JP3463335B2 - 投影露光装置 - Google Patents
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路、液晶
ディスプレイ等の微細パターンの形成に用いる投影型露
光装置に関するものである。
ディスプレイ等の微細パターンの形成に用いる投影型露
光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】この種の投影型露光装置に使われている
投影光学系は、高度な光学設計、硝材の厳選、硝材の精
密加工、及び精密な組立て調整をへて装置内に組み込ま
れる。現在、半導体製造工程では水銀ランプのｉ線（波
長３６５ｎｍ）を照明光としてレチクル（マスク）を照
射し、そのレチクル上の回路パターンの透過光を投影光
学系を介して感光基板（ウェハ等）上に結像するステッ
パーが主に使われている。また評価用、あるいは研究用
としてエキシマレーザ（波長２４８ｎｍのＫｒＦレー
ザ）を照明光とするエキシマステッパーも使われてい
る。
投影光学系は、高度な光学設計、硝材の厳選、硝材の精
密加工、及び精密な組立て調整をへて装置内に組み込ま
れる。現在、半導体製造工程では水銀ランプのｉ線（波
長３６５ｎｍ）を照明光としてレチクル（マスク）を照
射し、そのレチクル上の回路パターンの透過光を投影光
学系を介して感光基板（ウェハ等）上に結像するステッ
パーが主に使われている。また評価用、あるいは研究用
としてエキシマレーザ（波長２４８ｎｍのＫｒＦレー
ザ）を照明光とするエキシマステッパーも使われてい
る。
【０００３】一般に、投影光学系を用いた露光によって
微細なレチクルパターンを感光基板へ忠実に転写するた
めには、投影光学系の解像力と焦点深度（ＤＯＦ：デプ
スオブフォーカス）とが重要なファクタとなっている。
現在実用化されている投影光学系のうち、ｉ線用のもの
で開口数（ＮＡ）として０．６程度のものが得られてい
る。一般に、使用する照明光の波長が同じであるとき、
投影光学系の開口数を大きくすると、それに応じて解像
力も向上する。しかしながら、焦点深度（ＤＯＦ）は開
口数ＮＡの増大に伴って減少する。焦点深度は照明光の
波長をλとしたとき、ほぼＤＯＦ＝±λ／（２×ＮＡ2)
となる。
微細なレチクルパターンを感光基板へ忠実に転写するた
めには、投影光学系の解像力と焦点深度（ＤＯＦ：デプ
スオブフォーカス）とが重要なファクタとなっている。
現在実用化されている投影光学系のうち、ｉ線用のもの
で開口数（ＮＡ）として０．６程度のものが得られてい
る。一般に、使用する照明光の波長が同じであるとき、
投影光学系の開口数を大きくすると、それに応じて解像
力も向上する。しかしながら、焦点深度（ＤＯＦ）は開
口数ＮＡの増大に伴って減少する。焦点深度は照明光の
波長をλとしたとき、ほぼＤＯＦ＝±λ／（２×ＮＡ2)
となる。
【０００４】ところで解像力を高めるためには、投影光
学系の像側の開口数ＮＡｗ（物体側の開口数ＮＡｒ）を
大きくする訳であるが、このことは換言すれば瞳の径を
大きくすること、さらに投影光学系を構成するレンズ等
の光学素子の有効径を大きくすることに他ならない。と
ころが、焦点深度ＤＯＦの方は開口数ＮＡｗの２乗に反
比例して減少してしまうため、例え高開口数の投影光学
系が製造できたとしても、必要な焦点深度が得られない
ことになり、実用上の大きな障害となる。
学系の像側の開口数ＮＡｗ（物体側の開口数ＮＡｒ）を
大きくする訳であるが、このことは換言すれば瞳の径を
大きくすること、さらに投影光学系を構成するレンズ等
の光学素子の有効径を大きくすることに他ならない。と
ころが、焦点深度ＤＯＦの方は開口数ＮＡｗの２乗に反
比例して減少してしまうため、例え高開口数の投影光学
系が製造できたとしても、必要な焦点深度が得られない
ことになり、実用上の大きな障害となる。
【０００５】照明光の波長をｉ線の３６５ｎｍとし、開
口数ＮＡｗを０．６とすると、焦点深度ＤＯＦは幅で約
１μｍ（±０．５μｍ）になってしまい、ウェハ上の１
つのショット領域（２０ｍｍ角〜３０ｍｍ角程度）内で
表面の凹凸や湾曲が焦点深度ＤＯＦ以上の部分について
は解像不良を起こすことになる。このような問題に対し
て、特公昭６２−５０８１１号公報に開示されているよ
うな位相シフト法や、特開平４−１０１１４８号公報、
特開平４−１８０６１２号公報、あるいは特開平４−１
８０６１３号公報等に開示されたＳＨＲＩＮＣ法（変形
光源法）等のいわゆる超解像技術が提案されている。し
かしながら、これらの技術は、転写する回路パターンが
比較的に密度が高い周期的なパターンであるときに、解
像度の向上及び焦点深度の増大といった利点が効果的に
得られ、コンタクトホールパターンと呼ばれるような離
散的（孤立的）なパターンに対しては、ほとんど効果が
得られないのが現状である。
口数ＮＡｗを０．６とすると、焦点深度ＤＯＦは幅で約
１μｍ（±０．５μｍ）になってしまい、ウェハ上の１
つのショット領域（２０ｍｍ角〜３０ｍｍ角程度）内で
表面の凹凸や湾曲が焦点深度ＤＯＦ以上の部分について
は解像不良を起こすことになる。このような問題に対し
て、特公昭６２−５０８１１号公報に開示されているよ
うな位相シフト法や、特開平４−１０１１４８号公報、
特開平４−１８０６１２号公報、あるいは特開平４−１
８０６１３号公報等に開示されたＳＨＲＩＮＣ法（変形
光源法）等のいわゆる超解像技術が提案されている。し
かしながら、これらの技術は、転写する回路パターンが
比較的に密度が高い周期的なパターンであるときに、解
像度の向上及び焦点深度の増大といった利点が効果的に
得られ、コンタクトホールパターンと呼ばれるような離
散的（孤立的）なパターンに対しては、ほとんど効果が
得られないのが現状である。
【０００６】そこで、コンタクトホール等の孤立パター
ンに対して見かけ上の焦点深度を拡大させる露光方法と
して、ウェハ上の１つのショット領域に対する露光を複
数回に分け、各露光の間にウェハを投影光学系の光軸方
向に一定量だけ移動させる方法が、例えば特開昭６３−
４２１２２号公報で提案された。この露光方法はＦＬＥ
Ｘ（Ｆｏｃｕｓ Ｌａｔｉｔｕｄｅ ｅｎｈａｎｃｅｍ
ｅｎｔ ＥＸｐｏｓｕｒｅ）法と呼ばれ、コンタクトホ
ール等の孤立パターンに対しては十分な焦点深度拡大効
果を得ることができる。ただしＦＬＥＸ法は、わずかに
デフォーカスしたコンタクトホール像を多重露光するこ
とを必須とするため、現像後に得られるレジスト像は必
然的に鮮鋭度（レジスト層のエッジの立上がり）が低下
したものとなる。
ンに対して見かけ上の焦点深度を拡大させる露光方法と
して、ウェハ上の１つのショット領域に対する露光を複
数回に分け、各露光の間にウェハを投影光学系の光軸方
向に一定量だけ移動させる方法が、例えば特開昭６３−
４２１２２号公報で提案された。この露光方法はＦＬＥ
Ｘ（Ｆｏｃｕｓ Ｌａｔｉｔｕｄｅ ｅｎｈａｎｃｅｍ
ｅｎｔ ＥＸｐｏｓｕｒｅ）法と呼ばれ、コンタクトホ
ール等の孤立パターンに対しては十分な焦点深度拡大効
果を得ることができる。ただしＦＬＥＸ法は、わずかに
デフォーカスしたコンタクトホール像を多重露光するこ
とを必須とするため、現像後に得られるレジスト像は必
然的に鮮鋭度（レジスト層のエッジの立上がり）が低下
したものとなる。
【０００７】また、ＦＬＥＸ法のように露光動作中にウ
ェハを光軸方向に移動させなくても、コンタクトホール
パターンの投影時の焦点深度を拡大する試みとして、１
９９１年春季応用物理学会の予稿集２９ａ−ＺＣ−８、
９で発表されたＳｕｐｅｒＦＬＥＸ法も知られている。
このＳｕｐｅｒ ＦＬＥＸ法は、投影光学系の瞳面（す
なわちレチクルに対するフーリエ変換面）に、光軸を中
心とする同心円的な振幅透過率分布を有する位相フィル
ターを設け、このフィルタ−の作用により、投影光学系
の実効的な解像度、及び焦点深度を増大するものであ
る。
ェハを光軸方向に移動させなくても、コンタクトホール
パターンの投影時の焦点深度を拡大する試みとして、１
９９１年春季応用物理学会の予稿集２９ａ−ＺＣ−８、
９で発表されたＳｕｐｅｒＦＬＥＸ法も知られている。
このＳｕｐｅｒ ＦＬＥＸ法は、投影光学系の瞳面（す
なわちレチクルに対するフーリエ変換面）に、光軸を中
心とする同心円的な振幅透過率分布を有する位相フィル
ターを設け、このフィルタ−の作用により、投影光学系
の実効的な解像度、及び焦点深度を増大するものであ
る。
【０００８】尚、上記のＳｕｐｅｒ ＦＬＥＸ法の如く
投影光学系の瞳面でのフィルタリングにより透過率分布
や位相差を変化させ焦点深度を向上する方法は、多重焦
点フィルター法として一般に知られている。多重焦点フ
ィルターについては、昭和３６年１月２３日付で発行さ
れた機械試験所報告第４０号の「光学系における結像性
能とその改良方法に関する研究」と題する論文中の第４
１頁〜第５５頁に詳しく述べられている。また、瞳面で
のフィルタリング(spatial filtering) により像質を改
善する方法は、一般に瞳フィルター法と呼ばれている。
投影光学系の瞳面でのフィルタリングにより透過率分布
や位相差を変化させ焦点深度を向上する方法は、多重焦
点フィルター法として一般に知られている。多重焦点フ
