KR20090019782A

KR20090019782A - 조명 광학 장치, 투영 노광 장치, 및 디바이스 제조 방법

Info

Publication number: KR20090019782A
Application number: KR1020087027735A
Authority: KR
Inventors: 미치오 노보루; 나오마사 시라이시
Original assignee: 가부시키가이샤 니콘
Priority date: 2006-04-12
Filing date: 2007-04-10
Publication date: 2009-02-25
Also published as: EP2005253A1; WO2007119839A1; TW200741328A; JP4784746B2; JP2007287760A

Abstract

레티클 (R) 의 패턴을 웨이퍼 (W) 상으로 투영 및 노광하는 투영 노광 장치의 조명 광학계 (IU) 는, 노광 광원 (10) 과 레티클 (R) 사이의 레티클 면과 광학적으로 공액인 면 (62) 을 형성하는 제 2 릴레이 광학 시스템 (22), 및 노광 광원 (10) 으로부터의 노광 광 빔 (IL1, IL2) 이 레티클 면을 서로 근접하여 조사하도록 합성하는 광로 합성 미러 (21) 를 구비하며, 광로 합성 미러 (21) 는, 노광 광 빔 (IL1, IL2) 을 각각 반사하는 반사면 (21a, 21b) 을 포함하고, 그 반사면 (21a, 21b) 사이의 경계의 준선 (21c) 은 상기 면 (62) 상에 또는 그 부근에 배치된다.

조명 광학 장치, 투영 노광 장치, 디바이스 제조 방법, 조명 광학계, 광로 합성 미러

Description

조명 광학 장치, 투영 노광 장치, 및 디바이스 제조 방법{ILLUMINATION OPTICAL APPARATUS, PROJECTION EXPOSURE APPARATUS, AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}

기술 분야

본 발명은 제 1 면의 패턴을 제 2 면 상에 투영하기 위해 이용되는 조명 및 노광 기술에 관한 것이고, 예를 들면, 반도체 소자, 액정 표시 소자, 또는 박막 자기 헤드 등의 각종 디바이스를 제조하기 위한 리소그래피 공정 중에서 마스크 패턴을 감광성의 기판 상으로 전사하기 위해 사용하기에 적합하다.

배경 기술

이중 노광 방법은, 반도체 소자 등을 제조할 때에 사용되는, 마스크로서의 레티클의 패턴을 포토레지스트가 도포된 웨이퍼 (또는 글래스 플레이트 등) 상으로 전사하기 위한 노광 방법의 하나이다. 예를 들면, 웨이퍼 상의 하나의 레이어에 주기적 패턴과 독립적 패턴이 혼합된 패턴을 노광할 때, 이 기술은 레티클 패턴을 주기적 패턴에 대응하는 제 1 패턴과, 독립적 패턴에 대응하는 제 2 패턴으로 나누어, 이들 2 개의 패턴을 순차적으로 노광 조건을 최적화시키면서 이중 노광하여, 높은 결상 성능을 얻는 것이다. 종래, 이와 같은 이중 노광법으로 노광을 실행하는 경우, 그 제 1 패턴이 1 개 또는 복수 개 형성된 제 1 레티클을 이용하여 제 1 노광을 실시하고, 그 다음, 레티클을 제 2 패턴이 1 개 또는 복수 개 형성된 제 2 레티클로 교환하여 제 2 노광을 실시하였다. 그러나, 이와 같이 레티클을 교환하여 노광을 실시하는 경우 높은 스루풋이 획득될 수 없다.

따라서, 1 장의 레티클에 제 1 및 제 2 패턴을 미리 형성하여 두고, 주사 노광 방식으로 레티클의 패턴을 웨이퍼 상의 인접하는 제 1 및 제 2 쇼트 (shot) 영역에 전사한 다음, 웨이퍼를 하나의 쇼트 영역만큼 스텝 이동시킨 후, 레티클 패턴을 웨이퍼 상의 제 2 및 제 3 쇼트 영역으로 전사하는 것에 의해, 제 2 쇼트 영역에 제 1 및 제 2 패턴을 이중 노광하는 노광 방법이 제안되어 있다 (예를 들면, 특허문헌 1 참조). 이 노광 방법에서는, 주사 노광 시에 소정의 조명 영역에서 제 1 및 제 2 패턴을 조명할 때의 조명 조건을 변화시킴으로써, 이들 2 개의 패턴에 대한 조명 조건을 최적화할 수 있다.

[특허문헌 1] 일본 공개특허공보 평 11-111601 호

발명의 개시

본 발명이 해결하고자 하는 과제

상기와 같은 종래의 주사 노광과 조합시킨 이중 노광법에서는, 제 1 또는 제 2 패턴만이 투영 광학계의 필드 내에 있을 때, 패턴의 각각의 조명 조건 (조명 방식, 편광 조명 등) 의 최적화를 실시할 수 있다. 하지만, 그 2 개의 패턴이 소정의 조명 영역 내에 적어도 일부가 동시에 위치되고 있는 동안 그 2 개의 패턴의 적어도 일부가 동시에 필드 내에 있는 상태에서는, 양방의 패턴에 조명 조건을 개별적으로 설정하는 것이 곤란하다. 따라서, 그 제 1 및 제 2 패턴 양자 모두에 대응하는 전체 영역들에 대해 각각의 조명 조건을 최적화하는 것은 곤란하였다.

또한, 2 개의 패턴에 대한 조명 조건이 서로 크게 상이한 경우에, 조명 광학계에서 조명 조건 사이에 전환하는데 일정 정도의 시간이 필요하게 되기 때문에, 레티클의 주사 속도를 높이는 것이 곤란하고, 스루풋을 더욱 높이는 것이 곤란하다.

본 발명은 이와 같은 점을 고려하여, 근접하여 배치된 2 개의 패턴, 또는 2 개의 패턴 영역 내의 패턴을 감광성의 기판 상으로 전사하는 경우에, 개별 패턴의 각각의 전체 면을 대응하는 최적의 조명 조건으로 조명할 수 있는 조명 기술 및 노광 기술을 제공하는 것을 제 1 의 목적으로 한다.

또한 본 발명은, 높은 스루풋으로 이중 노광을 실시할 수 있고, 이중 노광을 실시하는 개별 패턴, 또는 개별 패턴 영역 내의 패턴의 전체 영역들에 대해 최적의 조명 조건으로 노광을 실시하는 것이 가능한, 광학 기술, 노광 기술, 및 디바이스 제조 기술을 제공하는 것을 제 2 목적으로 한다.

과제를 해결하기 위한 수단

본 발명에 따른 제 1 조명 광학 장치는, 제 1 면에 배치된 패턴을 제 2 면으로 투영 노광하는 투영 노광 장치에 사용되어, 그 제 1 면에 대해 광원 (10) 으로부터의 조명 광을 공급하는 조명 광학 장치로서, 그 광원과 그 제 1 면 사이에 배치되며 그 광원과 그 제 1 면 사이에 그 제 1 면과 광학적으로 공액인 제 3 면 (62) 을 형성하는 릴레이 광학계 (22); 및 그 광원과 그 제 1 면 사이의 광로 중에 배치되어, 그 광원으로부터의 제 1 광 빔 (IL1) 과 그 제 1 광 빔과는 상이한 제 2 광 빔 (IL2) 을, 그 제 1 면을 서로 근접하여 조사하도록 합성하는 광로 합성기 (21) 를 구비하며, 그 광로 합성기는, 그 제 1 광 빔에 대응하는 제 1 영역 (21a) 과, 그 제 1 영역과는 분리되고, 그 제 2 광 빔에 대응하는 제 2 영역 (21b) 을 포함하며, 또한 그 제 1 및 제 2 영역 사이의 경계 (21c) 는, 그 제 3 면 상에 또는 그 제 3 면 근방에 배치되는 것이다.

본 발명에 의하면, 제 1 및 제 2 광 빔으로 각각 2 개의 패턴, 또는 2 개의 패턴 영역 내의 패턴을 조명함으로써, 각 패턴의 전체 면을 각각 최적의 조명 조건으로 조명할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 제 2 조명 광학 장치는, 제 1 면에 배치된 패턴을 제 2 면에 투영 노광하는 투영 노광 장치에 사용되어, 그 제 1 면에 대해 광원 (10) 으로부터의 조명 광을 공급하는 조명 광학 장치로서, 그 광원과 그 제 1 면 사이의 광로 중에 배치되어, 그 광원으로부터의 서로 상이한 복수의 광 빔 (IL1, IL2) 을, 그 제 1 면을 서로 근접하여 조사하도록 합성하는 광로 합성기 (21) 를 구비하며; 그 광로 합성기는, 그 제 1 면과 광학적으로 공액인 제 3 면 (62) 상에 또는 그 제 3 면의 근방에 위치된 불연속 점 (21c) 을 포함하고; 그 복수의 광 빔은, 그 불연속 점에 의해 구획되는 복수의 영역 (21a, 21b) 을 각각 경유한다.

본 발명에 의하면, 복수의 광 빔 중 예를 들어 제 1 및 제 2 광 빔으로 각각 2 개의 패턴, 또는 2 개의 패턴 영역 내의 패턴을 조명함으로써, 각 패턴의 전체 영역을 각각 최적의 조명 조건으로 조명할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 노광 장치는, 조명광으로 패턴을 조명하고, 그 패턴 및 투영 광학계 (PL) 를 통해 감광성의 기판 (W) 을 노광하는 투영 노광 장치로서, 그 패턴을 조명하기 위해, 본 발명의 임의의 조명 광학 장치 (IU) 를 구비하는 것이다.

본 발명에 따른 디바이스 제조 방법은, 본 발명의 투영 노광 장치를 이용한다. 이 디바이스 제조 방법은, 일예로서, 노광 대상의 패턴은, 주사 방향을 따라 배열된 제 1 및 제 2 패턴 영역 (RA, RB) 을 갖고, 그 제 1 및 제 2 패턴 영역을 각각 제 1 및 제 2 광 빔으로 조명하면서, 그 제 1 및 제 2 패턴 영역의 패턴이 일회의 주사 노광으로 각각 기판 상의 서로 인접하는 제 1 및 제 2 구획 영역 (48A, 48F) 에 전사된다.

이 경우, 2 개의 패턴 영역 내의 패턴을 일회의 주사 노광으로 감광성의 기판 상의 2 개의 구획 영역으로 전사하여, 다음 노광에서는 하나의 구획 영역만큼 그 기판을 스텝 이동시킴으로써, 높은 스루풋으로 이중 노광을 실시할 수 있다.

본 발명에 따른 투영 광학계는, 소정의 주사 방향을 따라 배열된 제 1 및 제 2 패턴 영역 (R1A, R1B) 을 각각 제 1 및 제 2 광 빔으로 조명하고; 그 제 1 및 제 2 패턴 영역을 통과한 제 1 및 제 2 광 빔으로 각각 감광성의 기판 (W) 을 노광하면서, 그 제 1 및 제 2 패턴 영역을 갖는 패턴을 이동시키는 것에 동기시켜 그 기판을 대응하는 방향으로 이동시켜, 그 제 1 및 제 2 패턴 영역의 패턴을 일회 주사 노광으로 각각 그 기판 상의 서로 인접하는 제 1 및 제 2 구획 영역 (48A, 48F) 에 전사하는, 투영 노광 장치에 있어서, 그 제 1 및 제 2 패턴 영역을 통과한 제 1 및 제 2 광 빔으로 각각 그 기판을 노광하기 위해 사용되는 투영 광학계 (PL1) 로서, 제 1 광 빔에 의해 형성되는 이미지와 제 2 광 빔에 의해 형성되는 이미지의 상대 적인 위치를 시프트시키는 이미지 시프터 (P1, P2) 를 구비한다.

본 발명에 의하면, 본 발명의 투영 노광 장치에서, 2 개의 패턴 영역 내의 패턴을 일회의 주사 노광으로 감광성의 기판 상의 2 개의 구획 영역으로 각각 전사하여, 다음 노광에서는 하나의 구획 영역만큼 그 기판을 스텝 이동시킴으로써, 높은 스루풋으로 이중 노광을 실시할 수 있다. 이 때, 이미지 시프터가 있기 때문에, 그 2 개의 패턴 영역을 주사 방향으로 서로 분리되도록 배치할 수 있어, 이들 2 개의 패턴 영역의 각각의 다음 노광에서 용이하게 각각의 최적의 조명 조건으로 조명할 수 있다.

전술한 본 발명의 몇몇 요소들에 부여된 괄호 숫자 및 문자는 본 발명의 일 실시형태를 도시하는 도면의 부재에 대응하지만, 숫자 및 문자는 본 발명의 용이한 이해를 위해 본 발명의 요소들을 예시하는 것에 지나지 아니하며, 본 발명을 실시형태의 구성으로 제한하는 것은 아니다.

도면의 간단한 설명

도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태의 투영 노광 장치의 구성을 도시하는 도면이다.

도 2 는 도 1 의 투영 노광 장치의 조명 광학계 (IU) 를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 3 은 도 1 의 투영 노광 장치의 투영 광학계 (PL) 의 필드와 조명 필드와의 관계를 나타낸 도면이다.

도 4 는 도 2 의 레티클 (R) 의 패턴 영역 (RA, RB) 과 조명 영역 (25A, 25B) 과의 위치 관계의 변화의 일예를 나타낸 도면이다.

도 5 는 도 4 의 제 1 라인의 상태의 변화에 대응하는 가동 블라인드 (18A, 18B) 의 개구부의 변화의 일예를 나타낸 도면이다.

도 6 은 도 4 의 제 2 라인의 상태의 변화에 대응하는 가동 블라인드 (18A, 18B) 의 개구부의 변화의 일예를 나타낸 도면이다.

도 7 은 도 4 의 제 3 라인의 상태의 변화에 대응하는 가동 블라인드 (18A, 18B) 의 개구부의 변화의 일예를 나타낸 도면이다.

도 8 은 제 1 실시형태의 웨이퍼 상의 쇼트 배열의 일예를 나타낸 평면도이다

도 9 는 도 8 의 웨이퍼 상의 제 2 라인 및 제 3 라인의 쇼트 영역에 노광을 실시하는 경우의 설명에 이용되는 평면도이다.

도 10 은 도 8 의 웨이퍼 상의 제 3 라인 및 제 4 라인의 쇼트 영역에 노광을 실시하는 경우의 설명에 이용되는 도면이다.

도 11 은 제 1 실시형태의 제 1 변형예의 조명 광학계의 요부를 나타낸 도면이다.

도 12 는 제 1 실시형태의 제 2 변형예의 조명 광학계의 요부를 나타낸 도면이다.

도 13 은 제 1 실시형태의 제 3 변형예의 조명 광학계의 요부를 나타낸 도면이다.

도 14 는 제 1 실시형태의 제 4 변형예의 조명 광학계의 요부를 나타낸 도면 이다.

도 15 는 제 1 실시형태의 제 5 변형예의 조명 광학계의 요부를 나타낸 도면이다.

도 16 은 도 15 의 실시형태의 광로 합성기 (63) 대신 사용할 수 있는 광학 부재를 나타낸 도면이다.

도 17 은 본 발명의 제 2 실시형태의 투영 노광 장치의 개략적 구성을 나타낸 도면이다.

도 18 은 도 17 에서 나타낸 레티클, 투영 광학계 (PL1) 의 필드, 조명 필드, 투영 광학계 (PL1) 의 이미지 필드, 및 조명 영역 사이의 관계를 나타낸 평면도이고, (a) 는 도 17 의 2 장의 레티클을 나타낸 평면도, (b) 는 도 17 의 투영 광학계 (PL1) 의 필트와 조명 필드와의 관계를 나타낸 평면도, (c) 는 도 17 의 투영 광학계 (PL1) 의 이미지 필드와 노광 영역과의 관계를 나타낸 평면도이다.

도 19 는 도 17 의 2 장의 레티클의 패턴 영역과 조명 영역 (25A, 25B) 과의 위치 관계의 변화의 일예를 나타낸 도면이다.

도 20 은 도 19 의 상태의 변화에 대응하는, 인접하는 2 개의 쇼트 영역과 노광 영역 (28A, 28B) 과의 위치 관계의 변화의 일예를 나타낸 도면이다.

도 21 은 제 2 실시형태의 변형예의 투영 광학계 및 레티클 스테이지를 주사 방향에서 본 도면이다.

도 22 는 도 21 의 투영 광학계 및 레티클 스테이지를 비주사 방향에서 본 도면이다.

도 23 은 도 21 의 레티클 스테이지 상의 레티클, 도 21 의 투영 광학계의 이미지 필드, 및 노광 영역 사이의 관계를 나타낸 평면도이며, (a) 는 도 21 의 레티클 스테이지 상의 2 장의 레티클을 나타낸 평면도, (b) 는 도 21 의 투영 광학계의 이미지 필드와 노광 영역과의 관계를 나타낸 평면도이다.

