(57)【要約】【課題】  照明光学系内で発生する照度ムラを良好に補正することができる照度ムラ補正フィルタを提供する。【解決手段】  光源部１からの照明光によりマスク１３を照明する照明光学装置に使用される照度ムラ補正フィルタ２０において、該照度ムラ補正フィルタ２０は、前記光源部１と前記マスク１３との間の光路中に位置し且つ前記マスク１３と光学的に共役な面９から所定の距離だけ離されて配置され、前記光路中に前記照度ムラ補正フィルタ２０が存在しない場合に、前記共役な面９に形成される照度分布を改善する透過率分布を有し、前記照度ムラ補正フィルタ２０の前記透過率分布は、前記共役な面９から前記所定の距離だけ離されて配置されることによる影響を考慮して決定される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源部からの照明光によりマスクを照明する照明光学装置に使用される照度ムラ補正フィルタにおいて、
該照度ムラ補正フィルタは、前記光源部と前記マスクとの間の光路中に位置し且つ前記マスクと光学的に共役な面から所定の距離だけ離されて配置され、
前記光路中に前記照度ムラ補正フィルタが存在しない場合に、前記共役な面に形成される照度分布を改善する透過率分布を有し、
前記照度ムラ補正フィルタの前記透過率分布は、前記共役な面から前記所定の距離だけ離されて配置されることによる影響を考慮して決定されることを特徴とする照度ムラ補正フィルタ。
【請求項２】
前記照度ムラ補正フィルタの前記透過率分布は、前記共役な面上の特定の一点に到達する前記照明光が前記照度ムラ補正フィルタ上を通過する領域である部分フィルタ領域の大きさ及び形状の少なくとも一方を考慮して決定されることを特徴とする請求項１記載の照度ムラ補正フィルタ。
【請求項３】
前記共役な面上の前記特定の一点に到達する前記照明光が前記照度ムラ補正フィルタ上を通過する領域である前記部分フィルタ領域の透過率分布を示すフィルタ透過率分布関数を定義すると共に、
前記フィルタ透過率分布関数及び前記部分フィルタ領域の大きさに基づいて、前記共役な面上を通過する前記照明光の照度分布に対応する共役面上実効透過率分布関数を定義したとき、
前記共役面上実効透過率分布関数の値が最適値となるような前記フィルタ透過率分布関数により定められる前記透過率分布を有することを特徴とする請求項２記載の照度ムラ補正フィルタ。
【請求項４】
前記共役な面上の前記特定の一点に到達する前記照明光が前記照度ムラ補正フィルタ上を通過する領域である前記部分フィルタ領域の透過率分布を示すフィルタ透過率分布関数を複数の正弦波により定義すると共に、
前記フィルタ透過率分布関数及び前記部分フィルタ領域の大きさにより変化する周波数応答関数に基づいて、前記共役な面上を通過する前記照明光の照度分布に対応する共役面上実効透過率分布関数を定義したとき、
前記共役面上実効透過率分布関数の値が最適値となるような前記フィルタ透過率分布関数により定められる前記透過率分布を有することを特徴とする請求項２記載の照度ムラ補正フィルタ。
【請求項５】
前記照度ムラ補正フィルタの前記透過率分布は、前記部分フィルタ領域を通過する前記照明光のテレセントリック性を考慮して決定されることを特徴とする請求項２乃至請求項４の何れか一項に記載の照度ムラ補正フィルタ。
【請求項６】
前記照度ムラ補正フィルタの前記透過率分布は、前記部分フィルタ領域を通過する前記照明光が像側テレセントリックとなるように決定されることを特徴とする請求項５記載の照度ムラ補正フィルタ。
【請求項７】
光源部からの照明光によりマスクを照明する照明光学装置における前記光源部と前記マスクとの間の光路中に位置し且つ前記マスクと光学的に共役な面から所定の距離だけ離されて配置される照度ムラ補正フィルタの設計方法であって、
前記光路中に前記照度ムラ補正フィルタが存在しない場合に、前記共役な面に形成される照度分布に基づいて、該照度分布を改善するための透過率分布を算出する透過率分布算出ステップを含み、
該透過率分布算出ステップは、前記共役な面から前記所定の距離だけ離されて配置されることによる影響を考慮するディフォーカス影響考慮ステップを含むことを特徴とする照度ムラ補正フィルタの設計方法。
【請求項８】
前記ディフォーカス影響考慮ステップは、前記共役な面上の特定の一点に到達する前記照明光が前記照度ムラ補正フィルタ上を通過する領域である部分フィルタ領域の大きさ及び形状の少なくとも一方を考慮することを特徴とする請求項７記載の照度ムラ補正フィルタの設計方法。
【請求項９】
前記ディフォーカス影響考慮ステップは、
前記共役な面上の特定の一点に到達する前記照明光が前記照度ムラ補正フィルタ上を通過する領域である前記部分フィルタ領域の透過率分布を示すフィルタ透過率分布関数を定義する透過率分布関数定義ステップと、
前記フィルタ透過率分布関数定義ステップにより定義された前記フィルタ透過率分布関数と、前記部分フィルタ領域の大きさとに基づいて、前記共役な面上を通過する前記照明光の照度分布に対応する共役面上実効透過率分布を算出する共役面上実効透過率分布算出ステップと、
前記共役面上実効透過率分布算出ステップにより算出された前記共役面上実効透過率分布が所望の透過率分布を有するか否かについての評価を行う評価ステップと、
を含むことを特徴とする請求項７または請求項８記載の照度ムラ補正フィルタの設計方法。
【請求項１０】
前記共役な面上の前記特定の一点に到達する前記照明光が前記照度ムラ補正フィルタ上を通過する領域である前記部分フィルタ領域の透過率分布を示すフィルタ透過率分布関数を複数の正弦波により定義するフィルタ透過率分布関数定義ステップと、
前記部分フィルタ領域の大きさにより変化する周波数応答関数を用いて前記共役な面上に到達する前記照明光の周波数に対する振幅値を算出する振幅値算出ステップと、
前記フィルタ透過率分布関数定義ステップにより定義された前記フィルタ透過率分布関数と前記振幅値算出ステップにより算出された前記振幅値とに基づいて、前記共役な面上を通過する前記照明光の照度分布に対応する共役面上実効透過率分布を算出する共役面上実効透過率分布算出ステップと、
前記共役面上実効透過率分布算出ステップにより算出された前記共役面上実効透過率分布が所望の透過率分布を有するか否かについて評価を行う評価ステップと、
を含むことを特徴とする請求項７または請求項８記載の照度ムラ補正フィルタの設計方法。
【請求項１１】
前記評価ステップは、前記部分フィルタ領域を通過する前記照明光のテレセントリック性の評価を行うテレセントリック性評価ステップを含むことを特徴とする請求項９または請求項１０記載の照度ムラ補正フィルタの設計方法。
【請求項１２】
光源部からの照明光によりマスクを照明する照明光学装置であって、
請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の照度ムラ補正フィルタ、または請求項７乃至請求項１１の何れか一項に記載の照度ムラ補正フィルタの設計方法により設計された照度ムラ補正フィルタを備えることを特徴とする照明光学装置。
【請求項１３】
感光性基板上にマスクのパターンを転写する露光装置において、
前記マスクを照明するための照明光学装置と、
前記マスクのパターンの像を前記感光性基板上に形成するための投影光学系とを備え、
前記照明光学装置は、請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の照度ムラ補正フィルタ、または請求項７乃至請求項１１の何れか一項に記載の照度ムラ補正フィルタの設計方法により設計された照度ムラ補正フィルタを備え、
前記照度ムラ補正フィルタは、前記感光性基板と光学的に共役な面から所定の距離だけ離されて配置されることを特徴とする露光装置。
【請求項１４】
感光性基板上にマスクのパターンを転写する露光方法において、
前記マスクを照明するための照明工程と、
前記感光性基板上に前記マスクのパターンを転写する転写工程とを含み、
前記照明工程は、請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の照度ムラ補正フィルタ、または請求項７乃至請求項１１の何れか一項に記載の照度ムラ補正フィルタの設計方法により設計された照度ムラ補正フィルタを用いて前記マスクを照明し、
