JP6587557B2 - 露光用照明装置、露光装置及び露光方法 - Google Patents

Description

本発明は、露光用照明装置、露光装置及び露光方法に関する。

従来の露光装置では、反射鏡の曲率を補正する曲率補正機構が照明装置に設けられたものがあり、反射鏡を湾曲させて反射鏡のデクリネーション角を変化させることで、露光パターンの形状を補正し、高精度な露光結果を得るものが考案されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、特許文献２に記載の露光装置では、光学系の経時的な劣化に対応するため、複数の液晶セルを具備した照度分布補正フィルタを備え、各液晶セルを制御して照度分布補正フィルタの光透過率分布を補正し、フライアイレンズの複数のレンズ素子に照射される光の照度分布を迅速に更新し、レチクルに照射される光の照度分布を均一にすることが開示されている。

特開２０１２−１５５０８６号公報 特開２００６−２１０５５３号公報

ところで、曲率補正機構（ミラー曲げ機構）によって反射鏡の曲率を補正すると、反射鏡の反射面が凸面状になった部分では、反射光が拡散して照度が低下し（暗くなる）、反射鏡の反射面が凹面状になった部分では、反射光が収束して照度が高まり（明るくなる）、露光面での照度分布がばらつき露光精度に影響を及ぼす可能性がある。特許文献２に記載の露光装置は、照度分布補正フィルタの各液晶セルを制御してレチクルに照射する光の照度分布を均一にする装置であり、反射鏡の曲率補正に起因する照度分布のばらつきについて言及されていない。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ミラー曲げに起因する露光面での照度分布のばらつきを抑制することができる露光用照明装置、露光装置及び露光方法を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 光源と、
ｐ行、ｑ列（ｐ，ｑは、整数）のマトリックス状に配列された複数のレンズ素子を有し、前記光源からの光を均一にして出射するフライアイレンズと、
反射面の形状を変更可能なミラー曲げ機構を備え、前記フライアイレンズから出射された前記光を反射する反射鏡と、
を備え、
露光パターンが形成されたマスクを介して前記光源からの露光光をワーク上に照射して前記露光パターンを前記ワークに露光転写するための露光用照明装置であって、
前記光源と前記フライアイレンズとの間に配置されて露光面での照度分布を変更可能なワイヤフィルタを更に備え、
前記ワイヤフィルタは、平行に配置された複数本の線材からそれぞれ構成される第１及び第２のワイヤ群を備え、
前記第１及び第２のワイヤ群の前記線材は、互いに直交して、前記フライアイレンズのマトリックスに沿ってそれぞれ配設されてなり、
前記各ワイヤ群の前記線材は、それぞれ前記光の光軸及び前記線材の長手方向に対して直交する方向に移動可能であることを特徴とする露光用照明装置。
（２） 前記第１のワイヤ群は、第１の本数の線材からそれぞれ構成されるｐ＋１行のパターンを有し、
前記第２のワイヤ群は、第２の本数の線材からそれぞれ構成されるｑ＋１列のパターンを有し、
前記第１のワイヤ群の線材は、前記線材間の間隔が前記ｐ＋１行のパターンにおいてそれぞれ同じであるように、移動可能であり、
前記第２のワイヤ群の線材は、前記線材間の間隔が前記ｑ＋１列のパターンにおいてそれぞれ同じであるように、移動可能であることを特徴とする（１）に記載の露光用照明装置。
（３） 前記ｐ＋１行のパターンは、前記パターン毎に中央部よりも両端部において前記線材間の間隔が広がるように配置され、
前記ｑ＋１列のパターンは、前記パターン毎に中央部よりも両端部において前記線材間の間隔が広がるように配置されることを特徴とする（２）に記載の露光用照明装置。
（４） 前記第１のワイヤ群では、前記ｐ＋１行のパターンを構成する全ての線材が、前記光の光軸及び前記線材の長手方向に対して直交する方向に一体で移動可能であり、
前記第２のワイヤ群では、前記ｑ＋１列のパターンを構成する全ての線材が、前記光の光軸及び前記線材の長手方向に対して直交する方向に一体で移動可能であることを特徴とする（２）又は（３）に記載の露光用照明装置。
（５） 前記ワイヤフィルタは、前記露光面での照度分布が均一化されるように、前記反射鏡の反射面の形状に応じて、前記各ワイヤ群の線材を前記光の光軸及び前記線材の長手方向に対して直交する方向に移動させることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の露光用照明装置。
（６） 前記線材は、その線幅を変更可能であることを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載の露光用照明装置。
（７） 前記ワイヤフィルタは、前記光の光軸に沿って移動可能であることを特徴とする（１）〜（６）のいずれかに記載の露光用照明装置。
（８） 前記光源と前記フライアイレンズとの間に配置されて露光面での照度分布を変更可能な光学フィルタを更に備え、
前記光学フィルタは、ｐ＋１行、ｑ＋１列のマトリックス状に配列され、中心部から周辺部に向かって、次第に光透過率が高くなる光透過率分布を持った複数のセルを有し、前記光の光軸に直交する方向に移動可能であることを特徴とする（１）〜（７）のいずれかに記載の露光用照明装置。
（９） マスクを支持するマスク支持部と、
ワークを支持するワーク支持部と、
前記（１）〜（８）のいずれかに記載の露光用照明装置と、
を備え、
前記光源からの露光光を前記マスクを介して前記ワークに照射して前記マスクの露光パターンを前記ワークに露光転写することを特徴とする露光装置。
（１０） （９）に記載の露光装置を使用し、前記光源からの露光光を前記マスクを介して前記ワークに照射して前記マスクの露光パターンを前記ワークに露光転写することを特徴とする露光方法。

