JP4545854B2 - 投影露光装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は投影露光装置に関し、特に、半導体素子等の製造に用いられる投影露光装置の照明装置部分に関し、照明条件や照明モードを変更した場合の被照射面上の照度の均一化および各機体毎の照度分布の補正に有効な技術である。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子製造用の投影露光装置では、照明系からの光束で電子回路パターンを形成したレチクルを照射し、該パターンをウエハー面上に露光する。この際、高解像力化を図るための一要件としてウエハー面上を均一に照射することが好ましい。
【０００３】
この種の投影露光装置で用いられる照明系では、照射面を均一に照射するための種々の方法が知られている。例えば、一般にステッパーと呼ばれる投影露光装置では、コリメータレンズと複数の微小レンズを所定のピッチで配列したオプティカルインテグレータとを組み合わせた照明系を用いて、被照射面を均一に照射している。
【０００４】
照明系に、このようなオプティカルインテグレータを用いることにより、微小レンズの個数に相当するだけの複数の２次光源を形成でき、２次光源からの光束で被照射面を複数の方向から重畳して、照度分布の均一化を図っている。
【０００５】
一般に被照射面での照度不均一性を示す値として、照度ムラＳを、被照射面での照度値の最大値をＳｍａｘ、最小値をＳｍｉｎとして、
Ｓ＝（Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎ）／（Ｓｍａｘ＋Ｓｍｉｎ）
で表現するが、上記のような構成によって該被照射面での不均一性を数パーセント以内にすることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、最近の超ＬＳＩの高集積化に伴い、回路パターンの焼き付けに要求される照度均一性は±１％前後という極めて高いものとなり、上記の技術のみでは不十分になってきている。
【０００７】
また解像度を高めるために、斜入射照明や位相シフトマスクと呼ばれる超解像結像技術が提案されている。このような照明法では、照明光学系の開口絞りを変更することでσ値を小さくしたり、輪帯形状や四重極形状のような特殊な形状の２次光源を形成している。
【０００８】
このような複数の照明方法に対し、多くの投影露光装置ではある標準的な照明モードＡで照度ムラが最小になるように照明系の各要素の位置を調整している。しかしながら、斜入射照明法や小σ値等の照明モードＢに変えたときには、照明系の各要素が照明モードＡと同じでは必ずしも照明ムラが最小とはならない。
【０００９】
投影露光装置においては照明モードを切り替えると、光路が異なって来るため、光学素子に用いられている反射防止膜の効果が光線の角度により異なったり、ミラーによる折り返しでの反射ムラや光学系の偏心の影響や、ウエハー面、レチクル面、投影光学系、照明光学系の間で生じる反射によって生じるフレアの影響が異なってくるため、被照射面に照度ムラが発生していた。このような照度ムラを照明条件切替時に補正することは従来の露光装置では困難であった。
【００１０】
また反射防止膜の成膜状態や組立精度などにより、組み立てられた露光装置は各機体固有の局所的な照度ムラを持っており、これらを補正することも従来の露光装置では困難であった。
【００１１】
そこで、本発明は、照明条件を変更した際に生じる照度ムラを最小とするとともに、各機体固有の照度ムラを補正し、レチクル面上の各種のパターンをウエハー面上に高い解像力で投影することを課題としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための本発明は、光源からの光で被照射面上に配置したレチクルを照明する照明系と、前記レチクルのパターンを基板上に投影する投影光学系と、を備える投影露光装置において、前記照明系は、複数の微小レンズを含むオプティカルインテグレータと、前記複数の微小レンズに入射する前記光源からの光の光量を前記微小レンズ毎に調整する複数の第１光量調整部を含み、駆動機構により前記照明系の光軸と直交する平面内を移動する駆動光学フィルターと、前記複数の微小レンズに入射する前記光源からの光の光量を前記微小レンズ毎に調整する複数の第２光量調整部を含み、前記照明系の光軸と直交する平面内で固定された固定光学フィルターと、を有し、前記駆動光学フィルターは、前記被照射面上における照度ムラのうち、他の照明モードに変更したときに生じる照度ムラを補正し、前記固定光学フィルターは、前記被照射面上における照度ムラのうち、照明モードを問わず一定の傾向の照度ムラを補正する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００１４】