ィルターについては、昭和３６年１月２３日付で発行さ
れた機械試験所報告第４０号の「光学系における結像性
能とその改良方法に関する研究」と題する論文中の第４
１頁〜第５５頁に詳しく述べられている。また、瞳面で
のフィルタリング(spatial filtering) により像質を改
善する方法は、一般に瞳フィルター法と呼ばれている。
【０００９】その瞳フィルター法の新しいタイプとし
て、本願出願人は光軸近傍の円形領域のみを遮光する型
のフィルター（以後、遮光型フィルターと呼ぶ）を特開
平４−１７９９５８号公報において提案した。さらに本
願出願人は、瞳面を透過するコンタクトホールパターン
からの結像光束の空間的コヒ−レンシ−を低減させるＳ
ＦＩＮＣＳ法と名付けられた瞳フィルターを、先に出願
した特願平４−２６３５２１号、特願平４−２７１７２
３号で提案している。
て、本願出願人は光軸近傍の円形領域のみを遮光する型
のフィルター（以後、遮光型フィルターと呼ぶ）を特開
平４−１７９９５８号公報において提案した。さらに本
願出願人は、瞳面を透過するコンタクトホールパターン
からの結像光束の空間的コヒ−レンシ−を低減させるＳ
ＦＩＮＣＳ法と名付けられた瞳フィルターを、先に出願
した特願平４−２６３５２１号、特願平４−２７１７２
３号で提案している。
【００１０】以上のコンタクトホールパターン用の瞳フ
ィルターとは別に、ラインアンドスペ−ス（Ｌ＆Ｓ）パ
ターン等の比較的密集した周期性パターンに対して効果
的な瞳フィルターも、１９９１年の秋季応用物理学会の
予稿集中の「斜入射照明を用いた投影露光法Ｉ．原理」
（松尾他：１２ａ−ＺＦ−７）、及び１９９２年の春季
応用物理学会の予稿集中の「輪帯照明と瞳フィルターの
最適化」（山中他：３０ｐ−ＮＡ−５）等で報告されて
いる。これらのフィルターは光軸を中心とする円形領
域、又は輪帯領域の透過率（透過光量）を下げる方式
（以後、Ｌ＆Ｓパターン用フィルターとする）であり、
Ｓｕｐｅｒ ＦＬＥＸ法と異なり、フィルターの透過光
の位相は変えないものとなっている。
ィルターとは別に、ラインアンドスペ−ス（Ｌ＆Ｓ）パ
ターン等の比較的密集した周期性パターンに対して効果
的な瞳フィルターも、１９９１年の秋季応用物理学会の
予稿集中の「斜入射照明を用いた投影露光法Ｉ．原理」
（松尾他：１２ａ−ＺＦ−７）、及び１９９２年の春季
応用物理学会の予稿集中の「輪帯照明と瞳フィルターの
最適化」（山中他：３０ｐ−ＮＡ−５）等で報告されて
いる。これらのフィルターは光軸を中心とする円形領
域、又は輪帯領域の透過率（透過光量）を下げる方式
（以後、Ｌ＆Ｓパターン用フィルターとする）であり、
Ｓｕｐｅｒ ＦＬＥＸ法と異なり、フィルターの透過光
の位相は変えないものとなっている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】以上で述べた各種瞳フ
ィルター法の中で、Ｓｕｐｅｒ ＦＬＥＸ法や遮光型フ
ィルター、及びＳＦＩＮＣＳ法では、露光転写すべき微
細パターンの中の、孤立的なコンタクトホールパターン
に対して解像度や焦点深度の増大効果を得ることができ
る。しかしながら、Ｌ＆Ｓパタ−ン等の比較的密集した
パターンに対しては逆に解像度等が低下するため、この
ようなパターンの露光時には、投影光学系から瞳フィル
ターを退出するか、あるいは瞳フィルターを、上記のＬ
＆Ｓパターン用のものと交換することが望ましい。
ィルター法の中で、Ｓｕｐｅｒ ＦＬＥＸ法や遮光型フ
ィルター、及びＳＦＩＮＣＳ法では、露光転写すべき微
細パターンの中の、孤立的なコンタクトホールパターン
に対して解像度や焦点深度の増大効果を得ることができ
る。しかしながら、Ｌ＆Ｓパタ−ン等の比較的密集した
パターンに対しては逆に解像度等が低下するため、この
ようなパターンの露光時には、投影光学系から瞳フィル
ターを退出するか、あるいは瞳フィルターを、上記のＬ
＆Ｓパターン用のものと交換することが望ましい。
【００１２】しかしながら、先に述べた通り、良好な投
影像を得るために投影光学系は、高度な設計、製造、そ
して厳密な調整が一体となって完成されるものである。
従って、このような投影光学系に対して、光学的に特性
を変化せしめる瞳フィルターを単に装填、退出、あるい
は交換するのみでは、その後の結像特性を良好に保つこ
とができないという問題がある。
影像を得るために投影光学系は、高度な設計、製造、そ
して厳密な調整が一体となって完成されるものである。
従って、このような投影光学系に対して、光学的に特性
を変化せしめる瞳フィルターを単に装填、退出、あるい
は交換するのみでは、その後の結像特性を良好に保つこ
とができないという問題がある。
【００１３】勿論、コンタクトホールパターンなどの特
定のパターンのみに限定して使用することを前提とした
露光装置であれば、始めから特定の瞳フィルターを組み
込んで調整を行えば良いが、半導体等の生産ラインにお
いては、生産効率を高めるために、１台の露光装置を各
種の工程の（パターンの）露光転写に使用しているのが
現状である。
定のパターンのみに限定して使用することを前提とした
露光装置であれば、始めから特定の瞳フィルターを組み
込んで調整を行えば良いが、半導体等の生産ラインにお
いては、生産効率を高めるために、１台の露光装置を各
種の工程の（パターンの）露光転写に使用しているのが
現状である。
【００１４】そこで本発明は、コンタクトホール等の孤
立したパターンの投影露光に好適な瞳フィルターや、Ｌ
＆Ｓパターン等の密集したパターンの投影露光に好適な
瞳フィルターを、装填、退出、あるいは交換した場合に
も、常に良好な結像特性を保ち続ける露光装置を提供す
ることを目的とする。
立したパターンの投影露光に好適な瞳フィルターや、Ｌ
＆Ｓパターン等の密集したパターンの投影露光に好適な
瞳フィルターを、装填、退出、あるいは交換した場合に
も、常に良好な結像特性を保ち続ける露光装置を提供す
ることを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的の為に本発明で
は、微細なパターンが形成されたマスク（レチクルＲ）
を露光用の照明光で照射する照明手段（１〜１４）と、
マスクのパターンから発生した光を入射してパターンの
像を感光基板（ウェハＷ）上に結像投影する投影光学系
（ＰＬ）とを備えた投影露光装置において、投影光学系
内のマスクに対する光学的フーリエ変換面（円形の瞳面
ＦＴＰ）上、又はその近傍面に、相互に交換して配置さ
れる複数の瞳フィルター（ＰＦ１〜ＰＦ３）を設けた。
そして、これら複数の瞳フィルターを相互に交換する交
換手段（４１、４２、４３）と、瞳フィルターの交換に
同期して、投影光学系を構成する複数の光学要素のうち
の少なくとも一部（レンズ５０〜５３）を、投影光学系
に対して移動せしめる光学要素移動部材（１５、１８、
２１；６０〜７０）とを備えるものとした。
は、微細なパターンが形成されたマスク（レチクルＲ）
を露光用の照明光で照射する照明手段（１〜１４）と、
マスクのパターンから発生した光を入射してパターンの
像を感光基板（ウェハＷ）上に結像投影する投影光学系
（ＰＬ）とを備えた投影露光装置において、投影光学系
内のマスクに対する光学的フーリエ変換面（円形の瞳面
ＦＴＰ）上、又はその近傍面に、相互に交換して配置さ
れる複数の瞳フィルター（ＰＦ１〜ＰＦ３）を設けた。
そして、これら複数の瞳フィルターを相互に交換する交
換手段（４１、４２、４３）と、瞳フィルターの交換に
同期して、投影光学系を構成する複数の光学要素のうち
の少なくとも一部（レンズ５０〜５３）を、投影光学系
に対して移動せしめる光学要素移動部材（１５、１８、
２１；６０〜７０）とを備えるものとした。
【００１６】また、複数の瞳フィルターのうちのいずれ
か１つは、瞳面内の位置に応じて、透過光の透過率、又
は位相（振幅透過率）の少なくとも一方を変化させる型
式、すなわち前述のＳｕｐｅｒ ＦＬＥＸ型の瞳フィル
ター、又はＬ＆Ｓパターン用瞳フィルターであるものと
した。また、複数の瞳フィルターのうちのいずれか１つ
は、瞳面内の特定の領域を透過する透過光と、それ以外
の領域を透過する透過光との間の干渉性を低減する型
式、すなわち前述のＳＦＩＮＣＳ型の瞳フィルターであ
るものとした。
か１つは、瞳面内の位置に応じて、透過光の透過率、又
は位相（振幅透過率）の少なくとも一方を変化させる型
式、すなわち前述のＳｕｐｅｒ ＦＬＥＸ型の瞳フィル
ター、又はＬ＆Ｓパターン用瞳フィルターであるものと
した。また、複数の瞳フィルターのうちのいずれか１つ
は、瞳面内の特定の領域を透過する透過光と、それ以外
の領域を透過する透過光との間の干渉性を低減する型
式、すなわち前述のＳＦＩＮＣＳ型の瞳フィルターであ
るものとした。
【００１７】また、複数の瞳フィルターのうちのいずれ
か１つは、瞳面透過光の透過率、位相、及び干渉性に、
全く変化を与えない型式の瞳フィルターであり、すなわ
ち瞳フィルターのない通常の状態（ただし、単なる平行
平板状の硝材を挿入してもよい）と等価であるような瞳
フィルターであるとした。
か１つは、瞳面透過光の透過率、位相、及び干渉性に、
全く変化を与えない型式の瞳フィルターであり、すなわ
ち瞳フィルターのない通常の状態（ただし、単なる平行
