JP2018004742A - 照度調整フィルタの製造方法、照度調整フィルタ、照明光学系、及び露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】照明光学系の構成要素に起因する露光面での照度分布のばらつきを抑制することができる照度調整フィルタの製造方法、照度調整フィルタ、照明光学系、及び露光装置を提供する。
【解決手段】光路ＥＬ内に光学フィルタ９０を配置しない状態で露光面上における任意の点ｉ（ｉは、整数）の照度Ｉ（ｉ）を測定し、測定された各点の照度Ｉ（ｉ）に基づいて、各セル９１の光透過率分布を算出した後、算出された光透過率分布に対応するパターン９３をそれぞれ備えたセル９１を含む光学フィルタ９０を形成する。
【選択図】図５

Description

本発明は、照度調整フィルタの製造方法、照度調整フィルタ、照明光学系、及び露光装置に関し、より詳細には、露光面での照度分布のばらつきを、照度調整フィルタにより抑制することができる照度調整フィルタの製造方法、照度調整フィルタ、照明光学系、及び露光装置に関する。

露光装置の照明光学系としては、光源、複数のレンズ素子がマトリックス状に配列されたフライアイレンズ、光路の向きを変える複数の反射鏡などを備えて、光源からの光を、フライアイレンズ、複数の反射鏡を介して、パターンが形成されたマスクに照射し、ワーク上にパターンを露光転写する。

また、特許文献１に記載の露光装置では、光学系の経時的な劣化に対応するため、複数の液晶セルを具備した照度分布補正フィルタを備え、各液晶セルを制御して照度分布補正フィルタの光透過率分布を補正し、フライアイレンズの複数のレンズ素子に照射される光の照度分布を迅速に更新し、レチクルに照射される光の照度分布を均一にすることが開示されている。

特開２００６−２１０５５３号公報

ところで、反射鏡の製作誤差など、照明光学系の構成要素に起因して、照度分布のばらつきが不可避的に存在し、さらなる高精度での露光には、対策が要望されていた。特許文献１では、複数の液晶セルを制御することで照度分布補正フィルタの光透過率分布を補正しているが、液晶セルの制御には複雑な制御装置を要し、照度分布補正フィルタの製作コストが嵩む問題があった。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、照明光学系の構成要素に起因する露光面での照度分布のばらつきを抑制して、照度分布を均一にすることができる照度調整フィルタの製造方法、照度調整フィルタ、照明光学系、及び露光装置を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 光源からの光が、ｐ行、ｑ列（ｐ，ｑは、整数）のマトリックス状に配列された複数のレンズ素子を有するフライアイレンズと、前記フライアイレンズから出射する前記光を反射する反射鏡と、を有する光路を介して照射される露光面における照度分布を均一化するため、前記光路内に配置され、前記複数のレンズ素子のそれぞれに対応するｐ行、ｑ列の照度調整部を備える照度調整フィルタの製造方法であって、
前記光路内に、前記照度調整フィルタを配置しない状態で、前記露光面上における任意の点ｉ（ｉは、整数）の照度Ｉ（ｉ）を測定する工程と、
前記露光面上において測定された前記各点の照度Ｉ（ｉ）に基づいて、前記各照度調整部の光透過率分布を算出する工程と、
該算出された光透過率分布に対応するパターンをそれぞれ備えた前記照度調整部を含む前記照度調整フィルタを形成する工程と、
を備えることを特徴とする照度調整フィルタの製造方法。
（２） 前記算出工程は、
前記露光面上において測定された各点の照度Ｉ（ｉ）の最低照度Ｉｍｉｎを求める工程と、
前記露光面上の各測定点に対応する前記照度調整部上の各点の光透過率を、１−（Ｉ（ｉ）−Ｉｍｉｎ）／Ｉ（ｉ）とする工程と、
を備えることを特徴とする（１）に記載の照度調整フィルタの製造方法。
（３） 前記算出工程は、
前記露光面上において測定された各点の照度Ｉ（ｉ）の平均値Ｉａｖｅを算出する工程と、
前記露光面上の各測定点に対応する前記照度調整部上の各点の光透過率を、１−（Ｉ（ｉ）−Ｉａｖｅ）／Ｉ（ｉ）とする工程と、
を備えることを特徴とする（１）に記載の照度調整フィルタの製造方法。
（４） 前記照度調整フィルタは、
ｐ行、ｑ列のマトリックス状に配列された前記照度調整部である複数のセルを備え、光源と前記フライアイレンズとの間に配置される光学フィルタであることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の照度調整フィルタの製造方法。
（５） 前記パターンは、光学フィルタの基板にクロムを蒸着することで与えられることを特徴とする（４）に記載の照度調整フィルタの製造方法。
（６） 前記照度調整フィルタは、
それぞれ互いに平行に配置された複数本の線材から構成される２組のワイヤ群を備え、
前記２組のワイヤ群の前記線材は、互いに直交して、前記フライアイレンズのマトリックスに沿ってそれぞれ配設されてなり、
前記各ワイヤ群の前記線材は、それぞれ前記光の光軸及び前記線材の長手方向に対して直交する方向に移動可能なワイヤフィルタであることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の照度調整フィルタの製造方法。
（７） 前記露光面の露光エリアの中心と、前記各レンズ素子から照射される各照射エリアの中心とのズレ量に応じて、前記照度調整フィルタの前記各照度調整部のパターンは、その中心を、前記各照度調整部の中心に対してオフセットさせて形成されることを特徴とする（１）〜（６）のいずれかに記載の照度調整フィルタの製造方法。
（８） 前記ｐ、ｑは、奇数であり、
前記照度調整部の各辺の長さをＬｘ，Ｌｙ、前記照度調整部による前記露光面上における照射エリアの各辺の長さをＤｘ，Ｄｙとし、且つ、
前記複数のレンズ素子のうち、中央に位置する前記レンズ素子を基準レンズとし、前記基準レンズからｍ行、ｎ列ズレて位置する前記他のレンズ素子に対応する前記照度調整部の前記パターンの中心は、前記各照度調整部の中心に対して、ｍ×Ｌｘ^２／Ｄｘ、ｎ×Ｌｙ^２／Ｄｙだけオフセットさせて形成されることを特徴とする（７）に記載の照度調整フィルタの製造方法。
（９） 光源からの光が、ｐ行、ｑ列（ｐ，ｑは、整数）のマトリックス状に配列された複数のレンズ素子を有するフライアイレンズと、前記フライアイレンズから出射する前記光を反射する反射鏡と、を有する光路を介して照射される露光面における照度分布を均一化するため、前記光路内に配置され、前記複数のレンズ素子のそれぞれに対応するｐ行、ｑ列の照度調整部を備える照度調整フィルタであって、
前記照度調整部は、前記光路内に、前記照度調整フィルタを配置しない状態での前記露光面上における任意の点ｉ（ｉは、整数）の照度Ｉ（ｉ）に基づいた光透過率分布に対応するパターンをそれぞれ備えることを特徴とする照度調整フィルタ。
（１０） 光源と、ｐ行、ｑ列（ｐ，ｑは、整数）のマトリックス状に配列された複数のレンズ素子を有するフライアイレンズと、前記フライアイレンズから出射する前記光を反射する反射鏡と、（９）に記載の照度調整フィルタと、を備えることを特徴とする照明光学系。
（１１） マスクを支持するマスク支持部と、ワークを支持するワーク支持部と、（１０）に記載の照明光学系と、を備え、
前記照明光学系からの光を、露光パターンが形成された前記マスクを介して前記ワークに照射して、前記マスクの露光パターンを前記ワークに露光転写することを特徴とする露光装置。