（実施形態１）
図１は本発明の投影露光装置の光路図である。１は水銀ランプ等の光源としての発光管であり、紫外線及び遠紫外線等を放射する高輝度の発光部１ａを有している。発光部１ａは楕円ミラー２の第１焦点近傍に配置している。１ａはその第２焦点４に結像される。３はコールドミラーであり、多層膜より成り、大部分の赤外光を透過すると共に大部分の紫外線を反射させている。楕円ミラー２はコールドミラー３を介して第２焦点４近傍に発光部１ａの発光部像（光源像）１ｂを形成している。
【００１５】
５は光学系であり、コンデンサーレンズやコリメータレンズそしてズームレンズなどから成り、第２焦点４近傍に形成した発光部像１ｂを、光量制御手段１７を介して、オプティカルインテグレータ６の入射面６ａに結像させている。
【００１６】
オプティカルインテグレータ６は断面が４角形状の複数の微小レンズ６ｃを２次元的に所定のピッチで配列して構成しており、その射出面６ｂ近傍に２次光源を形成している。
【００１７】
駆動光量制御手段１７は光軸上に垂直な平面に沿って２次元的に移動可能で、オプティカルインテグレータ６の光射出面６ａ近傍に配置している。駆動光量制御手段１７はオプティカルインテグレータ６の複数の微小レンズ６ｃのうち少なくとも１つの微小レンズを透過する光量を、ＮＤフィルターや遮光部材から成る光量調整部により制御している。
【００１８】
１８はホルダーであり、図示しない照度分布測定手段からの信号に基づいて駆動光量制御手段１７を光軸に垂直な平面に沿って２次元的に移動、あるいは光軸方向へ直線的に移動させて被照射面１０上の照度分布を調整している。
【００１９】
固定光量制御手段１９もオプティカルインテグレータ６の光射出面６ａ近傍に配置されており、駆動光量制御手段１７と同様オプティカルインテグレータ６の複数の微小レンズ６ｃのうち少なくとも１つの微小レンズを透過する光量をＮＤフィルターや遮光部材から成る光量調整部を持っている。
【００２０】
７は絞りであり、２次光源の形状を決定している。絞り７は照明条件に応じて絞り交換機構（アクチュエータ）１６によって種々の絞り７ａ，７ｂが光路中に位置するように切り替え可能となっている。絞り７としては、例えば通常の円形開口の絞りや、後述する投影レンズ１３の瞳面１４上の光強度分布を変化させる輪帯照明用絞り、４重極照明用絞り、小σ値照明用絞り等から成っている。本実施形態では種々の絞り７を用いることにより、集光レンズ８に入射する光束を種々と変えて投影光学系１３の瞳面１４上の光強度分布を適切に制御している。
【００２１】
集光レンズ８はオプティカルインテグレータ６の射出面６ｂ近傍の２次光源から射出し、絞り７を透過した複数の光束を集光し、被照射面としてのマスキングブレード１０面を均一に照射している。また集光レンズ８はズームレンズ８ａと固定レンズ８ｂから構成されており、ズームレンズ駆動機構２０によりズームレンズ８ａを光軸方向に移動させることで、実質的に焦点距離を変えないようにしつつ、ディストーションを変化させる機構になっている。
【００２２】
マスキングブレード９は複数の可動の遮光板より成り、任意の開口形状が形成されるようにしている。
【００２３】
１０はミラー、１１は結像レンズであり、マスキングブレード９の開口形状を被照射面としてのレチクル１２面に転写し、レチクル１２面上の必要な領域を均一に照明している。１３は投影光学系（投影レンズ）であり、レチクル１２面上の回路パターンをウエハーチャックに載置したウエハー（基板）１５面上に縮小投影している。１４は投影光学系の瞳である。
【００２４】
