KR20100117650A - 조명 광학 시스템, 노광 장치, 디바이스 제조 방법, 보정 필터, 및 노광 광학 시스템 - Google Patents

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Abstract

조명 광학 시스템은, 광원(1)으로부터의 광으로 피조사면(M; W)을 조명하는 조명 광학 시스템으로서, 광학 인테그레이터(8)를 갖고, 상기 광학 인테그레이터보다 뒤쪽의 조명 동공에 동공 강도 분포를 형성하는 분포 형성 광학 시스템(3, 4, 7, 8)과, 상기 광학 인테그레이터의 상기 뒤쪽의 광로의 소정면에 배치되고, 상기 소정면에 대한 입사 각도에 따라 감광율이 변화되는 감광율 특성을 구비하는 감광 수단(9)을 구비하고 있다.

Description

조명 광학 시스템, 노광 장치, 디바이스 제조 방법, 보정 필터, 및 노광 광학 시스템{ILLUMINATION OPTICAL SYSTEM, EXPOSURE DEVICE, DEVICE MANUFACTURING METHOD, CORRECTION FILTER, AND EXPOSURE OPTICAL SYSTEM}
본 발명은 조명 광학 시스템, 노광 장치, 디바이스 제조 방법, 보정 필터, 및 노광 광학 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은, 예컨대 반도체 소자, 촬상 소자, 액정 표시 소자, 박막 자기 헤드 등의 디바이스를 리소그래피 공정으로 제조하기 위한 노광 장치에 바람직한 조명 광학 시스템에 관한 것이다.
이러한 종류의 전형적인 노광 장치에 있어서는, 광원으로부터 사출된 광이, 광학 인테그레이터(optical integrator)로서의 플라이아이 렌즈(fly's eye lens)를 통해서, 다수의 광원으로 이루어지는 실질적인 면광원으로서의 2차 광원(일반적으로는 조명 동공(illumination pupil)에 있어서의 소정의 광강도 분포)을 형성한다. 이하, 조명 동공에서의 광강도 분포를 「동공 강도 분포」라고 한다. 또한, 조명 동공이란, 조명 동공과 피조사면(노광 장치의 경우에는 마스크 또는 웨이퍼) 사이의 광학 시스템의 작용에 의해서, 피조사면이 조명 동공의 푸리에 변환면으로 되는 위치로서 정의된다.
2차 광원으로부터의 광은, 콘덴서 렌즈(condenser lens)에 의해 집광된 후, 소정의 패턴이 형성된 마스크를 중첩적으로 조명한다. 마스크를 투과한 광은 투영 광학 시스템을 통해서 웨이퍼 상에 결상되고, 웨이퍼 상에는 마스크 패턴이 투영 노광(전사)된다. 마스크에 형성된 패턴은 고집적화되어 있어서, 이 미세 패턴을 웨이퍼 상에 정확히 전사하기 위해서는 웨이퍼 상에 있어서 균일한 조도 분포를 반드시 얻어야 한다.
마스크의 미세 패턴을 웨이퍼 상에 정확히 전사하기 위해서, 예컨대 윤대(annular) 형상이나 복수극 형상(2극 형상, 4극 형상 등)의 동공 강도 분포를 형성하여, 투영 광학 시스템의 초점 심도나 해상력을 향상시키는 기술이 제안되고 있다(특허 문헌 1을 참조).
특허 문헌 1: 미국 특허 공개 제2006/0055834호 공보
마스크의 미세 패턴을 웨이퍼 상에 충실히 전사하기 위해서는, 동공 강도 분포를 원하는 형상으로 조정할 뿐만 아니라, 최종적인 피조사면으로서의 웨이퍼 상의 각 점에 관한 동공 강도 분포를 각각 거의 균일하게 조정할 필요가 있다. 웨이퍼 상의 각 점에서의 동공 강도 분포의 균일성에 편차가 있으면, 웨이퍼 상의 위치마다 패턴의 선폭이 변화되어, 마스크의 미세 패턴을 노광 영역의 전체에 걸쳐서 원하는 선폭으로 웨이퍼 상에 충실히 전사할 수 없다.
본 발명은 피조사면 상의 각 점에서의 동공 강도 분포를 각각 독립적으로 조정할 수 있는 조명 광학 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 피조사면 상의 각 점에서의 동공 강도 분포를 각각 독립적으로 조정하는 조명 광학 시스템을 이용하여, 적절한 조명 조건을 기초로 양호한 노광을 실행할 수 있는 노광 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제 1 실시형태에서는, 광원으로부터의 광으로 피조사면을 조명하는 조명 광학 시스템에 있어서, 광학 인테그레이터를 갖고, 상기 광학 인테그레이터보다 뒤쪽의 조명 동공에 동공 강도 분포를 형성하는 분포 형성 광학 시스템과, 조명 동공에 형성되는 동공 강도 분포를 보정하는 감광(減光) 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템을 제공한다.
본 발명의 제 1 실시형태에서는, 감광 수단은 조명 동공의 직전 또는 직후의 위치에 배치된 차광 부재를 갖고, 차광 부재는, 피조사면 상의 1점을 향하는 광의 차광 부재에 의한 감광율(減光率)이 피조사면의 중심으로부터 주변에 걸쳐서 증대하도록 구성되어 있어도 좋다.
본 발명의 제 1 실시형태에서는, 감광 수단은, 조명 동공의 직전 또는 직후의 위치에 배치되고 조명 동공의 면과 거의 평행한 면을 따라서 서로 교차하도록 연장되는 적어도 2개의 차광 부재를 갖고, 적어도 2개의 차광 부재는, 피조사면 상의 1점을 향하는 광의 적어도 2개의 차광 부재에 의한 감광율이 피조사면의 중심으로부터 주변에 걸쳐서 증대하도록 구성되어 있어도 좋다.
본 발명의 제 1 실시형태에서는, 감광 수단은, 광학 인테그레이터보다 뒤쪽의 조명 동공의 직전 또는 직후의 위치에 배치되고, 적어도 한쪽의 면에 선형상의 감광부가 형성된 광투과성의 기판을 갖으며, 감광부는, 광의 진행 방향을 따른 치수를 갖고, 또한 피조사면 상의 1점을 향하는 광의 감광부에 의한 감광율이 피조사면의 중심으로부터 주변에 걸쳐서 증대하도록 구성되어 있어도 좋다.
본 발명의 제 1 실시형태에서는, 광학 인테그레이터는, 파면 분할형이고 또한 광축과 직교하는 평면 내의 제 1 방향으로 소정의 굴절력을 갖는 복수의 제 1 굴절면과, 복수의 제 1 굴절면에 대응하도록 복수의 제 1 굴절면의 뒤쪽에 마련되어, 제 1 방향으로 소정의 굴절력을 갖는 복수의 제 2 굴절면을 구비하되, 감광 수단은, 광학 인테그레이터의 복수의 제 2 굴절면 중 적어도 2개의 이웃하는 제 2 굴절면 사이에 마련되어, 피조사면에 도달하는 광의 위치가 피조사면의 중심으로부터 제 1 방향을 따라 멀어짐에 따라서 감광율이 증대하는 감광율 특성을 갖는 감광부를 갖고 있어도 좋다.
본 발명의 제 1 실시형태에서는, 광학 인테그레이터는 파면 분할형이고, 감광 수단은, 광축과 직교하는 평면 내의 제 1 방향으로 소정의 굴절력을 갖는 광학 인테그레이터의 복수의 제 1 굴절면에 대응하도록 복수의 제 1 굴절면의 뒤쪽에 마련되어 제 1 방향으로 소정의 굴절력을 갖는 광학 인테그레이터의 복수의 제 2 굴절면 중 적어도 2개의 이웃하는 제 2 굴절면의 경계선의 직후에 배치되고, 피조사면에 도달하는 광의 위치가 피조사면의 중심으로부터 제 1 방향을 따라 멀어짐에 따라서 감광율이 증대하는 감광율 특성을 갖는 감광부를 갖고 있어도 좋다.
본 발명의 제 1 실시형태에서는, 광학 인테그레이터는, 입사광의 진행 방향을 가로지르는 면 내에 배열된 복수의 투과형의 렌즈면을 갖고, 감광 수단은, 광학 인테그레이터의 서로 이웃하는 렌즈면 사이의 비렌즈 영역과 대응하는 위치에 차광 재료로 이루어지는 독립 물품으로서 배치되는 차광 부재를 갖고 있어도 좋다.
본 발명의 제 1 실시형태에서는, 감광 수단은, 조명 동공의 앞쪽에 인접해서 파워를 갖는 광학 소자와 조명 동공의 뒤쪽에 인접해서 파워를 갖는 광학 소자와의 사이의 조명 동공 공간에 배치되고, 광축을 따라 소정의 두께를 갖는 광투과성의 기판을 갖으며, 기판은, 광의 입사측의 면에 형성된 제 1 감광 패턴과, 광의 사출측의 면에 형성된 제 2 감광 패턴을 갖고 있어도 좋다.
본 발명의 제 1 실시형태에서는, 감광 수단은, 조명 동공의 앞쪽에 인접해서 파워를 갖는 광학 소자와 조명 동공의 뒤쪽에 인접해서 파워를 갖는 광학 소자와의 사이의 조명 동공 공간에 위치하는 제 1 면에 형성된 제 1 감광 영역과, 조명 동공 공간에서 제 1 면보다 뒤쪽에 위치하는 제 2 면에 제 1 감광 영역에 대응하여 형성된 제 2 감광 영역을 갖고, 제 1 감광 영역 및 제 2 감광 영역은, 제 1 면 및 제 2 면을 통과하는 광에 대하여, 제 1 면으로의 광의 입사 각도의 변화에 따라서 감광율이 단조롭게 감소하여, 거의 일정한 감광율을 유지한 후에 단조롭게 증대하는 감광율 특성을 부여해도 좋다.
본 발명의 제 1 실시형태에서는, 감광 수단은, 조명 동공의 앞쪽에 인접해서 파워를 갖는 광학 소자와 조명 동공의 뒤쪽에 인접해서 파워를 갖는 광학 소자와의 사이의 조명 동공 공간에 배치되고, 광축을 따라서 소정의 두께를 갖는 광투과성의 제 1 기판과, 조명 동공 공간에서 제 1 기판보다 뒤쪽에 배치되어 광축을 따라서 소정의 두께를 갖는 광투과성의 제 2 기판을 갖고, 제 1 기판은, 광의 입사측의 면 및 광의 사출측의 면 중 적어도 한쪽의 면에 형성된 제 1 감광 패턴을 갖고, 제 2 기판은, 광의 입사측의 면 및 광의 사출측의 면 중 적어도 한쪽의 면에 형성된 제 2 감광 패턴을 갖고, 제 1 감광 패턴은 적어도 하나의 제 1 단위 감광 영역을 갖고, 제 2 감광 패턴은, 적어도 하나의 제 1 단위 감광 영역에 대응하여 형성된 적어도 하나의 제 2 단위 감광 영역을 갖고, 제 1 단위 감광 영역 및 제 2 단위 감광 영역은, 감광 수단에 대한 광의 입사 각도에 따라서 감광율이 변화되는 감광율 특성을 갖고 있어도 좋다.
본 발명의 제 2 실시형태에서는, 소정의 패턴을 조명하기 위한 제 1 실시형태의 조명 광학 시스템을 구비하고, 소정의 패턴을 감광성 기판에 노광하는 것을 특징으로 하는 노광 장치를 제공한다.
본 발명의 제 3 실시형태에서는, 제 2 실시형태의 노광 장치를 이용하여, 소정의 패턴을 감광성 기판에 노광하는 노광 공정과, 소정의 패턴이 전사된 감광성 기판을 현상하여, 소정의 패턴에 대응하는 형상의 마스크층을 감광성 기판의 표면에 형성하는 현상 공정과, 마스크층을 통해서 감광성 기판의 표면을 가공하는 가공 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 조명 광학 시스템에서는, 광학 인테그레이터보다 뒤쪽의 광로의 소정면에 차광 수단이 배치되고, 피조사면 상의 1점을 향하는 광의 차광 부재에 의한 감광율이 피조사면 상의 제 1 점으로부터 상기 제 1 점과는 상이한 제 2 점을 향해서 변화되도록 구성되어 있다. 따라서, 피조사면으로의 광의 입사 위치에 따라서 변화되는 소요의 감광율 특성을 갖는 차광 부재의 감광 작용에 의해, 피조사면 상의 각 점에 관한 동공 강도 분포를 각각 독립적으로 조정하는 것이 가능하다. 이에 의해서, 예컨대 각 점에 관한 동공 강도 분포를 서로 거의 동일한 성상(性狀)의 분포로 조정하는 것이 가능하다.
그 결과, 본 발명의 조명 광학 시스템에서는, 예컨대 피조사면 상의 각 점에서의 동공 강도 분포를 일률적으로 조정하는 보정 필터와, 각 점에 관한 동공 강도 분포를 각각 독립적으로 조정하는 차광 부재와의 협동 작용에 의해, 피조사면 상의 각 점에서의 동공 강도 분포를 각각 독립적으로 조정할 수 있다. 이렇게 해서, 본 발명의 노광 장치에서는, 피조사면 상의 각 점에서의 동공 강도 분포를 각각 독립적으로 조정하는 조명 광학 시스템을 이용하여, 적절한 조명 조건을 기초로 양호한 노광을 실행할 수 있고, 나아가서는 양호한 디바이스를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 노광 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면,
도 2는 조명 동공에 형성되는 4극 형상의 2차 광원을 나타내는 도면,
도 3은 웨이퍼 상에 형성되는 직사각형 형상의 정지 노광 영역을 나타내는 도면,
도 4는 정지 노광 영역 내의 중심점 P1에 입사하는 광이 형성하는 4극 형상의 동공 강도 분포의 성상을 설명하는 도면,
도 5는 정지 노광 영역 내의 주변점 P2, P3에 입사하는 광이 형성하는 4극 형상의 동공 강도 분포의 성상을 설명하는 도면,
도 6a는 중심점 P1에 관한 동공 강도 분포의 Z방향을 따른 광강도 분포를 모식적으로 나타내는 도면,
도 6b는 주변점 P2, P3에 관한 동공 강도 분포의 Z방향을 따른 광강도 분포를 모식적으로 나타내는 도면,
도 7은 본 실시형태의 핀부재의 작용을 설명하는 제 1 도,
도 8은 본 실시형태의 핀부재의 작용을 설명하는 제 2 도,
도 9는 본 실시형태의 핀부재의 감광율 특성을 나타내는 도면,
도 10은 중심점 P1에 관한 동공 강도 분포가 핀부재에 의해 조정되는 형태를 모식적으로 나타내는 도면,
도 11은 주변점 P2, P3에 관한 동공 강도 분포가 핀부재에 의해 조정되는 형태를 모식적으로 나타내는 도면,
도 12a는 외경이 큰 4극 형상의 동공 강도 분포에 대하여 복수의 핀부재가 배치되어 있는 형태를 나타내는 도면,
도 12b는 외경이 작은 4극 형상의 동공 강도 분포에 대하여 복수의 핀부재가 배치되어 있는 형태를 나타내는 도면,
도 13a는 폭방향의 치수가 길이 방향을 따라서 불연속적으로 변화되고 있는 핀부재를 이용하는 예를 나타내는 도면,
도 13b는 폭방향의 치수가 서로 상이한 복수의 핀부재를 이용하는 예를 나타내는 도면,
도 14a는 3개의 핀부재(9H)와 3개의 핀부재(9V)가 일체로 형성되어 있는 형태를 나타내는 도면,
도 14b는 3개의 핀부재(9H)와 3개의 핀부재(9V)가 앞뒤로 배치되어 있는 형태를 나타내는 도면,
도 15는 조명 광로 중의 소정 위치에 핀부재를 위치 결정하고 또한 보지(保持)하는 위한 보지 부재의 일례를 나타내는 도면,
도 16a는 폭방향의 치수가 길이 방향을 따라서 일정한 핀부재가 부착된 보지 부재로 이루어지는 차광 유닛을 나타내는 도면,
도 16b는 폭방향의 치수가 서로 상이한 복수의 핀부재가 부착된 보지 부재로 이루어지는 차광 유닛을 나타내는 도면,
도 17은 복수의 핀부재가 상대적인 위치 관계를 가변으로 하는 것이 가능한 보지 부재의 일례를 나타내는 도면,
도 18은 도 17의 홀더의 구성 및 작용을 설명하는 도면,
도 19는 폭치수나 두께 치수가 길이 방향을 따라서 변화되는 테이프 형상의 핀부재를 감거나 풀거나 하는 구성을 나타내는 도면,
도 20은 평행 평면판의 측면의 형태를 갖는 차광 부재의 예를 나타내는 도면,
도 21은 도 20의 차광 부재의 작용을 설명하는 도면,
도 22는 반도체 디바이스의 제조 공정을 나타내는 흐름도,
도 23은 액정 표시 소자 등의 액정 디바이스의 제조 공정을 나타내는 흐름도,
도 24는 X방향으로 거의 평행하게 연장되는 핀부재를 이용하는 경우에 발생하는 불리점을 설명하는 제 1 도,
도 25는 X방향으로 거의 평행하게 연장되는 핀부재를 이용하는 경우에 발생하는 불리점을 설명하는 제 2 도,
도 26은 조명 동공에 형성되는 4극 형상의 2차 광원과 본 실시형태에 따른 차광부를 구성하는 1쌍의 차광 부재와의 위치 관계를 나타내는 도면,
도 27은 본 실시형태에 따른 1쌍의 차광 부재를 이용함으로써 도 24에 나타내는 바와 같은 불리점이 회피되는 것을 설명하는 도면,
도 28은 본 실시형태에 따른 1쌍의 차광 부재를 이용함으로써 도 25에 나타내는 바와 같은 불리점이 회피되는 것을 설명하는 도면,
도 29는 본 실시형태에 있어서의 시차의 영향을 설명하는 도면,
도 30은 본 실시형태의 비교예에 있어서의 시차의 영향을 설명하는 도면,
도 31은 본 실시형태의 제 1 변형예에 따른 차광부의 구성을 나타내는 도면,
도 32는 본 실시형태의 제 2 변형예에 따른 차광부의 구성을 나타내는 도면,
도 33은 본 실시형태의 제 3 변형예에 따른 차광부의 구성을 나타내는 도면,
도 34는 본 실시형태의 제 4 변형예에 따른 차광부의 구성을 나타내는 도면,
도 35는 보정 필터의 일례의 구성을 나타내는 도면,
도 36은 변형예에 따른 감광 유닛의 단면 구성을 설명하기 위한 도면,
도 37은 삼각 형상의 단면의 돌기부를 구비한 감광 유닛의 구성을 나타내는 도면,
도 38은 삼각 형상의 단면의 홈부를 구비한 감광 유닛의 구성을 나타내는 도면,
도 39는 직사각형 형상의 단면의 홈부를 구비한 감광 유닛의 구성을 나타내는 도면,
도 40은 본 발명의 실시형태에 따른 노광 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면,
도 41은 조명 동공에 형성되는 4극 형상의 2차 광원을 나타내는 도면,
도 42는 정지 노광 영역 내의 중심점 P1에 입사하는 광이 형성하는 4극 형상의 동공 강도 분포의 성상을 설명하는 도면,
도 43은 정지 노광 영역 내의 주변점 P2, P3에 입사하는 광이 형성하는 4극 형상의 동공 강도 분포의 성상을 설명하는 도면,
도 44a는 중심점 P1에 관한 동공 강도 분포의 Z방향을 따른 광강도 분포를 모식적으로 나타내는 도면,
도 44b는 주변점 P2, P3에 관한 동공 강도 분포의 Z방향을 따른 광강도 분포를 모식적으로 나타내는 도면,
도 45는 본 실시형태에 따른 보정 필터의 단위 감광 영역으로서, 입사면에 원형상의 차광성 도트가 형성되고, 사출면에 링형상의 차광성 도트가 형성되어 있는 형태를 나타내는 도면,
도 46a는 본 실시형태에 따른 보정 필터의 단위 감광 영역의 감광 작용을 설명하는 도면,
도 46b는 본 실시형태에 따른 보정 필터의 단위 감광 영역의 감광 작용을 설명하는 도면,
도 46c는 본 실시형태에 따른 보정 필터의 단위 감광 영역의 감광 작용을 설명하는 도면,
도 47은 본 실시형태의 보정 필터의 감광율 특성을 나타내는 도면,
도 48은 본 실시형태의 보정 필터의 작용을 설명하는 제 1 도,
도 49는 본 실시형태의 보정 필터의 작용을 설명하는 제 2 도,
도 50은 중심점 P1에 관한 동공 강도 분포가 본 실시형태의 보정 필터에 의해 조정되는 형태를 모식적으로 나타내는 도면,
도 51은 주변점 P2, P3에 관한 동공 강도 분포가 본 실시형태의 보정 필터에 의해 조정되는 형태를 모식적으로 나타내는 도면,
도 52는 보정 필터의 단위 감광 영역의 조합의 변형예로서, 입사면에 원형상의 차광성 도트가 형성되고, 사출면에 1쌍의 원형상의 차광성 도트가 형성되어 있는 형태를 나타내는 도면,
도 53a는 도 52의 변형예에 따른 보정 필터의 단위 감광 영역의 감광 작용을 설명하는 도면,
도 53b는 도 52의 변형예에 따른 보정 필터의 단위 감광 영역의 감광 작용을 설명하는 도면,
도 54는 농도 필터를 이용하지 않고 각 점에 관한 동공 강도 분포를 거의 균일하게 조정하는 변형예에 따른 보정 필터를 구성하는 4개의 필터 영역을 나타내는 도면,
도 55는 도 54의 변형예의 새로운 1쌍의 필터 영역에 있어서, 입사면 및 사출면에 원형상의 차광성 도트가 형성되어 있는 형태를 나타내는 도면,
도 56a는 도 55의 필터 영역에서의 단위 감광 영역의 감광 작용을 설명하는 도면,
도 56b는 도 55의 필터 영역에서의 단위 감광 영역의 감광 작용을 설명하는 도면,
도 57은 도 55의 필터 영역의 감광율 특성을 나타내는 도면,
도 58은 도 45의 실시형태의 필터 영역에 의해 조정된 중심점 P1에 관한 동공 강도 분포가 도 55의 필터 영역에 의해 거의 균일하게 조정되는 형태를 모식적으로 나타내는 도면,
도 59는 도 45의 실시형태의 필터 영역에 의해 조정된 주변점 P2, P3에 관한 동공 강도 분포가 도 55의 필터 영역에 의해 거의 균일하게 조정되는 형태를 모식적으로 나타내는 도면,
도 60은 도 45의 실시형태 및 도 52의 변형예에 대응한 구성에 있어서, 단위 감광 영역으로서 산란 영역 또는 회절 영역을 이용하는 예를 나타내는 도면,
도 61은 도 55의 변형예에 대응한 구성에 있어서, 단위 감광 영역으로서 산란 영역 또는 회절 영역을 이용하는 예를 나타내는 도면,
도 62는 본 실시형태에 따른 보정 필터의 구성의 일례를 나타내는 도면,
도 63은 본 실시형태에 따른 보정 필터의 단위 감광 영역으로서, 입사면 및 사출면에 원형상의 차광성 도트가 각각 형성되어 있는 형태를 나타내는 도면,
도 64는 본 실시형태에 따른 보정 필터의 단위 감광 영역의 분포의 일례를 나타내는 도면,
도 65a는 본 실시형태에 따른 보정 필터의 단위 감광 영역의 감광 작용을 설명하는 도면,
도 65b는 본 실시형태에 따른 보정 필터의 단위 감광 영역의 감광 작용을 설명하는 도면,
도 65c는 본 실시형태에 따른 보정 필터의 단위 감광 영역의 감광 작용을 설명하는 도면,
도 66은 본 실시형태의 보정 필터의 감광율 특성을 나타내는 도면,
도 67은 본 실시형태의 보정 필터의 작용을 설명하는 제 1 도,
도 68은 본 실시형태의 보정 필터의 작용을 설명하는 제 2 도,
도 69는 중심점 P1에 관한 동공 강도 분포가 보정 필터에 의해 조정되는 형태를 모식적으로 나타내는 도면,
도 70은 주변점 P2, P3에 관한 동공 강도 분포가 보정 필터에 의해 조정되는 형태를 모식적으로 나타내는 도면,
도 71은 입사 각도 0에 관하여 비대칭인 감광율 특성의 예를 나타내는 도면,
도 72는 본 실시형태의 단위 감광 영역과는 별도로 형성되는 단위 감광 영역의 구성예를 나타내는 도면,
도 73a는 도 72의 단위 감광 영역의 감광 작용을 설명하는 도면,
도 73b는 도 72의 단위 감광 영역의 감광 작용을 설명하는 도면,
도 74는 도 72의 단위 감광 영역의 감광율 특성을 나타내는 도면,
도 75는 차광 부재의 형태를 갖는 변형예에 따른 보정 필터의 배치를 나타내는 도면,
도 76은 도 75의 변형예에 따른 보정 필터의 작용을 설명하는 제 1 도,
도 77은 도 75의 변형예에 따른 보정 필터의 작용을 설명하는 제 2 도,
도 78은 본 실시형태에 따른 보정 필터에 형성된 2종류의 단위 감광 영역의 구성을 나타내는 도면,
도 79는 1쌍의 필터 영역에 다른 종류의 단위 감광 영역이 형성되어 있는 형태를 나타내는 도면,
도 80은 조명 NA가 비교적 큰 4극 형상의 동공 강도 분포를 형성한 형태, 및 조명 NA가 비교적 작은 4극 형상의 동공 강도 분포를 형성한 형태를 나타내는 도면,
도 81은 본 발명의 실시형태에 따른 노광 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면,
도 82는 도 81의 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(cylindrical micro fly's eye lens)의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도,
도 83은 조명 동공에 형성되는 4극 형상의 2차 광원을 나타내는 도면,
도 84는 정지 노광 영역 내의 중심점 P1에 입사하는 광이 형성하는 4극 형상의 동공 강도 분포의 성상을 설명하는 도면,
도 85는 정지 노광 영역 내의 주변점 P2, P3에 입사하는 광이 형성하는 4극 형상의 동공 강도 분포의 성상을 설명하는 도면,
도 86a는 중심점 P1에 관한 동공 강도 분포의 Z방향을 따른 광강도 분포를 모식적으로 나타내는 도면,
도 86b는 주변점 P2, P3에 관한 동공 강도 분포의 Z방향을 따른 광강도 분포를 모식적으로 나타내는 도면,
도 87은 도 82의 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈에 마련된 감광부의 구성 및 작용을 설명하는 도면,
도 88은 4극 형상의 동공 강도 분포에 있어서 X방향으로 간격을 사이에 두고서 1쌍의 면광원에 대응하는 영역에 감광부로서의 V자 형상의 절삭면이 형성되어 있는 형태를 나타내는 도면,
도 89a는 중심점 P1에 도달하는 광선군이 본래 크기의 소광원을 형성하는 형태를 모식적으로 나타내는 도면,
도 89b는 주변점 P2, P3에 도달하는 광선군이 본래 크기의 소광원과 본래보다 작은 소광원을 형성하는 형태를 모식적으로 나타내는 도면,
도 90은 본 실시형태의 감광부의 작용을 설명하는 제 1 도,
도 91은 본 실시형태의 감광부의 작용을 설명하는 제 2 도,
도 92는 도 82와는 다른 형태를 갖는 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도,
도 93은 도 92의 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈에 마련된 감광부의 구성을 개략적으로 나타내는 도면,
도 94는 5극 형상의 동공 강도 분포에 있어서 X방향으로 간격을 사이에 두고서 1쌍의 면광원에 대응하는 영역에만 감광부로서의 V자 형상의 절삭면이 형성되어 있는 형태를 나타내는 도면,
도 95는 본 발명의 실시형태에 따른 노광 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면,
도 96은 도 95의 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도,
도 97은 본 실시형태의 감광 유닛의 주요부 구성 및 작용을 설명하는 도면,
도 98은 본 실시형태의 감광 유닛의 전체 구성을 개략적으로 나타내는 도면,
도 99는 도 96과는 다른 형태를 갖는 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도,
도 100은 도 99의 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈에 대하여 감광 유닛의 차광 부재가 배치되는 형태를 나타내는 도면,
도 101은 삼각 형상의 단면을 갖는 차광 부재를 이용하는 구성예를 나타내는 도면,
도 102는 직사각형 형상의 단면을 갖는 차광 부재를 이용하는 구성예를 나타내는 도면,
도 103은 한쪽의 끝만이 지지된 상태에서 국소적으로 연장되는 차광 부재를 이용하는 구성예를 나타내는 도면,
도 104는 길이 방향을 따라서 변화되는 단면을 갖는 차광 부재를 이용하는 구성예를 나타내는 도면,
도 105는 차광 부재의 위치 또는 자세가 변경가능한 제 1 구성예를 나타내는 도면,
도 106은 차광 부재의 위치 또는 자세가 변경가능한 제 2 구성예를 나타내는 도면,
도 107은 차광 부재의 위치 또는 자세가 변경가능한 제 3 구성예를 나타내는 도면,
도 108은 차광 부재의 위치 또는 자세가 변경가능한 제 4 구성예를 나타내는 도면,
도 109는 차광 부재의 위치 또는 자세가 변경가능한 제 5 구성예를 나타내는 도면,
도 110은 차광 부재의 위치 또는 자세가 변경가능한 제 6 구성예를 나타내는 도면,
도 111a는 차광 부재의 위치 또는 자세를 변경하는 구동 기구의 일례를 나타내는 도면,
도 111b는 차광 부재의 위치 또는 자세를 변경하는 구동 기구의 일례를 나타내는 도면,
도 112는 실시형태의 변형예에 따른 투영 광학 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면,
도 113은 실시형태의 변형예에 따른 투영 광학 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면.
