JP2000164500A

JP2000164500A - 露光装置、露光方法および露光装置の製造方法

Info

Publication number: JP2000164500A
Application number: JP10337513A
Authority: JP
Inventors: Kayo Sugiyama; 香葉杉山
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1998-11-27
Filing date: 1998-11-27
Publication date: 2000-06-16

Abstract

(57)【要約】【目的】マスクや感光性基板でのゴーストやフレアーが
発生を防止して、良好なるマスクパターンを感光性基板
上で露光し得る露光装置、露光方法および露光装置の製
造方法の提供。【構成】所定のパターンが形成されたマスクを照明す
る照明系を備え、前記マスクのパターンを感光性基板に
露光する露光装置において、前記照明系は、露光用の光
を供給する光源と、該光源からの露光用の光を前記マス
クへ導くための照明部と、前記照明部中に配置された調
整用光学手段と、前記光源と前記マスクとの間の照明光
路中の所定の位置に配置されたフレアー防止手段とを有
し、前記フレアー防止手段は、前記調整用光学手段の調
整に起因して生成される前記マスクの有効照明領域の周
辺部での前記照明系の最大開口数の光を通過させるため
に、所定の大きさを持つ開口部を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マスクのパターン
を感光性基板に露光するための露光方法および露光装置
に関するものであり、特に、露光装置に設けられた露光
用光学系の光学素子の表面等にて発生する不要な反射光
によりマスクや感光性基板に発生するゴーストやフレア
ーを防止し得る露光方法、露光装置及び露光装置の製造
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子を製造するための露光装置で
は、ｇ線（４３６ｎｍ）の波長を持つ光、あるいはｉ線
（３６５ｎｍ）の波長を持つ光を発する光源として、水
銀ランプ等を用いた露光装置が既に実用化されており、
高いスループットを実現するために、露光用の光源の高
出力化が図られている。

【０００３】また、より微細なマスクパターンをウエハ
等の感光性基板へ転写するために、露光光の短い波長化
が図られている。特に、近年では、露光用の光源とし
て、２４８ｎｍの波長を持つ光を発振するＫｒＦエキシ
マレーザを用いた露光装置が実用化されてきており、さ
らに、より一層微細なパターンをウエハ等の感光性基板
へ転写するために、１９３ｎｍの波長を持つ光を発振す
るＡｒＦエキシマレーザ等が提案されている。

【０００４】以上の述べたエキシマレーザは、極めて強
い強度のレーザ光を発振するために、高いスループット
のもとで露光ができるという利点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高いス
ループットを確保するためには、露光用の光源の出力を
大きくすることが必要であるものの、露光用の光源から
供給される光の強度が強くなるに従って、露光装置中の
露光用光学系（照明光学系、投影光学系等）における各
光学素子の表面等にて不要な反射光が発生し、これによ
りマスクや感光性基板に発生するゴーストやフレアーが
生ずる。

【０００６】また、強い強度の露光用の光をマスクや感
光性基板へ導くと、マスクパターン表面や感光性基板表
面からの反射光は露光用光学系（照明光学系、投影光学
系等）における各光学素子の表面を経由して、再びマス
クや感光性基板へ導かれて、、この結果、ゴーストやフ
レアーが発生する。以上のゴーストやフレアーの発生に
よって、マスクや感光性基板での照度分布は不均一とな
り、感光性基板上に良好なるマスクパターンを転写でき
ないという問題がある。

【０００７】本発明は、以上の課題に鑑みてなされたも
のであり、マスクや感光性基板でのゴーストやフレアー
が発生を防止して、良好なるマスクパターンを感光性基
板上で露光し得る露光装置、露光方法及び露光装置の製
造方法を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に係る発明では、所定のパターンが形成
されたマスクを照明する照明系を備え、前記マスクのパ
ターンを感光性基板に露光する露光装置において、前記
照明系は、露光用の光を供給する光源と、該光源からの
露光用の光を前記マスクへ導くための照明部と、前記照
明部中に配置された調整用光学手段と、前記光源と前記
マスクとの間の照明光路中の所定の位置に配置されたフ
レアー防止手段とを有し、前記フレアー防止手段は、前
記調整用光学手段の調整に起因して生成される前記マス
クの有効照明領域の周辺部での前記照明系の最大開口数
の光を通過させるために、所定の大きさを持つ開口部を
有するようにしたものである。

【０００９】また、請求項３に係る発明では、照明光路
中に配置された調整用光学手段を含む照明系によって所
定のパターンが形成されたマスクを照明し、前記マスク
のパターンを感光性基板に露光する露光方法において、
前記調整用光学手段の照明光路中での設定位置または調
整に起因して生成される前記マスクの有効照明領域の周
辺部での前記照明系の最大開口数を求める第１工程と、
前記第１工程によって求められた前記照明系の最大開口
数に基づいて、前記照明光路中の所定の位置に配置され
るべきフレアー防止手段の開口部の大きさを求める第２
工程と、前記第２工程によって求められた所定の大きさ
を持つ開口部を有するフレアー防止手段を前記所定の位
置に設定する第３工程と、前記第３工程によって前記所
定位置に設定されたフレアー防止手段を有する前記照明
系を用いて前記マスクを照明し、前記マスクのパターン
を前記感光性基板に露光する第４工程とを有するように
したものである。

【００１０】また、請求項７に係る発明では、照明光路
中に配置された調整用光学手段を含む照明系を含み、該
照明系によって所定のパターンが形成されたマスクを照
明し、前記マスクのパターンを感光性基板に露光する露
光装置の製造方法において、前記調整用光学手段の照明
光路中での設定位置または調整に起因して生成される前
記マスクの有効照明領域の周辺部での前記照明系の最大
開口数を求める第１工程と、前記第１工程によって求め
られた前記照明系の最大開口数に基づいて、前記照明光
路中の所定の位置に配置されるべきフレアー防止手段の
開口部の大きさを求める第２工程と、前記第２工程によ
って求められた所定の大きさを持つ開口部を有するフレ
アー防止手段を前記所定の位置に設定する第３工程とを
含むようにしたものである。

【００１１】また、請求項８に係る発明では、照明系に
よって所定のパターンが形成されたマスクを照明し、前
記マスクのパターンを投影光学系を介して感光性基板に
露光する露光方法において、マスクを照明するための照
明系の照明光路中の所定の位置にフレアー防止手段を設
定する第１工程と、前記感光性基板上に発生するフレア
ーを計測する第２工程と、前記第２工程の計測結果に基
づいて、前記照明系の照明光路中に設定されたフレアー
防止手段の位置または該フレアー防止手段の開口部の大
きさを調整する第３工程と、前記第３工程によって調整
された前記フレアー防止手段を有する前記照明系を用い
て前記マスクを照明し、前記投影光学系を介して前記マ
スクのパターンを前記感光性基板に露光する第４工程と
を有するようにしたものである。

【００１２】また、請求項１１に係る発明では、調整用
光学手段を含む照明系によって所定のパターンが形成さ
れたマスクを照明し、前記マスクのパターンを感光性基
板に露光する露光方法において、前記照明系の照明光路
中の所定の位置にフレアー防止手段を設定する第１工程
と、調整用光学手段によって前記照明系の光学特性を調
整する第２工程と、前記第２工程の調整に応じて、前記
照明系の照明光路中に設定されたフレアー防止手段の位
置または前記フレアー防止手段の開口部の大きさを調整
する第３工程と、前記第３工程によって調整された前記
フレアー防止手段を有する前記照明系を用いて前記マス
クを照明し、前記投影光学系を介して前記マスクのパタ
ーンを前記感光性基板に露光する第４工程とを有するよ
うにしたものである。

【００１３】また、請求項１７に係る発明では、所定の
パターンが形成されたマスクを照明する照明系と前記マ
スクのパターン像を感光性基板に投影する投影光学系と
を有する露光装置において、前記照明系は、露光用の光
を供給する光源と、該光源からの露光用の光に基づいて
瞳またはその近傍に２次光源を形成し、該２次光源から
の光を前記マスクへ導くための照明部と、前記照明部の
瞳またはその近傍に形成される２次光源の大きさ又は形
状を変更する変更手段と、前記光源と前記マスクとの間
の照明光路中の所定の位置に配置されたフレアー防止手
段とを有し、前記フレアー防止手段は、前記変更手段に
よる光源の大きさ又は形状の変更に応じて、照明光路中
での設定位置または開口部の大きさが調整可能に設けた
ものである。

【００１４】また、請求項２０に係る発明では、所定の
パターンが形成されたマスクを照明する照明系と前記マ
スクのパターン像を感光性基板に投影する投影光学系と
を有する露光装置において、前記照明系は、露光用の光
を供給する光源と、該光源からの露光用の光に基づいて
瞳またはその近傍に２次光源を形成し、該２次光源から
の光を前記マスクへ導くための照明部と、前記照明部の
照明光路中の所定の位置に配置された移動可能な調整用
光学手段と、前記光源と前記マスクとの間の照明光路中
の所定の位置に配置されたフレアー防止手段とを有し、
前記フレアー防止部材は、前記調整用光学部材の設定位
置に応じて、照明光路中での設定位置または開口部の大
きさが調整可能に設けたものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】さて、図１を参照しながら本発明
の第１の実施の形態に係る露光装置並びに露光方法につ
いて説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係
る露光装置の概略的な構成の様子を示す図であり、図１
に示す露光装置は、所定の回路パターンが形成されたマ
スクパターン（レチクルパターン）を感光性基板（ウエ
ハＷ）に転写するものである。なお、以下において、マ
スクをレチクルと呼び、マスクパターンをレチクルパタ
ーンと呼ぶ。

