(57)【要約】【課題】  光源効率の低下を最小限に抑えて、微妙な照度ムラを容易に補正することが可能な露光装置及び露光方法を提供する。【解決手段】  露光装置１は、第１の照明光学系１０とともに第２の照明光学系７０を有しており、第１の照明光学系１０から出射される光の照度分布に応じて、第２の照明光学系７０の液晶シャッタ７１を、暗い位置に対応するドットほど透過率が高い階調に設定する。第１の照明光学系１０から出射された光と、第２の照明光学系７０から出射された光は、ハーフミラー２０で合成されてレチクル３０に照射される。さらに、レチクル３０を透過した光は、投影光学系４０を通過してステージ５０上に載置された半導体ウェハＷに照射されて、レチクル３０に形成された露光パターンに応じた露光が行われる。【選択図】  図１
2005191060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光学系から出射された光を、フォトマスクを通して露光対象物に照射して露光を行う露光装置において、
第１の照明光学系と、
露光領域内における照度分布に応じて、出射する光の照度分布を調整可能な第２の照明光学系と、
前記第１の照明光学系から出射された光と、前記第２の照明光学系から出射された光とを合成する光合成部とを有し、
前記光合成部で合成された光を、フォトマスクを通して露光対象物に照射することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の露光装置であって、前記第１及び第２の照明光学系は、コヒーレンシイを有する光を出射し、前記第１の照明光学系から出射された光と、前記第２の照明光学系から出射された光とは、前記光合成部において位相が一致していることを特徴とする露光装置。
【請求項３】
請求項１に記載の露光装置であって、前記第１及び第２の照明光学系は、コヒーレンシイを有する光を出射し、前記第１の照明光学系から出射された光と、前記第２の照明光学系から出射された光とは、前記光合成部において位相が１８０°ずれていることを特徴とする露光装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の露光装置であって、前記第１および第２の照明光学系は、コヒーレンシイを有する光を出射し、前記第１の照明光学系から出射された光と、前記第２の照明光学系から出射された光との、前記光合成部における位相のずれを調整可能な位相調整部を有していることを特徴とする露光装置。
【請求項５】
照明光学系から出射された光を、フォトマスクを通して露光対象物に照射して露光を行う露光装置において、
前記照明光学系から出射された光の光路を２分岐させる光分岐部と、
前記２分岐された光路のうちの一方の光路に備えられ、露光領域内における照度分布に応じて、光の透過率分布を調整可能な調光部と、
前記２分岐された光路を合成する光合成部とを有し、
前記光合成部で合成された光を、フォトマスクを通して露光対象物に照射することを特徴とする露光装置。
【請求項６】
照明光学系から出射された光を、フォトマスクを通して露光対象物に照射して露光を行う露光装置において、
前記照明光学系から出射され、前記フォトマスクを透過した光の光路を２分岐させる光分岐部と、
前記２分岐された光路のうちの一方の光路に備えられ、露光領域内における照度分布に応じて、光の透過率分布を調整可能な調光部と、
前記２分岐された光路を合成する光合成部とを有し、
前記光合成部で合成された光を露光対象物に照射することを特徴とする露光装置。
【請求項７】
第１の照明光学系から出射された光の照度分布を、照度センサで測定するステップと、
前記照度センサで測定された照度分布に応じて、第２の照明光学系から出射される光の照度分布を調整するステップと、
を有する照度ムラ補正ステップの後に、
前記第１の照明光学系から出射された光と、前記第２の照明光学系から出射された光を光合成部で合成し、露光対象物に照射することを特徴とする露光方法。
【請求項８】
第１の照明光学系及び第２の照明光学系から出射されて合成された光の照度分布を、照度センサで測定するステップと、
前記照度センサで測定された照度分布に応じて、第２の照明光学系から出射する光の照度分布を調整するステップと、
を有する照度ムラ補正ステップの後に、
前記第１の照明光学系から出射された光と、前記第２の照明光学系から出射された光を光合成部で合成し、露光対象物に照射することを特徴とする露光方法。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の露光方法であって、前記第１および第２の照明光学系は、コヒーレンシイを有する光を出射し、前記第１の照明光学系から出射された光と、前記第２の照明光学系から出射された光とは、前記光合成部において位相が一致していることを特徴とする露光方法。
【請求項１０】
請求項７又は８に記載の露光方法であって、前記第１および第２の照明光学系は、コヒーレンシイを有する光を出射し、前記第１の照明光学系から出射された光と、前記第２の照明光学系から出射された光とは、前記光合成部において位相が１８０°ずれていることを特徴とする露光方法。