本実施形態における光学系では、発光部１ａと第２焦点４とオプティカルインテグレータ６の入射面６ａとマスキングブレード９とレチクル１２とウエハー面１５とが共役である。また、絞り７と投影光学系１３の瞳面１４とは、ほぼ共役である。
【００２５】
本実施形態では、レチクル面１２面上のパターン形状に応じて開口形状の異なった絞りを選択して用いて、投影光学系１３の瞳面１４に形成される光強度分布を種々と変えている。
【００２６】
次に本実施形態の駆動光量制御手段１７の光学的作用について説明する。
【００２７】
図２（Ａ）は、駆動光量制御手段１７の光量調整部としてＮＤフィルター（または遮光部材）を用いた光学フィルターの光入射側から見た概略図である。光学フィルター１７および光学フィルター１９はオプティカルインテグレータ６を構成する複数の微小レンズ６ｃに各々対応していて、複数の領域の透過光量が調整できる光量調整部を有している。光学フィルター１７においてオプティカルインテグレータ６の複数の微小レンズに対応して、入射光量を減少させる円形状のＮＤフィルター３１による光量調整部を示している。このＮＤフィルター３１には大きさの異なる２種類のものがある。
【００２８】
図２（Ｂ）は光量制御手段（光学フィルター）１７とオプティカルインテグレータ６の側面図である。６ｃはオプティカルインテグレータ６を構成する複数の微小レンズである。微小レンズ６ｃの光入射側のレンズ面６ａの後側焦点は光射出側のレンズ面６ｂの位置にある。また、微小レンズ６ｃの光射出側のレンズ面６ｂの前側焦点は光入射側のレンズ面６ａの位置にある。この為、光学系５で微小レンズ６ｃのレンズ面６ａに集光した光束はレンズ面６ｂより平行光束として射出している。そしてレンズ面６ｂから射出した平行光束は絞り７ａを介し、集光レンズ８で集光されミラー９で反射してマスキングブレード１０上に集光している。このようにしてオプティカルインテグレータ６の光入射面６ａとマスキングブレード１０とを共役関係になるようにしている。
【００２９】
オプティカルインテグレータ６の光入射面６ａとレチクルもしくはウエハ等の被照射面は光学的に共役である。照度ムラを補正する光学フィルター１７，１９はオプティカルインテグレータ６の入射面６ａから所定間隔Ｄの位置に配置されており、Ｄが大きくなるに従ってＮＤフィルターによる照度低下部分とそうでない部分との境界が不鮮明になり、被照射面上（ウエハー１５）での照度分布変化の断面は矩形ではなく、なだらかな形状で照度低下を起こす。
【００３０】
本実施形態では光学フィルター１７に大きさの異なる円形状のＮＤフィルターを配し、各ＮＤフィルター部分に図３（Ａ），（Ｂ）のような効果を持たせている。各ＮＤフィルターの径や透過率、配置を適切にすることで、最終的に被照射面では図３（Ａ），（Ｂ）の総和である図３（Ｃ）のように近似的に像高の２乗に比例して周辺の照度を上げる作用を有している。
【００３１】
図３（Ｃ）に示された照度向上作用を、像高のほぼ二乗に比例して周辺部の照度を上げるとともに、最大像高での照度を軸上よりもａだけ高くする作用とする場合には、、たとえば図３（Ａ）では最大像高の半分の位置から最大像高に至るまで（３／４）×ａの照度差が生じるように、又、図３（Ｂ）では軸上から最大像高の半分の位置に至るまで（１／４）×ａが生じるように、ＮＤフィルタの大きさ・パターン配置・透過率を定めるとよい。
【００３２】
一般に投影露光装置の照明装置において、被照射面における開口数の均一性と照度分布の均一性を両立させようとすると、オプティカルインテグレータ６の正弦条件不満足量、およびレンズに用いられる反射防止膜の角度特性により周辺の照度が低下する傾向にある。そのため、本実施形態のように周辺の照度を上げる作用を有する光学フィルターは照度分布の補正に有効である。
【００３３】
一般にオプティカルインテグレータに入射する光束は、光軸に対して対称な照度分布を持つように調整してある。これにより、被小斜面での有効光源分布は主光線に対して対称になるため、デフォーカスに対して像のズレが生じない。ひいては、良好なテレセン度での露光を実現している。
【００３４】
仮に、オプティカルインテグレータに入射する光束は、光軸に対して非対称な照度分布を持つ場合には、有効光源分布の対称性が失われ、テレセン度のズレという形で像性能へ影響が及ぶが、この実施形態では、光軸対称に小レンズの光量を調整しているのでテレセン度のズレがほとんど生じない。このようにＮＤフィルター１７の透過率調整部の形状、大きさ、透過率、距離Ｄを適切に決めることによって、被照射面全域に渡って照度分布を均一に調整している。
