JP2007036016A - 露光装置、及びそれを用いたデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 有効光源分布の対称性と重心位置を独立かつ簡便に調整することのできる露光装置を提供すること。
【解決手段】 光源からの光でマスクを照明する照明光学系と、前記マスクのパターン像を基板上に投影する投影光学系と、を備える露光装置において、前記照明光学系は、光源側から第１光分布を形成する第１光学ユニットと、前記第１光分布を第２光分布に変形する第２光学ユニットと、前記第２光分布を所望の大きさに変倍して第３光分布を形成する第３光学ユニットとを有し、前記第１光学ユニットと前記第２光学ユニットと前記第３光学ユニットのうち少なくとも２つを偏心駆動させることで、前記第３光分布の対称性（均一性）と重心位置を独立に調整することを特徴とする構成とした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、一般に露光装置及びそれを用いたデバイスの製造方法に関し、特に、半導体素子や液晶素子、磁性材などのデバイスを製造する際のリソグラフィ工程で用いる露光装置及びそれを用いたデバイスの製造方法に関する。

近年、半導体デバイスの微細化の波は急速で、その主流となる加工技術は光リソグラフィーであり、さまざまな方面からその延命策が図られている。

その対策の１つとして、マスク（レチクル）パターンに応じて最適な有効光源分布を形成する技術（変形照明技術）がある。有効光源分布とは、ウェハ面に入射する露光光束の角度分布を意味し、投影光学系の瞳面における光強度分布である。この有効光源分布の形成は、照明系内におけるレチクル面のフーリエ変換面に相当する瞳面（例えば、ハエの目レンズ射出面近傍）の強度分布を所望の形状に調整することで実現している。変形照明としては、Ａｎｎｕｌａｒ照明、Ｑｕａｄｒｕｐｏｌｅ照明、Ｄｉｐｏｌｅ照明などが使用されている（例えば、特許文献１及び２参照。）。

像性能の向上を目指すに当たって、この変形照明の際の有効光源分布の忠実度（対称性や重心位置ズレ）が像性能に与える影響が注目されている。

有効光源分布の非対称性要因の一つとして、有効光源分布を形成するための各種光学系の偏心が考えられる。例えば、変形照明の際の有効光源分布を形成するために、円錐プリズムや角錐プリズムなどが使用される。これら各種プリズムに軸対称の強度分布を持つ光が入射するとき、光分布の重心がプリズムの頂点に一致しなければ、有効光源分布に偏りが生じ、分布の対称性（均一性）が崩れる。また、光学系がズームする際、駆動偏心の影響が無視できない可能性がある。

対応策として、有効光源を測定しながら、光軸に対してほぼ垂直に調整可能な調整機構を使ってプリズムを調整する方法が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
特開平１１−８７２３２号公報 特開２００３−３１８０８６号公報 特開平０５−２１７８５３号公報

しかし、特許文献３の方法では有効光源分布の対称性と重心位置を独立に調整しがたい。

そこで、本発明の例示的な目的は、有効光源分布（特に変形照明時の有効光源分布）の対称性と重心位置を独立かつ簡便に調整することのできる露光装置を提供することにある。

本発明の一側面としての露光装置は、光源からの光でマスクを照明する照明光学系と、前記マスクのパターン像を基板上に投影する投影光学系と、を備える露光装置において、前記照明光学系は、光源側から第１光分布を形成する第１光学ユニットと、前記第１光分布を第２光分布に変形する第２光学ユニットと、前記第２光分布を所望の大きさに変倍して第３光分布を形成する第３光学ユニットとを有し、前記第１光学ユニットと前記第２光学ユニットと前記第３光学ユニットのうち少なくとも２つを偏心駆動させることで、前記第３光分布の対称性（均一性）と重心位置を独立に調整することを特徴とする。

本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付の図面を参照して説明される好ましい実施例等によって明らかにされるであろう。

有効光源分布の対称性と重心位置を独立かつ簡便に調整することのできる露光装置を提供することができる。

以下に、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明の第１の実施形態を示す概略図で、半導体素子や液晶素子、磁性材などの各種デバイスを製造する際に用いる露光装置である。