도 24 는 본 발명의 제 3 실시형태의 투영 노광 장치의 개략적 구성을 나타낸 도면이다.

도 25 는 도 24 의 투영 노광 장치의 조명 광학계 (IU2) 를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 26 은 도 24 의 투영 광학계 (PL) 의 필드, 조명 필드, 도 24 의 투영 광학계 (PL) 의 이미지 필드, 및 노광 영역 사이의 관계를 나타낸 도면이며, (a) 는 도 24 의 투영 광학계 (PL) 의 필드와 조명 필드와의 관계를 나타낸 도면이고, (b) 는 도 24 의 투영 광학계 (PL) 의 이미지 필드와 노광 영역과의 관계를 나타낸 도면이다.

도 27 은 도 24 의 레티클 (R) 의 패턴 영역 (RA, RB) 과 조명 영역 (76A, 76B) 과의 위치 관계의 변화의 일예를 나타낸 도면이다.

도 28 은 도 27 의 제 1 라인의 상태의 변화에 대응하는 가동 블라인드 (18A1, 18B1) 의 개구부의 변화의 일예를 나타낸 도면이다.

도 29 는 도 27 의 제 2 라인의 상태의 변화에 대응하는 가동 블라인드 (18A1, 18B1) 의 개구부의 변화의 일예를 나타낸 도면이다.

도 30 은 도 27 의 제 3 라인의 상태의 변화에 대응하는 가동 블라인드 (18A1, 18B1) 의 개구부의 변화의 일예를 나타낸 도면이다.

부호의 설명

10...노광 광원; IU...조명 광학계; IUA, IUB...조명 유닛; 18A, 18B...가동 블라인드; 19A, 19B...1차 릴레이 광학계; 21, 73...광로 합성경; 22, 22A...2차 릴레이 광학계; 25A, 25B...조명 영역; 28A, 28B...노광 영역; 29...광로 합성경; 31A, 31B...고정 블라인드; R, R1A, R1B...레티클; PL, PL1, PL2...투영 광학계, W...웨이퍼

본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태

[제 1 실시형태]

이하, 본 발명의 바람직한 제 1 실시형태에 대해 도 1 내지 도 10 을 참조하여 설명한다. 본 예는, 주사 노광 방식의 스캐닝 스텝퍼형의 투영 노광 장치를 이용하여 노광을 실시하는 경우에 본 발명을 적용한 것이다.

도 1 은 본 예의 투영 노광 장치를 나타낸 것이다. 도 1 에 있어서, 투영 노광 장치는, 노광 광원 (10) 과, 그 노광 광원 (10) 으로부터의 노광 광으로 마스크로서의 레티클 (R) 을 조명하는 조명 광학계 (IU) 와 레티클 (R) 을 유지 (hold) 하여 이동시키는 레티클 스테이지 (RST) 와, 레티클 (R) 의 조명 영역 내의 패턴의 이미지를 감광성 기판으로서의 포토레지스트 (감광 재료) 가 도포된 웨이퍼 (W) 상으로 투영하는 투영 광학계 (PL) 와, 웨이퍼 (W) 를 유지하여 이동시키는 웨이퍼 스테이지 (WST) 와, 이들 스테이지 등의 구동 기구와, 이들 구동 기구 등의 동작을 총괄적으로 조정하는 주제어계 (36) 를 구비하고 있다. 노광 광원 (10) 으로서는, ArF 엑시머 레이저 (파장 193nm) 가 사용되지만, KrF 엑시머 레이저 (파장 248nm), F₂ 레이저 (파장 157nm), 및 고체 레이저 (YAG 레이저 또는 반도체 레이저 등) 와 같은 고조파 발생 장치, 수은 램프 등도 노광 광원으로서 사용될 수 있다.

이하, 투영 광학계 (PL) 의 광축 (AX9) 에 평행하게 Z 축을 설정하고, Z 축에 수직인 평면 내에서 주사 노광 시의 레티클 (R) 및 웨이퍼 (W) 의 주사 방향 (도 1 의 지면에 평행한 방향) 을 따라 Y 축을 설정하며, 그 주사 방향에 수직인 비주사 방향 (도 1 의 지면에 수직인 방향) 을 따라 X 축을 설정하여 설명한다.

노광 광원 (10) 으로부터 방출된 직선 편광된 UV (자외선) 펄스 레이저광으로 이루어진 노광 광 (노광 조명광) (IL) 은, 광축 (AX1) 을 따라 빔 매칭 유닛 (BMU) 을 통해 광분할기 (11) 로 입사하여 제 1 노광 광 빔 (IL1) 및 제 2 노광 광 빔 (IL2) 으로 분할된다. 제 1 노광 광 빔 (IL1) 은 미러 (12) 에 의해 반사되어 광축 (AX2) 을 갖는 제 1 조명 유닛 (IUA) 으로 입사하며, 제 2 노광 광 빔 (IL2) 은 광축 (AX4) 을 갖는 제 2 조명 유닛 (IUB) 으로 입사한다. 이 경우, 광분할기 (11) 로서 편광 빔 스플릿터 (PBS) 가 사용되며, 광 분할기 (11) 에 입사하는 노광 광 (IL) 의 편광 방향은, 광분할기 (11) 를 통해 투과하는 제 1 노광 광 빔 (IL1) (P 편광 성분) 의 광량과, 광분할기 (11) 에 의해 반사되는 제 2 노광 광 빔 (IL2) (S 편광 성분) 의 광량이 서로 같아지도록 설정된다.

예를 들어, 광 분할기 (11) 의 노광 광원 (10) 측 상에, 미도시의 1/2 파장 판을 회전 가능하게 제공하는 것으로, 광 분할기 (11) 에 입사하는 노광 광 (IL) 의 편광 방향을 변하게 하고, 제 1 노광 광 빔 (IL1) 의 광량과 제 2 노광 광 빔 (IL2) (S 편광 성분) 의 광량과의 비율을 가변으로 하는 것이 가능하다. 또한, 광 분할기 (11) 로서 하프 미러를 사용하는 것도 가능하다. 이 광 분할기 (11) 는, 예를 들면, 광원으로부터의 광 빔을 복수의 광 빔으로 분기하는 복수-광-빔 생성기로서도 해석될 수 있다.

제 1 조명 유닛 (IUA) 에 입사하는 제 1 노광 광 빔 (IL1) 은, 광량 (조도) 을 복수 단계로 조정하는 감광 유닛 (light-attenuating unit; LAA), 노광 광의 편광 상태를 조정하는 편광 제어부 (13A), 조명 광학계 (IU) 의 동면 (瞳面) 상의 노광 광의 광량 분포를 설정하기 위한 교환 가능한 회절 광학 소자 (Diffractive Optical Element; DOE) (14A), 및 노광 광의 단면 형태를 조정하는 성형 광학계 (15A) 를 통과하여 옵티칼 인티그레이터 (optical integrator; 16A) 에 입사한다. 편광 제어부 (13A) 는, 예를 들면, 1/4 파장판 및/또는 1/2 파장판 등을 포함하며, 방출된 노광 광 빔 (IL1) 의 편광 상태를 소정 방향의 직선 편광 또는 원 편광 등으로 설정한다. 이에 의해 소망의 편광 조명의 제 1 노광 광 빔 (IL1) 으로 레티클 (R) 의 패턴을 조명할 수 있다. 그 감광 유닛 (LAA) 에 의해 조정되는 노광 광의 조도 및 편광 제어부 (13A) 에 의해 설정되는 편광 조명은, 각각 노광 광에 대한 조명 조건 중 하나이다.

회절 광학 소자 (14) 는, 일예로서, 입사하는 제 1 노광 광 빔 (IL1) 에 의해 파-필드 (far-field) 에 환상으로 회절 광의 광량이 분포하도록 회절광을 발생 시켜, 이에 의해 환상 조명을 실시할 수 있다. 이외에도, 통상 조명, 코히어런스 팩터 (σ 값) 가 작은 소 σ 조명, 조명 광학계 (IU) 의 동면 상에서 광축을 개재시키도록 배치된 2 개소에서 광량이 크게 되는 2 극 조명이나 4 개소에서 광량이 크게 되는 4 극 조명과 같은 이른바 변형 조명을 각각 실시하기 위한 회절 광학 소자 (14A1) 는 회절 광학 소자 (14A) 와 교환 가능하도록 배치되어 있다. 주제어계 (36) 가, 이들 회절 광학 소자 중 임의의 것을 선택하고, 그 선택된 회절 광학 소자를 제 1 노광 광 빔 (IL1) 의 광로 상에 설치하여, 그에 의해, 대응하는 조명 방식 (환상 조명, 2 극 조명 등) 을 설정할 수 있다. 이 조명 방식의 조명 광학계 (IU) 의 동면 상의 노광 광의 광량 분포 뿐만 아니라 레티클 (R) 상의 노광 광의 입사 각도 분포도, 조명 조건 중 하나이다.

성형 광학계 (15A) 는, 아포칼계 (afocal system), 이 아포칼계 내에 배치되어 적어도 일방이 가동인 한 쌍의 프리즘 (예를 들어, 원추 악시콘계 (conical axicon system) 등), 그 아포칼계의 뒤에 배치된 줌 렌즈계, 및 노광 광의 단면의 편광 상태의 분포를 소정 분포 (조명 광학계의 동면 상의, 원주 방향 (방위각 방향) 의 직선 편광을 주성분으로 하는 편광 특성 분포 등) 로 설정하기 위한 교환 가능한 편광 변환기 등으로부터 구성되어 있다. 또한, 상기의 편광 제어부 (13A), 회절 광학 소자 (14A), 및 성형 광학계 (15A) 의 상세한 구성은, 예를 들어, 국제 공개 제 2004/051717 호 팜플렛, 국제공개 제 2005/076045 호 팜플렛, 국제 공개 제 2005/050718 호 팜플렛 등에 개시되어 있다. 또한, 옵티칼 인티그레이터 (16A) 로서 본 예에서는 플라이-아이 렌즈 (fly's-eye lens) (또는 마이크 로-플라이-아이-렌즈) 가 사용되고 있지만, 그 대신에 내부-반사형 인티그레이터 (로드 (rod) 인티그레이터 등) 또는 회절 광학 소자 등을 이용할 수도 있다.

옵티칼 인티그레이터 (16A) 를 통과한 제 1 노광 광 빔 (IL1) 의 일부는 빔 스플릿터 (BSA) 에 의해 분기되어, 광 검출기로 이루어진 인티그레이터 센서 (ISA) 상에 입사하여, 그 광량이 계측되고, 그 계측 결과로부터 웨이퍼 (W) 상의 각 점에서의 적산 노광량이 간접적으로 모니터된다. 또한, 그 빔 스플릿터를 투과한 제 1 노광 광 빔 (IL1) 은, 콘덴서 광학계 (17A) 를 통과하여 순차적으로 고정 블라인드 (고정 필드 (조명 필드) 조리개) (31A) 및 가동 블라인드 (가동 필드 (조명 필드) 조리개) (18A) 에 도달한다. 일예로서, 고정 블라인드 (31A) 는 레티클 (R) 의 패턴 면 (이하, 레티클 면이라 한다) 과 광학적으로 공액인 면으로부터 약간 디포커스된 면 상에 설치되고, 가동 블라인드 (18A) 는 레티클 면과 광학적으로 공액인 면 상에 설치되어 있다. 고정 블라인드 (31A) 는, 레티클 (R) 상의 비주사 방향으로 연장된 슬릿처럼 형성된 조명 영역을 정의하는 필드 (조명 필드) 조리개이고, 가동 블라인드 (18A) 는, 주사 노광 시에 레티클 (R) 상의 소망의 패턴 영역 이외의 영역에 제 1 노광 광 빔 (IL1) 이 조사되지 않도록 조명 영역을 제어하기 위해 구동 기구 (32A) 에 의해 구동된다. 구동 기구 (32A) 의 동작은, 후술의 스테이지 구동계 (35) 에 의해 조정된다. 가동 블라인드 (18A) 는, 그 조명 영역의 비주사 방향의 폭을 조정하기 위해서도 이용된다.

상기의 편광 제어부 (13A), 회절 광학 소자 (14A) 등, 성형 광학계 (15A), 옵티칼 인티그레이터 (16A), 및 콘덴서 광학계 (17A) 로 제 1 조명 유닛 (IUA) 이 구성되고, 제 1 조명 유닛 (IUA) 을 경유한 제 1 노광 광은 고정 블라인드 (31A) 및 가동 블라인드 (18A) 에 도달한다.

가동 블라인드 (18A) 를 통과한 제 1 노광 광 빔 (IL1) 은, 제 1 의 1 차 슬릿 광학계 (19A), 광로 폴딩(folding)경 (20A)을 통과하여 실질적으로 직각으로 폴딩되어 광축 (AX3) 를 따라 진행한 후, 광로 합성경 (21) 의 반사면 (21a) 에 의해 반사되어 광축 (AX6) 을 따라서 2 차 릴레이 광학계 (22) 에 입사한다. 광로 굴절경 (20A) 및 광로 합성경 (21) 은, 1 차 릴레이 광학계 (19A) 와 가동 블라인드 (18A) 의 개구부의 이미지가 형성되는 위치 사이에 배치된다. 2 차 릴레이 광학계 (22) 는, 소정의 면 (62) 과 레티클 면을 서로 광학적으로 공액으로 만드는 광학계이다. 또한, 이하에서는 그 면 (62) 을 레티클 공액면 (62) 이라 부른다.

광로 합성경 (21) 은, 서로 직교하는 반사면 (21a 및 21b) 을 구비한 직각 프리즘과 같은 형상의 반사부재이고, 그 반사면 (21a, 21b) 에 의해 형성되는 준선 (ridge line) (반사면이 위치 결정되는 평면들의 교차에 의해 형성되는 선) (21c) 은, 실질적으로 레티클 공액면 (62) 상에 위치결정된다. 그 준선 (21c) 의 레티클 공액면 (62) 으로부터의 위치 이탈 허용치에 대해서는 후술하기로 한다. 준선 (21c) 은 이산 점으로서도 해석될 수 있다.

한편, 제 2 조명 유닛 (IUB) 은 감광 유닛 (LAB), 편광 제어부 (13B), 회절 광학 소자 (14B, 14B1 등), 성형 광학계 (15B), 옵티칼 인티그레이터 (16B), 빔 스플릿터 (BSB), 인티그레이터 센서 (ISB), 및 콘덴서 광학계 (17B) 를 포함하고, 이 들 모두는 제 1 조명 유닛 (IUA) 내의 그들의 대응하는 광학 부재와 각각 동일 구성을 갖는다. 제 2 조명 유닛 (IUB) 에 입사한 제 2 노광 광 빔 (IL2) 은, 제 1 노광 광 빔 (IL1) 과 마찬가지로 고정 블라인드 (31B) 및 가동 블라인드 (18B) (스테이지 구동계 (35) 의 제어하에 구동 기구 (32B) 에 의해 구동된다) 에 입사한다. 가동 블라인드 (18B) 를 통과한 제 2 노광 광 빔 (IL2) 은, 제 2 의 1 차 릴레이 광학계 (19B), 광로 폴딩경 (20B) 을 경유하여 광축 (AX5) 을 따라 진행한 후, 광로 합성경 (21) 의 반사면 (21b) 에서 반사되어 2 차 릴레이 광학계 (22) 에 입사하게 된다. 이 경우에도, 제 2 의 1 차 릴레이 광학계 (19B) 는, 가동 블라인드 (18B) 의 개구부의 이미지를 레티클 공액면 (62) 상에 형성한다. 또한, 제 2 조명 유닛 (IUB) 의 편광 제어부 (13B), 회절 광학 소자 (14B) 등은, 제 1 조명 유닛 (IUA) 의 편광 제어부 (13A), 회절 광학 소자 (14A) 등과는 독립적으로 조정되기 때문에, 제 2 노광 광 빔 (IL2) 의 조도, 조명 조건, 및 편광 상태는, 제 1 노광 광 빔 (IL1) 과는 독립적으로 설정될 수 있다.

또한, 광로 합성경 (21) 은, 노광 광원 (10) 과 레티클 면 사이에, 즉, 본 예에서는, 레티클 공액면 (62) 또는 레티클 공액면 (62) 의 근방에 배치되어, 제 1 조명 유닛 (IUA) 으로부터의 광 빔과 제 2 조명 유닛 (IUB) 으로부터의 광 빔을 합성하는 광로 합성기로서 해석될 수 있다. 그리고, 광로 합성경 (21) 의 반사면 (21a) 은 광로 합성기의 제 1 영역으로 해석될 수 있고, 광로 합성경 (21) 의 반사면 (21b) 은 광로 합성기의 제 2 영역으로 해석될 수 있다. 또한, 레티클 공액면 (62) 은, 레티클 (R) 의 패턴 면이 위치하는 제 1 면과 공액인 제 3 면으로 해 석할 수 있다.

