JP6761306B2 - 照明光学系、リソグラフィ装置、及び物品製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、照明光学系、リソグラフィ装置、及び物品製造方法に関する。

マスクに形成されたパターンをレジスト等の感光性材料が塗布された基板に投影する露光装置においては、マスク面や基板面等の被照明面における照度均一性の向上が求められている。照度均一性を向上させる手法として、ロッド型オプティカルインテグレータを備えた照明光学系を用いることが知られている。ロッド型オプティカルインテグレータを用いることで、ロッド内の内面反射回数に応じて形成した二次光源からの照明光をロッド射出端で重畳させることにより、ロッド射出面での照度分布を均一化することができる。

しかし、ロッド型オプティカルインテグレータを備えた照明光学系においては、光学系の汚れや偏心、反射防止膜ムラなど様々な要因に起因して、結果的に被照明面上の照度分布に不均一性が認められる場合がある。この課題に対して、特許文献１は、ロッド型オプティカルインテグレータの射出面と光学的に共役な関係となる位置に複数の二次光源像に対応して設けた複数の光量調整部を配置した構成を開示している。

特開２０００−２６９１１４号公報

しかし、特許文献１に開示された照明光学系では、被照明面に集光する角度分布（以下「有効光源分布」という。）が決定されると、被照明面上の照度分布補正量は固定となる。したがって、反射防止膜の成膜状態や組立精度などにより発生する各機体固有の照度不均一性（以下「照度ムラ」という。）を補正することは困難であった。また、装置を長期間使用して光学素子が劣化し、照度ムラが経時変化した場合は、調整部を適宜交換する必要があった。

本発明は、例えば、照度ムラの補正性能の向上に有利な技術を提供することを目的とする。

本発明の一側面によれば、光源からの光を用いて被照明面を照明する照明光学系であって、前記光源と前記被照明面との間に配置されたオプティカルインテグレータと、前記オプティカルインテグレータに入射される光の強度を調整する調整部を有する光学フィルタとを有し、前記オプティカルインテグレータは、入射した光を内面で反射させるロッド型オプティカルインテグレータであり、前記照明光学系の光軸に垂直な方向における前記調整部の位置を変更することにより前記被照明面における照度を変更することを特徴とする照明光学系が提供される。

本発明によれば、照度ムラの補正性能の向上に有利な技術が提供される。

露光装置の構成を示す図。 調整部と二次光源との関係を示す模式図。 （Ａ）は調整部とオプティカルインテグレータ射出端面との結像関係を示す図、（Ｂ）及び（Ｃ）は光学フィルタ上の調整部の配置例を示す図。 光学フィルタの作用を説明する図。 照度ムラの補正方法を説明する図。 傾斜状の照度ムラの補正手順を示すフローチャート。 光軸対称な照度ムラの補正手順を示すフローチャート。 光学フィルタの作用を説明する図。 照度ムラの補正方法を説明する図。 光学フィルタの作用を説明する図。 光学フィルタの作用を説明する図。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、以下の実施形態は本発明の実施の具体例を示すにすぎない。また、以下の実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の課題解決のために必須のものであるとは限らない。

＜第１実施形態＞
図１は、本実施形態に係る露光装置１００の構成を示す概略図である。露光装置１００は、例えば、半導体デバイスの製造工程におけるリソグラフィ工程で用いられるものであり、レチクルＲ（マスク）に形成されているパターンの像を基板であるウエハＷ上に露光（転写）する投影型露光装置である。図１において、ウエハＷの法線方向に沿ってＺ軸をとり、ウエハＷ面と平行な面内で互いに垂直な方向にＸ軸とＹ軸をとっている。露光装置１００は、照明光学系１０１と、レチクルステージ１０２と、投影光学系１０３と、ウエハステージ１０４と、制御部１０５とを備える。

照明光学系１０１は、光源である放電ランプ１からの光（光束）を調整して、被照明領域であるレチクルＲを照明する。放電ランプ１は、例えば、ｉ線（波長３６５ｎｍ）等の光を供給する超高圧水銀ランプでありうる。また、これに限らず、例えば２４８ｎｍの波長の光を供給するＫｒＦエキシマレーザ、１９３ｎｍの波長の光を供給するＡｒＦエキシマレーザ、１５７ｎｍの波長の光を供給するＦ2レーザを用いてもよい。また、照明光学系１０１および投影光学系１０３が反射屈折系あるいは反射系で構成される場合には、光源にはＸ線や電子線等の荷電粒子線を用いてもよい。

