CN1409175A - 照明光学系统、曝光装置以及微元件的制造方法 - Google Patents

照明光学系统、曝光装置以及微元件的制造方法 Download PDF

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CN1409175A CN02142427A CN02142427A CN1409175A CN 1409175 A CN1409175 A CN 1409175A CN 02142427 A CN02142427 A CN 02142427A CN 02142427 A CN02142427 A CN 02142427A CN 1409175 A CN1409175 A CN 1409175A
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Abstract

本发明主要为提供一种无需变化聚光镜的失真，能够无阶段地调整照度分布的二次成分的照明光学系统及具备该照明光学系统的曝光装置。其手段为，在曝光光源射出的曝光的光路上，横切光轴的方向设置至少两枚滤光部材，该滤光部材的透过率分布可用含有三次以上的函数表示。

Description

照明光学系统、曝光装置以及微元件的制造方法
技术领域
本发明为关于照明光学系统、曝光装置以及微元件的制造方法。特别是关于罩幕或掩膜等的被照体，用照度分布均一的照明光照射的照明光学系统；及具备该照明光学系统，在半导体元件、液晶显示元件摄影元件、薄膜磁头、及其它微元件制造工程使用的曝光装置；以及使用该曝光装置的微元件的制造方法。
背景技术
半导体元件、液晶显示元件、摄影元件、薄膜磁头及其它微元件的制造工程的一种的微影蚀刻(photo-lithography)工程中，有使用曝光装置，将在罩幕或掩膜(以下总称的场合总称为罩幕)形成的图案，转写到涂布光阻剂等感光剂的晶圆或玻璃板等(以下总称为基板)。该曝光装置为能够用照度分布均一的照明光照射罩幕，需具备能将准分子激光(excimer laser)光源射出的光的照度分布均一化，同时将其整形为所定形状的照明光学系统。
由该照明光学系统射出照明罩幕的光，引伸照射到基板上，光照度在罩幕及基板内部有变化分布时，则在基板上照射的光的光量随其照度分布度化，故在基板上形成的图案的线条宽度会变化。特别是上述微元件之一的半导体元件内的模拟为半导体元件制造的场合，高度要求图案的线条宽度的均一性。因图案线条宽度不一，会减低动作速度。例如，近年的CPU(中央处理器)以数GHz的频率动作者为主流，今后将更日益提高动作速度，故图案的线宽的均一化极为重要。
公知的曝光装置，为使照射在基板上的光，在基板内均匀，在照明光学系统内备有可使图案失真(distortion)的聚光镜(condenser lens)，因其失真值可变，以达成在基板面内的光量的一致性。以下，参照图11简单说明，聚光镜的失真变化，改变照度分布的原理。图11标用聚光镜调整照度分布的原理的说明图。
图11中，P1为光源，100为聚光镜，P2为被照射面。该被照射面P2，即罩幕的图案形成面。由光源射出的光束的射出角为θ(与光轴AX平行射出的光束的射出角θ＝0)，聚光镜100的焦点距离为f，由光源P1以射出角θ射出的光束，在被照面P2入射的位置至光轴AX的距离为h。
在一般的开乐(keller)照明，聚光镜的射影关系一般以下的(1)式表示
h＝f.g(θ)................(1)上式(1)式中的g(θ)为θ的函数。
此处，假设光源P1为完全扩散面(光学上理想的面光源)，则g(θ)＝sinθ时被照明面P2的照度成均一。因此，g(θ)＝sinθ时，聚光镜100的失真成为零的状态。
首先考虑聚光镜100的失真为零的状态场合。此场合由光源P1以微小立体角dΩ射出的光束，在被照射面P2上形成的微小面积ds，用以下的(2)式表示
ds＝dhdψh
  ＝f2sinθcosθdθdψ............(2)上式中，ψ为光轴AX周围的回转角。
其次，考虑在聚光镜100有失真的场合，设某一像高度有n％失真的状态的射影关系，可以下面的(3)式表示
h＝fsinθ(1-n/100)..........(3)
实际上的聚光镜100，一般没有复杂的形状，不太发生三次以上的收差，因此，失真亦真考虑三次收差的范围即可。如此，则失真与像高的二次方成比例，故可用n＝αsin2θ表示，α为一定数。
此场合，由光源1微小立体角dΩ射出的光束，在被照射面P2上形成的微小面积ds，用以下的(4)式表示
ds＝dhdψh
  ＝f2sinθcosθdθdψ(1-4αsin2θ/100+
3α2sin4θ/10000)............................(4)
上述92)式为聚光镜100的失真为零的状态的场合，由光源P1以微小立体角dΩ射出的光束在被照射面P2上形成的微小面积ds。(4)式表示聚光镜100的失真为非零的状态的场合，由光源1微小立体角dΩ射出的光束，在被照射面P2上形成的微小面积ds。
上述(2)式及(4)式皆为推求由光源P1以同一的微小立体角dΩ射出的光束，在被照射面P2形成的微小面积ds，但，尽管为同一的微小的立体角dΩ，有失真的场合的微小面积dh，较没有失真的场合的微小面积dh为小的事实，意味其分照度较高。
今，以(2)式与(4)式的右侧相比，则因失真的微小面积d缩小率为
1-4αsin2θ/100+3α2sin4θ/10000该式之内，失真不极端大时，即α＜＜1的场合，(+3α2sin4θ/10000)项可以忽视，故实质上因失真的微小面积ds的缩小率为
1-4αsin2θ/100.........................(5)
不论光源射出的微小立体角是否同一，照射面积小就表示照度提高。即依(5)式，聚光镜有失真的场合，已知会发生与sinθ(像高)的二次方成比例的照度分布。又，该照度分布的二次成份的发生量α，与失真的量成比例亦可由(5)式理解。
公知技术即用以上的原理，变化聚光镜的失真量以调整照度分布。又，以上的说明，着眼于说明变化聚光镜的失真量时的，变化照度不均匀的二次成份的场合，当然，照度分布的一次成份(与像高成比例的成份)，也用其它的种种调整手段，与二次成份合并调整。
常用的曝光装置，如上所述，利用变化聚光镜的失真量，调整在基板上的照射光的照度分布。但是近年来，用变化聚光镜的失真量的方法，因线条宽度一致性的要求更严，变得更困难。其理由为，变化聚光镜的失真量，则照明光的像高每一的开口数也变化。对此点的细节，请参照日本专利特开平9-22869号公报。
为形成线幅均一的图案，如前述，有必要使基板上照射的光，在基板面内的照度分布均一化，而且也必要使在基板的光照射的曝光区域内的开口数为均一状态。此乃，曝光区域内的开口数不均一的场合，也就是开口数依曝光区域内的位置变化的场合，空间的相关性成不均一，其结果使在基板上形成的图案的线幅不均一。
