KR101270408B1

KR101270408B1 - 노광 방법 및 장치, 및 전자 장치 제조 방법

Info

Publication number: KR101270408B1
Application number: KR1020077018580A
Authority: KR
Inventors: 나오마사 시라이시
Original assignee: 가부시키가이샤 니콘
Priority date: 2005-01-14
Filing date: 2006-01-13
Publication date: 2013-06-07
Also published as: TWI428700B; WO2006075720A1; CN101566803B; CN101103442A; JPWO2006075720A1; CN101566803A; JP4830859B2; TW200629006A; KR20070092327A; CN101103442B; HK1134345A1; EP1840944A1; JP2011243992A; EP1840944A4

Abstract

전자 장치를 구성하는 미세 패턴의 형성에 사용하기에 바람직한 고해상도이고 또한 저렴한 노광 방법이다. 전자 장치를 구성하는 웨이퍼 등에 근접하여 회절 격자를 배치하고, 상기 회절 격자에 대하여 소정의 입사 각도 특성을 갖는 조명광을 조사하여 웨이퍼에 대한 노광을 행한다. 필요에 따라서, 반도체 웨이퍼와 상기 회절 격자의 위치 관계를 변경하면서 상기 노광을 행한다.

Description

노광 방법 및 장치, 및 전자 장치 제조 방법{EXPOSURE METHOD AND APPARATUS, AND ELECTRONIC DEVICE MANUFACTURING METHOD}

본 발명은, 반도체 집적 회로, 플랫 패널 디스플레이 장치, 박막 자기 헤드, 마이크로머신 등의 전자 장치 제조 공정에 있어서의, 미세 패턴의 형성 공정에서 사용되는 노광 방법 및 그 노광 방법을 이용하는 전자 장치 제조 방법, 및 그 방법에 이용하기에 바람직한 노광 장치, 또한 그 노광 장치에 사용하기에 바람직한 조명 광학 장치에 관한 것이다.

반도체 집적 회로 등의 전자 장치의 제조 공정에 있어서의 미세 패턴의 형성에 있어서는, 일반적으로 포토리소그래피 기술이 사용된다. 이것은, 웨이퍼 등의 피가공 기판의 표면에 포토레지스트(감광성 박막)를 형성하고, 형성할 패턴의 형상에 따른 광량 분포를 갖는 노광광의 노광 공정, 현상 공정 및 에칭 공정 등에 의해, 피가공 기판 상에 소망의 패턴을 형성하는 것이다.

현재의 최첨단의 전자 장치의 제조의 상기 노광 공정에서는, 노광 방법으로서, 주로 투영 노광 방법이 사용되고 있다.

이것은, 마스크(레티클이라고도 함) 상에, 형성할 패턴을 4배 또는 5배로 확대하여 형성해두고, 이것에 조명광을 조사하여, 그 투과광을 축소 투영 광학계를 이용하여 웨이퍼 상에 노광 전사하는 것이다.

투영 노광 방법으로 형성 가능한 패턴의 미세도는 축소 투영 광학계의 해상도로 결정되고, 이것은 노광 파장을 투영 광학계의 개구수(NA)로 나눈 값과 대략 동일하다. 따라서, 보다 미세한 회로 패턴을 형성하기 위해서는, 보다 단파장의 노광 광원과 보다 고 NA의 투영 광학계가 필요하다.

한편, 마스크 상에 형성한 패턴을, 투영 광학계를 거치지 않고 웨이퍼 상에 노광하는 노광 방법(이하, 「프록시미티 노광 방법」이라고 함)도 존재한다. 프록시미티 노광 방법은, 전사할 패턴이 등배로 형성된 마스크를 웨이퍼에 대하여 근접해서 대향해서 배치하고, 마스크에 조명광을 조사함으로써, 마스크의 명암 패턴을 그대로의 형상을 유지하여 웨이퍼 상에 전사하는 것이다.

또한, 등배의 마스크와 웨이퍼를 밀착시킨 상태에서 마스크에 조명광을 조사하여, 마스크의 명암 패턴을 그대로 웨이퍼에 전사하는 「콘택트 노광 방법」도 있다.

발명이 해결하고자 하는 과제

상술한 종래의 노광 방법 중 투영 노광 방법에 있어서는, 보다 고해상도를 얻기 위해서는, 보다 단파장의 광원과, 보다 고 NA의 투영 광학계가 필요하게 된다.

그러나, 현재 최첨단의 노광 장치에서는, 노광광의 파장은 193㎚로 단파장화되어 있어서, 금후의 가일층의 단파장화는 사용 가능한 렌즈 재료의 관점에서 곤란한 상황에 있다.

또한, 현재 최첨단의 투영 광학계의 NA는 0.92 정도에 이르고 있고, 더 이상의 고 NA 화는 곤란한 상황에 있고, 또한, 노광 장치의 제조 비용을 대폭 상승시키는 원인으로 된다.

한편, 콘택트 노광 방법은, 마스크와 기판을 접촉시키면서 노광을 행하기 때문에, 노광에 따르는 마스크의 손상이나 오염을 피하는 것이 어렵다. 따라서, 마스크의 소모에 따르는 운영 비용이 고액화하기 때문에, 양산에 적용하는 것은 곤란하다.

프록시미티 노광 방법에서는, 웨이퍼와 마스크를 10 내지 20㎛ 이상의 간격을 갖고 대향하여 근접 배치하기 때문에 마스크의 손상 방지에는 효과가 있다. 그러나, 상기 간격에 기인하여 전사 패턴에는 흐림(unsharpness)이 발생하기 때문에, 노광광의 파장 정도 또는 그 이하의 미세 패턴의 전사에는 적용 곤란하다.

본 발명은, 이러한 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 미세한 패턴, 구체적으로는 노광광의 파장 정도 이하의 미세 패턴을, 저렴하게 형성 가능한 노광 방법의 제공을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 상기 노광 방법을 이용한 전자 장치의 제조 방법을 제공하고, 또한, 상기 노광 방법에 사용하기에 바람직한 노광 장치 또는 또한 상기 노광 장치에 사용하기에 바람직한 조명 광학 장치를 제공하는 것도 목적으로 한다.

본 발명에 따른 제 1 노광 방법의 발명은, 광원으로부터의 조명광에 의해 감광성 기판 상에 패턴을 노광하는 노광 방법으로서, 그 광원으로부터의 그 조명광을, 제 1 회절 격자에 조사하는 공정과, 그 제 1 회절 격자에 의해 발생한 회절광을, 그 제 1 회절 격자에 대향하여 배치한 제 2 회절 격자에 조사하는 공정과, 그 제 2 회절 격자에 의해 발생한 회절광을, 그 제 2 회절 격자에 대향하여 근접해서 배치한 그 감광성 기판 상에 조사하는 공정을 포함하고, 또한, 그 제 1 회절 격자의 임의의 한 점 상에 조사되는 그 조명광의 주성분은, 그 제 2 회절 격자의 주기 방향에 직교하는 긴 쪽 방향을 포함하고 또한 그 한 점을 포함하는 적어도 하나의 특정 평면 내에 진행 방향을 가지며, 또한, 그 진행 방향이 서로 평행하지 않은 복수의 조명광인 것을 특징으로 하는 것이다.

본 제 1 노광 방법의 발명에 있어서는, 그 제 1 회절 격자에 조사하는 그 조명광의 강도 분포를, 그 제 1 회절 격자의 중심부를 포함하는 소정의 영역에서, 대략 균일한 것으로 할 수도 있다.

또한, 본 제 1 노광 방법의 발명에 있어서는, 그 제 1 회절 격자 또는 그 제 2 회절 격자 중 적어도 하나로, 그 조명광의 실효 파장의 3배 이하의 주기를 갖는 회절 격자를 이용할 수도 있다.

또한, 그 제 1 회절 격자 또는 그 제 2 회절 격자 중 적어도 하나로, 투과광의 위상을 변조하는 위상 변조형의 회절 격자를 이용할 수도 있다.

또는, 그 제 1 회절 격자 또는 그 제 2 회절 격자 중 적어도 하나로, 투과광의 강도를 변조하는 강도 변조형의 회절 격자를 더 이용할 수도 있다.

이들 본 제 1 노광 방법의 발명에 있어서, 그 제 1 회절 격자의 제 1 소정 방향의 주기가, 그 제 2 회절 격자의 그 제 1 소정 방향의 주기의 대략 2배인 것으로 할 수도 있다.

또한, 본 제 1 노광 방법의 발명에 있어서는, 그 특정 평면은, 그 기판에 대하여 대략 직교하는 하나의 면인 것으로 할 수도 있다.

또는, 그 특정 평면은, 그 기판의 법선 방향에 대하여 소정 각도 경사진 하나의 평면인 것으로 할 수도 있다.

또는, 그 특정 평면은, 그 기판의 법선 방향에 대하여 대략 대칭으로 소정 각도 경사진 2개의 평면인 것으로 할 수도 있다.

또한, 본 제 1 노광 방법의 발명에서는, 그 제 2 회절 격자와 그 기판과의, 그 기판의 면내 방향에서의 상대 위치 관계를, 그 제 2 회절 격자의 그 주기의 방향과 직교하는 방향으로 어긋나게 하면서, 또는, 그 제 2 회절 격자의 그 주기의 정수배의 길이만큼 그 주기의 방향으로 어긋나게 하면서, 그 각 공정을 복수회 반복하여 행하는 것으로 할 수도 있다.

또한, 본 제 1 노광 방법의 발명에서는, 그 제 2 회절 격자와 그 기판의 사이를, 그 노광 파장에 있어서의 굴절율이 1.2 이상인 유전체로 채울 수도 있다.

또, 본 제 1 노광 방법의 발명에서는, 그 제 1 회절 격자와 그 제 2 회절 격자의 사이를, 그 노광 파장에 있어서의 굴절율이 1.2 이상인 유전체로 채울 수도 있다.

본 발명에 따른 제 2 노광 방법의 발명은, 광원으로부터의 조명광에 의해 감광성 기판 상에 패턴을 노광하는 노광 방법으로서, 그 광원으로부터의 그 조명광을 회절 격자에 조사하는 공정과, 그 회절 격자에 의해 발생한 회절광을, 그 회절 격자에 대향하여 근접해서 배치한 그 감광성 기판 상에 조사하는 공정을 포함하고, 또한, 그 회절 격자의 임의의 한 점 상에 조사되는 그 조명광의 주성분은, 그 회절 격자의 주기 방향에 직교하는 긴 쪽 방향을 포함하고 또한 그 한 점을 포함하는 적어도 하나의 특정 평면 내에 진행 방향을 가지며, 또한, 그 진행 방향이 서로 평행하지 않은 복수의 조명광인 것을 특징으로 하는 것이다.

본 제 2 노광 방법의 발명에 있어서는, 그 회절 격자에 조사하는 그 조명광의 강도 분포를, 그 회절 격자의 중심부를 포함하는 소정의 영역에서, 대략 균일한 것으로 할 수도 있다.

또한, 본 제 2 노광 방법의 발명에 있어서는, 그 회절 격자로서, 그 조명광의 실효 파장의 3배 이하의 주기를 갖는 회절 격자를 이용할 수도 있다.

또한, 그 회절 격자로서, 투과광의 위상을 변조하는 위상 변조형의 회절 격자를 이용할 수도 있다.

또는, 그 회절 격자로서, 투과광의 강도를 변조하는 강도 변조형의 회절 격자를 더 이용할 수도 있다.

또한, 본 제 2 노광 방법의 발명에 있어서는, 그 특정 평면은, 그 기판에 대하여 대략 직교하는 하나의 면인 것으로 할 수도 있다.

또한, 본 제 2 노광 방법의 발명에서는, 그 회절 격자와 그 기판과의, 그 기판의 면내 방향에서의 상대 위치 관계를, 그 회절 격자의 그 주기의 방향과 직교하는 방향으로 어긋나게 하면서, 또는, 그 회절 격자의 그 주기의 정수배의 길이만큼 그 주기의 방향으로 어긋나게 하면서, 그 각 공정을 복수회 반복하여 행하는 것으로 할 수도 있다.

또한, 본 제 2 노광 방법의 발명에서는, 그 회절 격자와 그 기판의 사이를, 그 노광 파장에 있어서의 굴절율이 1.2 이상인 유전체로 채울 수도 있다.

본 발명에 따른 제 1 전자 장치 제조 방법의 발명은, 전자 장치를 구성하는 회로 패턴의 형성 공정의 적어도 일부에서, 본 발명의 노광 방법을 이용하는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 제 2 전자 장치 제조 방법의 발명은, 전자 장치를 구성하는 회로 패턴의 형성 공정의 적어도 일부에서, 투영 노광 장치를 이용한 투영 노광 방법과 본 발명의 노광 방법과의 합성 노광을 이용하는 것이다.

본 발명에 따른 제 1 노광 장치의 발명은, 광원으로부터의 조명광과 제 1 투광성 평판에 형성된 제 1 회절 격자와 제 2 투광성 평판에 형성된 제 2 회절 격자에 의해 생성되는 간섭 패턴을 감광성 기판 상에 노광하기 위한 노광 장치로서, 그 제 1 투광성 평판에 형성된 그 제 1 회절 격자를 소정의 위치에 유지하는 제 1 유지 기구와, 그 제 2 투광성 평판에 형성된 그 제 2 회절 격자를 그 제 1 회절 격자에 대하여 대향하는 위치에 정합하여 유지하는 제 2 유지 기구와, 그 기판을 그 제 2 회절 격자에 대하여 근접해서 대향하는 위치에, 정합하여 유지하는 기판 유지 기구와, 그 광원으로부터의 그 조명광을 그 제 1 회절 격자에 조사하기 위한 조명 광학계로서 그 제 1 회절 격자의 임의의 한 점 상에 조사되는 그 조명광의 주성분을, 그 기판의 배치되는 면내의 특정의 한 방향인 Y 방향을 포함하고 또한 그 한 점을 포함하는 적어도 하나의 특정 평면 내에 진행 방향을 가지며, 또한 그 진행 방향이 서로 평행하지 않은 복수의 조명광으로 하는 조명 광학계를 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 제 1 노광 장치의 발명에 있어서는, 그 조명 광학계가, 그 제 1 회절 격자의 배치되는 면내에서의 그 조명광의 강도 분포를 대략 균일화하는 조명광 균일화 수단을 갖는 것으로 할 수도 있다. 또, 그 조명광 균일화 수단은, 그 Y 방향을 따라서 렌즈 소자가 배열되는 적어도 하나의 플라이아이 렌즈를 포함하는 것으로 할 수 있다.

또한, 본 제 1 노광 장치의 발명에 있어서는, 그 조명광 균일화 수단은, 그 적어도 하나의 플라이아이 렌즈의 중의 임의의 하나의 렌즈 소자에 입사하는 조명광을, 그 조명광 균일화 수단 중의 그 플라이아이 렌즈보다 그 광원측의 소정의 면내에 분포하는 조명광 중, 그 Y 방향과 직교하는 X 방향의 소정의 범위에 분포하는 조명광으로 실질적으로 제한하는 집광 광학계를 갖는 것으로 할 수 있다.

또한, 본 제 1 노광 장치의 발명에 있어서는, 그 특정 평면은, 그 기판이 배치되는 면에 대하여 대략 직교하는 하나의 면인 것으로 할 수도 있다.

또는, 그 특정 평면은, 그 기판이 배치되는 면의 법선 방향에 대하여 소정 각도 경사진 하나의 평면인 것으로 할 수도 있다.

또는, 그 특정 평면은, 그 기판이 배치되는 면의 법선 방향에 대하여 대략 대칭으로 소정 각도 경사진 2개의 평면인 것으로 할 수도 있다.

또한, 본 제 1 노광 장치의 발명은, 그 제 2 회절 격자와 그 기판 사이의 적어도 일부분을 그 노광 파장에 있어서의 굴절율이 1.2 이상인 유전성 액체로 채우는 액체 공급 기구를 갖는 것으로 할 수도 있다.