本発明の露光用照明装置によれば、光源と、ｐ行、ｑ列のマトリックス状に配列された複数のレンズ素子を有するフライアイレンズと、反射面の形状を変更するミラー曲げ機構を備える反射鏡と、互いに直交してフライアイレンズのマトリックスに沿って配設されると共に、光の光軸及び線材の長手方向に対して直交する方向に移動可能にされた複数本の線材から構成される第１及び第２のワイヤ群を有し、光源とフライアイレンズとの間に配置されて露光面での照度分布を変更可能なワイヤフィルタと、を備える。これにより、ワイヤフィルタの第１及び第２のワイヤ群の線材を、光軸及び線材の長手方向に対して直交する方向に移動させて、ミラー曲げ機構による反射面の形状変更に起因する露光面における照度分布のばらつきを補正することができる。

また、本発明の露光装置及び露光方法によれば、マスク支持部で支持されるマスクと、ワーク支持部で支持されるワークと、ミラー曲げ機構による反射面の形状変更に起因する露光面での照度分布のばらつきを補正可能なワイヤフィルタを有する露光用照明装置と、を備え、ワイヤフィルタで補正された光源からの露光光を、マスクを介してワークに照射して露光パターンをワークに露光転写するので、高精度な露光結果が得られる。

本発明に係る露光装置の正面図である。 本発明に係る露光用照明装置の構成を示す図である。 露光用照明装置のフライアイレンズとワイヤフィルタを示す斜視図である。 ワイヤフィルタの平面図である。 （ａ）は、露光用照明装置の反射鏡支持構造を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＶ−Ｖ線に沿った断面図であり、（ｃ）は、（ａ）のＶ´−Ｖ´線に沿った断面図である。 （ａ）は、光源部から出射した略均一な照度の光をワイヤフィルタにより補正してフライアイレンズの各レンズ素子に入射した場合の各レンズ素子から出射した光の露光面での照度を示す図であり、（ｂ）は、露光面での全体照度のイメージを示す図である。 （ａ）は、反射鏡がフラットの状態における露光面での照度分布図であり、（ｂ）は、ミラー曲げ機構により反射面の形状変更した状態における露光面での照度分布図であり、（ｃ）は、ワイヤフィルタによる補正後の露光面での照度分布図である。 （ａ）は、ミラー曲げ機構により形状変更された平面ミラーの反射面の形状を示す斜視図であり、（ｂ）は、平面図である。 （ａ）は、フライアイレンズ、ワイヤフィルタに加え、更に光学フィルタを備える変形例の露光用照明装置の斜視図であり、（ｂ）は、同一の光透過率分布を有し、マトリックス配置された複数のセルからなる光学フィルタの平面図である。

以下、本発明に係る露光装置の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１に示すように、近接露光装置ＰＥは、被露光材としてのワークＷより小さいマスクＭを用い、マスクＭをマスクステージ（マスク支持部）１で保持すると共に、ワークＷをワークステージ（ワーク支持部）２で保持し、マスクＭとワークＷとを近接させて所定の露光ギャップで対向配置した状態で、露光用照明装置３からパターン露光用の光をマスクＭに向けて照射することにより、マスクＭのパターンをワークＷ上に露光転写する。また、ワークステージ２をマスクＭに対してＸ軸方向とＹ軸方向の二軸方向にステップ移動させて、ステップ毎に露光転写が行われる。

ワークステージ２をＸ軸方向にステップ移動させるため、装置ベース４上には、Ｘ軸送り台５ａをＸ軸方向にステップ移動させるＸ軸ステージ送り機構５が設置されている。Ｘ軸ステージ送り機構５のＸ軸送り台５ａ上には、ワークステージ２をＹ軸方向にステップ移動させるため、Ｙ軸送り台６ａをＹ軸方向にステップ移動させるＹ軸ステージ送り機構６が設置されている。Ｙ軸ステージ送り機構６のＹ軸送り台６ａ上には、ワークステージ２が設置されている。ワークステージ２の上面には、ワークＷがワークチャック等で真空吸引された状態で保持される。また、ワークステージ２の側部には、マスクＭの下面高さを測定するための基板側変位センサ１５が配設されている。従って、基板側変位センサ１５は、ワークステージ２と共にＸ、Ｙ軸方向に移動可能である。

装置ベース４上には、複数（図に示す実施形態では４本）のＸ軸リニアガイドのガイドレール５１がＸ軸方向に配置され、それぞれのガイドレール５１には、Ｘ軸送り台５ａの下面に固定されたスライダ５２が跨架されている。これにより、Ｘ軸送り台５ａは、Ｘ軸ステージ送り機構５の第１リニアモータ２０で駆動され、ガイドレール５１に沿ってＸ軸方向に往復移動可能である。また、Ｘ軸送り台５ａ上には、複数のＹ軸リニアガイドのガイドレール５３がＹ軸方向に配置され、それぞれのガイドレール５３には、Ｙ軸送り台６ａの下面に固定されたスライダ５４が跨架されている。これにより、Ｙ軸送り台６ａは、Ｙ軸ステージ送り機構６の第２リニアモータ２１で駆動され、ガイドレール５３に沿ってＹ軸方向に往復移動可能である。