(제 1 실시형태)
본 발명의 제 1 실시형태를 첨부 도면에 근거하여 설명한다. 도 1은 제 1 실시형태에 따른 노광 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1에서, 감광성 기판인 웨이퍼 W의 노광면(전사면)의 법선 방향을 따라 Z축을, 웨이퍼 W의 노광면 내에서 도 1의 지면에 평행한 방향으로 Y축을, 웨이퍼 W의 노광면 내에서 도 1의 지면에 수직 방향으로 X축을 각각 설정하고 있다.
도 1을 참조하면, 본 실시형태의 노광 장치에서는, 광원(1)으로부터 노광광(조명광)이 공급된다. 광원(1)으로서, 예컨대 193nm 파장의 광을 공급하는 ArF 엑시머 레이저 광원이나 248nm 파장의 광을 공급하는 KrF 엑시머 레이저 광원 등을 이용할 수 있다. 광원(1)으로부터 사출된 광속은, 정형 광학 시스템(2)에 의해 소요의 단면 형상의 광속으로 변환된 후, 예컨대 윤대 조명용의 회절 광학 소자(3)를 통해서, 어포컬 렌즈(4)에 입사한다.
어포컬 렌즈(4)는, 그 앞쪽 초점 위치와 회절 광학 소자(3)의 위치가 거의 일치하고 또한 그 뒤쪽 초점 위치와 도면 중 파선으로 나타내는 소정면(5)의 위치가 거의 일치하도록 설정된 어포컬 시스템(무초점 광학 시스템)이다. 회절 광학 소자(3)는, 기판에 노광광(조명광)의 파장 정도의 피치를 갖는 단차를 형성함으로써 구성되고, 입사빔을 원하는 각도로 회절하는 작용을 갖는다. 구체적으로는, 윤대 조명용의 회절 광학 소자(3)는, 직사각형 형상의 단면을 갖는 평행 광속이 입사한 경우에, 파필드(far field)(또는 프라운호퍼(Fraunhofer) 회절 영역)에 윤대 형상의 광강도 분포를 형성하는 기능을 갖는다.
따라서, 회절 광학 소자(3)에 입사한 거의 평행한 광속은, 어포컬 렌즈(4)의 동공면에 윤대 형상의 광강도 분포를 형성한 후, 윤대 형상의 각도 분포에서 어포컬 렌즈(4)로부터 사출된다. 어포컬 렌즈(4)의 앞쪽 렌즈군(4a)와 뒤쪽 렌즈군(4b) 사이의 광로 중에 있어서, 그 동공 위치 또는 그 근방에는, 보정 필터(6)가 배치되어 있다. 보정 필터(6)는 평행 평면판의 형태를 갖고, 그 광학면에는 크로뮴이나 산화 크로뮴 등으로 이루어지는 차광성 도트의 농밀 패턴이 형성되어 있다. 즉, 보정 필터(6)는 광의 입사 위치에 따라서 투과율이 상이한 투과율 분포를 갖는다. 보정 필터(6)의 구체적인 작용에 대해서는 후술한다.
어포컬 렌즈(4)를 통과한 광은, σ값(σ값=조명 광학 시스템의 마스크측 개구수/투영 광학 시스템의 마스크측 개구수) 가변용의 줌 렌즈(7)을 지나서, 광학 인테그레이터로서의 마이크로 플라이아이 렌즈(또는 플라이아이 렌즈)(8)에 입사한다. 마이크로 플라이아이 렌즈(8)는, 예컨대 종횡으로 또한 조밀하게 배열된 다수의 정(正)굴절력을 갖는 미소 렌즈로 이루어지는 광학 소자이며, 평행 평면판에 에칭 처리를 실시하여 미소 렌즈군을 형성함으로써 구성되어 있다.
마이크로 플라이아이 렌즈를 구성하는 각 미소 렌즈는, 플라이아이 렌즈를 구성하는 각 렌즈 요소보다 미소하다. 또한, 마이크로 플라이아이 렌즈는, 서로 격절(隔絶)된 렌즈 요소로 이루어지는 플라이아이 렌즈와는 달리, 다수의 미소 렌즈(미소 굴절면)가 서로 격절되지 않고 일체적으로 형성되어 있다. 그러나, 정굴절력을 갖는 렌즈 요소가 종횡으로 배치되어 있는 점에서, 마이크로 플라이아이 렌즈는 플라이아이 렌즈와 동일한 파면 분할형의 광학 인테그레이터이다. 또한, 마이크로 플라이아이 렌즈(8)로서, 예컨대 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈를 이용할 수도 있다. 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈의 구성 및 작용은, 예컨대 미국 특허 제6913373호 공보에 개시되어 있다.
소정면(5)의 위치는 줌 렌즈(7)의 앞쪽 초점 위치 또는 그 근방에 배치되고, 마이크로 플라이아이 렌즈(8)의 입사면은 줌 렌즈(7)의 뒤쪽 초점 위치 또는 그 근방에 배치되어 있다. 환언하면, 줌 렌즈(7)는, 소정면(5)과 마이크로 플라이아이 렌즈(8)의 입사면을 실질적으로 푸리에 변환의 관계로 배치하고, 나아가서는 어포컬 렌즈(4)의 동공면과 마이크로 플라이아이 렌즈(8)의 입사면을 광학적으로 거의 공액으로 배치하고 있다.
따라서, 마이크로 플라이아이 렌즈(8)의 입사면 상에는, 어포컬 렌즈(4)의 동공면과 마찬가지로, 예컨대 광축 AX를 중심으로 한 윤대 형상의 조명 필드가 형성된다. 이 윤대 형상의 조명 필드의 전체 형상은, 줌 렌즈(7)의 초점 거리에 의존하여 상사적(相似的)으로 변화된다. 마이크로 플라이아이 렌즈(8)에 있어서의 각 미소 렌즈의 입사면(즉, 단위 파면 분할면)은, 예컨대 Z방향을 따라 긴 변을 갖고 또한 X방향을 따라 짧은 변을 갖는 직사각형 형상이며, 마스크 M 상에 있어서 형성해야 할 조명 영역의 형상(나아가서는 웨이퍼 W 상에 있어서 형성해야 할 노광 영역의 형상)과 상사인 직사각형 형상이다.
마이크로 플라이아이 렌즈(8)에 입사한 광속은 이차원적으로 분할되어, 그 뒤쪽 초점면 또는 그 근방의 위치(나아가서는 조명 동공의 위치)에는, 마이크로 플라이아이 렌즈(8)의 입사면에 형성되는 조명 필드와 거의 동일한 광강도 분포를 갖는 2차 광원, 즉 광축 AX를 중심으로 한 윤대 형상의 실질적인 면광원으로 이루어지는 2차 광원(동공 강도 분포)이 형성된다. 마이크로 플라이아이 렌즈(8)의 뒤쪽 초점면 또는 그 근방에는, 차광 부재로서의 핀부재(9)가 배치되어 있다. 핀부재(9)의 구성 및 작용에 대해서는 후술한다.
또한, 마이크로 플라이아이 렌즈(8)의 뒤쪽 초점면 또는 그 근방에는, 필요에 따라, 윤대 형상의 2차 광원에 대응한 윤대 형상의 개구부(광투과부)를 갖는 조명 개구 조리개(미도시)가 배치되어 있다. 조명 개구 조리개는, 조명 광로에 대하여 삽탈(揷脫) 자유롭게 구성되고, 또한 크기 및 형상이 상이한 개구부를 갖는 복수의 개구 조리개와 전환가능하게 구성되어 있다. 개구 조리개의 전환 방식으로서, 예컨대 주지의 터렛(turret) 방식이나 슬라이드 방식 등을 이용할 수 있다. 조명 개구 조리개는, 후술하는 투영 광학 시스템 PL의 입사 동공면과 광학적으로 거의 공액인 위치에 배치되어, 2차 광원의 조명에 기여하는 범위를 규정한다.
마이크로 플라이아이 렌즈(8) 및 핀부재(9)를 통과한 광은, 콘덴서 광학 시스템(10)을 통해서, 마스크 블라인드(11)를 중첩적으로 조명한다. 이렇게 해서, 조명 시야 조리개로서의 마스크 블라인드(11)에는, 마이크로 플라이아이 렌즈(8)의 미소 렌즈의 형상과 초점 거리에 따른 직사각형 형상의 조명 필드가 형성된다. 마스크 블라인드(11)의 직사각형 형상의 개구부(광투과부)를 통과한 광은, 앞쪽 렌즈군(12a)과 뒤쪽 렌즈군(12b)으로 이루어지는 결상 광학 시스템(12)을 통해서, 소정의 패턴이 형성된 마스크 M을 중첩적으로 조명한다. 즉, 결상 광학 시스템(12)은 마스크 블라인드(11)의 직사각형 형상 개구부의 이미지를 마스크 M 상에 형성하게 된다.
마스크 스테이지 MS 상에 보지된 마스크 M에는 전사해야 할 패턴이 형성되어 있고, 패턴 영역 전체 중 Y방향을 따라 긴 변을 갖고 또한 X방향을 따라 짧은 변을 갖는 직사각형 형상(슬릿 형상)의 패턴 영역이 조명된다. 마스크 M의 패턴 영역을 투과한 광은, 투영 광학 시스템 PL를 통해서, 웨이퍼 스테이지 WS 상에 보지된 웨이퍼(감광성 기판) W 상에 마스크 패턴의 이미지를 형성한다. 즉, 마스크 M 상에서의 직사각형 형상의 조명 영역에 광학적으로 대응하도록, 웨이퍼 W 상에 있어서도 Y방향을 따라 긴 변을 갖고 또한 X방향을 따라 짧은 변을 갖는 직사각형 형상의 정지 노광 영역(실효 노광 영역)에 패턴 이미지가 형성된다.
이렇게 해서, 이른바 스텝ㆍ앤드ㆍ스캔 방식에 따라서, 투영 광학 시스템 PL의 광축 AX와 직교하는 평면(XY 평면) 내에서, X방향(주사 방향)을 따라 마스크 스테이지 MS와 웨이퍼 스테이지 WS를, 나아가서는 마스크 M과 웨이퍼 W를 동기적으로 이동(주사)시키는 것에 의해, 웨이퍼 W 상에는 정지 노광 영역의 Y방향 치수와 같은 폭을 갖고 또한 웨이퍼 W의 주사량(이동량)에 따른 길이를 갖는 샷(shot) 영역(노광 영역)에 대하여 마스크 패턴이 주사 노광된다.
본 실시형태에서는, 상술한 바와 같이, 마이크로 플라이아이 렌즈(8)에 의해 형성되는 2차 광원을 광원으로서, 조명 광학 시스템(2~12)의 피조사면에 배치되는 마스크 M을 쾰러 조명(Kohler illumination)에 의해 조명한다. 이 때문에, 2차 광원이 형성되는 위치는 투영 광학 시스템 PL의 개구 조리개 AS의 위치와 광학적으로 공액이며, 2차 광원의 형성면을 조명 광학 시스템(2~12)의 조명 동공면이라고 부를 수 있다. 전형적으로는, 조명 동공면에 대하여 피조사면(마스크 M이 배치되는 면, 또는 투영 광학 시스템 PL을 포함해서 조명 광학 시스템이라고 생각하는 경우에는 웨이퍼 W가 배치되는 면)이 광학적인 푸리에 변환면으로 된다.
또한, 동공 강도 분포란, 조명 광학 시스템(2~12)의 조명 동공면 또는 상기 조명 동공면과 광학적으로 공액인 면에서의 광강도 분포(휘도 분포)이다. 마이크로 플라이아이 렌즈(8)에 의한 파면 분할 수가 비교적 큰 경우, 마이크로 플라이아이 렌즈(8)의 입사면에 형성되는 전역적인 광강도 분포와, 2차 광원 전체의 전역적인 광강도 분포(동공 강도 분포)가 높은 상관을 나타낸다. 이 때문에, 마이크로 플라이아이 렌즈(8)의 입사면 및 상기 입사면과 광학적으로 공액인 면에서의 광강도 분포에 대해서도 동공 강도 분포라고 칭할 수 있다. 도 1의 구성에 있어서, 회절 광학 소자(3), 어포컬 렌즈(4), 줌 렌즈(7), 및 마이크로 플라이아이 렌즈(8)는, 마이크로 플라이아이 렌즈(8)보다 뒤쪽의 조명 동공에 동공 강도 분포를 형성하는 분포 형성 광학 시스템을 구성하고 있다.
윤대 조명용의 회절 광학 소자(3)를 대신하여, 복수극 조명(2극 조명, 4극 조명, 8극 조명 등)용의 회절 광학 소자(미도시)를 조명 광로 중에 설정함으로써, 복수극 조명이 구현될 수 있다. 복수극 조명용의 회절 광학 소자는, 직사각형 형상의 단면을 갖는 평행 광속이 입사한 경우에, 파필드에 복수극 형상(2극 형상, 4극 형상, 8극 형상 등)의 광강도 분포를 형성하는 기능을 갖는다. 따라서, 복수극 조명용의 회절 광학 소자를 통과한 광속은, 마이크로 플라이아이 렌즈(8)의 입사면에, 예컨대 광축 AX를 중심으로 한 복수의 소정 형상(원호 형상, 원 형상 등)의 조명 필드로 이루어지는 복수극 형상의 조명 필드를 형성한다. 그 결과, 마이크로 플라이아이 렌즈(8)의 뒤쪽 초점면 또는 그 근방에도, 그 입사면에 형성된 조명 필드와 동일한 복수극 형상의 2차 광원이 형성된다.
또한, 윤대 조명용의 회절 광학 소자(3)를 대신하여, 원형 조명용의 회절 광학 소자(미도시)를 조명 광로 중에 설정함으로써, 통상의 원형 조명이 구현될 수 있다. 원형 조명용의 회절 광학 소자는, 직사각형 형상의 단면을 갖는 평행 광속이 입사한 경우에, 파필드에 원 형상의 광강도 분포를 형성하는 기능을 갖는다. 따라서, 원형 조명용의 회절 광학 소자를 통과한 광속은, 마이크로 플라이아이 렌즈(8)의 입사면에, 예컨대 광축 AX를 중심으로 한 원 형상의 조명 필드를 형성한다. 그 결과, 마이크로 플라이아이 렌즈(8)의 뒤쪽 초점면 또는 그 근방에도, 그 입사면에 형성된 조명 필드와 동일한 원 형상의 2차 광원이 형성된다. 또한, 윤대 조명용의 회절 광학 소자(3)를 대신하여, 적당한 특성을 갖는 회절 광학 소자(미도시)를 조명 광로 중에 설정함으로써, 다양한 형태의 변형 조명이 구현될 수 있다. 회절 광학 소자(3)의 전환 방식으로서, 예컨대 주지의 터렛 방식이나 슬라이드 방식 등을 이용할 수 있다.
이하의 설명에서는, 본 실시형태의 작용 효과의 이해를 쉽게 하기 위해서, 마이크로 플라이아이 렌즈(8)의 뒤쪽 초점면 또는 그 근방의 조명 동공에는, 도 2에 나타내는 바와 같은 4극 형상의 동공 강도 분포(2차 광원)(20)가 형성되는 것으로 한다. 또한, 단일의 핀부재(9)가, 4극 형상의 동공 강도 분포(20)의 형성면의 직후에 배치되어 있는 것으로 한다. 또한, 이하의 설명에 있어서 단순히 「조명 동공」이라고 하는 경우에는, 마이크로 플라이아이 렌즈(8)의 뒤쪽 초점면 또는 그 근방의 조명 동공을 가리키는 것으로 한다.
도 2를 참조하면, 조명 동공에 형성되는 4극 형상의 동공 강도 분포(20)는, 광축 AX를 사이에 두고서 X방향으로 간격을 사이에 둔 1쌍의 원호 형상의 실질적인 면광원(이하, 단순히 「면광원」이라고 함)(20a, 20b)과, 광축 AX를 사이에 두고서 Z방향으로 간격을 사이에 둔 1쌍의 원호 형상의 실질적인 면광원(20c, 20d)을 갖는다. 또한, 조명 동공에 있어서의 X방향은 마이크로 플라이아이 렌즈(8)의 직사각형 형상의 미소 렌즈의 짧은 변 방향이며, 웨이퍼 W의 주사 방향에 대응하고 있다. 또한, 조명 동공에 있어서의 Z방향은, 마이크로 플라이아이 렌즈(8)의 직사각형 형상의 미소 렌즈의 긴 변 방향이며, 웨이퍼 W의 주사 방향과 직교하는 주사 직교 방향(웨이퍼 W 상에서의 Y방향)에 대응하고 있다.
웨이퍼 W 상에는, 도 3에 나타내는 바와 같이, Y방향을 따라 긴 변을 갖고 또한 X방향을 따라 짧은 변을 갖는 직사각형 형상의 정지 노광 영역 ER이 형성되고, 이 정지 노광 영역 ER에 대응하도록, 마스크 M 상에는 직사각형 형상의 조명 영역(미도시)이 형성된다. 여기서, 정지 노광 영역 ER 내의 1점에 입사하는 광이 조명 동공에 형성하는 4극 형상의 동공 강도 분포는, 입사점의 위치에 의존하지 않고, 서로 거의 동일한 형상을 갖는다. 그러나, 4극 형상의 동공 강도 분포를 구성하는 각 면광원의 광강도는, 입사점의 위치에 의존하여 상이한 경향이 있다.
구체적으로는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 정지 노광 영역 ER 내의 중심점 P1에 입사하는 광이 형성하는 4극 형상의 동공 강도 분포(21)의 경우, Z방향으로 간격을 사이에 둔 면광원(21c 및 21d)의 광강도가, X방향으로 간격을 사이에 둔 면광원(21a 및 21b)의 광강도보다 커지는 경향이 있다. 한편, 도 5에 나타내는 바와 같이, 정지 노광 영역 ER 내의 중심점 P1으로부터 Y방향으로 간격을 사이에 둔 주변의 점 P2, P3에 입사하는 광이 형성하는 4극 형상의 동공 강도 분포(22)의 경우, Z방향으로 간격을 사이에 둔 면광원(22c 및 22d)의 광강도가, X방향으로 간격을 사이에 둔 면광원(22a 및 22b)의 광강도보다 작아지는 경향이 있다.
