JP4505666B2

JP4505666B2 - 露光装置、照明装置及びマイクロデバイスの製造方法

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Publication number: JP4505666B2
Application number: JP2000118445A
Authority: JP
Inventors: 弘泰芝; 元夫小山
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2000-04-19
Filing date: 2000-04-19
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2020-04-19
Also published as: JP2001305743A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロデバイス（液晶表示素子、半導体素子、ＣＣＤ等の撮像素子、薄膜磁気ヘッド等）を製造するためのリソグラフィ工程においてに好適な露光装置および良好なるマイクロデバイスを製造するのに好適な方法等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パソコン、テレビ等の表示素子として、液晶表示基板が多用されるようになった。この液晶表示基板は、ガラス基板上に透明薄膜電極をフォトリソグラフィの手法で所望の形状にパターニングして作られる。このフォトリソグラフィの為の装置として、マスク上に形成された原画パターンを投影光学系を介してガラス基板上のフォトレジスト層に露光する投影光学装置が用いられている。
【０００３】
また、最近では液晶表示基板の大面積化が要求されており、それに伴って上記の投影露光装置においても露光領域の拡大が望まれている。この露光領域の拡大の手段として、複数の投影光学系を備えた走査型露光装置が提案されている。即ち、複数の照明光学系をもつ照明光学装置を設け、各照明光学系から射出した光束でマスクを照明し、照明されたマスクの像を複数の投影光学系のそれぞれを介してガラス基板上の投影領域に投影する。そして、マスクとガラス基板とを同期して投影光学系に対して、走査することによって、マスク上のパターン領域の全面をガラス基板上に転写する。
【０００４】
上記の如き走査型露光装置に必要な複数の照明光学装置においては、露光量制御を正確、且つ容易に行う為、各照明領域の照度が揃っていることと、マスクとガラス基板の走査中、各照射領域の光強度は一定であることが望まれる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような露光装置によれば、良好なるパターンを感光性基板に転写するためには、マスクや基板上の被照射面での照度分布を均一にする必要があり、特に、その被照射面の照度分布の傾斜成分を補正する必要がある。
【０００６】
また、特に、複数の照明光学系を備えた露光装置を用いてマスク上のパターン領域の全面を大型の感光性基板上に転写するするには、複数の照明光学系により被照射面上に形成される照明領域において、照度分布の傾斜成分のみならず、照明領域の非傾斜成分を良好に補正する必要がある。
【０００７】
そこで、本発明は、被照射面での照度分布の傾斜成分を補正し得る露光装置およびその露光装置を用いたマイクロデバイスの製造方法を提供することを主たる目的とする。また、本発明は、被照射面での照度分布の傾斜成分のみならず非傾斜成分をも補正し得る露光装置およびその露光装置を用いたマイクロデバイスの製造方法を提供することを副次的な目的とする。
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る露光装置は、照明光をマスクへ導き前記マスク上に照明領域を形成する照明装置と、前記照明領域内の前記マスクのパターンの像を感光性基板に投影する投影光学系とを備える露光装置において、前記照明装置は、前記照明光を伝達するライトガイド部材と、前記ライトガイド部材の射出端から射出する前記照明光を前記マスクへ導く照明光学系と、前記ライトガイド部材の射出端を前記照明光学系の光軸に対して傾斜させる傾斜装置とを有する構成としたものである。
【０００９】
また、本発明に係る露光装置は、上記の露光装置において、前記マスクを保持して移動可能なマスク移動装置と、前記感光性基板を保持して移動可能な基板移動装置と、前記マスク移動装置と前記基板移動装置とを所定の走査方向へ移動させて、前記マスクのパターンの像を前記感光性基板へ走査露光するために、前記マスク移動装置及び前記基板移動装置を制御する制御系とをさらに有する構成としたものである。
【００１０】
また、本発明に係る露光装置は、上記の露光装置において、前記照明装置は、前記照明光学系の照明条件を変更する変更手段をさらに有し、前記傾斜装置は、前記変更手段により変更される前記照明条件に応じて前記ライトガイド部材の射出端を傾斜させる構成としたものである。
【００１１】
また、本発明に係る露光装置は、上記の露光装置において、前記照明領域に関する照明特性又は前記投影光学系により前記照明領域に対応して前記感光性基板上に形成される投影領域に関する照明特性を計測する計測系と、前記計測系の計測結果に基づいて前記傾斜装置の駆動制御を行う制御系とをさらに有する構成としたものである。