또, 그 제 1 회절 격자와 그 제 2 회절 격자 사이의 적어도 일부를 그 노광 파장에 있어서의 굴절율이 1.2 이상인 유전성 액체로 채우는 액체 공급 기구를 갖는 것으로 할 수도 있다.

본 발명에 따른 제 2 노광 장치의 발명은, 광원으로부터의 조명광과 투광성 평판에 형성된 회절 격자에 의해 생성되는 간섭 패턴을 감광성 기판 상에 노광하기 위한 노광 장치로서, 그 투광성 평판에 형성된 그 회절 격자를 소정의 위치에 유지하는 유지 기구와, 그 기판을 그 회절 격자에 대하여 근접해서 대향하는 위치에, 정합하여 유지하는 기판 유지 기구와, 그 광원으로부터의 그 조명광을 그 회절 격자에 조사하기 위한 조명 광학계로서, 그 회절 격자의 임의의 한 점 상에 조사되는 그 조명광의 주성분을, 그 기판의 배치되는 면내의 특정의 한 방향인 Y 방향을 포함하고 또한 그 한 점을 포함하는 적어도 하나의 특정 평면 내에 진행 방향을 가지며, 또한, 그 진행 방향이 서로 평행하지 않은 복수의 조명광으로 하는 조명 광학계를 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 제 2 노광 장치의 발명에 있어서는, 그 조명 광학계가, 그 회절 격자의 배치되는 면내에서의 그 조명광의 강도 분포를 대략 균일화하는 조명광 균일화 수단을 갖는 것으로 할 수도 있다.

또, 그 조명광 균일화 수단은, 그 Y 방향을 따라서 렌즈 소자가 배열되는 적어도 하나의 플라이아이 렌즈를 포함하는 것으로 할 수 있다.

또한, 본 제 2 노광 장치의 발명에 있어서는, 그 조명광 균일화 수단은, 그 적어도 하나의 플라이아이 렌즈의 중의 임의의 하나의 렌즈 소자에 입사하는 조명광을, 그 조명광 균일화 수단 중의 그 플라이아이 렌즈보다 상기 광원측의 소정의 면내에 분포하는 조명광 중, 그 Y 방향과 직교하는 X 방향의 소정의 범위에 분포하는 조명광으로 실질적으로 제한하는 집광 광학계를 갖는 것으로 할 수 있다.

또한, 본 제 2 노광 장치의 발명에 있어서는, 그 특정 평면은, 그 기판이 배치되는 면에 대하여 대략 직교하는 하나의 면인 것으로 할 수도 있다.

또한, 본 제 2 노광 장치의 발명은, 그 회절 격자와 그 기판 사이의 적어도 일부분을 그 노광 파장에 있어서의 굴절율이 1.2 이상인 유전성 액체로 채우는 액체 공급 기구를 갖는 것으로 할 수도 있다.

본 발명에 따른 조명 광학 장치의 발명은, 광원으로부터의 조명광을 소정의 피조사 평면에 조사하기 위한 조명 광학 장치로서, 그 피조사 평면의 임의의 한 점 상에 조사되는 그 조명광의 주성분을, 그 피조사 평면 내의 특정의 한 방향인 Y 방향을 포함하고 또한 상기 한 점을 포함하는 적어도 하나의 특정 평면 내에 진행 방향을 가지며, 또한，상기 진행 방향이 서로 평행하지 않은 복수의 조명광으로 하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또, 본 조명 광학 장치의 발명에 있어서는, 그 피조사 평면 내에서의 그 조명광의 강도 분포를 대략 균일화하는 조명광 균일화 수단을 갖는 것으로 할 수도 있다.

또한, 본 조명 광학 장치의 발명에 있어서는, 그 조명광 균일화 수단은, 그 적어도 하나의 플라이아이 렌즈의 중의 임의의 하나의 렌즈 소자에 입사하는 조명광을, 그 조명광 균일화 수단 중의 소정의 면내에 분포하는 조명광 중, 그 Y 방향과 직교하는 X 방향의 소정의 범위에 분포하는 조명광으로 실질적으로 제한하는 집광 광학계를 갖는 것으로 할 수 있다.

또한, 본 조명 광학 장치의 발명에 있어서는, 그 특정 평면은, 그 기판이 배치되는 면에 대하여 대략 직교하는 하나의 면인 것으로 할 수도 있다.

도 1은 본 발명의 노광 장치의 개략을 나타내는 도면,

도 2는 제 1 회절 격자 및 제 2 회절 격자 G21의 일례에 대하여 설명하는 도면이며, (a)는 제 1 투광성 평판 P1 상에 형성한 제 1 회절 격자 G11, G12를 나타내는 도면, (b)는 제 2 투광성 평판 P2 상에 형성한 제 2 회절 격자 G21를 나타내는 도면,

도 3은 제 1 회절 격자 G11, G12와 제 2 회절 격자 G21와 웨이퍼 W의 위치 관계, 및 회절광 LP, LM, LP0, LP1을 나타내는 단면도,

도 4는 웨이퍼 W 상에 형성되는 간섭 줄무늬의 강도 분포를 나타내는 단면도,

도 5는 조명광의 입사 각도 어긋남이, 웨이퍼 W 상에 형성되는 간섭 줄무늬의 강도 분포의 위치 어긋남에 미치는 영향을 설명하는 도면,

도 6은 조명광 균일화 수단의 일례를 나타내는 도면이며, (a)는 입력 플라이아이 렌즈(12)의 XY 면내의 형상을 나타내는 도면, (b)는 플라이아이 렌즈(20)의 XY 면내의 형상을 나타내는 도면, (c)는 +X 방향에서 본 측면도를 나타내는 도면, (d)는 -Y 방향에서 본 측면도를 나타내는 도면,

도 7은 제 1 투광성 평판으로의 조명광의 입사 각도 범위를 나타내는 도면이며, (a)는 제1 +X 방향에서 본 측면도를 나타내는 도면, (b)는 -Y 방향에서 본 측면도를 나타내는 도면, (c)는 개구 조리개(28)를 나타내는 도면,

도 8은 2차 광원 위치 보정 수단의 일례를 나타내는 도면,

도 9는 2차 광원 위치 보정 수단의 다른 일례를 나타내는 도면,

도 10은 조명광 균일화 수단의 다른 예를 나타내는 도면이며, (a)는 +X 방향에서 본 측면도를 나타내는 도면, (b)는 -Y 방향에서 본 측면도를 나타내는 도면,

도 11은 제 1 투광성 평판으로의 조명광의 입사 각도의 면내 변화를 설명하는 도면,

도 12는 제 1 회절 격자 G11, G12, 제 2 회절 격자 G21, 웨이퍼 W와, 박막 PE1, PE2의 위치 관계를 나타내는 단면도,

도 13은 제 2 회절 격자 G21의 근방에 보호층 PE3을 마련한 상태를 나타내는 도면,

도 14는 제 1 회절 격자 G15, G16과 제 2 회절 격자 G23를, 제 1 투광성 평판 P3의 양면의 각각에 마련한 상태를 나타내는 도면,

도 15는 회절 격자 G17, G18를, 투광성 평판 P4의 웨이퍼 W 측에 마련한 상태를 나타내는 도면,

도 16은 도 17와 함께, 조명광 균일화 수단의 다른 일례의 일부를 나타내는 도면이며, (a)는 입력 플라이아이 렌즈(12a)의 XY 면내의 형상을 나타내는 도면, (b)는 플라이아이 렌즈(23L, 23R)의 XY 면내의 형상을 나타내는 도면,

도 17은 도 16과 함께, 조명광 균일화 수단의 다른 일례를 나타내는 도면이며, (a)는 +X 방향에서 본 측면도를 나타내는 도면, (b)는 -Y 방향에서 본 측면도를 나타내는 도면,

도 18은 제 1 투광성 평판 P1의 유지 기구(36a), 제 2 투광성 평판 P2의 유지 기구(37a)를 나타내는 도면,

도 19는 제 2 투광성 평판 P2의 교환 기구(42) 등을 나타내는 도면이며, (a)는 그 하면도, (b)는 그 A-B 위치에서의 단면도,

도 20은 웨이퍼 W와 제 2 투광성 평판 P2의 사이 등에 액체를 채우는 기구의 설명도이며, (a)는 웨이퍼 W와 제 2 투광성 평판 P2의 사이에만 액체를 채우는 기구의 설명도, (b)은 또한 투광성 평판 P2와 투광성 평판 P1과의 사이에도 액체를 채우는 기구의 설명도,

도 21은 투광성 평판 P2와 투광성 평판 P1과의 사이에 액체를 채우는 기구의 설명도이다.

부호의 설명

1 : 광원 2, 3, 5, 7 : 콜리메이터 렌즈

11 : 집광 광학계 20 : 플라이아이 렌즈

27 : 조명 개구 조리개 29, 30, 32, 35 : 조명계 후그룹 렌즈

P1 : 제 1 투광성 평판 P2 : 제 2 투광성 평판

36a, 36b : 제 1 유지 기구 37a, 37b : 제 2 유지 기구

W : 기판(웨이퍼) 38 : 웨이퍼 스테이지

40 : 레이저 간섭계 G11, G12, G15, G16 : 제 1 회절 격자

G21, G23 : 제 2 회절 격자 IL1∼IL8 : 조명광

이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명한다.

도 1은, 본 발명의 노광 장치의 제 1 실시예를 나타내는 전체도이다. 또, 도 1 중에 나타낸 XYZ 좌표계와, 이후의 각 도면에서 나타내는 좌표계는 동일하며, 각 도면 중의 소정의 방향(X 방향, Y 방향, Z 방향)은, 모두 동일한 방향을 나타내는 것이다.

ArF(아르곤 불소) 엑시머 레이저, KrF(크립톤 불소) 엑시머 레이저, F2(불소다이머) 레이저, 또는 파장 변환 소자를 사용하는 고조파 레이저 등의 광원(1)을 발생한 조명광 IL1은, 제 1 광축 AX1에 따라 배치되는 콜리메이터 렌즈 그룹(2, 3, 5, 7)에 의해, 소정의 빔 사이즈를 갖는 평행 광선속(평행 빔)인 조명광 IL2로 변환된다.

조명광 IL2은, 편광 제어 소자(10)에 의해 소정의 편광 상태로 설정되어 조명광 IL3으로 되어, 조명광 균일화 수단의 일부를 구성하는 집광 광학계(11)에 입사한다. 그리고, 집광 광학계(11)를 사출한 조명광 IL5은, 조명광 균일화 수단의 일부를 구성하는 플라이아이 렌즈(20) 등의 옵티컬 인테그레이터에 입사한다.

플라이아이 렌즈(20)의 사출측면에는, 필요에 따라서 개구 조리개(27)가 배 치된다.

또, 집광 광학계(11), 플라이아이 렌즈(20), 개구 조리개(27) 등으로 이루어지는 조명광 균일화 수단의 상세에 대해서는 후술한다.

플라이아이 렌즈(20)를 사출한 조명광 IL7은, 제 1 광축 AX2에 따라 배치되는 조명계 후그룹 렌즈(29, 30, 32, 35)에 입사하여, 이들 렌즈로 굴절되어 조명광 IL8로 되어 제 1 투광성 평판 P1에 입사한다.

또, 이상의 콜리메이터 렌즈 그룹(2, 3, 5, 7)으로부터 조명계 후그룹 렌즈(29, 30, 32, 35)에 이르기까지의 조명광 IL1∼IL8의 광로 상의 광학 부재를, 이하, 조명 광학계 IS라고 한다. 이 조명 광학계 IS는, 제 1 투광성 평판 P1이 배치되는 면을 소정의 조사 평면으로 하는, 조명 광학 장치라고 볼 수도 있다.

제 1 투광성 평판 P1의 아래쪽(-Z 방향)에는, 제 2 투광성 평판 P2이 마련된다.

제 2 투광성 평판 P2은, 패턴을 형성할 가공 대상인 반도체 웨이퍼 등의 기판 W(이후 적절히, 웨이퍼라고도 함)에, 근접하여 대향해서 배치된다.

제 1 투광성 평판 P1에는 후술하는 제 1 회절 격자가 형성되어 있고, 그 제 1 회절 격자에 조명광 IL8이 조사되는 것에 의해 발생하는 회절광은, 제 2 투광성 평판 P2에 조사된다. 제 2 투광성 평판 P2에는 후술하는 제 2 회절 격자가 형성되어 있고, 상기 회절광은 그 제 2 회절 격자에 조사되게 된다. 그리고, 제 2 회절 격자로 발생한 회절광은 웨이퍼 W에 조사되어, 웨이퍼 W 상에 복수의 회절광으로 이루어지는 간섭 줄무늬에 의한 명암 패턴이 형성된다.

웨이퍼 W의 표면에는, 상기 명암 패턴을 감광하여 기록하기 위한 포토레지스트를 형성해 놓는다. 즉, 웨이퍼 W는, 감광성 기판이라고 볼 수 있다.

웨이퍼 W는, 웨이퍼 정반(50) 상을 XY 방향으로 이동 가능한 기판 유지 기구인 웨이퍼 스테이지(38) 상에 유지되고, 이에 따라 XY 방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 또한, 웨이퍼 W의 X 방향의 위치는 웨이퍼 스테이지(38) 상에 마련된 이동 거울(39)의 위치를 거쳐서 레이저 간섭계(40)에 의해 계측되고, Y 방향의 위치도 웨이퍼 스테이지(38) 상에 마련된 도시하지 않은 이동 거울 위치를 거쳐서 도시하지 않은 레이저 간섭계에 의해 계측된다.

제 2 투광성 평판 P2는, 웨이퍼 W와 후술하는 소정의 간격을 갖고 근접하여 대향해서 배치하도록, 제 2 유지 기구(37a, 37b)에 의해서 유지된다. 또한, 제 1 투광성 평판 P1은, 제 2 투광성 평판 P2와 후술하는 소정의 간격을 갖고 대향하여 배치하도록, 제 1 유지 기구(36a, 36b)에 의해서 유지된다.

웨이퍼 W의 직경은 일례로서 300㎜이며, 제 2 투광성 평판 P2은 일례로서 웨이퍼 W의 표면의 전체면을 덮는 직경으로 한다. 마찬가지로 제 1 투광성 평판 P1도 일례로서 제 2 투광성 평판 P2의 표면의 전체면을 덮는 직경으로 한다. 단, 후술하는 바와 같이, 제 1 투광성 평판 P1의 직경은, 웨이퍼 W의 직경보다 30㎜ 정도 이상 큰 것이 바람직하다.

다음에, 본 발명에 의해서 웨이퍼 W 상에 형성되는 간섭 줄무늬의 명암 패턴에 대하여, 도 2, 도 3, 도 4 및 도 5를 이용하여 설명한다.

제 1 투광성 평판 P1의 +Z측 즉 광원측의 표면에는, X 방향으로 주기성을 갖 는 1차원의 위상 변조형의 회절 격자 G11, G12가 형성되어 있다. 한편, 제 2 투광성 평판 P2의 -Z측 즉 웨이퍼 W 측의 표면에는, X 방향으로 주기성을 갖는 1차원의 강도 변조형의 회절 격자 G21가 형성되어 있다.

우선, 이들 회절 격자 G11, G12, G21에 대하여 도 2를 이용하여 설명한다.

도 2(a)는, 제 1 투광성 평판 P1을 +Z측에서 본 도면이며, 그 표면에는 Y 방향으로 긴 쪽 방향을 갖고, 그리고 직교하는 X 방향으로 1차원적인 주기 T1를 갖는, 위상 변조형의 제 1 회절 격자 G11, G12가 형성되어 있다. 제 1 회절 격자 G11, G12는, 이른바 크롬리스 위상 시프트 레티클과 같이 제 1 투광성 평판 P1의 표면 부분 G12와, 상기 평판 표면을 에칭 등에 의해 패인 패임 부분 G11로 이루어진다. 패임 부분 G11의 깊이는, 그 표면부 G12를 투과하는 조명광과 패임부 G12를 투과하는 조명광 사이에 180도의 위상차가 형성되도록 설정된다. 그 패인 깊이는, 노광광의 파장 λO, 제 1 투광성 평판 P1의 굴절율 n, 임의의 자연수 m에 대하여, (2m-1)λ0/(2(n-1))이다.