平板状の硝材を挿入してもよい）と等価であるような瞳
フィルターであるとした。
【００１８】
【作用】本発明による投影露光装置に於ては、投影光学
系の構成要素のうちの少なくとも一部を、投影光学系に
対して移動せしめる光学要素移動部材を設けたので、瞳
フィルターの装填、退出、あるいは交換によって生じる
結像特性の変動を、これらの光学要素移動部材の移動に
よって補正することができ、常に良好な結像特性を得る
ことができる。
系の構成要素のうちの少なくとも一部を、投影光学系に
対して移動せしめる光学要素移動部材を設けたので、瞳
フィルターの装填、退出、あるいは交換によって生じる
結像特性の変動を、これらの光学要素移動部材の移動に
よって補正することができ、常に良好な結像特性を得る
ことができる。
【００１９】
【実施例】図１は本発明の実施例を示し、レチクルＲの
下面（投影光学系ＰＬ側）のパターン面には転写すべき
パターンが描画されており、このパタ−ンを投影光学系
ＰＬを介してウェハＷ等の被露光基板上に投影し、露光
転写するものである。レチクルＲを照明する照明光束Ｉ
ＬＢは、水銀ランプ１等の光源より発生し、楕円鏡２、
インプットレンズ４、短波長カットフィルター５、及び
干渉フィルター６により、例えばｉ線（波長０．３６５
μｍ）のみが選択され、フライアイレンズ７に入射す
る。尚、本発明による露光装置で使用する光源は、水銀
ランプ等の輝線ランプに限定されるものではなく、例え
ばレ−ザ光源等からのビームをコリメートしてフライア
イレンズ７に入射させてもよい。
下面（投影光学系ＰＬ側）のパターン面には転写すべき
パターンが描画されており、このパタ−ンを投影光学系
ＰＬを介してウェハＷ等の被露光基板上に投影し、露光
転写するものである。レチクルＲを照明する照明光束Ｉ
ＬＢは、水銀ランプ１等の光源より発生し、楕円鏡２、
インプットレンズ４、短波長カットフィルター５、及び
干渉フィルター６により、例えばｉ線（波長０．３６５
μｍ）のみが選択され、フライアイレンズ７に入射す
る。尚、本発明による露光装置で使用する光源は、水銀
ランプ等の輝線ランプに限定されるものではなく、例え
ばレ−ザ光源等からのビームをコリメートしてフライア
イレンズ７に入射させてもよい。
【００２０】フライアイレンズ７の射出側面は、レチク
ルパタ−ンに対する照明光学系中のフーリエ変換面とな
っており、ここには面光源像（フライアイレンズ７の各
エレメントレンズの夫々に対応した複数の点光源の集合
面）が形成されるとともに、その面光源像の形状や大き
さを規定するσ絞り８が設けられる。フライアイレンズ
７を射出し、σ絞り８を透過した照明光は、ミラー９、
１３、レンズ系１０、１２、及びコンデンサーレンズ１
４を経て、レチクルＲを照明する。このとき可変照明視
野絞り（レチクルブラインド）１１は、レンズ系１２と
コンデンサーレンズ１４の作用によってレチクルＲのパ
タ−ン面と共役になっており、レチクルＲへの照明範囲
を可変とすることができる。またレンズ系１０は、σ絞
り８（面光源像）がレチクルブラインド１１、又はレチ
クルＲのパターン面に対するフーリエ変換面となるよう
に設定する。
ルパタ−ンに対する照明光学系中のフーリエ変換面とな
っており、ここには面光源像（フライアイレンズ７の各
エレメントレンズの夫々に対応した複数の点光源の集合
面）が形成されるとともに、その面光源像の形状や大き
さを規定するσ絞り８が設けられる。フライアイレンズ
７を射出し、σ絞り８を透過した照明光は、ミラー９、
１３、レンズ系１０、１２、及びコンデンサーレンズ１
４を経て、レチクルＲを照明する。このとき可変照明視
野絞り（レチクルブラインド）１１は、レンズ系１２と
コンデンサーレンズ１４の作用によってレチクルＲのパ
タ−ン面と共役になっており、レチクルＲへの照明範囲
を可変とすることができる。またレンズ系１０は、σ絞
り８（面光源像）がレチクルブラインド１１、又はレチ
クルＲのパターン面に対するフーリエ変換面となるよう
に設定する。
【００２１】レチクルＲを透過、回折した光束は投影光
学系ＰＬにより結像され、ウェハＷ上にレチクルＲのパ
ターンの像を形成する。尚、図１においてレチクルＲか
らウェハＷまでの破線は、レチクルＲ上のホールパター
ンからの結像光束の光路を示したものである。本実施例
においては、投影光学系ＰＬ中の瞳面ＦＴＰ、すなわち
レチクルＲに対する光学的フーリエ変換面は中空に位置
するように設計され、その瞳面ＦＴＰ、又はその近傍面
には、選択された１つの瞳フィルターＰＦが設けられる
が、これについては後述する。尚、図１の系では投影光
学系ＰＬ中の瞳面ＦＴＰが幾何光学的にσ絞り８によっ
て規定される面光源像の位置と共役になったケーラー照
明法が適用されているが、必ずしもケーラー照明法であ
る必要はない。
学系ＰＬにより結像され、ウェハＷ上にレチクルＲのパ
ターンの像を形成する。尚、図１においてレチクルＲか
らウェハＷまでの破線は、レチクルＲ上のホールパター
ンからの結像光束の光路を示したものである。本実施例
においては、投影光学系ＰＬ中の瞳面ＦＴＰ、すなわち
レチクルＲに対する光学的フーリエ変換面は中空に位置
するように設計され、その瞳面ＦＴＰ、又はその近傍面
には、選択された１つの瞳フィルターＰＦが設けられる
が、これについては後述する。尚、図１の系では投影光
学系ＰＬ中の瞳面ＦＴＰが幾何光学的にσ絞り８によっ
て規定される面光源像の位置と共役になったケーラー照
明法が適用されているが、必ずしもケーラー照明法であ
る必要はない。
【００２２】さて、投影光学系ＰＬは多数枚のレンズ系
より構成されているが、これらのうちの一部は可動保持
部材１５、１８、２１によって保持されており、それぞ
れ支持金物１６、１９、２２を介して駆動機構１７、２
０、２３に結合され、投影光学系全体に対して可動とな
っている。これらの光学要素移動部材（可動保持部材、
支持金物、駆動機構）の制御は光学系コントローラー２
４によって行われる。光学要素移動部材による可動レン
ズ系の移動は、主に投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ方向につ
いて行われるが、後述するように光軸ＡＸと垂直な方向
への移動、あるいは光軸以外の方向を軸とするような回
転運動（レンズの傾斜運動）が必要となる場合もあり、
各種の自由度を持って移動（回転）可能としておくこと
が望ましい。
より構成されているが、これらのうちの一部は可動保持
部材１５、１８、２１によって保持されており、それぞ
れ支持金物１６、１９、２２を介して駆動機構１７、２
０、２３に結合され、投影光学系全体に対して可動とな
っている。これらの光学要素移動部材（可動保持部材、
支持金物、駆動機構）の制御は光学系コントローラー２
４によって行われる。光学要素移動部材による可動レン
ズ系の移動は、主に投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ方向につ
いて行われるが、後述するように光軸ＡＸと垂直な方向
への移動、あるいは光軸以外の方向を軸とするような回
転運動（レンズの傾斜運動）が必要となる場合もあり、
各種の自由度を持って移動（回転）可能としておくこと
が望ましい。
【００２３】尚、瞳フィルターの装填、退出、あるいは
交換に伴って、各種の光学的な収差が変動するが、この
うち、球面収差については特に可動保持部材１８、２１
に保持された瞳面ＦＴＰ近傍の１枚、又は複数枚のレン
ズ素子を移動して補償するのが効果的であり、ディスト
ーション、非点収差、湾曲収差については特に可動保持
部材１５に保持されたレチクルＲ近傍の１枚、又は複数
枚のレンズ素子を移動して補償するのが効果的である。
このような、一般的な収差の変動に対する補償（補正）
は、各レンズ素子を光軸方向のみに移動することで達成
され得る。
交換に伴って、各種の光学的な収差が変動するが、この
うち、球面収差については特に可動保持部材１８、２１
に保持された瞳面ＦＴＰ近傍の１枚、又は複数枚のレン
ズ素子を移動して補償するのが効果的であり、ディスト
ーション、非点収差、湾曲収差については特に可動保持
部材１５に保持されたレチクルＲ近傍の１枚、又は複数
枚のレンズ素子を移動して補償するのが効果的である。
このような、一般的な収差の変動に対する補償（補正）
は、各レンズ素子を光軸方向のみに移動することで達成
され得る。
【００２４】光学系コントローラー２４は、瞳フィルタ
ーＰＦの交換についても制御を行うが、各可動レンズ素
子の最適移動量（回転量）は瞳フィルターＰＦによって
変わり得るので、瞳フィルターＰＦの交換に同期して各
可動レンズ素子の移動位置、又は回転量が最適値となる
ように設定される。尚、露光に際してどのような瞳フィ
ルターを使用するかの指令は、コンソール（不図示）等
を介して主制御系２５にオペレーターが適宜入力可能で
ある。しかしながら、適切な瞳フィルターＰＦの種類
は、専ら転写するレチクルパタ−ンの種類によって決ま
るので、使用するレチクルＲの名称、コード等をバーコ
ードリーダー２９等にて読み取り、認識した名称やコー
ドに基づいて使用する瞳フィルターＰＦの種類を決定
し、自動的にフィルター交換してもよい。もちろんこの