１は光源で、例えば紫外域や遠紫外域の光を発振するエキシマレーザや超高圧水銀ランプ等である。光源１から発せられた光は、光束整形光学系２により所望の光束形状に変換され、集光光学系３にて、オプティカルロッド（光束混合手段）４の入射面近傍に集光されている。

尚、オプティカルロッド４がガラス棒で構成されている場合には、ガラス棒の耐久性を高めるために、集光光学系３による集光点Ｐはオプティカルロッド４の入射面より光源側にデフォーカスされている。

集光ズームレンズ５は、オプティカルロッド４の射出面近傍をハエの目レンズ６の入射面６ａに所定の倍率で結像させており、双方が互いに略共役関係となっている。また、倍率可変のズームレンズとすることで、ハエの目レンズ６へ入射する光束領域を調整することが可能となっており、複数の照明条件を形成させることが出来る。

ハエの目レンズ６は複数の微小レンズを２次元的に配置した構成からなり、その射出面近傍が照明系瞳面に相当し、瞳面分布（有効光源分布）を形成している。

照明系瞳面には不要光を遮光して所望の分布を形成するため、絞り部材７が配置されている。絞り部材７は、絞り駆動機構（不図示）により、開口の大きさ及び形状が可変となっている。

８は照射レンズで、ハエの目レンズ６の射出面６ｂ近傍で形成された瞳面分布を、視野絞り９上に重畳照明している。

視野絞り９は、複数の可動な遮光板から成り、任意の開口形状が形成されるようにして、被照射面であるレチクル１３（更にはウェハ１５）面上の露光範囲を制限している。１０、１１は結像レンズで、視野絞り９の開口形状を被照射面であるレチクル１３上に転写している。１２は偏向ミラーである。

レチクル１３はレチクルステージ１７によって保持され、図不指示のレチクルステージ駆動装置によって制御されている。１４はレチクル１３面上の回路パターンをウェハ１５面上に縮小投影する投影光学系である。

１５はレチクル１３面上の回路パターンが投影転写されるウェハ（基板）であり、露光面に位置している。１８はウェハ１５を保持し光軸方向及び光軸と直交する平面に沿って２次元的に動くウェハステージである。ウェハステージ１８は図不指示のウェハステージ駆動装置によって制御されている。

露光時には、レチクルステージ１７とウェハステージ１８が同期しながら、図中矢印の方向に走査露光を行う。尚、本発明における座標は、露光面にてウェハステージ１８の走査方向と直交する方向をＸ方向、ウェハステージ１８が走査する方向をＹ方向、投影光学系１４の光軸方向をＺ方向と定めることとする。

１６はウェハ１５面上に入射する露光光の光量を検出するためのディテクター（照度計、検出器）である。このディテクター１６は、ウェハ１５面に受光部を一致させ、照射領域内の照明光をウェハステージ１８の駆動と共に移動して受光する。そして、更に、ディテクター１６は、その出力に応じた信号を図不指示の主制御装置に送っている。主制御装置は、各駆動機構を制御している。更には、後述する瞳面分布（有効光源分布）およびデバイスパターンを通過した光の総光量の各々に対応する情報とが記憶される。

２０と２１は、照明光生成手段で、照明条件（輪帯照明、四重極照明など）に応じて、オプティカルロッド４からの光束を輪帯状や四重極状に変換するための素子を含んでいる。

ここで、レーザ１より後段からレチクル１３より前段の光学系を総称して照明光学系と呼ぶこととする。

更に、集光光学系３とオプティカルインテグレータ４を第１光学ユニット（１００）、照明光生成手段２０（２１）を第２光学ユニット（２００）、集光ズームレンズ５を第３光学ユニット（３００）と称する。また、第１光学ユニットで形成される光強度分布を「第１光分布（Ａ）」、第２光学ユニットで形成される光強度分布を「第２光分布（Ｂ）」とする。