또한, 표면 부분 G12와 패임 부분 G11의 폭의 비율(듀티비)은, 1:1로 하는 것이 바람직하다.

도 2(b)는, 제 2 투광성 평판 P2을 +Z측에서 본 도면이며, 그 이면(웨이퍼 W 측의 면)에는, Y 방향으로 긴 쪽 방향을 갖고, X 방향에 1차원적인 주기 T2를 갖는 제 2 회절 격자 G21가 형성되어 있다. 제 2 회절 격자 G21는, 크롬, 몰리브덴, 텅스텐, 탄탈 등의 금속 또는 그들의 산화물, 불화물 또는 규소화물이나 다른 차광성·감광성 재료의 막으로 이루어지는 것이다.

제 1 투광성 평판 P1, 제 2 투광성 평판 P2은 합성 석영 등의, 자외선에 대한 투과성이 높고, 열팽창 계수(선팽창 계수)가 작고, 따라서 노광광의 흡수에 따르는 열 변형의 작은 재료로 형성한다. 특히 광원(1)으로서 F2 레이저를 사용하는 경우에는, 불소가 첨가된 합성 석영을 사용하는 것이 바람직하다.

또, 도 2(a), (b) 중에서는, 설명의 편의상 주기 T1를 제 1 투광성 평판 P1의 직경(일례로서 300㎜ 이상)의 1할 정도로 나타내고 있지만, 실제로는 주기 T1는 예컨대 240㎚ 정도, 주기 T2는 예컨대 120㎚ 정도이며, 제 1 투광성 평판 P1의 직경에 비하여 압도적으로 작다. 이것은, 도 2(a), (b) 이외의 각 도면에서도 마찬가지이다.

이하, 도 3을 이용하여, 조명광 IL8의 제 1 회절 격자 G11, G12 및 제 2 회절 격자 G21로의 조사에 의해, 웨이퍼 W 상에 간섭 줄무늬의 명암 패턴이 형성되는 원리에 대하여 설명한다.

도 3은, 서로 대향하여 배치된 제 1 투광성 평판 P1, 제 2 투광성 평판 P2 및 웨이퍼 W의 단면을 나타내는 도면이다.

조명광 IL8이 조사되면, 제 1 회절 격자 G11, G12로부터는 그 주기 T1에 따른 회절광이 발생한다. 제 1 회절 격자 G11, G12가, 듀티비 1:1로 위상차 180도의 위상 변조형 격자이면, 0차 회절광은 소실하여 발생하지 않는다. 이 경우, 주로 ±1차광의 2개의 회절광이 발생하지만, ±2차광 등의 고차 회절광도 발생할 가능성도 있다.

그러나, 주기 T1가 조명광의 실효 파장 λ의 3배보다 짧은 경우에는, 3차 이 상의 고차 회절광은 발생할 수 없다. 또한, 상기한 바와 같이 듀티비 1:1이고 위상차 180도의 위상 변조형 격자이면 2차 회절광도 발생할 수 없다. 따라서, 이 경우에는, 제 1 회절 격자 G11, G12로부터는, +1차 회절광 LP과 -1차 회절광 LM의 2개만이 발생하고, 제 1 투광성 평판 P1을 투과하여 제 2 투광성 평판 P2에 입사한다.

여기서 조명광의 실효 파장 λ란, 제 1 회절 격자 G11, G12로부터 웨이퍼 W에 이르는 조명 광로 상에 존재하는 투광성 매질 중, 최저 굴절율을 갖는 매질 중에서의 조명광의 파장을 말한다. 본 예에서는, 투광성 평판 P1과 투광성 평판 P2와 웨이퍼 W의 각 사이에 공기(또는 질소·희가스라도 좋다)가 존재하기 때문에, 실효 파장 λ0은 조명광의 파장 λ0를 공기의 굴절율(=1)로 나눈 값으로 된다.

계속해서, +1차 회절광 LP과 -1차 회절광 LM은, 제 2 투광성 평판 P2의 웨이퍼 W 측의 표면에 마련된 제 2 회절 격자 G21에 조사된다. 양 회절광은 대칭이기 때문에, 이하 +1차 회절광 LP에 대해서만 설명한다.

+1차 회절광 LP은, 제 1 회절 격자 G11, G12의 주기 T1에 의해, 제 2 회절 격자 G21에 대하여 연직인 방향(법선 방향)으로부터 소정의 각도만큼 기울어 제 2 회절 격자 G21로 입사한다.

그 경사각 θ0은, 제 2 회절 격자 G21가 공기 중에 배치되어 있다고 가정하면,

(식 1)

sinθ0=λ/T1

에 의해 표현되는 각이다.

+1차 회절광 LP가 제 2 회절 격자 G21에 조사되면, 제 2 회절 격자 G21로부터도 회절광이 발생한다. 제 2 회절 격자 G21가 강도 변조형의 회절 격자이기 때문에, 상기 회절광은 0차광을 포함하는 회절광으로 된다.

여기서, 상기 각 회절광이 발생하는 각도 방향은, 조사되는 조명광(+1차 회절광 LP)의 입사각의 경사에 따라 기운 것으로 된다. 즉, 제 2 회절 격자 G21로부터는, 조사된 +1차 회절광 LP에 평행한 방향으로 진행하는 0차 회절광 LPO와, 제 2 회절 격자 G21의 X 방향의 주기 T2에 따라 회절되는 -1차 회절광 LP1이 발생한다.

또, 제 2 회절 격자 G21의 주기 T2가, 상기 주기 T1 및 실효 파장과의 관계로 결정되는 소정의 값보다 큰 경우에는, 도시하지 않은 +1차 회절광도 발생할 가능성이 있다. 그러나, 주기 T2를, 조명광의 실효 파장 이하로 함으로써 실질적으로 도시하지 않은 +1차 회절광의 발생을 방지할 수 있다. 여기서, 조명광의 실효 파장 λ는 상기와 마찬가지다.

이 결과, 웨이퍼 W 상에는, 0차 회절광 LPO와 -1차 회절광 LP1의 2개의 회절광이 조사되게 되어, 이들 회절광의 간섭에 의해 간섭 줄무늬의 명암 패턴이 형성된다.

이하, 도 4를 이용하여, 이 간섭 줄무늬의 명암 패턴에 대하여 설명한다.

도 4는, 0차 회절광 LP0과 -1차 회절광 LP1의 2개의 회절광이 웨이퍼 W 상에 형성하는 간섭 줄무늬의 명암 분포를 나타내는 단면도이다.

상술한 바와 같이, 0차 회절광 LP0은 제 2 회절 격자 G21로 조사되는 +1차 회절광 LP과 평행한 방향으로 발생하기 때문에, 0차 회절광 LP0은 웨이퍼 W의 연직 방향(법선 방향) ZW에 대하여 상술한 θ0만큼 기운 입사각으로 조사된다.

한편, -1차 회절광 LP1은, X 방향의 주기 T2에 의해 X 방향으로 회절하여, 입사각 θ1로 웨이퍼 W에 조사된다. 이 때, 웨이퍼 W 상에 형성되는 간섭 줄무늬 IF의 명암 패턴의 주기(강도 분포의 주기) T3는,

(식 2)

T3=λ/(sinθ0+sinθ1)

로 된다. 이것은 간섭 줄무늬 IF의 진폭 분포의 주기의 절반에 대응하고 있다.

따라서, 웨이퍼 W 상에는, 그 전체면에 X 방향에 주기 T3를 갖는 Y 방향에 평행한 명암 패턴이 형성된다. 그리고, 웨이퍼 W 상에 형성된 포토레지스트 PR에는, 이 명암 패턴이 조사되어 노광된다.

일반적으로, 간섭 줄무늬 IF와 같이 2개의 광선속에 의해 형성되는 간섭 줄무늬는, 웨이퍼 W가 Z 방향으로 위치 변동하여도 그 콘트라스트의 저하가 지극히 적고, 즉 이른바 초점 심도가 큰 명암 패턴으로 된다.

그러나, 0차 회절광 LP0의 입사각 θ0과, -1차 회절광 LP1의 입사각 θ1이 같지 않은 경우(법선 방향 WV에 대하여 대칭이 아닌 경우)에는, 웨이퍼 W의 Z 방향 위치 어긋남에 따라서, 간섭 줄무늬 IF의 X 방향 위치가 변동해 버린다.

그래서, 간섭 줄무늬 IF의 X 방향 위치를 정확히 제어하고 싶은 경우에는, 웨이퍼 W에 조사하는 0차 회절광 LP0의 입사각 θ0과, -1차 회절광 LP1의 입사각 θ1이 같게 되도록 하면 좋다. 이러한 조건은, 제 1 회절 격자 G11, G12에 대하여 조명광 IL8이 수직으로 입사하는 것을 전제로 하여, 제 1 회절 격자 G11, G12의 주기 T1가 제 2 회절 격자 G21의 주기 T2의 대략 2배일 때 실현된다. 그리고, 이 때에는,

(식 3)

T2=T3

인 관계를 만족시킨다.

또, 제 1 회절 격자 G11, G12 및 제 2 회절 격자 G21 쌍방에는 제조 오차 등이 포함되는 것이기 때문에, 양 격자의 주기가 엄밀하게 2배인 것은 실제로는 기대할 수 없다. 따라서, 상기의 대략 2배란,

(식 4)

T2×2×0.999≤T1≤T2×2×1.001

인 조건을 만족시키면, 대강 좋다는 의미이다. 상기 조건을 만족시키는 것에 의해, 웨이퍼 W의 Z 방향의 위치 어긋남이 발생한 경우에도, 웨이퍼 W의 소정의 위치에, 간섭 줄무늬 IF의 명암 패턴을 조사하는 것이 가능해진다.

여기서, 웨이퍼 W의 Z 방향 위치를 소정의 위치로 엄격하게 제어 가능하다면, 반드시, 상기 식 4에 표시되는 조건을 만족시키지 않더라도 좋다.

또, 상술한 바와 같이, 조명광 IL8은, 제 1 회절 격자 G11, G12에 대하여, 예컨대 수직으로 입사하는 것이 필요하다. 이하 이 이유, 및 입사 각도에 관한 보다 정확한 조건에 대하여, 도 5를 이용하여 설명한다.

도 5는, 도 3 및 도 4와 마찬가지로, 제 1 투광성 평판 P1, 제 2 투광성 평판 P2 및 웨이퍼 W와, 웨이퍼 W 상에 형성된 간섭 줄무늬 IFa, IFb의 단면을 나타내는 도면이다. 여기서 제 1 회절 격자 G11, G12의 주기 T1는, 제 2 회절 격자 G21의 주기 T2의 2배라고 한다.

도 5 중의 좌측에 나타낸 간섭 줄무늬 IFa는, 제 1 회절 격자 G11, G12에 대하여 수직으로 입사하는 조명광 IL8a에 기인하여 형성되는 간섭 줄무늬를 나타낸다. 이 때에는, 도 3 및 도 4에 나타낸 경우와 마찬가지로, 제 1 회절 격자 G11, G12로부터는 +1차 회절광 LPa 및 -1차 회절광 LMa가 대칭으로 발생하고, 그것이 제 2 회절 격자 G21에 입사한다. 이 중 +1차 회절광 LPa에 착안하면, 제 2 회절 격자 G21에 의해 발생하는 0차 회절광 LPa0과 -1차 회절광 LPa1은 같은 입사각으로(대칭으로 경사져) 웨이퍼 W에 입사한다.

따라서, 웨이퍼 W 상에는, X 방향으로 명암의(강도의) 주기 T2를 가지는 간섭 줄무늬 IFa가, 소정의 위치에 형성된다. 그리고 그 명부(明部)의 피크의 X 방향 위치는, 제 2 회절 격자 G21의 투과부의 위치와 정확히 대응하고 있다.

한편, 도 5 중의 우측에 나타낸 간섭 줄무늬 IFb는, 제 1 회절 격자 G11, G12에 대하여 X 방향으로 각도 φ만큼 경사져 입사하는 조명광 IL8b에 기인하여 형성되는 간섭 줄무늬를 나타낸다. 이 때에도, 제 1 회절 격자 G11, G12로부터는 +1차 회절광 LPb 및 -1차 회절광 LMb가 발생하지만, 그 각도적인 대칭성은, 조명광 IL8b의 입사각의 경사에 따라 무너지고 있다.

그 결과, 이 중 +1차 회절광 LPb의 조사에 의해, 제 2 회절 격자 G21로부터 발생하는 0차 회절광 LPb0과 -1차 회절광 LPb1의 웨이퍼 W로의 입사 각도의 대칭성도 무너진다.

이 경우에도, 웨이퍼 W 상에는, X 방향으로 명암의(강도의) 주기 T2를 가지는 간섭 줄무늬 IFb가 형성되지만, 그 명부의 피크의 X 방향 위치는, 제 2 회절 격자 G21의 투과부의 위치와는, 어긋난 것으로 된다.

그 어긋남량을 δ라고 하면,

(식 5)

δ=D2×tanφ

인 관계로 된다. 여기서, D2는 제 2 회절 격자 G21와 웨이퍼 W의 표면과의 간격이다.

제 1 회절 격자 G11, G12에 입사하는 조명광이, 상술한 X 방향으로 경사진 IL8b뿐이면, 웨이퍼 W 상에 형성되는 간섭 줄무늬는 그 위치가 X 방향으로 어긋나지만, 그 콘트라스트가 저하하는 일은 없다.

그러나, 제 1 회절 격자 G11, G12에 입사하는 조명광이, 각각 X 방향으로의 경사각(입사각)이 다른 복수의 진행 방향을 갖는 조명광인 경우에는, 이들 조명광에 의해 형성되는 간섭 줄무늬의 위치도, 식 5와 각각 다른 것으로 되고, 이들의 강도적인 중첩에 의하여 최종적으로 형성되는 간섭 줄무늬의 콘트라스트는 저하한다.

따라서, 상기 콘트라스트의 저하를 피하기 위해서, 제 1 회절 격자 G11, G12 상의 적어도 한 점에 입사하는 조명광 IL8은, 그 X 방향의 입사각이 소정의 일정값 일 필요가 있다.

예컨대, 웨이퍼 W 상에 노광하는 간섭 줄무늬 패턴의 주기 T3(=T2)가 120㎚인 경우, 즉 일반적으로 60㎚ 라인앤드스페이스라고 불리는 패턴인 경우에는, 조명광 IL8의 X 방향의 경사각의 편차에 의해 발생하는 X 방향 위치의 편차가, ±15nm 정도 이내이면, 간섭 줄무늬 패턴 전체로서의 콘트라스트 저하의 영향을 충분히 작게 억제할 수 있다.

따라서, 제 2 회절 격자 G21와 웨이퍼 W의 표면과의 간격 D2를 50[㎛]로 하고, 식 5로부터, 조명광 IL8의 X 방향의 경사각의 편차의 각도 범위 φ0는 일례로서,

(식 6)

φ0=arctan(15/50000)=0.3[mrad]

이내이면 되는 것으로 된다.

다만, 이 조건은 노광할 패턴의 주기 T3 및 상기 간격 D2에 의해 변동하는 것은 물론이다.

한편, 조명광 IL8의 입사각의 Y 방향으로의 경사에 의해서, 웨이퍼 W 상에 있어서의 간섭 줄무늬 IF의 Y 방향 위치는 변화되지만, 제 1 회절 격자 G11, G12 및 제 2 회절 격자 G21의 XY 면내의 형상에 따라서, 간섭 줄무늬 IF는 Y 방향으로 대략 일관된 간섭 줄무늬이기 때문에, 그 Y 방향 위치 변화는 전혀 문제되는 것이 아니다.