場合にも選択された瞳フィルターＰＦに応じて、各可動
レンズ素子が光学系コントローラー２４の制御で最適位
置に移動設定されることは言うまでもない。
ーＰＦの交換についても制御を行うが、各可動レンズ素
子の最適移動量（回転量）は瞳フィルターＰＦによって
変わり得るので、瞳フィルターＰＦの交換に同期して各
可動レンズ素子の移動位置、又は回転量が最適値となる
ように設定される。尚、露光に際してどのような瞳フィ
ルターを使用するかの指令は、コンソール（不図示）等
を介して主制御系２５にオペレーターが適宜入力可能で
ある。しかしながら、適切な瞳フィルターＰＦの種類
は、専ら転写するレチクルパタ−ンの種類によって決ま
るので、使用するレチクルＲの名称、コード等をバーコ
ードリーダー２９等にて読み取り、認識した名称やコー
ドに基づいて使用する瞳フィルターＰＦの種類を決定
し、自動的にフィルター交換してもよい。もちろんこの
場合にも選択された瞳フィルターＰＦに応じて、各可動
レンズ素子が光学系コントローラー２４の制御で最適位
置に移動設定されることは言うまでもない。
【００２５】ところでウェハＷは、光軸ＡＸと垂直なＸ
Ｙ面を２次元移動するウェハステ−ジＷＳＴのホルダー
上に保持され、ウェハステ−ジＷＳＴの位置は、レーザ
ー干渉計２７等の測長器により正確に計測される。ウェ
ハアライメントセンサー２８は、ウェハＷ上に形成され
ているアライメントマ−ク（位置合わせマーク）の位
置、又は位置誤差を検出し、この検出値とレーザー干渉
計２７の計測値とに基づいて、ステージコントローラー
２６は、ウェハステ−ジＷＳＴの駆動用のモータを制御
して正確な露光位置へウェハＷを位置決めする。
Ｙ面を２次元移動するウェハステ−ジＷＳＴのホルダー
上に保持され、ウェハステ−ジＷＳＴの位置は、レーザ
ー干渉計２７等の測長器により正確に計測される。ウェ
ハアライメントセンサー２８は、ウェハＷ上に形成され
ているアライメントマ−ク（位置合わせマーク）の位
置、又は位置誤差を検出し、この検出値とレーザー干渉
計２７の計測値とに基づいて、ステージコントローラー
２６は、ウェハステ−ジＷＳＴの駆動用のモータを制御
して正確な露光位置へウェハＷを位置決めする。
【００２６】主制御系２５は、光学系コントローラー２
４に対して指令を送るのみでなく、ステージコントロー
ラー２６や、シャッターコントローラー３１、σ絞り及
びレチクルブラインドコントローラー３０等にも指令を
送り、楕円鏡２の第２焦点近傍に配置されたシャッター
３の開閉や、σ絞り８、レチクルブラインド１１の開口
設定も行う。
４に対して指令を送るのみでなく、ステージコントロー
ラー２６や、シャッターコントローラー３１、σ絞り及
びレチクルブラインドコントローラー３０等にも指令を
送り、楕円鏡２の第２焦点近傍に配置されたシャッター
３の開閉や、σ絞り８、レチクルブラインド１１の開口
設定も行う。
【００２７】図２は、瞳フィルターＰＦ、及びその交換
機構を示す平面図である。互いに異なる種類の３枚の瞳
フィルターＰＦ１、ＰＦ２、ＰＦ３は回転板４１上に１
２０°の間隔で保持され、回転板４１は回転軸４０を中
心として回転可能となっている。図示の状態では、コン
タクトホ−ルパターンの露光に適した瞳フィルターとし
て、中心部の円形領域ＰＦ１ａの透過光の位相を、その
周囲の輪帯領域の透過光の位相に対して反転させるＳｕ
ｐｅｒ ＦＬＥＸ型の瞳フィルターＰＦ１が投影光学系
ＰＬの結像光路内の瞳面に装填されているものとする。
その位相の反転のさせ方は連続的、又は段階的に行うこ
とができる。
機構を示す平面図である。互いに異なる種類の３枚の瞳
フィルターＰＦ１、ＰＦ２、ＰＦ３は回転板４１上に１
２０°の間隔で保持され、回転板４１は回転軸４０を中
心として回転可能となっている。図示の状態では、コン
タクトホ−ルパターンの露光に適した瞳フィルターとし
て、中心部の円形領域ＰＦ１ａの透過光の位相を、その
周囲の輪帯領域の透過光の位相に対して反転させるＳｕ
ｐｅｒ ＦＬＥＸ型の瞳フィルターＰＦ１が投影光学系
ＰＬの結像光路内の瞳面に装填されているものとする。
その位相の反転のさせ方は連続的、又は段階的に行うこ
とができる。
【００２８】図３は、瞳フィルターＰＦ、及びその交換
機構を、図２中のＡ−Ａ’矢視断面として示したもので
あり、回転板４１は回転駆動部４２によって回転軸４０
を中心に回転し、また回転駆動部４２は、不図示の投影
光学系鏡筒に保持されている。また、エンコーダー４３
は、回転板４１の回転位置を正確に計測するために設け
られており、回転板４１の周縁部分上には位置合わせ用
の格子（スケール）が刻まれているものとする。
機構を、図２中のＡ−Ａ’矢視断面として示したもので
あり、回転板４１は回転駆動部４２によって回転軸４０
を中心に回転し、また回転駆動部４２は、不図示の投影
光学系鏡筒に保持されている。また、エンコーダー４３
は、回転板４１の回転位置を正確に計測するために設け
られており、回転板４１の周縁部分上には位置合わせ用
の格子（スケール）が刻まれているものとする。
【００２９】Ｓｕｐｅｒ ＦＬＥＸ型の瞳フィルターＰ
Ｆ１は、一例としてガラス、石英等の透明平板上の中心
部の円形領域ＰＦ１ａに透明誘電体膜を形成したもので
ある。他の２個の瞳フィルターのうちフィルターＰＦ２
は、中心部の円形領域ＰＦ２ａの透過率を周辺の透過率
よりも低減したものであり、これはＬ＆Ｓパターンの露
光用の瞳フィルターとして使われる。このフィルターＰ
Ｆ２は、透明平板上の中心部の円形領域ＰＦ２ａに金属
薄膜等の吸光部材を形成したものを使用する。尚、Ｌ＆
Ｓパターン用瞳フィルターの使用に際しては、照明光学
系１〜１４によるレチクルＲへの照明状態を、いわゆる
輪帯照明系に設定した方がより好ましい。従って、図１
中のσ絞り８は、輪帯照明にも対応可能としておくこと
が望ましい。すなわち、σ絞り８によって面光源像を輪
帯状に制限するのである。そこで、σ絞り８も複数種の
開口形状のものを予め用意しておき、図２のような交換
機構によって適宜交換できるようにしておくとよい。
Ｆ１は、一例としてガラス、石英等の透明平板上の中心
部の円形領域ＰＦ１ａに透明誘電体膜を形成したもので
ある。他の２個の瞳フィルターのうちフィルターＰＦ２
は、中心部の円形領域ＰＦ２ａの透過率を周辺の透過率
よりも低減したものであり、これはＬ＆Ｓパターンの露
光用の瞳フィルターとして使われる。このフィルターＰ
Ｆ２は、透明平板上の中心部の円形領域ＰＦ２ａに金属
薄膜等の吸光部材を形成したものを使用する。尚、Ｌ＆
Ｓパターン用瞳フィルターの使用に際しては、照明光学
系１〜１４によるレチクルＲへの照明状態を、いわゆる
輪帯照明系に設定した方がより好ましい。従って、図１
中のσ絞り８は、輪帯照明にも対応可能としておくこと
が望ましい。すなわち、σ絞り８によって面光源像を輪
帯状に制限するのである。そこで、σ絞り８も複数種の
開口形状のものを予め用意しておき、図２のような交換
機構によって適宜交換できるようにしておくとよい。
【００３０】残りのフィルターＰＦ３は、全面に渡って
透過率差や位相差を与えないような均一な透明平板（い
わゆる素ガラス）から成り、瞳フィルターを使用しない
状態と全く等価なフィルターである。このようなフィル
ターＰＦ３が必要になるのは、他の２枚の瞳フィルター
ＰＦ１、ＰＦ２がいずれも光学的に厚さを有する透明板
であるため、これらの瞳フィルターを使用しない状態に
おいても、これに等しい光学的厚さを確保するような光
学特性の補償、すなわち光路長を揃える操作をしなけれ
ばならないからである。
透過率差や位相差を与えないような均一な透明平板（い
わゆる素ガラス）から成り、瞳フィルターを使用しない
状態と全く等価なフィルターである。このようなフィル
ターＰＦ３が必要になるのは、他の２枚の瞳フィルター
ＰＦ１、ＰＦ２がいずれも光学的に厚さを有する透明板
であるため、これらの瞳フィルターを使用しない状態に
おいても、これに等しい光学的厚さを確保するような光
学特性の補償、すなわち光路長を揃える操作をしなけれ
ばならないからである。
【００３１】同様の理由により、本実施例で使用する複
数の瞳フィルターの光学的厚さは、ほぼ等しいことが望
ましい。ただし、本実施例に於ては前述の光学要素移動
部材により、それぞれの瞳フィルターに応じて投影光学
系中の可動レンズ素子を最適位置に調整し、瞳フィルタ
ーの交換に伴う結像特性の変動（収差の増大）を最小限
に押さえることができるので、複数の瞳フィルターの光
学的厚さのばらつきの許容量は、レンズ素子を可動にし
なかったときと比べると格段に大きくすることができ
る。
数の瞳フィルターの光学的厚さは、ほぼ等しいことが望
ましい。ただし、本実施例に於ては前述の光学要素移動
部材により、それぞれの瞳フィルターに応じて投影光学
系中の可動レンズ素子を最適位置に調整し、瞳フィルタ
ーの交換に伴う結像特性の変動（収差の増大）を最小限
に押さえることができるので、複数の瞳フィルターの光
学的厚さのばらつきの許容量は、レンズ素子を可動にし
なかったときと比べると格段に大きくすることができ
る。
【００３２】また、複数の瞳フィルター間の厚さのばら
つきだけでなく、１枚の瞳フィルター内の厚さムラ、特
