KR101251214B1 - 조명 광학 장치, 노광 장치, 노광 방법, 디바이스 제조 방법 및 조명 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따르면, 피조사면에서의 조도 분포를 대략 균일하게 유지 또는 조정하면서, 피조사면 위의 각 점에서의 동공 휘도 분포를 각각 대략 균일하게 조정할 수 있는 조명 광학 장치와, 광원(1)으로부터의 광속으로 피조사면(M, W)을 조명하는 조명 광학 장치를 제공한다. 조명 동공면에 소정의 휘도 분포를 갖는 동공 휘도 분포를 형성하기 위한 동공 분포 형성 수단(1∼4)과, 피조사면 위의 각 점에 관한 동공 휘도 분포를 각각 독립적으로 조정하기 위한 조정기(8, 9)를 구비하고 있다. 조정기는, 동공 분포 형성 수단과 피조사면 사이의 광로 중에 배치되어, 소정의 투과율 분포 또는 반사율 분포를 갖는 복수의 조정면을 갖는다.

Description

조명 광학 장치, 노광 장치, 노광 방법, 디바이스 제조 방법 및 조명 방법{LIGHTING OPTICAL DEVICE, EXPOSURE SYSTEM, EXPOSURE METHOD, DEVICE MANUFACTURING METHOD AND LIGHTING METHOD}
본 발명은, 조명 광학 장치, 조명 광학 장치의 조정 방법, 노광 장치, 및 노광 방법에 관한 것으로, 특히 반도체 소자, 촬상 소자, 액정 표시 소자, 박막 자기 헤드 등의 마이크로 디바이스를 리소그래피 공정으로 제조하기 위한 노광 장치에 바람직한 조명 광학 장치에 관한 것이다.
이러한 종류의 전형적인 노광 장치에 있어서는, 광원으로부터 사출된 광속(光束)이, 광학 적분기(optical integrator)로서의 플라이 아이 렌즈(또는 마이크로 렌즈 어레이)를 거쳐서, 다수의 광원으로 이루어지는 실질적인 면광원으로서의 2차 광원을 형성한다. 2차 광원으로부터의 광속은, 콘덴서 렌즈에 입사된다.
콘덴서 렌즈에 의해 집광된 광속은, 소정의 패턴이 형성된 마스크를 중첩적으로 조명한다. 마스크의 패턴을 투과한 광은, 투영 광학계를 거쳐서 웨이퍼 위에 결상(結像)된다. 이렇게 해서, 감광성 기판으로서의 웨이퍼 위에는, 마스크 패턴 이 투영 노광(전사)된다. 또, 마스크에 형성된 패턴은 고집적화되어 있어, 이 미세 패턴을 웨이퍼 위에 정확히 전사하기 위해서는 웨이퍼 위에 있어서 균일한 조도 분포를 얻는 것이 필수적이다.
또한, 플라이 아이 렌즈의 후측 초점면에 원형상의 2차 광원을 형성하고, 그 크기를 변화시켜 조명의 간섭성(coherency) σ(σ값＝개구 조리개 직경／투영 광학계의 동공 직경, 혹은 σ값＝조명 광학계의 사출측 개구수／투영 광학계의 입사측 개구수)를 변화시키는 기술이 주목받고 있다. 또한, 플라이 아이 렌즈의 후측 초점면에 윤대(輪帶) 형상이나 4극 형상의 2차 광원을 형성하여, 투영 광학계의 초점 심도나 해상력을 향상시키는 기술이 주목받고 있다.
(발명이 해결하고자 하는 과제)
이 경우, 마스크의 미세 패턴을 웨이퍼 위에 충실히 전사하기 위해서는, 플라이 아이 렌즈의 후측 초점면에 형성되는 2차 광원의 광 강도 분포, 즉, 조명 동공면에 형성되는 소정의 휘도 분포를 갖는 동공 휘도 분포를 소망하는 형상으로 조정할 뿐만 아니라, 최종적인 피조사면으로서의 웨이퍼 위의 각 점에 관한 동공 휘도 분포를 각각 대략 균일하게 조정할 필요가 있다. 웨이퍼 위의 각 점에서의 동공 휘도 분포의 균일성에 편차(variation)가 있으면, 웨이퍼 위의 위치마다 패턴의 선폭이 분산되어, 마스크의 미세 패턴을 노광 영역의 전체에 걸쳐 소망하는 선폭으로 웨이퍼 위에 충실히 전사할 수가 없다.
본 발명은, 피조사면에서의 조도 분포를 대략 균일하게 유지 또는 조정하면서, 피조사면 위의 각 점에서의 동공 휘도 분포를 각각 대략 균일하게 조정할 수 있는 조명 광학 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또, 본 발명은, 피조사면에서의 조도 분포를 대략 균일하게 유지 가능 또는 조정 가능하며, 또한 피조사면 위의 각 점에서의 동공 휘도 분포를 대략 균일하게 조정 가능한 조명 광학 장치를 이용하여, 마스크의 미세 패턴을 노광 영역의 전체에 걸쳐 소망하는 선폭으로 감광성 기판 위에 충실히 전사할 수 있는 노광 장치 및 노광 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
(과제를 해결하기 위한 수단)
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제 1 형태에서는, 광원으로부터의 광속으로 피조사면을 조명하는 조명 광학 장치에 있어서, 조명 동공면에 소정의 휘도 분포를 갖는 동공 휘도 분포를 형성하기 위한 동공 분포 형성 수단과, 상기 피조사면 위의 각 점에 관한 동공 휘도 분포를 각각 독립적으로 조정하기 위한 조정기를 구비하며, 상기 조정기는, 상기 동공 분포 형성 수단과 상기 피조사면 사이의 광로 중에 각각 배치된 복수의 조정면을 갖고, 각각의 상기 조정면은, 입사광의 광 강도 분포와는 다른 광 강도 분포의 광을 사출하는 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치를 제공한다.
본 발명의 제 2 형태에서는, 광원으로부터의 광속으로 피조사면을 조명하는 조명 광학 장치에 있어서, 조명 동공면에 소정의 휘도 분포를 갖는 동공 휘도 분포를 형성하기 위한 동공 분포 형성 수단과, 상기 피조사면 위의 각 점에 관한 동공 휘도 분포를 각각 독립적으로 조정하기 위한 조정기를 구비하며, 상기 조정기는, 상기 동공 분포 형성 수단과 상기 피조사면 사이의 광로 중에 배치되어, 소정의 투과율 분포 또는 반사율 분포를 갖는 복수의 조정면을 갖고, 상기 복수의 조정면은, 상기 조명 광학 장치의 광축 방향을 따라서 서로 다른 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치를 제공한다.
본 발명의 제 3 형태에서는, 광원으로부터의 광속으로 피조사면을 조명하는 조명 광학 장치에 있어서, 상기 조명 광학 장치의 조명 동공면과 상기 피조사면 사이의 광로 중으로서, 상기 피조사면과 광학적으로 공역인 공역면보다도 광원측의 광로 중에 배치되어, 입사 위치에 따라 투과율 또는 반사율이 상이한 제 1 투과율 분포 또는 제 1 반사율 분포를 갖는 제 1 조정면과, 상기 조명 동공면과 상기 피조사면 사이의 광로 중으로서, 상기 피조사면과 광학적으로 공역인 공역면보다도 피조사면측의 광로 중에 배치되어, 입사 위치에 따라 투과율 또는 반사율이 상이한 제 2 투과율 분포 또는 제 2 반사율 분포를 갖는 제 2 조정면을 구비하는 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치를 제공한다.
본 발명의 제 4 형태에서는, 광원으로부터의 광속으로 피조사면을 조명하는 조명 광학 장치에 있어서, 상기 조명 광학 장치의 조명 동공면과 상기 피조사면 사이의 광로 중으로서, 상기 피조사면과 광학적으로 공역인 공역면보다도 광원측의 광로 중에 배치되어, 입사 각도에 따라 투과율 또는 반사율이 상이한 제 1 투과율 분포 또는 제 1 반사율 분포를 갖는 제 1 조정면과, 상기 조명 동공면과 상기 피조사면 사이의 광로 중으로서, 상기 피조사면과 광학적으로 공역인 공역면보다도 피조사면측의 광로 중에 배치되어, 입사 각도에 따라 투과율 또는 반사율이 상이한 제 2 투과율 분포 또는 제 2 반사율 분포를 갖는 제 2 조정면을 구비하는 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치를 제공한다.
본 발명의 제 5 형태에서는, 광원으로부터의 광속으로 피조사면을 조명하는 조명 광학 장치에 있어서, 상기 조명 광학 장치의 조명 동공면과 상기 피조사면 사이의 광로 중에 배치되어, 입사 위치에 따라 투과율 또는 반사율이 상이한 제 1 투과율 분포 또는 제 1 반사율 분포를 갖는 제 1 조정면과, 상기 조명 동공면과 상기 피조사면 사이의 광로 중에 배치되어, 입사 위치에 따라 투과율 또는 반사율이 상이한 제 2 투과율 분포 또는 제 2 반사율 분포를 갖는 제 2 조정면을 구비하며, 상기 피조사면 위의 소정의 한 점에 도달하는 광속이 상기 제 1 조정면을 통과할 때의 광속의 크기와, 상기 피조사면 위의 상기 소정의 한 점에 도달하는 상기 광속이 상기 제 2 조정면을 통과할 때의 광속의 크기와는 서로 다른 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치를 제공한다.
본 발명의 제 6 형태에서는, 제 1 형태∼제 5 형태의 조명 광학 장치의 조정 방법에 있어서, 상기 조명 광학 장치의 설계 데이터에 근거하여 상기 피조사면 위의 복수 점에 관한 동공 휘도 분포를 산출하는 동공 휘도 분포 산출 공정과, 상기 복수 점에 관한 동공 휘도 분포를 각각 독립적으로 조정하기 위하여 상기 복수의 조정면에 각각 부여해야 할 소요(所要)의 투과율 분포 또는 반사율 분포를 결정하는 분포 결정 공정과, 상기 소요의 투과율 분포 또는 반사율 분포를 갖는 상기 복수의 조정면을 각각 형성하여 배치하는 조정 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 조정 방법을 제공한다.
본 발명의 제 7 형태에서는, 제 1 형태∼제 5 형태의 조명 광학 장치의 조정 방법에 있어서, 상기 피조사면 위의 복수 점에 관한 동공 휘도 분포를 측정하는 동공 휘도 분포 측정 공정과, 상기 복수 점에 관한 동공 휘도 분포를 각각 독립적으로 조정하기 위하여 상기 복수의 조정면에 각각 부여해야 할 소요의 투과율 분포 또는 반사율 분포를 결정하는 분포 결정 공정과, 상기 소요의 투과율 분포 또는 반사율 분포를 갖는 상기 복수의 조정면을 각각 형성하여 배치하는 조정 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 조정 방법을 제공한다.
본 발명의 제 8 형태에서는, 제 1 형태∼제 5 형태의 조명 광학 장치의 조정 방법에 있어서, 상기 피조사면 위의 복수 점에 관한 동공 휘도 분포를 얻는 동공 휘도 분포 획득 공정과, 상기 동공 휘도 분포 획득 공정에서 얻어진 상기 복수 점에 관한 동공 휘도 분포를 상기 조명 동공면에 있어서의 동공 좌표의 함수로서의 소정의 다항식으로 근사시키는 근사 공정과, 상기 소정의 다항식에 있어서의 각 항의 계수에 근거하여, 상기 복수 점에 관한 동공 휘도 분포를 상기 피조사면에 있어서의 상면(像面) 좌표 및 상기 동공 좌표의 함수로서의 동공 휘도 분포 다항식에 의해 평가하는 평가 공정과, 상기 복수의 조정면에 각각 부여되는 투과율 분포 또는 반사율 분포와 상기 복수 점에 관한 동공 휘도 분포의 변화와의 상관 관계를 얻는 공정과, 상기 평가 공정의 평가 결과와 상기 상관 관계에 근거하여, 상기 복수 점에 관한 동공 휘도 분포를 각각 독립적으로 조정하기 위하여 상기 복수의 조정면에 각각 부여해야 할 소요의 투과율 분포 또는 반사율 분포를 결정하는 분포 결정 공정과, 상기 소요의 투과율 분포 또는 반사율 분포를 갖는 상기 복수의 조정면을 각각 형성하여 배치하는 조정 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 조정 방법을 제공한다.