【００３５】
以下、照度ムラの補正を具体例に即して説明する。照明モードＡでは図４（Ａ）、照明モードＢでは図５（Ａ）のような照度ムラが有るものとする。相対照度は、階調で表現されており、相対照度の等高線は０．５％刻みである。更に、各領域の相対照度は、９６．０％から１０１．５％であり、それを数字で示してある。又、格子線は、被照射面の各点に座標を与えるためのものである。
【００３６】
発生した照度ムラはそれぞれ図４（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）及び図５（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）のような、傾斜状の照度ムラ（Ｂ）と、同心円上の光軸対称な周辺照度が下がった照度ムラ（Ｃ）、および局所的なその他の成分（Ｄ）に分解することができる。これらは照度分布から像高別平均照度および傾斜成分を放出することより、容易に分離できる。図４（Ａ）、図５（Ａ）の照度ムラを、それぞれ図４（Ｂ）（Ｃ）、図５（Ｂ）（Ｃ）のように分解して残ったムラ成分が、それぞれ図４（Ｄ）、図５（Ｄ）である。照明モード固有の照度ムラを補正した後の図４（Ｄ）及び図５（Ｄ）のムラ成分は同じものである。
【００３７】
以下、このように成分に分けた照度ムラの補正方法を述べる。
【００３８】
まず、図４及び図５のパターン（Ｂ）の傾斜状の照度ムラの補正方法について図６及び図７を参照して説明する。前述したように本実施形態の光学フィルター１７は像高のほぼ２乗に比例して周辺部の照度分布をあげる効果を持つ。このとき、オプティカルインテグレータ６の微小レンズの有効径をウエハ・レチクルの被照射面相当とし、オプティカルインテグレータ６の微小レンズ有効径の入射面を正規化されたＸＹ座標系とすれば、光学フィルター１７の効果ｚは
ｚ＝ａ（ｘ²＋ｙ²）と書ける。ここで、ａは定数である。
【００３９】
このため、光学フィルター１７を光軸に垂直な平面に沿って２次元的に移動させることにより、１次元的に傾斜状の照度分布変化を発生させることができる。
【００４０】
実際には、照明モード毎に光学フィルター１７の効き率が若干異なるので、この実施形態では、図６のフローチャートで示すように光学フィルター１７の効き率を算出して傾斜状照度ムラの補正を行う。具体的には、図４に関してはａ＝３．０、図５に関してはａ＝４．０の効果を持つように、光学フィルター１７を設定すればよい。
【００４１】
図７（Ａ）（Ｂ）はＮＤフィルター１７の移動方向を示している。被照射面での周辺部４点、すなわち図７（Ｃ）の網掛け部の照度を予め測定し、基礎データとして用いる。図７（Ａ）（Ｂ）のように光軸に垂直な平面に沿ってＸ座標およびＹ座標を取る。ＮＤフィルター１７をＸ方向、Ｙ方向に所定距離ｄ０移動させて照度ムラ測定を行い、被照射面での周辺部４点の照度の変化量を装置の図示しない演算装置によって計算し、ＮＤフィルター１７を移動させたときの変化量の効き率を装置の図示しない記憶装置に記憶させる。この効き量を基にＮＤフィルター１７を動かすべき方向と量を演算装置によって計算する。
【００４２】
この演算結果に基づいて光学フィルター駆動機構１８によりフィルター１７を所定方向へ所定量駆動させる。駆動後再度照度ムラ測定を行い、最適値になっていたら終了、さらに最適にする余地がある場合には、上記の作業を繰り返して非対称ムラを最適に補正する。この手順におけるフィルター１７による照度ムラ補正範囲の変化の例を図７（Ｄ）に示している。
【００４３】
次に、図４及び図５のパターン（Ｃ）、すなわち光軸対称な照度ムラの補正方法について図８及び図９を参照して説明する。光軸対称な照度ムラが発生した場合は、周辺照度補正量を調整することになるが、ＮＤフィルターまたは遮光部材を光軸方向に直線的に移動させてオプティカルインテグレータの入射面との距離Ｄを大きくし、被照射面上での照度低下の割合を小さくすることを可能としている。また、ＮＤフィルターまたは遮光部材と、オプティカルインテグレータの入射面との距離を調整することにより、光量調整部分の形状をぼかして照度調整範囲の大きさを調整するようにしている。
