照明光学装置、露光装置及びデバイスの製造方法
【課題】所定の透過率分布を有する補正フィルタを回転させることなく、被照射物体の被照射面上での光の照度分布を補正できる照明光学装置、露光装置及びデバイスの製造方法を提供する。
【解決手段】照明光学装置において像面と共役な位置Ｐｉの近傍には、所定の透過率分布を有する補正フィルタ２４が配設され、補正フィルタ２４の露光光源側には、変更用光学系２５が設けられている。変更用光学系２５は、露光光ＥＬの光路において露光光源側から順に配置された第１変更用正レンズ３１、変更用負レンズ３２及び第２変更用正レンズ３３を備え、変更用負レンズ３２及び第２変更用正レンズ３３は、露光光ＥＬの光路に沿った方向に個別に移動可能である。そして、変更用負レンズ３２及び第２変更用正レンズ３３が個別に移動することにより、補正フィルタ２４での露光光ＥＬの照度領域の大きさが変更される。
【解決手段】照明光学装置において像面と共役な位置Ｐｉの近傍には、所定の透過率分布を有する補正フィルタ２４が配設され、補正フィルタ２４の露光光源側には、変更用光学系２５が設けられている。変更用光学系２５は、露光光ＥＬの光路において露光光源側から順に配置された第１変更用正レンズ３１、変更用負レンズ３２及び第２変更用正レンズ３３を備え、変更用負レンズ３２及び第２変更用正レンズ３３は、露光光ＥＬの光路に沿った方向に個別に移動可能である。そして、変更用負レンズ３２及び第２変更用正レンズ３３が個別に移動することにより、補正フィルタ２４での露光光ＥＬの照度領域の大きさが変更される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被照射物体を照射するための照明光学装置、該照明光学装置を備える露光装置、及び該露光装置を用いたデバイスの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、この種の露光装置は、所定のパターンが形成されてなるレチクルなどのマスクを照射するための照明光学装置と、該照明光学装置がマスクを照射することにより形成されたパターン像を感光性材料の塗布されたウエハ、ガラスプレートなどの基板に投影するための投影光学装置とを備えている。このような露光装置を構成する照明光学装置としては、露光光源から出力された露光光を例えば円環状に変形させて面光源を形成し、該面光源からの露光光をマスクの被照射面に導く機能を有するものがある。
【０００３】
この照明光学装置には、露光光源から出力された露光光を所望する形状に変形させるためのマスクブラインドと、該マスクブラインドの開口部分に向けて露光光を重畳的に集光させるためのフライアイレンズ及びコンデンサレンズなどを有する照度分布均一化光学系とが設けられている。この照度分布均一化光学系は、マスクブラインドと光学的にフーリエ変換の関係にある位置に面光源を形成する。すなわち、マスクブラインドは、像面と共役な位置に配置されると共に、照度分布均一化光学系が形成する面光源は、瞳面又は該瞳面と共役な位置に配置されることになる。そして、照明光学装置によって変形された露光光は、照射領域内の照度分布が均一になるようにマスクの被照射面を照射する。
【０００４】
ところで、露光装置を長期間使用した場合、照明光学装置を構成する光学素子の特性の経時変化に伴い、マスクの被照射面上で露光光に照射される照射領域内の照度分布が不均一になってしまうおそれがある。そこで、照度分布を補正する方法として、以下に示す２通りの方法が従来から提案されている。すなわち、第１の方法は、像面と共役な位置又はその近傍に所定の透過率分布を有する補正フィルタを配置し、該補正フィルタを回転させることにより、マスクの被照射面上で露光光に照射される照射領域内の照度分布を補正する方法である。このように補正フィルタを回転させた場合には、該補正フィルタのうち露光光が透過する部分が変更され、像面での照度分布が均一化される結果、マスクの被照射面上での照度分布の均一化が図られていた（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
また、第２の方法は、第１の方法で使用した補正フィルタを瞳面に共役な位置又はその近傍に配置し、補正フィルタを回転させる方法である。このような位置で補正フィルタを回転させた場合には、照射領域内の照度分布が均一化された露光光がマスクブラインドに入射することになる。そのため、マスクブラインドを通過した露光光の照射領域内の照度分布が均一化される結果、マスクの被照射面上での照度分布が均一化されるようになっていた（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】国際公開第２００３／２３８３２号パンフレット
【特許文献２】特開２００６−１４０３９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述したような各方法では、種々の透過率分布を有する補正フィルタを使用することにより、マスクの被照射面上で露光光に照射される照射領域内の照度分布を様々な態様に補正することができる。こうした補正フィルタにおいて、露光光の光軸と交差する方向における一方から他方に向けて次第に照度を増加又は減少させる一次関数的な補正をするための補正フィルタは、比較的容易に製造できる。ところが、露光光の中心から該露光光の光軸と交差する方向に離間するに連れて照度を増加又は減少させる２次関数的な補正に代表される高次関数的な補正をするための補正フィルタは、理論上は製造可能であるものの、その製造が非常に難しい。そのため、補正フィルタを回転させることなく、マスクの被照射面上で露光光に照射される照射領域内の照度分布を補正することが強く望まれていた。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、所定の透過率分布を有する補正フィルタを回転させることなく、被照射物体の被照射面上での光の照度分布を補正できる照明光学装置、露光装置及びデバイスの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明は、実施形態に示す図１〜図１４に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明の照明光学装置は、光源（１２）から出力された光（ＥＬ）を被照射物体（Ｒ）へ導く照明光学装置（１３）において、前記光源（１２）から出力される光（ＥＬ）の光路中に配置され、所定の透過率分布を有する補正フィルタ（２４，２４Ａ，２４Ｂ）と、該補正フィルタ（２４，２４Ａ，２４Ｂ）の前記光源（１２）側に配置され、前記補正フィルタ（２４，２４Ａ，２４Ｂ）において前記光（ＥＬ）に照射され得る照射領域の大きさ及び位置のうち少なくとも一方を変更するための変更部（２５）とを備えたことを要旨とする。
【０００９】
上記構成によれば、補正フィルタを透過した光の照度分布は、補正フィルタのうち光が透過した領域の透過率に応じて変化する。そのため、変更部の駆動によって補正フィルタにおける光の照射領域の大きさや位置のうち少なくとも一方を変更することにより、被照射物体上での光の照度分布が良好に補正される。したがって、所定の透過率分布を有する補正フィルタを回転させることなく、被照射物体の被照射面上での光の照度分布を補正できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、被照射物体の被照射面上での光の照度分布を補正できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（第１の実施形態）
以下に、本発明を具体化した第１の実施形態について図１〜図４に基づき説明する。
図１に示すように、本実施形態の露光装置１１は、ステップ・アンド・リピート方式のステッパであって、例えばＡｒＦエキシマレーザ光源からなる露光光源１２と、照明光学装置１３とを備えている。また、露光装置１１は、所定のパターンが形成されてなるレチクルＲを所定の走査方向（露光光ＥＬの光軸と略直交する方向であって、例えばＺ方向）に移動可能な状態で保持するレチクルステージ１４と、投影光学装置１５と、表面にレジストなどの感光性材料が塗布されたウエハＷを所定の走査方向に移動可能な状態で保持するウエハステージ１６とを備えている。また、露光装置１１には、装置全体の駆動を制御するための制御装置１７が設けられている。
【００１２】
レチクルステージ１４は、後述する投影光学装置１５の物体面側において、そのレチクルＲの載置面が投影光学装置１５の光軸方向と略直交するように配置されている。投影光学装置１５は、内部が窒素などの不活性ガスで充填された鏡筒１８を備え、この鏡筒１８内には、図示しない複数のレンズが露光光ＥＬの光路に沿って設けられている。そして、露光装置１１による露光時には、制御装置１７がレチクルステージ１４及びウエハステージ１６の駆動を制御することにより、レチクルＲ及びウエハＷが上記走査方向に同期して移動する。この状態でレチクルＲが露光光ＥＬによって照射されることにより、ウエハＷには、レチクルＲ上のパターン像が投影光学装置１５を通過して所定の縮小倍率に縮小された状態で投影転写されるようになっている。
【００１３】
次に、本実施形態の照明光学装置１３について図１に基づき以下説明する。
照明光学装置１３は、露光光源１２から出力された露光光ＥＬが入射するリレー光学系１９を備えている。このリレー光学系１９は、露光光ＥＬの光路において露光光源１２側から順に配置された負レンズ２０及び正レンズ２１を備えている。そして、リレー光学系１９に入射した露光光ＥＬは、その断面形状が大きくされた状態で露光光源１２の反対側（即ち、レチクルＲ側）に出射される。
【００１４】
リレー光学系１９におけるレチクルＲ側の光路には、複数（図１では５つのみ図示）のレンズエレメント２２を二次元的に配列してなるフライアイレンズ２３が設けられている。このフライアイレンズ２３は、リレー光学系１９及びフライアイレンズ２３によって形成された面光源がレチクルＲの被照射面（即ち、像面）と光学的にフーリエ変換の関係にある瞳面と共役な位置に位置するように配置されている。そして、面光源からは、断面形状が略円形状をなす露光光ＥＬがレチクルＲ側に出射される。
【００１５】
フライアイレンズ２３におけるレチクルＲ側の光路には、所定の透過率分布を有する平面視略正方形状の補正フィルタ２４が変位不能な状態で設けられている。この補正フィルタ２４は、図２に示すように、そのＸ方向における中心の透過率が最も低く、Ｘ方向における中心から離間するに連れて透過率が次第に高くなるように生成されている。すなわち、図２に示す補正フィルタ２４の場合は、同図において上下方向に延びる線の密度の濃い領域の方が薄い領域よりも透過率が低くなるように図示されている。
【００１６】
図１に示すように、フライアイレンズ２３と補正フィルタ２４との間には、補正フィルタ２４において露光光ＥＬに照射され得る照射領域の大きさを変更するための変更用光学系２５が設けられている。また、補正フィルタ２４のレチクルＲ側には、補正フィルタ２４を透過した露光光ＥＬによるレチクルＲに対する照射態様を調整するための調整用光学系２６が設けられている。さらに、調整用光学系２６におけるレチクルＲ側の光路であって且つレチクルＲの被照射面と共役な位置Ｐｉには、マスクブラインド２７が配設されている。すなわち、補正フィルタ２４は、像面と共役な位置Ｐｉの近傍に配置されている。そして、マスクブラインド２７の開口部２８を通過した露光光ＥＬは、コンデンサ光学系２９を介してレチクルＲを照射するようになっている。