상기의 구성에 의해, 복수의 가동 블라인드 (18A 및 18B) 를 공간적으로 서로 분리하여 배치하고 있어도, 이들 복수의 가동 블라인드 (18A 및 18B) 의 이미지들은 레티클 공액면 (62) 상에 서로 인접하여 위치 결정될 수 있다.

그리고, 광로 합성경 (21) 에서 합성된 노광 광 빔 (IL1 및 IL2) 은, 렌즈계 (22a), 광로 폴딩경 (22b), 렌즈계 (22c), 렌즈계 (22d), 광로 폴딩경 (22e), 및 렌즈계 (22f) 를 포함하는 2 차 릴레이 광학계 (22) 를 통하여, 광축 (AX6, AX7, 및 AX8) 을 따라 레티클 (R) 의 패턴 면 (레티클 면) 상에 제공된 패턴을 조명한다. 레티클 (R) 상의 조명 광학계 (IU) 의 광축 (AX8) 은, 투영 광학계 (PL) 의 광축 (AX9) 과 합치하고 있다. 조명 광학계 (IU) 는, 상기의 조명 유닛 (IUA 및 IUB), 고정 블라인드 (31A 및 31B), 가동 블라인드 (18A 및 18B), 1 차 릴레이 광학계 (19A 및 19B), 광로 폴딩경 (20A 및 20B), 광로 합성경 (21), 및 2 차 릴레이 광학계 (22) 를 포함한다.

도 2 는, 도 1 의 조명 광학계 (IU) 를 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 1 의 조명 광학계 (IU) 중의 복수의 광로 폴딩경을 도시 생략하였다. 도 2 에서, 조명 유닛 (IUA, IUB) 의 콘덴서 광학계 (17A, 17B) 로부터 방출된 노광 광 빔에 의해 형성되는 조명 영역 (23A 및 23B) (가동 블라인드 (18A 및 18B) 의 개구부) 은, 후속의 광학계로서 작용하는 1 차 릴레이 광학계 (19A, 19B) 에 대하여 편심 (偏心) 한 위치에 위치 결정된다. 광량 손실이 없는 상태로 편심한 조명 영역 (23A, 23B) 을 형성하기 위해, 일본 공개특허공보 제 2000-21765 호에 개시된 기술 을 적용할 수 있다.

이들 조명 영역 (23A 및 23B) 은, 그들의 대응하는 1 차 릴레이 광학계 (19A, 19B), 광로 굴절경 (20A, 20B), 및 광로 합성경 (21) 의 반사면 (21a, 21b) 을 통해, 레티클 공액면 (62) 상에 서로 인접한 조명 영역 (24A 및 24B) 으로서 재결상된다. 그리고, 2 차 릴레이 광학계 (22) 는, 서로 인접한 조명 영역 (24A 및 24B) 을 각각 레티클 (R) 상의 서로 인접한 제 1 조명 영역 (25A) 및 제 2 조명 영역 (25B) 으로서 재결상한다. 가동 블라인드 (18A 및 18B) 의 개구부의, 레티클 (R) 의 주사 방향 (Y) 방향으로의 폭은 대응하는 가동 블라인드 (18A1, 18A2) 및 블라인드 (18B1, 18B2) 에 의해 정의된다. 레티클 (R) 상의 조명 영역 (25A 및 25B) 의 폭은, 가동 블라인드 (18A 및 18B) 의 개구부의, 레티클 (R) 의 주사 방향에 대응하는 방향의 폭에 의해 조정될 수 있다.

도 3 은, 본 예의 투영 광학계 (PL) 의 필드 (PLF) 와, 제 1 및 제 2 가동 블라인드 (18A 및 18B) 의 각각의 완전 개방 시의 개구부의 이미지인 제 1 및 제 2 조명 필드 (18AP, 18BP) 와의 관계를 나타낸다. 도 3 에 있어서, 제 1 조명 필드 (18AP) 와 제 2 조명 필드 (18BP) 는 동일한 크기의 X 방향 (비주사 방향) 으로 가늘고 긴 직사각형 영역이다. 또한, 제 1 조명 필드 (18AP) 와 제 2 조명 필드 (18BP) 는 2 차 릴레이 광학계 (22) 의 방출측의 광축 (AX8) (투영 광학계 (PL) 의 광축 (AX9)) 을 통과하고 X 측에 평행한, 경계선 (18C) 을 가로질러 서로 인접하고 있고, 전체로서 투영 광학계 (PL) 의 필드 (PLF) 의 윤곽에 실질적으로 내접하고 있다. 또한, 그 경계선 (18C) 은, 도 2 의 광로 합성경 (21) 의 준선 (21c) 의 2 차 릴레이 광학계 (22) 에 의해 형성된 이미지이다. 조명 필드 (18AP 및 18BP) 는, 각각 조명 영역 (25A 및 25B) 이 최대로 될 때의 영역과 동일하다. 본 예에서는, 후술하는 바와 같이 주사 노광 중에 가동 블라인드 (18A 및 18B) 를 주사 방향에 대응하는 방향으로 개폐하는 것에 의해, 레티클 (R) 의 주사 방향의 위치에 따라, 조명 영역 (25A 및 25B) 의 주사 방향의 폭이 각각 조명 필드 (18AP 및 18BP) 내에서 조정된다.

도 1 로 돌아가서, 노광 광 빔 (IL1, IL2) 하에서, 레티클 (R) 의 조명 영역 내의 패턴은, 투영 광학계 (PL) 를 통해 소정의 투영 배율 β (β 는 1/4, 1/5 등) 로 포토레지스트가 도포된 웨이퍼 (W) 상의 노광 영역 상으로 투영된다. 즉, 투영 광학계 (PL) 는, 물체면으로서 작용하는 레티클 면 상의 패턴을 이미지면으로서 작용하는 웨이퍼 (W) 의 표면 상으로 투영 (투영 및 노광) 한다. 웨이퍼 (W) 는, 예를 들어, 직경이 200mm, 300mm 등의 원판 형상의 기판이다. 투영 광학계 (PL) 로서는, 굴절계 외에도, 예를 들어, 국제 공개 제 2004/19128 호 팜플렛에 개시되어 있는 것과 같이, 레티클로부터 웨이퍼로 향하는 광축을 갖는 광학계와, 그 광축에 대해 실질적으로 직교하는 광축을 갖는 반사 굴절 광학계를 가지며, 내부에서 중간 이미지를 2 회 형성하는, 반사 굴절 투영 광학계 등도 사용될 수 있다.

레티클 (R) 은 레티클 스테이지 (RST) 상에 흡착 유지되며, 레티클 스테이지 (RST) 는 레티클 베이스 (RSB) 상에 리니어 모터 등에 의해 Y 방향으로 연속 이동할 수 있도록 탑재되어 있다. 또한, 레티클 스테이지 (RST) 에는, 레티클을 X 방향, Y 방향, Z 축 주위의 회전 방향으로 미동시키는 기구가 내장되어 있다. 레티클 스테이지 (RST) (레티클 (R)) 의 위치는, 레티클 스테이지 (RST) 상의 이동경 (33R) 및 이에 대향하도록 배치된 레이저 간섭계 (34R) 에 의해 고정밀도로 계측되며, 이 계측 결과 및 주제어계 (36) 로부터의 제어 정보에 따라 스테이지 구동계 (35) 가 레티클 스테이지 (RST) 의 동작을 조정한다. 또한, 스테이지 구동계 (35) 는, 레티클 스테이지 (RST) (레티클 (R)) 의 Y 방향 (주사 방향) 의 위치 정보에 따라, 구동 기구 (32A 및 32B) 를 통해 가동 블라인드 (18A 및 18B) 의 개폐 동작, 즉, 도 2 의 조명 영역 (25A 및 25B) 의 각각의 Y 방향의 폭을 조정한다. 또한, 가동 블라인드 (18A 및 18B) 의 개폐 동작은, 스테이지 구동계 (35) 와는 독립적으로 제공된 제어 장치에 의해 조정될 수도 있다.

한편, 웨이퍼 (W) 는 웨이퍼 홀더 (WH) 를 통해 웨이퍼 스테이지 (WST) 상에 흡착 유지된다. 웨이퍼 스테이지 (WST) 는, 웨이퍼 (W) 의 포커스 위치 (Z 방향의 위치) 및 경사각을 조정하는 Z 틸트 스테이지와, 리니어 모터 등에 의해 웨이퍼 베이스 (WB) 상에서 Y 방향으로 연속 이동하고, X 방향 및 Y 방향으로 스텝 이동하는 XY 스테이지로 구성된다. 웨이퍼 홀더 (WH) (웨이퍼 (W)) 의 위치는, 웨이퍼 스테이지 (WST) 상의 이동경 (33W) 및 이에 대향하도록 배치된 레이저 간섭계 (34W) 에 의해 고정밀도로 계측되며, 이 계측 결과 및 주제어계 (36) 로부터의 제어 정보에 따라 스테이지 구동계 (35) 가 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 동작을 조정한다. 또한, 투영 광학계 (PL) 에 의해 형성되는 레티클 패턴 이미지가 형성되는 이미지면은 제 2 면으로 해석될 수 있고, 그 제 2 면에 웨이퍼 (W) 의 표면이 위치한다.

본 예의 투영 노광 장치의 주사 노광 시에는, 레티클 스테이지 (RST) 를 통해 레티클 (R) 을 조명 영역에 대하여 Y 방향으로 속도 VR 로 이동시키는 것과 동기하여, 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 통해 웨이퍼 (W) 를 노광 영역에 대해 Y 방향으로 속도 β·VR (β 는 레티클 (R) 로부터 웨이퍼 (W) 로의 투영 배율) 로 이동시키는 것에 의해, 레티클 (R) 의 일련의 2 개의 패턴 영역 (상세한 내용은 후술한다) 내의 패턴 이미지가 웨이퍼 (W) 상의 2 개의 주사 방향으로 서로 인접한 쇼트 영역으로 순차적으로 전사된다. 또한, 도립 이미지를 형성하는 본 예의 투영 광학 시스템 (PL) 에서 레티클 (R) 및 웨이퍼 (W) 의 각각의 주사 방향은 서로 대향한다. 투영 광학계 (PL) 가 주사 방향으로 정립 이미지를 투영할 때, 레티클 (R) 및 웨이퍼 (W) 는 동일한 방향으로 주사된다. 그 후, 웨이퍼 상의 다음 쇼트 영역을 주사 개시 위치로 이동시켜, 주사 노광이 실시되도록, 웨이퍼 스테이지 (WST) 가 스텝 이동된다. 이 동작을 스텝-앤드-스캔 (step-and-scan) 방식으로 반복하여, 웨이퍼 (W) 상의 주사 방향으로 서로 인접한 쇼트 영역들의 각각의 쌍에 대해 노광이 수행된다.

노광이 오버레이 (overlay) 노광인 경우, 레티클 (R) 과 웨이퍼 (W) 가 미리 서로 얼라인 (align) 될 필요가 있다. 따라서, 투영 광학계 (PL) 의 측면에 웨이퍼 (W) 상의 각 쇼트 영역에 제공된 얼라인먼트 마크의 위치를 검출하기 위한 얼라인먼트 센서 (37W) 가 설치되어 있다. 레티클 스테이지 (RST) 의 상방에, 레티클 (R) 상의 얼라인먼트 마크의 위치를 계측하기 위해, 화상 처리 방식의 1 쌍의 얼라인먼트 현미경 (미도시) 이 설치되어 있다.

이하, 본 예의 투영 노광 장치의 노광 동작의 일예에 대해 설명한다. 본 예의 레티클 (R) 의 패턴 면에는, 주사 방향을 따라 이중 노광용의 2 개의 패턴 영역 (전사 패턴) 이 형성되어 있기 때문에, 이하에서는 이중 노광을 실시하는 것으로서 설명한다.

도 4(a) 는 본 예에서 이용된 레티클 (R) 의 패턴 배치를 나타내는 평면도이다. 도 4(a) 에서, 레티클 (R) 의 직사각형 프레임 형상의 차광대 (light-shielding band) (51) 에 의해 둘러싸인 영역이, 경계의 차광대 (53) 에 의해 Y 방향으로 2 개의 동일한 크기의 제 1 및 제 2 패턴 영역 (RA, RB) 으로 분할된다. 패턴 영역 (RA, RB) 내에 각각 상이한 전사 패턴 (이하, 각각 패턴 (A) 및 패턴 (B) 라 한다) 이 그려져 있다. 패턴 (A 및 B) 은, 웨이퍼 (W) 상의 각 쇼트 영역의 1 개의 레이어에 전사되는 회로 패턴으로부터 생성된 패턴이다. 패턴 (A 및 B) 의 이미지를 서로 오버레이시켜 노광하는 것에 의해 그 회로 패턴에 대응하는 투영 이미지가 각 쇼트 영역에 노광된다. 일예로서, 패턴 (A) 은, Y 방향으로 해상 한계 정도의 피치로 배열된 Y 방향의 라인-앤드-스페이스 (line-and-space) 패턴 (이하, L&S 패턴이라 한다) (55Y) 으로 이루어지고, 패턴 (B) 은, X 방향으로 해상 한계 정도의 피치로 배열된 X 방향의 L&S 패턴(55X) 으로 이루어진다.

본 예에서는, 도 2 의 제 1 조명 영역 (25A) 및 제 2 조명영역 (25B) 이 각각 제 2 패턴 영역 (RB) 의 패턴(B) 및 제 1 패턴 영역 (RA) 의 패턴 (A) 을 조명 하기 때문에, 해상력을 높이기 위해, 도 1 의 제 1 조명 유닛 (IUA) 으로서 X 방향의 L&S 패턴 (55X) 용의 X-축 (X 방향에 대응하는 방향으로 서로 이격된 2 개의 2 차 광원을 갖는) 2 극 조명 회절 광학 소자를 선택하고, 제 2 조명 유닛 (IUB) 으로서 Y 방향의 L&S 패턴 (55Y) 용의 Y-축 (Y 방향에 대응하는 방향으로 서로 이격된 2 개의 2 차 광원을 갖는) 2 극 조명 회절 광학 소자를 선택한다. 이 경우, 조명 영역 (25A 및 25B) 은 서로 직교하는 2 극 조명으로 조명된다. 예를 들어, 패턴 (B) 이 주기적 패턴으로 이루어지고, 패턴 (A) 이 독립적 패턴으로 이루어지는 경우에, 제 1 조명 영역 (25A) 에 대한 조명 방식을 환상 조명으로, 제 2 조명 영역 (25B) 에 대한 조명 방식을 σ 가 작은 조명 등으로 할 수도 있다.

도 4(a) 의 레티클 (R) 의 패턴 영역 (RA 및 RB) 의 크기는 각각 웨이퍼 (W) 상의 하나의 쇼트 영역의 크기에 대응하여 이루어지고, 패턴 영역 (RA 및 RB) 사이의 경계의 차광대 (53) 는, 웨이퍼 (W) 상의 입접하는 쇼트 영역 사이의 스트리트 라인 (street line) 의 폭에 대응하는 폭을 가지고 있다. 즉, 2 개의 패턴 영역 (RA 및 RB) 을 투영 광학계 (PL) 의 투영 배율로 축소한 이미지가, 웨이퍼 (W) 상의 주사 방향으로 서로 인접하는 2 개의 쇼트 영역의 크기에 대응한다.

여기서, 스트리트 라인이란, 웨이퍼 상에 형성되는 복수의 반도체 디바이스의 각 경계부에 배치되는 비디바이스 영역을 말하며, 현재 그 폭은 약 100μm 정도가 주류이다. 웨이퍼 (W) 상의 스트리트 라인의 폭을 100μm 로 하고, 투영 광학계 (PL) 의 배율을 1/4 로 하면, 차광대 (53) 의 폭은 400μm 가 된다. 따라서, 제 1 조명 영역 (25A) 및 제 2 조명 영역 (25B) 의 경계부를, 400μm 이내의 위치 정도로 정확하게 패턴 영역 (RA 및 RB) 에 일치시킬 필요가 있다.

이를 위해서는, 가동 블라인드 (18A 및 18B) 의 에지부의 위치 결정 오차나, 가동 블라인드 (18A 및 18B) 및 가동 블라인드 (18A 및 18B) 와 레티클 패턴 면을 릴레이하는 1 차 릴레이 광학계 (19A, 19B) 및 2 차 릴레이 광학계 (22) 의 디스토션 (distortion) 을 저감시키는 것과 함께, 광로 합성경 (21) 의 준선 (21c) 의 레티클 공액면 (62) 으로부터의 이탈량을 소정 값 이하로 억제할 필요가 있다. 이는, 준선 (21c) 이 레티클 공액면 (62) 으로부터 이탈하면, 그 레티클 패턴 면 상의 이미지가 디포커스 때문에 블러링 (blurring) 되고, 그에 의해, 제 1 조명 영역 (25A) 및 제 2 조명 영역 (25B) 의 경계가 블러링되기 때문이다.