【００１６】光源部１から所定の波長を含む露光用の光
が供給される。ここで、光源部１は、不図示ではある
が、例えば、２４８ｎｍの波長を持つレーザ光を発振す
るＫｒＦエキシマレーザ、１９３ｎｍの波長を持つレー
ザ光を発振するＡｒＦエキシマレーザ、あるいは１５７
ｎｍの波長を持つレーザ光を発振するＦ₂レーザ等の光
源と、この光源からの光を所定の光束断面を持つ光束に
整形するビーム整形光学系とを含んで構成されている。

【００１７】なお、光源部１は、ｇ線（４３６ｎｍ）の
波長を持つ光、あるいはｉ線（３６５ｎｍ）の波長を持
つ光を発する超高圧水銀ランプ等の光源と、この光源か
らの光を集光する楕円反射鏡と、この楕円反射鏡により
集光された光をほぼ平行光束に変換するコリメート光学
系とを含む構成としても良い。さて、光源部１からの光
束は、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２に入射する。

【００１８】フライアイレンズ２は多数の棒状レンズ素
子２ａが束ねられて構成されており、フライアイレンズ
２に入射した光は、フライアイレンズ２によって波面分
割されて各棒状レンズ素子２ａの射出側に光源像Ｉが形
成される。すなわち、フライアイレンズ２の射出側に
は、フライアイレンズ２を構成する棒状レンズ素子２ａ
の数に対応する数の光源像Ｉが形成され、ここには、実
質的に２次光源が形成される。

【００１９】ここで、フライアイレンズ２は、後述する
が、被照射面（レチクルＲ、感光性基板Ｗ）での照度分
布（あるいはテレセントリシティ）の調整のために、光
軸Ａｘに沿った方向及び光軸Ａｘと直交した方向へ移動
可能（調整可能）に設けられている。これらの移動（調
整）は、駆動系Ｄ２によって行われ、その駆動系Ｄ２
は、制御装置ＣＵによって制御されている。

【００２０】また、フライアイレンズ２の射出側に形成
される多数の光源像Ｉ（２次光源）の位置（照明光学系
の瞳位置）またはその近傍には、露光条件（照明条件）
を変更（または調整）のための調整用光学手段の１種と
しての開口絞り３が配置され、この開口絞り３の開口部
の形状や大きさは、駆動系Ｄ３によって可変（調整可
能）となるように構成されている。この駆動系Ｄ３、制
御装置ＣＵによって制御されている。なお、可変開口絞
り３の構成については後で詳述する。

【００２１】これらの多数の光源像（２次光源）からの
光束は、集光光学系４によって集光される。ここで、後
述する被照射面（レチクルＲ、ウエハＷ）上での照度分
布を均一となるように調整（補正）するために、駆動系
Ｄ4 によって光軸Ａｘの方向に沿って移動可能に設けら
れている。この駆動系Ｄ4 は、制御装置ＣＵによって制
御されている。なお、図１では、集光光学系４を２枚の
正レンズで代表させて説明したが、集光光学系４は複数
のレンズ等の複数の光学素子で構成されても良く、これ
ら複数の光学素子の１部を光軸Ａｘの方向に沿って移動
可能に設けて、被照射面（レチクルＲ、ウエハＷ）上で
の照度分布を調整（補正）するようにしても良い。

【００２２】さて、集光光学系４によって集光された光
束は、視野絞りとしてのレチクルブラインドＲＢを照明
する。このレチクルブラインドＲＢは、矩形状の開口部
を有しており、このレチクルブラインドＲＢは、後述す
るレチクルＲでの照明範囲を可変とするために、駆動系
ＤRBによって開口部の大きさが可変となるように構成さ
れている。なお、駆動系ＤRBは、制御装置ＣＵによって
制御されている。

【００２３】さて、レチクルブラインドＲＢの開口部を
通過した光束は、結像光学系（５、６）により所定のパ
ターンが形成されたマスクまたはレチクル（以下、レチ
クルと呼ぶ。）Ｒ上に結像され、換言すれば、結像光学
系（５、６）により、レチクルＲ上にはレチクルブライ
ンドＲＢの像が形成される。これによって、レチクルＲ
上には、レチクルブラインドＲＢの開口部に対応した照
明領域が形成され、レチクルＲは均一に照明される。

【００２４】なお、結像光学系は、正の屈折力を持つ２
つのレンズ群（５、６）を有しており、図１に示す例で
は、集光光学系４と結像光学系（５、６）とでコンデン
サー光学系を構成している。また、光源１、オプティカ
ルインテグレータ２、開口絞り３、集光光学系４、レチ
クルブラインドＲＢ及び結像光学系（５、６）によって
照明光学系が構成されている。

【００２５】ここで、結像光学系（５、６）とレチクル
Ｒとの間の照明光路中には、フレアー防止手段の１つと
してフレアー防止用絞り（開口絞り）Ｓ１が配置されて
おり、この開口絞りＳは、矩形状の開口部を有してい
る。なお、開口絞りＳの構成については後で詳述する。
さて、以上の照明光学系（１〜６、ＲＢ）によって照明
されたレチクルＲからの光は、開口絞り７ａを有する投
影光学系７によって感光性基板としてのレジストが塗布
されたウエハＷ（以下、ウエハＷと呼ぶ。）上に結像さ
れ、このウエハＷには、レチクルＲのパターン像が形成
される。

【００２６】なお、フライアイレンズ２の入射側面及び
レチクルブラインドＲＢは、被照明面（レチクルＲ、ウ
エハＷ）と光学的に共役であり、フライアイレンズ２の
射出側面は、投影光学系の入射瞳（開口絞り）７ａと光
学的に共役である。ここで、レチクルＲは、露光時に矢
印Ａの方向に移動するレチクルステージＲＳによって保
持され、またウエハＷは、露光時に矢印Ｂの方向に移動
する基板ステージＷＳによって保持されている。レチク
ルステージＲＳの移動は、レチクルステージ駆動系ＤRS
を介して行われ、また、基板ステージＷＳの移動は、基
板ステージ駆動系ＤWSを介して行われる。これら２つの
ステージ駆動系（ＤRS、ＤWS）は、制御装置ＣＵによっ
て制御されている。

【００２７】従って、露光時において、レチクルステー
ジＲＳと基板ステージＷＳとが各矢印（Ａ、Ｂ）の方向
へ移動することにより、マスク上の全面のパターンがウ
エハＷの単位露光領域（１ショット領域）に転写され、
次に、基板ステージＷＳは、所定量だけ移動する。そし
て、同じように、レチクルステージＲＳと基板ステージ
ＷＳとが各矢印（Ａ、Ｂ）の方向へ移動することによ
り、マスク上の全面のパターンがウエハＷの別の単位露
光領域に転写される。このように、基板ステージのステ
ップと露光のためのスキャーンを繰り返すことにより、
ウエハＷ上には多数の単位露光領域が形成される。

【００２８】ここで、被照射面としてのレチクルＲやウ
エハＷにおける照度分布を均一にするための動作につい
て説明する。基板ステージＷＳの一端には、投影光学系
７の結像面（ウエハＷ上に形成される露光領域）での照
度分布を計測するために、光検出器としての照度センサ
ＬＤが設けられている。

【００２９】まず、露光動作が実行される前に、制御装
置ＣＵは、駆動系ＤWSを介して基板ステージＷＳを移動
させて、投影光学系７の結像面内での照度は照度センサ
ＬＤによって検出される。この照度センサＬＤからの検
出信号は、制御装置ＣＵに入力され、制御装置ＣＵの内
部に設けられた照度調整量算出部（第１演算部）は、フ
ライアイレンズ２と集光光学系４の少なくとも一方の調
整量を算出する。そして、制御装置ＣＵは、それの内部
の照度調整量算出部からの算出値に基づいて、投影光学
系７の結像面内での照度が均一となるように、駆動系Ｄ
２及び駆動系Ｄ４を介して、フライアイレンズ２と集光
光学系４の少なくとも一方を移動させる。これにより、
投影光学系７の結像面での照度は均一に保たれる。な
お、光検出器ＬＤによってウエハＷ上でのテレセントリ
シティを検出して、制御装置ＣＵは駆動系Ｄ２を介して
フライアイレンズ２の位置を調整するようにしても良
い。

【００３０】次に、開口絞り３によりフライアイレンズ
２の射出側に形成される多数の光源像Ｉ（２次光源）の
大きさや形状を変更（調整）するための動作について説
明する。図１に示すように、制御装置ＣＵの内部の記憶
部には、コンソール等の入力装置ＩＵを介して、順次露
光される予定の各ウエハＷに関する露光条件（照明条
件）の情報が入力されている。この入力情報に基づい
て、制御装置ＣＵは、駆動系Ｄ３を介して開口絞り３の
大きさや形状を変更させる。これによって、露光条件
（照明条件）が変更（調整）される。