즉, 조명광 IL8의 입사각의 Y 방향으로의 경사에 의해서, 간섭 줄무늬 IF가 실질적인 위치 어긋남이 발생하는 경우도 없고, 조명광 IL8이 각각 Y 방향으로의 경사각이 다른 복수의 진행 방향을 갖는 조명광인 경우에도 간섭 줄무늬 IF의 콘트라스트의 저하는 발생하지 않는다.

따라서, 제 1 회절 격자 G11, G12 상의 임의의 한 점에 조사되는 조명광 IL8은, Y 방향에 대해서는 복수의 입사각을 가져도 좋지만, X 방향에 대해서는 소정의 단일의 입사각을 갖는 조명광인 것이 필요하다.

이것은, 환언하면, 제 1 회절 격자의 임의의 한 점 상에 조사되는 조명광 IL8은, Y 방향을 포함하고, 또한 그 한 점을 포함하는 평면(이후, 특정 평면이라고 함) 내에 진행 방향을 갖는 조명광인 것이 필요하다고 할 수 있다.

또, 조명광 IL8은, 그 진행 방향이 특정 평면 내에 있으면, 서로 평행이 아닌 다른 진행 방향을 갖는 복수의 조명광으로 이루어지는 조명광으로 해도 좋다.

또한, X 방향의 입사 각도 범위 즉 진행 방향의 각도 범위도, 상술한 바와 같이 ±0.3[mrad] 정도 이내이면, 상기 특정 평면으로부터 어긋나 있어도 된다.

이하, 도 6 및 도 7을 이용하여, 이러한 조건을 만족시키는 조명광 IL8을 실현하는 조명광 균일화 수단의 실시예를 설명한다.

도 6(c)는 상기 조명광 균일화 수단을 +X 방향에서 본 측면도를 나타내고, 도 6(d)는 상기 조명광 균일화 수단을 -Y 방향에서 본 측면도를 나타낸다.

본 예의 조명광 균일화 수단은, 입력 플라이아이 렌즈(12)와 콘덴서 렌즈(13)로 이루어지는 집광 광학계(11)와, 차광성의 부재(21) 상에 렌즈 소자 F1, F2, F3, F4, F5, F6, F7, F8가 Y 방향을 따라서 일렬로 배열되는 플라이아이 렌즈(20)로 이루어지는 것이다.

도 6(a)는 입력 플라이아이 렌즈(12)를 +Z 방향에서 본 도면이며, 도 6(b)는 플라이아이 렌즈(20)를 +Z 방향에서 본 도면이다.

입력 플라이아이 렌즈(12)는, 일례로서, X 방향으로 8열의 렌즈 소자 J1, J2, J3, J4, J5, J6, J7, J8(J4부터 J7은 부호의 도시를 생략)을 갖고, Y 방향으로도 8열의 렌즈 소자 K1, K2, K3, K4, K5, K6, K7, K8(K5부터 K7는 부호의 도시를 생략)을 갖는, 64개의 렌즈 소자로 이루어지는 것으로 한다.

입력 플라이아이 렌즈(12)에 조명광 IL2이 조사되면, 그 조명광은 후술하는 바와 같이 플라이아이 렌즈(20) 상의 각 렌즈 어레이에 조사된다. 그리고, 플라이아이 렌즈(20)를 사출한 조명광 IL7은, 도 7(a) 및 도 7(b)에 나타낸 바와 같이, 조명계 후그룹 렌즈(35a)에 입사하여, 이들 렌즈로 굴절되어 조명광 IL8으로 되어 제 1 투광성 평판 P1에 입사한다.

단, 플라이아이 렌즈(20)가 Y 방향을 따라서 일렬로 배치된 복수의 렌즈 소자 F1∼F8로 이루어지는 것이기 때문에, 조명광 IL8의 제 1 투광성 평판 P1로의 입사 각도 특성은, X 방향과 Y 방향에서 다른 것으로 된다.

도 7(a)는, 플라이아이 렌즈(20), 조명계 후그룹 렌즈(35a), 제 1 투광성 평판 P1, 제 2 투광성 평판 P2을 +X 방향에서 본 도면이며, 도 7(b)는 이것을 -Y 방향에서 본 도면이다. 또, 간략화를 위해 조명계 후그룹 렌즈를 1장의 렌즈(35a)로 나타내고 있지만, 그 실태는 도 1 중의 조명계 후그룹 렌즈(29, 30, 32, 35)와 등 가인 것은 물론이다.

조명계 후그룹 렌즈(35a)는, 그 입사측 초점면이 플라이아이 렌즈(20)의 사출면과 일치하고, 그 사출측 초점면이 제 1 투광성 평판 P1의 상면(+Z)과 일치하도록 배치된다. 따라서, 조명계 후그룹 렌즈(35a)도, 이른바 푸리에 변환 렌즈를 구성한다.

플라이아이 렌즈(20)의 각 렌즈 소자를 사출한 조명광 IL7은, 조명계 후그룹 렌즈(35a)에 의해 굴절되고, 조명광 IL8로 되어 제 1 투광성 평판 P1 상에 중첩하여 조사된다. 따라서, 제 1 투광성 평판 P1 상의 조명광의 강도 분포는, 상기 중첩에 의한 평균화 효과에 의해 한층 균일화된다.

제 1 투광성 평판 P1 상에 임의의 한 점 IP로의 조명광 IL8의 Y 방향에 대한 입사 각도 범위 φ는, 플라이아이 렌즈(20)의 Y 방향으로의 배열에 따라 도 7(a)에 나타내는 바와 같은 소정의 값으로 된다.

한편, 플라이아이 렌즈(20)가 X 방향에 대해서는 1열밖에 없기 때문에, X 방향에 대한 입사 각도 범위를 거의 0으로 할 수 있다.

즉, 한 점 IP로의 조명광 IL8을, Y 방향을 포함하고, 또한 한 점 IP을 포함하는 평면(즉 상술한 특정 평면) IPP의 면내에 진행 방향을 가지며, 또한, 그 진행 방향이 서로 평행하지 않은 복수의 조명광으로 할 수 있다.

그 중, 조명광 IL8의 진행 방향을 특정 평면 IPP의 면내로 한정함으로써, 상술한 바와 같이, 웨이퍼 W 상의 간섭 줄무늬의 콘트라스트의 저하를 방지하여, 보다 고콘트라스트의 간섭 줄무늬 패턴을 얻는 것이 가능해진다.

또한, 조명광 IL8을 서로 평행하지 않은 복수의 조명광으로 함으로써, 상술한 평균화 효과에 의해, 제 1 투광성 평판 P1 상의 조명광의 강도 분포의 균일화를 도모할 수 있다.

또, 조명광 IL8이 조사되는 범위는, 제 1 투광성 평판 P1의 전체면을 포함하지 않아도 되는 것은 물론이다. 즉, 제 1 투광성 평판 P1 상에 형성된 제 1 회절 격자 G11, G12의 중심부를 포함하고, 그것을 투과하는 조명광이 웨이퍼 W에 도달하는 소정의 영역에서, 조명광 IL8의 강도 분포가 균일하게 되도록 조명되어 있으면 좋다.

또한, 필요에 따라서, 플라이아이 렌즈(20)의 사출면에, 도 7(c)에 나타낸 바와 같이 Y 방향으로 길고 X 방향으로 좁은 슬릿 형상의 개구부(28)를 갖는 개구 조리개(27)를 마련하여, 조명광 IL8의 X 방향으로의 진행 방향을, 특정 평면 IPP과 평행한 면내로, 보다 한층 한정할 수도 있다.

여기서, 입력 플라이아이 렌즈(12)의 구성에 대하여 상술한다.

입력 플라이아이 렌즈(12)를 구성하는 각 렌즈 소자에 입사한 조명광 IL3은, 각 렌즈 소자의 렌즈 작용에 의해 집광된다. 또한, 각 렌즈 소자의 사출면에는, 조명광을 Y 방향으로 편향시키는, 바람직하게는 브레이즈형의 또는 다단형의 회절 격자 DG가 형성되어 있다. 여기서, 입력 플라이아이 렌즈(12) 중에서 동일한 X 방향 배열 위치에 나열되는 렌즈 소자 상에 형성되는 회절 격자 DG는, 모두 동일한 회절 각도 특성을 갖는 것으로 하고 있다.

따라서, Y 방향의 배열 위치 K1∼K8의 각 렌즈 소자를 사출하는 조명광은, 각 렌즈 소자의 집광 작용 및 회절 격자 DG에 의한 Y 방향으로의 회절(편향) 작용을 받는다.

도 6(c) 및 도 6(d) 중에는, 일례로서 X 방향의 배열 위치 J3에서, Y 방향의 배열 위치 K3 및 K4을 사출하는 조명광 IL4a, IL4b(이들을 종합하여 IL4c)를 나타내고 있다. 도시한 바와 같이 조명광 IL4a, IL4b, IL4c는, 렌즈 소자를 사출한 후, 일단 집광점(14a, 14b, 14c)에 집광한다. 그리고, 그 입사측 초점면이 상기 집광점(14a, 14b, 14c)과 일치하도록, 또한, 그 사출측 초점면이 플라이아이 렌즈(20)의 입사면과 일치하도록 배치된 콘덴서 렌즈(13)에 출사한다. 즉 콘덴서 렌즈(13)는, 이른바 푸리에 변환 렌즈를 구성한다. 그리고, 입력 플라이아이 렌즈(12)의 각 렌즈 소자의 입사면과, 그것에 대응하는 플라이아이 렌즈(20)의 각 렌즈 소자의 입사면은, 공역 관계(결상 관계)로 되어 있다.

따라서, 각 렌즈 소자 K1∼K8를 사출한 각 조명광 IL4a, IL4b(이들을 총칭하여 IL4c)의, 플라이아이 렌즈(20)로의 입사 위치는 이하와 같게 된다.

그 X 방향 위치는, 렌즈 소자 K1∼K8 사출시에 각 조명광 IL4c이 X 방향의 편향각을 갖지 않기 때문에, 도 6(d)에 나타낸 바와 같이 광축 AX1의 근방에 조사된다.

한편, 그 Y 방향 위치는, 렌즈 소자 K1∼K8 사출시에 각 조명광 IL4a, IL4b에는 회절 격자 DG에 의해 Y 방향으로 소정의 편향각이 발생하고 있기 때문에, 도 6(c)에 나타낸 바와 같이 그 편향각에 비례한 양만큼 광축 AX1로부터 Y 방향으로 편심하고, 따라서, 렌즈 소자 F3에 조사되게 된다.

상술한 바와 같이, X 방향의 배열 위치 J3 상에 배열된 각 렌즈 소자 K1∼K8를 사출하는 각 조명광의 Y 방향으로의 편향각은 동일하기 때문에, 각 렌즈 소자 K1∼K8를 사출한 조명광은, 전부 렌즈 소자 F3에 중첩하여 조사되게 된다.

그리고, 렌즈 소자 F3의 입사면의 조명광량 분포는, 상기 중첩 효과에 의해 평균화되고 대략 균일화된 것으로 된다.

또, 입력 플라이아이 렌즈(12)의 각 렌즈 소자의 사출면에 형성된 회절 격자 DG의 편향 특성은, X 방향의 배열 위치가 동일하면 동일하고, X 방향의 배열 위치가 다르면 다르다. 따라서, 입력 플라이아이 렌즈(12) 상의 X 방향의 배열 위치가 동일한 렌즈 소자로부터 사출한 조명광은, 모두 플라이아이 렌즈(20) 상의 동일한 렌즈 소자에 중첩하여 입사하게 되고, 그 입사면 상의 조명광량 분포는, 상기 중첩 효과에 의해 평균화되고 대략 균일화된 것으로 된다.

또, 입력 플라이아이 렌즈(12) 및 콘덴서 렌즈(13)는, 플라이아이 렌즈(20) 상의 하나의 렌즈 소자에 입사하는 조명광을, 입력 플라이아이 렌즈(12)가 배치되는 소정의 면내에 분포하는 조명광 중, X 방향의 소정의 범위에 분포하는 조명광으로 제한하는 광학계라고 볼 수도 있다.

여기서, 입력 플라이아이 렌즈(12) 상에서 X 방향의 소정의 범위에 분포하는 조명광은, X 방향으로 소정의 각도 기울어, 플라이아이 렌즈(20) 상의 소정의 렌즈 소자(예컨대 F3)에 입사한다. 여기서 렌즈 소자 F3도 푸리에 변환 렌즈이기 때문에, 플라이아이 렌즈(20)의 사출면에 형성되는 이들 조명광의 집광점(2차 광원)은, X 방향으로의 소정의 입사각에 따라 X 방향으로 시프트하게 된다.

또한, 각 렌즈 소자 F1∼F8에 입사하는 조명광의 X 방향으로의 입사각은, 상술한 바와 같이 각각 다르기 때문에, 플라이아이 렌즈(20)의 사출면에 형성되는 2차 광원의 위치는, 각 렌즈 소자 F1∼F8마다, 각각 X 방향으로 미소량 시프트하여, 동일한 X 좌표 상에는 형성되지 않는 것으로 된다.

이 각 2차 광원 위치의 X 방향으로의 편차는, 조명광 IL8을 구성하는 각 조명광의 X 방향으로의 진행 방향의 편차를 생기게 하지만, 이 값이 예컨대 상기 허용값(일례로서 ±0.3[mrad])를 넘는 경우에는, 웨이퍼 W 상에 형성되는 간섭 줄무늬의 콘트라스트를 저하시키는 요인으로도 될 수 있다.

그래서, 이 미소 시프트를 해소하기 위해서, 도 8(a) 및 도 8(b)에 도시하는 바와 같이, 각 렌즈 소자 F1∼F8의 입사면 근방에, 조명광 IL5a를 X 방향으로 편향시키고, 그 진행 방향을 YZ 면내로 일치시키기 위한 웨지 프리즘(221, 222, 223, 228)을 마련할 수도 있다. 물론, 웨지 프리즘의 웨지각은, 각각 다른 각도로 한다.

이에 따라, 조명광 IL6a는 각 렌즈 소자 F1∼F8에 대하여, X 방향에 대해서는 수직 입사하는 것으로 되어, 각 렌즈 소자 F1∼F8의 사출부에 형성되는 2차 광원 그룹을 동일한 X 좌표 상에 배열시키는 것이 가능해진다.

또는, 도 9(a)에 나타낸 바와 같이, 플라이아이 렌즈(20)를 구성하는 각 렌즈 소자 F1a∼F8a 자체의 배열을, 각각 X 방향으로 미소량 시프트하는 것으로, 그 사출면의 형성되는 2차 광원 그룹을 동일한 X 좌표 상에 형성하는 것, 즉, 도면 중의 파선 CL 상에 형성하는 것도 가능하다.

또한, 도 9(b)에 나타낸 바와 같이, 플라이아이 렌즈(20)를 구성하는 각 렌즈 소자 F1b∼F8b를, 그 외형에 대하여 렌즈 중심(도면 중에 나타낸 원의 중심)을 편심시킨 렌즈로 구성하고, 이것에 의해서, 그 사출면의 형성되는 2차 광원 그룹을 동일한 X 좌표 상에 형성하는 것, 즉, 도면 중의 파선 CL 상에 형성하는 것도 가능하다.

이상의 수단에 의해서, 각 2차 광원 위치의 X 방향으로의 편차를 저감하여, 조명광 IL8을 구성하는 각 조명광의 X 방향으로의 진행 방향의 편차를 소정의 허용값 이하로 저감하는 것이 가능하다.