【請求項１１】
請求項７〜１０のいずれか１項に記載の露光方法であって、前記第１および第２の照明光学系は、コヒーレンシイを有する光を出射し、前記照度ムラ補正ステップは、さらに、前記第１の照明光学系から出射された光と、前記第２の照明光学系から出射された光との、前記光合成部における位相のずれを調整するステップを有していることを特徴とする露光方法。
【請求項１２】
照明光学系から出射された光の照度分布を、照度センサで測定するステップと、
前記照度センサで測定された照度分布に応じて、光の透過率分布を調整可能な調光部を制御するステップと、
を有する照度ムラ補正ステップの後に、
前記照明光学系から出射された光の光路を２分岐させるステップと、
前記２分岐された光路のうちの一方の光路に備えられた前記調光部を透過した光と、他方の光路を通過した光とを、光合成部で合成するステップとを有し、
前記光合成部で合成された光を、フォトマスクを通して露光対象物に照射することを特徴とする露光方法。
【請求項１３】
照明光学系から出射された光の照度分布を、照度センサで測定するステップと、
前記照度センサで測定された照度分布に応じて、光の透過率分布を調整可能な調光部を制御するステップと、
を有する照度ムラ補正ステップの後に、
前記照明光学系から出射され、フォトマスクを透過した光の光路を２分岐させるステップと、
前記２分岐された光路のうちの一方の光路に備えられた前記調光部を透過した光と、他方の光路を通過した光とを、光合成部で合成するステップとを有し、
前記光合成部で合成された光を、フォトマスクを通して露光対象物に照射す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】
本発明は、照明光学系から出射された光を、フォトマスクを通して露光対象物に照射して露光を行う露光装置及び露光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の高集積化や微細化に対応するために、半導体ウェハの製造におけるリソグラフィ工程で用いられる露光装置において、露光光の照度分布を均一化して、線幅の均一性を向上することが求められている。
【０００３】
通常、半導体ウェハの表面における露光光の照度分布を均一化するためには、露光光の照度分布に応じた透過率分布を備えたフィルタ（調光フィルタ）を光路中に介在させる方法が用いられている。
【０００４】
ところが、露光装置の照度分布は、装置内の各光学素子のばらつき等にも影響されるため、照度分布の均一性をより高めるためには、装置毎に固有のフィルタを製造する必要があった。また、使用環境等に起因する各光学素子の曇りのように、経時的な照度変化が生じた場合には、頻繁に光学素子を洗浄する必要があった。
【０００５】
一方、調光フィルタとして液晶シャッタを用いて、透過率分布を制御可能にした提案がなされている（例えば特許文献１）。これによれば、装置毎のばらつきや、経時的な照度変化にも、電気的な制御によって対応することが可能となる。
【０００６】
【特許文献１】特開平７−９２７８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記特許文献１に示すように、光路中に直接液晶シャッタを備える方法を用いる場合、液晶シャッタのオン（透過）とオフ（遮光）のみでは、光路内に備えられた光学素子等の僅かな曇りによる微妙な照度ムラ等を補正することは困難であり、液晶の階調、つまり透過率の制御による補正が必要になる。しかしながら、透過と遮光の間を、略等間隔で階調制御可能であっても、透過率の低い下位の階調では、光源効率が極端に低下してしまうため、実際に有効な階調数は制限されてしまう。例えば、８階調程度の液晶シャッタを用いた場合でも、光源効率の低下を最小限に抑えようとすると、実質的には透過率の高い上位３階調程度による補正しかできない。従って、より微妙な照度ムラを補正するためには、より多段階の階調制御が可能な液晶シャッタを用いたり、或いは、照度ムラに応じてドット毎に透過時間を制御したりする必要があるが、そのためには、液晶シャッタに要するコストが上昇したり、制御が複雑になってしまうという問題を有している。
【０００８】
本発明は上記問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、光源効率の低下を最小限に抑えて、微妙な照度ムラを容易に補正することが可能な露光装置及び露光方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の露光装置は、照明光学系から出射された光を、フォトマスクを通して露光対象物に照射して露光を行う露光装置であって、第１の照明光学系と、露光領域内における照度分布に応じて、出射する光の照度分布を調整可能な第２の照明光学系と、前記第１の照明光学系から出射された光と、前記第２の照明光学系から出射された光とを合成する光合成部とを有し、前記光合成部で合成された光を、フォトマスクを通して露光対象物に照射することを特徴とする。
【００１０】