レチクルＲは、ウエハＷ上に転写されるべきパターン（例えば回路パターン）が形成された、例えば石英ガラス製の原版である。レチクルステージ１０２は、レチクルＲを保持してＸ、Ｙの各軸方向に可動である。投影光学系１０３は、レチクルＲを通過した光を所定の倍率でウエハＷ上に投影する。ウエハＷは、表面上にレジスト（感光性材料）が塗布された、例えば単結晶シリコンからなる基板である。ウエハステージ１０４は、不図示のウエハチャックを介してウエハＷを保持し、Ｘ、Ｙ、Ｚ（それぞれの回転方向であるωｘ、ωｙ、ωｚを含む場合もある）の各軸方向に可動である。ウエハステージ１０４は、ウエハステージ駆動部１１４により駆動されうる。

照明光学系１０１は、放電ランプ１から被照明領域であるレチクルＲに向かって順に、楕円鏡２と、第１リレー光学系３と、オプティカルインテグレータ４と、第２リレー光学系５とを含む。楕円鏡２は、放電ランプ１から放射された光（光束）を第２焦点位置Ｆ２に集光する集光鏡である。放電ランプ１のバルブ部内の発光部は、例えば楕円鏡２の第１焦点Ｆ１の近傍に配置されている。結像光学系としての第１リレー光学系３は、単数又は複数のレンズからなるレンズ前群３ａ（第１レンズ）と、単数又は複数のレンズからなるレンズ後群３ｂ（第２レンズ）とを含む。レンズ前群３ａは、光源からの光を平行光にする。レンズ後群３ｂは、レンズ後群３ａによって平行光とされた光をオプティカルインテグレータ４の入射端面４ａに集光する。これらレンズ前群３ａとレンズ後群３ｂとによって、第２焦点位置Ｆ２とオプティカルインテグレータ４の入射端面４ａとが光学的に共役となっている。本実施形態において、照明光学系１０１、特に、第１リレー光学系３とオプティカルインテグレータ４と第２リレー光学系５を含む光学系の光軸はＺ軸方向としている。

本実施形態において、オプティカルインテグレータ４は、入射した光を内面で反射させその反射回数に対応して複数の二次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である。オプティカルインテグレータ４の形状は、例えば四角柱である。すなわち、オプティカルインテグレータ４のＸＹ平面と平行な、入射端面及び射出端面の形状は、被照明面と相似の長方形となっている。もっとも、そのような形状は例示であって、オプティカルインテグレータ４と同様の作用を持つ部材の適用を妨げるものではない。例えば、オプティカルインテグレータ４は内部に反射面を形成する中空ロッドより構成されてもよい。また、オプティカルインテグレータ４の入射端面４ａ及び射出端面４ｂのＸＹ平面での断面形状は四角形以外の多角形でもよい。

放電ランプ１とオプティカルインテグレータ４との間において、レチクルＲすなわちウエハＷと共役な共役面Ｓ１の近傍に、光学フィルタ６が、光軸と垂直に配置される。光学フィルタ６は、ＸＹ平面に沿って２次元的に移動可能に構成され、その移動は、例えばフィルタ駆動部７によって行われる。光学フィルタ６は、例えば、図１に示されるように、第１リレー光学系３に含まれ、レンズ前群３ａとレンズ後群３ｂと間に配置されうる。光学フィルタ６は、オプティカルインテグレータ４によって形成される二次光源像の数に対応して設けられる、オプティカルインテグレータ４に入射される光の強度を調整する複数の調整部を有する。光学フィルタ６の光学的作用については後ほど詳しく説明する。

レンズ後群３ｂは、オプティカルインテグレータ４によって形成される二次光源の虚像面Ｓ２の位置から焦点距離だけ離れた位置に配置されており、光学フィルタ６から光軸にほぼ平行に射出した照明光は、一旦この虚像面Ｓ２に集光することになる。

