JP2002289505A - 露光装置，露光装置の調整方法，マイクロデバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 干渉ノイズを低減して露光均一性を向上可能
な露光装置，露光均一性を高めた状態で高精度に効率良
く調整可能な露光装置の調整方法，及び製品の歩留まり
を向上可能なマイクロデバイスの製造方法を提供するこ
と。 【解決手段】 マスク１７とウエハ１９とを相対的に走
査させ，パルス状の露光光を用いた走査型の露光装置に
おいて，ウエハ１９上に発生する不均一な光強度分布の
周期Ｐに対して，露光光の１パルス毎の基板の走査量Δ
Ｌを異ならせしめるように，ステージ制御系Ｃ３の指令
に基づき駆動系Ｄ７，Ｄ８によりマスク１７とウエハ１
９とを相対的に走査させる。また，光遅延光学系２によ
り露光光を複数に分割して分割光を生成すると共に前記
分割光間に所定の光路長差を付与する。さらに振動ミラ
ー４を用いて露光光を所定方向に沿って走査させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，例えば半導体素子
や液晶表示素子，撮像素子，ＣＣＤ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技術を用いて製
造する際に用いられる露光装置，露光装置の調整方法，
該露光装置を用いたマイクロデバイスの製造方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年，ＫｒＦエキシマレーザを光源とす
る半導体製造用露光装置が製品化されている。この種の
露光装置では例えば，ＫｒＦエキシマレーザからの光を
ビームエキスパンダで拡大した後，振動ミラーで反射
し，フライアイ・インテグレータに入射させ，フライア
イ射出面に配置されたσ絞りを透過させた後，コンデン
サーレンズを介してマスクを照明するような照明光学系
を有する。このような照明光学系によって，マスクに描
画された回路パターンは投影光学系を介して基板である
ウエハに転写される。走査型の露光装置では，露光の
際，マスクとウエハを相対的に走査させるため，投影光
学系の露光フィールドよりも広い領域にパターンを転写
することが可能である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような露光装置で
は一般に，大域的な露光均一性を確保するため，照明光
学系にフライアイ・インテグレータやロッド・インテグ
レータなどの光インテグレータを備えている。しかしな
がら，エキシマレーザは干渉性が高いため，被照射面上
には干渉縞やスペックル等が現れて，露光不均一が発生
していた。従来技術では，振動ミラーによる光偏向や，
光遅延素子による光路長差付与により，これらの干渉性
に起因する干渉ノイズを低減していた。しかし，必ずし
も十分とは言えず，露光時に走査機構を制御して露光均
一性を高めるような最適化をするまでには至っていなか
った。露光が不均一になると，正確なパターン転写の妨
げとなり，製品の歩留まりが低下するという問題が起こ
る。また，走査露光時に限らず，露光装置を調整する際
にもこのような露光不均一が発生していると，正確な調
整の障害となる。

【０００４】本発明は，このような問題に鑑みてなされ
たものであり，その目的とするところは，干渉ノイズを
低減して露光均一性を向上可能な露光装置を提供するこ
とにある。本発明の別の目的は，露光均一性を高めるこ
とにより高精度に効率良く調整可能な露光装置の調整方
法を提供することにある。さらにまた，本発明の別の目
的は，製品の歩留まりを向上可能なマイクロデバイスの
製造方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に，本発明の第１発明は，マスクと基板とを相対的に走
査させつつ，前記マスクに形成されたパターンを前記基
板上に露光する露光装置であって，パルス状の露光光を
前記マスクへ導く照明光学系と，前記マスクを保持する
マスク保持手段と，前記パターンの像を前記基板上に投
影する投影光学系と，前記基板を保持する基板保持手段
と，前記マスクと前記基板とを相対的に走査させる駆動
手段と，前記基板上に発生する不均一な光強度分布の周
期（例えば空間的周期）に対して，前記露光光の１パル
ス毎の前記基板の走査量を異ならせしめるように，前記
駆動手段を制御する制御手段と，を有することを特徴と
する露光装置を提供する。かかる構成によれば，走査方
向の露光均一性を格段に向上させることができる。

【０００６】第１発明の好ましい態様によれば，前記投
影光学系の像面での照度分布を計測する計測手段をさら
に配置し，前記制御手段は，前記計測手段からの計測情
報に基づいて，前記駆動手段を制御する。かかる構成に
よれば，露光均一性を効率良くさらに向上させることが
できる。

【０００７】また，第１発明の好ましい態様によれば，
前記照明光学系は，前記露光光を所定方向に沿って走査
させる光走査手段を有する。かかる構成によれば，露光
均一性をいっそう向上させることができる。光走査手段
としては例えば振動ミラー等を用いることができる。ま
た，第１発明の好ましい態様によれば，前記所定方向
は，前記マスクまたは前記基板の走査方向と交差する方
向に対応する方向である。かかる構成によれば，基板の
走査方向と異なる方向に生じている光強度分布の均一性
を向上でき，二次元的な領域の露光均一性を向上させる
ことができる。

【０００８】また，第１発明の好ましい態様によれば，
前記照明光学系は，前記露光光を複数に分割して分割光
を生成すると共に前記分割光間に所定の光路長差を付与
する光遅延系を有する。光路長差の異なる複数の光束を
重ね合わせれば，光路長差ごとに波面の状態が変わるた
め，干渉性のノイズを低減することができ，露光均一性
を向上させることができる。その際に，第１発明の好ま
しい態様によれば，前記光遅延系は，前記マスクまたは
前記基板の走査方向と交差する方向に対応する方向にお
いて前記分割光それぞれの射出角と前記分割光それぞれ
の射出位置との少なくとも一方を異ならせしめる。かか
る構成によれば，基板の走査方向と異なる方向に生じて
いる光強度分布の均一性を向上でき，二次元的な領域の
露光均一性を向上させることができる。

【０００９】また，本発明の第２の発明は，駆動手段を
用いてマスクと基板とを相対的に走査させつつ，投影光
学系を介して前記マスクに形成されたパターンの像を前
記基板上に露光する露光装置の調整方法であって，基板
上に発生する不均一な光強度分布を除去するために，前
記マスクへ導かれる露光光を走査させる光走査工程と，
前記マスクと前記基板とを相対的に走査させる駆動手段
を停止する停止工程と，前記停止工程により前記駆動手
段を停止した状態で前記光走査工程にて露光光を走査さ
せながら前記投影光学系の光学特性を計測する計測工程
と，前記計測工程による計測結果に基づいて前記投影光
学系を調整する調整工程と，を含むことを特徴とする露
光装置の調整方法を提供する。かかる構成によれば，走
査による露光均一性向上効果が得られない走査停止時に
も，走査時と同様の露光均一性向上効果を得ることがで
き，露光装置を高精度に効率良く調整することが可能と
なる。

【００１０】第２発明の好ましい態様によれば，前記光
走査工程により露光光を走査させる方向は，前記マスク
または前記基板の走査方向に対応する方向である。かか
る構成によれば，走査露光時と同様に走査方向において
露光均一性向上の効果を得ることができる。

