JP2010287747A - 照明光学装置、露光装置、及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、照明光学系内の所定の領域を通過する照明光の光強度を調整する。
【解決手段】照明光ＩＬでレチクルＲのパターン面を照明する照明光学装置において、照明光ＩＬが通過する開口が形成された開口絞り１０Ａと、その開口に重ねて配置され、開口絞り１０Ａの開口形状を規定する遮光ラインを有する調整用絞り１２Ａ〜１２Ｃと、その開口形状を通過した照明光ＩＬでそのパターン面を照明する第１リレーレンズ１３からコンデンサ光学系１７までの光学部材とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、照明光で被照射面を照明する照明光学装置、この照明光学装置を備えた露光装置、及びこの露光装置を用いるデバイス製造方法に関する。

半導体素子又は液晶表示素子等の電子デバイス（又はマイクロデバイス）を製造するためのリソグラフィ工程で、レチクル（又はフォトマスク等）のパターンをフォトレジストが塗布された基板（ウエハ又はガラスプレート等）上に転写するために使用される露光装置は、オプティカルインテグレータ（例えばフライアイレンズ）を用いて照明瞳面（被照射面に対する光学的なフーリエ変換面）上の二次光源からの露光用の照明光（露光光）でレチクルのパターン面（被照射面）を均一な照度分布で照明する照明光学系を備えている。

最近は、所定の周期性を有するパターンに対する投影光学系の解像度及び焦点深度を実質的に向上させるために、例えば回折光学素子及び開口絞り等の光学系を用いて、照明光学系の照明瞳面上の光強度分布を例えば２極又は４極等の複数極状の分布とする複数極照明も使用されている（例えば、特許文献１参照）。

米国特許出願公開第２００６／００５５８３４号明細書

複数極照明を用いる場合に、良好な結像特性を得るためには、照明瞳面上の複数の離れた領域における光強度のばらつき（いわゆるポールバランス）をできるだけ小さくすることが望ましい。しかしながら、実際には露光光源から射出される照明光の断面内での光強度分布、及び照明瞳面上で所定の光強度分布を形成するための回折光学素子の特性等によって、その複数の領域における光強度には或る程度のばらつきが残存している。

本発明は、このような事情に鑑み、簡単な構成で、或る領域を通過する照明光の光強度を調整できる照明技術、この照明技術を用いる露光技術、及びこの露光技術を用いるデバイス製造技術を提供することを目的とする。

本発明による照明光学装置は、照明光で被照射面を照明する照明光学装置において、その照明光が通過する開口が形成された開口部材と、その開口部材の開口に重ねて配置され、その開口部材の開口形状を規定する遮光部材と、その開口形状を通過した照明光でその被照射面を照明する照明光学部材と、を備えるものである。

また、本発明による露光装置は、所定のパターンを照明するために本発明の照明光学装置を備え、その所定のパターンを介して物体を露光するものである。
また、本発明によるデバイス製造方法は、本発明の露光装置を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、そのパターンが形成された基板を処理することとを含むものである。

本発明によれば、遮光部材によって開口部材の開口の形状を規定し、この規定された形状の開口を通過した照明光を用いて被照射面を照明することで、簡単な構成でその開口を通過する照明光の光強度を調整できる。従って、そのような開口を複数個設けることで、複数極照明を行う場合の複数の領域における照明光の光強度のバランスを調整できる。

実施形態の一例の露光装置の構成を示す一部を切り欠いた図である。 図１中の開口絞り１０Ａ及び調整用絞り１２Ａ〜１２Ｃの位置関係を示す分解斜視図である。 （Ａ）は図１中の開口絞り１０Ａ及び調整用絞り１２Ａ〜１２Ｃを示す図、（Ｂ）は図１中の開口絞り１０Ａを示す図である。 （Ａ）、（Ｂ）、及び（Ｃ）はそれぞれ図１中の調整用絞り１２Ａ、調整用絞り１２Ｂ、及び調整用絞り１２Ｃを示す図である。 （Ａ）は図１中の開口絞り１０Ｂ及び調整用絞り１２Ｄ，１２Ｅを示す図、（Ｂ）は実施形態の変形例の開口絞り及び調整用絞りを示す図である。 （Ａ）は実施形態の他の例において２枚の遮光板を重ねる場合を示す図、（Ｂ）は別の２枚の遮光板を重ねる場合を示す図である。 電子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。

以下、本発明の好ましい実施形態の一例につき図１〜図５を参照して説明する。
図１は、本実施形態のスキャニングステッパ−よりなる走査露光型の露光装置（投影露光装置）１００の構成を示す。図１において、露光装置１００は、露光用の光源１と、光源１からの露光用の照明光（露光光）ＩＬでレチクルＲ（マスク）のパターン面（下面）のパターンを照明する照明光学系ＩＬＳと、レチクルＲの位置及び速度を制御するレチクルステージＲＳＴと、レチクルＲのパターンの像をフォトレジスト（感光材料）が塗布されたウエハＷ（基板）上に投影する投影光学系ＰＬと、ウエハＷの位置及び速度を制御するウエハステージＷＳＴと、装置全体の動作を統括制御するコンピュータよりなる主制御系２０とを含んで構成されている。以下、図１において、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で図１の紙面に平行にＸ軸を、図１の紙面に垂直にＹ軸を取って説明する。露光時のレチクルＲ及びウエハＷの走査方向は、Ｙ軸に平行な方向（Ｙ方向）である。