オプティカルインテグレータ４の入射端面４ａは、虚像面Ｓ２の近傍に配置されている。レンズ後群３ｂによって集光された照明光は、オプティカルインテグレータ４の内面で複数回反射されて射出する。オプティカルインテグレータ４から射出される照明光は、あたかも反射回数に対応する離散的な二次光源の虚像から向かうように射出する。このため、オプティカルインテグレータ４から射出する照明光の角度は、虚像面Ｓ２に配置される二次光源の虚像からの照明光の射出角度に相当している。

オプティカルインテグレータ４の射出端面４ｂは、虚像面Ｓ２に配置される複数の光源像によって重畳され、一様に照明される。オプティカルインテグレータ４の射出端面４ｂを発した光は、第２リレー光学系５を透過した後、被照明面であるレチクルＲを照明する。第２リレー光学系５は、オプティカルインテグレータ４の射出端面４ｂからの光を平行光にする単数又は複数のレンズからなるレンズ前群５ａを含む。レンズ前群５ａは、第２リレー光学系５の光軸方向（Ｚ軸方向）に移動可能に構成されている。第２リレー光学系５は、更に、レンズ前群５ａで平行光とされた光を被照明面へ集光する単数又は複数のレンズからなるレンズ後群５ｂを含む。レンズ前群５ａの移動はレンズ駆動部５１により行われる。レンズ前群５ａを光軸方向に移動させることで、実質的に焦点距離を変えないようにしつつディストーションを変化させることができる。この作用により、レンズ前群５ａの移動によって、周辺照度を上下させることが可能となっている。

本実施形態において、レンズ前群５ａの前側焦点位置にオプティカルインテグレータ４の射出端面４ｂが配置されており、更にオプティカルインテグレータ４の射出端面４ｂは、被照明面であるレチクルＲと光学的に共役となっている。なお厳密には、オプティカルインテグレータ４の射出端面４ｂ上の異物が転写されるのを避けるため、射出端面４ｂの位置を共役から少しずらしてもよい。そして、レチクルＲを射出した光、すなわち、マスクパターンの像は、投影光学系１０３を介してウエハＷ上に転写されることになる。

照度分布計測部１１５は、被照明面であるレチクルＲにおける照度分布を計測する。制御部１０５は、放電ランプ１、フィルタ駆動部７、レンズ駆動部５１、ウエハステージ駆動部１１４、照度分布計測部１１５を制御する。制御部１０５は、制御に必要な各種データを記憶する記憶部１０５ａを含みうる。

次に、光学フィルタ６の光学的作用について説明する。図２は、光学フィルタ上に設けられる複数の調整部と、オプティカルインテグレータ４によって形成される複数の二次光源との関係を模式的に示す図である。図２は、光学フィルタ６から光軸に平行に射出する照明光の光路を示している。光学フィルタ６上に設けられた光軸上の調整部６０は、オプティカルインテグレータ４の内面で反射されない二次光源４０からの光束の強度を調整する。また、調整部６０の両外側に隣接する一対の調整部６１ａ、６１ｂは、オプティカルインテグレータ４の内面で１回反射される二次光源像４１ａ、４１ｂからの光束の強度を調整する。さらに、調整部６１ａ、６１ｂの両外側に隣接する一対の調整部６２ａ、６２ｂは、オプティカルインテグレータ４の内面で２回反射される二次光源像４２ａ、４２ｂからの光束の強度を調整する。このような構成によれば、オプティカルインテグレータ４によって形成された複数の二次光源それぞれの光束に対して独立に透過率を制御することができる。

調整部６０、６１ａ、６１ｂ、６２ａ、６２ｂは、オプティカルインテグレータ４の射出端面４ｂと共役な共役面Ｓ１の近傍に配置されている。したがって、１つの調整部の形状は、図１のレチクルＲ又はウエハＷ上での照明領域と対応しており、調整部６０、６１ａ、６１ｂ、６２ａ、６２ｂの透過率分布は、ウエハＷ上での照明領域の照度分布に反映されることになる。

図３（Ａ）は、光学フィルタ６における各調整部とオプティカルインテグレータ４の射出端面４ｂとの結像関係を説明する図である。オプティカルインテグレータ４では、隣り合う二次光源からの光束が反転する。このため、オプティカルインテグレータ４の射出端面４ｂで形成される像の向きが「Ｆ」となるとき、隣り合う調整部の像は逆向きとなり、互いに鏡像関係となっている。