【００１２】
また、本発明に係る露光装置は、上記の露光装置において、前記照明特性は、照度分布及び強度分布の少なくとも一方を含む構成としたものである。
【００１３】
また、本発明に係る露光装置は、上記の露光装置において、前記照明光学系は、前記ライトガイド部材の射出端から射出する前記照明光を集光して２次光源を形成する光源像形成光学系と、前記２次光源が形成される位置に前側焦点が設けられるコンデンサ光学系とを含み、前記コンデンサ光学系は、前記照明光学系の光軸に沿って移動可能に設けられる光学素子を含む構成としたものである。
【００１４】
また、本発明に係る露光装置は、上記の露光装置において、前記コンデンサ光学系は、前記照明光学系の光軸と直交する方向に移動可能に設けられる光学素子を含む構成としたものである。
【００１５】
また、本発明に係る露光装置は、上記の露光装置において、前記照明光学系は、前記ライトガイド部材の射出端から射出する前記照明光を集光して２次光源を形成する光源像形成光学系を含み、前記光源像形成光学系は、前記照明光学系の光軸に沿った方向及び該光軸に対して直交する面に沿った方向の少なくとも一方の方向に移動可能に設けられるオプティカルインテグレータを含む構成としたものである。
【００１６】
また、本発明に係る露光装置は、上記の露光装置において、前記ライトガイド部材の射出端は、第１及び第２の射出端を含み、前記照明光学系は、前記第１の射出端から射出する前記照明光を前記マスクへ導く第１の照明光学系、及び前記第２の射出端から射出する前記照明光を前記マスクへ導く第２の照明光学系を含み、前記傾斜装置は、前記第１の射出端を前記第１の照明光学系の光軸に対して傾斜させる第１の傾斜装置、及び前記第２の射出端を前記第２の照明光学系の光軸に対して傾斜させる第２の傾斜装置を含み、前記投影光学系は、前記第1の照明領域内の前記マスクのパターンの像を前記感光性基板に投影する第１の投影光学系、及び前記第２の照明領域内の前記マスクのパターンの像を前記感光性基板に投影する第２の投影光学系を含む構成としたものである。
【００１７】
また、本発明に係るマイクロデバイスの製造方法は、上記いずれかの露光装置を用いて前記マスクのパターンの像を前記感光性基板に露光する露光工程と、前記露光工程によって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構成としたものである。
また、本発明にかかる照明装置は、照明光によって被照射面を照明する照明装置において、前記照明光を伝達するライトガイド部材と、前記ライトガイド部材の射出端から射出する前記照明光を前記被照射面へ導く照明光学系と、前記射出端を前記照明光学系の光軸に対して傾斜させる傾斜装置と、を有する構成としたものである。
また、本発明にかかる照明装置は、上記の照明装置において、前記照明光学系の照明条件を変更する変更手段を有し、前記傾斜装置は、前記変更手段により変更される前記照明条件に応じて前記ライトガイド部材の射出端を傾斜させる構成としたものである。
また、本発明にかかる照明装置は、上記の照明装置において、前記照明光学系は、前記ライトガイド部材の射出端から射出する前記照明光を集光して２次光源を形成する光源像形成光学系と、前記２次光源が形成される位置に前側焦点が設けられるコンデンサ光学系とを含み、前記コンデンサ光学系は、前記照明光学系の光軸に沿って移動可能に設けられる光学素子を含む構成としたものである。
また、本発明にかかる照明装置は、上記の照明装置において、前記コンデンサ光学系は、前記照明光学系の光軸と直交する方向に移動可能に設けられる光学素子を含む構成としたものである。
また、本発明にかかる照明装置は、上記の照明装置において、前記照明光学系は、前記ライトガイド部材の射出端から射出する前記照明光を集光して２次光源を形成する光源像形成光学系を含み、前記光源像形成光学系は、前記照明光学系の光軸に沿った方向及び該光軸に対して直交する面に沿った方向の少なくとも一方の方向に移動可能に設けられるオプティカルインテグレータを含む構成としたものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる実施形態を図１および図２を参照して説明する。図１においては、マスクＭ（又はレチクル）およびワークＷがＸＹ平面に沿って配置され、ＸＹ平面のうち走査方向をＸ方向、Ｘ方向と直交する非走査方向をＹ方向とし、ＸＹ平面に直交する方向をＺ方向として説明する。
【００１９】
本実施形態の投影露光装置は、後述する照明装置によりマスクＭ上の複数の照明領域ＩＡＡ，ＩＡＢ，ＩＡＣを照明し、これら複数の照明領域ＩＡＡ〜ＩＡＣのそれぞれに対応して配置された複数の投影光学系ＰＬＡ，ＰＬＢ，ＰＬＣにより、複数の照明領域ＩＡＡ〜ＩＡＣ内のマスクＭのパターンの正立正像をワークＷ上の投影領域ＰＡＡ，ＰＡＢ，ＰＡＣ内に形成するものである。
【００２０】
図２に示すように、投影領域ＰＡＡ〜ＰＡＣは、平面視台形状であり、Ｙ方向に沿って隣り合う領域どうし（例えばＰＡＡとＰＡＢ、ＰＡＢとＰＡＣ）が図のＸ方向に所定量変位するように、且つ隣り合う領域の端部同士がＹ方向に重複するように、Ｙ方向に沿って並列配置されている。なお、上記各投影光学系ＰＬＡ〜ＰＬＣも各投影領域ＰＡＡ〜ＰＡＣの配置に応じてＸ方向に所定量変位すると共にＹ方向に重複して配置されている。
【００２１】
