７ｂはＸ方向に沿ってピッチｐ１を有する。

一方、第１フライアイ部材１３６ａのマスク側（可変スリット１００側）の面及び第２フライアイ部材１３６ｂのマスク側（可変スリット１００側）の面には、Ｙ方向に沿って配列されたシリンドリカルレンズ群１３８ａ及び１３８ｂがそれぞれ形成されている。すなわち、第１フライアイ部材１３６ａのマスク側の面及び第２フライアイ部材１３６ｂのマスク側の面に形成されたシリンドリカルレンズ群１３８ａ及び１３８ｂはＹ方向に沿ってピッチｐ２を有する。本実施形態では、光源側の面に形成されたシリンドリカルレンズ群１３７ａ及び１３７ｂのピッチｐ１が、マスク側（可変スリット１００側）の面に形成されたシリンドリカルレンズ群１３８ａ及び１３８ｂのピッチｐ２よりも小さく設定されている。

図４（ａ）を参照して、マイクロフライアイレンズ５０のＸ方向に関する屈折作用（すなわちＸＺ平面に関する屈折作用）に着目すると、光軸ＡＸに沿ってマイクロフライアイレンズ１３６に入射した平行光束は、第１フライアイ部材１３６ａの光源側（図中左側）に形成されたシリンドリカルレンズ群１３７ａによってＸ方向に沿ってピッチｐ１で波面分割される。そして、シリンドリカルレンズ群１３７ａの各シリンドリカルレンズに入射した光束は、その屈折面で集光作用を受けた後、第２フライアイ部材１３６ｂの光源側に形成されたシリンドリカルレンズ群１３７ｂのうちの対応するシリンドリカルレンズの屈折面で集光作用を受け、マイクロフライアイレンズ１３６の後側焦点面１３６ｃ上に集光する。

一方、図４（ｂ）を参照して、マイクロフライアイレンズ５０のＹ方向に関する屈折作用（すなわちＹＺ平面に関する屈折作用）に着目すると、光軸ＡＸに沿ってマイクロフライアイレンズ１３６に入射した平行光束は、第１フライアイ部材１３６ａのマスク側（図中右側）に形成されたシリンドリカルレンズ群１３８ａによってＹ方向に沿ってピッチｐ２で波面分割される。そして、シリンドリカルレンズ群１３８ａの各シリンドリカルレンズに入射した光束は、その屈折面で集光作用を受けた後、第２フライアイ部材１３６ｂのマスク側（可変スリット１００側）に形成されたシリンドリカルレンズ群１３８ｂのうちの対応するシリンドリカルレンズの屈折面で集光作用を受け、マイクロフライアイレンズ１３６の後側焦点面１３６ｃ上に集光する。

なお、マイクロフライアイレンズ５０のＸ方向に関する入射瞳面の位置とＹ方向に関する入射瞳面の位置とは異なり、Ｘ方向に関する入射瞳面の方がＹ方向に関する入射瞳面よりも光源側に位置することになる。このように、本実施形態のマイクロフライアイレンズ１３６は、光軸ＡＸに沿って間隔を隔てて配置された第１フライアイ部材１３６ａと第２フライアイ部材１３６ｂとにより構成されているが、Ｘ方向にｐ１のサイズを有しＹ方向にｐ２のサイズを有する多数のレンズエレメントを縦横に且つ稠密に配列して構成される通常のフライアイレンズと同様の光学的機能を発揮する。

さて、本実施形態では、ターレット１３３上の回折光学素子１３２を切り替える動作、及びズームレンズ１３４による変倍動作によって、有効光源のサイズ・形状を所望に設定している。この回折光学素子は、、そのファーフィールドに輪帯状や２極、３極、４極、５極、６極、８極等の多極状の照度分布を形成するものであって、ズームレンズ１３４と協働してマイクロフライアイレンズ１３６の入射面上に、輪帯状や多極状、或いは円形状の照度分布を形成する。ターレット１３３上には、複数種類の回折光学素子１３２が設けられており、回折光学素子１３２の種類を切り替えることによって、通常の円形有効光源、輪帯状の有効光源、多極状の有効光源の切り替えが可能である。また、ズームレンズ１３４の変倍によって、有効光源のサイズを変更することができる。