Ｙ軸ステージ送り機構６とワークステージ２の間には、ワークステージ２を上下方向に移動させるため、比較的位置決め分解能は粗いが移動ストローク及び移動速度が大きな上下粗動装置７と、上下粗動装置７と比べて高分解能での位置決めが可能でワークステージ２を上下に微動させてマスクＭとワークＷとの対向面間のギャップを所定量に微調整する上下微動装置８が設置されている。

上下粗動装置７は後述の微動ステージ６ｂに設けられた適宜の駆動機構によりワークステージ２を微動ステージ６ｂに対して上下動させる。ワークステージ２の底面の４箇所に固定されたステージ粗動軸１４は、微動ステージ６ｂに固定された直動ベアリング１４ａに係合し、微動ステージ６ｂに対し上下方向に案内される。なお、上下粗動装置７は、分解能が低くても、繰り返し位置決め精度が高いことが望ましい。

上下微動装置８は、Ｙ軸送り台６ａに固定された固定台９と、固定台９にその内端側を斜め下方に傾斜させた状態で取り付けられたリニアガイドの案内レール１０とを備えており、該案内レール１０に跨架されたスライダ１１を介して案内レール１０に沿って往復移動するスライド体１２にボールねじのナット（図示せず）が連結されると共に、スライド体１２の上端面は微動ステージ６ｂに固定されたフランジ１２ａに対して水平方向に摺動自在に接している。

そして、固定台９に取り付けられたモータ１７によってボールねじのねじ軸を回転駆動させると、ナット、スライダ１１及びスライド体１２が一体となって案内レール１０に沿って斜め方向に移動し、これにより、フランジ１２ａが上下微動する。
なお、上下微動装置８は、モータ１７とボールねじによってスライド体１２を駆動する代わりに、リニアモータによってスライド体１２を駆動するようにしてもよい。

この上下微動装置８は、Ｚ軸送り台６ａのＹ軸方向の一端側（図１の左端側）に１台、他端側に２台、合計３台設置されてそれぞれが独立に駆動制御されるようになっている。これにより、上下微動装置８は、ギャップセンサ２７による複数箇所でのマスクＭとワークＷとのギャップ量の計測結果に基づき、３箇所のフランジ１２ａの高さを独立に微調整してワークステージ２の高さ及び傾きを微調整する。
なお、上下微動装置８によってワークステージ２の高さを十分に調整できる場合には、上下粗動装置７を省略してもよい。

また、Ｙ軸送り台６ａ上には、ワークステージ２のＹ方向の位置を検出するＹ軸レーザ干渉計１８に対向するバーミラー１９と、ワークステージ２のＸ軸方向の位置を検出するＸ軸レーザ干渉計に対向するバーミラー（共に図示せず）とが設置されている。Ｙ軸レーザ干渉計１８に対向するバーミラー１９は、Ｙ軸送り台６ａの一側でＸ軸方向に沿って配置されており、Ｘ軸レーザ干渉計に対向するバーミラーは、Ｙ軸送り台６ａの一端側でＹ軸方向に沿って配置されている。

Ｙ軸レーザ干渉計１８及びＸ軸レーザ干渉計は、それぞれ常に対応するバーミラーに対向するように配置されて装置ベース４に支持されている。なお、Ｙ軸レーザ干渉計１８は、Ｘ軸方向に離間して２台設置されている。２台のＹ軸レーザ干渉計１８により、バーミラー１９を介してＹ軸送り台６ａ、ひいてはワークステージ２のＹ軸方向の位置及びヨーイング誤差を検出する。また、Ｘ軸レーザ干渉計により、対向するバーミラーを介してＸ軸送り台５ａ、ひいてはワークステージ２のＸ軸方向の位置を検出する。

マスクステージ１は、略長方形状の枠体からなるマスク基枠２４と、該マスク基枠２４の中央部開口にギャップを介して挿入されてＸ，Ｙ，θ方向（Ｘ，Ｙ平面内）に移動可能に支持されたマスクフレーム２５とを備えており、マスク基枠２４は装置ベース４から突設された支柱４ａによってワークステージ２の上方の定位置に保持されている。

マスクフレーム２５の中央部開口の下面には、枠状のマスクホルダ２６が設けられている。即ち、マスクフレーム２５の下面には、図示しない真空式吸着装置に接続される複数のマスクホルダ吸着溝が設けられており、マスクホルダ２６が複数のマスクホルダ吸着溝を介してマスクフレーム２５に吸着保持される。

マスクホルダ２６の下面には、マスクＭのマスクパターンが描かれていない周縁部を吸着するための複数のマスク吸着溝（図示せず）が開設されており、マスクＭは、マスク吸着溝を介して図示しない真空式吸着装置によりマスクホルダ２６の下面に着脱自在に保持される。

図２に示すように、本実施形態の露光装置ＰＥの露光用照明装置３は、紫外線照射用の光源としてのランプユニット６０と、光路ＥＬの向きを変えるための平面ミラー６３と、露光面での照度分布を変更するためのワイヤフィルタ９０と、照射光路を開閉制御する露光制御用シャッターユニット６４と、露光制御用シャッターユニット６４の下流側に配置され、ランプユニット６０からの光を均一にして出射するフライアイレンズ６５と、フライアイレンズ６５から出射された光路ＥＬの向きを変えるための平面ミラー６６と、高圧水銀ランプ６１からの光を平行光として照射するコリメーションミラー６７と、該平行光をマスクＭに向けて照射する平面ミラー６８と、を備える。