일반적으로, 조명 동공에 형성되는 동공 강도 분포의 외형 형상에 관계없이, 웨이퍼 W 상의 정지 노광 영역 ER 내의 중심점 P1에 관한 동공 강도 분포(중심점 P1에 입사하는 광이 조명 동공에 형성하는 동공 강도 분포)의 Z방향을 따른 광강도 분포는, 도 6a에 나타내는 바와 같이, 중앙에 있어서 가장 작고 주변을 향해서 증대하는 오목 곡선 형상의 분포를 갖는다. 한편, 웨이퍼 W 상의 정지 노광 영역 ER 내의 주변점 P2, P3에 관한 동공 강도 분포의 Z방향을 따른 광강도 분포는, 도 6b에 나타내는 바와 같이, 중앙에 있어서 가장 크고 주변을 향해서 감소하는 볼록 곡선 형상의 분포를 갖는다.
그리고, 동공 강도 분포의 Z방향을 따른 광강도 분포는, 정지 노광 영역 ER 내의 X방향(주사 방향)을 따른 입사점의 위치에는 그다지 의존하지 않지만, 정지 노광 영역 ER 내의 Y방향(주사 직교 방향)을 따른 입사점의 위치에 의존하여 변화되는 경향이 있다. 이와 같이, 웨이퍼 W 상의 정지 노광 영역 ER 내의 각 점에 관한 동공 강도 분포(각 점에 입사하는 광이 조명 동공에 형성하는 동공 강도 분포)가 각각 거의 균일하지 않은 경우, 웨이퍼 W 상의 위치마다 패턴의 선폭이 변화되어, 마스크 M의 미세 패턴을 노광 영역의 전체에 걸쳐서 원하는 선폭으로 웨이퍼 W 상에 충실히 전사할 수 없다.
본 실시형태에서는, 상술한 바와 같이, 어포컬 렌즈(4)의 동공 위치 또는 그 근방에, 광의 입사 위치에 따라 투과율이 상이한 투과율 분포를 갖는 보정 필터(6)가 배치되어 있다. 또한, 어포컬 렌즈(4)의 동공 위치는, 그 뒤쪽 렌즈군(4b)과 줌 렌즈(7)에 의해, 마이크로 플라이아이 렌즈(8)의 입사면과 광학적으로 공액이다. 따라서, 보정 필터(6)의 작용에 의해, 마이크로 플라이아이 렌즈(8)의 입사면에 형성되는 광강도 분포가 조정(보정)되고, 나아가서는 마이크로 플라이아이 렌즈(8)의 뒤쪽 초점면 또는 그 근방의 조명 동공에 형성되는 동공 강도 분포도 조정된다.
단, 보정 필터(6)는, 웨이퍼 W 상의 정지 노광 영역 ER 내의 각 점에 관한 동공 강도 분포를, 각 점의 위치에 의존하지 않고 일률적으로 조정한다. 그 결과, 보정 필터(6)의 작용에 의해, 예컨대 중심점 P1에 관한 4극 형상의 동공 강도 분포(21)가 거의 균일하게 되도록, 나아가서는 각 면광원(21a~21d)의 광강도가 서로 거의 같아지도록 조정할 수 있지만, 그 경우에는 주변점 P2, P3에 관한 4극 형상의 동공 강도 분포(22)의 면광원(22a, 22b)과 면광원(22c, 22d)의 광강도의 차이는 오히려 커져 버린다.
즉, 보정 필터(6)의 작용에 의해, 웨이퍼 W 상의 정지 노광 영역 ER 내의 각 점에 관한 동공 강도 분포를 각각 거의 균일하게 조정하기 위해서는, 보정 필터(6)와는 다른 수단에 의해, 각 점에 관한 동공 강도 분포를 서로 동일한 성상의 분포로 조정할 필요가 있다. 구체적으로는, 예컨대 중심점 P1에 관한 동공 강도 분포(21) 및 주변점 P2, P3에 관한 동공 강도 분포(22)에 있어서, 면광원(21a, 21b)과 면광원(21c, 21d)의 광강도의 대소 관계와 면광원(22a, 22b)과 면광원(22c, 22d)의 광강도의 대소 관계를 거의 동일한 비율로 일치시킬 필요가 있다.
본 실시형태에서는, 중심점 P1에 관한 동공 강도 분포의 성상과 주변점 P2, P3에 관한 동공 강도 분포의 성상을 거의 일치시키기 위해서, 주변점 P2, P3에 관한 동공 강도 분포(22)에 있어서 면광원(22a, 22b)의 광강도가 면광원(22c, 22d)의 광강도보다 작아지도록 조정하기 위한 차광 부재로서, 핀부재(9)를 구비하고 있다. 도 7 및 도 8은 본 실시형태의 핀부재(9)의 작용을 설명하는 도면이다. 도 9는 본 실시형태의 핀부재(9)의 감광율 특성을 나타내는 도면이다.
핀부재(9)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 플레이트 형상의 형태를 갖고, 광축 AX를 사이에 두고서 X방향으로 간격을 사이에 둔 1쌍의 면광원(20a, 20b)에 대응하도록 X방향을 따라 위치 결정되어 있다. 구체적으로는, 핀부재(9)는, 예컨대 외형 형상이 직사각형 형상의 평행 평면판의 형태를 갖고, 그 두께 방향(Z방향)이 조명 동공의 면(XZ 평면)과 거의 평행하고, 또한 그 폭방향(Y방향)이 광축 AX의 방향과 거의 평행하게 되도록 배치되어 있다. 즉, 핀부재(9)의 두께 방향은, 마이크로 플라이아이 렌즈(8)의 직사각형 형상의 단위 파면 분할면의 긴 변 방향과 거의 일치하고 있다.
따라서, 4극 형상의 동공 강도 분포(20) 중, 면광원(20a 및 20b)으로부터의 광은 핀부재(9)의 작용을 받지만, 면광원(20c 및 20d)으로부터의 광은 핀부재(9)의 작용을 받지 않는다. 이 경우, 도 7에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 W 상의 정지 노광 영역 ER 내의 중심점 P1에 도달하는 광, 즉 마스크 블라인드(11)의 개구부의 중심점 P1'에 도달하는 광은, 핀부재(9)의 조명 동공측의 단면에 있어서의 XZ 평면에 대하여 입사 각도 0으로 입사하기 때문에, 핀부재(9)에 의해 차단되는 광의 양은 작다. 환언하면, 중심점 P1에 관한 동공 강도 분포(21)의 면광원(21a 및 21b)으로부터의 광의 핀부재(9)의 감광율은 0%에 가까운 값으로 된다.
한편, 도 8에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 W 상의 정지 노광 영역 ER 내의 주변점 P2, P3에 도달하는 광, 즉 마스크 블라인드(11)의 개구부의 주변점 P2', P3'에 도달하는 광은, 핀부재(9)의 조명 동공측의 단면에 있어서의 XZ 평면에 대하여 입사 각도 ±θ로 입사하기 때문에, 핀부재(9)에 의해 차단되는 광의 양은 비교적 많다. 환언하면, 주변점 P2, P3에 관한 동공 강도 분포(22)의 면광원(22a 및 22b)으로부터의 광의 핀부재(9)의 감광율은, 입사 각도 ±θ의 절대값의 크기에 따라 비교적 큰 값으로 된다.
이와 같이, 피조사면인 정지 노광 영역 ER 상의 1점을 향하는 광의 핀부재(9)에 의한 감광율은, 도 9에 나타내는 바와 같이, 핀부재(9)의 조명 동공측의 단면에 있어서의 XZ 평면에 대한 입사 각도의 절대값의 크기에 따라 증대하도록, 즉 정지 노광 영역 ER의 중심으로부터 주변에 걸쳐서 증대하도록 구성되어 있다. 더욱 구체적으로는, 차광 부재로서의 핀부재(9)는, 마이크로 플라이아이 렌즈(8)의 직사각형 형상의 단위 파면 분할면의 긴 변 방향(Z방향: 정지 노광 영역 ER 상에서는 Y방향)을 따라, 정지 노광 영역 ER의 중심으로부터 주변으로 감광율이 증대하도록 구성되어 있다.
또한, 도 7 및 도 8에서, 참조 부호 B1은 면광원(20a)(21a, 22a)의 X방향을 따른 가장 바깥쪽 가장자리의 점(도 2를 참조)을 나타내고, 참조 부호 B2는 면광원(20b)(21b, 22b)의 X방향을 따른 가장 바깥쪽 가장자리의 점(도 2를 참조)을 나타내고 있다. 또한, 도 7 및 도 8에 관련되는 설명의 이해를 쉽게 하기 위해서, 면광원(20c)(21c, 22c)의 Z방향을 따른 가장 바깥쪽 가장자리의 점을 참조 부호 B3으로 나타내고, 면광원(20d)(21d, 22d)의 Z방향을 따른 가장 바깥쪽 가장자리의 점을 참조 부호 B4로 나타내고 있다. 단, 상술한 바와 같이, 면광원(20c)(21c, 22c) 및 면광원(20d)(21d, 22d)으로부터의 광은, 핀부재(9)의 감광(減光) 작용을 받지 않는다.
이렇게 해서, 중심점 P1에 관한 동공 강도 분포(21) 중, 면광원(21a 및 21b)으로부터의 광은, 핀부재(9)의 감광 작용을 받지만, 그 광강도는 거의 변화하지 않는다. 면광원(21c 및 21d)으로부터의 광은, 핀부재(9)의 감광 작용을 받지 않기 때문에, 그 광강도는 변화하지 않는다. 그 결과, 중심점 P1에 관한 동공 강도 분포(21)는, 도 10에 나타내는 바와 같이, 핀부재(9)의 감광 작용을 받더라도, 원래의 분포(21)와 거의 동일한 성상의 동공 강도 분포(21')로 약간 조정될 뿐이다. 즉, 핀부재(9)에 의해 조정된 동공 강도 분포(21')에 있어서도, Z방향으로 간격을 사이에 둔 면광원(21c, 21d)의 광강도가 X방향으로 간격을 사이에 둔 면광원(21a', 21b')의 광강도보다 큰 성상은 유지된다.
한편, 주변점 P2, P3에 관한 동공 강도 분포(22) 중, 면광원(22a 및 22b)으로부터의 광은 핀부재(9)의 감광 작용을 받아서, 그 광강도는 저하된다. 면광원(22c 및 22d)으로부터의 광은 핀부재(9)의 감광 작용을 받지 않기 때문에, 그 광강도는 변화하지 않는다. 그 결과, 주변점 P2, P3에 관한 동공 강도 분포(22)는, 도 11에 나타내는 바와 같이, 핀부재(9)의 감광 작용에 의해, 원래의 분포(22)와는 상이한 성상의 동공 강도 분포(22')로 조정된다. 즉, 핀부재(9)에 의해 조정된 동공 강도 분포(22')에서는, Z방향으로 간격을 사이에 둔 면광원(22c, 22d)의 광강도가 X방향으로 간격을 사이에 둔 면광원(22a', 22b')의 광강도보다 큰 성상으로 변화된다.
이렇게 해서, 핀부재(9)의 감광 작용에 의해, 주변점 P2, P3에 관한 동공 강도 분포(22)는, 중심점 P1에 관한 동공 강도 분포(21')와 거의 동일한 성상의 분포(22')로 조정된다. 마찬가지로, 중심점 P1과 주변점 P2, P3 사이에서 Y방향을 따라 배치된 각 점에 관한 동공 강도 분포, 나아가서는 웨이퍼 W 상의 정지 노광 영역 ER 내의 각 점에 관한 동공 강도 분포도, 중심점 P1에 관한 동공 강도 분포(21')와 거의 동일한 성상의 분포로 조정된다. 환언하면, 핀부재(9)의 감광 작용에 의해, 웨이퍼 W 상의 정지 노광 영역 ER 내의 각 점에 관한 동공 강도 분포는 서로 거의 동일한 성상의 분포로 조정된다. 또 다른 표현을 하면, 핀부재(9)는 각 점에 관한 동공 강도 분포를 서로 거의 동일한 성상의 분포로 조정하기 위해서 필요한 소요의 감광율 특성을 갖는다.
이상과 같이, 본 실시형태의 조명 광학 시스템에서는, 웨이퍼 W 상의 정지 노광 영역 ER로의 광의 입사 위치에 따라 변화되는 소요의 감광율 특성을 갖고, 정지 노광 영역 ER 내의 각 점에 관한 동공 강도 분포를 각각 독립적으로 조정하는 핀부재(9)와, 정지 노광 영역 ER 내의 각 점에 관한 동공 강도 분포를 일률적으로 조정하는 보정 필터(6)의 협동 작용에 의해, 각 점에 관한 동공 강도 분포를 각각 거의 균일하게 조정할 수 있다. 따라서, 본 실시형태의 노광 장치(2~WS)에서는, 웨이퍼 W 상의 정지 노광 영역 ER 내의 각 점에서의 동공 강도 분포를 각각 거의 균일하게 조정하는 조명 광학 시스템(2~12)을 이용하여, 마스크 M의 미세 패턴에 응한 적절한 조명 조건을 기초로 양호한 노광을 실행할 수 있고, 나아가서는 마스크 M의 미세 패턴을 노광 영역의 전체에 걸쳐서 원하는 선폭으로 웨이퍼 W 상에 충실히 전사할 수 있다.
본 실시형태에 있어서, 웨이퍼(피조사면) W 상의 광량 분포가, 예컨대 핀부재(9)의 감광 작용(조정 작용)의 영향을 받는 것이 생각된다. 이 경우, 필요에 따라, 공지된 구성을 갖는 광량 분포 조정부의 작용에 의해, 정지 노광 영역 ER 내의 조도 분포 또는 정지 노광 영역(조명 영역) ER의 형상을 변경할 수 있다. 구체적으로, 조도 분포를 변경하는 광량 분포 조정부로서는, 일본 특허 공개 제2001-313250호 및 일본 특허 공개 제2002-100561호(및 그것들에 대응하는 미국 특허 제6771350호 및 제6927836호)에 기재된 구성 및 수법을 이용할 수 있다. 또한, 조명 영역의 형상을 변경하는 광량 분포 조정부로서는, 국제 특허 공개 제WO2005/048326호 팜플렛(및 그것에 대응하는 미국 특허 공개 제2007/0014112호 공보)에 기재된 구성 및 수법을 이용할 수 있다.
또한, 상술한 제 1 실시형태에서는, 4극 형상의 동공 강도 분포(20)의 형성면의 직후에, 단일의 핀부재(9)를 배치하고 있다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 예컨대 도 12에 나타내는 바와 같이, 필요에 따라 소요 수(도 12에서는 예시적으로 3개)의 핀부재(9)를 배치해도 좋다. 도 12a에서는, 외경이 큰 4극 형상의 동공 강도 분포(30)에 있어서의 1쌍의 면광원(30a, 30b)으로부터의 광에 대하여, 3개의 핀부재(9)가 작용한다. 도 12b에서는, 외경이 작은 4극 형상의 동공 강도 분포(31)에 있어서의 1쌍의 면광원(31a, 31b)으로부터의 광에 대하여, 중앙의 핀부재(9)만이 작용한다.
도 2 및 도 12에서는, 마이크로 플라이아이 렌즈(8)의 직사각형 형상의 단위 파면 분할면의 짧은 변 방향(X방향)을 따라 하나 또는 복수의 핀부재(9)를 배치하고 있다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 단위 파면 분할면의 짧은 변 방향에 대하여 핀부재(9)를 약간 기울여서 배치해도 좋다. 환언하면, 마이크로 플라이아이 렌즈(8)의 렌즈 요소의 배열 방향(짧은 변 방향 또는 긴 변 방향)에 대하여 핀부재(9)를 약간 기울여서 배치해도 좋다. 일반적으로, 핀부재(9)의 외형 형상, 수, 배치 등에 대해서 다양한 형태가 가능하다.
또한, 상술한 제 1 실시형태에서는, 외형 형상이 직사각형 형상이고 또한 평행 평면판의 형태를 갖는 핀부재(9), 즉 폭방향(도 2에서의 Y방향)의 치수가 길이 방향(도 2에서의 X방향)을 따라 일정한 핀부재(9)를 이용하고 있다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 동공 강도 분포의 형상 등에 따라, 예컨대 도 13a에 나타내는 바와 같이, 폭방향의 치수가 길이 방향을 따라 불연속으로 변화되고 있는 핀부재(9)를 이용할 수도 있다. 또한, 예컨대 도 13b에 나타내는 바와 같이, 폭방향의 치수가 서로 상이한 복수(도 13b에서는 예시적으로 3개)의 핀부재(9)를 이용할 수도 있다.
도 2 및 도 12에서는, 하나 또는 복수의 핀부재(9)를, 1방향을 따라 일차원적으로 배치하고 있다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 필요에 따라, 복수의 핀부재(9)를 이차원적으로 배치할 수도 있다. 즉, 예컨대 도 14a 및 14B에 나타내는 바와 같이, 하나 또는 복수의 핀부재(9H)를 한쪽의 방향(도면 중 수평 방향)을 따라 배치하고, 하나 또는 복수의 핀부재(9V)를 다른쪽의 방향(도면 중 연직 방향)을 따라 배치해도 좋다. 도 14a에서는 3개의 핀부재(9H)와 3개의 핀부재(9V)가 일체로 형성되고, 도 14b에서는 3개의 핀부재(9H)와 3개의 핀부재(9V)가 전후로 배치되어 있다.
하나 또는 복수의 핀부재(9)를 조명 광로 중의 소정 위치에 위치 결정하고 또한 유지하기 위해서, 예컨대 도 15에 나타내는 바와 같은 보지 부재(50)를 이용할 수 있다. 보지 부재(50)는, 링형상의 본체(51)와, 이 본체(51)의 직경 방향에 대향하는 위치에 마련된 1쌍의 홀더(52)를 갖는다. 1쌍의 홀더(52)에는, 하나 또는 복수의 핀부재(9)가 부착되어 있다.
예컨대 도 15에 나타내는 바와 같이 하나 또는 복수의 핀부재(9)가 부착된 보지 부재(50)를 하나의 차광 유닛으로 하여, 서로 상이한 특성을 갖는 복수의 차광 유닛을 교환가능하게 구성할 수도 있다. 일례로서, 도 16a에 나타내는 바와 같은 폭방향의 치수가 길이 방향을 따라 일정한 핀부재(9A)가 부착된 보지 부재(50A)로 이루어지는 차광 유닛과, 도 16b에 나타내는 바와 같은 폭방향의 치수가 서로 상이한 복수의 핀부재(9B)가 부착된 보지 부재(50B)로 이루어지는 차광 유닛을 교환할 수 있다. 이때, 각 차광 유닛의 조명 광로로의 부착 상태에 있어서의 핀부재의 길이 방향을 적절히 선택할 수 있다.
도 15 및 도 16에 나타내는 보지 부재에서는, 특별한 수단을 강구하지 않는 한, 복수의 핀부재의 상대적인 위치 관계가 고정적이다. 복수의 핀부재의 상대적인 위치 관계를 가변으로 하는 것이 필요한 경우에는, 도 17에 나타내는 바와 같은 보지 부재(60)를 이용할 수 있다. 보지 부재(60)는 링형상의 본체(61)와, 이 본체(61)의 직경 방향에 대향하는 위치에 마련된 3쌍의 홀더(62)를 갖는다. 각 쌍의 홀더(62)에는, 하나의 핀부재(9)가 부착되어 있다.
홀더(62)는, 예컨대 도 18에 나타내는 바와 같이, 핀부재(9)의 일단(一段)이 부착된 축(62a)과, 이 축(62a)을 화살표 F1의 방향으로 왕복 이동시키고, 나아가서는 핀부재(9)의 일단부의 위치를 화살표 F1의 방향으로 왕복 이동시키기 위한 조작부(62b)를 갖는다. 보지 부재(60)에서는, 각 홀더(62)에 있어서 핀부재(9)의 일단의 위치를 각각 변화시키는 것에 의해, 복수의 핀부재(9)의 상대적인 위치 관계를 적절히 변화시킬 수 있다.
또한, 상술한 제 1 실시형태에서는, 외형 형상이 고정적이고 불변인 핀부재(9)를 이용하고 있다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 예컨대 도 19에 나타내는 바와 같이 폭치수나 두께 치수가 길이 방향을 따라 변화되는 테이프 형상의 핀부재(9C)를 감거나 풀거나 하는 구성도 가능하다. 이 구성에서는, 조명 광로 중에 위치 결정되는 핀부재의 폭치수나 두께 치수를 가변으로 하는 것, 즉 핀부재의 외형 형상을 가변으로 하는 것이 가능하다.
또한, 상술한 제 1 실시형태에서는, 차광 부재로서, 평행 평면판의 형태, 즉 플레이트 형상의 형태를 갖는 핀부재(9)를 이용하고 있다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 예컨대 도 20에 나타내는 바와 같은 평행 평면판(90h)의 측면(90ha)의 형태를 갖는 차광 부재를 이용할 수도 있다. 도 20에 나타내는 평행 평면판 유닛(90U)에서는, 예시적으로 4개의 평행 평면판(90h)의 측면(90ha)끼리를 접촉시키고 있다. 단, 평행 평면판 유닛(90U)에서는, 측면(90ha)끼리의 접촉이 광학 접촉(optical contact)에 의하지 않는 것이 중요하다.
평행 평면판 유닛(90U)은, 도 21에 나타내는 바와 같이, 예컨대 4극 형상의 동공 강도 분포의 형성면의 직후에 배치된다. 이때, 평행 평면판 유닛(90U)은, 차광 부재로서의 측면(90ha)이 도 7 및 도 8에 나타내는 핀부재(9)의 두께를 극한까지 얇게 한 상태에 대응하도록 위치 결정된다. 즉, 차광 부재로서의 측면(90ha)의 두께 방향(Z방향)은 조명 동공의 면(XZ 평면)과 거의 평행하고, 또한 측면(90ha)의 폭방향(Y방향)은 광축 AX의 방향과 거의 평행하다.
따라서, 도 21에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 W 상의 정지 노광 영역 ER 내의 주변점 P2, P3에 도달하는 광, 즉 마스크 블라인드(11)의 개구부의 주변점 P2', P3'에 도달하는 광은, 차광 부재로서의 측면(90ha)에 의해 차단된다. 한편, 도시를 생략했지만, 웨이퍼 W 상의 정지 노광 영역 ER 내의 중심 P1에 도달하는 광, 즉 마스크 블라인드(11)의 개구부의 중심 P1'에 도달하는 광은, 차광 부재로서의 측면(90ha)에 거의 차단되지 않는다.
이렇게 해서, 차광 부재로서의 측면(90ha)을 이용하는 예에서는, 핀부재(9)를 이용하는 제 1 실시형태와 마찬가지로, 피조사면인 정지 노광 영역 ER 상의 1점을 향하는 광의 측면(90ha)에 의한 감광율이, 정지 노광 영역 ER의 중심으로부터 주변에 걸쳐서 증대하도록 구성되어 있다. 그 결과, 평행 평면판 유닛(90U)을 이용하는 예에 있어서도, 핀부재(9)를 이용하는 제 1 실시형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상술한 설명에서는, 조명 동공에 4극 형상의 동공 강도 분포가 형성되는 변형 조명, 즉 4극 조명을 예로 들어서, 본 발명의 작용 효과를 설명하고 있다. 그러나, 4극 조명에 한정되지 않고, 예컨대 윤대 형상의 동공 강도 분포가 형성되는 윤대 조명, 4극 형상 이외의 다른 복수극 형상의 동공 강도 분포가 형성되는 복수극 조명 등에 대해서도, 마찬가지로 본 발명을 적용하여 동일한 작용 효과를 얻을 수 있는 것은 분명하다.