前記照度ムラ補正フィルタは、前記感光性基板と光学的に共役な面から所定の距離だけ離されて配置されることを特徴とする露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスをリソグラフィ工程で製造するための露光装置に用いられる照度ムラ補正フィルタ、照度ムラ補正フィルタの設計方法、該照度ムラ補正フィルタを備える照明光学装置、該照度ムラ補正フィルタを備える露光装置及び該照度ムラ補正フィルタを用いた露光方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子、液晶表示素子、その他のマイクロデバイスの製造工程には、マスク上に形成された原画となるパターンをフォトレジスト等の感光剤が塗布されたウエハ上に投影露光する露光装置（例えば、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置）が用いられている。ここで、マスクに形成されたパターンは高集積化されており、この微細なパターンをウエハ上に正確に転写するためにはウエハ面上において均一な照度分布を得ることが不可欠である。
【０００３】
従来においては、ウエハ上において均一な照度分布を得るために、露光光（照明光）の光路中に照度分布を調整するためのフィルタをウエハと光学的に共役な面またはその近傍に配置されるオプティカルインテグレータの入射面位置に配置し、露光光がこのフィルタを通過することによってマスク（ひいてはウエハ）面上における露光光の照度ムラを補正することが行われていた。例えば、マスク面に形成される照度分布と逆傾向の透過率分布を有するフィルタを露光光の光路中に挿入することにより、マスク面上での照度分布が均一となるように調整する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、マスク面上での照度分布が均一となるように、透明基板上に所定の配列規則で配列されたドットパターンによる透過率分布を有するフィルタを用いる方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。このドットパターンをフィルタ上に作成する方法は、所謂ディザ法といわれるものであり、数学的なマトリクスを用いて目標透過率分布に対応したドットパターンを作成するものである。
【０００５】
また、フィルタ上に目標透過率分布に対応したドットパターンを作成する方法として、透明基板上に設定されたドット格子点にランダムにドットパターンを作成する方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。このドットパターンを作成する方法においては、ドット作成領域において複数のドット格子点を設定し、設定された各ドット格子点のそれぞれにおいて乱数を発生させ、発生させた乱数とそれぞれの予め設定されている目標透過率とを比較して、その比較結果に基づいてそのドット格子点にドットを作成するか否かを決定する。
【０００６】
【特許文献１】特開平７−１３０６００号公報
【特許文献２】特開平１１−５４４１７号公報
【特許文献３】特開２００２−３０５１３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、近年においては、ウエハと光学的に共役な位置またはその近傍に配置されるオプティカルインテグレータとしてマイクロフライアイが使用されている。マイクロフライアイは、フライアイを構成する各要素レンズの大きさを更に細分化した要素レンズを備えている。このマイクロフライアイの入射面に上述のフィルタを配置し、このフィルタによりマスク面上を照明する照明光の照度ムラを調整する場合、マイクロフライアイを構成する微小な要素レンズ毎にマスク面上の照度分布に対応させた透過率分布を有するフィルタを作成する必要があるが、そのようなフィルタを作成することは困難である。
【０００８】
一方、マイクロフライアイの入射面ではなくマイクロフライアイより後段の光学系の光路中に上述のフィルタを配置した場合、照明光がインテグレートされるため、マイクロフライアイを構成する要素レンズ毎に対応させた透過率分布を有するフィルタを作成する必要はない。しかしながら、マイクロフライアイより後段の光学系の光路中であり、且つウエハ共役面上に上述のフィルタを配置した場合、フィルタ上に形成されているドットパターンが露光時にウエハ上に転写される可能性がある。
【０００９】
この発明の課題は、照明光学系内で発生する照度ムラを良好に補正することができる照度ムラ補正フィルタ、照度ムラ補正フィルタの設計方法、該照度ムラ補正フィルタを備えた照明光学装置、該照度ムラ補正フィルタを備えた露光装置及び該照度ムラ補正フィルタを用いた露光方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１記載の照度ムラ補正フィルタは、光源部からの照明光によりマスクを照明する照明光学装置に使用される照度ムラ補正フィルタにおいて、該照度ムラ補正フィルタは、前記光源部と前記マスクとの間の光路中に位置し且つ前記マスクと光学的に共役な面から所定の距離だけ離されて配置され、前記光路中に前記照度ムラ補正フィルタが存在しない場合に、前記共役な面に形成される照度分布を改善する透過率分布を有し、前記照度ムラ補正フィルタの前記透過率分布は、前記共役な面から前記所定の距離だけ離されて配置されることによる影響を考慮して決定されることを特徴とする。
【００１１】
この請求項１記載の照度ムラ補正フィルタによれば、照度ムラ補正フィルタの透過率分布が照度ムラ補正フィルタがマスクと光学的に共役な面から所定の距離だけ離されて配置されることによる影響を考慮して決定されるため、マスクと共役な面に形成される照度分布を精度良く改善することができる。即ち、照度ムラ補正フィルタを露光装置に用いた場合、照度ムラ補正フィルタがマスクと光学的に共役な面から所定の距離だけ離されて配置されているため、照度ムラ補正フィルタの透過率分布を形成するドットパターンが感光性基板上に転写されるのを防止することができる。また、照度ムラ補正フィルタがマスクと光学的に共役な面から所定の距離だけ離されて配置されているが、所定の距離だけ離されて配置されることによる影響を考慮した透過率分布を有しているため、マスクと共役な面に形成される照度分布を正確に補正することができる。
【００１２】
また、請求項２記載の照度ムラ補正フィルタは、前記照度ムラ補正フィルタの前記透過率分布が前記共役な面上の特定の一点に到達する前記照明光が前記照度ムラ補正フィルタ上を通過する領域である部分フィルタ領域の大きさ及び形状の少なくとも一方を考慮して決定されることを特徴とする。
【００１３】
この請求項２記載の照度ムラ補正フィルタによれば、照度ムラ補正フィルタの透過率分布がマスクと共役な面上の特定の一点に到達する照明光が照度ムラ補正フィルタ上を通過する領域である部分フィルタ領域の大きさ及び形状の少なくとも一方を考慮して決定されるため、マスクと共役な面に形成される照度分布を精度良く改善することができる。即ち、照度ムラ補正フィルタがマスクと光学的に共役な面から所定の距離だけ離されて配置されるため、照度ムラ補正フィルタの透過率分布を形成するドットパターンが感光性基板上に転写されるのを防止することができる。また、照度ムラ補正フィルタがマスクと光学的に共役な面から所定の距離だけ離されて配置されているが、マスクと共役な面上の特定の一点に到達する照明光が通過する部分フィルタ領域の大きさ及び形状の少なくとも一方を考慮して決定された透過率分布を有しているため、マスクと共役な面に形成される照度分布を正確に補正することができる。
【００１４】
また、請求項３記載の照度ムラ補正フィルタは、前記共役な面上の前記特定の一点に到達する前記照明光が前記照度ムラ補正フィルタ上を通過する領域である前記部分フィルタ領域の透過率分布を示すフィルタ透過率分布関数を定義すると共に、前記フィルタ透過率分布関数及び前記部分フィルタ領域の大きさに基づいて、前記共役な面上を通過する前記照明光の照度分布に対応する共役面上実効透過率分布関数を定義したとき、前記共役面上実効透過率分布関数の値が最適値となるような前記フィルタ透過率分布関数により定められる透過率分布を有することを特徴とする。
【００１５】
この請求項３記載の照度ムラ補正フィルタによれば、照度ムラ補正フィルタが共役面上実効透過率分布関数の値が最適値となるような透過率分布を有するため、マスクと共役な面に形成される照度分布を精度良く改善することができる。即ち、マスクと共役な面上の特定の一点に到達する照明光が照度ムラ補正フィルタ上を通過する領域である部分フィルタ領域の透過率分布を示すフィルタ透過率分布関数と部分フィルタ領域の大きさに基づいて共役面上実効透過率分布関数が定義され、照度ムラ補正フィルタが共役面上実効透過率分布関数が最適値となる透過率分布を有するため、マスクと共役な面に形成される照度分布を正確に補正することができる。
【００１６】