図３（Ｂ）は、共役面Ｓ１の近傍に配置される光学フィルタ６を入射側から見た模式図である。ここでは、調整部としてパターンフィルタ（または遮光部材）が用いられている。本実施形態において、複数の調整部を構成する複数のパターンフィルタは、オプティカルインテグレータ４の複数の二次光源像における鏡像関係に対応した、光学フィルタ上の所定の位置に配置されている。光学フィルタ６は、複数の第１領域Ａ，Ｂと、第１領域を除く領域である複数の第２領域とを含む。ここで、複数の第１領域Ａ，Ｂは、オプティカルインテグレータ４の射出端面４ｂで互いに同じ向きの像が形成される領域である。また、複数の第２領域は、オプティカルインテグレータ４の射出端面４ｂで第１領域の像に対して鏡像の関係を有する像が形成される領域である。本実施形態において、光学フィルタ６の表面には、オプティカルインテグレータ４の複数の二次光源像に対応して、長方形のパターンフィルタ６Ａ，６Ｂがそれぞれ、複数の第１領域Ａ，Ｂに配置されている。なお、パターンフィルタ６Ａ，６Ｂは、複数の第１領域Ａ，Ｂの全てではなく少なくとも一部の領域に配置されていてもよい。

本実施形態では、パターンフィルタ６Ａ，６Ｂとして、大きさの異なる円形状のパターンフィルタを配置することで、各パターンフィルタ部分に図４（Ａ），（Ｂ）に示されるような効果を持たせている。各パターンフィルタの径や透過率、配置を適切にすることで、最終的に被照明面において、図４（Ａ），（Ｂ）の総和を表す図４（Ｃ）のように、近似的に像高の２乗に比例して被照明面の周辺部の照度を上げる効果が得られる。

一般に、投影露光装置の照明光学系において、被照明面における開口数の均一性と照度分布の均一性を両立させようとすると、レンズに用いられる反射防止膜の角度特性により周辺の照度が低下する傾向にある。そのため、本実施形態のように周辺の照度を上げる作用を有する光学フィルタは照度分布の補正に有効である。

また、オプティカルインテグレータ４に入射する光束は、光軸に対して対称な照度分布を持つように調整してある。これにより、被照明面の有効光源分布は主光線に対して対称になるため、デフォーカスに対して像ズレが生じない。これにより、良好なテレセントリシティでの露光が実現されうる。

仮に、オプティカルインテグレータ４に入射する照明光が光軸に対して非対称な照度分布を持つ場合には、有効光源分布の対称性が失われ、テレセントリシティのズレという形で像性能へ影響が及ぶ。しかし本実施形態によれば、パターンフィルタの配置を光軸対称にしているのでテレセントリシティのズレがほとんど生じない。

本実施形態では、調整部としてパターンフィルタ６Ａ、６Ｂの２種類を使用したが、例えば、微細なドットパターンの密度を変えるなどにより、１種類のパターンで近似的に像高の２乗に比例した照度分布を作ることも可能である。

以下では、図５（Ａ）に示されるような照度ムラの補正方法について説明する。図５（Ａ）の照度ムラは、図５（Ｂ）に示されるような傾斜状の照度ムラと、図５（Ｃ）に示されるような、光軸対称な円弧状をなし、周辺に行くほど照度が下がる照度ムラとに分解することができる。これらは、照度分布から像高別平均照度および傾斜成分を算出することより分離できる。

まず、図５（Ｂ）の傾斜状の照度ムラの補正方法について説明する。前述したように本実施形態の光学フィルタ６は像高のほぼ２乗に比例して周辺部の照度を上げる効果を持つ。このとき、オプティカルインテグレータ４の入射端面４ａを、被照明面相当とし、正規化されたＸＹ座標系とすれば、光学フィルタ６による照度分布調整の効果ｚは、ｚ＝ａ（ｘ^２＋ｙ^２）と書ける。ここで、ａは定数である。

