JPH023907A - 投影型露光装置および露光方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は照明状態、特に被照明物体上での照度分布の制
御を行うことのできる投影型露光装置に関する。

〔従来の技術〕

露光装置は、半導体素子、特に超ＬＳＩ等の高集積度の
半導体素子の製造や微細なバターニングを必要とする表
示素子等の製造に用いられており、その露光のための照
明光学系として種々のものが知られている０例えば、米
国特許第３，２９６，９２３号の如く、楕円鏡、コール
ドミラー、発散性コリメーションレンズ、２個のフライ
アイレンズ、収斂性コリメーシロンレンズを基本構成と
し、被照明物体面を均一に照明する構成がある。このよ
うなフライアイレンズを用いることによって、被照明物
体面をフライアイレンズの個数に相当する数の２次光源
が形成でき、これらにより被照明物体面を複数の方向か
ら重畳的に照明することができ、被照明物体面上での照
度分布の不均一性を数％以下にすることが可能である。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、最近の超ＬＳＩの一層の高集積度化に伴
い、回路パターンの焼付露光に要求される照明の均一性
にはより優れた一様性が要求されてきており、フライア
イ・インテグレータの採用のみでは十分な均一性を得る
ことが困難になってきている。しかも、レチクル上の回
路パターンを投影レンズを介して被照明物体、例えばウ
ェハ上に投影露光する所謂縮小投影型露光装置において
は、ウェハ面、レチクル面、照明光学系、投影光学系の
間で生ずる反射によってウェハ面上に達するフレア光は
一般に光軸を中心として中央部に集中し、様々な面での
反射光が積算されて中心部の照度が高くなるという照度
の不均一を発生する恐れがある。これは所謂６ホツトス
ポツト”と呼ばれており、これに起因する照度ムラも無
視し得ない場合があり、このようなフレアによる照度分
布の不均一性をも補正することが必要となってきている
。

そして、このフレアの原因となる反射光を生ずる種々の
面のうち、レチクルの透過率及びウェハ面での反射率が
最も大きな要素となっており、フレア光の強度はレチク
ルの透過率とウェハの反射率によって大きく変化する。

レチクルはそのパターンが異なる毎に透過率が変化し、
またウェハはその材質が異なる場合や同一の材質からな
っていても異なるレジストが塗布されている場合にはそ
の反射率が変化し、これらの変化によってウェハ面上で
の照度は大きく変化する。このため、使用するレチクル
及びウェハの状態によって照度分布が大きく影響を受け
、使用されるレチクルやウェハの状態に応じた照度分布
の補正が必要となってきている。

そこで本発明の目的は、使用されるレチクル等の投影原
板やウェハ等の被照明物体に応じて最適な照明状態を維
持し、よ′り均一性に優れた照明が可能な投影型露光装
置を提供することにある。

〔課題を、解決するための手段〕

本発明による投影型露光装置は、所定のパターンを有す
るレチクルやマスク等の投影原板を照明する照明光学系
と、投影原板上のパターンの像をウェハ等の被照明物体
上に投影するための投影光学系と、被照明物体上での照
度分布を補正するために前記照明光学系中に配置され被
照明物体上での照度分布を補正する照度分布補正手段と
、投影原板の透過率の値と被照明物体の反射率の値とか
ら被照明物体面上の照度分布状態を求める演算手段と、
該演算手段による出力に応じて前記照度分布補正手段に
よる補正状態を変換する制御手段とを有するものである
。

〔作用〕

上記の如き本発明は、一般の露光装置では照明光学系及
び投影光学系が固定的に設けられており、また種々交換
される投影原板としてのレチクルやマスク及び被照明物
体としてのウェハは常にほぼ平面であるため、所謂ホッ
トスポットといわれるウェハ面上での照度分布ほぼは一
定の傾向を有しており、レチクルやウェハが交換されて
も照度分布は同一の傾向を有しつつその強度のみが変化
する傾向にあること、すなわちウェハ面上での照度分布
はレチクルやウェハの交換にともなって変化するものの
、その分布の規格化した特性にはあまり変化がないとい
う知見に基づいている。