【００３１】例えば、開口絞り３によりフライアイレン
ズ２の射出側に形成される多数の光源像Ｉ（２次光源）
の大きさそのものを変更（照明光学系の瞳位置での光源
または２次光源の大きさを変更）すると、コヒーレンス
フアクターとしてのσ値（σ＝照明光学系の開口数ＮＡ
／投影光学系７のレチクル側の開口数ＮＡ）が変化する
ため、レチクルＲ上のパターンの解像力とコントラスト
とのバランスを調整することができる。

【００３２】また、開口絞り３によりフライアイレンズ
２の射出側に形成される多数の光源像Ｉ（２次光源）の
形状を輪帯状または４極状に変更（照明光学系の瞳位置
での光源または２次光源の形状を変更）すると、照明光
学系（１〜６、ＲＢ）からの光はレチクルＲを斜め方向
から照明する。これによって、投影光学系７が本来有す
る焦点深度及び解像力を向上させることができるため、
より微細なレチクルパターンをウエハＷ上に転写するこ
とができる。

【００３３】ここで、開口絞り３は、図２に示すよう
に、斜線で示す透過領域を持つ８種類の絞り要素（４０
１〜４０８）を備えた円形回転基板４００を含んでお
り、これら８種類の絞り要素（４０１〜４０８）は、円
形回転基板４００の円周方向に沿って形成されている。
この円形回転基板４００は、８種類の絞り要素（４０１
〜４０８）の１つが照明光路内に設定されるように、駆
動系Ｄ３によって回転中点Ｏを中心として回転可能に設
けられている。

【００３４】この基板４００上には、３種類の異なる輪
帯比（内径／外形）を持つ絞り要素（４０１、４０３、
４０５）が形成されている。すなわち、絞り要素４０１
はｒ11／ｒ21の輪帯比を持つ輪帯状の透過領域を有し、
また、絞り要素４０３はｒ12／ｒ22の輪帯比を持つ輪帯
状の透過領域を有し、さらに、絞り要素４０５はｒ13／
ｒ21の輪帯比を持つ輪帯状の透過領域を有している。

【００３５】また、基板４００上には、３種類の異なる
輪帯比（内径／外形）のもとで４極光源（４つの偏心光
源）を形成するための絞り要素（４０２、４０４、４０
６）が形成されている。すなわち、絞り要素４０２はｒ
11／ｒ21の輪帯比の輪帯状領域内に４つの円形状の透過
領域を有し、また、絞り要素４０３はｒ12／ｒ22の輪帯
比の輪帯状領域内に４つの円形状の透過領域を有し、さ
らに、絞り要素４０５はｒ13／ｒ21の輪帯比の輪帯状領
域内に４つの円形状の透過領域を有している。

【００３６】さらに、基板４００上には、２種類の異な
る円形状の開口部（透過領域）を持つ絞り要素（４０
７、４０８）を有しており、すなわち、絞り要素４０７
は２ｒ22の円形口径を持つ円形状の透過領域を有し、ま
た、絞り要素４０７は２ｒ21の円形口径を持つ円形状の
透過領域を有している。このように、絞り要素４０１、
４０３および４０５の内の一方を選択的に照明光路内に
設定することにより、３種類の異なる輪帯比を持つ輪帯
光源を形成することができ、これによって、輪帯光束に
よってレチクルＲを傾斜照明することができる。また、
絞り要素４０２、４０４および４０６の内の一方を選択
的に照明光路内に設定することにより、３種類の異なる
輪帯比のもとで４極光源を形成することができ、４極光
束によってレチクルＲを傾斜照明することができる。さ
らに、絞り要素４０７および４０８の内の一方を選択的
に照明光路内に設定することにより、２種類の異なる開
口径を持つ円形光源を形成することができ、これによっ
て、レチクルＲに対してσ値の異なる照明することがで
きる。

【００３７】さて、次に、１つの実施の形態に係るフレ
アー防止用絞り（開口絞り）Ｓ１の構成について図１及
び図３を参照しながら説明する。図１においては、被照
射面としてのレチクルＲまたはウエハＷ上に形成される
照度分布が均一となるように照度分布を調整するため
に、集光光学系４が光軸Ａｘの方向に沿って移動可能
（調整可能）に構成されている。

【００３８】なお、図１では、１枚の正レンズを代表さ
せて集光光学系４として示しているが、集光光学系４
は、多数のレンズ（光学素子）で構成されても良く、こ
の場合、集光光学系４を構成する１部のレンズ（光学素
子）を光軸Ａｘの方向へ移動させて、被照射面としての
レチクルＲまたはウエハＷ上に形成される照度分布を調
整するようにしても良い。

【００３９】また、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２は、被照射面としてのレチクルＲ
またはウエハＷ上に形成される照度分布が均一となるよ
うに照度分布を調整（特に、照度不均一性の傾斜成分を
補正）、または被照射面としてのレチクルＲまたはウエ
ハＷ上に形成されるテレセントリシティを調整（補正）
するために、光軸Ａｘに沿った方向または光軸Ａｘと直
交する方向へ移動可能（調整可能）に構成されている。

【００４０】さらに、照明光学系中に配置された開口絞
り３は、フライアイレンズ２により形成される２次光源
（照明光学系の瞳位置に形成される光源または光源像）
または投影光学系７の瞳位置（開口絞り７ａ）に形成さ
れる光源像に関する形状または大きさを変更（調整）す
るために、開口部の大きさまたは形状が変更（調整）可
能に構成されている。

【００４１】このように、集光光学系４の少なくとも１
部を光軸Ａｘの方向に沿って移動、またはフライアイレ
ンズ２を光軸Ａｘに沿った方向または光軸Ａｘと直交す
る方向へ移動、あるいは開口絞り３の開口部の大きさま
たは形状を変更（調整）させると、被照射面としてのレ
チクルＲ上に形成される有効照明領域の最も周辺部での
照明開口数（照明光学系の開口数）ＮＡｉが変化する。
すなわち、図３（Ａ）に示すように、集光光学系４の少
なくとも１部またはフライアイレンズ２を移動、あるい
は開口絞り３の大きさまたは形状を変更（調整）させる
と、被照射面としてのレチクルＲ上に形成される有効照
明領域ＩＡの最も周辺部での照明開口数（照明光学系の
開口数）ＮＡｉは、実線で示すようにsin θ₁から点線
で示すようにsin θ₂（＝sin(θ₁＋δθ））に変化す
る。但し、θ₁及びθ₂は、主光線ＰＲと最周縁光線と
のなす角度である。なお、図１に示したフレアー防止用
絞り（開口絞り）Ｓ１は、図３（Ｂ）に示すように矩形
状の開口部（透過領域）を有している。

【００４２】そこで、フレアー防止用絞り（開口絞り）
Ｓ１の開口部の大きさを決定する手法について説明す
る。〔第１ステップ〕まず、照明光学系中に設けられた調整
用光学部材（２、４）の移動（調整）または調整用光学
部材３の調整により変化する有効照明領域ＩＡの最も周
辺部での最大照明開口数（照明光学系の開口数）ＮＡｉ
max （＝sin θ₂）を予め求める。この場合、例えば、
照明光学系の光学レンズデータ（光学設計データ）に基
づき、計算機等のコンピユータを用いた光線追跡等によ
るシミュレーションを行って、照明光学系中に設けられ
た調整用光学部材（２、３、４）の移動または調整によ
る有効照明領域ＩＡの最も周辺部での最大照明開口数
（照明光学系の開口数）ＮＡｉmax （＝sin θ₂）を算
出する。〔第２ステップ〕次に、この有効照明領域ＩＡの最も周
辺部での最大照明開口数（照明光学系の開口数）ＮＡｉ
max となる時の最周縁光線を遮光しないように、フレア
ー防止用絞りＳ１の設定位置（フレアー防止用絞りＳ１
とレチクルとの間の光軸方向に沿った距離等）に従った
最適な開口部の大きさを求める。

【００４３】以上の手順によって、フレアー防止用絞り
Ｓ１の開口部の適切な大きさを決定することができる。〔第３ステップ〕上記第２ステップによって求められた
適切な開口部を持つフレアー防止用絞りＳ１を作成した
上で、その作成されたフレアー防止用絞りＳ１を、例え
ば、図１に示すように、結像光学系（５、６）とレチク
ルＲとの間の所定の設定位置に固設する。これによっ
て、フレアーの発生を防止し得る露光装置を製造するこ
とができる。