また、請求項４記載の照度ムラ補正フィルタは、前記共役な面上の前記特定の一点に到達する前記照明光が前記照度ムラ補正フィルタ上を通過する領域である前記部分フィルタ領域の透過率分布を示すフィルタ透過率分布関数を複数の正弦波により定義すると共に、前記フィルタ透過率分布関数及び前記部分フィルタ領域の大きさにより変化する周波数応答関数に基づいて、前記共役な面上を通過する前記照明光の照度分布に対応する共役面上実効透過率分布関数を定義したとき、前記共役面上実効透過率分布関数の値が最適値となるような前記フィルタ透過率分布関数により定められる透過率分布を有することを特徴とする。
【００１７】
この請求項４記載の照度ムラ補正フィルタによれば、照度ムラ補正フィルタが共役面上実効透過率分布関数の値が最適値となるような透過率分布を有するため、マスクと共役な面に形成される照度分布を精度良く改善することができる。即ち、マスクと共役な面上の特定の一点に到達する照明光が照度ムラ補正フィルタ上を通過する領域である部分フィルタ領域の透過率分布を複数の正弦波で示すフィルタ透過率分布関数と部分フィルタ領域の大きさにより変化する周波数応答関数とに基づいて共役面上実効透過率分布関数が定義され、照度ムラ補正フィルタが共役面上実効透過率分布関数が最適値となる透過率分布を有するため、マスクと共役な面に形成される照度分布を正確に補正することができる。
【００１８】
また、請求項５記載の照度ムラ補正フィルタは、前記照度ムラ補正フィルタの前記透過率分布が前記部分フィルタ領域を通過する前記照明光のテレセントリック性を考慮して決定されることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項６記載の照度ムラ補正フィルタは、前記照度ムラ補正フィルタの前記透過率分布が前記部分フィルタ領域を通過する前記照明光が像側テレセントリックとなるように決定されることを特徴とする。
【００２０】
この請求項５及び請求項６記載の照度ムラ補正フィルタによれば、照度ムラ補正フィルタの透過率分布が部分フィルタ領域を通過する照明光のテレセントリック性を考慮して決定されるため、照度ムラ補正フィルタを照明光学装置に用いる場合、照度ムラ補正フィルタを照明光学装置の光路中に挿入することにより生じる照明光のテレセントリック性の悪化を防止することができる。
【００２１】
また、請求項７記載の照度ムラ補正フィルタの設計方法は、光源部からの照明光によりマスクを照明する照明光学装置における前記光源部と前記マスクとの間の光路中に位置し且つ前記マスクと光学的に共役な面から所定の距離だけ離されて配置される照度ムラ補正フィルタの設計方法であって、前記光路中に前記照度ムラ補正フィルタが存在しない場合に前記共役な面に形成される照度分布に基づいて、該照度分布を改善するための透過率分布を算出する透過率分布算出ステップを含み、該透過率分布算出ステップは、前記共役な面から前記所定の距離だけ離されて配置されることによる影響を考慮するディフォーカス影響考慮ステップを含むことを特徴とする。
【００２２】
この請求項７記載の照度ムラ補正フィルタの設計方法によれば、マスクと光学的に共役な面から所定の距離だけ離されて配置されることによる影響を考慮してマスクと共役な面上の照度分布を改善することができる照度ムラ補正フィルタを設計するため、マスクと共役な面に形成される照度分布を精度良く改善することができる。即ち、この設計方法により設計された照度ムラ補正フィルタを照明光学装置のマスクと光学的に共役な面から所定の距離だけ離れた位置に配置した場合、照度ムラ補正フィルタがマスクと光学的に共役な面から所定の距離だけ離されて配置されることによる影響を考慮して設計されているため、マスクと共役な面に形成される照度分布を正確に補正することができる。
【００２３】
また、請求項８記載の照度ムラ補正フィルタの設計方法は、前記ディフォーカス影響考慮ステップが前記共役な面上の特定の一点に到達する前記照明光が前記照度ムラ補正フィルタ上を通過する領域である部分フィルタ領域の大きさ及び形状の少なくとも一方を考慮することを特徴とする。
【００２４】
この請求項８記載の照度ムラ補正フィルタの設計方法によれば、マスクと共役な面上の特定の一点に到達する照明光が照度ムラ補正フィルタ上を通過する領域である部分フィルタ領域の大きさ及び形状の少なくとも一方を考慮して照度ムラ補正フィルタを設計するため、マスクと共役な面に形成される照度分布を精度良く改善することができる。即ち、この設計方法により設計された照度ムラ補正フィルタを照明光学装置のマスクと光学的に共役な面から所定の距離だけ離れた位置に配置した場合、マスクと共役な面上の特定の一点に到達する照明光が通過する部分フィルタ領域の大きさ及び形状の少なくとも一方を考慮して照度ムラ補正フィルタを設計するため、マスクと共役な面に形成される照度分布を正確に補正することができる。
【００２５】
また、請求項９記載の照度ムラ補正フィルタの設計方法は、前記ディフォーカス影響考慮ステップが前記共役な面上の特定の一点に到達する前記照明光が前記照度ムラ補正フィルタ上を通過する領域である前記部分フィルタ領域の透過率分布を示すフィルタ透過率分布関数を定義する透過率分布関数定義ステップと、前記フィルタ透過率分布関数定義ステップにより定義された前記フィルタ透過率分布関数と、前記部分フィルタ領域の大きさとに基づいて、前記共役な面上を通過する前記照明光の照度分布に対応する共役面上実効透過率分布を算出する共役面上実効透過率分布算出ステップと、前記共役面上実効透過率分布算出ステップにより算出された前記共役面上実効透過率分布が所望の透過率分布を有するか否かについての評価を行う評価ステップとを含むことを特徴とする。
【００２６】
この請求項９記載の照度ムラ補正フィルタの設計方法によれば、共役面上実効透過率分布関数の値が最適値となるような透過率分布を有する照度ムラ補正フィルタを設計することができるため、マスクと共役な面に形成される照度分布を精度良く改善することができる。即ち、マスクと共役な面上の特定の一点に到達する照明光が照度ムラ補正フィルタ上を通過する領域である部分フィルタ領域の透過率分布を示すフィルタ透過率分布関数と部分フィルタ領域の大きさに基づいて共役面上実効透過率分布関数が定義され、照度ムラ補正フィルタが共役面上実効透過率分布関数が最適値となる透過率分布を有するため、マスクと共役な面に形成される照度分布を正確に補正することができる。
【００２７】
また、請求項１０記載の照度ムラ補正フィルタの設計方法は、前記共役な面上の前記特定の一点に到達する前記照明光が前記照度ムラ補正フィルタ上を通過する領域である前記部分フィルタ領域の透過率分布を示すフィルタ透過率分布関数を複数の正弦波により定義するフィルタ透過率分布関数定義ステップと、前記部分フィルタ領域の大きさにより変化する周波数応答関数を用いて前記共役な面上に到達する前記照明光の周波数に対する振幅値を算出する振幅値算出ステップと、前記フィルタ透過率分布関数定義ステップにより定義された前記フィルタ透過率分布関数と前記振幅値算出ステップにより算出された前記振幅値とに基づいて、前記共役な面上を通過する前記照明光の照度分布に対応する共役面上実効透過率分布を算出する共役面上実効透過率分布算出ステップと、前記共役面上実効透過率分布算出ステップにより算出された前記共役面上実効透過率分布が所望の透過率分布を有するか否かについて評価を行う評価ステップとを含むことを特徴とする。
【００２８】
この請求項１０記載の照度ムラ補正フィルタの設計方法によれば、共役面上実効透過率分布関数の値が最適値となるような透過率分布を有する照度ムラ補正フィルタを設計することができるため、マスクと共役な面に形成される照度分布を精度良く改善することができる。即ち、マスクと共役な面上の特定の一点に到達する照明光が照度ムラ補正フィルタ上を通過する領域である部分フィルタ領域の透過率分布を複数の正弦波で示すフィルタ透過率分布関数と部分フィルタ領域の大きさにより変化する周波数応答関数とに基づいて共役面上実効透過率分布関数が定義され、照度ムラ補正フィルタが共役面上実効透過率分布関数が最適値となる透過率分布を有するため、マスクと共役な面に形成される照度分布を正確に補正することができる。
【００２９】
また、請求項１１記載の照度ムラ補正フィルタの設計方法は、前記評価ステップが前記部分フィルタ領域を通過する前記照明光のテレセントリック性の評価を行うテレセントリック性評価ステップを含むことを特徴とする。
【００３０】
この請求項１１記載の照度ムラ補正フィルタの設計方法によれば、部分フィルタ領域を通過する照明光のテレセントリック性の評価を行い、照度ムラ補正フィルタを設計するため、設計された照度ムラ補正フィルタを照明光学装置に用いた場合、照度ムラ補正フィルタを照明光学装置の光路中に挿入することにより生じる照明光のテレセントリック性の悪化を防止することができる。