【００１７】
次に、変更用光学系２５について図１及び図３に基づき以下説明する。
図３（ａ）（ｂ）に示すように、変更用光学系２５は、露光光ＥＬの光路において露光光源１２側から順に配置された第１変更用正レンズ３１、変更用負レンズ３２及び第２変更用正レンズ３３を備えている。これら変更用負レンズ３２及び第２変更用正レンズ３３は、露光光ＥＬの光路に沿った方向（図３（ａ）（ｂ）では左右方向）に個別に移動可能とされている。また、変更用光学系２５には、図１に示すように、変更用負レンズ３２及び第２変更用正レンズ３３を個別に移動させるために駆動する変位機構３４が設けられ、該変位機構３４は、その駆動が制御装置１７によって制御されている。すなわち、制御装置１７は、変位機構３４の駆動を制御して変更用負レンズ３２及び第２変更用正レンズ３３を個別に移動させることにより、補正フィルタ２４に入射する露光光ＥＬの断面形状を相似的に縮小したり拡大したりする。
【００１８】
次に、調整用光学系２６について図１及び図３に基づき以下説明する。
調整用光学系２６は、図３（ａ）（ｂ）に示すように、露光光ＥＬの光路において露光光源１２側から順に配置された第１調整用正レンズ３５、調整用負レンズ３６、第２調整用正レンズ３７及び第３調整用正レンズ３８を備えている。第１調整用正レンズ３５及び調整用負レンズ３６は、露光光ＥＬの光路に沿った方向に個別に移動可能とされている。また、調整用光学系２６には、図１に示すように、第１調整用正レンズ３５及び調整用負レンズ３６を個別に移動させるために駆動する変位機構３９が設けられ、該変位機構３９は、その駆動が制御装置１７によって制御されている。すなわち、制御装置１７は、変位機構３９の駆動を制御して第１調整用正レンズ３５及び調整用負レンズ３６を個別に移動させることにより、調整用光学系２６から出射される露光光ＥＬの断面形状を相似的に縮小したり拡大したりする。
【００１９】
次に、レチクルＲの被照射面上における露光光ＥＬの照射領域内の照度分布を補正する際の作用について、該照度領域内のＸ方向における両端部の光強度を他の部分に比して相対的に弱くする際の作用を中心に図４（ａ）（ｂ）（ｃ）に基づき以下説明する。なお、以下の記載では、明細書の説明理解の便宜上、補正フィルタ２４には均一な照度分布を有する露光光ＥＬが入射されるものとする。
【００２０】
さて、照度分布を補正する際、変更用光学系２５の変更用負レンズ３２は、補正フィルタ２４に接近する方向に第１の移動距離Ｍａだけ移動すると共に、第２変更用正レンズ３３は、補正フィルタ２４から離間する方向に第１の移動距離Ｍａよりも短い第２の移動距離Ｍｂだけ移動する。すると、第２変更用正レンズ３３から出射された露光光ＥＬの断面形状は、照度分布の補正前に比して縮小される。
【００２１】
そのため、図４（ａ）に示すように、補正開始前での補正フィルタ２４における露光光ＥＬの照射領域ＴＢ（図４（ａ）にて一点鎖線で示す領域）は、補正フィルタ２４全体に形成されていたのに対し、補正後の照射領域ＴＡ（図４（ａ）にて二点鎖線で示す領域）は、透過率の低い中心部分にのみ形成される。そして、補正フィルタ２４を透過した露光光ＥＬは、その断面形状が補正前に比して相似的に縮小された状態で調整用光学系２６内に入射する。この際、図４（ｂ）に示すように、補正フィルタ２４を透過した直後において、補正前の露光光ＥＬの照度分布ＤＢと補正後の露光光ＥＬの照度分布ＤＡとでは、露光光ＥＬの光路のＸ方向における中心の光の強度が補正前後で略同一になる。一方、補正前後での光の強度の強度差は、Ｘ方向における中心からＸ方向に離間するに連れて次第に大きくなる。
【００２２】
また、調整用光学系２６は、露光光ＥＬの断面形状を相似的に拡大させるべく駆動する。すなわち、第１調整用正レンズ３５は、補正フィルタ２４から離間する方向に第３の移動距離Ｍｃだけ移動すると共に、調整用負レンズ３６は、補正フィルタ２４に接近する方向に第３の移動距離Ｍｃよりも長い第４の移動距離Ｍｄだけ移動する。すると、調整用光学系２６から出射された露光光ＥＬは、その断面形状が補正前と略同一形状となってマスクブラインド２７に入射する。
【００２３】
その後、マスクブラインド２７の開口部２８を通過した露光光ＥＬは、コンデンサ光学系２９を介してレチクルＲの被照射面を照射する。この際、レチクルＲの被照射面上での露光光ＥＬによる照射領域は、その大きさが補正前と補正後とで略同一となる。また、図４（ｃ）に示すように、レチクルＲの被照射面上における露光光ＥＬの照射領域において、補正前の露光光ＥＬの照度分布ＤＢと補正後の露光光ＥＬの照度分布ＤＡとでは、Ｘ方向における中心からＸ方向に離間するに連れて補正前後での光の強度の強度差が徐々に大きくなる。すなわち、本実施形態では、変更用光学系２５及び調整用光学系２６を駆動させることにより、レチクルＲの被照射面上での露光光ＥＬによる照射領域内の照度分布が二次関数的に補正される。
【００２４】
そのため、照明光学装置１３を構成する光学素子の特性が経年変化などに起因して光の強度がＸ方向における中心からＸ方向に離間するに連れて次第に弱くなるような照度分布を有する露光光ＥＬがレチクルＲを照射するようになった場合は、上述したように変更用光学系２５及び調整用光学系２６を駆動させることにより、レチクルＲの被照射面上での照度領域内の照度分布を均一化できる。
【００２５】
したがって、本実施形態では、以下に示す効果を得ることができる。
（１）補正フィルタ２４を透過した露光光ＥＬの照度分布は、補正フィルタ２４のうち露光光ＥＬが透過した領域の透過率分布に応じて変化する。すなわち、変更用光学系２５を駆動させて補正フィルタ２４のうち露光光ＥＬの照射領域の大きさを変更することにより、レチクルＲの被照射面上での露光光ＥＬの照度分布が良好に補正される。したがって、所定の透過率分布を有する補正フィルタ２４を変位させることなく、レチクルＲの被照射面上での露光光ＥＬの照度分布を補正できる。
【００２６】
（２）本実施形態では、変更用光学系２５を構成する変更用負レンズ３２及び第２変更用正レンズ３３を露光光ＥＬの光路に沿った方向に個別に移動させることにより、補正フィルタ２４での露光光ＥＬの照度領域の大きさが変更される。その結果、補正フィルタ２４の透過率分布に基づき、レチクルＲの被照射面上での露光光ＥＬによる照射領域を二次関数的に補正できる。
【００２７】
（３）また、変更用光学系２５の駆動に基づき補正フィルタ２４に入射する露光光ＥＬの断面形状が相似的に縮小されても調整用光学系２６を駆動させることにより、レチクルＲの被照射面上の露光光ＥＬによる照射領域の大きさを照射分布の補正前の照射領域の大きさと略同一にできる。したがって、補正フィルタ２４における露光光ＥＬの照射領域の大きさに関係なく、レチクルＲの照射領域の大きさを一定の大きさに保つことができる。
【００２８】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を図５〜図７に従って説明する。なお、第２の実施形態は、変更用光学系２５及び調整用光学系２６の構成と、搭載される補正フィルタの透過率分布が第１の実施形態と異なっている。したがって、以下の説明においては、第１の実施形態と相違する部分について主に説明するものとし、第１の実施形態と同一又は相当する部材構成には同一符号を付して重複説明を省略するものとする。
【００２９】
図５（ａ）（ｂ）に示すように、照明光学装置１３において像面と共役な位置Ｐｉ近傍には、上述した補正フィルタ２４とは透過率分布が異なる補正フィルタ２４Ａが設けられている。この補正フィルタ２４Ａの露光光源１２側には、補正フィルタ２４Ａにおいて露光光ＥＬに照射され得る照射領域の位置を変更するための変更用光学系２５が配置されている。
【００３０】
この変更用光学系２５は、露光光ＥＬの光路において露光光源１２側から順に配置された第１変更用正レンズ３１及び一対の円錐アキシコン対４５を備えている。この円錐アキシコン対４５は、露光光源１２側に配置される第１プリズム部材４６と、補正フィルタ２４Ａ側に配置される第２プリズム部材４７とから構成されており、該第２プリズム部材４７は、変位機構３４の駆動に基づき露光光ＥＬの光路に沿った方向に移動可能とされている。すなわち、両プリズム部材４６，４７間の距離（以下、「プリズム間距離」という。）ｈｐは、第２プリズム部材４７を第１プリズム部材４６に対して相対的に移動させることにより変更可能である。
【００３１】
第１プリズム部材４６において、露光光源１２側には露光光ＥＬの光軸と直交する平面が形成されると共に、レチクルＲ側には凹状の屈折面４６ａが形成されている。この屈折面４６ａは、露光光ＥＬの光軸を中心とする円錐体の側面に対応した形状とされている。また、第２プリズム部材４７において、レチクルＲ側には露光光ＥＬの光軸と直交する平面が形成されると共に、第１プリズム部材４６側には該第１プリズム部材４６の屈折面４６ａの形状に対応する凸状の屈折面４７ａが形成されている。この屈折面４７ａは、露光光ＥＬの光軸を中心とする円錐体の側面に対応した形状とされている。そのため、第２プリズム部材４７を第１プリズム部材４６から離間する方向に移動させた場合、変更用光学系２５からは、プリズム間距離ｈｐが長いほど大きな径を有する円環状の露光光ＥＬが補正フィルタ２４Ａ側に出射される。
【００３２】
この補正フィルタ２４Ａには、図６に示すように、その中心部分に形成された円形状の第１領域Ｔ１、該第１領域Ｔ１を囲むように円環状に形成された第２領域Ｔ２、該第２領域Ｔ２を囲むように円環状に形成された第３領域Ｔ３、及び該第３領域Ｔ３を囲むように円環状に形成された第４領域Ｔ４が設けられている。これら各領域Ｔ１〜Ｔ４は、互いに透過率が異なるように形成されている。なお、本実施形態では、補正フィルタ２４Ａは、その中心部分から径方向に離間した位置の領域ほど透過率が高くなるように生成されている。
【００３３】
そして、プリズム間距離ｈｐが「０（零）」となるような位置に配置された第２プリズム部材４７から出射された断面略円形状の露光光ＥＬは、図７（ａ）に示すように、補正フィルタ２４Ａの第１領域Ｔ１を透過する。また、プリズム間距離ｈｐが「０（零）」よりも長い第１の距離となるような位置に配置された第２プリズム部材４７から出射された断面円環状の露光光ＥＬは、補正フィルタ２４Ａの第２領域Ｔ２を透過する。また、プリズム間距離ｈｐが第１の距離よりも長い第２の距離となるような位置に配置された第２プリズム部材４７から出射された断面円環状の露光光ＥＬは、図７（ｂ）に示すように、補正フィルタ２４Ａの第３領域Ｔ３を透過する。そして、プリズム間距離が第２の距離よりも長い第３の距離となるような位置に配置された第２プリズム部材４７から出射された断面円環状の露光光ＥＬは、補正フィルタ２４Ａの第４領域Ｔ４を透過する。このように補正フィルタ２４Ａを透過した露光光ＥＬは、補正フィルタ２４ＡのレチクルＲ側に配置された調整用光学系２６に入射する。
【００３４】
この調整用光学系２６は、図５（ａ）（ｂ）に示すように、露光光ＥＬの光路において補正フィルタ２４Ａ側から順に配置された第１調整用正レンズ３５、調整用負レンズ３６及び第２調整用正レンズ３７を備えている。これら調整用負レンズ３６及び第２調整用正レンズ３７は、変位機構３９の駆動に基づき露光光ＥＬの光路に沿った方向に個別に移動可能とされている。そして、補正フィルタ２４Ａを透過した露光光ＥＬは、上記プリズム間距離ｈｐの長さに応じて調整用負レンズ３６及び第２調整用正レンズ３７が個別に移動することにより、像面と共役な位置Ｐｉに配置されたマスクブラインド２７の開口部２８に向けて重畳的に集光される。