【００４４】以上のように、以上の第１乃至第３ステッ
プを経て、例えば、図１に示すように、結像光学系
（５、６）とレチクルＲとの間の所定の設定位置に固設
されたフレアー防止用絞りＳ１を有する露光装置を用い
て、レチクルＲのパターンをウエハＷ上に露光すれば、
照明光学系及び投影光学系における各光学素子の表面等
にて不要な反射光が発生したとしても、フレアー防止用
絞りＳ１による遮光効果によって、レチクルＲやウエハ
Ｗには何らゴーストやフレアーが生ずことはなくなる。
しかも、調整用光学部材（２、４）の設定位置を調整の
ために変化、あるいは調整用光学部材３により２次光源
の大きさまたは形状を変更（調整）させたとしても、効
率良くウエハＷ上に良好なるマスクパターン像を形成す
ることができるため、高いスループットのもとで高精度
且つ良好なる半導体素子等を製造することができる。

【００４５】以上の図２においては、結像光学系（５、
６）とレチクルＲとの間の照明光路中に適切な大きさの
固定開口を持つフレアー防止用絞りＳ１を固設した例を
示したが、次に、フレアー防止用絞りＳ１の設定に関す
る別の調整手法について図１及び図４を参照しながら説
明する。図４（Ａ）は、レチクルステージＲＳと基板ス
テージＷＳとを静止させた状態においてウエハＷ上に有
効照明領域ＩＡが形成される様子を示している。

【００４６】図１に示すように、フレアー防止用絞りＳ
１が適切な位置に設定されていれば、ウエハＷ上でのフ
レアーを抑えることができ、その結果、図４（Ａ）に示
すように、ウエハＷ上には、レチクルブラインドＲＢに
よって正確に規定された有効照明領域ＩＡが形成され
る。しかしながら、もし、ウエハＷ上にフレアーが発生
している場合には、図４（Ａ）の斜線で示すように、有
効照明領域ＩＡ以外の領域ＦＡ１にフレアー光が回り込
んでしまう。

【００４７】そこで、以下にフレアー防止用絞りＳ１の
設定に関する調整手法について説明する。今、図１に示
すフレアー防止用絞りＳ１は、駆動系ＤS1を介して矩形
状の開口部の大きさが可変または光軸Ａｘの方向に沿っ
て設定位置が調整可能に設けられているものとし、この
駆動系ＤS1は制御装置ＣＵによって制御されているもの
とする。〔ステップ１〕制御装置ＣＵは、駆動系ＤWSを介して、
基板ステージＷＳを移動させて、照度センサＬＤを図３
に示すようにフレアー発生領域ＦＡ１に設定する。そし
て、図１に示すように、照度センサＬＤは、フレアーの
発生量に対応する検出信号を制御装置ＣＵへ出力する。〔ステップ２〕次に、制御装置ＣＵの内部に設けられた
フレアー絞り調整量算出部（第２演算部）は、照度セン
サＬＤからの出力に基づいて、フレアー防止用絞りＳ１
の開口部の大きさまたは光軸Ａｘの方向に沿った移動量
（調整量）を算出する。そして、制御装置ＣＵは、それ
の内部のフレアー絞り調整量算出部からの算出結果に基
づいて、駆動系ＤS1を介して、フレアー防止用絞りＳ１
の開口部の大きさが可変またはフレアー防止用絞りＳ１
の光軸Ａｘの方向に沿った設定位置が調整される。これ
により、ウエハＷにおいて、図４（Ａ）の斜線で示すよ
うなフレアー領域ＦＡ１の発生を抑えることができるた
め、フレアー防止用絞りＳ１の効果を最大限に引き出す
ことができる。

【００４８】以上の２つのステップは、露光動作前の初
期設定として用いることに限らない。つまり、露光動作
を続けると露光装置を構成する光学部材の光学特性が経
時的に変化して、ウエハＷ上に再びフレアーが発生する
恐れがある。このため、以上の２つのステップを定期的
に行うことが望ましい。なお、以上のステップ１では、
照度センサＬＤによりフレアーを直接的に計測した例を
示したが、レチクルステージＲＳにテスト用のレチクル
を設定すると共に基板ステージにレジストが塗布された
ウエハＷを設定して、投影光学系７を介してテスト用の
レチクルの像を直接的にウエハＷ上に走査露光（試し露
光）する手法を用いても良い。

【００４９】この場合、フレアーが発生している場合に
は、図４（Ｂ）に示すように、ウエハＷ上にて露光され
た領域ＥＡの周辺部に斜線で示すようなフレアー露光領
域ＦＡ２が形成される。従って、このフレアー露光領域
ＦＡ２の大きさからフレアー量を定量的に求め、そのフ
レアー量からフレアー防止用絞りＳ１の開口部の大きさ
および設定位置の調整量を容易に求めることができる。
この場合、試し露光を行う前にウエハＷに塗布されてい
るレジストの厚さを薄膜測定装置によって予め測定して
おき、このレジスト厚を考慮した上でフレアー露光領域
ＦＡ２に関するフレアー量を求めることが望ましい。

【００５０】なお、図１、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）を
参照しながら以上において説明したフレアー防止用絞り
Ｓ１の設定に関する調整手法は、後述する図５に示す装
置においても適用することができる。さて、次に、以下
において、図１を参照しながら第１の実施の形態の変形
例について説明する。

【００５１】図１においては、フレアー防止用絞りＳ１
のフレアー防止効果を十分に発揮させるためには、照明
光学系中に配置された可変開口絞り３の形状または大き
さを変更（調整）すること、あるいは照明光学系中に配
置された調整光学部材（２、４）の位置を調整（移動）
することに応じて、フレアー防止用絞りＳ１の開口部の
大きさを可変またはフレアー防止用絞りＳ１の光軸Ａｘ
の方向に沿った設定位置を調整することがより一層望ま
しい。すなわち、照明光学系（１〜６、ＲＢ）中に設け
られている調整用光学部材（２、３、４）の調整に応じ
て、フレアー防止用絞りＳ１の開口部の大きさを可変ま
たはフレアー防止用絞りＳ１の光軸Ａｘの方向に沿った
設定位置を調整することがより一層好ましい。

【００５２】ここで、調整用光学部材（２、４）の調整
に応じた調整手法について説明すると、まず、フレアー
防止用絞りＳ１のフレアー防止効果を十分に発揮させる
ためには、照明光学系中に配置された調整光学部材
（２、４）の位置を調整（移動）することに応じて、投
影光学系７の結像面での照度を照度センサＬＤにて計測
する。次に、この照度センサＬＤからの出力に基づい
て、制御装置ＣＵは、フレアー防止用絞りＳ１の開口部
の大きさまたはフレアー防止用絞りＳ１の調整量を算出
する。そして、制御装置ＣＵからの算出結果に基づい
て、駆動系ＤS1は、フレアー防止用絞りＳ１の開口部を
適切な大きさに設定またはフレアー防止用絞りＳ１の位
置を調整する。これにより、調整光学部材（２、４）の
位置を調整したとしても、ウエハＷ上にはフレアーは殆
ど発生しない。

【００５３】また、調整用光学部材３の調整に応じた調
整手法では、まず、図１に示すように、順次露光される
予定の各ウエハＷに関する露光条件（照明条件）の情報
は、コンソール等の入力装置ＩＵを介して、制御装置Ｃ
Ｕの内部の記憶部へ入力される。この入力情報に基づい
て、制御装置ＣＵは、フレアー防止用絞りＳ１の開口部
の大きさまたはフレアー防止用絞りＳ１の調整量を算出
する。そして、制御装置ＣＵからの算出結果に基づい
て、駆動系ＤS1は、フレアー防止用絞りＳ１の開口部を
適切な大きさに設定またはフレアー防止用絞りＳ１の位
置を調整する。これにより、可変開口絞り３によって露
光条件（照明条件）を変更（調整）したとしても、ウエ
ハＷ上にはフレアーは殆ど発生しない。

【００５４】なお、図１に示した各例では、フレアー防
止用絞りＳ１を結像光学系（５、６）とレチクルＲとの
間の照明光路中に配置した例を説明したが、本発明では
フレアー防止用絞りは１つに設けることに限らず複数設
けても良い。例えば、図１に示すように、第２のフレア
ー防止用絞りＳ２を結像光学系（５、６）中に設ても良
い。この場合、第２のフレアー防止用絞りＳ２は、調整
光学部材（２、３、４）の調整や移動することに応じ
て、フレアー防止用絞りＳ１の開口部を適切な大きさに
設定またはフレアー防止用絞りＳ１の位置を調整するよ
うに構成されることが好ましい。この場合、制御装置Ｃ
Ｕは、駆動系ＤS2を介して第２のフレアー防止用絞りＳ
２の調整や移動することがより好ましい。

【００５５】さて、次に、図５を参照しながら本発明の
第２の実施の形態に係る露光装置並びに露光方法につい
て説明する。図５は、本発明の第２の実施の形態に係る
露光装置の概略的な構成の様子を示す図であり、図５に
おいて、図１に示した部材と同じ機能を有する部材には
同じ符号を付してある。

【００５６】光源部１から所定の波長を含む露光用の光
が供給される。ここで、光源部１は、例えば、２４８ｎ
ｍの波長を持つレーザ光を発振するＫｒＦエキシマレー
ザ、１９３ｎｍの波長を持つレーザ光を発振するＡｒＦ
エキシマレーザ、あるいは１５７ｎｍの波長を持つレー
ザ光を発振するＦ₂レーザ等の光源と、この光源からの
光を所定の光束断面を持つ光束に整形するビーム整形光
学系とを含んで構成されている。

