JPH10189427A - 照明光学装置および該照明光学装置を備えた露光装置 - Google Patents

照明光学装置および該照明光学装置を備えた露光装置

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JPH10189427A
JPH10189427A JP8353023A JP35302396A JPH10189427A JP H10189427 A JPH10189427 A JP H10189427A JP 8353023 A JP8353023 A JP 8353023A JP 35302396 A JP35302396 A JP 35302396A JP H10189427 A JPH10189427 A JP H10189427A
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香葉 杉山
Osamu Tanitsu
修 谷津
Yuji Kudo
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 多光源の形状または大きさの変更に伴う照度
むらの補正に起因して発生する光学特性の変化を簡素な
調整機構で補正する。 【解決手段】 変更手段（３）による多光源の形状また
は大きさの変更に起因して被照射面において発生する照
度むらを補正するための第１補正手段（２１、４Ｂ）
と、第１補正手段の補正作用に起因して発生するコンデ
ンサー光学系のバックフォーカスの変化と被照射面での
照明光のテレセントリシティの変化とのうちの少なくと
も一方の変化を補正するための第２補正手段（２２、４
Ａ１）とをさらに備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は照明光学装置および
該照明光学装置を備えた露光装置に関し、特に半導体素
子などを製造するための露光装置に好適な照明光学装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体露光装置において、光源から射出
された光束はオプティカルインテグレータに入射し、そ
の後側焦点面には複数の光源像からなる多光源が形成さ
れる。多光源からの光束は、オプティカルインテグレー
タの後側焦点面の近傍に配置された開口絞りを介した
後、コンデンサー光学系に入射する。開口絞りは、所望
の照明条件に応じて多光源の形状または大きさを所望の
形状または大きさに変更する。
【０００３】コンデンサー光学系により集光された光束
は、コンデンサー光学系中に配置されたレチクルブライ
ンドを介して、レチクル（またはマスク）を重畳的に照
明する。レチクルにはパターンが形成され、その照明領
域はレチクルブラインドによって規定される。レチクル
のパターンを透過した光は、投影光学系を介してウエハ
上に結像する。こうして、ウエハ上には、レチクルパタ
ーンが投影露光（転写）される。
【０００４】レチクルに形成されたパターンは高集積化
されており、このパターンをウエハ上に正確に転写する
にはウエハ上において均一な照度分布を得ることが不可
欠である。このため、ウエハ上における照度分布が均一
になるように、オプティカルインテグレータおよびコン
デンサー光学系を設計配置しなければならない。しかし
ながら、照度分布が均一になるようにオプティカルイン
テグレータおよびコンデンサー光学系を設計配置して
も、装置の製造誤差などにより照度むらが発生し、均一
な照度分布を得ることができなくなることがある。そこ
で、従来の露光装置では、コンデンサー光学系の一部を
構成する可動レンズ群を光軸方向に移動させることによ
り、照度むらを低減して照度分布を均一化する補正を随
時行うことができるように構成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】近年においては、オプ
ティカルインテグレータの射出側に配置された開口絞り
等の開口形状を変更することにより、オプティカルイン
テグレータにより形成される複数の光源像の大きさを変
更して照明のコヒーレンシィσ（σ＝開口絞り径／投影
光学系の瞳径）を変化させること、あるいはオプティカ
ルインテグレータにより形成される複数の光源像の形状
を輪帯状等に変更して投影光学系が持つ本来の焦点深度
や解像力を向上させることが注目されている。
【０００６】しかしながら、このようにオプティカルイ
ンテグレータの射出側に配置された開口絞り等の開口形
状を変更することに伴って、被照射面としてのレチクル
や感光性基板としてのウエハ等に照明むらが発生するこ
とが各種の実験等を重ねることにより明らかとなった。
このため、この問題を解決するために、オプティカルイ
ンテグレータにより形成される複数の光源像の大きさま
たは形状を変更することに応じて、コンデンサー光学系
を構成する少なくとも一部の光学系（可動レンズ群等）
を光軸方向へ移動させる等により、被照射面の照度均一
性を保つことを特願平７−２３７７７９号において提案
した。
【０００７】しかしながら、さらに実験等を重ねていっ
た結果、オプティカルインテグレータの射出側に配置さ
れた開口絞り等の開口形状を変更することに起因して被
照射面にて発生する照明むらを補正するために、コンデ
ンサー光学系を構成する少なくとも一部の光学系（可動
レンズ群等）を光軸方向へ移動させると、その光学系の
移動に起因して、コンデンサー光学系のバックフォーカ
スやテレセントリシティ等の光学特性が変化して照明状
態を悪化させることが判明した。
【０００８】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、多光源の形状または大きさの変更に伴う照度
むらの補正に起因して発生する光学特性の変化を簡素な
調整機構で補正することのできる照明光学装置および該
照明光学装置を備えた露光装置を提供することを目的と
する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の第１発明においては、光束を供給するため
の光源手段と、該光源手段からの光束に基づいて複数の
光源像からなる多光源を形成するためのオプティカルイ
ンテグレータと、該オプティカルインテグレータにより
形成された多光源の形状または大きさを変更するための
変更手段と、該変更手段により変更された形状または大
きさを有する多光源からの光束を集光して被照射面を重
畳的に照明するためのコンデンサー光学系とを備えた照
明光学装置において、前記変更手段による多光源の形状
または大きさの変更に起因して前記被照射面において発
生する照度むらを補正するための第１補正手段と、前記
第１補正手段の補正作用に起因して発生する前記コンデ
ンサー光学系のバックフォーカスの変化と前記被照射面
での照明光のテレセントリシティの変化とのうちの少な
くとも一方の変化を補正するための第２補正手段とをさ
らに備えていることを特徴とする照明光学装置を提供す
る。
【００１０】第１発明の好ましい態様によれば、前記第
１補正手段は、前記コンデンサー光学系の第１部分を構
成する第１光学系を前記コンデンサー光学系の光軸に沿
って移動させて前記照度むらを補正し、前記第２補正手
段は、前記第１光学系とは異なる前記コンデンサー光学
系の第２部分を構成する第２光学系の焦点距離を変更す
ることにより前記コンデンサー光学系のバックフォーカ
スの変化を補正する。この場合、前記第２補正手段は、
前記第２光学系とは異なる焦点距離を有する複数のバッ
クフォーカス補正光学系を有し且つ該複数のバックフォ
ーカス補正光学系のうちの１つのバックフォーカス補正
光学系を前記第２光学系の代わりに照明光路内に設定す
るための交換手段を有することが好ましい。
【００１１】また、本発明の第２発明においては、光束