【００４４】
被照射面最周辺部４点、すなわち、図９（Ｂ）の網掛け部の照度と中心から最周辺部の例えば５０％部４点の照度を予め測定し、基礎データとして用いる。装置の図示しない記憶装置には、ＮＤフィルター１７を光軸方向に所定距離Ｄ０移動させて照度ムラを測定し、被照射面最周辺部４点の照度と中心から最周辺部の５０％部４点の照度の変化量を装置の図示しない演算装置によって計算し、ＮＤフィルター１７を移動させたときの変化量の効き率を装置の記憶装置に記憶させる。この効き量をもとにＮＤフィルター１７を光軸方向に動かすべき方向と量を装置の演算装置によって計算する。補正する範囲を大きくしたい場合は距離Ｄを増加させる方向に、小さくしたい場合は距離Ｄを小さくすればよい。この演算結果に基づいて光学フィルター駆動機構１８によりフィルター１７を所定方向へ所定量駆動させ、補正範囲の調整を行う。駆動後再度照度ムラ測定を行い、最適値になっていたら終了、さらに最適にする余地がある場合には、上記の作業を繰り返して照度ムラを最適に補正する。この手順における照度ムラ補正範囲の変化の例を図９（Ｃ）（Ｄ）に示している。
【００４５】
ＮＤフィルター１７の移動方向が光軸に垂直な平面内に沿っている場合と、光軸方向である場合の両方について説明したが、これらを両方行うことによってより細やかな補正ができることは言うまでもない。この場合は図６と図８で示したフローチャートを直列的に実行したり、並列的に実行するようにすればい。
【００４６】
ＮＤフィルター１７の移動により照度ムラの最適化を行った際には、図６と図８で示した実行結果（ＮＤフィルター１７位置）を記憶装置（不図示）に記憶しておく。その後、同一照明条件を再度実行する際には、実行結果を呼び出して最適位置に駆動させれば、図６・図８のような手順を踏むことなく、速やかに同心円状の照度ムラおよび傾斜状の照度ムラの最適化を行える。
【００４７】
次に、図４及び図５のパターン（Ｄ）の照度ムラ、すなわち投影露光装置固有の局所的な照度ムラの補正方法について図１を参照して説明する。
【００４８】
投影露光装置においては、被照射面（ウエハー面１５）および光学的共役面（レチクル面１２、マスキングブレード面９）の近傍のガラス部材などに、反射防止膜の膜ムラ、付着物などが発生すると、照明モードを問わず一定の傾向の照度ムラが発生するが、一般的にこの照度ムラは機体毎に異なる。
【００４９】
これを補正するため、前述の駆動光量制御手段１７と同じような構造を持った光量制御手段１９をオプティカルインテグレータの入射面に備えている。各照明モードでの照度ムラ計測結果より、各機体固有の照度ムラを抽出し、これを補正するように、固定光量制御手段１９にＮＤフィルターを構成する。固定光量制御手段１９が被照射面での照度分布を制御する作用は駆動光量制御手段１７と同様であって、設けられたＮＤフィルターにより各機体固有の照度ムラを補正している。
【００５０】
この各機体固有の照度ムラは照明モードを問わず傾向が同一であるため、オプティカルインテグレータの入射面側に固定的に備えられれば良い。駆動機構を省くことによって、装置の簡略化が可能となる。
【００５１】
この固定光量制御手段１９を各機体毎に設定することにより、機体毎に異なる固有照度ムラを良好に補正することができる。固有照度ムラが十分に小さい場合は固定光量制御手段１９の構成を省くことも可能である。この際も固定光量制御手段１９は平行平面な光学材料で構成されているため、光学性能が変わってしまうことがない。
【００５２】
ただし、駆動光量制御手段１７のＮＤフィルターと固定光量制御手段１９のＮＤフィルターは、オプティカルインテグレータ６の同一微小レンズの入射光量を制御しないよう設定する方がよい。複数のＮＤフィルターがオプティカルインテグレータ６の同一微小レンズに影響すると、補正効果の算出や補正形状の変化が複雑になるし、ＮＤフィルター相互で悪影響を及ぼす可能性もあるからである。
【００５３】
（実施形態２）
実施形態１においては光軸対称な照度ムラの補正するのに、ＮＤフィルター（または遮光部材）を光軸方向に直線的に移動させたが、次のような方法も考えられる。
【００５４】