これによれば、第１の照明光学系とは別に、露光領域内における照度分布に応じて、出射する光の照度分布を調整可能な第２の照明光学系を備えているため、第１の照明光学系の光路中には、照度ムラを補正するための調光フィルタ等を備える必要がない。さらに、第２の照明光学系は、露光領域内の最高照度部と最低照度部との照度差を補うだけの光量で済むため、例えば、露光領域内の照度分布に応じて、光源出力を０％から１００％の間で等間隔に設定された複数のレベルから選択可能な照明光学系を用いる場合でも、照明光学系が１つの場合に比べて、光源効率を低下させることなく、多くのレベルで補正することが可能となり、微妙な照度ムラを補正することが可能となる。
【００１１】
この露光装置において、前記第１及び第２の照明光学系は、コヒーレンシイを有する光を出射し、前記第１の照明光学系から出射された光と、前記第２の照明光学系から出射された光とは、前記光合成部において位相が一致するようにしてもよい。
【００１２】
これによれば、第１の照明光学系から出射される光と、第２の照明光学系から出射される光とで、位相が一致しているために、露光光がコヒーレンシイを有する光であっても、互いの光が打ち消しあうことなく、照度が不足している領域に対して光量を補うことが可能となり、照度分布を均一にすることが可能となる。
【００１３】
この露光装置において、前記第１及び第２の照明光学系は、コヒーレンシイを有する光を出射し、前記第１の照明光学系から出射された光と、前記第２の照明光学系から出射された光とは、前記光合成部において位相が１８０°ずれるようにしてもよい。
【００１４】
これによれば、第１の照明光学系から出射される光と、第２の照明光学系から出射される光とで、位相が１８０°ずれているために、露光光がコヒーレンシイを有する光であっても、互いの光を強めあうことなく、照度が超過している領域の光量を打ち消すことが可能となり、照度分布を均一にすることが可能となる。
【００１５】
この露光装置において、前記第１および第２の照明光学系は、コヒーレンシイを有する光を出射し、前記第１の照明光学系から出射された光と、前記第２の照明光学系から出射された光との、前記光合成部における位相のずれを調整可能な位相調整部を有していてもよい。
【００１６】
これによれば、位相調整部によって、第１の照明光学系から出射される光と、第２の照明光学系から出射される光との位相のずれを調整可能であるため、位相を一致させたり、位相を１８０°ずらしたりするのを容易に行うことが可能となる。この結果、コヒーレンシイを有する露光光を用いた場合においても、照度分布を均一にすることが容易になる。
【００１７】
本発明の露光装置は、照明光学系から出射された光を、フォトマスクを通して露光対象物に照射して露光を行う露光装置であって、前記照明光学系から出射された光の光路を２分岐させる光分岐部と、前記２分岐された光路のうちの一方の光路に備えられ、露光領域内における照度分布に応じて、光の透過率分布を調整可能な調光部と、前記２分岐された光路を合成する光合成部とを有し、前記光合成部で合成された光を、フォトマスクを通して露光対象物に照射することを特徴とする。
【００１８】
これによれば、照明光学系から出射された光を２分岐し、その一方の光路に、光の透過率分布を調整可能な調光部を備えているため、例えば、透過率を、０％から１００％の間で等間隔に設定された複数のレベルから選択可能な調光部を用いた場合に、光路を分岐しない場合に比べて、光源効率を低下させることなく、多くのレベルで補正することが可能となり、微妙な照度ムラを補正することが可能となる。
【００１９】
本発明の露光装置は、照明光学系から出射された光を、フォトマスクを通して露光対象物に照射して露光を行う露光装置であって、前記照明光学系から出射され、前記フォトマスクを透過した光の光路を２分岐させる光分岐部と、前記２分岐された光路のうちの一方の光路に備えられ、露光領域内における照度分布に応じて、光の透過率分布を調整可能な調光部と、前記２分岐された光路を合成する光合成部とを有し、前記光合成部で合成された光を露光対象物に照射することを特徴とする。
【００２０】
これによれば、照明光学系から出射され、フォトマスクを透過した光を２分岐し、その一方の光路に、光の透過率分布を調整可能な調光部を備えているため、例えば、透過率を、０％から１００％の間で等間隔に設定された複数のレベルから選択可能な調光部を用いた場合に、光路を分岐しない場合に比べて、光源効率を低下させることなく、多くのレベルで補正することが可能となり、微妙な照度ムラを補正することが可能となる。
【００２１】
本発明の露光方法は、第１の照明光学系から出射された光の照度分布を、照度センサで測定するステップと、前記照度センサで測定された照度分布に応じて、第２の照明光学系から出射される光の照度分布を調整するステップとを有する照度ムラ補正ステップの後に、前記第１の照明光学系から出射された光と、前記第２の照明光学系から出射された光を光合成部で合成し、露光対象物に照射することを特徴とする。
【００２２】