なお、このターレット１３３は、モータ等の駆動装置によって回転され、いずれかの回折光学素子１３２が露光用照明光ＥＬの光路上に選択的に配置され、これにより、瞳面における二次光源の形状や大きさが輪帯、円形、或いは多極等に形成される。このように、露光用照明光ＥＬの光路上に、いずれかの回折光学素子１３２を配置することによって、レチクルＲの照明条件を変更することができる。

更に、マイクロフライアイレンズ１３６から射出される露光用照明光ＥＬは、コンデンサレンズ群１４０を介して可変スリット１００を照明する。そして、可変スリット１００から射出される露光用照明光ＥＬは、偏向ミラー１４２，１４５、レンズ群１４３，１４４，１４６，１４７からなる照明視野絞り結像光学系（レチクルブラインド結像系）を介してレチクルＲ上に導かれる。

なお、可変スリット装置１００は、図２に示すように、レチクルＲのパターンと共役な位置（厳密には、共役な位置の近傍）に配置されて、露光用照明光ＥＬのスリット幅Ｓを変化させる。また、可変スリット装置１００のスリット幅Ｓを変化させると、レチクルＲに照射される露光用照明光ＥＬのスキャン方向（Ｙ方向）のスリット幅Ｓが変化するように配置される。

これにより、レチクルＲ上には、可変スリット装置１００の開口と同一形状の照明領域（露光フィールド）が形成される。
レチクルステージＲＳは、露光照明系１２１の直下に設けられ、レチクルＲを保持するレチクルホルダ等を備える。レチクルホルダ（不図示）は、レチクルステージＲＳに支持されるとともに、レチクルＲ上のパターンに対応した開口を有し、レチクルＲのパターンを下にして真空吸着によって保持する。レチクルステージＲＳは、不図示の駆動部によりＹ方向に一次元走査移動し、さらにＸ方向、及び回転方向（Ｚ軸回りのθ方向）に微動可能である。これにより、レチクルＲのパターン領域の中心が投影光学系ＰＬの光軸を通るようにレチクルＲの位置決めが可能な構成となっている。

そして、レーザ干渉計１５０によってレチクルＲのＹ方向の位置が逐次検出されて、主制御系２２０に出力される。
投影光学系ＰＬは、レチクルステージＲＳの直下に設けられ、レチクルＲを介して射出される照明光ＥＬを所定の投影倍率β（βは例えば１／４）で縮小して、レチクルＲのパターンの像をウエハＷ上の特定領域に結像させる。

ウエハステージＷＳは、ウエハＷを保持するウエハホルダ１８０等を備える。ウエハホルダ１８０は、ウエハステージＷＳに支持されるとともに、ウエハＷを真空吸着によって保持する。ウエハステージＷＳは、互いに直交する方向へ移動可能な一対のブロックを定盤１８３上に重ね合わせたものであって、不図示の駆動部によりＸＹ平面内で移動可能となっている。

そして、外部に設けたレーザ干渉計１５１によってウエハステージＷＳのＸ方向及びＹ方向の位置が逐次検出されて、不図示の主制御系２２０に出力される。
ウエハステージＷＳの−Ｙ側の端部には、平面鏡からなるＹ移動鏡１５２がＸ方向に延設されている。このＹ移動鏡１５２にほぼ垂直に外部に配置されたＹ軸レーザ干渉計１５１からの測長ビームが投射され、その反射光がＹ軸レーザ干渉計１５１に受光されることによりウエハＷのＹ位置が検出される。また、略同様の構成により不図示のＸ軸レーザ干渉計によってウエハＷのＸ位置が検出される。

