JP2003092253A - 照明光学系、露光装置、及びマイクロデバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 主としてコンデンサーレンズのディストーシ
ョンを全く変化させることなしに、照度分布の２次成分
を無段階に調整することができる照明光学系及び当該照
明光学系を備える露光装置を提供する。 【解決手段】 露光光源１から射出される露光光ＩＬの
光路上に設けられ、光軸ＩＡＸを横切る方向に３次以上
の関数を含む関数で表される透過率分布を有する少なく
とも２つのフィルタ部材１４ａ，１４ｂを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、照明光学系、露光
装置、及びマイクロデバイスの製造方法に係り、特に、
マスク又はレチクル等の被照射物体を均一な照度分布を
有する照明光で照明する照明光学系、当該照明光学系を
備え、半導体素子、液晶表示素子、撮像素子、薄膜磁気
ヘッド、その他のマイクロデバイスの製造工程において
用いられる露光装置、及び当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。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子、液晶表示素子、撮像素子、
薄膜磁気ヘッド、その他のマイクロデバイスの製造工程
の１つであるフォトリソグラフィ工程においては、マス
クやレチクル（以下、これらを総称する場合は、マスク
と総称する）に形成されたパターンを、フォレジスト等
の感光剤が塗布されたウェハやガラスプレート等（以
下、これらを総称する場合は、基板と称する）に転写す
る露光装置が用いられる。この露光装置は均一な照度分
布の照明光でマスクを照明するために、エキシマレーザ
等の光源から射出された光の照度分布を均一化するとと
もに所定の形状に整形するための照明光学系を備える。

【０００３】この照明光学系から射出されるマスクを照
明する光、ひいては基板上に照射される光の照度がマス
ク又は基板の面内において変化する分布を有している
と、基板上に照射される光の光量がその照度分布に応じ
て変化するため、基板に形成されるパターンの線幅がば
らついてしまう。特に、上述したマイクロデバイスの１
つである半導体素子の内のロジック系の半導体素子を製
造する場合には、パターンの線幅の均一性が高く要求さ
れる。これは、パターンの線幅がばらつくと動作速度が
低下するためである。例えば、近年のＣＰＵ（中央処理
装置）は、数ＧＨｚの動作周波数で動作するものが主流
であり、今後益々動作周波数の向上が図られるものと考
えられるため、パターンの線幅の均一化は極めて重要と
なる。

【０００４】従来の露光装置は、基板上に照射される光
の光量を基板面内で均一にするために、ディストーショ
ンを有するコンデンサーレンズを照明光学系内に備え、
その値を可変することで基板面内における光量の均一性
を達成していた。以下、コンデンサーレンズのディスト
ーションを可変させて照度分布を変化させる原理につい
て図１１を参照しつつ簡単に説明する。図１１は、コン
デンサーレンズにより照度分布を調整する原理を説明す
るための図である。

【０００５】図１１において、Ｐ１は光源であり、１０
０はコンデンサーレンズであり、Ｐ２は被照射面であ
る。この被照射面Ｐ２は、例えばマスクのパターン形成
面である。いま、光源Ｐ１から射出される光束の射出角
をθ（光軸ＡＸに平行に射出される光束の射出角をθ＝
０とする）、コンデンサーレンズ１００の焦点距離を
ｆ、光源Ｐ１から射出角θで射出された光束が被照明面
Ｐ２に入射する位置の光軸ＡＸからの距離をｈとする。

【０００６】一般のケーラー照明において、コンデンサ
ーレンズの射影関係は一般に以下の（１）式で表され
る。 ｈ＝ｆ・ｇ（θ） ……（１） 上記（１）式中の、ｇ（θ）はθの関数である。ここ
で、光源Ｐ１として完全拡散面（測光学上の理想的な面
光源）を想定すると、ｇ（θ）＝sinθのときに被照明
面Ｐ２の照度が均一となる。このため、ｇ（θ）＝sin
θのときには、コンデンサーレンズ１００のディストー
ションが零の状態であるとする。

【０００７】まず、コンデンサーレンズ１００のディス
トーションが零の状態にある場合を考える。この場合に
光源Ｐ１から微小立体角dΩをもって射出された光束が
被照射面Ｐ２上になす微小面積dＳは、以下の（２）式
で表される。 dＳ＝dｈ dψ ｈ ＝ｆ² sinθ cosθ dθ dψ ……（２） ここで、ψは光軸ＡＸ周りの回転角である。

【０００８】次に、コンデンサーレンズ１００にディス
トーションがある場合を考える。いま、ある像高でｎ％
のディストーションがあるという状態の射影関係は以下
の（３）式で表される。 ｈ＝ｆsinθ（１−ｎ／100）……（３） さて、実際のコンデンサーレンズ１００は一般にさほど
複雑な形状をしていないため、３次以上の収差はあまり
発生しない。そのため、ディストーションも３次収差の
範囲で考察すれば良い。すると、ディストーションは像
高の二乗に比例するため、ｎ＝αsin²θと表すことがで
きる。尚、αは定数である。この場合に光源Ｐ１から微
小立体角dΩをもって射出された光束が被照射面Ｐ２上
になす微小面積dＳは、以下の（４）式で表される。 dＳ＝dｈ dψ ｈ ＝ｆ² sinθ cosθ dθ dψ（１−４αsin²θ／100＋3α²sin⁴θ／10000 ） ……（４）

【０００９】上記（２）式はコンデンサーレンズ１００
のディストーションが零の状態にある場合に、光源Ｐ１
から微小立体角dΩをもって射出された光束が被照射面
Ｐ２上になす微小面積dＳを表しており、（４）式はコ
ンデンサーレンズ１００のディストーションが非零の状
態にある場合に、光源Ｐ１から微小立体角dΩをもって
射出された光束が被照射面Ｐ２上になす微小面積dＳを
表している。

【００１０】ここで、上記（２）式及び（４）式では、
光源Ｐ１から同一の微小立体角dΩをもって射出された
光束が被照射面Ｐ２上になす微小面積dＳを求めた訳で
あるが、微小立体角dΩが同一であるのにもかかわら
ず、ディストーションがある場合の微小面積dｈがディ
ストーションが無い場合の微小面積dｈよりも小さいと
いうことは、その分照度が高くなることを意味する。

【００１１】いま、（２）式と（４）式との右辺の比を
とると、ディストーションによる微小面積dＳの縮小率
が、 １−４αsin²θ／100＋3α²sin⁴θ／10000 であることが分かる。この式の内、ディストーションが
極端に大きくない、即ちα≪１である場合には、「＋3
α²sin⁴θ／10000」という項は無視できるため、実質的
にはディストーションによる微小面積dＳの縮小率は、 １−４αsin²θ／100 ……（５） であるといえる。光源から射出する微小立体角が同一で
あるにも拘わらず、照射する面積が小さいということ
は、それだけ照度が上がるということを意味する。即
ち、（５）式より、コンデンサーレンズにディストーシ
ョンがある場合には、sinθ（∝像高）の二乗に比例し
た照度分布が発生することが分かる。また、この照度分
布の２次成分の発生量はα、即ちディストーションの量
に比例することも、（５）式から理解されよう。

【００１２】従来は以上の原理を用い、コンデンサレン
ズのディストーションの量を変化させることによって照
度分布を調整していた。尚、以上の説明では、コンデン
サーレンズ１００のディストーションの量を変化させた
ときの、照度ムラの２次成分を変化させる場合に着目し
て説明したが、当然ながら、照度分布の１次成分（像高
に比例した成分）も他の種々の調整手段によって２次成
分と併せて調整されていた。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の露光
装置は、上述のようにコンデンサーレンズのディストー
ションの量を可変することで、基板上に照射される光の
照度分布を調整していたが、近年ではコンデンサーレン
ズのディストーションの量を変化させることが、線幅均
一性からの要請により難しくなっている。その理由は、
コンデンサーレンズのディストーションの量を変化させ
ると照明光の像高毎の開口数が変化してしまうためであ
る。この点の詳細については、例えば特開平９−２２８
６９号公報を参照されたい。

【００１４】均一な線幅のパターンを形成するために
は、基板上に照射される光の基板面内における照度分布
を均一化する必要があることは前述したとおりである
が、更に、基板に光が照射される露光領域内において開
口数が均一であることが必要となる。これは、露光領域
内において開口数が均一でない場合、即ち開口数が露光
領域内の位置に依存して変化する場合には、空間コヒー
レンスが不均一になり、その結果として基板上に形成さ
れるパターンの線幅が不均一になるからである。

【００１５】このため、近年の露光装置では、コンデン
サーレンズのディストーションを変化させずに、照度分
布の２次成分を調整する機構が求められている。しかし
ながら、この要請を満足する機構は従来存在しなかった
ため、従来は様々な透過率分布を有するフィルタを複数
用意し、これを交換することで極力コンデンサーレンズ
のディストーションを変化させないようにしつつも、最
後の微調整では公差の範囲内でコンデンサーレンズのデ
ィストーションを僅かに変化させて調整を行うという、
極めて面倒な方法により照度分布の調整を行っていた。

【００１６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、コンデンサーレンズのディストーションを全く変
化させることなしに、照度分布の２次成分を無段階に調
整することができる照明光学系、当該照明光学系を備え
る露光装置、及び当該露光装置を用いて微細なパターン
を形成することにより製造されるマイクロデバイスの製
造方法を提供することを目的とする。