또한, 상술한 설명에서는, 마이크로 플라이아이 렌즈(8)의 뒤쪽 초점면 또는 그 근방의 조명 동공의 직후에 차광 부재(핀부재(9), 측면(90ha))를 배치하고 있다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 마이크로 플라이아이 렌즈(8)의 뒤쪽 초점면 또는 그 근방의 조명 동공의 직전에 차광 부재를 배치할 수도 있다. 또한, 마이크로 플라이아이 렌즈(8)보다 뒤쪽의 다른 조명 동공의 직전 또는 직후, 예컨대 결상 광학 시스템(12)의 앞쪽 렌즈군(12a)과 뒤쪽 렌즈군(12b) 사이의 조명 동공의 직전 또는 직후에 차광 부재를 배치할 수도 있다. 또한, 조명 동공의 위치에 차광 부재가 배치되는 경우, 차광 부재가 광축 방향을 따라 폭치수를 갖기 때문에, 조명 동공의 직전 및 직후에 차광 부재가 배치되어 있는 것으로 간주할 수 있다.
또한, 핀부재(9)를 대신하여 도 24에 나타내는 바와 같은 핀부재(90F)를 이용해도 좋다. 도 24에 나타내는 바와 같이 마이크로 플라이아이 렌즈(8)의 직사각형 형상의 단위 파면 분할면(8a)의 짧은 변 방향, 즉 X방향으로 거의 평행하게 연장되는 핀부재(90F)를 이용하는 경우, 이하와 같은 불리점이 발생할 가능성이 있다. 또한, 도 24에서는, 마이크로 플라이아이 렌즈(8)의 일부의 단위 파면 분할면(8a)만을 나타내고, 도시한 모든 단위 파면 분할면(8a)에 대응하여 소광원(23)(빗금친 타원형으로 모식적으로 나타냄)이 형성되어 있는 형태를 나타내고 있다. 도 24의 좌측의 도면에 나타내는 바와 같이 단일의 핀부재(90F)가 X방향에 대하여 약간 경사되어(도 24에서는 설명의 이해를 쉽게 하기 위해서 경사각 과장되어 있지만, 예컨대 1도 정도의 각도만 경사되어) 배치되어 있는 경우, 도 24의 오른쪽의 도면에 나타내는 바와 같이 검은색으로 칠한 단위 파면 분할면(8a)에 대응하여 형성되는 소광원(23)으로부터의 광에 대하여 단일의 핀부재(90F)가 감광 작용을 발휘한다. 환언하면, 도 24의 오른쪽의 도면에 있어서 파선으로 나타내는 단일의 핀부재(90F)에 대향하는 일련의 단위 파면 분할면(8a) 중, 감광 작용을 받지 않는 비교적 많은 단위 파면 분할면(8a)이 단일의 핀부재(90F)의 길이 방향을 따라 연속으로 존재한다.
그 결과, 도 25에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 W 상의 정지 노광 영역 ER 내의 소정의 점에 관한 4극 형상의 동공 강도 분포(24)에 있어서, 광축 AX를 사이에 두고서 X방향으로 간격을 사이에 둔 1쌍의 면광원(24a, 24b) 중, 예컨대 한쪽의 면광원(24b)이 핀부재(90F)의 소망하는 감광 작용을 받을 수 없게 될 가능성이 있다. 도 25에서는, X방향으로 거의 평행하게 연장되는 3개의 핀부재(90F)의 면광원(24a 및 24b)에 대한 감광 작용을, 각각 X방향으로 연장되는 선분에 의해서 모식적으로 나타내고 있다. 또한, 도 25에서는, 면광원(24a)에 대하여 3개의 핀부재(90F)가 전부 소망하는 감광 작용을 발휘하고, 면광원(24b)에 대하여 양단의 핀부재(90F)가 소망하는 감광 작용을 발휘하고 있지만 중앙의 핀부재(90F)가 감광 작용을 거의 발휘하지 않고 있는 상태를 예시하고 있다. 이 경우, 면광원(24b)을 소망하는 광강도로 조정할 수 없고, 나아가서는 광축 AX를 사이에 두고서 X방향으로 간격을 사이에 둔 면광원(24a와 24b) 사이에서 광강도의 밸런스가 부족해진다.
조명 동공의 직후의 위치에 있어서 조명 동공의 면(XZ 평면)과 거의 평행한 면을 따라 배치되는 핀부재의 수 및 방향을 적절히 설정함으로써, 정지 노광 영역 ER의 중심으로부터 주변으로 감광율이 증대하는 바와 같은 소망하는 감광율 특성을 확보하고, 나아가서는 정지 노광 영역 ER 내의 각 점에 관한 동공 강도 분포를 각각 독립적으로 소망하는 대로 조정할 수 있다.
그래서, 본 실시형태에서는, 도 26에 나타내는 바와 같이, 조명 동공의 직후의 위치에 배치되어 조명 동공의 면과 거의 평행한 면을 따라 서로 교차하도록 연장되는 1쌍의 차광 부재(9a 및 9b)로 이루어지는 차광부(9)를 구비하고 있다. 이하, 설명을 간단하게 하기 위해서, 1쌍의 차광 부재(9a 및 9b)는, 서로 동일한 구성(예컨대 도 26의 지면에 수직한 면을 따라 연장되는 플레이트 형상의 서로 동일한 형태)을 갖고, X방향에 대하여 동일한 각도만큼 경사되어 있는 것으로 한다. 즉, 1쌍의 차광 부재(9a 및 9b)는, 광축 AX를 사이에 두고서 X방향으로 간격을 사이에 둔 1쌍의 면광원(20a 및 20b)과 겹치는 각도 범위에서 적절히 선택된 소요의 각도만큼 X방향에 대하여 경사하도록, 광축 AX를 통과하고 X방향으로 연장되는 축선에 관하여 대칭으로 배치되어 있는 것으로 한다.
이 경우, 도 27의 상측의 도면에 나타내는 바와 같이, 한쪽의 차광 부재(9a)가 X방향에 대하여 비교적 크게 경사되어서(도 27에서는 설명의 이해를 쉽게 하기 위해서 경사각이 도 26에 나타내는 각도보다 크게 과장되어 있음) 배치되어 있기 때문에, 도 27의 하측의 도면에 나타내는 바와 같이 차광 부재(9a)의 길이 방향을 따라 거의 연속적으로 점재하는 검은색으로 칠해진 단위 파면 분할면(8a)에 대응하여 형성되는 소광원(23)으로부터의 광에 대하여 감광 작용이 발휘된다. 마찬가지로, 다른쪽의 차광 부재(9b)도 X방향에 대하여 비교적 크게 경사되어서 배치되어 있기 때문에, 도 27의 하측의 도면에 나타내는 바와 같이 차광 부재(9b)의 길이 방향을 따라 거의 연속적으로 점재하는 검은색으로 칠해진 단위 파면 분할면(8a)에 대응하여 형성되는 소광원(23)으로부터의 광에 대하여 감광 작용이 발휘된다. 환언하면, 도 27의 하측의 도면에서 파선으로 표시하는 1쌍의 차광 부재(9a 및 9b)에 대향하는 일련의 단위 파면 분할면(8a)에서는, 감광 작용을 받지 않는 비교적 많은 단위 파면 분할면(8a)이 연속적으로 존재하는 불리점, 즉 X방향으로 거의 평행하게 연장되는 핀부재를 이용하는 경우에 발생할 가능성이 있는 불리점은 회피된다.
따라서, 본 실시형태에서는, X방향으로 거의 평행하게 연장되는 하나 또는 복수의 핀부재(90F)를 이용하는 경우와는 달리, 도 28에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 W 상의 정지 노광 영역 ER 내의 소정의 점에 관한 4극 형상의 동공 강도 분포(24)에 있어서, 광축 AX를 사이에 두고서 X방향으로 간격을 사이에 둔 1쌍의 면광원(24a 및 24b)에 대하여 1쌍의 차광 부재(9a 및 9b)가 모두 소요의 감광 작용을 발휘하여, 면광원(24a와 24b) 사이에서 광강도의 밸런스가 부족해지는 것은 회피된다. 도 28에서는, X방향에 대하여 경사되어서 배치된 1쌍의 차광 부재(9a, 9b)의 면광원(24a 및 24b)에 대한 감광 작용을, 각각 X방향에 대하여 경사된 선분에 의해서 모식적으로 나타내고 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 차광부(9)를 구성하는 1쌍의 차광 부재(9a 및 9b)가, 동공 강도 분포의 형성면인 조명 동공의 직후의 위치에 배치되고, 또한 광축 AX 방향으로 소정의 치수를 갖는 플레이트 형상으로 형성되어 있다. 따라서, 도 29에 나타내는 바와 같이, 이른바 시차의 영향에 의해, 1쌍의 차광 부재(9a, 9b)의 동공 강도 분포에 대한 감광 작용의 위치가, 웨이퍼 W 상의 정지 노광 영역 ER 내의 관심 있는 점의 위치에 따라 Z방향으로 위치 어긋난다.
도 29에서는, 1쌍의 차광 부재(9a, 9b)의 동공 강도 분포에 대한 감광 작용의 위치를, 각각 X방향에 대하여 경사된 선분(9aa, 9ba)에 의해서 모식적으로 나타내고 있다. 구체적으로, 도 29의 중앙의 도면에 나타내는 바와 같이, 정지 노광 영역 ER 내의 중심점 P1에 입사하는 광이 형성하는 4극 형상의 동공 강도 분포25(25a~25d)에 대한 1쌍의 차광 부재(9a, 9b)의 감광 작용의 위치(9aa, 9ba)가, 시차의 영향을 거의 받지 않는다. 따라서, X방향으로 간격을 사이에 둔 면광원(25a 및 25b)은, 1쌍의 차광 부재(9a, 9b)에 의한 소요의 감광 작용을 받는다.
한편, 도 29의 좌측 및 오른쪽의 도면에 나타내는 바와 같이, 정지 노광 영역 ER 내의 중심점 P1으로부터 Y방향으로 간격을 사이에 둔 주변의 점 P2 또는 P3에 입사하는 광이 형성하는 4극 형상의 동공 강도 분포(26)(26a~26d) 또는 동공 강도 분포(27)(27a~27d)에 대한 1쌍의 차광 부재(9a, 9b)의 감광 작용의 위치(9aa, 9ba)가, 시차의 영향을 받아서 Z방향으로 위치 어긋난다. 즉, 도 29의 좌측의 도면에 나타내는 바와 같이, X방향으로 간격을 사이에 둔 면광원(26a 및 26b) 중, 면광원(26a)은 차광 부재(9b)에 의한 감광 작용을 받지만, 차광 부재(9a)에 의한 감광 작용을 받지 않게 될 가능성이 있다. 반대로, 면광원(26b)은 차광 부재(9a)에 의한 감광 작용을 받지만, 차광 부재(9b)에 의한 감광 작용을 받지 않게 될 가능성이 있다.
또한, 도 29의 오른쪽의 도면에 나타내는 바와 같이, X방향으로 간격을 사이에 둔 면광원(27a 및 27b) 중, 면광원(27a)은 차광 부재(9a)에 의한 감광 작용을 받지만, 차광 부재(9b)에 의한 감광 작용을 받지 않게 될 가능성이 있다. 반대로, 면광원(27b)은 차광 부재(9b)에 의한 감광 작용을 받지만, 차광 부재(9a)에 의한 감광 작용을 받지 않게 될 가능성이 있다. 단, 본 실시형태에서는, 도 29를 참조하여 명백한 바와 같이, 1쌍의 차광 부재(9a와 9b)가 서로 교차하도록 배치되어 있기 때문에, 정지 노광 영역 ER 내의 임의의 점에 입사하는 광이 형성하는 4극 형상의 동공 강도 분포에 있어서, X방향으로 간격을 사이에 둔 1쌍의 면광원에 대한 감광 작용은 시차의 영향을 받더라도 서로 같고, 나아가서는 X방향으로 간격을 사이에 둔 1쌍의 면광원 사이에서 광강도의 밸런스가 부족해지는 일은 없다.
이와 관련하여, 한쪽의 차광 부재(9a)만을 이용하는 비교예에서는, 도 30에 나타내는 바와 같이, X방향으로 간격을 사이에 둔 1쌍의 면광원에 대한 감광 작용이 시차의 영향을 받아서 완전히 상이한 것으로 될 가능성이 있다. 즉, 도 30의 중앙의 도면에 나타내는 바와 같이, 면광원(25a 및 25b)은 시차의 영향을 거의 받지 않고 차광 부재(9a)에 의한 소요의 감광 작용을 받는다. 그러나, 도 30의 좌측의 도면에 나타내는 바와 같이, 면광원(26b)은 차광 부재(9a)에 의한 감광 작용을 받지만, 면광원(26a)은 차광 부재(9a)에 의한 감광 작용을 받지 않게 될 가능성이 있다. 또한, 도 30의 오른쪽의 도면에 나타내는 바와 같이, 면광원(27a)은 차광 부재(9a)에 의한 감광 작용을 받지만, 면광원(27b)은 차광 부재(9a)에 의한 감광 작용을 받지 않게 될 가능성이 있다. 이와 같이 시차의 영향에 의해 대향하는 1쌍의 면광원 사이에서 광강도의 밸런스가 부족해질 가능성은, 한쪽의 차광 부재(9a)에 부가하여, 차광 부재(9a)와 거의 평행하게 연장되는 하나 또는 복수의 차광 부재(예컨대 차광 부재(9a)와 동일한 구성을 갖는 핀부재)를 배치해도 마찬가지이다.
이상과 같이, 본 실시형태의 조명 광학 시스템(2~12)에서는, 조명 동공의 직후의 위치에 배치되어 조명 동공의 면과 거의 평행한 면을 따라 서로 교차하도록 연장되는 1쌍의 차광 부재(9a 및 9b)로 이루어지는 차광부(9)를 구비하고 있다. 그 결과, X방향으로 거의 평행하게 연장되는 단일의 핀부재(90F) 또는 X방향에 대하여 거의 동일한 방향으로 경사되어 배치되는 하나 또는 복수의 핀부재를 이용하는 경우에 발생할 가능성이 있는 불리점을 회피하면서, 웨이퍼 W 상의 정지 노광 영역 ER로의 광의 입사 위치에 따라 변화되는 소요의 감광율 특성을 갖고, 정지 노광 영역 ER 내의 각 점에 관한 동공 강도 분포를 각각 독립적으로 조정하는 1쌍의 차광 부재(9a 및 9b)와, 정지 노광 영역 ER 내의 각 점에 관한 동공 강도 분포를 일률적으로 조정하는 보정 필터(6)와의 협동 작용에 의해, 각 점에 관한 동공 강도 분포를 각각 거의 균일하게 조정할 수 있다.
따라서, 본 실시형태의 노광 장치(2~WS)에서는, 웨이퍼 W 상의 정지 노광 영역 ER 내의 각 점에서의 동공 강도 분포를 각각 거의 균일하게 조정하는 조명 광학 시스템(2~12)을 이용하여, 마스크 M의 미세 패턴에 따른 적절한 조명 조건을 기초로 양호한 노광을 실행할 수 있고, 나아가서는 마스크 M의 미세 패턴을 노광 영역의 전체에 걸쳐서 원하는 선폭으로 웨이퍼 W 상에 충실히 전사할 수 있다.
본 실시형태에 있어서, 웨이퍼(피조사면) W 상의 광량 분포가, 예컨대 차광부(9)의 감광 작용(조정 작용)의 영향을 받는 것이 생각된다. 이 경우, 상술한 바와 같이, 필요에 따라, 공지된 구성을 갖는 광량 분포 조정부의 작용에 의해, 정지 노광 영역 ER 내의 조도 분포 또는 정지 노광 영역(조명 영역) ER의 형상을 변경할 수 있다.
또한, 상술한 실시형태에서는, 광축 AX의 위치 또는 그 근방에 있어서 실제로 부재끼리가 교차하는 1쌍의 차광 부재(9a 및 9b)를 이용하고 있다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 예컨대 도 31에 나타내는 바와 같이, 면광원(20a)에 대향하여 배치된 1쌍의 차광 부재(9c 및 9d)와, 면광원(20b)에 대향하여 배치된 1쌍의 차광 부재(9e 및 9f)를 이용하는 것에 의해, 상술한 실시형태와 마찬가지의 효과가 얻어지는 것은 분명하다. 여기서, 차광 부재(9c 및 9f)는 차광 부재(9a)의 일부분에 대응하고, 차광 부재(9d 및 9e)는 차광 부재(9b)의 일부분에 대응하고 있다. 그리고, 이들 차광 부재(9c~9f)의 X방향에 대한 경사 각도를 적절히 변경하더라도, 상술한 실시형태와 마찬가지의 효과가 얻어지는 것은 분명하다.
즉, 본 발명에 따른 차광부는, 조명 동공의 면과 거의 평행한 면을 따라 서로 교차하도록 연장되는 적어도 2개의 차광 부재를 갖고, 피조사면 상의 1점을 향하는 광의 차광부에 의한 감광율이 피조사면의 중심으로부터 주변에 걸쳐서 증대하도록 구성되어 있는 것이 중요하다. 여기서, 예컨대 광축을 지나는 소정의 축선에 관하여 거의 대칭으로 배치되는 2개의 차광 부재(도 31에서의 1쌍의 차광 부재(9c와 9d), 또는 1쌍의 차광 부재(9e와 9f))는 실제로 부재끼리가 교차하고 있을 필요는 없고, 길이 방향의 연장선이 서로 교차하도록 배치되어 있으면 좋다. 이와 같이, 차광부(9)의 구성에 대해서는 다양한 형태가 가능하다.
일례로서, 도 32에 나타내는 바와 같이, 조명 동공의 면과 거의 평행한 면을 따라 메쉬(mesh) 형상을 갖는 차광부(9)를 이용할 수 있다. 차광부(9)는, 면광원(20a)으로부터의 광에 작용하도록 배치되어 메쉬 형상을 갖는 제 1 차광 부재군(9g)과, 면광원(20b)으로부터의 광에 작용하도록 배치되어 메쉬 형상을 갖는 제 2 차광 부재군(9h)을 갖는다. 제 1 차광 부재군(9g)과 제 2 차광 부재군(9h)은, 예컨대 광축 AX를 지나서 Z방향으로 연장되는 축선 및 광축 AX를 지나서 X방향으로 연장되는 축선에 관하여 거의 대칭으로 구성되어 있다.
이 경우, 메쉬 형상의 제 1 차광 부재군(9g) 및 제 2 차광 부재군(9h)을 구성하는 단위 부재로서의 차광 부재(9j)를, 하나의 직사각형 형상의 메쉬 형상의 1변에 대응하는 부재라고 생각할 수도 있고, 복수의 인접하는 메쉬 형상의 각 변을 연결하여 직선 형상으로 연장되는 부재라고 생각할 수도 있다. 어느 경우에도, 차광 부재(9j)는, 예컨대 도 32의 지면(XZ 평면)에 수직한 면을 따라 연장되는 플레이트 형상의 형태를 갖고, 조명 동공의 면과 거의 평행한 면을 따라 서로 교차하도록 배치되어 있다. 도 32에 나타내는 구성을 갖는 차광부(9)는, 예컨대 직사각형 형상의 외형 형상을 갖는 금속 플레이트(91M)에, 방전 가공, 에칭 가공 등을 실시하는 것에 의해 얻어진다.
또한, 도 33에 나타내는 바와 같이, 예컨대 피치가 비교적 작은 패턴의 전사에 있어서 비교적 외경이 큰(조명 NA가 비교적 큰) 4극 형상의 동공 강도 분포(20)(20a~20d)를 형성하고, 피치가 비교적 큰 패턴의 전사에 있어서 비교적 외경이 작은(조명 NA가 비교적 작은) 4극 형상의 동공 강도 분포(28)(28a~28d)를 형성하는 경우가 있다. 이 경우, 차광부(9)의 제 1 차광 부재군(9g) 및 제 2 차광 부재군(9h)에 있어서, 차광 부재(9j)의 광축 AX 방향(Y방향)의 치수가 위치에 따라 상이한 구성을 채용함으로써, 1쌍의 면광원(20a 및 20b)에 대해 소요의 감광 작용을 발휘함과 아울러, 1쌍의 면광원(28a 및 28b)에 대해서도 소요의 감광 작용을 발휘할 수 있다.
구체적으로, 도 33의 구성에서는, 1쌍의 면광원(20a 및 20b)에 대향하여 배치되는 차광 부재군(9ga 및 9ha)에서의 차광 부재의 광축 AX 방향의 치수보다, 1쌍의 면광원(28a 및 28b)에 대향하여 배치되는 차광 부재군(9gb 및 9hb)에서의 차광 부재의 광축 AX 방향의 치수가 작게 설정되어 있다. 환언하면, 광축 AX로부터 떨어져서 배치된 차광 부재(9j)의 광축 AX 방향의 치수보다, 광축 AX의 근처에 배치된 차광 부재(9j)의 광축 AX 방향의 치수가 작게 설정되어 있다.
또는, 도 34에 나타내는 바와 같이, 차광부(9)의 제 1 차광 부재군(9g) 및 제 2 차광 부재군(9h)에 있어서, 차광 부재군의 메시의 성김(coarsenesses)이 위치에 따라 상이한 구성을 채용함으로써, 1쌍의 면광원(20a 및 20b)에 대해 소요의 감광 작용을 발휘함과 아울러, 1쌍의 면광원(28a 및 28b)에 대해서도 소요의 감광 작용을 발휘할 수 있다. 구체적으로, 도 34의 구성에서는, 1쌍의 면광원(20a 및 20b)에 대향하여 배치되는 차광 부재군(9gc, 9hc)의 메시보다, 1쌍의 면광원(28a 및 28b)에 대향하여 배치되는 차광 부재군(9gd, 9hd)의 메시가 성기게 설정되어 있다. 환언하면, 광축 AX로부터 떨어져서 배치된 차광 부재군(9gc, 9hc)의 메시보다, 광축 AX의 근처에 배치된 차광 부재군(9gd, 9hd)의 메시가 성기게 설정되어 있다.
또한, 상술한 설명에서는, 조명 동공에 4극 형상의 동공 강도 분포가 형성되는 변형 조명, 즉 4극 조명을 예로 들어서, 본 발명의 작용 효과를 설명하고 있다. 그러나, 4극 조명에 한정되지 않고, 예컨대 윤대 형상의 동공 강도 분포가 형성되는 윤대 조명, 4극 형상 이외의 다른 복수극 형상의 동공 강도 분포가 형성되는 복수극 조명 등에 대해서도, 마찬가지로 본 발명을 적용하여 동일한 작용 효과를 얻을 수 있는 것은 분명하다.
또한, 상술한 설명에서는, 마이크로 플라이아이 렌즈(8)의 뒤쪽 초점면 또는 그 근방의 조명 동공의 직후에 차광부(9)를 배치하고 있다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 마이크로 플라이아이 렌즈(8)의 뒤쪽 초점면 또는 그 근방의 조명 동공의 직전에 차광부(9)를 배치할 수도 있다. 또한, 마이크로 플라이아이 렌즈(8)보다 뒤쪽의 다른 조명 동공의 직전 또는 직후, 예컨대 결상 광학 시스템(12)의 앞쪽 렌즈군(12a)와 뒤쪽 렌즈군(12b) 사이의 조명 동공의 직전 또는 직후에 차광부(9)를 배치할 수도 있다. 또한, 조명 동공의 위치에 차광부(9)가 배치되는 경우, 차광부(9)가 광축 방향을 따라 치수를 갖기 때문에, 조명 동공의 직전 및 직후에 차광부(9)가 배치되어 있는 것으로 간주할 수 있다.