【００１１】また，本発明の第３の発明は，第１の発明
の露光装置を用いて前記マスクに形成されたパターンを
前記基板上に露光する露光工程と，前記露光工程にて露
光された前記基板を現像する現像工程とを含むことを特
徴とするマイクロデバイスの製造方法を提供する。本発
明の第４の発明は，第２の発明の方法によって調整され
た露光装置を用いて前記マスクに形成されたパターンを
前記基板上に露光する露光工程と，前記露光工程にて露
光された前記基板を現像する現像工程とを含むことを特
徴とするマイクロデバイスの製造方法を提供する。かか
る第３及び第４の発明の構成によれば，露光均一性が高
い状態でパターンを転写できるので，良好にパターン形
成でき，製品の歩留まり向上に貢献できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下，図面に基づいて本発明の実
施の形態を詳細に説明する。なお，以下の説明及び添付
図面において，略同一の機能及び構成を有する構成要素
については，同一符号を付すことにより，重複説明を省
略する。図１は，本発明の第１の実施の形態に係る露光
装置の概略構成図である。図１においてはＸＹＺ座標系
を採用している。ウエハ１９の法線方向に沿ってＺ軸
を，ウエハ１９面内において図１の紙面に平行な方向に
Ｙ軸を，ウエハ１９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，各方向を定義している。
そして，ここではマスク１７とウエハ１９を相対的に走
査する際の走査方向をY方向に一致させ，ウエハ１９面
内においてY方向と直交するＸ方向を非走査方向と定義
する。

【００１３】本露光装置は主に，図１に示す，光源１，
符号２〜１６が付された構成要素からなる照明光学系，
投影光学系１８から構成される。光源１はパルス制御系
Ｃ１により制御され，パルス状の露光光を供給する光源
である。例えば波長２４８ｎｍの光を供給するＫｒＦエ
キシマレーザを用いることができる。光源１からＺ方向
に沿って射出された光束は光遅延光学系２に入射する。
光遅延光学系２は，入射光束をエネルギー分割，または
波面分割し，分割された各光束が露光光の時間的可干渉
距離以上の光路長差を持つようにし，かつ，分割された
各光束の射出角度や分割された各光束の射出位置等が非
走査方向に関して，それぞれ異なるように構成された光
学系である。なお，光遅延光学系２において，各光束に
付与する光路長差は基本的には露光光の時間的可干渉距
離以上であるが，場合によっては露光光の時間的可干渉
距離以下であってもよい。

【００１４】ここで，本実施の形態における好適な光遅
延光学系２は，特開２０００−２７７４２１号公報にて
開示されているように，例えば，図１０に示すごとく，
入射ビームの垂直方向に対して角度θだけ斜設された部
分反射ミラー（光分割部材）Ｍ１とこの部分反射ミラー
Ｍ１に対して角度αだけ傾斜して対向配置された全反射
ミラー（反射部材）Ｍ２を有する構成とすることができ
る。図１０に示す光遅延光学系２は，分割された各光束
の射出位置が非走査方向（ｘ方向）について異なるよう
に構成されている。また図１０に示した光遅延光学系２
は，分割された各光束の射出角度が非走査方向（ｘｚ面
内）に関して微小ずつ異なるように構成されている。し
たがって，光遅延光学系２のような構成によって，非走
査方向に関する干渉性の露光不均一をあらかじめ大幅に
低減しておくことができる。

【００１５】光遅延光学系２を透過した光束は，ビーム
整形光学系３に入射し，ここで所定の大きさ及び所定の
形状の断面を有する光束に整形される。次に光束は，振
動ミラー４によってＹ方向に偏向された後，回折光学素
子５に入射する。振動ミラー４は照明制御系Ｃ２からの
指令に基づいて動作する第１駆動系Ｄ１により微小振動
可能であり，この振動により出射光束がＹ軸に対して微
小角度を持つようにすることができる。

【００１６】回折光学素子５は，入射光束を構成する各
ビームを所定の角度に偏向可能であり，光束形状変更部
材としての機能を有する。回折光学素子５を光路に挿入
することにより，通常照明や変形照明に対応した所定の
強度パターンを発生させることができる。ここでは，複
数種類の回折光学素子が，図１で不図示の回転可能なタ
ーレット上に支持され，切り換え可能かつ光路に対して
挿脱自在に構成されている。図２に，このターレットの
一例の概略構成を示す。ターレット基板５００には，３
種類の回折光学素子５１０，５２０，５３０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，ターレット基板５００を回転させることに
より，選択された１つの回折光学素子を光路中に配置す
ることができる。ターレット基板５００の回転は，照明
制御系Ｃ２からの指令に基づいて動作する第２駆動系Ｄ
２により行われる。なお，回折光学素子５は必ずしもタ
ーレットに設けられる必要はなく，例えばカセット内に
複数種類の回折光学素子が配置され，切り替え可能な構
成としてもよい。

【００１７】回折光学素子５は，アフォーカルズームレ
ンズ（輪帯比可変用変倍光学系）６を介して第１フライ
アイレンズ７の入射面に所定の強度パターンを発生させ
る。回折光学素子５１０は，射出光束が光軸ＡＸを中心
とする輪帯状の光束となり，アフォーカルズームレンズ
６の瞳面に図３（ａ）に示すような輪帯状の光源像を形
成するよう構成されている。回折光学素子５２０は，射
出光束が四極状の光束となり，アフォーカルズームレン
ズ６の瞳面に図３（ｂ）に示すような四極状の光源像を
形成するよう構成されている。回折光学素子５３０は，
アフォーカルズームレンズ６の瞳面に図３（ｃ）に示す
ような円形状の光源像を形成するよう構成されている。
図３において，いずれも斜線部が照野である。図３
（ｂ）における点線は四極が同一輪帯上にあることを示
すために補助的に描いた線であり，他の四極に関する図
面についても同様である。なお，回折光学素子５の構成
は上記例に限らず，この他にも様々な構成を採ることが
できる。

【００１８】選択された回折光学素子５により偏向，変
形された光束はアフォーカルズームレンズ６に入射す
る。アフォーカルズームレンズ６は，アフォーカル系を
維持しながら所定の範囲で倍率を連続的に変化させるこ
とができる。アフォーカルズームレンズ６の倍率変化
は，照明制御系Ｃ２からの指令に基づいて動作する第３
駆動系Ｄ３により行われる。アフォーカルズームレンズ
６から射出された光束は，第１オプティカルインテグレ
ータとしての第１フライアイレンズ７に入射する。ここ
で，アフォーカルズームレンズ６は，回折光学素子５と
第１フライアイレンズ７の入射面とを光学的にほぼ共役
に結ぶよう構成されている。

【００１９】第１フライアイレンズ７は，正の屈折力を
有する多数のレンズエレメントを光軸ＡＸに沿って縦横
配列することによって構成されている。したがって，第
１フライアイレンズ７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それぞれ光源像が形成される。こ
の多数の光源像からの光束はズーム光学系（σ値可変用
変倍光学系）８を介した後，第２オプティカルインテグ
レータとしての第２フライアイレンズ９を重畳的に照明
する。

【００２０】ズーム光学系８は，σ値を可変とするため
に，所定の範囲で焦点距離を連続的に変化させることの
できる変倍リレー光学系であって，第１フライアイレン
ズ７の後側焦点面と第２フライアイレンズ９の前側焦点
面とを光学的にほぼ共役に結んでいる。また，ズーム光
学系８は後側にテレセントリックな光学系を構成してい
る。ズーム光学系８の焦点距離変化は照明制御系Ｃ２か
らの指令に基づいて動作する第４駆動系Ｄ４により行わ
れる。