そして、ウエハステージＷＳのＸＹ面内の移動により、ウエハＷ上の任意のショット領域をレチクルＲのパターンの投影位置（露光位置）に位置決めして、レチクルＲのパターンの像をウエハＷに投影転写する。

なお、ウエハＷの表面のＺ方向の位置（フォーカス位置）や傾斜角を検出するための斜入射形式のオートフォーカスセンサ１８１、オフ・アクシス方式のアライメントセンサ１８２等がウエハステージＷＳの上方に設けられる。

そして、主制御系（制御装置）２２０は、露光装置ＥＸを統括的に制御するものであり、各種演算を行う演算部２２１の他、各種情報を記録する記憶部２２２が設けられる。
例えば、レチクルステージＲＳ及びウエハステージＷＳの位置等を制御して、レチクルＲに形成されたパターンの像をウエハＷ上のショット領域に転写する露光動作を繰り返し行う。

また、可変スリット装置１００のアクチュエータ部５０に指令して、遮光部１０の形状を制御して、積算露光量の均一化も行う。
続いて、以上のような構成を備えた可変スリット装置１００、露光照明系１２１、及び露光装置ＥＸを用いて、ウエハＷ上にレチクルＲに形成されたパターンを転写する露光処理を行う方法について説明する。

レチクルステージＲＳ上及びウエハステージＷＳ上にそれぞれレチクルＲ及びウエハＷを戴置し、露光照明系１２１からの露光用照明光ＥＬにより、レチクルＲを照射する。レチクルＲ上の照明領域からの光は、投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上へ導かれ、ウエハＷ上には、レチクルＲの照明領域内のパターンが縮小されて投影される。

そして、スリット状の露光用照明光ＥＬをレチクルＲに照射しつつ、レチクルＲとウエハＷとを露光用照明光ＥＬのスリット幅Ｓの方向に、互いにに同期移動させて、レチクルＲに形成されたパターンを投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上に転写露光する。このような露光作業を繰り返し行うことにより、レチクルＲに形成されたパターンをウエハＷ上の各ショット領域に順次露光する。

この際、レチクルＲに照射される露光用照明光ＥＬに照明むらがあると、積算露光量が不均一となり、ウエハＷ上に形成されるパターンの線幅が不均一となる。線幅の不均一は、断線等の障害原因となるため、露光用照明光ＥＬによる積算露光量を均一にする必要がある。

ここで、照度むらに起因する露光むらの補正原理等について述べる。図５は、露光用照明光の照度むら等を説明する図であり、図５（ａ）〜（ｃ）は、照度むら（分布）の形態を示し、図５（ｄ）〜（ｆ）は、これらの照度むらを補正するための可変スリット装置１００の開口Ｍの形状、すなわち、遮光部１０，２０によって形成される照明光ＥＬの通過領域の形状を示す図である。

露光用照明光ＥＬは、通常、スリット状に形成され、レチクルＲを介して、ウエハＷを照射する。そして、レチクルＲとウエハＷとを露光用照明光ＥＬのスリット幅Ｓ方向に走査させることにより、ウエハＷ上に形成された矩形のショット領域に、レチクルＲのパターンが転写される。この際、露光用照明光ＥＬの照度が均一であり、且つ、走査速度が一定であれば、積算露光量は均一となり、ウエハＷ上のショット領域は、均一に露光されるはずである。

しかしながら、実際には、露光用照明光ＥＬの照度が不均一となる場合が少なくなく、例えば、図５（ａ）に示すように、露光用照明光ＥＬの照度が中心部において適正値より高く、両端（±Ｘ₀側の端部）が低くなるような状態が発生する。そして、このように不均一な露光用照明光ＥＬにより露光処理を行うと、ショット領域の中央部が、いわゆる露光オーバーとなり、かつ両端が露光アンダーとなる。この結果、感光材（フォトレジスト）の露光が不均一となり、ウエハＷに形成される線幅が不均一になってしまう。