또한, 상술한 설명에 있어서의 보정 필터(6)로서는, 예컨대 일본 특허 공개 제2005-322855호 공보나 일본 특허 공개 제2007-27240호 공보에 개시되어 있는 것을 참조할 수 있다. 또한, 광의 입사 위치에 따라 투과율이 상이한 투과율 분포를 갖게 하기 위한 차광성 도트의 농밀 패턴을 갖는 보정 필터를 대신하여, 도 35에 나타내는 개구 조리개판(60)을 사용할 수 있다. 도 35에서, 개구 조리개판(60)은, 개구 조리개판(60)의 위치에 형성되는 4극 형상의 동공 강도 분포의 위치에 형성된 4개의 개구부(61a~61d)를 구비하고 있다. 그리고, 개구부(61b 및 61c)는 차광부(62b 및 62c)를 구비하고 있다. 이 구성에 의해, 개구부(61b 및 61c)를 통과하는 광속의 광강도를 감쇠시켜서, 웨이퍼 W 상의 정지 노광 영역 ER 내의 각 점에 관한 동공 강도 분포 중, 개구부(61b 및 61c)를 통과하는 광속에 의해 형성되는 동공 강도 분포를, 각 점의 위치에 의존하지 않고 일률적으로 조정한다. 또한, 이 개구 조리개판(60)은 차광성의 금속판에 개구를 냄으로써 형성할 수 있다.
또한, 핀부재(9)를 대신하여, 광축 AX를 사이에 두고서 X방향으로 간격을 사이에 둔 한쪽의 면광원(20a)에 대향하여 배치된 제 1 감광 부재(9a)와, 다른쪽의 면광원(20b)에 대향하여 배치된 제 2 감광 부재(9b)를 갖는 감광 부재를 이용해도 좋다. 이하, 설명을 단순하게 하기 위해서, 제 1 감광 부재(9a)와 제 2 감광 부재(9b)는 서로 동일한 구성을 갖고, 광축 AX를 지나서 Z방향으로 연장되는 축선에 관하여 대칭으로 배치되어 있는 것으로 한다. 단면을 나타내는 도 36을 참조하면, 각 감광 부재(9a, 9b)는 조명 동공의 직후의 위치에 배치된 광투과성의 기판(19)을 구비하고 있다. 기판(19)의 광원측의 면(도 36 중 왼쪽의 면)은 광축 AX와 직교하는 평면 형상으로 형성되고, 마스크측의 면(도 36 중 오른쪽의 면)에는 X방향을 따라 연장되는 3개의 직선 형상의 돌기부(19a)가 Z방향으로 간격을 사이에 두고서 형성되어 있다.
각 돌기부(19a)는, 일례로서, 서로 동일한 직사각형 형상의 단면(광축 AX 방향, 즉 Y방향의 치수가 H이고 Z방향의 치수가 W)를 갖고, 각 돌기부(19a)의 외측면(19aa)에는 황삭(rough grinding) 가공 또는 흑화(blackening) 가공이 실시되어 있다. 여기서, 흑화 가공이란, 예컨대 크로뮴(Cr)과 같은 차광성 물질의 박막을 표면에 형성하는 가공을 의미하고 있다. 또한, 일례로서, 중앙의 돌기부(19a)는 광축 AX를 지나서 X방향으로 연장되는 축선을 따라 형성되고, 다른 돌기부(19a)는 중앙의 돌기부(19a)로부터 서로 동일한 간격을 사이에 두고서 형성되어 있다. 환언하면, 각 감광 부재(9a, 9b)에서, 3개의 직선 형상의 돌기부(19a)는 광축 AX를 지나서 X방향으로 연장되는 축선에 관하여 대칭으로 형성되어 있다. 감광 유닛(9)은, 예컨대 석영 유리로 이루어지는 평행 평면판을 에칭 가공함으로써, 또는 연마 가공함으로써 제작된다.
따라서, 4극 형상의 동공 강도 분포(20)로부터 각 돌기부(19a)의 내부를 지나서 외측면(19aa)에 입사한 광, 및 각 돌기부(19a)의 외부를 지나서 외측면(19aa)에 입사한 광은, 황삭 가공이 실시된 외측면(19aa)에 의한 산란 작용을 받아서 조명 광로의 밖으로 유도되거나, 또는 흑화 가공이 실시된 외측면(19aa)에 의한 차광 작용을 받아서 조명 광로를 따른 진행이 방해된다. 즉, 각 돌기부(19a)는, Y방향의 치수가 H이고 Z방향의 치수가 W인 직사각형 형상의 단면을 갖고 또한 X방향을 따라 직선 형상으로 연장되는 차광 부재로서 기능한다.
또한, 상술한 변형예에서는, 기판(19)의 한쪽의 면에, 3개의 직사각형 형상의 단면을 갖는 돌기부(19a)를 형성하고 있다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 예컨대 도 37에 나타내는 바와 같이, 기판(19)의 광사출측의 면(또는 광입사측의 면 또는 쌍방의 면)에 삼각 형상의 단면을 갖는 돌기부(19b)를 소요 수만큼 형성하고, 돌기부(19b)의 외측면(19ba)에 황삭 가공 또는 흑화 가공을 실시함으로써 감광 부재(9a, 9b)를 구성할 수도 있다.
또한, 상술한 변형예에서는, 선형상의 감광부로서, 기판(19)의 한쪽의 면에 형성된 돌기부(19a)를 이용하고 있다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 예컨대 도 38에 나타내는 바와 같이, 기판(19)의 광입사측의 면(또는 광사출측의 면 또는 쌍방의 면)에 삼각 형상의 단면을 갖는 홈부(19c)를 소요 수만큼 형성하고, 홈부(19c)의 외측면(19ca)에 황삭 가공 또는 흑화 가공을 실시함으로써 감광 부재(9a, 9b)를 구성할 수도 있다. 단, 선형상의 감광부로서의 홈부(19c)를 기판(19)의 광입사측의 면에만 형성하는 경우에는, 그 외측면(19ca)에 황삭 가공 또는 흑화 가공을 실시하지 않는 구성도 생각된다.
또한, 예컨대 도 39에 나타내는 바와 같이, 기판(19)의 광입사측의 면(또는 광사출측의 면 또는 쌍방의 면)에 직사각형 형상의 단면을 갖는 홈부(19d)를 소요 수만큼 형성하고, 홈부(19d)의 외측면(19da)에 황삭 가공 또는 흑화 가공을 실시함으로써 감광 부재(9a, 9b)를 구성할 수도 있다.
이와 같이, 감광 유닛(9)의 구체적인 구성에 대해서는 다양한 변형예가 가능하다. 즉, 감광 부재의 외형 형상 및 수, 선형상의 감광부의 형태(돌기부, 홈부, 및 그 혼재 상태 등), 선형상의 감광부의 단면 형상(직사각형 형상, 삼각 형상 등) 및 그 파라미터(돌기부 또는 홈부의 치수 등), 선형상의 감광부의 수, 선형상의 감광부의 길이 방향의 방향, 선형상의 감광부가 형성되는 기판의 면의 선택 등에 대해서 다양한 변형예가 가능하다.
(제 2 실시형태)
본 발명의 제 2 실시형태를 첨부 도면에 근거하여 설명한다. 도 40은 제 2 실시형태에 따른 노광 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 제 2 실시형태에서는, 핀부재를 대신하여, 보정 필터(9)를 이용하고 있다. 도 40에서, 감광성 기판인 웨이퍼 W의 노광면(전사면)의 법선 방향을 따라서 Z축을, 웨이퍼 W의 노광면 내에서 도 40의 지면에 평행한 방향으로 Y축을, 웨이퍼 W의 노광면 내에서 도 40의 지면에 수직한 방향으로 X축을 각각 설정하고 있다.
이하의 설명에서는, 본 실시형태의 작용 효과의 이해를 쉽게 하기 위해서, 마이크로 플라이아이 렌즈(8)의 뒤쪽 초점면 또는 그 근방의 조명 동공에는, 도 41에 나타내는 바와 같은 4개의 원호 형상의 실질적인 면광원(이하, 단순히 「면광원」이라고 함)(20a, 20b, 20c 및 20d)으로 이루어지는 4극 형상의 동공 강도 분포(2차 광원)(20)가 형성되는 것으로 한다. 또한, 보정 필터(9)는 4극 형상의 동공 강도 분포(20)의 형성면보다 뒤쪽(마스크측)에 배치되어 있는 것으로 한다. 또한, 이하의 설명에 있어서 단순히 「조명 동공」이라고 하는 경우에는, 마이크로 플라이아이 렌즈(8)의 뒤쪽 초점면 또는 그 근방의 조명 동공을 가리키는 것으로 한다.
도 41을 참조하면, 조명 동공에 형성되는 4극 형상의 동공 강도 분포(20)는, 광축 AX를 사이에 두고서 X방향으로 간격을 사이에 둔 1쌍의 면광원(20a 및 20b)과, 광축 AX를 사이에 두고서 Z방향으로 간격을 사이에 둔 1쌍의 원호 형상의 실질적인 면광원(20c 및 20d)을 갖는다. 또한, 조명 동공에 있어서의 X방향은, 마이크로 플라이아이 렌즈(8)의 직사각형 형상의 미소 렌즈의 짧은 변 방향으로서, 웨이퍼 W의 주사 방향에 대응하고 있다. 또한, 조명 동공에 있어서의 Z방향은, 마이크로 플라이아이 렌즈(8)의 직사각형 형상의 미소 렌즈의 긴 변 방향으로서, 웨이퍼 W의 주사방향과 직교하는 주사 직교 방향(웨이퍼 W상에 있어서의 Y방향)에 대응하고 있다.
웨이퍼 W 상에는, 도 3에 나타내는 바와 같이, Y방향을 따라 긴 변을 갖고 또한 X방향을 따라 짧은 변을 갖는 직사각형 형상의 정지 노광 영역 ER이 형성되고, 이 정지 노광 영역 ER에 대응하도록, 마스크 M 상에는 직사각형 형상의 조명 영역(미도시)이 형성된다.
구체적으로는, 도 42에 나타내는 바와 같이, 정지 노광 영역 ER 내의 중심점 P1에 입사하는 광이 형성하는 4극 형상의 동공 강도 분포(21)의 경우, Z방향으로 간격을 사이에 둔 면광원(21c 및 21d)의 광강도가, X방향으로 간격을 사이에 둔 면광원(21a 및 21b)의 광강도보다 커지는 경향이 있다. 한편, 도 43에 나타내는 바와 같이, 정지 노광 영역 ER 내의 중심점 P1으로부터 Y방향으로 간격을 사이에 둔 주변의 점 P2, P3에 입사하는 광이 형성하는 4극 형상의 동공 강도 분포(22)의 경우, Z방향으로 간격을 사이에 둔 면광원(22c 및 22d)의 광강도가, X방향으로 간격을 사이에 둔 면광원(22a 및 22b)의 광강도보다 작아지는 경향이 있다.
일반적으로, 조명 동공에 형성되는 동공 강도 분포의 외형 형상에 관계없이, 웨이퍼 W 상의 정지 노광 영역 ER 내의 중심점 P1에 관한 동공 강도 분포(중심점 P1에 입사하는 광이 조명 동공에 형성하는 동공 강도 분포)의 Z방향을 따른 광강도 분포는, 도 44a에 나타내는 바와 같이, 중앙에 있어서 가장 작고 주변을 향해서 증대하는 오목 곡선 형상의 분포를 갖는다. 한편, 웨이퍼 W 상의 정지 노광 영역 ER 내의 주변점 P2, P3에 관한 동공 강도 분포의 Z방향을 따른 광강도 분포는, 도 44b에 나타내는 바와 같이, 중앙에 있어서 가장 크고 주변을 향해서 감소하는 볼록 곡선 형상의 분포를 갖는다.
그리고, 동공 강도 분포의 Z방향을 따른 광강도 분포는, 정지 노광 영역 ER 내의 X방향(주사 방향)을 따른 입사점의 위치에는 그다지 의존하지 않지만, 정지 노광 영역 ER 내의 Y방향(주사 직교 방향)을 따른 입사점의 위치에 의존하여 변화되는 경향이 있다. 이와 같이, 웨이퍼 W 상의 정지 노광 영역 ER 내의 각 점에 관한 동공 강도 분포(각 점에 입사하는 광이 조명 동공에 형성하는 동공 강도 분포)가 각각 거의 균일하지 않은 경우, 웨이퍼 W 상의 위치마다 패턴의 선폭이 변화되어, 마스크 M의 미세 패턴을 노광 영역의 전체에 걸쳐서 원하는 선폭으로 웨이퍼 W 상에 충실히 전사할 수 없다.
본 실시형태에서는, 상술한 바와 같이, 어포컬 렌즈(4)의 동공 위치 또는 그 근방에, 광의 입사 위치에 따라 투과율이 상이한 투과율 분포를 갖는 농도 필터(6)가 배치되어 있다. 또한, 어포컬 렌즈(4)의 동공 위치는, 그 뒤쪽 렌즈군(4b)과 줌 렌즈(7)에 의해, 마이크로 플라이아이 렌즈(8)의 입사면과 광학적으로 공액이다. 따라서, 농도 필터(6)의 작용에 의해, 마이크로 플라이아이 렌즈(8)의 입사면에 형성되는 광강도 분포가 조정(보정)되고, 나아가서는 마이크로 플라이아이 렌즈(8)의 뒤쪽 초점면 또는 그 근방의 조명 동공에 형성되는 동공 강도 분포도 조정된다.
단, 농도 필터(6)는, 웨이퍼 W 상의 정지 노광 영역 ER 내의 각 점에 관한 동공 강도 분포를, 각 점의 위치에 의존하지 않고 일률적으로 조정한다. 그 결과, 농도 필터(6)의 작용에 의해, 예컨대 중심점 P1에 관한 4극 형상의 동공 강도 분포(21)가 거의 균일해지도록, 나아가서는 각 면광원(21a~21d)의 광강도가 서로 거의 같아지도록 조정할 수는 있지만, 그 경우에는 주변점 P2, P3에 관한 4극 형상의 동공 강도 분포(22)의 면광원(22a, 22b)과 면광원(22c, 22d)과의 광강도의 차이는 도리어 커져 버린다.
즉, 농도 필터(6)의 작용에 의해, 웨이퍼 W 상의 정지 노광 영역 ER 내의 각 점에 관한 동공 강도 분포를 각각 거의 균일하게 조정하기 위해서는, 농도 필터(6)와는 다른 수단에 의해, 각 점에 관한 동공 강도 분포를 서로 동일한 성상의 분포로 조정할 필요가 있다. 구체적으로는, 예컨대 중심점 P1에 관한 동공 강도 분포(21) 및 주변점 P2, P3에 관한 동공 강도 분포(22)에 있어서, 면광원(21a, 21b)과 면광원(21c, 21d)의 광강도의 대소 관계와 면광원(22a, 22b)과 면광원(22c, 22d)의 광강도의 대소 관계를 거의 동일한 비율로 일치시킬 필요가 있다.
본 실시형태에서는, 중심점 P1에 관한 동공 강도 분포의 성상과 주변점 P2, P3에 관한 동공 강도 분포의 성상을 거의 일치시키기 위해서, 중심점 P1에 관한 동공 강도 분포(21)에 있어서 면광원(21a, 21b)의 광강도가 면광원(21c, 21d)의 광강도보다 작아지도록 조정하기 위한 보정 필터(9)를 구비하고 있다. 보정 필터(9)는, 도 40에 나타내는 바와 같이, 광축 AX를 따라 소정의 두께를 갖는 광투과성의 기판의 형태를 갖는다. 구체적으로는, 보정 필터(9)는, 예컨대 석영 또는 형석과 같은 광학 재료에 의해 형성된 평행 평면판의 형태를 갖는다.
도 45를 참조하면, 보정 필터(9)의 광의 입사측(광원측)의 면(9a)에는, 예컨대 크로뮴이나 산화 크로뮴 등으로 이루어지는 원형상의 차광성 도트(9aa)가, 소정의 분포에 따라서 형성되어 있다. 한편, 보정 필터(9)의 광의 사출측(마스크측)의 면(9b)에는, 예컨대 크로뮴이나 산화 크로뮴 등으로 이루어지는 링형상의 차광성 도트(9bb)가, 원형상의 차광성 도트(9aa)에 일대일로 대응하도록 분포 형성되어 있다.
이하, 설명의 이해를 쉽게 하기 위해서, 원형상의 차광성 도트(9aa)의 중심과 링형상의 차광성 도트(9bb)의 중심을 연결하는 선분은, 광축 AX에 평행한 것으로 한다. 또한, 링형상의 차광성 도트(9bb)의 내경은 원형상의 차광성 도트(9aa)의 외경과 같고, 링형상의 차광성 도트(9bb)의 외경은 원형상의 차광성 도트(9aa)의 외경의 2배인 것으로 한다. 즉, 원형상의 차광성 도트(9aa)와 링형상의 차광성 도트(9bb)는, 광축 AX방향에서 보아서 보완적인 형상을 갖고, 서로 겹치지 않는다.
이 경우, 원형상의 차광성 도트(9aa)와 링형상의 차광성 도트(9bb)의 조합으로 이루어지는 단위 감광 영역에 대하여 광축 AX에 평행한 광이 입사하면, 보정 필터(9)의 직후이고 사출면(9b)에 평행한 면에서, 도 46a에 나타내는 바와 같이, 원형상의 차광성 도트(9aa)에 의해 감광(차광을 포함하는 넓은 개념)된 영역(90aa)과, 링형상의 차광성 도트(9bb)에 의해 감광된 영역(90bb)은 서로 겹치는 부분이 없다. 즉, 보정 필터(9)의 직후에서, 원형상의 감광 영역(90aa)과 링형상의 감광 영역(90bb)은, 링형상의 감광 영역(90bb)과 동일한 외경을 갖는 원형상의 감광 영역을 형성한다.
원형상의 차광성 도트(9aa)와 링형상의 차광성 도트(9bb)로 이루어지는 단위 감광 영역에 입사하는 광의 광축 AX에 대한 각도가 예컨대 YZ 평면을 따라 0도부터 단조롭게 증대하면, 보정 필터(9)의 직후에서, 원형상의 감광 영역(90aa)이 Z방향으로 이동하여 링형상의 감광 영역(90bb)과 겹치는 영역이 단조롭게 증대하여, 이윽고 도 46b에 나타내는 바와 같이 원형상의 감광 영역(90aa)이 링형상의 감광 영역(90bb)의 안쪽으로 들어간다. 광축 AX에 대한 입사광의 각도가 XY 평면을 따라 더욱 단조롭게 증대하면, 원형상의 감광 영역(90aa)과 링형상의 감광 영역(90bb)과의 겹치는 영역이 단조롭게 감소하여, 이윽고 도 46c에 나타내는 바와 같이 원형상의 감광 영역(90aa)이 링형상의 감광 영역(90bb)의 바깥쪽으로 나가버린다.
본 실시형태에서는, 4극 형상의 동공 강도 분포(20)로부터의 보정 필터(9)로의 광의 YZ 평면을 따른 최대 입사 각도가, 도 46b에 나타내는 바와 같이 원형상의 감광 영역(90aa)이 링형상의 감광 영역(90bb)의 안쪽으로 들어갈 때의 광의 입사 각도 이하로 되도록 구성되어 있는 것으로 한다. 이 경우, 원형상의 차광성 도트(9aa)와 링형상의 차광성 도트(9bb)로 이루어지는 단위 감광 영역은, 광의 입사 각도가 커짐에 따라서 감광율이 감소하는 감광 작용을 발휘하게 된다. 그 결과, 차광성 도트(9aa와 9bb)로 이루어지는 단위 감광 영역이 소정의 분포에 따라서 다수 형성된 보정 필터(9)는, 도 47에 나타내는 바와 같이, 보정 필터(9)에 대한 광의 입사 각도 θ가 커짐에 따라서 감광율이 감소하는 감광율 특성을 갖는다.
또한, 보정 필터(9)는, 도 41에 나타내는 바와 같이, 광축 AX를 사이에 두고서 Z방향으로 간격을 사이에 둔 1쌍의 면광원(20c, 20d)에 대응하여 배치된 1쌍의 필터 영역(9c 및 9d)을 갖는다. 따라서, 4극 형상의 동공 강도 분포(20) 중, 면광원(20c)으로부터의 광은 필터 영역(9c)을 통과하고, 면광원(20d)으로부터의 광은 필터 영역(9d)을 통과하지만, 면광원(20a, 20b)으로부터의 광은 보정 필터(9)의 작용을 받지 않는다.
이 경우, 도 48에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 W 상의 정지 노광 영역 ER 내의 중심점 P1에 도달하는 광, 즉 마스크 블라인드(11)의 개구부의 중심점 P1'에 도달하는 광은, 보정 필터(9)에 대하여 입사 각도 0으로 입사한다. 환언하면, 중심점 P1에 관한 동공 강도 분포(21)의 면광원(21c 및 21d)으로부터의 광은, 입사 각도 0에서 1쌍의 필터 영역(9c 및 9d)에 입사한다. 한편, 도 49에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 W 상의 정지 노광 영역 ER 내의 주변점 P2, P3에 도달하는 광, 즉 마스크 블라인드(11)의 개구부의 주변점 P2', P3'에 도달하는 광은, 보정 필터(9)에 대하여 입사 각도 ±θ로 입사한다. 환언하면, 주변점 P2, P3에 관한 동공 강도 분포(22)의 면광원(22c 및 22d)으로부터의 광은, 입사 각도 ±θ에서 1쌍의 필터 영역(9c 및 9d)에 각각 입사한다.
또한, 도 48 및 도 49에 있어서, 참조부호 B1은 면광원(20c)(21c, 22c)의 Z방향을 따른 가장 바깥쪽 가장자리의 점(도 41을 참조)을 나타내고, 참조부호 B2는 면광원(20d)(21d, 22d)의 Z방향을 따른 가장 바깥쪽 가장자리의 점(도 41을 참조)을 나타내고 있다. 또한, 도 48 및 도 49에 관련된 설명의 이해를 쉽게 하기 위해서, 면광원(20a)(21a, 22a)의 X방향을 따른 가장 바깥쪽 가장자리의 점을 참조부호 B3로 나타내고, 면광원(20b)(21b, 22b)의 X방향을 따른 가장 바깥쪽 가장자리의 점을 참조부호 B4로 나타내고 있다. 단, 상술한 바와 같이, 면광원(20a)(21a, 22a) 및 면광원(20b)(21b, 22b)으로부터의 광은, 보정 필터(9)의 작용을 받지 않는다.
이렇게 해서, 중심점 P1에 관한 동공 강도 분포(21) 중, 면광원(21c 및 21d)으로부터의 광은, 보정 필터(9)의 필터 영역(9c 및 9d)의 감광 작용을 받아서, 그 광강도는 비교적 크게 저하된다. 면광원(21a 및 21b)으로부터의 광은, 보정 필터(9)의 작용을 받지 않기 때문에, 그 광강도는 변화하지 않는다. 그 결과, 중심점 P1에 관한 동공 강도 분포(21)는, 도 50에 나타내는 바와 같이, 보정 필터(9)의 작용을 받아서, 원래의 분포(21)와는 상이한 성상의 동공 강도 분포(21')로 조정된다. 즉, 보정 필터(9)에 의해 조정된 동공 강도 분포(21')에서는, X방향으로 간격을 사이에 둔 면광원(21a, 21b)의 광강도가 Z방향으로 간격을 사이에 둔 면광원(21c', 21d')의 광강도보다 큰 성상으로 변화된다.
한편, 주변점 P2, P3에 관한 동공 강도 분포(22) 중, 면광원(22c 및 22d)으로부터의 광은, 보정 필터(9)의 필터 영역(9c 및 9d)의 작용을 받아서, 그 광강도는 비교적 작게 저하된다. 면광원(22a 및 22b)으로부터의 광은, 보정 필터(9)의 작용을 받지 않기 때문에, 그 광강도는 변화하지 않는다. 그 결과, 주변점 P2, P3에 관한 동공 강도 분포(22)는, 도 51에 나타내는 바와 같이, 보정 필터(9)의 작용에 의해, 원래의 분포(22)와 동일한 성상의 동공 강도 분포(22')로 조정된다. 즉, 보정 필터(9)에 의해 조정된 동공 강도 분포(22')에 있어서도, X방향으로 간격을 사이에 둔 면광원(22a, 22b)의 광강도가 Z방향으로 간격을 사이에 둔 면광원(22c', 22d')의 광강도보다 큰 성상은 유지된다.