【００２１】第２フライアイレンズ９は，第１フライア
イレンズ７と同様に正の屈折力を有する多数のレンズエ
レメントを光軸ＡＸに沿って縦横配列することによって
構成されている。したがって，第２フライアイレンズ９
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
第１フライアイレンズ７のレンズエレメントの数の多数
の光源像（以下，二次光源という）がそれぞれ形成され
る。以上の構成により，第２フライアイレンズ９の後側
焦点面には，光源１からの光束に基づいてほとんど光量
損失することなく二次光源像が形成される。

【００２２】本装置では，アフォーカルズームレンズ
（輪帯比可変用変倍光学系）６とズーム光学系（σ値可
変用変倍光学系）８を配置することにより，この二次光
源像の大きさ及び形状を可変としている。以下にアフォ
ーカルズームレンズ６の倍率ｍとズーム光学系８の焦点
距離ｆｒとに対する第２フライアイレンズ９の入射面に
形成される照野の大きさ及び形状の関係について輪帯状
の照野の場合を例にとり述べる。図４（ａ）に示すよう
に，輪帯状の照野の内径をφｉ，外径をφｏ，光軸ＡＸ
から輪帯の中心までの長さ（以下，輪帯半径という）を
ｙ，輪帯の幅をｂとする。そして，内径φｉと外径φｏ
との比を輪帯比Ａとする。

【００２３】ここで，ズーム光学系８の焦点距離ｆｒを
変化させずにアフォーカルズームレンズ６の倍率ｍのみ
を変化させると，輪帯半径ｙのみが変化し，幅ｂは変化
せず，第２フライアイレンズ９の入射面に形成される照
野の大きさ（外径φｏ）及び形状（輪帯比Ａ）を変更す
ることができる。アフォーカルズームレンズ６の倍率ｍ
を変化させずにズーム光学系８の焦点距離ｆｒのみを変
化させると，輪帯半径ｙ及び幅ｂ共に変化し，形状（輪
帯比Ａ）を一定にしたまま照野の大きさ（外径φｏ）だ
けを変更することができる。また，アフォーカルズーム
レンズ６の倍率ｍとズーム光学系８の焦点距離ｆｒとを
所定の関係を満たすように変化させると，照野の大きさ
（外径φｏ）を一定にしたままその形状（輪帯比Ａ）だ
けを変更することができる。

【００２４】上記の関係は四極状の光源についても同様
である。この場合は，図４（ｂ）に示すように，４つの
円が接する最小円の直径をφｉ，４つの円が接する最大
円の直径をφｏとし，最大円の直径φｏと最小円の直径
φｉとの差の１／２を輪帯の幅ｂとし，最小円の直径を
φｉと輪帯の幅をｂとの和の１／２を輪帯半径ｙとし，
最大円の直径φｏと最小円の直径φｉとの比を輪帯比Ａ
として考えればよい。この場合も，アフォーカルズーム
レンズ６の倍率ｍやズーム光学系８の焦点距離ｆｒを変
化させることにより，同様の効果が得られる。

【００２５】第２フライアイレンズ９の入射面に形成さ
れる照野に基づき，第２フライアイレンズ９により二次
光源が形成されるので，照野の大きさ及び形状はそのま
ま二次光源の大きさ及び形状に対応する。よって，アフ
ォーカルズームレンズ６の倍率ｍやズーム光学系８の焦
点距離ｆｒを変化させることにより，上述のように二次
光源像の大きさ（外径）及び形状（輪帯比）を変化させ
ることができる。

【００２６】第２フライアイレンズ９の後側焦点面近傍
には開口絞り１０が配置されている。開口絞り１０は，
回折光学素子５同様に，複数種類の開口絞りが図１で不
図示の回転可能なターレット上に支持され，切り換え可
能かつ光路に対して挿脱自在に構成されている。各開口
絞りは，回折光学素子５によって成生される所定の強度
パターンに対応しており，照明の瞳分布を決定する。図
５に，このターレットの概略構成を示す。ターレット基
板１００には，図中斜線で示す光透過領域を有する８つ
の開口絞りが円周方向に沿って設けられている。ターレ
ット基板１００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，ターレット基板１０
０を回転させることにより，選択された１つの開口絞り
を光路中に配置することができる。ターレット基板１０
０の回転は，照明制御系Ｃ２からの指令に基づいて動作
する第５駆動系Ｄ５により行われる。なお，開口絞り１
０は必ずしもターレットに設けられる必要はなく，例え
ばカセット内に複数種類の開口絞りが配置され，切り替
え可能な構成であってもよい。

【００２７】ターレット基板１００には，大きさと輪帯
比が異なる３つの輪帯開口絞り１１０，１５０，１７０
と，大きさと輪帯比の異なる３つの四極開口絞り１４
０，１６０，１８０と，径の異なる２つの円形開口絞り
１２０，１３０が設けられている。これらの開口絞りを
選択する際は，回折光学素子５によって成生される所定
の強度パターンに対応させることが好ましい。すなわ
ち，回折光学素子５１０が選択されている場合は，輪帯
開口絞り１１０，１５０，１７０のうちの何れかを選択
し，回折光学素子５２０が選択されている場合は，開口
絞り１４０，１６０，１８０のうちの何れかを選択し，
回折光学素子５３０が選択されている場合は，開口絞り
１２０，１３０のどちらかを選択すれば光量損失を少な
くして照明することができる。このように回折光学素子
５と，開口絞り１０を適宜選択することにより，結像性
能をマスクパターン毎に最適化し，投影露光することが
できる。

【００２８】開口絞り１０からの光束はコンデンサレン
ズ１１を透過した後，固定ブラインド１２を介して，可
動ブラインド１３上に導かれる。なお，固定ブラインド
１２と可動ブラインド１３とで視野規定手段（視野絞
り）ＦＳを構成している。固定ブラインド１２は走査停
止時の露光視野を限定している。可動ブラインド１３は
マスク１７とウエハ１９の走査と同期して走査される走
査型視野絞りであり，走査を通じた全体の露光領域を規
定する。可動ブラインド１３の移動は照明制御系Ｃ２か
らの指令に基づいて動作する駆動系Ｄ６により行われ
る。固定ブラインド１２と可動ブラインド１３の間隔を
適当な距離に設定しておくことにより，走査方向に関す
る境界部分の照明強度分布の形状をなだらかにし，露光
均一度を向上することができる。

【００２９】可動ブラインド１３の像はブラインド結像
光学系としてのリレーレンズ系（１４，１６）によって
マスク１７上に結像される。なお，リレーレンズ系（１
４，１６）の間に配置された折り返しミラー１５によっ
て光路は−Ｚ方向に偏向される。この光束がマスク１７
を透過することによりマスク１７が照明され，マスク１
７上に描画されている回路パターンに回折光が発生し，
投影光学系１８を介してレジストを塗布した基板である
ウエハ１９上に回路パターンが転写される。本露光装置
では上述の配置において，露光時，可動ブラインド１
３，マスク１７，ウエハ１９を同期して走査させ，マス
ク１７上の所定の領域のパターンをウエハ１９上に露光
する。

【００３０】図６は，マスク１７，投影光学系１８，ウ
エハ１９周辺の装置の概略構成図である。マスク１７を
保持するマスクステージ３１はＸＹ平面内で二次元的に
移動可能であり，マスク１７の位置座標はマスク移動鏡
３２を用いた干渉計３３によって計測される。その計測
情報はステージ制御系Ｃ３に伝達され，ステージ制御系
Ｃ３からの指令に基づいて動作する駆動系Ｄ７によりマ
スクステージ３１は位置制御される。また，ウエハ１９
を保持するウエハステージ３４はＸＹＺ方向の三次元的
に移動可能であり，ウエハ１９の位置座標はウエハ移動
鏡３５を用いた干渉計３６によって計測される。その計
測情報はステージ制御系Ｃ３に伝達され，ステージ制御
系Ｃ３からの指令に基づいて動作する駆動系Ｄ８により
ウエハステージ３４は位置制御される。これらの機構に
より，マスク１７及びウエハ１９を高精度に同期走査さ
せることが可能となる。