光源１としてはＡｒＦエキシマレーザ光源（波長１９３ｎｍ）が使用されている。なお、光源１としては、ＫｒＦエキシマレーザ光源（波長２４８ｎｍ）などの他のレーザ光源、ＹＡＧレーザ若しくは固体レーザ（例えば半導体レーザ等）等の高調波発生装置、又は水銀ランプなども使用することができる。
光源１から射出された所定の偏光状態の紫外パルス光よりなる照明光ＩＬは、ビームエキスパンダ２により光束の断面形状が所望の形状に変換された後、光路折り曲げ用のミラー３及び偏光状態を制御するための偏光光学系（不図示）を介して光軸ＡＸＩに沿って回折光学素子（Diffractive Optical Element)５Ａ，５Ｂ，５Ｃ等のいずれかに入射する。回折光学素子５Ａは、入射した矩形状の平行光束を回折してファーフィールドに、光軸ＡＸＩに関してほぼ対称にＺ方向（レチクルＲ上のＸ方向に対応する方向）及びＹ方向に偏心して配置された４箇所の照明領域を形成する。従って、回折光学素子５Ａは、４極照明時に使用される。

さらに、入射した照明光ＩＬを回折して、ファーフィールドに光軸ＡＸＩに関してほぼ対称にＺ方向に偏心した２箇所の照明領域を形成するＸ方向の２極照明用の回折光学素子５Ｂ、光軸ＡＸＩに関してほぼ対称にＹ方向に偏心した２箇所の照明領域を形成するＹ方向の２極照明用の回折光学素子５Ｃ、光軸ＡＸＩの回りに輪帯状の照明領域を形成する輪帯照明用の回折光学素子（不図示）、及び光軸ＡＸＩを含む円形の照明領域を形成する通常照明用の回折光学素子（不図示）等が備えられている。これらの回折光学素子５Ａ〜５Ｃ等は、一例として円板６の周囲に保持されている。主制御系２０からの照明条件を設定する指令に応じて、照明制御系２１が駆動部２２Ａによって円板６を回転することによって、その照明条件に応じた回折光学素子が照明光ＩＬの光路上に配置される。図１では、照明光ＩＬの光路上に４極照明用の回折光学素子５Ａが設定されている。

なお、後述の照明瞳面ＩＰＰの近傍での照明光ＩＬの光量分布の形状は、最終的に後述の開口絞り１０Ａ〜１０Ｃ等及び調整用絞り１２Ａ〜１２Ｃ等によって規定される。本実施形態のように回折光学素子５Ａ〜５Ｃ等を用いて照明光ＩＬを所定の一つ又は複数の照明領域に照射することで、照明光ＩＬの利用効率を高めることができる。
図１において、回折光学素子５Ａ（又は５Ｂ，５Ｃ等）を介して回折された光束は、前群レンズ系７ａ、凹の円錐面を持つ第１プリズム８ａと凸の円錐面を持つ第２プリズム８ｂとからなるアキシコン系８、及び後群レンズ系７ｂを介して、オプティカルインテグレータとしてのマイクロレンズアレイ９を照明する。前群レンズ系７ａ及び後群レンズ系７ｂから、所定範囲で焦点距離を連続的に変化させることができるズームレンズ（変倍光学系）７が構成されている。ズームレンズ７は、回折光学素子５Ａの射出面とマイクロレンズアレイ９の後側焦点面とを光学的にほぼ共役に結んでいる。

回折光学素子５Ａ〜５Ｃ等から射出される照明光ＩＬは、ズームレンズ７の後側焦点面（ひいてはマイクロレンズアレイ９の入射面）において、４極状、２極状等の所定形状の照明領域に集光される。このように回折光学素子５Ａ等とズームレンズ７とは、照明領域形成手段の一部を構成している。その照明領域の全体的な大きさは、ズームレンズ７の焦点距離に依存して変化する。ズームレンズ７のレンズ系７ａを照明制御系２１の指令に基づいて例えばスライド機構を含む駆動部２２Ｂによって光軸ＡＸＩに沿って駆動することで、ズームレンズ７の焦点距離が所望の値に制御される。

また、アキシコン系８において、第１プリズム８ａと第２プリズム８ｂとの円錐面は対向して配置され、第２プリズム８ｂは、照明制御系２１の指令に基づいて例えばスライド機構を含む駆動部２２Ｃによって光軸ＡＸＩに沿って駆動される。このようにプリズム８ａ及び８ｂの光軸ＡＸＩに沿った間隔を制御することによって、回折光学素子５Ａ等から射出された光束のマイクロレンズアレイ９の入射面における光軸ＡＸＩに対して半径方向の位置を制御できる。一方、上記のズームレンズ７の焦点距離を制御することによって、個々の照明領域の大きさを制御できる。

マイクロレンズアレイ９は、縦横に稠密に配列された多数の正屈折力を有する微小レンズからなる光学素子である。マイクロレンズアレイ９を構成する各微小レンズは、レチクルＲ上において形成すべき照明領域の形状（ひいてはウエハＷ上において形成すべき露光領域の形状）と相似な矩形状の断面を有する。マイクロレンズアレイ９の後側焦点面が照明光学系ＩＬＳの照明瞳面ＩＰＰであり、照明瞳面ＩＰＰは、レチクルＲのパターン面（被照射面）と光学的にフーリエ変換の関係にある。照明瞳面ＩＰＰには、マイクロレンズアレイ９への入射光束によって形成される照明領域とほぼ同じ光強度分布を有する二次光源、ここでは回折光学素子５Ａによって形成されて光軸ＡＸＩの回りの４箇所に配置された実質的な面光源からなる４極照明用の二次光源が形成される。