【００５７】なお、光源部１は、ｇ線（４３６ｎｍ）の
波長を持つ光、あるいはｉ線（３６５ｎｍ）の波長を持
つ光を発する超高圧水銀ランプ等の光源と、この光源か
らの光を集光する楕円反射鏡と、この楕円反射鏡により
集光された光をほぼ平行光束に変換するコリメート光学
系とを含む構成としても良い。さて、光源部１からの光
束は、露光条件（照明条件）を変更（調整）するために
第１の調整用光学手段の１つとしての光束形状変更部材
（光束形状変更光学系）１２に入射する。光束形状変更
部材１２はアキシコンと呼ばれることもある。この光束
形状変更部材１２は、入射側に平面を持つかつ射出側に
円錐状の凹面を持つ第１プリズム１２Ａと、入射側に円
錐状の凸面を持ちかつ射出側に平面を持つ第２プリズム
１２Ｂとを有し、この２つの光学部材（１２Ａ、１２
Ｂ）の間隔は、駆動系Ｄ12を介して相対的に可変、換言
すれば、２つの光学部材（１２Ａ、１２Ｂ）の少なくと
も一方を光軸方向に調整可能となるように構成されてい
る。２つの光学部材（１２Ａ、１２Ｂ）の移動（調整）
は、駆動系Ｄ12によって行われ、その駆動系Ｄ12は、制
御装置ＣＵによって制御されている。

【００５８】ここで、この第１プリズム１２Ａの射出側
面と第２プリズム１２Ｂの入射側面とが密着している場
合には、光束形状変更部材１２に入射した光は何ら変化
することなくそのまま通過する。一方、第１プリズム１
２Ａの射出側面と第２プリズム１２Ｂの入射側面とが離
れている場合には、光束形状変更部材１２に入射した光
は、第１プリズム１２Ａの射出側面及び第２プリズム１
２Ｂの入射側面のプリズム作用（屈折作用）によって所
定の輪帯比（内径／外径）を持つ輪帯状の光束に変換さ
れる。このように、第１プリズム１２Ａと第２プリズム
１２Ｂとの相対的な間隔を変化させることにより、照明
光学系の瞳面あるいは後述する投影光学系の瞳面（開口
絞り７ａ）上には、ほぼ円形状の光強度分布を持つ光源
像または所定の輪帯比の光強度分布を持つ光源像を形成
することができる。

【００５９】さて、光束形状変更部材１２を介して所定
の光束断面形状を有する光束に変換された光束は、変倍
光学系として機能する集光光学系１３に入射する。この
集光光学系１３は、第２の調整用光学手段の１つとして
の正レンズを含む変倍光学部材（変倍光学系）１３Ａ
と、固定された正レンズを含む集光光学部材１３Ｂとを
有している。この変倍光学部材１３Ａは、光束径（又は
輪帯状の光束の外径）を可変とするために、光軸Ａｘの
方向に沿って移動に設けられている。変倍光学部材１３
Ａの移動（調整）は、駆動系Ｄ13A によって行われ、そ
の駆動系Ｄ13は、制御装置ＣＵによって制御されてい
る。このように、変倍光学部材１３Ａの移動（調整）に
よって、照明光学系の瞳面あるいは後述する投影光学系
の瞳面（開口絞り７ａ）上には、ほぼ円形状の光強度分
布を持つ光源像の大きさまたは所定の輪帯比の光強度分
布を持つ光源像の大きさを変化（調整）することができ
る。なお、図５では、集光光学系中の２つの光学部材
（１３Ａ、１３Ｂ）は、１枚の正レンズで代表させて説
明しているが、複数のレンズ等の複数の光学素子で構成
されても良い。

【００６０】集光光学系１３を介した光は収斂光束に変
換されて、オプティカルインテグレータとしての内面反
射型のロッド状光学部材１４に入射し、このロッド状光
学部材１４の入射側面には、多数の光源像が形成され
る。すなわち、ロッド状光学部材１４の入射側の中心に
は光源像の実像が形成され、またロッド状光学部材１４
の入射側の周辺部には、ロッド状光学部材１４での内面
反射回数に応じて多数の光源像の虚像が形成される。従
って、ロッド状光学部材１４の入射側には、実質的に２
次光源が形成される。

【００６１】ロッド状光学部材１４の入射側に形成され
る多数の光源像（２次光源）からの光束は、ロッド状光
学部材１４の射出面を重畳的に照明するように、ロッド
状光学部材１４の射出面を射出して、コンデンサー光学
系としての結像光学系（１５、１６）に入射する。な
お、ロッド状光学部材１４は、入射する光束を内面反射
するものであれば何でも良く、複数枚の反射ミラー等を
組み合わせた中空状の内面反射型の光学部材やガラスロ
ッド等を用いても良い。また、ロッド状光学部材１４の
入射面は、集光光学系１３により集光される位置に配置
されているが、集光光学系１３による集光点から光軸Ａ
ｘに沿って離れた位置にロッド状光学部材１４の入射面
を配置しても良い。

【００６２】ここで、ロッド状光学部材１４の射出側に
は、視野絞りとしてのレチクルブラインドＲＢが設けら
れている。このレチクルブラインドＲＢは、矩形状の開
口部を有しており、このレチクルブラインドＲＢは、後
述するレチクルでの照明範囲を可変とするために、駆動
系ＤRBによって開口部の大きさが可変となるように構成
されている。なお、駆動系ＤRBは、制御装置ＣＵによっ
て制御されている。

【００６３】これらの多数の光源像（２次光源）からの
光束は、集光光学系４によって集光される。さて、レチ
クルブラインドＲＢの開口部を通過した光束は、結像光
学系（１５、１６）により所定のパターンが形成された
マスクまたはレチクル（以下、レチクルと呼ぶ。）Ｒ上
に結像され、換言すれば、結像光学系（１５、１６）に
より、レチクルＲ上にはレチクルブラインドＲＢの像が
形成される。これによって、レチクルＲ上には、レチク
ルブラインドＲＢの開口部に対応した照明領域が形成さ
れ、レチクルＲは均一に照明される。

【００６４】ここで、結像光学系は、光軸Ａｘの方向に
移動可能な正の屈折力を持つ第１光学系１５と固定され
た正の屈折力を持つ第２光学系１６とを有しており、こ
の第１光学系１５は、被照射面（レチクルＲ、ウエハ
Ｗ）上での照度分布を均一となるように調整（補正）す
るために、駆動系Ｄ15によって光軸Ａｘの方向に沿って
移動可能に設けられている。この駆動系Ｄ15は、制御装
置ＣＵによって制御されている。なお、図５では、第１
光学系１５を１枚の正レンズで代表させて説明したが、
第１光学系１５は複数のレンズ等の複数の光学素子で構
成されても良く、これら複数の光学素子の１部を光軸Ａ
ｘの方向に沿って移動可能に設けて、被照射面（レチク
ルＲ、ウエハＷ）上での照度分布を調整（補正）するよ
うにしても良い。

【００６５】ここで、結像光学系（１５、１６）とレチ
クルＲとの間の照明光路中には、フレアー防止部材の１
つとしてフレアー防止用絞り（開口絞り）Ｓ１が配置さ
れており、この開口絞りＳは、矩形状の開口部を有して
いる。なお、光源１、光束形状変更部材１２、集光光学
系１３、オプティカルインテグレータ１４、レチクルブ
ラインドＲＢ及び結像光学系（１５、１６）によって照
明光学系が構成されている。

【００６６】さて、以上の照明光学系（１、１２〜１
６、ＲＢ）によって照明されたレチクルＲからの光は、
開口絞り７ａを有する投影光学系７によって感光性基板
としてのレジストが塗布されたウエハＷ（以下、ウエハ
Ｗと呼ぶ。）上に結像され、このウエハＷには、レチク
ルＲのパターン像が形成される。なお、ロッド状光学部
材１４の射出側面及びレチクルブラインドＲＢは、被照
明面（レチクルＲ、ウエハＷ）と光学的に共役である。
また、ロッド状光学部材１４の入射側面は、投影光学系
の入射瞳（開口絞り）７ａと光学的に共役であり、換言
すれば、ロッド状光学部材１４の入射側面は、照明光学
系の瞳と光学的に共役である。

【００６７】ここで、レチクルＲは、露光時に矢印Ａの
方向に移動するレチクルステージＲＳによって保持さ
れ、またウエハＷは、露光時に矢印Ｂの方向に移動する
基板ステージＷＳによって保持されている。レチクルス
テージＲＳの移動は、レチクルステージ駆動系ＤRSを介
して行われ、また、基板ステージＷＳの移動は、基板ス
テージ駆動系ＤWSを介して行われる。これら２つのステ
ージ駆動系（ＤRS、ＤWS）は、制御装置ＣＵによって制
御されている。

【００６８】さて、次に、被照射面としてのレチクルＲ
やウエハＷにおける照度分布を均一にするための動作に
ついて説明する。基板ステージＷＳの一端には、投影光
学系７の結像面（ウエハＷ上に形成される露光領域）で
の照度分布を計測するために、光検出器としての照度セ
ンサＬＤが設けられている。