【００３１】投影光学系１８の像面（露光面）とウエハ
１９の表面との合焦は，ウエハステージ（基板ステー
ジ）３４の斜め上方に配置され，投射部３８及び検出部
３９を有する斜入射オートフォーカス系によって光学的
に検出される。投射部３８からウエハ１９に向けて投射
光が投射され，その光がウエハ１９の表面にて反射さ
れ，その反射光が検出部３９にて受光され，その光の位
置を検出する。これにより，投影光学系１８の像面（露
光面）とウエハ１９の表面との合焦状態を光電的に検出
する。斜入射オートフォーカス系からの情報はステージ
制御系Ｃ３に伝達され，ステージ制御系Ｃ３からの指令
に基づいて動作する駆動系Ｄ８によりウエハステージ３
４は光軸ＡＸに沿った方向の位置制御をされる。これら
の機構により，投影光学系１８の像面（露光面）とウエ
ハ１９の表面とを合焦させることができる。

【００３２】また，ウエハステージ３４上には照度セン
サ３７が設けられている。照度センサ３７は投影光学系
１８の像面での照度分布を計測する。この計測情報はス
テージ制御系Ｃ３に伝達される。後に詳述するように，
ステージ制御系Ｃ３はこの情報に基づき駆動系Ｄ７，Ｄ
８を制御して，マスクステージ３１，ウエハステージ３
４を駆動させ，露光均一性を高めるようマスク１７，ウ
エハ１９を同期走査させる。なお，第１の実施の形態の
露光装置では，入力部ＩＳを介して入力されたレチクル
（マスク）の種類に関した情報に基づいて主制御系ＭＣ
は，パルス制御系Ｃ１，照明制御系Ｃ２及びステージ制
御系Ｃ３を制御している。

【００３３】次に，上記露光装置において，本発明を適
用して露光均一性を向上させる原理について説明する。
ここでは，走査方向に発生する周期的な露光不均一を低
減する。このような露光不均一の例としては，上述のよ
うなオプティカルインテグレータによる光混合の時に発
生する干渉縞がある。また，このような干渉縞以外の要
因であっても，概略周期的な露光不均一であれば，本発
明を適用して低減することができる。

【００３４】まず，第２フライアイレンズ９の各レンズ
エレメントから，可動ブラインド１１に到達した光束が
干渉して発生した周期的な露光不均一について考える。
図７はこの周期的な露光不均一の走査方向における光強
度分布Ｉｄの一例を模式的に示すものであり，図７の横
軸は走査方向に対応する方向での位置，縦軸は光強度で
ある。光強度分布Ｉｄが有するピークを順番にＰ１，Ｐ
２，Ｐ３，Ｐ４とおき，各ピークの間隔を露光不均一の
周期Ｐとおく。ここで，この露光不均一の周期Ｐとは，
例えば，不均一な光強度分布の空間的周期等を意味す
る。なお，以下の考察では，露光不均一は走査方向につ
いてのみ考えることとする。

【００３５】通常，従来の装置では，強度分布Ｉｄは，
マスク１７面にリレーされ，マスクに形成されたパター
ンに重畳して，ウエハ１９に転写される。その結果，露
光不均一が発生し，回路パターンの転写精度を低下させ
る原因となる。一般に連続光源の走査型露光装置では，
走査停止時にマスク１７またはウエハ１９上で照明不均
一が観測されたとしても，走査方向に関しては走査露光
によって露光不均一が低減する傾向にある。しかしなが
ら，特に，本装置と同様のパルス発光光源を備えた走査
型の露光装置では，１パルス発光毎の走査量ΔＬの値の
設定が悪いと，露光不均一は改善しない。ここで，１パ
ルス発光毎の走査量ΔＬとは，１パルス発光毎のウエハ
１９の移動量のことを意味する。

【００３６】なお，ウエハ１９とマスク１７とは投影光
学系１８の横倍率を考慮すれば１対１に対応するので，
ウエハ１９の移動量ΔＬをマスク１７の移動量ΔＬＭに
換算することが可能である。同様にブラインド結像光学
系としての２つのリレーレンズ系（１４，１６）の結像
を考慮することにより，マスク１７の移動量ΔＬＭを可
動ブラインド１３の移動量ΔＬＢに換算することも可能
である。すなわち移動量ΔＬ，ΔＬＭ，ΔＬＢは光学系
の倍率換算を考慮すればどの面で考えても等価である。

【００３７】本例では，フライアイレンズ９の各レンズ
エレメントからの光束が可動ブラインド１１上で干渉し
て図７のような不均一な強度分布を発生している場合を
考える。この分布は図１の光路に従って最終的にウエハ
上に結像される。この強度分布は走査停止時にはウエハ
１９に対して静止しているが，走査露光時にはウエハ１
９に対して相対的に移動しつつ露光されることになる。

【００３８】例えば，図８を参照しながらΔＬ＝２Ｐの
場合を考える。図において実線で示されるＩｄは露光強
度分布であり，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，…はそれぞれ露光光
の１番目，2番目，３番目，…のピークであり，隣接す
るピークの間隔は周期Ｐである。１回目のパルス露光
時，ウエハ１９は図８（ａ）に示す位置にいるとする。
この時，ウエハ１９には強度分布Ｉｄをもつ光が露光さ
れる。その結果，ウエハ１９にはこの強度分布Ｉｄをも
つ潜像が形成され，ウエハ１９の位置ＡにはＩｄのピー
クＰ１が転写される。2回目のパルス発光直前にはウエ
ハ１９は図の矢印方向にΔＬ＝２Ｐだけ走査し，図８
（ｂ）に示す位置にいる。この時点でウエハ１９は点線
で示されるＩｄ’の強度分布をもつ潜像が既に形成され
ており，位置Ａには潜像のピークＰ１’が存在してい
る。図において，Ｐ１’，Ｐ２’，Ｐ３’，…はそれぞ
れ潜像の強度分布が有するピークである。

【００３９】そして，2回目のパルス露光が行われる。
この時，ウエハ１９の位置ＡにはＩｄのピークＰ３が転
写される。つまり，位置Ａでは潜像のピークＰ１’と露
光光のピークＰ３が重なり，積算露光を考えると２個の
ピークが重畳されたことになる。ｊ回目（ｊは３以上の
整数）のパルス露光後には同様にｊ個のピークが重畳さ
れて極めて大きな光強度の光が露光されたことになる。
これは，位置Ａに限らず，ウエハ１９においてピークＰ
１，Ｐ２，…が転写される位置では同じことが起こる。
そして，ウエハ１９上でピークが転写される位置以外で
はピークは転写されない。この結果，走査露光終了後に
は著しい露光不均一が発生する。

【００４０】上記のことからわかるように，一般に１パ
ルス発光毎の走査量ΔＬと，露光不均一な光強度分布の
周期Ｐの整数倍とが一致する場合が，走査露光における
露光均一性に関する最悪条件となる。この条件を式
（１）に表す。 ΔＬ０＝ｋ・Ｐ （１） ここで，ｋは任意の整数である。