にテーパー成分についても光学要素移動部材により補償
することができるので、瞳フィルター自体の製造誤差に
対する許容量を極めて緩くすることができるという効果
もある。このことは、すなわち瞳フィルターの製造コス
トの大幅な低減が可能であることを意味している。
つきだけでなく、１枚の瞳フィルター内の厚さムラ、特
にテーパー成分についても光学要素移動部材により補償
することができるので、瞳フィルター自体の製造誤差に
対する許容量を極めて緩くすることができるという効果
もある。このことは、すなわち瞳フィルターの製造コス
トの大幅な低減が可能であることを意味している。
【００３３】尚、このようなテーパー成分の補償は上述
の各可動レンズ素子の光軸方向への移動のみでは不十分
であるため、特定の可動レンズ素子は、可動保持部材
（１５、１８、２１等）と共に任意の方向に（任意の軸
を中心として）回転可能な構造としておくと良い。ここ
での回転とは、回転量としては極めてわずかな傾斜を意
味し、回転機構としても、可動保持部材のチルトが可能
な構造であればよい。
の各可動レンズ素子の光軸方向への移動のみでは不十分
であるため、特定の可動レンズ素子は、可動保持部材
（１５、１８、２１等）と共に任意の方向に（任意の軸
を中心として）回転可能な構造としておくと良い。ここ
での回転とは、回転量としては極めてわずかな傾斜を意
味し、回転機構としても、可動保持部材のチルトが可能
な構造であればよい。
【００３４】可動保持部材（１５、１８、２１等）の保
持方法は、図１に示した如く、投影光学系の鏡筒から直
接、支持棒（１６、１９、２２等）を介して保持すると
してもよいが、図４に示す如く、一旦、中間鏡筒６６を
介してから、投影光学系の鏡筒ＰＬ０に保持する様にし
ても良く、この場合には各可動レンズ素子５０、５１、
５２、５３の移動に関する自由度がより増大する。その
図４は、図１中の各可動保持機構の変形例を示し、２枚
の可動レンズ素子５０、５１は内側鏡筒６０に固定さ
れ、２枚の可動レンズ素子５２、５３は内側鏡筒６１に
固定される。これら２つの内側鏡筒６０、６１は光軸Ａ
Ｘの方向に間隔をあけて配置され、支持部材６２、６３
は内側鏡筒６０を中間鏡筒６６に対して保持し、支持部
材６４、６５は内側鏡筒６１を中間鏡筒６６に対して保
持する。さらに中間鏡筒６６は、外側の鏡筒ＰＬＯに対
して支持部材６７、６８、６９、７０を介して保持され
る。
持方法は、図１に示した如く、投影光学系の鏡筒から直
接、支持棒（１６、１９、２２等）を介して保持すると
してもよいが、図４に示す如く、一旦、中間鏡筒６６を
介してから、投影光学系の鏡筒ＰＬ０に保持する様にし
ても良く、この場合には各可動レンズ素子５０、５１、
５２、５３の移動に関する自由度がより増大する。その
図４は、図１中の各可動保持機構の変形例を示し、２枚
の可動レンズ素子５０、５１は内側鏡筒６０に固定さ
れ、２枚の可動レンズ素子５２、５３は内側鏡筒６１に
固定される。これら２つの内側鏡筒６０、６１は光軸Ａ
Ｘの方向に間隔をあけて配置され、支持部材６２、６３
は内側鏡筒６０を中間鏡筒６６に対して保持し、支持部
材６４、６５は内側鏡筒６１を中間鏡筒６６に対して保
持する。さらに中間鏡筒６６は、外側の鏡筒ＰＬＯに対
して支持部材６７、６８、６９、７０を介して保持され
る。
【００３５】このような構成によって、４枚の可動レン
ズ素子５０〜５３を一体に光軸方向に微動させるとき
は、支持部材６７〜７０に結合された駆動機構（モー
タ、エアピストン、ピエゾ等）を作動させて中間鏡筒６
６を上下動させる。また、一対の可動レンズ素子５０、
５１、あるいは５２、５３を単独に動かすときは、対応
する内側鏡筒６０、あるいは６１を保持する支持部材６
２、６３、あるいは６４、６５の夫々と結合した駆動機
構を独立に作動させればよい。また、一対の可動レンズ
素子を固定した内側鏡筒６０、又は６１を傾斜可能にす
ることもでき、さらには内側鏡筒６０、６１のうち少な
くとも一方を光軸ＡＸと垂直な面内で微小移動可能な構
造にしておくこともできる。
ズ素子５０〜５３を一体に光軸方向に微動させるとき
は、支持部材６７〜７０に結合された駆動機構（モー
タ、エアピストン、ピエゾ等）を作動させて中間鏡筒６
６を上下動させる。また、一対の可動レンズ素子５０、
５１、あるいは５２、５３を単独に動かすときは、対応
する内側鏡筒６０、あるいは６１を保持する支持部材６
２、６３、あるいは６４、６５の夫々と結合した駆動機
構を独立に作動させればよい。また、一対の可動レンズ
素子を固定した内側鏡筒６０、又は６１を傾斜可能にす
ることもでき、さらには内側鏡筒６０、６１のうち少な
くとも一方を光軸ＡＸと垂直な面内で微小移動可能な構
造にしておくこともできる。
【００３６】ところで、本発明に適用される瞳フィルタ
ーは上述の３種類に限定されるわけではなく、例えば前
述の光軸近傍の円形領域を遮光するタイプの遮光型フィ
ルターや、瞳面を透過する光束の空間的コヒ−レンシ−
を低減させるＳＦＩＮＣＳ法による瞳フィルタ−を使用
することもできる。ＳＦＩＮＣＳ型の瞳フィルタ−は、
光軸近傍の円形領域の透過光と瞳面外周の輪帯領域の透
過光との干渉性を低減することにより、コンタクトホー
ルパターン結像時の焦点深度を向上させるフィルターで
ある。干渉性の低減手段として、中心の円形領域とその
回りの輪帯領域との各透過光束間にコヒ−レント長（波
長３６５ｎｍで波長幅Δλが５ｎｍのｉ線なら２５μｍ
程度）以上の光路差を与える方法がある。その場合、実
際の瞳フィルター板としては、中心円形部と周辺輪帯部
とで、厚さ又は屈折率が相対的に異なる透明基板を使用
する。
ーは上述の３種類に限定されるわけではなく、例えば前
述の光軸近傍の円形領域を遮光するタイプの遮光型フィ
ルターや、瞳面を透過する光束の空間的コヒ−レンシ−
を低減させるＳＦＩＮＣＳ法による瞳フィルタ−を使用
することもできる。ＳＦＩＮＣＳ型の瞳フィルタ−は、
光軸近傍の円形領域の透過光と瞳面外周の輪帯領域の透
過光との干渉性を低減することにより、コンタクトホー
ルパターン結像時の焦点深度を向上させるフィルターで
ある。干渉性の低減手段として、中心の円形領域とその
回りの輪帯領域との各透過光束間にコヒ−レント長（波
長３６５ｎｍで波長幅Δλが５ｎｍのｉ線なら２５μｍ
程度）以上の光路差を与える方法がある。その場合、実
際の瞳フィルター板としては、中心円形部と周辺輪帯部
とで、厚さ又は屈折率が相対的に異なる透明基板を使用
する。
【００３７】あるいはまた、光軸近傍領域の透過光と、
瞳面外周領域の透過光との偏光状態を異ならせることに
より干渉性を低減することもできる。この場合、実際の
瞳フィルター板としては、中心円形部と周辺輪帯部とを
透過する光束の直線偏光が直交するように組み合わされ
た偏光板や、１／２波長板、１／４波長板等の透過光の
偏光状態を異ならしめる部材を部分的に配した透明基板
を使用する。
瞳面外周領域の透過光との偏光状態を異ならせることに
より干渉性を低減することもできる。この場合、実際の
瞳フィルター板としては、中心円形部と周辺輪帯部とを
透過する光束の直線偏光が直交するように組み合わされ
た偏光板や、１／２波長板、１／４波長板等の透過光の
偏光状態を異ならしめる部材を部分的に配した透明基板
を使用する。
【００３８】図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はＳＦＩＮＣ
Ｓ法による瞳フィルターの一例を示し、基本型は図５
（Ａ）のように、投影光学系ＰＬ内の実効的な瞳径ｒ0
よりも若干大きな半径Ｄ0 を有する透明円形基板とし、
その中心から半径ｒ1 （ｒ1 ＜ｒ0 ）の円形領域ＰＦｃ
と内径ｒ1 、外径ｒ2 の輪帯領域ＰＦｓ1 とを有する。
そして、円形領域ＰＦｃを通る結像光束と輪帯領域ＰＦ
ｓ1 を通る結像光束とが互いに干渉しないように、円形
領域ＰＦｃと輪帯領域ＰＦｓ1 との間の光路長差（厚み
差）を露光用照明光のコヒーレント長以上に設定した
り、または、円形領域ＰＦｃと輪帯領域ＰＦｓ1 とを透
過した各結像光束の偏光を互いに異ならせるような偏光
性材料で構成したりする。この図５（Ａ）のようなＳＦ
ＩＮＣＳ型瞳フィルターの場合、半径ｒ0 、ｒ1 の最適
な関係は、２ｒ1 2＝ｒ0 2、すなわち０．７０７ｒ0 ＝ｒ
1 であり、このとき理論的に最大の焦点深度拡大効果が
得られる。この条件は、円形領域ＰＦｃを通る光束によ
って作られる像に関する波面収差量と、輪帯領域ＰＦｓ
1 を通る光束によって作られる像に関する波面収差量と
をほぼ等しくするという条件のもとで解析的に導かれ
る。
Ｓ法による瞳フィルターの一例を示し、基本型は図５
（Ａ）のように、投影光学系ＰＬ内の実効的な瞳径ｒ0
よりも若干大きな半径Ｄ0 を有する透明円形基板とし、
その中心から半径ｒ1 （ｒ1 ＜ｒ0 ）の円形領域ＰＦｃ
と内径ｒ1 、外径ｒ2 の輪帯領域ＰＦｓ1 とを有する。
そして、円形領域ＰＦｃを通る結像光束と輪帯領域ＰＦ
ｓ1 を通る結像光束とが互いに干渉しないように、円形
領域ＰＦｃと輪帯領域ＰＦｓ1 との間の光路長差（厚み
差）を露光用照明光のコヒーレント長以上に設定した
り、または、円形領域ＰＦｃと輪帯領域ＰＦｓ1 とを透
過した各結像光束の偏光を互いに異ならせるような偏光