【００１７】

【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の観点による照明光学系は、光源
（１）から射出される光（ＩＬ）を被照射物体（Ｒ）に
照射する照明光学系において、前記光源（１）から射出
される光（ＩＬ）の光路（ＩＡＸ）上に、当該光路（Ｉ
ＡＸ）を横切る方向に３次以上の関数を含む関数で表さ
れる透過率分布を有する少なくとも２つのフィルタ部材
（１４ａ、１４ｂ）を備えることを特徴としている。こ
の発明によれば、光路を横切る方向に３次以上の関数を
含む関数で表される透過率分布を有するフィルタを少な
くとも２つ光路上に配置し、この透過率分布を組み合わ
せることで光路を横切る方向に２次関数的に変化する透
過率分布を得ているため、フィルタのみで照度分布の２
次成分を調整することができる。このように、フィルタ
のみで照度分布の２次成分を調整できるため、従来照度
分布の２次成分を調整するために必要であったコンデン
サーレンズのディストーションを全く変化させる必要が
無くなる。この結果として、コンデンサーレンズのディ
ストーション変化による照明光の像高毎の開口数の変化
が無くなり、しかも照度分布の２次成分も調整できるた
め、均一な線幅のパターンを生成する上で極めて好適で
ある。尚、上記第１の観点による照明光学系において、
３次以上の関数を含む関数で表される透過率分布は、３
次関数を含む関数で表される透過率分布であることが好
ましい。また、本発明の第１の観点による照明光学系
は、前記光路（ＩＡＸ）を横切る方向に前記フィルタ部
材（１４ａ、１４ｂ）を移動させる駆動装置（１５）を
備えことを特徴としている。更に、本発明の第１の観点
による照明光学系は、前記駆動装置（１５）は、前記光
路（ＩＡＸ）を横切る方向に前記フィルタ部材（１４
ａ、１４ｂ）を連続的に移動可能であることを特徴とし
ている。この発明によれば、光路を横切る方向にフィル
タ部材を連続的に移動させることができるため、照度分
布の調整を短時間で且つ高精度に調整することができ
る。更にまた、本発明の第１の観点による照明光学系
は、前記駆動装置（１５）を駆動して、前記光路（ＩＡ
Ｘ）を横切る方向における前記フィルタ部材（１４ａ、
１４ｂ）各々の相対位置を制御する制御装置（２４）を
備えることを特徴としている。上記課題を解決するため
に、本発明の第２の観点による照明光学系は、光源
（１）から射出される光（ＩＬ）を被照射物体（Ｒ）に
照射する照明光学系において、前記光源（１）から射出
される光（ＩＬ）の光路（ＩＡＸ）上に、当該光路（Ｉ
ＡＸ）を横切る第１方向（Ｘ方向）及び当該第１方向
（Ｘ方向）に直交する第２方向（Ｙ方向）各々に３次以
上の関数を含む関数で表される透過率分布を有する少な
くとも２つのフィルタ部材（１４ａ、１４ｂ）を備える
ことを特徴としている。この発明によれば、光路を横切
る第１方向及び第２方向の各々に３次以上の関数を含む
関数で表される透過率分布を有するフィルタを少なくと
も２つ光路上に配置し、この透過率分布を組み合わせる
ことで光路を横切る方向に２次関数的に変化する透過率
分布を得ているため、フィルタのみで照度分布の２次成
分を調整することができる。このように、フィルタのみ
で照度分布の２次成分を調整できるため、従来照度分布
の２次成分を調整するために必要であったコンデンサー
レンズのディストーションを全く変化させる必要が無く
なる。この結果として、コンデンサーレンズのディスト
ーション変化による照明光の像高毎の開口数の変化が無
くなり、しかも照度分布の２次成分も調整できるため、
均一な線幅のパターンを生成する上で極めて好適であ
る。しかも、第１方向及び第２方向の各々について２次
成分を調整することができるため、種々の照度分布に対
応することが可能である。尚、上記第２の観点による照
明光学系において、３次以上の関数を含む関数で表され
る透過率分布は、３次関数を含む関数で表される透過率
分布であることが好ましい。また、本発明の第２の観点
による照明光学系は、前記第１方向（Ｘ方向）及び前記
第２方向（Ｙ方向）の少なくとも一方の方向に前記フィ
ルタ部材（１４ａ、１４ｂ）を移動させる駆動装置（１
５）を備えることを特徴としている。更に、本発明の第
２の観点による照明光学系は、前記駆動装置（１５）
は、前記第１方向（Ｘ方向）及び前記第２方向（Ｙ方
向）に前記フィルタ部材（１４ａ、１４ｂ）を連続的に
移動可能であることを特徴としている。この発明によれ
ば、Ｘ方向及びＹ方向にフィルタ部材を連続的に移動さ
せることができるため、Ｘ方向及びＹ方向の照度分布の
調整を短時間で且つ高精度に調整することができる。更
にまた、本発明の第２の観点による照明光学系は、前記
駆動装置（１５）を駆動して、前記第１方向（Ｘ方向）
及び前記第２方向（Ｙ方向）の少なくとも一方の方向に
おける前記フィルタ部材（１４ａ、１４ｂ）各々の相対
位置を制御する制御装置（２４）を備えることを特徴と
している。以上の本発明の第１の観点及び第２の観点に
よる照明光学系は、前記フィルタ部材（１４ａ、１４
ｂ）が、前記被照射物体（Ｒ）の近傍又は前記被照射物
体（Ｒ）の被照射面に対して光学的に共役な面若しくは
その近傍に配置されることが好ましい。更に、本発明の
第１の観点及び第２の観点による照明光学系は、前記フ
ィルタ部材（１４ａ、１４ｂ）の各々が、それぞれの透
過率分布特性が前記光路（ＩＡＸ）を横切る方向に関し
てほぼ反転した関係となるように配置されることが好適
である。上記課題を解決するために、本発明の第１の観
点による露光装置は、光源（１）からの光（ＩＬ）をマ
スク（Ｒ）に照射して、当該マスク（Ｒ）に形成された
パターンを感光性基板（Ｗ）に転写する露光装置におい
て、前記マスク（Ｒ）を載置できるように構成されたマ
スクステージ（３１）と、前記感光性基板（Ｗ）を載置
できるように構成された基板ステージ（３９）と、前記
光源（１）からの光（ＩＬ）を前記マスク（Ｒ）に照明
する上記第１の観点及び第２の観点の何れかの観点によ
る照明光学系とを備えることを特徴としている。上記課
題を解決するために、本発明の第２の観点による露光装
置は、光源（１）からの光（ＩＬ）をマスク（Ｒ）に照
射して、当該マスク（Ｒ）に形成されたパターンを感光
性基板（Ｗ）に転写する露光装置において、前記マスク
（Ｒ）を載置した状態で移動可能に構成されたマスクス
テージ（３１）と、前記感光性基板（Ｗ）を載置した状
態で移動可能に構成された基板ステージ（３９）と、前
記光源（１）からの光（ＩＬ）を前記マスク（Ｒ）に照
明する上記第１の観点による照明光学系と、前記マスク
（Ｒ）の前記パターンの像を前記感光性基板（Ｗ）上に
形成する投影光学系（ＰＬ）と、前記マスクステージ
（３１）に接続されて、前記マスクステージ（３１）を
移動させるマスクステージ駆動系（３４）と、前記基板
ステージ（３９）に接続されて、前記基板ステージ（３
９）を移動させる基板ステージ駆動系（４１）と、前記
マスクステージ駆動系（３４）と前記基板ステージ駆動
系（４１）とに接続されて、前記マスク（Ｒ）と前記感
光性基板（Ｗ）とを前記投影光学系（ＰＬ）の倍率に応
じて走査方向（ＳＤ）に沿って移動させるように前記マ
スクステージ駆動系（３４）と前記基板ステージ駆動系
（４１）とを制御する制御部（２４）とを備え、前記光
路（ＩＡＸ）を横切る方向は、前記走査方向（ＳＤ）に
対応する方向（Ｚ方向）を横切るように設定されること
を特徴としている。ここで、走査方向に対応する方向と
は、マスクからフィルタ部材へ至る光学系によって投影
されたフィルタ部材位置での走査方向をいう。上記課題
を解決するために、本発明のマイクロデバイスの製造方
法は、上記の第１の観点による露光装置又は第２の観点
による露光装置を用いて前記マスク（Ｒ）に形成された
パターンを前記感光性基板（Ｗ）に露光する露光工程
（Ｓ２６）と、露光された前記感光性基板（Ｗ）を現像
する現像工程（Ｓ２７）とを含むことを特徴としてい
る。

【００１８】次に、本発明の原理について説明する。こ
こでは、説明を簡単にするため、光路を横切る第１方向
（ｘ方向）、及び第１方向に直交する第２方向（ｙ方
向）各々に３次のべき級数で表される透過率分布を有す
る２つのフィルタ部材を備えた照明光学系を例に挙げて
説明する。ここで、一般に３次のべき級数とは、Ｔ＝ａ
ｘ³＋ｂｘ²＋ｃｘ＋ｄと表記される関数をいう。尚、
ａ，ｂ，ｃ，ｄは定数である。

【００１９】いま、フィルタ部材の透過率分布がｘ，ｙ
の関数であるとすると、透過率分布Ｔ（ｘ，ｙ）が３次
のべき級数にて表記されるフィルタ部材とは、以下の
（６）式で表される。 Ｔ（ｘ，ｙ）＝ａｘ³＋ｂｘ²＋ｃｘ＋ｅｙ³＋ｆｙ²＋ｇｙ＋ｄ ……（ ６） 尚、上記（６）式において、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，
ｇは定数である。更に説明を簡単にするために、以下の
説明では（７）式で表される透過率分布Ｔ（ｘ，ｙ）を
有するフィルタ部材を考える。 Ｔ（ｘ，ｙ）＝ａｘ³＋ｄ ……（７）

【００２０】上記（７）式で表される透過率分布を有す
るフィルタ部材を２つ用意し、一方を他方に対してｘｙ
面内で１８０度回転した状態に配置する。これにより、
２つのフィルタ部材の一方は、透過率分布Ｔ（ｘ，ｙ）
＝−ａｘ³＋ｄを有するフィルタ部材となる。この２つ
のフィルタ部材を合わせた透過率分布Ｔ１は以下の
（８）式で表される。 Ｔ１＝（ａｘ³＋ｄ）（−ａｘ³＋ｄ） ＝−ａ²ｘ⁶＋ｄ² ……（８）

【００２１】ここで、以下の計算を簡単化して説明の見
通しを良くするため、近似的に透過率を求める。いま、
値が「１」に極めて近い数値α、βを用いて以下の
（９）式に示す式を考える。 （α−１）（β−１）＝αβ−α−β＋１ ……（９） この（９）式を並べ替えると、以下の（１０）式にな
る。 αβ−（α−１）（β−１）＝α＋β−１ ……（１０） ところで、数値α、βはともに「１」に極めて近いと仮
定したため、（α−１）（β−１）は、αβと比較して
極めて小さな値となる。このため、（１０）式は以下の
（１１）式のように表記することができる。 αβ≒α＋β−１ ……（１１）