図１において、照明瞳面ＩＰＰの近傍には、その二次光源の形状を整形するための４つの開口が形成された４極照明用の開口絞り１０Ａが設置され、開口絞り１０Ａにはその４つの開口間の光強度（光量）のバランス（ポールバランス）を調整するための遮光部を有する１枚又は複数枚（図１では３枚）の調整用絞り１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃが重ねて設置されている（詳細後述）。この場合、回折光学素子５Ａ等の作用によって、マイクロレンズアレイ９から射出される照明光ＩＬの光強度は、開口絞り１０Ａの４つの開口よりも僅かに広く、かつこれらの開口を含む４箇所の領域（面光源）で大きい値となり、それ以外の領域でほぼ０となっている。

開口絞り１０Ａ及び調整用絞り１２Ａ〜１２Ｃは、ターレット板１１の一部に複数のボルト（不図示）を介して着脱可能な状態で固定され、ターレット板１１の回転軸は所定のフレーム（不図示）に支持されている。ターレット板１１の他の部分には、別の回折光学素子５Ｂに対応した２つの開口が形成された２極照明用の開口絞り１０Ｂ、及びその２つの開口間の光強度のバランスを調整するための２枚の調整用絞り１２Ｄ，１２Ｅが固定されている。ターレット板１１のさらに他の部分には、別の回折光学素子５Ｃに対応した２極照明用の開口絞り１０Ｃ及びこれに対応する調整用絞り（不図示）と、輪帯照明用の開口絞り（不図示）と、通常照明用の円形開口が形成された開口絞り（不図示）とが固定されている。主制御系２０からの照明条件（回折光学素子５Ａ〜５Ｃ等のうちいずれを使用するか等の条件）を設定する指令に応じて、照明制御系２１が駆動部２２Ｄを介してターレット板１１を回転することによって、その照明条件に応じた開口絞り（１０Ａ〜１０Ｃ等のいずれか）及び必要に応じて調整用絞り（調整用絞り１２Ａ〜１２Ｃ等）が、照明瞳面ＩＰＰの近傍の面上で照明光ＩＬの光路上に配置される。図１では、照明光ＩＬの光路上に４極照明用の開口絞り１０Ａ及び調整用絞り１２Ａ〜１２Ｃが設置されている。

また、ターレット板１１の近傍に、開口絞り１０Ａ及び調整用絞り１２Ａ〜１２Ｃ等を通過した照明光ＩＬの光強度をモニタするための照度センサ２５が配置され、照度センサ２５の検出信号は主制御系２０に供給されている。照度センサ２５は、照明光ＩＬの光路内で移動可能なように、Ｚ方向及びＹ方向に移動可能なリニアエンコーダが組み込まれたアーム（不図示）の先端部に固定されている。照度センサ２５は、照明瞳面ＩＰＰ上の開口絞り１０Ａ〜１０Ｃ等及び調整用絞り１２Ａ〜１２Ｅ等で規定された形状の開口を通過した照明光ＩＬを検出する。そして、照度センサ２５の検出信号に基づいて、照明光ＩＬの光強度の平均値（及びその開口内での光強度分布）、並びに複数の開口を通過した照明光ＩＬの各光強度の平均値であるポールバランス値（及び各開口内での光強度分布）をモニタできる。

マイクロレンズアレイ９の後側焦点面（照明瞳面ＩＰＰ）の近傍の開口絞り１０Ａ及び調整用絞り１２Ａ〜１２Ｃで規定される複数の開口を通過した照明光ＩＬは、第１リレーレンズ１３、レチクルブラインド１４（視野絞り）、第２リレーレンズ１５、光路折り曲げ用のミラー１６、及びコンデンサ光学系１７を介して、レチクルＲのパターン面（レチクル面）を重畳的に照明する。ビームエキスパンダ２からコンデンサ光学系１７までの光学部材を含んで照明光学系ＩＬＳが構成されている。この場合、レチクルブラインド１４の配置面は、そのレチクル面の共役面である。

なお、マイクロレンズアレイ９の代わりにフライアイレンズ等を使用してもよい。
照明光ＩＬのもとで、レチクルＲの照明領域内の所定の回路パターンの像が、両側テレセントリックの投影光学系ＰＬを介して投影倍率β（βは例えば１／４，１／５等）で、投影光学系ＰＬの像面に配置されたウエハＷ上の複数のショット領域の内の一つのショット領域の露光領域（照明領域と共役な領域）のレジスト層に転写される。ウエハＷは、例えば半導体（シリコン等）又はＳＯＩ(silicon on insulator)等の直径が２００ｍｍ又は３００ｍｍ等の円板状の基材上にフォトレジストを塗布したものである。

レチクルＲに形成されている回路パターンは、４極照明に適したパターン、例えばＸ方向に投影光学系ＰＬの解像限界に近い周期で形成されたＸ方向のライン・アンド・スペースパターン（以下、Ｌ＆Ｓパターンという。）、及びＹ方向にその解像限界に近い周期で形成されたＹ方向のＬ＆Ｓを含むパターンである。なお、本実施形態の投影光学系ＰＬとしては、屈折系の他に、反射屈折系等も使用可能である。