【００３１】
また、請求項１２記載の照明光学装置は、光源部からの照明光によりマスクを照明する照明光学装置であって、請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の照度ムラ補正フィルタ、または請求項７乃至請求項１１の何れか一項に記載の照度ムラ補正フィルタの設計方法により設計された照度ムラ補正フィルタを備えることを特徴とする。
【００３２】
この請求項１２記載の照明光学装置によれば、請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の照度ムラ補正フィルタ、または請求項７乃至請求項１１の何れか一項に記載の照度ムラ補正フィルタの設計方法により設計された照度ムラ補正フィルタを備えているため、マスクと共役な面に形成される照度分布を精度良く改善することができる。従って、この照明光学装置を露光装置に用いた場合においても、マスクに形成されている露光パターンを均一な照明光（露光光）により照明することができ、微細な露光パターンの露光を良好に行うことができる。
【００３３】
また、請求項１３記載の露光装置は、感光性基板上にマスクのパターンを転写する露光装置において、前記マスクを照明するための照明光学装置と、前記マスクのパターンの像を前記感光性基板上に形成するための投影光学系とを備え、前記照明光学装置は、請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の照度ムラ補正フィルタ、または請求項７乃至請求項１１の何れか一項に記載の照度ムラ補正フィルタの設計方法により設計された照度ムラ補正フィルタを備え、前記照度ムラ補正フィルタは、前記感光性基板と光学的に共役な面から所定の距離だけ離されて配置されることを特徴とする。
【００３４】
この請求項１３記載の露光装置によれば、露光装置が備える照明光学装置が請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の照度ムラ補正フィルタ、または請求項７乃至請求項１１の何れか一項に記載の照度ムラ補正フィルタの設計方法により設計された照度ムラ補正フィルタを備えているため、マスクと共役な面に形成される照度分布を精度良く改善することができる。従って、マスクに形成されている露光パターンを均一な照明光（露光光）により照明することができ、微細な露光パターンの露光を良好に行うことができる。
【００３５】
また、請求項１４記載の露光方法は、感光性基板上にマスクのパターンを転写する露光方法において、前記マスクを照明するための照明工程と、前記感光性基板上に前記マスクのパターンを転写する転写工程とを含み、前記照明工程は、請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の照度ムラ補正フィルタ、または請求項７乃至請求項１１の何れか一項に記載の照度ムラ補正フィルタの設計方法により設計された照度ムラ補正フィルタを用いて前記マスクを照明し、前記照度ムラ補正フィルタは、前記感光性基板と光学的に共役な面から所定の距離だけ離されて配置されることを特徴とする。
【００３６】
この請求項１４記載の露光方法によれば、請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の照度ムラ補正フィルタ、または請求項７乃至請求項１１の何れか一項に記載の照度ムラ補正フィルタの設計方法により設計された照度ムラ補正フィルタを備える照明光学装置を用いるため、マスクと共役な面に形成される照度分布を精度良く改善することができる。従って、マスクに形成されている露光パターンを均一な照明光（露光光）により照明することができ、微細な露光パターンの露光を良好に行うことができる。
【発明の効果】
【００３７】
この発明の照度ムラ補正フィルタによれば、照度ムラ補正フィルタの透過率分布が照度ムラ補正フィルタがマスクと光学的に共役な面から所定の距離だけ離されて配置されることによる影響を考慮して決定されるため、マスクと共役な面に形成される照度分布を精度良く改善することができる。即ち、照度ムラ補正フィルタを露光装置に用いた場合、照度ムラ補正フィルタがマスクと光学的に共役な面から所定の距離だけ離されて配置されているため、照度ムラ補正フィルタの透過率分布を形成するドットパターンが感光性基板上に転写されるのを防止することができる。また、照度ムラ補正フィルタがマスクと光学的に共役な面から所定の距離だけ離されて配置されているが、所定の距離だけ離されて配置されることによる影響を考慮した透過率分布を有しているため、マスクと共役な面に形成される照度分布を正確に補正することができる。
【００３８】
また、照度ムラ補正フィルタの透過率分布が部分フィルタ領域を通過する照明光のテレセントリック性を考慮して決定されるため、照度ムラ補正フィルタを照明光学装置に用いる場合、照度ムラ補正フィルタを照明光学装置の光路中に挿入することにより生じる照明光のテレセントリック性の悪化を防止することができる。
【００３９】
また、この発明の照度ムラ補正フィルタの設計方法によれば、マスクと光学的に共役な面から所定の距離だけ離されて配置されることによる影響を考慮してマスクと共役な面上の照度分布を改善することができる照度ムラ補正フィルタを設計するため、マスクと共役な面に形成される照度分布を精度良く改善することができる。即ち、この設計方法により設計された照度ムラ補正フィルタを照明光学装置のマスクと光学的に共役な面から所定の距離だけ離された位置に配置した場合、照度ムラ補正フィルタがマスクと光学的に共役な面から所定の距離だけ離されて配置されることによる影響を考慮して設計されているため、マスクと共役な面に形成される照度分布を正確に補正することができる。
【００４０】
また、部分フィルタ領域を通過する照明光のテレセントリック性の評価を行い、照度ムラ補正フィルタを設計するため、設計された照度ムラ補正フィルタを照明光学装置に用いた場合、照度ムラ補正フィルタを照明光学装置の光路中に挿入することにより生じる照明光のテレセントリック性の悪化を防止することができる。
【００４１】
また、この発明の照明光学装置によれば、この発明の照度ムラ補正フィルタ、またはこの発明の照度ムラ補正フィルタの設計方法により設計された照度ムラ補正フィルタを備えているため、マスクと共役な面に形成される照度分布を精度良く改善することができる。従って、この照明光学装置を露光装置に用いた場合においても、マスクに形成されている露光パターンを均一な照明光（露光光）により照明することができ、微細な露光パターンの露光を良好に行うことができる。
【００４２】
また、この発明の露光装置によれば、露光装置が備える照明光学装置がこの発明の照度ムラ補正フィルタ、またはこの発明の照度ムラ補正フィルタの設計方法により設計された照度ムラ補正フィルタを備えているため、マスクと共役な面に形成される照度分布を精度良く改善することができる。従って、マスクに形成されている露光パターンを均一な照明光（露光光）により照明することができ、微細な露光パターンの露光を良好に行うことができる。
【００４３】
また、この発明の露光方法によれば、この発明の照度ムラ補正フィルタ、またはこの発明の照度ムラ補正フィルタの設計方法により設計された照度ムラ補正フィルタを備える照明光学装置を用いるため、マスクと共役な面に形成される照度分布を精度良く改善することができる。従って、マスクに形成されている露光パターンを均一な照明光（露光光）により照明することができ、微細な露光パターンの露光を良好に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
図面を参照して、この発明の実施の形態にかかる投影露光装置ついて説明する。図１は、この実施の形態にかかる投影露光装置の概略構成を示す図である。この投影露光装置は、図１に示すように、水銀ランプからなる光源（光源部）１を備えている。光源１は、集光鏡２の第１焦点１６に配置されている。光源１から射出した露光光（照明光）は、ミラー３により反射されて集光鏡２の第２焦点１７に集光する。第２焦点１７から発散した光束は、コリメータレンズ４により略平行な光束に変換されて、バンドパスフィルタ５によって水銀の輝線４３６ｎｍ（ｇ線）、３６５ｎｍ（ｉ線）等の露光波長が選択される。バンドパスフィルタ５を通過した光束は、多数の要素レンズからなるマイクロフライアイ６に入射し、その射出面１９に多数の２次光源像を形成する。２次光源から発散する光束は、開口絞り７により光束径が制限された後、コンデンサレンズ８を介して、照度ムラ補正フィルタ２０に入射する。