【００２２】上記２つのフィルタ部材の透過率が「１」
に極めて近い（即ち、透過率が１００〜９５％程度）と
すれば、（１１）式の関係を用いて前述した（８）式は
以下の（１２）式で表すことができる。 Ｔ１＝（ａｘ³＋ｄ）（−ａｘ³＋ｄ） ≒（ａｘ³＋ｄ）＋（−ａｘ³＋ｄ）−１ ＝２ｄ−１ ……（１２） と、書き換えられ、近似値ながら非常に簡単な式とな
る。

【００２３】次に、上記２つのフィルタ部材の一方を−
ｘ方向にｊだけずらし、且つ、他方を＋ｘ方向にｊだけ
ずらすことにより、２つのフィルタ部材を相対的に若干
量（＝２ｊ）だけ位置をずらして光路に沿って配置した
状態にすると、その透過率分布Ｔ２は、以下の（１３）
式で表される。 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）

【００２４】ここで、（１２）式と（１３）式との差を
求めることにより、２つのフィルタ部材のｘ方向の位置
をずらしたことによる透過率の変化を求めることができ
る。以下の（１４）式に透過率の変化を示す。 Ｔ２−Ｔ１＝６ａｊｘ²＋２ａｊ³ ……（１４） このように、２枚のフィルタ部材の相対位置をずらすこ
とによって、２次の透過率分布が変化する。また、２次
の透過率分布の変化量は、（１４）式から明らかなよう
に、２つのフィルタ部材のずらし量ｊに比例する。尚、
上記（１４）式には、２ａｊ³なる定数成分が含まれて
いるため、ｊの変化に伴って透過率そのものにオフセッ
トが乗るが、現実には定数ａの値が定数ｄの値に対して
十分小さいために、そのオフセット量は事実上問題とは
ならない。

【００２５】以上説明したように、３次のべき級数にて
表記される２つのフィルタ部材を光路に沿って配置し、
且つ、光路を横切る方向における相対位置をずらすこと
で、透過率分布の２次成分を補正できるフィルタを実現
することができる。よって、この２つのフィルタ部材を
被照射面と光学的に共役な面又はその近傍に配置するこ
とで、コンデンサーレンズのディストーションの量を変
化させずに、照度分布の２次成分を補正することができ
る。

【００２６】尚、以上では、説明を簡単化するために、
Ｔ（ｘ，ｙ）＝ａｘ³＋ｄなる透過率分布をフィルタ部
材各々が有する場合を例に挙げて説明した。しかしなが
ら、本発明のフィルタ部材は、一般に Ｔ（ｘ，ｙ）＝ａｘ³＋ｂｘ²＋ｃｘ＋ｄ なる透過率分布を有するものを用いることができる。
尚、この式中のａ，ｂ，ｃ，ｄは定数である。更に、本
発明のフィルタ部材は、前述した（６）式の透過率分
布、即ち、 Ｔ（ｘ，ｙ）＝ａｘ³＋ｂｘ²＋ｃｘ＋ｅｙ³＋ｆｙ²＋ｇ
ｙ＋ｄ なる透過率を有するものを用いることができる。尚、こ
の式中のａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇは定数である。

【００２７】この場合には、ｘ、ｙの２方向における各
フィルタ部材の相対位置をずらすことで、ｘ、ｙの２方
向における照度分布の２次成分を独立して調整すること
ができる。また、以上の説明では、フィルタ部材が３次
のべき級数で表される透過率分布を有する場合を例に挙
げて説明したが、更に高次のべき級数で表記される成分
や、例えば三角関数等の他の関数で表記される成分を含
んでいても良い。

【００２８】また、フィルタ部材の数は、以上の説明の
ように２つに制限される訳ではなく、複数のフィルタ部
材を組み合わせることで、同様の効果を得ても良い。例
えば、以下の透過率分布Ｔａ（ｘ，ｙ）、Ｔｂ（ｘ，
ｙ）、Ｔｃ（ｘ，ｙ）、Ｔｄ（ｘ，ｙ）をそれぞれ有す
る４つのフィルタを組み合わせれば、ｘ方向における照
度分布の２次成分、ｙ方向における照度分布の２次成分
を独立して調整する事が容易となる。 Ｔａ（ｘ，ｙ）＝ａｘ³＋ｄ Ｔｂ（ｘ，ｙ）＝−ａｘ³＋ｄ Ｔｃ（ｘ，ｙ）＝ａｙ³＋ｄ Ｔｄ（ｘ，ｙ）＝−ａｙ³＋ｄ

【００２９】更に、以上の説明では照度分布の２次成分
を調整することを主眼において説明したが、本発明のフ
ィルタ部材は透過率分布に本質的に２次成分を含むた
め、組み合わせフィルタを全体的に偏心することで、照
度分布の１次の成分の補正が可能となる。

【００３０】また、前述した透過率分布を有するフィル
タ部材は、光学薄膜等を用いて位置により膜の設計解を
異なるものにして作成しても良く、解像限界以下の微小
ドット遮光物又は減光物を基板に蒸着し、この微小ドッ
トの密度を位置により異ならせて作成しても良い。つま
るところ、前述した透過率分布を有するフィルタ部材の
作成方法は特に制限されることはない。ところで、微小
ドットの存在確率を位置により異ならせて前述した透過
率分布を有するフィルタを作成する場合には、微小ドッ
トの並びに特定のパターンが無い事（各フィルタ部材に
おいて同一の透過率を有する箇所のドットの並びが同じ
でないこと）が望ましく、また特定のパターンがある場
合でも、その特定のパターンが複数のフィルタ部材で異
なっていることが望ましい。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態による照明光学系、露光装置、及びマイクロデ
バイスの製造方法について詳細に説明する。図１は、本
発明の一実施形態による露光装置の全体の概略構成を示
す図である。本実施形態においては、図１中の投影光学
系ＰＬに対してマスクとしてのレチクルＲと感光性基板
としてのウェハＷとを相対的に移動させつつ、レチクル
Ｒに形成されたパターンをウェハＷに転写して半導体素
子を製造するステップ・アンド・スキャン方式の露光装
置に適用した場合を例に挙げて説明する。

【００３２】尚、以下の説明においては、図１中に示し
たＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を
参照しつつ各部材の位置関係について説明する。ＸＹＺ
直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がウェハＷに対して平行と
なるよう設定され、Ｚ軸がウェハＷに対して直交する方
向に設定されている。図中のＸＹＺ座標系は、実際には
ＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上
方向に設定される。また、本実施形態ではレチクルＲ及
びウェハＷを移動させる方向（走査方向ＳＤ）をＹ方向
に設定している。

【００３３】図１において、露光光源１としては断面が
略長方形状の平行光束である露光光ＩＬを射出するＡｒ
Ｆエキシマレーザ光源（波長１９３ｎｍ）が用いられ
る。露光光源１からの波長１９３ｎｍの紫外パルスより
なる露光光ＩＬ（露光ビーム）は、ビームマッチングユ
ニット（ＢＭＵ）２を通り、光アッテネータとしての可
変減光器３に入射する。ウェハＷ上のフォトレジストに
対する露光量を制御するための露光制御ユニット２３
が、露光光源１の発光の開始及び停止、並びに出力（発
振周波数、パルスエネルギー）を制御すると共に、可変
減光器３における減光率を段階的、又は連続的に調整す
る。

【００３４】可変減光器３を通った露光光ＩＬは、レン
ズ系４ａ，４ｂよりなるビーム成形系５を経て第１段の
オプティカル・インテグレータ（ユニフォマイザ、又は
ホモジナイザ）としての第１フライアイレンズ６に入射
する。この第１フライアイレンズ６から射出された露光
光ＩＬは、第１レンズ系７ａ、光路折り曲げ用のミラー
８、及び第２レンズ系７ｂを介して第２段のオプティカ
ル・インテグレータとしての第２フライアイレンズ９に
入射する。

【００３５】第２フライアイレンズ９の射出面、即ち露
光対象のレチクルＲのパターン面に対する光学的なフー
リエ変換面（照明系の瞳面）には開口絞り板１０が、駆
動モータ１０ｅによって回転自在に配置されている。開
口絞り板１０には、通常照明用の円形の開口絞り１０
ａ、輪帯照明用の開口絞り１０ｂ、及び複数（例えば４
極）の偏心した小開口よりなる変形照明用の開口絞り
（不図示）や小さいコヒーレンスファクタ（σ値）用の
小円形の開口絞り（不図示）等が切り換え自在に配置さ
れている。露光装置５０の全体の動作を統括制御する主
制御系２４が駆動モータ１０ｅを介して開口絞り板１０
を回転させて、照明条件を設定する。

【００３６】尚、変形照明（輪帯照明、４極照明等）を
行うときに、露光光ＩＬの利用効率を高めて高い照度
（パルスエネルギー）を得るには、露光光ＩＬが第２フ
ライアイレンズ９に入射する段階で、露光光ＩＬの断面
形状をほぼ輪帯形状に整形しておくことが望ましい。こ
のためには、第１フライアイレンズ６を例えば多数の位
相型の回折格子の集合体よりなる回折光学格子（Diffra
ctive Optical Element：ＤＯＥ）で置き換えればよ
い。また、照明条件切り換え系は上記の構成に限られる
ものではなく、開口絞り板１０に組み合わせて又は単独
で円錐プリズム（アキシコン）及び／又はズーム光学系
と、回折光学素子とを用いるようにしても良い。尚、第
２段のオプティカル・インテグレータとして内面反射型
インテグレータ（ロッドインテグレータ等）を用いる場
合には、例えばＤＯＥ、円錐プリズム、又は多面体プリ
ズム等を用いて、照明系の光軸ＩＡＸに関して露光光Ｉ
Ｌを傾けて内面反射型インテグレータに入射させるとと
もに、照明条件に応じてその入射面での露光光ＩＬの入
射角度範囲を変更することが望ましい。