이렇게 해서, 보정 필터(9)의 작용에 의해, 중심점 P1에 관한 동공 강도 분포(21)는, 주변점 P2, P3에 관한 동공 강도 분포(22')와 거의 동일한 성상의 분포(21')로 조정된다. 마찬가지로, 중심점 P1과 주변점 P2, P3 사이에서 Y방향을 따라 배치된 각 점에 관한 동공 강도 분포, 나아가서는 웨이퍼 W 상의 정지 노광 영역 ER 내의 각 점에 관한 동공 강도 분포도, 서로 거의 동일한 성상의 분포로 조정된다. 환언하면, 보정 필터(9)의 작용에 의해, 웨이퍼 W 상의 정지 노광 영역 ER 내의 각 점에 관한 동공 강도 분포는 서로 거의 동일한 성상의 분포로 조정된다.
또 다른 표현을 하면, 보정 필터(9)의 1쌍의 필터 영역(9c 및 9d)은, 각 점에 관한 동공 강도 분포를 서로 거의 동일한 성상의 분포로 조정하기 위해서 필요한 소요의 감광율 특성, 즉 광의 입사 각도가 커짐에 따라서 감광율이 감소하는 소요의 감광율 특성을 갖는다. 1쌍의 필터 영역(9c 및 9d)의 소요의 감광율 특성은, 보정 필터(9)를 구성하는 기판의 두께, 필터 영역(9c 및 9d)에서의 원형상의 차광성 도트(9aa)와 링형상의 차광성 도트(9bb)로 이루어지는 단위 감광 영역의 분포 등을 적절히 설정함으로써 실현된다.
이상과 같이, 본 실시형태의 보정 필터(9)에서는, 평행 평면판의 형태를 갖는 광투과성의 기판의 입사면에 다수의 원형상의 차광성 도트(9aa)가 소정의 분포에 따라서 형성되고, 기판의 사출면에는 다수의 원형상의 차광성 도트(9aa)와 일대일로 대응하도록 다수의 링형상의 차광성 도트(9bb)가 형성되어 있다. 환언하면, 보정 필터(9)의 입사면에는 다수의 원형상의 차광성 도트(9aa)로 이루어지는 제 1 감광 패턴이 형성되고, 사출면에는 다수의 링형상의 차광성 도트(9bb)로 이루어지는 제 2 감광 패턴이 형성되어 있다. 그리고, 원형상의 차광성 도트(9aa)와 링형상의 차광성 도트(9bb)는, 광축 AX방향에서 보아서 보완적인 형상을 갖는다. 따라서, 원형상의 차광성 도트(9aa)와 링형상의 차광성 도트(9bb)로 이루어지는 단위 감광 영역은, 이른바 시차의 효과에 의해, 광의 입사 각도가 커짐에 따라서 감광율이 감소하는 감광 작용을 발휘한다.
그 결과, 차광성 도트(9aa와 9bb)로 이루어지는 단위 감광 영역이 소정의 분포에 따라서 다수 형성된 보정 필터(9)는, 광의 입사 각도가 커짐에 따라서 감광율이 감소하는 감광율 특성을 갖는다. 또한, 보정 필터(9)는, 조명 동공의 근방의 위치, 즉 피조사면인 마스크 M(또는 웨이퍼 W)에 있어서의 광의 위치 정보가 광의 각도 정보로 변환되는 위치에 배치되어 있다. 따라서, 본 실시형태의 보정 필터(9)의 감광 작용에 의해, 피조사면 상의 각 점에 관한 동공 강도 분포를 각각 독립적으로 조정할 수 있고, 나아가서는 각 점에 관한 동공 강도 분포를 서로 거의 동일한 성상의 분포로 조정하는 것이 가능하다. 특히, 본 실시형태의 보정 필터(9)에서는, 하나의 기판의 입사면에 제 1 감광 패턴을 마련하고 또한 사출면에 제 2 감광 패턴을 마련하는 구조를 채용하고 있기 때문에, 제 1 감광 패턴과 제 2 감광 패턴과의 위치 맞춤(얼라이먼트)이 용이하다.
또한, 본 실시형태의 조명 광학 시스템에서는, 광의 입사 각도가 커짐에 따라서 감광율이 감소하는 소요의 감광율 특성을 갖는 1쌍의 필터 영역(9c 및 9d)을 구비하고, 웨이퍼 W 상의 정지 노광 영역 ER 내의 각 점에 관한 동공 강도 분포를 각각 독립적으로 조정하는 보정 필터(9)와, 광의 입사 위치에 따라 변화되는 소요의 투과율 특성을 갖고, 각 점에 관한 동공 강도 분포를 일률적으로 조정하는 농도 필터(6)와의 협동 작용에 의해, 각 점에 관한 동공 강도 분포를 각각 거의 균일하게 조정할 수 있다. 따라서, 본 실시형태의 노광 장치(2~WS)에서는, 웨이퍼 W 상의 정지 노광 영역 ER 내의 각 점에서의 동공 강도 분포를 각각 거의 균일하게 조정하는 조명 광학 시스템(2~12)을 이용하여, 마스크 M의 미세 패턴에 따른 적절한 조명 조건을 기초로 양호한 노광을 행할 수 있고, 나아가서는 마스크 M의 미세 패턴을 노광 영역의 전체에 걸쳐서 원하는 선폭으로 웨이퍼 W 상에 충실히 전사할 수 있다.
본 실시형태에 있어서, 웨이퍼(피조사면) W 상의 광량 분포가, 예컨대 보정 필터(9)의 조정 작용의 영향을 받는 것이 생각된다. 이 경우, 상술한 바와 같이, 필요에 따라, 공지된 구성을 갖는 광량 분포 조정부의 작용에 의해, 정지 노광 영역 ER 내의 조도 분포를 변경하거나, 또는 정지 노광 영역(조명 영역) ER의 형상을 변경하여 노광량 분포를 변경할 수 있다.
또한, 상술한 실시형태에서는, 보정 필터(9)의 입사면에 분포 형성되는 제 1 단위 감광 영역으로서의 원형상의 차광성 도트(9aa)와, 사출면에 분포 형성되는 제 2 단위 감광 영역으로서의 링형상의 차광성 도트(9bb)가, 광축 AX 방향에서 보아서 보완적인 형상을 갖는다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 보정 필터(9)의 입사면에 분포 형성되는 제 1 단위 감광 영역의 형상, 사출면에 분포 형성되는 제 2 단위 감광 영역의 형상, 제 1 단위 감광 영역과 제 2 단위 감광 영역과의 위치 관계 등에 대해서, 다양한 형태가 가능하다.
일례로서, 도 52에 나타내는 바와 같이, 입사면(9a)에 형성된 원형상의 차광성 도트(9aa)와, 사출면(9b)에 간격을 사이에 두고서 형성된 1쌍의 원형상의 차광성 도트(9bc)를 조합하여, 보정 필터(9)의 필터 영역(9c 및 9d)을 구성하는 것도 가능하다. 이하, 설명의 이해를 쉽게 하기 위해서, 각 차광성 도트(9aa와 9bc)는 서로 동일한 크기를 갖고, X방향을 따라 직선 형상으로 나란히 늘어서서 배치되어 있는 것으로 한다. 또한, 차광성 도트(9aa)의 중심과, 대응하는 1쌍의 차광성 도트(9bc)의 중심을 연결하는 선분의 중점은, 광축 AX 방향에서 보아서 일치하고 있는 것으로 한다. 즉, 원형상의 차광성 도트(9aa)와 1쌍의 원형상의 차광성 도트(9bc)는, 광축 AX 방향에서 보아서 서로 겹쳐져 있지 않다.
이 경우, 원형상의 차광성 도트(9aa)와 1쌍의 원형상의 차광성 도트(9bc)의 조합으로 이루어지는 단위 감광 영역에 대하여 광축 AX에 평행한 광이 입사하면, 보정 필터(9)의 직후이고 사출면(9b)에 평행한 면에서, 도 53a에 나타내는 바와 같이, 원형상의 차광성 도트(9aa)에 의해 감광된 영역(91aa)과, 1쌍의 원형상의 차광성 도트(9bc)에 의해 감광된 영역(91bc)은 겹치는 부분이 없다. 즉, 보정 필터(9)의 직후에서, 원형상의 감광 영역(91aa)과 1쌍의 원형상의 감광 영역(91bc)은, 원형상의 감광 영역(91aa)의 3개분의 면적을 갖는 감광 영역을 형성한다.
원형상의 차광성 도트(9aa)와 1쌍의 원형상의 차광성 도트(9bc)로 이루어지는 단위 감광 영역에 입사하는 광의 광축 AX에 대한 각도가 예컨대 YZ 평면을 따라 0도부터 단조롭게 증대하면, 보정 필터(9)의 직후에서, 감광 영역(91aa)이 Z방향으로 이동하여 한쪽의 감광 영역(91bc)과 겹치는 영역이 단조롭게 증대하고, 이윽고 도 53b에 나타내는 바와 같이 감광 영역(91aa)이 한쪽의 감광 영역(91bc)과 완전히 겹친다. 이 상태에서는, 원형상의 감광 영역(91aa)과 1쌍의 원형상의 감광 영역(91bc)이, 원형상의 감광 영역(91aa)의 2개분의 면적을 갖는 감광 영역을 형성한다.
이렇게 해서, 원형상의 차광성 도트(9aa)와 1쌍의 원형상의 차광성 도트(9bc)로 이루어지는 단위 감광 영역은, 광의 입사 각도가 커짐에 따라서 감광율이 감소하는 감광 작용을 발휘한다. 그 결과, 도 52의 변형예에 있어서도, 차광성 도트(9aa와 9bc)로 이루어지는 단위 감광 영역이 소정의 분포에 따라서 다수 형성된 보정 필터(9)의 필터 영역(9c 및 9d)은, 광의 입사 각도가 커짐에 따라서 감광율이 감소하는 감광율 특성을 갖고, 도 45의 실시형태의 경우와 마찬가지의 효과가 얻어진다. 또한, 도 52의 변형예에 따른 필터 영역(9c 및 9d)에서는, 도 45의 실시형태에 따른 필터 영역(9c 및 9d)보다 광량의 손실이 작게 억제된다.
또한, 상술한 실시형태에서는, 보정 필터(9)와 농도 필터(6)의 협동 작용에 의해, 각 점에 관한 동공 강도 분포를 각각 거의 균일하게 조정하고 있다. 그러나, 농도 필터(6)를 이용하지 않고, 필터 영역(9c, 9d)은 상이한 감광율 특성을 갖는 새로운 필터 영역을 보정 필터(9)에 추가함으로써, 각 점에 관한 동공 강도 분포를 각각 거의 균일하게 조정하는 변형예도 가능하다. 이 변형예에 따른 보정 필터(9)는, 도 54에 나타내는 바와 같이, Z방향으로 간격을 사이에 둔 1쌍의 면광원(20c, 20d)에 대응하여 배치된 1쌍의 필터 영역(9c 및 9d)에 부가하여, X방향으로 간격을 사이에 둔 1쌍의 면광원(20a, 20b)에 대응하여 배치된 1쌍의 필터 영역(9e 및 9f)을 구비하고 있다.
따라서, 4극 형상의 동공 강도 분포(20) 중, 면광원(20c)으로부터의 광은 필터 영역(9c)을 통과하고, 면광원(20d)으로부터의 광은 필터 영역(9d)을 통과하고, 면광원(20a)의 광은 필터 영역(9e)을 통과하고, 면광원(20b)으로부터의 광은 필터 영역(9f)을 통과한다. 필터 영역(9e 및 9f)에서는, 도 55에 나타내는 바와 같이, 입사면(9a)에 원형상의 차광성 도트(9ab)가 형성되고, 사출면(9b)에는 원형상의 차광성 도트(9ab)에 대응하도록 원형상의 차광성 도트(9bd)가 형성되어 있다.
이하, 설명의 이해를 쉽게 하기 위해서, 차광성 도트(9ab와 9bd)는 서로 동일한 크기를 갖고, 차광성 도트(9ab)의 중심과 차광성 도트(9bd)의 중심이 광축 AX 방향에서 보아서 일치하고 있는 것으로 한다. 즉, 원형상의 차광성 도트(9ab)와 원형상의 차광성 도트(9bd)는, 광축 AX 방향에서 보아서 서로 겹쳐 있다. 이 경우, 원형상의 차광성 도트(9ab와 9bd)의 조합으로 이루어지는 단위 감광 영역에 대하여 광축 AX에 평행한 광이 입사하면, 보정 필터(9)의 직후이고 사출면(9b)에 평행한 면에서, 도 56a에 나타내는 바와 같이, 원형상의 차광성 도트(9ab)에 의해 감광된 영역(92ab)과, 원형상의 차광성 도트(9bd)에 의해 감광된 영역(92bd)은 서로 겹친다. 즉, 보정 필터(9)의 직후에서, 원형상의 감광 영역(92ab과 92bd)은, 원형상의 감광 영역(92ab)의 1개분의 면적을 갖는 감광 영역을 형성한다.
원형상의 차광성 도트(9ab와 9bd)로 이루어지는 단위 감광 영역에 입사하는 광의 광축 AX에 대한 각도가 예컨대 YZ 평면을 따라 0도부터 단조롭게 증대하면, 보정 필터(9)의 직후에서, 감광 영역(92ab)이 Z방향으로 이동하여 감광 영역(92bd)과 겹치는 영역이 단조롭게 감소하고, 이윽고 도 56b에 나타내는 바와 같이 감광 영역(92ab)이 한쪽의 감광 영역(92bd)과 전혀 겹치지 않게 된다. 이 상태에서는, 원형상의 감광 영역(92ab와 92bd)이 원형상의 감광 영역(92ab)의 2개분의 면적을 갖는 감광 영역을 형성한다.
이렇게 해서, 원형상의 차광성 도트(9ab와 9bd)로 이루어지는 단위 감광 영역은, 광의 입사 각도가 커짐에 따라서 감광율이 증대하는 감광 작용을 발휘한다. 그 결과, 차광성 도트(9ab와 9bd)로 이루어지는 단위 감광 영역이 소정의 분포에 따라서 다수 형성된 보정 필터(9)의 필터 영역(9e 및 9f)은, 필터 영역(9c 및 9d)과는 반대로, 도 57에 나타내는 바와 같이, 광의 입사 각도 θ가 커짐에 따라서 감광율이 증대하는 감광율 특성을 갖는다.
이렇게 해서, 중심점 P1에 관한 동공 강도 분포(21) 중, 면광원(21a 및 21b)으로부터의 광은, 보정 필터(9)의 필터 영역(9e 및 9f)의 감광 작용을 받아서, 그 광강도는 비교적 작게 저하된다. 그 결과, 도 58에 나타내는 바와 같이, 필터 영역(9c 및 9d)에 의해 조정된 중심점 P1에 관한 동공 강도 분포(21')(도 50의 오른쪽의 분포(21')를 참조)는, 필터 영역(9e 및 9f)의 작용을 받아서, 거의 균일한 성상의 동공 강도 분포(21")로 조정된다. 즉, 보정 필터(9)에 의해 조정된 동공 강도 분포(21")에서는, X방향으로 간격을 사이에 둔 면광원(21a', 21b')의 광강도와 Z방향으로 간격을 사이에 둔 면광원(21c', 21d')의 광강도가 거의 일치한다.
한편, 주변점 P2, P3에 관한 동공 강도 분포(22) 중, 면광원(22a 및 22b)으로부터의 광은, 보정 필터(9)의 필터 영역(9e 및 9f)의 작용을 받아서, 그 광강도는 비교적 크게 저하된다. 그 결과, 도 59에 나타내는 바와 같이, 필터 영역(9c 및 9d)에 의해 조정된 주변점 P2, P3에 관한 동공 강도 분포(22')(도 51의 오른쪽의 분포(22')를 참조)는, 필터 영역(9e 및 9f)의 작용을 받아서, 거의 균일한 성상의 동공 강도 분포(22")로 조정된다. 즉, 보정 필터(9)에 의해 조정된 동공 강도 분포(22")에서는, X방향으로 간격을 사이에 둔 면광원(22a', 22b')의 광강도와 Z방향으로 간격을 사이에 둔 면광원(22c', 22d')의 광강도가 거의 일치한다.
이렇게 해서, 도 54의 변형예에서는, 필터 영역(9c 및 9d 및 9e 및 9f)을 구비한 보정 필터(9)의 작용에 의해, 중심점 P1에 관한 동공 강도 분포(21) 및 주변점 P2, P3에 관한 동공 강도 분포(22)가 모두 거의 균일한 성상의 동공 강도 분포(21" 및 22")로 조정된다. 마찬가지로, 중심점 P1과 주변점 P2, P3 사이에서 Y방향을 따라 배치된 각 점에 관한 동공 강도 분포, 나아가서는 웨이퍼 W 상의 정지 노광 영역 ER 내의 각 점에 관한 동공 강도 분포도, 거의 균일한 성상의 분포로 조정된다. 환언하면, 농도 필터(6)를 이용하지 않고, 보정 필터(9)만의 감광 작용에 의해, 웨이퍼 W 상의 정지 노광 영역 ER 내의 각 점에 관한 동공 강도 분포가 거의 균일한 성상의 분포로 조정된다.
또한, 도 54의 변형예에 따른 필터 영역(9e 및 9f)에서는, 도 52의 변형예에 따른 필터 영역(9c 및 9d)보다 광량의 손실이 작게 억제된다. 또한, 경우에 따라서는, 도 54의 변형예에 따른 필터 영역(9e 및 9f)만을 구비한 보정 필터를 이용하여, 피조사면 상의 각 점에 관한 동공 강도 분포를 각각 독립적으로 조정하고, 나아가서는 각 점에 관한 동공 강도 분포를 서로 거의 동일한 성상의 분포로 조정하는 것도 가능하다.
또한, 상술한 설명에서는, 보정 필터(9)의 본체를 구성하는 광투과성의 기판으로서, 평행 평면판을 이용하고 있다. 그러나, 평행 평면판에 한정되지 않고, 예컨대 적어도 한쪽의 면이 곡율을 갖는 기판을 이용하여, 본 발명의 보정 필터를 구성할 수도 있다.
또한, 상술한 설명에서는, 조명 동공에 4극 형상의 동공 강도 분포가 형성되는 변형 조명, 즉 4극 조명을 예로 들어서, 본 발명의 작용 효과를 설명하고 있다. 그러나, 4극 조명에 한정되지 않고, 예컨대 윤대 형상의 동공 강도 분포가 형성되는 윤대 조명, 4극 형상 이외의 다른 복수극 형상의 동공 강도 분포가 형성되는 복수극 조명 등에 대해서도, 마찬가지로 본 발명을 적용하여 동일한 작용 효과를 얻을 수 있는 것은 분명하다.
또한, 상술한 설명에서는, 마이크로 플라이아이 렌즈(8)의 뒤쪽 초점면 또는 그 근방의 조명 동공에 형성되는 동공 강도 분포(20)의 형성면보다 뒤쪽(마스크측)에, 보정 필터(9)를 배치하고 있다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 동공 강도 분포(20)의 형성면의 위치, 또는 그 앞쪽(광원측)에, 보정 필터(9)를 배치할 수도 있다. 또한, 마이크로 플라이아이 렌즈(8)보다 뒤쪽의 다른 조명 동공의 위치 또는 그 근방, 예컨대 결상 광학 시스템(12)의 앞쪽 렌즈군(12a)과 뒤쪽 렌즈군(12b) 사이의 조명 동공의 위치 또는 그 근방에, 보정 필터(9)를 배치할 수도 있다.
일반적으로는, 광학 인테그레이터보다 뒤쪽의 조명 동공의 앞쪽에 인접한 파워를 가지는 광학 소자와 상기 조명 동공의 뒤쪽에 인접한 파워를 가지는 광학 소자와의 사이의 조명 동공 공간에 있어서, 상기 조명 동공의 일부의 영역만을 통과하는 광 또는 상기 조명 동공의 일부의 영역만을 통과한 광이 입사하는 위치에, 광의 입사 각도에 따라 변화되는 투과율 특성을 갖는 투과 필터를 배치할 수 있다. 즉, 이러한 「조명 동공 공간」 안에는, 파워를 가지지 않는 평행 평면판이나 평면 거울이 존재해 있어도 좋다.
또한, 상술한 설명에서는, 웨이퍼 W의 샷 영역에 마스크 M의 패턴을 주사 노광하는 스텝ㆍ앤드ㆍ스캔 방식의 노광 장치에 대하여 본 발명을 적용하고 있다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 웨이퍼 W의 각 노광 영역에 마스크 M의 패턴을 일괄 노광하는 동작을 반복하는 스텝ㆍ앤드ㆍ리피트 방식의 노광 장치에 대하여 본 발명을 적용할 수도 있다. 특히, 도 45의 실시형태에 따른 필터 영역(9c 및 9d)을 갖는 보정 필터(9), 및 도 54의 변형예에 따른 필터 영역(9c 및 9d 및 9e 및 9f)을 갖는 보정 필터(9)는, 일괄 노광형의 노광 장치에도 적용가능하다.
또한, 상술한 설명에서는, 도 45의 실시형태, 도 52의 변형예, 및 도 55의 변형예에 있어서, 보정 필터(9)의 입사면(9a)에 분포 형성되는 제 1 단위 감광 영역 및 사출면(9b)에 분포 형성되는 제 2 단위 감광 영역이, 예컨대 크로뮴이나 산화 크로뮴 등으로 이루어지는 차광성 도트(9aa, 9bb; 9aa, 9bc; 9ab, 9bd)에 의해, 입사광을 가리는 차광 영역으로서 형성되어 있다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 제 1 단위 감광 영역 및 제 2 단위 감광 영역에 대해서는, 차광 영역의 형태 이외의 형태도 가능하다.
예컨대, 제 1 단위 감광 영역 및 제 2 단위 감광 영역 중 적어도 한쪽을, 입사광을 산란시키는 산란 영역으로서, 또는 입사광을 회절시키는 회절 영역으로서 형성하는 것도 가능하다. 일반적으로, 광투과성의 기판의 소요 영역에 조면화 가공(roughening process)을 실시함으로써 산란 영역이 형성되고, 소요 영역에 회절면 형성 가공을 실시함으로써 회절 영역이 형성된다.
구체적으로는, 도 45의 실시형태에 대응하는 구성에 있어서, 도 60에 나타내는 바와 같이, 제 1 단위 감광 영역으로서 원형상의 산란 영역(또는 회절 영역)(9ac)을 보정 필터(9)의 입사면(9a)에 분포 형성하고, 제 2 단위 감광 영역으로서 링형상의 산란 영역(또는 회절 영역)(9be)을 사출면(9b)에 분포 형성함으로써, 도 45의 실시형태와 마찬가지의 효과를 달성할 수 있다.
또한, 도 52의 변형예에 대응하는 구성에 있어서, 도 60에 나타내는 바와 같이, 제 1 단위 감광 영역으로서 원형상의 산란 영역(또는 회절 영역)(9ac)을 보정 필터(9)의 입사면(9a)에 분포 형성하고, 제 2 단위 감광 영역으로서 1쌍의 원형상의 산란 영역(또는 회절 영역)(9bf)을 사출면(9b)에 분포 형성함으로써도 52의 변형예와 마찬가지의 효과를 달성할 수 있다.
또한, 도 55의 변형예에 대응하는 구성에 있어서, 도 61에 나타내는 바와 같이, 제 1 단위 감광 영역으로서 원형상의 산란 영역(또는 회절 영역)(9ad)을 보정 필터(9)의 입사면(9a)에 분포 형성하고, 제 2 단위 감광 영역으로서 원형상의 산란 영역(또는 회절 영역)(9bg)을 사출면(9b)에 분포 형성함으로써, 도 55의 변형예와 마찬가지의 효과를 달성할 수 있다.