本発明の照度調整フィルタの製造方法によれば、光路内に照度調整フィルタを配置しない状態で露光面上における任意の点ｉ（ｉは、整数）の照度Ｉ（ｉ）を測定し、測定された各点の照度Ｉ（ｉ）に基づいて、各照度調整部の光透過率分布を算出した後、算出された光透過率分布に対応するパターンをそれぞれ備えた照度調整部を含む照度調整フィルタを形成するので、照明光学系の構成要素に起因する露光面での照度分布のばらつきを抑制して、露光面上での照度分布を均一にすることができる。

また、本発明の照度調整フィルタによれば、前記照度調整部は、前記光路内に、前記照度調整フィルタを配置しない状態での前記露光面上における任意の点ｉ（ｉは、整数）の照度Ｉ（ｉ）に基づいた光透過率分布に対応するパターンをそれぞれ備えるので、照明光学系の構成要素に起因する露光面での照度分布のばらつきを抑制して、露光面上での照度分布を均一にすることができる。

さらに、本発明の照明光学系によれば、上述した照度調整フィルタを備えることで、露光面上での照度分布がより均一化されたユニットを提供することができる。
また、本発明の露光装置によれば、上述した照度調整フィルタを備えた照明光学系を用いることで、より高精度な露光結果が得られる。

本発明の第１実施形態に係る露光装置の正面図である。 図１に示す照明装置の構成を示す図である。 （ａ）は、光源部から出射した略均一な照度の光を光学フィルタにより補正してフライアイレンズの各レンズ素子に入射した場合の各レンズ素子から出射した光の露光面での照度を示す図であり、（ｂ）は、露光面での全体照度のイメージを示す図である。 （ａ）は、照度補正前の露光面の照度分布を示す平面図、（ｂ）は、露光面上の各点で測定された照度の表である。 図４に示す照度分布を補正するための光学フィルタの平面図である。 （ａ）は、図５に示す光学フィルタのセルの光透過率のパターンを示す平面図、（ｂ）は、セルの各点における光透過率の表である。 （ａ）は、照度補正後の露光面の照度分布を示す平面図、（ｂ）は、補正後の露光面の各点の照度の表である。 本発明の第２実施形態に係る、光学フィルタの各セルと、フライアイレンズの各レンズ素子及び露光面上の照射エリアの位置関係を示す図である。 本発明の第３実施形態に係る、フライアイレンズとワイヤフィルタを示す斜視図である。

（第１実施形態）
以下、本発明に係る露光装置の第１実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１に示すように、近接露光装置ＰＥは、被露光材としてのワークＷより小さいマスクＭを用い、マスクＭをマスクステージ（マスク支持部）１で保持すると共に、ワークＷをワークステージ（ワーク支持部）２で保持し、マスクＭとワークＷとを近接させて所定の露光ギャップで対向配置した状態で、照明装置３からパターン露光用の光をマスクＭに向けて照射することにより、マスクＭのパターンをワークＷ上に露光転写する。また、ワークステージ２をマスクＭに対してＸ軸方向とＹ軸方向の二軸方向にステップ移動させて、ステップ毎に露光転写が行われる。