そして上記の如き本発明の構成によれば、ある投影型露
光装置における固有の照度分布特性、すなわちその装置
の照明光学系や投影光学系によって決まる照度分布の固
有の特性に対して、投影原板の透過率と被照明物体の反
射率との２つの要素を与えることによって、被照明物体
面上での照度分布を推定することができ、照度補正手段
によってその照度分布を的確に補正することが可能であ
る。

すなわち、レチクルの透過率と、ウェハの反射率とに基
づいて、その投影型露光装置に固有の照度分布特性にお
いてどのような照度分布の状態にあるかを演算手段によ
り推定し、この演算結果に基づいて照度分布補正手段を
制御しているため、被照明物体面上の照度分布を直接測
定する必要なしに被照明物体面上での均一性の補正を行
うことが可能である。従って、使用する投影原板の透過
率と露光される被照明物体の反射率とを与えることによ
って、どのようなレチクルやウェハを用いる場合にも、
常に均一性の優れた照度分布を安定して維持することが
可能となる。

そして、本発明による露光装置の照明光学系においては
、ホントスポットといわれる被照明物体面の中央部分で
の照度の高まりを補正する目的であるために、照度分布
補正手段としては光軸中心の照度を低下させることが必
要であり、このためには均一照明のために使用されてい
るフライアイ・インテグレータの入射面の一部を遮光す
ることによって照度分布の補正を行うことが有効である
。

このために本発明における照明光学系として、ほぼ平行
光束の照明光を供給する光源手段と、該光源手段からの
平行光束中に配置され複数の集光点を形成して被照明物
体面を重畳的に照明するための小レンズ群を有するフラ
イアイ・インテグレータと、該フライアイ・インテグレ
ータの入射面と被照明物体面とをほぼ共役にし、フライ
アイ・インテグレータからの光束を被照明物体面に導く
ためのコンデンサーレンズとを有する構成を採ることが
好ましい。そして、照度分布補正手段としては、プライ
アイ・インテグレータの小レンズ群のうちの少なくとも
１つに入射する光束を部分的に遮光する遮光部が形成さ
れた平行平面透明部材を、フライアイ・インテグレータ
の入射光側に所定の距離を隔てて配置したものとするこ
とが有効である。

この場合、フライアイ・インテグレータを構成する小レ
ンズ群のうちで遮光部により遮光される小レンズの数Ｎ
を増加すれば、照度の低下度を強めることが可能となる
。従って、遮光する小レンズの数Ｎが異なる平行平面部
材に適宜変換することによって、使用されるレチクルや
ウェハの状態が変化しても常に均一な照明状態を維持す
ることが可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

第１図は本発明による投影型露光装置の一実施例の概蛎
構成を示す光学構成図である。超高圧水銀ランプ１１か
らの光束は楕円鏡１２で反射されて楕円鏡１２の第２焦
点Ｆ上に集光され、収斂性のコリメーションレンズ１４
によって平行光束に変換される。

この平行光束中には被照明物体としてのウェハＷ上に塗
布されたレジストを露光するための所定の波長域の光を
通過する干渉フィルター１５が配置され、また同一頂角
の円錐状凸面と円錐状凹面とを有するコーンプリズムＣ
Ｐが配置されている。このコーンプリズムＣＰは、楕円
鏡１４による集光光束の軸上での強度が弱いのを補正す
るために、入射する平行光束の周辺光束を中心部へ変位
させて、稠密な均一な光量分布の光束に変換する機能を
存している。これら超高圧水銀ランプ１１、楕円鏡１２
、コリメーションレンズ１４、干渉フィルター１５及び
コーンプリズムＣＰが、ほぼ平行光束の照明光を供給す
る光源手段１を構成している。尚、第２焦点Ｆ上に斜設
されたミラーシャッタＭｓの回転により光路の開閉が行
われ、ウェハに対する露光時間が制御ＴＪされる。