光学フィルタ６のパターンフィルタ６Ａ、６Ｂは、オプティカルインテグレータ４の射出端面４ｂで互いに同じ向きの像が形成される複数の第１領域Ａ，Ｂの少なくとも一部に配置されている。光学フィルタ６は、複数の第１領域Ａ，Ｂと、それ以外の領域である複数の第２領域とに沿う方向、すなわちＸＹ平面に沿う方向に移動可能である。つまり、照明光学系の光軸（Ｚ軸）に垂直な方向（Ｘ方向又はＹ方向）における光学フィルタ６の位置を変更することが可能である。ここで、光学フィルタ６をＸＹ平面に沿う方向に移動させても、パターンフィルタ６Ａ、６Ｂによって与えられる被照明面での照度分布変化の効果が互いに打ち消されることない。

したがって、光学フィルタ６をＸ方向及びＹ方向に所定距離δ移動したときの光学フィルタ６による照度分布調整の効果ｚ’は、ｚ’＝ａ（（ｘ＋δ）^２＋（ｙ＋δ）^２）と書ける。ここで、ａは定数である。つまり、δに依存したｘ、ｙの１次の項が発生するため、傾斜状の照度分布を発生させることができる。

図６は、傾斜状の照度ムラの補正手順を示すフローチャートである。Ｓ６０１において、制御部１０５は、照度分布計測部１１５で計測された照度分布データに基づき、被照明面での照度ムラを計算する（照度ムラ測定１）。被照明面での照度値の最大値をＳmax、最小値をＳminとすると、照度ムラＳは例えば次式により算出される。
Ｓ＝（Ｓmax−Ｓmin）／（Ｓmax＋Ｓmin）
その後、制御部１０５は、Ｓ６０２で光学フィルタ６をＸ方向に所定距離δ移動させ、Ｓ６０３で被照明面での照度ムラを測定する（照度ムラ測定２）。次に、制御部１０５は、Ｓ６０４で光学フィルタ６をＹ方向に所定距離δ移動させて、Ｓ６０５で被照明面での照度ムラを測定する（照度ムラ測定３）。その後、制御部１０５は、Ｓ６０６で、照度ムラ測定１，２，３の結果から照度ムラの変化量を計算し、記憶部１０５ａに記憶する。この変化量が、上記した傾斜状の照度分布の傾きに対応する。

次にＳ６０７で、制御部１０５は、Ｓ６０６で算出した変化量に基づいて、光学フィルタ６の移動方向と移動量を計算する。そして、制御部１０５は、フィルタ駆動部７により光学フィルタ６を、計算された方向へ計算された移動量、移動させる。

その後、Ｓ６０９で再度、制御部１０５は、被照明面での照度ムラを測定し（照度ムラ測定４）、Ｓ６１０で、その照度ムラが所定の許容範囲内に収まっているかを確認する。ここで照度ムラが許容範囲内に収まっていれば、処理は終了する。一方、照度ムラが許容範囲内に収まっていなければ、処理はＳ６１１に進み、照度ムラ測定４の結果をフィードバックし、Ｓ６０７に戻って、光学フィルタ６の移動方向と移動量を再計算する。

次に、図５（Ｃ）の光軸対称な照度ムラの補正方法について、図７のフローチャートを参照して説明する。光軸対称な照度ムラが発生した場合は、周辺照度補正量を調整することになる。上記したように、第２リレー光学系５は、レンズ前群５ａを光軸方向に移動させることで、実質的に焦点距離を変えないようにしつつディストーションを変化させる構成を備えている。これにより、レンズ前群５ａの移動によって、周辺照度を上下させることが可能となっている。

制御部１０５は、Ｓ７０１で、照度分布計測部１１５により、レンズ前群５ａを光軸方向に所定距離Δ移動させたときの被照明面の最外周部の照度の変化量を求め、この変化量を記憶部１０５ａに記憶させる（照度ムラ測定１）。なお、このＳ７０１は、シミュレーション等により前もって行われてもよい。Ｓ７０２で、制御部１０５は、この変化量に基づいて、レンズ前群５ａの光軸方向への移動量を計算する。Ｓ７０３で、制御部１０５は、レンズ駆動部５１により、レンズ前群５ａを光軸方向に、計算された移動量、移動させる。