因此，近年的曝光装置，不变化聚光镜的失真，研究使用调整照度分布的二次成份的机构。但此前并无可满足此项要求的机构存在，以前曾使用一种极复杂的方法调整照度分布，即准备有种种透过率的多个滤光器，逐次交替调整而暂不变化聚光镜的失真，最后调整至在公差的范围内，再用聚光镜的失真少量变化调整。
发明内容
本发明为鉴于上述情况，目的在提供一种完全不需变化聚光镜的失真，可无阶段地调整照度分布的二次成份的照明光学系统，及具备该照明光学系统的曝光装置，以及使用该曝光装置形成微细图案制造微元件的制造方法。
为解决上述的课题，依本发明的第一观点的照明光学系统，为由光源射出的光，照射被照射物体的系统。其特征为在该光源射出的光的光路上，在该光路的横切方向设有至少两个滤光部材，该些滤光部材的透过率分布，可用包含三次以上的函数的函数表示之。
依此发明，在光路的横切方向至少配置两个，可用包含三次以上的函数表示透过率分布的滤光器，透过该些透过滤分布组合，可获得光路横切方向的依二次函数变化的透过率分布，故仅用滤光器就可调整照度分布的二次成份。如此，仅用滤光器就可调整照度分布的二次成份，故以前所用为调整照度分布的二次成份必要的聚光镜的失真，就完全无变化的需要。其结果，因聚光镜的失真变化引起的照明光每一像高的开口的数的变化消失，而且亦可调整照度分布的二次成份，故极适合于生成均一线幅的图案。
上述的依第一观点的照明光学系统，用包含三次以上的函数表示的方透过率分布，最好为包含三次的函数表示的透过率分布。
本发明第一观点的照明光学系统，其特征为具备驱动装置，在前述光路的横切方向上，可连续地移动上述滤光部材。
依该发明，滤光部材可在横切光路的方向连续性移动，故可在短时间内且高精度地调整照度分布。
再者，本发明第一观点的照明光学系统的特征为具备控制装置，可驱动前述的驱动装置以控制上述滤光部材在光路的横切方向的各别相对位置。
为解决前述问题，本发明第二观点的照明光学系统为由光源射出的光，照射被照射物体的系统。其特征为在该光源射出的光的光路上，在该光路的横切的第一方向(X方向)，及与该第一方向(X方向)直交的第二方向(Y方向)，各配设至少两个滤光部材，该些滤光部材的透过率分布，可用包含三次以上的函数表示。
依此发明，在横切光路的第一方向及第二方向的光路上至少各配置两个，可用包含三次以上函数的函数表示透过率分布的滤光器，由于该透过率分布组合，可得在光路横切方向的二次函数化变化的透过率分布，故仅用滤光器就可调整照度分布的二次成份。如此，仅用滤光器就可调整照度分布的二次成份，故以前使用为调整照度分布的二次成份必要的聚光镜的失真，就完全无变化的需要。其结果，因聚光镜的失真变化引起的照明光每一像高的开口数变化消失，而且也能够调整照度分布的二次成份，极适合于生成线幅均一的图案。尚且，能在第一方向及第二方向各别调整二次成份，故能够对应各种照度分布。
上述第二观点的照明光学系统，用包含三次以上函数的函数表示方过率分布，最好为用包含三次函数的函数表示的透过率分布。
本发明第二观点的照明光学系统，其特征为具备驱动装置，可移动前述的第一方向(X方向)及第二方向(Y方)的至少一方的滤光部材。
再本发明第二观点的照明光学系统的特征为，该驱动装置可连续性移动前述第一方向(X方向)及第二方向(Y方向)的滤光部材。
依此发明，可连续性移动X方向及Y方向的滤光部材，能在够在短时间内且高精度调整X方向及Y方向的照度分布。
本发明第二观点的照明光学系统，其特征为配置控制装置，可驱动该驱动装置，以控制前述第一方向(X方向)及第二方向(Y方向)的至少一方的方向的滤光部材的各个的相对位置。
上述本发明第一观点及第二观点照明光学系统，该滤光部材最好配置于该被照射物体的近旁，或对被照射物体的被照射面光学上共轭的面或其近旁。
本发明第一观点及第二观点的照明光学系统，上述滤光部材各别的配置，最好其各别的透过率分布特性在该光路的横切方向，为互相大略反转的关系。
为解决上述问题，依本发明第一观点的曝光装置，为由光源射出的光照射罩幕，再将在该罩幕形成的图案转写到感旋光性基板的曝光装置，其特征为具备：罩幕座可载置该罩幕，及基板座为可载置该感旋光性基板的构造，以及上述的第一观点及第二观点的任一观点的照明光学系统，用以由光源射出光照明该罩幕。
为解决上述问题，依本发明第二观点的曝光装置为由光源射出的光照射罩幕，再将在该罩幕形成的图案转写到感旋光性基板的曝光装置。其特微为具备：罩幕座在载置该罩幕的状态可移动的构造，及基板座为在载置或感旋光性基板的状态可移动的构造；及前述依第一观点的照明光学系统；及投影光学系统将罩幕的图案在上述感光基板上形成；及罩幕座驱动系统连接该罩幕座可移动罩幕座；及基板座驱动系统连接上述基板座并可移动该基板座；以及控制部连接上述罩幕座驱动系统及基板座驱动系统，控制罩幕座驱动系统及基板座驱动系统，使上述罩幕与感旋光性基板，依照该投影光学系统的倍率，沿扫描方向移动。该光路的横切的方向，被设定成可横切上述扫描方向对应的方向(Z方向)。
此处理所谓的扫描方向对应的方向，乃指光学系统由罩幕到滤光部材，在被投影的滤光部材位置的扫描方向。
为解决前述课题，本发明的微元件的制造方法的特征为，包含有曝光工程与显像工程。曝光工程为利用上述的第一观点的曝光装置或第二观点的曝光装置，将在该罩幕形成的图案，在感旋光性基板曝光。显像工程，即将曝光的感旋光性基板显像。
以下，说明本发明的原理。为简化说明，此处举例说明的照明光学系统为，在横切光路的第一方向(X方向)，及与第一方向直交的第二方向(Y方向)，各别配置两个用三次幂级数表示透过滤分布的滤光部材。一般的所称的三次的幂级数指用T＝ax3+bx2+cx+d表示的函数，a、b、c、d为定数。
今设滤光部材的透过率分布为x、y的函数，则滤光部材的透过率分布T(x，y)的三次的幂级数，可以下的(6)式表示
T(x，y)＝ax3+bx2+cx+ey3+fy2+gy+d..............(6)(6)式中a、b、c、d、e、f、g为定数。
为说明更简单，以下的说明中，考虑使用以(7)式表示透过率分布T(x，y)的滤光部材。
T(x，y)＝ax3+d....................................(7)
准备两个具(7)有式表示透过率分布的滤光部材，其一个在另一个的xy面内以180度回转的状态配置，如此使两个滤光部材的一方，成为有透过率分布T(x，y)＝-ax3+d的滤光部材。此两个滤光部材合并的透过率分布T1可以(8)式所示
T1＝(ax3+d)(-ax3+d)
  ＝-a2x6+d2.......................................(8)