これによれば、第１の照明光学系とは別に、露光領域内における照度分布に応じて、出射する光の照度分布を調整可能な第２の照明光学系を備えているため、第１の照明光学系の光路中には、照度ムラを補正するための調光フィルタ等を備える必要がない。さらに、第２の照明光学系は、露光領域内の最高照度部と最低照度部との照度差を補うだけの光量で済むため、例えば、露光領域内の照度分布に応じて、光源出力を０％から１００％の間で等間隔に設定された複数のレベルから選択可能な照明光学系を用いる場合でも、照明光学系が１つの場合に比べて、光源効率を低下させることなく、多くのレベルで補正することが可能となり、微妙な照度ムラを補正することが可能となる。
【００２３】
本発明の露光方法は、第１の照明光学系及び第２の照明光学系から出射されて合成された光の照度分布を、照度センサで測定するステップと、前記照度センサで測定された照度分布に応じて、第２の照明光学系から出射する光の照度分布を調整するステップとを有する照度ムラ補正ステップの後に、前記第１の照明光学系から出射された光と、前記第２の照明光学系から出射された光を光合成部で合成し、露光対象物に照射することを特徴とする。
【００２４】
これによれば、前記露光方法による効果と同様の効果を得ることができる。さらに、これによれば、第１の照明光学系から出射された光と、第２の照明光学系から出射された光とを合成した光の照度分布を測定し、照度ムラを検出しているため、第２の照明光学系に起因する照度ムラをも予め補正することが可能となり、照度ムラ補正を容易に行うことが可能となる。
【００２５】
この露光方法において、前記第１および第２の照明光学系は、コヒーレンシイを有する光を出射し、前記第１の照明光学系から出射された光と、前記第２の照明光学系から出射された光とは、前記光合成部において位相が一致するようにしてもよい。
【００２６】
これによれば、第１の照明光学系から出射される光と、第２の照明光学系から出射される光とで、位相が一致しているために、露光光がコヒーレンシイを有する光であっても、互いの光が打ち消しあうことなく、照度が不足している領域に対して光量を補うことが可能となり、照度分布を均一にすることが可能となる。
【００２７】
この露光方法において、前記第１および第２の照明光学系は、コヒーレンシイを有する光を出射し、前記第１の照明光学系から出射された光と、前記第２の照明光学系から出射された光とは、前記光合成部において位相が１８０°ずれるようにしてもよい。
【００２８】
これによれば、第１の照明光学系から出射される光と、第２の照明光学系から出射される光とで、位相が１８０°ずれているために、露光光がコヒーレンシイを有する光であっても、互いの光を強めあうことなく、照度が超過している領域の光量を打ち消すことが可能となり、照度分布を均一にすることが可能となる。
【００２９】
この露光方法において、前記第１および第２の照明光学系は、コヒーレンシイを有する光を出射し、前記照度ムラ補正ステップは、さらに、前記第１の照明光学系から出射された光と、前記第２の照明光学系から出射された光との、前記光合成部における位相のずれを調整するステップを有していてもよい。
【００３０】
これによれば、第１の照明光学系から出射される光と、第２の照明光学系から出射される光との位相のずれを調整可能であるため、位相を一致させたり、位相を１８０°ずらしたりするのを容易に行うことが可能となる。この結果、コヒーレンシイを有する露光光を用いた場合においても、照度分布を均一にすることが容易になる。
【００３１】
本発明の露光方法は、照明光学系から出射された光の照度分布を、照度センサで測定するステップと、前記照度センサで測定された照度分布に応じて、光の透過率分布を調整可能な調光部を制御するステップとを有する照度ムラ補正ステップの後に、前記照明光学系から出射された光の光路を２分岐させるステップと、前記２分岐された光路のうちの一方の光路に備えられた前記調光部を透過した光と、他方の光路を通過した光とを、光合成部で合成するステップとを有し、前記光合成部で合成された光を、フォトマスクを通して露光対象物に照射することを特徴とする。
【００３２】
これによれば、照明光学系から出射された光を２分岐し、その一方の光路に、光の透過率分布を調整可能な調光部を備えているため、例えば、透過率を、０％から１００％の間で等間隔に設定された複数のレベルから選択可能な調光部を用いた場合に、光路を分岐しない場合に比べて、光源効率を低下させることなく、多くのレベルで補正することが可能となり、微妙な照度ムラを補正することが可能となる。
【００３３】
本発明の露光方法は、照明光学系から出射された光の照度分布を、照度センサで測定するステップと、前記照度センサで測定された照度分布に応じて、光の透過率分布を調整可能な調光部を制御するステップとを有する照度ムラ補正ステップの後に、前記照明光学系から出射され、フォトマスクを透過した光の光路を２分岐させるステップと、前記２分岐された光路のうちの一方の光路に備えられた前記調光部を透過した光と、他方の光路を通過した光とを、光合成部で合成するステップとを有し、前記光合成部で合成された光を、フォトマスクを通して露光対象物に照射することを特徴とする。
【００３４】