そこで、上述したような露光用照明光ＥＬの照度の不均一を補正する必要が生じる。補正の方法としては、照度が適正値より高い（露光オーバー）場所では、露光量を減らすために、露光用照明光ＥＬが照射される面積を減らすようにする。すなわち、スリット幅Ｓを狭める。逆に、照度が適正値より低い（露光アンダー）場所では、露光量を増やすために、露光用照明光ＥＬが照射される面積を増やすようにする。すなわち、スリット幅Ｓを広げる。つまり、可変スリット装置１００は、スリット幅Ｓを調整することにより、積算露光量が略均一になるように調整するのである。

上述した例で言えば、図５（ｄ）に示すように、中央部ののスリット幅Ｓを狭め、一方、両端のスリット幅Ｓを広げるように、可変スリット装置１００の遮光部１０を駆動する。これにより、中央部は露光量が減り、一方、両端は露光量が増えるので、露光用照明光ＥＬの照度むらに起因する露光むらを補正することができる。

露光用照明光ＥＬの照度むらには、上述した例のように、照度が２次曲線状に変化している２次むら（図５（ａ））の他、４次曲線状の４次むら（図５（ｂ））、或いは照度むらがランダムに発生するランダムむら（図５（ｃ））等が存在する。

２次むらの場合には、上述したように、スリット幅Ｓを２次曲線状に変化させるにより、露光量を略均一に調整することができる（図５（ｄ））。また、４次むら、或いはランダムむらの場合には、その照度の分布状況に合わせて、スリット幅Ｓを図５（ｅ）〜（ｆ）のように、変化させることにより、露光量を略均一に補正して、照度むらに起因する露光むらの発生を抑えることが可能である。

なお、可変スリット装置１００は、照度むらに起因する露光むらを補正する場合に限らない。例えば、フォトレジストの膜厚にむらがある場合に、その膜厚のむらに合わせて、可変スリット装置１００のスリット幅Ｓを変化させることも可能である。すなわち、フォトレジストの膜厚が厚い領域では、スリット幅Ｓを広くして露光量を増やし、一方、膜厚が薄い領域では、スリット幅Ｓを狭くして露光量を減らすことにより、フォトレジストを略均一に露光することも可能である。このように、フォトレジストの膜厚のむらに起因する露光むらも補正することができる。

次に、照度むら等に起因する露光むらを補正する際の可変スリット装置１００の具体的な動作について説明する。
まず、露光用照明光ＥＬの露光量が計測される。露光量分布は、露光用照明光ＥＬの光路中に配置された照度計（計測部）２３０により計測される。照度計２３０は、レチクルＲのパターンと共役の位置付近に配置される。例えば、図２に示すように、ウェハステージＷＳ上のウェハＷと面一に配置され、計測時に露光用照明光ＥＬの光路上に移動するように構成される。そして、露光量は、ショット領域毎、ウエハＷ毎、或いはロット毎のいずれかの時期に計測され、その計測結果は主制御系２２０に送られる。

なお、照度計２３０を用いずに、露光処理されたウエハＷ上の線幅を実際に測定して、露光量を間接的に計測するようにしてもよい。そして、その後に露光処理するウエハＷの露光用照明光ＥＬを補正すればよい。

実際にウエハＷ上に形成されたパターンの線幅を計測することにより、照明光ＥＬの照度むら以外の原因（例えば、スキャン露光中の同期誤差やフォーカス追従誤差、ウエハＷ上のレジスト塗布むら等）による線幅誤差を一括して補正することができる。また、露光量を計測する時期（頻度）は、ショット領域毎、ウエハＷ毎、或いはロット毎のいずれであってもよい。また、ウエハＷ上の線幅計測は、少なくとも１つのショット領域内の複数箇所で行われる。そして、スリット幅Ｓの補正値は、ショット領域内の照明光ＥＬが照射される位置に応じて求められる。