따라서, 노광 합성경 (21) 의 준선 (21c) 의 레티클 공액면 (62) 으로부터의 이탈량은, 제 1 조명 영역 (25A) 및 제 2 조명 영역 (25B) 사이의 경계의 블러링된 폭이 예를 들어 상기한 400μm 이하가 되도록 하는 이탈량 이하인 것이 바람직하다.

상기의 가동 블라인드 (18A 및 18B) 의 위치 결정 오차나, 릴레이 광학계의 디스토션도 고려하면, 준선 (21c) 의 레티클 공액면 (62) 으로부터의 이탈량은 더 작은 것이 바람직하다.

또한, 이 이탈량의 허용치는, 후술하는 다른 실시형태나 변형예에 있어서도 마찬가지이다.

또한, 레티클 (R) 의 패턴 영역을 X 방향으로 얼라인먼트 마크 (54A, 54B) 사이에 두도록, 한 쌍의 얼라인먼트 마크 (54A 및 54B) 가 형성된다. 얼라인먼 트 마크 (54A 및 54B) 의 위치를 얼라인먼트 현미경 (37R) 으로 계측하는 것에 의해, 레티클 (R) 의 얼라인먼트를 실시할 수 있다.

도 8 은, 본 예의 웨이퍼 (W) 상의 쇼트 배열을 나타낸다. 도 8 에서, 웨이퍼 (W) 상에 X 방향, 및 Y 방향으로 소정 피치로 다수의 쇼트 영역 (대표적으로 쇼트 영역 (48) 으로 도시된다) 이 형성된다. 이들 쇼트 영역 (48) 의 각각은, X 방향 및 Y 방향의 인접하는 쇼트 영역과의 경계부의 스트리트 라인의 중앙까지의 영역을 포함하며, Y 방향 (주사 방향) 의 폭 (F) 및 X 방향의 폭 (E) 을 갖는 직사각형 영역이다. 이들의 쇼트 영역 (48) 에 각각 도 4(a) 의 제 1 패턴 영역 (RA) 의 패턴 (A) 의 이미지와, 제 2 패턴 영역 (RB) 의 패턴 (B) 의 이미지가 이중 노광된다. 쇼트 영역 (48) 에는 예를 들어 2 개의 얼라인먼트 마크 (46A, 46B) 가 제공된다. 웨이퍼 (W) 로부터 선택된 소정 수의 쇼트 영역 (48) 내의 얼라인먼트 마크 (46A, 46B) 의 좌표가 웨이퍼 얼라인먼트 센서 (37W) 에 의해 계측되고, 통계 처리를 실시하는 경우, 웨이퍼 (W) 상의 쇼트 영역들은 예를 들어 인핸스드 글로벌 얼라인먼트 (enhanced global alignment) 방식으로 얼라인될 수 있다.

다음으로, 도 8 에 나타낸 쇼트 배열로 웨이퍼 (W) 상에 도 4(a) 의 레티클 (R) 의 2 개의 패턴 영역 (RA, RB) 의 패턴 (A,B) 의 이미지를 이중 노광하는 동작에 대해 도 4 내지 도 7 도 참조하여 설명한다. 도 4 의 (a) 내지 (l) 은, 각각 주사 노광 시의 복수의 패턴 영역 (RA, RB) 과 2 개의 조명 영역 (25A, 25B) 사이의 위치 관계를 나타내는 도면이다. 또한, 실제로는, 조명 영역 (25A, 25B) 에 대해 레티클 (R) 이 ±Y 방향으로 주사되지만, 설명의 편의상, 도 4 의 (a) 내지 (l) 에서는 레티클 (R) 상을 상대적으로 조명 영역 (25A, 25B) 이 Y 방향으로 이동하도록 도시된다.

도 5 의 (a) 내지 (d) 는, 각각 도 4 의 (a) 내지 (d) 의 경우에 있어서 가동 블라인드 (18A) 의 개구부 (블라인드 (18A1, 18A2) 에 의해 조정된다) 및 가동 블라인드 (18B) 의 개구부 (가동 블라인드 (18B1, 18B2) 에 의해 조정된다) 의 상태를 나타낸다. 도 6 의 (e) 내지 (h) 는, 각각 도 4 의 (e) 내지 (h) 의 경우에 있어서 가동 블라인드 (18A 및 18B) 의 개구부의 상태를 나타낸다. 도 7 의 (i) 내지 (l) 은, 각각 도 4 의 (i) 내지 (l) 의 경우에 있어서 가동 블라인드 (18A 및 18B) 의 개구부의 상태를 나타내고 있다.

[제 1 공정]

우선, 도 8 의 웨이퍼 (W) 상의 Y 방향으로 서로 인접하는 2 개의 쇼트 영역 (48A 및 48F) 에, 1 회의 주사에 의해 각각 도 4(a) 의 패턴 영역 (RB) 의 패턴 (B) 의 이미지 (B1) 및 패턴 영역 (RA) 의 패턴 (A) 의 이미지 (A1) 가 노광된다. 이와 같이 도 4(a) 의 레티클 (R) 상의 패턴 (A 및 B) 과 도 8 의 웨이퍼 (W) 상의 패턴 (A 및 B) 의 이미지 (A1 및 B1) 가 Y 방향으로 역전되는 것은, 본 예의 투영 광학계 (PL) 가 도립 이미지를 형성하기 때문이다. 조명 영역 (25A, 25B) 의 양자 모두가 도 4(a) 에서와 같이 닫힌 경우에는, 가동 블라인드 (18A, 18B) 의 양자 모두가 도 5(a) 에 나타낸 바와 같이 닫힌다.

그리고, 도 4(a) 의 상태로부터, 도 3 의 투영 광학계 (PL) 의 필드 내의 조 명 필드 (18AP, 18BP) 에 대한 레티클 (R) 의 +Y 방향으로의 주사가 개시되는 것으로 가정한다. 이에 동기하여, 도 8 의 웨이퍼 (W) 는 투영 광학계 (PL) 의 노광 영역 (조명 영역 (25A, 25B) 과 광학적으로 공액인 영역) 에 대하여 -Y 방향으로 주사된다. 도 8 에서는 레티클 (R) 에 대한 노광 영역의 상대적인 궤적 (47A) 이 점선으로 표시되어 있다. 이 때, 레티클 (R) 상의 패턴 영역 (RA 및 RB) 의 이미지에 대해 각각 웨이퍼 (W) 상의 쇼트 영역 (48F 및 48A) 이 오버레이되도록 웨이퍼 (W) 가 동기하여 구동된다. 주사 노광 시에는, 도 2 에 있어서, 레티클 (R) 의 Y 방향의 위치에 따라, 조명 영역 (25A 및 25B) 이 각각 조명 필드 (18AP 및 18BP) 내에서, 또한 각각 레티클 (R) 의 차광대 (51 및 53) 로 둘러싸인 패턴 영역 (RB 및 RA) (도 4(a) 참조) 내의 패턴만을 조명하도록, 가동 블라인드 (18A 및 18B) 의 개구부의 개폐 제어가 실행된다.

레티클 (R) 의 패턴 영역 (RA) 이 도 3 의 조명 필드 (18BP) 에 들어오는 시점에서, 도 4(b) 에 나타낸 바와 같이 제 2 조명 영역 (25B) 이 열리기 시작한다 (대응하는 도 5(b) 에서 가동 블라인드 (18B) 가 열리기 시작한다). 도 4(c) 에 대응하는 상태에서 제 2 조명 영역 (25B) 이 완전히 열리게 된다 (대응하는 도 5(c) 에서 가동 블라인드 (18B) 가 완전히 열린다). 후속하여, 패턴 영역 (RA) 만이 도 3 의 조명 필드 (18BP) 를 통과할 때, 도 4(d) 및 도 4(e) 에서와 같이 제 2 조명 영역 (25B) 에 대하여 레티클 (R) 이 주사된다 (대응하는 도 5(d) 및 도 6(e) 에서 가동 블라인드 (18B) 만이 완전히 열린다). 이에 의해, 레티클 (R) 의 제 1 패턴 영역 (RA) 의 패턴의 이미지 (A1) 만이, 도 8 의 웨이퍼 (W) 의 쇼트 영역 (48F) 에 순차적으로 노광된다.

[제 2 공정]

다음으로, 도 4(f) 에 나타낸 바와 같이 레티클 (R) 의 패턴 영역 (RA) 이 제 2 조명 영역 (25B) 으로 조명되는 동안, 패턴 영역 (RB) 이 도 3 의 조명 필드 (18AP) 에 들어가는 시점에서, 제 1 조명 영역 (25A) 은 열리기 시작한다 (대응하는 도 6(f) 에서 가동 블라인드 (18A) 가 열리기 시작한다). 도 4(g) 에서, 제 1 조명 영역 (25A) 은 완전히 열린다 (대응하는 도 6(g) 에서 가동 블라인드 (18A) 가 완전히 열린다). 이 상태에서, 조명 영역 (25A 및 25B) 의 양자 모두가 완전히 열리고, 차광대 (53) 는 그 경계 위치에 위치되며, 또한, 레티클 (R) 의 패턴 영역 (RA 및 RB) 의 패턴의 이미지 (A1 및 B1) 는 도 8 의 웨이퍼 (W) 상의 인접하는 쇼트 영역 (48F 및 48A) 에 평행하게 부분적으로 노광된다. 그 후 레티클 (R) 이 +Y 방향으로 더 주사되는 경우, 도 4(h) 에 나타낸 바와 같이 제 2 조명 영역 (25B) 이 차광대 (53) 를 따르도록 점점 닫힌다 (대응하는 도 6(h) 에 나타낸 바와 같이 가동 블라인드 (18B) 가 점점 폐쇄된다). 도 4(i) 에서, 제 2 조명 영역 (25B) 이 완전히 닫히고, 그에 의해, 레티클 (R) 의 제 2 패턴 영역 (RB) 만이 제 1 조명 영역 (25A) 으로 조명된다 (대응하는 도 7(i) 에 나타낸 바와 같이 가동 블라인드 (18B) 가 완전히 닫힌다). 그 결과, 도 8 의 웨이퍼 (W) 상의 쇼트 영역 (48F) 에 대한 노광은 종료하고, 인접하는 쇼트 영역 (48A) 만에 대한 노광이 계속된다.

[제 3 공정]

이 상태에서, 레티클 (R) 의 제 2 패턴 영역 (RB) 이 도 3 의 조명 필드 (18AP) 내에 위치되고, 제 1 패턴 영역 (RA) 이 조명 필드 (18BP) 의 밖에 있기 때문에, 오직 레티클 (R) 의 제 2 조명 영역 (RB) 만이 도 4(j) 및 도 4(k) 에 나타낸 바와 같이 완전히 열린 제 1 조명 영역 (25A) 으로 조명되고 (대응하는 도 7(j) 및 도 7(k) 에 나타낸 바와 같이 가동 블라인드 (18A) 만이 완전히 열린다), 제 2 패턴 영역 (RB) 의 패턴의 이미지 (B1) 가 도 8 의 웨이퍼 (W) 의 쇼트 영역 (48A) 에 순차적으로 노광된다. 그 후, 도 4(l) 에 나타낸 바와 같이 레티클 (R) 의 차광대 (51) 가 제 1 조명 영역 (25A) 에 도달할 때, 제 1 조명 영역 (25A) 의 폭이 점차 0 으로 되고 (대응하는 도 7(l) 에 나타낸 바와 같이 가동 블라인드 (18A) 가 점점 닫힌다), 그에 의해 도 8 의 쇼트 영역 (48A) 에 대응하는 이미지 (B1) 의 노광이 종료된다. 2 개의 패턴 영역 (RA, RB) 을 갖는 레티클 (R) 이 노광을 위해 조명 영역 (25A, 25B) 에 대해 Y 방향으로 오직 한 번 주사되는 경우, 패턴 이미지들은 웨이퍼 (W) 상에 서로 인접한 2 개의 쇼트 영역 (48A, 48F) 으로 노광된다. 여기서, 쇼트 영역 (48A 및 48F) 에 대한 노광은 서로 직교하는 방향의 2 극 조명에 의해 수행된다.

[제 4 공정]

다음으로, 도 4(l) 의 상태에 후속하여, 레티클 (R) 은 도 3 의 조명 필드 (18AP, 18BP) 에 대해 +Y 방향의 주사 개시 위치로 이동한다. 웨이퍼 (W) 는 도 8 의 X 방향의 하나의 쇼트 영역 (48) 의 폭 (E) 만큼 X 방향으로 스텝 이동한다. 그 후, 레티클 (R) 을 -Y 방향으로 이동시키는 것과 동기로 웨이퍼 (W) 를 +Y 방향으로 이동시키면서, 조명 영역 (25A, 25B) 을 도 4(l) 부터 도 4 (a) 까지 순차적으로 구동하고, 그에 의해, 도 8 의 웨이퍼 (W) 상의 Y 방향으로 서로 인접한 쇼트 영역 (48B 및 48G) 에 레티클 (R) 의 패턴 영역 (RB 및 RA) 내의 패턴의 이미지 (B1 및 A1) 가 각각 노광된다. 후속하여, 레티클 (R) 을 교대로 +Y 방향, -Y 방향으로 주사하여 웨이퍼 (W) 를 노광 영역이 상대적으로 도 8 의 궤적 (47A) 을 따라 이동하도록 동기하여 구동시키고, 도 4 의 (a) 내지 (l) 에 나타낸 바와 같이 조명 영역 (25A, 25B) 을 개폐되도록 조정하여, 도 8 의 웨이퍼 (W) 상의 X 방향의 일련의 쇼트 영역 (48A 내지 48E) 에 이미지 (B1) 가 노광되고, X 방향의 일련의 쇼트 영역 (48F 내지 48J) 에 이미지 (A1) 가 노광된다.

[제 5 공정]

다음으로, 도 8 의 웨이퍼 (W) 를 -Y 방향으로 하나의 쇼트 영역 (48) 의 Y 방향의 폭 (F) 만큼 스텝 이동시킨 후, 도 9 의 웨이퍼 (W) 상의 Y 방향으로 서로 인접하는 쇼트 영역 (48J 및 48O) 에 대하여, 상기 제 1 공정 내지 제 3 공정을 실행하는 것으로 (주사 방향은 역방향이다), 1 회의 주사 노광에 의해, 쇼트 영역 (48J 및 48O) 에 각각 도 4(a) 의 레티클 (R) 의 패턴 영역 (RB 및 RA) 의 패턴의 이미지 (B2 및 A2) 를 노광한다. 이에 의해, 쇼트 영역 (48J) 상에는, 레티클 (R) 의 제 2 패턴 영역 (RB) 의 패턴의 이미지 (B2) 와 제 1 패턴 영역 (RA) 의 패턴의 이미지 (A1) 가 이중 노광된다.

이어서, 상기의 제 4 공정과 마찬가지로, 레티클 (R) 을 교대로 +Y 방향, -Y 방향으로 주사하여, 웨이퍼 (W) 를 노광 영역이 상대적으로 도 9 의 궤적 (47B) 을 따라서 이동하도록 동기하여 구동시켜, 도 4 의 (a) 내지 (l) 에 나타낸 바와 같이 조명 영역 (25A, 25B) 을 개폐하도록 조정하여, 도 9 의 웨이퍼 (W) 상의 X 방향의 일련의 쇼트 영역 (48J 내지 48F) 으로 이미지 (B2) 가 노광되고, X 방향의 제 3 라인의 일련의 쇼트 영역 (48O 내지 48K) 으로 이미지 (A2) 가 노광된다. X 방향의 제 2 라인의 일련의 쇼트 영역 (48F 내지 48J) 에는, 각각 이미지 (A1) 와 이미지 (B2) 가 이중 노광된다.

[제 6 공정]

다음으로, 도 9 의 웨이퍼 (W) 를 -Y 방향으로 하나의 쇼트 영역 (48) (도 8 참조) 의 Y 방향의 폭 (F) 만큼 스텝 이동시킨다. 그 후, 레티클 (R) 을 교대로 +Y 방향, -Y 방향으로 주사하여, 웨이퍼 (W) 를 노광 영역이 상대적으로 도 10 의 궤적 (47C) 을 따라 이동하도록 동기하여 구동시켜, 도 4 의 (a) 내지 (l) 에 나타낸 바와 같이 조명 영역 (25A, 25B) 을 개폐시켜, 도 10 의 웨이퍼 (W) 상의 X 방향의 일련의 쇼트 영역 (48K 내지 48O) 으로 레티클 (R) 의 제 2 패턴 영역 (RB) 의 패턴의 이미지 (B3) 가 노광되고, X 방향의 일련의 쇼트 영역 (48P 내지 48T) 으로 제 1 패턴 영역 (RA) 의 패턴의 이미지 (A3) 가 노광된다. 그 결과, X 방향의 제 3 라인의 일련의 쇼트 영역 (48K 내지 48T) 에는, 각각 이미지 (A2) 와 이미지 (B3) 가 이중 노광된다.