【００３７】図１において、第２フライアイレンズ９か
ら射出されて通常照明用の開口絞り１０ａを通過した露
光光ＩＬは、透過率が高く反射率が低いビームスプリッ
タ１１に入射する。ビームスプリッタ１１で反射された
露光光は、集光用のレンズ２１を介して光電検出器より
なるインテグレータセンサ２２に入射し、インテグレー
タセンサ２２の検出信号は露光制御ユニット２３に供始
されている。インテグレータセンサ２２の検出信号とウ
ェハＷ上での露光光ＩＬの照度との関係は予め高精度に
計測されて、露光制御ユニット２３内のメモリに記憶さ
れている。露光制御ユニット２３は、インテグレータセ
ンサ２２の検出信号より間接的にウェハＷに対する露光
光ＩＬの照度（平均値）、及びその積分値をモニタでき
るように構成されている。

【００３８】ビームスプリッタ１１を透過した露光光Ｉ
Ｌは、光軸ＩＡＸに沿ってレンズ系１２，１３を順次経
て、本発明のフィルタ部材としてのフィルタ１４ａ，１
４ｂを順次介して可動ブラインド（可動照明視野絞り）
１６ａに入射する。このフィルタ１４ａ，１４ｂは、光
軸ＩＡＸを横切る方向に３次以上の関数を含む関数で表
される透過率分布を有する。図２は、フィルタ１４ａ，
１４ｂの一例を示す外観斜視図である。図２に示したフ
ィルタ１４ａ，１４ｂは、露光光ＩＬに対して透明な基
板上に複数の遮光性のドットパターン（微少トッド）が
蒸着されており、透明基板上の単位面積当たりのドット
パターンの存在確率は、透明基板内の位置に応じた透過
率に基づいて設定される。

【００３９】この蒸着によって形成されるドットパター
ンは、一例として直径が２５μｍ程度の微細な円形パタ
ーンであり、照度分布の調整量を１０％程度とすると、
ドットパターンの存在確率は０〜１５％程度の範囲に収
まると考えられる。尚、フィルタ１４ａ，１４ｂに形成
されるドットパターンは、その並びに特定のパターンが
無いこと（フィルタ１４ａ，１４ｂにおいて同一の透過
率を有する箇所のドットの並びが同じでないこと）が望
ましく、また特定のパターンがある場合でも、その特定
のパターンが複数のフィルタ１４ａ，１４ｂで異なって
いることが望ましい。

【００４０】尚、図２に示したフィルタ１４ａ，１４ｂ
は、走査方向ＳＤ（図１参照）に対応する方向（Ｚ軸方
向）を横切るＸ方向に３次関数で表される透過率分布を
有するフィルタである。ここで、走査方向ＳＤに対応す
る方向とは、レチクルＲからフィルタ１４ａ，１４ｂに
至る光学系によって投影されたフィルタ１４ａ，１４ｂ
の位置での走査方向をいう。

【００４１】これらのフィルタ１４ａ，１４ｂは図１中
の駆動装置１５によってＸ方向に連続的に移動可能に構
成されており、フィルタ１４ａとフィルタ１４ｂとのＸ
方向の位置が個別に設定可能であるとともに、フィルタ
１４ａとフィルタ１４ｂとの相対位置関係を保ったまま
フィルタ１４ａ及びフィルタ１４ｂをＸ方向に並進させ
ることも可能である。この駆動装置１５の動作は、本発
明にいう制御装置としての主制御系２４が駆動系２５を
介して制御する。

【００４２】図１に戻り、可動ブラインド１６ａは、レ
チクルＲのパターンが形成されている面（以下、レチク
ル面という）に対する共役面に設置され、フィルタ１４
ａ，１４ｂはその共役面から光軸ＩＡＸ方向に所定量だ
けデフォーカスした面に配置されている。このようにフ
ィルタ１４ａ，１４ｂをレチクル面に対する共役面から
デフォーカスさせるのは、以下の理由による。即ち、前
述したように、本実施形態のフィルタ１４ａ，１４ｂに
は多数のドットパターンが形成されているため、このド
ットパターンがレチクル面（露光対象としてのウェハＷ
の表面と光学的に共役）上で解像されないようにするた
め、換言するとウェハＷにかようなドットパターンが転
写されないようにするためである。尚、第２段のオプテ
ィカル・インテグレータとして内面反射型インテグレー
タ（ロッドインテグレータ等）を用いる場合には、フィ
ルタ１４ａ，１４ｂは、内面反射型インテグレータの射
出端面又はその近傍に配置される。

【００４３】露光時に可動ブラインド１６ａを通過した
露光光ＩＬは、光路折り曲げ用のミラー１７、結像用の
レンズ系１８、コンデンサレンズ１９、主コンデンサレ
ンズ系２０、及び固定ブラインド（固定照明視野絞り）
１６ｂを介して、マスクとしてのレチクルＲのパターン
面（下面）の照明領域（照明視野領域）３５を照明す
る。固定ブラインド１６ｂは、例えば特開平４−１９６
５１３号公報及び対応する米国特許題５，４７３，４１
０号に開示されているように、後述する投影光学系ＰＬ
の円形視野内の中央で走査露光方向と直交した方向に直
線スリット状、又は矩形状（以下、まとめて「スリット
状」という）に伸びるように配置された開口部を有す
る。

【００４４】ここで、前述した可動ブラインド１６ａ
は、ウェハＷ上の各ショット領域への走査露光の開始時
及び終了時に不要な露光を防止するために、照明視野領
域の走査方向の幅を可変とするために使用される。更
に、可動ブラインド１６ａは、走査方向と直交した方向
（非走査方向）に関してレチクルＲのバターン領域のサ
イズ、又は後述のように評価対象に応じてその幅を可変
とするために使用される。可動ブラインド１６ａの開口
率の情報は露光制御ユニット２３にも供給され、インテ
グレータセンサ２２の検出信号から求められる値にその
開口率を乗じた値が、ウェハＷ上の実際の照度となる。

【００４５】尚、以上説明した露光光源１、ビームマッ
チングユニット２、可変減光器３、レンズ系４ａ，４ｂ
よりなるビーム成形系５、第１フライアイレンズ６、第
１レンズ系７ａ、光路折り曲げ用のミラー８、第２レン
ズ系７ｂ、第２フライアイレンズ９、開口絞り板１０、
ビームスプリッタ１１、レンズ系１２，１３、フィルタ
１４ａ，１４ｂ、可動ブラインド１６ａ、光路折り曲げ
用のミラー１７、結像用のレンズ系１８、コンデンサレ
ンズ１９、主コンデンサレンズ系２０、及び固定ブライ
ンドは、照明光学系を構成している。尚、固定ブライン
ド１６ｂは、可動ブラインド１６ａとフィルタ１４ｂと
の間の面、又は可動ブラインド１６ａの射出側の近傍
（可動ブラインド１６ａと光路折り曲げ用のミラー１７
との間）の面に配置しても良い。

【００４６】また、上記照明光学系内に設けられるレン
ズ系４ａ，４ｂよりなるビーム成形系５、第１フライア
イレンズ６、第１レンズ系７ａ、第２レンズ系７ｂ、第
２フライアイレンズ９、レンズ系１２，１３、フィルタ
１４ａ，１４ｂ、結像用のレンズ系１８、コンデンサレ
ンズ１９、及び主コンデンサレンズ系２０の硝材として
は、例えば蛍石（フッ化カルシウム：ＣａＦ₂）が用い
られる。

【００４７】露光光ＩＬのもとで、レチクルＲの照明領
域３５内の回路パターンの像が両側テレセントリックな
投影光学系ＰＬを介して所定の投影倍率β（βは例えば
１／４又は１／５等）で、投影光学系ＰＬの結像面に配
置された基板としてのウェハＷ上のフォトレジスト層の
スリット状の露光領域３５Ｐに転写される。本実施形態
の投影光学系ＰＬは、ジオプトリック系（屈折系）であ
るが、カタジオプトリック系（反射屈折系）や反射系も
使用できることはいうまでもない。また、本実施形態で
は露光光ＩＬが真空紫外光であるため、通常の空気中の
酸素、二酸化炭素、水蒸気等によって大きく吸収されて
しまう。これを避けるために、図１に示した露光光源１
からウェハＷまでの露光光ＩＬの光路には、真空紫外光
に対しても高透過率の高純度のパージガス（ヘリウム、
ネオン等の希ガス、又は窒素ガス等の所謂不活性ガス）
が供給されている。更に、投影光学系ＰＬを構成する屈
折部材の硝材としては、例えば蛍石（フッ化カルシウ
ム：ＣａＦ₂）が用いられる。

【００４８】図１において、レチクルＲは、レチクルス
テージ３１上に吸着保持され、レチクルステージ３１
は、レチクルベース３２上でＹ方向に等速移動できると
共に、Ｘ方向、Ｙ方向、回転方向に傾斜できるように載
置されている。レチクルステージ３１（レチクルＲ）の
２次元的な位置及び回転角は駆動制御ユニット３４内の
レーザ干渉計によってリアルタイムに計測されている。
この計測結果、及び主制御系２４からの制御情報に基づ
いて、駆動制御ユニット３４内の駆動モータ（リニアモ
ータやボイスコイルモータ等）は、レチクルステージ３
１の走査速度、及び位置の制御を行う。

【００４９】一方、ウェハＷは、ウェハホルダ３８を介
してウェハステージ３９上に吸着保持され、ウェハステ
ージ３９は、ウェハベース４０上で投影光学系ＰＬの像
面と平行なＸＹ平面に沿って２次元移動する。即ち、ウ
ェハステージ３９は、ウェハベース４０上でＹ方向に一
定速度で移動すると共に、Ｘ方向、Ｙ方向にステップ移
動する。更に、ウェハステージ３９には、ウェハＷのＺ
方向の位置（フォーカス位置）、並びにＸ軸及びＹ軸の
回りの傾斜角を制御するＺレベリング機構も組み込まれ
ている。また、図示は省略しているが、投影光学系ＰＬ
の側面に、ウェハＷの表面（ウェハ面）の複数の計測点
に斜めにスリット像を投影する投射光学系と、そのウェ
ハ面からの反射光を受光してそれらの複数の計測点のフ
ォーカス位置に対応するフォ−カス信号を生成する受光
光学系とからなる多点のオートフォーカスセンサも設け
られており、それらのフォ−カス信号が主制御系２４中
の合焦制御部に供給されている。走査露光時には、主制
御系２４中の合焦制御部は、それらのフォーカス信号
（フォーカス位置）の情報に基づいてオートフォーカス
方式でウェハステージ３９中のＺレベリング機構を連続
的に駆動する。これによって、ウェハＷの表面が投影光
学系ＰＬの像面に合焦される。