露光量の計測結果が送られた主制御系２２０では、演算部２２１において、計測結果を分析し、露光用照明光ＥＬの照度むらの形態（２次むら、４次むら、６次むら、ランダムむら等）が判断される。そして、その照度むらに起因する露光むらを補正するために必要な露光用照明光ＥＬの形状（スリット幅Ｓ）が求められ、更に、その形状を形成するための遮光部１０のそれぞれのブレードの駆動量が求められる。

そして、主制御系２２０は、求めたブレードの駆動量に基づいて、可変スリット装置１００に指令して、アクチュエータ部５０のリニアアクチュエータ７０を駆動させて、遮光部１０の各ブレードを駆動させる。

このようにして、露光用照明光ＥＬの照度むらに応じて可変スリット装置１００を駆動して、露光用照明光ＥＬのスリット幅Ｓを部分的に変化させる。
本実施形態においては、２次の関数成分や４次の関数成分、或いは６次の関数成分などを含む関数で定義されるエッジを有する第２遮光部２０によって照明光ＥＬの通過領域を制限することで補正しており、この第２遮光部２０により補正できない成分の照度むらを第１遮光部１０で補正している。すなわち、本実施形態では、第２遮光部で照度むらの祖調整を行い、第１遮光部１０で照度むらの微調整を行う構成としている。

このため、第１遮光部１０における駆動手段としてのアクチュエータ７０自体のストロークを短くすることができる。すなわち、第２遮光部２０を直線状としてアクチュエータ７０のストロークを長くする場合と比べると、アクチュエータ７０によるブレード３０の位置決め精度の高精度化を図ることができる利点があり、ひいてはウェハＷ上における露光量分布を高精度に調整することができる。

また、上述の実施形態におけるマイクロフライアイレンズ１３６では、ＭＥＭＳ技術（リソグラフィー＋エッチング等）を応用して１つの光透過性基板上に多数の微小レンズ面が形成されている。この場合、研磨加工に比して良質な面形状を得ることが難しいエッチング加工によりすべての微小屈折面を同時に製造することが求められるため、良品率が低くなる傾向にある。ここで、マイクロフライアイレンズ１３６の微小屈折面に製造誤差がある場合には、被照射面での照度分布に影響を及ぼす。

上述の各実施形態のマイクロフライアイレンズ１３６においては、２次以上、好ましくは４次以上の成分を含む関数によって定義される曲線状のエッジを有する第２遮光部２０ににより補正できる照度分布に応じて、マイクロフライアイレンズの微小屈折面の面形状に公差を与えることができるため、すなわち、第２遮光部２０により補正できる照度分布の分だけマイクロフライアイレンズの公差を緩くすることができるため、当該マイクロフライアイレンズの製造における良品率の向上を達成することができる。

また、前述したように、レチクルＲは、輪帯、小円形、大円形、或いは四つ目等の照明条件で照明することができる。そこで、各種照明条件毎に、一度設定した露光用照明光ＥＬの形状（スリット幅）を主制御系２２０内に記憶しておき、照明条件が変更される毎に、露光用照明光ＥＬの形状になるように、可変スリット装置１００の遮光部１０を駆動するようにしてもよい。また、可変スリット装置１００を光軸方向に可動に設けておき、照明条件が変更される毎に、可変スリット装置１００の光軸方向の最適な位置に設定するようにしても良い。

また、第２遮光部２０にアクチュエータを設けると共に、第２遮光部２０を光軸と平行な軸を中心として回転可能に設け、照度むらの傾斜成分（１次成分）を補正しても良い。このとき、第２遮光部２０の回転動作に伴う照度むらの高次成分の誤差を第１遮光部１０で補正しても良い。なお、高次成分の誤差が無視し得る程度であれば、第１遮光部１０での補正は不要である。