その後、Ｓ７０４で再度、制御部１０５は、レンズ前群５ａを光軸方向に所定距離Δ移動させたときの被照明面の最外周部の照度の変化量を求め（照度ムラ測定２）、Ｓ７０５で、その変動量が所定の許容範囲内に収まっているかを確認する。ここで変動量が許容範囲内に収まっていれば、処理は終了する。一方、変動量が許容範囲内に収まっていなければ、処理はＳ７０６に進み、照度ムラ測定２の結果をフィードバックし、Ｓ７０３に戻って、光学フィルタ６の移動量を再計算する。このように、制御部１０５は、照度分布計測部１１５により計測された照度分布から計算される照度ムラが許容範囲内に収まるように光学フィルタ６の移動量をフィードバック制御する。

以上説明した、図６の制御手順に従う光学フィルタ６の移動と、図７の制御手順に従うレンズ前群の駆動との両方を行うことによって、より精密な補正を行うことができる。このとき、制御部１０５による図６の制御手順と図７の制御手順は時系列に沿って、直列に実行してもよいし、並列に実行してもよい。

なお、図６の制御手順と図７の制御手順それぞれの実行結果は、記憶部１０５ａに記憶されうる。同一照明条件で再度実行される際には、記憶部１０５ａから実行結果を呼び出して各要素を最適位置に駆動させることができる。これにより、図６、図７のような手順を省略して、速やかに傾斜状の照度ムラおよび同心円状の照度ムラ（光軸対称な照度ムラ）の補正を行うことができる。

また、照明光学系が長期間使用されると、装置内のいずれかのレンズの透過率が劣化し、回転非対称な傾斜状の照度ムラが発生することが考えられる。このような場合にも、図６および図７の制御手順を再度実行することで、傾斜状の照度ムラおよび同心円状の照度ムラ（光軸対称な照度ムラ）の補正を行うようにしてもよい。

なお、例えば、特開２００１−１３５５６４号公報では、複数の微小レンズが２次元的に所定のピッチで配列されたオプティカルインテグレータの入射面近傍に、光学フィルタを配置している。光学フィルタは、オプティカルインテグレータを構成する複数の微小レンズに各々対応した複数の領域の透過光量を調整できる光量調整部を有している。このような構成によっても、光学フィルタをＸＹ平面内に沿って移動することで照度ムラの制御が可能である。

しかし、複数の微小レンズが２次元的に所定のピッチで配列されたオプティカルインテグレータは、一般的に高価であるため、本実施形態によるロッド型オプティカルインテグレータの方が低コストである。ロッド型オプティカルインテグレータを用いた本実施形態の構成によれば、図３（Ａ）に示されたような結像関係となることを利用して各調整部の配置箇所が決定される。具体的には、複数の調整部は、複数の調整部の各々を透過した光によってロッド型オプティカルインテグレータの射出端面に形成される各調整部の像の向きが同じ向きになるように、光学フィルタ上に配置される。これにより照度ムラ制御が可能である。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係る照明光学系について説明する。装置の概略構成は図１と同様である。図３（Ｃ）は、本実施形態に係る光学フィルタ６を入射側から見た模式図である。この光学フィルタ６の表面には、オプティカルインテグレータ４の複数の二次光源像に対応して、長方形のパターンフィルタ６Ｃが、複数の第１領域Ｃに配置され、長方形のパターンフィルタ６Ｄが、複数の第２領域Ｄに配置されている。なお、パターンフィルタ６Ｃ，６Ｄはそれぞれ、複数の第１領域Ｃおよび複数の第２領域Ｄの全てではなく少なくとも一部の領域に配置されていてもよい。ここで、複数の第１領域Ｃは、オプティカルインテグレータ４の射出端面４ｂで互いに同じ向きの像が形成される領域である。また、複数の第２領域Ｄは、オプティカルインテグレータ４の射出端面４ｂで複数の第１領域Ｃの像に対して鏡像の関係を有する像が形成される領域である。

本実施形態では、パターンフィルタ６Ｃには、図８（Ａ）のような、近似的に像高の２乗に比例して被照明面の周辺部の照度を上げる効果を持たせている。また、パターンフィルタ６Ｄには、その逆の特性、すなわち図８（Ｂ）のような、近似的に像高の２乗に比例して周辺部の照度を下げる効果を持たせている。このようなパターンフィルタ６Ｃ、６Ｄの組み合わせにより、全体としては照度分布変化の効果が互いに打ち消されるように構成されている。