これによれば、照明光学系から出射され、フォトマスクを透過した光を２分岐し、その一方の光路に、光の透過率分布を調整可能な調光部を備えているため、例えば、透過率を、０％から１００％の間で等間隔に設定された複数のレベルから選択可能な調光部を用いた場合に、光路を分岐しない場合に比べて、光源効率を低下させることなく、多くのレベルで補正することが可能となり、微妙な照度ムラを補正することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に示す実施形態は、特許請求の範囲に記載された発明の内容を何ら限定するものではない。また、以下に示す構成のすべてが、特許請求の範囲に記載された発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００３６】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る露光装置を、図１及び図２を用いて説明する。図１は、本実施形態における露光装置の概略構成を示す模式図であり、図２（ａ）は、液晶シャッタの正面図で、図２（ｂ）は、その要部の拡大図である。
【００３７】
図１に示すように、露光装置１は、例えばＫｒＦエキシマレーザやＡｒＦエキシマレーザ等のコヒーレンシイを有する露光光を出射する光源を含む第１の照明光学系１０を備えている。照明光学系１０から出射された露光光は、ハーフミラー２０を透過して、露光パターンが形成されたフォトマスクとしてのレチクル３０に照射される。さらに、レチクル３０を透過した光は、投影光学系４０を通ってステージ５０上に備えられた露光対象物としての半導体ウェハＷに照射されて、所定の露光領域内に、レチクル３０に形成された露光パターンに応じた露光がなされる。なお、ステージ５０上には、照度センサ６０が備えられており、露光領域内の照度分布を検出することができるようになっている。ここで、照度センサ６０の受光面は、半導体ウェハＷの表面と同じ高さに設定されている。
【００３８】
一方、この露光装置１は、第２の照明光学系７０を備えている。第２の照明光学系７０は、第１の照明光学系１０と同種の光を出射する光源を備えるとともに、その出力側には、液晶シャッタ７１を備えている。液晶シャッタ７１には、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、複数のドット７１ａがマトリクス状に配列されており、ドット単位で階調表示が可能になっている。つまり、液晶シャッタ７１は、各ドットの階調に応じた透過率分布で光を透過することができる。
【００３９】
図１に戻って、第２の照明光学系７０を出射した光は、光合成部としてのハーフミラー２０によって、第１の照明光学系１０から出射された光と合成されて、レチクル３０及び投影光学系４０を経由して半導体ウェハＷに照射されることになる。
【００４０】
また、露光装置１は、位相調整部としての照明光学系駆動部８１を備えており、第２の照明光学系７０の位置を、ハーフミラー２０に近づけたり遠ざけたりする方向に微調整できるようになっている。
【００４１】
また、露光装置１には、制御部８０が備えられており、例えば、各照明光学系１０，７０の光源の強度や露光時間の制御、或いは、照度センサ６０で得られた照度分布に応じて、液晶シャッタ７１の階調をドット毎に制御するなど、装置全体の動作の制御や状態設定を司っている。
【００４２】
次に、この露光装置１の動作について説明する。
まず、露光を始める前に、レチクル３０及び半導体ウェハＷを配置しない状態で、露光光の照度ムラ補正を行う。第１の照明光学系１０の光源出力を所定の値に設定した後に、制御部８０がステージ５０を駆動して、照度センサ６０に露光光が照射される位置にステージ５０を移動する。そして、照度センサ６０で、露光領域内の照度分布を測定する。次に、制御部８０は、測定した照度分布に応じて、第２の照明光学系７０の最大光源出力を設定する。このときの最大光源出力は、露光領域内で最も暗い部分を所望の照度に補える程度とする。さらに、制御部８０は、測定した照度分布に応じて、液晶シャッタ７１の階調を制御する。ここでは、露光領域内の暗い領域ほど透過率の高い階調となるようにドット毎に設定する。これにより、第２の照明光学系７０から出射される光による照度分布が、露光領域内における照度分布に応じて調整されることになる。その後、第２の照明光学系７０からハーフミラー２０に向けて光を出射する。出射された光は、ハーフミラー２０で反射されて、第１の照明光学系１０から出射された光と合成される。
【００４３】
ここで、本実施形態で用いている光源は、コヒーレンシイを有する光であるため、第１の照明光学系から出射された光と、第２の照明光学系から出射された光とで、位相が一致していれば、合成された光は照度を増し、位相が１８０°ずれていれば、合成された光は打ち消しあって照度は落ちることになる。そこで、制御部８０は、照度センサ６０で照度を測定しながら、照明光学系駆動部８１を制御して、第２の照明光学系７０の位置を、ハーフミラー２０に近づけたり遠ざけたりする方向に駆動して、照度が最も高くなる位置、つまり、位相が一致する位置で駆動を停止し、第２の照明光学系７０の位置を決定する。