また、レチクルＲは、レチクル面がＸＹ平面と平行な投影光学系ＰＬの物体面に配置されるようにレチクルステージＲＳＴ上に吸着保持され、レチクルステージＲＳＴは、レチクルベース（不図示）上にＹ方向に等速移動可能に、かつ少なくともＸ方向、Ｙ方向、及びＺ軸の回りの回転方向に微動可能に載置されている。レチクルステージＲＳＴの位置情報（回転角も含む）は、レチクルステージ駆動系２３内のレーザ干渉計によって計測されている。レチクルステージ駆動系２３は、その計測情報及び主制御系２０からの制御情報に基づいて、不図示の駆動機構を介してレチクルステージＲＳＴの位置及び速度を制御する。

一方、ウエハＷは、不図示のウエハホルダを介してウエハステージＷＳＴ上に吸着保持され、ウエハステージＷＳＴは、ウエハベース（不図示）上にＸ方向、Ｙ方向に移動自在に載置されている。ウエハステージＷＳＴの位置情報（回転角も含む）は、ウエハステージ駆動系２４内のレーザ干渉計によって計測されている。ウエハステージ駆動系２４は、その計測情報及び主制御系２０からの制御情報に基づいて、不図示の駆動機構を介してウエハステージＷＳＴの位置及び速度を制御する。また、ウエハステージＷＳＴには、不図示のオートフォーカスセンサの計測情報に基づいて、走査露光中に露光領域内でウエハＷの表面を投影光学系ＰＬの像面に合わせ込むための合焦機構が組み込まれている。

また、レチクルＲのアライメントを行うためのレチクルアライメント系（不図示）及びウエハＷのアライメントを行うためのウエハアライメント系（不図示）が備えられている。
露光時には、そのアライメントの結果に基づいて、ウエハステージＷＳＴをＸ方向、Ｙ方向にステップ移動することで、ウエハＷが走査開始位置に移動する。その後、主制御系２０、レチクルステージ駆動系２３、及びウエハステージ駆動系２４の制御のもとで、照明光学系ＩＬＳからの照明光ＩＬの照射を開始して、レチクルステージＲＳＴを介して照明領域に対してＹ方向に速度ＶＲでレチクルＲを走査するのに同期して、ウエハステージＷＳＴを介して露光領域に対してウエハＷ上の一つのショット領域を対応する方向に速度β・ＶＲ（βは投影倍率）で走査する走査露光が行われる。そのステップ移動と走査露光とを繰り返すステップ・アンド・スキャン動作によって、ウエハＷ上の全部のショット領域にレチクルＲのパターンの像が転写される。

次に、露光装置１００の照明光学系ＩＬＳ中に配置されている開口絞り１０Ａ〜１０Ｃ及び調整用絞り１２Ａ〜１２Ｅにつき詳細に説明する。
図２は、図１中の例えば金属製の開口絞り１０Ａ及び調整用絞り１２Ａ〜１２Ｃを光軸ＡＸＩに沿って分解した状態を示す。図２において、開口絞り１０Ａは、一例として輪帯状の支持枠１０Ａａに短い円筒状の段差部１０Ａｂを介して円板状の遮光板１０Ａｃを連結したものであり、遮光板１０Ａｃ中に４つの開口３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄが円周方向に等間隔（例えば、９０°周期）で形成されている。図３（Ｂ）に示すように、開口３１Ａ，３１Ｂは照明光学系ＩＬＳの光軸ＡＸＩをＹ方向（レチクルＲ上のＹ方向に対応する方向）に挟むように対称に形成され、開口３１Ｃ，３１Ｄは光軸ＡＸＩをＺ方向（レチクルＲ上のＸ方向に対応する方向）に挟むように対称に形成されている。一例として、開口３１Ａ〜３１Ｄは扇型であるが、その形状は任意であり、例えば円形又は円周方向に細長い楕円状等でもよい。なお、開口３１Ａ〜３１Ｄは、Ｙ軸に対して４５°傾斜した軸及びＺ軸に対して４５°で傾斜した軸上に配置する場合（図３（Ｂ）の配置を光軸ＡＸＩの回りに９０°回転した配置）も可能である。

図２において、開口絞り１０Ａの支持枠１０Ａａが、４本のボルト３４を介して図１のターレット板１１に固定されている。また、遮光板１０Ａｃ上で開口３１Ａ，３１Ｂの外側に１対の位置決め用のピン３２が固定され、開口３１Ａ〜３１Ｄ間の領域の周縁部の４箇所にネジ穴３３（図３（Ｂ）参照）が形成されている。
また、調整用絞り１２Ａ〜１２Ｃは、それぞれ開口絞り１０Ａの段差部１０Ａｂ内に収まる外形であり、かつ調整用絞り１２Ａ〜１２Ｃにはそれぞれ開口絞り１０Ａの１対のピン３２及び４箇所のネジ穴３３に対応できるように８箇所の位置決め穴３６Ａａが形成されている。