性材料で構成したりする。この図５（Ａ）のようなＳＦ
ＩＮＣＳ型瞳フィルターの場合、半径ｒ0 、ｒ1 の最適
な関係は、２ｒ1 2＝ｒ0 2、すなわち０．７０７ｒ0 ＝ｒ
1 であり、このとき理論的に最大の焦点深度拡大効果が
得られる。この条件は、円形領域ＰＦｃを通る光束によ
って作られる像に関する波面収差量と、輪帯領域ＰＦｓ
1 を通る光束によって作られる像に関する波面収差量と
をほぼ等しくするという条件のもとで解析的に導かれ
る。
【００３９】図５（Ｂ）は、瞳面を３つの領域としたも
ので、中心の円形領域ＰＦｃ（半径ｒ1)と、その外周に
隣接する内側輪帯領域ＰＦｓ2(外径ｒ2)と、さらにその
外周に隣接する外側輪帯領域ＰＦｓ1(半径ｒ0 以上）と
で構成される。この場合、最適な条件は、ｒ1 2＝（ｒ2 2
−ｒ1 2）＝（ｒ0 2−ｒ2 2）であり、円形領域ＰＦｃを通
る結像光束と隣接した内側輪帯領域ＰＦｓ2 を通る結像
光束とが互いに干渉しないように構成され、内側輪帯領
域ＰＦｓ2 を通る結像光束と外側輪帯領域ＰＦｓ1 を通
る結像光束とが互いに干渉しないように構成される。こ
こでの条件も３つの各領域ＰＦｃ、ＰＦｓ1 、ＰＦｓ2
の各々を通る結像光束の単位デフォーカス量に対する波
面収差量をほぼ等しくするという条件のもとで一義的に
求められる。
ので、中心の円形領域ＰＦｃ（半径ｒ1)と、その外周に
隣接する内側輪帯領域ＰＦｓ2(外径ｒ2)と、さらにその
外周に隣接する外側輪帯領域ＰＦｓ1(半径ｒ0 以上）と
で構成される。この場合、最適な条件は、ｒ1 2＝（ｒ2 2
−ｒ1 2）＝（ｒ0 2−ｒ2 2）であり、円形領域ＰＦｃを通
る結像光束と隣接した内側輪帯領域ＰＦｓ2 を通る結像
光束とが互いに干渉しないように構成され、内側輪帯領
域ＰＦｓ2 を通る結像光束と外側輪帯領域ＰＦｓ1 を通
る結像光束とが互いに干渉しないように構成される。こ
こでの条件も３つの各領域ＰＦｃ、ＰＦｓ1 、ＰＦｓ2
の各々を通る結像光束の単位デフォーカス量に対する波
面収差量をほぼ等しくするという条件のもとで一義的に
求められる。
【００４０】図５（Ｃ）は、図５（Ａ）に示した瞳フィ
ルターの円形領域ＰＦｃの中央に一定の半径の遮光部Ｐ
Ｆｏを設けたものであり、その結果、図５（Ａ）中の円
形領域ＰＦｃは輪帯領域ＰＦｓ2 に規定される。以上、
図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）のＳＦＩＮＣＳ瞳フィルタ
ーは、Ｓｕｐｅｒ ＦＬＥＸ法のような多重焦点フィル
ターの原理とは異なり、投影されたコンタクトホールパ
ターンの結像は、互いにインコヒーレントな状態に分割
された部分光束で構成される結像光束によって行われる
ため、像面上では各部分光束が互いに独立にホールパタ
ーン像の強度分布を作り、それらが光量的に加算（イン
コヒーレント加算）されたものとなる（Ｓｕｐｅｒ Ｆ
ＬＥＸ法ではコヒーレント加算）。その各部分光束の夫
々によって結像される像は、いずれもデフォーカス時の
波面収差発生が小さくなる。すなわち、瞳の有効径ｒ0
をそのまま使った従来の結像系がΔＦだけデフォーカス
したときに生ずる波面収差量と同じ量だけ波面収差を発
生するように、ＳＦＩＮＣＳ瞳フィルターを持つ結像系
をデフォーカスさせたとすると、図５（Ａ）のフィルタ
ーの場合は理論上、２×ΔＦまでデフォーカス量が許容
され、図５（Ｂ）のフィルターの場合は３×ΔＦまで許
容される。
ルターの円形領域ＰＦｃの中央に一定の半径の遮光部Ｐ
Ｆｏを設けたものであり、その結果、図５（Ａ）中の円
形領域ＰＦｃは輪帯領域ＰＦｓ2 に規定される。以上、
図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）のＳＦＩＮＣＳ瞳フィルタ
ーは、Ｓｕｐｅｒ ＦＬＥＸ法のような多重焦点フィル
ターの原理とは異なり、投影されたコンタクトホールパ
ターンの結像は、互いにインコヒーレントな状態に分割
された部分光束で構成される結像光束によって行われる
ため、像面上では各部分光束が互いに独立にホールパタ
ーン像の強度分布を作り、それらが光量的に加算（イン
コヒーレント加算）されたものとなる（Ｓｕｐｅｒ Ｆ
ＬＥＸ法ではコヒーレント加算）。その各部分光束の夫
々によって結像される像は、いずれもデフォーカス時の
波面収差発生が小さくなる。すなわち、瞳の有効径ｒ0
をそのまま使った従来の結像系がΔＦだけデフォーカス
したときに生ずる波面収差量と同じ量だけ波面収差を発
生するように、ＳＦＩＮＣＳ瞳フィルターを持つ結像系
をデフォーカスさせたとすると、図５（Ａ）のフィルタ
ーの場合は理論上、２×ΔＦまでデフォーカス量が許容
され、図５（Ｂ）のフィルターの場合は３×ΔＦまで許
容される。
【００４１】以上の実施例においては、瞳フィルターと
して、すべて光学的に厚みのある透過基板をベースとし
たものを用いたが、例えば遮光型フィルターについて
は、図５（Ｄ）に示すように遮光性の金属板から中心の
円形領域（その半径ｒ3 と有効瞳径ｒ0 の関係は、０．
３ｒ0 ≦ｒ3 ≦０．７ｒ0 程度が望ましい）を残して透
過部となる部分のみを繰り抜いた遮光板としてもよい。
このような遮光板については先に述べた特開平４−１７
９９５８号公報に詳細に述べられている。このような遮
光型瞳フィルターをコンタクトホール用に使用する場
合、従来通りの「瞳フィルターを使用しない状態」とす
るためには、先の実施例と同様の考え方に従って、光学
的に厚みのないフィルターを使用することになる。すな
わち、従来の状態用の瞳フィルターとして前述のような
均一な透明平板（図２のＰＦ３）を使用するのではな
く、単に瞳面ＦＴＰから図５（Ｄ）のような遮光型瞳フ
ィルターを取り除くだけでよい。尚、図５（Ｄ）の金属
板による遮光板では、中央の円形遮光部分ＰＦｏが周辺
の輪帯遮光部Ｐｇと３本のスポーク状のリムＬｇによっ
て１２０°間隔で結合されているが、これは１８０°の
配置で２本にしてもよい。また、図５（Ｄ）の金属板フ
ィルターは、必ずしも完全遮光の素材で作る必要はな
く、中心円形領域に適当な透過率を持たせるような素
材、又は緻密なメッシュ状にしてもよい。
して、すべて光学的に厚みのある透過基板をベースとし
たものを用いたが、例えば遮光型フィルターについて
は、図５（Ｄ）に示すように遮光性の金属板から中心の
円形領域（その半径ｒ3 と有効瞳径ｒ0 の関係は、０．
３ｒ0 ≦ｒ3 ≦０．７ｒ0 程度が望ましい）を残して透
過部となる部分のみを繰り抜いた遮光板としてもよい。
このような遮光板については先に述べた特開平４−１７
９９５８号公報に詳細に述べられている。このような遮
光型瞳フィルターをコンタクトホール用に使用する場
合、従来通りの「瞳フィルターを使用しない状態」とす
るためには、先の実施例と同様の考え方に従って、光学
的に厚みのないフィルターを使用することになる。すな
わち、従来の状態用の瞳フィルターとして前述のような
均一な透明平板（図２のＰＦ３）を使用するのではな
く、単に瞳面ＦＴＰから図５（Ｄ）のような遮光型瞳フ
ィルターを取り除くだけでよい。尚、図５（Ｄ）の金属
板による遮光板では、中央の円形遮光部分ＰＦｏが周辺
の輪帯遮光部Ｐｇと３本のスポーク状のリムＬｇによっ
て１２０°間隔で結合されているが、これは１８０°の
配置で２本にしてもよい。また、図５（Ｄ）の金属板フ
ィルターは、必ずしも完全遮光の素材で作る必要はな
く、中心円形領域に適当な透過率を持たせるような素
材、又は緻密なメッシュ状にしてもよい。
【００４２】ところで、収差が完全に除去された投影光
学系においては、このような光学的に厚みのない金属板
遮光型瞳フィルターの装填の前後で、副次的な結像特性
の変動は原理的に全くない。しかしながら、実際の投影
光学系では、ガラス自体の不均質性や、各レンズ素子の
微小な製造誤差等により、わずかながら収差が残存して
いるのが現実である。もちろんこのような残存収差につ
いては、最終的な調整段階で各光学素子間の相対位置等
を微調整し、レチクルＲとウェハＷ間での結像特性上の
各諸元が実用上全く問題のない程度に押さえ込まれてい
る。ただし、その結像諸特性を維持しつつ、レチクルＲ
のパターン面と瞳面ＦＴＰとの間、及び瞳面ＦＴＰとウ
ェハＷの表面との間を厳密な光学的フーリエ変換の関係
に調整することは難しく、結像の諸特性を最優先に考慮
する以上、光学的フーリエ変換の関係が厳密に満たされ
ない場合もある。
学系においては、このような光学的に厚みのない金属板
遮光型瞳フィルターの装填の前後で、副次的な結像特性
の変動は原理的に全くない。しかしながら、実際の投影
光学系では、ガラス自体の不均質性や、各レンズ素子の
微小な製造誤差等により、わずかながら収差が残存して
いるのが現実である。もちろんこのような残存収差につ
いては、最終的な調整段階で各光学素子間の相対位置等
を微調整し、レチクルＲとウェハＷ間での結像特性上の
各諸元が実用上全く問題のない程度に押さえ込まれてい
る。ただし、その結像諸特性を維持しつつ、レチクルＲ
のパターン面と瞳面ＦＴＰとの間、及び瞳面ＦＴＰとウ
ェハＷの表面との間を厳密な光学的フーリエ変換の関係
に調整することは難しく、結像の諸特性を最優先に考慮
