JPH05335209A

JPH05335209A - 投影露光装置

Info

Publication number: JPH05335209A
Application number: JP4166963A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Nakagawa; 正弘中川
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1992-06-02
Filing date: 1992-06-02
Publication date: 1993-12-17
Anticipated expiration: 2017-08-19
Also published as: JP3316694B2

Abstract

(57)【要約】【目的】所謂複数傾斜照明又は輪帯照明等を行う場合
に、簡単な構成で、且つ受光面の小さな反射率モニター
を用いて、ウエハの反射率をモニターする。【構成】ウエハＷから反射された露光光を投影光学系
ＰＬ、レチクルＲ、ミラー１７、主コンデンサーレンズ
１６及びビームスプリッター１５を介して反射率モニタ
ー２５に導く。反射率モニター２５を面Ｐ１の２次光源
像の最内部からの光線ＩＬ３が交差する面Ｐ２と、面Ｐ
１の２次光源像の最外部からの光線ＩＬ４が交差する面
Ｐ３との間に配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばウエハの反射率
が変化しても投影光学系の結像特性を所定の状態に維持
できる投影露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子又は液晶表示素子等をフォト
リソグラフィー技術を用いて製造する際に、レチクルの
パターンを投影光学系を介してウエハ上に転写する縮小
投影露光装置が使用されている。斯かる投影露光装置の
重要な性能の１つに重ね合わせ精度があり、この重ね合
わせ精度に影響を与える主要な要素が投影光学系の倍率
誤差である。例えば超ＬＳＩ等に用いられるパターンの
線幅は年々微細化され、ウエハ上での重ね合わせ精度の
向上に対する要求も強まっている。従って、投影光学系
の投影倍率を所定の範囲に保つ必要性も高まっている。

【０００３】ところで、投影光学系の投影倍率は、装置
の僅かな温度変化、クリーンルーム内の大気の僅かな気
圧変動、大気の温度変化及び投影光学系への露光光の照
射履歴等により、所定の倍率の近傍で変動することが分
かっている。そこで、従来の投影露光装置には、投影光
学系の倍率を微調整して所定の倍率を得るための倍率補
正機構を有するものがある。そのような倍率補正機構と
して、例えば投影光学系中の所定のレンズ間隔を変化さ
せる機構又は投影光学系中の所定の空気室の圧力を調整
する機構等が知られている。

【０００４】また、倍率に関する変動要因と同じ変動要
因により、投影光学系の最良結像面（焦点面）の位置又
は歪曲収差の状態等も変化する。このため、そのような
倍率補正機構の他に、焦点合わせの補正機構又は歪曲収
差の補正機構等を備えた投影露光装置もある。例えばレ
チクルを投影光学系の光軸に垂直な面に対して僅かに傾
けることにより、投影光学系の歪曲収差の状態を或る程
度調整することができる。

【０００５】さて、上記の投影光学系の結像特性の変動
要因の内の、投影光学系への露光光の照射量を計測する
ために、従来の投影露光装置には、インテグレータセン
サー、照射量センサー及び反射率モニターが設けられて
いる。インテグレータセンサーとは、照明光学系からレ
チクルに向けて照射される露光光の内からビームスプリ
ッターにより分割された光を受光する光電変換素子より
なり、これにより投影光学系への露光光の照射量をモニ
ターすることができる。また、照射量センサーとは、ウ
エハが載置されているステージ上に配置された光電変換
素子であり、ステージを移動してその照射量センサーを
投影光学系の露光領域に配置することにより、ウエハに
対する露光光の照射量をモニターすることができる。

【０００６】一方、反射率モニターとは、例えば特開昭
６２−１８３５２２号公報に開示されているように、露
光光用の照明光学系中に配置されたビームスプリッター
に関して、露光光の２次光源の形状を設定する開口絞り
とほぼ対称な位置に配置された光電変換素子である。露
光光の２次光源の形状を設定する開口絞り面は投影光学
系の瞳面とほぼ共役であるため、反射率モニターは投影
光学系の瞳面とほぼ共役な面に配置されていたとも言う
ことができる。その反射率モニターは、ウエハで反射さ
れた後に、投影光学系及びそのビームスプリッターを介
して入射する露光光を光電変換するものであり、これに
よりウエハの反射率をモニターすることができる。