为以下的计算简化及说明易于了解，推求近似性的透过率。今用极近于“1”的数值α、β，考虑下记(9)式
(α-1)(β-1)＝αβ-α-β+1...................(9)该(9)式经移项，变成下示的(10)式
αβ-(α-1)(β-1)＝α+β-1....................(10)因假定α、β皆为极近于“1”的数值，故(α-1)、(β-1)与αβ比较成为极小的值。因此，(10)式可以下面的(11)式表示。
αβα+β-1...................................(11)
设前述两个滤光部材的透过率为极近于“1”(即透过率为100～95％左右)，则利用(11)的关系，前述的(8)式可用以下的(12)式表示
T1＝(ax3+d)(-ax3+d)
  (ax3+d)+(-ax3+d)-1
  ＝2d-1........................................(12)如此改写之后，使用近似值，可成非常简单的式子。
其次，将上述两个滤光部材的一方，向-X方向挪移j，且将另一方滤光部材向+X方向挪移j，则两个滤光部材成相对挪移若干量(＝2j)的位置沿光路配置的状态。其透过率分布T2，可以下面的(13)式表示
T2＝{a(x+j)3+d}{-a(x-j)3+d}
  {a(x+j)3+d}+{-a(x-j)3+d}-1
  ＝6ajx2+2aj3+2d-1................................(13)
此处，推求(12)式与(13)式的差，就可计算两个滤光部材的X方向的位置挪移产生的透过率的变化。以下的(14)式表示透过滤的变化。
T2-T1＝6ajx2+2aj3..............................(14)
如上所述，挪动两片滤光部材的相对位置，二次的透过率分布会变化。又，二次的透过率分布的变化量，由(14)式可知，与两个滤光部材的挪移量j成比例。又，上述(14)式中包含2aj3的定数成份，故伴随j的变化，透过率本身亦发生偏移，因现实上定值a的值，相对于d的值为极小之故，其偏移量事实上不成问题。
如上说明，三次的幂级数表示的两个滤光部材沿光路的配置，且在横切光路的方向挪移相对位置，就可修正滤光器的透过率分布的二次成份。因此，将两个滤光部材配置在被照射面与光学性共轭的面，或其近旁，就可不需变化聚光镜的失真量，能够修正照度分布的二次成份。
以上，为简化说明，举各个滤光部材的透过率分布为T(x，y)＝ax3+d为例的场合说明，但是，本发明的滤光部材，一般的透过率分布为
T(x，y)＝ax3+bx2+cx+d该式中a、b、c、d为定数。
而且，本发明的滤光部材，亦可具有前述(6)式的透过率分布，即
T(x，y)＝ax3+bx2+cx+ey3+fy2+gy+d式中a、b、c、d、e、f、g为定数。
在此场合，挪移X、Y二方向的各滤光部材的相对位置，就可独立调整X、Y二方向的照度分布的二次成份。又，以上的说明，为举滤光部材的透过率分布成三次幂级数表示的例说明，但亦可为含有更高次的幂级数表示的成份，或如三角函数等其它函数表示的成份。
又，滤光部材也非如上的限制两个，使用多个滤光部材组合，获得同样效果亦可。例如用透过率分布分别为Ta(x，y、Tb(x，y)、Tc(x，y)、Td(x，y)的四个滤光器的组合，则可独立调整X方向的照度分布的二次成份，与Y方向的照度分布二次成份。
Ta(x，y)＝ax3+d
Tb(x，y)＝-ax3+d
Tc(x，y)＝ay3+d
Td(x，y)＝-ay3+d
以上的说明，主要为说明调整照度分布的二次成份的方法。但，本发明的滤光部材的透过率分布本质上是包含有二次成份的，将组合滤光器全体偏心，可调整照度分布的一次成份。
有前述透过率分布的滤光部材，也可使用光学薄膜等，依其位置作成不同的膜的设计解析，解像限界以下的微小点遮光物或减光物在基板沉积，依此微小点的密度位置的不同作成亦可以。总之，具有前述透过率分布的滤光部材的制作方法，无特别的限制。但是要制作具有前述透过率分布的微小点的存在频率依各位置不同的滤光部材的场合，最好微小点的排列无特定的图案(在各滤光部材中，具有同一透光滤的处所，其微小点的排列不同)；既使有特定图案的场合，亦希望多个的滤光部材的特定图案不同。
附图说明
图1为本发明的实施例的曝光装置全体构成的概略图；
图2为滤光器14a、14b的一例的外观斜视图；
图3为照度不均均的计测方法的说明图；
图4为滤光器14a、14b的相对位置变化的场合，其透过率分布的变化的仿真结果；
图4(a)为滤光器14a的透过率分布；
图4(b)为滤光器14b的透过率分布；
图4(c)为滤光器14a、14b组合的透过率分布；
图5为横切曝光的光路的第一方向，及与第一方向直交的各方向具有包含三次以上函数的函数表示透过率分布的滤光器一例；
图6为对具有图5所示透过率分布的滤光器，设置于另一方向的滤光器的透过率分布的一例；
图7为具有图5所示透过率分布的滤光器的X方向及Y方向的挪移量为0.1，图6所示透过率分布的滤光器的X方向及Y方向的挪移量为-0.1时，滤光器组合的透光率分布图；
图8为具有图5所示透光率分布的滤光器，设定X方向挪移0.1，Y方向挪量为-0.1；图6所示透过率分布的滤光器，设定其X方向的挪移量为-0.1，Y方向的挪移量为0.1时，滤光器组合的透光率分布图；
图9为微元件的制造工程的一例的流程图；
图10为半导体元件的制造场合，图9的步骤S13的详细流程的一例。
图11为用聚光镜调整照度分布的原理的说明图。
1：曝光光源(光源)
14a、14b：滤光器(滤光部材)
15：驱动装置
24：控制装置
31：罩幕台
34：罩幕台驱动系统
39：基板台
41：基板台驱动系统
IAX：光路(光轴)
IL：曝光的光(光源射出的光)
PL：投影光学系统
R：被照射物体(罩幕、掩膜)
SD：扫描方向
W：晶圆(感旋光性基板)
X：X方向、X轴(第一方向)
Y：Y方向、Y轴(第二方向)
Z：Z方向、Z轴(对应扫描方向的方向)
具体实施方式
以下参照图面详细说明本发明的实施例的照明光学系统、曝光装置以及微元件的制造方法。图1为本发明的实施例的曝光装置全体构成的概略图。本实施例，以图1中的当做罩幕(mask)的掩膜(reticule)R，与当做感基板的晶圆W，对投影光学系统一边做相对的移动，一边将在掩膜R上形成的图案转写到晶圆W的适用于制造半导体元件的逐步扫描(step and scan)方式的曝光装置为例说明。
以下的说明，设定在图1中所示的X、Y、Z直交坐标系统，参照该XYZ直交坐标系统，说明各部材的位置关系。该XYZ直交坐标系统为，被设定成X轴与Y轴与晶圆W平行，Z轴与晶圆W成直交的方向。图中的XYZ坐标系统，实际上设定XY平面为与水平面平行的面，Z轴为垂直的方向。又，在本实施例，设定掩膜R与晶圆W的移动方向(扫横方向SD)为Y方向。