図４（Ａ）、図４（Ｂ）、及び図４（Ｃ）に示すように、例えば金属製の調整用絞り１２Ａ，１２Ｂ及び１２Ｃはそれぞれ基本的に、角度Δφ（ここでは４５°）間隔で８箇所の位置決め穴３６Ａａが形成された輪帯状の支持枠３６Ａに、Ｙ軸及びＺ軸に対して４５°で交差して光軸ＡＸＩを通る方向に伸びた４本の線状の連結部材３６Ｂを介して、光軸ＡＸＩを中心とする円形の支持板３６Ｃを固定したものである。支持枠３６Ａと支持板３６Ｃとの間に図２の開口絞り１０Ａの開口３１Ａ〜３１Ｄが配置され、開口３１Ａ〜３１Ｄ間の４箇所に連結部材３６Ｂが配置されている。

また、図４（Ａ）の調整用絞り１２Ａは、支持枠３６Ａと支持板３６Ｃとの間の開口３１Ｄの上部の中央をＺ方向に横切る位置に幅ｄの１本の遮光ライン３７Ａを架設したものである。図４（Ｂ）の調整用絞り１２Ｂは、支持枠３６Ａと支持板３６Ｃとの間の開口３１Ｂの上部をほぼ等間隔でＹ方向に横切る位置に所定幅の５本の遮光ライン３７Ｂを架設したものである。図４（Ｃ）の調整用絞り１２Ｃは、支持枠３６Ａと支持板３６Ｃとの間の開口３１Ｃの上部をほぼ等間隔でＺ方向に横切る位置に所定幅の３本の遮光ライン３７Ｃを架設したものである。この場合、遮光ライン３７Ａ〜３７Ｃの幅及び本数がそれぞれ複数段階で異なっている多数の調整用絞りが用意されており、調整用絞り１２Ａ〜１２Ｃはその多数の調整用絞りから選択されたものである。

そして、調整用絞り１２Ａ〜１２Ｃの支持枠３６Ａにはそれぞれ角度Δφ間隔で位置決め穴３６Ａａが形成されているため、調整用絞り１２Ａ〜１２Ｃを光軸ＡＸＩの回りに回転することで、調整用絞り１２Ａ〜１２Ｃの遮光ライン３７Ａ〜３７Ｃは開口３１Ａ〜３１Ｄのいずれの上にも独立に位置決めすることが可能である。図２に示すように、調整用絞り１２Ａ〜１２Ｃのそれぞれの８箇所の位置決め穴３６Ａａのうちの対向して配置される１対の位置決め穴３６Ａａに開口絞り１０Ａの１対のピン３２が通るように、開口絞り１０Ａの段差部１０Ａｂの遮光板１０Ａｃ上に調整用絞り１２Ａ〜１２Ｃが重ねて配置される。この状態で、４個のボルト３５を調整用絞り１２Ａ〜１２Ｃのそれぞれの８箇所の位置決め穴３６Ａａのうちの４箇所の位置決め穴３６Ａａに通し、ボルト３５を遮光板１０Ａｃのネジ穴３３に連結することで、開口絞り１０Ａ上に調整用絞り１２Ａ〜１２Ｃが重ねて固定される。

図４（Ａ）〜図４（Ｃ）において、説明の便宜上、遮光ライン３７Ａ〜３７Ｃの幅を共通にｄとする。さらに、仮に開口３１Ａ〜３１Ｄ間の光強度の平均値のばらつきを１％以下に設定する場合には、幅ｄは開口３１Ａ〜３１Ｄの円周方向の幅の平均値の０．５％程度（又はこれより狭く）に設定される。この場合、調整用絞り１２Ａの遮光ライン３７Ａによって開口３１Ｄを通過する照明光の光強度が０．５％程度低下し、調整用絞り１２Ｂの５本の遮光ライン３７Ｂによって開口３１Ｂを通過する照明光の光強度が２．５％程度低下し、調整用絞り１２Ｃの３本の遮光ライン３７Ｃによって開口３１Ｃを通過する照明光の光強度が１．５％程度低下する。このような調整用絞り１２Ａ〜１２Ｃが使用されるのは、図１の照明光ＩＬの光路上に開口絞り１０Ａのみを設置したときに、照度センサ２５によって図３（Ｂ）の各開口３１Ａ〜３１Ｄを通過する照明光ＩＬの平均強度を計測した結果、開口３１Ａ上の平均強度を１００％とすると、開口３１Ｄ，３１Ｂ，及び３１Ｃ上の平均強度がほぼ１００．５％、１０２．５％、及び１．１．５％程度であった場合に相当している。即ち、開口３１Ａ〜３１Ｄのうちで最も光強度が小さい開口（ここでは開口３１Ａ）に合わせて、他の開口を通過する照明光の光強度を低下させるように調整用絞り１２Ａ〜１２Ｃの遮光ライン３７Ａ〜３７Ｃの幅及び本数が選択される。

図３（Ａ）は、図２において開口絞り１０Ａ上に調整用絞り１２Ａ〜１２Ｃを重ねて固定した状態を示す。図３（Ａ）において、開口絞り１０Ａの開口３１Ｄ，３１Ｂ，３１Ｃを通過する照明光は、それぞれ調整用絞り１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃの遮光ライン３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃによって部分的に遮光される。従って、開口絞り１０Ａの開口３１Ａ〜３１Ｄを通過した後、調整用絞り１２Ａ〜１２Ｃを通過した照明光の平均強度はほぼ０．５％の精度で互いに等しくなる。従って、図１の照明光学系ＩＬＳにおいて４極照明時の照明瞳面ＩＰＰの近傍での４箇所の領域（開口）上の光強度のばらつきが小さくなっているため、投影光学系ＰＬを介してレチクルＲのパターンの像を高精度にウエハＷ上に露光できる。