【００４５】
照度ムラ補正フィルタ２０は、光源１と後述するレチクル（マスク）１３との間の光路中に位置し且つレチクル１３と光学的に共役な面に配置されている視野絞り９から所定の距離だけコンデンサレンズ８側に離されて配置されている。また、照度ムラ補正フィルタ２０は、光源１とレチクル１３との間の光路中に照度ムラ補正フィルタ２０が存在しない場合に視野絞り９の面内に形成される照度分布を改善する透過率分布を有している。また、照度ムラ補正フィルタ２０の透過率分布は、照度ムラ補正フィルタ２０が視野絞り９から所定の距離だけ離されて配置されることによる影響を考慮して決定されている。即ち、照度ムラ補正フィルタ２０の透過率分布は、視野絞り９の面上の特定の一点に到達する照明光が照度ムラ補正フィルタ２０上を通過する領域である部分フィルタ領域の大きさを考慮して決定されている。
【００４６】
即ち、照度ムラ補正フィルタ２０は、視野絞り９の面上の特定の一点に到達する照明光が照度ムラ補正フィルタ２０上を通過する領域である部分フィルタ領域の透過率分布を示すフィルタ透過率分布関数を定義すると共に、フィルタ透過率分布関数及び部分フィルタ領域の大きさに基づいて、視野絞り９の面上を通過する照明光の照度分布に対応する共役面実効透過率分布関数を定義したとき、共役面上実効透過率分布関数の値が最適値となるようなフィルタ透過率分布関数により定められる透過率分布を有している。
【００４７】
また、照度ムラ補正フィルタ２０の透過率分布は、部分フィルタ領域を通過する照明光のテレセントリック性を考慮して決定されている。即ち、部分フィルタ領域を通過する照明光が像側テレセントリックとなるように決定されている。
【００４８】
照度ムラ補正フィルタ２０を通過した光束は、視野絞り９、コンデンサレンズ１０を介して、折り返しミラー１１により反射されて、コンデンサレンズ１２を通過する。光源１から射出され照明光学装置を構成するミラー３〜コンデンサレンズ１２を介した照明光は、パターンが描画されたレチクル１３を重畳的に均一照明する。光源１から射出され照明光学装置を介した照明光により均一照明されたレチクル１３上のパターンは、投影光学系１４によって感光性基板であるウエハ１５上に投影される。
【００４９】
次に、図面を参照して、照度ムラ補正フィルタ２０の設計方法について説明する。図２は、照度ムラ補正フィルタ２０の設計方法を説明するためのフローチャートである。なお、照度ムラ補正フィルタ２０は、視野絞り９から所定の距離だけ離されて配置されることによる影響を考慮して設計される。
【００５０】
まず、視野絞り９上の特定の一点に到達する照明光が照度ムラ補正フィルタ２０上を通過する領域である部分フィルタ領域の透過率分布を示すフィルタ透過率分布関数Ｔ(χ)を例えば冪級数で定義する（ステップＳ１０）。ステップＳ１０において定義されるフィルタ透過率分布関数Ｔ(χ)を数式１に示す。
（数式１）
Ｔ(χ)＝Ｃ０＋Ｃ１χ＋Ｃ２χ２・・・
ここで、Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２等は最適化すべきパラメータ、χは部分フィルタ領域の照明光学装置の光軸に垂直な方向の座標値である。
【００５１】
次に、ステップＳ１０により定義されたフィルタ透過率分布関数Ｔ(χ)と、部分フィルタ領域の大きさとに基づいて、視野絞り９上を通過する照明光の照度分布に対応する共役面上実効透過率分布を算出する（ステップＳ１１）。即ち、まず、フィルタ透過率分布関数Ｔ(χ)と部分フィルタ領域の大きさとに基づいて、数式２に示す共役面上実効透過率分布関数Ｕ(χ)を定義する。
（数式２）
2005266417.tif 000003
【００５２】
ここで、ｐは部分フィルタ領域の照明光学装置の光軸に平行な方向の幅の１／２、χ１は照明光学装置の光軸に垂直な方向の座標値である。
【００５３】
次に、部分フィルタ領域内に所定の透過率分布が存在しているとした場合におけるフィルタ透過率分布を数式１を用いて算出する。そして、算出されたフィルタ透過率分布、即ち部分フィルタ領域内の透過率分布とその部分フィルタ領域を通過した照明光が到達する視野絞り９上の特定の一点の照度分布のコンボリューション計算を数式２を用いて行うことにより、共役面上実効透過率分布を算出する。
【００５４】
次に、ステップＳ１１により算出された共役面上実効透過率分布が所望の透過率分布を有するか否かについての評価を行う（ステップＳ１２）。即ち、補正すべき照度分布関数（被補正照度分布関数）をＩ(χ)としたとき、照度ムラ補正フィルタを用いた場合における視野絞り９上の照度分布はＩ(χ)×Ｕ(χ)となる。従って、共役面上実効透過率分布の値が被補正照度分布の値の逆数となっているか否かの判定を行うことにより共役面上実効透過率分布が所望の透過率分布を有するか否かについての評価を行う。即ち、共役面上実効透過率分布の値が被補正照度分布の値の逆数となっている場合には、共役面上実効透過率分布が所望の透過率分布を有している旨の評価を行う。一方、共役面上実効透過率分布の値が被補正照度分布の値の逆数となっていない場合には、共役面上実効透過率分布が所望の透過率分布を有していない旨の評価を行う。
【００５５】
ステップＳ１２において、ステップＳ１１により算出された共役面上実効透過率分布が所望の透過率分布を有すると評価された場合には、ステップＳ１１において算出された共役面上実効透過率分布を有する照度ムラ補正フィルタを照明光学装置の光路中に挿入した場合における部分フィルタ領域を通過する照明光のテレセントリック性の評価を行う（ステップＳ１３）。テレセントリック量Ｒ(χ)を数式３に示す。
（数式３）
2005266417.tif 000004
【００５６】
ここで、図３を参照して、照度ムラ補正フィルタを挿入することにより生じる照明光のテレセントリック性の悪化について説明する。レチクルと光学的に共役な面１００上の特定の一点Ａに到達する照明光が照度ムラ補正フィルタ１０１上を通過する領域である部分フィルタ領域Ｂの透過率分布が一定である場合、照明光の光束中心を通過する光線である主光線１０２は光軸ＡＸに対して傾くことなく、部分フィルタ領域Ｂを通過する照明光は像側テレセントリックである。一方、レチクルと光学的に共役な面１００上の特定の一点Ｃに到達する照明光が照度ムラ補正フィルタ１０１上を通過する領域である部分フィルタ領域Ｄの透過率分布が一定でない場合、例えば部分フィルタ領域Ｄの上側が低透過率、下側が高透過率となっている場合、部分フィルタ領域Ｄ内での照明光の強度重心が下がり、主光線１０３は光軸ＡＸに対して傾きを持ち、部分フィルタ領域Ｄを通過する照明光のテレセントリック性は悪化する。
【００５７】
ステップＳ１１において算出された共役面上実効透過率分布に基づいて数式３によりテレセントリック量を算出し、算出されたテレセントリック量が所定の仕様値内であるか否かの判定を行うことにより部分フィルタ領域を通過する照明光のテレセントリック性の評価を行う。即ち、テレセントリック量が所定の仕様値内にある場合には、部分フィルタ領域を通過する照明光が像側テレセントリックであると評価する。一方、テレセントリック量が所定の仕様値内にない場合には、部分フィルタ領域を通過する照明光が像側テレセントリックでないと評価する。
【００５８】
一方、ステップＳ１２において、ステップＳ１１により算出された共役面上実効透過率分布が所望の透過率分布を有しないと評価された場合には、ステップＳ１１に戻り、ステップＳ１０により定義されたフィルタ透過率分布関数Ｔ(χ)と、部分フィルタ領域の大きさとに基づいて、視野絞り９上を通過する照明光の照度分布に対応する新たな共役面上実効透過率分布を算出し、ステップＳ１２において共役面上実効透過率分布が所望の透過率分布を有していると評価されるまでステップＳ１１及びステップＳ１２の処理を繰り返す。
【００５９】
ステップＳ１３における部分フィルタ領域を通過する照明光のテレセントリック性の評価結果が良好であった場合、即ち照明光が像側テレセントリックであると評価された場合には、ステップＳ１１において算出された共役面上実効透過率分布を算出するために用いたステップＳ１０において定義したフィルタ透過率分布関数Ｔ(χ)に基づくフィルタ透過率分布を照度ムラ補正フィルタ２０の透過率分布とし、照度ムラ補正フィルタ２０の設計を終了する（ステップＳ１４）。
【００６０】