この光源手段１からの平行光束中には、パターンドフィ
ルター１６とこれに隣接してフライアイ・インテグレー
タ２０が配置されている。パターンドフィルタ−１６に
ついては後述するが、フライアイ・インテグレータ２０
によりその射出光側面Ｐ、の近傍にこれを構成する小レ
ンズの数と等しい数の２次光源が形成される。この２次
光源からの光束はグイクロインクミラー１３で反射され
た後、第１リレーレンズＬ１によってほぼ平行光束に変
換され、ブラインドＢを通って第２リレーレンズＬｚに
よって面Ｐ！上に集光される。そして、光路屈曲ミラー
１７で反射された後、収斂性のコンデンサーレンズ１８
によって集光され、投影原板としてのレチクルＲを照明
する。そして、投影原板としてのレチクル上に形成され
た所定のパターンが、投影対物レンズＬ０によって被照
明物体としてのウェハＷ面上に所定の倍率で投射され、
ウェハ面上に塗布されたレジストを露光させるのである
。

ここで、フライアイ・インテグレータ２０の射出面Ｐ１
の近傍に形成される複数の光源像が実質的な面光源とな
り、リレーレンズＬ＋、Ｌｘにより面Ｐ２に形成された
面光源の像はコンデンサーレンズ１８を介して投影対物
レンズＬ０の入射瞳面Ｐ０上に投影され、被照明物体と
してのウェハＷ面に対して所謂ケーラー照明を行う。そ
して、投影対、物レンズＬ０の射出瞳はほぼ無限遠にあ
り、ウェハ側においてテレセンドリンクに形成されてい
ることは言うまでもない、そして、第′１と第２リレー
レンズＬ＋、Ｌｇ間に配置されたブラインドＢは、複数
の可動羽根からなり、第２リレーレンズＬ２とコンデン
サーレンズ１８とによってレチクルＲ面上にその像が形
成され、レチクルＲ面上での露光に必要な領域を規制す
る可変視野絞りとして機能している。

第１図中においては、光源と対物レンズの入射瞳Ｐ、と
の共役関係を表す光線を実線で示し、ブラインドＢとレ
チクルＲ及びウェハＷとの共役関係を表す光線を破線で
示した。また上記の構成において、光源手段１から収斂
性のコンデンサーレンズ１８までが照明光学系を構成し
ている。

ところで、パターンドフィルター１６とフライアイ・イ
ンテグレータ２０とをその入射光側からみた平面図を第
２Ａ図にそれらの側面図を第２Ｂ図に示す、フライアイ
・インテグレータ２０は断面が四角形状の多数の小レン
ズが組み合わされてなり、その入射光側レンズ面２０ａ
の後便焦点はほぼ射出光側レンズ面２０ｂの位置にあり
、射出光側のレンズ面２０ｂの前側焦点は入射光側レン
ズ面２０ａの位置にある。このため、フライアイ・イン
テグレータに入射する平行光束は各小レンズの射出光側
レンズ面の近傍に集光され、フライアイ・インテグレー
タの射出面近傍には、小レンズの数に等しい数の２次光
源が形成される。各小レンズの射出光側レンズ面２０ｂ
は各２次光源に対してフィールドレンズとして機能し、
フライアイ・インテグレータ２０の入射面２０ａがリレ
ーレンズＬ＋、ＬｘによりブラインドＢと共役に形成さ
れ、またコンデンサーレンズ１Ｂにより、レチクルＲ及
び被照明物体としてのウェハＷ面とほぼ共役に構成され
ている。

従って、フライアイ・インテグレータ２０の射出面近傍
に形成される多数の２次光源からの光束がそれぞれ被照
明物体としてのレチクルＲ及び被照明物体としてのウェ
ハＷを照明することにより、ウェハ面は重畳的に均一照
明される。

そして、平行平面透明部材としての石英ガラス製のパタ
ーンドフィルター１６には、第２Ａ図に例示する如く、
多数の小レンズのうちの２つの小レンズ２１．２２に入
射する光束の中央部分を遮光するための遮光部材として
円形の遮光部３１．３２が形成されている。このため、
この遮光部の作用を受ける小レンズを通過した光束によ
って被照明物体面の中央では円形の低照度部を生じ、フ
レアによって中心部が高くなる不均一な照度分布（所謂
ホットスポット）を補正して、被照明物体面全域にわた
って均一な照度分布にすることができる。遮光部３０．
３１は平行平面透明部材にクロム等の金属を蒸着により
形成されている。