第１〜第３光学ユニットは、光源からの光束を所望の形状に変換し、後段のハエの目レンズ６に入射する光束の強度分布及び角度分布を所望の分布にコントロールすることで、照明系瞳面の光強度分布（Ｃ）を調整可能としている。

ステップアンドスキャン方式の露光方法は、レチクル１３とウェハ１５が図１の矢印方向に同期しながら走査露光を行う。投影光学系の縮小倍率が１／βの際には、ウェハステージ１８の走査速度がＶ（ｍｍ／ｓｅｃ）のとき、レチクルステージ１７の走査速度はβＶ（ｍｍ／ｓｅｃ）である。更に視野絞り９も、レチクルステージ１７、ウェハステージ１８と同期して図中矢印方向に走査移動する。

ここで、第２光学ユニット２００について詳述する。従来良く知られている輪帯状の有効光源分布（図２（ａ））を形成させる場合、照明光生成手段は図２（ｂ）のような、入射側に凹の円錐面（もしくは平面）を設け、射出側に凸の円錐面を設けたプリズムとすれば良い。

また、四重極有効光源分布（図３（ａ））を形成させるためには、照明光生成手段を図３（ｂ）に示すような、入射側に凹四角錐面（もしくは平面）を設け、射出側に凸四角錐面を設けたプリズムとすれば良い。このとき、入射面と射出面における四角錐の稜線と光軸とが成す角度は等しくても良いし、照明効率を向上させるために、入射側と射出側での角度を異ならせても良い（円錐状のプリズムでも同様）。

更に、照明光生成手段を図４（ａ）、図５（ａ）に示すような一対のプリズムで構成し、光軸方向に相対移動可能とすれば、より多様な有効光源分布の形成が可能となる。

入射面が凹の円錐面で射出面が平面のプリズムと入射面が平面で射出面が凸の円錐面のプリズムを一対とし、その間隔が小さいとき（図４（ａ））、図４（ｂ）で示すように、発光部の幅（輪帯率）が太い輪帯形状の有効光源分布が形成される。

一方、プリズム間隔を大きくすれば（図５（ａ））、図５（ｂ）で示すように、発光部の幅（輪帯率）が狭い輪帯形状の有効光源分布が形成される。

従って、形成させたいパターンに応じて、有効光源分布を変更することができ、有効光源分布形成の自由度を向上させることが出来る。

更に、後段の集光ズームレンズ５と組み合わせれば、輪帯率を維持したまま、有効光源分布の大きさ（σ値）が調整可能となる。

例えば、Ａｎｎｕｌａｒ状の有効光源分布（図２（ａ））を形成する場合には、第１光学ユニット１で第１光分布（Ａ）を円形形状とし、第２光学ユニット２にて第２光分布（Ｂ）の分布を輪帯形状とする。そして、更に、光学ユニット２内の素子を駆動することで、輪帯形状の外形と内径の比（輪帯率）を調整することが可能となる。

更に、後段の第３光学ユニットと組み合わせれば、第２光分布の形状を維持したまま、有効光源の大きさ（σ値）を調整することが可能となる。

次に、有効光源（露光光の角度分布）の測定方法について説明する。

有効光源を測定する方法は種々考えられる。例えば、視野絞り９を駆動して、測定したい基板位置に対応する微小開口を設定し、ディテクター１６をウェハ基準面から光軸Ｚ方向にデフォーカスさせる方法がある。この際、レチクル１３は光路上からはずしておく。

このときの装置の状態を図６（ａ）に示す。図１と同じ部分は共通の符号としている。また、説明簡略化のため、偏向ミラー１２を省いた状態で示している。

視野絞り９で制限された露光光のみがウェハ面で一旦結像し、角度を反映させたままディテクター１６に入射する。ディテクター１６は、ウェハを保持するＸＹステージ１８上に配置されており、その受光面上部には、光束の拡がりに対して充分小さな径のピンホールがある。このディテクター１６をＸＹステージ１８にて、例えば２次元マトリクス状に拡がっている範囲で水平移動させることにより、入射する光強度を計測し、露光光の角度分布を判定している。なお、ディテクターの代わりに２次元ＣＣＤを用いても良い。