图1中的曝光的光源1使用ArF准分子激光光源(波长193nm)，射出断面略成长方形的平行光束的曝光IL，由曝光的光源发出的波长193nm的紫外脉冲形成曝光IL(曝光束)，通过光束匹配单位2(BeamMatching Unit，BMU)，射入当做光衰减器的可变减光器3。曝光控制单位23为控制对晶圆W的光阻剂的曝光量，控制曝光光源1的开始停止发光及输出功率(振动频率数，脉冲能量)，同时并连绩或阶段地调整可变减光器3的减光率。
通过可变减光器3的曝光IL，经由透镜系统4a、4b形成的光束成形系统5，射入做为第一段光学积体器(均化器)的第一飞眼透镜6(fly’s-eye lens)。由该第一飞眼透镜6射出的曝光IL，通过第一透镜系统7a、光路曲折镜8及第二透镜系统7b，射入当做第二段光学积体器的第二飞眼透镜9。
第二飞眼透镜9的射出面，也就是在面对曝光对象的掩膜R的图案面的光学上的传利叶转换面(照明系统的照此射面)配置有开口的光圈板10，由驱动马达10e驱动自在回转。在开口光圈板10配置有通常照明用的圆形开口光圈10a，轮带照明用的开口光圈10b，以及由多个(例如四极)的偏心的小开口形成的变形照明用开口光圈(未图标)或小相关因素(coherence factor σ值)用的小圆形的开口光圈(未图标)等可自在切换。由统括控制曝光装置50的全体的动作的主控制系统24，经驱动马达10e转动开口光圈板10，设定照明条件。
在进行变形照明(轮带照明，四极照明)时，为提高曝光IL的利用效率以得高照度(脉冲能量)，需在曝光IL射入第二飞眼透镜9的阶段，就将曝光IL的断面形状整形成大略轮带形状最佳。为此目的，譬如将第一飞眼透镜用由多数的相位型绕射格子的集合体形成的绕射光学格子(Diffractive Optical Element DOE)换置就可以。又，照明条件的切换系统，不限于上述的构造，用与开口光圈板10组合或单独的圆锤棱镜(旋转三棱镜)及/或伸缩光学系统，及用绕射光学元件也可以。又，使用内面反射型积体器(rod-integrator等)为第二段光学积体器的场合，例如使用DOE圆锤棱镜或多面体棱镜等改变照明系统的光轴IAX，使曝光IL倾斜射入内面反射型积体器，同时因应照明条件，变更在该射入面的曝光IL的射入角度范围也可以。
图1中，由第二飞眼透镜9射出通过通常照明用的开口光圈10a的曝光IL，射入透过高率但反射率低的光束分裂器(beam splitter)11。在光束分裂器11反射的曝光，经过聚光用的透镜21，射入做为光电检出器的积体器感应部22(integrator sensor)，积体器感应部22的检出信号，供给曝光控制单位23。积体器感应部22的检出信号与晶圆W上的曝光IL的照度的关系，已预先高精度计测，记忆在曝光控制单位23内的内存。曝光控制单位23的构造，可利用积体器感应部22的检出信号，间接的仿真曝光IL对晶圆W的照度(平均值)及其积分值。
透过光束分裂器11的曝光IL，沿着光轴IAX顺次通过透镜系统12、13，再顺次经过本发明的滤光部材的滤光器14a、14b，后射入可动遮蔽16a(可动照明窗口光圈)。该滤光器14a、14b，为在横切光轴IAX的方向具有包含三次以上的函数的函数的透过率分布。图2标滤光器14a、14b的外观斜视图。图2所示的滤光器14a、14b为曝光IL在透明基板上蒸镀着多个的遮旋光性的微小点图案，在透明基板上的单位面积的微小点图案的存在频率，依透明基板的位置相应的透过率设定。
由该蒸镀形成的微小点图案，为如直径25μm左右的微小的饼图案，设照度分布的调整量为约10％，则微小点图案的存在机率会收缩到0～15％的范围内。又，在滤光器14a、14b形成的微小点图案，二者皆无特定的图案较佳(滤光器14a、14b上有同一透过率的处所，其微小点的排列亦不同)；又，就在有特定图案的场合，也希望该特定的图案在多个的滤光器14a、14b各不相同。
图2所示的滤光器14a、14b，为在横切扫描方向SD(参考图1)的对应方向(Z轴方向)的X方向，具有用三次函数表示透过率分布的滤光器。此处，所谓的扫描方向SD的对应方向，乃指由掩膜R到滤光器14a、14b之间，光学系统投影在滤光器14a、14b的位置的扫描方向。
该些滤光器14a、14b的构造，可由图1中的驱动装置15驱动在X方向做连续性的移动，可分别设定滤光器14a与滤光器14b的X方向的位置，亦能够保持滤光器14a与14b的相对位置关系，两个滤光器在X方向并行移动。该驱动装置15的动作，由本发明所称的控制装置的主控制系统24，通过驱动系统25控制。
再回到图1，可动遮蔽16a设置在对掩膜R的图案形成面(以下称为掩膜面)的共轭面，滤光器14a、14b配置于由该共轭面沿光轴方向只散焦一定量的面上。如此，将滤光器14a、14b由掩膜面对的共轭面散焦的理由如下。如前所述，本实施例的滤光器14a、14b有多数的微小点图案形成，为使微小点图案不在掩膜面(与曝光对象的晶圆W的表面光学上共轭)上解像，换言之，为了不在晶圆W转写该些微小点图案之故。又，第二段光学积体器使用内面反射型积体器(微小点积体器等)的场合，滤光器14a、14b配置在内面反射型积体器的射出端面或其近旁。
曝光时，通过可动遮蔽16a的曝光IL，再经过光路曲折用透镜17，成像用的透镜系统18，聚光镜19、主聚光镜系统20，以及固定遮蔽16b(固定照明视野光圈)，照射当做罩幕的掩膜R的图案面(下面)的照明区域35(照明视野区域)。固定遮蔽16b，如日本专利申请案特开平4-196513号公报，及其对应的美国专利申请案第5,473,410号所揭示，在后述的投影光学系统PL的圆形视野内的中央，与扫描曝光方向直交的方向，有成沟缝(slit)状，或矩形状(以下合称沟缝)延伸配置的开口部。
上述的可动遮蔽16a，乃为防止在晶圆W上的各照射区域在扫描曝光的开始时及终了时不要的曝光，作用为使照明视野区域的扫描方向的幅度成为可变。又，可动遮蔽16a用于使与扫描方向直交的方向(非扫描方向)的掩膜R的图案区域的大小，或如后述依评价对象的幅度成为可变。可动遮蔽16a的开口率情报也供给曝光控制单位23，由积体器感应部22的检出信号求出的值，乘以该开口率所得的值，为晶圆W上的实际照度。
以上说明的曝光光源1，光束匹配单位2，可变减光器3，透镜系统4a、4b形成的光束成形系统，第一飞眼透镜6、第一透镜系统7a、光路曲折用镜8、第二透镜系统7b、第二飞眼透镜9、开口光圈板10、光束分裂器11、透镜系统12、13、滤光器14a、14b、可动遮蔽16a、光路曲折用镜17、成像用透镜系统18、聚光镜19、主聚光镜系统20，以及固定遮蔽16b，构成照明光学系统。又，固定遮蔽16b可配置于可动遮蔽16a与滤光器14b间的面，或配置于可动遮蔽16a的射出近旁的面亦可(即可动遮蔽16a与光路曲折用镜17之间)。