ここで、第３図に示す如く、フライアイ・インテグレー
タを構成する小レンズ群のうちで遮光部材により遮光す
る小レンズの数Ｎが増加すれば、ウェハ面上での照度は
露光領域の中心での低下度が高まる。具体的には、前述
の如くフライアイインテグレータの入射面は被照明物体
面としてのレチクル及びウェハ面と共役に構成されてい
るため、フライアイ・インテグレータを構成する個々の
小レンズの入射面がレチクル及びウェハ面の露光領域と
共役であり、これら各小レンズの入射面の中央部分の光
束を遮光することによってレチクルとよびウェハ面上で
の中心部の光強度を低下させることができる。そして、
中央部の光束を遮光する小レンズの数を増す程、被照明
物体面上の露光領域における中心部の光強度を低下させ
ることができるのである。

従って、第２Ａ図に示したパターンドフィルター１６で
は、２つの小レンズにおいて遮光部材を設ける構成とし
たが、この数を増すことによって所望の照度分布に補正
することもできる。このために本実施例では、第４図の
平面図に示す如く、遮光部材の数が異なる３つのパター
ンドフィルタ−Ｎｏｌ　、　Ｎｏ２．　Ｎｏ３を交換可
能に構成し、レチクルやウェハの交換に応じて適切な照
明状態となるように構成されている。

パターンドフィルター１６は、第４図の平面図に示す如
くであり、軸１６ａを中心として駆動モータＭにより回
転可能な支持体１６ｂに収納された３つのパターンドフ
ィルタ−Ｎｏｌ、Ｎｏ２．Ｎｏ３から構成されている。

Ｎｏｌ　フィルターはフライアイ・インテグレータ２０
を構成する複数のレチクル要素のうちの４個について中
心部を遮光し、Ｎｏ２フイルターは２個を遮光し、Ｎｏ
３フイルターは遮光部材を持たないものである。第５図
は、Ｎｏｌ　＋　Ｎｏ２．　Ｎｏ３の各フィルターそれ
ぞれによる照度分布の補正特性を示す図である。図示の
とおり、Ｎｏｌフィルターは最も補正効果が大きく　、
Ｎｏ３フイルターは補正効果を持たず、Ｎｏ２フイルタ
ーは中間程度の補正効果を有している。照度分布は光軸
を中心として回転対称であるため、第５図の特性図では
原点を光軸として光軸からの距離を横軸として示した。

後記する第６図の照度分布説明図も同様である。

尚、パターンドフィルターに必要な遮光部はいずれも、
石英ガラス等の平行平面透明部材にクロム等の金属を所
望の形状にて蒸着により形成することが望ましい。光吸
収性の塗料を所定の形状に塗布することも可能であるが
、光吸収により発生する熱に十分耐え得る材料であるこ
とが必要である。

次に、このような構成からなる投影型露光装置における
照度分布の補正について説明する。

上記の如き露光装置の実用においては、前述した如く、
照明光学系や投影光学系の各レンズ面での反射及びレチ
クルＲやウェハＷ面での反射によって生ずるフレア光に
よって、ホットスポットと言われる照度の不均一を生ず
る場合がある。照明光学系及び投影光学系を構成するレ
ンズ構成によってフレア光の発生する状態が決まるため
、ホットスポットといわれる照度分布の特性は、光学系
の構成によってほぼ決定され、投影型露光装置はその光
学系の構成で決まる固有の照度分布特性を有している。

そして、ホットスポットの強度は主にレチクルのｉ３過
率とウェハの反射率とによって決定される。

そこで、ウェハ面上での照明光量に対するフレアの率Ｆ
を Ｆ＝ｋｘＴ、ｘＲ。

と定義することができる。ここで、ｋはその投影型露光
装置の光学系の構成で決まる固有の照度分布特性に対応
する定数であり、ＴＩｌはレチクルの透過率、Ｒ８はウ
ェハの反射率である。

そして、レチクルＲが全くパターンを持たない全面透明
なものであって、ブラインドの各羽根を移動して最大に
露光可能な領域を照明するようにした状態、即ちレチク
ルの透過率が最大の状態でフレアの率Ｆが最大となる。