ランプユニット６０は、例えば高圧水銀ランプ６１と、この高圧水銀ランプ６１から照射された光を集光するリフレクタ６２をそれぞれ複数有する。なお、光源としては、単一の高圧水銀ランプ６１とリフレクタ６２の構成であってもよく、或いは、ＬＥＤによって構成されてもよい。

フライアイレンズ６５は、ｐ行、ｑ列（ｐ、ｑは、整数）のマトリックス状に配列された複数のレンズ素子６５ａを備え、リフレクタ６２で集光された光を照射領域においてできるだけ均一な照度分布となるようにして出射する。

図３及び図４に示すように、ワイヤフィルタ９０は、複数本の線材９２Ｘが平行にＸ方向にそれぞれ配置されてなる第１のワイヤ群９１Ｘと、複数本の線材９２Ｙが平行にＹ方向にそれぞれ配置されてなる第２のワイヤ群９１Ｙと、から構成されている。第１のワイヤ群９１Ｘの線材９２Ｘと，第２のワイヤ群９１Ｙの線材９２Ｙは、互いに直交するように配置されて、ｐ行、ｑ列のマトリックス状に配列されたフライアイレンズ６５の複数のレンズ素子６５ａに沿って配設されている。線材９２Ｘ，９２Ｙは、ワイヤや、細長く形成された板材などが適用可能であり、その断面形状は、円形、半円形、楕円形、三角形、四角形、その他多角形など、特に限定されない。
なお、図４では、説明のため、図３の線材９２Ｘと線材９２Ｙの本数よりも少なく示されている。

第１のワイヤ群９１Ｘは、線材９２Ｘの両端部が駆動装置９３Ｘにより支持されて、駆動装置９３Ｘにより一体として光路ＥＬ及び線材９２Ｘの長手方向に対して直交する方向（即ち、Ｙ方向）に移動可能に構成されている。また、第２のワイヤ群９１Ｙは、線材９２Ｘの両端部が駆動装置９３Ｙにより支持されて、駆動装置９３Ｙにより一体として光路ＥＬ及び線材９２Ｙの長手方向に対して直交する方向（即ち、Ｘ方向）に移動可能に構成されている。更に、第１及び第２のワイヤ群９１Ｘ，９１Ｙ（ワイヤフィルタ９０）は、光路ＥＬに沿った方向にも移動可能であり、これにより露光面における照度の強さを調節することができる。
なお、図３では、駆動装置９３Ｘ，９３Ｙを模式的に、９２Ｘ，９２Ｙの一端部側のみで示している。
また、駆動装置９３Ｘ，９３Ｙは、ワイヤフィルタ９０を光路ＥＬから退避させる不使用状態の位置へ移動させることもできる。

第１のワイヤ群９１Ｘは、ｐ＋１行（図４の実施例では４行）のパターンＰｘを有する。このうち、1つのパターンＰｘは、第１の本数の線材９２Ｘが、中央部から両端部に掛けて線材９２Ｘ間の間隔ｄ１が徐々に広がるように構成されている。

第２のワイヤ群９１Ｙは、ｑ＋１列（図４の実施例では４列）のパターンＰｙを有する。このうち、1つのパターンＰｙは、第２の本数の線材９２Ｙが、中央部から両端部に掛けて線材９２Ｙ間の間隔ｄ２が徐々に広がるように構成されている。

このようなパターンＰｘ，Ｐｙを有するワイヤフィルタ９０は、互いに重ねられて複数（図４の実施例では４行×４列）の領域Ｐを構成し、各領域Ｐの中央部の光透過率が周辺部の光透過率より低い、具体的には、中央部から周辺部に向かって、次第に光透過率が高くなる光透過率分布を有している。
なお、第１及び第２のワイヤ群９１Ｘ，９１Ｙの線材９２Ｘ，９２Ｙは、中央部から両端部に掛けて線材９２Ｘ，９２Ｙ間の間隔ｄ１，ｄ２が徐々に広がるように配置されているが、第１及び第２のワイヤ群９１Ｘ，９１Ｙの線材９２Ｘ，９２Ｙは、中央部よりも両端部において線材９２Ｘ，９２Ｙ間の間隔ｄ１，ｄ２が広がるように配置されるものでもよい。

更に、第１のワイヤ群９１Ｘの各線材９２Ｘは、第１のワイヤ群９１Ｘを一体に移動する駆動装置９３Ｘの他に、それぞれの線材９２Ｘの端部（例えば、図４の左右端）に設けられた、例えばバイメタルやピエゾ素子などの不図示の駆動機構により、それぞれ独立してＹ方向に移動可能とすることができる。また、第２のワイヤ群９１Ｙの各線材９２Ｙも、第２のワイヤ群９１Ｙを一体に移動する駆動装置９３Ｙの他に、それぞれの線材９２Ｙの端部（例えば、図４の上下端）に設けられた、例えばバイメタルやピエゾ素子などの不図示の駆動機構により、それぞれ独立してＸ方向に移動可能とすることができる。

これにより、第１及び第２のワイヤ群９１Ｘ，９１Ｙの線材９２Ｘ，９２Ｙは、パターンＰｘ、及びパターンＰｙ内における位置を変更することが可能である。また、線材９２Ｘ，９２Ｙ間の間隔ｄ１，ｄ２が、全てのパターンＰｘ及びパターンＰｙにおいてそれぞれ同じになるように線材９２Ｘ，９２Ｙを移動させることで、パターンＰｘ及びパターンＰｙのパターン形状、即ち、光透過率分布を任意に変更することができる。