を供給するための光源手段と、該光源手段からの光束に
基づいて複数の光源像からなる多光源を形成するための
オプティカルインテグレータと、該オプティカルインテ
グレータにより形成された多光源の形状または大きさを
変更するための変更手段と、該変更手段により変更され
た形状または大きさを有する多光源からの光束を集光し
てマスクを重畳的に照明するためのコンデンサー光学系
と、前記マスク上のパターンを感光性基板に投影露光す
るための投影光学系とを備えた露光装置において、前記
変更手段による多光源の形状または大きさの変更に起因
して前記マスク上または前記感光性基板上において発生
する照度むらを補正するための第１補正手段と、前記第
１補正手段の補正作用に起因して発生する前記コンデン
サー光学系のバックフォーカスの変化と前記マスク上ま
たは前記感光性基板上での照明光のテレセントリシティ
の変化とのうちの少なくとも一方の変化を補正するため
の第２補正手段とをさらに備えていることを特徴とする
露光装置を提供する。
【００１２】第２発明の好ましい態様によれば、前記光
源手段と前記オプティカルインテグレータとの間に、前
記光源手段からの光束に基づいて複数の光源像からなる
多光源を形成するための第２オプティカルインテグレー
タが設けられ、前記第２オプティカルインテグレータに
より形成された多光源からの光束を、前記第２オプティ
カルインテグレータよりも被照射面側に配置された前記
オプティカルインテグレータへ導く。
【００１３】また、第３発明においては、本発明の照明
光学装置を用いて、前記被照射面上に配置されたマスク
のパターンを感光性基板上に露光する工程を含む半導体
デバイスを製造する方法を提供する。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明では、たとえばコンデンサ
ー光学系の第１部分を構成する第１光学系を光軸に沿っ
て移動させることによって、多光源の形状または大きさ
の変更に起因して発生する照度むらを補正する。そし
て、この照度むらの補正に起因して発生するコンデンサ
ー光学系のバックフォーカスの変化と被照射面での照明
光のテレセントリシティの変化とのうちの少なくとも一
方の変化を補正する。具体的には、第１光学系とは異な
るコンデンサー光学系の第２部分を構成する第２光学系
の焦点距離を変更することにより、たとえば第２光学系
の代わりに焦点距離の異なるバックフォーカス補正光学
系を照明光路内に設定することにより、コンデンサー光
学系のバックフォーカスの変化を補正する。また、第１
光学系および第２光学系とは異なるコンデンサー光学系
の第３部分を構成する光学部材の光学的光路長を変更す
ることにより、たとえば光学部材の代わりに厚さの異な
る光路長補正光学部材を照明光路内に設定することによ
り、被照射面での照明光のテレセントリシティの変化を
補正する。
【００１５】このように、本発明では、従来技術のよう
に可動レンズ群とは異なる他のレンズ群を光軸方向に移
動させることなく、コンデンサー光学系の一部を構成す
る光学系や光学部材を交換するだけで、コンデンサー光
学系のバックフォーカスや被照射面での照明光のテレセ
ントリシティの変化を随時補正することができる。その
結果、所望の照明条件に応じて多光源の形状または大き
さを変更しても、簡素な調整機構によりコンデンサー光
学系のバックフォーカスや被照射面での照明光のテレセ
ントリシティの変化を随時補正するとともに、被照射面
において常に均一な照度分布を得ることができる。した
がって、本発明の照明光学装置を露光装置に組み込んだ
場合、感光性基板上において均一な照度分布および露光
光の良好なテレセントリシティを確保して、高精度の投
影露光を行うことができる。また、本発明の照明光学装
置を用いて被照射面上に配置されたマスクのパターンを
感光性基板上に露光する工程を含む半導体デバイスの製
造方法では、感光性基板上において均一な照度分布およ
び露光光の良好なテレセントリシティを確保して高精度
の投影露光を行うことができるので、良好な半導体デバ
イスを製造することができる。
【００１６】なお、本発明では、コンデンサー光学系の
一部を構成し実質的に無屈折力の光学部材の光学的光路
長を変更することにより、被照射面での照明光のテレセ
ントリシティの変化だけを補正することもできる。具体
的には、光学部材はたとえば厚さの異なる複数の平行平
面板を有し、複数の平行平面板の各々を照明光路内に設
定または照明光路から退避させることにより光学部材の
光学的光路長を変更する。あるいは、光学部材はたとえ
ば一対の偏角プリズムを有し、一対の偏角プリズムのう
ちの少なくとも一方の偏角プリズムを光軸に垂直な方向
に沿って移動させることにより、光学部材の光学的光路
長を変更する。この場合、コンデンサー光学系において
無屈折力の光学部材をオプティカルインテグレータ寄り
に配置することにより、コンデンサー光学系のバックフ
ォーカスや収差などにほとんど影響を与えることなく、
被照射面での照明光のテレセントリシティの変化だけを
随時補正することができる。
【００１７】本発明の実施例を、添付図面に基づいて説
明する。図１は、本発明の第１実施例〜第４実施例にか
かる照明光学装置を備えた露光装置の構成を概略的に示
す図である。また、図２は、本発明の第１実施例にかか
る照明光学装置の要部の構成を概略的に示す斜視図であ
る。図１において、光源１から射出された光束はオプテ
ィカルインテグレータ２に入射し、その後側焦点面には
複数の光源像からなる多光源（二次光源）が形成され
る。多光源からの光束は、オプティカルインテグレータ
２の後側焦点面の近傍に配置された開口絞り３を介した
後、レンズ群４およびレンズ群５からなるコンデンサー
光学系に入射する。開口絞り３は、後述するように、所
望の照明条件に応じて多光源の形状または大きさを所望
の形状または大きさに変更する機能を有する。
【００１８】コンデンサー光学系（４、５）により集光
された光束は、コンデンサー光学系中に配置されたレチ
クルブラインドＲＢを介して、マスクとしてのレチクル
Ｒを重畳的に照明する。レチクルＲには、転写すべきパ
ターンとして、たとえば電子回路パターンが形成されて
いる。レチクルブラインドＲＢは、被照射面であるレチ
クルＲのパターン面の照明領域すなわち露光すべきパタ
ーン領域を規定する機能を有する。レチクルＲのパター
ンを透過した光は、投影光学系６を介して感光性基板で
あるウエハＷ上に結像する。こうして、ウエハＷの各露
光領域には、レチクルＲのパターンが一括的に投影露光
（転写）される。
【００１９】図２を参照すると、第１実施例の照明光学
装置において、開口絞り３は、ターレット（回転板）上
において円周状に形成された形状または大きさの異なる
複数の開口部を有する。そして、開口絞り３のターレッ
トの回転は、変更制御系２０によって制御されるように
構成されている。したがって、変更制御系２０により開
口絞り３を回転させて所望の形状または大きさの開口部
を照明光路内に設定することによって、オプティカルイ
ンテグレータ２を介して形成された多光源の形状または
大きさを所望の形状に変更することができる。このよう
に、開口絞り３および変更制御系２０は、オプティカル
インテグレータ２により形成された多光源の形状または
大きさを変更するための変更手段を構成している。
【００２０】ここで、図１４乃至図１６を参照して、図
１の開口絞り３の開口部の形状または大きさの変化に伴
う照度分布の変動について具体的に説明する。なお、図
１４は、図１の開口絞り３の様々な開口形状をそれぞれ
示す図である。また、図１５および図１６は、図１４の
各開口形状にそれぞれ対応する照度分布を示す図であ
る。図１の露光装置において、開口絞り３の開口形状の
変更は、最適な照明コヒーレンシィまたは投影光学系６