集光レンズ８は駆動レンズ８ａと固定レンズ８ｂから構成されており、駆動レンズ駆動機構２０により駆動レンズ８ａを光軸方向に移動させることで、実質的に焦点距離を変えないようにしつつ、ディストーションを変化させる機構になっている。この作用により、レンズ駆動することで、周辺照度を上下させることが可能となっている。
【００５５】
この実施形態における周辺照度を変化させる手順を図１０のフローチャートで示す。図１１（Ａ）は駆動レンズ８ａの移動方向を示している。
【００５６】
被照射面最周辺部４点の照度と中心から最周辺部の例えば５０％部４点の照度を予め測定し、基礎データとして用いる（図９（Ｂ）の網掛け部）。装置の記憶装置（不図示）には、ズームレンズ８ａを光軸方向に所定距離Ｄ０移動させたときの、被照射面最周辺部４点の照度と中心から最周辺部の５０％部４点の照度の効き量を装置の記憶装置（不図示）に記憶させてある。この効き量はシミュレーション等により前もって求めることができる。この効き量をもとにズームレンズ８ａを光軸方向に動かすべき方向と量を装置の演算装置（不図示）によって計算する。この演算結果に基づいて駆動機構２０によりズームレンズ８ａを所定方向へ所定量駆動させ、周辺照度の調整を行う。駆動後再度照度ムラ測定を行い、最適値になっていたら終了、さらに最適にする余地がある場合には、上記の作業を繰り返して照度ムラを最適に補正する。
【００５７】
実施形態２の場合も、ＮＤフィルター１７を光軸に垂直な平面内に沿って移動する場合と、上に示したレンズ駆動を両方行うことによってより細やかな補正ができることは言うまでもない。この場合は図６と図１０で示したフローチャートを直列的に実行したり、並列的に実行するようにすればよい。
【００５８】
ＮＤフィルター１７およびレンズ８ａの移動により照度ムラの最適化を行った際には、図６と図１０で示した実行結果を記憶装置（不図示）に記憶しておく。その後、同一照明条件を再度実行する際には、実行結果を呼び出して各要素を最適位置に駆動させれば、図６・図１０のような手順を踏むことなく、速やかに同心円状の照度ムラおよび傾斜状の照度ムラの最適化を行える。
【００５９】
以上、本発明の２つの実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００６０】
本実施形態と同様に像高ほぼ２乗に比例して周辺の照度を上げる作用を有していれば、図２に示した形態以外のフィルターを適用できる。たとえば、本実施形態では、簡単のため２種類の大きさのＮＤフィルターにより２次近似的に周辺光量を上げる作用を持つフィルターを示したが、３種類以上の大きさのＮＤフィルターの組み合わせによって、より２次曲線に近似したフィルターを構成することもできる。
【００６１】
その他にも、図１２に示すように、各オプティカルインテグレータの微小レンズに対して、中心部から連続的に透過率を変化させるフィルターが考えられる。
【００６２】
本実施形態に倣って、図２、１２に示すように、ＮＤフィルターの透過率を最適化しつつ、透過率調整部を多数配置すれば、通常照明とその他の輪帯照明や４重極照明、あるいは位相シフトマスクの際に用いられるσ値が小さい照明条件等、多数の照明モードに関しても同様の機能を持たせることができる。
【００６３】
このような多数のパターン配置を行う場合、テレセン度のずれを極小にするため、透過率調整部は中心あるいは中心回転対称に正方形の４つの頂点に位置するように設けてあり、さらに中心から同一距離にある透過率調整部の透過率は等しくなるようにしている。
【００６４】
また、斜入射照明法や小σ値での照明は通常照明に比較して、重畳されるオプティカルインテグレータ６からの光束は少なくなる。このことからオプティカルインテグレータ６の微小レンズ１つあたりの被照射面での寄与率が大きくなるため、ＮＤフィルターの透過率の選定には注意を要する。
【００６５】
本実施形態のＮＤフィルターや遮光部材は一般にガラス基板面上にＣｒ等の金属膜や誘電体多層膜を蒸着したり、または基板そのものに色素を混ぜたりして所望の透過率が得られるように構成している。尚、ＮＤフィルターと同様の光学的性質を有するものであれば、他の光学部材を用いても良い。
【００６６】