ワークステージ２をＸ軸方向にステップ移動させるため、装置ベース４上には、Ｘ軸送り台５ａをＸ軸方向にステップ移動させるＸ軸ステージ送り機構５が設置されている。Ｘ軸ステージ送り機構５のＸ軸送り台５ａ上には、ワークステージ２をＹ軸方向にステップ移動させるため、Ｙ軸送り台６ａをＹ軸方向にステップ移動させるＹ軸ステージ送り機構６が設置されている。Ｙ軸ステージ送り機構６のＹ軸送り台６ａ上には、ワークステージ２が設置されている。ワークステージ２の上面には、ワークＷがワークチャック等で真空吸引された状態で保持される。また、ワークステージ２の側部には、マスクＭの下面高さを測定するための基板側変位センサ１５が配設されている。従って、基板側変位センサ１５は、ワークステージ２と共にＸ、Ｙ軸方向に移動可能である。

装置ベース４上には、複数（図に示す実施形態では４本）のＸ軸リニアガイドのガイドレール５１がＸ軸方向に配置され、それぞれのガイドレール５１には、Ｘ軸送り台５ａの下面に固定されたスライダ５２が跨架されている。これにより、Ｘ軸送り台５ａは、Ｘ軸ステージ送り機構５の第１リニアモータ２０で駆動され、ガイドレール５１に沿ってＸ軸方向に往復移動可能である。また、Ｘ軸送り台５ａ上には、複数のＹ軸リニアガイドのガイドレール５３がＹ軸方向に配置され、それぞれのガイドレール５３には、Ｙ軸送り台６ａの下面に固定されたスライダ５４が跨架されている。これにより、Ｙ軸送り台６ａは、Ｙ軸ステージ送り機構６の第２リニアモータ２１で駆動され、ガイドレール５３に沿ってＹ軸方向に往復移動可能である。

Ｙ軸ステージ送り機構６とワークステージ２の間には、ワークステージ２を上下方向に移動させるため、比較的位置決め分解能は粗いが移動ストローク及び移動速度が大きな上下粗動装置７と、上下粗動装置７と比べて高分解能での位置決めが可能でワークステージ２を上下に微動させてマスクＭとワークＷとの対向面間のギャップを所定量に微調整する上下微動装置８が設置されている。

上下粗動装置７は後述の微動ステージ６ｂに設けられた適宜の駆動機構によりワークステージ２を微動ステージ６ｂに対して上下動させる。ワークステージ２の底面の４箇所に固定されたステージ粗動軸１４は、微動ステージ６ｂに固定された直動ベアリング１４ａに係合し、微動ステージ６ｂに対し上下方向に案内される。なお、上下粗動装置７は、分解能が低くても、繰り返し位置決め精度が高いことが望ましい。

上下微動装置８は、Ｙ軸送り台６ａに固定された固定台９と、固定台９にその内端側を斜め下方に傾斜させた状態で取り付けられたリニアガイドの案内レール１０とを備えており、該案内レール１０に跨架されたスライダ１１を介して案内レール１０に沿って往復移動するスライド体１２にボールねじのナット（図示せず）が連結されると共に、スライド体１２の上端面は微動ステージ６ｂに固定されたフランジ１２ａに対して水平方向に摺動自在に接している。

そして、固定台９に取り付けられたモータ１７によってボールねじのねじ軸を回転駆動させると、ナット、スライダ１１及びスライド体１２が一体となって案内レール１０に沿って斜め方向に移動し、これにより、フランジ１２ａが上下微動する。
なお、上下微動装置８は、モータ１７とボールねじによってスライド体１２を駆動する代わりに、リニアモータによってスライド体１２を駆動するようにしてもよい。

この上下微動装置８は、Ｚ軸送り台６ａのＹ軸方向の一端側（図１の左端側）に１台、他端側に２台、合計３台設置されてそれぞれが独立に駆動制御されるようになっている。これにより、上下微動装置８は、ギャップセンサ２７による複数箇所でのマスクＭとワークＷとのギャップ量の計測結果に基づき、３箇所のフランジ１２ａの高さを独立に微調整してワークステージ２の高さ及び傾きを微調整する。
なお、上下微動装置８によってワークステージ２の高さを十分に調整できる場合には、上下粗動装置７を省略してもよい。

また、Ｙ軸送り台６ａ上には、ワークステージ２のＹ方向の位置を検出するＹ軸レーザ干渉計１８に対向するバーミラー１９と、ワークステージ２のＸ軸方向の位置を検出するＸ軸レーザ干渉計に対向するバーミラー（共に図示せず）とが設置されている。Ｙ軸レーザ干渉計１８に対向するバーミラー１９は、Ｙ軸送り台６ａの一側でＸ軸方向に沿って配置されており、Ｘ軸レーザ干渉計に対向するバーミラーは、Ｙ軸送り台６ａの一端側でＹ軸方向に沿って配置されている。

Ｙ軸レーザ干渉計１８及びＸ軸レーザ干渉計は、それぞれ常に対応するバーミラーに対向するように配置されて装置ベース４に支持されている。なお、Ｙ軸レーザ干渉計１８は、Ｘ軸方向に離間して２台設置されている。２台のＹ軸レーザ干渉計１８により、バーミラー１９を介してＹ軸送り台６ａ、ひいてはワークステージ２のＹ軸方向の位置及びヨーイング誤差を検出する。また、Ｘ軸レーザ干渉計により、対向するバーミラーを介してＸ軸送り台５ａ、ひいてはワークステージ２のＸ軸方向の位置を検出する。

マスクステージ１は、略長方形状の枠体からなるマスク基枠２４と、該マスク基枠２４の中央部開口にギャップを介して挿入されてＸ，Ｙ，θ方向（Ｘ，Ｙ平面内）に移動可能に支持されたマスクフレーム２５とを備えており、マスク基枠２４は装置ベース４から突設された支柱４ａによってワークステージ２の上方の定位置に保持されている。