본 발명의 제 9 형태에서는, 광원으로부터의 광속에 근거하여 조명 동공면에 소정의 휘도 분포를 갖는 동공 휘도 분포를 형성하고, 이 동공 휘도 분포로부터의 광속으로 피조사면을 조명하는 조명 광학 장치의 조정 방법에 있어서, 상기 피조사면 위의 복수 점에 관한 동공 휘도 분포를 얻는 동공 휘도 분포 획득 공정과, 상기 복수 점에 관한 동공 휘도 분포를 각각 독립적으로 조정하기 위하여, 상기 조명 광학 장치의 광로 중의 복수의 위치에서의 소요의 투과율 분포 또는 반사율 분포를 결정하는 분포 결정 공정과, 상기 소요의 투과율 분포 또는 반사율 분포를 갖는 복수의 조정면을 각각 형성하여 상기 복수의 위치에 배치하는 조정 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 조정 방법을 제공한다.
본 발명의 제 10 형태에서는, 제 1 형태∼제 5 형태의 조명 광학 장치 또는 제 6 형태∼제 9 형태의 조정 방법에 의해 조정된 조명 광학 장치를 구비하고, 상기 조명 광학 장치에 의해 조명된 마스크의 패턴을 감광성 기판 위에 노광하는 것을 특징으로 하는 노광 장치를 제공한다.
본 발명의 제 11 형태에서는, 제 1 형태∼제 5 형태의 조명 광학 장치 또는 제 6 형태∼제 9 형태의 조정 방법에 의해 조정된 조명 광학 장치를 이용하여 마스크를 조명하는 조명 공정과, 상기 마스크의 패턴을 감광성 기판 위에 노광하는 노광 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 방법을 제공한다.
(발명의 효과)
본 발명의 조명 광학 장치에서는, 피조사면 위의 각 점에 관한 동공 휘도 분포를 각각 독립적으로 조정하기 위한 조정기로서, 예컨대, 입사광의 광 강도 분포와는 다른 광 강도 분포의 광을 사출하는 복수의 조정면을 갖는다. 따라서, 이 조정기를 구성하는 복수의 조정면의 작용에 의해, 피조사면에서의 조도 분포를 대략 균일하게 유지 또는 조정하면서, 피조사면 위의 각 점에서의 동공 휘도 분포를 각각 대략 균일하게 조정할 수 있다. 또, 본 발명에 있어서는, 피조사면에서의 조도 분포를 소망하는 분포로 유지 또는 조정하면서, 피조사면 위의 각 점에서의 동공 휘도 분포를 각각 소망하는 분포로 조정할 수도 있다.
또, 본 발명의 노광 장치 및 노광 방법에서는, 피조사면에서의 조도 분포를 대략 균일하게 유지 가능 또는 조정 가능하며, 또한 피조사면 위의 각 점에서의 동공 휘도 분포를 대략 균일하게 조정 가능한 조명 광학 장치를 이용하고 있기 때문에, 마스크의 미세 패턴을 노광 영역의 전체에 걸쳐 소망하는 선폭으로 감광성 기판 위에 충실히 전사할 수 있으며, 나아가서는 고정밀도로 양호한 디바이스를 제조할 수 있다. 또한, 본 발명의 노광 장치 및 노광 방법에 있어서, 피조사면에서의 조도 분포를 소망하는 분포로 유지 또는 조정하면서, 피조사면 위의 각 점에서의 동공 휘도 분포를 각각 소망하는 분포로 조정함으로써, 마스크의 미세 패턴을 노광 영역의 전체에 걸쳐 소망하는 선폭으로 감광성 기판 위에 충실히 전사하는 것도 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 노광 장치의 전체 구성을 개략적으로 나타내는 도면,
도 2는 본 실시예에 있어서의 한 쌍의 보정 필터의 구성 및 작용을 모식적으로 나타내는 도면,
도 3은 한 쌍의 보정 필터에 부여되는 투과율 분포의 일례를 모식적으로 나타내는 도면,
도 4는 한 쌍의 보정 필터에 부여되는 투과율 분포의 다른 예를 모식적으로 나타내는 도면,
도 5는 입사 각도에 따라 투과율이 상이한 투과율 분포를 갖는 한 쌍의 보정 필터를 이용하는 변형예를 개략적으로 나타내는 도면,
도 6은 입사 위치에 따라 투과율이 상이한 투과율 분포를 갖는 3개의 보정 필터를 이용하는 변형예를 개략적으로 나타내는 도면,
도 7은 도 6의 변형예에 있어서 각 보정 필터를 통과하는 축상 광속 및 축외 광속의 단면을 각각 나타내는 도면,
도 8은 본 실시예에 따른 조명 광학 장치의 조정 방법의 각 공정을 개략적으로 나타내는 흐름도,
도 9는 피조사면 위의 복수 점에 관한 동공 휘도 분포를 측정하기 위한 장치 의 구성을 개략적으로 나타내는 도면,
도 10은 피조사면에 있어서의 조도 분포를 측정하기 위한 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면,
도 11은 본 실시예의 변형예에 따른 조정 방법의 각 공정을 개략적으로 나타내는 흐름도,
도 12는 투영 광학계의 상면 좌표와 동공 좌표와의 관계를 설명하는 도면,
도 13은 마이크로 디바이스로서의 반도체 디바이스를 얻을 때의 방법의 흐름도,
도 14는 마이크로 디바이스로서의 액정 표시 소자를 얻을 때의 방법의 흐름도이다.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 광원 3 : 회절 광학 소자
4 : 줌 렌즈
5 : 마이크로 플라이 아이 렌즈(플라이 아이 렌즈)
6 : 콘덴서 광학계 7 : 마스크 블라인드
8, 8a, 9, 9a : 보정 필터 10 : 결상 광학계
20 : 분포 계측 장치 25 : 조도 측정 장치
M : 마스크 MS : 마스크 스테이지
PL : 투영 광학계 W : 웨이퍼
WS : 웨이퍼 스테이지
본 발명의 실시예를, 첨부 도면에 기초하여 설명한다. 도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 노광 장치의 전체 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1에 있어서, 감광성 기판인 웨이퍼 W의 법선 방향을 따라서 Z축을, 웨이퍼 W의 면내에 있어서 도 1의 지면에 평행한 방향으로 Y축을, 웨이퍼 W의 면내에 있어서 도 1의 지면에 수직인 방향으로 X축을 각각 설정하고 있다. 또, 도 1에서는, 조명 광학 장치가 통상의 원형 조명을 행하도록 설정되어 있다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 노광 장치는, 노광광(조명광)을 공급하기 위한 광원(1)을 구비하고 있다. 광원(1)으로서, 예컨대, 248㎚의 파장의 광을 공급하는 KrF 엑시머 레이저 광원이나 193㎚의 파장의 광을 공급하는 ArF 엑시머 레이저 광원 등을 이용할 수 있다. 광원(1)으로부터 ＋Z 방향을 따라 사출된 대략 평행한 광속은, X 방향을 따라 가늘고 길게 연장된 직사각형 형상의 단면을 갖고, 한 쌍의 렌즈(2a, 2b)로 이루어지는 빔 익스팬더(beam expander)(2)에 입사된다.
각 렌즈(2a, 2b)는, 도 1의 지면 내(YZ 평면 내)에 있어서 부(負;negative)의 굴절력 및 정(正;positive)의 굴절력을 각각 갖는다. 따라서, 빔 익스팬더(2)에 입사된 광속은, 도 1의 지면 내에 있어서 확대되어, 소정의 직사각형 형상의 단면을 갖는 광속으로 정형된다. 정형 광학계로서의 빔 익스팬더(2)를 거친 대략 평행한 광속은, 광로 절곡 미러에 의해 ＋Y 방향으로 편향된 후, 원형 조명용의 회절 광학 소자(3)를 거쳐서, 줌 렌즈(4)에 입사된다. 줌 렌즈(4)의 후측 초점면의 근방에는, 마이크로 플라이 아이 렌즈(5)의 입사면이 위치 결정되어 있다.
일반적으로, 회절 광학 소자는, 기판에 노광광(조명광)의 파장 정도의 피치를 갖는 단차를 형성함으로써 구성되며, 입사 빔을 소망하는 각도로 회절시키는 작용을 갖는다. 구체적으로는, 회절 광학 소자(3)는, 광축 AX를 따라 입사된 직사각형 형상의 평행 광속을, 원형상의 단면을 갖는 발산 광속으로 변환한다. 회절 광학 소자(3)는, 조명 광로에 대하여 삽탈이 자유롭게 구성되고, 또한 윤대 조명용의 회절 광학 소자나 4극 조명용의 회절 광학 소자로 전환 가능하도록 구성되어 있다.
마이크로 플라이 아이 렌즈(5)는, 종횡으로 또한 조밀하게 배열된 다수의 미소 렌즈(광학 요소)로 이루어지는 광학 부재이다. 일반적으로, 마이크로 플라이 아이 렌즈는, 예컨대, 평행 평면 유리판에 MEMS 기술(리소그래피＋에칭 등)을 응용하여 다수의 미소 광학면을 동시 형성함으로써 구성된다. 이렇게 하여, 회절 광학 소자(3)를 거친 광속은, 줌 렌즈(4)를 거쳐서, 파면(波面) 분할형의 광학 적분기로서의 마이크로 플라이 아이 렌즈(5)의 입사면에, 예컨대, 광축 AX를 중심으로 하는 원형상의 조야(照野;illumination field)를 형성한다.
여기서, 형성되는 원형상의 조야의 크기(즉, 그 직경)는, 줌 렌즈(4)의 초점 거리에 의존하여 변화한다. 마이크로 플라이 아이 렌즈(5)에 입사된 광속은 다수의 미소 렌즈에 의해 이차원적으로 분할되고, 광속이 입사된 각 미소 렌즈의 후측 초점면에는 광원이 각각 형성된다. 이렇게 하여, 마이크로 플라이 아이 렌즈(5)의 후측 초점면에는, 마이크로 플라이 아이 렌즈(5)로의 입사 광속에 의해서 형성되는 원형상의 조야와 대략 동일한 광 강도 분포를 갖는 원형상의 실질적인 면광원(이하, 「2차 광원」이라고 함)이 형성된다.
마이크로 플라이 아이 렌즈(5)의 후측 초점면에 형성된 원형상의 2차 광원으로부터의 광속은, 콘덴서 광학계(6)의 집광 작용을 받은 후, 마스크 M(나아가서는 웨이퍼 W)과 광학적으로 공역인 면에 배치된 마스크 블라인드(7)를 중첩적으로 조명한다. 이렇게 해서, 마스크 블라인드(7)에는, 마이크로 플라이 아이 렌즈(5)를 구성하는 각 미소 렌즈의 형상과 상사(相似)의 직사각형 형상의 조야가 형성된다. 또, 마스크 블라인드(7)의 전측(前側)(광원측)에는 제 1 보정 필터(8)가 배치되고, 마스크 블라인드(7)의 후측(後側)(마스크 측)에는 제 2 보정 필터(9)가 배치되어 있다. 제 1 보정 필터(8) 및 제 2 보정 필터(9)의 구성 및 작용에 대해서는 후술하기로 한다.
마스크 블라인드(7)의 직사각형 형상의 개구부(광 투과부)를 거친 광속은, 결상 광학계(10)의 집광 작용을 받아, 광로 절곡 미러에 의해 －Z 방향으로 편향된 후, 소정의 패턴이 형성된 마스크 M을 중첩적으로 조명한다. 이와 같이, 결상 광학계(10)는, 마스크 블라인드(7)의 직사각형 형상의 개구부의 상(像)을, 마스크 스테이지 MS에 의해 지지된 마스크 M 위에 형성하게 된다. 즉, 마스크 블라인드(7)는, 마스크 M(나아가서는 웨이퍼 W) 위에 형성되는 조명 영역을 규정하기 위한 시야 조리개를 구성하고 있다.
마스크 M의 패턴을 투과한 광속은, 투영 광학계 PL을 거쳐서, 감광성 기판인 웨이퍼 W 위에 마스크 패턴의 상을 형성한다. 즉, 웨이퍼 스테이지 WS에 의해 지 지된 웨이퍼 W 위에는, 마스크 M 위에서의 직사각형 형상의 조명 영역에 대응하도록 직사각형 형상의 영역에 패턴상(像)이 형성된다. 이렇게 해서, 투영 광학계 PL의 광축 AX와 직교하는 평면(XY 평면) 내에 있어서 웨이퍼 W를 이차원적으로 구동 제어하면서 일괄 노광 또는 스캔 노광을 행하는 것에 의해, 웨이퍼 W의 각 노광 영역에는 마스크 M의 패턴이 축차 노광된다.