この最大のフレア率Ｆ　ｍａｘを予め求めておき、所望
のパターンのレチクルを用いて露光を行う場合のフレア
率Ｆとの比（Ｆ／Ｆ、□）を求めることによって、照度
分布の状態を推定することができる。すなわち、第６図
に示す如く、最大のフレア率Ｆ、１あの時のウェハ面上
での照度分布が曲線ａのように表されるとすると、Ｆ／
Ｆ□８の値が０．６の場合は曲線すで、０．２の場合は
曲線Ｃで示されるように、図の縦軸が比の値に応じて低
減した状態にあることとなる。

そして、曲線ａとｂとの間の領域を１、曲ＮＩＡｂとＣ
との間の傾城をｎとし、曲線Ｃ以下の領域を■として、
照度分布の状態をこれら３つの状態に大別して、これら
に応じた照度分布補正手段を講する。

この照度分布補正手段としては、前述した３つのパター
ンドフィルターＮｏｌ、Ｎｏ２．Ｎｏ３を用いる。

各フィルターによる照度分布の補正特性は第５図に示し
た如くであるが、ＮｏｌがＦ／Ｆ、□＝−０゜８に対応
する照度分布を均一に補正し得るような特性を有し、Ｎ
ｏ２がＦ／ＦｏＸ＝−０，４に対応する照度分布を均一
に補正し得るような特性を有しているものとする。これ
により、Ｆ／Ｆ□、　−０゜６〜１．０の領域■の場合
にはＮｏｌのパターンドフィルターを用いることによっ
てフレア率の比Ｆ／Ｆ□つを±２０％以下に補正するこ
とができ、Ｆ／Ｆ、□＝０．２〜０．６の領域■の場合
にはＮｏ２のパターンドフィルターを用いることによっ
てフレア率の比Ｆ／ＦｏＸを±２０％以下に補正するこ
とができる。そして、Ｆ／Ｆ、、、＝０．２以下の領域
■の場合には、Ｎｏ３のフィルターにより格別補正しな
くともフレア率の比Ｆ／Ｆ□、を２０％以下に保つこと
ができる。ここで、一般に生ずる恐れのあるホントスポ
ットによるウェハ面上での照度分布のムラは中心部が周
辺部に対して数％以下程度であるため、上記の如くホン
トスポットによるフレア率の比Ｆ／Ｆ□８を±２０％以
下に補正されるならば、ウェハ面上での実際の照度ムラ
は２％以下に補正されることとなり、極めて均一な照度
分布に補正されることが明らかである。

次に、上記の如き照度分布の補正手法について説明する
。第７図は上記の如きパターンドフィルターによるウェ
ハ面上での照度分布の補正に関するシーケンスを示すフ
ローチャートである。

まず露光に用いるレチクルを投影型露光装置の所定位置
にローディングしく５１）、予め測定されたそのレチク
ルの透過率Ｔ、を入力する（Ｓ２）、そして、このレチ
クルのパターンが転写されるように所定のレジストが塗
布されたウェハをローディングしくＳ３）、そのウェハ
が一連のロフトの先頭であれば（Ｓ４）ウェハの予め測
定された反射率Ｒｗを入力しくＳ５）、フレア率Ｆ及び
Ｆ／Ｆ、、ヨを計算する（＄６）。そして、Ｆ／Ｆ、、
８の値を前述した如＜、０．６及び０．２を境界とした
３つの領域の何れにあるかを判別しく５７１８７２）、
それぞれの領域に必要な照度分布補正フィルターが設置
されているか否かを判別しくＳ８１゜Ｓ８２．　３８３
）　、必要なフィルターに交換する（Ｓ９１、　　Ｓ９
２．　３９３）　。

このような操作によって、ホントスポットの存在にもか
かわらすウェハ面上の照度分布が適切に補正され、露光
が行われる（　Ｓ　１０）。この露光は−Ｍに１枚のウ
ェハに対して数十レジストの露光が順次繰り返されるも
のであり、ステージによりウェハが搬送されて１枚のウ
ェハの露光を終了し、露光済として露光位置から露光領
域以外の所定位置に搬送される（Ｓ　１１）。ウェハの
一連のロフトの先頭のウェハについては上記の如き演算
に基づいてパターンドフィルターＮｏｆ　、　Ｎｏ２＋
　Ｎｏ３のうち適切なものが用いられ、一連のロットが
終了するまでは（３１２）　　１枚目のウェハと同一条
件で露光がなされる。