上述した実施の形態において示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲においてプロセス条件や設計要求等に基づき種々変更可能である。本発明は、例えば以下のような変更をも含むものとする。

上述した実施形態では、遮光部の一方に、複数のブレードを櫛歯状に略隙間なく配置して形成させた、いわゆる櫛歯型の遮光部を用いた場合について説明したが、これに限らない。特開平１０−３４０８５４号に示されるような、複数のブレードをそれぞれの両端部において回転可能に連結させて形成させた、いわゆるチェーン型の遮光部を用いてもよい。

また、リニアアクチュエータとしては、ボイスコイルモータの他、リニアモータ、サーボモータを用いたラック・ピニオン機構やカム機構等を用いることが可能である。
露光装置の用途としては半導体デバイス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液晶表示素子パターンを露光する液晶用の露光装置や、薄膜磁気ヘッドを製造するための露光装置にも広く適当できる。

また、本発明が適用される露光装置の光源には、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ₂レーザ（１５７ｎｍ）等のみならず、ｇ線（４３６ｎｍ）及びｉ線（３６５ｎｍ）を用いることができる。さらに、投影光学系の倍率は縮小系のみならず等倍及び拡大系のいずれでもよい。

また、本発明が適用される露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度及びクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。

上述の実施形態にかかる露光装置では、照明光学装置によってマスク（レチクル）を照明し（照明工程）、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に露光する（露光工程）ことにより、マイクロデバイス（半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等）を製造することができる。以下、上述の実施形態の露光装置
を用いて感光性基板としてのウェハ等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図６のフローチャートを参照して説明する。

先ず、図６のステップ３０１において、１ロットのウェハ上に金属膜が蒸着される。次のステップ３０２において、そのｌロットのウェハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップ３０３において、上述の実施形態の露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその投影光学系を介して、その１ロットのウェ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３０４において、その１ロットのウェハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ３０５において、その１ロットのウェ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、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウェ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。上述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。

また、上述の実施形態の露光装置では、プレート（ガラス基板）上に所定のパターン（回路パターン、電極パターン等）を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、図７のフローチャートを参照して、このときの手法の一例につき説明する。図７において、パターン形成工程４０１では、上述の実施形態の露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に転写露光する、所謂光リソグラフィー工程が実行される。この光リソグラフィー工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルター形成工程４０２へ移行する。

次に、カラーフィルター形成工程４０２では、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）に対応した３つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルターの組を複数水平走査線方向に配列したカラーフィルターを形成する。そして、カラーフィルター形成工程４０２の後に、セル組み立て工程４０３が実行される。セル組み立て工程４０３では、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板、及びカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルター等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。

セル組み立て工程４０３では、例えば、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルターとの間に液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。その後、モジュール組み立て工程４０４にて、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。

上述の液晶表示素子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。
また、上述の実施形態では、図１に示すような特定の構成を有する照明光学装置に対して本発明を適用しているが、照明光学装置の具体的な構成については様々な変形例が可能である。例えば、上述の実施形態における第１インテグレータとしての回折光学素子１３２から第２インテグレータとしてのマイクロフライアイレンズ１３６までの光学系を、特開２００１−８５２９３号公報や特開２００２−２３１６１９号公報に開示された対応部分の光学系で置換して得られる照明光学装置に対して本発明を適用することもできる。

また、上述の実施形態では、照明光学装置を備えた投影露光装置を例にとって本発明を説明したが、マスク以外の被照射面を照明するための一般的な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。

可変スリット装置を示す図 露光照明系及び露光装置を示す模式図 図２のマイクロフライアイレンズの構成を概略的に示す斜視図 図２のマイクロフライアイレンズの作用を説明する図 露光用照明光の照度むらを説明する図 マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法のフローチャート マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得る際の手法のフローチャート