上述设于照明光学系统内的透镜系统4a、4b形成光束成形系统5，第一飞眼透镜6、第一透镜系统7a、第二透镜系统7b、第二飞眼透镜9、透镜12、13、滤光器14a、14b、成像用的透镜系统18、聚光镜19、以及主聚光镜系统20的玻璃材料，可用例如萤石(氟化钙CaF2)。
由于曝光IL的照射，掩膜R的照明区域35内的电路图案的像，经过向两侧远心(telecentric)的投影光学系统PL，以所定的投影倍率β(β如1/4或1/5)，转写到配置在投影光学系统PL的成像面的当做基板的晶圆W上的光阻层的裂缝状的曝光区域35P。本实施例的投影光学系统PL为屈折光系统，但使用反射屈折光系统或反射光系统当然也可以。又，因本实施例的曝光IL为真空紫外光，会被通常空气中的氧、二氧化碳、水蒸气等大量吸收，为避开这些，在图1所示的由曝光光源1至晶圆W间的曝光IL的光路内，供给对真空紫外光有高度透过率的高纯度的纯化气体(氦、氖等稀有气体，或氮气等所谓惰性气体)。而且，构成投影光学系统PL的屈折部材的玻璃材料，可使用如萤石(氟化钙CaF2)。
图1的掩膜R被吸着保持在掩膜座31上，掩膜台31载置在掩膜基座32，上可在Y方向等速移动，并可在X方向、Y方向及回转方向倾斜。掩膜座31(掩膜R)的二次元位置及回转角，由驱动控制单位34内的激光干涉计实时计测。驱动控制单位34内的驱动马达(感应马达或音圈马达)，即依据该计测结果及主控制系统24的控制情报，控制掩膜座31的扫描速度及位置。
另一方面，晶圆W透过晶圆保持器38，在晶圆座39之上被吸着保持，晶圆座39在晶圆基座40上，沿与投影光学系统PL的画面平行的XY平面，二次元移动。也就是，晶圆座39在晶圆基座40上，可向Y方向以一定速度移动，且可向X方向、Y方向阶段性移动。尚且，晶圆座39设有Z向调整水平机构，能控制晶圆W的Z方向的位置(焦点位置)，及X轴与Y轴的回转倾斜角。又，图中省略了，在投影光学系统PL的侧面设有，向晶圆W的表面(晶圆面)的多个的计测点，斜向投影裂缝像的投影光学系统，及接受晶圆面的反射光，生成该些多个计测点的焦点位置对应的焦点信号的受光光学系统，二者形成的自动焦点感应器，这些焦点信号供给主控制系统24中的聚焦控制部。在扫描曝光时，主控制系统24中的聚焦控制部，依据上述焦点信号(焦点位置)的情报，以自动聚焦方式连续性的驱动晶圆座39中的Z调整水平机构。依此，晶圆W的表面可在投影光学系统PL的像面聚焦。
晶圆座39的X方向、Y方向的位置及X轴、Y轴、Z轴周围的回转角，由驱动控制单位41内的激光干涉计实时计测。驱动控制单位41内的驱动马达(线性马达)，即依据该计测结果及主控制系统24的情报，控制晶圆座39的扫描速度及位置。
主控制系统24，将掩膜座31及晶圆座39各别的移动位置、移动速度、移动加速度、位置偏移等各种情报传送到驱动控制单位34及41。因此，在掩膜R透过掩膜座31对曝光IL的照明区域+Y方向(或-Y方向)以速度Vr扫描的同时，晶圆W也通过晶圆座39对掩膜R的图案像的曝光区域35P，向-Y方向(或+Y方向)，以速度β.Vr扫描(β为由掩膜R到晶圆W的投影倍率)。此际，为防止在扫描曝光开始时及终了时的不要的部份曝光，由驱动控制单位34控制可动遮蔽16a的开闭动作。因本实施例的投影光学系统P为反转投影式，所以，掩膜R与晶圆W的移动方向相反。
主控制系统24，由曝光数据文件读出晶圆W上各照射区域的光阻剂扫描曝光时，适当曝光量的各种曝光条件，曝光控制单位23亦联合实行最适当的曝光序列。即，主控制系统24向曝光控制单位23发出，在晶圆W上的一个照射区域扫描曝光开始的指令时，曝光控制单位23开始曝光光源1的发光，同时透过整体感应器22算出曝光IL对晶圆W的照度(单位时间脉冲能量的和)的积分值，该积分值在扫描曝光开始时重设定为零。然后，曝光控制单位23逐次算出该照度的积分值，依其结果，控制曝光光源1的输出(发振频率及脉冲能量)及可变减光器3的减光率，使扫描曝光后晶圆W上的光阻剂的各点可得适切的曝光量。其后，当在该照射区域的扫描曝光终了时，曝光光源1的发光被停止。
又，本实施例的曝光装置，在晶圆座39上设置照度计测部42，用以测定通过投影光学系统P，射到晶圆W上的曝光IL的照度不均匀性。在该照度计测部42上面的扫描方向SD(Y方向)，固设具有细长沟状的受光部的CCD型线感应器42a(line sensor，参考图3(a))。该线感应器42a的检出信号，供给曝光控制单位23。又，在照度计测部42的上面，设置具有针孔状受光部的光电感器构成的照度不均匀感应器(未图标)。此处，参考图3说明利用线感应器42a对沟状的曝光区域35P的非扫描方向(X方向)的照度不均匀的计测方法。该照度不均匀的计测，可定期性地进行。此时驱动图1的开口光圈板10，将照明方式切换为通常照明、变形照明、小σ值照明第，对每一照明方式各计测其照度不均匀。然后，在曝光装置的运作期间所经过的照度不均匀的状态，依每一照明方式作成表格记存于主控制系统24内的记忆部。
图3为照度不均匀的计测方法的说明图。图3(a)标驱动图1的晶圆座39，在投影光学系统PL的曝光区域35P的非扫描方向的侧面，移动照度计测部42上的线感应器42a的状态。该曝光区域35P的扫描方向SD(Y方向)的照度分布F(Y)大约成台形状，如图3(c)所示，该照度分布F(Y)的底边的扫描方向的宽度为DL，则线感应器42a的受光部的扫描方向的宽度，要设定比DL更十分广大。
其后，驱动晶圆座39，如图3(a)所示地将曝光区域35P在扫描方向完全覆盖的形状，把线感应器42a在非扫描方向(X方向)，依所定间隔向顺次一连串的计测点移动。然后，在各计测点使图1的曝光光源1脉动发光，将整体感应器22的检出信号及线感应器42a的检出信号并列存入曝光控制单位23，线感应器42a的检山信号的全部画素的数字数据的积分数据，除以整体感应器22的检出信号的数字数据，可算出如图3(b)所示的，曝光区域35P的非扫描方向(X方向)的照度分布E(X)。此处，用整体感应器22的检出信号为除数的原因为，乃为除去脉动能量的不一致。如此，利用线应感应器42a的X方向扫描，可容易且在短时间内计测曝光区域35P的非扫描方向的照度分布E(X)。此处的照度分布E(X)，为例如用非扫描方向的端部的第一个测点的照度为基准，用其相对的值表示。
此结果，照度分布E(X)为表示非扫描方向的各X位置的曝光区域35P的照度沿扫描方向(Y方向)积分的照度。在扫描曝光时，晶圆W的各点为依扫描方向横切图3(c)所示的台形分布的照度F(Y)的区域，故本例的非扫描方向的照度分布E(X)，与晶圆W上各照射区域的非扫描方向的积算曝光量的分布大略相等。在本例中，该照度分布E(X)以非扫描方向的位置X为变量，以下述的(15)式表示。X位置的原点为通过投影光学系统PL的光轴IAX，与Y轴平行的直线。