또, 회절 광학 소자(3) 대신에 윤대 조명용의 회절 광학 소자를 조명 광로 중에 설정함으로써 윤대 조명을 행할 수 있다. 윤대 조명용의 회절 광학 소자는, 광축 AX를 따라 입사한 직사각형 형상의 평행 광속을, 윤대 형상의 단면을 갖는 발산 광속으로 변환한다. 따라서, 윤대 조명용의 회절 광학 소자를 거친 광속은, 마이크로 플라이 아이 렌즈(5)의 입사면에, 예컨대, 광축 AX를 중심으로 한 윤대 형상의 조야를 형성한다. 그 결과, 마이크로 플라이 아이 렌즈(5)의 후측 초점면에도, 그 입사면에 형성된 윤대 형상의 조야와 대략 동일한 광 강도 분포를 갖는 윤대 형상의 2차 광원이 형성된다.
또한, 회절 광학 소자(3) 대신에 4극 조명용(일반적으로는, 2극, 8극 등을 포함하는 복수극 조명용)의 회절 광학 소자를 조명 광로 중에 설정함으로써, 4극 조명(일반적으로는 복수극 조명)을 행할 수 있다. 4극 조명용의 회절 광학 소자는, 광축 AX를 따라 입사한 직사각형 형상의 평행 광속을, 4극 형상의 단면을 갖는 발산 광속으로 변환한다. 따라서, 4극 조명용의 회절 광학 소자를 거친 광속은, 마이크로 플라이 아이 렌즈(5)의 입사면에, 예컨대, 광축 AX를 중심으로 한 4극 형상의 조야를 형성한다. 그 결과, 마이크로 플라이 아이 렌즈(5)의 후측 초점면에 도, 그 입사면에 형성된 4극 형상의 조야와 대략 동일한 광 강도 분포를 갖는 4극 형상의 2차 광원이 형성된다.
도 2는, 본 실시예에 있어서의 한 쌍의 보정 필터의 구성 및 작용을 모식적으로 나타내는 도면이다. 본 실시예에서는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 마스크 블라인드(7)의 전측(광원측)에 제 1 보정 필터(8)가 배치되고, 마스크 블라인드(7)의 후측(마스크측)에 제 2 보정 필터(9)가 배치되어 있다. 즉, 제 1 보정 필터(8) 및 제 2 보정 필터(9)는 조명 광학 장치의 광축 방향을 따라서 서로 다른 위치에 위치 결정되어 있다. 제 1 보정 필터(8) 및 제 2 보정 필터(9)는 모두 평행 평면판의 형태를 갖고, 입사 위치에 따라 투과율이 상이한 투과율 분포를 갖는다. 즉, 예컨대, 제 1 보정 필터(8)의 마스크 블라인드(7)측의 광학면 및 제 2 보정 필터(9)의 마스크 블라인드(7)측의 광학면에는, 크롬이나 산화크롬 등으로 이루어지는 차광성 도트의 농밀(濃密) 패턴이 조정막으로서 형성되어 있다. 즉, 제 1 보정 필터(8)의 마스크 블라인드(7)측의 광학면 및 제 2 보정 필터(9)의 마스크 블라인드(7)측의 광학면이 조정면으로 되어 있다.
구체적으로, 제 1 보정 필터(8)는, 도 3(a)에 나타내는 바와 같이, 예컨대, Y 방향을 따라서 유효 영역의 중심에 있어서 투과율이 가장 낮고, 또한 중심에서부터의 거리의 2차 함수에 따라서 투과율이 주변을 향해 단조롭게 증대되는 것과 같은 2차의 오목 형상 패턴의 투과율 분포를 갖는다. 한편, 제 2 보정 필터(9)는, 도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 예컨대, Y 방향을 따라서 유효 영역의 중심에 있어서 투과율이 가장 높고, 또한 중심으로부터의 거리의 2차 함수에 따라서 투과율이 주변을 향해 단조롭게 감소하는 것과 같은 2차의 볼록 형상 패턴의 투과율 분포를 갖는다.
그리고, 제 1 보정 필터(8)에서는 유효 영역의 주변에 있어서의 투과율의 최대값과 중심에 있어서의 투과율의 최소값의 차가 예컨대, 4％로 설정되고, 제 2 보정 필터(9)에서는 유효 영역의 주변에 있어서의 투과율의 최소값과 중심에 있어서의 투과율의 최대값의 차가 예컨대, 4％로 설정되어 있다. 즉, 제 1 보정 필터(8)는 2차의 4％ 오목 형상 패턴의 투과율 분포를 갖고, 제 2 보정 필터(9)는 2차의 4％ 볼록 형상 패턴의 투과율 분포를 갖는다. 그 결과, 제 1 보정 필터(8)와 제 2 보정 필터(9)는 상보적인 투과율 분포를 갖게 된다.
또한, 본 실시예에서는, 제 1 보정 필터(8)(엄밀하게는 그 조정막인 마스크측의 광학면)와 마스크 블라인드(7)와의 거리와, 제 2 보정 필터(9)(엄밀하게는 그 조정막인 광원측의 광학면)와 마스크 블라인드(7)와의 거리가 서로 동등하게 되도록 설정되어 있다. 여기서, 피조사면으로서의 마스크 M(또는 최종적인 피조사면으로서의 웨이퍼 W) 위에 있어서 광축 AX와 교차하는 중심점 P1에 도달하는 광선, 중심점 P1로부터 ＋Y 방향으로 소정 거리만큼 떨어진 점 P2에 도달하는 광선, 및 중심점 P1로부터 －Y 방향으로 동일한 소정 거리만큼 떨어진 점 P3에 도달하는 광선에 주목한다.
그리고, 제 1 보정 필터(8) 및 제 2 보정 필터(9)가 개재되지 않은 상태에서는, 도 2에 있어서 제 1 보정 필터(8)보다도 상측에 사선부로 나타내는 바와 같이, 중심점 P1에 관한 동공 휘도 분포, 점 P2에 관한 동공 휘도 분포, 및 점 P3에 관한 동공 휘도 분포가 모두 균일한 것으로 한다. 또, 피조사면 위의 어느 점에 관한 동공 휘도 분포가 균일하다고 하는 것은, 그 점에 도달하는 광선이 조명 동공면(예컨대, 마이크로 플라이 아이 렌즈(5)의 후측 초점면)에 형성하는 광 강도 분포가 균일하다는 것과 다르지 않다.
여기서, 2차의 4％ 오목 형상 패턴의 투과율 분포를 갖는 제 1 보정 필터(8)만이 개재되면, 제 1 보정 필터(8)의 작용에 의해, 도 2에 있어서 제 1 보정 필터(8)와 마스크 블라인드(7) 사이 및 마스크 블라인드(7)와 제 2 보정 필터(9) 사이에 사선부로 나타내는 바와 같이, 중심점 P1에 관한 동공 휘도 분포가 균일한 패턴으로부터 오목 형상 패턴으로 변화하고, 점 P2에 관한 동공 휘도 분포가 균일한 패턴으로부터 경사 패턴으로 변화하며, 점 P3에 관한 동공 휘도 분포가 균일한 패턴으로부터 점 P2의 경사 패턴과는 경사 방향이 반대인 경사 패턴으로 변화한다.
즉, 제 1 보정 필터(8)의 조정막은 입사광의 광 강도 분포와는 다른 광 강도 분포의 광을 사출하고 있어, 중심점 P1에 도달하는 광속이 제 1 보정 필터(8)의 조정막을 통과할 때의 광 강도 분포를 균일한 강도 분포로부터 오목 형상의 강도 분포로 변화시키고, 점 P2에 도달하는 광속이 제 1 보정 필터(8)의 조정막을 통과할 때의 광 강도 분포를 균일한 강도 분포로부터 경사진 강도 분포로 변화시키며, 점 P3에 도달하는 광속이 제 1 보정 필터(8)의 조정막을 통과할 때의 광 강도 분포를 균일한 강도 분포로부터 점 P2의 경사 강도 분포와는 반대 방향으로 경사진 강도 분포로 변화시키고 있다.
또한, 제 1 보정 필터(8)에 부가하여 2차의 4％ 볼록 형상 패턴의 투과율 분 포를 갖는 제 2 보정 필터(9)도 개재되면, 제 2 보정 필터(9)의 작용에 의해, 도 2에 있어서 제 2 보정 필터(9)와 결상 광학계(10)(또는, 결상 광학계(10)＋투영 광학계 PL) 사이 및 결상 광학계(10)(또는 결상 광학계(10)＋투영 광학계 PL)와 마스크 M(또는 웨이퍼 W) 사이에 사선부로 나타내는 바와 같이, 중심점 P1에 관한 동공 휘도 분포가 오목 형상 패턴으로부터 균일한 패턴으로 되돌아가고, 점 P2 및 점 P3에 관한 동공 휘도 분포의 경사 패턴의 경사의 정도가 더 조장된 경사 패턴으로 변화한다.
즉, 제 2 보정 필터(9)의 조정막도 입사광의 광 강도 분포와는 다른 광 강도 분포의 광을 사출하고 있어, 중심점 P1에 도달하는 광속이 제 2 보정 필터(9)의 조정막을 통과할 때의 광 강도 분포를 오목 형상의 강도 분포로부터 균일한 강도 분포로 변화시키고, 점 P2에 도달하는 광속이 제 2 보정 필터(9)의 조정막을 통과할 때의 광 강도 분포를 경사 강도 분포로부터 더욱 경사진 강도 분포로 변화시키며, 점 P3에 도달하는 광속이 제 2 보정 필터(9)의 조정막을 통과할 때의 광 강도 분포를 경사 강도 분포로부터 더욱 경사진 강도 분포로 변화시키고 있다.
바꿔 말하면, 제 1 보정 필터(8)와 제 2 보정 필터(9)와의 협동 작용에 의해, 중심점 P1(및 P1과 동일한 Y 좌표를 갖는 점)에 관한 균일한 동공 휘도 분포가 변화하는 일 없이, 점 P2(및 P2와 동일한 Y 좌표를 갖는 점)에 관한 균일한 동공 휘도 분포가 선형적인 경사 패턴으로 변화하고, 점 P3(및 P3과 동일한 Y 좌표를 갖는 점)에 관한 균일한 동공 휘도 분포가 점 P2의 경사 패턴과는 경사 방향이 반대이고 경사의 정도가 동등한 선형적인 경사 패턴으로 변화한다. 또, 점 P2 및 점 P3에 관한 동공 휘도 분포의 선형적인 경사 조정의 정도는, 점 P2 및 점 P3의 중심점 P1로부터의 Y 방향에 따른 거리에 의존한다.
즉, 중심점 P1로부터 Y 방향을 따라 이간(離間)될수록, 그 점에 관한 동공 휘도 분포의 선형적인 경사 조정의 정도는 커진다. 또한, 도 2를 참조하면 분명한 바와 같이, 피조사면 위의 각 점에 도달하는 광선이 제 1 보정 필터(8) 및 제 2 보정 필터(9)를 각각 통과하는 영역(이하, 「파셜(partial) 영역」이라고 함)의 크기는, 제 1 보정 필터(8) 및 제 2 보정 필터(9)가 마스크 블라인드(7)로부터 이간될수록 커지고, 각 점에 관한 동공 휘도 분포의 선형적인 경사 조정의 정도도 커진다. 물론, 제 1 보정 필터(8) 및 제 2 보정 필터(9)의 투과율 분포의 변화의 정도(상술한 예에서는 4％)를 더 크게 설정하면, 각 점에 관한 동공 휘도 분포의 선형적인 경사 조정의 정도도 커진다.
또한, 상술한 바와 같이, 본 실시예에서는, 제 1 보정 필터(8)와 제 2 보정 필터(9)가 상보적인 투과율 분포를 갖고, 제 1 보정 필터(8)와 제 2 보정 필터(9)가 마스크 블라인드(7)를 사이에 두고 동등한 거리에 설정되어 있기 때문에, 피조사면 위의 각 점에 관한 파셜 영역의 위치 및 크기는 제 1 보정 필터(8)와 제 2 보정 필터(9)에 있어서 대략 일치한다. 그 결과, 제 1 보정 필터(8)와 제 2 보정 필터(9)와의 협동 작용에 의해, 피조사면 위의 각 점에 관한 동공 휘도 분포는 점마다 각각 조정되지만, 피조사면 위의 조도 분포는 실질적으로 변화하는 일 없이 대략 균일하게 유지된다.