これらの各投影領域ＰＡＡ〜ＰＡＣがワークＷ上を走査することにより、ワークＷ上には、投影領域ＰＡＡによる露光領域１４１，１４２、投影領域ＰＡＢによる露光領域１４２，１４３，１４４、及び投影領域ＰＡＣによる露光領域１４４，１４５が実質的に同時に形成される。ここで、露光領域１４１，１４３，１４５が非重複露光領域であり、露光領域１４２，１４４が重複露光領域である。
【００２２】
図１に戻って、マスクステージＭＳは、不図示の駆動装置によってＸ方向に移動自在とされている。このマスクステージＭＳ上の端縁には、直交する方向に移動鏡３１ａ、３１ｂがそれぞれ設置されている。移動鏡３１ａにはレーザ干渉計３２ａが対向して配置されている。また、移動鏡３１ｂにはレーザ干渉計３２ｂが対向して配置されている。なお、マスクステージＭＳおよびそのステージＭＳを駆動させる不図示の駆動装置はマスク移動装置を構成する。
【００２３】
これらのレーザ干渉計３２ａ、３２ｂがそれぞれ移動鏡３１ａ、３１ｂにレーザ光を射出して当該移動鏡３１ａ、３１ｂとの間の距離を計測することにより、マスクステージＭＳのＸ方向の移動距離及び走査時のマスクステージＭＳの回転量を検出することが可能になっている。そして、図１では不図示の制御系５０（図３参照）は、レーザ干渉計３２ａ，３２ｂの出力によってマスクステージＭＳの位置をモニターし、上記駆動装置をサーボ制御している。この制御系５０が上記駆動装置を制御することでマスクステージＭＳを所望の位置へ移動することができるようになっている。
【００２４】
ワークステージＷＳは、不図示の駆動装置によってＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向にそれぞれ移動自在になっている。このワークステージＷＳの端縁には、直交する方向に移動鏡３３ａ、３３ｂがそれぞれ設置されている。移動鏡３３ａにはレーザ干渉計３４ａが対向して配置されており、移動鏡３３ｂにはレーザ干渉計３４ｂが対向して配置されている。
【００２５】
これらのレーザ干渉計３４ａ、３４ｂがそれぞれ移動鏡３３ａ、３３ｂにレーザ光を射出して当該移動鏡３３ａ、３３ｂとの間の距離を計測することにより、ワークステージＷＳのＸ方向・Ｙ方向の移動距離、及び走査時のワークステージＷＳの回転量を検出することが可能になっている。そして、、図１では不図示の制御系５０（図３参照）は、レーザ干渉計３４ａ、３４ｂの出力によってワークステージＷＳの位置をモニターしている。この制御系５０が上記駆動装置を制御することで上記駆動装置をサーボ制御することでワークステージＷＳを所望の位置へ移動することができるようになっている。
【００２６】
さらに、ワークステージＷＳの一端には、ワークＷ上に形成される各投影光学系（ＰＬＡ，ＰＬＢ，ＰＬＣ）の投影領域又は結像領域（ＰＡＡ，ＰＡＢ，ＰＡＣ）内での２次元的な照度分布（照明特性）を計測する計測装置（計測系）ＩＤＳが設けられている。そして、この計測装置ＩＤＳからの出力信号は、不図示の制御系５０（図３参照）を介して不図示の表示装置にて計測結果が表示される。
【００２７】
次に、本実施形態の照明装置（照明光学系）について説明する。図１に示すように、本実施形態の照明装置は、１つの光源１１と、当該光源１１からの光を３分岐するライトガイド部材（光ファイバー束）４０と、ライトガイド部材４０の複数の射出端からの光をそれぞれの光軸ＡｘＡ、ＡｘＢ、ＡｘＣに沿ってマスクＭ上の照明領域ＩＡＡ〜ＩＡＣへ導く複数の照明光学系とを備えるものである。
【００２８】
なお、図１では、ライトガイド部材４０が有する複数の射出端のうちの２つの射出端４２Ａ，４２Ｃのみを図示し、複数の照明光学系も光軸ＡｘＡに沿って配置されるものしか図示していない。ただし、ライトガイド部材４０が有する複数の射出端は、光軸ＡｘＢ，ＡｘＣ上にも配置されており、これらの光軸ＡｘＢ，ＡｘＣ上には、光軸ＡＸＡに沿って配置される照明光学系と等価な照明光学系が配置されている。以下の説明においては、光軸ＡｘＡに沿って配置される照明光学系について代表させて説明し、光軸ＡｘＢ，ＡｘＣに関する照明光学系の説明は省略する。
【００２９】
図１において、例えば超高圧水銀ランプ等からなる光源１１は、楕円鏡１２の第１焦点位置に配置されており、光源１１からの光は楕円鏡１２の第２焦点位置に集光し、この位置に光源像を形成する。楕円鏡１２の第２焦点位置の近傍には、ライトガイド部材４０の入射端４１が位置決めされている。このライトガイド部材４０は、ランダムに束ねられた複数の光ファイバーを有し、これらの光ファイバーの入射端が一つにまとめられ、射出側が複数（本実施形態では３つ）にまとめられている。従って、ライトガイド部材４０の入射端４１から入射した光束は、３つの射出端（図１２では射出端４２Ａのみ図示）からほぼ均等に射出する。
【００３０】
ここで、各ライトガイド部材４０の各射出端には、後述するが、各光軸（ＡｘＡ〜ＡｘＣ）に対して対応する射出端（４２Ａ〜４２Ｃ）が傾斜するように、不図示の傾斜機構（図３参照）がそれそれ設けられている。そして、各傾斜機構（図３参照）を介して各ライトガイド部材４０の各射出端（４２Ａ〜４２Ｃ）を傾斜させることにより、マスクＭ上に形成される各照明領域（ＩＡＡ〜ＩＡＣ）の照明分布（照度分布、光強度分布）における光軸（ＡｘＡ〜ＡｘＣ）に関して傾斜する傾斜成分、ひいてはワークＷ上に形成される各投影領域（ＰＡＡ〜ＰＡＣ）における光軸に関して傾斜する傾斜成分を独立的に調整することができる。
【００３１】