【００６９】まず、露光動作が実行される前に、制御装
置ＣＵは、駆動系ＤWSを介して基板ステージＷＳを移動
させて、投影光学系７の結像面内での照度は照度センサ
ＬＤによって検出される。この照度センサＬＤからの検
出信号は、制御装置ＣＵに入力され、制御装置ＣＵの内
部に設けられた照度調整量算出部（第１演算部）は、フ
ライアイレンズ２と集光光学系４の少なくとも一方の調
整量を算出する。そして、制御装置ＣＵは、それの内部
の照度調整量算出部からの算出値に基づいて、投影光学
系７の結像面内での照度が均一となるように、駆動系Ｄ
２及び駆動系Ｄ４を介して、結像光学系の１部を構成す
る第１光学系１５を光軸方向に沿って移動させる。これ
により、投影光学系７の結像面での照度は均一に保たれ
る。

【００７０】次に、光束形状変更部材（光束形状変更光
学系または光束形状調整光学系）１２と変倍光学系とし
ての集光光学系１３の１部の光学系１３Ａによって、照
明光学系の瞳面に形成される光源像および投影光学系７
の瞳面（開口絞り７ａ）に形成される光源像に関する大
きさや形状を変更（調整）するための動作について説明
する。

【００７１】図５に示すように、制御装置ＣＵの内部の
記憶部には、コンソール等の入力装置ＩＵを介して、順
次露光される予定の各ウエハＷに関する露光条件（照明
条件）の情報が入力されている。この入力情報に基づい
て、制御装置ＣＵは、各駆動系（Ｄ12、Ｄ13）を介して
照明光学系の瞳面に形成される光源像や投影光学系７の
瞳面（開口絞り７ａ）に形成される光源像に関する大き
さや形状を変更させる。これによって、露光条件（照明
条件）が変更（調整）される。

【００７２】例えば、変倍光学系としての集光光学系１
３の１部の光学系１３Ａの移動（調整）させることによ
り、ロッド状光学部材１４に入射する光束の収斂状態が
変化し、ロッド状光学部材１４の入射側に形成される多
数の光源像の分布状態が変化する。この結果、ロッド状
光学部材１４の入射側に形成される多数の光源像からな
る２次光源全体の大きさが変化し、照明光学系の瞳面に
形成される光源像や投影光学系７の瞳面（開口絞り７
ａ）に形成される光源像に関する大きさが調整される。

【００７３】従って、ロッド状光学部材１４の入射側に
形成される多数の光源像（２次光源）の大きさそのもの
を変更（照明光学系の瞳位置での光源または２次光源の
大きさを変更）すると、コヒーレンスフアクターとして
のσ値（σ＝照明光学系の開口数ＮＡ／投影光学系７の
レチクル側の開口数ＮＡ）が変化するため、レチクルＲ
上のパターンの解像力とコントラストとのバランスを調
整することができる。

【００７４】また、光束形状変更部材１２によって光束
の断面形状を円形状から輪帯状に変更（調整）すると、
照明光学系の瞳面に形成される光源像や投影光学系７の
瞳面（開口絞り７ａ）に形成される光源像に関する形状
が円形状から輪帯状に変化する。この結果、照明光学系
（１、１２〜１６、ＲＢ）からの光はレチクルＲを斜め
方向から照明する。これによって、投影光学系７が本来
有する焦点深度及び解像力を向上させることができるた
め、より微細なレチクルパターンをウエハＷ上に転写す
ることができる。

【００７５】なお、図５に示した光束形状変更部材１２
は、さらに、４極状光源を形成するために４極状光束を
形成する第３及び第４プリズムを有し、これら第３及び
第４プリズムと、輪帯状光源を形成するために輪帯状光
束を形成する第１及び第２プリズム（１２Ａ、１２Ｂ）
とを選択的に照明光路中に交換（調整）可能に設けられ
る構成とすることが望ましい。この場合、第３プリズム
は入射側に平面を持ちかつ射出側に凹面状の四角錐面を
持つ構成とし、第３プリズムよりも被照射面側に配置さ
れた第４プリズムは入射側に凸面状の四角錐面を持ちか
つ射出側に凸面状の四角錐面を持つ構成とすることが望
ましい。これにより、４極状光束によりレチクルＲを斜
め方向から照明することができ、投影光学系７が本来有
する焦点深度及び解像力をより一層向上させることがで
きる。

【００７６】さて、次に、フレアー防止用絞り（開口絞
り）Ｓ１の構成について図３及び図５を参照しながら説
明する。図５においては、被照射面としてのレチクルＲ
またはウエハＷ上に形成される照度分布が均一となるよ
うに照度分布を調整するために、結像光学系の１部を構
成する第１光学系１５を光軸Ａｘの方向に沿って移動
（調整可能）に構成されている。

【００７７】また、照明光学系の瞳面に形成される光源
像や投影光学系７の瞳面（開口絞り７ａ）に形成される
光源像に関する大きさや形状を変更（調整）するため
に、光束形状変更部材１２を構成する２つのプリズム
（１２Ａ、１２Ｂ）の内の少なくとも一方のプリズムお
よび集光光学系１３の１部の光学系１３Ａが光軸Ａｘの
方向に沿って移動（調整可能）に構成されている。

【００７８】このように、コンデンサー光学系としての
結像光学系（１５、１６）の少なくとも１部、光束形状
変更部材１２を構成する光学部材の少なくとも１部ある
いは集光光学系１３の少なくとも１部の光学系を光軸Ａ
ｘの方向に沿って移動させると、被照射面としてのレチ
クルＲ上に形成される有効照明領域の最も周辺部での照
明開口数（照明光学系の開口数）ＮＡｉが変化する。す
なわち、図３（Ａ）に示すように、結像光学系（１５、
１６）の少なくとも１部を光軸Ａｘの方向に沿って移動
させると、被照射面としてのレチクルＲ上に形成される
有効照明領域ＩＡの最も周辺部での照明開口数（照明光
学系の開口数）ＮＡｉは、実線で示すようにsin θ₁か
ら点線で示すようにsin θ₂（＝sin(θ₁＋δθ））に
変化する。但し、θ₁及びθ₂は、主光線ＰＲと最周縁
光線とのなす角度である。なお、図１に示したフレアー
防止用絞り（開口絞り）Ｓ１は、図３（Ｂ）に示すよう
に矩形状の開口部（透過領域）を有している。

【００７９】そこで、フレアー防止用絞り（開口絞り）
Ｓ１の開口部の大きさを決定する手法について説明す
る。〔第１ステップ〕まず、照明光学系中に設けられた調整
用光学部材（１２、１３、１５）の移動（調整）により
変化する有効照明領域ＩＡの最も周辺部での最大照明開
口数（照明光学系の開口数）ＮＡｉmax （＝sin θ₂）
を予め求める。この場合、例えば、照明光学系の光学レ
ンズデータ（光学設計データ）に基づき、計算機等のコ
ンピユータを用いた光線追跡等によるシミュレーション
を行って、照明光学系中に設けられた調整用光学部材
（１２、１３Ａ、１５）の移動（調整）による有効照明
領域ＩＡの最も周辺部での最大照明開口数（照明光学系
の開口数）ＮＡｉmax（＝sin θ₂）を算出する。〔第２ステップ〕次に、この有効照明領域ＩＡの最も周
辺部での最大照明開口数（照明光学系の開口数）ＮＡｉ
max となる時の最周縁光線を遮光しないように、フレア
ー防止用絞りＳ１の設定位置（フレアー防止用絞りＳ１
とレチクルとの間の光軸方向に沿った距離等）に従った
最適な開口部の大きさを求める。

【００８０】以上の手順によって、フレアー防止用絞り
Ｓ１の開口部の適切な大きさを決定することができる。〔第３ステップ〕上記第２ステップによって求められた
適切な開口部を持つフレアー防止用絞りＳ１を作成した
上で、その作成されたフレアー防止用絞りＳ１を、例え
ば、図１に示すように、結像光学系（１５、１６）とレ
チクルＲとの間の所定の設定位置に固設する。

【００８１】以上のように、以上の第１乃至第３ステッ
プを経て、例えば、図１に示すように、結像光学系（１
５、１６）とレチクルＲとの間の所定の設定位置に固設
されたフレアー防止用絞りＳ１を有する露光装置を用い
て、レチクルＲのパターンをウエハＷ上に露光すれば、
照明光学系及び投影光学系における各光学素子の表面等
にて不要な反射光が発生したとしても、フレアー防止用
絞りＳ１による遮光効果によって、レチクルＲやウエハ
Ｗには何らゴーストやフレアーが生ずことはなくなる。
しかも、調整用光学部材（１２、１３Ａ、１５）の設定
位置を調整のために変化させたとしても、効率良くウエ
ハＷ上に良好なるマスクパターン像を形成することがで
きるため、高いスループットのもとで高精度且つ良好な
る半導体素子を製造することができる。