이상과 같이, 본 실시예에서는, 피조사면 위의 제 1 점(예컨대, 점 P1)에 도 달하는 광속을 제 1 광속으로 하고, 피조사면 위에서 제 1 점과는 다른 제 2 점(예컨대, 점 P2 또는 P3)에 도달하는 광속을 제 2 광속이라고 할 때, 제 1 보정 필터(8) 및 제 2 보정 필터(9)를 통과하는 제 1 광속에 대하여, 제 1 보정 필터(8) 및 제 2 보정 필터(9)가 부여하는 광 강도 분포의 변화 상태와, 제 1 보정 필터(8) 및 제 2 보정 필터(9)를 통과하는 제 2 광속에 대하여, 제 1 보정 필터(8) 및 제 2 보정 필터(9)가 부여하는 광 강도 분포의 변화 상태가 서로 다르다. 이에 따라, 피조사면(M, W) 위의 각 점(예컨대, 제 1 점 및 제 2 점)에 관한 동공 휘도 분포를 각각 독립적으로 조정할 수 있다.
즉, 본 실시예에서는, 제 1 보정 필터(8)와 제 2 보정 필터(9)가, 피조사면(M, W) 위의 각 점에 관한 동공 휘도 분포를 각각 독립적으로 조정하기 위한 조정기를 구성하고 있다. 그 결과, 본 실시예의 노광 장치에서는, 피조사면(M, W)에서의 조도 분포를 대략 균일하게 유지하면서, 피조사면 위의 각 점에서의 동공 휘도 분포를 각각 대략 균일하게 조정할 수 있기 때문에, 마스크 M의 미세 패턴을 노광 영역의 전체에 걸쳐 소망하는 선폭으로 웨이퍼 W 위에 충실히 전사할 수 있다.
또, 상술한 설명에서는, 제 1 보정 필터(8)와 제 2 보정 필터(9)가 마스크 블라인드(7)를 사이에 두고 동등한 거리에 설정되어 있지만, 최종적인 피조사면인 웨이퍼 W와 광학적으로 공역인 공역면을 사이에 두고 동등한 거리에, 구체적으로는 예컨대, 마스크 M을 사이에 두고 동등한 거리에 설정하더라도 상술한 실시예와 마찬가지의 효과가 얻어진다. 또한, 상술한 설명에서는, 제 1 보정 필터(8)가 2차의 오목 형상 패턴의 투과율 분포를 갖고, 또한 제 2 보정 필터(9)가 2차의 볼록 형상 패턴의 투과율 분포를 갖지만, 제 1 보정 필터(8)가 2차의 볼록 형상 패턴의 투과율 분포를 갖고, 또한 제 2 보정 필터(9)가 2차의 오목 형상 패턴의 투과율 분포를 갖는 경우에도 상술한 실시예와 마찬가지의 효과가 얻어진다.
또한, 상술한 설명에서는, 제 1 보정 필터(8) 및 제 2 보정 필터(9)가 2차의 패턴의 투과율 분포를 갖지만, 이것에 한정되지 않고, 제 1 보정 필터(8) 및 제 2 보정 필터(9)에 부여하는 투과율 분포의 패턴에 대해서는 여러 가지 변형예가 가능하다. 구체적으로, 예컨대, 제 1 보정 필터(8)가, 도 4(a)에 나타내는 바와 같이, 예컨대, 유효 영역의 중심으로부터의 Y 방향에 따른 거리의 4차 함수에 따라서 중심에서 주변을 향해 투과율이 일단 증대된 후에 감소하는 것과 같은 4차의 M자형 패턴의 투과율 분포를 갖는 변형예도 가능하다.
이 변형예에서는, 제 2 보정 필터(9)는, 도 4(b)에 나타내는 바와 같이, 유효 영역의 중심으로부터의 Y 방향에 따른 거리의 4차 함수에 따라서 중심에서 주변을 향해 투과율이 일단 감소한 후에 증대되는 것과 같은 4차 W자형 패턴의 투과율 분포를 갖는 것으로 된다. 이 경우, 제 1 보정 필터(8)의 투과율 분포와 제 2 보정 필터(9)의 투과율 분포를 상보적으로 설정하면, 상술한 실시예와 마찬가지의 효과가 얻어진다. 단, 제 1 보정 필터(8) 및 제 2 보정 필터(9)가 4차 패턴의 투과율 분포를 갖기 때문에, 선형적인 경사 조정이 아니라 3차 함수적인 경사 조정 효과가 얻어진다. 또, 제 1 보정 필터(8) 및 제 2 보정 필터(9)의 패턴의 투과율 분포는 4차 이상이더라도 좋다. 또한, 제 1 보정 필터(8) 및 제 2 보정 필터(9)의 패턴의 투과율 분포가 경사 성분(1차 성분)을 포함하고 있어도 좋다. 예컨대, 경 사 성분과 2차 성분(또는, 4차 이상의 고차 성분)을 합성한 투과율 분포이더라도 좋다. 또한, 제 1 보정 필터(8) 및 제 2 보정 필터(9)의 패턴의 투과율 분포는 3차 성분 등의 기수차(奇數次) 성분이어도 좋다.
또한, 상술한 설명에서는, 제 1 보정 필터(8) 및 제 2 보정 필터(9)에 Y 방향에 따른 일차원의 투과율 분포를 부여하고 있지만, 일차원의 투과율 분포의 변화 방향에 대해서는 여러 가지 변형예가 가능하다. 또한, 제 1 보정 필터(8) 및 제 2 보정 필터(9)에, 예컨대, 회전 대칭인 투과율 분포 등의 이차원적인 투과율 분포를 부여할 수도 있다. 또한, 제 1 보정 필터(8) 및 제 2 보정 필터(9)에 부여해야 할 투과율 분포를 다른 적당한 함수에 따라서 규정할 수도 있다. 일례로서, 예컨대, 후술하는 제르니케 다항식을 이용하여 제 1 보정 필터(8) 및 제 2 보정 필터(9)의 투과율 분포를 규정함으로써, 피조사면 위의 각 점에 관한 동공 휘도 분포를 다양한 형태에 따라서 점마다 각각 조정하는 것이 가능하게 된다.
그런데, 상술한 실시예에 있어서, 크롬 도트와 같은 차광성 도트의 농밀 패턴을 이용하여 제 1 보정 필터(8) 및 제 2 보정 필터(9)에 투과율 분포를 부여하는 경우, 각 도트의 웨이퍼 W로의 전사 및 각 도트에 있어서의 회절의 영향을 평가하여, 각 도트의 크기나, 제 1 보정 필터(8) 및 제 2 보정 필터(9)와 마스크 블라인드(7)와의 거리 등을 설정할 필요가 있다. 또한, 상술한 설명에서는, 차광성 도트의 농밀 패턴을 이용하여 제 1 보정 필터(8) 및 제 2 보정 필터(9)에 투과율 분포를 부여하고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 조정막으로서의 박막의 두께를 제어하는 것에 의해 연속적으로 변화하는 투과율 분포를 부여할 수도 있다. 또한, 제 1 보정 필터(8) 및 제 2 보정 필터(9)를 형성하는 광 투과 부재 그 자체의 투과율 분포를, 소여(所與)의 투과율 분포로 하여도 좋다. 또, 제 1 보정 필터(8) 및 제 2 보정 필터(9)에 부여하는 투과율 분포는, 연속적으로 변화하는 투과율 분포에 한정되지 않고, 단계적으로 변화되는 투과율 분포이더라도 좋다.
또, 상술한 실시예에서는, 제 1 보정 필터(8)의 투과율 분포와 제 2 보정 필터(9)의 투과율 분포가 상보적으로 설정되어 있지만, 이것에 한정되지 않고, 제 1 보정 필터(8)의 투과율 분포에 대하여 상보적인 투과율 분포와는 실질적으로 다른 투과율 분포를 제 2 보정 필터(9)에 부여하는 변형예도 가능하다. 이 변형예에서는, 제 1 보정 필터(8)의 투과율 분포에 대하여 상보적인 투과율 분포와 제 2 보정 필터(9)의 투과율 분포의 차에 따라서 피조사면 위의 조도 분포가 조정되게 되며, 피조사면 위의 조도 분포를 대략 균일하게 조정하면서, 피조사면 위의 각 점에서의 동공 휘도 분포를 각각 대략 균일하게 조정할 수 있다.
마찬가지로, 피조사면 위의 조도 분포를 적극적으로 조정하는 변형예로서, 마스크 블라인드(7)를 사이에 두고 제 1 보정 필터(8)와 제 2 보정 필터(9)를 서로 다른 거리에 설정할 수도 있다. 이 경우, 마스크 블라인드(7)와 제 1 보정 필터(8)와의 거리와 마스크 블라인드(7)와 제 2 보정 필터(9)와의 거리의 차에 따라 피조사면에 있어서의 조도 분포를 조정할 수 있으며, 나아가서는 피조사면 위의 조도 분포를 대략 균일하게 조정하면서, 피조사면 위의 각 점에서의 동공 휘도 분포를 각각 대략 균일하게 조정할 수 있다.
또한, 상술한 실시예에서는, 제 1 보정 필터(8) 및 제 2 보정 필터(9)가 입 사 위치에 따라 투과율이 상이한 투과율 분포를 갖지만, 이것에 한정되지 않고, 입사 각도에 따라 투과율이 상이한 투과율 분포를 한 쌍의 보정 필터에 부여하는 변형예도 가능하다. 이 변형예에서는, 예컨대, 도 5에 나타내는 바와 같이, 한쪽의 보정 필터(8a)가 결상 광학계(10)의 동공면(10a)(조명 동공면과 광학적으로 공역인 공역면)보다도 광원 측에 배치되고, 다른쪽의 보정 필터(9a)가 결상 광학계(10)의 동공면(10a)보다도 마스크 측에 배치되게 된다.
이 경우, 피조사면 위의 제 1 점에 도달하는 광속을 제 1 광속으로 하고, 피조사면 위에서 제 1 점과는 다른 제 2 점에 도달하는 광속을 제 2 광속이라고 할 때, 제 1 광속이 보정 필터(8a, 9a)를 통과할 때의 입사각과, 제 2 광속이 보정 필터(8a, 9a)를 통과할 때의 입사각이 서로 다르기 때문에, 제 1 광속에 대하여 보정 필터(8a, 9a)가 부여하는 광 강도 분포의 변화 상태와, 제 2 광속에 대하여 보정 필터(8a, 9a)가 부여하는 광 강도 분포의 변화 상태가 서로 다르다.
따라서, 이 경우에도, 상술한 실시예 및 상술한 변형예와 마찬가지의 효과가 얻어진다. 즉, 한 쌍의 보정 필터(8a, 9a)의 투과율 분포를 상보적으로 설정하고, 또한 결상 광학계(10)의 동공면(10a)을 사이에 두고 한 쌍의 보정 필터(8a, 9a)를 등거리에 설정함으로써, 피조사면에서의 조도 분포를 대략 균일하게 유지하면서, 피조사면 위의 각 점에서의 동공 휘도 분포를 각각 대략 균일하게 조정할 수 있다.
또한, 한 쌍의 보정 필터(8a, 9a)의 투과율 분포를 실질적으로 상보적이지 않은 관계로 설정하거나, 혹은 결상 광학계(10)의 동공면(10a)을 사이에 두고 한 쌍의 보정 필터(8a, 9a)를 서로 다른 거리에 설정함으로써, 피조사면에서의 조도 분포를 대략 균일하게 조정하면서, 피조사면 위의 각 점에서의 동공 휘도 분포를 각각 대략 균일하게 조정할 수 있다. 또한, 입사 위치에 따라 투과율이 상이한 투과율 분포를 갖는 보정 필터와, 입사 각도에 따라 투과율이 상이한 투과율 분포를 갖는 보정 필터를 조합하여 이용하는 것이나, 입사 위치에 따라 투과율이 상이한 투과율 분포를 갖는 보정 필터쌍(8, 9)과, 입사 각도에 따라 투과율이 상이한 투과율 분포를 갖는 보정 필터쌍(8a, 9a)을 조합하여 이용하는 것도 가능하다.
또한, 상술한 설명에서는, 한 쌍의 보정 필터(8, 9;8a, 9a)에 투과율 분포를 부여하고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 입사 위치에 따라 반사율이 상이한 반사율 분포를 갖는 제 1 조정막과 제 2 조정막을 이용하는 것에 의해, 혹은 입사 각도에 따라 반사율이 상이한 반사율 분포를 갖는 제 1 조정막과 제 2 조정막을 이용하는 것에 의해, 상술한 실시예 및 상술한 변형예와 마찬가지의 효과가 얻어진다. 또, 입사 위치 또는 입사 각도에 따라 투과율 분포를 갖는 조정막(보정 필터)과, 입사 위치 또는 입사 각도에 따라 반사율 분포를 갖는 조정막을 조합하여 이용하더라도 좋다.