又、上述した照度ムラ補正方法は他の照明モードに変更したときに生じた照度ムラに限らず、経時的変化等で照度ムラが生じたときにも同様に用いることができる。
【００６７】
また、図６のフローチャートにおいて、効き率の算出に最周辺部４点とは別の点を使用したり、図８、図１０のフローチャートで像高５０％部分の照度をデータとして使用しているのを、像高３０％や７０％等での照度をデータとして用いる等して、補正を最適化できるようにしてあることが望ましい。
【００６８】
本実施形態の投影露光装置では、有効光源形成のための光源として水銀ランプを用いているが、レーザー等による有効光源形成も本実施形態と何ら機構的に異なるものではない。
【００６９】
次に、本発明の投影露光装置を用いる半導体デバイスの製造方法について説明する。
【００７０】
図１３は、半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネルやＣＣＤ）の製造工程を説明するためのフローチャートである。
【００７１】
ステップ１の回路設計工程においては、半導体デバイスの回路設計を行う。ステップ２のマスク制作工程においては、設計した回路パターンを形成したマスク、すなわちレチクル１２を作製する。一方、ステップ３のウエハ製造工程においては、シリコン等の材料を用いてウエハ１５を製造する。ステップ４のウエハプロセス工程（前工程）においては、用意したレチクル１２とウエハ１５とを用いて、リソグラフィーによってウエハ１５上に実際の回路を形成する。ステップ５の組立工程（後工程）においては、ステップ４で作成されたウエハ１５をチップ化する。具体的には、ダイシング、ボンディング、パッケージング等が行われる。ステップ６の検査工程においては、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性試験等の検査が行われる。ステップ７においては、こうして完成した半導体デバイスが出荷される。
【００７２】
図１４は、図１３に示したステップ４、すなわちウエハプロセス工程（前工程）を説明するためのフローチャートである。
【００７３】
ステップ１１の酸化工程では、ウエハ１５の表面を酸化させる。ステップ１２のＣＶＤ工程では、ＣＶＤ（化学気相成長）によってウエハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３の電極形成工程では、ウエハ１５条に電極を蒸着等によって形成する。ステップ１４のイオン打ち込み工程では、ウエハ１５にイオンを打ち込む。ステップ１５のレジスト処理工程では、ウエハにレジスト、すなわち感光材料を塗布する。ステップ１６の露光工程では、本発明の露光投影装置によって、レチクル１２の回路パターンの像でウエハ１５を露光する。ステップ１７の現像工程では、露光したウエハを現像する。ステップ１８のエッチング工程では、現像したレジスト以外の部分を除去する。ステップ１９のレジスト隔離工程ではエッチングが済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すことによってウエハ上に回路パターンが形成される。
【００７４】
このような、本発明の半導体デバイスの製造方法によって、従来は困難であった高集積度の半導体デバイスを製造する。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、照明モードを変更した際に生じる照度ムラ、および各機体固有の照度ムラが効果的に補正され、オプティカルインテグレータを用いた投影露光装置において照度均一性に優れた照明が可能になる。すなわち、種々の照明モード、各機体において照度ムラを最小とし、レチクル面上の各種のパターンをウエハー上に安定して高い解像力で投影することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の投影露光装置の光路図
【図２】ＮＤフィルターとオプティカルインテグレータの位置関係を示す図
【図３】被照射面での照度分布の変化特性例を示す図
【図４】照明モードＡにおける照度ムラを示す図
【図５】照明モードＢにおける照度ムラを示す図
【図６】ＮＤフィルターを光軸に垂直な平面に沿って移動させたときの照度ムラ補正手順を示すフローチャート