보정 필터(9)는, 도 62에 나타내는 바와 같이, 광축 AX를 사이에 두고서 X방향으로 간격을 사이에 둔 1쌍의 면광원(20a, 20b)에 대응하여 배치된 1쌍의 보정 영역(91 및 92)을 갖고 있더라도 좋다. 이하, 설명을 간단히 하기 위해서, 1쌍의 보정 영역(91과 92)은, 서로 동일한 구성을 갖고, 광축 AX를 지나서 Z방향으로 연장되는 축선에 관하여 대칭으로 배치되어 있는 것으로 한다.
보정 필터(9)는, 도 63에 나타내는 바와 같이, 광축 AX를 따라 소정의 두께를 갖는 광투과성의 기판의 형태를 갖는다. 구체적으로는, 보정 필터(9)는, 예컨대 석영 또는 형석과 같은 광학 재료에 의해 형성된 평행 평면판의 형태를 갖는다. 보정 필터(9)의 광의 입사측(광원측)의 면(9a)에서의 각 보정 영역(91, 92) 내에는, 예컨대 크로뮴이나 산화 크로뮴 등으로 이루어지는 원형상의 차광성 도트(9aa)가 소정의 분포에 따라서 형성되어 있다. 한편, 보정 필터(9)의 광의 사출측(마스크측)의 면(9b)에서의 각 보정 영역(91, 92) 내에는, 예컨대 크로뮴이나 산화 크로뮴 등으로 이루어지는 원형상의 차광성 도트(9bb)가, 원형상의 차광성 도트(9aa)에 일대일로 대응하도록 분포 형성되어 있다. 또한, 도 64에, 보정 필터(9)에 있어서의 각 보정 영역(91, 92) 내에 형성되어 있는 차광성 도트(91bb(9bb), 92bb(9bb))의 분포의 일례를 나타낸다.
이하, 설명의 이해를 쉽게 하기 위해서, 보정 필터(9)는, 그 입사면(9a) 및 사출면(9b)이 광축 AX에 대하여 수직으로 되도록 배치되어 있는 것으로 한다. 또한, 원형상의 차광성 도트(9aa)의 중심과 원형상의 차광성 도트(9bb)의 중심을 연결하는 선분은, 광축 AX에 평행한 것으로 한다. 또한, 원형상의 차광성 도트(9bb)의 외경은, 원형상의 차광성 도트(9aa)의 외경보다 큰 것으로 한다. 즉, 원형상의 차광성 도트(9bb)의 영역은, 원형상의 차광성 도트(9aa)의 영역을 포함하는 크기를 갖는 것으로 한다.
이 경우, 하나의 원형상의 차광성 도트(9aa)와 원형상의 차광성 도트(9bb)의 조합으로 이루어지는 단위 감광 영역에 대하여 광축 AX에 평행한 광이 입사하면, 각 보정 영역(91, 92)의 직후(보정 필터(9)의 직후)이고 사출면(9b)에 평행한 면에 있어서, 도 65a에 나타내는 바와 같이, 원형상의 차광성 도트(9aa)에 의해 차광(감광을 포함하는 넓은 개념)된 영역(90aa)과, 원형상의 차광성 도트(9bb)에 의해 차광된 영역(90bb)은 겹친다. 즉, 보정 필터(9)의 직후에서, 원형상의 차광 영역(90aa)과 원형상의 차광 영역(90bb)은, 원형상의 차광 영역(90bb)과 동일한 외경을 갖는 원형상의 차광 영역을 형성한다.
원형상의 차광성 도트(9aa)와 원형상의 차광성 도트(9bb)로 이루어지는 단위 감광 영역에 입사하는 광의 광축 AX에 대한 각도가 예컨대 YZ 평면을 따라 0도부터 단조롭게 증대하면, 원형상의 차광 영역(90aa)이 Z방향으로 이동하여, 이윽고 도 65b에 나타내는 바와 같이 원형상의 차광 영역(90aa)의 바깥쪽 가장자리가 원형상의 차광 영역(90bb)의 바깥쪽 가장자리에 접하는 상태로 된다. 광축 AX에 대한 입사광의 각도가 YZ 평면을 따라 더욱 단조롭게 증대하면, 원형상의 차광 영역(90aa)과 원형상의 차광 영역(90bb)의 겹치는 영역이 단조롭게 감소하여, 이윽고 도 65c에 나타내는 바와 같이 원형상의 차광 영역(90aa)이 원형상의 차광 영역(90bb)의 바깥쪽으로 완전히 나가버린다.
본 실시형태에서는, 4극 형상의 동공 강도 분포(20)로부터의 보정 필터(9)로의 광의 YZ 평면을 따른 최대 입사 각도가, 도 65c에 나타내는 바와 같이 원형상의 차광 영역(90aa)이 원형상의 차광 영역(90bb)의 바깥쪽으로 완전히 나가기 직전의 광의 입사 각도 θm 이하로 되도록 구성되어 있는 것으로 한다. 이 경우, 원형상의 차광성 도트(9aa)와 원형상의 차광성 도트(9bb)로 이루어지는 단위 감광 영역은, 광의 입사 각도 θ의 크기(절대값)가 소정값(도 65b에 나타내는 바와 같이 원형상의 차광 영역(90aa)의 바깥쪽 가장자리가 원형상의 차광 영역(90bb)의 바깥쪽 가장자리에 접하게 될 때의 광의 입사 각도의 크기) θc에 도달할 때까지는 감광율이 일정하고, 광의 입사 각도의 크기가 소정값 θc를 초과해서 커짐에 따라서 감광율이 단조롭게 증대하는 감광 작용을 발휘하게 된다.
다른 표현을 하면, 원형상의 차광성 도트(제 1 감광 영역)(9aa) 및 원형상의 차광성(제 2 감광 영역) 도트(9bb)는, 보정 필터(9)의 입사면(9a) 및 사출면을 통과하는 광에 대하여, 입사면(9a)으로의 광의 입사 각도 θ의 변화(예컨대 마이너스의 값으로부터 플러스의 값으로의 변화)에 따라서 감광율이 단조롭게 감소하여, 거의 일정한 감광율을 유지한 후에 단조롭게 증대하는 감광율 특성을 부여한다. 즉, 차광성 도트(9aa와 9bb)로 이루어지는 단위 감광 영역이 소정의 분포에 따라서 복수 형성된 보정 필터(9)는, 도 66에 나타내는 바와 같이, 보정 필터(9)에 대한 광의 입사 각도 θ의 크기가 θc 이하일 때에는 감광율이 일정하고 또한 광의 입사 각도 θ의 크기가 θc보다 커짐에 따라서 감광율이 증대하는 감광율 특성을 갖는다.
도 62를 참조하여 상술한 바와 같이, 보정 필터(9)는, 광축 AX를 사이에 두고서 X방향으로 간격을 사이를 둔 1쌍의 면광원(20a, 20b)에 대응하여 배치된 1쌍의 보정 영역(91 및 92)을 갖는다. 즉, 보정 영역(91)은 면광원(20a)으로부터의 광에 작용하도록 배치되고, 보정 영역(92)은 면광원(20b)으로부터의 광에 작용하도록 배치되어 있다. 따라서, 4극 형상의 동공 강도 분포(20) 중, 면광원(20a)으로부터의 광은 보정 영역(91)을 통과하고, 면광원(20b)으로부터의 광은 보정 영역(92)을 통과하지만, 면광원(20c, 20d)으로부터의 광은 보정 필터(9)의 작용을 받지 않는다.
이 경우, 도 67에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 W 상의 정지 노광 영역 ER 내의 중심점 P1에 도달하는 광, 즉 마스크 블라인드(11)의 개구부의 중심점 P1'에 도달하는 광은, 보정 필터(9)에 대하여 입사 각도 0으로 입사한다. 환언하면, 중심점 P1에 관한 동공 강도 분포(21)의 면광원(21a 및 21b)으로부터의 광은, 입사 각도 0으로 1쌍의 보정 영역(91 및 92)에 입사한다. 한편, 도 68에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 W 상의 정지 노광 영역 ER 내의 주변점 P2, P3에 도달하는 광, 즉 마스크 블라인드(11)의 개구부의 주변점 P2', P3'에 도달하는 광은, 보정 필터(9)에 대하여 비교적 큰 입사 각도 ±θ로 입사한다. 환언하면, 주변점 P2, P3에 관한 동공 강도 분포(22)의 면광원(22a 및 22b)으로부터의 광은, 입사 각도 ±θ로 1쌍의 보정 영역(91 및 92)에 각각 입사한다.
중심점 P1에 관한 동공 강도 분포(21) 중, 면광원(21a 및 21b)으로부터의 광은 보정 필터(9)의 감광 작용을 받지만, 그 광강도의 저하는 비교적 작다. 면광원(21c 및 21d)으로부터의 광은, 보정 필터(9)의 감광 작용을 받지 않기 때문에, 그 광강도는 변화하지 않는다. 그 결과, 중심점 P1에 관한 동공 강도 분포(21)는, 도 69에 나타내는 바와 같이, 보정 필터(9)의 감광 작용을 받더라도, 원래의 분포(21)와 거의 동일한 성상의 동공 강도 분포(21')로 조정될 뿐이다. 즉, 보정 필터(9)에 의해 조정된 동공 강도 분포(21')에 있어서도, Z방향으로 간격을 사이에 둔 면광원(21c, 21d)의 광강도가 X방향으로 간격을 사이에 둔 면광원(21a', 21b')의 광강도보다 큰 성상은 유지된다.
한편, 주변점 P2, P3에 관한 동공 강도 분포(22) 중, 면광원(22a 및 22b)으로부터의 광은, 보정 필터(9)의 감광 작용을 받아서, 그 광강도는 비교적 크게 저하된다. 면광원(22c 및 22d)으로부터의 광은, 보정 필터(9)의 감광 작용을 받지 않기 때문에, 그 광강도는 변화하지 않는다. 그 결과, 주변점 P2, P3에 관한 동공 강도 분포(22)는, 도 70에 나타내는 바와 같이, 보정 필터(9)의 감광 작용에 의해, 원래의 분포(22)와는 상이한 성상의 동공 강도 분포(22')로 조정된다. 즉, 보정 필터(9)에 의해 조정된 동공 강도 분포(22')에서는, Z방향으로 간격을 사이에 둔 면광원(22c, 22d)의 광강도가 X방향으로 간격을 사이에 둔 면광원(22a', 22b')의 광강도보다 큰 성상으로 변화된다.
이렇게 해서, 보정 필터(9)의 감광 작용에 의해, 주변점 P2, P3에 관한 동공 강도 분포(22)는, 중심점 P1에 관한 동공 강도 분포(21')와 거의 동일한 성상의 분포(22')로 조정된다. 마찬가지로, 중심점 P1과 주변점 P2, P3 사이에서 Y방향을 따라 배치된 각 점에 관한 동공 강도 분포, 나아가서는 웨이퍼 W 상의 정지 노광 영역 ER 내의 각 점에 관한 동공 강도 분포도, 중심점 P1에 관한 동공 강도 분포(21')와 거의 동일한 성상의 분포로 조정된다. 환언하면, 보정 필터(9)의 감광 작용에 의해, 웨이퍼 W 상의 정지 노광 영역 ER 내의 각 점에 관한 동공 강도 분포는 서로 거의 동일한 성상의 분포로 조정된다. 또 다른 표현을 하면, 보정 필터(9)는 각 점에 관한 동공 강도 분포를 서로 거의 동일한 성상의 분포로 조정하기 위해서 필요한 소요의 감광율 특성을 갖는다.
이상과 같이, 본 실시형태의 보정 필터(9)에서는, 평행 평면판의 형태를 갖는 광투과성 기판의 입사면에 복수의 원형상의 차광성 도트(9aa)가 소정의 분포에 따라서 형성되고, 기판의 출사면에는 복수의 원형상의 차광성 도트(9aa)와 일대일로 대응하도록 복수의 원형상의 차광성 도트(9bb)가 형성되어 있다. 그리고, 원형상의 차광성 도트(9bb)의 영역은 원형상의 차광성 도트(9aa)의 영역을 포함하는 크기를 갖는다. 따라서, 원형상의 차광성 도트(9aa)와 원형상의 차광성 도트(9bb)로 이루어지는 단위 감광 영역은, 이른바 시차의 효과에 의해, 광의 입사 각도의 변화에 따라서 감광율이 단조롭게 감소하여, 거의 일정한 감광율을 유지한 후에 단조롭게 증대하는 감광 작용을 발휘한다.
그 결과, 차광성 도트(9aa와 9bb)로 이루어지는 단위 감광 영역이 복수 형성된 보정 필터(9)는, 광의 입사 각도의 변화에 따라서 감광율이 단조롭게 감소하여, 거의 일정한 감광율을 유지한 후에 단조롭게 증대하는 감광율 특성을 갖는다. 또한, 보정 필터(9)는 조명 동공의 근방의 위치, 즉 피조사면인 마스크 M(또는 웨이퍼 W)에서의 광의 위치 정보가 광의 각도 정보로 변환되는 위치에 배치되어 있다. 따라서, 본 실시형태의 보정 필터(9)의 감광 작용에 의해, 피조사면 상의 각 점에 관한 동공 강도 분포를 각각 독립적으로 조정할 수 있고, 나아가서는 각 점에 관한 동공 강도 분포를 서로 거의 동일한 성상의 분포로 조정하는 것이 가능하다.
또한, 본 실시형태의 조명 광학 시스템(2~12)에서는, 소요의 감광율 특성을 갖는 1쌍의 보정 영역(91 및 92)을 구비하고, 웨이퍼 W 상의 정지 노광 영역 ER 내의 각 점에 관한 동공 강도 분포를 각각 독립적으로 조정하는 보정 필터(9)와, 광의 입사 위치에 따라 변화되는 소요의 투과율 특성을 갖고, 각 점에 관한 동공 강도 분포를 일률적으로 조정하는 농도 필터(6)와의 협동 작용에 의해, 각 점에 관한 동공 강도 분포를 각각 거의 균일하게 조정할 수 있다.
따라서, 본 실시형태의 노광 장치(2~WS)에서는, 웨이퍼 W 상의 정지 노광 영역 ER 내의 각 점에서의 동공 강도 분포를 각각 거의 균일하게 조정하는 조명 광학 시스템(2~12)을 이용하여, 마스크 M의 미세 패턴에 따른 적절한 조명 조건을 기초로 양호한 노광을 행할 수 있고, 나아가서는 마스크 M의 미세 패턴을 노광 영역의 전체에 걸쳐서 원하는 선폭으로 웨이퍼 W 상에 충실히 전사할 수 있다.
본 실시형태에 있어서, 웨이퍼(피조사면) W 상의 광량 분포가, 예컨대 보정 필터(9)의 감광 작용(조정 작용)의 영향을 받는 것이 생각된다. 이 경우, 상술한 바와 같이, 필요에 따라, 공지된 구성을 갖는 광량 분포 조정부의 작용에 의해, 정지 노광 영역 ER 내의 조도 분포 또는 정지 노광 영역(조명 영역) ER의 형상을 변경할 수 있다.
또한, 상술한 실시형태에서는, 도 63에 나타내는 특정한 형태에 따라서, 광축 AX에 대하여 수직하게 배치된 평행 평면판의 형태를 갖는 보정 필터(9)의 입사면에 제 1 감광 영역으로서의 원형상의 차광성 도트(9aa)가 분포 형성되고, 그 사출면에 제 2 감광 영역으로서의 원형상의 차광성 도트(9bb)가 분포 형성되어 있다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 보정 필터(9)의 구체적인 구성에 대해서는 다양한 형태가 가능하다. 예컨대, 보정 필터(9)를 구성하는 기판의 형태, 자세, 제 1 감광 영역 및 제 2 감광 영역의 수, 형상, 형태, 제 1 감광 영역과 제 2 감광 영역과의 대소 관계, 위치 관계 등에 대해서, 다양한 형태가 가능하다. 예컨대, 단위 감광 영역에서의 차광성 도트(9aa)와 차광성 도트(9bb)의 조합은 1개대 1개이어도 좋고, 1개대 복수개이어도 좋다. 또한, 차광성 도트의 쌍(9aa, 9bb)(단위 감광 영역)은 각 보정 영역(91, 92) 내에 1세트 이상 존재하고 있으면 좋다.
일반적으로, 적어도 하나의 소정 형상(원형상을 포함하는 적당한 형상)의 제 1 감광 영역과, 이것에 대응하는 적어도 하나의 소정 형상의 제 2 감광 영역과의 조합에 의해, 소요의 감광 작용을 발휘할 수 있다. 또한, 입사면에 형성되는 제 1 감광 영역이 사출면에 형성되는 제 2 감광 영역을 포함하는 크기를 갖는 경우에도, 마찬가지의 감광 작용을 발휘할 수 있다. 또한, 1쌍의 보정 영역(91 및 92)을 각각 다른 광투과성 기판 상에 형성하거나, 보정 필터(9)의 본체를 구성하는 광투과성의 기판으로서, 예컨대 적어도 한쪽의 면이 곡율을 갖는 기판을 이용하거나 할 수 있다.
또한, 상술한 실시형태에서는, 원형상의 차광성 도트(9aa)와 원형상의 차광성 도트(9bb)의 조합에 의해, 도 66에 나타내는 바와 같이 입사 각도 0에 관하여 대칭인 감광율 특성을 실현하고 있다. 그러나, 예컨대 도 63에 나타내는 구성에 있어서, 원형상의 차광성 도트(9aa)의 중심에 대하여 원형상의 차광성 도트(9bb)의 중심을 Z방향으로 편심시켜서 형성함으로써, 도 71에 나타내는 바와 같이 입사 각도 0에 관하여 비대칭인 감광율 특성, 즉 대칭축이 입사 각도 0으로부터 소정의 각도만큼 위치 어긋난 감광율 특성을 실현할 수 있다. 이는, 중심이 서로 편심한 원형상의 차광성 도트(9aa)와 원형상의 차광성 도트(9bb)의 조합으로 이루어지는 단위 감광 영역을 혼재시키는 것에 의해, 보정 필터(9)의 감광율 특성의 변경에 관한 자유도가 향상하는 것을 의미하고 있다. 덧붙여서 말하면, 예컨대 도 62에 나타내는 구성에 있어서 각 보정 영역(91, 92)(나아가서는 보정 필터(9))를 X축 둘레로 회전시켜서 자세를 변경함으로써, 보정 필터(9)의 감광율 특성을 입사 각도 0에 관하여 비대칭으로 변경할 수도 있다.
또한, 예컨대 도 72에 나타내는 차광성 도트(9aa)와 차광성 도트(9bc)의 조합을 혼재시키는 것에 의해, 보정 필터(9)의 감광율 특성의 변경에 관한 자유도를 향상시킬 수 있다. 도 72에서는, 예컨대 원형상의 차광성 도트(9aa)의 중심과 원형상의 차광성 도트(9bc)의 중심을 연결하는 선분은 광축 AX에 평행하며, 원형상의 차광성 도트(9aa)의 외경과 원형상의 차광성 도트(9bc)의 외경은 같다. 즉, 원형상의 차광성 도트(9aa)와 원형상의 차광성 도트(9bc)는, 광축 AX의 방향에서 보아서 서로 겹쳐 있다.
이 경우, 원형상의 차광성 도트(9aa)와 원형상의 차광성 도트(9bc)의 조합으로 이루어지는 단위 감광 영역에 대하여 광축 AX에 평행한 광이 입사하면, 보정 필터(9)의 직후이고 사출면(9b)에 평행한 면에 있어서, 도 73a에 나타내는 바와 같이, 원형상의 차광성 도트(9aa)에 의해 차광(감광을 포함하는 넓은 개념)된 영역(93aa)과, 원형상의 차광성 도트(9bc)에 의해 차광된 영역(93bc)은 서로 겹친다. 즉, 보정 필터(9)의 직후에서, 원형상의 차광 영역(93aa와 93bc)은 원형상의 차광 영역(93aa)의 1개분의 면적을 갖는 차광 영역을 형성한다.
원형상의 차광성 도트(9aa)와 원형상의 차광성 도트(9bc)로 이루어지는 단위 감광 영역에 입사하는 광의 광축 AX에 대한 각도가 YZ 평면을 따라 0도부터 단조롭게 증대하면, 차광 영역(93aa)이 Z방향으로 이동하여 차광 영역(93bc)과 겹치는 영역이 단조롭게 감소하고, 이윽고 도 73b에 나타내는 바와 같이 차광 영역(93aa)이 차광 영역(93bc)과 전혀 겹치지 않게 된다. 이 상태에서는, 원형상의 차광 영역(93aa와 93bc)이 차광 영역(93aa)의 2개분의 면적을 갖는 차광 영역을 형성한다. 이렇게 해서, 원형상의 차광성 도트(9aa)와 원형상의 차광성 도트(9bc)로 이루어지는 단위 감광 영역은, 도 74에 나타내는 바와 같이, 광의 입사 각도가 커짐에 따라서 감광율이 증대하는 감광 작용을 발휘하게 된다.
또한, 상술한 설명에서는, 보정 필터(9)의 입사면(9a)에 형성되는 제 1 감광 영역 및 사출면(9b)에 형성되는 제 2 감광 영역이, 예컨대 크로뮴이나 산화 크로뮴 등으로 이루어지는 차광성 도트(9aa 및 9bb)에 의해, 입사광을 가리는 차광 영역으로서 형성되어 있다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 감광 영역에 대해서는, 차광 영역의 형태 이외의 형태도 가능하다. 예컨대, 제 1 감광 영역 및 제 2 감광 영역 중 적어도 한쪽을, 입사광을 산란시키는 산란 영역으로서, 또는 입사광을 회절시키는 회절 영역으로서 형성하는 것도 가능하다. 일반적으로, 광투과성의 기판의 소요 영역에 조면화 가공을 실시함으로써 산란 영역이 형성되고, 소요 영역에 회절면 형성 가공을 실시함으로써 회절 영역이 형성된다.
또한, 상술한 설명에서는, 마이크로 플라이아이 렌즈(8)의 뒤쪽 초점면 또는 그 근방의 조명 동공에 형성되는 동공 강도 분포(20)의 형성면보다 뒤쪽(마스크측)에, 보정 필터(9)를 배치하고 있다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 동공 강도 분포(20)의 형성면의 위치, 또는 그 앞쪽(광원측)에 보정 필터(9)를 배치할 수도 있다. 또한, 마이크로 플라이아이 렌즈(8)보다 뒤쪽의 다른 조명 동공의 위치 또는 그 근방, 예컨대 결상 광학 시스템(12)의 앞쪽 렌즈군(12a)과 뒤쪽 렌즈군(12b) 사이의 조명 동공의 위치 또는 그 근방에, 보정 필터(9)를 배치할 수도 있다.
일반적으로, 조명 동공에 형성되는 동공 강도 분포를 보정하는 본 발명의 보정 필터는, 조명 동공의 앞쪽에 인접하는 파워를 갖는 광학 소자와 상기 조명 동공의 뒤쪽에 인접하는 파워를 갖는 광학 소자 사이의 조명 동공 공간에 위치하는 제 1 면에 형성된 제 1 감광 영역과, 조명 동공 공간에서 제 1 면보다 뒤쪽에 위치하는 제 2 면에 제 1 감광 영역에 대응하여 형성된 제 2 감광 영역을 구비하고 있다. 그리고, 제 1 감광 영역 및 제 2 감광 영역은, 제 1 면 및 제 2 면을 통과하는 광에 대하여, 제 1 면으로의 광의 입사 각도의 변화에 따라서 감광율이 단조롭게 감소하고, 거의 일정한 감광율을 유지한 후에 단조롭게 증대하는 감광율 특성을 부여하도록 구성되어 있다. 또한, 「조명 동공 공간」 안에는, 파워를 가지지 않는 평행 평면판이나 평면 거울이 존재해 있어도 좋다.