또한, 상술한 설명에서는, 한 쌍의 보정 필터(8, 9;8a, 9a)를 이용하는 것에 의해, 바꿔 말하면 한 쌍의 조정막(조정면)을 이용하는 것에 의해, 피조사면 위의 조도 분포를 대략 균일하게 유지 또는 조정하면서 피조사면 위의 각 점에서의 동공 휘도 분포를 각각 대략 균일하게 조정하고 있다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 일반적으로는 소정의 투과율 분포 또는 반사율 분포를 갖는 복수의 조정막(조정면)으로 이루어지는 조정기를 이용하여, 본 발명의 효과를 얻을 수 있다. 즉, 조정기 를 구성하는 조정막(조정면)의 수(數) 및 배치에 대하여 여러 가지 변형예가 가능하다.
구체적으로, 예컨대, 도 6에 나타내는 바와 같이, 입사 위치에 따라 투과율이 상이한 투과율 분포를 갖는 3개의 보정 필터(11a∼11c)를 이용하는 변형예도 가능하다. 도 6의 변형예에서는, 마이크로 플라이 아이 렌즈(5)와 마스크 블라인드(7) 사이의 콘덴서 광학계(6)의 광로 중에 제 1 보정 필터(11a) 및 제 2 보정 필터(11b)가 광원 측에서부터 순서대로 배치되고, 콘덴서 광학계(6)와 마스크 블라인드(7) 사이의 광로 중에 제 3 보정 필터(11c)가 배치되어 있다.
이 경우, 도 7에 나타내는 바와 같이, 각 보정 필터(11a∼11c)가 조명 광학 장치의 광축 방향에 있어서 서로 다른 위치에 배치되어 있기 때문에, 축상 광속(마스크 블라인드(7)와 광축 AX의 교점에 도달하는 광속)이 보정 필터(11a∼11c)를 각각 통과하는 영역, 즉, 축상 파셜 영역(11aa, 11ba, 11ca)이 보정 필터(11a∼11c)마다 다르다. 마찬가지로, 축외 광속(광축 AX로부터 떨어진 마스크 블라인드(7) 위의 점에 도달하는 광속)이 보정 필터(11a∼11c)를 각각 통과하는 영역, 즉, 축외 파셜 영역(11ab, 11bb, 11cb)도 보정 필터(11a∼11c)마다 다르다.
이 변형예에서는, 각 보정 필터(11a∼11c)의 투과율 분포, 각 보정 필터(11a∼11c)에 있어서의 축상 파셜 영역 및 축외 파셜 영역의 위치 및 크기 등을 적절히 설정함으로써, 피조사면에서의 조도 분포를 대략 균일하게 조정하면서, 피조사면 위의 각 점에서의 동공 휘도 분포를 각각 대략 균일하게 조정할 수 있다. 또한, 일반적으로는, 입사 위치 또는 입사 각도에 따라 투과율(또는 반사율)이 변화하는 소정의 투과율 분포(또는 반사율 분포)를 갖는 복수의 조정면(조정막)으로 이루어지는 조정기를 이용하여, 각 조정면(조정막)의 투과율 분포(또는 반사율 분포), 각 조정면(조정막)에 있어서의 축상 파셜 영역 및 축외 파셜 영역의 위치 및 크기 등을 적절히 설정함으로써, 본 발명의 효과를 얻을 수 있다.
또, 이 변형예에 있어서, 모든 보정 필터(11a∼11c)가 광학 적분기로서의 마이크로 플라이 아이 렌즈(5)와 마스크 블라인드(7) 사이의 광로 중에 배치되어 있지만, 이들 보정 필터(11a∼11c)는 마스크 블라인드(7)와 피조사면 사이의 광로 중에 배치되어 있어도 좋고, 보정 필터의 일부만(예컨대, 보정 필터(11c)만) 마스크 블라인드(7)와 피조사면 사이의 광로 중에 배치되어 있어도 좋다.
또한, 상술한 각 실시예 및 변형예에 있어서, 피조사면에서의 조도 분포가 변화되어 버리는 것과 같은 경우에는, 예컨대, 국제 공개 특허 제 2005／048326호 팜플렛에 기재된 가변 슬릿 장치나, 미국 특허 공보 제 6771350호에 기재된 조도 분포 제어 장치 등을 병용하여, 피조사면에서의 조도 분포의 변화분을 보정하도록 하여도 좋다.
또한, 상술한 설명에서는, 평행 평면판의 형태를 갖는 보정 필터의 광학 평면 위에 소정의 투과율 분포(또는 반사율 분포)를 갖는 조정면(조정막)을 형성하고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 렌즈나 반사경의 표면 위에, 즉, 볼록 형상의 렌즈면, 오목 형상의 렌즈면, 볼록 형상의 반사면, 오목 형상의 반사면 등의 위에 조정면(조정막)을 형성할 수도 있다. 단, 일반적으로, 평면 형상의 광학면을 갖는 광학 부재의 광학 평면 위에 조정면(조정막)을 형성하는 쪽이 제조가 용이하다는 것 은 말할 필요도 없다.
이하, 광원(1)으로부터 투영 광학계 PL까지를 피조사면으로서의 웨이퍼 W를 조명하는 조명 광학 장치라고 생각하고, 이 조명 광학 장치(1∼PL)의 조정 방법에 대하여 설명한다. 또, 본 실시예에서는, 조정 방법의 설명을 간소화하기 위해, 소정의 투과율 분포를 갖는 복수(2개 또는 그 이상)의 보정 필터를 이용하여, 피조사면(웨이퍼 W가 설정되는 면)에서의 조도 분포를 대략 균일하게 조정하면서, 피조사면 위의 각 점에서의 동공 휘도 분포를 각각 대략 균일하게 조정하는 것으로 한다.
도 8은, 본 실시예에 따른 조명 광학 장치의 조정 방법의 각 공정을 개략적으로 나타내는 흐름도이다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에 따른 조명 광학 장치(1∼PL)의 조정 방법에서는, 피조사면 위의 복수 점에 관한 동공 휘도 분포 및 피조사면에 있어서의 조도 분포를 얻는다(S11). 구체적으로, 분포 획득 공정 S11에서는, 조명 광학 장치(1∼PL)의 설계 데이터에 근거하여, 피조사면 위의 복수 점에 관한 동공 휘도 분포 및 피조사면에 있어서의 조도 분포를 산출한다.
여기서, 조명 광학 장치(1∼PL)의 설계 데이터로서, 예컨대, 마이크로 플라이 아이 렌즈(5)의 직후부터 웨이퍼 W의 직전까지의 광학계(6∼PL)의 데이터, 즉, 각 광학면의 곡률 반경, 각 광학면의 축상 간격, 각 광학 부재를 형성하는 광학 재료의 굴절률 및 종류, 사용광의 파장, 각 광학 부재의 투과율, 반사 방지막이나 반사막의 입사 각도 특성 등의 데이터를 이용한다. 또, 설계 데이터에 근거하여 피조사면 위의 복수 점에 관한 동공 휘도 분포를 산출하는 방법에 대해서는, 예컨대, 국제 공개 WO 02／031570호 팜플렛을 참조할 수 있다. 또한, 설계 데이터에 근거 하여 피조사면에 있어서의 조도 분포를 산출하는 방법에 대해서는 잘 알려져 있으며, 예컨대, 일본 공개 특허 공보 평3-216658호를 참조할 수 있다.
혹은, 분포 획득 공정 S11에 있어서, 실제로 제조된 장치마다 피조사면 위의 복수 점에 관한 동공 휘도 분포 및 피조사면에 있어서의 조도 분포를 측정하여도 좋다. 구체적으로, 피조사면 위의 복수 점에 관한 동공 휘도 분포는, 예컨대, 도 9에 나타내는 분포 계측 장치(20)를 이용하여 측정할 수 있다. 또, 분포 계측 장치(20)를 이용하는 동공 휘도 분포의 측정은, 웨이퍼 W를 광로로부터 퇴피시킨 상태에서 행해진다. 분포 계측 장치(20)는, 핀홀 부재(20a)와, 집광 렌즈(20b)와, 예컨대, 이차원 CCD와 같은 광 검출기(20c)를 갖는다.
여기서, 핀홀 부재(20a)는, 투영 광학계 PL의 결상면 위치(즉, 노광에 있어서 웨이퍼 W의 피노광면이 위치 결정되어야 할 높이 위치)에 배치되어 있다. 그리고, 핀홀 부재(20a)는 집광 렌즈(20b)의 전측 초점 위치에 배치되고, 광 검출기(20c)는 집광 렌즈(20b)의 후측 초점 위치에 배치되어 있다. 따라서, 광 검출기(20c)의 검출면은, 투영 광학계 PL의 개구부 조리개 AS의 위치와 광학적으로 공역인 위치에 배치되어 있다. 분포 계측 장치(20)에서는, 투영 광학계 PL을 통과한 광이, 핀홀 부재(20a)의 핀홀을 통과하여, 집광 렌즈(20b)의 집광 작용을 받은 후, 광 검출기(20c)의 검출면에 도달한다.
이렇게 해서, 광 검출기(20c)의 검출면에는, 개구 조리개 AS의 위치에 있어서의 광 강도 분포에 대응하는 광 강도 분포가 형성된다. 즉, 분포 계측 장치(20)에서는, 핀홀 부재(20a)의 핀홀에 도달하는 광속이 개구 조리개 AS의 위치(마이크 로 플라이 아이 렌즈(5)의 후측 초점면과 광학적으로 공역인 위치)에 형성하는 광 강도 분포, 즉, 피조사면 위의 핀홀점에 관한 동공 휘도 분포가 계측된다. 그 결과, 투영 광학계 PL의 광축 AX와 직교하는 면을 따라 웨이퍼 스테이지 WS를 이차원적으로 이동시켜 핀홀 부재(20a)의 핀홀의 위치를 이차원적으로 이동시키면서 계측을 반복하는 것에 의해, 피조사면 위의 소망하는 복수 점에 관한 동공 휘도 분포를 계측할 수 있다.
또한, 피조사면에서의 조도 분포는, 예컨대, 도 10에 나타내는 조도 측정 장치(25)를 이용하여 측정할 수 있다. 조도 측정 장치(25)를 이용하는 조도 분포의 측정도, 웨이퍼 W를 광로로부터 퇴피시킨 상태에서 행해진다. 조도 측정 장치(25)는, 투영 광학계 PL의 결상면(즉, 피조사면)에 있어서의 조도 분포를 계측하기 위한 광 검출기로서, 예컨대, 포토다이오드(25a)를 구비하고 있다. 포토다이오드(25a)의 출력은 신호 처리부(25b)에 접속되어 있다.
조도 측정 장치(25)에서는, 투영 광학계 PL의 광축 AX와 직교하는 면을 따르는 웨이퍼 스테이지 WS의 이차원적인 이동에 의해, 포토다이오드(25a)를 거쳐 투영 광학계 PL의 결상면 위의 각 위치에 있어서의 조도 분포 데이터를 순차적으로 계측한다. 또, 복수의 포토다이오드(25a)를 이차원적으로 배치하고, 웨이퍼 스테이지 WS를 이동시키는 일 없이, 투영 광학계 PL의 결상면에 있어서의 조도 분포 데이터를 일괄적으로 계측하는 구성을 채용할 수도 있다. 또한, 복수의 포토다이오드(25a)를 라인 형상으로 배치하고, 웨이퍼 스테이지 WS를 일차원적으로 이동시키는 것에 의해, 투영 광학계 PL의 결상면에 있어서의 조도 분포 데이터를 주사 계측 하는 구성을 채용할 수도 있다.
이어서, 본 실시예의 조정 방법에서는, 설계 데이터에 근거하는 산출 혹은 장치(20, 25)를 이용한 측정에 의해 얻어진 피조사면 위의 복수 점에 관한 동공 휘도 분포 및 피조사면에 있어서의 조도 분포가 각각 소망하는 정도로 대략 균일한지 여부를 판정한다(S12). 판정 공정 S12에 있어서, 동공 휘도 분포 및 조도 분포 중의 적어도 한쪽이 소망하는 정도로 대략 균일하지 않다고 판정된 경우(도면 중 NO인 경우), 보정 필터의 설계 공정 S13으로 진행한다. 한편, 판정 공정 S12에 있어서, 동공 휘도 분포 및 조도 분포의 쌍방이 소망하는 정도로 대략 균일하다고 판정된 경우(도면 중 YES인 경우), 보정 필터의 도트 농밀 패턴의 결정 공정 S15로 진행한다.