の解像度および焦点深度の向上を目的として、照明光学
系の照明効率を改善するために行われる。
【００２１】まず、図１４（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ
開口径が異なる円形状の開口部１６ａ〜１６ｃを有する
開口絞りを示している。そして、これらの開口部１６ａ
〜１６ｃは、照明コヒーレンシィを変更するためのもの
である。ここで、開口部１６ｂの開口形状に対する照度
分布が、図１５（ｂ）に示すように、被照射面の中央部
から周辺部に亘ってほぼ均一に調整されているものとす
る。この場合、開口部１６ａのように開口径を大きくす
ると、図１５（ａ）に示すように照度分布が得られる。
すなわち、開口径の増大に伴って、被照射面の中央部か
ら周辺部にかけて光強度が徐々に減少するような照度分
布の変動すなわち照度むらが起こる。一方、開口部１６
ｂに対して照度分布がほぼ均一に調整された状態から、
開口部１６ｃのように開口径を小さくすると、図１５
（ｃ）に示すような照度分布が得られる。すなわち、開
口径の減少に伴って、被照射面の中央部から周辺部にか
けて光強度が徐々に増大するような照度分布の変動が起
こる。
【００２２】次いで、図１４（ｄ）および（ｅ）は、そ
れぞれ輪帯状の開口部１６ｄおよび扇形の開口部１６ｅ
を有する開口絞りを示している。そして、これら開口部
１６ｄおよび１６ｅは、より微細なレチクルパターンを
ウエハ上に転写するために投影光学系の解像度および焦
点深度を向上させるためのものである。ここで、開口部
１６ｂに対して照度分布がほぼ均一に調整された状態か
ら、輪帯状の開口部１６ｄように開口形状を変化させる
と、図１６（ａ）に示すような照度分布が得られる。す
なわち、開口形状の変化に伴って、被照射面の中央部か
ら周辺部にかけて光強度が徐々に減少するような照度分
布の変動が起こる。また、開口部１６ｂに対して照度分
布がほぼ均一に調整された状態から、扇形の開口部１６
ｅのように開口形状を変化させると、図１６（ｂ）に示
すような照度分布が得られる。すなわち、開口形状の変
化に伴って、被照射面の中央部から周辺部にかけて光強
度が徐々に減少するような照度分布の変動が起こる。こ
のように、同じ照明光学装置において、開口絞りの開口
部の形状または大きさを変更させただけで、被照射面に
おける照度分布が変動し、照度分布の均一性を損なうこ
とがある。
【００２３】そこで、第１実施例では、開口絞り３の開
口部の形状または大きさの変更に起因して発生する照度
むらを補正するための手段を備えている。すなわち、図
２に示す第１実施例の照明光学装置において、コンデン
サー光学系のレンズ群４は、開口絞り側から順に、レン
ズ４Ａ１とレンズ群４Ｂとレンズ群４Ｃとから構成され
ている。そして、レンズ群４Ｂは光軸方向に移動可能な
可動レンズ群であって、その移動は移動制御系２１によ
って制御されるように構成されている。したがって、変
更制御系２０と連動する移動制御系２１により、多光源
の形状または大きさの変更に応じてレンズ群４Ｂを移動
させることによって、被照射面であるレチクルＲ上ひい
てはウエハＷ上での照度むらを補正することができる。
このように、移動制御系２１は、多光源の形状または大
きさの変更に起因して被照射面において発生する照度む
らを補正するための第１補正手段を構成している。この
とき、照度むらの補正のためのレンズ群４Ｂの移動によ
り、照明光学装置の光学特性が変化する。ここで、光学
特性とは、コンデンサー光学系のバックフォーカス、被
照射面（レチクルＲ上またはウエハＷ上）での照明光の
テレセントリシティ、開口数、照明範囲、光源分布、収
差などを含む諸特性である。
【００２４】以下、図５〜図８を参照して、照度むらの
補正のための可動レンズ群４Ｂの移動に起因して発生す
る光学特性の変化のうち、コンデンサー光学系のバック
フォーカスの変化の補正が特に重要であることを説明す
る。図５において、レンズ群４の後側焦点がレチクルブ
ラインドＲＢ上に位置するようにレンズ群４のバックフ
ォーカスが調整されている場合、図６に示すようにレチ
クルブラインドＲＢ上の強度分布は四角形状となり全範
囲に亘って均一となる。
【００２５】しかしながら、照度むらの補正のための可
動レンズ群４Ｂの移動に起因してレンズ群４のバックフ
ォーカスが変化すると、図７に示すようにレンズ群４の
後側焦点がレチクルブラインドＲＢから位置ずれしてし
まう。その結果、図８に示すように、レチクルブライン
ドＲＢ上の強度分布において、四角形状の角の部分が丸
みを帯びて不均一になってしまう。レチクルブラインド
ＲＢ上の強度分布の不均一性は、レチクルＲ上の照度分
布ひいてはウエハＷ上の照度分布に反映される。このよ
うに、照度むらの補正のための可動レンズ群４Ｂの移動
に起因して発生する光学特性の変化のうち、バックフォ
ーカスの変化の補正が特に重要であることがわかる。
【００２６】そこで、第１実施例の照明光学装置は、焦
点距離の異なる複数の補正レンズを有し且つコンデンサ
ー光学系の一部を構成するレンズ４Ａ１を複数の補正レ
ンズのうちの所定の補正レンズと交換するための交換系
２２を備えている。なお、交換系２２は、変更制御系２
０および移動制御系２１と連動するように構成されてい
る。したがって、交換系２２によりレンズ４Ａ１を焦点
距離の異なる他の適当な補正レンズと交換することによ
って、可動レンズ群４Ｂの移動に起因して発生したバッ
クフォーカスの変化を補正し、レチクルブラインドＲＢ
上における強度分布を、ひいてはレチクルＲ上またはウ
エハＷ上の照度分布を多光源の形状または大きさを変更
する前とほぼ同じ状態に戻すことができる。このよう
に、交換系２２は、レンズ４Ａ１とは異なる焦点距離を
有する複数の補正レンズを有し且つ該複数の補正レンズ
のうちの１つの補正レンズをレンズ４Ａ１の代わりに照
明光路内に設定するための交換手段を構成している。
【００２７】上述したように、多光源の形状または大き
さの変更に応じて発生する照度むらを補正するために可
動レンズ群４Ｂを移動させると、可動レンズ群４Ｂの移
動に起因して光学特性の変化、特にコンデンサー光学系
のバックフォーカスが変化する。第１実施例では、コン
デンサー光学系の一部を構成するレンズ４Ａ１を焦点距
離の異なる他の補正レンズと交換するだけで、バックフ
ォーカスの変化を随時補正することができる。その結
果、所望の照明条件に応じて多光源の形状または大きさ
を変更しても、簡素な調整機構によりコンデンサー光学
系のバックフォーカスの変化を随時補正するとともに、
レチクルＲ上またはウエハＷ上において常に均一な照度
分布を得ることができる。また、第１実施例の照明光学
装置を組み込んだ露光装置では、ウエハＷ上において均
一な照度分布を確保して、高精度の投影露光を行うこと
ができる。
【００２８】図３は、本発明の第２実施例にかかる照明
光学装置の要部の構成を概略的に示す斜視図である。第
２実施例は第１実施例と類似の構成を有するが、可動レ
ンズ群４Ｂの移動に起因して発生する光学特性の変化を
補正するための交換手段の構成だけが第１実施例と相違
している。したがって、図３において、図２の第１実施
例の構成要素と同様の機能を有する要素には、図２と同
じ参照符号を付している。以下、第１実施例との相違点
に着目して、第２実施例を説明する。
【００２９】図３に示すように、第２実施例の照明光学
装置では、焦点距離の異なる複数の補正レンズが円周状
に配置されたターレット４Ａ２が設けられている。そし
て、変更制御系２０および移動制御系２１と連動する交
換制御系２３によりターレット４Ａ２を回転させること
によって、所望の補正レンズを照明光路内に設定するこ
とができるように構成されている。したがって、第２実
施例においても、交換制御系２３によりターレット４Ａ