이 동작을 반복하여, 웨이퍼 (W) 상의 ±Y 방향의 단부의 쇼트 영역을 제외한 전체 쇼트 영역에, 제 1 패턴 영역 (RA) 의 패턴 이미지와 제 2 패턴 영역 (RB) 의 패턴의 이미지가 이중 노광된다. 이에 의해 제 6 공정의 동작이 종료한다.

이 때, 웨이퍼 (W) 상의 주사 방향으로 서로 인접하는 2 개의 쇼트 영역에는 1 회의 주사로 노광이 실시되기 때문에, 이중 노광을 매우 높은 스루풋으로 실시할 수 있다. 또한, 웨이퍼 (W) 상의 Y 방향의 단부의 쇼트 영역에는 별도로 레티클 (R) 의 패턴 영역 (RA 또는 RB) 의 패턴의 이미지만을 이중 노광할 필요가 있지만, 웨이퍼 (W) 상의 쇼트 영역의 개수는 실제로는 도 8 의 배열보다도 훨씬 많기 때문에, 스루풋은 거의 감소되지 않는다.

조명 영역 (25A, 25B) 이 각각의 패턴 영역 (RA, RB) 내에 들어오도록 복수의 조명 영역 (25A, 25B) 의 주사 방향의 폭을 조정하기 위해, 본 예에서는, 가동 블라인드 (18A, 18B) 를 레티클 (R) 의 주사 방향의 위치에 동기시켜 독립적으로 조정하면서, 각 조명 영역 (25A, 25B) 을 주사 방향으로 서로 인접하여 위치 결정할 수 있다. 이에 의해, 레티클 (R) 상의 주사 방향을 따라 복수의 패턴 영역 (RA, RB) 의 전체 영역에 대하여 상이한 조명 조건 (조명 방식, 편광 조명, 및 조도 등) 의 노광 광을 공급할 수 있다. 따라서, 레티클 (R) 상의 복수의 패턴 영역의 전체 영역을 각각 최적화한 조명 조건으로 조명할 수 있고, 이에 의해, 이중 노광 후의 투영 이미지에 대해 높은 결상 특성 (해상도 등) 을 얻을 수 있다. 따라서, 최종 적으로 형성되는 회로 패턴의 선폭 제어성 등이 우수하고, 따라서, 반도체 디바이스 등을 고정밀도로 제조할 수 있다.

본 실시형태에 따른 투영 노광 장치의 구성 및 동작 등을 요약하면 다음과 같다.

A1) 도 1 의 조명 광학계 (IU) 는, 노광 광원 (10) 과 레티클 면 (레티클 (R) 의 패턴 면) 과의 사이에 배치되고, 노광 광원 (10) 과 그 레티클 면 사이에 그 레티클 면과 광학적으로 공액인 레티클 공액면 (62) 을 형성하는 2 차 릴레이 광학계 (22); 및 노광 광원 (10) 과 레티클 면 사이에 배치되며, 노광 광원 (10) 으로부터의 제 1 노광 광 빔 (IL1) 및 제 2 노광 광 빔 (IL2) 을, 그 레티클 면에 서로 근접하여 조사되도록 합성하는 광로 합성경 (21) 을 구비하고, 광로 합성경 (21) 은, 제 1 노광 광 빔 (IL1) 을 반사하는 제 1 반사면 (21a) 과, 그 제 1 반사면 (21a) 과는 분리되어 있고, 제 2 노광 광 빔 (IL2) 을 반사하는 제 2 반사면 (21b) 을 포함함과 함께, 이들 반사면 (21a 및 21b) 사이의 경계 준선 (21c) 은, 레티클 공액면 (62) 상에 배치되어 있다. 준선 (21c) 이 상기와 같이 레티클 공액면 (62) 의 근방에 배치된다면 충분하다. 본 예의 투영 노광 장치는, 조명 광학계 (IU) 를 구비하고 있다.

그 결과, 레티클 면 상에서는 노광 광 빔 (IL1 및 IL2) 의 조명 영역은, 광로 합성경 (21) 의 준선 (21c) 의 이미지에 의해 분명하게 분리된다. 이는, 노광 광 빔 (IL1 및 IL2) 으로 레티클 면 상의 레티클 (R) 의 인접하는 2 개의 패턴 영역 (RA, RB) 을 개별적으로 조명하는 것을 가능하게 만든다. 노광 광 빔 (IL1 및 IL2) 의 조명 조건을 독립적으로 최적화함으로써, 각 패턴 영역 (RA, RB) 의 패턴의 전체 영역을 각각 최적의 조명 조건으로 조명할 수 있다.

A2) 본 예는 도 1 의 하나의 노광 광원 (10) 을 사용하며, 노광 광원 (10) 으로부터의 노광 광 (IL) 을 2 개의 노광 광 빔 (IL1 및 IL2) 으로 분기하는 광 분할기 (11) 를 구비하고 있다. 따라서, 하나의 노광 광원을 이용하는 것으로 충 분하고, 따라서, 투영 노광 장치의 제조 비용이 억제될 수 있다.

A3) 노광 광 빔 (IL1 및 IL2) 은 도 1 의 광 분할기 (11) 를 사용하지 않고 상이한 노광 광원으로부터 도입될 수도 있다. 이는 노광 광 빔 (IL1 및 IL2) 의 각각에 대해 예를 들어 펄스 당 에너지 제어 등을 수행하는 것을 가능하게 하여, 개별 패턴 영역들에 대해 독립적으로 제어할 수 있는 조명 조건의 종류의 범위를 넓힐 수 있다.

A4) 노광 광 빔 (IL1 및 IL2) 은 도 1 의 광로 합성경 (21) 의 반사면 (21a 및 21b) 상에 각각 입사하기 때문에, 노광 광 빔 (IL1 및 IL2) 용의 광학계 (조명 유닛 (IUA, IUB) 등) 를 대칭으로 배치할 수 있다. 따라서, 조명 광학계 (IU) 의 설계 및 조정이 용이하다.

A5) 하지만, 후술하는 변형예에서도 나타내는 바와 같이, 광로 합성경 (21) 대신에, 노광 광 빔 (IL1 및 IL2) 중 일방만을 반사시키고 타방을 그대로 통과시키는 광로 합성부재를 이용할 수도 있다.

A6) 또한, 후술하는 변형예에서도 나타내는 바와 같이, 광로 합성경 (21) 대신에, 노광 광 빔 (IL1 및 IL2) 중 적어도 일방을 투과시키는 면이 굴절면인 광로 합성부재가 이용될 수도 있다. 특히, 양자 모두 굴절면인 경우, 노광 광 빔 (IL1 및 IL2) 용의 광학계는 대칭으로 배치될 수 있다.

광로 합성경 (21) 대신에, 노광 광 빔 (IL1 및 IL2) 중 적어도 일방을 투과하는 면을 반사면과 굴절면을 조합시킨 면으로 한 광로 합성 부재를 이용할 수도 있다.

A7) 도 1 의 조명 광학계 (IU) 는, 제 1 노광 광 빔 (IL1) 의 광로 중에 위치된 제 1 가동 블라인드 (18A) 와, 제 2 노광 광 빔 (IL2) 의 광로 중에 위치된 제 2 가동 블라인드 (18B) 를 구비하고 있기 때문에, 가동 블라인드 (18A 및 18B) 를 조정함으로써, 레티클 면 상의 제 1 노광 광 빔 (IL1) 및 제 2 노광 광 빔 (IL2) 에 의해 형성된 조명 영역을 용이하게 서로 독립적으로 고정밀도로 설정할 수 있다.

A8) 도 1 의 조명 광학계 (IU) 는, 제 1 가동 블라인드 (18A) 와 레티클 공액면 (62) 사이의 광로 중에 배치된 제 1 의 1 차 릴레이 광학계 (19A) 와, 제 2 가동 블라인드 (18B) 와 레티클 공액면 (62) 사이의 광로 중에 배치된 제 2 의 1 차 릴레이 광학계 (19B) 를 구비하고 있다. 따라서, 레티클 공액면 (62) 상에서 이들 가동 블라인드 (18A 및 18B) 의 개구부의 이미지 (조명 영역) 를 용이하게 서로 근접시켜 배치할 수 있고, 이에 의해, 레티클 (R) 상에 서로 근접하여 배치된 패턴 영역 (RA 및 RB) 내의 패턴을 상이한 조명 조건으로 조명할 수 있다.

A9) 도 1 의 조명 광학계 (IU) 는, 제 1 및 제 2 가동 블라인드 (18A 및 18B) 에 각각 노광 광 빔 (IL1 및 IL2) 을 공급하는 제 1 및 제 2 조명 유닛 (IUA 및 IUB) 을 구비하고, 제 1 조명 유닛 (IUA) 과 제 1 의 1 차 릴레이 광학계 (19A) 가 공축 (共軸) 상에 배치되며, 제 2 조명 유닛 (IUB) 과 제 2 의 1 차 릴레이 광학계 (19B) 가 공축 상에 배치되기 때문에, 광학계의 배치가 용이하다.

A10) 하지만, 후술하는 변형예에서도 나타내는 바와 같이, 제 1 조명 유닛 (IUA) 과 제 1 의 1 차 릴레이 광학계 (19A) 를 비공축 (非共軸) 상에 배치하고, 제 2 조명 유닛 (IUB) 과 제 2 의 1 차 릴레이 광학계 (19B) 를 비공축 상에 배치할 수도 있다.

A11) 본 실시형태의 도 1 의 조명 광학계 (IU) 는, 다른 관점으로 보면, 노광 광원 (10) 과 레티클 면 사이에 배치되어, 노광 광원 (10) 으로부터의 서로 상이한 복수의 노광 광 빔 (IL1, IL2) 을 레티클 면을 서로 근접하여 조사하도록 합성하는 광로 합성경 (21) 을 구비하며, 여기서, 광로 합성경 (21) 은, 레티클 공액면 (62) 상에 또는 그 근방에 위치되어 2 개의 반사면 (21a, 21b) 을 불연속으로 만드는 준선 (21c) 을 구비하며, 그 복수의 노광 광 빔 (IL1, IL2) 은 그 준선 (21c) 에 의해 구획되는 복수의 반사면 (21a, 21b) 을 각각 경유하여 이동한다. 본 예의 투영 노광 장치는, 조명 광학계 (IU) 를 구비한다.

그 결과, 노광 광 빔 (IL1, IL2) 의 조명 영역은 광로 합성경 (21) 의 준선 (21c) 의 이미지에 의해 분명하게 분리된다. 이는, 노광 광 빔 (IL1, IL2) 으로 레티클 면 상의 레티클 (R) 의 인접하는 2 개의 패턴 영역 (RA, RB) 을 개별적으로 조명할 수 있고, 노광 광 빔 (IL1, IL2) 의 조명 조건을 서로 독립적으로 최적화할 수 있게 만든다.

A12) 광로 합성경 (21) 의 준선 (21c) 은 직선이고, 그 준선 (21c) 의 레티클 면 상의 이미지도 또한 직선이며, 레티클 면 상의 직선에 의해 구획된 복수의 패턴 영역을 각각 최적의 조명 조건으로 조명할 수 있다.

[제 1 실시형태의 제 1 변형예]

도 11 은, 제 1 실시형태의 제 1 변형예에 따른 조명 광학계의 요부를 나타 낸다. 이 도 1 및 도 2 에 대응하는 부분에 동일 부호를 부여하여 나타낸 도 11 의 이 변형예가 제 1 실시형태와 상이한 점은, 가동 블라인드 (18A 및 18B) 에 각각 노광 광을 공급하는 조명 유닛 (IUA 및 IUB) 의 광축 (AX2a 및 AX4a) 이 그 대응하는 가동 블라인드 (18A 및 18B) 의 완전히 열린 개구부 (조명 영역 (23A 및 23B)) 의 각각의 중심이 되도록 위치되어 있다는 점이다. 즉, 이 변형예에서는, 1 차 릴레이 광학계 (19A 및 19B) 의 광축 (AX2b 및 AX4b) 과, 조명 유닛 (IUA 및 IUB) 의 광축 (AX2a 및 AX4a) 은 서로 공축은 아니지만, 레티클 (R) 의 주사 방향에 대응하는 방향으로 서로 어긋나 있다. 이러한 구성에 의해, 조명 유닛 (IUA 및 IUB) 으로서, 종래의 가동 블라인드가 전체로서 하나의 조명 광학계에 이용되는 것과 동일하게 조명 유닛을 이용할 수 있다.

[제 1 실시형태의 제 2 변형예]

도 12 는, 제 1 실시형태의 제 2 변형예에 따른 조명 광학계의 요부를 나타낸다. 도 1 및 도 2 에 대응하는 부분에 동일 부호를 부여하여 나타낸 도 12 의 이 변형예가 제 1 실시형태와 상이한 점은, 도 1 의 서로 직교하는 2 개의 반사면 (21a, 21b) 을 갖는 광로 합성경 (21) 대신에, 광로 합성기 (26) 가 제공된다는 점이다. 여기서, 광로 합성기 (26) 는, 제 2 의 1 차 릴레이 광학계 (19B) 의 광축 (AX5) 에 대하여 45°가 되도록 경사지게 형성된 반사면을 갖고, 그 1 차 릴레이 광학계 (19B) 로부터의 광 빔을 90°편향시켜 2 차 릴레이 광학계 (22) 로 유도한다. 한편, 제 1 의 1 차 릴레이 광학계 (19A) 로부터 방출된 광 빔은, 광로 합성기 (26) 의 유효 영역 밖의 광로를 직진하여, 2 차 릴레이 광학계 (22) 로 향한다. 여기서, 광로 합성기 (26) 의 반사면의 에지 (26a) 는, 1 차 릴레이 광학계 (19A) 의 광축 (AX2), 1 차 릴레이 광학계 (19B) 의 광축 (AX5), 및 2 차 릴레이 광학계 (22) 의 광축 (AX6) 이 교차하는 점에 위치된다. 또한, 이 교차점은, 2 차 릴레이 광학계 (22) 에 관하여, 레티클 면 (레티클 (R) 의 패턴 면) 과 광학적으로 공액인 면 상에 위치한다. 이 변형예는, 광로 합성기 (26) 의 구성이 간단하다.

[제 1 실시형태의 제 3 변형예]

도 13 은, 제 1 실시형태의 제 3 변형예에 따른 조명 광학계의 요부를 나타낸다. 도 12 에 대응하는 부분에 동일 부호를 부여하여 도시한 도 13 의 이 변형예는, 도 12 의 제 2 변형예에 나타낸 광로 합성기 (26) 대신에, 일부에 반사면을 갖는 사다리꼴 형상의 광-투과성 프리즘 부재로 이루어진 광로 합성기 (27) 가 형성되어 있다는 점이다. 이 광로 합성기 (27) 는, 1 차 릴레이 광학계 (19A) 로부터의 광 빔이 입사하는 입사면 (27A1) 과, 그 입사면 (27A1) 을 통과한 광 빔이 사출되는 사출면 (27A2) 과, 1 차 릴레이 광학계 (19B) 로부터의 광 빔을 90°편향시키는 반사면 (27B) 을 구비한다. 여기서, 입사면 (27A1) 과 사출면 (27A2) 은 서로 평행하게 되도록 형성되고, 반사면 (27B) 은, 1 차 릴레이 광학계 (19B) 의 광축 (AX5) 에 대해 45°가 되도록 형성되어 있다. 본 변형예의 광로 합성기 (27) 에서도, 반사면 (27B) 의 에지는, 2 차 릴레이 광학계 (22) 에 관해 레티클 면과 광학적으로 공액인 면 상에 위치하고 있다. 또한, 광로 합성기 (27) 의 사출면 (27A2) 도 2 차 릴레이 광학계 (22) 에 관해 레티클 면과 광학적으 로 공액인 면 상에 위치하고 있다.