【００３５】
したがって、本実施形態では、上記第１の実施形態における（３）の効果に加えて以下に示す効果を得ることができる。
（４）変更用光学系２５の駆動に基づき補正フィルタ２４Ａのうち露光光ＥＬが透過する領域Ｔ１〜Ｔ４を変更することにより、レチクルＲの被照射面上での露光光ＥＬの照度分布が良好に変更される。したがって、所定の透過率分布を有する補正フィルタ２４Ａを変位させることなく、レチクルＲの被照射面上での露光光ＥＬの照度分布を補正できる。
【００３６】
（５）本実施形態の補正フィルタ２４Ａは、領域Ｔ１〜Ｔ４毎に透過率が互いに異なるように生成されている。そのため、プリズム間距離ｈｐの長さを調整して補正フィルタ２４Ａのうち露光光ＥＬが透過する領域Ｔ１〜Ｔ４を変更することにより、レチクルＲの被照射面上での露光光ＥＬの照度分布を良好に補正することができる。
【００３７】
（６）レチクルＲを照射する露光光ＥＬの強度が全体的に下がってしまった場合は、今まで使用していた領域（例えば第１領域Ｔ１）を他の領域（例えば第２領域Ｔ２）に変更するように変更用光学系２５を駆動させることにより、レチクルＲの被照射面上での露光光ＥＬの照度領域内の照度分布を確実に補正できる。
【００３８】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態を図８〜図１０に従って説明する。なお、第３の実施形態は、変更用光学系２５及び調整用光学系２６の構成と、搭載される補正フィルタの透過率分布が第２の実施形態と異なっている。したがって、以下の説明においては、第２の実施形態と相違する部分について主に説明するものとし、第２の実施形態と同一又は相当する部材構成には同一符号を付して重複説明を省略するものとする。
【００３９】
図８（ａ）（ｂ）に示すように、本実施形態の変更用光学系２５は、露光光ＥＬの光路と直交する方向（本実施形態ではＸ方向）に移動可能な変更用正レンズ５０と、該変更用正レンズ５０を移動させるための変位機構３４とを備えている。そして、変更用正レンズ５０の中心と露光光ＥＬの光軸とのＸ方向における距離（以下、「離間距離」という。）ｈｃが変更された場合、変更用正レンズ５０から射出された露光光ＥＬは、その出射向きが離間距離ｈｃの長さに対応して変更され、上述した各補正フィルタ２４，２４Ａとは透過率分布が異なる補正フィルタ２４Ｂに入射する。
【００４０】
この補正フィルタ２４Ｂは、図９に示すように、その中心が最も透過率が低く、中心から径方向に離間するに連れて次第に透過率が高くなるように生成されている。そして、図８（ａ）に示すように、離間距離ｈｃが「０（零）」となる位置に配置された変更用正レンズ５０から出射された露光光ＥＬは、補正フィルタ２４Ｂの中心部分（図９において一点鎖線で囲まれた領域）を透過した後、調整用光学系２６に入射する。すなわち、補正フィルタ２４Ａにおける露光光ＥＬの照射領域ＴＢは、補正フィルタ２４Ａの中心部分に形成される。一方、図８（ｂ）に示すように、離間距離ｈｃが「０（零）」よりも長い位置に配置された変更用正レンズ５０から出射された露光光ＥＬは、補正フィルタ２４Ｂの中心から離間距離ｈｃに対応した距離だけＸ方向に離間した領域（図９において二点鎖線で囲まれた領域）を透過した後、調整用光学系２６に入射する。すなわち、補正フィルタ２４Ａにおける露光光ＥＬの照射領域ＴＡは、補正フィルタ２４Ａの中心部分からＸ方向に離間した位置に形成される。
【００４１】
調整用光学系２６は、露光光ＥＬの光路において補正フィルタ２４Ｂ側から順に配置された第１調整用正レンズ３５、第２調整用正レンズ３７及び調整用反射ミラー５１を備え、該調整用反射ミラー５１は、変位機構３９の駆動に基づき、露光光ＥＬに対する傾斜角θ１を変更すべく回動可能とされている。すなわち、調整用反射ミラー５１は、上記離間距離ｈｃの値が大きいほど露光光ＥＬの光路に対する傾斜角θ１が大きくなるように回動するようになっている。その結果、変更用正レンズ５０のＸ方向への移動に基づき露光光ＥＬによる補正フィルタ２４Ｂの照度領域が変更されたとしても、調整用反射ミラー５１の回動に基づき露光光ＥＬの光路に対する傾斜角θ１が調整されることにより、調整用光学系２６から出射された露光光ＥＬは、マスクブラインド２７の開口部２８に集光される。そのため、レチクルＲの被照射面上には、変更用正レンズ５０のＸ方向における位置に関係なく、一定の大きさを有する露光光ＥＬの照射領域が形成される。
【００４２】
また、補正前（即ち、離間距離ｈｃ＝「０（零）」）におけるレチクルＲの被照射面上で露光光ＥＬに照射される照射領域内の照度分布ＤＢは、図１０に示すように、光の強度がＸ方向における中心からＸ方向に離間するに連れて次第に強くなる分布である。一方、補正後（即ち、離間距離ｈｃ≠「０（零）」）におけるレチクルＲの被照射面上で露光光ＥＬに照射される照射領域内の照度分布ＤＡは、図１０に示すように、光の強度が反Ｘ方向側の端部からＸ方向に離間するに連れて次第に強くなる分布である。
【００４３】
したがって、本実施形態では、上記各実施形態における（３）（４）の効果に加えて以下に示す効果を得ることができる。
（７）本実施形態の補正フィルタ２４Ｂは、その中心から離間するほど透過率が高くなるように生成されている。そのため、変更用正レンズ５０をＸ方向に移動させて補正フィルタ２４Ｂのうち露光光ＥＬが透過する領域を変更することにより、レチクルＲの被照射面上での露光光ＥＬの照度分布を良好に補正することができる。
【００４４】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態を図１１に従って説明する。なお、第４の実施形態は、補正フィルタ２４Ｂを照射する領域を変更する方法が第３の実施形態と異なっている。したがって、以下の説明においては、第３の実施形態と相違する部分について主に説明するものとし、第３の実施形態と同一又は相当する部材構成には同一符号を付して重複説明を省略するものとする。
【００４５】
図１１に示すように、本実施形態の変更用光学系２５は、露光光ＥＬの光路に対する傾斜角θ２が変化するように回動可能な変更用正レンズ５０と、該変更用正レンズ５０を回動させるための変位機構３４とを備えている。そして、露光光ＥＬの光路に対する傾斜角θ２を変更すべく変更用正レンズ５０が回動した場合、該変更用正レンズ５０から出射された露光光ＥＬは、その出射向きが傾斜角θ２の大きさに対応して変更される。すなわち、補正フィルタ２４Ｂのうち露光光ＥＬが照射される部分は、傾斜角θ２が大きいほど中心からＸ方向に離間した位置になる。したがって、本実施形態では、露光光ＥＬの光路に対する傾斜角θ２を変更すべく変更用正レンズ５０を回動させることにより、上記第３の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００４６】
なお、上記各実施形態は以下のような別の実施形態に変更してもよい。
・各実施形態において、補正フィルタ２４，２４Ａ，２４Ｂを、像面と共役な位置Ｐｉに配置してもよい。この場合、補正フィルタ２４，２４Ａ，２４Ｂをマスクブラインド２７に接触させた状態で配置することになる。この際、調整用光学系２６を照明光学装置１３に設けないことが望ましい。
【００４７】
・第１の実施形態において、補正フィルタ２４を、図１２に示すように、瞳面と共役な位置近傍（即ち、フライアイレンズ２３よりも露光光源１２側の位置）にも配置してよい。この場合、変更用光学系２５を、露光光源１２と補正フィルタ２４との間にも配置すると共に、調整用光学系２６を、補正フィルタ２４とフライアイレンズ２３との間にも配置することが望ましい。
【００４８】
同様に、第２〜第４の各実施形態においても、補正フィルタ２４Ａ，２４Ｂを瞳面と共役な位置近傍にも配置してもよい。
また、上述したように補正フィルタ２４，２４Ａ，２４Ｂを瞳面と共役な位置近傍に配置した場合には、像面と共役な位置Ｐｉ近傍に補正フィルタ２４，２４Ａ，２４Ｂ、変更用光学系２５及び調整用光学系２６を配置しなくてもよい。このように構成しても、フライアイレンズ２３には、照度分布が補正された露光光ＥＬが入射されることになるため、レチクルＲの被照射面には、照度分布が均一に補正された露光光ＥＬの照射領域が形成されることになる。したがって、所定の透過率分布を有する補正フィルタ２４，２４Ａ，２４Ｂを変位させることなく、レチクルＲの被照射面上での露光光ＥＬの照度分布を補正できる。
【００４９】
・各実施形態において、補正フィルタ２４，２４Ａ，２４Ｂを、瞳面と共役な位置に配置してもよい。この場合、補正フィルタ２４，２４Ａ，２４Ｂを、フライアイレンズ２３に接触させた状態で配置することになる。
【００５０】
・第３の実施形態において、変更用正レンズ５０を、Ｘ方向に移動させるだけではなく、露光光ＥＬの光路に対する傾斜角θ２を変更すべく回動させてもよい。このように構成すると、補正フィルタ２４Ｂのうち露光光ＥＬが透過する領域をより細かく変更できるため、レチクルＲの被照射面上での露光光ＥＬの照度領域内の照度分布を、より精密に補正できる。
【００５１】
・第１の実施形態において、変更用光学系２５は、第２変更用正レンズ３３の補正フィルタ２４側に正レンズを配置し、該正レンズをＸ方向に移動させる構成であってもよい。また、正レンズを、露光光ＥＬの光路に対する傾斜角を変更すべく回動させてもよい。さらに、正レンズを、Ｘ方向に移動させると共に、露光光ＥＬの光路に対する傾斜角を変更すべく回動させてもよい。上記のように構成すると、変更用光学系２５を駆動させることにより、露光光ＥＬの断面形状の大きさを変更できると共に、補正フィルタ２４に入射する領域をも変更することができる。そのため、レチクルＲの被照射面上での露光光ＥＬの照度領域内の照度分布を、より精密に補正できる。
【００５２】
・第１の実施形態において、第２変更用正レンズ３３を、露光光ＥＬの光路に沿った方向に移動させるだけではなく、Ｘ方向にも移動させるようにしてもよい。また、第２変更用正レンズ３３を、露光光ＥＬの光路に対する傾斜角を変更すべく回動させてもよい。
【００５３】
・第２の実施形態において、第１プリズム部材４６と第２プリズム部材４７との間のプリズム間距離ｈｐを変更させるためには、第２プリズム部材４７を移動させるのではなく、第１プリズム部材４６を移動させるようにしてもよい。また、両プリズム部材４６，４７をそれぞれ移動させるようにしてもよい。
【００５４】
・第２の実施形態において、円錐アキシコン対４５の代わりに、輪環照明用の回折光学素子を設けてもよい。この場合、回折光学素子を露光光ＥＬの光路に沿って移動させることにより、補正フィルタ２４Ａのうち露光光ＥＬが入射する領域Ｔ１〜Ｔ４を変更することが望ましい。また、円錐アキシコン対４５の代わりに、複数極照明用（例えば４極照明用）の光学素子（回折光学素子や角錐台アキシコン対など）を設けてもよい。
【００５５】
・第２の実施形態において、補正フィルタ２４Ａの各領域Ｔ１〜Ｔ４は、それぞれの内部で所定の透過率分布を個別に有してもよい。この際、各領域Ｔ１〜Ｔ４の透過率分布は、互いに異なっていることが望ましい。
【００５６】
・各実施形態において、変更用光学系２５には、回動可能な反射光学素子を備えた構成であってもよい。この場合、反射光学素子を回動させることにより、補正フィルタ２４，２４Ａ，２４Ｂのうち露光光ＥＬが入射する領域を変更させることができる。