２を回転させて、コンデンサー光学系の一部を構成して
いたレンズを焦点距離の異なる他の適当な補正レンズと
交換することにより、可動レンズ群４Ｂの移動に起因し
て発生したバックフォーカスの変化を補正し、レチクル
ブラインドＲＢ上における強度分布を、ひいてはレチク
ルＲ上およびウエハＷ上の照度分布を多光源の形状また
は大きさを変更する前とほぼ同じ状態に戻すことができ
る。
【００３０】図４は、本発明の第３実施例にかかる照明
光学装置の要部の構成を概略的に示す斜視図である。第
３実施例は第２実施例と類似の構成を有するが、レンズ
交換のためのターレットを２組備えている点だけが第２
実施例と相違している。したがって、図４において、図
３の第２実施例の構成要素と同様の機能を有する要素に
は、図３と同じ参照符号を付している。以下、第２実施
例との相違点に着目して、第３実施例を説明する。
【００３１】図４に示すように、第３実施例の照明光学
装置では、焦点距離の異なる複数の第１補正レンズが円
周状に配置された第１ターレット４Ａ３と、焦点距離の
異なる複数の第２補正レンズが円周状に配置された第２
ターレット４Ａ４とが設けられている。そして、第１交
換制御系２４により第１ターレット４Ａ３を、第２交換
制御系２５により第２ターレット４Ａ４をそれぞれ回転
させることによって、所望の第１補正レンズおよび第２
補正レンズを照明光路内にそれぞれ設定することができ
るように構成されている。また、第１交換制御系２４お
よび第２交換制御系２５は、変更制御系２０および移動
制御系２１と連動するように構成されている。
【００３２】したがって、第３実施例においても、第１
ターレット４Ａ３および第２ターレット４Ａ４の少なく
とも一方においてコンデンサー光学系の一部を構成して
いたレンズを焦点距離の異なる他の適当な第１補正レン
ズまたは第２補正レンズと交換することにより、可動レ
ンズ群４Ｂの移動に起因して発生したバックフォーカス
の変化を補正し、レチクルブラインドＲＢ上における強
度分布を、ひいてはレチクルＲ上およびウエハＷ上の照
度分布を多光源の形状または大きさを変更する前とほぼ
同じ状態に戻すことができる。なお、第３実施例の場
合、たとえば第１ターレット４Ａ３に３つの正レンズを
配置し、第２ターレット４Ａ４に３つの負レンズを配置
すると、合計６つのレンズの組み合わせにより、１つの
ターレットに焦点距離の異なる９個のレンズを配置する
ことと等価になる。したがって、第２実施例よりも少な
い補正レンズを用いて、第２実施例よりも高い精度で光
学特性の変化を補正することができる。
【００３３】また、図４に示す第３実施例の照明光学装
置において、第１ターレット４Ａ３に厚さの異なる複数
の平行平面板を円周状に配置し、第２ターレット４Ａ４
に焦点距離の異なる複数の補正レンズを円周状に配置す
ることもできる。この場合、第２ターレット４Ａ４でレ
ンズの交換を行うことによりバックフォーカスの変化を
補正し、第１ターレット４Ａ３で平行平面板の交換を行
うことによりテレセントリシティの変化を補正すること
ができる。同様に、第１ターレット４Ａ３に焦点距離の
異なる複数の補正レンズを円周状に配置し、第２ターレ
ット４Ａ４に厚さの異なる複数の平行平面板を円周状に
配置することによって、バックフォーカスの変化および
テレセントリシティの変化を補正することができる。あ
るいは、第１ターレット４Ａ３および第２ターレット４
Ａ４に焦点距離および厚さの異なる複数の補正レンズを
円周状に配置することによって、バックフォーカスの変
化およびテレセントリシティの変化を補正することがで
きる。
【００３４】また、図３に示す第２実施例の照明光学装
置において、ターレット４Ａ２に厚さの異なる複数の平
行平面板を円周状に配置し、ターレット４Ａ２を回転さ
せて平行平面板の交換を行うことによりテレセントリシ
ティの変化を補正することができる。なお、第２実施例
および第３実施例では、ターレットの回転によりレンズ
の焦点距離の変更を行ってしる。しかしながら、たとえ
ば焦点距離の異なる複数のレンズや厚さの異なる複数の
平行平面板を横一列に配置し、いわゆるスライド方式に
より交換を行うこともできる。
【００３５】さらに、第３実施例において、ターレット
に配置された平行平面板を光軸に対して傾斜させること
により、傾斜テレセントリシティの補正を行うことがで
きる。この場合、平行平面板をターレットに対して傾け
る機構をターレットの内部に設けてもよいし、あるいは
平行平面板とターレットとを一体的に傾ける機構をター
レットの外部に設けてもよい。また、第２実施例および
第３実施例において、１つのターレットにおける焦点距
離配置やレンズ枚数、およびターレットの枚数などは、
開口絞り３の開口形状の変化やレンズ群４Ｂの移動量な
どに応じて適宜選定されることが望ましい。さらに、第
１実施例〜第３実施例のレンズ交換において、厚さの異
なる適当な補正レンズと交換することにより、可動レン
ズ群４Ｂの移動に起因して発生したテレセントリシティ
の補正を行うことができる。
【００３６】図１７は、本発明の第４実施例にかかる照
明光学装置の要部の構成を概略的に示す斜視図である。
第４実施例は図３に示す第２実施例と類似の構成を有す
るが、ターレット４Ａ２と可動レンズ群４Ｂとの間に付
設された光学部材４Ａ６の光路長変更により被照射面で
の照明光のテレセントリシティの変化を補正している点
だけが第２実施例と相違している。したがって、図１７
において、図３の第２実施例の構成要素と同様の機能を
有する要素には、図３と同じ参照符号を付している。以
下、第２実施例との相違点に着目して、第４実施例を説
明する。
【００３７】図１７に示すように、第４実施例の照明光
学装置では、コンデンサー光学系のバックフォーカスの
変化を補正するためのターレット４Ａ２と可動レンズ群
４Ｂとの間に一対の平行平面板４ｃおよび４ｄからなる
全体として無屈折力の光学部材４Ａ６が配置されてい
る。また、被照射面における照明光のテレセントリシテ
ィを計測するための計測器ＤＥＴが設けられ、計測器Ｄ
ＥＴの出力は光学部材４Ａ６を駆動するための第３移動
制御系２７に供給されるように構成されている。そし
て、第３移動制御系２７は、計測器ＤＥＴの計測結果に
基づいて、一対の平行平面板４ｃおよび４ｄの各々を照
明光路内に設定または照明光路から退避させることによ
って、光学部材４Ａ６の光学的光路長を変更する。第３
移動制御系２７は、変更制御系２０、移動制御系２１お
よび交換制御系２３と連動するように構成されている。
このように、第３移動制御系２７は、実質的に屈折力を
有しない光学部材４Ａ６の光学的光路長を変更するため
の光路長変更手段を構成している。
【００３８】なお、計測器ＤＥＴは、たとえばナイフエ
ッジ検出法を用いた周知の構成を有するセンサである。
具体的には、特願平８−６７２２０号明細書および図面
に開示されているように、投影光学系を介してナイフエ
ッジ上に投影されたマスクパターンの空間像とナイフエ
ッジとを相対的に移動させながら空間像からの光を受光
センサで受光し、空間像の強度分布を検出する。そし
て、検出した空間像の強度分布に基づいて、投影光学系
の光学特性を、たとえば被照射面（ウエハ面）での照明
光のテレセントリシティなどを計測することができる。
また、特開平８−２６４４３２号公報に開示されている
ように、ＩＳＳ（Imaging Slit Sensor ）方式のアライ
メントセンサに対してＩＳＳ基準マークのＺ座標を順次
変えることにより、テレセントリシティの崩れ量を計測
することができる。
【００３９】以下、図１８〜図２０を参照して、無屈折
力の光学部材４Ａ６の光学的光路長の変更により照明光
のテレセントリシティの変化を補正する原理を説明す
る。図１８では、たとえば照度むらの補正のための可動