さて、ライトガイド部材４０の射出端４２Ａから射出される光は、この射出端４２Ａの近傍に前側焦点が位置決めされたインプットレンズ群１４Ａを介してほぼ平行光束に変換される。この平行光束は、不図示の波長選択フィルターによって、所定の波長の光（例えば、ｇ線、ｈ線及びｉ線の３つの波長の光）が抽出された後、多数のレンズ素子の集合体で構成されるフライアイレンズ（オプティカルインテグレータ）１６Ａに入射する。これにより、フライアイレンズ１６Ａの射出面にはレンズ素子の数に応じた多数の光源像が形成され、すなわち、その面には、面光源としての２次光源が形成される。この２次光源位置には図１では不図示の照明開口絞りＡＳＡ（図３参照）が配置される。なお、照明領域ＩＡＡ（投影領域ＰＡＡ）でのテレセン性（テレセントリシティ）を調整するために、フライアイレンズ１６Ａは、光軸に沿った方向（Ｘ方向）に移動可能な構成であると共に、光軸に対して直交する面（ＹＺ平面）に沿って移動可能な構成である。これは、他の照明領域（ＩＡＢ，ＩＡＣ）を形成する照明装置中に設けられているフライアイレンズ（オプティカルインテグレータ）も同様に調整可能に設けられているため、各照明領域（ＩＡＡ〜ＩＡＣ）又は投影領域（ＰＡＡ〜ＰＡＣ）でのテレセン性（テレセントリシティ）は独立的に調整することができる。
【００３２】
２次光源からの光は、この２次光源が形成される位置に前側焦点が位置決めされたコンデンサレンズ系（コンデンサ光学系）１７Ａにより集光され、照明領域ＩＡＡ（投影領域ＰＡＡ）と相似形状である等脚台形状の開口部を有する照明視野絞りＩＦＳを重畳的に照明する。なお、コンデンサレンズ系１７Ａは、後述するが、このレンズ系１７Ａを構成する少なくも１つの光学系を光軸方向は移動させることにより、マスクＭの上に形成される照明領域ＩＡＡの照明分布（照度分布、光強度分布）における光軸ＡｘＡに関して回転対称な成分（非傾斜成分等）、ひいてはワークＷ上に形成される投影領域ＰＡＡにおける光軸に関して回転対称な成分を調整することができる。これは、他の照明領域（ＩＡＢ，ＩＡＣ）を形成する照明装置中に設けられているコンデンサレンズ系（コンデンサ光学系）も同様に調整可能に設けられているため、各照明領域（ＩＡＡ〜ＩＡＣ）又は投影領域（ＰＡＡ〜ＰＡＣ）での光軸に関して回転対称な成分（非傾斜成分等）は独立的に調整することができる。
【００３３】
さて、照明視野絞りＩＦＳを通過した光束は、照明視野絞りＩＦＳとマスクＭのパターン面（ワークＷ面）とを光学的に共役にする結像光学系（１９ａＡ，１９ｂＡ）、及び結像光学系（１９ａＡ，１９ｂＡ）内に配置された光路折り曲げ鏡ＦＬＡを通過してマスクＭ上に達する。このとき、マスクＭ上には、照明視野絞りＩＦＳの開口部の像である照明領域ＩＡＡが形成される。
【００３４】
このように、ライトガイド部材４０の複数の射出端（４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ）からの各光束は、各照明光学系に光軸（ＡｘＡ、ＡｘＢ、ＡｘＣ）に沿って導かれ、走査露光方向（Ｘ方向）と交差する方向（Ｙ方向）に沿って各照明領域（ＩＡＡ〜ＩＡＣ）をマスクＭ上に形成する。
【００３５】
以上の各照明装置によりマスクＭ上の複数の照明領域ＩＡＡ，ＩＡＢ，ＩＡＣを照明し、これら複数の照明領域ＩＡＡ〜ＩＡＣのそれぞれに対応して配置された複数の投影光学系ＰＬＡ，ＰＬＢ，ＰＬＣにより、複数の照明領域ＩＡＡ〜ＩＡＣ内のマスクＭのパターンの正立正像をワークＷ上の投影領域ＰＡＡ，ＰＡＢ，ＰＡＣ内に形成される。そして、図１では不図示の制御系５０（図３参照）は、マスク側及びワーク側の双方の不図示の駆動装置を介してマスクステージＭＳ及びワークステージＷＳを所定の走査方向（Ｘ方向）へ移動させることにより、ワークＷ上にマスクＭのパターンの全面の像が走査露光される。
【００３６】
さて、次に、図３乃至図６を参照しながら図１に示した各照明装置の調整について説明する。
【００３７】
図３は、図１に示した照明領域ＩＡＡを形成する照明装置の構成を示す図であり、図３において、（Ａ）はマスクＭ上に形成される照明領域ＩＡＡの照明分布（照度分布、光強度分布）において傾斜むら成分が発生している様子を示しており、（Ｂ）はマスクＭ上に形成される照明領域ＩＡＡの照明分布（照度分布、光強度分布）において発生した傾斜むら成分を補正した様子を示している。なお、図３において、他の照明領域（ＩＡＢ、ＩＡＣ）を形成する照明装置も照明領域ＩＡＡを形成する照明装置と同一な構成を有しているため、それらの構成は図３においては図示することを省略する。
【００３８】
図３に示す照明装置を構成する多数の光学素子（光学部品）が製造誤差なく製造され、また照明装置が組立誤差なく製造された場合には、図３のＡＡ’断面で示すようにフライアイレンズ（オプティカルインテグレータ）１６Ａに入射する光束は、図４の実線で示すように、光軸に対して回転対称な凸型に光強度分布を有することになる。これによって、マスクＭ上の照明領域ＩＡＡ又はワークＷ上の投影領域ＰＡＡには、図５の実線で示すように、照明むらの無い均一な照明分布（照度分布、光強度分布）が形成される。
【００３９】
しかしながら、図３（Ａ）に示す照明装置を構成する多数の光学素子（光学部品）の製造誤差や照明装置の組立誤差が存在する場合には、図３のＡＡ’断面で示すようにフライアイレンズ（オプティカルインテグレータ）１６Ａに入射する光束は、図４の点線で示すように、光軸に対して回転非対称な傾斜した光強度分布を有することになる。この結果、マスクＭ上の照明領域ＩＡＡ又はワークＷ上の投影領域ＰＡＡには、図５の点線で示すように、光軸に対して回転非対称な傾斜した照明むらが発生する。