次に、図５（Ａ）は、図１中の開口絞り１０Ｂ及び調整用絞り１２Ｄ，１２Ｅを照明光ＩＬの光路上に配置した状態を示す。図５（Ａ）において、開口絞り１０Ｂには光軸ＡＸＩを挟んでＺ方向に対称に２つの開口３１Ｃ，３１Ｄが形成され、開口絞り１０Ｂの上に重ねて配置された調整用絞り１２Ｄには開口３１Ｄ上をＺ方向に横切るように２本の遮光ライン３７Ｅが設置され、調整用絞り１２Ｄの上に重ねて配置された調整用絞り１２Ｅには開口３１Ｃ上をＺ方向に横切るように１本の遮光ライン３７Ｄが設置されている。この場合には、調整用絞り１２Ｄ，１２Ｅがない場合の開口３１Ｃ，３１Ｄを通過する照明光の平均強度をそれぞれ１００％及び１０１％程度とすると、例えば２本の遮光ライン３７Ｅで２％程度の照明光を遮光し、遮光ライン３７Ｄで１％程度の照明光を遮光することで、開口３１Ｃ及び３１Ｄを通過してさらに調整用絞り１２Ｄ，１２Ｅを通過した後の照明光の平均強度をほぼ等しくできる。従って、２極照明を高精度に行うことができるため、例えばレチクル上のＸ方向に解像限界程度の周期で形成されたＬ＆Ｓパターンの像をウエハ上に高精度に露光できる。

なお、図５（Ａ）において、例えば開口３１Ｄを通過する照明光の光強度分布が、開口３１Ｄ内の右半分で僅かに強いような場合には、調整用絞り１２Ｄの２本の遮光ライン３７Ｅのうち右側の遮光ライン３７Ｅの線幅を僅かに広くし、左側の遮光ライン３７Ｅの線幅を僅かに狭くしてもよい。これによって、開口３１Ｄ内での光強度の分布を均一化できる。

本実施形態の作用効果等は以下の通りである。
（１）本実施形態の図１の露光装置１００に備えられ、照明光ＩＬでレチクルＲのパターン面（被照射面）を照明する装置は、照明光が通過する複数の開口３１Ａ〜３１Ｄが形成された開口絞り１０Ａと、開口３１Ａ〜３１Ｄのうちの開口３１Ｄ，３１Ｂ，３１Ｃに重ねて配置され、開口形状を規定する遮光ライン３７Ａ〜３７Ｃを有する調整用絞り１２Ａ〜１２Ｃと、その開口形状で規定された開口３１Ａ〜３１Ｄを通過した照明光でそのパターン面を照明する第１リレーレンズ１３からコンデンサ光学系１７までの少なくとも一部の光学部材（照明光学部材）と、を備えている。

本実施形態によれば、遮光ライン３７Ａ〜３７Ｃによって開口絞り１０Ａの開口３１Ａ〜３１Ｄの形状を規定し、この規定された形状の開口を通過した照明光を用いてそのパターン面を照明することで、照明光学系ＩＬＳの照明瞳面ＩＰＰの近傍の開口３１Ａ〜３１Ｄで規定される複数の領域を通過する照明光の光強度を個別に容易に調整できる。従って、簡単な構成で、４極照明を行う場合の照明瞳面ＩＰＰの近傍の面上の４つの領域における光強度のばらつきを小さくできる。同様に、開口絞り１０Ｂ及び調整用絞り１２Ｄ，１２Ｅを組み合わせることで、２極照明を行う場合の２つの領域の光強度のばらつきを小さくできる。その結果、レチクルＲのＬ＆Ｓパターンの像を高精度にウエハＷ上に露光できる。

なお、本実施形態では、４つの開口３１Ａ〜３１Ｄを通過する照明光の光強度のばらつきを小さくしているが、その４つの開口３１Ａ〜３１Ｄの光強度のバランス（ポールバランス）を所定の状態に設定するために、例えばＹ方向の開口３１Ａ，３１Ｂの平均光強度に対してＺ方向の開口３１Ｃ，３１Ｄの平均光強度を所定の割合で増減させるために、遮光ライン３７Ａ〜３７Ｃを組み合わせてもよい。

また、例えば通常照明を行う場合に、１つの円形の開口内での光強度分布を調整するために、その開口上に所定の配置で遮光ラインを設置してもよい。
（２）また、本実施形態では、遮光ライン３７Ａ〜３７Ｅはそれぞれ別の調整用絞り１２Ａ〜１２Ｅに設けられているため、調整用絞り１２Ａ〜１２Ｅを開口絞り１０Ａ又は１０Ｂ上に選択的に着脱するのみで、例えば露光装置の組み立て調整時又はメンテナンス時等に極めて短時間にポールバランスを調整できる。

なお、遮光ライン３７Ａ〜３７Ｅのうちの複数の遮光ライン（例えば３７Ａ，３７Ｃ）を１つの調整用絞り１２Ａに設けることも可能である。さらに、遮光ライン３７Ａ〜３７Ｅを対応する開口絞り１０Ａ，１０Ｂ自体に例えばボルト等で固定してもよい。
（３）また、本実施形態では、調整用絞り１２Ａ〜１２Ｅに架設する遮光ライン３７Ａ〜３７Ｅで開口３１Ａ〜３１Ｄの実質的な形状を制御しているため、遮光ライン３７Ａ〜３７Ｅの線幅及び本数を調整するのみで容易にポールバランスを所望の状態に調整できる。