E(X)＝a.(X-b)2+c.X+d......................(15)
(15)式中，二次系数a表示关于X位置的凸(a＞0)或凹(a＜0)的照度不均，位移系数b为照度不均的对称轴的由光轴IAX向X方向的位移量，一次系数c表示所谓的倾斜不均，系数d表示不依X位置的一定量的照度偏差。上述的系数a～d的值可用实测值以最小二乘法计算，计算的值，当做非扫描方向的照度不均(即非扫描方向的积算曝光量分布)状态记存。在本实施例，用以上方法测定的照度不均(照度分布)用滤光器14a、14b调整。以下详细说明照度不均的调整方法。
图4标滤光器14a、14b的相对位置变化的场合的透过率分部的变化的仿真结果。图4(a)标滤光器14a的透过率分布，图4(b)标滤光器14b的透过率分布，图4(c)标滤光器14a、14b组合后的透过率分布。又，图4(a)所示滤光器14a的透过率分布T10，在X方向的位移量为零的场合为T10＝a.x3+0.98。图4(b)所示滤光器14b的透过率分布T11，在X方向的位移量为零场合，T11＝-a.x3+0.98。上述式中的a为任意的定数。如上所述，滤光器14a及滤光器14b，各别的透过率分布特性，被配置成沿光轴IAX的方向成大约反转的关系。
图4(a)中，加注符号L11的曲线，示X方向的位移量为零时的滤光器14a的X方向的透过率分布。加符号L12的曲线，示X方向的位移量为-0.1时，滤光器14a的X方向的透过率分布。加符号L13的曲线，示X方向的位移量为-0.2时，滤光器14a的X方向的透过率分布。同样地，图4(b)中，加符号L21的曲线，示X方向的位移量为零时的滤光器14b的X方向的透过率分布；加符号L22的曲线，示X方向的位移量为0.1时的滤光器14b的X方向透过率分布；加符号L23的曲线，示X方向的位移量为0.2时的滤光器14b的X方向的透过率分布。又，图4中，上述表示透过率分布的公式T10、T11式中的定数a，已设定适当的值如图所示。
图4(c)中的加注符号L31的曲线，示滤光器14a、14b的X方向的位移量为零时，滤光器14a、14b组合的透过率分布。由该图可知在滤光器14a、14b的x方向的位移量零的场合(相对性位置挪移量为零的场合)，滤光器14a、14b组合后的透光率分布成大约一定(严格地说时是非一定的)。图4(c)中，加符号L32的曲线，示滤光器14a的X方向的位移量为-0.1时，滤光器14b的X方向的位移量为-0.1，滤光器14a、14b组合后的透光滤分布。此时滤光器14a、14b的x方向的相对的位置挪移量为0.2。此时的滤光器14a、14b组合后的透过率分布为沿X方向，成二次函数的变化分布。
图4(c)中，加注符号L33的曲线，示滤光器14a的X方向的位移量为-0.2，滤光器14b的X方向的位移量为0.2时，滤光器14a、14b组合后的透过率分布。此时，滤光器14a、14b的X方向的位置相对的挪移量为0.4。此时的滤光器14a、14b组合的透过率分布，与L32的曲线所示的透过率分布同样地，沿X方向成二次函数的变化分布，但其曲率较L32小。如此，本实施例的滤光器14a、14b，将滤光器14a向-X方向加大位移量，同时滤光器14b向X方向加大位移量，依滤光器14a与14b的相对位置那移量的增大，可任意变化依二次函数化的透过率分布的变化量(二次函数的曲率)。
由图4(c)可知，使滤光器14a与14b的X方向的相对位置的挪移量变化，其副作用发生的偏移量的变化量有限。在以更高精度控制照射晶圆W的曝光IL的曝光量的场合，有时需考虑该偏移的影响。此时，将滤光器14a及14b的X方向的位置，与照射晶圆W上的曝光IL的照度变化量的关系，用照度计测部42上的线感应器42a预先测定备用，在曝光时，因应滤光器14a及14b的X方向的位置，控制曝光IL的照度。
以上说明使用透过率分布为可变的二次函数的滤光器14a、14b，调整照度分布的二次成份时，需先推求滤光器14a及14b的X方向及-X方向的位移量，与透过率分布的变化量(二次函数的曲率的变化量)的关系备用。再由主控制系统24算出用线感应器42a预先计测的非扫描方向(X方向)的照度分布(参考图3(b))修正所得(均一化所得)的位移量。依据该算出值主控制系统24透过驱动系统25，驱动驱动装置15决定滤光器14a、14b的X方向或-X方向的位置。
其它的方法为，驱动晶圆座39如图3(a)所示，在曝光区域35P的非扫描方向的侧面，移动照度计测部42上的线感应器42a，完全覆盖走查方向的形状，将线感应器42a沿非扫描方向(X方向)上成一定间隔的顺次一连的计测点移动。然后，在各计测点于图1的曝光光源1脉动发光，曝光IL通过滤光器14a、14b照射到曝光区域35P时，顺次读取线感应器42a的检出信号。该各计测点的检出信号的值不是一定值的场合，需移动滤光器14a、14b向X方向或-X方向一定量，再度于各计测点取得计测结果。如此，一边变更滤光器14a、14b的X方向或-X方向的位置，一边计测曝光区域35P实际照射的曝光IL在非扫描方向的照度分布，可推求在非扫描方向照度分布的不均消失(非扫描方向的照度一定)的滤光器14a、14b的位置。
以上说明的实施例的逐步扫描方式的曝光装置，使用沟缝状的曝光其长边方向设定在非扫描方向，该曝光对掩膜R与晶圆W相对地扫描，将掩膜R上形成的图案转写到晶圆W的照射区域。所以，如扫描方向的曝光IL的照度份布有不均一性时，因晶圆W照射的曝光IL的曝光量为扫描方向的照度分布积分而成者，故曝光IL的扫描方向的照度分布的不均一性，几乎不成问题。
但是，如为逐步重复方式的曝光装置，要曝光某一照射区域的场合，在决定掩膜与晶圆的相对位置后，就不变更其位置总括曝光其照射区域，故不能像逐步扫描方式的曝光装置，仅修正一方向(非扫描方向)的照度分布的不均一性即可以，此时有必要均一化晶圆W面内(曝光区域内)的照度分布。因此，这种逐步重复方式的曝光装置具备的照明光学系统，在其曝光光源射出曝光的光路的横切面的第一方向(如图1中的X方向)，及与第一方向直交的方向(Y方向)，各需设置至少两个含三次以上关数的函数的滤光器。
设备该些滤光器的照明光学系统，与图1所示的照明光学系统同样，设有连续性移动各滤光器向第一方向及第二方向的驱动装置。该驱动装置，由与图1所示的主控制系统24及驱动系统25同样的装置系统控制。因此，各个滤光器的相对位置可用主控制系统24控制。又，与图1所示的逐步扫描方式的曝光装置配设的照明光学系统同样地，逐步重复方式的曝光装置配设的照明光学系统，也在对掩膜R的掩膜面的光学上共轭之面，设有视野光圈以限定曝光IL在掩膜R的照明区域，滤光器即设在该视野光圈的近旁。也就是，该些滤光器配设在对掩膜R的掩膜面光学性共轭之面的近旁。又，在视野光圈设在掩膜R的近旁的场合，滤光器配置于对掩膜面光学性共轭之面或其近旁。