또, 이러한 2차 광원 그룹의 X 방향 위치의 보정은, 플라이아이 렌즈(20)를 구성하는 각 렌즈 소자 F1∼F8 중 하나로 입사하는 조명광이, 입력 플라이아이 렌즈(12)가 배치되는 소정의 면내에 분포하는 조명광 중 X 방향의 소정의 범위에 분포하는 조명광으로 제한되어 있기 때문에, 즉 일정한 X 방향의 입사 각도를 갖는 조명광으로 제한되어 있기 때문에 용이하게 행할 수 있는 것이다.

단, 상기의 제한은 반드시 완전할 필요는 없다. 즉, 각 렌즈 소자 F1∼F8 중 하나로 입사하는 조명광 중의 대부분의 조명광이, 입력 플라이아이 렌즈(12)가 배치되는 소정의 면내에 분포하는 조명광 중 X 방향의 소정의 범위에 분포하는 조명광이면, 실질적으로 동일한 효과를 얻을 수 있기 때문이다.

또한, 입력 플라이아이 렌즈(12)의 사출면에 배치하는 회절 격자 DG로부터는, 어느 정도의 소망하지 않는 회절광 등의 미광도 발생하기 때문에, 이들 미광이 렌즈 소자 F1∼F8 중 소망의 하나 이외로 입사하는 것을 완전히 방지하는 것은 곤란하다.

또, 집광 광학계(11)의 실시예는 이것에 한정되는 것이 아니라, 예컨대 도 10에 개시하는 바와 같이, XY 면내의 소정의 영역에서, 그 테이퍼 각도가 다른 프리즘 어레이(14)를 채용할 수도 있다.

프리즘 어레이(14)의 XY 면내의 구조는, 예컨대 정방형의 프리즘이, 도 6(a)에 나타낸 입력 플라이아이 렌즈(12)와 같이 XY 방향으로 2차원적으로 배열되는 것이지만, 그 단면은 도 10(a) 및 도 10(b)에 나타낸 바와 같이, 각 프리즘의 테이퍼 각도가 X 방향의 배열의 위치 J1~J8 및 Y 방향의 배열의 위치 K1∼K8에 따라 변화된다.

프리즘 어레이(14)에 입사한 조명광 IL3은, 이 테이퍼 각도에 따른 굴절 작용, 즉 편향 작용을 받아, 플라이아이 렌즈(20) 상의 소정의 렌즈 소자 F1∼F8 상에 조사되게 된다.

또, 본 예에 있어서도 렌즈 소자 F1∼F8 중 하나로 입사하는 조명광은, 프리즘 어레이(14) 상에서 동일한 X 방향 배열 위치에 나열되는 프리즘 그룹으로부터의 조명광에 한정되는 것이 바람직한 것은 물론이다. 이에 따라, 플라이아이 렌즈(20) 사출면의 2차 광원 그룹을 동일한 X 좌표 상에 형성하기 위한, 도 8 및 도 9에 나타낸 수법을 용이하게 채용하는 것이 가능해지기 때문이다.

이하, 상기 특정 평면과 제 1 회절 격자 G11, G12의 배치되는 면의 법선 방향과의 각도 관계에 대하여 고찰한다.

상기 각도 관계가, 제 1 회절 격자 G11, G12의 면내의 각 점의 위치에 의해 변화되는 경우, 즉 조명광 IL8의 X 방향으로의 경사각이 상기 각 점의 위치에 의해 변화되는 경우, 웨이퍼 W 상에 형성되는 간섭 줄무늬의 X 방향으로의 위치 어긋남도 상기 각 점의 위치에 의해, 즉 웨이퍼 W 상의 각 점의 위치에 의해 변화해 버린다.

이것은, 투영 노광 장치에 있어서의 디스토션과 동일한 문제이며, 웨이퍼 W 상의 기존 패턴과의 위치 정합 어긋남의 원인으로 된다.

따라서, 제 1 회절 격자 G11, G12에, 즉 제 1 투광성 평판 P1에 조사하는 조명광 IL8은, 제 1 투광성 평판 P1 내의 장소에 상관없이, X 방향으로의 입사 각도가 일정한 값을 유지하여 입사하는 것, 즉, 제 1 회절 격자 G11, G12가 배치되는 면의 법선 방향에 대한 상기 특정 평면의 X 방향으로의 경사각이, 제 1 회절 격자 G11, G12의 면내의 각 점의 위치에 상관없이 일정한 것이 바람직하다.

그러나, 실제의 노광 장치에 있어서는, 상기 경사각을 상기 각 점의 위치에 상관없이 완전히 일정하게 하는 것은 어렵다. 그래서 실제로는, 상기 경사각이 상기 각 점의 위치에 상관없이 이하의 허용값 이내에 포함되고 있으면, 실용상 충분한 위치 정합성을 얻을 수 있다.

여기서도, 웨이퍼 W 상에 노광하는 간섭 줄무늬 패턴이 60㎚ 라인앤드스페이스 패턴인 경우에는, 그 위치 어긋남 허용값은 일반적으로 선폭의 1/4인 15㎚ 정도이다. 따라서, 제 2 회절 격자 G21과 웨이퍼 W의 표면의 간격 D2를 50㎛로 하여, 각 점의 위치에 의해 변화되는 상기 특정 평면의 상기 경사각의 편차의 허용값 φ1은, 일례로서,

(식 7)

φ1=arctan(15/50000)=0.3[mrad]

로 된다.

다만, 이 조건은 노광할 패턴의 주기 T3 및 제 2 회절 격자 G21와 웨이퍼 W의 표면의 D2에 의해 변동하는 것은 물론이다.

또한, 상기의 X 방향도, 상술한 제 1 회절 격자 G11, G12 및 제 2 회절 격자 G21의 주기의 방향과의 관계에 따라 결정되어야 할 것도 물론이다.

또, 이상의 설명에 있어서는, 제 1 투광성 평판 P1과 웨이퍼 W가, 평행하게 배치되는 것을 전제로 하여, 제 1 투광성 평판 P1의 법선 방향에 대한 상기 특정 평면의 X 방향으로의 경사각, 즉 조명광 IL8의 제 1 투광성 평판 P1로의 X 방향으로의 입사 각도가, 제 1 투광성 평판 P1 내의 장소에 상관없이 일정한 것이 바람직하다고 했지만, 실제로는, 상기 특정 평면의 X 방향으로의 경사각 등은 웨이퍼 W의 법선 방향에 대하여 일정한 것, 즉 평행이 바람직하다.

또한, 웨이퍼 W의 설정 위치가 Z 방향으로 다소 변동하더라도, 웨이퍼 W 상에 형성되는 간섭 줄무늬 패턴의 위치가 변동하지 않게 하기 위해서는, 상기 특정 평면은 웨이퍼 W의 법선 방향에 대하여 평행한 것, 즉 상기 특정 평면이 웨이퍼 W에 대하여 수직인 것이 바람직하다.

그런데, 조명광 IL8이 이와 같이 엄격한 평행도를 달성하기 위해서는, 그 평행도를 조정 가능하게 하는 평행도 미조정 기구가 필요하다. 그래서, 본 발명의 노광 장치에 있어서는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 콜리메이터 렌즈(2, 3, 5, 7) 및 조명계 후그룹 렌즈(29, 30, 32, 35) 중의 일부의 렌즈를 조명광 IL1, IL2, IL7, IL8의 진행 방향으로 이동 가능하게 하여, 상기 미조정을 행하는 것으로 하고 있다.

이하, 도 1 중의 조명계 후그룹 렌즈(29, 30, 32, 35)에 마련된 평행도 미조정 기구에 대하여 설명한다. 조명계 후그룹 렌즈 중 부 렌즈(30)에는 렌즈 구동 장치(31a, 31b)가 부착되고, 정 렌즈(32)에는 렌즈 구동 장치(33a, 33b)가 부착되어 있다. 그리고, 이들 렌즈 구동 장치(31a, 31b, 33a, 33b)는, 고정축(34a, 34b) 상을 Z 방향으로 이동 가능하며, 이에 따라 렌즈(30) 및 렌즈(32)도 각각 독립하여 Z 방향으로 이동 가능하다.

이에 따라 조명계 후그룹 렌즈(29, 30, 32, 35)는, 전체적으로 이른바 내측 포커스 렌즈를 구성하는 것으로 되어, 그 초점 거리 또는 초점 위치가 가변으로 된다. 따라서, 제조 오차 등에 의해 플라이아이 렌즈(20) 사출면에 형성되는 2차 광원이 소정의 설계 위치에 없는 경우 등에도, 플라이아이 렌즈(20)로부터의 조명광 IL7을 정확히 평행한 조명광 IL8로 변환하는 것이 가능해진다.

도 11은, 렌즈(30) 및 렌즈(32)의 구동에 의한 조명계 후그룹 렌즈(29, 30, 32, 35)의 전체적인 초점 거리의 변동에 의해, 조명광 IL8의 평행도가 변동하고, 조명광 IL8의 제 1 투광성 평판 P1로의 입사각이 제 1 투광성 평판 P1 내 위치에 따라 변화하는 것을 나타내는 도면이다.

도 11(a)는, 렌즈(30) 및 렌즈(32)가 적절한 Z 방향 위치로 설정되고 있는 경우를 나타내고, 조명광 IL8의 X 방향의 외연 LEa, LEb는 제 1 투광성 평판 P1에 대하여 수직이며, 조명광 IL8c, 조명광 IL8d, 조명광 IL8e는, 제 1 투광성 평판 P1 내의 장소에 상관없이 제 1 투광성 평판 P1에 수직으로 입사한다.

한편, 도 11(b)는, 렌즈(30) 및 렌즈(32)를 적절한 Z 방향 위치로부터 어긋나게 하여 배치한 경우를 나타내고, 외연 LEa1, LEb1로 규정되는 조명광 IL8은 전체적으로 발산 광로가 된다. 이 때 외연 LEa1, LEb1는, 연직 방향 LEa, LEb로부터 각각 φe 기울어(발산하고) 있다. 따라서, 조명광 IL8의 제 1 투광성 평판 P1로의 입사각은, 그 위치에 따라 변화하게 된다.

즉 외연 LEa1에 가까운 광로 부분을 통해 조사되는 조명광 IL8f는, 약간 바깥을 향해 경사져 제 1 투광성 평판 P1에 입사하게 된다. 그리고 경사각을 φm이라고 하면, 조명광 IL8f에 의해서 웨이퍼 W 상에 형성되는 간섭 줄무늬의 명암 패턴의 위치는, 제 2 투광성 평판 P2 상의 제 2 회절 격자 G21의 명암의 위치로부터, 왼쪽으로, φm에 대략 비례하는 양만큼 어긋난 위치에 형성되게 되어 위치 오차가 발생한다. 그 원리는 도 5에 나타낸 것과 동일하다.

한편, 외연 LEb1에 가까운 광로 부분을 통해 조사되는 조명광 IL8h가 웨이퍼 W 상에 형성하는 간섭 줄무늬의 명암 패턴의 위치는, 조명광 IL8h의 외향의 경사각φm에 대략 비례하여, 오른쪽으로 어긋난 위치에 형성된다. 또한, 중심에 가까운 광로 부분을 통해 조사되는 조명광 IL8g이 웨이퍼 W 상에 형성하는 간섭 줄무늬의 명암 패턴의 위치는, 조명광 IL8h가 거의 수직 입사함으로써 위치 어긋남은 발생하지 않는다.

따라서, 웨이퍼 W에 노광되는 간섭 줄무늬 패턴의, 제 2 회절 격자 G21의 명 암 패턴에 대한 크기의 관계는, 외연 LEa1, LEb1로 규정되는 광로가 발산 광로로 되어 있는 경우에는 확대된 것으로 되고, 수속 광로로 되어 있는 경우에는 축소된 것으로 되어, 어느 쪽의 경우에도 배율 오차가 발생하게 된다.

본 발명의 노광 장치에 있어서는, 렌즈(30) 및 렌즈(32)를 적절한 Z 방향 위치로 설정함으로써, 외연 LEa, LEb에서 규정되는 조명광 IL8을 항상 평행 광로로 할 수 있기 때문에, 이러한 배율 오차의 발생을 방지할 수 있다.

또, 본 발명의 노광 장치에서는, 이전의 제조 공정에 있어서의 열 변형 등에 의해 노광할 웨이퍼 W에 상정 외의 신축이 발생하고 있었던 경우에, 렌즈(30) 및 렌즈(32)의 위치를 조정하여 상기 외연 LEa1, LEb1로 규정되는 조명 광로를, 발산 광로 또는 수속 광로로 하는 것에 의해, 웨이퍼 W 상에 형성되는 간섭 줄무늬의 주기 T3를 확대 또는 수속하여, 상기 웨이퍼 W의 신축을 보정하여 노광할 수도 있다.

다음에, 도 1 중의 콜리메이터 렌즈(2, 3, 5, 7)에 마련된 평행도 미조정 기구에 대하여 설명한다. 콜리메이터 렌즈 중의 부 렌즈(5)에는 렌즈 구동 장치(6)가 부착되고, 정 렌즈(7)에는 렌즈 구동 장치(8)가 부착되어 있다. 그리고, 이들 렌즈 구동 장치(7, 8)는, 고정축(9) 상을 X 방향으로 이동 가능하며, 이에 따라 렌즈(5) 및 렌즈(7)도 각각 독립하여 X 방향으로 이동 가능하다.

따라서, 이것에 의해서도, 제 1 투광성 평판 P1에 조사되는 조명광 IL8의 평행도, 수속도, 발산도를 조정하는 것이 가능하다.

여기서, 본 발명에 있어서의 상기의 제 2 회절 격자 G21와 웨이퍼 W의 표면 의 간격 D2의 최적값에 대하여 설명한다. 상술한 바와 같이, 조명광 IL8의 경사에 있어서의 웨이퍼 W 상에서의 간섭 줄무늬 패턴의 위치 어긋남은, 간격 D2에 비례하여 발생하기 때문에, 단순히 검토하면 간격 D2는 짧으면 짧을수록 좋다. 그것에 의하여, 조명광의 경사에 관한 규격을 완화할 수 있기 때문이다.

그러나, 간격 D2를 너무 짧게 하면, 제 2 회절 격자 G21와 웨이퍼 W의 접촉이 발생하여, 그들의 손상을 발생하게 된다. 그래서, 접촉 회피를 위해서는 간격 D2의 수치는, 웨이퍼 W의 평면도나 제 2 회절 격자 G21를 형성하는 제 2 투광성 평판 P2의 평면도를 고려하여, 최저한 1㎛ 이상은 확보해야 한다.

또한, 상기 접촉을 확실히 방지하기 위해서, 간격 D2는 5㎛ 이상인 것이 바람직하다.

한편, 간격 D2를 너무 장거리화하면, 조명광의 경사 등에 관한 규격이 엄격하게 되는 것도 물론이지만, 웨이퍼 W1 상의 1점에 집광하는 복수의 회절광이 제 2 회절 격자 G21를 발생하는 위치의 간격도 증대하여, 이들 복수의 회절광 사이의 공간적 코히어런스에 기인하는 가간섭성이 저하해 버린다고 하는 문제도 발생하기 때문에, 간격 D2는 500㎛ 이하로 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 간격 D2가 짧으면 조명광의 경사 등에 관한 규격을 완화할 수 있어, 그 만큼 제조 장치를 저렴하게 제공할 수 있기 때문에, 간격 D2는 100㎛ 이하로 설정하는 것이 더 바람직하다.

또, 본 발명에 있어서는, 제 2 회절 격자 G21와 웨이퍼 W를 근접하여 대향해서 배치하기 때문에, 양 구성 부재의 표면 사이에서의 조명광의 다중 간섭이 발생할 수 있다. 그리고, 이것은 웨이퍼 W 상에 형성하는 간섭 줄무늬의 명암 분포에 악영향을 미치게 된다.

그래서, 본 발명에 있어서는, 광원(1)으로부터의 조명광 IL1∼IL8로서, 그 시간적인 가간섭 거리(광의 진행 방향에 대한 가간섭 거리)가, 간격 D2의 2배 정도 이상인 광을 사용하는 것이 바람직하다. 광의 시간적인 가간섭 거리는, 그 광의 파장을 λ, 그 광의 파장 분포에 있어서의 파장 반값폭을 Δλ로 했을 때, 대략 λ²/Δλ로 나타내어지는 거리이다.