【００４４】
以上の動作によって、露光装置１の照度ムラを低減して均一な照度分布を得ることが可能となるが、実際には、第２の照明光学系７０に起因する照度ムラ等によって、照度分布が十分に均一でない場合がある。その場合には、照度センサ６０で照度を測定しながら、さらに、液晶シャッタ７１の階調を制御することにより、より均一な照度分布に近づけることが可能となる。
【００４５】
以上の照度ムラ補正が完了した後に、レチクル３０及び半導体ウェハＷを配置して、実際の露光を行う。なお、一度、照度ムラ補正を行えば、長期に渡って補正することなく、露光を行うことが可能であるが、露光装置１が、例えばアンモニアを含む雰囲気中にあると、光学素子等に硫酸アンモニウムが付着して照度分布（照度ムラ）が変化する場合がある。この場合には、再度前述した照度ムラ補正を行うことで、露光装置１を分解して光学素子等を洗浄することなく、露光を続けることが可能である。
【００４６】
次に、前述した照度ムラ補正動作の具体例を、図３を用いて説明する。図３は、照度ムラ補正の様子を示す図であり、図３（ａ）は、照度ムラ補正前の照度分布、図３（ｂ）は、液晶シャッタ７１の階調分布、図３（ｃ）は、照度ムラ補正後の照度分布を示す図である。なお、液晶シャッタ７１は、略等間隔で８階調の透過率の設定が可能なものとする。
【００４７】
第１の照明光学系１０による、露光領域内の、ある直線上の照度分布が、図３（ａ）に示すように、中央部では所望の照度が得られているが、両端部は暗く、所望の照度が得られていない分布であった場合に、第２の照明光学系７０の最大光源出力を、露光領域内の最高照度と最低照度の照度差とし、さらに、第２の照明光学系７０の液晶シャッタ７１を、図３（ｂ）に示すように、暗い位置に対応するドットほど透過率が高い階調に設定する。これにより、第１の照明光学系１０から出射された光と、第２の照明光学系７０から出射された光とを合成した光による照度分布は、図３（ｃ）に示すように、すべての露光領域内で所望の照度に達するとともに、ほぼ均一な照度分布が得られる。
【００４８】
ここで、従来のように、第２の照明光学系７０がなく、第１の照明光学系１０から出射される光の光路中に液晶シャッタ７１を備えた場合には、照度０から所望の照度の間を８当分した粗さでしか補正することができないが、本実施形態では、第１の照明光学系１０による照度分布の最高照度と最低照度の照度差を８等分した粗さで補正することができることになる。
【００４９】
以上説明したように、本実施形態の露光装置１及び露光方法によれば、以下の効果を得ることができる。
【００５０】
（１）本実施形態によれば、第１の照明光学系１０とは別に、露光領域内における照度分布に応じて、出射する光の照度分布を調整可能な第２の照明光学系７０を備えているため、第１の照明光学系１０の光路中には、照度ムラを補正するための調光フィルタ等を備える必要がない。さらに、第２の照明光学系７０は、露光領域内の最高照度部と最低照度部との照度差を補うだけの光量で済むため、例えば、露光領域内における照度分布に応じて、光源出力を０％から１００％の間で等間隔に設定された複数のレベルから選択可能な照明光学系を用いる場合でも、照明光学系が１つの場合に比べて、光源効率を低下させることなく、多くのレベルで補正することが可能となり、微妙な照度ムラを補正することが可能となる。
【００５１】
（２）本実施形態によれば、第１の照明光学系１０から出射される光と、第２の照明光学系７０から出射される光とで、位相が一致しているために、露光光がコヒーレンシイを有する光であっても、互いの光が打ち消しあうことなく、照度が不足している領域に対して光量を補うことが可能となり、照度分布を均一にすることが可能となる。
【００５２】
（３）本実施形態によれば、位相調整部としての照明光学系駆動部８１によって、第１の照明光学系１０から出射される光と、第２の照明光学系７０から出射される光との位相のずれを調整可能であるため、２つの光の位相を一致させることが容易になる。この結果、コヒーレンシイを有する露光光を用いた場合においても、照度分布を均一にすることが容易になる。
【００５３】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を、図４を用いて説明する。なお、第１実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。図４は、第２実施形態に係る露光装置の概略構成を示す模式図である。
【００５４】
図４に示すように、照明光学系１１から出射された光は、光分岐部としてのハーフミラー２１によって、光路Ａと光路Ｂとに２分岐される。光路Ａの光は、反射ミラー２２で反射され、さらに、ハーフミラー２４で反射されてレチクル３０に向かう。
【００５５】
一方、光路Ｂの光は、反射ミラー２３で反射された後に、調光部としての液晶シャッタ７２によって調光され、光合成部としてのハーフミラー２４で、光路Ａの光と合成される。合成された光は、フォトマスクとしてのレチクル３０に照射され、さらに、レチクル３０を透過した光は、投影光学系４０を通ってステージ５０上に備えられた露光対象物としての半導体ウェハＷに照射される。