설계 공정 S13에서는, 동공 휘도 분포 및 조도 분포의 쌍방이 소망하는 정도로 대략 균일하게 되도록, 피조사면 위의 복수 점에 관한 동공 휘도 분포를 각각 독립적으로 조정하고, 또한 필요에 따라서 피조사면에 있어서의 조도 분포를 조정하기 위하여 복수의 조정막에 각각 부여해야 할 소요의 투과율 분포를 결정(산출)한다. 구체적으로는, 산출 또는 측정된 동공 휘도 분포 및 조도 분포의 정보를 참조하여 사용하는 보정 필터의 수 및 위치를 미리 상정하고, 피조사면에서의 조도 분포를 대략 균일하게 유지 또는 조정하면서 피조사면 위의 각 점에서의 동공 휘도 분포를 각각 대략 균일하게 조정하기 위하여 각 보정 필터에 부여해야 할 투과율 분포를 구한다.
이어서, 설계 공정 S13에서 결정한 투과율 분포를 부여한 복수의 보정 필터 를 각각 상정 위치에 배치한 상태, 즉, 보정 필터의 탑재 상태에서, 피조사면 위의 복수 점에 관한 동공 휘도 분포 및 피조사면에 있어서의 조도 분포를 산출한다(S14). 구체적으로, 분포 산출 공정 S14에서는, 상술한 설계 데이터 정보에 부가하여 각 보정 필터의 투과율 분포 및 위치에 관한 정보를 참조해서 동공 휘도 분포 및 조도 분포를 산출한다.
이어서, 분포 산출 공정 S14에서 산출된 피조사면 위의 복수 점에 관한 동공 휘도 분포 및 피조사면에 있어서의 조도 분포가 각각 소망하는 정도로 대략 균일한지 여부를 판정한다(S12). 판정 공정 S12에 있어서, 동공 휘도 분포 및 조도 분포 중의 적어도 한쪽이 소망하는 정도로 대략 균일하지 않다고 판정된 경우(도면 중 NO인 경우), 다시 보정 필터의 설계 공정 S13으로 진행하게 된다. 한편, 판정 공정 S12에 있어서, 동공 휘도 분포 및 조도 분포의 쌍방이 소망하는 정도로 대략 균일하다고 판정된 경우(도면 중 YES인 경우), 보정 필터의 도트 농밀 패턴의 결정 공정 S15로 진행한다.
예컨대, 시행 착오적으로 설계 공정 S13과 분포 산출 공정 S14를 반복하여 진행한 패턴 결정 공정 S15에서는, 설계 공정 S13에서 산출된 소요의 투과율 분포(각 보정 필터에 부여해야 할 투과율 분포)를 실현하는 데에 필요한 차광성 도트의 농밀 패턴을 결정한다. 마지막으로, 패턴 결정 공정 S15에서 결정된 도트 농밀 패턴을 갖는 복수의 보정 필터를 제조하고, 제조된 각 보정 필터를 광학계 중의 소정의 위치에 각각 조립해 넣는다(S16). 이상과 같이, 패턴 결정 공정 S15 및 제조 탑재 공정 S16은, 소요의 투과율 분포를 갖는 복수의 조정막을 각각 형성하여 배치 하는 조정 공정을 구성하고 있다. 이렇게 하여, 본 실시예의 조정 방법은 종료된다.
다음에, 본 실시예의 변형예로서, 각 보정 필터에 부여해야 할 소요의 투과율 분포를 시행 착오적이 아니라 간단하면서도 정확하게 구할 수 있는 조정 방법을 설명한다. 도 11은, 본 실시예의 변형예에 따른 조정 방법의 각 공정을 개략적으로 나타내는 흐름도이다. 도 11에 나타내는 변형예의 조정 방법에서는, 도 8에 나타내는 조정 방법과 마찬가지로, 피조사면 위의 복수 점에 관한 동공 휘도 분포 및 피조사면에 있어서의 조도 분포를 얻는다(S21). 구체적으로, 분포 획득 공정 S21에서는, 조명 광학 장치(1∼PL)의 설계 데이터에 근거하여, 피조사면 위의 복수 점에 관한 동공 휘도 분포 및 피조사면에 있어서의 조도 분포를 산출한다. 혹은, 상술한 장치(20, 25)를 이용하여, 실제로 제조된 장치마다 피조사면 위의 복수 점에 관한 동공 휘도 분포 및 피조사면에 있어서의 조도 분포를 측정한다.
이어서, 도 8에 나타내는 조정 방법과 마찬가지로, 설계 데이터에 근거하는 산출 혹은 장치(20, 25)를 이용한 측정에 의해 얻어진 피조사면 위의 복수 점에 관한 동공 휘도 분포 및 피조사면에 있어서의 조도 분포가 각각 소망하는 정도로 대략 균일한지 여부를 판정한다(S22). 판정 공정 S22에 있어서, 동공 휘도 분포 및 조도 분포 중의 적어도 한쪽이 소망하는 정도로 대략 균일하지 않다고 판정된 경우(도면 중 NO인 경우), 동공 휘도 분포의 근사 공정 S23으로 진행한다. 한편, 판정 공정 S22에 있어서, 동공 휘도 분포 및 조도 분포의 쌍방이 소망하는 정도로 대략 균일하다고 판정된 경우(도면 중 YES인 경우), 보정 필터의 도트 농밀 패턴의 결정 공정 S27로 진행한다.
동공 휘도 분포의 근사 공정 S23에서는, 분포 획득 공정 S21에서 얻어진 피조사면 위의 각 점에 관한 동공 휘도 분포를 조명 동공면에 있어서의 동공 좌표의 함수로서의 소정의 다항식으로 근사시킨다. 구체적으로는, 예컨대, 좌표계로서 조명 동공면에 있어서의 동공극 좌표(ρ, θ)를 이용하는 제르니케의 원통 함수 Zi(ρ, θ)를 포함하는 제르니케 다항식에 의해, 투영 광학계 PL의 상면(피조사면) 위의 각 점에 관한 동공 휘도 분포를 각각 피팅(fitting)(근사)한다. 여기서, 투영 광학계 PL의 상면 좌표와 동공 좌표와의 관계, 즉, 상면 직교 좌표(y, z)와 동공 직교 좌표(ξ, η)와 상면극 좌표(h, α)와 동공극 좌표(ρ, θ)와의 관계는, 도 12에 개략적으로 나타낸 바와 같다. 여기서, h 및 ρ는 규격화 반경이며, α 및 θ는 극좌표의 동경각(動徑角;radial angle)이다.
동공 휘도 분포 I(ρ, θ)는, 투영 광학계 PL의 상면 위의 각 점에 대하여, 제르니케의 원통 함수 Zi(ρ, θ)를 이용하여, 다음 수학식 1에 나타내는 바와 같이 전개된다.
Figure 112007015041316-pct00001
여기서, Ci는, 제르니케 다항식의 각 항의 계수이다. 이하, 제르니케 다항식의 각 항의 함수계 Zi(ρ, θ) 중, 제 1 항∼제 36 항에 관한 함수 Z1∼Z36을, 다음 표 1에 나타낸다.
Figure 112007015041316-pct00002
따라서, 근사 공정 S23에서는, 피조사면(투영 광학계 PL의 상면) 위의 복수 점에 대하여 얻어진 동공 휘도 분포를 제르니케 다항식으로 피팅하여, 각 항의 제르니케 계수 Ci를 각 점에 대하여 산출한다. 또, 동공 휘도 분포(동공 투과율 분포)의 제르니케 다항식에 의한 피팅 방법에 대해서는, 상술한 국제 공개 WO 02／031570호 팜플렛이나 일본 공개 특허 공보 제 2004-126010호를 참조할 수 있다.
이어서, 본 변형예의 조정 방법에서는, 근사 공정 S23에서 얻어진 제르니케 다항식에 있어서의 각 항의 계수 Ci에 근거하여, 각 점에 관한 동공 휘도 분포를 상면극 좌표(h, α) 및 동공극 좌표(ρ, θ)의 함수로서의 동공 휘도 분포 다항식에 의해 평가한다(S24). 구체적으로, 평가 공정 S24에서는, 각 점에 관한 동공 휘도 분포를 상면극 좌표(h, α) 및 동공극 좌표(ρ, θ)의 함수로서 나타내는 동공 휘도 분포 다항식을 설정한다. 또, 동공 휘도 분포 다항식의 설정에 대해서는, 일본 공개 특허 공보 제 2003-257812호나 일본 특허 출원 제 2004-149698호 명세서 및 도면을 참조할 수 있다.
상술한 공보 등에서는, 투영 광학계의 파면 수차를 상면극 좌표(h, α) 및 동공극 좌표(ρ, θ)의 함수로서 나타내는 수차 다항식을 설정하고 있지만, 마찬가지의 방법에 의해 동공 휘도 분포 다항식을 설정할 수 있는 것은 분명하다. 이렇게 해서, 평가 공정 S24에서는, 근사 공정(S23)에서 얻어진 제르니케 다항식에 있어서의 각 항의 제르니케 계수 Ci에 근거하여, 동공 휘도 분포 다항식에 있어서의 각 항의 계수를 결정하고, 나아가서는 각 점에 관한 동공 휘도 분포를 동공 휘도 분포 다항식에 의해 나타내고 평가한다.
구체적으로는, 상술한 공보 등에 개시되어 있는 바와 같이, 예컨대, 특정항의 제르니케 함수 Zi에 착안하여, 대응하는 제르니케 계수 Ci의 상면 내 분포(각 점에 있어서의 계수 Ci의 분포)에 근거하여, 동공 휘도 분포 다항식에 있어서의 특정항의 계수를, 예컨대, 최소 제곱법을 이용하여 결정한다. 또한, 다른 특정항의 제르니케 함수 Zi에 착안하여, 대응하는 제르니케 계수 Ci의 상면 내 분포에 근거하여, 동공 휘도 분포 다항식에 있어서의 다른 항의 계수를, 예컨대, 최소 제곱법을 이용하여 순차적으로 결정한다.
이렇게 하여, 평가 공정 S24에서는, 동공 휘도 분포의 동공 내 분포 및 상면 내 분포를 동시에 표현하는 동공 휘도 분포 다항식이 최종적으로 얻어진다. 이와 같이, 동공 휘도 분포의 동공 내 분포 및 상면 내 분포를 동시에 표현하는 동공 휘도 분포 다항식을 이용하는 것에 의해, 동공 휘도 분포를 해석적으로 분해하는 것이 가능하게 되어, 컴퓨터를 사용하여 시행 착오적으로 수치 최적화를 행하는 방법에 비해 광학 조정 해(solution)를 신속하고도 정확하게 산출하는 것이 가능하게 된다. 즉, 동공 휘도 분포 다항식에 의해 동공 휘도 분포 상황의 특징을 파악하기 쉬워지기 때문에, 광학 조정의 예측이 용이하게 된다.
이어서, 보정 필터의 설계 공정 S25에서는, 동공 휘도 분포 및 조도 분포의 쌍방이 소망하는 정도로 대략 균일하게 되도록, 피조사면 위의 복수 점에 관한 동공 휘도 분포를 각각 독립적으로 조정하고, 또한 필요에 따라서 피조사면에 있어서의 조도 분포를 조정하기 위하여 복수의 조정막에 각각 부여해야 할 소요의 투과율 분포를 결정(산출)한다. 구체적으로는, 우선 필요에 따라서, 분포 획득 공정 S21에서 얻어진 피조사면에 있어서의 조도 분포를 상면극 좌표(h, α)의 함수로서의 제르니케 다항식에 의해 근사시켜 둔다.
또한, 각 보정 필터에 부여해야 할 투과율 분포를, 예컨대, 조정막으로서의 광학면에 있어서의 극좌표를 이용한 제르니케 다항식에 의해 표현한다. 그리고, 각 보정 필터의 투과율 분포를 나타내는 제르니케 다항식의 각 항의 계수와 피조사면 위의 각 점에 관한 동공 휘도 분포의 변화와의 관계를 나타내는 제 1 테이블 T21, 및 각 보정 필터의 투과율 분포를 나타내는 제르니케 다항식의 각 항의 계수와 피조사면에 있어서의 조도 분포의 변화와의 관계를 나타내는 제 2 테이블 T22를 준비한다.