１つのロフトの露光が終了して、レチクルを交換する必
要がなければ露光が終了し、レチクルを交換して再度露
光を行う場合には（Ｓ１３）、レチクルがアンロードさ
れて別のレチクルがコーディングされ（３１）、上記の
操作が繰り返される。

上記のシーケンスにおいては、フレア率及びＦ／Ｆ、□
の計算ステップ（Ｓ６）からフレア率の値を３つの領域
に判別するステップ（５７１，３７２）までが演算手段
２によってなされ、所定のフィルターが配置されている
か否かの判断ステップ（Ｓ８１、　　Ｓ８２．　５８３
）及び各フィルターの交換ステップ（３９１，３９２，
３９３）が制御手段３によって成される。

尚、以上の説明においてはレチクルの透過率Ｔ７及びウ
ェハの反射率Ｒ１１が予め判っている場合とし、これら
の値をマニュアルで入力したり、レチクル及びウェハの
交換の際に所定の記憶手段４から自動的に読み取って入
力することが可能であるが、正確を朋するために露光の
直前にそれらを測定することも可能である。また一連の
ロフトの露光中に各値に変動がないか適宜モニターする
ための、レチクルｌ率及びウェハ反射率を測定するため
のモニター装置を備えることも可能である。

また上記実施例においては、パターンドフィルターとし
て３段階の補正を行うために３つのフィルターを用いた
が、さらに多くのフィルターに交換する構成として多段
階の補正によってより均一な照度分布に補正することが
可能である。そして各フィルターの交換方法も上記実施
例の如くターレット式に限ることなく、スライド式に構
成することも可能である。さらに、上記の実施例におい
ては１つのロフトのウェハの最初のものについてフレア
率の比を計算して補正することとしたが、１つのロット
内においてもブラインドを移動させて露光領域を変更す
る場合にはその時点で、フレア率の比を求めて最適な補
正を行うことが好ましい。

以下には、レチクルの通過率測定及びウェハの反射率測
定のだめの具体的構成例について、第８図に基づいて説
明する。第８図はレチクルの透過率及びウェハの反射率
を測定するための装置を説明するために、第１図に示し
た光学構成のうちブラインドＢからウェハＷまでの構成
に各測定装置の構成を加えて示したものである。

まずレチクルの透過率Ｔ、は、全くパターンを有しない
全面透明なレチクルを配置して露光領域が最大となる範
囲にブラインドＢを拡げた状態の時のウェハ面上での照
射光量を１とし、実際の露光に用いられるパターンを有
するレチクル（以下、実使用のレチクルという、）を配
置してブラインドＢをそのレチクルの露光時と同一の範
囲の大きさに調節した時のウェハ面上での照射光量の割
合で表わされる。このため、全面透明なレチクルで露光
可能な最大範囲に露光光を照射した場合の照射光量と、
実使用のレチクルをその露光時と同一の照明状態とした
場合の照射光量とを、それぞれウェハステージ４０上に
配置された照度計５０を露光位置に配置して測定し、各
々の場合の測定出力の比からレチクルの透過率Ｔｍが演
算される。

ここで照度計５０の受光面が露光領域よりも小さい場合
には、ウェハステージ４０によって照度計５０を露光領
域内で移動して複数個所で分割計測を繰り返し、露光領
域全面における照度をそれらの和として求めることによ
って容易に測定することが可能である。

ところで、上記の如き測定においては、実使用レチクル
のｉｆ率測測定たびにパターンを持たない全面透明なレ
チクルを必要とするが、パターンを持たない全面透明な
レチクルを配置した場合のウェハ面上での照射光量は、
光源手段から供給される光量が変化しない限り変わるこ
とがない。そこで、ある規格化された光量の時における
全面透明なレチクルを配置した場合のウェハ面上での照
射光量を装置定数として持たせることとすれば、全面透
明なレチクルを配置した場合の測定をすることなしに、
レチクル通過率Ｔ７を求めることができる。このために
、光源手段から供給される光量を、例えば光路屈曲ミラ
ー１７の透過光路上に配置された光量検出器５１で検出
し、実使用のレチクルを配置した場合の測定値の規格化
を行うことが必要である。即ち、実使用のレチクルを配
置した場合の照射光量の測定と、光源手段からの供給光
量の測定とを行って、両側定値の演算から規格化された
照明光量における実使用レチクルでのウェハ面上の照射
光量を求め、この値と予め得られている規格化された光
量の時における全面透明なしチクルを配置した場合のウ
ェハ面上での照射光量との比からレチクル透過率ＴＲが
求められる。