【００５６】
また、露光装置１には、制御部８０が備えられており、例えば、照明光学系１１の光源の強度や露光時間の制御、或いは、照度センサ６０で得られた照度分布に応じて、液晶シャッタ７２の階調をドット毎に制御するなど、装置全体の動作の制御や状態設定を司っている。
【００５７】
次に、この露光装置１の動作について説明する。
まず、露光を始める前に、レチクル３０、半導体ウェハＷ及び液晶シャッタ７２を光路中に配置しない状態で、露光光の照度ムラ補正を行う。照明光学系１１の光源出力を所望の値に設定した後に、制御部８０がステージ５０を駆動して、照度センサ６０に露光光が照射される位置にステージ５０を移動する。そして、照度センサ６０で露光領域内の照度分布を測定する。次に、光路Ｂに液晶シャッタ７２を配置し、制御部８０は、測定した照度分布に応じて、液晶シャッタ７２の階調をドット毎に制御する。ここでは、露光領域内の暗い領域ほど透過率の高い階調となるようにドット毎に設定する。つまり、本実施形態の露光装置１は、照明光学系１１から出射された光を２分岐し、その一方の光路Ｂで照度ムラの補正を行い、補正を行わない他方の光路Ａの光と合成することにより、照度が均一になるようにするものである。
【００５８】
以上の動作によって、露光装置１の照度ムラを低減して均一な照度分布を得ることが可能となるが、実際には、各光路に起因する照度ムラ等によって、照度分布が十分に均一でない場合がある。その場合には、照度センサ６０で照度を測定しながら、さらに、液晶シャッタ７２の階調を制御することにより、より均一な照度分布に近づけることが可能となる。
【００５９】
以上の照度ムラ補正が完了した後に、レチクル３０及び半導体ウェハＷを配置して、実際の露光を行う。なお、レチクル３０を配置する位置は、図４に示したように、光合成部としてのハーフミラー２４の後に限られず、光分岐部としてのハーフミラー２１の手前の二点鎖線で示した位置にレチクル３０を配置してもよい。
【００６０】
次に、本実施形態の照度ムラ補正動作の具体例を、図５を用いて説明する。図５は、照度ムラ補正の様子を示す図であり、図５（ａ）は、照度ムラ補正前の照度分布、図５（ｂ）は、光分岐後の照度分布、図５（ｃ）は、液晶シャッタ７２の階調分布、図５（ｄ）は、液晶シャッタ７２を透過後の照度分布、図５（ｅ）は、照度ムラ補正後の照度分布を示す図である。
【００６１】
光路Ｂに液晶シャッタ７２がない状態において、露光領域内の、ある直線上の照度分布が、図５（ａ）に示すように、左肩下がりの照度分布で、最高照度部（位置Ｙ）の照度を１００とした時の最低照度部（位置Ｘ）の照度が７０であったとする。一方、ハーフミラー２１によって光路Ａと光路Ｂとに２分岐され、その一方の光路のみによる照度分布は、光路Ａ，Ｂとも、図５（ｂ）に示すように、位置Ｙの照度が５０で、位置Ｘの照度が３５であるとする。
【００６２】
次に、液晶シャッタ７２を配置し、前記照度分布に応じた補正を行う。光路Ａの光は、この分布を持ったまま、ハーフミラー２４に至るが、光路Ｂの光は、液晶シャッタ７２によって、その分布が調整される。ここで、簡単のため、液晶シャッタ７２が、透過率０％から１００％までの間を、０％と１００％とを含めて、略等間隔で８階調の透過率の調整が可能であるとすると、図５（ｃ）に示すように、最低照度部（位置Ｘ）に対応するドットの透過率を１００％に設定し、最高照度部（位置Ｙ）に対応するドットの透過率を約４０％に設定する。すると、液晶シャッタ７２を透過した光のみによる照度分布は、図５（ｄ）に示すように、位置Ｘにおける照度が３５で、位置Ｙにおける照度が２０となり、これが、光路Ａからの光と、ハーフミラー２４で合成されて、図５（ｅ）に示すように、照度が約７０で、ほぼ均一な照度分布となる。
【００６３】
仮に、光路を２分岐せずに、１つの光路に液晶シャッタ７２を備えた場合において、照度が約７０で均一な照度分布を得るための補正を行おうとすると、液晶シャッタ７２の透過率を約７０％〜１００％の間で調整しなければならず、これは、８階調のうちので、透過率の高い上位３階調のみによって補正することになる。ところが、本実施形態のように、光を２分岐させて、その一方のみに補正を行う場合には、上述したように、透過率を約４０％〜１００％の間で調整することになるので、透過率の高い上位５階調による補正が可能となり、２分岐させない場合よりも微妙な補正が可能になる。なお、予想される照度偏差（最高照度と最低照度の照度差）に応じて、光分岐部としてのハーフミラー２１の透過と反射の比率を変えてやれば、より細かい補正が可能になる。
【００６４】
以上説明したように、本実施形態の露光装置１及び露光方法によれば、以下の効果を得ることができる。
【００６５】
本実施形態によれば、照明光学系１１から出射された光を２分岐し、その一方の光路（光路Ｂ）に、光の透過率分布を調整可能な調光部としての液晶シャッタ７２を備えているため、例えば、透過率を、０％から１００％の間で等間隔に設定された複数のレベルから選択可能な液晶シャッタ７２を用いた場合に、光路を分岐しない場合に比べて、光源効率を低下させることなく、多くのレベルで補正することが可能となり、微妙な照度ムラを補正することが可能となる。