一方、ステップＳ１３における部分フィルタ領域を通過する照明光のテレセントリック性の評価結果が良好でなかった場合、即ち照明光のテレセントリック性が悪化していると評価された場合には、ステップＳ１１に戻り、ステップＳ１０により定義されたフィルタ透過率分布関数Ｔ(χ)と、部分フィルタ領域の大きさとに基づいて、視野絞り９上を通過する照明光の照度分布に対応する新たな共役面上実効透過率分布を算出する。そして、ステップＳ１２において共役面上実効透過率分布が所望の透過率分布を有していると評価され、ステップＳ１３において部分フィルタ領域を通過する照明光のテレセントリック性が良好であると評価されるまで、ステップＳ１１〜ステップＳ１３の処理を繰り返す。
【００６１】
このようにして、ステップＳ１１において算出される共役面上実効透過率分が最適値となるようなフィルタ透過率分布関数により定められる透過率分布を有する照度ムラ補正フィルタ２０を設計する。
【００６２】
なお、この実施の形態にかかる照度ムラ補正フィルタは、部分フィルタ領域の透過率分布を示すフィルタ透過率分布関数を定義すると共に、フィルタ透過率分布関数及び部分フィルタ領域の大きさに基づいて、視野絞りの面上を通過する照明光の照度分布に対応する共役面実効透過率分布関数を定義したとき、共役面上実効透過率分布関数の値が最適値となるようにフィルタ透過率分布関数により定められる透過率分布を有している。しかしながら、照度ムラ補正フィルタが部分フィルタ領域の透過率分布を示す透過率分布関数を複数の正弦波により定義すると共に、フィルタ透過率分布関数及び部分フィルタ領域の大きさにより変化する周波数応答関数に基づいて、視野絞り上を通過する照明光の照度分布に対応する共役面上実効透過率分布関数を定義したとき、共役面上実効透過率分布関数の値が最適値となるようなフィルタ透過率分布関数により定められる透過率分布を有するようにしてもよい。
【００６３】
フィルタ透過率分布関数を複数の正弦波により定義した場合、後述する視野絞り９上を通過する照明光の照度分布に対応する共役面上実効透過率分布の算出が容易になる。以下に、フィルタ透過率分布関数を複数の正弦波により定義した場合、共役面上実効透過率分布の算出が容易になる理由を説明する。フィルタがレチクル（マスク）面と光学的に共役な位置、即ち視野絞りが配置されている位置に配置されている場合には、共役面上実効透過率分布とフィルタ透過率分布は等しくなる。それに対し、フィルタがディフォーカスした位置、即ちレチクル面と光学的に共役な位置から所定の距離だけ離された位置に配置されている場合には、レチクル面と共役な面上の特定の一点に到達する照明光がフィルタを透過する領域である部分フィルタ領域全体の透過率分布を平均化した平均透過率分布が共役面上実効透過率分布となる。
【００６４】
上述の説明においてはフィルタ透過率分布を複数の正弦波により定義した場合について説明したが、理解を容易にするためにフィルタ透過率分布を１つの正弦波により定義した場合について説明する。図４（ａ）は、フィルタがレチクル面と光学的に共役な面に配置された場合におけるフィルタ透過率分布を示す図である。なお、図４（ａ）及び後述する図４（ｂ）においては、フィルタ透過率分布が所定の周期の正弦波である場合を例としている。レチクル面と共役な面上の特定の一点Ｘに到達する照明光の共役面上実効透過率分布とフィルタ透過率分布は等しくなる。図４（ｂ）は、フィルタがレチクル面と光学的に共役な面から所定の距離だけ離されて配置された場合におけるフィルタ透過率分布を示す図である。図４（ｂ）に示すように、レチクル面と共役な面上の特定の一点Ｘに到達する照明光の共役面上実効透過率分布は、特定の一点Ｘに到達する照明光がフィルタを通過する領域である部分フィルタ領域の幅Ｙでのフィルタ透過率分布を平均化した平均透過率分布に相当する。即ち、レチクル面と共役な面上の特定の一点Ｘから部分フィルタ領域の幅Ｙ（以下、ぼけ幅という。）分だけの領域を考慮したレチクル面と共役な面上での共役面上実効透過率は、部分フィルタ領域の幅Ｙ分の全ての透過率を平均化することにより算出することができる。レチクル面と共役な面上の特定の一点Ｘと同様に、レチクル面と共役な面上の他の点における共役面上実効透過率も同様に算出することができる。図４（ｃ）は、フィルタがレチクル面と光学的に共役な面から所定の距離だけ離されて配置された場合における共役面上実効透過率分布を示す図である。図４（ｃ）に示すように、最終的な共役面上実効透過率を算出した場合、元の周期は同一で横軸のずれもなく、振幅のみが異なる共役面上実効透過率分布となる。
【００６５】
従って、図５（ａ）に示すように、ぼけ幅が大きくなるとフィルタ透過率分布の振幅に対して共役面上実効透過率分布の振幅減少率は増大する。また、図５（ｂ）に示すように、ぼけ幅が所定の値を超えた場合にはフィルタ透過率分布の振幅に対する共役面上実効透過率分布の振幅比はマイナスとなり、フィルタ透過率の正弦波と共役面上実効透過率の正弦波とは上下反転する。また、図６（ａ）に示すように、フィルタ透過率の正弦波周期が長くなるとフィルタ透過率分布の振幅に対して共役面上実効透過率分布の振幅減少率は減少する。また、図６（ｂ）に示すように、フィルタ透過率の正弦波周期が短くなるとフィルタ透過率分布の振幅に対して共役面上実効透過率分布の振幅減少率は増大する。
【００６６】
上述のフィルタ透過率の正弦波周期とフィルタ透過率分布の振幅に対する共役面上実効透過率の振幅比（以下、振幅比という。）との関係に基づいて、フィルタ透過率の正弦波周期と振幅比との関係を定義することができる。この関係を予め明確にしておくことにより、フィルタ透過率の正弦波周期と共役面上実効透過率分布の振幅との関係を明確にすることができる。また、フィルタ透過率分布が１つの正弦波でなく複数の正弦波により定義されている場合においても、各正弦波ごとに振幅変化を算出し、算出された各正弦波ごとの振幅変化を足し合わせることにより共役面上実効透過率分布の振幅（共役面上実効透過率分布関数）を定義することができ、共役面上実効透過率分布を算出することができる。
【００６７】
フィルタ透過率の正弦波周期と振幅比との関係を周波数応答とする。図７は、典型的な周波数応答の分布を示す図である。ここで、横軸は空間周波数であり、空間周波数はフィルタ透過率の制限は周期の逆数である。また、縦軸は周波数応答である。図７に示す周波数応答関数は、所定のぼけ幅がどのような正弦波の足し合わせで定義できるかを求めることと同意であり、一般にフーリエ変換（フーリエ展開）と呼ばれる。即ち、周波数応答関数は各正弦波周期に対する振幅比を表している。また、各周期の正弦波を各振幅比の割合で足し合わせた周波数応答関数は所定のぼけ幅を表している。
【００６８】
照明光がフィルタを透過する部分フィルタ領域は、フィルタ配置と、照明条件によって予め決定されているため、それに対する周波数応答（フーリエ変換）を求めておけば、フィルタ透過率分布関数が正弦波の足し合わせで定義されている限り、ウエハ面と共役な面上での共役面上実効透過率分布を容易に算出することができる。
【００６９】
次に、図面を参照して、上述の照度ムラ補正フィルタの設計方法について説明する。図８は、照度ムラ補正フィルタの設計方法を説明するためのフローチャートである。なお、照度ムラ補正フィルタは、視野絞り９から所定の距離だけ離されて配置されることによる影響を考慮して設計される。
【００７０】
まず、視野絞り９上の特定の一点に到達する照明光が照度ムラ補正フィルタ上を通過する領域である部分フィルタ領域の透過率分布を示すフィルタ透過率分布関数Ｔ(χ)を複数の正弦波により定義する（ステップＳ２０）。ステップＳ２０において定義されたフィルタ透過率分布関数Ｔ(χ)を数式４に示す。
（数式４）
2005266417.tif 000005
【００７１】
ここで、χは部分フィルタ領域の照明光学装置の光軸に垂直な方向の座標値、Ａ１，Ａ２は振幅、Ｔ１，Ｔ２は周期、θ１，θ２は初期位相を示している。
【００７２】
次に、部分フィルタ領域の大きさにより変化する周波数応答関数Ｍ(Ｔ)を用いて視野絞り９上に到達する照明光の周波数に対する振幅値を算出する（ステップＳ２１）。周波数応答関数Ｍ(Ｔ)を数式５に示す。
（数式５）
2005266417.tif 000006
【００７３】
ここで、Ｐ(χ)は照明瞳関数を示し、この場合においてはχ＝−ｐ〜ｐまで１の値を持つ関数に相当する。図７は、典型的な周波数応答Ｍ(Ｔ)の分布を示す図である。図７に示すように、ある周波数での照度ムラ補正フィルタの透過率分布が視野絞り９上においてどの程度の振幅比で伝達されるかを表している。即ち、視野絞り９における各周波数での振幅値は、Ａ１´＝Ｍ(Ｔ１)Ａ１、Ａ２´＝Ｍ(Ｔ２)Ａ２となる。
【００７４】
次に、ステップＳ２０において定義されたフィルタ透過率分布関数Ｔ(χ)とステップＳ２１において算出された振幅値とに基づいて、視野絞り９上を通過する照明光の照度分布に対応する共役面上実効透過率分布を算出する（ステップＳ２２）。即ち、まず、ステップＳ２０において定義されたフィルタ透過率分布関数Ｔ(χ)とステップＳ２１において算出された振幅値とに基づいて、数式６に示す共役面上実効透過率分布関数Ｕ(χ)を定義する。