따라서, 노광 파장 λ가 ArF 레이저로부터의 193㎚인 경우에는, 그 파장 반값폭 Δλ을 370pm 이상 정도인 조명광 IL1∼IL8을 사용하는 것이 바람직하다.

또, 상술한 바와 같이 1차원적인 주기를 갖는 간섭 줄무늬 IF를 형성하는 경우, 그 형성에 이용하는 조명광 IL8은, 그 편광 방향(전장 방향)이 간섭 줄무늬 IF의 긴 쪽 방향(주기 방향에 직교하는 방향)에 평행, 즉 주기 방향에 직교하는 방향으로 직선 편광광인 것이 바람직하다. 이 경우에, 간섭 줄무늬 IF의 콘트라스트를 최고로 할 수 있기 때문이다.

또, 조명광 IL8은, 상기한 바와 같이 완전한 직선 편광광이 아니더라도, 간섭 줄무늬 IF의 긴 쪽 방향(Y 방향)의 전장(電場) 성분이, 주기 방향(X 방향의)의 전장 성분보다 큰 조명광이면, 상술한 콘트라스트 향상 효과를 얻을 수 있다.

또한, 간섭 줄무늬 IF의 주기 방향은, 즉 제 2 회절 격자 G21의 주기 T2의 방향과 일치하는 것이기 때문에, 조명광 IL8의 바람직한 편광 상태란, 요컨대 제 2 회절 격자 G21의 주기 T2의 방향에 직교하는 방향(Y 방향)의 전장 성분이, 주기 T2의 방향(X 방향)의 전장 성분보다 큰 조명광이면 좋다.

조명광 IL8의 이와 같은 편광 특성은, 조명 광학계 중에 마련한 광 제어 소자(10)에 의해 실현된다. 광 제어 소자(10)는, 예컨대 광축 AX1을 회전축 방향으로서 회전 가능하게 마련된 편광 필터(폴라로이드판)이나 편광빔 스플리터이며, 그 회전에 의해 조명광 IL3의 편광 방향을 소정의 직선 편광으로 할 수 있다.

광원(1)이 레이저 등의 대강 직선 편광으로 편광한 조명광 IL1을 방사하는 광원인 경우에는, 광 제어 소자(10)로서, 마찬가지로 회전 가능하게 마련된 1/2 파장판을 이용할 수도 있다. 또한, 각각 독자적으로 회전 가능하게 직렬로 마련된 2장의 1/4 파장판을 채용할 수도 있다. 이 경우에는, 조명광 IL2∼8의 편광 상태를, 대략 직선 편광광으로 할 뿐만 아니라, 원편광 및 타원편광의 편광광으로 할 수도 있다.

그런데, 제 1 회절 격자 G11, G12와 제 2 회절 격자 G21와의 간격 D1는, 웨이퍼 W 상에 형성되는 간섭 줄무늬 IF의 위치 어긋남 등에 영향을 미치는 것이 아니므로, 상기 간격 D2와 같이 근접하여 배치할 필요는 없다.

단, 간격 D1가 너무 길면, 제 1 회절 격자 G11, G12로부터 발생하는 ±1차 회절광 LP, LM을, 제 2 회절 격자 G21 상의 필요한 개소 전부에 조사하기 위해서, 보다 큰 제 1 회절 격자 G11, G12가 필요하게 된다. 따라서, 간격 D1는, 예컨대 100㎜ 정도 이하로 설정하는 것이, 제 1 회절 격자 G11, G12에 필요한 크기가 축소 가능해지는 점에서 바람직하다.

한편, 간격 D1가 너무 좁으면, 제 1 회절 격자 G11, G12로부터 발생하는 ±1차 회절광 LP, LM이, 제 2 회절 격자 G21 상에서 서로 간섭하여 불필요한 간섭 줄무늬를 형성하고, 최종적으로는 웨이퍼 W 상에 있더라도, 불필요한 간섭 줄무늬(명암 불균일)를 형성할 우려가 발생한다.

이러한 불필요한 명암 불균일의 발생은, 제 1 회절 격자 G11, G12의 임의의 1점에서 발생한 ±1차 회절광 LP, LM을, 제 2 회절 격자 G21 상에서, 조명광 IL8의 공간적인 가간섭 거리보다 충분히 떨어진 위치, 일례로서 상기 가간섭 거리의 4배 정도 떨어진 위치에 조사하는 것으로 방지할 수 있다.

여기서, 조명광 IL8의 공간적인 가간섭 거리는, 조명광 IL8의 개구수 NA와 파장 λ에 의해, 일반적으로 λ/NA에 의해 나타내어지는 거리이다. 조명광 IL8의 파장을 193㎚, 개구수 NA로서, 조명광 IL8의 특정 평면에 대한 각도 편차의 허용값인 상술한 0.3[mrad](=0.0003)라고 하면, 가간섭 거리는 643㎛이며, 그 4배는 2536㎛로 된다. 따라서, 이 경우, 상기 ±1차 회절광 LP, LM의, 제 2 회절 격자 G21로의 조사 위치를, 2536㎛ 정도 이상 떼는 것에 의해, 상기 불필요한 명암 불균일의 발생을 방지할 수 있다.

여기서, 제 1 회절 격자 G11, G12의 주기 T1을 240mn라고 하면, ±1차 회절광 LP, LM의 회절각 θ0은, 식 1로부터 53도로 구해진다. 이 회절각으로 대칭으로 발생하는 2개의 광선속이, 제 2 회절 격자 G21 상에서 2536㎛ 이상 떨어진 위치에 조사되기 위해서는, 간격 D1은 948㎛ 이상인 것이 필요하다.

따라서, 간격 D1은 1㎜ 정도 이상인 것이 바람직하다.

또, 제 1 회절 격자 G11, G12는, ±1차 회절광 LP, LM을 소정의 방향으로 발생시키고, 그것을 제 2 회절 격자 G21 상에 조사하기 위한 것이며, 제 2 회절 격자 G21 상의 소정의 위치에 ±1차 회절광 LP, LM에 의한 간섭 줄무늬를 형성하는 것을 목적으로 하는 것이 아니다.

따라서, 제 1 회절 격자 G11, G12와 제 2 회절 격자 G21와의, XY 방향의 위치 관계는, 주기 T1 및 T2의 오더로(수 10㎚의 오더로) 엄밀하게 위치 정합될 필요는 없다. 단, 제 2 회절 격자 G21 중 웨이퍼 W에 대향하는 소정의 영역에는, 제 1 회절 격자 G11, G12로부터 발생한 ±1차 회절광 LP, LM이 조사될 필요가 있기 때문에, 제 1 회절 격자 G11, G12와 제 2 회절 격자 G21는, XY 방향으로 예컨대 수 ㎜ 정도의 위치 관계를 갖고 정합하여 배치될 필요가 있다.

또한, 제 1 회절 격자 G11, G12의 주기 T1의 방향도, 제 2 회절 격자 G21의 주기 T2의 방향(X 방향)과 일치하지 않아도 된다. 단, 이 경우에는, 웨이퍼 W의 Z 방향 위치의 변동에 따르는 간섭 줄무늬 IF의 명암 패턴의 이동 등을 방지하기 위해서, 주기 T1을 대신하여, 제 1 회절 격자 G11, G12의 주기 T1를 ZX 면내에 투영한 길이가, 식 4의 조건을 만족시키는 것이 바람직하다.

그런데, 본 발명의 노광 장치는, 상술한 바와 같이, X 방향에 대해서는 극소조명 NA의 조명광을 사용하는 것이기는 하지만, 웨이퍼 W 상의 1점에 도달하는 조명광(회절광)은 복수이기 때문에, 제 2 회절 격자 G21 및 제 1 회절 격자 G11, G12의 위의 복수개 영역으로부터 조사되게 된다. 또한, 웨이퍼 W 상에서 간섭 줄무늬를 형성하는 광선속은, 어디까지나 제 2 회절 격자 등으로부터의 회절광이기 때문 에, 제 2 회절 격자 G21 등의 위에 이물 등이 존재한 경우에도, 그 이물이 그대로의 형상을 유지하여, 웨이퍼 W 상에 노광 전사되는 것은 없다.

여기서, 제 2 회절 격자 G21, G22의 위의 이물 및 결함이, 웨이퍼 W 상에 형성되는 간섭 줄무늬에 미치는 악영향을 한층 더 저감하기 위해서는, 제 2 회절 격자 G21, G22와의 간격 D2를 소정의 값 이상으로 설정하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 웨이퍼 W 상의 1점에 조사되는 광을, 제 2 회절 격자 G21, G22 상의 보다 많은 장소에서 회절된 광으로 할 수 있어, 상기 이물 및 결함의 악영향을 완화할 수 있기 때문이다.

여기서, 제 2 회절 격자 G21로부터 웨이퍼 W에 조사되는 회절광은, 상술한 바와 같이 각도 θ0 및 θ1만큼 기울어 웨이퍼 W에 조사된다. 보다 바람직한 조건에 있어서는 θ0=θ1이다. 이 때, 식 2 및 식 3으로부터, 조명광의 실효 파장을 λ, 제 2 회절 격자 G21의 주기를 T2로 하여,

(식 8)

sinθ0=λ/(2×T2)

이기 때문에, sinθ0≒tanθO의 근사가 어느 정도 성립하는 것을 전제로 하면, 웨이퍼 W의 1점에 조사되는 회절광은, 제 2 회절 격자 G21 상에 있어,

(식 9)

D5=2×D2×λ/(2×T2)

으로 나타내어지는 상호 간격 D5만큼 떨어진 2점을 중심으로 하는 부분으로부터 조사되게 된다.

상기 이물 및 결함의 악영향을 완화하기 위해서는, 웨이퍼 W 상의 1점에 집광하는 광이, 예컨대 제 2 회절 격자 G21의 주기 T2의 30배 정도 이상으로 넓어지는 부분으로부터의 광으로 구성되어 그 악영향이 평활화된 것이 바람직하다. 이것을 식으로 표현하면,

(식 10)

D5≥30×T2

와 같이 된다.

상기 식 9 및 식 10으로부터, 간격 D2는,

(식 11)

D2≥30×T2²/λ

의 조건을 만족시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 악영향을, 보다 한층 더 완화하기 위해서는, 웨이퍼 W 상의 1점에 집광하는 광이, 예컨대 제 2 회절 격자 G21의 주기 T2의 100배 정도 이상으로 넓어지는 부분으로부터의 광으로 구성되어 그 악영향이 평활화된 것이 바람직하다. 이 때에 간격 D2가 만족해야 하는 조건은, 동일한 고찰로부터,

(식 12)

D2≥100×T2²/λ

로 된다.

또한, 제 2 회절 격자 G21 상의 이물·결함의 웨이퍼 W에 노광되는 패턴으로 의 악영향을 더 저감하기 위해서, 본 발명에 있어서는, 웨이퍼 W에의 노광을 이하에 나타내는 복수회 노광에 의한 다중 노광으로 할 수도 있다.

즉, 제 2 회절 격자 G21와 웨이퍼 W와의 XY 방향의 위치 관계를 소정의 관계로서 최초의 노광을 행한 후, 그 상대 관계를 제 2 회절 격자 G21의 주기의 정수배만큼 이동하거나, 또는 제 2 회절 격자 G21의 주기 방향과는 직교하는 방향으로 임의의 거리만큼 이동하여 2회째의 노광을 행하고, 또한 동일한 이동을 하면서 복수회의 다중 노광을 행할 수도 있다.

이에 따라, 웨이퍼 W 상의 한 점에는, 제 2 회절 격자 G21 상의 보다 많은 부분으로부터 발생한 회절광에 의한 간섭 줄무늬의 명암 패턴이 중첩하여 노광되게 되어, 제 2 회절 격자 G21 상에 존재하는 이물이나 결함의 악영향이, 평균화 효과에 의해, 한층 더 저감되게 된다.

그런데, 제 2 회절 격자 G21의 위에 부착된 이물 등에 의한 악영향을 한층 더 저감하기 위해서, 도 12에 나타내는 바와 같이, 제 2 회절 격자 G21와 웨이퍼 W의 사이에, 제 2 회절 격자 G21로의 이물 부착 방지용 박막(페리클) PE2을 마련할 수도 있다. 그리고, 페리클 PE2를, 예컨대 소정 매수의 웨이퍼 W를 노광할 때마다 교환함으로써, 이물의 제거를 실행할 수도 있다.

페리클 PE2로서는, 예컨대 투영 노광 장치에서 사용되는 레티클로의 이물 부착 방지에 사용되는 유기 수지제의 페리클을 사용할 수 있다.

또는, 페리클 PE2로서, 합성 석영 등의 무기 재료로 이루어지는 투광성의 평판을 사용할 수도 있다.

또, 제 1 회절 격자 G11, G12의 광원측에 페리클 PE1를 마련하여, 제 1 회절 격자 G11, G12로의 이물의 부착을 방지할 수도 있다.

또는, 제 2 회절 격자 G21 상으로의 이물의 부착 방지를 위해, 도 13에 나타내는 바와 같이, 제 2 투광성 기판 P2 상의 제 2 회절 격자 G21의 위에, 보호층 PE3을 마련할 수도 있다. 이 보호층 PE3은, 예컨대 CVD(Chemical Vapor Deposition)법에 의해 형성하는 이산화규소 등의 투광성의 막으로 이루어지는 것이며, 필요에 따라서, 그 표면을 CMP(Chemical Mechanical Polishing)에 의해 평탄화한 것이다. 이물 보호층 PE3의 두께는, 예컨대 1㎛ 정도로 한다.

또, 보호층 PE3 상에 부착된 이물도, 보호층 PE3을 마련하지 않고 제 2 회절 격자 G21 상에 부착된 이물도, 이물이 웨이퍼 상에 형성할 간섭 줄무늬에 미치는 악영향의 점에서는 동등하다. 그러나, 보호층 PE3을 마련하는 것에 의해, 제 2 회절 격자 G21의 표면을, 실질적으로 평탄화하는 것이 가능하고, 따라서, 그 표면에 부착된 이물, 오염 등의 세정 및 검사가 대단히 용이하게 된다고 하는 점에서, 보호층 PE3의 설치는 효과적이다.

또, 이상의 예에 있어서는, 제 1 회절 격자 G11, G12는 위상 변조형 회절 격자이며, 제 2 회절 격자 G21는 강도 변조형 회절 격자라고 했지만, 양 회절 격자의 구성은, 이것에 한하는 것이 아니다.

예컨대, 어느 쪽의 회절 격자도, 하프톤 위상 시프트 레티클(Attenuated Phase Shift Mask)과 같이, 투과광의 위상 및 강도의 쌍방을 변조하는 회절 격자를 이용할 수도 있다. 또한, 웨이퍼 W 상에 형성하는 간섭 줄무늬에 그 정도의 고콘 트라스트성이 요구되지 않는 경우에는, 제 1 회절 격자로부터의 불필요한 회절광의 발생도 허용되기 때문에, 제 1 회절 격자로서 강도 변조형의 회절 격자를 사용할 수도 있다.

또, 이상의 예에 있어서는, 제 1 회절 격자 G11, G12와 제 2 회절 격자 G21는 각각 별도의 투광성 평판 상에 형성되는 것으로 했지만, 양 회절 격자를 동일한 투광성 평판 상에 형성할 수도 있다.

도 14는, 제 1 회절 격자 G15, G16과 제 2 회절 격자 G23를, 각각 하나의 투광성 평판 P3의 광원측 및 웨이퍼 W 측에 형성한 예를 나타내는 도면이다. 또, 본 예에 있어서도, 각 회절 격자의 구조나 제법은 상술한 예와 마찬가지다. 또한, 렌즈(35) 및 그 상류의 조명 광학계도, 상술한 예와 마찬가지다.