他にも視野絞り９と共役な位置に微小開口を設けることで、同様の計測が可能である。具体的には図６（ｂ）に示すように、視野絞り９は開放して、Ｃｒパターンなどにより微小開口を形成した専用レチクル、または装置内に構成される専用プレートを配置すること等が考えられる。

以上のような方法で、任意のポイントを計測すれば各像高における有効光源分布が計測可能である。また、各ポイントにおける入射光の総光量に対応する情報（ウェハ面における照度分布）も得る。

また、測定で分布の均一性（対称性）を判定するために、有効光源形状に応じて複数の判定Ｔｙｐｅを用いる（図７）。有効光源形状がダイポールであるときには、図７（ｃ）もしくは図７（ｄ）に示す形に２分割された判定領域を用いる。２分割された各々の領域における光強度を計測することで重心位置測定もしくは光強度の対称性（均一性）測定を行う。有効光源形状がＸ−Ｙ方向四重極（Ｃｒｏｓｓ Ｐｏｌｅ）であるときには図７（ｂ）に示す形に分割された判定領域を、４５°方向四重極（Ｑｕａｄｒｕｐｏｌｅ）であるときには図７（ａ）に示す形に分割された判定領域を用いる。有効光源が輪帯形状の場合は、図７（ａ）、図７（ｂ）もしくは図７（ｅ）のような４分割判定領域でもよい。

次に、第１光学ユニット（１００）、第２光学ユニット（２００）、第３光学ユニット（３００）、ハエの目レンズ６、第１光分布（Ａ）、第２光分布（Ｂ）、瞳面分布（Ｃ）の関係について実施例１（図１の構成）を用いて詳述する。

第１光学ユニット（１００）はオプティカルロッド４を含んでいる。第２光学ユニット（２００）で使用する光学プリズム２０は円錐タイプである。第３光学ユニット（３００）のズーム倍率は任意で固定であるとする。第３光学ユニット（３００）は１回結像で、像が反転している。

この構成で、第１光分布（Ａ）、第２光分布（Ｂ）、瞳面分布（Ｃ）における理想状態は、図８に示す（状態Ｗ）の関係である。つまり、偏心公差が零であれば、Ａ、Ｂ、Ｃ面全てにおいて、分布の対称性が良く、分布の重心位置が光軸と一致している。

しかし実際には、部品公差、組立て公差、駆動公差において各種光学系がそれぞれ僅かに偏心することが想定される。

上記要因で、第１光分布（Ａ）や第２光分布（Ｂ）の対称性や重心位置が崩れた場合においても、最終性能として必要な瞳面分布（Ｃ）の均一性（対称性）と重心位置は良好な状態を維持することが求められる。そこで、瞳面分布（Ｃ）の状態を良好に保つための調整方法を説明する。

図９に調整方法のフローチャートを示す。

ステップ１（Ｓ１）〜ステップ６（Ｓ６）までの、それぞれの内容は以下のとおりである。
ステップ１：第１光分布（Ａ）の中心位置（もしくは重心位置）と第２光学ユニットの中心位置とを検出するステップ。それぞれの位置の差が許容範囲内にあればステップ４へ。許容範囲外であればステップ２へ。
ステップ２：第１光分布（Ａ）の中心位置（もしくは重心位置）と第２光学ユニットの中心位置をあわせるステップ。そのために、第１光学ユニットを駆動調整しても良いし、第２光学ユニットを駆動調整しても良い。
ステップ３：第１光分布（Ａ）の中心位置（もしくは重心位置）と第２光学ユニットの中心位置が一致しているかを判定するステップ。それぞれの位置の差が許容範囲内で一致していればステップ４へ。許容範囲外であればステップ２へ。
ステップ４：瞳面分布（Ｃ）の中心位置（もしくは重心位置）と光軸中心との変位量を検出するステップ。変位量が許容範囲内に一致していれば調整完了。許容範囲外であればステップ５へ。
ステップ５：瞳面分布（Ｃ）の中心位置（もしくは重心位置）を光軸中心に合わせるステップ。そのために、第３光学ユニットを駆動調整。
ステップ６：瞳面分布（Ｃ）の中心位置（もしくは重心位置）が光軸中心に一致しているかを判定するステップ。許容範囲内で一致していれば調整完了。許容範囲外であればステップ５へ。