1つのパターンＰｘと1つのパターンＰｙとが重なる領域Ｐの大きさは、フライアイレンズ６５のレンズ素子６５ａの大きさと略同じ大きさとなっており、複数のレンズ素子６５ａがｐ行、ｑ列のマトリックス状に配列されたフライアイレンズ６５に対しては、１行１列だけ大きい、即ち、ｐ＋１行、ｑ＋１列のパターンＰｘ，Ｐｙを有するワイヤフィルタ９０が適用される。これにより、第１のワイヤ群９１Ｘ、及び第２のワイヤ群９１Ｙを光路ＥＬに直交する方向に１パターン分の範囲で移動させても、フライアイレンズ６５のレンズ素子６５ａの全面が、ワイヤフィルタ９０のパターンＰｘ，Ｐｙと対向している。

その他、露光用照明装置３では、ワイヤフィルタ９０と露光制御用シャッターユニット６４の設置順は、逆であってもよい。さらに、フライアイレンズ６５と露光面との間には、ＤＵＶカットフィルタ、偏光フィルタ、バンドパスフィルタが配置されてもよい。

また、図５に示すように、平面ミラー６８は、正面視矩形状に形成されたガラス素材からなる。平面ミラー６８は、平面ミラー６８の裏面側に設けられた複数のミラー変形ユニット（ミラー曲げ機構）７０によりミラー変形ユニット保持枠７１に支持されている。

各ミラー変形ユニット７０は、平面ミラー６８の裏面に接着剤で固定されるパッド７２と、一端がパッド７２に固定された支持部材７３と、支持部材７３を駆動するアクチュエータ７４と、を備える。

支持部材７３には、保持枠７１に対してパッド７２寄りの位置に、±０・５ｄｅｇ以上の屈曲を許容する屈曲機構としてのボールジョイント７６が設けられており、保持枠７１に対して反対側となる他端には、アクチュエータ７４が取り付けられている。

さらに、マスク側のアライメントマーク（図示せず）の位置に露光光を反射する平面ミラー６８の各位置の裏面には、複数の接触式センサ７７が取り付けられている。

これにより、平面ミラー６８は、信号線８１により各アクチュエータ７４に接続されたミラー制御部８０からの指令に基づいて（図２参照）、接触式センサ７７によって平面ミラー６８の変位量をセンシングしながら、各ミラー変形ユニット７０のアクチュエータ７４を駆動して、各支持部材７３の長さを変えることによって、平面ミラー６８の形状を変更し、反射面の曲率を局部的に変更することで、平面ミラー６８のデクリネーション角を補正することができる。

その際、各ミラー変形ユニット７０には、ボールジョイント７６が設けられているので、支持部側の部分を三次元的に回動可能とすることができ、各パッド７２を平面ミラー６８の表面に沿って傾斜させることができる。このため、各パッド７２と平面ミラー６８との接着剥がれを防止するすると共に、移動量の異なる各パッド７２間における平面ミラー６８の応力が抑制され、平均破壊応力値が小さいガラス素材からなる場合であっても、平面ミラー６８の形状を局部的に変更する際、平面ミラー６８を破損することなく、１０ｍｍオーダーで平面ミラー６８を曲げることができ、曲率を大きく変更することができる。

このように構成された露光装置ＰＥでは、露光用照明装置３において、露光時に露光制御用シャッターユニット６４が開制御されると、高圧水銀ランプ６１から照射された光が、平面ミラー６３で反射されてフライアイレンズ６５の入射面に入射される。そして、フライアイレンズ６５の出射面から発せられた光は、平面ミラー６６、コリメーションミラー６７、及び平面ミラー６８によってその進行方向が変えられるとともに平行光に変換される。そして、この平行光は、マスクステージ１に保持されるマスクＭ、さらにはワークステージ２に保持されるワークＷの表面に対して略垂直にパターン露光用の光として照射され、マスクＭのパターンがワークＷ上に露光転写される。

ここで、図２も参照して、ワークＷの露光済みのパターンに対応してワークＷ上に露光転写されるマスクＭのパターンを補正するため、ミラー制御部８０から平面ミラー６８の各アクチュエータ７４に対して駆動信号を伝達すると、各ミラー変形ユニット７０のアクチュエータ７４は、各支持部材７３の長さを変えて、平面ミラー６８の形状を局部的に変更して、平面ミラー６８のデクリネーション角を補正する。

このとき、平面ミラー６８の局部的な形状変更により、マスクＭに照射される露光光の照度も局部的に変化する。即ち、露光面における照度分布が悪化し、ワークＷの露光精度に影響を及ぼす可能性がある。具体的には、アクチュエータ７４によって平面ミラー６８が裏面から押されて、平面ミラー６８の反射面が凸面状になった部分では、反射光が拡散して照度が低下する（暗くなる）。また、アクチュエータ７４によって平面ミラー６８の裏面が引かれて、平面ミラー６８の反射面が凹面状になった部分では、反射光が収束して照度が高まる（明るくなる）。

一方、中央部の光透過率が周辺部のものより低い複数のパターンＰｘ，Ｐｙを備えたワイヤフィルタ９０は、図６（ａ）に示すように、光路ＥＬに直交する方向（第１のワイヤ群９１ＸはＹ方向，第２のワイヤ群９１ＹはＸ方向）に移動させると、各パターンＰｘ，Ｐｙとが重なる領域Ｐの光透過率が低い部分（中央近傍）を通った光が、フライアイレンズ６５の各レンズ素子６５ａを通って重なり合うことで露光面での照度分布が変化し、露光面での一部の照度が低下する（図６（ｂ））。