【００５０】ウェハステージ３９のＸ方向、Ｙ方向の位
置、及びＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の回りの回転角は駆動制御ユ
ニット４１内のレーザ干渉計によってリアルタイムに計
測されている。この計測結果及び主制御系２４からの制
御情報に基づいて、駆動制御ユニット４１内の駆動モー
タ（リニアモータ等）は、ウェハステージ３９の走査速
度、及び位置の制御を行う。

【００５１】主制御系２４は、レチクルステージ３１及
びウェハステージ３９のそれぞれの移動位置、移動速
度、移動加速度、位置オフセット等の各種情報を駆動制
御ユニット３４及び４１に送る。これに応じて、レチク
ルステージ３１を介して露光光ＩＬの照明領域３５に対
してレチクルＲが＋Ｙ方向（又は−Ｙ方向）に速度Ｖｒ
で走査されるのに同期して、ウェハステージ３９を介し
てレチクルＲのパターン像の露光領域３５Ｐに対してウ
ェハＷが−Ｙ方向（又は＋Ｙ方向）に速度β・Ｖｒ（β
はレチクルＲからウェハＷへの投影倍率）で走査され
る。この際の走査露光の開始時及び終了時に不要な部分
への露光を防止するために、駆動制御ユニット３４によ
って可動ブラインド１６ａの開閉動作が制御される。レ
チクルＲとウェハＷとの移動方向が逆であるのは、本実
施形態の投影光学系ＰＬが反転投影を行うためである。

【００５２】主制御系２４は、ウェハＷ上の各ショット
領域のフォトレジストを適正露光量で走査露光するため
の各種露光条件を露光データファイルより読み出して、
露光制御ユニット２３とも連携して最適な露光シーケン
スを実行する。即ち、ウェハＷ上の１つのショット領域
への走査露光開始の指令が主制御系２４から露光制御ユ
ニット２３に発せられると、露光制御ユニット２３は露
光光源１の発光を開始すると共に、インテグレータセン
サ２２を介してウェハＷに対する露光光ＩＬの照度（単
位時間当たりのパルスエネルギーの和）の積分値を算出
する。その積分値は走査露光開始時に０にリセットされ
ている。そして、露光制御ユニット２３では、その照度
の積分値を逐次算出し、この結果に応じて、走査露光後
のウェハＷ上のフォトレジストの各点で適正露光量が得
られるように、露光光源１の出力（発振周波数、及びパ
ルスエネルギー）及び可変減光器３の減光率を制御す
る。そして、当該ショット領域への走査露光の終了時
に、露光光源１の発光が停止される。

【００５３】また、本実施形態の露光装置は、ウェハス
テージ３９上に、投影光学系ＰＬを介してウェハＷ上に
照射される露光光ＩＬの照度ムラを測定するための照度
計測部４２が固定され、この照度計測部４２の上面に走
査方向ＳＤ（Ｙ方向）に細長いスリット状の受光部を持
つＣＣＤ型のラインセンサ４２ａ（図３（ａ）参照）が
固定されている。このラインセンサ４２ａの検出信号は
露光制御ユニット２３に供給されている。また、照度計
測部４２の上面には、ピンホール状の受光部を有する光
電センサよりなる通常の照度ムラセンサ（不図示）も設
置されている。ここで、図３を参照してラインセンサ４
２ａを用いてスリット状の露光領域３５Ｐの非走査方向
（Ｘ方向）に対する照度ムラを計測する方法について説
明する。尚、この照度ムラの計測は、例えば定期的に実
行される。その際に、図１の開口絞り板１０を駆動して
照明方式を通常照明、変形照明、小σ値照明等に切り換
えて各照明方式毎にその照度ムラの計測が実行される。
そして、露光装置の稼働時間の経過に伴う照度ムラの状
態が照明方式毎にテーブルとして主制御系２４内の記憶
部に記憶される。

【００５４】図３は、照度ムラを計測する方法を説明す
るための図である。まず、図３（ａ）は、図１のウェハ
ステージ３９を駆動して投影光学系ＰＬの露光領域３５
Ｐの非走査方向の側面に照度計測部４２上のラインセン
サ４２ａを移動した状態を示しており、その露光領域３
５Ｐの走査方向ＳＤ（Ｙ方向）の照度分布Ｆ（Ｙ）はほ
ぼ台形状である。図３（ｃ）に示すように、その照度分
布Ｆ（Ｙ）の底辺の走査方向の幅をＤＬをすると、ライ
ンセンサ４２ａの受光部の走査方向の幅はＤＬよりも十
分に広く設定されている。

【００５５】その後、ウェハステージ３９を駆動して、
図３（ａ）に示すように、露光領域３５Ｐを走査方向に
完全に覆う形で、ラインセンサ４２ａを非走査方向（Ｘ
方向）に所定間隔で順次一連の計測点に移動させる。そ
して、各計測点で図１の露光光源１をパルス発光させ
て、インテグレータセンサ２２の検出信号とラインセン
サ４２ａの検出信号とを露光制御ユニット２３に並列に
取り込み、ラインセンサ４２ａの検出信号のディジタル
データを全部の画素について積分したデータをインテグ
レータセンサ２２からの検出信号のディジタルデータで
除算することで、図３（ｂ）に示すように、露光領域３
５Ｐの非走査方向（Ｘ方向）への照度分布Ｅ（Ｘ）を算
出する。ここで、インテグレータセンサ２２からの検出
信号で除算するのは、パルスエネルギーのばらつきの影
響を除くためである。このように、ラインセンサ４２ａ
をＸ方向に走査することによって、容易且つ短時間に露
光領域３５Ｐの非走査方向における照度分布Ｅ（Ｘ）を
計測することができる。尚、ここでの照度分布Ｅ（Ｘ）
は、例えば非走査方向の端部の１番目の計測点での照度
を基準とした相対値で表されている。

【００５６】この結果、照度分布Ｅ（Ｘ）は、非走査方
向の各位置Ｘにおいて、露光領域３５Ｐの照度を走査方
向（Ｙ方向）に積分した照度を表している。走査露光時
に、ウェハＷの各点は、図３（ｃ）の台形状の照度分布
Ｆ（Ｙ）の領域を走査方向に横切るため、本例の非走査
方向の照度分布Ｅ（Ｘ）は、ウェハＷ上の各ショット領
域における非走査方向の積算露光量の分布とほぼ等価で
ある。本例では、その照度分布Ｅ（Ｘ）を非走査方向の
位置Ｘの関数として以下の（１５）式のように表す。
尚、位置Ｘの原点は、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを通
り、Ｙ軸に平行な直線とする。 Ｅ（Ｘ）＝ａ・（Ｘ−ｂ）²＋ｃ・Ｘ＋ｄ ……（１５）

【００５７】上記（１５）式において、２次係数ａは、
位置Ｘに関して凸（ａ＞０）、又は凹（ａ＜０）の照度
ムラを、シフト係数ｂは照度ムラの対称軸の光軸ＡＸか
らのＸ方向へのシフト量を、１次係数ｃは所謂傾斜ムラ
を、係数ｄは位置Ｘによらない一定の照度（オフセッ
ト）をそれぞれ表している。これらの係数ａ〜ｄの値
は、例えば、実測データから最小自乗法によって求めら
れ、求められた値が非走査方向の照度ムラ（即ち、非走
査方向の積算露光量分布）の状態として記憶される。本
実施形態では、以上の方法により測定された照度ムラ
（照度分布）をフィルタ１４ａ，１４ｂによって調整し
ている。以下、照度ムラの調整方法について詳細に説明
する。

【００５８】図４は、フィルタ１４ａ，１４ｂの相対位
置を変化させた場合の透過率分布の変化を示すシミュレ
ーション結果であり、（ａ）はフィルタ１４ａの透過率
分布を、（ｂ）はフィルタ１４ｂの透過率分布を、
（ｃ）はフィルタ１４ａ，１４ｂを組み合わせた透過率
分布をそれぞれ示している。尚、図４（ａ）に示すフィ
ルタ１４ａの透過率分布Ｔ１０は、Ｘ方向のシフト量が
０の場合にはＴ１０＝ａ・Ｘ³＋０．９８であり、図４
（ｂ）に示すフィルタ１４ｂの透過率分布Ｔ１１は、Ｘ
方向のシフト量が０の場合にはＴ１１＝−ａ・Ｘ³＋
０．９８である。尚、これらの式中のａは任意の定数で
ある。このように、フィルタ１４ａ及びフィルタ１４ｂ
は、それぞれの透過率分布特性が光軸ＩＡＸに沿う方向
に関してほぼ反転した関係となるように配置されてい
る。

【００５９】また、図４（ａ）において、符号Ｌ１１を
付した曲線はＸ方向のシフト量が０のときのフィルタ１
４ａのＸ方向の透過率分布を示し、符号Ｌ１２を付した
曲線はＸ方向のシフト量が−０．１のときのフィルタ１
４ａのＸ方向の透過率分布を示し、符号Ｌ１３を付した
曲線はＸ方向のシフト量が−０．２のときのフィルタ１
４ａのＸ方向の透過率分布をそれぞれ示している。同様
に、図４（ｂ）において、符号Ｌ２１を付した曲線はＸ
方向のシフト量が０のときのフィルタ１４ｂのＸ方向の
透過率分布を示し、符号Ｌ２２を付した曲線はＸ方向の
シフト量が０．１のときのフィルタ１４ｂのＸ方向の透
過率分布を示し、符号Ｌ２３を付した曲線はＸ方向のシ
フト量が０．２のときのフィルタ１４ｂのＸ方向の透過
率分布をそれぞれ示している。尚、図４においては、上
記の透過率分布Ｔ１０，Ｔ１１を示す式中の定数ａを適
当な値に設定して図示をしている。