マスクフレーム２５の中央部開口の下面には、枠状のマスクホルダ２６が設けられている。即ち、マスクフレーム２５の下面には、図示しない真空式吸着装置に接続される複数のマスクホルダ吸着溝が設けられており、マスクホルダ２６が複数のマスクホルダ吸着溝を介してマスクフレーム２５に吸着保持される。

マスクホルダ２６の下面には、マスクＭのマスクパターンが描かれていない周縁部を吸着するための複数のマスク吸着溝（図示せず）が開設されており、マスクＭは、マスク吸着溝を介して図示しない真空式吸着装置によりマスクホルダ２６の下面に着脱自在に保持される。

図２に示すように、本実施形態の露光装置ＰＥの照明装置３は、紫外線照射用の光源である例えば高圧水銀ランプ６１、及びこの高圧水銀ランプ６１から照射された光を集光するリフレクタ６２をそれぞれ有する複数のランプユニット６０と、光路ＥＬの向きを変えるための平面ミラー６３と、平面ミラー６３の下流側に配置され、複数のセル９１を備える照度調整フィルタとしての光学フィルタ９０と、照射光路を開閉制御する露光制御用シャッターユニット６４と、露光制御用シャッターユニット６４の下流側に配置され、ｐ行、ｑ列のマトリックス状に配列された複数のレンズ素子６５ａを備えるフライアイレンズ６５と、フライアイレンズ６５から出射された光路ＥＬの向きを変えるための平面ミラー６６と、高圧水銀ランプ６１からの光を平行光として照射するコリメーションミラー６７と、該平行光をマスクＭに向けて照射する平面ミラー６８と、を備える。

照明装置３では、露光時に露光制御用シャッターユニット６４が開制御されると、高圧水銀ランプ６１から照射された光が、平面ミラー６３で反射されて、光学フィルタ９０を介してフライアイレンズ６５の入射面に入射される。フライアイレンズ６５は、入射した光を照射面においてできるだけ均一な照度分布とするために使用される。そして、フライアイレンズ６５の出射面から発せられた光は、平面ミラー６６、コリメーションミラー６７、及び平面ミラー６８によってその進行方向が変えられるとともに平行光に変換される。そして、この平行光は、マスクステージ１に保持されるマスクＭ、さらにはワークステージ２に保持されるワークＷの表面に対して略垂直にパターン露光用の光として照射され、マスクＭのパターンがワークＷ上に露光転写される。

ここで、平面ミラー６６、コリメーションミラー６７、及び平面ミラー６８などの照明光学系の構成要素のばらつきを完全にゼロにして製作することは困難であり、露光面上における照度には、照明装置３ごとに特有のばらつきが不可避的に存在する。このため、本実施形態の光学フィルタ９０は、この照度のばらつき（照度分布）を補正するために使用される。

具体的に、光学フィルタ９０の各セル（照度調整部）９１は、フライアイレンズ６５のレンズ素子６５ａと同様に、ｐ行、ｑ列（例えば、図３では、３行、３列）のマトリックス状に配列されている。各セル９１の大きさは、各レンズ素子６５ａと略同じ大きさである。また、フライアイレンズ６５のレンズ素子６５ａと光学フィルタ９０のセル９１とは、互いの行と列の方向がそれぞれ一致するように対向して配置されている。また、光学フィルタ９０の各セル９１には、同一の光透過率分布を有するパターン９３が形成されている（図５参照）。

そして、図３に示すように、各セル９１のパターン９３を通った光が、フライアイレンズ６５の各レンズ素子６５ａを通って重なり合うことで露光面での一部の照度分布が変化し、露光面における照度の高い部分の照度を低下させて照度分布を改善することができる。

なお、光学フィルタ９０のセル９１のピッチは、一定としているが、ランプユニット６０からの光が平行光ではなく、わずかに集光しながら、あるいは拡散しながら光学フィルタ９０を通ってフライアイレンズ６５に入射するような場合は、平行光と光路との角度に合わせて、光学フィルタ９０の各セル９１のピッチをずらしてもよい。したがって、光学フィルタ９０のセルのサイズは、各レンズ素子６５ａと略同じ大きさに限らず、ピッチに応じて変更可能である。

以下、露光面上における照度を調節する各セル９１のパターン９３の設計手順について説明する。

まず、光路ＥＬ内に光学フィルタ９０を配置しない状態で、露光面上における任意の点ｉ（ｉは、整数）の照度Ｉ（ｉ）を測定する。そして、測定された各点の照度Ｉ（ｉ）に基づいて、セル９１の光透過率分布を算出する。さらに、算出された光透過率分布に対応するパターン９３をそれぞれ備えたセル９１を含む光学フィルタ９０を形成する。

具体的には、露光面上における任意の点ｉの照度Ｉ（ｉ）を測定し、照度Ｉ（ｉ）の最低照度Ｉｍｉｎを求める。次いで、露光面上の各測定点ｉに対応するセル９１上の各点の光透過率を、１−（Ｉ（ｉ）−Ｉｍｉｎ）／Ｉ（ｉ）として光透過率分布を求める。これにより、最低照度Ｉｍｉｎより明るい部分に対応するセル９１上の各点の光透過率が低下して、露光面上の各点の照度が最低照度Ｉｍｉｎに合わせられ、全体として照度の均一化が図られる。

光透過率分布は、光学フィルタ９０の石英基板にクロムのドットパターンを蒸着するものや、蒸着多層膜により透過率が変化する濃度フィルタなどによって設けることができる。光透過率は、ドットパターンの大きさや密度を変えることで任意に設定することができる。なお、光学フィルタ９０の材料は、石英基板が望ましいが、ソーダガラスであってもよい。