する以上、光学的フーリエ変換の関係が厳密に満たされ
ない場合もある。
【００４３】そのようにフーリエ変換の関係が厳密に維
持されていない投影光学系においては、金属板遮光型瞳
フィルターの装填に対しても副次的な結像諸特性（特に
収差）の変動が発生する恐れがある。ところが、本発明
の光学要素移動部材は、このような収差変動に対しても
勿論補償することができるので、全く問題はない。以上
の実施例で使用する投影光学系は、無収差、又は極めて
収差の少ない結像系としたが、ある種のパターンの転写
に対しては、特定の収差、特に球面収差を積極的に発生
させたほうが、より良い転写像を得られる場合がある。
従って、本発明によって、転写するパターン（レチク
ル）に応じて瞳フィルターを交換し、光学要素移動部材
により収差変動を補償する際には、ある種のパターンに
対しては制御可能な球面収差を発生させるように、光学
要素移動部材を設定しても良い。
持されていない投影光学系においては、金属板遮光型瞳
フィルターの装填に対しても副次的な結像諸特性（特に
収差）の変動が発生する恐れがある。ところが、本発明
の光学要素移動部材は、このような収差変動に対しても
勿論補償することができるので、全く問題はない。以上
の実施例で使用する投影光学系は、無収差、又は極めて
収差の少ない結像系としたが、ある種のパターンの転写
に対しては、特定の収差、特に球面収差を積極的に発生
させたほうが、より良い転写像を得られる場合がある。
従って、本発明によって、転写するパターン（レチク
ル）に応じて瞳フィルターを交換し、光学要素移動部材
により収差変動を補償する際には、ある種のパターンに
対しては制御可能な球面収差を発生させるように、光学
要素移動部材を設定しても良い。
【００４４】ところで、最近の投影露光装置に於ては、
投影光学系内の特定の光学素子間の空間の気圧を制御す
ることにより、大気圧変動や露光光の一部吸収に伴う蓄
熱等の外的要因によって生ずる結像特性の変動を補償す
る機構を備えたものが多い。このような機構を積極的に
利用し、本発明の光学要素移動部材の部分的な代替えを
させることもできる。
投影光学系内の特定の光学素子間の空間の気圧を制御す
ることにより、大気圧変動や露光光の一部吸収に伴う蓄
熱等の外的要因によって生ずる結像特性の変動を補償す
る機構を備えたものが多い。このような機構を積極的に
利用し、本発明の光学要素移動部材の部分的な代替えを
させることもできる。
【００４５】また、大気圧変動や熱蓄積による結像特性
の変動を補償する装置として、投影光学系内の光学素子
の一部を可動とした構成も提案されているが、このよう
な既存の構成を用いて、本発明の光学要素移動部材の機
能を実現することもできる。逆に本発明の光学要素移動
部材を、外的要因による結像特性の変動の補償部材とし
て兼用することも可能である。
の変動を補償する装置として、投影光学系内の光学素子
の一部を可動とした構成も提案されているが、このよう
な既存の構成を用いて、本発明の光学要素移動部材の機
能を実現することもできる。逆に本発明の光学要素移動
部材を、外的要因による結像特性の変動の補償部材とし
て兼用することも可能である。
【００４６】図６（Ａ）は、特開平２−１１０９号公報
に開示されたようなフレネル状補正光学板の一例を示す
平面図であり、図６（Ｂ）は図６（Ａ）中のＢ−Ｂ’矢
視断面を示す。このフレネル状補正光学板は投影光学系
ＰＬの瞳面ＦＴＰ上に配置可能であり、結像特性のうち
特に球面収差、波面収差、又は色収差を補正するために
設けられる。この図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、補
正光学板ＣＰＢの一方の表面にはブレーズド格子Ｇｂの
複数が所定の半径間隔で同心円状に刻設され、他方の表
面の中央にはＳＦＩＮＣＳ瞳フィルターとして作用する
段差Δｄ（コヒーレント長以上）の中心円形領域ＰＦｃ
がエッチング等により形成されている。この図６の実施
例による補正光学板は、全体としてＳＦＩＮＣＳ瞳フィ
ルターとして働くとともに、そのフィルターを瞳ＦＴＰ
に挿入したときに発生するであろう像収差を、その補正
光学板ＣＰＢの表面のブレーズド格子（フレネル作用を
持つ）によって自己補正する機能を持っている。このよ
うに補正光学板ＣＰＢは、ＳＦＩＮＣＳ瞳フィルターの
機能と、その機能のために副次的に発生する収差を自己
補正する機能とを兼ね備えているため、図６のような構
造の瞳フィルターを用意する場合は、投影光学系ＰＬの
瞳面ＦＴＰにその瞳フィルターを単に出し入れするだけ
でもよい。尚、補正光学板ＣＰＢのブレーズド格子のピ
ッチや凹凸の差は、その光学板自体の光学的な厚みの存
在による収差発生を押さえるように決められる。また、
図６の構造はＳＦＩＮＣＳ瞳フィルターに限らず、厚み
のある透明基板をベースとした瞳フィルター全般に適用
可能である。さらに補正光学板ＣＰＢはフレネルによる
レンズ効果を有する（すなわち固有の光軸を有する）も
のであるため、投影光学系ＰＬ内での位置設定（特に傾
き）は比較的精密にしておく必要があり、場合によって
はＸＹ面内での精密微動機構も必要となる。この図６の
実施例では、補正光学板ＣＰＢのブレーズド格子面が、
本発明における像収差補正用の移動可能な光学要素に相
当する。このため、瞳フィルター（補正光学板ＣＰＢ）
の挿脱、交換用の可動機構（図２中の回転板４１）が、
投影光学系を構成する光学素子の移動機構の機能として
兼用されることになる。また、補正光学板はフレネルレ
ンズに限らず、バイナリーオプチクスレンズを用いても
よく、そのことは先の特開平２−１１０９号公報に詳述
されている通りである。
に開示されたようなフレネル状補正光学板の一例を示す
平面図であり、図６（Ｂ）は図６（Ａ）中のＢ−Ｂ’矢
視断面を示す。このフレネル状補正光学板は投影光学系
ＰＬの瞳面ＦＴＰ上に配置可能であり、結像特性のうち
特に球面収差、波面収差、又は色収差を補正するために
設けられる。この図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、補
正光学板ＣＰＢの一方の表面にはブレーズド格子Ｇｂの
複数が所定の半径間隔で同心円状に刻設され、他方の表
面の中央にはＳＦＩＮＣＳ瞳フィルターとして作用する
段差Δｄ（コヒーレント長以上）の中心円形領域ＰＦｃ
がエッチング等により形成されている。この図６の実施
例による補正光学板は、全体としてＳＦＩＮＣＳ瞳フィ
ルターとして働くとともに、そのフィルターを瞳ＦＴＰ
に挿入したときに発生するであろう像収差を、その補正
光学板ＣＰＢの表面のブレーズド格子（フレネル作用を
持つ）によって自己補正する機能を持っている。このよ
うに補正光学板ＣＰＢは、ＳＦＩＮＣＳ瞳フィルターの
機能と、その機能のために副次的に発生する収差を自己
補正する機能とを兼ね備えているため、図６のような構
造の瞳フィルターを用意する場合は、投影光学系ＰＬの
瞳面ＦＴＰにその瞳フィルターを単に出し入れするだけ
でもよい。尚、補正光学板ＣＰＢのブレーズド格子のピ
ッチや凹凸の差は、その光学板自体の光学的な厚みの存
在による収差発生を押さえるように決められる。また、
図６の構造はＳＦＩＮＣＳ瞳フィルターに限らず、厚み
のある透明基板をベースとした瞳フィルター全般に適用
可能である。さらに補正光学板ＣＰＢはフレネルによる
レンズ効果を有する（すなわち固有の光軸を有する）も
のであるため、投影光学系ＰＬ内での位置設定（特に傾
き）は比較的精密にしておく必要があり、場合によって
はＸＹ面内での精密微動機構も必要となる。この図６の
実施例では、補正光学板ＣＰＢのブレーズド格子面が、
本発明における像収差補正用の移動可能な光学要素に相
当する。このため、瞳フィルター（補正光学板ＣＰＢ）
の挿脱、交換用の可動機構（図２中の回転板４１）が、
投影光学系を構成する光学素子の移動機構の機能として
兼用されることになる。また、補正光学板はフレネルレ
ンズに限らず、バイナリーオプチクスレンズを用いても
よく、そのことは先の特開平２−１１０９号公報に詳述
されている通りである。
【００４７】尚、上記実施例では投影露光装置として、
レンズ系からなる投影光学系を備え、ウェハステージの
ステップ移動により露光を行う、いわゆるステッパ−タ
イプの投影露光装置のみを想定したが、本発明は、これ
以外にも、反射光学系からなる装置や、スキャン型の露
光を行う装置等の、いずれのタイプの投影露光装置に対
しても、そのまま、又は若干の変形を加えて適用するこ
とが可能である。
レンズ系からなる投影光学系を備え、ウェハステージの
ステップ移動により露光を行う、いわゆるステッパ−タ
イプの投影露光装置のみを想定したが、本発明は、これ
以外にも、反射光学系からなる装置や、スキャン型の露
光を行う装置等の、いずれのタイプの投影露光装置に対
しても、そのまま、又は若干の変形を加えて適用するこ
とが可能である。
【００４８】ところで本発明の各実施例では、瞳フィル
ターを交換（又は挿脱）したとき、投影光学系ＰＬ内の
光学レンズを微動させて結像特性の劣化を補償するよう
にしたが、補償用の光学レンズの微動を実質的に行わな
くてもよい場合もある。それは、投影光学系ＰＬの瞳Ｆ
ＴＰに挿入すべき瞳フィルターの全て（単なる平行平板