[제 1 실시형태의 제 4 변형예]

도 14 는, 제 1 실시형태의 제 4 변형예에 따른 조명 광학계의 요부를 나타낸다. 도 12 에 대응하는 부분에 동일 부호를 부여하여 나타낸 도 14 의 이 변형예는, 도 12 의 제 2 변형예에 나타낸 광로 합성기 (26) 대신에, 1 차 릴레이 광학계 (19A 및 19B) 의 광축에 대해 45°경사지게 형성된 평행 평면판 상에 부분적으로 반사막 (예를 들면, 알루미늄 증착막) 으로 이루어지는 부분 반사면 (61a) 을 형성하여 이루어지는 광로 합성기 (61) 를 이용하고 있다는 점이다. 이 경우, 1 차 릴레이 광학계 (19A) 로부터의 광 빔은 광로 합성기 (61) 의 투과부를 투과하여 2 차 릴레이 광학계 (22) 에 입사하는 반면, 1 차 릴레이 광학계 (19B) 로부터의 광 빔은 광로 합성기 (61) 의 부분 반사면 (61a) 에서 90°편향되어 2 차 릴레이 광학계 (22) 에 입사한다. 이 변형예의 광로 합성기 (61) 도 구성이 간단하다.

[제 1 실시형태의 제 5 변형예]

도 15 는, 제 1 실시형태의 제 5 변형예에 따른 조명 광학계의 요부를 나타낸다. 도 1 및 도 2 에 대응하는 부분에 동일 부호를 부여하여 나타낸 도 15 의 이 변형예는, 도 1 의 제 1 실시형태의 광로 합성경 (21) 대신에, 경계선 (63c) 을 사이에 두도록 대칭으로 경사진 굴절면 (63a 및 63b) 을 가지는 1 차원 프리즘 어레이로 이루어지는 광로 합성기 (63) 를 이용한다. 이 변형예에서는, 1 차 릴레이 광학계 (19A), 그 전단의 도 1 의 가동 블라인드 (18A), 및 조명 유닛 (IUA) 으로 이루어지는 제 1 광학계의 광축, 그리고, 1 차 릴레이 광학계 (19B), 그 전단의 도 1 의 가동 블라인드 (18B), 및 조명 유닛 (IUB) 로 이루어지는 제 2 광학계의 광축은, 도 15 의 광로 합성기 (63) 의 굴절면 (63a 및 63b) 에 의해 굴절된 각각의 광축이 2 차 릴레이 광학계 (22) 의 광축에 평행하게 되도록, 대칭으로 경사져 있다. 즉, 1 차 릴레이 광학계 (19A 및 19B) 로부터의 광 빔은 각각 광로 합성기 (63) 의 굴절면 (63a 및 63b) 으로 입사하여 공축으로 합성된다. 이 경우, 광로 합성기 (63) 의 굴절면 (63a 및 63b) 을 불연속으로 하는 직선 모양의 경계선 (63c) 은 레티클 공액면 (62) 또는 그 근방의 면 상에 위치하고 있다. 이에 의해, 1 차 릴레이 광학계 (19A 및 19B) 로부터의 광 빔을 레티클 면 상에서 확실하게 상이한 패턴 영역으로 조사할 수 있다. 이 변형예에 의하면, 도 1 의 예의 광로 폴딩경 (20A, 20B) 을 생략할 수 있고, 그에 의해 조명 광학계의 구성을 간단하게 할 수 있다.

[제 1 실시형태의 제 6 변형예]

도 15 의 광로 합성기 (63) 대신에, 도 16 에 나타낸 프레넬 존 플레이트 (Fresnel zone plate) 형 또는 위상 격자형의 1 차원의 굴절 부재 (54) 를 이용할 수도 있다.

[제 2 실시형태]

이하, 본 발명의 제 2 실시형태에 대해 도 17 내지 도 20 을 참조하여 설명한다. 본 예에서도, 스캐닝 스텝퍼형의 투영 노광 장치를 이용하여 노광을 실시하는 경우에 본 발명을 적용한 것이다. 도 17 내지 도 20 에 있어서 도 1 내 지 도 11 에 대응하는 부분에는 동일 부호를 부여하여 그 상세한 설명은 생략한다. 본 예는, 1 장의 레티클 상에 복수의 패턴 영역 (패턴) 을 제공하는 대신에 주사 방향으로 복수의 레티클을 이용하는 점에서 제 1 실시형태와 상이하다. 이 복수의 레티클에는 소정의 주사 방향의 간격이 제공되지만, 대응하는 웨이퍼 상의 복수의 쇼트 영역의 간격은 제 1 실시형태와 같이 좁고 곧은 스트리트 라인 영역이기 때문에, 본 예에서는 투영 광학계 중에 이미지 패턴을 형성하고 있다.

도 17 은 본 예의 투영 노광 장치의 요부를 나타낸다. 도 17 에 있어서, 투영 노광 장치는, 노광 광원 (미도시) 과; 노광 광원으로부터 방출된 노광 광을 분기하여 얻어진 2 개의 노광 광 빔 (IL1, IL2) 으로 복수 (여기서는 2 장) 의 레티클 (R1A, R1B) 을 서로 독립적인 조명 조건의 조명 영역 (25B 및 25A) 으로 조명하는 조명 광학계 (IU1) 와; 레티클 (R1A, R1B) 을 Y 방향 (주사 방향) 으로 소정 간격으로 각각 미동 스테이지 (미도시) 를 통해 흡착 유지하여 레티클 베이스 (미도시) 상을 Y 방향으로 이동하는 레티클 스테이지 (RST1) 와; 레티클 (R1A, R1B) 의 조명 영역 (25B, 25A) 내의 패턴의 이미지를 웨이퍼 (W) 상의 노광 영역 (28B, 28A) 으로 축소 투영하는 투영 광학계 (PL1) 와; 웨이퍼 (W) 를 웨이퍼 홀더 (WH) 를 통해 흡착 유지하여 X 방향 및 Y 방향으로 이동하는 웨이퍼 스테이지 (WST) 와; 도 1 의 주제어계 (36) 및 스테이지 구동계 (35) 와 유사한 제어계 (미도시) 를 구비하고 있다. 이 경우, 레티클 스테이지 (RST1) 상의 미동 스테이지는 그들의 대응하는 레티클 (R1A, R1B) 의 X 방향, Y 방향, Z 방향의 위치, 및 X 축, Y 축, Z 축의 주위의 회전각을 독립적으로 조정할 수 있다.

도 18(a) 는 도 17 의 레티클 스테이지 (RST1) 상의 레티클 (R1A 및 R1B) 을 나타내며, 레티클 (R1A 및 R1B) 의 차광대 (LSTA 및 LSTB) 에 의해 둘러싸인 패턴 영역에는 각각 패턴 (A 및 B) 이 형성되어 있다. 패턴 (A 및 B) 은, 실제로는 도 4(a) 에 나타낸 바와 같이 일예로서 각각 Y 방향의 L&S 패턴 (55Y) 및 X 방향의 L&S 패턴 (55X) 로 이루어진다. 따라서, 패턴 (A 및 B) 의 조명 방식으로서는 각각 Y 방향 및 X 방향의 2 극 조명이 이용된다.

도 17 로 돌아가서, 본 예의 조명 광학계 (IU1) 는, 도 11 의 제 1 실시형태의 제 1 변형예의 조명 광학계 (IU) 와 마찬가지로, 조명 유닛 (IUA, IUB) 의 광축 (AX2a, AX4a) 과 1 차 릴레이 광학계 (19A, 19B) 의 광축 (AX2b, AX4b) 이 비공동축으로 배열되어 있지만 (그러나 공동축으로 배열될 수도 있다), 광로 합성경 (21) 대신에 2 개의 반사면 (29A, 29B) 의 경계부 (29C) 가 평면부로 된 단면이 사다리꼴형의 광로 합성경 (29) 이 이용되고 있는 점이 상이하다. 따라서, 본 예의 조명 광학계 (IU1) 에 있어서는, 레티클 공액면 (62) (그 근방에 경계부 (29C) 가 있다) 에 형성된 조명 영역 (24A 및 24B), 그리고 이들 조명 영역으로부터 2 차 릴레이 광학계 (22) 를 통해 레티클 면 (여기서는 레티클 (R1A 및 R1B) 의 패턴 면) 에 형성된 조명 영역 (25A 및 25B) 은, 완전히 열린 상태로 주사 방향 (Y 방향) 으로 레티클 (R1A 및 R1B) 의 패턴 영역의 간격 만큼 서로 이격되어 있다.

도 18(b) 는 본 예의 투영 광학계 (PL1) 의 필드 (PL1F) 와, 이들에 실질적으로 내접하도록 Y 방향으로 상기의 간격을 두고 형성되는 노광 광 빔 (IL1, IL2) 에 의한 조명 필드 (18AP, 18BP) 와의 관계를 나타낸다. 이들 조명 필드 (18AP, 18BP) 내에서 조명 영역 (25A, 25B) 이 주사 방향으로 개폐된다. 이 경우, 통상의 투영 광학계를 이용하면, 조명 영역 (25A, 25B) 에 대응하는 노광 영역의 간격은, 레티클 (R1A, R1B) 의 패턴 영역의 간격의 투영 광학계의 축소 배율만큼 넓어지게 될 것이다. 하지만, 웨이퍼 (W) 상의 쇼트 사이의 간격은 스트리트 라인에 대응하는 좁은 간격이기 때문에, 그대로는 1 회의 주사 노광으로 2 장의 레티클 (R1A, R1B) 의 패턴을 투영 광학계를 통해 웨이퍼 (W) 상의 Y 방향으로 서로 인접하는 2 개의 쇼트 영역으로 전사할 수 없다.

따라서, 본 예의 투영 광학계 (PL1) 는, 물체면 상에서 Y 방향으로 넓혀진 조명 영역 (25A, 25B) 내의 패턴의 이미지를, 이미지 면 상에서 Y 방향으로 서로 인접하도록 좁은 간격으로 투영하기 위한 이미지 패턴을 형성하고 있다. 즉, 도 17 에 나타낸 바와 같이, 본 예의 투영 광학계 (PL1) 를 구성하는 광학 부재 중 파워를 갖는 광학 부재군 (렌즈, 미러 등을 포함한다) (PL1a) 의 레티클 측의 공간에, 레티클 측으로부터 순서대로, X 방향으로 준선을 갖는 지붕형 프리즘 형태의 광 투과 부재로 이루어지고, 조명 영역 (25A, 25B) 을 투과한 광 빔 사이의 간격을 Y 방향으로 좁히는 기능을 하는 제 1 이미지 시프터 (P1) 와, 그 이미지 시프터 (P1) 와 상보적인 V 자 모양의 단면 형상을 가지며, 그 좁아진 간격을 갖는 2 개의 광 빔의 진행 방향을, 이미지 시프터 (P1) 에 입사할 때의 진행 방향으로 회복하는 기능을 갖는 제 2 이미지 시프터 (P2) 가 배치되어 있다.

그 결과, 도 18(c) 에 나타낸 바와 같이, 투영 광학계 (PL1) 의 이미지 필드 (PL1G) 내의 완전히 열린 노광 영역 (28A, 28B) 사이의 Y 방향의 간격은, 웨이퍼 (W) 상의 쇼트 사이의 스트리트 라인의 폭과 동일한 좁은 간격으로 되고, 따라서, 1 회의 주사 노광으로 도 17 의 2 장의 레티클 (R1A, R1B) 의 패턴을 웨이퍼 (W) 상의 Y 방향으로 서로 인접하는 2 개의 쇼트 영역으로 각각 최적의 조명 조건으로 전사할 수 있다.

[제 2 실시형태의 주사 노광 동작]

도 17 의 웨이퍼 (W) 상의 Y 방향으로 서로 인접하는 쇼트 영역을 도 20(a) 의 쇼트 영역 (48A, 48F) 으로 보고, 1 회의 주사 노광으로 도 19(a) 의 2 장의 레티클 (R1A, R1B) (도 18(a) 의 배치와 동일하다) 의 패턴을 웨이퍼 (W) 상의 쇼트 영역 (48A, 48B) 상으로 전사하는 동작에 대해 도 19 의 (a) 내지 (l) 및 도 20 의 (a) 내지 (l) 을 참조하여 설명한다.

도 4 의 (a) 내지 (l) 에서와 같이, 도 19 의 (a) 내지 (l) 은 주사 노광 시 레티클 (R1A, R1B) 와 도 17 의 2 개의 조명 영역 (25A, 25B) 간의 위치 관계를 나타내는 도면이다. 도 20 의 (a) 내지 (l) 은 각각 도 19 의 (a) 내지 (l) 의 경우의 웨이퍼 (W) 상의 2 개의 쇼트 영역 (48A, 48F) 과 도 17 의 투영 광학계 (PL1) 에 의한 2 개의 노광 영역 (28A, 28B) 간의 위치 관계를 나타내는 도면이다.

우선, 레티클 (R1A) 의 패턴 영역이 도 18(b) 의 조명 필드 (18BP) 에 들어온 시점에서, 도 19(b) 에 나타낸 바와 같이 제 2 조명 영역 (25B) 이 열리기 시작한다 (대응하는 도 20(b) 에서 쇼트 영역 (48F) 에 대한 노광 영역 (28B) 에 의한 노광이 개시된다). 도 19 의 (c), (d), (e) 에서는 레티클 (R1A) 의 패턴만이 완전히 열린 조명 영역 (25B) 으로 조명되며, 대응하는 도 20 의 (c), (d), (e) 에 서는, 쇼트 영역 (48F) 만이 완전히 열린 노광 영역 (28B) 에 노광된다.

다음으로, 레티클 (R1B) 의 패턴 영역이 도 18(b) 의 조명 필드 (18AP) 에 들어온 시점에서, 도 19(f) 에 나타낸 바와 같이, 제 1 조명 영역 (25A) 이 열리기 시작한다 (대응하는 도 20(f) 에서 쇼트 영역 (48A) 상의 노광 영역 (28A) 이 열리기 시작한다). 그 다음, 도 19 의 (g), (h) 까지는 레티클 (R1A, R1B) 이 동시에 조명 영역 (25B, 25A) 으로 조명된다 (도 20 의 (g), (h) 까지는 쇼트 영역 (48A, 48F) 이 동시에 노광 영역 (28A, 28F) 으로 노광된다). 그 후, 도 19 의 (i) 내지 (l) 에 나타낸 바와 같이, 레티클 (R1B) 의 패턴 영역만이 제 1 조명 영역 (25A) 으로 조명되어 (대응하는 도 20 의 (i) 내지 (l) 에서는 쇼트 영역 (48A) 만이 노광 영역 (28A) 에 노광된다), 웨이퍼 (W) 상의 서로 인접하는 2 개의 쇼트 영역 (48F, 48A) 에 2 개의 레티클 (R1A, R1B) 의 패턴의 축소 이미지가 전사된다. 이어서, 제 1 실시형태와 같이, 웨이퍼 (W) 를 하나의 쇼트 영역만큼 Y 방향으로 스텝 이동시켜 상기의 노광을 실시함으로써, 웨이퍼 (W) 상의 하나의 쇼트 영역에 2 장의 레티클 (R1A, R1B) 의 패턴을 높은 스루풋으로 이중 노광할 수 있다. 또한, 반드시 이중 노광을 실시할 필요는 없으며, 웨이퍼 (W) 상의 서로 인접하는 쇼트 영역에 상이한 디바이스 패턴을 노광하는 것만으로도 충분할 것이다.

이와 같이 본 예에 의하면, 이미지 시프터 (P1, P2) 를 포함하는 투영 광학계 (PL1) 가 이용되기 때문에, Y 방향으로 소정 간격을 두고 배치된 복수의 레티클의 패턴을 1 회의 주사 노광으로, 또한 각각 최적의 조명 조건으로, 웨이퍼 (W) 상의 서로 인접한 복수의 쇼트 영역에 높은 스루풋으로 전사할 수 있다.

[제 2 실시형태의 변형예]

도 21 은, 제 2 실시형태의 변형예의 투영 노광 장치의 투영 광학계 (PL2) 및 레티클 스테이지 (RST1) 를 주사 방향 (+Y 방향) 에서 본 도면이다. 도 22 는, 도 21 의 투영 광학계 (PL2) 및 레티클 스테이지 (RST1) 를 비주사 방향 (+X 방향) 에서 본 도면이다. 도 23(a) 는, 도 21 의 레티클 스테이지 (RST1) 상의 복수 (여기서는 2 장) 의 레티클 (R1A 및 R1B) 과 미도시의 조명 광학계에 의한 투영 광학계 (PL2G) 의 필드 (PL2FB 및 PL2FA) 내의 조명 필드 (18BP 및 18AP) 의 위치 관계를 나타낸 도면이다. 도 23(b) 는 도 21 의 투영 광학계 (PL2) 의 이미지 필드 (PL2G) 내의 완전히 열린 2 개의 노광 영역 (28A, 28B) 을 나타내고 있다.