【００４０】
従って、傾斜装置１５Ａを介してライトガイド部材４０の射出端４２Ａを光軸ＡｘＡに対して傾斜させて、図５の点線に示す逆の傾斜むら成分を発生させることにより、図５の実線で示す照明むらの無い均一な照明分布（照度分布、光強度分布）を形成することができる。ここで、傾斜装置１５Ａは、これと電気的に接続された制御系５０によって制御されており、この制御系５０は、ワークステージＷＳに一端に設けられた計測装置（計測系）ＩＤＳからの出力信号に基づいて照明むらの傾斜成分の補正量を算出し、その算出結果に基づいて傾斜装置１５Ａの駆動量を制御する。なお、制御系５０は、図３に図示していない照明領域（ＩＡＢ、ＩＡＣ）を形成する照明装置の各傾斜装置（１５Ｂ、１５Ｃ）の駆動を制御して、ライトガイド部材４０の各射出端（４２Ｂ、４２Ｃ）の傾きを制御する。これにより、各照明装置により形成される照明領域（ＩＡＡ〜ＩＡＣ）にて発生する照明むらの傾斜成分を独立的に補正することができる。
【００４１】
また、図３に示す照明装置を構成する多数の光学素子（光学部品）の製造誤差や照明装置の組立誤差が存在する場合には、図６の点線で示すように、マスクＭ上の照明領域ＩＡＡ又はワークＷ上の投影領域ＰＡＡには、光軸に対して回転対称な照明分布（照度分布、光強度分布）が形成される。この結果、マスクＭ上の照明領域ＩＡＡ又はワークＷ上の投影領域ＰＡＡには、図６の点線で示すように、光軸に対して回転非対称な照明むら（照明むらの非傾斜成分）が発生する。
【００４２】
従って、駆動装置１１７Ａを介してコンデンサーレンズ系１７Ａを構成する少なくとも１つの光学素子（レンズ等）を光軸方向に沿って移動させて、図６の点線に示す逆の回転対称な照明むら成分を発生させることにより、図６の実線で示す照明むらの無い均一な照明分布（照度分布、光強度分布）を形成することができる。
【００４３】
ここで、駆動装置１１７Ａは、これと電気的に接続された制御系５０によって制御されており、この制御系５０は、ワークステージＷＳに一端に設けられた計測装置（計測系）ＩＤＳからの出力信号に基づいて照明むらに回転対称成分の補正量を算出し、その算出結果に基づいて駆動装置１１７Ａの駆動量を制御する。なお、制御系５０は、図３に図示していない照明領域（ＩＡＢ、ＩＡＣ）を形成する照明装置の各傾斜装置（１１７Ｂ、１１７Ｃ）の駆動を制御して、各コンデンサーレンズ系（１７Ｂ、１７Ｃ）に光軸方向の移動量を制御する。これにより、各照明装置により形成される照明領域（ＩＡＡ〜ＩＡＣ）にて発生する照明むらの回転対称成分（照明むらの非傾斜成分）を独立的に補正することができる。
【００４４】
以上の照明むら補正は、露光装置を立ち上げて露光動作開始時、環境変化時あるいは所定の露光動作が完了する毎に定期的に行うことが好ましい。さらに、各照明装置の照明条件を変更するために、各照明装置中のオプティカルインテグレータ（１６Ａ〜１６Ｃ）の射出側に配置されている光制限部材としての開口絞り（ＡＳＡ〜ＡＳＣ）の開口部の円形口径の大きさを可変あるいは開口部形状そのもの可変（輪帯形状、４極形状等）とすると、図５または図６の点線で示すような照明むらが発生する場合がある。この場合には、開口絞り（ＡＳＡ〜ＡＳＣ）等の変更手段による照明条件の変更に伴い、照明不均一性を各補正手段（１５Ａ〜１５Ｃ、１１７Ａ〜１１７Ｃ）によって補正することが望ましい。なお、制御系５０は、不図示の駆動装置を介して開口絞り（ＡＳＡ〜ＡＳＣ）の形状を変更するように構成しても良い。
【００４５】
また、以上の照明むらの補正を各補正手段（１５Ａ〜１５Ｃ、１１７Ａ〜１１７Ｃ）によって補正する事によって副作用としてある光学特性（例えば、テレセン性）が悪化する場合がある。この場合には、各照明装置中のオプティカルインテグレータ（１６Ａ〜１６Ｃ）を、作業者が調整機構を介して光軸に沿った方向（Ｘ方向）あるいは光軸に対して直交する面（ＹＺ平面）に沿って移動させて、各照明領域（ＩＡＡ〜ＩＡＣ）又は投影領域（ＰＡＡ〜ＰＡＣ）でのテレセン性（テレセントリシティ）は独立的に調整することができる。但し、オプティカルインテグレータ（１６Ａ〜１６Ｃ）の光軸方向の移動によって倍率テレセンが調整され、オプティカルインテグレータ（１６Ａ〜１６Ｃ）の光軸方向と直交した方向での移動によって傾斜テレセンが調整される。なお、上記調整機構が駆動装置を含む構成とするともに計測装置（計測系）ＩＤＳが投影領域（ＰＡＡ〜ＰＡＣ）でのテレセン性（テレセントリシティ）を計測する構成とすれば、制御系５０は、その駆動装置を介して各オプティカルインテグレータ（１６Ａ〜１６Ｃ）の位置を制御する構成とすることができる。
【００４６】
以上においては、各種の照明むらの補正を各補正手段（１５Ａ〜１５Ｃ、１１７Ａ〜１１７Ｃ）の駆動を制御系５０が電気的に制御して自動調整することについて述べたが、各補正手段（１５Ａ〜１５Ｃ、１１７Ａ〜１１７Ｃ）を手動で動作するような調整機構に構成して、作業者が各傾斜調整機構（１５Ａ〜１５Ｃ）又は各移動調整機構（１５Ａ〜１５Ｃ、１１７Ａ〜１１７Ｃ）を介して各光学部材（４２Ａ〜４２Ｃ、１７Ａ〜１７Ｃ）を調整しても良い。
【００４７】