なお、フライアイレンズ６５のマトリックス配置されたレンズ素子６５ａの数（目の数）が多くなると平均化されて露光面での照度分布の変化も小さくなる。レンズ素子６５ａは、縦方向に３個以上、横方向に３個以上で並ぶように配置されるものから適宜設定されればよく、光学フィルタ９０のセル９１の数も、フライアイレンズ６５のレンズ素子６５ａの数に応じて適宜設計される。

また、光学フィルタ９０は、必要に応じて、不図示のノズルから冷却空気を吹き付けて光学フィルタ９０を冷却することもできる。

その他、照明装置３では、高圧水銀ランプ６１は、単一のランプであってもよく、或いは、ＬＥＤによって構成されてもよい。また、光学フィルタ９０と露光制御用シャッターユニット６４の設置順は、逆であってもよい。さらに、フライアイレンズ６５と露光面との間には、ＤＵＶカットフィルタ、偏光フィルタ、バンドパスフィルタが配置されてもよい。

次に、図４〜図７を参照して、７行、７列のフライアイレンズに対応して、７行、７列の光学フィルタ９０を用いて照度分布を均一に補正したシミュレーション結果について説明する。

例えば、図４（ａ）は、平面ミラー６８の製作誤差などの照明光学系の構成要素に起因して、露光面（ワークＷ上）における露光光の最大照度が４４．０ｍＷ／ｃｍ^２、最小照度が３９．４ｍＷ／ｃｍ^２、平均照度が４２．１ｍＷ／ｃｍ^２、均一性が５．５２％となっており、略中央部の照度が低下した、ばらつきのある照度分布となっている。このような照度分布の補正は、図５及び図６に示すように、露光面上の照度が最低照度Ｉｍｉｎの部分に対応するセル９１上の点の光透過率を１００％とし、最低照度Ｉｍｉｎより照度が高い、その他の部分の光透過率を、最低照度Ｉｍｉｎとの照度差に比例して低下させたパターン９３のセル９１を有する光学フィルタ９０により調整している。

これにより、調整後の露光面における照度分布は、図７（ａ）に示すように、照度が高い部分の照度が低下し、最大照度が３９．６ｍＷ／ｃｍ^２、最小照度が３９．２ｍＷ／ｃｍ^２、平均照度が３９．４ｍＷ／ｃｍ^２となり、均一性が０．５２％に改善されて、全体として照度が略均一化されている。これにより、露光精度が向上する。

なお、必要に応じて、光学フィルタ９０を光路ＥＬに沿って移動させることで、露光光の強度を調節可能である。具体的には、光学フィルタ９０をフライアイレンズ６５に接近させるほど、露光面における照度が低下する。

以上説明したように、本実施形態の光学フィルタの製造方法、及び光学フィルタ９０によれば、光路ＥＬ内に光学フィルタ９０を配置しない状態で露光面上における任意の点ｉ（ｉは、整数）の照度Ｉ（ｉ）を測定し、測定された各点の照度Ｉ（ｉ）に基づいて、各セル９１の光透過率分布を算出した後、算出された光透過率分布に対応するパターン９３をそれぞれ備えたセル９１を含む光学フィルタ９０を形成する。このような光学フィルタ９０を利用することで、照明光学系の構成要素に起因する露光面での照度分布のばらつきを抑制して、露光面上での照度分布を均一にすることができる。

また、光透過率分布の算出は、測定された各点の照度Ｉ（ｉ）の最低照度Ｉｍｉｎを求め、露光面上の各測定点に対応するセル９１上の各点の光透過率を、１−（Ｉ（ｉ）−Ｉｍｉｎ）／Ｉ（ｉ）とするので、最低照度Ｉｍｉｎより明るい部分の照度が、最低照度Ｉｍｉｎに合わせて抑制され、露光面上での照度分布を均一にすることができる。

また、ｐ行、ｑ列のマトリックス状に配列された複数のセル９１を備え、ランプユニット６０とフライアイレンズ６５との間に配置される光学フィルタ９０は、照度調整フィルタとして、比較的安価に製作することができる。

また、パターン９３は、光学フィルタ９０の基板にクロムを蒸着することで与えられるので、セル９１の任意の点の光透過率を、任意の大きさに設定することができる。

また、本実施形態の照明装置３によれば、ランプユニット６０と、ｐ行、ｑ列（ｐ，ｑは、整数）のマトリックス状に配列された複数のレンズ素子６５ａを有するフライアイレンズ６５と、フライアイレンズ６５から出射する光を反射する平面ミラー６６、コリメーションミラー６７、及び平面ミラー６８と、光学フィルタ９０と、を備えるので、露光面上での照度分布がより均一化されたユニットを提供することができる。

また、本実施形態の露光装置ＰＥによれば、マスクステージ１で支持されるマスクＭと、ワークステージ２で支持されるワークＷと、上記照明装置３０と、を備えることで、光学フィルタ９０で照度が補正されたランプユニット６０からの露光光を、マスクＭを介してワークＷに照射して露光パターンをワークＷに露光転写するので、より高精度な露光結果が得られる。

なお、上記実施形態の光学フィルタ９０は、露光面における最低照度Ｉｍｉｎに合わせて、パターン９３を設計しているが、本実施形態の変形例として、測定された各点の照度Ｉ（ｉ）の平均照度Ｉａｖｅを用いて、パターン９３を設計してもよい。