なお、ほぼ光軸ＡＸＩから半径方向に架設される遮光ライン３７Ａ〜３７Ｅの代わりに、例えば開口３１Ａ〜３１Ｄ上に円周方向に架設される遮光ライン、開口３１Ａ〜３１Ｄ上に先端部のみが配置される線状部材、又は小さい円形の遮光部材等も使用可能である。
（４）また、本実施形態では、開口絞り１０Ａ及び調整用絞り１２Ａ〜１２Ｅは、マイクロレンズアレイ９の後側焦点面（照明瞳面ＩＰＰ）の近傍で照明光ＩＬの光量を制御している。この場合、マイクロレンズアレイ９の入射面は、レチクルＲのパターン面（被照射面）に対して光学的に共役であるため、開口絞り１０Ａ及び調整用絞り１２Ａ〜１２Ｅは、被照射面に対して光学的に共役な面を通過した照明光ＩＬの光量を調整している。これによって、ポールバランスを調整できるとともに、被照射面上での光強度分布を均一化できる。

（５）また、本実施形態の露光装置１００は、照明光ＩＬでレチクルＲのパターンを照明するために上記の照明光学系ＩＬＳを含む装置を備え、この装置からの照明光ＩＬでレチクルＲのパターン及び投影光学系ＰＬを介してウエハＷを露光している。従って、例えば４極照明又は２極照明等を用いて、レチクルＲのパターンの像を高精度にウエハＷ上に露光できる。

また、本実施形態では次のような変形が可能である。
図５（Ｂ）は、この変形例の開口絞り１０Ｃ及び調整用絞り１２Ｆを重ねて図１の照明瞳面ＩＰＰの近傍に設置した状態を示す。図５（Ｂ）において図３（Ａ）に対応する部分には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。図５（Ｂ）において、開口絞り１０Ｃには光軸ＡＸＩに関してＹ方向に対称に２つの開口３１Ａ，３１Ｂが形成され、調整用絞り１２Ｆを構成する輪帯状の支持枠３６Ａ上の開口３１Ａの近傍の３箇所にヒータ部３９Ａ，３９Ｂ，３９Ｃが固定され、この上にそれぞれ形状記憶合金よりなる可変遮光帯３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃの一端が固定されている。また、支持枠３６Ａ上の開口３１Ｂの近傍の３箇所にヒータ部３９Ｄ，３９Ｅ，３９Ｆが固定され、この上にそれぞれ形状記憶合金よりなる可変遮光帯３８Ｄ，３８Ｅ，３８Ｆの一端が固定されている。ヒータ部３９Ａ〜３９Ｆは必要に応じて個別に通電して加熱することが可能である。

その形状記憶合金としては、例えばチタンとニッケルとの合金、又は鉄−マンガン−ケイ素合金などが使用できる。この場合、各可変遮光帯３８Ａ〜３８Ｆは、それぞれ温度が常温より大きい所定の温度（変態点）で、線状に伸びて開口３１Ａ（又は３１Ｂ）上を横切るように形状が記憶されている。そして、各可変遮光帯３８Ａ〜３８Ｆは、使用されない場合（常温以下の場合）には、開口３１Ａ，３１Ｂにかからないように渦巻き状に巻かれている。

この変形例では、例えば露光装置の組み立て調整時に、開口絞り１０Ｃのみを照明瞳面ＩＰＰの近傍に設置して、開口３１Ａ，３１Ｂを通過する照明光の平均光強度を計測する。この結果、例えば開口３１Ｂ側の平均光強度が僅かに高いものとすると、図５（Ｂ）に示すように、開口３１Ｂ側のヒータ部３９Ｄ，３９Ｆのみに通電して、可変遮光帯３８Ｄ，３８Ｆをその変態点以上に加熱する。この結果、可変遮光帯３８Ｄ，３８Ｆは開口３１Ｂを覆うように伸びる。この後はヒータ部３９Ｄ，３９Ｆに通電する必要はない。その後の露光装置の使用中には、開口３１Ｂを通過する照明光の光強度が低下して、開口３１Ａ，３１Ｂ間の光量差が小さくなるため、２極照明を高精度に行うことができる。さらに、可変遮光帯３８Ｄ，３８Ｆに照明光が照射されて、可変遮光帯３８Ｄ，３８Ｆの温度がかなり上昇しても、その形状は変化しない。

この変形例では、一例として、開口３１Ａ，３１Ｂの平均光強度の差が小さくなるように、可変遮光帯３８Ａ〜３８Ｆのうちの加熱対象を選択すればよい。従って、１枚の調整用絞り１２Ｆを用いて、開口３１Ａ，３１Ｂの光強度の差が様々な場合に対処できる。
また、上記の実施形態では、実質的に開口絞り１０Ａ〜１０Ｃ等の開口の一部を調整用絞り１２Ａ〜１２Ｅの遮光部によって遮光しているが、図６（Ａ）又は図６（Ｂ）に示すように、複数枚（例えば２枚）のほぼ等価で、かつ互いに異なる形状の開口が形成された遮光板（開口絞り）を重ね合わせたものを図１の照明光学系ＩＬＳの照明瞳面ＩＰＰの近傍に配置してもよい。