이렇게 해서, 설계 공정 S25에서는, 평가 공정 S24에서 얻어진 동공 휘도 분포에 관한 평가 결과(구체적으로는, 동공 휘도 분포의 동공 내 분포 및 상면 내 분포를 동시에 표현하는 동공 휘도 분포 다항식), 필요에 따라서 제르니케 다항식에 의해 근사된 조도 분포 정보, 제 1 테이블 T21에 있어서의 각 보정 필터의 투과율 분포와 동공 휘도 분포의 변화와의 상관 관계, 및 제 2 테이블 T22에 있어서의 각 보정 필터의 투과율 분포와 조도 분포의 변화와의 상관 관계를 참조한 선형 결합에 의한 최적화 방법에 근거하여, 피조사면에서의 조도 분포를 대략 균일하게 유지 또는 조정하면서 피조사면 위의 각 점에서의 동공 휘도 분포를 각각 대략 균일하게 조정하기 위하여 각 보정 필터에 부여해야 할 투과율 분포를 구한다.
이어서, 설계 공정 S25에서 결정한 투과율 분포를 부여한 복수의 보정 필터를 각각 상정 위치에 배치한 상태, 즉, 보정 필터의 탑재 상태에서, 피조사면 위의 복수 점에 관한 동공 휘도 분포 및 피조사면에 있어서의 조도 분포를 산출한다(S26). 또한, 분포 산출 공정 S26에서 산출된 피조사면 위의 복수 점에 관한 동공 휘도 분포 및 피조사면에 있어서의 조도 분포가 각각 소망하는 정도로 대략 균일한지 여부를 판정한다(S22). 선형 결합에 의한 최적화 방법을 이용하여 소요의 투과율 분포가 시행 착오적이 아니라 간단하면서도 정확하게 구해져 있기 때문에, 판정 공정 S22에 있어서 동공 휘도 분포 및 조도 분포의 쌍방이 소망하는 정도로 대략 균일하다고 판정되어, 보정 필터의 도트 농밀 패턴의 결정 공정 S27로 진행하게 된다.
패턴 결정 공정 S27에서는, 설계 공정 S25에서 산출된 소요의 투과율 분포(각 보정 필터에 부여해야 할 투과율 분포)를 실현하는 데에 필요한 차광성 도트의 농밀 패턴을 결정한다. 마지막으로, 패턴 결정 공정 S27에서 결정된 도트 농밀 패턴을 갖는 복수의 보정 필터를 제조하여, 제조된 각 보정 필터를 광학계 중의 소정의 위치에 각각 조립해 넣는다(S28). 이렇게 하여, 변형예의 조정 방법은 종료된다.
상술한 조정 방법의 실시예 및 변형예에 있어서, 동공 휘도 분포 및 조도 분포를 실제로 측정하는 방법을 분포 획득 공정 S11, S21에 적용하는 것은, 예컨대, 실제로 제조된 장치의 제조 오차의 보정이나, 가동하고 있는 장치의 경시 변화의 보정을 행할 때에 대단히 유용하다.
그런데, 상술한 각 실시예 또는 변형예에 있어서, 조정기의 복수의 조정면은 소정의 투과율 분포 또는 반사율 분포를 갖는 것에 한정되지 않고, 예컨대, 회절 광학 소자의 회절 작용을 이용하여 입사 광속의 광선의 소밀(疏密)을 변경하는 것에 의해, 입사광의 광 강도 분포와는 다른 광 강도 분포의 광을 사출시키도록 하여도 좋다.
또한, 상술한 각 실시예 및 변형예에 있어서, 투영 광학계로서는, 국제 공개 특허 제 2004／019128호 팜플렛에 기재된 반사 굴절형 투영 광학계를 이용할 수 있다. 또한, 국제 공개 특허 제 2004／107011호 팜플렛이나 국제 공개 특허 제 2005／59617호 팜플렛, 미국 공개 특허 공보 제 2005／0117224호에 기재된 반사 굴절형 투영 광학계도 이용할 수 있다. 여기서, 상기 국제 공개 특허 제 2004／019128호 팜플렛이나 미국 공개 특허 공보 제 2005／0117224호에 기재된 반사 굴절형 투영 광학계에서는, 하나 이상의 광로 절곡 미러를 포함하고 있지만, 이 광로 절곡 미러에 의해 피조사면으로서의 웨이퍼 W 위에서의 동공 휘도 분포가 경사 분포를 갖게 되는 경우에는, 이 동공 휘도 분포의 경사 분포를 보정하는 성분을, 상술한 각 실시예 및 변형예에 있어서의 조정기의 복수의 조정면 중의 하나 이상에 부여하더라도 좋다.
상술한 실시예에 따른 노광 장치에서는, 조명 광학 장치에 의해서 마스크(레티클)를 조명하고(조명 공정), 투영 광학계를 이용하여 마스크에 형성된 전사용 패턴을 감광성 기판에 노광하는(노광 공정) 것에 의해, 마이크로 디바이스(반도체 소자, 촬상 소자, 액정 표시 소자, 박막 자기 헤드 등)를 제조할 수 있다. 이하, 상술한 실시예의 노광 장치를 이용하여 감광성 기판으로서의 웨이퍼 등에 소정의 회로 패턴을 형성하는 것에 의해, 마이크로 디바이스로서의 반도체 디바이스를 얻을 때의 방법의 일례에 대해 도 13의 흐름도를 참조하여 설명한다.
우선, 도 13의 단계 301에 있어서, 1롯트의 웨이퍼 위에 금속막이 증착된다. 다음 단계 302에 있어서, 그 1롯트의 웨이퍼 위의 금속막 위에 포토 레지스트가 도포된다. 그 후, 단계 303에 있어서, 상술한 실시예의 노광 장치를 이용하여, 마스크 위의 패턴의 상(像)이 그 투영 광학계를 거쳐서 그 1롯트의 웨이퍼 위의 각 샷(shot) 영역에 순차적으로 노광 전사된다. 그 후, 단계 304에 있어서, 그 1롯트의 웨이퍼 위의 포토 레지스트의 현상이 행해진 후, 단계 305에 있어서, 그 1롯트의 웨이퍼 위에서 레지스트 패턴을 마스크로 하여 에칭을 행함으로써, 마스크 위의 패턴에 대응하는 회로 패턴이, 각 웨이퍼 위의 각 샷 영역에 형성된다. 그 후, 더 위의 레이어의 회로 패턴의 형성 등을 행함으로써, 반도체 소자 등의 디바이스가 제조된다. 상술한 반도체 디바이스 제조 방법에 따르면, 극히 미세한 회로 패턴을 갖는 반도체 디바이스를 스루풋 좋게 얻을 수 있다.
또한, 상술한 실시예의 노광 장치에서는, 플레이트(유리 기판) 위에 소정의 패턴(회로 패턴, 전극 패턴 등)을 형성함으로써, 마이크로 디바이스로서의 액정 표시 소자를 얻는 것도 가능하다. 이하, 도 14의 흐름도를 참조하여, 이 때의 방법의 일례에 대해 설명한다. 도 14에 있어서, 패턴 형성 공정(401)에서는, 상술한 실시예의 노광 장치를 이용하여 마스크의 패턴을 감광성 기판(레지스트가 도포된 유리 기판 등)에 전사 노광하는, 이른바 광 리소그래피 공정이 실행된다. 이 광 리소그래피 공정에 의해서, 감광성 기판 위에는 다수의 전극 등을 포함하는 소정 패턴이 형성된다. 그 후, 노광된 기판은, 현상 공정, 에칭 공정, 레지스트 박리 공정 등의 각 공정을 거침으로써, 기판 위에 소정의 패턴이 형성되고, 다음의 컬러 필터 형성 공정(402)으로 이행한다.
다음으로, 컬러 필터 형성 공정(402)에서는, R(Red), G(Green), B(Blue)에 대응한 3개의 도트의 조(組)가 매트릭스 형상으로 다수 배열되거나, 또는 R, G, B의 3개의 스트라이프의 필터의 조를 복수 수평 주사선 방향으로 배열한 컬러 필터를 형성한다. 그리고, 컬러 필터 형성 공정(402) 후에, 셀 조립 공정(403)이 실행된다. 셀 조립 공정(403)에서는, 패턴 형성 공정(401)에서 얻어진 소정 패턴을 갖는 기판, 및 컬러 필터 형성 공정(402)에서 얻어진 컬러 필터 등을 이용하여 액정 패널(액정 셀)을 조립한다.
셀 조립 공정(403)에서는, 예컨대, 패턴 형성 공정(401)에서 얻어진 소정 패턴을 갖는 기판과 컬러 필터 형성 공정(402)에서 얻어진 컬러 필터와의 사이에 액정을 주입하여, 액정 패널(액정 셀)을 제조한다. 그 후, 모듈 조립 공정(404)에서, 조립된 액정 패널(액정 셀)의 표시 동작을 행하게 하는 전기 회로, 백라이트 등의 각 부품을 장착하여 액정 표시 소자로서 완성시킨다. 상술한 액정 표시 소자의 제조 방법에 따르면, 극히 미세한 회로 패턴을 갖는 액정 표시 소자를 스루풋 좋게 얻을 수 있다.
또, 상술한 실시예에서는, 노광광으로서 KrF 엑시머 레이저광(파장:248㎚)이나 ArF 엑시머 레이저광(파장:193㎚)을 이용하고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 다른 적당한 레이저 광원, 예컨대, 파장 157㎚의 레이저광을 공급하는 F2 레이저 광원 등에 대하여 본 발명을 적용할 수도 있다. 또한, 상술한 실시예에서는, 조명 광학 장치를 구비한 노광 장치를 예로 들어 본 발명을 설명하였지만, 마스크나 웨이퍼 이외의 피조사면을 조명하기 위한 일반적인 조명 광학 장치에 본 발명을 적용할 수 있는 것은 분명하다.
또한, 상술한 실시예에 있어서, 투영 광학계와 감광성 기판 사이의 광로 중을 1.1보다도 큰 굴절률을 갖는 매체(전형적으로는 액체)로 채우는 방법, 이른바 액침법을 적용하여도 좋다. 이 경우, 투영 광학계와 감광성 기판 사이의 광로 중에 액체를 채우는 방법으로는, 국제 공개 번호 WO 99／49504호 공보에 개시되어 있는 것과 같은 국소적으로 액체를 채우는 방법이나, 일본 공개 특허 공보 평6-124873호에 개시되어 있는 것과 같은 노광 대상의 기판을 유지한 스테이지를 액조(液槽) 중에서 이동시키는 방법이나, 일본 공개 특허 공보 평10-303114호에 개시되어 있는 것과 같은 스테이지 위에 소정 깊이의 액체조(液體槽)를 형성하고, 그 안에 기판을 유지하는 방법 등을 채용할 수 있다.
또, 액체로서는, 노광광에 대한 투과성이 있어 가능한 한 굴절률이 높고, 투영 광학계나 기판 표면에 도포되어 있는 포토 레지스트에 대하여 안정적인 것을 이용하는 것이 바람직하며, 예컨대, KrF 엑시머 레이저광이나 Ar 엑시머 레이저광을 노광광으로 하는 경우에는, 액체로서 순수(純水), 탈이온수나 글리세놀(CH2[OH]CH[OH]CH2[OH]), 헵탄(C7H16), 또한, H＋, Cs－, K＋, Cl－, SO4 2 －, PO4 2 －를 넣은 물, 알루미늄산화물의 미립자를 섞은 물, 이소프로파놀, 헥산, 데칸 등을 이용할 수 있다. 또한, 노광광으로서 F2 레이저광을 이용하는 경우에는, 액체로서는 F2 레이저광을 투과할 수 있는, 예컨대, 불소계 오일이나 과불화 폴리에테르(PFPE) 등의 불소계의 액체를 이용하면 된다.