본 변형예의 투영 광학계 (PL2) 는, 적어도 하나의 오목면 반사경을 갖는 반사 굴절형 투영 광학계이다. 도 21 에 나타낸 바와 같이, 투영 광학계 (PL2) 는, 서로 평행한 광축 (AX10A, AX10B) 상에 위치된 복수 (여기서는 2 개) 의 제 1 군 (G1A, G1B) 과; 이들 복수의 제 1 군 (G1A, G1B) 의 광축 (AX10A, AX10B) 과 직교하는 광축 (AX11A, AX11B) 상에 위치되어, 각각 오목면 반사경 (McA, McB) 을 포함하는 제 2 군 (G2A, G2B) 과; 제 2 군 (G2A, G2B) 의 광축 (AX11A, AX11B) 과 직교하는 광축 (AX12) 상에 위치되어 복수의 렌즈 소자를 포함하는 제 3 군 (G3) 을 구비하고 있다. 투영 광학계 (PL2) 는, 또한, 제 1 군 (G1A) 으로부터의 광 빔을 제 2 군 (G2) 을 향하여 반사하고, 제 2 군 (G2B) 으로부터의 광 빔을 제 3 군 (G3) 을 향하여 반사하는 평면경 (M1) 과; 제 1 군 (G1B) 으로부터의 광 빔을 제 2 군 (G2B) 로 향하여 반사하고, 제 2 군 (G2A) 으로부터의 광 빔을 제 3 군 (G3) 을 향하여 반사하는 평면경 (M2) 과; 이들 평면경 (M1, M2) 과 제 3 군 (G3) 사이의 광로 중에 위치된 이미지 시프터 (P1 및 P2) (도 17 중의 이미지 시프터 (P1 및 P2) 와 동일한 형태이다) 를 구비하고 있다.

제 1 군 (G1A) 및 제 2 군 (G2A) 에 의해, 레티클 (R1A) 의 패턴의 중간 이미지가 평면경 (M2) 부근의 광로에 형성되는 반면, 제 1 군 (G1B) 및 제 2 군 (G2B) 에 의해, 레티클 (R1B) 의 중간 이미지가 평면경 (M1) 부근의 광로에 형성된다. 이들 복수의 중간 이미지는, 제 2 실시형태 (도 17) 의 이미지 시프터 (P1, P2) 와 유사한 기능을 갖는 이미지 시프터 (P1, P2) 에 의해 주사 방향의 간격이 좁혀지며, 제 3 군 (G3) 을 통해 웨이퍼 스테이지 (WST) 에 유지된 웨이퍼 (W) 상에 재결상된다.

본 변형예의 투영 광학계 (PL2) 에 있어서는, 각 평면경 (M1, M2) 은, 평행 평면판 형태의 광학 부재의 양 면에 반사면이 형성된 것이기 때문에, 제 3 군 (G3) 의 광축 (AX12) 과, 제 1 군 (G1A 및 G1B) 의 각 광축 (AX10A 및 AX10B) 은 공축이 되지는 않는다 (서로 평행하기는 하지만). 따라서, 본 변형예에서는, 레티클 스테이지 (RST1) 상의 복수의 레티클 (R1A, R1B) 의 비주사방향 (X 방향) 의 위치를, 도 23(a) 에 나타낸 바와 같이, 광축 (AX10A 및 AX10B) 사이의 간격만큼 서로 시프트되도록 위치시킨다. 이에 의해, 도 18(b) 에 나타낸 바와 같이, 투영 광학계 (PL2) 의 이미지 필드 (PL2G) 내 (웨이퍼 (W) 상) 의 2 개의 노광 영역 (28A, 28B) 의 비주사 방향의 위치를 서로 일치시킬 수 있다.

제 1 군 (G1A 및 G1B) 을 구성하는 광학 소자의 형상은, 각각 도 23(a) 의 필드 (PL2FB 및 PL2FA) 와 실질적으로 유사한 거의 반월 (반원) 형태를 가진다.

본 변형예의 투영 광학계 (PL2) 는, 제 1 군 (G1A), 제 2 군 (G2A), 및 제 3 군 (G3) 으로 이루어지는 제 1 결상 광학계와, 제 1 군 (G1B), 제 2 군 (G2B), 및 제 3 군 (G3) 으로 이루어지는 제 2 결상 광학계를 갖는다. 따라서, 결상 특성 제어 장치 (ICA, ICB) (예를 들어, 압전 소자 등을 이용하여, 제어 대상의 광학 부재를 광축 방향 및 광축에 수직인 면 내의 서로 직교하는 2 축의 주위로의 회전 방향으로 구동하는 기구를 포함하는 장치) 에 의해, 레티클 면과 이미지 시프터 (P1, P2) 사이에 위치한 광학부재이고, 복수의 제 1 군 (G1A, G1B) 을 구성하는 광학 부재의 위치/자세를 조정하거나, 및/또는, 복수의 제 2 군 (G2A, G2B) 을 구성하는 광학 부재의 위치/자세를 조정함으로써, 레티클 (R1A) 로부터의 광 빔에 의해 웨이퍼 (W) 상에 포커스되는 이미지의 결상 상태와, 레티클 (R1B) 로부터의 광 빔에 의해 웨이퍼 (W) 상에 포커스되는 이미지의 결상 상태를 각각 독립적으로 조정할 수 있다.

또한, 도 21 및 도 22 에 나타낸 투영 광학계 (PL2) 에서는, 개구 조리개 (AS) 를 제 3 군 (G3) 중에 위치시켰지만, 그 개구 조리개는, 제 2 군 (G2A, G2B) 중의 오목면 반사경 (McA, McB) 부근에 설치할 수도 있다. 이와 같이, 제 2 군 (G2A, G2B) 중에 복수의 개구 조리개를 설치하는 경우, 레티클 (R1A) 로부터의 광 빔이 경유하는 제 1 결상 광학계에 관한 코히어런스 팩터 (σ 값) 와, 레티클 (R1B) 로부터의 광 빔이 경유하는 제 2 결상 광학계에 관한 코히어런스 팩터 (σ 값) 를 서로 독립적으로 제어할 수 있다.

[제 3 실시형태]

이하, 본 발명의 제 3 실시형태에 대해 도 24 내지 도 30 을 참조하여 설명한다. 본 예에서도, 스캐닝 스텝퍼형의 투영 노광 장치를 이용하여 노광을 실시하는 경우에 본 발명을 적용한 것이다. 도 24 내지 도 30 에 있어서 도 1 내지 도 10 에 대응하는 부분에는 동일 부호를 부여하여 그 상세한 설명은 생략하였다. 본 예는 제 1 실시형태와는 달리, 광로 합성기가 가동 블라인드의 기능의 일부를 겸하는 것이다.

도 24 는 본 예의 투영 노광 장치의 개략적 구성을 나타낸다. 도 24 에 있어서, 노광 광원 (10) 으로부터 방출된 직선 편광의 UV 펄스 레이저광으로 이루어지는 노광 광 (노광용 조명광) (IL) 은, 미러 (71) 에 의해 반사된 후, 2 면의 미러를 갖는 광 분할기 (72) 에 의해 제 1 노광 광 빔 (IL1) 및 제 2 노광 광 빔 (IL2) 으로 분할되는 반면, 노광 광 빔 (IL1 및 IL2) 은 각각 미러 (12A 및 12B) 에서 반사되어 서로 대칭인 구성의 제 1 조명 유닛 (IUA) 및 제 2 조명 유닛 (IUB) 으로 입사한다. 따라서, 노광 광 (IL1, IL2) 은 각각, 편광 제어부 (13A, 13B), 교환 가능한 회절 광학 소자 (14A, 14B), 성형 광학계 (15A, 15B), 광로 폴딩경 (20A, 20B), 옵티칼 인티그레이터 (16A, 16B), 및 콘덴서 광학계 (17A, 17B) 로 이루어지는 조명 유닛 (IUA2, IUB2) 을 통해, 가동의 광로 합성경 (73) 의 서로 직교하는 반사면 (73a 및 73b) 에 의해 반사되어, 레티클 공액면 (62A) (후술하는 2 차 릴레이 광학계 (22A) 에 관해 레티클 면과 광학적으로 공액인 면) 을 조명한다.

도 25 는, 도 24 의 본 예의 조명 광학계 (IU2) 를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 25 에 나타낸 바와 같이, 광로 합성경 (73) 의 2 개의 반사면 (73a, 73b) 사이의 경계의 준선 (73c) 은, 레티클 공액면 (62A) 상에 위치하고 있고, 또한 레티클 공액면 (62A) 상에는 조명 유닛 (IUA2 및 IUB2) 용의 각각 하나의 가동 블라인드 (18A1 및 18B1) 가, 구동 기구 (32A, 32B) 에 의해 준선 (73c) 과의 사이의 간격을 독립적으로 제어할 수 있도록 배치되어 있다. 레티클 공액면 (62A) 으로부터 약간 디포커스된 위치에 조명 유닛 (IUA2 및 IUB2) 용의 고정 블라인드 (31) 가 배치되어 있다. 도 1 의 제 1 실시형태의 고정 블라인드 (31A, 31B) 가 가동 블라인드 (18A, 18B) 의 상류 측 상에, 레티클 공액면 (62) 으로부터 약간 디포커스된 위치에 배치되어 있는 것에 대하여, 본 예의 고정 블라인드 (31) 는, 가동 블라인드 (18A1, 18B1) 의 하류 측 상에 레티클 공액면 (62A) 으로부터 약간 디포커스된 위치에 배치되어 있다는 점이 상이하다.

본 실시형태의 고정 블라인드 (31A, 31B, 및 31) 의 임의의 위치에, 예를 들어, 국제 공개 제 2005/048326 호 팜플렛에 개시되어 있는 가변 슬릿을 배치할 수 있다. 이 구성을 채택하면, 복수의 조명 필드의 각각의 조명 불규칙을 서로 독립적으로 조정할 수 있다.

또한, 본 예의 광로 합성경 (73) 은, 가동자 (74a) 및 고정자 (74b) 로 이루어지는 리니어 모터 등의 구동 기구 (74) 에 의해, 준선 (73c) 이 레티클 공액면 (62A) 을 따라 고정 블라인드 (31) 의 개구부 내에서 이동하도록 구동된다. 가동 블라인드 (18A1 및 18B1) 는 준선 (73c) 과 고정 블라인드 (31) 의 에지 사이의 개구부를 개폐하도록 구동된다. 광로 합성경 (73) 및 가동 블라인드 (18A1, 18B1) 는, 도 1 의 스테이지 구동계 (35) 와 유사한 미도시의 구동계에 의해 레티클 (R) 의 주사 방향의 위치에 따라 구동된다.

도 24 로 돌아가서, 도 25 의 가동 블라인드 (18A1, 18B1) 및 고정 블라인드 (31) 의 개구부를 통과한 노광 광 빔 (IL1, IL2) 은, 렌즈계 (22Aa 내지 22F) 를 포함하는 2 차 릴레이 광학계 (22A) 를 통해 레티클 (R) 의 패턴 면 (레티클 면) 상에 제공된 패턴을 조명한다. 조명 광학계 (IU2) 는, 상기의 조명 유닛 (IUA2 및 IUB2), 가동 블라인드 (18A1 및 18B1), 고정 블라인드 (31), 가동의 광로 합성경 (73), 및 2 차 릴레이 광학계 (22A) 를 포함한다.

도 25 에 나타낸 바와 같이, 조명 유닛 (IUA2, IUB2) 으로부터의 노광 광에 의해 레티클 공액면 (62A) 상에 형성되는 조명 영역 (75A, 75B) (광로 합성경 (73) 의 준선 (73c) 과 가동 블라인드 (18A1, 18B1) 사이의 개구부) 은, 2 차 릴레이 광학계 (22A) 에 의해, 레티클 (R) 상에 서로 주사 방향 (Y 방향) 으로 인접한 제 1 및 제 2 조명 영역 (76A 및 76B) 으로서 재결상된다. 이와 같이, 광로 합성경 (73) 의 준선 (73c) 이 가동 블라인드 (18A1 및 18B1) 의 타방의 가동 블라인드로서도 기능한다. 이하에서는, 가동 블라인드 (18A1) 와 준선 (73c) 의 사이의 개구부를 가동 블라인드 (18A1) 의 개구부라 하고, 가동 블라인드 (18B1) 와 준선 (73c) 사이의 개구부를 가동 블라인드 (18B1) 의 개구부라 한다.

도 26(a) 는, 본 예의 투영 광학계 (PL) 의 필드 (PLF) 와, 도 25 의 가동 블라인드 (18A1 및 18B1) 가 완전히 열렸을 때의 개구부의 이미지인 제 1 조명 필 드 (77A) 및 제 2 조명 필드 (77B) 의 관계를 나타낸 도면이다. 도 26(a) 에 있어서, 제 1 조명 필드 (77A) 와 제 2 조명 필드 (77B) 는 동일한 크기이고, 또한 동일한 위치에 있으며, 투영 광학계 (PL) 의 필드 (PLF) 의 윤곽에 실질적으로 내접하고 있다. 도 25 의 조명 영역 (76A, 76B) 은, 그들의 대응하는 조명 필드 (77A, 77B) 내에서 서로 중첩되지 않도록 개폐된다. 도 26(a) 의 조명 필드 (77A, 77B) 는 제 1 실시형태인 도 3 의 조명 필드 (18AP, 18BP) 에 비해 주사 방향의 폭이 대략 2 배이다.

그 결과, 도 26(b) 에 나타낸 투영 광학계 (PL) 의 이미지 필드 (PLG) 에 있어서, 완전히 열린 때의 조명 영역 (76A, 76B) 에 대응하는 노광 영역 (78A, 78B) 은 서로 동일한 영역이 되며, 주사 방향의 폭이 제 1 실시형태의 경우의 대략 2 배가 된다. 따라서, 주사 노광 시의 적산 노광량이 제 1 실시형태에 비해 대략 2 배가 되고, 이에 의해, 웨이퍼 (W) 의 주사 속도를 증가시켜 스루풋을 향상시킬 수 있다. 또한, 웨이퍼 (W) 상에서의 노광 광의 조사 펄스 수가 많게 되기 때문에, 조도 불균일이 저감된다. 또한, 제 1 실시형태에 있어서도, 노광 광원 (10) 으로서 펄스 발광 간격이 짧은 광원 (펄스 발광 주파수가 높은 광원) 을 이용함으로써, 조명 필드의 주사 방향의 폭이 본 예의 대략 1/2 배가 되더라도 조도 불균일을 저감시킬 수 있다.

도 24 로 돌아가서, 노광 광 빔 (IL1, IL2) 하에서, 레티클 (R) 상의 조명 영역 내의 패턴은, 투영 광학계 (PL) 를 통해 소정의 투영 배율 β (β 는 1/4, 1/5 등) 로 웨이퍼 (W) 상의 노광 영역으로 투영된다. 그 외의 구성은 제 1 실 시형태와 동일하다.

다음으로, 본 예의 투영 노광 장치의 노광 동작의 일예에 대해 설명한다. 본 예의 레티클 (R) 의 패턴 면은, 도 27(a) 에 나타낸 바와 같이, 경계의 차광대 (53) 에 의해 Y 방향으로 2 개의 패턴 영역 (RA, RB) 으로 분할되고, 패턴 영역 (RA 및 RB) 내에 각각 패턴 (A 및 B) 이 형성되어 있다. 따라서, 1 회의 주사 노광에 의해 레티클 (R) 의 2 개의 패턴 영역 (RA, RB) 의 패턴 (A, B) 의 이미지가 웨이퍼 (W) 의 주사 방향으로 서로 인접하는 2 개의 쇼트 영역에 노광된다.

도 27 의 (a) 내지 (l) 은, 각각 주사 노광 시에 있어서 레티클 (R) 의 복수의 패턴 영역 (RA, RB) 과 도 25 의 2 개의 조명 영역 (76A, 76B) 사이의 위치 관계를 나타내는 도면이다. 도 28 의 (a) 내지 (d) 는, 각각 도 27 의 (a) 내지 (d) 의 경우에 있어서의 가동 블라인드 (18A1, 18B1) 의 개구부 (일방이 준선 (73c) 에 의해 정의된다) 의 상태를 나타낸다. 도 29 의 (e) 내지 (h) 는, 각각 도 27 의 (e) 내지 (h) 의 경우에 있어서의 가동 블라인드 (18A1, 18B1) 의 개구부의 상태를 나타낸다. 도 30 의 (i) 내지 (l) 은, 각각 도 27 의 (i) 내지 (l) 의 경우에 있어서의 가동 블라인드 (18A1, 18B1) 의 개구부의 상태를 나타낸다.