レンズ群４Ｂの移動により、開口絞り３の位置がレンズ
群４の前側焦点位置Ｆからオプティカルインテグレータ
側（図中左側）にずれている。その結果、レンズ群４か
ら射出された主光線ａが光軸と平行ではなくなり、レン
ズ群４の射出側のテレセントリシティが、ひいては被照
射面における照明光のテレセントリシティが変化する。
【００４０】図１９は、開口絞り３とレンズ群４との間
の光路中に平行平面板４ｃを挿入した状態を示してい
る。図１９に示すように、開口絞り３とレンズ群４との
間に平行平面板４ｃを挿入すると、レンズ群４の入射瞳
の位置Ａ（すなわち開口絞り３の位置）が見かけ上位置
Ｂへ移動する。この場合、平行平面板４ｃの厚さをｄ１
とし、平行平面板４ｃの屈折率をｎ１とすると、瞳位置
Ａと見かけの瞳位置Ｂとの軸上距離ｘ１は、次の式
（１）で表される。 ｘ１＝ｄ１−ｄ１／ｎ１ （１）
【００４１】このように、開口絞り３とレンズ群４との
間の照明光路内に平行平面板４ｃを設定したり照明光路
から退避させると、平行平面板４ｃの屈折率および厚さ
に応じて、レンズ群４の見かけの瞳位置Ｂが光軸に沿っ
て移動する。したがって、適当な屈折率および厚さを有
する平行平面板４ｃを照明光路内に設定したり照明光路
から退避させることにより、レンズ群４の見かけの瞳位
置Ｂとレンズ群４の前側焦点位置Ｆとをほぼ一致させる
ことができる。その結果、レンズ群４から射出された主
光線ａが光軸とほぼ平行となり、被照射面における照明
光のテレセントリシティの変化を補正することができ
る。
【００４２】一方、図２０は、開口絞り３とレンズ群４
との間の光路中に平行平面板４ｃに加えてもう１つの平
行平面板４ｄを挿入した状態を示している。図２０で
は、レンズ群４の瞳位置Ａは見かけ上位置Ｃへ移動す
る。この場合、平行平面板４ｄの厚さをｄ２とし、平行
平面板４ｄの屈折率をｎ２とすると、瞳位置Ａと見かけ
の瞳位置Ｃとの軸上距離ｘ２は、次の式（２）で表され
る。 ｘ２＝ｄ１−ｄ１／ｎ１＋ｄ２−ｄ２／ｎ２ （２）
【００４３】このように、照明光路に対して挿脱自在な
２つの平行平面板の組み合わせにより、２つの平行平面
板４ｃおよび４ｄをともに照明光路内に設定した第１状
態と、平行平面板４ｃを照明光路内に設定し平行平面板
４ｄを照明光路から退避させた第２状態と、平行平面板
４ｄを照明光路内に設定し平行平面板４ｃを照明光路か
ら退避させた第３状態と、２つの平行平面板４ｃおよび
４ｄをともに照明光路から退避させた第４状態とを実現
し、各状態に応じてレンズ群４の見かけの瞳位置を４通
りに変化させることができる。その結果、光路に対する
１つの平行平面板の挿脱による方法よりも容易に被照射
面における照明光のテレセントリシティの変化を良好に
補正することができる。
【００４４】一般に、光学部材４Ａ６に互いに厚さの異
なるｎ個の平行平面板を用いる場合、各平行平面板を照
明光路内に設定または照明光路から退避させることによ
り、光学部材４Ａ６の光学的光路長を２n 通りに変化さ
せて、レンズ群４の見かけの瞳位置を２n 通りに変化さ
せることができる。ここで、屈折率が互いに等しく且つ
互いに厚さの異なるｎ個の平行平面板を用い、最も薄い
平行平面板の厚さをｄとすると、各平行平面板の厚さが
ｄ、２ｄ、２2 ｄ、・・・、２n-1 ｄとなるように構成
することが好ましい。この場合には、各平行平面板を照
明光路内に設定または照明光路から退避させることによ
り、照明光路内に設定された平行平面板の総厚を０、
ｄ、２ｄ、・・・、（２n −１）ｄの２n 通りに連続的
に変化させることができる。その結果、光学部材４Ａ６
の光学的光路長を２n 通りに連続的に変化させることが
できるので、被照射面における照明光のテレセントリシ
ティの変化をさらに高精度に補正することができる。
【００４５】このように、第４実施例では、計測器ＤＥ
Ｔからのテレセントリシティの計測結果に基づいて、光
学部材４Ａ６の光学的光路長を適宜変更することによ
り、可動レンズ群４Ｂの移動に起因して発生したテレセ
ントリシティの変化を良好に補正するとともに、レチク
ルＲ上およびウエハＷ上において均一な照度分布を得る
ことができる。なお、コンデンサー光学系中に光学部材
４Ａ６が設けられている場合、光学部材４Ａ６はオプテ
ィカルインテグレータに比較的近いので、光学部材４Ａ
６の光学的光路長の変更により、被照射面での照明光の
テレセントリシティの変化を有効に補正することができ
る。特に、図１８〜図２０に示すように光学部材４Ａ６
をコンデンサー光学系の最もオプティカルインテグレー
タ側に設ける場合、ターレット４Ａ２の作用によりバッ
クフォーカスを補正した後に光学部材４Ａ６の作用によ
りテレセントリシティの変化を補正しても、コンデンサ
ー光学系の瞳位置が変化するだけでコンデンサー光学系
のバックフォーカスや収差などにほとんど影響を与える
ことなく、被照射面での照明光のテレセントリシティの
変化だけを補正することができる。したがって、図１７
に示すように、光学部材４Ａ６をコンデンサー光学系中
に設定する場合には、できるだけオプティカルインテグ
レータに近い位置に光学部材４Ａ６を設定することが望
ましい。
【００４６】図２１は、本発明の第４実施例の変形例に
かかる照明光学装置の要部の構成を概略的に示す図であ
る。変形例では、一対の偏角プリズムからなる光学部材
の光路長変更により被照射面での照明光のテレセントリ
シティの変化を補正している点だけが第４実施例と基本
的に相違する。したがって、図２１において、図１７の
第４実施例の構成要素と同様の機能を有する要素には、
図１７と同じ参照符号を付している。以下、第４実施例
との相違点に着目して、変形例を説明する。
【００４７】図２１に示すように、変形例の照明光学装
置では、開口絞り３と可動レンズ群４Ｂとの間に一対の
偏角プリズム（くさび状プリズム）４Ａ５が全体として
無屈折力になるように配置されている。すなわち、開口
絞り側（図中左側）に配置された偏角プリズム４ａの頂
角（くさび角）と被照射面側（図中右側）に配置された
偏角プリズム４ｂの頂角とは互いに同じである。また、
偏角プリズム４ａの開口絞り側の面および偏角プリズム
４ｂの被照射面側の面はともに光軸に対して垂直であ
り、偏角プリズム４ａの被照射面側の面と偏角プリズム
４ｂの開口絞り側の面とは互いに平行である。そして、
第２移動制御系２６により偏角プリズム４ｂを光軸と垂
直な方向に移動させることによって、一対の偏角プリズ
ム４Ａ５の光学的光路長を変更することができるように
構成されている。また、第２移動制御系２６は、変更制
御系２０および移動制御系２１と連動するように構成さ
れている。このように、第２移動制御系２６は、一対の
偏角プリズム４Ａ５の光学的光路長を変更するための光
路長変更手段を構成している。
【００４８】したがって、変形例においては、多光源の
形状または大きさの変化に応じて第２移動制御系２６に
より偏角プリズム４ｂを光軸と垂直な方向に移動させて
一対の偏角プリズム４Ａ５の光学的光路長を変更するこ
とにより、可動レンズ群４Ｂの移動に起因して発生した
テレセントリシティの変化を補正するとともに、レチク
ルＲ上およびウエハＷ上において均一な照度分布を得る
ことができる。また、第４実施例と同様に、一対の偏角
プリズム４Ａ５の光学的光路長を変更することにより、
コンデンサー光学系のバックフォーカスや収差などにあ
まり影響を与えることなく、被照射面での照明光のテレ
セントリシティの変化だけを補正することができる。な
お、変形例において、偏角プリズム４ｂだけを光軸と垂
直な方向に移動させているが、偏角プリズム４ａだけを
光軸と垂直な方向に移動させてもよいし、偏角プリズム
４ａと偏角プリズム４ｂとを反対の向きに移動させても
よい。
【００４９】また、第１実施例〜第４実施例および変形