【００４１】そこで，本発明に係る露光装置では，上記
ΔＬ０と実際の１パルス発光毎の走査量ΔＬを異なる値
に設定している。これより，各回に露光される露光光の
強度分布ＩｄのピークＰ１，Ｐ２，…と，既に露光され
て転写された潜像の強度分布のピークＰ１’，Ｐ２’，
…とが一致するのを防ぐことができる。よって，走査露
光終了後の積算露光量に関する露光不均一を低減するこ
とができる。

【００４２】さらに本露光装置では，１パルス発光毎の
走査量ΔＬの最適値として， ΔＬ＝ｋ・Ｐ＋Ｐ／ｎ （２） を採用している。ｎは露光視野内の各点が，走査露光を
通じて露光される積算露光パルス数である。式（２）の
第１項は最悪条件時の式（１）と同じであるが，第２項
が存在するために，ｎパルス露光を通じた積算露光分布
は，強度分布ＩｄのピークＰ１，Ｐ２，…が等間隔で充
填されたものとなる。この説明のために，ｉ回目（ｉは
自然数）の発光までに，ウエハ１９が走査された総走査
量をＬｉを考える。Ｌｉは式（２）に基づいて，次式で
与えられる。 Ｌｉ＝ΔＬ・ｉ＝（ｋ・Ｐ＋Ｐ／ｎ）・ｉ （３） 式（３）の第一項はｋ・ｉ・Ｐとなり，ｋ・ｉは整数で
あるので，各パルス発光における露光では，強度分布Ｉ
ｄのピークＰｉが違いに一致する成分である。ピークが
シフトして充填する効果は第２項によって得られる。

【００４３】簡単のためにｎ＝３の場合について説明す
る。ｎ＝３であるから視野内のある１点は３パルスで露
光される。このとき，１，２，３回目のパルス発光時の
ウエハ１９の走査量は式（３）よりそれぞれ Ｌ１＝ｋ・Ｐ＋Ｐ・１／３ Ｌ２＝２ｋ・Ｐ＋Ｐ・２／３ Ｌ３＝３ｋ・Ｐ＋Ｐ となる。第１項はＰの整数倍であるから，第２項に注目
すると，周期Ｐ内で等間隔にピークが充填されることが
わかる。この様子を図９に示す。図では１回目のパルス
発光時に形成される潜像の光強度を点線で表し，２回目
のパルス発光時に形成される潜像の光強度を一点鎖線を
で表し，３回目のパルス発光時に形成される潜像の光強
度をニ点鎖線で表している。図のＰ１，Ｐ２，…は１回
目のパルス発光時のピーク，Ｐ１’，Ｐ２’，…は２回
目のパルス発光時のピーク，Ｐ１“，Ｐ２”，…は３回
目のパルス発光時のピークである。図からわかるよう
に，これは，積算露光分布の強度不均一が一番低減する
状態である。よって，式（３）が積算露光分布の均一性
を最良とする条件であることがわかる。

【００４４】次に具体的な露光条件の数値例について述
べる。ここでは，走査停止時の露光視野の走査方向長Ｌ
＝約１０ｍｍ，視野内各点の積算露光パルス数ｎ＝５
０，走査方向の露光不均一な光強度分布の周期Ｐ＝５μ
ｍの場合を考える。Ｌ，Ｐ等の寸法は全てウエハ１９に
おける寸法とする。走査方向の露光不均一な光強度分布
の周期Ｐは，走査停止時，マスクパターンを配置しない
状態で，光学系等によって発生する露光不均一だけをウ
エハ焼き付け等によって別途測定した平均値である。

【００４５】走査送り量ΔＬの式（２）において，ｎ，
Ｐは既知なので，任意整数ｋを決定すれば，ΔＬを求め
ることができる。ｋは，式（３）のｉをｎとした時のＬ
ｎが走査停止時の露光視野の走査方向長Ｌに等しいとい
う条件より得られる。 Ｌｎ＝Ｐ（ｋ・ｎ+１） （４） をｋについて解くと， ｋ＝（Ｌｎ／Ｐ−１）／ｎ （５） となる。ここにＬｎ＝Ｌ＝１０ｍｍ，ｎ＝５０，Ｐ＝５
μｍを代入するとｋ＝３９．９８を得る。ｋはこの値に
一番近い整数ｋ＝４０として定められる。

【００４６】このｋ＝４０と，ｎ＝５０，Ｐ＝５μｍを
式（４）に代入し，正確な露光視野Ｌｎ＝Ｌを求める
と， Ｌｎ＝１０．００５ｍｍ （６） である。また，式（２）に上記の値を代入することによ
って，１パルス発光毎の走査量ΔＬは ΔＬ＝２００．１μｍ （７） と定まる。

【００４７】すなわち，Ｐ＝５μｍの露光不均一が走査
停止時に観測される装置において，視野各点の積算露光
パルスｎが５０パルスとなるように走査露光したい場合
には，１パルス発光毎の走査量ΔＬを２００．１μｍと
し，走査停止時の露光視野の走査方向長Ｌを１０．００
５ｍｍに設定して走査露光することが好ましい。これに
よって，Ｐ＝５μｍの露光不均一分布の各ピークが５０
パルス露光を通じて規則的に充填され，積算露光後の潜
像の均一性を格段に向上させることができる。すなわ
ち，１パルス発光毎の走査量ΔＬを２００μｍとした場
合にはピークが重なるため露光均一性が最悪の状態とな
り，ΔＬを２００μｍ以外にした場合には，露光均一性
は最悪状態から改善された状態となる。そして，ΔＬを
２００．１μｍとした場合は，露光均一性がほぼ最良に
改善された状態となる。

【００４８】なお，実際の露光時には，図６に示すごと
く，照度センサ３７を用いて投影光学系１８の像面（ウ
エハ設置面）での照度分布を計測し，その計測情報に基
づいて最適な走査量ΔＬを算出し，ステージ制御系Ｃ３
からの指令に基づいて駆動系Ｄ７，Ｄ８によりマスクス
テージ３１，ウエハステージ３４を駆動し，マスク１７
とウエハ１９を同期走査させることが好ましい。

【００４９】投影光学系の結像面としてのウエハ１９面
またはウエハ設置面（基板設置面）における照度分布の
測定方法としては，図６に示すごとき照度センサ３７を
相当面（ウエハ１９面等）に配置して照度分布を計測す
る方法があるが，これに限ることはなく，例えば，感光
性基板としてのウエハ１９そのものをテスト露光するこ
とが可能である。テスト露光の一例として，可動ブライ
ンド１１，マスク１７，ウエハ１９を走査させず，停止
露光によって，ウエハ１９上に塗布したレジストに照度
分布を露光し，そのレジストの膜厚変化を測定すること
によって，その膜厚分布から照度分布自体または，照度
分布の不均一周期を算出することもできる。このときマ
スク１７としては，照度分布測定用に適宜最適化したマ
スクを使用するか，マスクを取り外して露光することが
望ましい。