次に、詳細な調整方法を図８、図１０にて説明する。

「図１０の状態Ｘ」は、第１光分布（Ａ）の均一性（対称性）は良く分布重心も光軸に一致しているが、光学プリズム２０が偏心している状態である。

そのため、「図８の状態Ｘ」のように、第２光分布（Ｂ）及び瞳面分布（Ｃ）の均一性（対称性）は崩れ、分布重心位置も光軸からずれた位置となっている。

そこでまず、「図１０の状態Ｙ」のように、第１光学ユニット内の素子（本実施例ではオプティカルロッド）を偏心駆動させて、第１光分布（Ａ）の重心位置を、偏心している光学プリズム２０の頂点に一致させる。

一致させる方法として、図６で示した有効光源分布測定方法で、図７で領域分割したエリアの光強度をそれぞれ計測し、各々の領域における光量が同じとなるように調整駆動する方法が考えられる。

また別の方法として、プリズム２０を出し入れすることによる有効光源分布の重心位置変化を見ることで、第１光分布（Ａ）とプリズム２０の頂点が一致しているかどうかを判定する方法もある。これは、第１光分布の重心がプリズム（２０、２１・・・）の頂点と一致しない場合、第２光分布（Ｂ）の均一性（対称性）が崩れて、プリズム無し時の第２光分布重心位置とプリズム有り時の第２光分布重心位置とが一致しなくなる性質を利用している。よって、プリズムが有る時と無い時の重心位置変化がなければ、第１光分布（Ａ）の重心とプリズム２０の頂点が一致していると判定できる。

「図１０の状態Ｙ」の構成とすることにより、光分布は「図８の状態Ｙ」となる。つまり、第２光分布（Ｂ）の重心位置は光軸からずれたままであるが、均一性（対称性）は改善されている。また、瞳面分布（Ｃ）も分布の均一性（対称性）は良いが、重心位置がずれた状態となる。

次に、第３光学ユニット内の素子を駆動（例えば、平行偏心や傾き偏心）させて、第２光分布（Ｂ）の重心位置をハエの目レンズ６の中心位置（瞳面の中心位置）に一致させ、「図８の状態Ｚ」を形成する。

そのために、図６で示した有効光源分布測定方法で、光学プリズム２０が有る状態の有効光源重心を計測する。その重心位置が光軸中心（許容値以内）となるように第３光学ユニット内の素子を駆動する「図１０の状態Ｚ」。この結果、瞳面分布（Ｃ）は均一な強度分布、且つ重心が光軸中心に位置する有効光源を形成できる。

つまり、瞳面分布（Ｃ）を、理想の状態Ｗと同等とすることが可能となる。

本発明第２の実施例を図１１に示す。符号で図１と同じものは、機能が同じものである。本発明が図１と異なる点は、光学プリズム（２０、２１）の前段に、交換可能な絞り部材（３０、３１・・・）を有している点である。絞り部材３０，３１の開口形状は、輪帯形状や四重極形状、開口角を規定する形状などがあり、様々な種類の有効光源を形成することができる。