图5标横切曝光的光路的第一方向，及第一方向直交方向的各个以三次以上的函数表示的透过率分布的过滤器的一例。图5中设定第一方向为X方向，第二方向为Y方向。图5所示滤光器的透过率分布T20，在X方向及Y的位移量为零场合，被设定为T20＝bX3+cY3+0.97。b、c为任意的定数。又，图6标有图5所示透过率分布的滤光器设于他方的滤光器透过率分布。图6所示滤光器的方过率分布T21，在X方向的位移量为零时T21＝-bX3-cY3+0.97。如此，逐步重复方式的曝光装所设的两个滤光器，也在沿曝光的进行方向(光轴)，成透过滤分布大略相反转的配置。
图7为图5所示透过率分布的滤光器向X方向与Y方向的位移量为0.1；图6所示透过率分布的滤光器的X方向及Y方向的位移量为-0.1时，两个滤光器组合的透过率分布。图7中所示者为经适当设定上述透过率分布T20、T21中的定数a、b而得。由图7可知，两个滤光器组合后的透过率分布，在X方向及Y方向皆为二次函数的变化分布，而且在X方向及Y方向皆向上凸起。
图8为图5的透过率分布的滤光器；设定其X方向的位移量0.1，Y方向的位移量-0.1；图6的透光率分布的滤光器的X方向位移量-0.1，Y方向位移量0.1时，两个滤光器组合的透过率分布。图8所示的透过率分布，在X方向与Y方向也成二次函数的变化分布，但与图7的透过率分布不同，在X方向成凸起形，Y方向则成向下凹入形状。如此，将X方向及Y方向各含有三次关数的函数的透过率分布的滤光器组合，滤光器的相对位置位移量，依X方向及Y方向各别设定，不仅透过率分布的变化量(二次函数的曲率)，曲率的符号(向上凸或向下凹)皆可自由变化。
又，图5及图6所示透过率分布的滤光器的X方向及Y方向的相对位置的位移量变化，其副带发生的偏移量的变化量，由图7及图8可知甚小。但在，要以更高精度控制照射晶圆W的曝光IL的曝光量的场合，可将两个滤光器的X方向的位置及Y方向的位置与照射在晶圆W上的曝光IL的照度变化量的关系，预先用照度计测部42上的线感应器42a测定备用，在曝光时对应滤光器14a与14b的方向的位置，控制曝光的照度。
又，使用X方向及Y方向的透过率为可变的二次函数的两枚滤光器调整照度分布的二次成份时，有前述的依据预先推求的位移量与透过率分布的变化量(二次函数的曲率的变化量)的关系控制滤光器位置的方法；以及一边计测透过滤光器照射曝光区域的曝光的检出结果，一边决定滤光器的位置的方法。而且，在此场合，不仅可调整照度分布的二次成份，使组合的滤光器整体地X或Y方向偏心，也可能调整照度分布的一次成份。
以上，说明本发明的实施例，但是本发明不受上述实例的限制，在本发明的精神范围内可自由变更。例如，上述实施例的曝光光源1，以ArF准分子激光光源为例说明，除此之外曝光光源1可用如射出g线(波长436nm)、i线(波长365nm)的超高压水银灯，或KrF准分子激光(波长248nm)、ArF准分子电射(波长193nm)、F2准分子激光(波长157nm)、Kr2激光(波长146nm)，YAG激光的高频发生装置、或半导体激光的高频发生装置。
曝光光源也可用由DFB半导体激光成纤维激光发振的红外区，或可见区的单一波长激光，例如铒(或铒与钇双方)掺杂的纤维放大器放大，再用非线形光学结晶变换波长为紫外光的高频波。例如使单一波长激光的发振波长在1.51～1.59nm的范围内，则可输出发生波长在189～199nm的范围内的八倍高频波，或发生波长在151～159nm的范围内的十倍高频波。
特别在发振波长为1.554～1.553μm的范围内时，发生波长为193～194nm范围内的八倍高频波，即可得与ArF准分子激光太略同一波长的紫外光，发振波长为1.57～1.58μm的范围内，则发生波长为157～158nm的范围内的十倍高频波，即可得与F2激光大约同一波长的紫外光。又，使发振波长在1.03～1.12μm的范围内，则发生波长在147～160nm的范围内的七倍高频波；特别在发振波长为1.099～1.106μm的范围内，则发生波长为157～158nm的范围内的七倍高频波，即可得与F2激光大略同一波长的紫外光。此场合的单一波长发振激光可使用如掺杂钇的纤维激光(yttrium dope fiber laser)。
又，上述实施例中照明光学系统内设置的透镜系统4a、4b组成的光束成形系统5，第一飞眼透镜6、第一透镜系统7a、第二透镜系统7b、第二飞眼透镜9、透镜系统12、13、滤光器14a、14b、成像用透镜系统18、聚光镜19、及主聚光镜系统20的玻璃材料，与构成投影光学系统PL的屈折部材的玻璃材料，皆以使用萤石(氟化钙CaF2)为例说明。但是，这些可对应曝光IL的波长选择萤石(氟化钙CaF2)、氟化镁(MgF2)、氟化锂(LiF)、氟化钡(BaF2)、氟化锶(SrF2)、LiCAF(LiCaAlF6)、LiSAF(LiSrAlF6)、LiMgAlF6、LiBeAlF6、KMgF3、KcaF3、KSrF3等的氟化物结晶物，或该些物的混合结晶，或掺杂氟、氢等物质的石英玻璃等可透过真空紫外光的光学材料。又，掺杂所定物质的石英玻璃，曝光的波长短于150nm左右时透过率会降低，故使用波长150n左右以下的真空紫外光的曝光IL的场合，光学元件的光学材料选用(氟化钙)、氟化镁、氟化锂、氟化钡、氟化锶，LiCAF、LiSAF(LiSrAlF6)、LiMgAlF6、LiBeAlF6、KMgF3、KCaF3、KSrF3等的氟化物结晶或该些氟化物的混合结晶。
在上述实施例中，为容易了解只举X方向(及Y方向)有三次函数的透过率分布变化的滤光器说明，但也可能使用一种滤光器其透过率分布含有更高次的幂级数成份或如三角函数等其它函数表述的成份。另外，上述实施例中，为容易了解举两枚在X方向(及Y方向)有三次函数变化的透过率分布的滤光器的组合为例说明，但三枚以上滤光器的组合也可以，例如将透光率分布个别为Ta(x，y)、Tb(x，y)、Tc(x，y)、Td(x，y)的四枚滤光器组合，则X方向的照度分布的二次成份及Y方向的照度分布的二次成份，可容易独立调整。
Ta(x，y)＝ax3+d
Tb(x，y)＝-ax3+d
Tc(x，y)＝ay3+d
Td(x，y)＝-ay3+d
上述实施例中，举在透明基板上蒸镀多个的遮旋光性的圆点图案形成的滤光器说明，但使用光学薄膜等依膜的位置设计成不同的透光率也可以。还有，如滤光器的基板使用的光学材料对曝光IL有某程度的吸收性，则在内面方向三次元函数化的变化基板的厚度也可以。如滤光器的基板使用金属或陶瓷基板时，在金属或陶瓷基板形成多个的微小孔也可以，此场合，使微小孔的存在频率依位置变化，以形成包含前前述的三次或更高次的幂级数表示的成份的透过率分布。