레티클 (R) 의 +Y 방향으로의 주사가 개시된 후, 레티클 (R) 의 패턴 영역 (RA)) 이 조명 필드 (77B) 로 들어온 시점에서, 도 27(b) 에 나타낸 바와 같이 제 2 조명 영역 (76B) 이 열리기 시작한다 (대응하는 도 28(b) 에서 가동 블라인드 (18B1) 가 열리기 시작한다). 후속하여, 패턴 영역 (RA) 만이 도 26 의 조명 필드 (77B) 를 통과하고 있는 상태에서는, 도 27 의 (c), (d), (e) 와 같이 제 2 조명 영역 (76B) 에 대하여 레티클 (R) 이 주사된다 (대응하는 도 28 의 (c), (d), 도 29(e) 에서는 가동 블라인드 (18B1) 만이 열린 상태이다). 결과적으로, 레티클 (R) 의 제 1 패턴 영역 (RA) 의 패턴 이미지만이, 웨이퍼 (W) 의 하나의 쇼트 영역에 순차 노광된다.

다음으로, 도 27(f) 에 나타낸 바와 같이, 레티클 (R) 의 패턴 영역 (RA) 이 제 2 조명 영역 (76B) 으로 조명되고 있는 상태에서, 패턴 영역 (RB) 이 도 26 의 조명 필드 (77A) 에 들어오는 시점에서, 제 1 조명 영역 (76A) 이 열리기 시작함과 동시에 제 2 조명 영역 (76B) 이 닫히기 시작한다 (대응하는 도 29(f) 에서 가동 블라인드 (18A1) 가 열리기 시작하고, 가동 블라인드 (18B1) 가 닫히기 시작하고 있다). 도 27(g) 에서 조명 영역 (76A, 76B) 은 동일한 크기 (최대폭의 1/2 의 폭) 가 된다 (대응하는 도 29(g) 에서 가동 블라인드 (18A1, 18B1) 의 개구부가 대칭이 된다). 이 상태의 전후로는, 도 25 의 광로 합성경 (73) 의 준선 (73c) 의 이미지는 도 24 의 2 개의 패턴 영역 (RA, RB) 사이의 경계의 차광대를 따라서 Y 방향으로 이동하고 있다.

그 후, 추가적으로 레티클 (R) 이 +Y 방향으로 주사됨에 따라, 도 27(h) 에 나타낸 바와 같이, 제 2 조명 영역 (76B) 이 점점 닫힌다 (대응하는 도 29(h) 에서 가동 블라인드 (18B1) 가 점점 닫힌다). 도 27(i) 의 상태에서 제 1 조명 영역 (76A) 이 완전히 열리게 되고, 레티클 (R) 의 제 2 패턴 영역 (RB) 만이 제 1 조명 영역 (76A) 으로 조명되게 된다 (대응하는 도 30(i) 에서는 가동 블라인드 (18B1) 가 완전히 닫힌다). 그 후, 도 27 의 (j) 내지 (l) 에 나타낸 바와 같이, 레티클 (R) 의 제 2 패턴 영역 (RB) 만이 제 1 조명 영역 (76A) 으로 조명되고 (대응하는 도 30 의 (j) 내지 (l) 에서는 가동 브라인드 (18A1) 만이 열린 상태이다), 이에 의해, 제 2 패턴 영역 (RB) 의 패턴의 이미지가, 웨이퍼 (W) 의 제 2 쇼트 영역으로 순차 노광된다. 그 후, 웨이퍼 (W) 를 Y 방향으로 하나의 쇼트 영역의 폭만큼 스텝 이동시켜, 상기의 주사 노광을 실시함으로써, 중간의 쇼트 영역에 레티클 (R) 의 패턴 영역 (RA, RB) 내의 패턴이 이중 노광된다.

이와 같이 본 예에서는, 도 24 에 나타낸 바와 같이, 광로 합성경 (73) 을 레티클 (R) 의 주사에 동기하여 이동시키고, 가동 블라인드 (18A1, 18B) 의 일방의 가동 블라인드로서도 겸하고 있기 때문에, 가동 블라인드 구조를 간소화할 수 있다. 또한, 레티클 (R) 의 복수의 패턴 영역 (RA, RB) 을 각각 투영 광학계 (PL) 의 필드에 실질적으로 내접하는 넓은 조명 영역으로 조명할 수 있기 때문에, 웨이퍼 (W) 상에서 적산 노광량이 더 높게 되고, 웨이퍼 (W) 의 주사 속도를 빠르게 하여 노광 공정의 스루풋을 향상시킬 수 있다.

또한, 전술한 실시형태의 노광 장치 (투영 노광 장치) 는, 미도시의 칼럼 (column) 구조를 형성하고; 그 다음, 복수의 광학 부재로 구성되는 조명 광학계, 및 투영 광학계를 노광 장치 본체로 조립하고; 광학 조정을 하여; 다수의 기계 부품으로 이루어진 레티클 스테이지나 웨이퍼 스테이지를 노광 장치 본체에 부착시켜; 리드나 배관을 접속하고; 총괄 조정 (전기 조정, 동작 확인 등) 을 함으로써 제조할 수 있다. 노광 장치의 제조는 온도 및 클린도 등이 관리된 클린 룸에서 실시하는 것이 바람직하다.

또한, 상기의 실시형태의 노광 장치를 이용하여 반도체 디바이스를 제조하는 경우, 그 반도체 디바이스는, 디바이스 기능/성능을 설계하는 단계; 이전 단계에 따라 레티클을 제조하는 단계; 실리콘 재료로부터 웨이퍼를 형성하는 단계; 상기의 실시형태의 투영 노광 장치에 의해 얼라인먼트를 실시하여 레티클의 패턴을 웨이퍼에 노광하는 단계; 에칭 등의 회로 패턴을 형성하는 단계; 디바이스 조립 단계 (다이싱, 본딩, 및 패키징 공정을 포함); 검사 단계 등을 거쳐 제조된다.

본 발명은 주사 노광형의 투영 노광 장치 뿐만 아니라, 일괄 노광형 (스텝퍼형) 의 투영 노광 장치에도 적용할 수 있다. 또한, 본 발명은, 예를 들어, 국제 공개 제 99/49504 호 팜플렛에 개시되어 있는 액침형의 노광 장치에서 노광을 실시하는 경우에도 적용할 수 있다. 이 경우에는, 주사 노광시에, 도 1 에 있어서, 미도시의 액체 공급 장치로부터 투영 광학계 (PL) 와 웨이퍼 (W) 사이에 탈이온수 등의 액체가 국소적으로 공급되고, 공급된 액체는 미도시의 액체 회수 장치에 의해 회수된다.

또한, 본 발명은, 파장이 수nm ~ 수백nm 정도의 극자외광 (EUV 광) 을 노광 광 빔으로 이용하는 투영 노광 장치에 의해 노광을 실시하는 경우에도 적용할 수 있다.

또한, 본 발명은, 반도체 디바이스 제조용의 노광 장치에의 적용에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 각형의 유리 플레이트에 형성되는 액정 표시 소자, 또는, 플라즈마 디스플레이 등의 디스플레이 장치용의 노광 장치나, 촬상 소자 (CCD 등), 마이크로 머신, 박막 자기 헤드, 및 DNA 칩 등의 각종 디바이스를 제조하기 위한 노광 장치에도 널리 적용할 수 있다. 또한, 본 발명은, 각종 디바이스의 마스크 패턴이 형성된 마스크 (포토 마스크, 레티클 등) 를 포토리소그래피 공정을 이용하여 제조할 때의 노광 공정 (노광 장치) 에도 적용할 수 있다. 이와 같이, 본 발명은 상술의 실시형태에 한정되지 아니하며, 본 발명의 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 여러 구성을 취할 수 있음은 물론이다.

앞서 설명한 실시형태들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 설명된 것이며, 이에 한정하려는 의도는 아니다. 따라서, 상기 실시형태들에 개시된 요소들은, 본 발명의 기술적 범위 내에 속하는 모든 설계 변화 및 균등물을 포함하는 것으로 의미된다. 전술한 실시형태들의 요소들 등 중에서 임의의 조합 등이 가능하다.

산업상 이용가능성

본 발명에 의하면, 마스크 상의 서로 인접하는 패턴 영역의 패턴을 각각 최적의 조명 조건으로 감광성의 기판 상에 전사할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 이중 노광을 최적의 조명 조건으로 높은 스루풋으로 실시할 수 있기 때문에, 미세한 패턴을 갖는 디바이스를 고정밀도로 제조할 수 있다.

Claims

제 1 면에 배치된 패턴을 제 2 면에 투영 노광하는 투영 노광 장치에 사용되어, 상기 제 1 면에 대해 광원으로부터의 조명 광을 공급하는 조명 광학 장치로서,

상기 광원과 상기 제 1 면 사이에 배치되고, 상기 광원과 상기 제 1 면 사이에 상기 제 1 면과 광학적으로 공액인 제 3 면을 형성하는 릴레이 광학계; 및

상기 광원과 상기 제 1 면 사이의 광로 중에 배치되어, 상기 광원으로부터의 제 1 광 빔과 상기 제 1 광 빔과는 상이한 제 2 광 빔을, 상기 제 1 면을 서로 근접하여 조사하도록 합성하는 광로 합성기를 구비하며,

상기 광로 합성기는, 상기 제 1 광 빔에 대응하는 제 1 영역과, 상기 제 1 영역과는 분리되고, 상기 제 2 광 빔에 대응하는 제 2 영역을 포함하고,

상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역 사이의 경계는, 상기 제 3 면 상에 또는 상기 제 3 면의 근방에 배치되는, 조명 광학 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 광원의 수는 하나이고;

상기 광원으로부터의 상기 조명 광을 상기 제 1 및 제 2 의 광 빔으로 분기하는 복수-광-빔 생성기를 더 구비하는, 조명 광학 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 광원은, 상기 제 1 광 빔을 공급하는 제 1 광원과, 상기 제 2 광 빔을 공급하는 제 2 광원을 포함하는, 조명 광학 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 광로 합성기의 상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역 중 적어도 일방은 반사면을 포함하는, 조명 광학 장치.
제 4 항에 있어서,

상기 광로 합성기의 상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역의 각각이 반사면을 포함하는, 조명 광학 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 광로 합성기의 상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역 중 적어도 일방은 굴절면을 포함하는, 조명 광학 장치.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 광 빔의 광로 중에 배치된 제 1 가동 블라인드와, 상기 제 2 광 빔의 광로 중에 배치된 제 2 가동 블라인드를 더 구비하는, 조명 광학 장치.
제 7 항에 있어서,

상기 제 1 가동 블라인드와 상기 제 3 면 사이의 광로 중에 배치된 제 1 전단 릴레이 광학계; 및

상기 제 2 가동 블라인드와 상기 제 3 면 사이의 광로 중에 배치된 제 2 전단 릴레이 광학계를 더 구비하는, 조명 광학 장치.
제 8 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 가동 블라인드에 각각 상기 제 1 및 제 2 광 빔을 공급하는 제 1 및 제 2 조명 유닛을 더 구비하며;

상기 제 1 조명 유닛과 상기 제 1 전단 릴레이 광학계는 공축 (共軸) 으로 배치되고, 또한 상기 제 2 조명 유닛과 상기 제 2 전단 릴레이 광학계는 공축으로 배치되는, 조명 광학 장치.
제 8 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 가동 블라인드에 각각 상기 제 1 및 제 2 광 빔을 공급하는 제 1 및 제 2 조명 유닛을 더 구비하며;

상기 제 1 조명 유닛과 상기 제 1 전단 릴레이 광학계는 비공축 (非共軸) 으로 배치되고, 또한 상기 제 2 조명 유닛과 상기 제 2 전단 릴레이 광학계는 비공축으로 배치되는, 조명 광학 장치.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 광로 합성기는, 상기 제 1 면 상에서 상기 제 1 광 빔과 상기 제 2 광 빔이 서로 분리되는 방향에 대응하는 방향으로 주사가능한, 조명 광학 장치.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 광 빔과 상기 제 2 광 빔은, 상기 제 1 면에 입사할 때의 입사 각도 분포가 서로 상이한, 조명 광학 장치.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 광 빔과 상기 제 2 광 빔은, 상기 제 1 면에 입사할 때의 편광 상태가 서로 상이한, 조명 광학 장치.
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 광 빔과 상기 제 2 광 빔은, 상기 제 1 면 상에서 조도가 서로 상이한, 조명 광학 장치.
제 1 면에 배치된 패턴을 제 2 면에 투영 노광하는 투영 노광 장치에 사용되어, 상기 제 1 면에 대해 광원으로부터의 조명 광을 공급하는 조명 광학 장치로서,

상기 광원과 상기 제 1 면 사이의 광로 중에 배치되어, 상기 광원으로부터의 서로 상이한 복수의 광 빔을, 상기 제 1 면을 서로 근접하여 조사하도록 합성하는 광로 합성기를 구비하며;

상기 광로 합성기는, 상기 제 1 면과 광학적으로 공액인 제 3 면 상에 또는 상기 제 3 면의 근방에 위치된 불연속 점을 포함하고,

상기 복수의 광 빔은, 상기 불연속 점에 의해 구획되는 복수의 영역을 각각 경유하여 이동하는, 조명 광학 장치.
제 15 항에 있어서,

상기 광로 합성기의 상기 불연속 점은, 선 모양으로 연장된, 조명 광학 장치.
조명 광으로 패턴을 조명하고, 상기 패턴 및 투영 광학계를 통해 감광성의 기판을 노광하는 투영 노광 장치로서,

상기 패턴을 조명하기 위해, 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 기재된 조명 광학 장치를 구비하는, 투영 노광 장치.
제 17 항에 있어서,

상기 투영 광학계는, 상기 제 1 광 빔에 의해 형성되는 이미지와 상기 제 2 광 빔에 의해 형성되는 이미지의 상대적인 위치를 시프트시키는 이미지 시프터를 갖는, 투영 노광 장치.
제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,

상기 투영 노광 장치는, 상기 제 1 면에 배치된 패턴을 소정의 주사 방향으로 이동시키는 것에 동기시켜, 상기 제 2 면에 배치된 감광성의 기판을 대응하는 방향으로 이동시켜 노광을 실시하는 주사 노광형이고;

상기 제 1 면에 배치된 패턴은, 상기 주사 방향을 따라 배치된 복수의 패턴 영역을 갖는, 투영 노광 장치.
소정의 주사 방향을 따라 배열된 제 1 및 제 2 패턴 영역을 각각 제 1 및 제 2 광 빔으로 조명하고;

상기 제 1 및 제 2 패턴 영역을 통과한 상기 제 1 및 제 2 광 빔으로 각각 감광성의 기판을 노광하면서, 상기 제 1 및 제 2 패턴 영역을 갖는 패턴을 이동시키는 것에 동기시켜 상기 기판을 대응하는 방향으로 이동시켜,

상기 제 1 및 제 2 패턴 영역의 패턴을 일회 주사 노광으로 각각 상기 기판 상의 서로 인접하는 제 1 및 제 2 구획 영역에 전사하는 투영 노광 장치에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 패턴 영역을 통과한 상기 제 1 및 제 2 광 빔으로 각각 상기 기판을 노광하기 위해 사용되는 투영 광학계로서,

상기 제 1 광 빔에 의해 형성되는 이미지와 상기 제 2 광 빔에 의해 형성되는 이미지의 상대적인 위치를 시프트시키는 이미지 시프터를 구비하는, 투영 광학계.
제 20 항에 있어서,

상기 패턴의 배치면과 상기 이미지 시프터 사이에 배치되어, 상기 제 1 광 빔에 의해 형성되는 이미지의 결상 특성과 상기 제 2 광 빔에 의해 형성되는 이미지의 결상 특성을 서로 독립적으로 각각 조정하는 제 1 및 제 2 결상 특성 제어 장치를 더 구비하는, 투영 광학계.
제 17 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 기재된 투영 노광 장치를 이용하여 패턴을 기판에 노광하는 단계; 및

상기 기판을 현상하는 단계를 포함하는, 디바이스 제조 방법.
제 19 항에 기재된 투영 노광 장치를 이용하여 패턴을 기판에 노광하는 단계; 및

상기 기판을 현상하는 단계를 포함하며,

복수의 패턴 영역이 하나의 마스크 상에 형성되는, 디바이스 제조 방법.
제 19 항에 기재된 투영 노광 장치를 이용하여 패턴을 기판에 노광하는 단계; 및

상기 기판을 현상하는 단계를 포함하며,

복수의 패턴 영역이 복수의 마스크 상에 형성되는, 디바이스 제조 방법.
제 23 항 또는 제 24 항에 있어서,

상기 패턴은, 주사 방향을 따라 배열된 제 1 및 제 2 패턴 영역을 가지며;

상기 제 1 및 제 2 패턴 영역을 각각 제 1 및 제 2 광 빔으로 조명하면서, 상기 제 1 및 제 2 패턴 영역의 패턴을 일회의 주사 노광으로 각각 상기 기판 상의 서로 인접하는 제 1 및 제 2 구획 영역에 전사하는, 디바이스 제조 방법.