即ち、該変形例の光学フィルタ９０の製造方法は、露光面上における各点の照度Ｉ（ｉ）の平均値をベースに照度の調整を行う。具体的には、露光面上における各点の照度Ｉ（ｉ）を測定し、測定された各点の照度Ｉ（ｉ）の平均照度Ｉａｖｅを算出する。次いで、露光面上の各測定点に対応するセル９１上の各点の光透過率を、１−（Ｉ（ｉ）−Ｉａｖｅ）／Ｉ（ｉ）としている。但し、各点の光透過率の値が１を超える場合は、１とする。

これにより、平均照度Ｉａｖｅより明るい部分に対応するセル９１上の各点の光透過率が低下し、露光面上の各点の照度、厳密には、平均照度Ｉａｖｅより明るい部分の照度が、平均照度Ｉａｖｅに合わせられる。従って、第１実施形態の光学フィルタ９０よりも全体として明るくなり、照度と照度分布均一化とのバランスを重視した調整となる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態の光学フィルタ９０ａの製造方法について、図８を参照して説明する。
第２実施形態の光学フィルタ９０ａでは、セル９１の中心Ｃ_２に対するパターン９３の中心Ｃ_１が、セル９１ごとにオフセット量を変えて形成されている。
図８に示すように、フライアイレンズ６５の各レンズ素子６５ａから出射する光の露光面上における照射エリアの大きさは実質的に同じである。一方、各レンズ素子６５ａから出射する光の露光面上における照射エリアの位置は、レンズ素子６５ａの位置によって、それぞれ僅かに異なっている。

具体的には、図８に示すように、マトリックス状に配列された複数（図に示す実施例では９個）のレンズ素子６５ａの内の、例えば、中央のレンズ素子Ａ（６５ａ）から出射する光は、露光面上に、図８に点線で示す照射エリアＢを形成し、レンズ素子Ａの中心Ｏを通る光は、照射エリアＢの中心Ｏ_１に照射される。

一方、中心のレンズ素子Ａの、例えば、右上のレンズ素子Ｃから出射する光は、露光面上に照射エリアＤ（図８に一点鎖線で示す）を形成する。照射エリアＤは、照射エリアＢから右上方にオフセットしている。また、レンズ素子Ｃの中心Ｐを通る光は、照射エリアＤの中心Ｐ_１に照射される。この中心Ｐ_１は、照射エリアＢの中心Ｏ_１から右上方にδだけオフセットしている。

同様に、レンズ素子Ａの周囲に位置する各レンズ素子６５ａから出射する光も、露光面上に照射エリアＢからそれぞれ左右、上下方向にオフセットした照射エリアを形成し、各レンズ素子６５ａの中心を通る光は、中心Ｏ１からそれぞれ左右、上下方向にオフセットした位置に照射される。このオフセット方向及びオフセット量δは、各レンズ素子６５ａのレンズ素子Ａに対する位置に従って決定される。

このように、各レンズ素子６５ａにより露光面上に照射される照射エリアＢ，Ｄ，・・・は、互いにオフセットしており、ワークＷの露光に使用される露光エリアとしては、全てのレンズ素子６５ａからの光が重なって照射される中央照射エリアＥ（図８に示す最小の矩形エリア）を用いている。図８中、フライアイレンズ６５の一点鎖線で示した部分を通過する光が中央照射エリアＥを照射している。

このように、露光面上では、各レンズ素子６５ａによる各照射エリアＢ，Ｄ，・・・が互いにオフセットしているため、光学フィルタ９０の各セル９１に同一のパターン９３が形成されている場合（図５に示す第１実施形態の光学フィルタ参照）、フライアイレンズ６５の各レンズ素子６５ａから出射して露光面上に形成されるそれぞれのパターン９３の照射パターンは、レンズ素子Ａによる照射エリアＢの照射パターンとは完全に重ならず、それぞれ上下、左右方向に僅かにオフセットした位置に形成される。

この露光面上における各セル９１の照射パターンのズレは、露光面の露光エリア（中央照射エリアＥ）の中心Ｏ_１と、各レンズ素子６５ａから照射される各照射エリアの中心（例えば、Ｐ_１）とのオフセット量δに応じて、各セル９１におけるパターン９３の中心Ｃ_１が、それぞれのセル９１の中心Ｃ_２に対してオフセットするように形成することで調整することができる。

具体的には、図８に示すように、光学フィルタ９０ａが、奇数行、奇数列の複数のセル９１で形成される場合、セル９１の各辺の長さをＬｘ，Ｌｙ、セル９１による露光面上における照射エリアの各辺の長さをＤｘ，Ｄｙとし、且つ、中央に位置するレンズ素子６５ａを基準レンズＡとし、基準レンズＡからｍ行、ｎ列ズレて位置する他のレンズ素子６５ａに対応するセル９１のパターン９３の中心Ｃ_１は、セル９１の中心Ｃ_２に対して、ｍ×Ｌｘ^２／Ｄｘ、ｎ×Ｌｙ^２／Ｄｙだけオフセットさせて形成する。

即ち、基準レンズＡ以外のレンズ素子６５ａのパターン９３は、それぞれ各セル９１の中心Ｃ_２より基準レンズＡの中心Ｏ方向に偏って形成される。これにより、各セル９１のパターン９３の露光面上における照射パターンが一致し、照度分布が均一化される。

以上説明したように、露光面の露光エリアの中心Ｏ_１と、各レンズ素子６５ａから照射される各照射エリアの中心（Ｐ_１）とのオフセット量δに応じて、セル９１のパターン９３は、その中心Ｃ_１を、各セル９１の中心Ｃ_２に対してオフセットさせて形成されるので、各パターン９３によるそれぞれの照射パターンが一致し、照度分布の調整精度が向上する。