尚、実使用のレチクルについてその露光範囲が変化する
場合には同一のレチクルであっても透過率が異なるため
、露光領域を変更する際には上記と同様にして透過率を
測定し直すことが好ましい。

そして、レチクルの透過率Ｔ、の測定は露光の直前に行
うことも可能であるが、レチクルのパターンが決まれば
透過率が変化することはないので、レチクルに関する露
光のデータを第１図に示した記憶手段４に記憶させてお
くこととすれば、レチクル交換毎に又はブラインドの移
動による露光範囲の変更毎に測定を繰り返す必要がなく
なり、スループットを低下させることがなくなる。

さて、ウェハの反射率Ｒ０の正確な測定のためには、露
光光と同一の波長を用いることが必要となるが、レジス
トを感光甘さでしまうため、一般には感光波長以外の波
長光による反射率を測定して、この値を流用するか又は
補正して換算することが必要となる。このためには、例
えば第８図に示す如く投影対物レンズＬ０と並列して設
けられた反射率測定装置を用いる。この例では、レジス
トを感光させない波長光を発する所定の光源６０からの
光束を正レンズ６１によりファイバー６２の入射面に集
光してその射出面に導き、集光レンズ６３及び半透過鏡
６４、ミラー６５を介して測定対物レンズ６６に導きウ
ェハＷ上に照射する。ウェハからの反射光を測定対物レ
ンズ６６で集光しミラー６５を介して半透過鏡６４を導
き、半透Ｐｉ鏡６４の透過光を集光レンズ６７によって
光電変換素子６８上に集光する。

ステージ４０上に設けられた基卓反射部材６９を測定対
物レンズの下に配置した場合の光電変換素子６８の出力
と、露光しようとするウェハをステージ４０により測定
対物レンズ６６の下に配置した場合の光電変換素子６８
の出力との比により、ウェハの反射率Ｒ８を求めること
ができる。

また、上記の反射率測定装置は投影対物レンズとは別の
測定用対物レンズを通して測定する方法であるが、投影
対物レンズを通して測定する所謂ＴＴＬ測定も可能であ
る。このためには照明光学系中の光路屈曲ミラー１７の
透過光路上に光電変換素子５１を配置し、投影対物レン
ズＬ０を通してウェハからの反射光を検出する構成とす
ることによって、ウェハの反射率を測定することが可能
である。

尚、ウェハの反射率の測定についても、露光直前に毎回
行うのではなく、ウェハの材質及びレジストが特定され
れば反射率は概ね決定されるため、ウェハの材質とレジ
ストとの組み合わせの各場合について予め反射率を測定
しておき、これらの値を第１図に示した記憶手段に記憶
させておき、これらの記憶値から適宜入力して、フレア
率の計算を行う構成とすることが望ましい。

以上のようにしてレチクルの透過率及びウェハの反射率
を求めることができ、本願発明により的確な照度分布の
補正を行うことができる。

ところで、上記実施例の説明においては、ある投影型露
光装置における照度分布の特性は、その照明光学系や投
影光学系が一定である限りほぼ一定であるとしたが、何
らかの要求によって照明光学系や投影光学系の構成を変
更した場合にこれに伴って照度分布特性が変化する場合
にも、上記の構成において照度分布を均一にするように
補正することが可能である。すなわち、第９図に示す如
く、遮光部材が形成される平行平面部材とフライアイ・
インテグレータの入射面との距離りが大きくなるほど被
照明物体面上での照度低下の割合を小さくしてその低下
領域を広げることが可能である。このため、フライアイ
・インテグレータの入射面と遮光部が形成された平行平
面部材との距離りを変えることによって、異なる特性の
照度分布の補正を行い常に均一な照度分布を維持するこ
とが可能となる。