【００５７】
・各実施形態において、変更用光学系２５は、レチクルＲの被照射面上での露光光ＥＬの照度領域内の照度分布をＺ方向に沿って補正するようにしてもよい。例えば、第３の実施形態において、変更用正レンズ５０をＹ方向に移動させることにより、レチクルＲの被照射面上での露光光ＥＬの照度領域内の照度分布をＺ方向に沿って補正することができる。
【００５８】
・各実施形態において、変更用光学系２５及び調整用光学系２６は、任意の枚数（１枚や５枚）の光学素子（正レンズや負レンズなど）からそれぞれ構成されるものであってもよい。
【００５９】
・各実施形態において、露光装置１１は、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクルまたはマスクを製造するために、マザーレチクルからガラス基板やシリコンウエハなどへ回路パターンを転写する露光装置であってもよい。また、露光装置１１は、液晶表示素子（ＬＣＤ）などを含むディスプレイの製造に用いられてデバイスパターンをガラスプレート上へ転写する露光装置、薄膜磁気ヘッド等の製造に用いられて、デバイスパターンをセラミックウエハ等へ転写する露光装置、及びＣＣＤ等の撮像素子の製造に用いられる露光装置などであってもよい。
【００６０】
・また、上記各実施形態の照明光学装置１３を、レチクルＲとウエハＷとが相対移動した状態でレチクルＲのパターンをウエハＷへ転写し、ウエハＷを順次ステップ移動させるスキャニング・ステッパに搭載してもよい。
【００６１】
・各実施形態において、露光光源１２は、例えばｇ線（４３６ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、Ｆ２レーザ（１５７ｎｍ）、Ｋｒ２レーザ（１４６ｎｍ）、Ａｒ２レーザ（１２６ｎｍ）等を出射可能な光源であってもよい。また、露光光源１２は、ＤＦＢ半導体レーザまたはファイバレーザから発振される赤外域、または可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（またはエルビウムとイッテルビウムの双方）がドープされたファイバアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を出射可能な光源であってもよい。
【００６２】
次に、本発明の実施形態の露光装置１１によるデバイスの製造方法をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法の実施形態について説明する。図１３は、マイクロデバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造例のフローチャートを示す図である。
【００６３】
まず、ステップＳ１０１（設計ステップ）において、マイクロデバイスの機能・性能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップＳ１０２（マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンを形成したマスク（レチクルＲなど）を製作する。一方、ステップＳ１０３（基板製造ステップ）において、シリコン、ガラス、セラミックス等の材料を用いて基板（シリコン材料を用いた場合にはウエハＷとなる。）を製造する。
【００６４】
次に、ステップＳ１０４（基板処理ステップ）において、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０４で用意したマスクと基板を使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によって基板上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップＳ１０５（デバイス組立ステップ）において、ステップＳ１０４で処理された基板を用いてデバイス組立を行う。このステップＳ１０５には、ダイシング工程、ボンティング工程、及びパッケージング工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。最後に、ステップＳ１０６（検査ステップ）において、ステップＳ１０５で作製されたマイクロデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にマイクロデバイスが完成し、これが出荷される。
【００６５】
図１４は、半導体デバイスの場合におけるステップＳ１０４の詳細工程の一例を示す図である。
ステップＳ１１１（酸化ステップ）おいては、基板の表面を酸化させる。ステップＳ１１２（ＣＶＤステップ）においては、基板表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ１１３（電極形成ステップ）においては、基板上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ１１４（イオン打込みステップ）においては、基板にイオンを打ち込む。以上のステップＳ１１１〜ステップＳ１１４のそれぞれは、基板処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。
【００６６】
基板プロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップＳ１１５（レジスト形成ステップ）において、基板に感光性材料を塗布する。引き続き、ステップＳ１１６（露光ステップ）において、上で説明したリソグラフィシステム（露光装置１１）によってマスクの回路パターンを基板に転写する。次に、ステップＳ１１７（現像ステップ）において、ステップＳ１１６にて露光された基板を現像して、基板の表面に回路パターンからなるマスク層を形成する。さらに続いて、ステップＳ１１８（エッチングステップ）において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップＳ１１９（レジスト除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となった感光性材料を取り除く。すなわち、ステップＳ１１８及びステップＳ１１９において、マスク層を介して基板の表面を加工する。これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、基板上に多重に回路パターンが形成される。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】第１の実施形態における露光装置を示す概略構成図。
【図２】第１の実施形態における補正フィルタの概略平面図。
【図３】（ａ）は第１の実施形態における照明光学装置の一部を示す概略構成図、（ｂ）はレチクル上の照度分布を補正した際の照明光学装置の一部を示す概略構成図。
【図４】（ａ）は補正フィルタにおける露光光の照度領域の大きさを補正前後で比較した概略平面図、（ｂ）は補正フィルタを通過した直後の露光光の照度分布を補正前後で比較したグラフ、（ｃ）はレチクル上での露光光の照度分布を補正前後で比較したグラフ。
【図５】（ａ）は第２の実施形態における照明光学装置の一部を示す概略構成図、（ｂ）はレチクル上の照度分布を補正した際の照明光学装置の一部を示す概略構成図。
【図６】第２の実施形態における補正フィルタの概略平面図。
【図７】（ａ）は補正フィルタにおいて補正前の露光光が入射した状態を示す概略平面図、（ｂ）は補正後の露光光が入射した状態を示す概略平面図。
【図８】（ａ）は第３の実施形態における照明光学装置の一部を示す概略構成図、（ｂ）はレチクル上の照度分布を補正した際の照明光学装置の一部を示す概略構成図。
【図９】第３の実施形態における補正フィルタの概略平面図。
【図１０】第３の実施形態においてレチクル上での露光光の照度分布を補正前後で比較したグラフ。
【図１１】第４の実施形態における照明光学装置の一部を示す概略構成図。
【図１２】別例の照明光学装置の一部を示す概略構成図。
【図１３】デバイスの製造例のフローチャート。
【図１４】半導体デバイスの場合の基板処理に関する詳細なフローチャート。
【符号の説明】
【００６８】
１１…露光装置、１２…露光光源、１３…照明光学装置、１４…保持機構としてのレチクルステージ、１５…投影光学装置、２４，２４Ａ，２４Ｂ…補正フィルタ、２５…変更部としての変更用光学系、２６…調整部としての調整用光学系、３２…変更用光学素子としての変更用負レンズ、３３…変更用光学素子としての変更用正レンズ、３４…変位機構、４６…変更用光学素子としての第１プリズム部材、４７…変更用光学素子としての第２プリズム部材、５０…変更用光学素子としての変更用正レンズ、ＥＬ…露光光、Ｐｉ…像面と共役な位置、Ｒ…被照射物体としてのレチクル、ＴＡ，ＴＢ…照射領域、θ２…傾斜角。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被照射物体を照射するための照明光学装置、該照明光学装置を備える露光装置、及び該露光装置を用いたデバイスの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、この種の露光装置は、所定のパターンが形成されてなるレチクルなどのマスクを照射するための照明光学装置と、該照明光学装置がマスクを照射することにより形成されたパターン像を感光性材料の塗布されたウエハ、ガラスプレートなどの基板に投影するための投影光学装置とを備えている。このような露光装置を構成する照明光学装置としては、露光光源から出力された露光光を例えば円環状に変形させて面光源を形成し、該面光源からの露光光をマスクの被照射面に導く機能を有するものがある。
【０００３】
この照明光学装置には、露光光源から出力された露光光を所望する形状に変形させるためのマスクブラインドと、該マスクブラインドの開口部分に向けて露光光を重畳的に集光させるためのフライアイレンズ及びコンデンサレンズなどを有する照度分布均一化光学系とが設けられている。この照度分布均一化光学系は、マスクブラインドと光学的にフーリエ変換の関係にある位置に面光源を形成する。すなわち、マスクブラインドは、像面と共役な位置に配置されると共に、照度分布均一化光学系が形成する面光源は、瞳面又は該瞳面と共役な位置に配置されることになる。そして、照明光学装置によって変形された露光光は、照射領域内の照度分布が均一になるようにマスクの被照射面を照射する。
【０００４】
ところで、露光装置を長期間使用した場合、照明光学装置を構成する光学素子の特性の経時変化に伴い、マスクの被照射面上で露光光に照射される照射領域内の照度分布が不均一になってしまうおそれがある。そこで、照度分布を補正する方法として、以下に示す２通りの方法が従来から提案されている。すなわち、第１の方法は、像面と共役な位置又はその近傍に所定の透過率分布を有する補正フィルタを配置し、該補正フィルタを回転させることにより、マスクの被照射面上で露光光に照射される照射領域内の照度分布を補正する方法である。このように補正フィルタを回転させた場合には、該補正フィルタのうち露光光が透過する部分が変更され、像面での照度分布が均一化される結果、マスクの被照射面上での照度分布の均一化が図られていた（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