以下、図９（Ａ）のような傾斜状の照度ムラの補正方法について説明する。オプティカルインテグレータ４入射端面４ａを、被照明面相当とし、正規化されたＸＹ座標系とすれば、光学フィルタ６の効果ｚは、簡単のためＸ方向１次元だけ表すと、ｚ＝ａｘ^２−ａｘ^２＝０となり、照度分布に影響しない。ここで、ａは定数である。

光学フィルタ６をＸ方向に所定距離δ移動したときの効果ｚ’は、パターンフィルタ６Ｃ、６Ｄではδの方向が変わるため、ｚ’＝ａ（ｘ＋δ）^２−ａ（ｘ−δ）^２と書ける。つまり、δに依存したｘの１次の項が発生するため、傾斜状の照度分布を発生させることができる。

本実施形態においても、図６のフローチャートと同様の手順を実行することにより、傾斜状の照度ムラを図９（Ｂ）のように平坦になるよう補正することができる。このように、もともと２次形状の周辺照度低下が小さく、傾斜状の照度ムラが支配的な場合においては、本実施形態のような調整部の構成が照度分布の補正に有効である。

＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態に係る照明光学系について説明する。本実施形態では、第２実施形態におけるパターンフィルタ６Ｃ、６Ｄの効果が異なる。本実施形態におけるパターンフィルタ６Ｃには、図１０（Ａ）のような、近似的に像高の３乗に比例して照度分布が変わるような効果を持たせている。また、パターンフィルタ６Ｄには、その逆の特性、すなわち図１０（Ｂ）のような、近似的に像高の３乗に比例して照度分布が変わるような効果を持たせている。このようなパターンフィルタ６Ｃ、６Ｄの組み合わせにより、全体としては照度分布変化の効果が互いに打ち消されるように構成されている。

第２実施形態と同様、光学フィルタ６の効果ｚは、Ｘ方向１次元だけ表すと、ｚ＝ａｘ^３−ａｘ^３＝０となり、照度分布に影響しない。ここで、ａは定数である。

光学フィルタ６をＸ方向に所定距離δ移動したときの効果ｚ’は、パターンフィルタ６Ｃ、６Ｄではδの方向が変わるため、ｚ’＝ａ（ｘ＋δ）^３−ａ（ｘ−δ）^３となる。本実施形態では、δに依存したｘの２次の項が発生するため、同心円状の２次の照度分布を発生させることができる。

本実施形態においても、図６のフローチャートと同様の手順を実行することにより、図１１（Ａ）のような２次形状の照度分布を、図１１（Ｂ）のように平坦になるよう補正することができる。このように、もともと傾斜状の照度ムラがなく、同心円状の２次の照度ムラが支配的な場合においては、本実施形態のような調整部の構成が照度分布補正に有効である。

なお、補正したい照度分布が３次以降の高次形状であっても、パターンフィルタの透過率分布を適宜設定することにより、照度ムラ補正が可能である。

＜物品製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態における物品製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品製造方法は、上記のリソグラフィ装置（露光装置やインプリント装置、描画装置など）を用いて基板に原版のパターンを転写する工程と、かかる工程でパターンが転写された基板を加工する工程とを含む。更に、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含む。本実施形態の物品製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。

１００：露光装置、１０１：照明光学系、１０３：投影光学系、１０５：制御部、４：オプティカルインテグレータ、６：光学フィルタ

Claims (10)