本发明不只使用于制造半导体元件的曝光装置液晶表示元件(LCD)等显示器的制造使用的将设备图案转写到玻璃板上的曝光装置；薄膜磁头的制造使用的，把设备图案转写到陶磁薄片上的曝光装置、及CCD等的摄影元件的制造所用的曝光装置等皆可适用。更在光曝光装置、EUV曝光装置、X光曝光装置及阴极射线曝光装置等使用的，为制造掩膜或罩幕，在玻璃基板或硅晶圆等转写电路图案的曝光装置，亦可适用本发明。此处使用DUV(远紫外线)光或VUV(真空紫外)光的曝光装置，一般用透过型掩膜，掩膜基板可使用石英玻璃、掺杂氟的石英玻璃、萤石、氟化镁或水晶等。又，近似方式的X光曝光装置或阴极射线曝光装置等使用透过型罩幕(缕空罩幕、薄膜罩幕)，罩幕基板可使用硅芯片等。
其次，说明在微影蚀刻工程使用本发明的实施例的曝光装置及曝光方法，制造微元件的方法的实施例。图9标微元件(IC或LSI等的半导体芯片、液晶面板、CCD、薄膜磁头、微机器等)的制造例的流程图。如图9所示，先在S10步骤(设计步骤)进行微元件的机能，性能设计(如半导体元件的电路设计等)，设计能实现其机能的图案。在S11步骤(罩幕制造步骤)制作形成设计的图案的罩幕(掩膜)。另外在步骤S12(晶圆制造步骤)用硅等材料制造晶圆。
在S13步骤(晶圆处理步骤)，使用在S10～S12步骤准备的罩幕及晶圆，如下述的方式，用微影蚀刻技术等在晶圆上形成实际的电路等。在S14步骤(元件组合步骤)用S13步骤处理的晶圆，进行元件组合，S14步骤包含切块(dicing)工程、接合(bonding)工程及封装工程(芯片的封装)等必要的工程。最后的S15步骤(检查步骤)进行S14步骤制造的微元件的动作确认的试验，耐久性试验等检查。经过上述作业微元件制作完成，可以出货。
图10标制造半导体元件的场合的图9中的S13步骤的详细流程的一例。图10中在S21(氧化步骤)进行晶圆表面的氧化。在S22步骤(CVD步骤)在晶圆表面形成绝缘膜。在S23(电极形成步骤)用蒸着方式在晶圆上形成电极。在S24(离子打入步骤)对晶圆打入离子。以上所述的S21～S24各步骤分别构成晶圆处理的各阶段的前处理工程，依各阶段处理的必要性选择实行。
在晶圆处理的各阶段，上述的前处理工程完成时，再做如下述的后处理工程。该后处理工程为，先在S25(光阻形成步骤)在晶圆涂布感光剂。再于S26(曝光步骤)中用上述的微影蚀刻系统(曝光装置)及曝光方法将罩幕的电路图案转写到晶圆上。再于S27(显像步骤)将曝光的晶圆显像，在S28(蚀刻步骤)将光阻残存部份以外部份的露出部材蚀刻除去。然后，在S29(光阻除去步骤)将蚀刻完后成为不需要的光阻除去。将上述的前处理工程与后处理工程反复进行，可在晶圆上形成多重的电路模式。
用上述的本实施例的微元件的制造方法，在曝光工程(步骤S26)，以照度分布一定的曝光IL在晶圆W曝光，在够在掩膜R形成的图案忠实转到晶圆W上，结果连最小线宽0.1μm左右的高积度的元件皆可有效生产。
发明效果
如以上说明，依本发明的方法，在横切光路的方向的光路上，配置至少二枚具有三次函数表示透过率分布的滤光器，利用该些透过率分布的组合的方式，求得横切光路方向的二次函数化变化的透过率分布，所以有只用滤光器就可调整照度分布的二次成份的效果。
因只用滤光器就能够调整照度分布的二次成份，故常用的为调整照度分布的二次成份必要的聚光镜的失真，成为完全不必要，也为本发明的效果。
其结果，聚光镜的失真变化产生的照明光的每一像高的开口数无变化，而且亦可调整照度分布的二次成份，在产生线幅均一的图案上，有极佳的效果。
又，因本发明，在横切光路的方向，滤光器部材可连续地移动，故可在短时间内且高精度地调整横切光路方向的照度分布。

Claims (13)

1.一种照明光学系统，乃由光源射出的光照射被照射物体的装置，其特征为，
在该光源射出之光的光路上，横切该光路的方向设有用包含三次以上函数表示透过率分布的滤光部材至少两个。
2.如权利要求1所述的照明光学系统，其特征为，配备有驱动装置，能移动前述横切光路方向的滤光部材。
3.如权利要求2所述的照明光学系统，其特征为，该驱动装置连续性的移动前述横切光路方向的滤光部材。
4.如权利要求2或3所述的照明光学系统，其特征为，配备有控制装置以驱动该驱动装置控制前述横切光路方向的滤光部材各别的相对位置。
5.一种照明光学系统，乃由光源射出的光照射被照射物体的装置，其特征为，
在该光源射出的光的光路上，横切该光路的第一方向及与该第一方向直交的第二方向，各设有以三次以上的函数表示透过率分布的滤光部材少两个。
6.如权利要求5所述的照明光学系统，其特征为，配备有驱动装置，至少能够往前述第一方向及第二方的一方的方向，移动该些滤光部材。
7.如权利要求6所述的照明光学系统，其特征为，该驱动装置能够连续性移动上述滤光部材向第一方向及第二方向挪动。
8.如权利要求6或7所述的照明光学系统，其特征为，备有控制装置，驱动该驱动装置，以控制前述的第一方向与第二方向的至少一方的方向上的滤光部材各个的相对位置。
9.如权利要求1至8中任一项所述的照明光学系统，其特征为，该滤光部材配置在该被照射物体近旁，或对该被照射物体的被照面光学上共轭的面或其近旁。
10.如权利要求1至9中任一项所述的照明光学系统，其特征为，该些滤光部材各别的透过率分布，在横切光路的方向，配置成大略反转的关系。
11.一种曝光装置，乃由光源的光照射罩幕，再将该罩幕形成的图案转写到感旋光性基板的装置，其特征为，该装置具备：
罩幕座，作成可载置该罩幕的构造，及
基板座，作成可载置该感旋光性基板的构造，以及
照明光学系统，为如权利要求1至10项中任一项所述的照明光学系统，可将前述光源的光照射罩幕。
12.一种曝光装置，由光源的光照射罩幕，再将该罩幕形成的图案转写到感旋光性基板的装置，其特征为，配设
罩幕座，作成在载置罩幕的状态可移动的构造，及
基板座，作成在载置该感旋光性基板的状态可能移动的构造，及
照明光学系统，为如权利要求1至4项任一所述的照明光学系统，可将前述光源的光照射该罩幕，及
投影光学系统，在该感旋光性基板上形成前述罩幕的图案的影像，及
罩幕座驱动系统，连接前述罩幕座，能移动该罩幕座，及
基板座驱动系统，连接前述基板座，能移动该基板座，以及
控制部，连接上述罩幕座驱动系统及基板座驱动系统，控制该罩幕座驱动系统及基板座驱动系统，使该罩幕与感旋光性基板配合该投影光学系统的倍率，沿扫描方向移动；
前述横切光路的方向，被设定成横切该扫描方向对应的方向。
13.一种微元件的制造方法，其特征为，该方法包含：
曝光工程，使用如权利要求11或12所述的曝光装置，将在该罩幕形成的图案在该感旋光性基板曝光，以及
显像工程，将曝光的该感旋光性基板显像。
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