また、図１に示した例では、１つの光源ユニット（水銀アーク灯１１、楕円鏡１２）からの光を各照明装置に振り分ける構成とするために、１つの入射端と複数の射出端とを持つライトガイド部材４０を用いたが、各照明装置それぞれに光源ユニット（水銀アーク灯１１、楕円鏡１２）を設けても良い。この場合、例えば、ライトガイド部材４０の構成を省略し、各光源ユニットの楕円鏡の第２焦点位置に対応するコリメータレンズ群（１４Ａ〜１４Ｃ）の前側焦点が一致するように構成すれば良い。この時、傾斜むら補正は、各コリメータレンズ群（１４Ａ〜１４Ｃ）をそれぞれ光軸と直交した方向にシフトさせれば良い。但し、傾斜むら補正のために各コリメータレンズ群（１４Ａ〜１４Ｃ）をそれぞれシフトさせる構成すると、各コリメータレンズ群（１４Ａ〜１４Ｃ）の有効径を大きく構成せざるを得ず、生産コストの低減及び小型化という観点からすると図１及び図３にて説明した例の方が好ましい。
【００４８】
また、以上の例では、各コンデンサレンズ系（１７Ａ〜１７Ｃ）を構成する少なくも１つの光学系を光軸方向は移動させることにより、照明分布（照度分布、光強度分布）に関する回転対称な成分を調整する例を説明したが、各コンデンサレンズ系（１７Ａ〜１７Ｃ）において、照明分布（照度分布、光強度分布）に関する回転対称な成分を調整する第１調整要素（第１レンズ群）、および照明分布（照度分布、光強度分布）に関する傾斜成分を調整する第２調整要素（第２レンズ群）をそれぞれ配置しても良い。この場合、第１調整要素（第１レンズ群）は調整時に光軸方向へ移動し、第２調整要素（第２レンズ群）は、光軸に対して傾斜することが好ましい。なお、各コンデンサレンズ系（１７Ａ〜１７Ｃ）中の第２調整要素（第２レンズ群）を光軸方向と直交した方向に移動させることによって傾斜テレセンが調整される。
【００４９】
また、本実施形態では３組の投影光学系を用いたが、投影光学系の数（照明領域の数、投影領域の数）は３組には限られず、例えば５組、７組等の複数組の投影光学系を用いることができる。また、本実施形態では、１つの光源からの光を複数の光束に分岐したが、光源の数は１組には限られず、例えば特開平8-17223 号公報や特開平10-199800 号公報に開示されるような複数の光源からの光を複数の光束に分岐するものも適用できる。
【００５０】
また、本実施形態のように複数の投影光学系ＰＬＡ〜ＰＬＣは、各種の光学系を適用でき、例えば、等倍の屈折光学系、等倍の反射屈折光学系（例えば、ダイソン型光学系を直列的に２組組み合わせた光学系）あるいは等倍の反射光学系（例えば、オフナー型光学系を直列的に２組組み合わせた光学系）を用いることができる。この本実施形態における投影光学系ＰＬＡ〜ＰＬＣの具体例としては、例えば特開平8-211294号公報、特開平8-255746号公報、特開平11-329935 号公報、特開2000-39557号公報に開示されているものを用いることができる。
【００５１】
なお、上述の各実施形態における投影露光装置を液晶表示素子やプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）等の表示デバイス製造の製造のリソグラフィ工程で用いる場合、ワークＷとしてガラス基板を用いる。なお、上述の各実施形態における投影露光装置は、ワークＷとしてウエハを用いる半導体デバイス製造のリソグラフィ工程、ワークＷとしてローバーと呼ばれるバー形状の基板を用いる磁気ヘッド製造のリソグラフィ工程、ワークＷとしてエポキシ樹脂等の樹脂基板を用いるプリント配線基板のリソグラフィ工程等の様々な用途のリソグラフィ工程に適用することができる。
【００５２】
また、上述の実施形態では、投影光学系ＰＬとして等倍の正立正像を形成するものを用いたが、投影光学系の倍率は縮小倍率であっても良く、また拡大倍率であっても良い。
【００５３】
また、上述の実施形態では、オプティカルインテグレータとして、実像からなる複数の光源像を形成するフライアイレンズを用いたが、虚像からなる複数の光源像を形成する内面反射型インテグレータ（ロッド型インテグレータ、光パイプ、光トンネル）を用いても良く、さらには、各照明装置の瞳（例えば、開口絞りＡＳＡ〜ＡＳＣの開口部）に所望形状（円形形状、輪帯形状、４極形状等）の光強度分布又は２次光源を形成する回折光学素子やフレネル型光学素子を用いても良い。
【００５４】
さて、次に、図１および図３に示す例における露光装置を用いてワークＷ（感光性基板）としてのウエハ等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図７のフローチャートを参照して説明する。
【００５５】
先ず、図７のステップ３０１において、１ロットのウエハ上に金属膜が蒸着される。次のステップ３０２において、そのｌロットのウエハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップ３０３において、図１および図３に示す投影露光装置を用いて、マスク（レチクル）上のパターンの像がその投影光学系（投影光学ユニット〉を介して、その１ロットのウエハ上の各ショット領域に順次露光転写される。その後、ステップ３０４において、その１ロットのウエハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ３０５において、その１ロットのウエハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウエハ上の各ショット領域に形成される。その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。