Claims (56)

  1. 광원으로부터의 광속으로 피조사면을 조명하는 조명 광학 장치에 있어서,
    조명 동공면에 소정의 휘도 분포를 갖는 동공 휘도 분포를 형성하기 위한 동공 분포 형성 수단과,
    상기 피조사면 위의 각 점에 관한 동공 휘도 분포를 각각 독립적으로 조정하기 위한 조정기
    를 구비하되,
    상기 조정기는, 상기 동공 분포 형성 수단과 상기 피조사면 사이의 광로 중에 배치된 조정면을 갖고,
    상기 조정면은, 입사광의 광 강도 분포와는 다른 광 강도 분포의 광을 사출하는 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 조정기는, 상기 동공 분포 형성 수단과 상기 피조사면 사이의 광로 중에 각각 배치된 복수의 상기 조정면을 갖는 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 조명 광학 장치의 광축 방향에 있어서의 상기 복수의 조정면의 위치는, 상기 피조사면 위의 각 점에 관한 동공 휘도 분포를 각각 독립적으로 조정하기 위해 변경 가능한 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 조정면의 위치는, 상기 피조사면 위의 각 점에 관한 동공 휘도 분포를 각각 독립적으로 조정하기 위해 변경 가능한 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 조정면은, 제 1 조정면과 제 2 조정면을 포함하고,
    상기 제 1 조정면은 상기 피조사면과 광학적으로 공역인 공역면보다도 광원 측에 배치되고,
    상기 제 2 조정면은 상기 공역면보다도 피조사면 측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 조정면은, 제 1 조정면과 제 2 조정면을 포함하고,
    상기 제 1 조정면은 상기 조명 동공면과 광학적으로 공역인 공역면보다도 광원 측에 배치되고,
    상기 제 2 조정면은 상기 공역면보다도 피조사면 측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 피조사면 위의 제 1 점에 도달하는 광속을 제 1 광속으로 하고, 상기 피조사면 위에서 상기 제 1 점과는 다른 제 2 점에 도달하는 광속을 제 2 광속이라고 할 때, 상기 복수의 조정면을 상기 제 1 광속이 통과했을 때에 부여되는 광 강도 분포의 변화분과, 상기 복수의 조정면을 상기 제 2 광속이 통과했을 때에 부여되는 광 강도 분포의 변화분은 서로 다른 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 복수의 조정면은, 상기 조명 광학 장치의 광축 방향을 따라서 서로 다른 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 각각의 조정면은, 소정의 투과율 분포 또는 반사율 분포를 갖는 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 조정기는,
    입사 위치에 따라 투과율 또는 반사율이 상이한 제 1 투과율 분포 또는 제 1 반사율 분포를 갖는 제 1 조정면과,
    상기 제 1 투과율 분포 또는 상기 제 1 반사율 분포에 대하여 상보적인 제 2 투과율 분포 또는 제 2 반사율 분포를 갖는 제 2 조정면
    을 갖는 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 조정면은 상기 피조사면과 광학적으로 공역인 공역면보다도 광원 측에 배치되고,
    상기 제 2 조정면은 상기 공역면보다도 피조사면 측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 조정면과 상기 공역면과의 거리는, 상기 제 2 조정면과 상기 공역면과의 거리와 동등한 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 조정면과 상기 공역면과의 제 1 거리는, 상기 제 2 조정면과 상기 공역면과의 제 2 거리와 다른 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 조정기는,
    입사 각도에 따라 투과율 또는 반사율이 상이한 제 1 투과율 분포 또는 제 1 반사율 분포를 갖는 제 1 조정면과,
    상기 제 1 투과율 분포 또는 상기 제 1 반사율 분포에 대하여 상보적인 제 2 투과율 분포 또는 제 2 반사율 분포를 갖는 제 2 조정면
    을 갖는 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 조정면은 상기 조명 동공면과 광학적으로 공역인 공역면보다도 광원 측에 배치되고,
    상기 제 2 조정면은 상기 공역면보다도 피조사면 측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 조정면과 상기 공역면과의 거리는, 상기 제 2 조정면과 상기 공역면과의 거리와 동등한 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 조정면과 상기 공역면과의 제 1 거리는, 상기 제 2 조정면과 상기 공역면과의 제 2 거리와 다른 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
  18. 제 9 항에 있어서,
    상기 각각의 조정면의 투과율 분포 또는 반사율 분포는, 우수차(偶數次) 분포인 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
  19. 제 9 항에 있어서,
    상기 조정기는,
    입사 위치에 따라 투과율 또는 반사율이 상이한 제 1 투과율 분포 또는 제 1 반사율 분포를 갖는 제 1 조정면과,
    입사 각도에 따라 투과율 또는 반사율이 상이한 제 2 투과율 분포 또는 제 2 반사율 분포를 갖는 제 2 조정면
    을 갖는 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
  20. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 조정면은, 제 1 조정면과 제 2 조정면을 포함하고,
    상기 피조사면 위의 소정의 한 점에 도달하는 광속이 상기 제 1 조정면을 통과할 때의 광속의 크기와, 상기 피조사면 위의 상기 소정의 한 점에 도달하는 상기 광속이 상기 제 2 조정면을 통과할 때의 광속의 크기는 서로 다른 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
  21. 제 1 항에 있어서,
    상기 조정면은, 평면을 구비하는 광학 부재의 그 평면 위에 형성되는 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
  22. 제 1 항에 있어서,
    상기 조정기는, 상기 동공 분포 형성 수단과 상기 피조사면 사이의 광로 중에 배치되어, 소정의 투과율 분포 또는 반사율 분포를 갖는 복수의 조정면을 갖고,
    상기 복수의 조정면은, 상기 조명 광학 장치의 광축 방향을 따라서 서로 다른 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 복수의 조정면은, 제 1 투과율 분포 또는 제 1 반사율 분포를 갖는 제 1 조정면과, 제 2 투과율 분포 또는 제 2 반사율 분포를 갖는 제 2 조정면을 포함하고,
    상기 제 1 조정면은 상기 피조사면과 광학적으로 공역인 공역면보다도 광원 측에 배치되고,
    상기 제 2 조정면은 상기 공역면보다도 피조사면 측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 조정기는, 상기 제 1 투과율 분포 또는 상기 제 1 반사율 분포와 상기 제 2 투과율 분포 또는 상기 제 2 반사율 분포와의 차에 따라 상기 피조사면에 있어서의 조도 분포를 조정하는 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
  25. 광원으로부터의 광속으로 피조사면을 조명하는 조명 광학 장치에 있어서,
    상기 조명 광학 장치의 조명 동공면과 상기 피조사면 사이의 광로 중에서, 상기 피조사면과 광학적으로 공역인 공역면보다도 광원 측의 광로 중에 배치되고, 입사 위치에 따라 투과율 또는 반사율이 상이한 제 1 투과율 분포 또는 제 1 반사율 분포를 갖는 제 1 조정면과,
    상기 조명 동공면과 상기 피조사면 사이의 광로 중에서, 상기 피조사면과 광학적으로 공역인 공역면보다도 피조사면 측의 광로 중에 배치되고, 입사 위치에 따라 투과율 또는 반사율이 상이한 제 2 투과율 분포 또는 제 2 반사율 분포를 갖는 제 2 조정면
    을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 조정면의 위치는, 상기 피조사면 위의 각 점에 관한 동공 휘도 분포를 각각 독립적으로 조정하기 위해 변경 가능한 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 조명 광학 장치의 광축 방향에 있어서의 상기 복수의 조정면의 위치는, 상기 피조사면 위의 각 점에 관한 동공 휘도 분포를 각각 독립적으로 조정하기 위해 변경 가능한 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
  28. 제 25 항에 있어서,
    상기 제 2 투과율 분포 또는 상기 제 2 반사율 분포는, 상기 제 1 투과율 분포 또는 상기 제 1 반사율 분포에 대하여 상보적인 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
  29. 제 25 항에 있어서,
    상기 제 2 투과율 분포 또는 상기 제 2 반사율 분포는, 상기 제 1 투과율 분포 또는 상기 제 1 반사율 분포에 대하여 상보적인 투과율 분포 또는 반사율 분포와는 다른 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
  30. 광원으로부터의 광속으로 피조사면을 조명하는 조명 광학 장치에 있어서,
    상기 조명 광학 장치의 조명 동공면과 상기 피조사면 사이의 광로 중에서, 상기 피조사면과 광학적으로 공역인 공역면보다도 광원 측의 광로 중에 배치되고, 입사 각도에 따라 투과율 또는 반사율이 상이한 제 1 투과율 분포 또는 제 1 반사율 분포를 갖는 제 1 조정면과,
    상기 조명 동공면과 상기 피조사면 사이의 광로 중에서, 상기 피조사면과 광학적으로 공역인 공역면보다도 피조사면 측의 광로 중에 배치되고, 입사 각도에 따라 투과율 또는 반사율이 상이한 제 2 투과율 분포 또는 제 2 반사율 분포를 갖는 제 2 조정면
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 조정면의 위치는, 상기 피조사면 위의 각 점에 관한 동공 휘도 분포를 각각 독립적으로 조정하기 위해 변경 가능한 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
  32. 제 30 항에 있어서,
    상기 조명 광학 장치의 광축 방향에 있어서의 상기 복수의 조정면의 위치는, 상기 피조사면 위의 각 점에 관한 동공 휘도 분포를 각각 독립적으로 조정하기 위해 변경 가능한 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
  33. 제 30 항에 있어서,
    상기 제 2 투과율 분포 또는 상기 제 2 반사율 분포는, 상기 제 1 투과율 분포 또는 상기 제 1 반사율 분포에 대하여 상보적인 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
  34. 제 30 항에 있어서,
    상기 제 2 투과율 분포 또는 상기 제 2 반사율 분포는, 상기 제 1 투과율 분포 또는 상기 제 1 반사율 분포에 대하여 상보적인 투과율 분포 또는 반사율 분포와는 다른 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
  35. 광원으로부터의 광속으로 피조사면을 조명하는 조명 광학 장치에 있어서,
    상기 조명 광학 장치의 조명 동공면과 상기 피조사면 사이의 광로 중에 배치되고, 입사 위치에 따라 투과율 또는 반사율이 상이한 제 1 투과율 분포 또는 제 1 반사율 분포를 갖는 제 1 조정면과,
    상기 조명 동공면과 상기 피조사면 사이의 광로 중에 배치되고, 입사 위치에 따라 투과율 또는 반사율이 상이한 제 2 투과율 분포 또는 제 2 반사율 분포를 갖는 제 2 조정면
    을 구비하되,
    상기 피조사면 위의 소정의 한 점에 도달하는 광속이 상기 제 1 조정면을 통과할 때의 광속의 크기와, 상기 피조사면 위의 상기 소정의 한 점에 도달하는 상기 광속이 상기 제 2 조정면을 통과할 때의 광속의 크기는 서로 다른 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 조정면의 위치는, 상기 피조사면 위의 각 점에 관한 동공 휘도 분포를 각각 독립적으로 조정하기 위해 변경 가능한 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
  37. 제 35 항에 있어서,
    상기 조명 광학 장치의 광축 방향에 있어서의 상기 복수의 조정면의 위치는, 상기 피조사면 위의 각 점에 관한 동공 휘도 분포를 각각 독립적으로 조정하기 위해 변경 가능한 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
  38. 청구항 1 내지 청구항 37 중 어느 한 항에 기재된 조명 광학 장치를 구비하고, 상기 조명 광학 장치에 의해 조명된 소정의 패턴을 감광성 기판 위에 노광하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  39. 제 38 항에 있어서,
    상기 소정의 패턴 상(像)을 상기 감광성 기판 위에 형성하는 투영 광학계를 더 구비하고,
    상기 피조사면은 상기 투영 광학계의 상면(像面)인 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  40. 제 38 항에 있어서,
    상기 소정의 패턴면은 상기 피조사면 위에 위치하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  41. 청구항 1 내지 청구항 37 중 어느 한 항에 기재된 조명 광학 장치를 이용하여 소정의 패턴을 조명하는 조명 공정과,
    상기 소정의 패턴을 감광성 기판 위에 노광하는 노광 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
  42. 제 41 항에 있어서,
    상기 노광 공정은, 상기 소정의 패턴상(像)을 상기 감광성 기판 위에 형성하는 투영 공정을 더 구비하고,
    상기 피조사면은 상기 패턴상이 형성되는 면인 것을 특징으로 하는 노광 방법.
  43. 청구항 38에 기재된 노광 장치를 이용하여 상기 소정의 패턴을 상기 감광성 기판 위에 노광하는 노광 공정과,
    상기 감광성 기판을 현상하는 현상 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
  44. 광원으로부터의 광속에 근거하여 조명 동공면에 소정의 휘도 분포를 갖는 동공 휘도 분포를 형성하고, 그 동공 휘도 분포로부터의 광속으로 피조사면을 조명하는 방법에 있어서,
    상기 피조사면 위의 복수 점에 관한 동공 휘도 분포를 얻는 공정과,
    상기 복수 점에 관한 동공 휘도 분포를 각각 독립적으로 조정하기 위해서, 상기 조명 광학 장치의 상기 동공 분포 형성 수단과 상기 피조사면 사이의 광로 중에 조정면을 배치하는 공정과,
    상기 조정면을 통과한 광속으로 상기 피조사면을 조명하는 공정
    을 포함하고,
    상기 피조사면 위의 제 1 점에 도달하는 광속을 제 1 광속으로 하고, 상기 피조사면 위에서 상기 제 1 점과는 다른 제 2 점에 도달하는 광속을 제 2 광속이라고 할 때,
    상기 조정면을 상기 제 1 광속이 통과했을 때에 부여되는 광강도 분포의 변화분과, 상기 조정면을 상기 제 2 광속이 통과했을 때에 부여되는 광강도 분포의 변화분은 서로 다른 것
    을 특징으로 하는 조명 방법.
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