【００８２】さて、次に、以下において、図５を参照し
ながら第２の実施の形態の変形例について説明する。図
５においては、フレアー防止用絞りＳ１のフレアー防止
効果を十分に発揮させるためには、照明光学系中に配置
された調整光学部材（１２、１３Ａ、１５）の位置を調
整（移動）することに応じて、フレアー防止用絞りＳ１
の開口部の大きさを可変またはフレアー防止用絞りＳ１
の光軸Ａｘの方向に沿った設定位置を調整することがよ
り一層望ましい。すなわち、照明光学系（１、１２〜１
６、ＲＢ）中に設けられている調整用光学部材（２、
３、４）の調整に応じて、フレアー防止用絞りＳ１の開
口部の大きさを可変またはフレアー防止用絞りＳ１の光
軸Ａｘの方向に沿った設定位置を調整することがより一
層好ましい。

【００８３】ここで、調整用光学部材１５の調整に応じ
た調整手法について説明すると、まず、フレアー防止用
絞りＳ１のフレアー防止効果を十分に発揮させるために
は、照明光学系中に配置された調整光学部材１５の位置
を調整（移動）することに応じて、投影光学系７の結像
面での照度を照度センサＬＤにて計測する。次に、この
照度センサＬＤからの出力に基づいて、制御装置ＣＵ
は、フレアー防止用絞りＳ１の開口部の大きさまたはフ
レアー防止用絞りＳ１の調整量を算出する。そして、制
御装置ＣＵからの算出結果に基づいて、駆動系ＤS1は、
フレアー防止用絞りＳ１の開口部を適切な大きさに設定
またはフレアー防止用絞りＳ１の位置を調整する。これ
により、調整光学部材（２、４）の位置を調整したとし
ても、ウエハＷ上にはフレアーは殆ど発生しない。

【００８４】また、調整用光学部材（１２、１３Ａ）の
調整に応じた調整手法では、まず、図５に示すように、
順次露光される予定の各ウエハＷに関する露光条件（照
明条件）の情報は、コンソール等の入力装置ＩＵを介し
て、制御装置ＣＵの内部の記憶部へ入力される。この入
力情報に基づいて、制御装置ＣＵは、フレアー防止用絞
りＳ１の開口部の大きさまたはフレアー防止用絞りＳ１
の調整量を算出する。そして、制御装置ＣＵからの算出
結果に基づいて、駆動系ＤS1は、フレアー防止用絞りＳ
１の開口部を適切な大きさに設定またはフレアー防止用
絞りＳ１の位置を調整する。これにより、調整用光学部
材（１２、１３Ａ）によって露光条件（照明条件）を変
更（調整）したとしても、ウエハＷ上にはフレアーは殆
ど発生しない。

【００８５】なお、図１に示した各例では、フレアー防
止用絞りＳ１を結像光学系（５、６）とレチクルＲとの
間の照明光路中に配置した例を説明したが、本発明では
フレアー防止用絞りは１つに設けることに限らず複数設
けても良い。例えば、図１に示すように、第２のフレア
ー防止用絞りＳ２を結像光学系（５、６）中に設ても良
い。この場合、第２のフレアー防止用絞りＳ２は、調整
光学部材（１２、１３Ａ、１５）の調整や移動すること
に応じて、フレアー防止用絞りＳ１の開口部を適切な大
きさに設定またはフレアー防止用絞りＳ１の位置を調整
するように構成されることが好ましい。この場合、制御
装置ＣＵは、駆動系ＤS2を介して第２のフレアー防止用
絞りＳ２の調整や移動することがより好ましい。

【００８６】また、図５に示した例では、ロッド状光学
部材１４の射出面近傍にレチクルブラインドＲＢを配置
した例を説明したが、ロッド状光学部材１４とレチクル
ブラインドＲＢとの間において、ロッド状光学部材１４
の射出面とレチクルブラインドＲＢとを光学的に共役に
する第２結像光学系を配置しても良い。このとき、その
第２結像光学系を構成する少なくとも１部の光学素子
（レンズ等）を光軸Ａｘの方向に沿って移動させること
により、被照射面（レチクルＲ、ウエハＷ）上での照度
分布を均一となるように調整するようにしても良い。こ
の場合においても、第２結像光学系を構成する少なくと
も１部の光学素子（レンズ等）の光軸Ａｘの方向への移
動（調整）に伴いフレアー防止用絞りＳ１の開口部の大
きさや設定位置が決定されることが望ましい。さらに、
ロッド状光学部材１４とレチクルＲとの間に、ロッド状
光学部材１４からの光をレチクルブラインドＲＢに結像
する第２結像光学系と、レチクルブラインドＲＢからの
光をレチクルＲへ結像する第１光学系とが設けられた構
成の場合、フレアー防止用絞りＳ１あるいは第２のフレ
アー防止用絞りＳ２は、ロッド状光学部材１４とレチク
ルＲとの間の照明光路中に配置することができる。な
お、この場合、第１及び第２結像光学系はコンデンサー
光学系を構成する。

【００８７】以上の各実施の形態では、光源部１内に設
けられる光源は、波長が５〜１５ｎｍの軟Ｘ線領域の光
（所謂、ＥＵＶ(Extreme Ultra Violet)光）、例えば波
長が５ｎｍ以下の硬Ｘ線領域の光も使用可能である。例
えば、硬Ｘ線領域の光源としては、例えばシンクロトロ
ン放射光などが使用できる。このように本発明は上述の
実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で種々の構成をとり得る。

【００８８】

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、被照射
面にて発生するゴーストやフレアーを防止することがで
き、被照射面において良好なる照度分布を形成すること
ができる。これによって、良好なるマスクパターンを感
光性基板上で露光し得る露光方法、露光装置の製造方法
及び露光装置を達成することができ、より高い集積度を
持つ良好なる半導体デバイス（半導体素子、ＣＣＤ等の
撮像素子、薄膜磁気ヘッド、液晶表示素子等）を製造す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第１実施の形態に係る露光装置の
概略的構成の様子を示す図である。

【図２】図１に示す露光装置中に設けられた可変開口絞
り３の構成を示す図である。

【図３】（Ａ）は照明光学系の開口数が変化する様子を
示す図であり、（Ｂ）は図１に示す露光装置中に設けら
れたフレアー防止用絞りＳ１の構成の様子を示す平面図
である。

【図４】（Ａ）はウエハＷ上に形成される有効照明領域
ＩＡの様子を示す図であり、（Ｂ）はウエハＷ上に露光
されるフレアー領域ＦＡ２の様子を示す図である。

【図５】本発明による第２実施の形態に係る露光装置の
概略的構成の様子を示す図である。

【符号の説明】

１・・・・・光源部２、１４・・・・・オプティカルインテグレータ３・・・・・可変開口絞り４、１３・・・・・集光光学系５、６、１５、１６・・・・・結像光学系１２・・・・・光束形状変更部材Ａｘ：光軸ＲＢ・・・・・レチクルブラインドＲ・・・・・レチクル（マスク）Ｗ・・・・・ウエハＷ（感光性基板）ＲＳ・・・・・レチクルステージＷＳ・・・・・基板ステージＳ１、Ｓ２・・・・・フレアー防止用絞り