【００６０】図４（ｃ）中の符号Ｌ３１を付した曲線
は、フィルタ１４ａ，１４ｂのＸ方向のシフト量が０の
ときのフィルタ１４ａ，１４ｂを組み合わせた透過率分
布を示している。この図から分かるように、フィルタ１
４ａ，１４ｂのＸ方向のシフト量が０の場合（相対的な
位置ずれ量が０の場合）には、フィルタ１４ａ，１４ｂ
を組み合わせた透過率分布はほぼ一定となる（厳密にい
うと一定ではない）。また、図４（ｃ）中において、符
号Ｌ３２を付した曲線は、フィルタ１４ａのＸ方向のシ
フト量が−０．１であり、フィルタ１４ｂのＸ方向のシ
フト量が０．１であるときのフィルタ１４ａ，１４ｂを
組み合わせた透過率分布を示している。このときのフィ
ルタ１４ａ，１４ｂのＸ方向の相対的な位置ずれ量は
０．２となる。このときのフィルタ１４ａ，１４ｂを組
み合わせた透過率分布はＸ方向に沿って２次関数的に変
化する分布となることが分かる。

【００６１】更に、図４（ｃ）中において、符号Ｌ３３
を付した曲線は、フィルタ１４ａのＸ方向のシフト量が
−０．２であり、フィルタ１４ｂのＸ方向のシフト量が
０．２であるときのフィルタ１４ａ，１４ｂを組み合わ
せた透過率分布を示している。このときのフィルタ１４
ａ，１４ｂのＸ方向の相対的な位置ずれ量は０．４とな
る。このときのフィルタ１４ａ，１４ｂを組み合わせた
透過率分布は、符号Ｌ３２を付した曲線で示される透過
率分布と同様に、Ｘ方向に沿って２次関数的に変化する
分布となるが、その曲率が曲線Ｌ２１よりも小さくなっ
ていることが分かる。このように、本実施形態のフィル
タ１４ａ，１４ｂは、フィルタ１４ａの−Ｘ方向のシフ
ト量を大きくするとともにフィルタ１４ｂのＸ方向のシ
フト量を大きくして、フィルタ１４ａとフィルタ１４ｂ
との相対的な位置ずれ量を増大させることにより、２次
関数的に変化する透過率分布の変化量（２次関数の曲
率）を任意に可変することができる。

【００６２】また、図４（ｃ）から分かるように、フィ
ルタ１４ａとフィルタ１４ｂとのＸ方向の相対的な位置
ずれ量を可変させても、副次的に発生するオフセット量
の変化量が僅かであることが分かる。尚、ウェハＷに照
射される露光光ＩＬの露光量をより高い精度で制御する
場合には、このオフセットの影響を考慮する必要がある
場合が考えられる。この場合には、フィルタ１４ａとフ
ィルタ１４ｂとのＸ方向の位置とウェハＷ上に照射され
る露光光ＩＬの照度の変化量との関係を、例えば照度計
測部４２上のラインセンサ４２ａを用いて予め測定して
おき、露光時にはフィルタ１４ａとフィルタ１４ｂとの
Ｘ方向の位置に応じて露光光ＩＬの照度を制御すること
が好ましい。

【００６３】以上説明した透過率が２次関数的に可変の
フィルタ１４ａ，１４ｂを用いて、照度分布の２次成分
を補正（調整）するには、まずフィルタ１４ａ，１４ｂ
のＸ方向又は−Ｘ方向のシフト量と透過率分布の変化量
（２次関数の曲率の変化量）との関係を予め求めてお
く。そして、ラインセンサ４２ａを用いて予め計測した
非走査方向（Ｘ方向）の照度分布（図３（ｂ）参照）を
補正し得る（均一化し得る）シフト量を主制御系２４が
算出し、この算出値に基づいて主制御系２４が駆動系２
５を介して駆動装置１５を駆動することによりフィルタ
１４ａ，１４ｂのＸ方向又は−方向の位置決めを行う。

【００６４】また、他の方法としては、ウェハステージ
３９を駆動して、図３（ａ）に示すように、露光領域３
５Ｐの非走査方向の側面に照度計測部４２上のラインセ
ンサ４２ａを移動させ、走査方向に完全に覆う形で、ラ
インセンサ４２ａを非走査方向（Ｘ方向）に所定間隔で
順次一連の計測点に移動させる。そして、各計測点で図
１の露光光源１をパルス発光させて、フィルタ１４ａ，
１４ｂを介した露光光ＩＬが露光領域３５Ｐを照射した
ときのラインセンサ４２ａの検出信号を順次取り込む。
この各計測点での検出信号の値が一定の値でない場合に
はフィルタ１４ａ，１４ｂを所定量Ｘ方向又は−Ｘ方向
に移動させ、再度各計測点での計測結果を得る。このよ
うに、フィルタ１４ａ，１４ｂのＸ方向又は−Ｘ方向の
位置を変えつつ、露光領域３５Ｐに実際に照射される露
光光ＩＬの非走査方向における照度分布を計測して、非
走査方向における照度分布のムラが無くなる（非走査方
向における照度が一定となる）フィルタ１４ａ，１４ｂ
の位置を求める。

【００６５】以上説明した実施形態のステップ・アンド
・スキャン方式の露光装置は、長手方向が非走査方向に
設定されたスリット状の露光光を用い、この露光光に対
してレチクルＲとウェハとを相対的に走査して、レチク
ルＲに形成されたパターンを順次ウェハＷのショット領
域に転写するものである。よって、例え走査方向におけ
る露光光ＩＬの照度分布の不均一性があったとしても、
ウェハＷに照射される露光光ＩＬの露光量は走査方向に
照度分布を積分したものとなるため、露光光ＩＬの走査
方向における照度分布の不均一性は殆ど問題にならな
い。

【００６６】しかしながら、例えば、ステップ・アンド
・リピート方式の露光装置は、あるショット領域を露光
する場合に、レチクルとウェハとの相対的な位置決めを
行った後は、その位置を変えずに一括してそのショット
領域を露光するものであるため、ステップ・アンド・ス
キャン方式の露光装置のように、一方向（非走査方向）
のみの照度分布の不均一性を補正すれば良いという訳で
はなく、ウェハＷの面内（露光領域内）において照度分
布を均一化する必要がある。このため、かようなステッ
プ・アンド・リピート方式の露光装置が備える照明光学
系には、露光光源から射出された露光光の光路を横切る
第１方向（例えば、図１中のＸ方向）と、第１方向に直
交する方向（例えば、図１中のＹ方向）各々に３次以上
の関数を含む関数で表される透過率分布を有する少なく
とも２つのフィルタが設けられる。

【００６７】これらのフィルタを備える照明光学系に
は、図１に示した照明光学系と同様に、フィルタ各々を
第１方向及び第２方向に連続的に移動させる駆動装置が
設けられる。この駆動装置は、図１に示した主制御系２
４及び駆動系２５と同様の装置系によって制御される。
よって、フィルタ各々の相対位置は制御系２４によって
制御される。また、図１に示したステップ・アンド・ス
キャン方式の露光装置が備える照明光学系と同様に、ス
テップ・アンド・リピート方式の露光装置が備える照明
光学系も、レチクルＲのレチクル面に対して光学的に共
役な面に露光光ＩＬのレチクルＲの照明領域を規定する
視野絞りが設けられており、フィルタはこの視野絞りの
近傍に配置される。つまり、これらのフィルタは、レチ
クルＲのレチクル面に対して光学的に共役な面の近傍に
配置されている。尚、視野絞りがレチクルＲの近傍に配
置されている場合には、フィルタはレチクル面に対して
光学的に共役な面又はその近傍に配置される。

【００６８】図５は、露光光の光路を横切る第１方向
と、第１方向に直交する方向各々に３次以上の関数を含
む関数で表される透過率分布を有するフィルタの一例を
示す図である。尚、図５においては第１方向をＸ方向に
設定し、第２方向をＹ方向に設定してある。図５に示す
フィルタの透過率分布Ｔ２０は、Ｘ方向及びＹ方向のシ
フト量が０の場合にはＴ２０＝ｂ・Ｘ³＋ｃ・Ｙ³＋０．
９７に設定されている。尚、ｂ，ｃは、任意の定数であ
る。また、図６は、図５に示した透過率分布を有するフ
ィルタに対して設けられる他方のフィルタの透過率分布
の一例を示す図である。図６に示すフィルタの透過率分
布Ｔ２１は、Ｘ方向のシフト量が０の場合にはＴ２１＝
−ｂ・Ｘ³−ｃ・Ｙ³＋０．９７に設定されている。この
ように、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置に
設けられる２つのフィルタも露光光の進行方向（光軸）
に沿う方向に関して透過率分布がほぼ反転した関係とな
るように配置されている。

【００６９】図７は、図５に示した透過率分布を有する
フィルタのＸ方向及びＹ方向のシフト量が０．１であ
り、図６に示した透過率分布を有するフィルタのＸ方向
及びＹ方向のシフト量が−０．１であるときのフィルタ
を組み合わせた透過率分布を示す図である。尚、図７に
おいては、上記の透過率分布Ｔ２０，Ｔ２１を示す式中
の定数ｂ，ｃを適当な値に設定して図示をしている。図
７から分かるように、２つのフィルタを組み合わせた透
過率分布は、Ｘ方向及びＹ方向ともに２次関数的に変化
する分布となっており、Ｘ方向及びＹ方向ともに上に凸
である。

【００７０】また、図８は、図５に示した透過率分布を
有するフィルタのＸ方向のシフト量を０．１、Ｙ方向の
シフト量を−０．１に設定し、図６に示した透過率分布
を有するフィルタのＸ方向のシフト量を−０．１、Ｙ方
向のシフト量を０．１に設定したときのフィルタを組み
合わせた透過率分布を示す図である。図８に示した透過
率分布は、Ｘ方向及びＹ方向ともに２次関数的に変化す
る分布となっているが、図７に示した透過率分布とは異
なり、Ｘ方向については凸になっているが、Ｙ方向につ
いては下に凸となっている。このように、Ｘ方向及びＹ
方向各々に３次以上の関数を含む関数で表される透過率
分布を有するフィルタを組み合わせ、フィルタの相対的
な位置ずれ量をＸ方向及びＹ方向で個別に設定すること
で透過率分布の変化量（２次関数の曲率）のみならず、
曲率の符号（上に凸であるか又は下に凸であるか）を自
在に変化させることができる。