【００５０】また，実際の露光においては，露光条件の
設定においてＰが変化したり，ｎを変更することがあ
る，この場合は各露光条件ごとに，１パルス毎の走査送
り量ΔＬと，走査停止時の露光視野の走査方向長Ｌを設
定することが必要である。走査停止時の露光視野の走査
方向長Ｌは固定ブラインド１２の走査方向の幅によって
設定することができるので，固定ブラインド１２の幅は
走査方向について微小調整可能な構造としておくことが
望ましい。また，固定ブラインド１２に導かれる光束の
範囲は，上記各露光条件毎に定められる走査方向長Ｌの
中で最大の値Ｌｍａｘをカバーできるような大きさに設
定しておくことが望ましい。またｎを微小に変更するな
どＬの微小変更可能性を加味して，Ｌｍａｘよりも多少
大きめにマージンを持たせておいてもよい。なお，各露
光条件毎のＰは前述の測定手段を用いて，照明条件毎に
あらかじめ測定しておくことが望ましい。そして，その
情報に基づいて最適なΔＬ，Ｌ，ｎなどを前もって算出
し，それを不図示のＣＰＵに記憶しておき，照明条件を
変更した際にはその情報にしたがってΔＬ，Ｌ，ｎが自
動的に設定される構成をとることも可能である。

【００５１】また，上述ではΔＬとＬをウエハの走査量
と走査視野に基づいて算出したが，マスク１７や可動ブ
ラインド１３の対応する値は，投影光学系１８やリレー
レンズ１４，１６の横倍率によって容易に換算すること
が可能である。マスク１７と可動ブラインド１３の走査
時の移動量等はこれらの換算値を用いて同期制御するこ
とが望ましい。

【００５２】また，一般に収差などの影響のため，干渉
縞の周期Ｐは視野内で完全に一定とは限らない。周期Ｐ
が視野内で一定ではない場合には，視野内の照度分布を
計測して平均周期を求め，その平均周期に対して，上記
発明を適用することが望ましい。また，干渉性の露光不
均一以外の要因が存在する場合についても，視野内の走
査方向の露光不均一の周期をあらかじめ測定し，その平
均値を用いて本発明を同様に適用することができる。

【００５３】なお，以上では走査方向に関する露光不均
一について主に説明したが，非走査方向についても若干
の露光不均一が残っている場合については，走査露光時
に振動ミラー４を微小振動させ，露光光を非走査方向に
対応する方向に沿って偏向することによって，二次元的
に視野内の露光不均一を低減することが可能である。ま
たは，光遅延光学系２により，入射光束を分割し，分割
された各光束が露光光の時間的可干渉距離以上の光路長
差を持つようにし，かつ，分割された各光束の射出角度
や射出位置等が非走査方向に関して異なるように構成す
ることによっても，二次元的に視野内の露光不均一を低
減することが可能である。

【００５４】ところで，図１乃至６に示した実施の形態
にかかる露光装置における変形例を図１１を参照しなが
ら簡単に説明する。図１１は，本発明の実施の形態の露
光装置における変形例を示す図である。上述の説明にお
ける図１及び図６に示す回折光学素子５からリレーレン
ズ系（１４，１６）までの構成を図１１に示すごとき構
成とすることも可能である。図１１において，感光性基
板としてのウエハ１９の法線方向に沿ってＹ軸を，ウエ
ハ面内において図１１の紙面に平行な方向にＺ軸を，ウ
エハ面内において図１１の紙面に垂直な方向にＸ軸をそ
れぞれ設定している。なお，図１１では，照明光学装置
が輪帯照明を行うように設定されている。

【００５５】図１１の露光装置では，不図示の光源露光
光（照明光）を供給するための光源１としてのＫｒＦエ
キシマレーザ光源（波長２４８ｎｍ）またはＡｒＦエキ
シマレーザ光源（波長１９３ｎｍ）からの光は，不図示
の光遅延光学系２及びビーム整形光学系３を介して，Ｙ
方向に沿ってほぼ平行な光束として射出され，回折光学
素子１０５に入射する。

【００５６】回折光学素子１０５は，入射したエキシマ
レーザ光を，回折光学素子１０５のファーフィールド
（フラウンホーファー回折領域）においてほぼ輪帯状断
面となるように変換して射出する。この回折光学素子１
０５は，図２に示した回折光学素子５１０と同等な機能
を有する。なお，回折光学素子１０５ｂは，図２に示し
た回折光学素子５２０と同等な機能を有し，回折光学素
子１０５ｃは，図２に示した回折光学素子５３０と同等
な機能を有し，３つの回折光学素子（１０５，１０５
ｂ，１０５ｃ）のうちの１つが照明光路内に設定可能に
設けられている。

【００５７】回折光学素子１０５の下流側には，レンズ
（群）１０６Ａ，凹円錐形状の屈折面を有する凹プリズ
ム部材１０６Ｂ，この凹プリズム部材１０６Ｂの凹面と
対向した凸円錐屈折面を有する凸プリズム部材１０６
Ｃ，及びレンズ（群）１０６Ｄを有する輪帯比可変光学
系１０６が配置されている。ここで，凸プリズム部材１
０６Ｃは照明装置の光軸に沿った方向に移動可能に設け
られている。なお，凸プリズム部材１０６Ｃを移動させ
る代わりに，凹プリズム部材１０６Ｂを移動させても良
く，また凹プリズム部材１０６Ｂ及び凸プリズム部材１
０６Ｃの双方を移動させても良い。なお，凹プリズム部
材１０６Ｂ及び凸プリズム部材１０６Ｃの順番を入れ替
えて，光の入射側（光源側）から順に，凸プリズム部
材，凹プリズム部材の順に配置しても良い。

【００５８】この輪帯比可変光学系１０６の下流側に
は，複数のレンズ群を有するズーム光学系８が配置され
ている。このズーム光学系８は，変倍によりσ値（＝
（照明系の開口数）／（投影系の開口数））を任意に設
定することができる。そして，ズーム光学系８の下流側
には，波面分割型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９が配置されており，フライアイレン
ズ９の下流側には図５に示した可変開口絞り１００が配
置されている。

【００５９】フライアイレンズ９の射出側には，可変開
口絞り１００，コンデンサレンズ１１，照明視野絞りＦ
Ｓ，及び照明視野絞り結像光学系（１４，１６）が配置
されている。フライアイレンズ９からの光は，この光の
一部を制限する可変開口絞り１００の作用により，輪帯
形状の面光源を形成する。この輪帯形状の面光源からの
光はコンデンサレンズ１１で重畳されて照明視野絞りＦ
Ｓの開口部を照明する。そして，照明視野絞りＦＳの開
口部とレチクル１７とは，照明視野絞り結像光学系（１
４，１６）により実質的に共役な関係にあり，レチクル
１７上には照明視野絞りＦＳの開口部の像である照明領
域が形成される。なお，レチクル１７からウエハ１９ま
での系は，上述の実施の形態と同様であるため，ここで
の説明は省略する。

【００６０】ここで，各部材の共役関係について説明す
る。まず，可変開口絞り１００は，照明装置の瞳面に配
置されており，この照明装置の瞳面と実質的に共役な位
置が，ズーム光学系８の前側（入射側）焦点面，回折光
学素子１０５の回折面，及び照明視野絞り結像光学系
（１４，１６）の瞳である。なお，回折光学素子１０５
の回折面は，瞳共役面に対するディフォーカス位置に設
定しても良い。

【００６１】また，フライアイレンズ９の入射面は，ウ
エハ１９と共役な位置に位置決めされており，このウエ
ハ１９と実質的に共役な位置が，輪帯比可変光学系１０
６の瞳面（レンズ（群）１０６Ａの後側焦点とレンズ
（群）１０６Ｄの前側焦点とが一致する面），上記フラ
イアイレンズ９の入射面，照明視野絞りＦＳ，及びレチ
クル１７のパターン面である。