【図７】ＮＤフィルターを光軸に垂直な平面に沿って移動させたときの照度ムラ補正手順を説明するための図
【図８】ＮＤフィルターを光軸に沿って移動させたときの照度ムラ補正手順を示すフローチャート
【図９】ＮＤフィルターを光軸に沿って移動させたときの照度ムラ補正手順を説明するための図
【図１０】駆動レンズを光軸に沿って移動させたときの照度ムラ補正手順を示すフローチャート
【図１１】駆動レンズを光軸に沿って移動させたときの照度ムラ補正手順を説明するための図
【図１２】光学フィルターの別の例を示す図
【図１３】半導体デバイスの製造工程を説明するためのフローチャート
【図１４】図１３におけるウエハプロセスを説明するためのフローチャート
【符号の説明】
１ 水銀ランプ（光源）
２ 楕円ミラー
３ コールドミラー
４ 楕円ミラー２の第２焦点
５ ズームレンズ
６ オプティカルインテグレータ
７ 絞り
８ コンデンサーレンズ
８ａ 駆動レンズ
８ｂ 固定レンズ
９ マスキングブレード
１０ ミラー
１１ レンズ
１２ レチクル
１３ 投影光学系（投影レンズ）
１４ 投影レンズ瞳
１５ ウエハー
１６ 絞り交換機構
１７ 駆動光量制御手段（光学フィルター）
１８ 光学フィルター駆動機構
１９ 固定光量制御手段（光学フィルター）
２０ レンズ駆動機構
３１ ＮＤフィルター

Claims (8)

1. 光源からの光で被照射面上に配置したレチクルを照明する照明系と、前記レチクルのパターンを基板上に投影する投影光学系と、を備える投影露光装置において、
   前記照明系は、
   複数の微小レンズを含むオプティカルインテグレータと、
   前記複数の微小レンズに入射する前記光源からの光の光量を前記微小レンズ毎に調整する複数の第１光量調整部を含み、駆動機構により前記照明系の光軸と直交する平面内を移動する駆動光学フィルターと、
   前記複数の微小レンズに入射する前記光源からの光の光量を前記微小レンズ毎に調整する複数の第２光量調整部を含み、前記照明系の光軸と直交する平面内で固定された固定光学フィルターと、を有し、
   前記駆動光学フィルターは、前記被照射面上における照度ムラのうち、他の照明モードに変更したときに生じる照度ムラを補正し、
   前記固定光学フィルターは、前記被照射面上における照度ムラのうち、照明モードを問わず一定の傾向の照度ムラを補正する
   ことを特徴とする投影露光装置。
2. 前記第１光量調整部と前記第２光量調整部とが、前記光源側から見た前記複数の微小レンズに対して互いに同一の微小レンズに入射する光量を調整しないことを特徴とする請求項１記載の投影露光装置。
3. 前記駆動光学フィルターは前記照明系の光軸と直交する平面内を移動することで、前記他の照明モードに変更したときに生じる照度ムラに含まれる、傾斜状の照度分布を補正することを特徴とする請求項１又は２記載の投影露光装置。
4. 前記駆動光学フィルターは前記照明系の光軸方向に移動することで、前記他の照明モードに変更したときに生じる照度ムラに含まれる、光軸対称の傾斜状の照度分布を補正することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の投影露光装置。
5. 前記第１光量調整部及び前記第２光量調整部は、前記オプティカルインテグレータの中心の微小レンズ及び中心回転対称に正方形の頂点に位置する４つの微小レンズの少なくとも一方に入射する前記光源からの光の光量を調整することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の投影露光装置。
6. 前記第１光量調整部及び前記第２光量調整部は、ＮＤフィルター又は遮光部材であることを特徴とする請求項５記載の投影露光装置。
7. 前記第１光量調整部及び前記第２光量調整部は、前記微小レンズに対応する領域内において、連続的に透過率が異なる光学フィルターであることを特徴とする請求項５記載の投影露光装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか一つに記載された投影露光装置を用いて基板を露光し、露光された前記基板を現像することを特徴とするデバイスの製造方法。

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