硝材も含む）を精密に同一の光学的厚みで製作してお
き、投影光学系ＰＬの光学設計（製造）、特に収差設計
にあたっては、初めからその光学的厚みを有する透明板
が瞳ＦＴＰに存在することを前提に、最良の特性が得ら
れるような設計を行うのである。
ターを交換（又は挿脱）したとき、投影光学系ＰＬ内の
光学レンズを微動させて結像特性の劣化を補償するよう
にしたが、補償用の光学レンズの微動を実質的に行わな
くてもよい場合もある。それは、投影光学系ＰＬの瞳Ｆ
ＴＰに挿入すべき瞳フィルターの全て（単なる平行平板
硝材も含む）を精密に同一の光学的厚みで製作してお
き、投影光学系ＰＬの光学設計（製造）、特に収差設計
にあたっては、初めからその光学的厚みを有する透明板
が瞳ＦＴＰに存在することを前提に、最良の特性が得ら
れるような設計を行うのである。
【００４９】このようにすると、通常露光時（単なる平
行平板のフィルターを挿入）の結像収差や像歪みと、特
殊露光時（ＳＦＩＮＣＳ用、Ｓｕｐｅｒ ＦＬＥＸ用等
のフィルターを挿入）の結像収差や像歪みとをほとんど
変えることがなく、高い分解能を維持した露光が得ら
れ、ひいては高精度なＩＣ回路パターン製造が可能とな
る。
行平板のフィルターを挿入）の結像収差や像歪みと、特
殊露光時（ＳＦＩＮＣＳ用、Ｓｕｐｅｒ ＦＬＥＸ用等
のフィルターを挿入）の結像収差や像歪みとをほとんど
変えることがなく、高い分解能を維持した露光が得ら
れ、ひいては高精度なＩＣ回路パターン製造が可能とな
る。
【００５０】
【発明の効果】以上本発明によれば、１台の投影露光装
置に対して、数種類の瞳フィルターを装填し、交換して
使用することができ、また各瞳フィルターの交換に伴う
副次的な結像特性の変化、特に収差の変動を光学要素移
動部材により補償し、どのような瞳フィルターに対して
も、常に良好な結像性能を得ることができる。この結
果、１台の投影露光装置を、互いに異なった複数の種類
のパターン露光（工程）に対しても最適な状態で使用す
ることが可能となり、半導体集積回路等の生産効率をよ
り一層高めることが可能となる。
置に対して、数種類の瞳フィルターを装填し、交換して
使用することができ、また各瞳フィルターの交換に伴う
副次的な結像特性の変化、特に収差の変動を光学要素移
動部材により補償し、どのような瞳フィルターに対して
も、常に良好な結像性能を得ることができる。この結
果、１台の投影露光装置を、互いに異なった複数の種類
のパターン露光（工程）に対しても最適な状態で使用す
ることが可能となり、半導体集積回路等の生産効率をよ
り一層高めることが可能となる。
【００５１】また本発明によれば、使用する瞳フィルタ
ーに多少の製造誤差があっても、その影響も含めて結像
特性（特に収差）の劣化を補償することができるので、
瞳フィルターの製造コストを大幅に低減することができ
る。
ーに多少の製造誤差があっても、その影響も含めて結像
特性（特に収差）の劣化を補償することができるので、
瞳フィルターの製造コストを大幅に低減することができ
る。
【図１】本発明の実施例による投影露光装置の概略的な
構成を示す図。
構成を示す図。
【図２】図１中の瞳フィルター、及びその交換機構を示
す平面図。
す平面図。
【図３】図２中のＡ−Ａ’矢視断面図。
【図４】図１中の可動保持機構の変形例を示す図。
【図５】ＳＦＩＮＣＳ法による瞳フィルターと金属板遮
光瞳フィルターの一例を示す図。
光瞳フィルターの一例を示す図。
【図６】投影光学系の瞳面に配置可能なフレネル状補正
光学板の一例を示す平面図。
光学板の一例を示す平面図。
Ｒ・・・・・・レチクル
Ｗ・・・・・・ウェハ
ＰＬ・・・・・・投影光学系
ＦＴＰ・・・・・・フーリエ変換面
ＰＦ、ＰＦ１、ＰＦ２、ＰＦ３、ＣＰＢ・・・・・・瞳フィル
ター １５、１８、２１・・・・・・可動保持部材 ２４・・・・・・光学系コントローラ ４１・・・・・・瞳フィルター可動用の回転板
ター １５、１８、２１・・・・・・可動保持部材 ２４・・・・・・光学系コントローラ ４１・・・・・・瞳フィルター可動用の回転板
Claims (12)
- 【請求項１】 微細なパターンが形成されたマスクを露
光用の照明光で照射する照明手段と、前記マスクのパタ
ーンから発生した光を入射して前記パターンの像を感光
基板上に所定の結像特性で投影する投影光学系とを備え
た投影露光装置において、前記投影光学系中の瞳面内の位置に応じて、前記投影光
学系の瞳面を通過する透過光の位相を変化させる光学フ
ィルターと、前記投影光学系中の瞳面内の特定の領域を
透過する透過光とそれ以外の領域を透過する透過光との
間の干渉性を低減する光学フィルターと、前記投影光学
系の光軸近傍の円形領域を遮光する光学フィルターとの
うちのいずれか１つを、前記投影光学系内の瞳面又はそ
の近傍面に 交換可能に配置する交換手段と；前記光学フィルター の交換に応じて、前記投影光学系を
構成する複数の光学要素のうちの少なくとも一部を、前
記投影光学系全体に対して移動せしめる光学要素移動部
材とを備えたことを特徴とする投影露光装置。 - 【請求項２】 前記交換手段は、さらに、前記投影光学
系中の瞳面を透過する透過光の透過率、位相、あるいは
干渉性に関する前記瞳面内での分布に対して、全く変化
を与えない光学フィルターを、前記投影光学系内の瞳面
又はその近傍面に配置可能であることを特徴とする請求
項第１項に記載の投影露光装置。 - 【請求項３】 マスクのパターンを感光基板上に所定の
結像特性で投影する投影光学系と、該投影光学系の結像
光路中に形成されるフーリエ変換面、もしくはその近傍
面に配置されて、結像光束の光学的な特質を変化させる
ことで前記結像特性のうちの特定の諸元を改善する光学
補正板とを備えた投影露光装置において、 前記光学補正板を前記投影光学系内の結像光路中に挿脱
可能に移動させる第１の可動部材と； 前記光学補正板の挿脱によって前記結像特性のうちの前
記特定の諸元以外の他の諸元が変化することを補正する
ために、前記投影光学系を構成する複数の光学素子のう
ち予め選ばれた一部の光学素子を移動させる第２の可動
部材とを備えたことを特徴とする投影露光装置。 - 【請求項４】 前記投影光学系は、前記光学補正板が結
像光路中から離脱した状態のとき、又は前記光学補正板
が結像光路中に挿入された状態のときに、前記結像特性
の他の諸元が最も良好になるように構成され、前記光学
補正板を結像光路中に挿入したとき、又は離脱させたと
き、前記一部の光学素子を所定量だけ移動させるよう
に、前記第１の可動部材と第２の可動部材とを関連付け
て駆動する手段を備えたことを特徴とする請求項第３項
に記載の投影露光装置。 - 【請求項５】 前記結像特性のうちの特定の諸元は像深
度であり、他の諸元は像収差であることを特徴とする請
求項第３項、又は第４項に記載の投影露光装置。 - 【請求項６】 前記光学補正板は、前記投影光学系のフ
ーリエ変換面の実質的な半径ｒ0 以上の大きさの光透過
性円板によって構成され、該光透過性円板は前記フーリ
エ変換面に分布する結像光束の光学的特質を径方向に連
続的、又は段階的に変化させることを特徴とする請求項
第５項に記載の投影露光装置。 - 【請求項７】 前記光透過性円板は、中心部の半径ｒ1
の円形領域の透過率を、内径ｒ1 、外径ｒ0の輪帯領域
の透過率に対して低減、又は零にする光減衰特性を有
し、該半径ｒ1 と半径ｒ0 との関係を、ほぼ０．３ｒ0
≦ｒ1 ≦０．７ｒ0 に設定したことを特徴とする請求項
第６項に記載の投影露光装置。 - 【請求項８】 前記光透過性円板は、半径ｒ1 の中心円
形領域と、内径ｒ1、外径ｒ2の内側輪帯領域と、内径ｒ
2 、外径ｒ0 の外側輪帯領域との３つの領域を有し、前
記フーリエ変換面に分布する結像光束のうち、少なくと
も前記内側輪帯領域を通る光束と外側輪帯領域を通る光
束との間の干渉性を消失させる光学材料で構成され、半
径ｒ0、ｒ1 、ｒ2 の関係を、ほぼｒ1 2≒ｒ2 2−ｒ1 2≒
ｒ0 2−ｒ2 2に設定したことを特徴とする請求項第６項に
記載の投影露光装置。 - 【請求項９】 前記光透過性円板の中心円形領域を減光
材料で構成したことを特徴とする請求項第８項に記載の
投影露光装置。 - 【請求項１０】 前記光透過性円板は、さらに前記中心
円形領域を通る光束と前記内側輪帯領域を通る光束との
間の干渉性を消失させる光学材料で構成されていること
を特徴とする請求項第８項に記載の投影露光装置。 - 【請求項１１】 前記光透過性円板は、前記フーリエ変
換面に分布する結像光束に対する振幅透過率を径方向に
連続的、又は離散的に異ならせる光学的位相材料で構成
されていることを特徴とする請求項第６項に記載の投影
露光装置。 - 【請求項１２】 前記投影光学系は、前記マスクと前記
フーリエ変換面との間に光軸に沿って配置された複数の
レンズ素子と前記フーリエ変換面と前記感光基板との間
に光軸に沿って配置された複数のレンズ素子とで構成さ
れ、前記第２の可動部材は前記投影光学系内のフーリエ
変換面の近くに位置した１つ以上のレンズ素子を光軸方
向に微小移動させることを特徴とする請求項第６項に記
載の投影露光装置。
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