【００７１】また、図５及び図６に示す透過率分布を有
するフィルタのＸ方向及びＹ方向の相対的な位置ずれ量
を可変させても、副次的に発生するオフセット量の変化
量が図７及び図８から僅かであることが分かる。しかし
ながら、ウェハＷに照射される露光光ＩＬの露光量をよ
り高い精度で制御する場合には、２つのフィルタのＸ方
向の位置及びＹ方向の位置とウェハＷ上に照射される露
光光ＩＬの照度の変化量との関係を、例えば照度計測部
４２上のラインセンサ４２ａを用いて予め測定してお
き、露光時にはフィルタ１４ａとフィルタ１４ｂとのＸ
方向の位置に応じて露光光ＩＬの照度を制御することが
好ましい。

【００７２】また、Ｘ方向及びＹ方向について透過率が
２次関数的に可変の２枚のフィルタを用いて、照度分布
の２次成分を補正（調整）するには、前述した予め求め
たシフト量と透過率分布の変化量（２次関数の曲率の変
化量）との関係に基づいてフィルタ位置を制御する方法
と、フィルタを介して露光領域に照射される露光光の検
出結果を計測しつつフィルタの位置決めを行う方法との
何れの方法をも用いることができる。更に、この場合に
おいても照度分布の２次成分を調整するのみならず、組
み合わせフィルタを全体的Ｘ方向又はＹ方向に偏心する
ことで、照度分布の１次の成分の補正が可能となる。

【００７３】以上、本発明の実施形態について説明した
が、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲
内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態で
は露光光源１として、ＡｒＦエキシマレーザ光源の場合
を例に挙げて説明したが、これ以外に露光光源１として
は、例えばｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５
ｎｍ）を射出する超高圧水銀ランプ、又はＫｒＦエキシ
マレーザ（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ
（波長１９３ｎｍ）、Ｆ₂エキシマレーザ（波長１５７
ｎｍ）、Ｋｒ₂レーザ（波長１４６ｎｍ）、ＹＡＧレー
ザの高周波発生装置、若しくは半導体レーザの高周波発
生装置を用いることができる。

【００７４】更に、光源としてＤＦＢ半導体レーザ又は
ファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の
単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウ
ムとイットリビウムの両方）がドープされたファイバー
アンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長
変換した高調波を用いても良い。例えば、単一波長レー
ザの発振波長を１．５１〜１．５９μｍの範囲内とする
と、発生波長が１８９〜１９９ｎｍの範囲内である８倍
高調波、又は発生波長が１５１〜１５９ｎｍの範囲内で
ある１０倍高調波が出力される。

【００７５】特に、発振波長を１．５４４〜１．５５３
μｍの範囲内とすると、発生波長が１９３〜１９４ｎｍ
の範囲内の８倍高調波、即ちＡｒＦエキシマレーザ光と
ほぼ同一波長となる紫外光が得られ、発振波長を１．５
７〜１．５８μｍの範囲内とすると、発生波長が１５７
〜１５８ｎｍの範囲内の１０倍高調波、即ちＦ₂レ−ザ
光とほぼ同一波長となる紫外光が得られる。また、発振
波長を１．０３〜１．１２μｍの範囲内とすると、発生
波長が１４７〜１６０ｎｍの範囲内である７倍高調波が
出力され、特に発振波長を１．０９９〜１．１０６μｍ
の範囲内とすると、発生波長が１５７〜１５８μｍの範
囲内の７倍高調波、即ちＦ₂レーザ光とほぼ同一波長と
なる紫外光が得られる。この場合、単一波長発振レーザ
としては例えばイットリビウム・ドープ・ファイバーレ
ーザを用いることができる。

【００７６】また、上記実施形態では上記照明光学系内
に設けられるレンズ系４ａ，４ｂよりなるビーム成形系
５、第１フライアイレンズ６、第１レンズ系７ａ、第２
レンズ系７ｂ、第２フライアイレンズ９、レンズ系１
２，１３、フィルタ１４ａ，１４ｂ、結像用のレンズ系
１８、コンデンサレンズ１９、及び主コンデンサレンズ
系２０の硝材、及び、投影光学系ＰＬを構成する屈折部
材の硝材としては蛍石（フッ化カルシウム：ＣａＦ₂）
を用いる場合を例に挙げて説明した。しかしながら、こ
れらは、露光光ＩＬの波長に応じて蛍石（フッ化カルシ
ウム：ＣａＦ₂）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ₂）、フ
ッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化バリウム（Ｂａ
Ｆ₂）、フッ化ストロンチウム（ＳｒＦ₂）、ＬｉＣＡＦ
（コルキライト：ＬｉＣａＡｌＦ₆）、ＬｉＳＡＦ（Ｌ
ｉＳｒＡｌＦ₆）、ＬｉＭｇＡｌＦ₆、ＬｉＢｅＡｌ
Ｆ₆、ＫＭｇＦ₃、ＫＣａＦ₃、ＫＳｒＦ₃等のフッ化物結
晶又はこれらの混晶、又フッ素や水素等の物質をドープ
した石英硝子等の真空紫外光を透過する光学材料から選
択される。尚、所定の物質をドープした石英硝子は、露
光光の波長が１５０ｎｍ程度より短くなると透過率が低
下するため、波長が１５０ｎｍ程度以下の真空紫外光を
露光光ＩＬとして用いる場合には、光学素子の光学材料
としては、蛍石（フッ化カルシウム）、フッ化マグネシ
ウム、フッ化リチウム、フッ化バリウム、フッ化ストロ
ンチウム、ＬｉＣＡＦ（コルキライト）、ＬｉＳＡＦ
（ＬｉＳｒＡｌＦ₆）、ＬｉＭｇＡｌＦ₆、ＬｉＢｅＡｌ
Ｆ₆、ＫＭｇＦ₃、ＫＣａＦ₃、ＫＳｒＦ₃等のフッ化物結
晶又はこれらの混晶が使用される。

【００７７】また、上記実施形態では、理解を容易にす
るため、Ｘ方向（及びＹ方向）に３時間数的に変化する
透過率分布を有するフィルタを例に挙げて説明したが、
更に高次のべき級数で表記される成分や、例えば三角関
数等の他の関数で表記される成分を含む透過率分布を有
するフィルタを用いることも可能である。更に、上記実
施形態では、理解を容易にするために、Ｘ方向（及びＹ
方向）に３次間数的に変化する透過率分布を有するフィ
ルタを２枚組み合わせた場合を例に挙げて説明したが、
３枚以上のフィルタを組み合わせても良い。例えば、以
下の透過率分布Ｔａ（ｘ，ｙ）、Ｔｂ（ｘ，ｙ）、Ｔｃ
（ｘ，ｙ）、Ｔｄ（ｘ，ｙ）をそれぞれ有する４つのフ
ィルタを組み合わせれば、ｘ方向における照度分布の２
次成分、ｙ方向における照度分布の２次成分を独立して
調整する事が容易となる。 Ｔａ（ｘ，ｙ）＝ａｘ³＋ｄ Ｔｂ（ｘ，ｙ）＝−ａｘ³＋ｄ Ｔｃ（ｘ，ｙ）＝ａｙ³＋ｄ Ｔｄ（ｘ，ｙ）＝−ａｙ³＋ｄ

【００７８】また、上述した実施形態では、透明基板上
に複数の遮光性のドットパターンが蒸着形成されたフィ
ルタを例に挙げて説明したが、光学薄膜等を用いて位置
により膜の設計解を異なるものにして作成したものであ
っても良い。更には、フィルタの基板として用いる光学
材料が露光光ＩＬに対してある程度の吸収性を有するも
のであれば、面内方向において３次関数的に基板の厚み
を変化させたものであってもよい。更には、フィルタの
基板として金属又はセラミックスの基板を用いる場合に
は、金属又はセラミックスの基板に多数の微小な孔を形
成したものを用いても良い。このときには、微小な孔の
存在確率を位置により異ならせることにより、前述した
３次又は高次のべき級数で表記される成分を含む透過率
分布を形成する。

【００７９】また、本発明は半導体素子の製造に用いら
れる露光装置だけではなく、液晶表示素子（ＬＣＤ）等
を含むディスプレイの製造に用いられてデバイスパター
ンをガラスプレート上へ転写する露光装置、薄膜磁気ヘ
ッドの製造に用いられてデバイスパターンをセラミック
ウェハ上へ転写する露光装置、及びＣＣＤ等の撮像素子
の製造に用いられる露光装置等にも適用することができ
る。更には、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装
置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又は
マスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウェ
ハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を
適用できる。ここで、ＤＵＶ（遠紫外）光やＶＵＶ（真
空紫外）光などを用いる露光装置では一般的に透過型レ
チクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、
フッ素がドープされた石英ガラス、蛍石、フッ化マグネ
シウム、又は水晶などが用いられる。また、プロキシミ
ティ方式のＸ線露光装置、又は電子線露光装置などでは
透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレンマスク）
が用いられ、マスク基板としてはシリコンウェハなどが
用いられる。

【００８０】次に、本発明の一実施形態による露光装置
及び露光方法をリソグラフィ工程で使用したマイクロデ
バイスの製造方法の実施形態について説明する。図９
は、マイクロデバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チッ
プ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマ
シン等）の製造例のフローチャートを示す図である。図
９に示すように、まず、ステップＳ１０（設計ステッ
プ）において、マイクロデバイスの機能・性能設計（例
えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能
を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステ
ップＳ１１（マスク製作ステップ）において、設計した
回路パターンを形成したマスク（レチクル）を製作す
る。一方、ステップＳ１２（ウェハ製造ステップ）にお
いて、シリコン等の材料を用いてウェハを製造する。