例において、オプティカルインテグレータ２の光源側に
ターレットを設け、このターレット上に強度分布むらな
どの光学特性の変化を補正するための複数のフィルター
を円周状に配置してもよい。この場合、開口絞り３の開
口形状の変更（すなわち多光源の形状または大きさの変
更）と連動させてターレット上の適当なフィルターを照
明光路内に設定することにより、光軸に関して回転対称
な照度むらだけでなく回転非対称な傾斜むらなどの光学
特性の変化に対しても対応することができる。
【００５０】次に、マスクとウエハとを相対移動させな
がらウエハの各露光領域にマスクパターンをスキャン露
光する、いわゆるスキャン露光型の露光装置に本発明の
照明光学装置を適用した場合について説明する。図９
は、本発明の第２実施例にかかる照明光学装置を組み込
んだスキャン露光型の露光装置の構成を概略的に示す斜
視図である。図示の露光装置において、たとえばレーザ
ー光源のような光源１からの照明光は、レンズ群７を介
して、第２オプティカルインテグレータ８に入射する。
第２オプティカルインテグレータ８に入射した光束は、
複数のレンズエレメントにより二次元的に分割され、そ
の後側焦点面に複数の光源像からなる二次光源を形成す
る。
【００５１】第２オプティカルインテグレータ８により
形成された二次光源からの光束は、レンズ群９により平
行光束に変換された後、オプティカルインテグレータ２
の入射面を重畳的に照明する。オプティカルインテグレ
ータ２に入射した平行光束は複数のレンズエレメントに
より分割され、その後側焦点面には第２オプティカルイ
ンテグレータ８のレンズエレメントの数とオプティカル
インテグレータ２のレンズエレメントの数との積に等し
い数の光源像からなる多光源（三次光源）が形成され
る。オプティカルインテグレータ２により形成された多
光源からの光は、その後側焦点面の近傍に配置された開
口絞り３で制限された後、コンデンサー光学系に入射す
る。
【００５２】コンデンサー光学系に入射した光は、ター
レット４Ａ２のレンズ、可動レンズ群４Ｂおよびレンズ
群４Ｃを介して集光され、矩形状の開口部を有する固定
スリットＳにより制限された後、レチクルブラインドＲ
Ｂに入射する。レチクルブラインドＲＢを介した光は、
ミラーＭによって偏向された後、コンデンサー光学系の
一部を構成するレンズ群５を介して、転写すべき回路パ
ターンが形成されたレチクルＲを重畳的に照明する。レ
チクルＲのパターンを透過した光は、投影光学系６を介
して感光性基板であるウエハＷ上に結像する。
【００５３】なお、レチクルＲは、投影光学系６の光軸
に垂直な面内において矢印Ｒ１で示す方向に沿って移動
可能なレチクルステージＲＳ上に保持されている。一
方、ウエハＷは、投影光学系６の光軸に垂直な面内にお
いて二次元的に移動可能なウエハステージＷＳ上に保持
されている。したがって、レチクルステージＲＳを矢印
Ｒ１で示す方向に移動させるとともにウエハステージＷ
Ｓを矢印Ｗ１で示す方向に移動させながら、すなわちレ
チクルＲとウエハＷとを互いに反対向きに相対移動させ
ながらスキャン露光を行うことにより、ウエハＷの各露
光領域にレチクルＲのパターンを転写することができ
る。
【００５４】図９に示すように、スキャン露光型の露光
装置では、ダイナミックな露光量むらを低減するため
に、レチクルブラインドＲＢから光源側へわずかに間隔
を隔てた位置に固定スリットＳを配置している。上述の
各実施例のように固定スリットＳが配置されていない場
合とスキャン露光において固定スリットＳが配置されて
いる場合とでは、レチクルブラインドＲＢ上における強
度分布に対するバックフォーカスの変化の影響が異な
る。以下、図１０〜図１３を参照し、固定スリットＳが
配置されている場合において、可動レンズ群４Ｂの移動
に起因して発生するバックフォーカスの変化がレチクル
ブラインドＲＢ上における強度分布に対して与える影響
について説明する。
【００５５】図１０において、レンズ群４の後側焦点が
レチクルブラインドＲＢ上に位置するようにレンズ群４
のバックフォーカスが調整されている場合、図１１に示
すようにレチクルブラインドＲＢ上の強度分布は固定ス
リットＳにより制限され、スキャン露光に適した台形状
となる。しかしながら、照度むらの補正のための可動レ
ンズ群４Ｂの移動に起因してレンズ群４のバックフォー
カスが変化すると、図１２に示すようにレンズ群４の後
側焦点がレチクルブラインドＲＢから位置ずれしてしま
う。その結果、図１３に示すように、レチクルブライン
ドＲＢ上の強度分布において、台形状の角の部分が丸み
を帯びて不均一になる。このようなレチクルブラインド
ＲＢ上の強度分布の不均一性は、レチクルＲ上およびウ
エハＷ上の照度分布に反映される。
【００５６】図９に示すスキャン露光型の露光装置で
は、ターレット４Ａ２を回転させてコンデンサー光学系
の一部を構成していたレンズを焦点距離の異なる他の適
当な補正レンズと交換することにより、可動レンズ群４
Ｂの移動に起因して発生したバックフォーカスの変化を
補正し、レチクルブラインドＲＢ上における強度分布
を、ひいてはレチクルＲ上およびウエハＷ上の照度分布
を多光源の形状または大きさを変更する前とほぼ同じ状
態に戻すことができる。その結果、ウエハＷ上において
均一な照度分布を確保し、高精度の投影露光を行うこと
ができる。
【００５７】以上の各実施例に示した露光装置によって
レチクルＲを従来の装置と比べて格段に均一照明するこ
とができるため、良好なレチクルパターンを投影光学系
を介して感光性基板としてのウエハＷへ投影露光するこ
とができる。そして、第１実施例の露光装置による露光
の工程（フォトリソグラフィ工程）を経たウエハは、現
像する工程を経てから、現像したレジスト以外の部分を
除去するエッチングの工程、エッチングの工程後の不要
なレジストを除去するレジスト除去の工程等を経てウエ
ハプロセスが終了する。そして、ウエハプロセスが終了
すると、実際の組立工程にて、焼き付けられた回路毎に
ウエハを切断してチップ化するダイシング、各チップに
配線等を付与するボンディング、各チップ毎にパッケー
ジングするパッケージング等の各工程を経て、最終的に
デバイスとしての半導体装置（ＬＳＩ等）が製造され
る。なお、以上には、投影露光装置を用いたウエハプロ
セスでのフォトリソグラフィ工程により半導体素子を製
造する例を示したが、露光装置を用いたフォトリソグラ
フィ工程によって、半導体装置として、液晶表示素子、
薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ等）を製造すること
ができる。こうして、本発明の照明光学装置を用いて半
導体デバイスを製造する場合、感光性基板上において均
一な照度分布および露光光の良好なテレセントリシティ
を確保して高精度の投影露光を行うことができるので、
良好な半導体デバイスを製造することができる。
【００５８】なお、上述の各実施例では、開口絞りの開
口形状を変化させることによって多光源の形状または大
きさを変更している。しかしながら、本出願人による出
願にかかる特開平４−２２５５１４号公報に開示されて
いるように、４つの偏心光源の大きさを変化させたり、
オプティカルインテグレータの形状や組み合わせを適宜
変化させたりして、多光源の形状または大きさを変更す
ることもできる。本発明は、その変更方法に依存するこ
となく、多光源の形状または大きさの変更に伴う照度分
布の変動の補正に対して有効である。また、上述の各実
施例では、照明光学装置を備えた投影露光装置を例にと
って本発明を説明したが、プロキシミティ方式の露光装
置やマスク以外の被照射面を均一照明するための一般的
な照明光学装置に本発明を適用することができることは
明らかである。
【００５９】また、以上の各実施例では、オプティカル