【００６６】
（変形例）
なお、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
【００６７】
・前記第１実施形態では、第１の照明光学系１０から出射される光と、第２の照明光学系から出射される光の位相が一致するように、照明光学系駆動部８１によって第２の照明光学系の位置を決定しているが、これを、各照明光学系から出射される光の位相が１８０°ずれる位置にしてもよい。この場合、例えば、露光領域内の、ある直線上の照度分布が、図６（ａ）に示すように、全範囲で所望の照度が得られているが、中央部は明るく両端部が暗い分布であった場合に、液晶シャッタ７１を、図６（ｂ）に示すように、明るい位置に対応するドットほど透過率が高い階調に設定する。これにより、明るい領域ほど光が打ち消されて、図６（ｃ）に示すように、ほぼ均一な照度分布を得ることが可能となる。
【００６８】
・前記第１実施形態では、第２の照明光学系７０に液晶シャッタ７１を備えて、位置に応じた光量を出射しているが、光量の調整は、液晶シャッタ７１に限られず、第２の照明光学系７０がそれぞれ個別に出力を調整可能な複数の光源を備えるなど、他の手段によるものであってもよい。
【００６９】
・前記第１実施形態では、第２の照明光学系７０の光源出力は、第１の照明光学系１０による照度分布における最高照度部と最低照度部との照度差に基づいて決定しているが、前記照度差を補えるだけの光量を出射可能であれば、固定であってもよい。さらに、照度ムラ補正を行う際に、液晶シャッタ７１の全ドットを最大透過率とした状態で、第１の照明光学系１０と第２の照明光学系７０とを同時に出射させるようにしてもよい。この場合、照度センサ６０で照度を測定しながら照明光学系駆動部８１を駆動し、最高照度となる位置で第２の照明光学系７０の位置を決定した後に、照度分布に応じて、液晶シャッタ７１の透過率を制御することになる。
【００７０】
これによれば、第１の照明光学系から出射された光と、第２の照明光学系から出射された光とを合成した光の照度分布を測定して照度ムラを検出しているため、第２の照明光学系に起因する照度ムラをも予め補正することが可能となり、照度ムラ補正を容易に行うことが可能となる。
【００７１】
・前記第２実施形態では、照度ムラ補正を行う際に、光路Ｂ中に液晶シャッタ７２がない状態で行っているが、液晶シャッタ７２を備えたまま、液晶シャッタ７２の全ドットを最大透過率にした状態で、照度ムラ補正を行うようにしてもよい。
【００７２】
これによれば、光路Ａを経由した光と、光路Ｂを経由し、液晶シャッタ７２を透過した光とを合成した光の照度分布を測定して照度ムラを検出するため、液晶シャッタ７２に起因する照度ムラをも予め補正することが可能となり、照度ムラ補正を容易に行うことが可能となる。
【００７３】
・本実施形態では、露光領域内のすべての範囲で、均一な照度が得られるように液晶シャッタ７１，７２の階調設定を行っているが、理想とする照度分布はこれに限られず、端部に比べて中央部ほど照度が高い分布等、所望の照度分布とすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】第１実施形態に係る露光装置の概略構成を示す模式図。
【図２】（ａ）は、液晶シャッタの正面図であり、（ｂ）は、液晶シャッタの要部の拡大図。
【図３】照度ムラ補正の様子を示す図であり、（ａ）は、照度ムラ補正前の照度分布を示す図、（ｂ）は、液晶シャッタの階調分布を示す図、（ｃ）は、照度ムラ補正後の照度分布を示す図。
【図４】第２実施形態に係る露光装置の概略構成を示す模式図。
【図５】照度ムラ補正の様子を示す図であり、（ａ）は、照度ムラ補正前の照度分布を示す図、（ｂ）は、光分岐後の照度分布を示す図、（ｃ）は、液晶シャッタの階調分布を示す図、（ｄ）は、液晶シャッタを透過後の照度分布を示す図、（ｅ）は、照度ムラ補正後の照度分布を示す図。
【図６】変形例に係る照度ムラ補正の様子を示す図であり、（ａ）は、照度ムラ補正前の照度分布を示す図、（ｂ）は、液晶シャッタの階調分布を示す図、（ｃ）は、照度ムラ補正後の照度分布を示す図。
【符号の説明】
【００７５】
１…露光装置、１０…第１の照明光学系、１１…照明光学系、２０…光合成部としてのハーフミラー、２１…光分岐部としてのハーフミラー、２２，２３…反射ミラー、２４…光合成部としてのハーフミラー、３０…フォトマスクとしてのレチクル、４０…投影光学系、５０…ステージ、６０…照度センサ、７０…第２の照明光学系、７１…液晶シャッタ、７２…調光部としての液晶シャッタ、８０…制御部、８１…位相調整部としての照明光学系駆動部、Ａ，Ｂ…光路、Ｗ…露光対象物としての半導体ウェハ。
【図１】
2005191060.tif 000003
【図２】
2005191060.tif 000004
【図３】
2005191060.tif 000005
【図４】
2005191060.tif 000006
【図５】
2005191060.tif 000007
【図６】
2005191060.tif 000008