（数式６）
2005266417.tif 000007
【００７５】
次に、部分フィルタ領域内にある透過率分布が存在しているとした場合におけるフィルタ透過率分布を数式４を用いて算出する。そして、算出されたフィルタ透過率分布、即ち部分フィルタ領域内の透過率分布とステップＳ２１において算出された振幅値に基づいて、その部分フィルタ領域を通過した照明光が到達する視野絞り９上の特定の一点の照度分布のコンボリューション計算を数式６を用いて行うことにより、共役面上実効透過率分布を算出する。
【００７６】
次に、ステップＳ２２により算出された共役面上実効透過率分布が所望の透過率分布を有するか否かについての評価を行う（ステップＳ２３）。即ち、補正すべき照度分布関数（被補正照度分布関数）をＩ(χ)としたとき、照度ムラ補正フィルタを用いた場合における視野絞り９上の照度分布はＩ(χ)×Ｕ(χ)となる。従って、共役面上実効透過率分布の値が被補正照度分布の値の逆数となっているか否かの判定を行うことにより共役面上実効透過率分布が所望の透過率分布を有するか否かについての評価を行う。即ち、共役面上実効透過率分布の値が被補正照度分布の値の逆数となっている場合には、共役面上実効透過率分布が所望の透過率分布を有している旨の評価を行う。一方、共役面上実効透過率分布の値が被補正照度分布の値の逆数となっていない場合には、共役面上実効透過率分布が所望の透過率分布を有していない旨の評価を行う。
【００７７】
ステップＳ２３において、ステップＳ２２により算出された共役面上実効透過率分布が所望の透過率分布を有すると評価された場合には、ステップＳ２２において算出された共役面上実効透過率分布を有する照度ムラ補正フィルタを照明光学装置の光路中に挿入した場合における部分フィルタ領域を通過する照明光のテレセントリック性の評価を行う（ステップＳ２４）。
【００７８】
ステップＳ２２において算出された共役面上実効透過率分布に基づいて上述の数式３によりテレセントリック量を算出し、算出されたテレセントリック量が所定の仕様値内であるか否かの判定を行うことにより部分フィルタ領域を通過する照明光のテレセントリック性の評価を行う。即ち、テレセントリック量が所定の仕様値内にある場合には、部分フィルタ領域を通過する照明光が像側テレセントリックであると評価する。一方、テレセントリック量が所定の仕様値内にない場合には、部分フィルタ領域を通過する照明光が像側テレセントリックでないと評価する。
【００７９】
一方、ステップＳ２３において、ステップＳ２２により算出された共役面上実効透過率分布が所望の透過率分布を有しないと評価された場合には、ステップＳ２１に戻り、新たな振幅値を算出する。そして、ステップＳ２０において定義されたフィルタ透過率分布関数Ｔ(χ)と、ステップＳ２１において算出された振幅値とに基づいて、視野絞り９上を通過する照明光の照度分布に対応する新たな共役面上実効透過率分布を算出し（ステップＳ２２）、ステップＳ２３において共役面上実効透過率分布が所望の透過率分布を有していると評価されるまでステップＳ２１〜ステップＳ２３の処理を繰り返す。
【００８０】
ステップＳ２４における部分フィルタ領域を通過する照明光のテレセントリック性の評価結果が良好であった場合、即ち照明光が像側テレセントリックであると評価された場合には、ステップＳ２２において算出された共役面上実効透過率分布を算出するために用いたステップＳ２０において定義したフィルタ透過率分布関数Ｔ(χ)に基づくフィルタ透過率分布を照度ムラ補正フィルタ２０の透過率分布とし、照度ムラ補正フィルタ２０の設計を終了する（ステップＳ２５）。
【００８１】
一方、ステップＳ２４における部分フィルタ領域を通過する照明光のテレセントリック性の評価結果が良好でなかった場合、即ち照明光のテレセントリック性が悪化していると評価された場合には、ステップＳ２１に戻り、振幅値を算出する。そして、ステップＳ２０において定義されたフィルタ透過率分布関数Ｔ(χ)と、ステップＳ２１において算出された振幅値とに基づいて、視野絞り９上を通過する照明光の照度分布に対応する新たな共役面上実効透過率分布を算出する（ステップＳ２２）。そして、ステップＳ２３において共役面上実効透過率分布が所望の透過率分布を有していると評価され、ステップＳ２４において部分フィルタ領域を通過する照明光のテレセントリック性が良好であると評価されるまで、ステップＳ２１〜ステップＳ２４の処理を繰り返す。
【００８２】
このようにして、ステップＳ２２において算出される共役面上実効透過率分が最適値となるようなフィルタ透過率分布関数により定められる透過率分布を有する照度ムラ補正フィルタ２０を設計する。
【００８３】
この実施の形態にかかる投影露光装置によれば、露光装置が備える照明光学装置がレチクルと光学的に共役な面に配置されている視野絞り上に形成される照度分布を精度良く改善することができる照度ムラ補正フィルタを備えているため、レチクルに形成されている露光パターンを均一な露光光により照明することができ、微細な露光パターンの露光を良好に行うことができる。
【００８４】
また、この実施の形態にかかる照度ムラ補正フィルタによれば、照度ムラ補正フィルタの透過率分布が照度ムラ補正フィルタがレチクルと光学的に共役な面に配置されている視野絞りから所定の距離だけ離されて配置されることによる影響を考慮して決定されるため、視野絞り上に形成される照度分布を精度良く改善することができる。即ち、視野絞りから所定の距離だけ離されて配置されているため、照度ムラ補正フィルタの透過率分布を形成するドットパターンがウエハ面上に転写されるのを防止することができる。また、照度ムラ補正フィルタが視野絞りから所定の距離だけ離されて配置されているが、所定の距離だけ離されて配置されることによる影響を考慮した透過率分布を有しているため、視野絞りに形成される照度分布を正確に補正することができる。
【００８５】
また、この実施の形態にかかる照度ムラ補正フィルタによれば、照度ムラ補正フィルタの透過率分布が部分フィルタ領域を通過する照明光のテレセントリック性を考慮して決定されるため、照度ムラ補正フィルタを照明光学装置の光路中に挿入することにより生じる照明光のテレセントリック性の悪化を防止することができる。即ち、照度ムラ補正フィルタの透過率分布が単純な傾斜分布ではなく複雑な曲線分布である場合においても、照度ムラ補正フィルタの透過率分布により生じる照明光の複雑なテレセントリック性の悪化を防止することができる透過率分布を有しているため、像側テレセントリックを維持することができ、且つ視野絞りに形成される照度分布を精度良く改善することができる。
【００８６】
また、この実施の形態にかかる照度ムラ補正フィルタの設計方法によれば、レチクルと光学的に共役な面である視野絞りから所定の距離だけ離されて配置されることによる影響を考慮して視野絞り上の照度分布を改善することができる照度ムラ補正フィルタを設計するため、視野絞りに形成される照度分布を精度良く改善することができる。即ち、この実施の形態にかかる照度ムラ補正フィルタの設計方法により設計された照度ムラ補正フィルタを照明光学装置の視野絞りから所定の距離だけ離れた位置に配置した場合、照度ムラ補正フィルタが視野絞りから所定の距離だけ離されて配置されることによる影響を考慮して設計されているため、視野絞りに形成される照度分布を正確に補正することができる。
【００８７】
なお、この実施の形態にかかる照度ムラ補正フィルタにおいては、照度ムラ補正フィルタの透過率分布が視野絞り上の特定の一点に到達する照明光が照度ムラ補正フィルタ上を通過する領域である部分フィルタ領域の大きさを考慮して決定されているが、照度ムラ補正フィルタの透過率分布が部分フィルタ領域の形状を考慮して決定されるようにしてもよい。また、照度ムラ補正フィルタの透過率分布が部分フィルタ領域の大きさ及び形状を考慮して決定されるようにしてもよい。
【００８８】
また、この実施の形態にかかる照度ムラ補正フィルタの設計方法においては、フィルタ透過率分布を複数の正弦波により定義したが、フィルタ透過率分布を任意の直交関数系により定義してもよい。その場合には、周波数応答関数がフーリエ変換ではなくなるため、フーリエ変換に代えて部分フィルタ領域の直交関数展開を用いる。なお、直交関数展開とは、部分フィルタ領域を直交関数系で表現することである。
【００８９】