また、第２の方法は、第１の方法で使用した補正フィルタを瞳面に共役な位置又はその近傍に配置し、補正フィルタを回転させる方法である。このような位置で補正フィルタを回転させた場合には、照射領域内の照度分布が均一化された露光光がマスクブラインドに入射することになる。そのため、マスクブラインドを通過した露光光の照射領域内の照度分布が均一化される結果、マスクの被照射面上での照度分布が均一化されるようになっていた（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】国際公開第２００３／２３８３２号パンフレット
【特許文献２】特開２００６−１４０３９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述したような各方法では、種々の透過率分布を有する補正フィルタを使用することにより、マスクの被照射面上で露光光に照射される照射領域内の照度分布を様々な態様に補正することができる。こうした補正フィルタにおいて、露光光の光軸と交差する方向における一方から他方に向けて次第に照度を増加又は減少させる一次関数的な補正をするための補正フィルタは、比較的容易に製造できる。ところが、露光光の中心から該露光光の光軸と交差する方向に離間するに連れて照度を増加又は減少させる２次関数的な補正に代表される高次関数的な補正をするための補正フィルタは、理論上は製造可能であるものの、その製造が非常に難しい。そのため、補正フィルタを回転させることなく、マスクの被照射面上で露光光に照射される照射領域内の照度分布を補正することが強く望まれていた。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、所定の透過率分布を有する補正フィルタを回転させることなく、被照射物体の被照射面上での光の照度分布を補正できる照明光学装置、露光装置及びデバイスの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明は、実施形態に示す図１〜図１４に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明の照明光学装置は、光源（１２）から出力された光（ＥＬ）を被照射物体（Ｒ）へ導く照明光学装置（１３）において、前記光源（１２）から出力される光（ＥＬ）の光路中に配置され、所定の透過率分布を有する補正フィルタ（２４，２４Ａ，２４Ｂ）と、該補正フィルタ（２４，２４Ａ，２４Ｂ）の前記光源（１２）側に配置され、前記補正フィルタ（２４，２４Ａ，２４Ｂ）において前記光（ＥＬ）に照射され得る照射領域の大きさ及び位置のうち少なくとも一方を変更するための変更部（２５）とを備えたことを要旨とする。
【０００９】
上記構成によれば、補正フィルタを透過した光の照度分布は、補正フィルタのうち光が透過した領域の透過率に応じて変化する。そのため、変更部の駆動によって補正フィルタにおける光の照射領域の大きさや位置のうち少なくとも一方を変更することにより、被照射物体上での光の照度分布が良好に補正される。したがって、所定の透過率分布を有する補正フィルタを回転させることなく、被照射物体の被照射面上での光の照度分布を補正できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、被照射物体の被照射面上での光の照度分布を補正できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（第１の実施形態）
以下に、本発明を具体化した第１の実施形態について図１〜図４に基づき説明する。
図１に示すように、本実施形態の露光装置１１は、ステップ・アンド・リピート方式のステッパであって、例えばＡｒＦエキシマレーザ光源からなる露光光源１２と、照明光学装置１３とを備えている。また、露光装置１１は、所定のパターンが形成されてなるレチクルＲを所定の走査方向（露光光ＥＬの光軸と略直交する方向であって、例えばＺ方向）に移動可能な状態で保持するレチクルステージ１４と、投影光学装置１５と、表面にレジストなどの感光性材料が塗布されたウエハＷを所定の走査方向に移動可能な状態で保持するウエハステージ１６とを備えている。また、露光装置１１には、装置全体の駆動を制御するための制御装置１７が設けられている。
【００１２】
レチクルステージ１４は、後述する投影光学装置１５の物体面側において、そのレチクルＲの載置面が投影光学装置１５の光軸方向と略直交するように配置されている。投影光学装置１５は、内部が窒素などの不活性ガスで充填された鏡筒１８を備え、この鏡筒１８内には、図示しない複数のレンズが露光光ＥＬの光路に沿って設けられている。そして、露光装置１１による露光時には、制御装置１７がレチクルステージ１４及びウエハステージ１６の駆動を制御することにより、レチクルＲ及びウエハＷが上記走査方向に同期して移動する。この状態でレチクルＲが露光光ＥＬによって照射されることにより、ウエハＷには、レチクルＲ上のパターン像が投影光学装置１５を通過して所定の縮小倍率に縮小された状態で投影転写されるようになっている。
【００１３】
次に、本実施形態の照明光学装置１３について図１に基づき以下説明する。
照明光学装置１３は、露光光源１２から出力された露光光ＥＬが入射するリレー光学系１９を備えている。このリレー光学系１９は、露光光ＥＬの光路において露光光源１２側から順に配置された負レンズ２０及び正レンズ２１を備えている。そして、リレー光学系１９に入射した露光光ＥＬは、その断面形状が大きくされた状態で露光光源１２の反対側（即ち、レチクルＲ側）に出射される。
【００１４】
リレー光学系１９におけるレチクルＲ側の光路には、複数（図１では５つのみ図示）のレンズエレメント２２を二次元的に配列してなるフライアイレンズ２３が設けられている。このフライアイレンズ２３は、リレー光学系１９及びフライアイレンズ２３によって形成された面光源がレチクルＲの被照射面（即ち、像面）と光学的にフーリエ変換の関係にある瞳面と共役な位置に位置するように配置されている。そして、面光源からは、断面形状が略円形状をなす露光光ＥＬがレチクルＲ側に出射される。
【００１５】
フライアイレンズ２３におけるレチクルＲ側の光路には、所定の透過率分布を有する平面視略正方形状の補正フィルタ２４が変位不能な状態で設けられている。この補正フィルタ２４は、図２に示すように、そのＸ方向における中心の透過率が最も低く、Ｘ方向における中心から離間するに連れて透過率が次第に高くなるように生成されている。すなわち、図２に示す補正フィルタ２４の場合は、同図において上下方向に延びる線の密度の濃い領域の方が薄い領域よりも透過率が低くなるように図示されている。
【００１６】
図１に示すように、フライアイレンズ２３と補正フィルタ２４との間には、補正フィルタ２４において露光光ＥＬに照射され得る照射領域の大きさを変更するための変更用光学系２５が設けられている。また、補正フィルタ２４のレチクルＲ側には、補正フィルタ２４を透過した露光光ＥＬによるレチクルＲに対する照射態様を調整するための調整用光学系２６が設けられている。さらに、調整用光学系２６におけるレチクルＲ側の光路であって且つレチクルＲの被照射面と共役な位置Ｐｉには、マスクブラインド２７が配設されている。すなわち、補正フィルタ２４は、像面と共役な位置Ｐｉの近傍に配置されている。そして、マスクブラインド２７の開口部２８を通過した露光光ＥＬは、コンデンサ光学系２９を介してレチクルＲを照射するようになっている。
【００１７】
次に、変更用光学系２５について図１及び図３に基づき以下説明する。
図３（ａ）（ｂ）に示すように、変更用光学系２５は、露光光ＥＬの光路において露光光源１２側から順に配置された第１変更用正レンズ３１、変更用負レンズ３２及び第２変更用正レンズ３３を備えている。これら変更用負レンズ３２及び第２変更用正レンズ３３は、露光光ＥＬの光路に沿った方向（図３（ａ）（ｂ）では左右方向）に個別に移動可能とされている。また、変更用光学系２５には、図１に示すように、変更用負レンズ３２及び第２変更用正レンズ３３を個別に移動させるために駆動する変位機構３４が設けられ、該変位機構３４は、その駆動が制御装置１７によって制御されている。すなわち、制御装置１７は、変位機構３４の駆動を制御して変更用負レンズ３２及び第２変更用正レンズ３３を個別に移動させることにより、補正フィルタ２４に入射する露光光ＥＬの断面形状を相似的に縮小したり拡大したりする。
【００１８】
次に、調整用光学系２６について図１及び図３に基づき以下説明する。
調整用光学系２６は、図３（ａ）（ｂ）に示すように、露光光ＥＬの光路において露光光源１２側から順に配置された第１調整用正レンズ３５、調整用負レンズ３６、第２調整用正レンズ３７及び第３調整用正レンズ３８を備えている。第１調整用正レンズ３５及び調整用負レンズ３６は、露光光ＥＬの光路に沿った方向に個別に移動可能とされている。また、調整用光学系２６には、図１に示すように、第１調整用正レンズ３５及び調整用負レンズ３６を個別に移動させるために駆動する変位機構３９が設けられ、該変位機構３９は、その駆動が制御装置１７によって制御されている。すなわち、制御装置１７は、変位機構３９の駆動を制御して第１調整用正レンズ３５及び調整用負レンズ３６を個別に移動させることにより、調整用光学系２６から出射される露光光ＥＬの断面形状を相似的に縮小したり拡大したりする。
【００１９】
次に、レチクルＲの被照射面上における露光光ＥＬの照射領域内の照度分布を補正する際の作用について、該照度領域内のＸ方向における両端部の光強度を他の部分に比して相対的に弱くする際の作用を中心に図４（ａ）（ｂ）（ｃ）に基づき以下説明する。なお、以下の記載では、明細書の説明理解の便宜上、補正フィルタ２４には均一な照度分布を有する露光光ＥＬが入射されるものとする。
【００２０】
さて、照度分布を補正する際、変更用光学系２５の変更用負レンズ３２は、補正フィルタ２４に接近する方向に第１の移動距離Ｍａだけ移動すると共に、第２変更用正レンズ３３は、補正フィルタ２４から離間する方向に第１の移動距離Ｍａよりも短い第２の移動距離Ｍｂだけ移動する。すると、第２変更用正レンズ３３から出射された露光光ＥＬの断面形状は、照度分布の補正前に比して縮小される。
【００２１】
そのため、図４（ａ）に示すように、補正開始前での補正フィルタ２４における露光光ＥＬの照射領域ＴＢ（図４（ａ）にて一点鎖線で示す領域）は、補正フィルタ２４全体に形成されていたのに対し、補正後の照射領域ＴＡ（図４（ａ）にて二点鎖線で示す領域）は、透過率の低い中心部分にのみ形成される。そして、補正フィルタ２４を透過した露光光ＥＬは、その断面形状が補正前に比して相似的に縮小された状態で調整用光学系２６内に入射する。この際、図４（ｂ）に示すように、補正フィルタ２４を透過した直後において、補正前の露光光ＥＬの照度分布ＤＢと補正後の露光光ＥＬの照度分布ＤＡとでは、露光光ＥＬの光路のＸ方向における中心の光の強度が補正前後で略同一になる。一方、補正前後での光の強度の強度差は、Ｘ方向における中心からＸ方向に離間するに連れて次第に大きくなる。
【００２２】
また、調整用光学系２６は、露光光ＥＬの断面形状を相似的に拡大させるべく駆動する。すなわち、第１調整用正レンズ３５は、補正フィルタ２４から離間する方向に第３の移動距離Ｍｃだけ移動すると共に、調整用負レンズ３６は、補正フィルタ２４に接近する方向に第３の移動距離Ｍｃよりも長い第４の移動距離Ｍｄだけ移動する。すると、調整用光学系２６から出射された露光光ＥＬは、その断面形状が補正前と略同一形状となってマスクブラインド２７に入射する。