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定のパターンが形成されたマスクを照明
する照明系を備え、前記マスクのパターンを感光性基板
に露光する露光装置において、前記照明系は、露光用の光を供給する光源と、該光源か
らの露光用の光を前記マスクへ導くための照明部と、前
記照明部中に配置された調整用光学手段と、前記光源と
前記マスクとの間の照明光路中の所定の位置に配置され
たフレアー防止手段とを有し、前記フレアー防止手段は、前記調整用光学手段の調整に
起因して生成される前記マスクの有効照明領域の周辺部
での前記照明系の最大開口数の光を通過させるために、
所定の大きさを持つ開口部を有することを特徴とする露
光装置。
【請求項２】前記マスクと前記感光性基板との間に、前
記マスクのパターン像を前記感光性基板に投影する投影
光学系を、さらに有することを特徴とする請求項１に記
載の露光装置。
【請求項３】照明光路中に配置された調整用光学手段を
含む照明系によって所定のパターンが形成されたマスク
を照明し、前記マスクのパターンを感光性基板に露光す
る露光方法において、前記調整用光学手段の照明光路中での設定位置または調
整に起因して生成される前記マスクの有効照明領域の周
辺部での前記照明系の最大開口数を求める第１工程と、前記第１工程によって求められた前記照明系の最大開口
数に基づいて、前記照明光路中の所定の位置に配置され
るべきフレアー防止手段の開口部の大きさを求める第２
工程と、前記第２工程によって求められた所定の大きさを持つ開
口部を有するフレアー防止手段を前記所定の位置に設定
する第３工程と、前記第３工程によって前記所定位置に設定されたフレア
ー防止手段を有する前記照明系を用いて前記マスクを照
明し、前記マスクのパターンを前記感光性基板に露光す
る第４工程とを有することを特徴とする露光方法。
【請求項４】前記第４工程は、前記マスクのパターンを
前記感光性基板に投影する投影光学系を用いて、前記マ
スクのパターンを前記感光性基板に露光することを特徴
とする請求項３に記載の露光方法。
【請求項５】前記第３工程は、前記第２工程によって求
められた所定の大きさを持つ開口部を有するフレアー防
止手段を前記照明系と前記マスクとの間の照明光路に設
定することを特徴とする請求項３または請求項４に記載
の露光方法。
【請求項６】前記第３工程は、前記第２工程によって求
められた所定の大きさを持つ開口部を有するフレアー防
止手段を前記照明系内部の照明光路に設定することを特
徴とする請求項３または請求項４に記載の露光方法。
【請求項７】照明光路中に配置された調整用光学手段を
含む照明系を含み、該照明系によって所定のパターンが
形成されたマスクを照明し、前記マスクのパターンを感
光性基板に露光する露光装置の製造方法において、前記調整用光学手段の照明光路中での設定位置または調
整に起因して生成される前記マスクの有効照明領域の周
辺部での前記照明系の最大開口数を求める第１工程と、前記第１工程によって求められた前記照明系の最大開口
数に基づいて、前記照明光路中の所定の位置に配置され
るべきフレアー防止手段の開口部の大きさを求める第２
工程と、前記第２工程によって求められた所定の大きさを持つ開
口部を有するフレアー防止手段を前記所定の位置に設定
する第３工程とを含むことを特徴とする露光装置の製造
方法。
【請求項８】照明系によって所定のパターンが形成され
たマスクを照明し、前記マスクのパターンを投影光学系
を介して感光性基板に露光する露光方法において、マスクを照明するための照明系の照明光路中の所定の位
置にフレアー防止手段を設定する第１工程と、前記感光性基板上に発生するフレアーを計測する第２工
程と、前記第２工程の計測結果に基づいて、前記照明系の照明
光路中に設定されたフレアー防止手段の位置または該フ
レアー防止手段の開口部の大きさを調整する第３工程
と、前記第３工程によって調整された前記フレアー防止手段
を有する前記照明系を用いて前記マスクを照明し、前記
投影光学系を介して前記マスクのパターンを前記感光性
基板に露光する第４工程とを有することを特徴とする露
光方法。
【請求項９】前記第２工程は、前記マスクのパターンを
前記感光性基板に露光することにより、前記感光性基板
上に発生するフレアーを計測することを特徴とする請求
項８に記載の露光方法。
【請求項１０】前記第２工程は、前記マスクまたは前記
感光性基板上での光エネルギーを光電的に検出すること
より、前記感光性基板上に発生するフレアーを計測する
ことを特徴とする請求項８に記載の露光方法。
【請求項１１】調整用光学手段を含む照明系によって所
定のパターンが形成されたマスクを照明し、前記マスク
のパターンを感光性基板に露光する露光方法において、
前記照明系の照明光路中の所定の位置にフレアー防止手
段を設定する第１工程と、調整用光学手段によって前記照明系の光学特性を調整す
る第２工程と、前記第２工程の調整に応じて、前記照明系の照明光路中
に設定されたフレアー防止手段の位置または前記フレア
ー防止手段の開口部の大きさを調整する第３工程と、前記第３工程によって調整された前記フレアー防止手段
を有する前記照明系を用いて前記マスクを照明し、前記
投影光学系を介して前記マスクのパターンを前記感光性
基板に露光する第４工程とを有することを特徴とする露
光方法。
【請求項１２】前記調整用光学手段は、前記照明系の瞳
またはその近傍に配置された可変開口絞りを含み、前記第２工程は、前記可変開口絞りによって、前記照明
系の瞳またはその近傍に形成される光源の大きさ又は形
状を変更することを特徴とする請求項１１に記載の露光
方法。
【請求項１３】前記調整用光学手段は、前記照明系の照
明光路中に配置された移動可能な光学部材を含み、前記第２工程は、前記光学部材の設定位置によって、前
記照明系の瞳またはその近傍に形成される光源の大きさ
又は形状を変更することを特徴とする請求項１１に記載
の露光方法。
【請求項１４】前記調整用光学手段は、前記照明系の照
明光路中に配置されて光束の断面形状を変化させる第１
調整部材と、前記照明系の照明光路中に配置されて光束
の大きさを変化させる第２調整部材とを含み、前記第２工程は、前記第１及び第２調整部材の内の少な
くとも一方によって、前記照明系の瞳またはその近傍に
形成される光源の大きさ又は形状を変更することを特徴
とする請求項１１に記載の露光方法。
【請求項１５】前記調整用光学手段は、前記マスクまた
は前記感光性基板上での照度分布を調整するための調整
光学系を含み、前記第２工程は、前記調整光学系によって、前記マスク
または前記感光性基板上での照度分布を調整することを
特徴とする請求項１１に記載の露光方法。
【請求項１６】前記マスクと前記感光性基板との間に、
前記マスクのパターン像を前記感光性基板に投影する投
影光学系を、さらに有することを特徴とする請求項１１
乃至請求項１５のいずれか１項に記載の露光方法。
【請求項１７】所定のパターンが形成されたマスクを照
明する照明系と前記マスクのパターン像を感光性基板に
投影する投影光学系とを有する露光装置において、前記照明系は、露光用の光を供給する光源と、該光源か
らの露光用の光に基づいて瞳またはその近傍に２次光源
を形成し、該２次光源からの光を前記マスクへ導くため
の照明部と、前記照明部の瞳またはその近傍に形成され
る２次光源の大きさ又は形状を変更する変更手段と、前
記光源と前記マスクとの間の照明光路中の所定の位置に
配置されたフレアー防止手段とを有し、前記フレアー防止手段は、前記変更手段による光源の大
きさ又は形状の変更に応じて、照明光路中での設定位置
または開口部の大きさが調整可能に設けられていること
を特徴とする露光装置。
【請求項１８】前記照明部は、前記照明部の瞳またはそ
の近傍に２次光源を形成するためのオプティカルインテ
グレータと、該オプティカルインテグレータからの光を
集光するコンデンサー光学系とを有し、前記変更手段は、前記光源と前記照明部との間の照明光
路中に配置された移動可能な光学部材を含むことを特徴
とする請求項１７に記載の露光装置。
【請求項１９】前記照明部は、前記照明部の瞳またはそ
の近傍に２次光源を形成するためのオプティカルインテ
グレータと、該オプティカルインテグレータからの光を
集光するコンデンサー光学系とを有し、前記変更手段は、前記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配置された
可変開口絞りを含むことを特徴とする請求項１７に記載
の露光装置。
【請求項２０】所定のパターンが形成されたマスクを照
明する照明系と前記マスクのパターン像を感光性基板に
投影する投影光学系とを有する露光装置において、前記照明系は、露光用の光を供給する光源と、該光源か
らの露光用の光に基づいて瞳またはその近傍に２次光源
を形成し、該２次光源からの光を前記マスクへ導くため
の照明部と、前記照明部の照明光路中の所定の位置に配
置された移動可能な調整用光学手段と、前記光源と前記
マスクとの間の照明光路中の所定の位置に配置されたフ
レアー防止手段とを有し、前記フレアー防止手段は、前記調整用光学手段の設定位
置に応じて、照明光路中での設定位置または開口部の大
きさが調整可能に設けられていることを特徴とする露光
装置。
【請求項２１】前記調整用光学手段は、前記マスクまた
は前記感光性基板上での照度分布を調整することを特徴
とする請求項２０に記載の露光方法。
【請求項２２】前記照明部は、前記照明部の瞳またはそ
の近傍に２次光源を形成するためのオプティカルインテ
グレータと、該オプティカルインテグレータからの光を
集光するコンデンサー光学系とを有し、前記オプティカルインテグレータは、前記マスクまたは
前記感光性基板上での照度分布を調整するために、移動
可能に設けられており、前記調整用光学手段は、前記オプティカルインテグレー
タを含むことを特徴とする請求項２０に記載の露光装
置。
【請求項２３】前記照明部は、前記照明部の瞳またはそ
の近傍に２次光源を形成するためのオプティカルインテ
グレータと、該オプティカルインテグレータからの光を
集光するコンデンサー光学系とを有し、前記コンデンサー光学系は、前記マスクまたは前記感光
性基板上での照度分布を調整するために、移動可能な可
動光学素子を含み、前記調整用光学手段は、前記可動光学素子を移動させる
移動ユニットを含むことを特徴とする請求項２０に記載
の露光装置。
【請求項２４】前記照明部は、前記照明部の瞳位置また
はその近傍の位置に２次光源を形成するためのオプティ
カルインテグレータと、該オプティカルインテグレータ
からの光を集光するコンデンサー光学系とを有し、前記調整用光学手段は、前記光源と前記オプティカルイ
ンテグレータとの間の照明光路中に配置された移動可能
な光学部材を含むことを特徴とする請求項２０に記載の
露光装置。
【請求項２５】前記照明部は、前記照明部の瞳またはそ
の近傍に２次光源を形成するためのオプティカルインテ
グレータと、該オプティカルインテグレータからの光を
集光するコンデンサー光学系とを有し、前記調整用光学手段は、前記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配置
された可変開口絞りを含むことを特徴とする請求項２０
に記載の露光装置。