【０００７】また、従来は露光光の２次光源としては、
一般に照明光学系の光軸を含む領域に円形に分布する通
常の２次光源が使用されていた。この場合には、そのビ
ームスプリッターにより反射された方向で且つ投影光学
系の瞳面と共役な面にも円形の２次光源像が形成される
ので、反射率モニターとしてはその円形の２次光源像と
同程度の受光面を有する光電変換素子を使用することが
できた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近時、
より投影光学系の解像度を高めると共に、焦点深度は比
較的深く維持できる照明法である所謂複数傾斜照明が本
出願人により提案されている。複数傾斜照明とは、露光
光の２次光源をそれぞれ照明光学系の光軸から偏心し、
且つ互いに分離された例えば４個の変形２次光源より形
成する照明法である。また、このような複数傾斜照明
は、転写対象とするレチクルのパターンに応じて使用さ
れるものであり、例えば２次光源形成面に配置された開
口絞り群の内から所望の開口絞りを選択する機構等によ
り、通常の照明法と複数傾斜照明法とを切り換えて使用
できる投影露光装置も提案されている。更に、輪帯照明
等も必要に応じて使用できる装置も考えられる。

【０００９】それら種々の照明法の内の複数傾斜照明を
使用する場合、そのビームスプリッターにより反射され
た方向で且つ投影光学系の瞳面と共役な面には、中抜け
の状態で複数の変形２次光源の像が互いに分離して形成
される。従って、通常の照明法用に用意された反射率モ
ニターでは反射光を十分に受光することができず、ウエ
ハの反射率を良好に測定できないという不都合があっ
た。これに関して、その反射率モニターの受光面積をそ
れら複数の変形２次光源の像を完全に覆う程度に広くす
れば受光量は大きくなるが、受光面積が大きくなると光
電変換素子の応答速度が遅くなり、測定時間が長くなっ
てしまう。特に、露光光の光源としてパルスレーザー光
源を使用するような場合には、反射率モニターの応答速
度をできるだけ速くすることが望まれる。同様の不都合
は、輪帯照明を行う場合にも生ずる。

【００１０】本発明は斯かる点に鑑み、所謂複数傾斜照
明又は輪帯照明を行うような場合にも、比較的簡単な構
成で、且つ比較的受光面の小さな反射率モニターを用い
て、ウエハ等の感光基板の反射率を高い応答速度でモニ
ターでき、このモニター結果に応じて投影光学系の結像
特性を制御できる投影露光装置を提供することを目的と
する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明による投影露光装
置は、例えば図１及び図２に示す如く、露光光を発生す
る光源（１）と、その露光光により２次光源を形成する
２次光源形成手段（５，９）と、その２次光源からのそ
の露光光ＩＬ１を集光してマスクＲを照明するコンデン
サー光学系（１６）と、そのマスクＲのパターンをその
露光光のもとでステージ（２０）上の感光基板Ｗに転写
する投影光学系ＰＬとを有する投影露光装置において、
その２次光源形成手段（５，９）は、そのコンデンサー
光学系（１６）の光軸に対して偏心した２次光源（１３
ａ〜１３ｄ）を形成し、その２次光源形成手段（５，
９）とその投影光学系ＰＬとの間に配置されたビームス
プリッター（１５）と、その投影光学系ＰＬ及びそのビ
ームスプリッター（１５）を介して分離されるそのステ
ージ（２０）上の物体からの反射光ＩＬ２により形成さ
れる偏心した２次光源像（面Ｐ１上の像）の最内部から
最も内方へ向かう光線ＩＬ３同士が交差する第１の面Ｐ
２と、この偏心した２次光源像の最外部から最も内方へ
向かう光線ＩＬ４同士が交差する第２の面Ｐ３との間に
設けられた光電変換素子（２５）と、この光電変換素子
（２５）からの光電変換信号に基づいてその投影光学系
ＰＬの結像特性を制御する結像特性制御手段（８，２
４）とを有するものである。