【００６２】さて，輪帯比可変光学系１０６において
は，凹プリズム部材１０６Ｂは，回折光学素子１０５に
よって回折されたほぼ輪帯形状の断面をもつ光束を受け
る。そして，凹プリズム部材１０６Ｂ及び凸プリズム部
材１０６Ｃの間隔を変更することにより，輪帯比可変光
学系１０６からズーム光学系８へ向けて射出される光束
の角度を変更する。

【００６３】ズーム光学系８が受ける光束の角度が変更
されると，フライアイレンズ９の入射面近傍に形成され
る輪帯状の照明領域の輪帯の幅を一定値に維持しつつ，
その外径（内径）が変更される。そして，ズーム光学系
８の焦点距離が変更されると，フライアイレンズ９の入
射面近傍に形成される輪帯状の照明領域の輪帯比（輪帯
の内径と外径との比）を一定値に維持しつつ，その外径
（内径）が変更される。

【００６４】したがって，輪帯比可変光学系１０６にお
けるプリズム部材の移動の動作と，ズーム光学系８の焦
点距離変更の動作とを組み合わせることにより，フライ
アイレンズ９の入射面上に形成される輪帯状の照明領域
を，任意の外径（内径）と任意の輪帯比とを有するもの
に変更できる。ひいては，フライアイレンズ９の射出側
に形成される輪帯状の２次光源（面光源）の外径（内
径）及び輪帯比を任意の値に設定できる。

【００６５】また，図１１の装置では，回折光学素子１
０５（１０５ｂ，１０５ｃ）を照明光路に対して挿脱さ
せるように交換する第２駆動系Ｄ２，輪帯比可変光学系
１０６からの光束の角度を変更するために輪帯比可変光
学系１０６中のプリズム部材の間隔を変更する第３駆動
系Ｄ３，ズーム光学系８の焦点距離を変更するためにズ
ーム光学系８を構成する複数のレンズ群のうちの少なく
とも１つを光軸方向へ移動させる第４駆動系Ｄ４，面光
源（２次光源）の大きさ・形状を規定するために可変開
口絞り１００を駆動する第５駆動系Ｄ５，上記第２〜第
５駆動系Ｄ２〜Ｄ５を制御する照明制御系Ｃ２とを有す
る。なお，図１１に示すごとく，可変開口絞り１００の
開口形状や大きさの制御に加えて，照明制御系Ｃ２は，
駆動系ＤＶＳを介して投影光学系１８内に配置された可
変開口絞りＶＳの開口部の大きさを制御することにより
σ値（コヒーレンスファクター）を適切に設定すること
も可能である。

【００６６】ここで，四重極（多重極）照明を実施する
際には，第２駆動系Ｄ２により回折光学素子１０５ｂを
照明光路中に挿入する。このとき，輪帯比可変光学系１
０６中のプリズム部材の間隔を制御することによって，
フライアイレンズ９の入射面上に形成される４つの照明
領域の位置を変更でき，ズーム光学系８の焦点距離を変
更することによって，上記４つの照明領域の大きさを変
更できる。これら２つの光学系（輪帯比可変光学系１０
６及びズーム光学系８）を制御することにより，照明装
置の瞳位置に形成される４つの面光源の大きさ及び光軸
からの距離を任意の値に調整できる。

【００６７】このような四重極照明を実施する場合は，
円錐形状のプリズム部材に代えて角錐形状のプリズム部
材を用いることが好ましい。なお，この場合，円錐形状
のプリズム部材と角錐形状のプリズム部材とを，回折光
学素子の交換に合わせて自動的に交換しても良い。

【００６８】また，通常照明を実施する際には，第２駆
動系Ｄ２により回折光学素子１０５ｃを照明光路中に挿
入する。このとき，ズーム光学系８の焦点距離を変更す
ることによって，照明装置の瞳位置に形成される円形状
の面光源の大きさを任意の値に調整できる。以上の通
り，図１１に示す例では，光量損失を抑えたもとで，輪
帯形状の面光源の外径及び輪帯比を任意に設定した照明
を達成できる。

【００６９】上記では，走査露光によるパターン転写時
の露光均一性の向上について説明したが，露光装置の調
整時にも，被照射面での露光均一性が重要となる。露光
装置の調整の際に，可動ブラインド１１，マスク１７，
ウエハ１９を走査させず，停止露光による焼き付け検査
を行うことがある。この停止露光時には，上述したよう
な走査露光時の露光不均一性の周期Pと１パルス発光毎
の走査量ΔＬを異ならせて，露光均一性を高めるという
手法を用いることはできない。そこで，以下に，停止露
光時に露光均一性を高めた状態で露光装置の調整を行う
方法について説明する。

【００７０】露光装置の調整には，投影光学系１８の組
立，保守点検が含まれる。その中でも，投影光学系１８
の収差計測，収差補正を行う場合を例にとり図１２を参
照しながら説明する。図１２は露光均一性を高めた状態
で露光装置の調整を行う際の動作の一例を示すフローチ
ャートである。まず，収差計測用の専用のパターンが形
成された特別なマスクをマスクステージ３１に配置し，
調整用の調整パターン板（不図示）をウエハステージ３
４に配置して準備する。ステップ１０１において，振動
ミラー４を振動させ，走査方向に対応する方向に露光光
を走査させる。そして，ステップ１０２において，可動
ブラインド１１，マスク１７，ウエハ１９を走査させる
駆動系Ｄ６，Ｄ７，Ｄ８を停止させる。ステップ１０３
において，露光光を走査させた状態で，調整パターン板
とマスクとの整合状態を検出し，投影光学系１８の収差
量を計測する。そして，ステップ１０４において，計測
された収差の種類や量に基づき，投影光学系１８を調整
する。ここでの調整としては例えば，投影光学系１８を
構成する光学部品を回転，傾斜，平行移動させ，または
光学部品間の間隔を変更することにより，収差補正を行
う。

【００７１】振動ミラー４を振動させ，走査方向に対応
する方向に露光光を偏向させ走査させながら露光するこ
とによって，走査露光と同様の露光均一性の向上効果を
得ることができる。この場合にも，１パルス毎のミラー
偏向角が露光不均一の周期Ｐに関して特別な値をとる場
合には露光不均一が低減しないので，その場合にはミラ
ー偏向角を調整することが望ましい。

【００７２】以下に，上述の露光装置の構成の種種の変
形例について述べる。例えば，回折光学素子５から第２
フライアイレンズ９までの間に光路を折り曲げる折り曲
げミラーを配置し，これを振動ミラーとして，上述の振
動ミラー４と同様の機能を持たせてもよい。また，上記
例ではアフォーカルズームレンズ６を用いているが，必
ずしもズームレンズである必要は無く，代わりに倍率固
定のレンズで構成してもよい。また，照明の瞳分布を，
回折光学素子５による所定の強度分布によって規定し，
開口絞り１０を取り外して使用することも可能である。

【００７３】また，第１フライアイレンズ７の代わりに
マイクロレンズアレイを用いてもよい。マイクロレンズ
アレイは，縦横に配列された多数のマイクロレンズから
なる光学素子であり，各マイクロレンズはフライアイレ
ンズを構成する各レンズエレメントより微小である。こ
の際に，回折光学素子５とマイクロレンズアレイの配置
を逆にしてもよい。また，第２フライアイレンズ９の代
わりにマイクロレンズアレイを用いても良く，さらに
は，第２フライアイレンズ９の代わりに内面反射を利用
したロッド型インテグレータを用いてもよい。また，ア
フォーカルズームレンズ６と第１フライアイレンズ７を
含まない構成も可能である。また，図１ではコンデンサ
レンズ１１の焦点位置に固定ブラインド１２を配置して
いるが，焦点位置からずらした位置に配置することも可
能である。また，固定ブラインド１２と可動ブラインド
１３の光軸方向の順番を逆転させた配置も可能である。