図６（Ａ）の例は、３本のＹ方向に平行な長方形の開口４０Ａａが２組形成された遮光板４０Ａと、３本のＺ方向に平行な長方形の開口４０Ｂａが２組形成された遮光板４０Ｂとを重ね合わせて、正方形の開口４１ａを３行×３列に配列した小開口群を光軸の回りの４箇所に配置した開口絞り４１と同等の形状の開口を形成したものである。
また、図６（Ｂ）の例は、２本のＹ方向に平行な長方形の開口４２Ａａが２組形成された遮光板４２Ａと、Ｚ方向に平行な長方形の開口４２Ｂａ及び２つの正方形の開口４２Ｂｂが２組形成された遮光板４２Ｂとを重ね合わせて、正方形の開口４３ａを３個配列した小開口群を光軸の回りの４箇所に配置した開口絞り４３と同等の開口を形成したものである。このように重ね合わせる遮光板の組み合わせを変えるのみで、容易に実質的に様々な開口を形成することができる。

なお、上記の実施形態ではオプティカルインテグレータとしてマイクロレンズアレイ９が使用されているが、本発明は、オプティカルインテグレータとして、ロッドインテグレータを用いる場合にも適用可能である。
また、上記の実施形態の露光装置を用いて半導体デバイス等の電子デバイス（又はマイクロデバイス）を製造する場合、電子デバイスは、図７に示すように、電子デバイスの機能・性能設計を行うステップ２２１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２２２、デバイスの基材である基板（ウエハ）を製造してレジストを塗布するステップ２２３、前述した実施形態の露光装置によりマスクのパターンを基板（感応基板）に露光する工程、露光した基板を現像する工程、現像した基板の加熱（キュア）及びエッチング工程などを含む基板処理ステップ２２４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程などの加工プロセスを含む）２２５、並びに検査ステップ２２６等を経て製造される。

従って、このデバイス製造方法は、上記の実施形態の露光装置を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、そのパターンが形成された基板を処理すること（ステップ２２４）とを含んでいる。その露光装置によれば、簡単な構成で複数極照明時における複数の領域の光強度のバランスを目標とする状態に近づけることができるため、電子デバイスを高精度に安価に製造できる。

なお、本発明は、上述の走査露光型の露光装置で露光する場合の他に、ステッパー等の一括露光型の露光装置で露光する場合にも適用できる。さらに、本発明は、例えば米国特許出願公開第２００７／２４２２４７号明細書、又は欧州特許出願公開第１４２０２９８号明細書等に開示されている液浸型露光装置で露光する場合にも適用できる。
また、本発明は、半導体デバイスの製造プロセスへの適用に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等
のディスプレイ装置の製造プロセスや、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、ＭＥＭＳ(Microelectromechanical Systems：微小電気機械システム)、薄膜磁気ヘッド、及びＤＮＡチップ等の各種デバイスの製造プロセスにも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク（フォトマスク、レチクル等）をフォトリソグラフィ工程を用いて製造する際の、製造工程にも適用することができる。

なお、本発明は上述の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得ることは勿論である。

Ｒ…レチクル、ＰＬ…投影光学系、Ｗ…ウエハ、ＩＬＳ…照明光学系、５Ａ〜５Ｃ…回折光学素子、９…マイクロレンズアレイ、１０Ａ〜１０Ｃ…開口絞り、１２Ａ〜１２Ｅ…調整用絞り、２０…主制御系、２１…照明制御系、３１Ａ〜３１Ｄ…開口、３７Ａ〜３７Ｃ…遮光ライン、３８Ａ〜３８Ｆ…可変遮光帯、１００…露光装置

Claims (9)

1. 照明光で被照射面を照明する照明光学装置において、
   前記照明光が通過する開口が形成された開口部材と、
   前記開口部材の前記開口に重ねて配置され、前記開口部材の開口形状を規定する遮光部材と、
   前記開口形状を通過した前記照明光で前記被照射面を照明する照明光学部材と、を備えることを特徴とする照明光学装置。
2. 前記遮光部材は、前記開口部材の前記開口に対応する領域に配置される少なくとも１枚の光量調整用の遮光板を含むことを特徴とする請求項１に記載の照明光学装置。
3. 前記開口部材は、前記照明光学系の光軸の回りの複数箇所に前記開口を備え、
   前記開口部材の複数箇所の前記開口を通過する前記照明光の光量分布に応じて、前記光量調整用の遮光板の形状が選択されることを特徴とする請求項２に記載の照明光学装置。
4. 前記遮光部材は、少なくとも１本の線状パターンを含むことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の照明光学装置。
5. 前記遮光部材は、形状記憶合金より形成された部材を含むことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の照明光学装置。
6. 前記遮光部材は、前記開口部材に形成された開口と異なる形状の開口を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の照明光学装置。
7. 前記開口部材及び前記遮光部材は、前記被照射面に対して光学的に共役な面を通過した前記照明光の光量を調整することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の照明光学装置。
8. 照明光でパターンを照明するために請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の照明光学装置を備え、
   前記照明光で前記パターンを介して物体を露光することを特徴とする露光装置。
9. 請求項８に記載の露光装置を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、
   前記パターンが形成された基板を処理することと、を含むデバイス製造方法。

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