또한, 본 발명의 하나의 형태에 있어서는, 단일의 회절 격자만을, 웨이퍼 W에 근접하여 대향 배치함으로써, 웨이퍼 W 상에 간섭 줄무늬의 명암 패턴을 노광하는 것도 가능하다.

도 15는, 웨이퍼 W측의 근방에, 투광성 평판 P4의 웨이퍼 W 측에 형성된 회절 격자 G17, G18를, 간격 D3으로 근접하여 대향 배치시킨 예이다. 본 예에 있어서도, 회절 격자 G17, G18의 구조나 제법은 상술한 예와 마찬가지다. 또한, 렌즈(35) 및 그 상류의 조명 광학계도, 상술한 예와 마찬가지다. 또한 간격 D3의 값에 대해서도 상술한 예에 있어서의 간격 D2와 동일한 조건을 만족시키는 것이 바람직하다.

또, 본 예에 있어서는, 실효 파장 λ은 회절 격자 G17, G18로부터 웨이퍼 W 에 이르는 조명 광로 상에 존재하는 투광성 매질 중, 최저 굴절율을 갖는 매질 중에서의 조명광의 파장을 말한다.

본 예에 있어서는, 회절 격자 G17, G18에서 발생한 회절광(1차 회절광)이, 웨이퍼 W 상에 조사되어 웨이퍼 W 상에서 간섭함으로써, 웨이퍼 W 상에 간섭 줄무늬의 명암 패턴이 형성되게 된다.

그런데, 도 3에 나타내는 구성에 있어서의 제 1 회절 격자 G11, G12, 및 도 14에 나타내는 구성에 있어서의 제 1 회절 격자 G15, G16, 또는 도 15에 나타내는 구성에 있어서의 회절 격자 G17, G18를, 강도 변조형의 회절 격자, 또는 하프톤형의 회절 격자로 형성하는 경우에는, 그들의 회절 격자로부터는 0차광(직진광)도 발생하게 된다. 그리고, 이 0차광은 기본적으로는 불필요한 조명광으로서, 제 2 회절 격자 G21, G23를 통해서, 또는 직접 웨이퍼 W 상에 조사되어, 소망의 본래의 간섭 줄무늬의 콘트라스트를 저하시키는 것으로 된다.

그러나, 이들 강도 변조형 또는 하프톤형의 회절 격자에 대하여도, 조명광 IL8을 소정 각도 경사시켜 입사시키면, 거기에서 발생하는 회절광의 각도 분포를, 상술한 주기 T1의 위상 변조형 회절 격자에 대하여 수직 입사된 경우의 회절광의 각도 분포와, 실질적으로 등가로 할 수 있다.

즉, X 방향의 주기 T5가,

(식 13)

T5=T1/2

인 강도 변조형 또는 하프톤 격자를 사용하여, 조명광 IL8을 X 방향에 대하 여, 식 1로부터 구해지는 θ0만큼 경사져 입사하면, 그 0차광은 입사각에 대응하여 X 방향으로 θ0만큼 경사져 발생하고, 한쪽의 1차광이 X 방향의 반대측에 θ0만큼 경사져 발생하게 된다. 이들 0차광과 1차광의 X 방향에 대한 회절 각도는, 도 3에 나타낸 위상 변조형 회절 격자 G11, G12에 대하여 수직 입사된 경우의 ±1차광 회절광 LP, LM의 회절 각도 분포와, 실질적으로 등가다.

이러한 조명광은, 도 7(b)에 나타낸 플라이아이 렌즈(20)를 X 방향으로 소정량 시프트하여 배치함으로써 실현할 수 있다. 또, 이 경우, 플라이아이 렌즈(20)보다 상류측의 광학계의 모두를 X 방향으로 동일한 소정량만큼 시프트하는 것이 바람직한 것은 물론이다.

또한, 도 16(b)에 나타낸 바와 같이, 광축 AX1에 대하여 X 방향으로 - 방향 및 + 방향으로 시프트하여 배치한 2개의 플라이아이 렌즈(23L, 23R)를 사용할 수도 있다. 이 경우, 각 플라이아이 렌즈(23L, 23R)는, 도 7(b)에 나타낸 플라이아이 렌즈와 마찬가지로, 차광 부재(24) 상에 렌즈 소자 L1, L2, L3, L4, L5, L6, L7, L8 및, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8가 Y 방향을 따라서 병행하는 것이다.

그리고, 이들 플라이아이 렌즈(23L, 23R)에 조명광을 집광시키기 위해, 도 16(a)에 나타내는 바와 같은, 입력 플라이아이 렌즈(12a)를 사용하면 좋다. 이것은 도 7(a)에 나타낸 플라이아이 렌즈(12)와 거의 마찬가지인 구성이지만, 각 소자의 사출면에 형성된 회절 격자 DG2는, 그 주기가 X 방향에 대하여 일정한 값을 갖고, Y 방향에 대해서는 X 방향의 배열 위치 J1~J8에 따라 변화되는 것을 특징으로 하고 있다.

즉, 그 X 방향 및 Y 방향의 주기의 합성으로 정해지는 주기의 방향이, X 방향의 배열 위치 J1~J8에 따라 변화되는 것이다.

또한, 회절 격자 DG2로부터 발생하는 회절광은, ±1차 회절광으로 이루어지는 실질적으로 2개의 회절광인 것을 특징으로 하고 있다. 또, 이것은 간단한 구조의 위상방 회절 격자로 실현할 수 있는 것은 물론이다.

그리고, 예컨대, X 방향의 배열 위치 J2 상에 배치되는 각 렌즈 소자로부터의 회절광은, 그 +1차 회절광은 플라이아이 렌즈(23L)의 렌즈 소자 L3 상에 중첩하여 조사되고, 그 -1차 회절광은 렌즈 소자 L3과 광축 AX1에 대하여 대칭인 위치에 배치되는 플라이아이 렌즈(23R)의 렌즈 소자 R6 상에 중첩하여 조사된다. 또한, X 방향의 다른 배열 위치 상에 배치되는 각 렌즈 소자로부터의 회절광도, 그 ±1차 회절광은, 광축 AX1에 대하여 대상에 배치되는 렌즈 소자에, 각각 중첩하여 조사된다.

이러한, 플라이아이 렌즈(23L, 23R)로부터 사출된 조명광 IL7L, IL7R는, 도 17(a) 및 도 17(b)에 나타낸 바와 같이 제 1 투광성 평행판 P1에 조사된다.

즉, 제 1 투광성 평행판 P1 상의 임의의 한 점 IP2 상에 조사되는 조명광 IL8은, 그 Y 방향의 입사 각도 범위에 대해서는 도 7(a)에 나타낸 각도 범위 φ와 마찬가지이지만, 그 X 방향의 입사 각도는, 제 1 특정 평면 IPL의 면내에 진행 방향을 갖는 조명광과 IL8L과, 제 2 특정 평면 IPR의 면내에 진행 방향을 갖는 조명광과 IL8R로 되어 제 1 투광성 평행판 P1에 조사되게 된다.

또, 상기 어느 쪽의 예에 있어서도, 제 1 회절 격자 G11, G12와 및 제 2 회절 격자 G21는, 웨이퍼 W 상에 노광할 간섭 줄무늬의 명암 패턴의 주기 T3에 따라 교환할 필요가 있다. 도 19는, 그 교환 기구의 일례를 도시하는 도면이며, 도 19(a)는 그것을 -Z 방향에서 본 도면, 도 19(b)는 도 19(a) 중의 A-B 부분 근방의 단면도를 나타낸다.

제 2 회절 격자가 마련된 제 2 투광성 평행판 P2의 주연부 P2E를 진공 흡착 등의 수단에 의해 유지하는 척부(43a, 43b, 43c, 43d)가 마련된 평판 로더(42)는, X 방향으로 슬라이드 가능하고, 또한, Z 방향으로 상하 이동 가능하다.

교환 전에, 제 2 투광성 평행판 P2은, 제 2 유지 기구(37a, 37b, 37c)에 의해 유지된다. 이 상태에 대하여, 평판 로더(42)가 X 방향으로부터 제 2 투광성 평행판 P2의 하부에 침입하여, 위쪽으로 상승한다. 그리고, 척부(43a, 43b, 43c, 43d)가, 제 2 투광성 평행판 P2의 주연부 P2E를 흡착한다.

그 후, 제 2 유지 기구(37a, 37b, 37c)는, 도면 중 백색 화살표로 나타내는 바와 같은 방사 방향으로 퇴피하고, 그 상태로 평판 로더(42)가 +X 방향으로 퇴피하여 제 2 투광성 평행판 P2을 가지고 간다. 그리고, 새롭게 장전할 별도의 제 2 투광성 평행판은, 상기와 반대의 동작을 거쳐 제 2 유지 기구(37a, 37b, 37c) 상에 설치되고, 제 2 투광성 평행판의 교환이 완료한다.

제 1 투광성 평행판 P1의 교환 기구도 상기와 동일한 구성으로 한다.

또, 제 1 투광성 평행판 P1과 제 2 투광성 평행판 P2의 간격이 짧기 때문에, 그 간격 내에 상기 평판 로더를 삽입하는 것은 어렵다.

그래서, 도 18에 나타낸 바와 같이, 제 1 유지 기구(36a) 등 및 제 2 유지 기구(37a) 등도, 지지 부재(41)에 의해 XY 면내 방향에 있는 상기 방사 방향 및 Z 방향으로 이동 가능하게 해두는 것이 바람직하다. 이에 따라 상기 평판 로더의 장전을 위한 클리어런스를 확보할 수 있다.

또, 제 1 유지 기구(36a) 등 및 제 2 유지 기구(37a) 등의 상기 Z 구동 장치는, 제 2 회절 격자 G21와 웨이퍼 W와의 간격 D2, 및 제 1 회절 격자 G11, G12와 제 2 회절 격자 G21와의 간격 D1를 소정값으로 설정할 때에도 사용할 수 있다.

또, 도 18에 나타낸 바와 같이, 제 1 투광성 평행판 P1의 주연부 P1E 및 제 2 투광성 평행판 P2의 주연부 P2E는, 그들의 중심부에 비해 얇게 되도록 스텝 가공되어 있다. 그리고, 제 1 유지 기구(36a) 등에 마련된 진공 흡착부 P1V 및 제 2 유지 기구(37a) 등에 마련된 진공 흡착부 P2V는, 이들 스텝 가공된 주연부 P1E 및 PE2을 거쳐서 제 1 투광성 평행판 P1 및 제 2 투광성 평행판 P2을 유지하는 것으로 하고 있다.

그런데, 이상의 예에 있어서는, 제 2 회절 격자 G21와 웨이퍼 W의 사이에는, 공기(질소 또는 희가스라도 좋다)가 존재하는 것으로 했었지만, 이것을 대신하여, 소정의 유전체를 채우는 것으로 해도 좋다. 이에 따라, 웨이퍼 W에 조사되는 조명광(회절광)의 실질적인 파장을, 상기 유전체의 굴절율만큼 축소할 수 있어, 웨이퍼 W 상에 형성되는 간섭 줄무늬의 명암 패턴의 주기 T3를 한층 축소하는 것이 가능해진다. 또, 이를 위해서는, 제 2 회절 격자 G21의 주기 T2 및 제 1 회절 격자 G11, G12의 주기 T1도, 이에 비례하여 축소해야 하는 것은 물론이다.

도 20(a)는, 이에 적합한 웨이퍼 스테이지(38a) 등의 예를 나타내는 도면이다. 웨이퍼 스테이지(38a)의 주위에는, 연속적인 측벽(38b, 38c)이 마련되고, 측벽(38b, 38c)에 의해 둘러싸인 부분에는 물 등의 액체(46)를 유지 가능해지고 있다. 이에 따라, 웨이퍼 W와 제 2 투광성 평판 P2의 사이는 물로 채워지고, 즉 웨이퍼 W와 제 2 회절 격자 G21의 사이의 공간은 유전체인 물로 채워지고, 조명광의 파장은, 물의 굴절율(파장 193㎚인 광에 대하여 1.46)만큼 축소된다.

또, 급수 기구(44) 및 배수 기구(45)도 병설되어, 이에 따라 측벽(38b, 38c)에 의해 둘러싸인 부분에는 오염이 없는 신선한 물이 공급되고 또한 배수된다.

또한, 도 20(b)에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 스테이지(38a)의 측벽(38d, 38e)의 최상면을 제 1 투광성 평판 P1의 하면보다 높게 하여, 제 1 투광성 평판 P1과 제 2 투광성 평판 P2의 사이의 공간에도 물을 채울 수도 있다. 급수 기구(44a) 및 배수 기구(45b)의 기능은 상술한 바와 마찬가지다.

이에 따라, 제 1 회절 격자 G11, G12로부터 웨이퍼 W에 이르는 전 광로를, 공기(또는 질소 또는 희가스) 이외의 유전체(물)로 덮는 것이 가능해져, 상술한 조명광의 실효 파장 λ를, 물의 굴절만큼 축소하는 것이 가능해진다. 그리고 이에 따라, 한층 미세한 주기를 갖는 패턴의 노광이 가능해진다.

또, 제 1 투광성 평판 P1과 제 2 투광성 평판 P2의 사이에만 물 등의 유전체를 채우는 것이 효과적인 경우에는, 도 21에 나타내는 같은 구성을 채용할 수도 있다.

이것은, 제 1 투광성 평판 P1의 주위에 연속적인 측벽(47)을 마련하고, 이것에 의해서 제 1 투광성 평판 P1과 제 2 투광성 평판 P2의 사이에 물을 저장하는 것 이다. 급수 기구(44c) 및 배수 기구(45c)의 기능은 상술한 바와 마찬가지다.

또, 제 1 회절 격자 G11, G12로부터 웨이퍼 W까지의 광로, 또는 제 1 투광성 평판 P1과 제 2 투광성 평판 P2의 사이에 채워야 하는 유전체의 굴절율은, 1.2 이상인 것이 바람직하다. 이 굴절율이 1.2 이하이면, 노광 가능한 패턴의 미세도의 향상을 충분히 달성할 수가 없기 때문이다.

상기한 바와 같이 하여 간섭 줄무늬에 의한 명암 패턴의 노광된 웨이퍼 W는, 도시하지 않은 웨이퍼 로더에 의해 노광 장치 밖으로 반송되어, 현상 장치에 반송시킨다. 현상에 의해, 웨이퍼 W 상의 포토레지스트에는, 노광된 명암 패턴에 따른 레지스트 패턴이 형성된다. 그리고, 에칭 장치에 있어서, 이 레지스트 패턴을 에칭 마스크로 하여, 웨이퍼 W 또는 웨이퍼 W 상에 형성된 소정의 막을 에칭함으로써, 웨이퍼 W에 소정의 패턴이 형성된다.

반도체 집적 회로, 플랫 패널 디스플레이, 박막 자기 헤드, 마이크로머신 등의 전자 장치의 제조 공정은, 상기와 같은 미세 패턴을 다수층에 걸쳐 형성하는 공정을 포함한다. 본 발명의 노광 장치에 의한 상기 노광 방법을, 그와 같은 다수회의 패턴 형성 공정의 중의 적어도 하나의 공정에 사용하여, 전자 장치를 제조할 수 있다.

또한, 상기 적어도 하나의 공정에서, 본 발명의 노광 장치에 의한 상기 노광 방법을 이용하여 간섭 줄무늬에 의한 명암 패턴을 노광한 웨이퍼 W 상의 포토레지스트 PR에 대하여, 일반적인 투영 노광 장치에 의해 소정 형상의 패턴을 합성 노광하여, 합성 노광된 포토레지스트 PR를 현상하고, 상기 패턴 형성을 실행할 수도 있 다.