【００７４】図１３は，以上に述べた露光装置を用いて
マイクロデバイスを製造する際の動作の一例を示すフロ
ーチャートである。ここでは上記のマスク１７の代わり
にレチクルを用いる。まず，ステップ２０１において，
1ロットのウエハ上に金属膜が蒸着される。次のステッ
プ２０２において，その１ロットのウエハ上の金属膜上
にフォトレジストが塗布される。その後，ステップ２０
３において，前記露光装置を用いて，レチクル上のパタ
ーンの像が投影光学系１８を介して，その１ロットのウ
エハ１９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２０４において，その1ロットのウエハ
１９上のフォトレジストの現像が行われた後，ステップ
２０５において，その１ロットのウエハ１９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，レチクル上のパターンに対応する回路パターンが，
各ウエハ上の各ショット領域に形成される。その後，さ
らに上のレイヤーの回路パターンの形成を行う。以上に
より，極めて微細な回路を有する半導体素子等のデバイ
スが良好に製造される。

【００７５】以上，添付図面を参照しながら本発明にか
かる好適な実施形態について説明したが，本発明はかか
る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であ
れば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内
において，各種の変更例または修正例に想到し得ること
は明らかであり，それらについても当然に本発明の技術
的範囲に属するものと了解される。

【００７６】例えば，光源としてＫｒＦエキシマレーザ
を用いて例をとり説明したが，本発明はこれに限定され
るものではなく，パルス状の露光光を供給する光源であ
れば適用可能である。

【００７７】

【発明の効果】以上，詳細に説明したように本発明によ
れば，干渉ノイズを低減して露光均一性を向上させた露
光装置を提供することができる。また，露光均一性を高
めた状態で高精度に効率良く露光装置を調整可能な露光
装置の調整方法を提供することができる。さらにまた，
パターン転写精度を格段に向上させ，製品の歩留まり向
上に貢献可能なマイクロデバイスの製造方法を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態に係る露光装置の概略構
成図である。

【図２】 複数の回折光学素子が配置されたターレット
の概略構成図である。

【図３】 回折光学素子により形成される光源像を説明
する図である。

【図４】 照野の大きさ及び形状を説明する図である。

【図５】 複数の開口絞りが配置されたターレットの概
略構成図である。

【図６】 投影光学系近傍の装置の概略構成図である。

【図７】 周期的な露光不均一の光強度分布Ｉｄの一例
を模式的に示す図である。

【図８】 走査露光時の露光光と潜像の光強度分布を説
明する図である。

【図９】 周期内で等間隔にピークが充填された状態を
示す図である。

【図１０】 本発明の実施の形態の露光装置における好
適な光遅延光学系の構成を示す図である。

【図１１】 本発明の実施の形態の露光装置における変
形例を示す図である。

【図１２】 本発明の実施の形態に係る露光装置の調整
方法の一例を示すフローチャートである。

【図１３】 本発明の実施の形態に係るマイクロデバイ
スの製造方法の一例を示すフローチャートである

【符号の説明】

１ 光源 ２ 光遅延光学系 ３ ビーム整形光学系 ４ 振動ミラー ５ 回折光学素子 ６ アフォーカルズームレンズ ７ 第１フライアイレンズ ８ ズーム光学系 ９ 第２フライアイレンズ １０ 開口絞り １１ コンデンサレンズ １２ 固定ブラインド １３ 可動ブラインド １５ 折り返しミラー １７ マスク １８ 投影光学系 １９ ウエハ ３７ 照度センサ Ｃ１ パルス制御系 Ｃ２ 照明制御系 Ｃ３ ステージ制御系 Ｄ６，Ｄ７，Ｄ８ 駆動系 ＭＣ 主制御系

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マスクと基板とを相対的に走査させつ
   つ，前記マスクに形成されたパターンを前記基板上に露
   光する露光装置であって，パルス状の露光光を前記マス
   クへ導く照明光学系と，前記マスクを保持するマスク保
   持手段と，前記パターンの像を前記基板上に投影する投
   影光学系と，前記基板を保持する基板保持手段と，前記
   マスクと前記基板とを相対的に走査させる駆動手段と，
   前記基板上に発生する不均一な光強度分布の周期に対し
   て，前記露光光の１パルス毎の前記基板の走査量を異な
   らせしめるように，前記駆動手段を制御する制御手段
   と，を有することを特徴とする露光装置。
2. 【請求項２】 前記投影光学系の像面での照度分布を計
   測する計測手段をさらに配置し，前記制御手段は，前記
   計測手段からの計測情報に基づいて，前記駆動手段を制
   御することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 【請求項３】 前記照明光学系は，前記露光光を所定方
   向に沿って走査させる光走査手段を有することを特徴と
   する請求項１または２に記載の露光装置。
4. 【請求項４】 前記所定方向は，前記マスクまたは前記
   基板の走査方向と交差する方向に対応する方向であるこ
   とを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
5. 【請求項５】 前記照明光学系は，前記露光光を複数に
   分割して分割光を生成すると共に前記分割光間に所定の
   光路長差を付与する光遅延系を有することを特徴とする
   請求項１乃至４の何れか１項に記載の露光装置。
6. 【請求項６】 前記光遅延系は，前記マスクまたは前記
   基板の走査方向と交差する方向に対応する方向において
   前記分割光それぞれの射出角と前記分割光それぞれの射
   出位置との少なくとも一方が異なることを特徴とする請
   求項５に記載の露光装置。
7. 【請求項７】 駆動手段を用いてマスクと基板とを相対
   的に走査させつつ，投影光学系を介して前記マスクに形
   成されたパターンの像を前記基板上に露光する露光装置
   の調整方法であって，基板上に発生する不均一な光強度
   分布を除去するために，前記マスクへ導かれる露光光を
   走査させる光走査工程と，前記マスクと前記基板とを相
   対的に走査させる駆動手段を停止する停止工程と，前記
   停止工程により前記駆動手段を停止した状態で前記光走
   査工程にて露光光を走査させながら前記投影光学系の光
   学特性を計測する計測工程と，前記計測工程による計測
   結果に基づいて前記投影光学系を調整する調整工程と，
   を含むことを特徴とする露光装置の調整方法。
8. 【請求項８】 前記光走査工程により露光光を走査させ
   る方向は，前記マスクまたは前記基板の走査方向に対応
   する方向であることを特徴とする請求項７に記載の露光
   装置の調整方法。
9. 【請求項９】 請求項１乃至６の何れか１項に記載の露
   光装置を用いて前記マスクに形成されたパターンを前記
   基板上に露光する露光工程と，前記露光工程にて露光さ
   れた前記基板を現像する現像工程とを含むことを特徴と
   するマイクロデバイスの製造方法。
10. 【請求項１０】 請求項７または８に記載の露光装置の
    調整方法によって調整された露光装置を用いて前記マス
    クに形成されたパターンを前記基板上に露光する露光工
    程と，前記露光工程にて露光された前記基板を現像する
    現像工程とを含むことを特徴とするマイクロデバイスの
    製造方法。