また、上記の実施例においては照度分布補正手段として
フライアイ・インテグレータの入射光側に所望の数の遮
光部材を設けた平行平面透過部材を配置したが、これに
限らず、第５図の特性曲線に示す如く周辺部に対して中
心部の光量をより大きく減衰させるように連続的に濃度
の変化する種々のＮＤフィルターを用い、これらをウェ
ハ照射面としてのレチクル及びウェハと共役な位置にお
いて適宜交換する構成とすることも可能である。

〔発明の効果〕

以上の如く本発明によれば、レチクル等の投影原板の透
過率と、ウェハ等の被照明物体の反射率とを与えること
によって、被照明物体面上の照度分布を直接測定する必
要なしに被照明物体面上での照度の均一性を補正するこ
とが可能である。そして、どのような投影原板や被照明
物体を用いる場合にも、使用されるレチクルやウェハに
応じて最適な照度分布補正を行い、常に均一性の優れた
照度分布を安定して得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による投影型露光装置の一実施例の機略
を示す光学構成図、第２Ａ図は照度分布補正手段として
の遮光部材を有する平行平面透明部材とフライアイ・イ
ンテグレータとの位置関係を示す平面図、第２Ｂ図はそ
の側面図、第３図は平行平面透明部材（照度分布補正手
段）による照度分布の変化特性の説明図、第４図は照度
分布補正手段としてのパターンドフィルターの平面図、
第５図は照度分布補正手段としての３つのパターンドフ
ィルターの特性曲線図、第６図は被照明物体面上での照
度ムラの説明図、第７図は照度分布の補正のためのフロ
ーチャートを示す図、第８図はレチクルのｉ１４率及び
ウェハの反射率を測定するための装置の説明図、第９図
は平行平面透明部材（照度分布補正手段）による照度分
布の変化特性の説明図である。 〔主要部分の符号の説明〕 １・・・光源手段 １６・・・照度分布補正手段（平行平面透明部材、パタ
ーンドフィルター） Ｒ・・・投影原板（レチクル） Ｗ・・・被照明物体（ウェハ） Ｌｏ・・・投影対物レンズ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）本発明による投影型露光装置は、所定のパターンを
   有する投影原板を照明する照明光学系と、投影原板上の
   パターンの像を被照明物体上に投影するための投影光学
   系と、被照明物体上での照度分布を補正するために前記
   照明光学系中に配置され照度分布補正手段と、投影原板
   の透過率の値と被照明物体の反射率の値とから被照明物
   体上の照度分布状態を求める演算手段と、該演算手段に
   よる出力に応じて前記照度分布補正手段による補正状態
   を変換する制御手段とを有することを特徴とする投影型
   露光装置。 ２）前記照明光学系は、ほぼ平行光束の照明光を供給す
   る光源手段と、該光源手段からの平行光束中に配置され
   複数の集光点を形成して被照明物体面を重畳的に照明す
   るための小レンズ群を有するフライアイ・インテグレー
   タと、該フライアイ・インテグレータの入射面と被照明
   物体面とをほぼ共役にし、該フライアイ・インテグレー
   タからの光束を被照明物体面に導くためのコンデンサー
   レンズとを有することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の投影型露光装置。 ３）前記照度分布補正手段は、前記フライアイ・インテ
   グレータの小レンズ群のうちの少なくとも１つに入射す
   る光束を部分的に遮光する遮光部を有し、該フライアイ
   ・インテグレータの入射光側に所定の距離を隔てて配置
   された平行平面透明部材であることを特徴とする特許請
   求の範囲第２項記載の投影型露光装置。 ４）前記照度分布補正手段は、フライアイ・インテグレ
   ータの小レンズ群に入射する光束を遮光する遮光部材の
   数が異なる複数の平行平面透明部材を有し、前記制御部
   材は前記複数の平行平面透明部材を交換するように構成
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載
   の投影型露光装置。 ５）前記照度分布補正手段の平行平面透明部材は、前記
   平行光束の光路に沿って移動可能であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項記載の照明装置。