【００１２】

【作用】斯かる本発明によれば、その２次光源形成手段
（５，９）が、コンデンサー光学系（１６）の光軸に対
して偏心した２次光源を形成すると、ステージ（２０）
上の物体から投影光学系ＰＬ及びビームスプリッター
（１５）を介して戻って来る反射光ＩＬ２により、例え
ば図１に示すように面Ｐ１にその偏心した２次光源の像
が結像される。しかしながら、この偏心した２次光源の
像は光軸から離れた領域に光量が分布しているので、面
Ｐ１でその像全体の光量を受光するには、光電変換素子
（２５）の受光面積が大きくなり、応答速度が低くな
る。

【００１３】そこで、本発明では、面Ｐ１上の２次光源
像の最内部（光軸に最も近い部分）から最も内方へ向か
う光線ＩＬ３同士が交差する第１の面Ｐ２と、面Ｐ１上
の２次光源像の最外部（光軸から最も離れた部分）から
最も内方へ向かう光線ＩＬ４同士が交差する第２の面Ｐ
３との間に光電変換素子（２５）を配置している。これ
により、光電変換素子（２５）の受光面積が小さくと
も、その面Ｐ１上の２次光源像を形成する光量の１／２
程度を受光することができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明による投影露光装置の一実施例
につき図面を参照して説明する。本実施例は投影光学系
の結像特性制御機構を有する縮小投影露光装置に本発明
を適用したものである。図１は本実施例の縮小投影露光
装置の全体の構成を簡略化して示し、この図１におい
て、１は水銀ランプである。水銀ランプ１からの露光光
ＩＬは楕円鏡２で焦光され、ミラー３で反射された後
に、インプットレンズ４でほぼ平行光束に変換される。
楕円鏡２とミラー３との間にシャッター６が配置され、
駆動モーター７によりそのシャッター６を閉じることに
より、露光光ＩＬのインプットレンズ４に対する供給を
停止することができる。８は装置全体の動作を制御する
主制御系を示し、主制御系８が駆動モーター７の動作を
制御する。なお、水銀ランプ１の他に、ＫｒＦエキシマ
レーザー等のパルスレーザー光源又はその他の光源を使
用することができる。

【００１５】インプットレンズ４から射出された露光光
ＩＬは、フライアイレンズよりなるオプティカルインテ
グレータ５に入射し、オプティカルインテグレータ５の
射出側（レチクルＲ側）の焦点面に多数の２次光源が形
成される。また、この２次光源の形成面には可変開口絞
りとしての空間フィルター板９が配置されており、この
空間フィルター板９を回転駆動部１０により所望の回転
角に設定することができる。

【００１６】図２に示すように、空間フィルター板９の
回転軸９ａの周囲には４種類の開口パターン１１〜１３
が形成されている。先ず第１の開口パターン１１は通常
の光軸を中心とする円形の開口パターンであり、第２の
開口パターン１２は輪帯状の開口パターンである。ま
た、第３の開口パターン１３は、光軸から偏心した４個
の比較的大きな開口パターン１３ａ〜１３ｄより構成さ
れ、第４の開口パターン１４は、光軸から偏心した４個
の比較的小さい開口パターン１４ａ〜１４ｄより構成さ
れている。これら第３の開口パターン１３及び第４の開
口パターン１４によりそれぞれ所謂複数傾斜照明用の変
形２次光源が形成され、第２の開口パターン１２により
輪帯照明用の２次光源が形成される。

【００１７】図１に戻り、オプティカルインテグレータ
５による２次光源形成面には、空間フィルター板９の複
数傾斜照明用の第３の開口パターン１３が配置されてい
る。その開口パターン１３はそのまま露光光ＩＬの光軸
ＡＸから偏心した変形２次光源とみなすことができる。
その開口パターン１３より射出された露光光ＩＬ１は、
透過率が高く反射率の低いビームスプリッター１５を経
て主コンデンサーレンズ１６に入射する。この主コンデ
ンサーレンズ１６により適度に集光された露光光ＩＬ１
は、ミラー１７で反射されて照明視野絞りとしての可変
レチクルブラインド１８を通過した後に、ほぼ均一な照
度でレチクルＲを照明する。