図１１における調整方法のフローチャートを図１２に示す。

ステップ１（Ｓ１）〜ステップ９（Ｓ９）までの、それぞれの内容は以下のとおりである。
ステップ１：絞り部材無しの状態で、第１光分布（Ａ）の中心位置（もしくは重心位置）と第２光学ユニットのプリズム中心位置とを検出するステップ。それぞれの位置の差が許容範囲内にあればステップ４へ。許容範囲外であればステップ２へ。
ステップ２：第１光分布（Ａ）の中心位置（もしくは重心位置）と第２光学ユニットのプリズムの中心位置をあわせるステップ。そのために、第１光学ユニットを駆動調整しても良いし、第２光学ユニットのプリズムを駆動調整しても良い。
ステップ３：第１光分布（Ａ）の中心位置（もしくは重心位置）と第２光学ユニットのプリズム中心位置が一致しているかを判定するステップ。それぞれの位置の差が許容範囲内で一致していればステップ４へ。許容範囲外であればステップ２へ。
ステップ４：絞り部材を光軸位置へセットして、絞り部材中心位置と第２光学ユニットのプリズムの中心位置（ステップ３で第１光分布と合わせている）とを検出するステップ。位置の差が許容範囲内にあればステップ７へ。許容範囲外であればステップ５へ。
ステップ５：絞り部材の中心位置と第２光学ユニットのプリズム中心位置（ステップ３で第１光分布と合わせている）を合わせるステップ。そのために、絞り部材を駆動調整するのが好ましい。
ステップ６：絞り部材の中心位置と第２光学ユニットのプリズム中心位置（ステップ３で第１光分布と合わせている）が一致しているかを判定するステップ。それぞれの位置の差が許容範囲内で一致していればステップ７へ。許容範囲外であればステップ５へ。
ステップ７：瞳面分布（Ｃ）の中心位置（もしくは重心位置）と光軸中心との変位量を検出するステップ。変異量が許容範囲内に一致していれば調整完了。許容範囲外であればステップ８へ。
ステップ８：瞳面分布（Ｃ）の中心位置（もしくは重心位置）を光軸中心に合わせるステップ。そのために、第３光学ユニットを駆動調整。
ステップ９：瞳面分布（Ｃ）の中心位置（もしくは重心位置）が光軸中心に一致しているかを判定するステップ。許容範囲内で一致していれば調整完了。許容範囲外であればステップ８へ。

図１３は、図１２の各調整段階における光分布（Ａ、Ｂ、Ｃ面）を説明する図である。絞り部材３０はＸ方向に角度を規定するダイポール絞り部材を使った場合である。

図１３の状態Ｘ：第１光分布（Ａ）は、均一性（対称性）が良く分布重心も光軸に一致しているが、光学プリズム２０が偏心しているとする。そのため、絞り部材３０が無い状態の第２光分布（Ｂ）及び瞳面分布（Ｃ）の均一性（対称性）は崩れ、分布重心位置も光軸からずれた位置となっている。

図１３の状態Ｙ：絞り部材３０を外した状態で、第１光学ユニット１００内の素子を偏心駆動させて、第１光分布（Ａ）の重心位置と偏心している光学プリズム（２０、２１・・・）の頂点に一致させた場合である。第２光分布（Ｂ）及び瞳面分布（Ｃ）の均一性（対称性）は補正されているが、分布重心位置は光軸からずれている。

図１３の状態Ｙ’：次に絞り部材３０を光軸上にセットした場合である。第１光分布（Ａ）と光学プリズム２０の頂点は光軸と離れた位置で一致しているが、絞り部材の中心は光軸近傍にある。そのため、第２光分布（Ｂ）及び瞳面分布（Ｃ）のＹ方向均一性（対称性）が崩れている。

図１３の状態Ｙ’’：次に絞り部材を偏心駆動させて、絞り部材３０の中心とプリズム２０の頂点（第１光分布と一致済み）を一致させた場合である。このときの調整方法として、例えば絞り部材３０を出し入れしたときに有効光源分布の重心位置が変わらないように駆動すればよい。

図１３の状態Ｚ：第３光学ユニットを駆動させて、瞳面分布（Ｃ）の重心位置を光軸上に一致させた場合である。以上Ｘ〜Ｚにより、絞り部材がある場合でも、瞳面分布（Ｃ）の均一性（対称性）と重心位置を良好に調整することが可能となる。

また、絞り部材（３０、３１・・・）と光学プリズム（２０、２１・・・）の中心位置が一致する様に組立て時に厳しく管理すれば、絞り部材と光学プリズムを一つの光学素子とみなすことが可能である。この場合、第１光学ユニット内の素子のみを駆動して、光軸合わせを行うことも可能である。