符号の説明

１０ 第１遮光部
２０ 第２遮光部
３０，４０ ブレード
５０，６０ アクチュエータ部（駆動機構）
７２ ロッド（第１押引部材）
７４（７４ａ，ｂ） ロッド（第２押引部材）
１００ 可変スリット装置
１２１ 露光照明系（照明装置）
２２０ 主制御系（制御装置）
２２１ 演算部
２３０ 照度計（計測部）
Ｒ レチクル（マスク）
Ｗ ウエハ（基板）
ＥＬ 照明光，露光用照明光
Ｌ１，Ｌ２ 長辺
ＥＸ 露光装置

Claims (11)

1. 光源からの光束に基づいて被照射面上にスリット状の照明領域を形成する可変スリット装置において、
   前記スリット状の照明領域の一方の長辺を規定するための複数のブレードを有する第１遮光部と、
   前記スリット状の照明領域の他方の長辺を規定する第２遮光部と、
   前記第１遮光部を駆動し、前記照明光の長手方向の形状を変化させる駆動機構とを備え、
   前記第２遮光部は、前記被照射面における照度分布ムラのうちの２次以上の成分を補正するために、２次以上の成分を含む曲線状に形成されていることを特徴とする可変スリット装置。
2. 前記第２遮光部の前記２次以上の成分を含む曲線は、４次以上の成分を含むことを特徴とする請求項１に記載の可変スリット装置。
3. 前記第２遮光部の前記２次以上の成分を含む曲線は、４次成分と６次成分との少なくとも何れか一方の成分を含むことを特徴とする請求項２に記載の可変スリット装置。
4. 光源からの光束に基づいて被照射面を照明する照明光学装置において、
   請求項１乃至３の何れか一項に記載の可変スリット装置と、
   前記光源と前記被照射面との間の光路中に配置されたオプティカルインテグレータとを備え、
   前記可変スリット装置は、前記オプティカルインテグレータに起因する前記被照射面での照度分布ムラの少なくとも一部を補正することを特徴とする照明光学装置。
5. 前記オプティカルインテグレータは、入射光束に基づいて複数光束を形成する波面分割型インテグレータを備えていることを特徴とする請求項４に記載の照明光学装置。
6. 前記波面分割型インテグレータは、所定の第１方向に沿ったピッチで配列された第１の１次元シリンドリカルレンズアレイと、前記第１方向と交差する第２方向に沿ったピッチで配列された第２の１次元シリンドリカルレンズアレイとを備えていることを特徴とする請求項５に記載の照明光学装置。
7. 前記第１及び第２の１次元シリンドリカルレンズアレイは１つの光透過性基板に一体に設けられていることを特徴とする請求項６に記載の照明光学装置。
8. マスクを照明するための請求項４乃至７の何れか一項に記載の照明光学装置を備え、前記マスクのパターンを感光性基板上に露光することを特徴とする露光装置。
9. 前記マスクと感光性基板との間の光路中に配置されて、前記マスクのパターン像を前記感光性基板上に形成する投影光学系と、
   前記投影光学系に対して前記感光性基板を所定の走査方向に沿って移動させつつ露光を行うためのステージ機構とを備え、
   前記走査方向を横切る非走査方向の位置に応じて、前記可変スリット装置の前記第１遮光部及び前記第２遮光部で形成される光通過領域の形状が変化することを特徴とする露光装置。
10. 請求項４乃至７の何れか一項に記載の照明光学装置を介してマスクを照明し、前記マスクに形成されたパターンを感光性基板上に露光することを特徴とする露光方法。
11. 前記マスクと感光性基板との間の光路中に配置された投影光学系を介して、前記マスクのパターン像を前記感光性基板上に投影しつつ、前記投影光学系に対して前記感光性基板を所定の走査方向に沿って移動させて露光を行い、前記走査方向を横切る非走査方向の位置に応じて、前記可変スリット装置の前記第１遮光部及び前記第２遮光部で形成される光通過領域の形状がさせることを特徴とする請求項１０に記載の露光方法。