【００２３】
その後、マスクブラインド２７の開口部２８を通過した露光光ＥＬは、コンデンサ光学系２９を介してレチクルＲの被照射面を照射する。この際、レチクルＲの被照射面上での露光光ＥＬによる照射領域は、その大きさが補正前と補正後とで略同一となる。また、図４（ｃ）に示すように、レチクルＲの被照射面上における露光光ＥＬの照射領域において、補正前の露光光ＥＬの照度分布ＤＢと補正後の露光光ＥＬの照度分布ＤＡとでは、Ｘ方向における中心からＸ方向に離間するに連れて補正前後での光の強度の強度差が徐々に大きくなる。すなわち、本実施形態では、変更用光学系２５及び調整用光学系２６を駆動させることにより、レチクルＲの被照射面上での露光光ＥＬによる照射領域内の照度分布が二次関数的に補正される。
【００２４】
そのため、照明光学装置１３を構成する光学素子の特性が経年変化などに起因して光の強度がＸ方向における中心からＸ方向に離間するに連れて次第に弱くなるような照度分布を有する露光光ＥＬがレチクルＲを照射するようになった場合は、上述したように変更用光学系２５及び調整用光学系２６を駆動させることにより、レチクルＲの被照射面上での照度領域内の照度分布を均一化できる。
【００２５】
したがって、本実施形態では、以下に示す効果を得ることができる。
（１）補正フィルタ２４を透過した露光光ＥＬの照度分布は、補正フィルタ２４のうち露光光ＥＬが透過した領域の透過率分布に応じて変化する。すなわち、変更用光学系２５を駆動させて補正フィルタ２４のうち露光光ＥＬの照射領域の大きさを変更することにより、レチクルＲの被照射面上での露光光ＥＬの照度分布が良好に補正される。したがって、所定の透過率分布を有する補正フィルタ２４を変位させることなく、レチクルＲの被照射面上での露光光ＥＬの照度分布を補正できる。
【００２６】
（２）本実施形態では、変更用光学系２５を構成する変更用負レンズ３２及び第２変更用正レンズ３３を露光光ＥＬの光路に沿った方向に個別に移動させることにより、補正フィルタ２４での露光光ＥＬの照度領域の大きさが変更される。その結果、補正フィルタ２４の透過率分布に基づき、レチクルＲの被照射面上での露光光ＥＬによる照射領域を二次関数的に補正できる。
【００２７】
（３）また、変更用光学系２５の駆動に基づき補正フィルタ２４に入射する露光光ＥＬの断面形状が相似的に縮小されても調整用光学系２６を駆動させることにより、レチクルＲの被照射面上の露光光ＥＬによる照射領域の大きさを照射分布の補正前の照射領域の大きさと略同一にできる。したがって、補正フィルタ２４における露光光ＥＬの照射領域の大きさに関係なく、レチクルＲの照射領域の大きさを一定の大きさに保つことができる。
【００２８】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を図５〜図７に従って説明する。なお、第２の実施形態は、変更用光学系２５及び調整用光学系２６の構成と、搭載される補正フィルタの透過率分布が第１の実施形態と異なっている。したがって、以下の説明においては、第１の実施形態と相違する部分について主に説明するものとし、第１の実施形態と同一又は相当する部材構成には同一符号を付して重複説明を省略するものとする。
【００２９】
図５（ａ）（ｂ）に示すように、照明光学装置１３において像面と共役な位置Ｐｉ近傍には、上述した補正フィルタ２４とは透過率分布が異なる補正フィルタ２４Ａが設けられている。この補正フィルタ２４Ａの露光光源１２側には、補正フィルタ２４Ａにおいて露光光ＥＬに照射され得る照射領域の位置を変更するための変更用光学系２５が配置されている。
【００３０】
この変更用光学系２５は、露光光ＥＬの光路において露光光源１２側から順に配置された第１変更用正レンズ３１及び一対の円錐アキシコン対４５を備えている。この円錐アキシコン対４５は、露光光源１２側に配置される第１プリズム部材４６と、補正フィルタ２４Ａ側に配置される第２プリズム部材４７とから構成されており、該第２プリズム部材４７は、変位機構３４の駆動に基づき露光光ＥＬの光路に沿った方向に移動可能とされている。すなわち、両プリズム部材４６，４７間の距離（以下、「プリズム間距離」という。）ｈｐは、第２プリズム部材４７を第１プリズム部材４６に対して相対的に移動させることにより変更可能である。
【００３１】
第１プリズム部材４６において、露光光源１２側には露光光ＥＬの光軸と直交する平面が形成されると共に、レチクルＲ側には凹状の屈折面４６ａが形成されている。この屈折面４６ａは、露光光ＥＬの光軸を中心とする円錐体の側面に対応した形状とされている。また、第２プリズム部材４７において、レチクルＲ側には露光光ＥＬの光軸と直交する平面が形成されると共に、第１プリズム部材４６側には該第１プリズム部材４６の屈折面４６ａの形状に対応する凸状の屈折面４７ａが形成されている。この屈折面４７ａは、露光光ＥＬの光軸を中心とする円錐体の側面に対応した形状とされている。そのため、第２プリズム部材４７を第１プリズム部材４６から離間する方向に移動させた場合、変更用光学系２５からは、プリズム間距離ｈｐが長いほど大きな径を有する円環状の露光光ＥＬが補正フィルタ２４Ａ側に出射される。
【００３２】
この補正フィルタ２４Ａには、図６に示すように、その中心部分に形成された円形状の第１領域Ｔ１、該第１領域Ｔ１を囲むように円環状に形成された第２領域Ｔ２、該第２領域Ｔ２を囲むように円環状に形成された第３領域Ｔ３、及び該第３領域Ｔ３を囲むように円環状に形成された第４領域Ｔ４が設けられている。これら各領域Ｔ１〜Ｔ４は、互いに透過率が異なるように形成されている。なお、本実施形態では、補正フィルタ２４Ａは、その中心部分から径方向に離間した位置の領域ほど透過率が高くなるように生成されている。
【００３３】
そして、プリズム間距離ｈｐが「０（零）」となるような位置に配置された第２プリズム部材４７から出射された断面略円形状の露光光ＥＬは、図７（ａ）に示すように、補正フィルタ２４Ａの第１領域Ｔ１を透過する。また、プリズム間距離ｈｐが「０（零）」よりも長い第１の距離となるような位置に配置された第２プリズム部材４７から出射された断面円環状の露光光ＥＬは、補正フィルタ２４Ａの第２領域Ｔ２を透過する。また、プリズム間距離ｈｐが第１の距離よりも長い第２の距離となるような位置に配置された第２プリズム部材４７から出射された断面円環状の露光光ＥＬは、図７（ｂ）に示すように、補正フィルタ２４Ａの第３領域Ｔ３を透過する。そして、プリズム間距離が第２の距離よりも長い第３の距離となるような位置に配置された第２プリズム部材４７から出射された断面円環状の露光光ＥＬは、補正フィルタ２４Ａの第４領域Ｔ４を透過する。このように補正フィルタ２４Ａを透過した露光光ＥＬは、補正フィルタ２４ＡのレチクルＲ側に配置された調整用光学系２６に入射する。
【００３４】
この調整用光学系２６は、図５（ａ）（ｂ）に示すように、露光光ＥＬの光路において補正フィルタ２４Ａ側から順に配置された第１調整用正レンズ３５、調整用負レンズ３６及び第２調整用正レンズ３７を備えている。これら調整用負レンズ３６及び第２調整用正レンズ３７は、変位機構３９の駆動に基づき露光光ＥＬの光路に沿った方向に個別に移動可能とされている。そして、補正フィルタ２４Ａを透過した露光光ＥＬは、上記プリズム間距離ｈｐの長さに応じて調整用負レンズ３６及び第２調整用正レンズ３７が個別に移動することにより、像面と共役な位置Ｐｉに配置されたマスクブラインド２７の開口部２８に向けて重畳的に集光される。
【００３５】
したがって、本実施形態では、上記第１の実施形態における（３）の効果に加えて以下に示す効果を得ることができる。
（４）変更用光学系２５の駆動に基づき補正フィルタ２４Ａのうち露光光ＥＬが透過する領域Ｔ１〜Ｔ４を変更することにより、レチクルＲの被照射面上での露光光ＥＬの照度分布が良好に変更される。したがって、所定の透過率分布を有する補正フィルタ２４Ａを変位させることなく、レチクルＲの被照射面上での露光光ＥＬの照度分布を補正できる。
【００３６】
（５）本実施形態の補正フィルタ２４Ａは、領域Ｔ１〜Ｔ４毎に透過率が互いに異なるように生成されている。そのため、プリズム間距離ｈｐの長さを調整して補正フィルタ２４Ａのうち露光光ＥＬが透過する領域Ｔ１〜Ｔ４を変更することにより、レチクルＲの被照射面上での露光光ＥＬの照度分布を良好に補正することができる。
【００３７】
（６）レチクルＲを照射する露光光ＥＬの強度が全体的に下がってしまった場合は、今まで使用していた領域（例えば第１領域Ｔ１）を他の領域（例えば第２領域Ｔ２）に変更するように変更用光学系２５を駆動させることにより、レチクルＲの被照射面上での露光光ＥＬの照度領域内の照度分布を確実に補正できる。
【００３８】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態を図８〜図１０に従って説明する。なお、第３の実施形態は、変更用光学系２５及び調整用光学系２６の構成と、搭載される補正フィルタの透過率分布が第２の実施形態と異なっている。したがって、以下の説明においては、第２の実施形態と相違する部分について主に説明するものとし、第２の実施形態と同一又は相当する部材構成には同一符号を付して重複説明を省略するものとする。
【００３９】
図８（ａ）（ｂ）に示すように、本実施形態の変更用光学系２５は、露光光ＥＬの光路と直交する方向（本実施形態ではＸ方向）に移動可能な変更用正レンズ５０と、該変更用正レンズ５０を移動させるための変位機構３４とを備えている。そして、変更用正レンズ５０の中心と露光光ＥＬの光軸とのＸ方向における距離（以下、「離間距離」という。）ｈｃが変更された場合、変更用正レンズ５０から射出された露光光ＥＬは、その出射向きが離間距離ｈｃの長さに対応して変更され、上述した各補正フィルタ２４，２４Ａとは透過率分布が異なる補正フィルタ２４Ｂに入射する。
【００４０】
この補正フィルタ２４Ｂは、図９に示すように、その中心が最も透過率が低く、中心から径方向に離間するに連れて次第に透過率が高くなるように生成されている。そして、図８（ａ）に示すように、離間距離ｈｃが「０（零）」となる位置に配置された変更用正レンズ５０から出射された露光光ＥＬは、補正フィルタ２４Ｂの中心部分（図９において一点鎖線で囲まれた領域）を透過した後、調整用光学系２６に入射する。すなわち、補正フィルタ２４Ａにおける露光光ＥＬの照射領域ＴＢは、補正フィルタ２４Ａの中心部分に形成される。一方、図８（ｂ）に示すように、離間距離ｈｃが「０（零）」よりも長い位置に配置された変更用正レンズ５０から出射された露光光ＥＬは、補正フィルタ２４Ｂの中心から離間距離ｈｃに対応した距離だけＸ方向に離間した領域（図９において二点鎖線で囲まれた領域）を透過した後、調整用光学系２６に入射する。すなわち、補正フィルタ２４Ａにおける露光光ＥＬの照射領域ＴＡは、補正フィルタ２４Ａの中心部分からＸ方向に離間した位置に形成される。
【００４１】