第１光学ユニット１００は、第１光学ユニット内の光学素子を切替可能な構成とすれば、様々な第１光強度分布を形成することが可能となる。

図１４に本発明第３の実施形態を示す。符号で図１と同じものは、機能が同じものである。本発明が図１と異なる点は、ハエの目入射面６ａとフーリエ変換の関係となる位置に交換可能な回折光学素子４０を配置している点である。このように、第１光学ユニット１００は、第１光学ユニット内の光学素子を切替可能な構成とするために、回折光学素子４０を用いてもよい。

この回折光学素子は、平行光を入射すると、フーリエ変換の関係となる面に所望の分布を形成するよう設計されている。従って、図４ｂに示す有効光源分布を形成させたければ、それに対応した回折光学素子を設計、製作すれば良い。

また、回折光学素子への入射光が平行ではなく角度を持つと、フーリエ変換面で形成される像がぼけるので、集光光学系３で規定されるＮＡを可変となるように構成（異なるＮＡを射出する光学系を切り換える。もしくは、ＮＡ可変のズーム系とする）すれば、図４ｂもしくは図５ｂで示す輪帯率を可変とすることが可能となる。

回折光学素子４０から射出される光は、フーリエ変換レンズ４１により第１光分布を形成する。専用の回折光学素子を設計すれば、輪帯形状や四重極形状を直接形成することができる。ただし、回折光学素子の製作誤差等の関係で、第１光分布に強度の偏りが存在する可能性がある。

図１５は、図１４における調整方法のフローチャートである。

ステップ１（Ｓ１）〜ステップ６（Ｓ６）までの、それぞれの内容は以下のとおりである。
ステップ１：第１光分布（Ａ）の中心位置（もしくは重心位置）と第２光学ユニットのプリズムの中心位置とを検出するステップ。それぞれの位置の差が許容範囲内にあればステップ４へ。許容範囲外であればステップ２へ。
ステップ２：第１光分布（Ａ）の中心位置（もしくは重心位置）と第２光学ユニットのプリズムの中心位置をあわせるステップ。そのために、第１光学ユニット（本実施例ではレンズ４１）を駆動調整しても良いし、第２光学ユニットのプリズムを駆動調整しても良い。
ステップ３：第１光分布（Ａ）の中心位置（もしくは重心位置）と第２光学ユニットのプリズムの中心位置が一致しているかを判定するステップ。それぞれの位置の差が許容範囲内で一致していればステップ４へ。許容範囲外であればステップ２へ。
ステップ４：瞳面分布（Ｃ）の中心位置（もしくは重心位置）と光軸中心との変位量を検出するステップ。変異量が許容範囲内に一致していれば調整完了。許容範囲外であればステップ５へ。
ステップ５：瞳面分布（Ｃ）の中心位置（もしくは重心位置）を光軸中心に合わせるステップ。そのために、第３光学ユニットを駆動調整。
ステップ６：瞳面分布（Ｃ）の中心位置（もしくは重心位置）が光軸中心に一致しているかを判定するステップ。許容範囲内で一致していれば調整完了。許容範囲外であればステップ５へ。

次に、上記説明した露光装置を利用したデバイスの製造方法の実施例を説明する。

図１６は本発明のデバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体素子、ＣＣＤ、或いは液晶素子や磁性材などの微細パターン等）の製造方法のフローチャートである。これについて説明する。
ステップ１（回路設計）では、半導体デバイスなどの回路設計を行う。
ステップ２（マスク製作）では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ３（基板製造）ではシリコン等の材料を用いて、ウェハ等の基板を製造する。

ステップ４（ウェハプロセス）は前工程と呼ばれ、本発明の露光装置を用い、前記の用意した回路パターン（第１物体）を形成したマスク（レチクル）とウェハ（第２物体）を用いてリソグラフィ技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。

ステップ５（組立）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって製作されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。

ステップ６（検査）では、ステップ５で作製された半導体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。こうした工程を経て、半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。

図１７は上記のウェハプロセスのフローチャートである。ステップ１１（酸化）ではウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウェハ表面に絶縁膜を形成する。