このため、ワイヤフィルタ９０を光路ＥＬ上に配置し、平面ミラー６８の形状変更により、露光面における照度が高い部分に対応する各レンズ素子６５ａの部分に、パターンＰｘ，Ｐｙとが重なる領域Ｐの光透過率が低い中央部を対向させるように、ワイヤフィルタ９０（第１及び第２のワイヤ群９１Ｘ，９１Ｙ）を移動させる。これにより、露光面における照度分布のばらつきは、照度が高い部分の照度をワイヤフィルタ９０を用いて低下させることで補正することができ、照度分布を改善することができる。

また、必要に応じて、第１及び第２のワイヤ群９１Ｘ，９１Ｙの各線材９２Ｘ，９２Ｙの内、必要な線材９２Ｘ，９２Ｙを独立して移動させることにより、パターンＰｘ，Ｐｙとが重なる領域Ｐ内での光透過率を部分的に変更して、光透過率分布を変更することもできる。

なお、フライアイレンズ６５のマトリックス配置されたレンズ素子６５ａの数（目の数）が多くなると平均化されて露光面での照度分布の変化も小さくなる。レンズ素子６５ａは、縦方向に３個以上、横方向に３個以上で並ぶように配置されるものから適宜設定されればよく、ワイヤフィルタ９０のパターンＰｘ，Ｐｙの数も、フライアイレンズ６５の数に応じて適宜設計される。

以下、図７及び図８を用いて、平面ミラー６８を形状変更させた場合に、ワイヤフィルタ９０を用いて照度分布を補正したシミュレーション結果について説明する。
平面ミラー６８がフラット状態（形状変更前）のとき、図７（ａ）に示すように、露光面における露光光の照度分布は、５１．６ｍＷ／ｃｍ^２〜５６.０ｍＷ／ｃｍ^２、平均照度は、５４．２ｍＷ／ｃｍ^２であり、均一度は、４．１０％である。

ここで、露光パターンの形状を補正するため、図８に示すように、各アクチュエータ７４を、例えば、０〜０．５ｍｍだけ駆動させて平面ミラー６８の形状を局部的に変更して、平面ミラー６８のデクリネーション角を補正する。このときの露光面における露光光の照度分布は、図７（ｂ）に示すように、５２．３６ｍＷ／ｃｍ^２〜５９.０４ｍＷ／ｃｍ^２、平均照度は、５５．２０ｍＷ／ｃｍ^２であり、均一度は、６．００％となって、照度分布のばらつきが大きくなる。

このような照度分布の補正は、ワイヤフィルタ９０を略１／４ピッチだけ図中上方に相対移動させて、パターンＰｘとパターンＰｙとが重なる領域Ｐの中央部、即ち光透過率が低くなっている部分を、フライアイレンズ６５の各レンズ素子６５ａの上部に対向させる。これにより、図７（ｃ）に示すように、照度が高い部分の照度が低下して露光面における照度分布は、５２．２７ｍＷ／ｃｍ^２〜５５.９４ｍＷ／ｃｍ^２、平均照度は、５４．１０ｍＷ／ｃｍ^２、均一度は、３．３９％となり、照度分布が全体として均一化され、露光精度が向上する。なお、必要に応じて、ワイヤフィルタ９０を光路ＥＬに沿って移動させてワイヤフィルタ９０とフライアイレンズ６５との距離を調節することで、露光光の強度を調節することができる。

以上説明したように、本実施形態の露光用照明装置３によれば、ランプユニット６０と、ｐ行、ｑ列のマトリックス状に配列された複数のレンズ素子６５ａを有するフライアイレンズ６５と、反射面の形状を変更するミラー変形ユニット７０を備える平面ミラー６８と、ランプユニット６０とフライアイレンズ６５との間に配置されて露光面での照度分布を変更可能なワイヤフィルタ９０と、を備える。そして、ワイヤフィルタ９０は、互いに直交して、フライアイレンズ６５のマトリックスに沿って配設されると共に、光路ＥＬ及び線材９２Ｘ，９２Ｙの長手方向に対して直交する方向に移動可能にされた複数本の線材９２Ｘ，９２Ｙからそれぞれ構成される第１及び第２のワイヤ群９１Ｘ，９１Ｙを有する。この結果、ミラー変形ユニット７０による反射面の形状変更に起因する露光面での照度分布のばらつきを、ワイヤフィルタ９０により抑制することができる。

また、第１のワイヤ群９１Ｘは、複数の線材９２Ｘからそれぞれ構成される４行のパターンＰｘを有し、第２のワイヤ群９１Ｙは、複数の線材９２Ｙからそれぞれ構成される４列のパターンＰｙを有し、第１及び第２のワイヤ群９１Ｘ，９１Ｙの線材９２Ｘ，９２Ｙは、それぞれ線材９２Ｘ，９２Ｙ間の間隔ｄ１，ｄ２が４行のパターンＰｘ及び４列のパターンＰｙにおいてそれぞれ同じであるように、移動可能であるので、ミラー変形ユニット７０による反射面の形状変更に起因する露光面での照度分布のばらつきに応じて線材９２Ｘ，９２Ｙを移動させて露光面における照度分布のばらつきを補正することができる。

また、パターンＰｘ，Ｐｙ毎に中央部よりも両端部において線材９２Ｘ，９２Ｙ間の間隔ｄ１，ｄ２が広がるように配置されるので、間隔ｄ１，ｄ２が比較的狭い中央部を照度が高い各レンズ素子６５ａの部分と対向させることで、露光面における照度分布のばらつきを補正することができる。