【００１８】レチクルＲのパターン領域を通過した露光
光ＩＬ１は、投影光学系ＰＬによりウエハＷ上のショッ
ト領域に集束され、これによりレチクルＲのパターンが
ウエハＷのそのショット領域に所定の縮小倍率で縮小さ
れて転写される。投影光学系ＰＬのフーリエ変換面（瞳
面）には開口絞り１９が配置され、そのフーリエ変換面
はオプティカルインテグレータ５の２次光源形成面と共
役である。また、ウエハＷはＺステージ２０上に保持さ
れ、Ｚステージ２０はＸＹステージ２１上に載置されて
いる。ＸＹステージ２１は、投影光学系ＰＬの光軸に垂
直な面内でウエハＷを２次元的に位置決めすることがで
き、Ｚステージ２０は投影光学系ＰＬの光軸に平行な方
向にウエハＷを位置決めすることができる。

【００１９】そのＺステージ２０上のウエハＷの近傍に
は、各種アライメント等の際の基準となる基準マークが
形成された基準マーク板２２が形成されている。また、
ウエハＷの反対側の近傍には遮光板２３が設けられてお
り、この遮光板２３で図示省略した移動鏡を露光光から
保護している。その移動鏡はレーザー干渉計によりＸＹ
テーブル２１の座標を計測するのに使用される。また、
本実施例ではその基準マーク板２２及び遮光板２３によ
り、ウエハＷの反射率を計測する際の基準反射率の計測
が行われる。

【００２０】２４は圧力調整器を示し、主制御系８は圧
力調整器２４を介して投影光学系ＰＬの内部の所定の空
気室の圧力を調整する。このような空気室の圧力の調整
により投影光学系ＰＬの投影倍率等の結像特性を所定範
囲で調整することができる。なお、圧力調整器２４の代
わりに又は圧力調整器２４と並行して、投影光学系ＰＬ
を構成するレンズ群の間の間隔等を調整する機構を設け
てもよく、更にレチクルＲを投影光学系ＰＬの光軸に垂
直な面から僅かに傾斜させる機構等を設けてもよい。レ
チクルＲの傾斜により投影光学系ＰＬの歪曲収差等の状
態を調整することができる。

【００２１】更に、図示省略するも、投影光学系ＰＬの
周囲に配置され大気圧及び温度を計測する装置、往路で
ビームスプリッター１５に反射された露光光を受光する
ためのインテグレータセンサー及びＺステージ２０上に
配置され照射される露光光を受光する照射量モニターも
設けられ、これら装置による大気圧情報、温度情報、積
算露光量の情報及び照射量情報等が主制御系８に供給さ
れている。更に、可変レチクルブラインド１８の開口部
の形状等の情報も主制御系８に供給されている。

【００２２】次に、ウエハＷから反射された露光光は、
投影光学系ＰＬ、可変レチクルブラインド１８、ミラー
１７及び主コンデンサーレンズ１６を経てビームスプリ
ッター１５に戻る。このビームスプリッター１５で反射
された露光光ＩＬ２により面Ｐ１に開口パターン１３の
像、即ち変形２次光源の像が結像される。従って、面Ｐ
１はオプティカルインテグレータ５の２次光源形成面及
び投影光学系ＰＬの開口絞り１９の配置面（瞳面）と共
役である。２５は光電変換素子よりなる反射率モニター
を示し、本実施例ではその反射率モニター２５の受光面
を、面Ｐ１から間隔ｄ_min だけ離れた面Ｐ２と面Ｐ１か
ら間隔ｄ_max だけ離れた面Ｐ３との間に配置する。一例
として、その反射率モニター２５の受光面は面Ｐ２と面
Ｐ３との中央部に配置される。

【００２３】この場合、面Ｐ２は、面Ｐ１上の変形２次
光源像の最も光軸に近い部分から最も光軸側へ向かう光
線ＩＬ３同士が交差する面であり、面Ｐ３は、面Ｐ１上
の変形２次光源像の最も光軸から離れた部分から最も光
軸側へ向かう光線ＩＬ４同士が交差する面である。反射
率モニター２５の受光面の大きさはそれら光線ＩＬ３と
光線ＩＬ４とを受光できる程度の直径の円形であり、反
射率モニター２５の光電変換信号Ｓを主制御系８に供給
する。