調整用光学系２６は、露光光ＥＬの光路において補正フィルタ２４Ｂ側から順に配置された第１調整用正レンズ３５、第２調整用正レンズ３７及び調整用反射ミラー５１を備え、該調整用反射ミラー５１は、変位機構３９の駆動に基づき、露光光ＥＬに対する傾斜角θ１を変更すべく回動可能とされている。すなわち、調整用反射ミラー５１は、上記離間距離ｈｃの値が大きいほど露光光ＥＬの光路に対する傾斜角θ１が大きくなるように回動するようになっている。その結果、変更用正レンズ５０のＸ方向への移動に基づき露光光ＥＬによる補正フィルタ２４Ｂの照度領域が変更されたとしても、調整用反射ミラー５１の回動に基づき露光光ＥＬの光路に対する傾斜角θ１が調整されることにより、調整用光学系２６から出射された露光光ＥＬは、マスクブラインド２７の開口部２８に集光される。そのため、レチクルＲの被照射面上には、変更用正レンズ５０のＸ方向における位置に関係なく、一定の大きさを有する露光光ＥＬの照射領域が形成される。
【００４２】
また、補正前（即ち、離間距離ｈｃ＝「０（零）」）におけるレチクルＲの被照射面上で露光光ＥＬに照射される照射領域内の照度分布ＤＢは、図１０に示すように、光の強度がＸ方向における中心からＸ方向に離間するに連れて次第に強くなる分布である。一方、補正後（即ち、離間距離ｈｃ≠「０（零）」）におけるレチクルＲの被照射面上で露光光ＥＬに照射される照射領域内の照度分布ＤＡは、図１０に示すように、光の強度が反Ｘ方向側の端部からＸ方向に離間するに連れて次第に強くなる分布である。
【００４３】
したがって、本実施形態では、上記各実施形態における（３）（４）の効果に加えて以下に示す効果を得ることができる。
（７）本実施形態の補正フィルタ２４Ｂは、その中心から離間するほど透過率が高くなるように生成されている。そのため、変更用正レンズ５０をＸ方向に移動させて補正フィルタ２４Ｂのうち露光光ＥＬが透過する領域を変更することにより、レチクルＲの被照射面上での露光光ＥＬの照度分布を良好に補正することができる。
【００４４】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態を図１１に従って説明する。なお、第４の実施形態は、補正フィルタ２４Ｂを照射する領域を変更する方法が第３の実施形態と異なっている。したがって、以下の説明においては、第３の実施形態と相違する部分について主に説明するものとし、第３の実施形態と同一又は相当する部材構成には同一符号を付して重複説明を省略するものとする。
【００４５】
図１１に示すように、本実施形態の変更用光学系２５は、露光光ＥＬの光路に対する傾斜角θ２が変化するように回動可能な変更用正レンズ５０と、該変更用正レンズ５０を回動させるための変位機構３４とを備えている。そして、露光光ＥＬの光路に対する傾斜角θ２を変更すべく変更用正レンズ５０が回動した場合、該変更用正レンズ５０から出射された露光光ＥＬは、その出射向きが傾斜角θ２の大きさに対応して変更される。すなわち、補正フィルタ２４Ｂのうち露光光ＥＬが照射される部分は、傾斜角θ２が大きいほど中心からＸ方向に離間した位置になる。したがって、本実施形態では、露光光ＥＬの光路に対する傾斜角θ２を変更すべく変更用正レンズ５０を回動させることにより、上記第３の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００４６】
なお、上記各実施形態は以下のような別の実施形態に変更してもよい。
・各実施形態において、補正フィルタ２４，２４Ａ，２４Ｂを、像面と共役な位置Ｐｉに配置してもよい。この場合、補正フィルタ２４，２４Ａ，２４Ｂをマスクブラインド２７に接触させた状態で配置することになる。この際、調整用光学系２６を照明光学装置１３に設けないことが望ましい。
【００４７】
・第１の実施形態において、補正フィルタ２４を、図１２に示すように、瞳面と共役な位置近傍（即ち、フライアイレンズ２３よりも露光光源１２側の位置）にも配置してよい。この場合、変更用光学系２５を、露光光源１２と補正フィルタ２４との間にも配置すると共に、調整用光学系２６を、補正フィルタ２４とフライアイレンズ２３との間にも配置することが望ましい。
【００４８】
同様に、第２〜第４の各実施形態においても、補正フィルタ２４Ａ，２４Ｂを瞳面と共役な位置近傍にも配置してもよい。
また、上述したように補正フィルタ２４，２４Ａ，２４Ｂを瞳面と共役な位置近傍に配置した場合には、像面と共役な位置Ｐｉ近傍に補正フィルタ２４，２４Ａ，２４Ｂ、変更用光学系２５及び調整用光学系２６を配置しなくてもよい。このように構成しても、フライアイレンズ２３には、照度分布が補正された露光光ＥＬが入射されることになるため、レチクルＲの被照射面には、照度分布が均一に補正された露光光ＥＬの照射領域が形成されることになる。したがって、所定の透過率分布を有する補正フィルタ２４，２４Ａ，２４Ｂを変位させることなく、レチクルＲの被照射面上での露光光ＥＬの照度分布を補正できる。
【００４９】
・各実施形態において、補正フィルタ２４，２４Ａ，２４Ｂを、瞳面と共役な位置に配置してもよい。この場合、補正フィルタ２４，２４Ａ，２４Ｂを、フライアイレンズ２３に接触させた状態で配置することになる。
【００５０】
・第３の実施形態において、変更用正レンズ５０を、Ｘ方向に移動させるだけではなく、露光光ＥＬの光路に対する傾斜角θ２を変更すべく回動させてもよい。このように構成すると、補正フィルタ２４Ｂのうち露光光ＥＬが透過する領域をより細かく変更できるため、レチクルＲの被照射面上での露光光ＥＬの照度領域内の照度分布を、より精密に補正できる。
【００５１】
・第１の実施形態において、変更用光学系２５は、第２変更用正レンズ３３の補正フィルタ２４側に正レンズを配置し、該正レンズをＸ方向に移動させる構成であってもよい。また、正レンズを、露光光ＥＬの光路に対する傾斜角を変更すべく回動させてもよい。さらに、正レンズを、Ｘ方向に移動させると共に、露光光ＥＬの光路に対する傾斜角を変更すべく回動させてもよい。上記のように構成すると、変更用光学系２５を駆動させることにより、露光光ＥＬの断面形状の大きさを変更できると共に、補正フィルタ２４に入射する領域をも変更することができる。そのため、レチクルＲの被照射面上での露光光ＥＬの照度領域内の照度分布を、より精密に補正できる。
【００５２】
・第１の実施形態において、第２変更用正レンズ３３を、露光光ＥＬの光路に沿った方向に移動させるだけではなく、Ｘ方向にも移動させるようにしてもよい。また、第２変更用正レンズ３３を、露光光ＥＬの光路に対する傾斜角を変更すべく回動させてもよい。
【００５３】
・第２の実施形態において、第１プリズム部材４６と第２プリズム部材４７との間のプリズム間距離ｈｐを変更させるためには、第２プリズム部材４７を移動させるのではなく、第１プリズム部材４６を移動させるようにしてもよい。また、両プリズム部材４６，４７をそれぞれ移動させるようにしてもよい。
【００５４】
・第２の実施形態において、円錐アキシコン対４５の代わりに、輪環照明用の回折光学素子を設けてもよい。この場合、回折光学素子を露光光ＥＬの光路に沿って移動させることにより、補正フィルタ２４Ａのうち露光光ＥＬが入射する領域Ｔ１〜Ｔ４を変更することが望ましい。また、円錐アキシコン対４５の代わりに、複数極照明用（例えば４極照明用）の光学素子（回折光学素子や角錐台アキシコン対など）を設けてもよい。
【００５５】
・第２の実施形態において、補正フィルタ２４Ａの各領域Ｔ１〜Ｔ４は、それぞれの内部で所定の透過率分布を個別に有してもよい。この際、各領域Ｔ１〜Ｔ４の透過率分布は、互いに異なっていることが望ましい。
【００５６】
・各実施形態において、変更用光学系２５には、回動可能な反射光学素子を備えた構成であってもよい。この場合、反射光学素子を回動させることにより、補正フィルタ２４，２４Ａ，２４Ｂのうち露光光ＥＬが入射する領域を変更させることができる。
【００５７】
・各実施形態において、変更用光学系２５は、レチクルＲの被照射面上での露光光ＥＬの照度領域内の照度分布をＺ方向に沿って補正するようにしてもよい。例えば、第３の実施形態において、変更用正レンズ５０をＹ方向に移動させることにより、レチクルＲの被照射面上での露光光ＥＬの照度領域内の照度分布をＺ方向に沿って補正することができる。
【００５８】
・各実施形態において、変更用光学系２５及び調整用光学系２６は、任意の枚数（１枚や５枚）の光学素子（正レンズや負レンズなど）からそれぞれ構成されるものであってもよい。
【００５９】
・各実施形態において、露光装置１１は、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクルまたはマスクを製造するために、マザーレチクルからガラス基板やシリコンウエハなどへ回路パターンを転写する露光装置であってもよい。また、露光装置１１は、液晶表示素子（ＬＣＤ）などを含むディスプレイの製造に用いられてデバイスパターンをガラスプレート上へ転写する露光装置、薄膜磁気ヘッド等の製造に用いられて、デバイスパターンをセラミックウエハ等へ転写する露光装置、及びＣＣＤ等の撮像素子の製造に用いられる露光装置などであってもよい。
【００６０】
・また、上記各実施形態の照明光学装置１３を、レチクルＲとウエハＷとが相対移動した状態でレチクルＲのパターンをウエハＷへ転写し、ウエハＷを順次ステップ移動させるスキャニング・ステッパに搭載してもよい。
【００６１】
・各実施形態において、露光光源１２は、例えばｇ線（４３６ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、Ｆ２レーザ（１５７ｎｍ）、Ｋｒ２レーザ（１４６ｎｍ）、Ａｒ２レーザ（１２６ｎｍ）等を出射可能な光源であってもよい。また、露光光源１２は、ＤＦＢ半導体レーザまたはファイバレーザから発振される赤外域、または可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（またはエルビウムとイッテルビウムの双方）がドープされたファイバアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を出射可能な光源であってもよい。
【００６２】
次に、本発明の実施形態の露光装置１１によるデバイスの製造方法をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法の実施形態について説明する。図１３は、マイクロデバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造例のフローチャートを示す図である。
【００６３】
まず、ステップＳ１０１（設計ステップ）において、マイクロデバイスの機能・性能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップＳ１０２（マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンを形成したマスク（レチクルＲなど）を製作する。一方、ステップＳ１０３（基板製造ステップ）において、シリコン、ガラス、セラミックス等の材料を用いて基板（シリコン材料を用いた場合にはウエハＷとなる。）を製造する。
【００６４】
次に、ステップＳ１０４（基板処理ステップ）において、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０４で用意したマスクと基板を使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によって基板上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップＳ１０５（デバイス組立ステップ）において、ステップＳ１０４で処理された基板を用いてデバイス組立を行う。このステップＳ１０５には、ダイシング工程、ボンティング工程、及びパッケージング工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。最後に、ステップＳ１０６（検査ステップ）において、ステップＳ１０５で作製されたマイクロデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にマイクロデバイスが完成し、これが出荷される。