さらに、一対のワイヤ群９１Ｘ，９１Ｙでは、それぞれ、４行のパターンＰｘを構成する全ての線材、及び４列のパターンＰｙを構成する全ての線材が、光路ＥＬ及び線材９２Ｘ，９２Ｙの長手方向に対して直交する方向に一体で移動可能であるので、露光面での照度を補正する位置を容易に調節することができる。

また、ワイヤフィルタ９０は、露光面での照度分布が均一化されるように、平面ミラー６８の反射面の形状に応じて、各ワイヤ群９１Ｘ，９１Ｙの線材９２Ｘ，９２Ｙを光路ＥＬ及び線材９２Ｘ，９２Ｙの長手方向に対して直交する方向に移動させるので、露光面での照度分布のばらつきを、ワイヤフィルタ９０により抑制することができる。

また、線材９２Ｘ，９２Ｙは、その線幅を変更可能であるので、線材９２Ｘ，９２Ｙの間隔ｄ１，ｄ２を同じ間隔で保持したまま、露光面での照度分布のばらつきを効果的に補正することができる。

更に、ワイヤフィルタ９０は、光路ＥＬに沿って移動可能であるので、露光面における照度の強さを調節することができる。これにより、露光面における照度分布のばらつきを効果的に補正することができる。

更にまた、本実施形態の露光装置ＰＥ及び露光方法によれば、マスクステージ１で支持されるマスクＭと、ワークステージ２で支持されるワークＷと、ミラー変形ユニット７０による反射面の形状変更に起因する露光面での照度分布のばらつきを補正可能なワイヤフィルタ９０を有する露光用照明装置３と、を備え、ランプユニット６０からの露光光をワイヤフィルタ９０で補正し、マスクＭを介してワークＷに照射して露光パターンをワークＷに露光転写するので、高精度な露光結果が得られる。

（変形例）
図９は、上記実施形態で用いたワイヤフィルタに加え、光学フィルタを備える変形例の露光用照明装置の斜視図である。

光学フィルタ１００は、ワイヤフィルタ９０と平行に配置されて、ワイヤフィルタ９０とフライアイレンズ６５との間に配設される。なお、ワイヤフィルタ９０と光学フィルタ１００の配置順は、逆であってもよい。

光学フィルタ１００は、周囲に設けられたフレーム１０２を駆動装置１０３によって駆動することで、各方向（光路ＥＬに直交する方向、及び光路ＥＬに沿う方向）に移動可能である。また、駆動装置１０３は、光学フィルタ１００を光路ＥＬから退避させる不使用状態の位置へ移動させることもできる。光学フィルタ１００のセル１０１は、フライアイレンズ６５のレンズ素子６５ａの大きさと略同じ大きさであり、ワイヤフィルタ９０と同様に、ｐ＋１行、ｑ＋１列のマトリックス状に配列されている。

図９（ｂ）に示すように、光学フィルタ１００の複数のセル１０１はそれぞれ、中心部の光透過率が周辺部の光透過率より低い、具体的には、中心部から周辺部に向かって、次第に光透過率が高くなる同一の光透過率分布を有している。光学フィルタ１００は、ワイヤフィルタ９０と同様に、反射面の形状変更により照度が高くなった部分に、各セル１０１の中心部が一致するように、光路ＥＬに直交する方向に移動させて照度が高い部分の照度を低下させることで、照度分布のばらつきを補正することができる。この結果、ミラー変形ユニット７０による反射面の形状変更に起因する露光面での照度分布のばらつきが抑制される。また、光路ＥＬに沿って移動させることで、露光面における照度の強さを調節することができる。

なお、中心部から周辺部に向かう光透過率の変化は、線形的変化、正弦波的変化、指数関数的変化など、任意に設定可能である。光透過率分布は、光学フィルタ１００の石英基板にクロムのドットパターンを蒸着するものや、蒸着多層膜により中心から放射状に透過率が変化する光学フィルタなどによって設けることができる。光透過率は、ドットパターンの大きさや密度を変えることで任意に設定することができる。

従って、ワイヤフィルタ９０と光学フィルタ１００のそれぞれの特徴を有効に活用して、連続的に照度分布を変更することが容易な光学フィルタ１００と、露光現場での要望に合わせて線材９２Ｘ，９２Ｙを移動することで、照度分布の調整の自由度が高いワイヤフィルタ９０と、を組み合わせることで、露光面での照度分布のばらつきをより効果的に抑制することが可能となる。

以上説明したように、変形例の露光用照明装置３によれば、ランプユニット６０とフライアイレンズ６５との間に配置されて露光面での照度分布を変更可能な光学フィルタ１００を、ワイヤフィルタ９０に加えて更に備える。光学フィルタ１００は、４行、４列のマトリックス状に配列され、中心部から周辺部に向かって、次第に光透過率が高くなる光透過率分布を持った複数のセル１０１を有し、光路ＥＬに直交する方向に移動可能であるので、照度分布のばらつきを、ワイヤフィルタ９０と光学フィルタ１００とが協働して補正することができ、ミラー変形ユニット７０による反射面の形状変更に起因する露光面での照度分布のばらつきを、より効果的に抑制することができる。

尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が
可能である。
上記実施形態では、ｐ行、ｑ列のマトリックス状に配列された複数のレンズ素子６５ａを有するフライアイレンズ６５に対して、ワイヤフィルタ９０は、ｐ＋１行、ｑ＋１行のパターンＰｘ，Ｐｙを有するものとしたが、各線材９２Ｘ，９２Ｙをそれぞれ独立して移動させて各パターンＰｘ，Ｐｙ内の光透過率分布を変更すれば、レンズ素子６５ａと同数のｐ行、ｑ列のパターンＰｘ，Ｐｙを有するワイヤフィルタ９０での対応も可能となる。