【００２４】次に、それら面Ｐ２及び面Ｐ３の求め方に
ついて図３を参照して説明する。図３は図１の光学系か
らミラー１７及びビームスプリッター１５を省略した簡
略化した光学系であり、この図３はウエハＷから反射さ
れた露光光ＩＬ２が投影光学系ＰＬ、レチクルＲ及び主
コンデンサーレンズ１６を経て図示省略した反射率モニ
ターに入射する場合の光路を示している。

【００２５】図３において、ウエハＷからレチクルＲに
対する投影光学系ＰＬの投影倍率（通常の縮小倍率の逆
数）をβ、投影光学系ＰＬの開口数をＮＡ、ウエハＷ上
の正方形の露光領域２６の１辺の長さを２Ｌ、主コンデ
ンサーレンズ１６の焦点距離をｆとする。この場合、ウ
エハＷ上の露光領域２６に外接する円周の半径をｒ１、
露光領域２６と共役なレチクルＲ上のパターン領域に外
接する円周の半径をｒ２とすると、以下の関係が成立す
る。ｒ１＝２^1/2 ・Ｌ（１）ｒ２＝２^1/2 ・Ｌ・β （２）

【００２６】また、面Ｐ１上に形成される２次光源像２
７の内側に内接する円（最小内接円）の半径をσ_min 、
その２次光源像２７の外側に外接する円（最大外接円）
の半径をσ_max とする。ただし、これら最小内接円の半
径及び最大内接円の半径はそれぞれ投影光学系ＰＬの開
口数で規格化した値であり、倍率を考慮した上で投影光
学系ＰＬの開口絞りの半径と等しい半径が１である。

【００２７】次に、一般化するために、図３の状態にお
いて、面Ｐ１の２次光源２７の半径ｒ３を投影光学系Ｐ
Ｌの開口数で規格化して半径σで表す。そして、ウエハ
Ｗから反射される露光光ＩＬ２の開口半角をθ１、レチ
クルＲを通過する露光光ＩＬ２の開口半角をθ２、面Ｐ
１の２次光源像２７における露光光ＩＬ２の開口半角を
θ３とする。この場合、開口半角θ１及びθ２はそれぞ
れ以下のように表すことができる。ｓｉｎθ１＝ＮＡ・σ （３）ｓｉｎθ２＝ＮＡ・σ／β （４）

【００２８】また、主コンデンサーレンズ１６の焦点距
離はｆであり、主コンデンサーレンズ１６は正弦条件を
満足するものとすると、（４）式を用いて面Ｐ１上の２
次光源像２７の半径ｒ３の実際の値は次のようになる。ｒ３＝ｆ・ｓｉｎθ２＝ｆ・ＮＡ・σ／β （５）更に、面Ｐ１の２次光源像２７における露光光ＩＬ２の
開口半角θ３は、（２）式を用いて次のように表すこと
ができる。ｆ・ｔａｎθ３＝ｒ２＝２^1/2 ・Ｌ・β （６）この（６）式より開口半角θ３は、以下のように表すこ
とができる。 θ３＝ａｒｃｔａｎ（２^1/2 ・Ｌ・β／ｆ）（７）

【００２９】そして、面Ｐ１上の２次光源像２７の半径
ｒ３の規格化した値がσ_min であるとすると、その半径
ｒ３の部分を光軸ＡＸ側に入射角θ３で通過する光線Ｉ
Ｌ３が光軸ＡＸと交差する位置に面Ｐ２があり、この面
Ｐ２と面Ｐ１との間隔ｄ_minは次のように表すことがで
きる。ｄ_min ・ｔａｎθ３＝ｒ３（８）この（８）式に（５）式及び（６）式を代入すると、次
式が得られる。ｄ_min ・２^1/2 ・Ｌ・β／ｆ＝ｆ・ＮＡ・σ／β （９）従って、間隔ｄ_min は次のようになる。ｄ_min ＝（ｆ／β）² ＮＡ・σ_min ／（２^1/2 ・Ｌ）（１０）

【００３０】同様に、面Ｐ１上の２次光源像２７の半径
ｒ３の規格化した値がσ_max であるとすると、その半径
ｒ３の部分を光軸ＡＸ側に入射角θ３で通過する光線Ｉ
Ｌ４が光軸ＡＸと交差する位置に面Ｐ３（図１参照）が
あり、この面Ｐ３と面Ｐ１との間隔ｄ_max は次のように
表すことができる。ｄ_max ＝（ｆ／β）² ＮＡ・σ_max ／（２^1/2 ・Ｌ）（１１）