【００６５】
図１４は、半導体デバイスの場合におけるステップＳ１０４の詳細工程の一例を示す図である。
ステップＳ１１１（酸化ステップ）おいては、基板の表面を酸化させる。ステップＳ１１２（ＣＶＤステップ）においては、基板表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ１１３（電極形成ステップ）においては、基板上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ１１４（イオン打込みステップ）においては、基板にイオンを打ち込む。以上のステップＳ１１１〜ステップＳ１１４のそれぞれは、基板処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。
【００６６】
基板プロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップＳ１１５（レジスト形成ステップ）において、基板に感光性材料を塗布する。引き続き、ステップＳ１１６（露光ステップ）において、上で説明したリソグラフィシステム（露光装置１１）によってマスクの回路パターンを基板に転写する。次に、ステップＳ１１７（現像ステップ）において、ステップＳ１１６にて露光された基板を現像して、基板の表面に回路パターンからなるマスク層を形成する。さらに続いて、ステップＳ１１８（エッチングステップ）において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップＳ１１９（レジスト除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となった感光性材料を取り除く。すなわち、ステップＳ１１８及びステップＳ１１９において、マスク層を介して基板の表面を加工する。これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、基板上に多重に回路パターンが形成される。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】第１の実施形態における露光装置を示す概略構成図。
【図２】第１の実施形態における補正フィルタの概略平面図。
【図３】（ａ）は第１の実施形態における照明光学装置の一部を示す概略構成図、（ｂ）はレチクル上の照度分布を補正した際の照明光学装置の一部を示す概略構成図。
【図４】（ａ）は補正フィルタにおける露光光の照度領域の大きさを補正前後で比較した概略平面図、（ｂ）は補正フィルタを通過した直後の露光光の照度分布を補正前後で比較したグラフ、（ｃ）はレチクル上での露光光の照度分布を補正前後で比較したグラフ。
【図５】（ａ）は第２の実施形態における照明光学装置の一部を示す概略構成図、（ｂ）はレチクル上の照度分布を補正した際の照明光学装置の一部を示す概略構成図。
【図６】第２の実施形態における補正フィルタの概略平面図。
【図７】（ａ）は補正フィルタにおいて補正前の露光光が入射した状態を示す概略平面図、（ｂ）は補正後の露光光が入射した状態を示す概略平面図。
【図８】（ａ）は第３の実施形態における照明光学装置の一部を示す概略構成図、（ｂ）はレチクル上の照度分布を補正した際の照明光学装置の一部を示す概略構成図。
【図９】第３の実施形態における補正フィルタの概略平面図。
【図１０】第３の実施形態においてレチクル上での露光光の照度分布を補正前後で比較したグラフ。
【図１１】第４の実施形態における照明光学装置の一部を示す概略構成図。
【図１２】別例の照明光学装置の一部を示す概略構成図。
【図１３】デバイスの製造例のフローチャート。
【図１４】半導体デバイスの場合の基板処理に関する詳細なフローチャート。
【符号の説明】
【００６８】
１１…露光装置、１２…露光光源、１３…照明光学装置、１４…保持機構としてのレチクルステージ、１５…投影光学装置、２４，２４Ａ，２４Ｂ…補正フィルタ、２５…変更部としての変更用光学系、２６…調整部としての調整用光学系、３２…変更用光学素子としての変更用負レンズ、３３…変更用光学素子としての変更用正レンズ、３４…変位機構、４６…変更用光学素子としての第１プリズム部材、４７…変更用光学素子としての第２プリズム部材、５０…変更用光学素子としての変更用正レンズ、ＥＬ…露光光、Ｐｉ…像面と共役な位置、Ｒ…被照射物体としてのレチクル、ＴＡ，ＴＢ…照射領域、θ２…傾斜角。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出力された光を被照射物体へ導く照明光学装置において、
前記光源から出力される光の光路中に配置され、所定の透過率分布を有する補正フィルタと、
該補正フィルタの前記光源側に配置され、前記補正フィルタにおいて前記光に照射され得る照射領域の大きさ及び位置のうち少なくとも一方を変更するための変更部と
を備えた照明光学装置。
【請求項２】
前記変更部は、前記光路内で変位可能な状態で配置された変更用光学素子を有している請求項１に記載の照明光学装置。
【請求項３】
前記変更部は、前記変更用光学素子を前記光路内で変位させるための変位機構を有している請求項２に記載の照明光学装置。
【請求項４】
前記補正フィルタの前記被照射物体側に配置され、前記補正フィルタを透過した光の前記被照射物体に対する照射態様を調整するための調整部をさらに備えた請求項１〜請求項３のうち何れか一項に記載の照明光学装置。
【請求項５】
前記変更用光学素子は、前記光路に沿った方向に移動可能である請求項２又は請求項３に記載の照明光学装置。
【請求項６】
前記変更用光学素子は、前記光路と交差する方向に移動可能である請求項２、請求項３及び請求項５のうち何れか一項に記載の照明光学装置。
【請求項７】
前記変更用光学素子は、前記光路に対する傾斜角が変化するように回動可能である請求項２、請求項３、請求項５及び請求項６のうち何れか一項に記載の照明光学装置。
【請求項８】
前記補正フィルタは、像面と共役な位置又は該位置の近傍に配置されている請求項１〜請求項７のうち何れか一項に記載の照明光学装置。
【請求項９】
前記補正フィルタは、像面と光学的にフーリエ変換の関係にある位置に形成される瞳面と共役な位置又は該位置近傍に配置されている請求項１〜請求項８のうち何れか一項に記載の照明光学装置。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９のうち何れか一項に記載の照明光学装置と、
所定のパターンが形成されてなる被照射物体を保持する保持機構と、
前記光源から出力された光が前記照明光学装置を介して前記被照射物体を照射することにより形成されたパターン像を感光性材料が塗布された基板上に投影するための投影光学装置と
を備えた露光装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の露光装置を用いて、前記所定のパターンに基づくパターン像を前記基板の表面に露光する露光ステップと、
該露光ステップ後において、前記基板を現像して前記パターン像に対応する形状のマスク層を前記基板の表面に形成する現像ステップと、
該現像ステップ後において、前記マスク層を介して前記基板の表面を加工する加工ステップと
を含むデバイスの製造方法。
【請求項１】
光源から出力された光を被照射物体へ導く照明光学装置において、
前記光源から出力される光の光路中に配置され、所定の透過率分布を有する補正フィルタと、
該補正フィルタの前記光源側に配置され、前記補正フィルタにおいて前記光に照射され得る照射領域の大きさ及び位置のうち少なくとも一方を変更するための変更部と
を備えた照明光学装置。
【請求項２】
前記変更部は、前記光路内で変位可能な状態で配置された変更用光学素子を有している請求項１に記載の照明光学装置。
【請求項３】
前記変更部は、前記変更用光学素子を前記光路内で変位させるための変位機構を有している請求項２に記載の照明光学装置。
【請求項４】
前記補正フィルタの前記被照射物体側に配置され、前記補正フィルタを透過した光の前記被照射物体に対する照射態様を調整するための調整部をさらに備えた請求項１〜請求項３のうち何れか一項に記載の照明光学装置。
【請求項５】
前記変更用光学素子は、前記光路に沿った方向に移動可能である請求項２又は請求項３に記載の照明光学装置。
【請求項６】
前記変更用光学素子は、前記光路と交差する方向に移動可能である請求項２、請求項３及び請求項５のうち何れか一項に記載の照明光学装置。
【請求項７】
前記変更用光学素子は、前記光路に対する傾斜角が変化するように回動可能である請求項２、請求項３、請求項５及び請求項６のうち何れか一項に記載の照明光学装置。
【請求項８】
前記補正フィルタは、像面と共役な位置又は該位置の近傍に配置されている請求項１〜請求項７のうち何れか一項に記載の照明光学装置。
【請求項９】
前記補正フィルタは、像面と光学的にフーリエ変換の関係にある位置に形成される瞳面と共役な位置又は該位置近傍に配置されている請求項１〜請求項８のうち何れか一項に記載の照明光学装置。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９のうち何れか一項に記載の照明光学装置と、
所定のパターンが形成されてなる被照射物体を保持する保持機構と、
前記光源から出力された光が前記照明光学装置を介して前記被照射物体を照射することにより形成されたパターン像を感光性材料が塗布された基板上に投影するための投影光学装置と
を備えた露光装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の露光装置を用いて、前記所定のパターンに基づくパターン像を前記基板の表面に露光する露光ステップと、
該露光ステップ後において、前記基板を現像して前記パターン像に対応する形状のマスク層を前記基板の表面に形成する現像ステップと、
該現像ステップ後において、前記マスク層を介して前記基板の表面を加工する加工ステップと
を含むデバイスの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００９−９９８４８（Ｐ２００９−９９８４８Ａ）
【公開日】平成２１年５月７日（２００９．５．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２７１３２９（Ｐ２００７−２７１３２９）
【出願日】平成１９年１０月１８日（２００７．１０．１８）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月７日（２００９．５．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月１８日（２００７．１０．１８）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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