インテグレータとして複数のレンズ素子を束ねて構成さ
れたフライアイレンズで構成した例を示したが、これの
代わりに内面反射型のロッド型光学部材を用いることが
できる。また、以上の各実施例では、オプティカルイン
テグレータにより形成される複数の光源像の大きさまた
は形状を変更することに応じて、コンデンサー光学系を
構成する少なくとも一部の光学系を光軸方向へ移動させ
る例を示したが、本発明は、これに限ることなく、コン
デンサー光学系を構成する少なくとも一部の光学系をタ
ーレット等により別の焦点距離を持つ光学系に切り換え
ることも可能である。
【００６０】また、以上の各実施例では、コンデンサー
光学系の構成を簡素化するために、コンデンサー光学系
を構成する少なくとも一部の光学系をターレット等によ
り別の焦点距離を持つ光学系に切り換えて、コンデンサ
ー光学系のバックフォーカス等の変動を抑えた例を示し
たが、コンデンサー光学系の構成を簡素化する必要が無
い場合には、コンデンサー光学系の焦点距離を連続的に
変更できる構成、即ちコンデンサー光学系のズームレン
ズ化を図って、コンデンサー光学系のバックフォーカス
の変動等を抑える構成としても良い。
【００６１】
【効果】以上説明したように、本発明の照明光学装置で
は、コンデンサー光学系の一部を構成する光学系や光学
部材を交換するだけでコンデンサー光学系のバックフォ
ーカスや被照射面での照明光のテレセントリシティの変
化を随時補正することができるので、被照射面において
常に均一な照度分布や良好なテレセントリシティを確保
することができる。したがって、本発明の照明光学装置
を組み込んだ露光装置では、感光性基板上において均一
な照度分布および露光光の良好なテレセントリシティを
確保して、高精度の投影露光を行うことができる。ま
た、本発明の照明光学装置を用いて半導体デバイスを製
造する場合、感光性基板上において均一な照度分布およ
び露光光の良好なテレセントリシティを確保して高精度
の投影露光を行うことができるので、良好な半導体デバ
イスを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例〜第４実施例にかかる照明
光学装置を備えた露光装置の構成を概略的に示す図であ
る。
【図２】本発明の第１実施例にかかる照明光学装置の要
部の構成を概略的に示す斜視図である。
【図３】本発明の第２実施例にかかる照明光学装置の要
部の構成を概略的に示す斜視図である。
【図４】本発明の第３実施例にかかる照明光学装置の要
部の構成を概略的に示す斜視図である。
【図５】一括露光型の露光装置において多光源の形状ま
たは大きさを変更する前の状態を示す図である。
【図６】図５の状態におけるレチクルブラインドＲＢ上
での強度分布を示す図である。
【図７】一括露光型の露光装置において多光源の形状ま
たは大きさを変更した後の状態を示す図である。
【図８】図７の状態におけるレチクルブラインドＲＢ上
での強度分布を示す図である。
【図９】本発明の第２実施例にかかる照明光学装置を組
み込んだスキャン露光型の露光装置の構成を概略的に示
す斜視図である。
【図１０】スキャン露光型の露光装置において多光源の
形状または大きさを変更する前の状態を示す図である。
【図１１】図１０の状態におけるレチクルブラインドＲ
Ｂ上での強度分布を示す図である。
【図１２】スキャン露光型の露光装置において多光源の
形状または大きさを変更した後の状態を示す図である。
【図１３】図１２の状態におけるレチクルブラインドＲ
Ｂ上での強度分布を示す図である。
【図１４】図１の開口絞り３の様々な開口形状をそれぞ
れ示す図である。
【図１５】図１４の各開口形状にそれぞれ対応する照度
分布を示す図である。
【図１６】図１４の各開口形状にそれぞれ対応する照度
分布を示す図である。
【図１７】本発明の第４実施例にかかる照明光学装置の
要部の構成を概略的に示す斜視図である。
【図１８】第４実施例において、開口絞り３の位置がレ
ンズ群４の前側焦点位置Ｆからオプティカルインテグレ
ータ側にずれている様子を示す図である。
【図１９】第４実施例において、開口絞り３とレンズ群
４との間の光路中に平行平面板４ｃを挿入した状態を示
す図である。
【図２０】第４実施例において、開口絞り３とレンズ群
４との間の光路中に平行平面板４ｃに加えてもう１つの
平行平面板４ｄを挿入した状態を示す図である。
【図２１】本発明の第４実施例の変形例にかかる照明光
学装置の要部の構成を概略的に示す図である。
【符号の説明】
１ 光源 ２ オプティカルインテグレータ ３ 開口絞り ４、５ コンデンサー光学系のレンズ群 ６ 投影光学系 ８ 第２オプティカルインテグレータ Ｒ レチクル Ｗ ウエハ ＲＢ レチクルブラインド ２０ 変更制御系 ２１ 移動制御系 ２２ 交換系 ２３ 交換制御系 ２４ 第１交換制御系 ２５ 第２交換制御系 ２６ 第２移動制御系 ２７ 第３移動制御系

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光束を供給するための光源手段と、該光
    源手段からの光束に基づいて複数の光源像からなる多光
    源を形成するためのオプティカルインテグレータと、該
    オプティカルインテグレータにより形成された多光源の
    形状または大きさを変更するための変更手段と、該変更
    手段により変更された形状または大きさを有する多光源
    からの光束を集光して被照射面を重畳的に照明するため
    のコンデンサー光学系とを備えた照明光学装置におい
    て、 前記変更手段による多光源の形状または大きさの変更に
    起因して前記被照射面において発生する照度むらを補正
    するための第１補正手段と、 前記第１補正手段の補正作用に起因して発生する前記コ
    ンデンサー光学系のバックフォーカスの変化と前記被照
    射面での照明光のテレセントリシティの変化とのうちの
    少なくとも一方の変化を補正するための第２補正手段と
    をさらに備えていることを特徴とする照明光学装置。
  2. 【請求項２】 前記第１補正手段は、前記コンデンサー
    光学系の第１部分を構成する第１光学系を前記コンデン
    サー光学系の光軸に沿って移動させて前記照度むらを補
    正し、 前記第２補正手段は、前記第１光学系とは異なる前記コ
    ンデンサー光学系の第２部分を構成する第２光学系の焦
    点距離を変更することにより前記コンデンサー光学系の
    バックフォーカスの変化を補正することを特徴とする請
    求項１に記載の照明光学装置。
  3. 【請求項３】 前記第２補正手段は、前記第２光学系と
    は異なる焦点距離を有する複数のバックフォーカス補正
    光学系を有し且つ該複数のバックフォーカス補正光学系
    のうちの１つのバックフォーカス補正光学系を前記第２
    光学系の代わりに照明光路内に設定するための交換手段
    を有することを特徴とする請求項２に記載の照明光学装
    置。
  4. 【請求項４】 前記交換手段は、前記第２光学系の一部
    を構成する第１レンズとは異なる焦点距離を有する複数
    の第１補正レンズを有し且つ該複数の第１補正レンズの
    うちの１つの第１補正レンズを前記第１レンズの代わり
    に照明光路内に設定するための第１交換部と、前記第１
    レンズとは異なる前記第２光学系の他の一部を構成する
    第２レンズとは異なる焦点距離を有する複数の第２補正
    レンズを有し且つ該複数の第２補正レンズのうちの１つ
    の第２補正レンズを前記第２レンズの代わりに照明光路
    内に設定するための第２交換部とを有することを特徴と
    する請求項３に記載の照明光学装置。
  5. 【請求項５】 前記第２補正手段は、前記第１光学系お