【００５６】
上述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。
【００５７】
また、上記の図１および図３に示す露光装置では、ワークＷ（感光性基板）としてのプレート（ガラス基板）上に所定のパターン（回路パターン、電極パターン等〉を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、図８のフローチャートを参照して、このときの手法の一例につき説明する。
【００５８】
図８において、パターン形成工程４０１では、本実施形態の露光装置を用いてレチクルのパターンを感光性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に転写露光する、所謂光リソグラフィー工程が実行される。この光リソグラフィー工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。
その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レチクル剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルター形成工程４０２へ移行する。
【００５９】
次に、カラーフィルター形成工程４０２では、Ｒ（Red ）、Ｇ（Green ）、Ｂ（Blue）に対応した３つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルターの組を複数水平走査線方向に配列したカラーフィルターを形成する。そして、カラーフィルター形成工程４０２の後に、セル組み立て工程４０３が実行される。セル組み立て工程４０３では、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルター等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。セル組み立て工程４０３では、例えば、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルターとの間に液晶を注入して、液晶パネル〈液晶セル〉を製造する。
【００６０】
その後、モジュール組み立て工程４０４にて、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。
【００６１】
上述の液晶表示素子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。
【００６２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、被照明面又は被露光面において照明傾斜むらをはじめとした各種の照明むら発生したとしても、これらの照明むらを良好に補正することできる露光装置を実現することができる。さらに、この露光装置を用いれば、良好な所定パターンを感光性基板に露光できるため、良好なるマイクロデバイスを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態である露光装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示した露光装置により露光される露光領域の様子を示す図である。
【図３】図１に示した露光装置の１つの照明装置の構成を示す図である。
【図４】図３に示した露光装置のオプティカルインテグレータに入射する光束の光強度分布を示す図である。
【図５】被照射面又は被露光面にて発生する照明むらの傾斜成分を補正する様子を示す図である。
【図６】被照射面又は被露光面にて発生する照明むらの回転対称成分を補正する様子を示す図である。
【図７】マイクロデバイスとしての半導体デバイスを製造する一手法のフローチャートを示す図である。
【図８】マイクロデバイスとしての液晶表示素子を製造する一手法のフローチャートを示す図である。
【符号の説明】
１１・・・・・光源
１２・・・・・楕円鏡
１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ・・・・・コリメートレンズ群
１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ・・・・・オプティカルインテグレータ
１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ・・・・・コンデンサーレンズ系
１９ａＡ〜１９ａＣ、１９ｂＡ〜１９ｂＣ・・・・・結像光学系
４０・・・・・ライトガイド
４１・・・・・ライトガイド入射端
４２Ａ〜４２Ｃ・・・・・ライトガイド射出端
ＰＬＡ〜ＰＬＣ・・・・・投影光学系
ＩＤＳ・・・・・計測装置
ＭＳ・・・・・マスクステージ
ＷＳ・・・・・ワークステージ

Claims

照明光をマスクへ導き前記マスク上に照明領域を形成する照明装置と、前記照明領域内の前記マスクのパターンの像を感光性基板に投影する投影光学系とを備える露光装置において、
前記照明装置は、前記照明光を伝達するライトガイド部材と、前記ライトガイド部材の射出端から射出する前記照明光を前記マスクへ導く照明光学系と、前記ライトガイド部材の射出端を前記照明光学系の光軸に対して傾斜させる傾斜装置とを有することを特徴とする露光装置。