【００３１】従って、図１において、反射率モニター２
５と面Ｐ１との間隔をｄとすると、（１０）式の間隔ｄ
_min 及び（１１）式の間隔ｄ_max を用いて、間隔ｄは以
下の条件を満足すればよい。ｄ_min ＜ｄ＜ｄ_max （１２）

【００３２】図１に戻り、反射率モニター２５を用いて
ウエハＷの反射率を測定する方法の一例につき説明す
る。この場合、レチクルＲがセットされているものとし
て、主制御系８は可変レチクルブラインド１８の開口部
の形状を所定の状態に設定した後に、駆動モータ７を介
してシャッター６を開いておく。その後、主制御系８は
図示省略した駆動装置を介してＸＹステージ２１を移動
させることにより、投影光学系ＰＬの露光領域内に順次
基準マーク板２２及び遮光板２３を配置して、そのとき
の反射率モニター２５の光電変換信号Ｓを検出する。そ
して、基準マーク板２２及び遮光板２３に対応する光電
変換信号ＳをそれぞれＳ１及びＳ２とする。また、基準
マーク板２２の露光光ＩＬ１に対する正確な反射率Ｒ１
及び遮光板２３の露光光ＩＬ１に対する正確な反射率Ｒ
２は予め主制御系８のメモリに記憶されているものとす
る。

【００３３】次に、主制御系８は、ＸＹステージ２１を
移動させて投影光学系ＰＬの露光領域内にウエハＷを配
置して、このときの反射率モニター２５の光電変換信号
Ｓを検出する。そして、主制御系８は、以下の補間式よ
りそのウエハＷの露光光ＩＬ１に対する反射率Ｒを計算
する。Ｒ＝Ｒ１＋｛（Ｓ−Ｓ１）／（Ｓ２−Ｓ１）｝（Ｒ２−Ｒ１）（１３）その後、主制御系８は得られたウエハＷの反射率Ｒ、投
影光学系ＰＬの周囲の環境条件及び投影光学系ＰＬへの
露光光ＩＬ１の露光量等に応じて、圧力調整器２４を介
して投影光学系ＰＬの結像倍率等を所定の状態に設定す
る。

【００３４】この場合、複数傾斜照明を使用しているの
で、面Ｐ１に結像される変形２次光源像は中抜けの状態
で外接円はかなり大きな円である。しかしながら、本実
施例ではその面Ｐ１に反射率モニター２５の受光面を配
置するのではなく、その面Ｐ１から間隔ｄ_min だけ離れ
た面Ｐ２とその面Ｐ１から間隔ｄ_max だけ離れた面Ｐ３
との間に反射率モニター２５の受光面を配置している。
従って、その面Ｐ１における変形２次光源像に内接する
円程度の大きさの受光面でその変形２次光源像の全体の
１／２程度の光量を受光することができる。その内接円
の面積は外接円の面積の例えば１／４程度であるが、同
じ受光量を得るために必要な受光面積は、面Ｐ１に直接
受光面を配置する場合の１／２倍程度で済む。即ち、反
射率モニター２５の受光面積を小さくして応答速度を速
くできると共に、光電変換信号のＳＮは良好である。

【００３５】また、空間フィルター板９の回転角を変え
て他の開口パターン１１，１２，１４（図２参照）がオ
プティカルインテグレータ５の２次光源形成面に配置さ
れた場合でも、その反射率モニター２５により十分な光
量でウエハＷからの反射光を受光することができる。

【００３６】次に、本発明の他の実施例につき図４を参
照して説明する。図１に対応する部分に同一符号を付し
て示す図４において、ウエハＷから反射されて来た露光
光の内で、ビームスプリッター１５で反射された露光光
ＩＬ２により、面Ｐ１に２次光源像が結像される。本例
ではその面Ｐ１の近傍にフィールドレンズ２８を配置す
る。そして、フィールドレンズ２８の焦点距離をｆ１と
すると、フィールドレンズ２８から距離ｆ１だけ離れた
面Ｐ４、即ちフィールドレンズ２８の後側のフーリエ変
換面に反射率モニター２５の受光面を配置する。その面
Ｐ４は図１のウエハＷの露光面と共役でもある。他の構
成は図１と同様である。