また、各ワイヤ群の線材の駆動方法は、上記実施形態のものに限定されず、線材９２Ｘ，９２Ｙ間の間隔ｄ１，ｄ２が、全てのパターンＰｘ及びパターンＰｙで同じになるように移動させれば、任意に設計することができる。例えば、各パターンＰｘ，Ｐｙ内での同じ位置にある線材９２Ｘ，９２Ｙを１つの駆動機構によりユニット化して、ユニット毎に駆動させてもよい。

１ マスクステージ（マスク支持部）
２ ワークステージ（ワーク支持部）
３ 露光用照明装置
６０ ランプユニット（光源）
６５ フライアイレンズ
６５ａ レンズ素子
６８ 平面ミラー（反射鏡）
７０ ミラー変形ユニット（ミラー曲げ機構）
９０ ワイヤフィルタ
９１Ｘ 第１のワイヤ群
９１Ｙ 第２のワイヤ群
９２Ｘ，９２Ｙ 線材
１００ 光学フィルタ
１０１ セル
ｄ１，ｄ２ 線材間の間隔
ＥＬ 光路（光軸）
Ｍ マスク
ＰＥ 近接露光装置
Ｐｘ，Ｐｙ パターン
Ｗ ワーク

Claims (10)

1. 光源と、
   ｐ行、ｑ列（ｐ，ｑは、整数）のマトリックス状に配列された複数のレンズ素子を有し、前記光源からの光を均一にして出射するフライアイレンズと、
   反射面の形状を変更可能なミラー曲げ機構を備え、前記フライアイレンズから出射された前記光を反射する反射鏡と、
   を備え、
   露光パターンが形成されたマスクを介して前記光源からの露光光をワーク上に照射して前記露光パターンを前記ワークに露光転写するための露光用照明装置であって、
   前記光源と前記フライアイレンズとの間に配置されて露光面での照度分布を変更可能なワイヤフィルタを更に備え、
   前記ワイヤフィルタは、平行に配置された複数本の線材からそれぞれ構成される第１及び第２のワイヤ群を備え、
   前記第１及び第２のワイヤ群の前記線材は、互いに直交して、前記フライアイレンズのマトリックスに沿ってそれぞれ配設されてなり、
   前記各ワイヤ群の前記線材は、それぞれ前記光の光軸及び前記線材の長手方向に対して直交する方向に移動可能であることを特徴とする露光用照明装置。
2. 前記第１のワイヤ群は、第１の本数の線材からそれぞれ構成されるｐ＋１行のパターンを有し、
   前記第２のワイヤ群は、第２の本数の線材からそれぞれ構成されるｑ＋１列のパターンを有し、
   前記第１のワイヤ群の線材は、前記線材間の間隔が前記ｐ＋１行のパターンにおいてそれぞれ同じであるように、移動可能であり、
   前記第２のワイヤ群の線材は、前記線材間の間隔が前記ｑ＋１列のパターンにおいてそれぞれ同じであるように、移動可能であることを特徴とする請求項１に記載の露光用照明装置。
3. 前記ｐ＋１行のパターンは、前記パターン毎に中央部よりも両端部において前記線材間の間隔が広がるように配置され、
   前記ｑ＋１列のパターンは、前記パターン毎に中央部よりも両端部において前記線材間の間隔が広がるように配置されることを特徴とする請求項２に記載の露光用照明装置。
4. 前記第１のワイヤ群では、前記ｐ＋１行のパターンを構成する全ての前記線材が、前記光の光軸及び前記線材の長手方向に対して直交する方向に一体で移動可能であり、
   前記第２のワイヤ群では、前記ｑ＋１列のパターンを構成する全ての前記線材が、前記光の光軸及び前記線材の長手方向に対して直交する方向に一体で移動可能であることを特徴とする請求項２又は３に記載の露光用照明装置。
5. 前記ワイヤフィルタは、前記露光面での照度分布が均一化されるように、前記反射鏡の反射面の形状に応じて、前記各ワイヤ群の線材を前記光の光軸及び前記線材の長手方向に対して直交する方向に移動させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の露光用照明装置。
6. 前記線材は、その線幅を変更可能であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の露光用照明装置。
7. 前記ワイヤフィルタは、前記光の光軸に沿って移動可能であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の露光用照明装置。
8. 前記光源と前記フライアイレンズとの間に配置されて露光面での照度分布を変更可能な光学フィルタを更に備え、
   前記光学フィルタは、ｐ＋１行、ｑ＋１列のマトリックス状に配列され、中心部から周辺部に向かって、次第に光透過率が高くなる光透過率分布を持った複数のセルを有し、前記光の光軸に直交する方向に移動可能であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の露光用照明装置。
9. マスクを支持するマスク支持部と、
   ワークを支持するワーク支持部と、
   前記請求項１〜８のいずれか１項に記載の露光用照明装置と、
   を備え、
   前記光源からの露光光を前記マスクを介して前記ワークに照射して前記マスクの露光パターンを前記ワークに露光転写することを特徴とする露光装置。
10. 請求項９に記載の露光装置を使用し、前記光源からの露光光を前記マスクを介して前記ワークに照射して前記マスクの露光パターンを前記ワークに露光転写することを特徴とする露光方法。

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