또는 그 반대로, 일반적인 투영 노광 장치에 의해 소정 형상의 패턴을 노광한 웨이퍼 W 상의 포토레지스트 PR에 대하여, 본 발명의 노광 장치에 의한 상기 노광 방법을 이용하여 간섭 줄무늬에 의한 명암 패턴을 합성 노광하여, 합성 노광된 포토레지스트 PR를 현상하고, 상기 패턴 형성을 행할 수도 있다.

또, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 구성을 취할 수 있다. 또한, 명세서, 특허청구의 범위, 도면, 및 요약을 포함하는 2005년 1월 14일자 제출의 일본 특허출원 제 2005-007125의 모든 개시 내용은, 모두 그대로 인용되어 본원에 포함되어 있다.

본 발명의 노광 방법은, 반도체 집적 회로, 플랫 패널 디스플레이, 박막 자기 헤드, 마이크로머신 등의 전자 장치의 제조에 있어서 실시 가능하고, 산업상 이용할 수 있다.

본 발명의 노광 장치는, 반도체 집적 회로, 플랫 패널 디스플레이, 박막 자기 헤드, 마이크로머신 등의 전자 장치의 제조에 있어서 실시 가능하고, 산업상 이용할 수 있다.

또한, 본 발명의 전자 장치의 제조 방법 및 전자 장치는, 그 제조 과정에서의 산업, 즉 반도체를 생산하는 산업에 있어서 이용 가능하고, 또한, 그 성과물로서의 전자 장치는, 각종 전자기기 산업에 있어서 이용하는 것이 가능하다.

Claims

광원으로부터의 조명광에 의해 감광성 기판 상에 패턴을 노광하는 노광 방법으로서,

상기 광원으로부터의 상기 조명광을, 제 1 회절 격자에 조사하는 공정과,

상기 제 1 회절 격자에 의해 발생한 회절광을, 상기 제 1 회절 격자에 대향하여 배치한 제 2 회절 격자에 조사하는 공정과,

상기 제 2 회절 격자에 의해 발생한 회절광을, 상기 제 2 회절 격자에 대향하여 근접해서 배치한 상기 감광성 기판 상에 조사하는 공정

을 포함하고, 또한,

상기 제 1 회절 격자의 임의의 한 점 상에 조사되는 상기 조명광의 주성분은, 상기 제 2 회절 격자의 주기 방향에 직교하는 긴 쪽 방향을 포함하고, 또한 상기 한 점을 포함하는 적어도 하나의 평면 내에 진행 방향을 가지며, 또한, 상기 진행 방향이 서로 평행하지 않은 복수의 조명광인

것을 특징으로 하는 노광 방법.
광원으로부터의 조명광에 의해 감광성 기판 상에 패턴을 노광하는 노광 방법으로서,

상기 광원으로부터의 상기 조명광을, 회절 격자에 조사하는 공정과,

상기 회절 격자에 의해 발생한 회절광을, 상기 회절 격자에 대향하여 근접해서 배치한 상기 감광성 기판 상에 조사하는 공정

을 포함하고, 또한,

상기 회절 격자의 임의의 한 점 상에 조사되는 상기 조명광의 주성분은, 상기 회절 격자의 주기 방향에 직교하는 긴 쪽 방향을 포함하고 또한 상기 한 점을 포함하는 적어도 하나의 평면 내에 진행 방향을 가지며, 또한, 상기 진행 방향이 서로 평행하지 않은 복수의 조명광인

것을 특징으로 하는 노광 방법.
전자 장치를 구성하는 회로 패턴의 형성 공정 중 적어도 일부에서, 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 노광 방법을 이용하는 것을 특징으로 하는 전자 장치 제조 방법.
전자 장치를 구성하는 회로 패턴의 형성 공정 중 적어도 일부에서, 투영 노광 장치를 이용한 투영 노광 방법과 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 노광 방법과의 합성 노광을 이용하는 것을 특징으로 하는 전자 장치 제조 방법.
광원으로부터의 조명광과 제 1 투광성 평판에 형성된 제 1 회절 격자와 제 2 투광성 평판에 형성된 제 2 회절 격자에 의해 생성되는 간섭 패턴을, 감광성 기판 상에 노광하기 위한 노광 장치로서,

상기 제 1 투광성 평판에 형성된 상기 제 1 회절 격자를 소정의 위치에 유지하는 제 1 유지 기구와,

상기 제 2 투광성 평판에 형성된 상기 제 2 회절 격자를, 상기 제 1 회절 격자에 대하여 대향하는 위치에 정합하여 유지하는 제 2 유지 기구와,

상기 기판을 상기 제 2 회절 격자에 대하여 근접해서 대향하는 위치에, 정합하여 유지하는 기판 유지 기구와,

상기 광원으로부터의 상기 조명광을 상기 제 1 회절 격자에 조사하기 위한 조명 광학계로서, 상기 제 1 회절 격자의 임의의 한 점 상에 조사되는 상기 조명광의 주성분을, 상기 기판이 배치되는 면내의 특정의 한 방향인 Y 방향을 포함하고, 또한 상기 한 점을 포함하는 적어도 하나의 평면 내에 진행 방향을 가지며, 또한, 상기 진행 방향이 서로 평행하지 않은 복수의 조명광으로 하는 조명 광학계

를 갖는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 제 2 투광성 평판을, 상기 제 2 회절 격자의 주기의 방향을 상기 Y 방향에 직교시켜 유지하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 제 1 투광성 평판을, 상기 제 1 회절 격자의 주기의 방향을 상기 Y 방향으로 직행시켜 유지하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 제 1 투광성 평판을 교환하는 제 1 교환 기구, 또는 상기 제 2 투광성 평판을 교환하는 제 2 교환 기구 중 적어도 하나를 갖는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 조명 광학계는, 상기 제 1 회절 격자가 배치되는 면내에서의 상기 조명광의 강도 분포를 균일화하는 조명광 균일화 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제 9 항에 있어서,

상기 조명광 균일화 수단은, 상기 Y 방향을 따라 렌즈 소자가 배열되는 적어도 하나의 플라이아이 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제 10 항에 있어서,

상기 조명광 균일화 수단은, 상기 적어도 하나의 플라이아이 렌즈 중의 임의의 하나의 렌즈 소자에 입사하는 조명광을, 상기 조명광 균일화 수단 중의 상기 플라이아이 렌즈보다 상기 광원측의 소정의 면내에 분포하는 조명광 중, 상기 Y 방향과 직교하는 X 방향의 소정의 범위에 분포하는 조명광으로 제한하는 집광 광학계를 갖는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제 10 항에 있어서,

상기 조명광 균일화 수단은, 상기 적어도 하나의 플라이아이 렌즈의 사출측면에 형성되는 복수의 2차 광원을, 상기 Y 방향에 평행한 선 상에 배열시키는 2차 광원 위치 보정 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 평면은, 상기 기판이 배치되는 면에 대하여 직교하는 하나의 면인 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제 13 항에 있어서,

상기 평면의 상기 기판이 배치되는 면에 대한 각도 관계를, 상기 한 점의, 상기 Y 방향에 직교하는 X 방향에 관한 위치에 따라 변화시키는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 평면은, 상기 기판이 배치되는 면의 법선 방향에 대하여 소정 각도 경사진 하나의 평면인 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 평면은, 상기 기판이 배치되는 면의 법선 방향에 대하여 대칭으로 소정 각도 경사진 2개의 평면인 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제 16 항에 있어서,

상기 평면의 상기 경사에 관한 상기 소정 각도 θ는, 상기 조명광의 파장 λ, 상기 제 1 회절 격자의 상기 광원측의 매질의 상기 조명광에 대한 굴절율 n, 및 상기 제 1 회절 격자의 주기 T에 대하여, n×sinθ=λ/(2×T)인 관계를 만족시키는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 조명 광학계 중에, 상기 제 1 회절 격자에 조사하는 상기 조명광의, 상기 Y 방향의 전장 성분과 상기 Y 방향과 직교하는 X 방향의 전장 성분과의 대소 관계를 규정하는 편광 제어 부재를 갖는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 제 2 유지 기구 또는 상기 기판 유지 기구는, 상기 제 2 회절 격자와 상기 기판과의, 상기 기판의 면내 방향에서의 상대 위치 관계를, 소정의 방향으로 소정량 어긋나게 하는 위치 시프트 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 제 2 회절 격자와 상기 기판의 간격을, 1㎛보다 크고, 500㎛보다 작게 설정하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 제 2 회절 격자와 상기 기판의 간격을, 5㎛보다 크고, 100㎛보다 작게 설정하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 제 2 회절 격자와 상기 기판의 간격 D를, 상기 조명광의 실효 파장을 λ, 상기 제 2 회절 격자가 갖는 최소 주기를 T라 하면,

30×T²/λ≤D

인 관계를 만족시키도록 설정하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 제 2 회절 격자와 상기 기판의 간격 D를, 상기 조명광의 실효 파장을 λ, 상기 제 2 회절 격자가 갖는 최소 주기를 T라 하면,

100×T²/λ≤D

인 관계를 만족시키도록 설정하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제 14 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 2 회절 격자와 상기 기판 사이의 적어도 일부, 또는 상기 제 1 회절 격자와 상기 제 2 회절 격자 사이의 적어도 일부 중 적어도 하나를, 상기 노광 파장에 있어서의 굴절율이 1.2 이상인 유전성 액체로 채우는 액체 공급 기구를 갖는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제 24 항에 있어서,

상기 유전성 액체는 물인 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 조명광의 시간적 가간섭 거리(時間的可干涉距離:temporal coherence length)는 100㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 노광 장치.
전자 장치를 구성하는 회로 패턴의 형성 공정 중 적어도 일부에서, 청구항 5 내지 청구항 23 중 적어도 한 항에 기재된 노광 방법을 이용해서, 상기 감광성 기판을 노광하는 것을 특징으로 하는 전자 장치 제조 방법.
전자 장치를 구성하는 회로 패턴의 형성 공정 중 적어도 일부에서, 투영 노광 장치를 이용한 투영 노광 방법과 청구항 5 내지 청구항 23 중 적어도 한 항에 기재된 노광 장치를 이용한 노광 방법과의 합성 노광을 이용하는 것을 특징으로 하는 전자 장치 제조 방법.
광원으로부터의 조명광과 투광성 평판에 형성된 회절 격자에 의해 생성되는 간섭 패턴을, 감광성 기판 상에 노광하기 위한 노광 장치로서,

상기 투광성 평판에 형성된 상기 회절 격자를 소정의 위치에 유지하는 유지 기구와,

상기 기판을 상기 회절 격자에 대하여 근접해서 대향하는 위치에, 정합하여 유지하는 기판 유지 기구와,

상기 광원으로부터의 상기 조명광을 상기 회절 격자에 조사하기 위한 조명 광학계로서, 상기 회절 격자의 임의의 한 점 상에 조사되는 상기 조명광의 주성분을, 상기 기판이 배치되는 면내의 특정의 한 방향인 Y 방향을 포함하고 또한 상기 한 점을 포함하는 적어도 하나의 평면 내에 진행 방향을 가지며, 또한, 상기 진행 방향이 서로 평행하지 않은 복수의 조명광으로 하는 조명 광학계

를 갖는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제 29 항에 있어서,

상기 투광성 평판을, 상기 회절 격자의 주기의 방향을 상기 Y 방향에 직교시켜 유지하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제 29 항에 있어서,

상기 투광성 평판을 교환하는 교환 기구를 갖는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제 29 항에 있어서,

상기 조명 광학계는, 상기 회절 격자가 배치되는 면내에서의 상기 조명광의 강도 분포를 균일화하는 조명광 균일화 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제 32 항에 있어서,

상기 조명광 균일화 수단은, 상기 Y 방향을 따라 렌즈 소자가 배열되는 적어도 하나의 플라이아이 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제 33 항에 있어서,

상기 조명광 균일화 수단은, 상기 적어도 하나의 플라이아이 렌즈 중 임의의 하나의 렌즈 소자에 입사하는 조명광을, 상기 조명광 균일화 수단 중의 상기 플라이아이 렌즈보다 상기 광원측의 소정의 면내에 분포하는 조명광 중, 상기 Y 방향과 직교하는 X 방향의 소정의 범위에 분포하는 조명광으로 제한하는 집광 광학계를 갖는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제 33 항에 있어서,

상기 조명광 균일화 수단은, 상기 적어도 하나의 플라이아이 렌즈의 사출측면에 형성되는 복수의 2차 광원을, 상기 Y 방향에 평행한 선 상에 배열시키는 2차 광원 위치 보정 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제 29 항에 있어서,

상기 평면은, 상기 기판이 배치되는 면에 대하여 직교하는 하나의 면인 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제 29 항에 있어서,

상기 평면은, 상기 기판이 배치되는 면의 법선 방향에 대하여 소정 각도 경사진 하나의 평면인 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제 29 항에 있어서,

상기 평면은, 상기 기판이 배치되는 면의 법선 방향에 대하여 대칭으로 소정 각도 경사진 2개의 평면인 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제 38 항에 있어서,

상기 평면의 상기 경사에 관한 상기 소정 각도 θ는, 상기 조명광의 파장 λ, 상기 회절 격자의 상기 광원측의 매질의 상기 조명광에 대한 굴절율 n, 및 상기 회절 격자의 주기 T에 대하여, n×sinθ=λ/(2×T)인 관계를 만족시키는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제 36 항에 있어서,

상기 평면의 상기 기판이 배치되는 면에 대한 각도 관계를, 상기 한 점의, 상기 Y 방향에 직교하는 X 방향에 관한 위치에 따라 변화시키는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제 29 항에 있어서,

상기 조명 광학계 중에, 상기 회절 격자에 조사하는 상기 조명광의, 상기 Y 방향의 전장 성분과 상기 Y 방향과 직교하는 X 방향의 전장 성분과의 대소 관계를 규정하는 편광 제어 부재를 갖는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제 29 항에 있어서,

상기 제 2 유지 기구 또는 상기 기판 유지 기구는, 상기 제 2 회절 격자와 상기 기판과의, 상기 기판의 면내 방향에서의 상대 위치 관계를, 소정의 방향으로 소정량 어긋나게 하는 위치 시프트 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제 29 항에 있어서,

상기 회절 격자와 상기 기판의 간격을, 1㎛보다 크고, 500㎛보다 작게 설정하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제 29 항에 있어서,

상기 회절 격자와 상기 기판의 간격을, 5㎛보다 크고, 100㎛보다 작게 설정하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제 29 항에 있어서,

상기 회절 격자와 상기 기판의 간격 D를, 상기 조명광의 실효 파장을 λ, 상기 회절 격자가 갖는 최소 주기를 T라 하면,

30×T²/λ≤D

인 관계를 만족시키도록 설정하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제 29 항에 있어서,

상기 회절 격자와 상기 기판의 간격 D를, 상기 조명광의 실효 파장을 λ, 상기 회절 격자가 갖는 최소 주기를 T라 하면,

100×T²/λ≤D

인 관계를 만족시키도록 설정하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제 29 항에 있어서,

상기 회절 격자와 상기 기판 사이의 적어도 일부분을, 상기 노광 파장에 있어서의 굴절율이 1.2 이상인 유전성 액체로 채우는 액체 공급 기구를 갖는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제 47 항에 있어서,

상기 유전성 액체는 물인 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제 29 항에 있어서,

상기 조명광의 시간적 가간섭 거리는 100㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 노광 장치.
전자 장치를 구성하는 회로 패턴의 형성 공정 중 적어도 일부에서, 청구항 29 내지 청구항 49 중 적어도 한 항에 기재된 노광 방법을 이용해서, 상기 감광성 기판을 노광하는 것을 특징으로 하는 전자 장치 제조 방법.
전자 장치를 구성하는 회로 패턴의 형성 공정 중 적어도 일부에서, 투영 노광 장치를 이용한 투영 노광 방법과 청구항 29 내지 청구항 49 중 적어도 한 항에 기재된 노광 장치를 이용한 노광 방법과의 합성 노광을 이용하는 것을 특징으로 하는 전자 장치 제조 방법.
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