【００３７】図４の例では、面Ｐ１に形成される２次光
源像のフーリエ変換像が反射率モニター２５で受光され
る。その２次光源像のフーリエ変換像は光軸上で最も強
い分布となるので、反射率モニター２５の受光面積が小
さくとも十分な光量を受けることができる。更に、図２
の開口パターン１１〜１４の内のどの開口パターンが使
用されてもフーリエ変換像の強度分布はほぼ相似になる
ため、図４の例ではどの開口パターン１１〜１４が使用
されても、常に十分な光量でウエハＷからの反射光を受
けることができる。

【００３８】次に、図５を参照して、本発明の更に他の
実施例につき説明する。図１に対応する部分に同一符号
を付して示す図５において、ウエハＷから反射されて来
た露光光の内で、ビームスプリッター１５で反射された
露光光ＩＬ２により、面Ｐ１に２次光源像が結像され
る。本例ではその面Ｐ１の近傍に拡散板２９を配置し、
この拡散板２９から所定間隔離れた位置に反射率モニタ
ー２５を配置する。拡散板２９としては、すりガラス、
フレネルレンズタイプの位相型の回折格子、通常の回折
格子又はランダムピンホール板等を使用することができ
る。他の構成は図１と同様である。

【００３９】図５の例では、面Ｐ１に形成される２次光
源像からの光が拡散板２９により拡散されて反射率モニ
ター２５の受光面に入射する。従って、反射率モニター
２５の受光面積が小さくとも或る程度の光量はその受光
面に入射するため、その反射率モニター２５の応答速度
は良好である。なお、本発明は上述実施例に限定されず
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。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、ステージ上の物体から
の反射光により形成される２次光源像をデフォーカスさ
せた状態の光量を光電変換素子で検出している。従っ
て、所謂複数傾斜照明又は輪帯照明を行うような場合に
も、比較的簡単な構成で、且つ比較的受光面の小さな光
電変換素子（反射率センサー）を用いて、感光基板の反
射率を高い応答速度でモニターできる。更に、このモニ
ター結果に応じて結像特性制御手段により、投影光学系
の結像特性を制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による投影露光装置の一実施例の全体の
構成を示す一部断面図を含む概略構成図である。

【図２】図１の空間フィルター板９の開口パターンを示
す線図である。

【図３】図１の間隔ｄ_min 及び間隔ｄ_max の求め方の説
明に供する線図である。

【図４】本発明の他の実施例の要部を示す構成図であ
る。

【図５】本発明の更に他の実施例の要部を示す構成図で
ある。

【符号の説明】

ＲレチクルＰＬ投影光学系Ｗウエハ１水銀ランプ４インプットレンズ５オプティカルインテグレータ８主制御系９空間フィルター板１１第１の開口パターン１３第３の開口パターン１５ビームスプリッター１６主コンデンサーレンズ２０Ｚステージ２１ＸＹステージ２２基準マーク板２３遮光板２４圧力調整器２５反射率モニター

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】露光光を発生する光源と、前記露光光に
より２次光源を形成する２次光源形成手段と、前記２次
光源からの前記露光光を集光してマスクを照明するコン
デンサー光学系と、前記マスクのパターンを前記露光光
のもとでステージ上の感光基板に転写する投影光学系と
を有する投影露光装置において、前記２次光源形成手段は、前記コンデンサー光学系の光
軸に対して偏心した２次光源を形成し、前記２次光源形成手段と前記投影光学系との間に配置さ
れたビームスプリッターと、前記投影光学系及び前記ビームスプリッターを介して分
離される前記ステージ上の物体からの反射光により形成
される偏心した２次光源像の最内部から最も内方へ向か
う光線同士が交差する第１の面と、該偏心した２次光源
像の最外部から最も内方へ向かう光線同士が交差する第
２の面との間に設けられた光電変換素子と、該光電変換素子からの光電変換信号に基づいて前記投影
光学系の結像特性を制御する結像特性制御手段とを有す
る事を特徴とする投影露光装置。