    よび前記第２光学系とは異なる前記コンデンサー光学系
    の第３部分を構成する光学部材の光学的光路長を変更す
    るための光路長変更手段を有し、該光路長変更手段によ
    る前記光学部材の光学的光路長の変更により前記被照射
    面での照明光のテレセントリシティの変化を補正するこ
    とを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の
    照明光学装置。
  6. 【請求項６】 前記光路長変更手段は、前記光学部材と
    は異なる厚さを有する複数の光路長補正光学部材を有し
    且つ該複数の光路長補正光学部材のうちの１つの光路長
    補正光学部材を前記光学部材の代わりに照明光路内に設
    定することを特徴とする請求項５に記載の照明光学装
    置。
  7. 【請求項７】 前記光学部材は、実質的に屈折力を有し
    ないことを特徴とする請求項５に記載の照明光学装置。
  8. 【請求項８】 前記光学部材は、照明光路に対して挿脱
    自在に形成された少なくとも１つの平行平面板を有し、 前記光路長変更手段は、前記少なくとも１つの平行平面
    板の各々を照明光路内に設定または照明光路から退避さ
    せることを特徴とする請求項７に記載の照明光学装置。
  9. 【請求項９】 前記光学部材は、屈折率が互いに等しく
    且つ厚さが互いに異なるｎ個の平行平面板を有し、最も
    薄い平行平面板の厚さをｄとすると、各平行平面板の厚
    さは、ｄ、２ｄ、２2 ｄ、・・・、２n-1 ｄであること
    を特徴とする請求項８に記載の照明光学装置。
  10. 【請求項１０】 前記光学部材は、全体として無屈折力
    になるように照明光路内に配置された一対の偏角プリズ
    ムを有し、 前記光路長変更手段は、一対の偏角プリズムのうちの少
    なくとも一方の偏角プリズムを前記コンデンサー光学系
    の光軸に垂直な方向に沿って移動させることを特徴とす
    る請求項７に記載の照明光学装置。
  11. 【請求項１１】 前記第１補正手段は、前記コンデンサ
    ー光学系の第１部分を構成する第１光学系を前記コンデ
    ンサー光学系の光軸に沿って移動させて前記照度むらを
    補正し、 前記第２補正手段は、前記第１光学系とは異なる前記コ
    ンデンサー光学系の第２部分を構成する第２光学系の焦
    点距離および前記第２光学系の光学的光路長を変更する
    ことにより前記コンデンサー光学系のバックフォーカス
    の変化および前記被照射面での照明光のテレセントリシ
    ティの変化を補正することを特徴とする請求項１に記載
    の照明光学装置。
  12. 【請求項１２】 前記第２補正手段は、前記第２光学系
    とは異なる焦点距離および光学的光路長を有する複数の
    補正光学系を有し且つ該複数の補正光学系のうちの１つ
    の補正光学系を前記第２光学系の代わりに照明光路内に
    設定するための交換手段を有することを特徴とする請求
    項１１に記載の照明光学装置。
  13. 【請求項１３】 前記交換手段は、前記第２光学系の一
    部を構成する第１レンズとは異なる焦点距離および光学
    的光路長を有する複数の第１補正レンズを有し且つ該複
    数の第１補正レンズのうちの１つの第１補正レンズを前
    記第１レンズの代わりに照明光路内に設定するための第
    １交換部と、前記第１レンズとは異なる前記第２光学系
    の他の一部を構成する第２レンズとは異なる焦点距離お
    よび光学的光路長を有する複数の第２補正レンズを有し
    且つ該複数の第２補正レンズのうちの１つの第２補正レ
    ンズを前記第２レンズの代わりに照明光路内に設定する
    ための第２交換部とを有することを特徴とする請求項１
    １に記載の照明光学装置。
  14. 【請求項１４】 前記光源手段と前記オプティカルイン
    テグレータとの間に、前記光源手段からの光束に基づい
    て複数の光源像からなる多光源を形成するための第２オ
    プティカルインテグレータが設けられ、 前記第２オプティカルインテグレータにより形成された
    多光源からの光束を、前記第２オプティカルインテグレ
    ータよりも被照射面側に配置された前記オプティカルイ
    ンテグレータへ導くことを特徴とする請求項１乃至１３
    のいずれか１項に記載の照明光学装置。
  15. 【請求項１５】 前記第２補正手段は、前記コンデンサ
    ー光学系の一部を構成する光学部材の光学的光路長を変
    更するための光路長変更手段を有し、該光路長変更手段
    による前記光学部材の光学的光路長の変更により前記被
    照射面での照明光のテレセントリシティの変化を補正す
    ることを特徴とする請求項１に記載の照明光学装置。
  16. 【請求項１６】 前記光学部材は、照明光路に対して挿
    脱自在に形成された少なくとも１つの平行平面板を有
    し、 前記光路長変更手段は、前記少なくとも１つの平行平面
    板の各々を照明光路内に設定または照明光路から退避さ
    せることを特徴とする請求項１５に記載の照明光学装
    置。
  17. 【請求項１７】 前記光学部材は、屈折率が互いに等し
    く且つ厚さが互いに異なるｎ個の平行平面板を有し、最
    も薄い平行平面板の厚さをｄとすると、各平行平面板の
    厚さは、ｄ、２ｄ、２2 ｄ、・・・、２n-1 ｄであるこ
    とを特徴とする請求項１６に記載の照明光学装置。
  18. 【請求項１８】 光束を供給するための光源手段と、該
    光源手段からの光束に基づいて複数の光源像からなる多
    光源を形成するためのオプティカルインテグレータと、
    該オプティカルインテグレータにより形成された多光源
    の形状または大きさを変更するための変更手段と、該変
    更手段により変更された形状または大きさを有する多光
    源からの光束を集光してマスクを重畳的に照明するため
    のコンデンサー光学系と、前記マスク上のパターンを感
    光性基板に投影露光するための投影光学系とを備えた露
    光装置において、 前記変更手段による多光源の形状または大きさの変更に
    起因して前記マスク上または前記感光性基板上において
    発生する照度むらを補正するための第１補正手段と、 前記第１補正手段の補正作用に起因して発生する前記コ
    ンデンサー光学系のバックフォーカスの変化と前記マス
    ク上または前記感光性基板上での照明光のテレセントリ
    シティの変化とのうちの少なくとも一方の変化を補正す
    るための第２補正手段とをさらに備えていることを特徴
    とする露光装置。
  19. 【請求項１９】 前記光源手段と前記オプティカルイン
    テグレータとの間に、前記光源手段からの光束に基づい
    て複数の光源像からなる多光源を形成するための第２オ
    プティカルインテグレータが設けられ、 前記第２オプティカルインテグレータにより形成された
    多光源からの光束を、前記第２オプティカルインテグレ
    ータよりも被照射面側に配置された前記オプティカルイ
    ンテグレータへ導くことを特徴とする請求項１８に記載
    の露光装置。
  20. 【請求項２０】 請求項１乃至１７のいずれか１項に記
    載の照明光学装置を用いて、前記被照射面上に配置され
    たマスクのパターンを感光性基板上に露光する工程を含
    む半導体デバイスを製造する方法。
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