前記マスクを保持して移動可能なマスク移動装置と、前記感光性基板を保持して移動可能な基板移動装置と、前記マスク移動装置と前記基板移動装置とを所定の走査方向へ移動させて、前記マスクのパターンの像を前記感光性基板へ走査露光するために、前記マスク移動装置及び前記基板移動装置を制御する制御系とをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
前記照明装置は、前記照明光学系の照明条件を変更する変更手段をさらに有し、前記傾斜装置は、前記変更手段により変更される前記照明条件に応じて前記ライトガイド部材の射出端を傾斜させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の露光装置。
前記照明領域に関する照明特性又は前記投影光学系により前記照明領域に対応して前記感光性基板上に形成される投影領域に関する照明特性を計測する計測系と、前記計測系の計測結果に基づいて前記傾斜装置の駆動制御を行う制御系とをさらに有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の露光装置。
前記照明特性は、照度分布及び強度分布の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
前記照明光学系は、前記ライトガイド部材の射出端から射出する前記照明光を集光して２次光源を形成する光源像形成光学系と、前記２次光源が形成される位置に前側焦点が設けられるコンデンサ光学系とを含み、前記コンデンサ光学系は、前記照明光学系の光軸に沿って移動可能に設けられる光学素子を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の露光装置。
前記コンデンサ光学系は、前記照明光学系の光軸と直交する方向に移動可能に設けられる光学素子を含むことを特徴とする請求項６に記載の露光装置。
前記照明光学系は、前記ライトガイド部材の射出端から射出する前記照明光を集光して２次光源を形成する光源像形成光学系を含み、前記光源像形成光学系は、前記照明光学系の光軸に沿った方向及び該光軸に対して直交する面に沿った方向の少なくとも一方の方向に移動可能に設けられるオプティカルインテグレータを含むことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の露光装置。
前記ライトガイド部材の射出端は、第１及び第２の射出端を含み、
前記照明光学系は、前記第１の射出端から射出する前記照明光を前記マスクへ導く第１の照明光学系、及び前記第２の射出端から射出する前記照明光を前記マスクへ導く第２の照明光学系を含み、
前記傾斜装置は、前記第１の射出端を前記第１の照明光学系の光軸に対して傾斜させる第１の傾斜装置、及び前記第２の射出端を前記第２の照明光学系の光軸に対して傾斜させる第２の傾斜装置を含み、
前記投影光学系は、前記第1の照明領域内の前記マスクのパターンの像を前記感光性基板に投影する第１の投影光学系、及び前記第２の照明領域内の前記マスクのパターンの像を前記感光性基板に投影する第２の投影光学系を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の露光装置。
請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の露光装置を用いて前記マスクのパターンの像を前記感光性基板に露光する露光工程と、
前記露光工程によって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。
照明光によって被照射面を照明する照明装置において、
前記照明光を伝達するライトガイド部材と、前記ライトガイド部材の射出端から射出する前記照明光を前記被照射面へ導く照明光学系と、前記射出端を前記照明光学系の光軸に対して傾斜させる傾斜装置と、を有することを特徴とする照明装置。
前記照明光学系の照明条件を変更する変更手段を有し、
前記傾斜装置は、前記変更手段により変更される前記照明条件に応じて前記ライトガイド部材の射出端を傾斜させることを特徴とする請求項１１に記載の照明装置。
前記照明光学系は、前記ライトガイド部材の射出端から射出する前記照明光を集光して２次光源を形成する光源像形成光学系と、前記２次光源が形成される位置に前側焦点が設けられるコンデンサ光学系とを含み、前記コンデンサ光学系は、前記照明光学系の光軸に沿って移動可能に設けられる光学素子を含むことを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の照明装置。
前記コンデンサ光学系は、前記照明光学系の光軸と直交する方向に移動可能に設けられる光学素子を含むことを特徴とする請求項１３に記載の照明装置。
前記照明光学系は、前記ライトガイド部材の射出端から射出する前記照明光を集光して２次光源を形成する光源像形成光学系を含み、前記光源像形成光学系は、前記照明光学系の光軸に沿った方向及び該光軸に対して直交する面に沿った方向の少なくとも一方の方向に移動可能に設けられるオプティカルインテグレータを含むことを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の照明装置。