また、この実施の形態にかかる投影露光装置として、レチクル１３とウエハ１５とを同期移動してレチクル１３のパターンを露光する走査型の露光装置や、レチクル１３とウエハ１５とを静止した状態でレチクル１３のパターンを露光し、ウエハ１５を順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート型の露光装置に適用することができる。
【００９０】
また、この実施の形態にかかる投影露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを露光する液晶用の露光装置や、薄膜磁気ヘッドを製造するための露光装置にも広く適用できる。
【００９１】
また、この実施の形態にかかる投影露光装置の光源として、ｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ線（４０４．７ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）等の紫外光源、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）等の深紫外域光源のみならず、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ２レーザ（１５７ｎｍ）、Ｋｒ２レーザ（１４６ｎｍ）、Ａｒ２レーザ（１２６ｎｍ）等の真空紫外光源などを用いることができる。
【００９２】
上述の実施の形態にかかる露光装置では、照明光学装置によってレチクル（マスク）を照明し（照明工程）、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板（ウエハ）に転写する（転写工程）ことにより、マイクロデバイス（半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等）を製造することができる。以下、上述の実施の形態にかかる投影露光装置を用いて感光性基板としてのウエハ等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図９のフローチャートを参照して説明する。
【００９３】
先ず、図９のステップＳ３０１において、１ロットのウエハ上に金属膜が蒸着される。次のステップＳ３０２において、そのｌロットのウエハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップＳ３０３において、上述の実施の形態にかかる投影露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその投影光学系を介して、その１ロットのウエハ上の各ショット領域に順次露光転写される。その後、ステップＳ３０４において、その１ロットのウエハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップＳ３０５において、その１ロットのウエハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウエハ上の各ショット領域に形成される。
【００９４】
その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、上述の実施の形態にかかる投影露光装置を用いて露光を行っているため、均一な照度分布を有する照明光によりマスクのパターンを照明することができ、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスを精度良く得ることができる。なお、ステップＳ３０１〜ステップＳ３０５では、ウエハ上に金属を蒸着し、その金属膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチングの各工程を行っているが、これらの工程に先立って、ウエハ上にシリコンの酸化膜を形成後、そのシリコンの酸化膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチング等の各工程を行っても良いことはいうまでもない。
【００９５】
また、上述の実施の形態にかかる投影露光装置では、プレート（ガラス基板）上に所定のパターン（回路パターン、電極パターン等）を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、図１０のフローチャートを参照して、このときの手法の一例につき説明する。図１０において、パターン形成工程Ｓ４０１では、上述の実施の形態にかかる投影露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に転写露光する、所謂光リソグラフィ工程が実行される。この光リソグラフィ工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルタ形成工程Ｓ４０２へ移行する。
【００９６】
次に、カラーフィルタ形成工程Ｓ４０２では、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）に対応した３つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルタの組を複数水平走査線方向に配列されたりしたカラーフィルタを形成する。そして、カラーフィルタ形成工程Ｓ４０２の後に、セル組み立て工程Ｓ４０３が実行される。セル組み立て工程Ｓ４０３では、パターン形成工程Ｓ４０１にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルタ形成工程Ｓ４０２にて得られたカラーフィルタ等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。セル組み立て工程Ｓ４０３では、例えば、パターン形成工程Ｓ４０１にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルタ形成工程Ｓ４０２にて得られたカラーフィルタとの間に液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。
【００９７】
その後、モジュール組み立て工程Ｓ４０４にて、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、上述の実施の形態にかかる投影露光装置を用いて露光を行っているため、均一な照度分布を有する照明光によりマスクのパターンを照明することができ、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスを精度良く得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】この発明の実施の形態にかかる投影露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態にかかる照度ムラ補正フィルタの設計方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】照度ムラ補正フィルタの透過率分布によるテレセントリック性の悪化を説明するための図である。
【図４】照度ムラ補正フィルタのフィルタ透過率分布を１つの正弦波で定義した場合のフィルタ透過率分布及び共役面上透過率分布を示す図である。
【図５】照度ムラ補正フィルタがレチクル面と光学的に共役な面上から所定の距離だけ離されて配置されている場合のレチクル面と光学的に共役な面上の共役面上実効透過率分布を示す図である。
【図６】照度ムラ補正フィルタがレチクル面と光学的に共役な面上から所定の距離だけ離されて配置されている場合のレチクル面と光学的に共役な面上の共役面上実効透過率分布を示す図である。
【図７】周波数応答の分布を示すグラフである。
【図８】この発明の実施の形態にかかる照度ムラ補正フィルタの設計方法を説明するためのフローチャートである。
【図９】この発明の実施の形態にかかるマイクロデバイスとしての半導体デバイスを製造する方法を示すフローチャートである。
【図１０】この発明の実施の形態にかかるマイクロデバイスとしての液晶表示素子を製造する方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９９】
１…光源、２…集光鏡、３…ミラー、４…コリメータレンズ、５…バンドパスフィルタ、６…マイクロフライアイ、７…開口絞り、８，１０，１２…コンデンサレンズ、９…視野絞り、１１…折り返しミラー、１３…レチクル、１４…投影光学系、１５…ウエハ、２０…照度ムラ補正フィルタ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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