ステップ１３（電極形成）ではウェハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打込み）ではウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では本発明の露光装置によってレチクルの回路パターンをウェハに焼付露光する。ステップ１７（現像）では露光したウェハを現像する。ステップ１８（エッチング）では現像したレジスト以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチングがすんで不要となったレジストを取り除く。

これらのステップを繰り返し行な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。

本実施形態の製造方法を用いれば、従来よりも短時間で高精度に半導体デバイスを製造することができる。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

第１の実施形態の露光装置の概略図である。 有効光源分布を表す図である。 有効光源を形成するための手段を表す図である。 輪帯率の大きい輪帯形状の有効光源を形成させるための手段を表す図である。 輪帯率の小さい輪帯形状の有効光源を形成させるための手段を表す図である。 露光光角度分布の測定方法を示す図である。 光分布調整時の領域判定図である。 調整段階での光分布を説明する図である。 調整方法を示すフローチャートである。 各調整段階の光学配置を説明する図である。 第２の実施形態の露光装置の概略図である。 調整方法を示すフローチャートである。 調整段階での光分布を説明する図である。 第３の実施形態の露光装置の概略図である。 調整方法を示すフローチャートである。 デバイス製造方法を示すフローチャートである。 ウェハプロセスを示すフローチャートである。

符号の説明

１ 光源
２ 光束整形光学系
３ 集光光学系
４ オプティカルインテグレータ
５ 集光ズームレンズ
６ａ ハエの目レンズ入射面
６ｂ ハエの目レンズ射出面
７ 絞り部材
８ 照射レンズ
９ 視野絞り
１０ 結像レンズ
１１ 結像レンズ
１２ 偏向ミラー
１３ レチクル
１４ 投影光学系
１５ ウェハ
１６ ディテクター
１７ レチクルステージ
１８ ウェハステージ
２０・２１ 照明光源生成手段
４０ 回折光学素子
４１ フーリエ変換レンズ
１００ 第１光学ユニット
２００ 第２光学ユニット
３００ 第３光学ユニット

Claims (9)

1. 光源からの光でマスクを照明する照明光学系と、前記マスクのパターン像を基板上に投影する投影光学系と、を備える露光装置において、
   前記照明光学系は、光源側から第１光分布を形成する第１光学ユニットと、前記第１光分布を第２光分布に変形する第２光学ユニットと、前記第２光分布を所望の大きさに変倍して第３光分布を形成する第３光学ユニットとを有し、
   前記第１光学ユニットと前記第２光学ユニットと前記第３光学ユニットのうち少なくとも２つを偏心駆動させることで、前記第３光分布の対称性と重心位置を独立に調整することを特徴とする露光装置。
2. 前記第１光学ユニットもしくは前記第２光学ユニットの偏心駆動により、前記第２光分布の対称性を調整し、前記第３光学ユニットの偏心駆動により前記第３光分布の重心位置を調整することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
3. 前記第１光学ユニットはオプティカルロッドを含むことを特徴とする請求項１又は２記載の露光装置。
4. 前記第１光学ユニットは交換可能な複数の回折光学素子を含むことを特徴とする請求項１又は２記載の露光装置。
5. 前記第２光学ユニットは交換可能な複数の屈折光学素子を含むことを特徴とする請求項１又は２記載の露光装置。
6. 前記第２光学ユニットは開口を制限する絞り部材を含むことを特徴とする請求項１又は２記載の露光装置。
7. 前記第３光分布は、前記照明光学系内で前記マスクのパターンに対して実質的にフーリエ変換の関係となる所定面上での前記照明光の光量分布であることを特徴とする請求項１又は２記載の露光装置。
8. 前記有効光源分布および前記基板上の照度を検出する光検出手段と、前記検出手段の結果をもとに前記第１光学ユニット、前記第２光学ユニット、前記第３光学ユニットの偏心駆動量を決定する制御手段とを有する事を特徴とする請求項１又は２記載の露光装置。
9. 請求項１〜８のいずれか一項記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、該露光した基板を現像する工程と、を有することを特徴とするデバイス製造方法。
   

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