【００８１】次に、ステップＳ１３（ウェハ処理ステッ
プ）において、ステップＳ１０〜ステップＳ１２で用意
したマスクとウェハを使用して、後述するように、リソ
グラフィ技術等によってウェハ上に実際の回路等を形成
する。次いで、ステップＳ１４（デバイス組立ステッ
プ）において、ステップＳ１３で処理されたウェハを用
いてデバイス組立を行う。このステップＳ１４には、ダ
イシング工程、ボンティング工程、及びパッケージング
工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。
最後に、ステップＳ１５（検査ステップ）において、ス
テップＳ１４で作製されたマイクロデバイスの動作確認
テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を
経た後にマイクロデバイスが完成し、これが出荷され
る。

【００８２】図１０は、半導体デバイスの場合におけ
る、図９のステップＳ１３の詳細なフローの一例を示す
図である。図１０において、ステップＳ２１（酸化ステ
ップ）においてはウェハの表面を酸化させる。ステップ
Ｓ２２（ＣＶＤステップ）においてはウェハ表面に絶縁
膜を形成する。ステップＳ２３（電極形成ステップ）に
おいてはウェハ上に電極を蒸着によって形成する。ステ
ップＳ２４（イオン打込みステップ）においてはウェハ
にイオンを打ち込む。以上のステップＳ２１〜ステップ
Ｓ２４のそれぞれは、ウェハ処理の各段階の前処理工程
を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選
択されて実行される。

【００８３】ウェハプロセスの各段階において、上述の
前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程
が実行される。この後処理工程では、まず、ステップ２
５（レジスト形成ステップ）において、ウェハに感光剤
を塗布する。引き続き、ステップ２６（露光ステップ）
において、上で説明したリソグラフィシステム（露光装
置）及び露光方法によってマスクの回路パターンをウェ
ハに転写する。次に、ステップ２７（現像ステップ）に
おいては露光されたウェハを現像し、ステップ２８（エ
ッチングステップ）において、レジストが残存している
部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去
る。そして、ステップ２９（レジスト除去ステップ）に
おいて、エッチングが済んで不要となったレジストを取
り除く。これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し
行うことによって、ウェハ上に多重に回路パターンが形
成される。

【００８４】以上説明した本実施形態のマイクロデバイ
ス製造方法を用いれば、露光工程（ステップＳ２６）に
おいて、照度分布が一定の露光光ＩＬでウェハＷが露光
され、レチクルＲに形成されたパターンをウェハＷ上へ
忠実に転写することができるため、結果的に最小線幅が
０．１μｍ程度の高集積度のデバイスを歩留まり良く生
産することができる。

【００８５】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、光路を横切る方向に３次以上の関数を含む関数で表
される透過率分布を有するフィルタを少なくとも２つ光
路上に配置し、この透過率分布を組み合わせることで光
路を横切る方向に２次関数的に変化する透過率分布を得
ているため、フィルタのみで照度分布の２次成分を調整
することができるという効果がある。このように、フィ
ルタのみで照度分布の２次成分を調整できるため、従来
照度分布の２次成分を調整するために必要であったコン
デンサーレンズのディストーションを全く変化させる必
要が無くなるという効果がある。この結果として、コン
デンサーレンズのディストーション変化による照明光の
像高毎の開口数の変化が無くなり、しかも照度分布の２
次成分も調整できるため、均一な線幅のパターンを生成
する上で極めて好適であるという効果がある。また、本
発明によれば、光路を横切る方向にフィルタ部材を連続
的に移動させることができるため、光路を横切る方向の
照度分布の調整を短時間で且つ高精度に調整することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態による露光装置の全体の
概略構成を示す図である。

【図２】 フィルタ１４ａ，１４ｂの一例を示す外観斜
視図である。

【図３】 照度ムラを計測する方法を説明するための図
である。

【図４】 フィルタ１４ａ，１４ｂの相対位置を変化さ
せた場合の透過率分布の変化を示すシミュレーション結
果であり、（ａ）はフィルタ１４ａの透過率分布を、
（ｂ）はフィルタ１４ｂの透過率分布を、（ｃ）はフィ
ルタ１４ａ，１４ｂを組み合わせた透過率分布をそれぞ
れ示している。

【図５】 露光光の光路を横切る第１方向と、第１方向
に直交する方向各々に３次以上の関数を含む関数で表さ
れる透過率分布を有するフィルタの一例を示す図であ
る。

【図６】 図５に示した透過率分布を有するフィルタに
対して設けられる他方のフィルタの透過率分布の一例を
示す図である。

【図７】 図５に示した透過率分布を有するフィルタの
Ｘ方向及びＹ方向のシフト量が０．１であり、図６に示
した透過率分布を有するフィルタのＸ方向及びＹ方向の
シフト量が−０．１であるときのフィルタを組み合わせ
た透過率分布を示す図である。

【図８】 図５に示した透過率分布を有するフィルタの
Ｘ方向のシフト量を０．１、Ｙ方向のシフト量を−０．
１に設定し、図６に示した透過率分布を有するフィルタ
のＸ方向のシフト量を−０．１、Ｙ方向のシフト量を
０．１に設定したときのフィルタを組み合わせた透過率
分布を示す図である。

【図９】 マイクロデバイスの製造工程の一例を示すフ
ローチャートである。

【図１０】 半導体デバイスの場合における、図９のス
テップＳ１３の詳細なフローの一例を示す図である。

【図１１】 コンデンサーレンズにより照度分布を調整
する原理を説明するための図である。

【符号の説明】

１ 露光光源（光源） １４ａ，１４ｂ フィルタ（フィルタ部材） １５ 駆動装置 ２４ 主制御系（制御装置、制御部） ３１ レチクルステージ（マスクステー
ジ） ３４ 駆動制御ユニット（マスクステージ
駆動系） ３９ ウェハステージ（基板ステージ） ４１ 駆動制御ユニット（基板ステージ駆
動系） ＩＡＸ 光路（光軸） ＩＬ 露光光（光源から射出される光） ＰＬ 投影光学系 Ｒ レチクル（被照射物体、マスク） ＳＤ 走査方向 Ｗ ウェハ（感光性基板） Ｘ Ｘ方向、Ｘ軸（第１方向） Ｙ Ｙ方向、Ｙ軸（第２方向） Ｚ Ｚ方向、Ｚ軸（走査方向に対応する
方向）

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源から射出される光を被照射物体に照
   射する照明光学系において、 前記光源から射出される光の光路上に、当該光路を横切
   る方向に３次以上の関数を含む関数で表される透過率分
   布を有する少なくとも２つのフィルタ部材を備えること
   を特徴とする照明光学系。
2. 【請求項２】 前記光路を横切る方向に前記フィルタ部
   材を移動させる駆動装置を備えることを特徴とする請求
   項１記載の照明光学系。
3. 【請求項３】 前記駆動装置は、前記光路を横切る方向
   に前記フィルタ部材を連続的に移動可能であることを特
   徴とする請求項２記載の照明光学系。
4. 【請求項４】 前記駆動装置を駆動して、前記光路を横
   切る方向における前記フィルタ部材各々の相対位置を制
   御する制御装置を備えることを特徴とする請求項２又は
   請求項３記載の照明光学系。
5. 【請求項５】 光源から射出される光を被照射物体に照
   射する照明光学系において、 前記光源から射出される光の光路上に、当該光路を横切
   る第１方向及び当該第１方向に直交する第２方向各々に
   ３次以上の関数を含む関数で表される透過率分布を有す
   る少なくとも２つのフィルタ部材を備えることを特徴と
   する照明光学系。
6. 【請求項６】 前記第１方向及び前記第２方向の少なく
   とも一方の方向に前記フィルタ部材を移動させる駆動装
   置を備えることを特徴とする請求項４記載の照明光学
   系。
7. 【請求項７】 前記駆動装置は、前記第１方向及び前記
   第２方向に前記フィルタ部材を連続的に移動可能である
   ことを特徴とする請求項６記載の照明光学系。
8. 【請求項８】 前記駆動装置を駆動して、前記第１方向
   及び前記第２方向の少なくとも一方の方向における前記
   フィルタ部材各々の相対位置を制御する制御装置を備え
   ることを特徴とする請求項６又は請求項７記載の照明光
   学系。
9. 【請求項９】 前記フィルタ部材は、前記被照射物体の
   近傍又は前記被照射物体の被照射面に対して光学的に共
   役な面若しくはその近傍に配置されることを特徴とする
   請求項１から請求項８の何れか一項に記載の照明光学
   系。
10. 【請求項１０】 前記フィルタ部材の各々は、それぞれ
    の透過率分布特性が前記光路を横切る方向に関してほぼ
    反転した関係となるように配置されることを特徴とする
    請求項１から請求項９の何れか一項に記載の照明光学
    系。
11. 【請求項１１】 光源からの光をマスクに照射して、当
    該マスクに形成されたパターンを感光性基板に転写する
    露光装置において、 前記マスクを載置できるように構成されたマスクステー
    ジと、 前記感光性基板を載置できるように構成された基板ステ
    ージと、 前記光源からの光を前記マスクに照明する請求項１から
    請求項１０の何れか一項に記載の照明光学系とを備える
    ことを特徴とする露光装置。
12. 【請求項１２】 光源からの光をマスクに照射して、当
    該マスクに形成されたパターンを感光性基板に転写する
    露光装置において、 前記マスクを載置した状態で移動可能に構成されたマス
    クステージと、 前記感光性基板を載置した状態で移動可能に構成された
    基板ステージと、 前記光源からの光を前記マスクに照明する請求項１から
    請求項４の何れか一項に記載の照明光学系と、 前記マスクの前記パターンの像を前記感光性基板上に形
    成する投影光学系と、 前記マスクステージに接続されて、前記マスクステージ
    を移動させるマスクステージ駆動系と、 前記基板ステージに接続されて、前記基板ステージを移
    動させる基板ステージ駆動系と、 前記マスクステージ駆動系と前記基板ステージ駆動系と
    に接続されて、前記マスクと前記感光性基板とを前記投
    影光学系の倍率に応じて走査方向に沿って移動させるよ
    うに前記マスクステージ駆動系と前記基板ステージ駆動
    系とを制御する制御部とを備え、 前記光路を横切る方向は、前記走査方向に対応する方向
    を横切るように設定されることを特徴とする露光装置。
13. 【請求項１３】 請求項１１又は請求項１２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感
    光性基板に露光する露光工程と、 露光された前記感光性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。