1. 光源からの光を用いて被照明面を照明する照明光学系であって、
   前記光源と前記被照明面との間に配置されたオプティカルインテグレータと、
   前記オプティカルインテグレータに入射される光の強度を調整する調整部を有する光学フィルタと、
   を有し、
   前記オプティカルインテグレータは、入射した光を内面で反射させるロッド型オプティカルインテグレータであり、
   前記光学フィルタは、前記ロッド型オプティカルインテグレータの射出端面で互いに同じ向きの像が形成される複数の第１領域と、前記射出端面で前記像に対して鏡像の関係を有する像が形成される複数の第２領域とを含み、
   前記調整部は、前記複数の第２領域には設けられておらず、前記複数の第１領域に設けられており、
   前記複数の第１領域に設けられた前記調整部からの光によって前記ロッド型オプティカルインテグレータの前記射出端面に形成される像と、前記複数の第２領域からの光によって前記ロッド型オプティカルインテグレータの前記射出端面に形成される像と、で前記被照明面を照明し、
   前記照明光学系の光軸に垂直な方向における前記調整部の位置を変更することにより前記被照明面における照度を変更する
   ことを特徴とする照明光学系。
2. 光源からの光を用いて被照明面を照明する照明光学系であって、
   前記光源と前記被照明面との間に配置されたオプティカルインテグレータと、
   前記オプティカルインテグレータに入射される光の強度を調整する調整部を有する光学フィルタと、を有し、
   前記オプティカルインテグレータは、入射した光を内面で反射させるロッド型オプティカルインテグレータであり、
   前記光学フィルタは、前記ロッド型オプティカルインテグレータの射出端面で互いに同じ向きの像が形成される複数の第１領域と、前記射出端面で前記像に対して鏡像の関係を有する像が形成される複数の第２領域とを含み、
   前記調整部は、前記複数の第１領域の一部と前記複数の第２領域の一部とに配置され、
   前記複数の第１領域の前記一部に配置された前記調整部の数と前記複数の第２領域の前記一部に配置された前記調整部の数とは同数であり、
   前記複数の第１領域に配置された前記調整部からの光によって前記ロッド型オプティカルインテグレータの前記射出端面に形成される像と、前記複数の第２領域に配置された前記調整部からの光によって前記ロッド型オプティカルインテグレータの前記射出端面に形成される像と、で前記被照明面を照明し、
   前記第１領域の前記調整部によって調整される前記被照明面における照度分布の特性と、前記第２領域の前記調整部によって調整される前記被照明面における照度分布の特性とが異なり、
   前記照明光学系の光軸に垂直な方向における前記調整部の位置を変更することにより前記被照明面における照度を変更する
   ことを特徴とする照明光学系。
3. 前記光源と前記オプティカルインテグレータとの間に配置され、前記光源からの光を前記オプティカルインテグレータへ導く第１リレー光学系を更に有し、
   前記第１リレー光学系は、光源からの光を平行光にする第１レンズと、該第１レンズによって平行光とされた光を前記オプティカルインテグレータの入射端面に集光する第２レンズとを含み、
   前記光学フィルタは、前記第１レンズと前記第２レンズとの間に配置される
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の照明光学系。
4. 前記被照明面における照度分布を計測する計測部を更に有し、
   前記計測部により計測された前記照度分布に基づいて前記光学フィルタの位置を変更する
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の照明光学系。
5. 前記光学フィルタの駆動を制御する制御部を更に有し、
   前記制御部は、前記計測部により計測された前記照度分布から計算される照度ムラが許容範囲内に収まるように前記光学フィルタの駆動をフィードバック制御する
   ことを特徴とする請求項４に記載の照明光学系。
6. 前記オプティカルインテグレータと前記被照明面との間に配置され、前記オプティカルインテグレータの前記射出端面からの光を前記被照明面へ導く第２リレー光学系を更に有し、
   前記第２リレー光学系は、前記オプティカルインテグレータの前記射出端面からの光を平行光にする第３レンズであって前記第２リレー光学系の光軸方向に移動可能に構成された第３レンズを含み、
   前記制御部は、更に、前記計測部により計測された前記照度分布から計算される照度ムラが許容範囲内に収まるように前記第３レンズの駆動をフィードバック制御する
   ことを特徴とする請求項５に記載の照明光学系。
7. 前記複数の第１領域は、前記複数の第１領域からの光が前記ロッド型オプティカルインテグレータの内面で反射されて前記ロッド型オプティカルインテグレータの前記射出端面に像を形成する領域である、ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の照明光学系。
8. 前記複数の第１領域のうち、前記複数の第１領域からの光が前記ロッド型オプティカルインテグレータの内面で反射されずに前記ロッド型オプティカルインテグレータの前記射出端面に像を形成する領域には、前記調整部が設けられていないことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の照明光学系。
9. 原版のパターンを基板に形成するリソグラフィ装置であって、
   被照明面に配置された前記原版を照明する請求項１乃至８のいずれか１項に記載の照明光学系と、
   前記パターンを前記基板に投影する投影光学系と、
   を含むことを特徴とするリソグラフィ装置。
10. 請求項９に記載のリソグラフィ装置を用いてパターンを基板に形成する工程と、
    前記工程で前記パターンが形成された基板を加工する工程と、
    を含むことを特徴とする物品製造方法。

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