また、ｐ、ｑは奇数であり、セル９１の各辺の長さをＬｘ，Ｌｙ、セル９１による照射エリアの各辺の長さをＤｘ，Ｄｙとし、且つ、複数のレンズ素子６５ａのうち、中央に位置するレンズ素子６５ａを基準レンズＡとし、基準レンズＡからｍ行、ｎ列ズレて位置する他のレンズ素子６５ａに対応するセル９１のパターン９３の中心Ｃ_１は、セル９１の中心Ｃ_２に対して、ｍ×Ｌｘ^２／Ｄｘ、ｎ×Ｌｙ^２／Ｄｙだけオフセットさせて形成されるので、奇数行、奇数列のセル９１を有する光学フィルタ９０ａにおいても、各パターン９３によるそれぞれの照射パターンが一致し、照度分布の調整精度が向上する。

（第３実施形態）
上記第１及び第２実施形態では、照度調整フィルタは、光学フィルタ９０として説明したが、ワイヤフィルタ１００で構成することもできる。図９に示すように、ワイヤフィルタ１００は、複数本の線材１０２Ｘが互いに平行にＸ方向に配置されてなる第１のワイヤ群１０１Ｘと、複数本の線材１０２Ｙが互いに平行にＹ方向に配置されてなる第２のワイヤ群１０１Ｙと、から構成されている。第１のワイヤ群１０１Ｘの線材１０２Ｘと、第２のワイヤ群１０１Ｙの線材１０２Ｙは、互いに直交するように配置されて、ｐ行、ｑ列のマトリックス状に配列されたフライアイレンズ６５の複数のレンズ素子６５ａに沿って配設されている。線材１０２Ｘ，１０２Ｙは、ワイヤや、細長く形成された板材などが適用可能であり、その断面形状は、円形、半円形、楕円形、三角形、四角形、その他多角形など、特に限定されない。

更に、第１のワイヤ群１０１Ｘの各線材１０２Ｘは、それぞれの線材１０２Ｘの端部（例えば、図９の左端）に設けられた、例えばバイメタルやピエゾ素子などの駆動機構１０３Ｘにより、それぞれ独立してＹ方向に移動可能となっている。また、第２のワイヤ群１０１Ｙの各線材１０２Ｙは、それぞれの線材１０２Ｙの端部（例えば、図９の上端）に設けられた、例えばバイメタルやピエゾ素子などの駆動機構１０３Ｙにより、それぞれ独立してＸ方向に移動可能となっている。

そして、ワイヤフィルタ１００の２組のワイヤ群１０１Ｘ，１０１Ｙの線材１０２Ｘ、１０２Ｙを、それぞれ光軸ＥＬ及び線材１０２Ｘ、１０２Ｙの長手方向に対して直交する方向に移動させて、複数の線材１０２Ｘで構成されるパターンＰｘ、及び複数の線材１０２Ｙで構成されるパターンＰｙを変更することでワイヤフィルタ１００の光透過率を変えて、露光面における照度分布のばらつきを調整する。1つのパターンＰｘと1つのパターンＰｙとが重なる領域の大きさは、フライアイレンズ６５のレンズ素子６５ａの大きさと略同じ大きさとなっている。

なお、ワイヤフィルタ１００による調整においても、露光面における照度の低い部分に合わせて明るい部分の照度をワイヤフィルタ１００で低下させて、照度分布のばらつきを調整する方法は、光学フィルタ９０と同様である。

以上説明したように、本実施形態の照度調整フィルタの製造方法によれば、照度調整フィルタは、それぞれ互いに平行に配置された複数本の線材１０２Ｘ、１０２Ｙから構成される２組のワイヤ群１０１Ｘ，１０１Ｙを備え、２組のワイヤ群１０１Ｘ，１０１Ｙの線材１０２Ｘ、１０２Ｙは、互いに直交して、フライアイレンズ６５のマトリックスに沿ってそれぞれ配設されてなり、各線材１０２Ｘ、１０２Ｙは、それぞれ光軸ＥＬ及び線材１０２Ｘ、１０２Ｙの長手方向に対して直交する方向に移動可能なワイヤフィルタ１００であるので、ワイヤフィルタ１００の２組のワイヤ群１０１Ｘ，１０１Ｙの線材１０２Ｘ、１０２Ｙを、光路ＥＬ及び線材１０２Ｘ、１０２Ｙの長手方向に対して直交する方向に移動させることで、露光面における照度分布のばらつきを調整することができる。
また、ワイヤフィルタ１００は、使用する照明装置３に応じて、パターンＰｘ，Ｐｙを調整することで、複数の照明装置３で使用することができる。

尚、本発明は、前述した各実施形態及び実施例に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。

１ マスクステージ（マスク支持部）
２ ワークステージ（ワーク支持部）
６０ ランプユニット（光源）
６３ 平面ミラー（反射鏡）
６５ フライアイレンズ
６５ａ レンズ素子
６６ 平面ミラー（反射鏡）
６７ コリメーションミラー（反射鏡）
６８ 平面ミラー（反射鏡）
９０ 光学フィルタ（照度調整フィルタ）
９１ セル（照度調整部）
９３ パターン
１００ ワイヤフィルタ
１０１Ｘ 第１のワイヤ群（ワイヤ群）
１０１Ｙ 第２のワイヤ群（ワイヤ群）
１０２Ｘ，１０２Ｙ 線材
Ａ 中心のレンズ素子（基準レンズ）
Ｄｘ，Ｄｙ 照射エリアの各辺の長さ
ＥＬ 光路、光軸
Ｉ 照度
ｉ 露光面上における任意の点（測定点）
Ｉａｖｅ 平均照度（平均値）
Ｉｍｉｎ 最低照度
Ｌｘ，Ｌｙ 照度調整部の各辺の長さ
Ｍ マスク
Ｏ_１ 照射エリアＢの中心（露光エリアの中心）
Ｐ_１ 照射エリアＤの中心
ＰＥ 近接露光装置
Ｗ ワーク
δ オフセット量（ズレ量）

Claims (11)

1. 光源からの光が、ｐ行、ｑ列（ｐ，ｑは、整数）のマトリックス状に配列された複数のレンズ素子を有するフライアイレンズと、前記フライアイレンズから出射する前記光を反射する反射鏡と、を有する光路を介して照射される露光面における照度分布を均一化するため、前記光路内に配置され、前記複数のレンズ素子のそれぞれに対応するｐ行、ｑ列の照度調整部を備える照度調整フィルタの製造方法であって、
   前記光路内に、前記照度調整フィルタを配置しない状態で、前記露光面上における任意の点ｉ（ｉは、整数）の照度Ｉ（ｉ）を測定する工程と、
   前記露光面上において測定された前記各点の照度Ｉ（ｉ）に基づいて、前記各照度調整部の光透過率分布を算出する工程と、
   該算出された光透過率分布に対応するパターンをそれぞれ備えた前記照度調整部を含む前記照度調整フィルタを形成する工程と、
   を備えることを特徴とする照度調整フィルタの製造方法。
2. 前記算出工程は、
   前記露光面上において測定された各点の照度Ｉ（ｉ）の最低照度Ｉｍｉｎを求める工程と、
   前記露光面上の各測定点に対応する前記照度調整部上の各点の光透過率を、１−（Ｉ（ｉ）−Ｉｍｉｎ）／Ｉ（ｉ）とする工程と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の照度調整フィルタの製造方法。
3. 前記算出工程は、
   前記露光面上において測定された各点の照度Ｉ（ｉ）の平均値Ｉａｖｅを算出する工程と、
   前記露光面上の各測定点に対応する前記照度調整部上の各点の光透過率を、１−（Ｉ（ｉ）−Ｉａｖｅ）／Ｉ（ｉ）とする工程と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の照度調整フィルタの製造方法。
4. 前記照度調整フィルタは、
   ｐ行、ｑ列のマトリックス状に配列された前記照度調整部である複数のセルを備え、光源と前記フライアイレンズとの間に配置される光学フィルタであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の照度調整フィルタの製造方法。
5. 前記パターンは、光学フィルタの基板にクロムを蒸着することで与えられることを特徴とする請求項４に記載の照度調整フィルタの製造方法。
6. 前記照度調整フィルタは、
   それぞれ互いに平行に配置された複数本の線材から構成される２組のワイヤ群を備え、
   前記２組のワイヤ群の前記線材は、互いに直交して、前記フライアイレンズのマトリックスに沿ってそれぞれ配設されてなり、
   前記各ワイヤ群の前記線材は、それぞれ前記光の光軸及び前記線材の長手方向に対して直交する方向に移動可能なワイヤフィルタであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の照度調整フィルタの製造方法。
7. 前記露光面の露光エリアの中心と、前記各レンズ素子から照射される各照射エリアの中心とのズレ量に応じて、前記照度調整フィルタの前記各照度調整部のパターンは、その中心を、前記各照度調整部の中心に対してオフセットさせて形成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の照度調整フィルタの製造方法。
8. 前記ｐ、ｑは、奇数であり、
   前記照度調整部の各辺の長さをＬｘ，Ｌｙ、前記照度調整部による前記露光面上における照射エリアの各辺の長さをＤｘ，Ｄｙとし、且つ、
   前記複数のレンズ素子のうち、中央に位置する前記レンズ素子を基準レンズとし、前記基準レンズからｍ行、ｎ列ズレて位置する前記他のレンズ素子に対応する前記照度調整部の前記パターンの中心は、前記各照度調整部の中心に対して、ｍ×Ｌｘ^２／Ｄｘ、ｎ×Ｌｙ^２／Ｄｙだけオフセットさせて形成されることを特徴とする請求項７に記載の照度調整フィルタの製造方法。
9. 光源からの光が、ｐ行、ｑ列（ｐ，ｑは、整数）のマトリックス状に配列された複数のレンズ素子を有するフライアイレンズと、前記フライアイレンズから出射する前記光を反射する反射鏡と、を有する光路を介して照射される露光面における照度分布を均一化するため、前記光路内に配置され、前記複数のレンズ素子のそれぞれに対応するｐ行、ｑ列の照度調整部を備える照度調整フィルタであって、
   前記照度調整部は、前記光路内に、前記照度調整フィルタを配置しない状態での前記露光面上における任意の点ｉ（ｉは、整数）の照度Ｉ（ｉ）に基づいた光透過率分布に対応するパターンをそれぞれ備えることを特徴とする照度調整フィルタ。
10. 光源と、ｐ行、ｑ列（ｐ，ｑは、整数）のマトリックス状に配列された複数のレンズ素子を有するフライアイレンズと、前記フライアイレンズから出射する前記光を反射する反射鏡と、請求項９に記載の照度調整フィルタと、を備えることを特徴とする照明光学系。
11. マスクを支持するマスク支持部と、ワークを支持するワーク支持部と、請求項１０に記載の照明光学系と、を備え、
    前記照明光学系からの光を、露光パターンが形成された前記マスクを介して前記ワークに照射して、前記マスクの露光パターンを前記ワークに露光転写することを特徴とする露光装置。