즉, 본 발명의 보정 필터는, 광투과성의 기판의 형태에 한정되지 않고, 예컨대 소정의 단면을 갖는 차광 부재의 형태이더라도 좋다. 이하, 도 75~도 77을 참조하여, 보정 필터가 차광 부재의 형태를 갖는 변형예를 설명한다. 이 변형예에 따른 보정 필터는, 도 75에 나타내는 바와 같이, 광축 AX를 사이에 두고서 X방향으로 간격을 사이에 둔 1쌍의 면광원(20a, 20b)에 대응하도록 X방향을 따라 연장되는 차광 부재(95)를 구비하고 있다. 차광 부재(95)는, 도 76에 나타내는 바와 같이, 예컨대 사다리꼴 형상의 단면을 갖고, 조명 동공의 면(XZ 평면)에 평행하게 연장되도록 배치되어 있다. 이하, 설명을 간단히 하기 위해서, 차광 부재(95)는, 그 앞쪽(광원측)의 측면(95a) 및 뒤쪽(마스크측)의 측면(95b)이 XZ 평면에 평행하게 되도록 배치되어 있는 것으로 한다.
따라서, 4극 형상의 동공 강도 분포(20) 중, 면광원(20a 및 20b)으로부터의 광은 차광 부재(95)의 작용을 받지만, 면광원(20c 및 20d)으로부터의 광은 차광 부재(95)의 작용을 받지 않는다. 이 경우, 도 76에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 W 상의 정지 노광 영역 ER 내의 중심점 P1에 도달하는 광, 즉 마스크 블라인드(11)의 개구부의 중심점 P1'에 도달하는 광은, 차광 부재(95)의 측면(95a)에 대하여 입사 각도 0으로 입사하기 때문에, 차광 부재(95)에 의해 가로막아지는 광의 양은 비교적 적다. 환언하면, 중심점 P1에 관한 동공 강도 분포(21)의 면광원(21a 및 21b)으로부터의 광의 차광 부재(95)에 의한 감광율은 비교적 작다.
한편, 도 77에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 W 상의 정지 노광 영역 ER 내의 주변점 P2, P3에 도달하는 광, 즉 마스크 블라인드(11)의 개구부의 주변점 P2', P3'에 도달하는 광은, 차광 부재(95)의 측면(95a)에 대하여 비교적 큰 입사 각도 ±θ로 입사하기 때문에, 차광 부재(95)에 의해 가로막아지는 광의 양은 비교적 많다. 환언하면, 주변점 P2, P3에 관한 동공 강도 분포(22)의 면광원(22a 및 22b)에서의 광의 차광 부재(95)에 의한 감광율은, 입사 각도 ±θ의 절대값의 크기에 따라 비교적 큰 값으로 된다.
도 75의 변형예의 경우, 차광 부재(95)의 앞쪽의 측면(95a)이, 상술한 실시형태에 있어서의 제 1 감광 영역으로서의 원형상의 차광성 도트(9aa)에 대응하는 기능을 수행하고, 차광 부재(95)의 뒤쪽의 측면(95b)이, 상술한 실시형태에 있어서의 제 2 감광 영역으로서의 원형상의 차광성 도트(9bb)에 대응하는 기능을 수행하게 된다. 그 결과, 차광 부재(95)로 이루어지는 보정 필터는, 상술한 실시형태의 경우와 마찬가지로, 도 66에 나타내는 바와 같은 형태에 따라서 감광율이 변화되는 감광율 특성을 갖는다. 또한, 보정 필터를 구성하는 차광 부재의 수, 단면 형상, 외형 형상, 배치 등에 대해서는, 다양한 형태가 가능하다. 예컨대, 차광 부재(95)의 단면 형상은 사다리꼴로는 한정되지 않고 T자 형상이어도 좋다. 또한, 사다리꼴의 측면(95a, 95b) 및 이들 측면(95a, 95b)과 교차하는 측면 중 적어도 하나의 측면은 비평면(곡면)이어도 좋다.
보정 필터(9)는, 도 78 및 도 79에 나타내는 바와 같이, 복수의 필터(기판)(91, 92)를 광축 방향으로 배열한 것이더라도 좋다. 또한, 1쌍의 기판으로 이루어지는 2단 구성에 한정되지 않고, 3개의 기판에 의해 보정 필터를 구성하는 3단 구성도 가능하고, 기판의 수에 대해서는 다양한 형태가 가능하다. 또한, 도 78, 도 79에서는, 보정 필터(9)를 구성하는 광투과성의 기판(91, 92)으로서, 평행 평면판을 이용하고 있다. 그러나, 평행 평면판에 한정되지 않고, 예컨대 적어도 한쪽의 면이 곡율을 갖는 기판을 이용하여, 본 발명의 보정 필터를 구성할 수도 있다.
또한, 도 78, 도 79에서는, 보정 필터(9)를 구성하는 광투과성의 기판(91과 92)이 서로 인접하도록 배치되어 있다. 그러나, 보정 필터를 구성하는 복수의 기판의 배치에 대해서는, 다양한 형태가 가능하다. 또한, 도 78, 도 79에서는, 복수의 단위 감광 영역(제 1 단위 감광 영역과 제 2 단위 감광 영역의 조합)을 보정 필터(9)에 분포 형성하고 있지만, 경우에 따라서는 하나의 단위 감광 영역에 의해 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.
그런데, 도 80에 나타내는 바와 같이, 예컨대 피치가 비교적 작은 패턴의 전사에 있어서 비교적 외경이 큰(조명 NA가 비교적 큼) 4극 형상의 동공 강도 분포(24a~24d)를 형성하고, 피치가 비교적 큰 패턴의 전사에 있어서 비교적 외경이 작은(조명 NA가 비교적 작음) 4극 형상의 동공 강도 분포(25a~25d)를 형성하는 경우가 있다. 이 경우, 1쌍의 면광원(24a 및 24b)에 대향하여 배치되는 필터 영역(9a 및 9b)의 영역에 있어서 광축 AX 방향으로 비교적 큰 간격을 사이에 둔 1쌍의 차광 도트(54와 55)로 이루어지는 단위 감광 영역이나, 광축 AX 방향에서 보아서 서로 겹친 1쌍의 단위 감광 영역을 대부분 포함하고, 1쌍의 면광원(25a 및 25b)에 대향하여 배치되는 필터 영역(9a 및 9b)의 영역에 있어서 광축 AX 방향으로 비교적 작은 간격을 사이에 둔 1쌍의 차광 도트(54와 55)로 이루어지는 단위 감광 영역을 대부분 포함하도록 구성하면 바람직하다.
(제 3 실시형태)
본 발명의 제 3 실시형태를 첨부 도면에 근거하여 설명한다. 도 81은 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 노광 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 81에서, 감광성 기판인 웨이퍼 W의 노광면(전사면)의 법선 방향을 따라 Z축을, 웨이퍼 W의 노광면 내에서 도 81의 지면에 평행한 방향으로 Y축을, 웨이퍼 W의 노광면 내에서 도 81의 지면에 수직 방향으로 X축을 각각 설정하고 있다. 제 3 실시형태에 따른 노광 장치에서는, 핀부재(9)를 이용하지 않는 점, 마이크로 플라이아이 렌즈(8)를 대신하여 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(109)를 이용하는 점에서, 제 1 실시형태에 따른 노광 장치와 상이하다.
제 3 실시형태에 따른 노광 장치에서는, 어포컬 렌즈(4)를 통과한 광은, 줌 렌즈(7)를 거쳐서, 광학 인테그레이터로서의 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(109)에 입사한다. 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(109)는, 도 82에 나타내는 바와 같이, 광원측에 배치된 제 1 플라이아이 부재(제 1 광학 부재)(109a)와 마스크측에 배치된 제 2 플라이아이 부재(제 2 광학 부재)(109b)에 의해 구성되어 있다.
제 1 플라이아이 부재(109a)의 광원측(입사측)의 면 및 제 2 플라이아이 부재(109b)의 광원측의 면에는, X방향으로 나란히 늘어서서 배열된 복수의 원통면 형상의 굴절면(실린드리컬 렌즈군)(109aa 및 109ba)이 각각 피치 px로 형성되어 있다. 제 1 플라이아이 부재(109a)의 마스크측(사출측)의 면 및 제 2 플라이아이 부재(109b)의 마스크측의 면에는, Z방향으로 나란히 늘어서서 배열된 복수의 원통면 형상의 굴절면(실린드리컬 렌즈군)(109ab 및 109bb)이 각각 피치 pz(pz>px)로 형성되어 있다.
실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(109)의 X방향에 관한 굴절 작용(즉 XY 평면에 관한 굴절 작용)에 착안하면, 광축 AX를 따라 입사한 평행 광속은, 제 1 플라이아이 부재(109a)의 광원측에 형성된 1군의 굴절면(109aa)에 의해서 X방향을 따라 피치 px로 파면 분할되고, 그 굴절면에서 집광 작용을 받은 후, 제 2 플라이아이 부재(109b)의 광원측에 형성된 1군의 굴절면(109ba) 중의 대응하는 굴절면에서 집광 작용을 받아서, 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(109)의 뒤쪽 초점면 상에 집광한다.
실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(109)의 Z방향에 관한 굴절 작용(즉 YZ 평면에 관한 굴절 작용)에 착안하면, 광축 AX를 따라 입사한 평행 광속은, 제 1 플라이아이 부재(109a)의 마스크측에 형성된 1군의 굴절면(109ab)에 의해서 Z방향을 따라 피치 pz로 파면 분할되고, 그 굴절면에서 집광 작용을 받은 후, 제 2 플라이아이 부재(109b)의 마스크측에 형성된 1군의 굴절면(109bb) 중의 대응하는 굴절면에서 집광 작용을 받아서, 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(109)의 뒤쪽 초점면 상에 집광한다.
이와 같이, 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(109)는, 실린드리컬 렌즈군이 양측면에 배치된 제 1 플라이아이 부재(109a)와 제 2 플라이아이 부재(109b) 에 의해 구성되어 있지만, X방향으로 px의 크기를 갖고 Z방향으로 pz의 크기를 갖는 다수의 직사각형 형상의 미소 굴절면(단위 파면 분할면)이 종횡으로 또한 조밀하게 일체 형성된 마이크로 플라이아이 렌즈와 동일한 광학적 기능을 발휘한다. 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(109)에서는, 미소 굴절면의 면형상의 격차에 기인하는 왜곡 수차의 변화를 작게 억제하여, 예컨대 에칭 가공에 의해 일체적으로 형성되는 다수의 미소 굴절면의 제조 오차가 조도 분포에 주어지는 영향을 작게 억제할 수 있다.
소정면(5)의 위치는 줌 렌즈(7)의 앞쪽 초점 위치 또는 그 근방에 배치되고, 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(109)의 입사면(즉 제 1 플라이아이 부재(109a)의 입사면)은 줌 렌즈(7)의 뒤쪽 초점 위치 또는 그 근방에 배치되어 있다. 환언하면, 줌 렌즈(7)는 소정면(5)과 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(109)의 입사면을 실질적으로 푸리에 변환의 관계로 배치하고, 나아가서는 어포컬 렌즈(4)의 동공면과 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(109)의 입사면을 광학적으로 거의 공액으로 배치하고 있다.
따라서, 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(109)의 입사면 상에는, 어포컬 렌즈(4)의 동공면과 마찬가지로, 예컨대 광축 AX를 중심으로한 윤대 형상의 조명 필드가 형성된다. 이 윤대 형상의 조명 필드의 전체 형상은, 줌 렌즈(7)의 초점 거리에 의존하여 상사적으로 변화된다. 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(109)의 각 단위 파면 분할면은, 상술한 바와 같이, Z방향을 따라 긴 변을 갖고 또한 X방향을 따라 짧은 변을 갖는 직사각형 형상으로서, 마스크 M 상에 있어서 형성해야 할 조명 영역의 형상(나아가서는 웨이퍼 W 상에 있어서 형성해야 할 노광 영역의 형상)과 상사인 직사각형 형상이다.
실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(109)에 입사한 광속은 이차원적으로 분할되고, 그 뒤쪽 초점면 또는 그 근방의 위치(나아가서는 조명 동공의 위치)에는, 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(109)의 입사면에 형성되는 조명 필드와 거의 동일한 광강도 분포를 갖는 2차 광원, 즉 광축 AX를 중심으로 한 윤대 형상의 실질적인 면광원으로 이루어지는 2차 광원(동공 강도 분포)이 형성된다.
실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(109)의 뒤쪽 초점면 또는 그 근방에는, 필요에 따라, 윤대 형상의 2차 광원에 대응한 윤대 형상의 개구부(광투과부)를 갖는 조명 개구 조리개(미도시)가 배치되어 있다. 조명 개구 조리개는 조명 광로에 대하여 삽탈 자유롭게 구성되고, 또한 크기 및 형상이 상이한 개구부를 갖는 복수의 개구 조리개와 전환가능하게 구성되어 있다. 개구 조리개의 전환 방식으로서, 예컨대 주지의 터렛 방식이나 슬라이드 방식 등을 이용할 수 있다. 조명 개구 조리개는, 후술하는 투영 광학 시스템 PL의 입사 동공면과 광학적으로 거의 공액인 위치에 배치되어, 2차 광원의 조명에 기여하는 범위를 규정한다.
실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(109)를 통과한 광은, 콘덴서 광학 시스템(10)을 거쳐서, 마스크 블라인드(11)를 중첩적으로 조명한다. 이렇게 해서, 조명 시야 조리개로서의 마스크 블라인드(11)에는, 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(109)의 단위 파면 분할면의 형상과 초점 거리에 따른 직사각형 형상의 조명 필드가 형성된다. 마스크 블라인드(11)의 직사각형 형상의 개구부(광투과부)를 통과한 광은, 앞쪽 렌즈군(12a)과 뒤쪽 렌즈군(12b)으로 이루어지는 결상 광학 시스템(12)을 거쳐서, 소정의 패턴이 형성된 마스크 M을 중첩적으로 조명한다. 즉, 결상 광학 시스템(12)은 마스크 블라인드(11)의 직사각형 형상 개구부의 이미지를 마스크 M 상에 형성하게 된다.
마스크 스테이지 MS 상에 보지된 마스크 M에는 전사해야 할 패턴이 형성되어 있고, 패턴 영역 전체 중 Y방향을 따라 긴 변을 갖고 또한 X방향을 따라 짧은 변을 갖는 직사각형 형상(슬릿 형상)의 패턴 영역이 조명된다. 마스크 M의 패턴 영역을 투과한 광은, 투영 광학 시스템 PL을 거쳐서, 웨이퍼 스테이지 WS 상에 보지된 웨이퍼(감광성 기판) W 상에 마스크 패턴의 이미지를 형성한다. 즉, 마스크 M 상에서의 직사각형 형상의 조명 영역에 광학적으로 대응하도록, 웨이퍼 W 상에 있어서도 Y방향을 따라 긴 변을 갖고 또한 X방향을 따라 짧은 변을 갖는 직사각형 형상의 정지 노광 영역(실효 노광 영역)에 패턴 이미지가 형성된다.
이렇게 해서, 이른바 스텝ㆍ앤드ㆍ스캔 방식에 따라서, 투영 광학 시스템 PL의 광축 AX와 직교하는 평면(XY 평면) 내에 있어서, X방향(주사 방향)을 따라 마스크 스테이지 MS와 웨이퍼 스테이지 WS를, 나아가서는 마스크 M과 웨이퍼 W를 동기적으로 이동(주사)시킴으로써, 웨이퍼 W 상에는 정지 노광 영역의 Y방향 치수와 같은 폭을 갖고 또한 웨이퍼 W의 주사량(이동량)에 따른 길이를 갖는 샷 영역(노광 영역)에 대하여 마스크 패턴이 주사 노광된다.
본 실시형태에서는, 상술한 바와 같이, 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(109)에 의해 형성되는 2차 광원을 광원으로서, 조명 광학 시스템(2~12)의 피조사면에 배치되는 마스크 M을 쾰러 조명에 의해 조명한다. 이 때문에, 2차 광원이 형성되는 위치는 투영 광학 시스템 PL의 개구 조리개 AS의 위치와 광학적으로 공액이며, 2차 광원의 형성면을 조명 광학 시스템(2~12)의 조명 동공면이라고 부를 수 있다. 전형적으로는, 조명 동공면에 대하여 피조사면(마스크 M이 배치되는 면, 또는 투영 광학 시스템 PL을 포함해서 조명 광학 시스템이라고 생각하는 경우에는 웨이퍼 W가 배치되는 면)이 광학적인 푸리에 변환면으로 된다.
또한, 동공 강도 분포란, 조명 광학 시스템(2~12)의 조명 동공면 또는 상기 조명 동공면과 광학적으로 공액인 면에서의 광강도 분포(휘도 분포)이다. 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(109)에 의한 파면 분할수가 비교적 큰 경우, 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(109)의 입사면에 형성되는 대국적인 광강도 분포와, 2차 광원 전체의 대국적인 광강도 분포(동공 강도 분포)가 높은 상관을 나타낸다. 이 때문에, 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(109)의 입사면 및 상기 입사면과 광학적으로 공액인 면에서의 광강도 분포에 대해서도 동공 강도 분포라고 칭할 수 있다. 도 81의 구성에 있어서, 회절 광학 소자(3), 어포컬 렌즈(4), 줌 렌즈(7), 및 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(109)는, 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(109)보다 뒤쪽의 조명 동공에 동공 강도 분포를 형성하는 분포 형성 광학 시스템을 구성하고 있다.
윤대 조명용의 회절 광학 소자(3)를 대신하여, 복수극 조명(2극 조명, 4극 조명, 8극 조명 등)용의 회절 광학 소자(미도시)를 조명 광로 중에 설정함으로써, 복수극 조명을 행할 수 있다. 복수극 조명용의 회절 광학 소자는, 직사각형 형상의 단면을 갖는 평행 광속이 입사한 경우에, 파필드에 복수극 형상(2극 형상, 4극 형상, 8극 형상 등)의 광강도 분포를 형성하는 기능을 갖는다. 따라서, 복수극 조명용의 회절 광학 소자를 통과한 광속은, 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(109)의 입사면에, 예컨대 광축 AX를 중심으로 한 복수의 소정 형상(원호 형상, 원형상 등)의 조명 필드로 이루어지는 복수극 형상의 조명 필드를 형성한다. 그 결과, 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(109)의 뒤쪽 초점면 또는 그 근방에도, 그 입사면에 형성된 조명 필드와 동일한 복수극 형상의 2차 광원이 형성된다.
또한, 윤대 조명용의 회절 광학 소자(3)를 대신하여, 원형 조명용의 회절 광학 소자(미도시)를 조명 광로 중에 설정함으로써, 통상의 원형 조명을 행할 수 있다. 원형 조명용의 회절 광학 소자는, 직사각형 형상의 단면을 갖는 평행 광속이 입사한 경우에, 파필드에 원형상의 광강도 분포를 형성하는 기능을 갖는다. 따라서, 원형 조명용의 회절 광학 소자를 통과한 광속은, 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(109)의 입사면에, 예컨대 광축 AX를 중심으로 한 원형상의 조명 필드를 형성한다. 그 결과, 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(109)의 뒤쪽 초점면 또는 그 근방에도, 그 입사면에 형성된 조명 필드와 동일한 원형상의 2차 광원이 형성된다. 또한, 윤대 조명용의 회절 광학 소자(3)를 대신하여, 적당한 특성을 갖는 회절 광학 소자(미도시)를 조명 광로 중에 설정함으로써, 다양한 형태의 변형 조명을 행할 수 있다. 회절 광학 소자(3)의 전환 방식으로서, 예컨대 주지의 터렛 방식이나 슬라이드 방식 등을 이용할 수 있다.
이하의 설명에서는, 본 실시형태의 작용 효과의 이해를 쉽게 하기 위해서, 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(109)의 뒤쪽 초점면 또는 그 근방의 조명 동공에는, 도 83에 나타내는 바와 같은 4개의 원호 형상의 실질적인 면광원(이하, 단순히 「면광원」이라고 함)(20a, 20b, 20c 및 20d)으로 이루어지는 4극 형상의 동공 강도 분포(2차 광원)(20)가 형성되는 것으로 한다. 또한, 이하의 설명에 있어서 단순히 「조명 동공」이라고 하는 경우에는, 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(109)의 뒤쪽 초점면 또는 그 근방의 조명 동공을 가리키는 것으로 한다.
도 83을 참조하면, 조명 동공에 형성되는 4극 형상의 동공 강도 분포(20)는, 광축 AX를 사이에 두고서 X방향으로 간격을 사이에 둔 면광원(20a 및 20b)과, 광축 AX를 사이에 두고서 Z방향으로 간격을 사이에 둔 1쌍의 원호 형상의 실질적인 면광원(20c 및 20d)을 갖는다. 또한, 조명 동공에 있어서의 X방향은 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(109)의 직사각형 형상의 단위 파면 분할면의 짧은 변 방향이며, 웨이퍼 W의 주사 방향에 대응하고 있다. 또한, 조명 동공에 있어서의 Z방향은, 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(109)의 직사각형 형상의 단위 파면 분할면의 긴 변 방향이며, 웨이퍼 W의 주사 방향과 직교하는 주사 직교 방향(웨이퍼 W 상에 있어서의 Y방향)에 대응하고 있다.
웨이퍼 W 상에는, 도 83에 나타내는 바와 같이, Y방향을 따라 긴 변을 갖고 또한 X방향을 따라 짧은 변을 갖는 직사각형 형상의 정지 노광 영역 ER이 형성되며, 이 정지 노광 영역 ER에 대응하도록, 마스크 M 상에는 직사각형 형상의 조명 영역(미도시)이 형성된다.
구체적으로는, 도 84에 나타내는 바와 같이, 정지 노광 영역 ER 내의 중심점 P1에 입사하는 광이 형성하는 4극 형상의 동공 강도 분포(21)의 경우, Z방향으로 간격을 사이에 둔 면광원(21c 및 21d)의 광강도가, X방향으로 간격을 사이에 둔 면광원(21a 및 21b)의 광강도보다 커지는 경향이 있다. 한편, 도 85에 나타내는 바와 같이, 정지 노광 영역 ER 내의 중심점 P1으로부터 Y방향으로 간격을 사이에 둔 주변의 점 P2, P3에 입사하는 광이 형성하는 4극 형상의 동공 강도 분포(22)의 경우, Z방향으로 간격을 사이에 둔 면광원(22c 및 22d)의 광강도가, X방향으로 간격을 사이에 둔 면광원(22a 및 22b)의 광강도보다 작아지는 경향이 있다.
일반적으로, 조명 동공에 형성되는 동공 강도 분포의 외형 형상에 관계없이, 웨이퍼 W 상의 정지 노광 영역 ER 내의 중심점 P1에 관한 동공 강도 분포(중심점 P1에 입사하는 광이 조명 동공에 형성하는 동공 강도 분포)의 Z방향을 따른 광강도 분포는, 도 86a에 나타내는 바와 같이, 중앙에 있어서 가장 작고 주변을 향해서 증대하는 오목 곡선 형상의 분포를 갖는다. 한편, 웨이퍼 W 상의 정지 노광 영역 ER 내의 주변점 P2, P3에 관한 동공 강도 분포의 Z방향을 따른 광강도 분포는, 도 86b에 나타내는 바와 같이, 중앙에 있어서 가장 크고 주변을 향해서 감소하는 볼록 곡선 형상의 분포를 갖는다.
그리고, 동공 강도 분포의 Z방향을 따른 광강도 분포는, 정지 노광 영역 ER 내의 X방향(주사 방향)을 따른 입사점의 위치에는 그다지 의존하지 않지만, 정지 노광 영역 ER 내의 Y방향(주사 직교 방향)을 따른 입사점의 위치에 의존하여 변화되는 경향이 있다. 이와 같이, 웨이퍼 W 상의 정지 노광 영역 ER 내의 각 점에 관한 동공 강도 분포(각 점에 입사하는 광이 조명 동공에 형성하는 동공 강도 분포)가 각각 거의 균일하지 않은 경우, 웨이퍼 W 상의 위치마다 패턴의 선폭이 변화되어, 마스크 M의 미세 패턴을 노광 영역의 전체에 걸쳐서 원하는 선폭으로 웨이퍼 W 상에 충실히 전사할 수 없다.
본 실시형태에서는, 상술한 바와 같이, 어포컬 렌즈(4)의 동공 위치 또는 그 근방에, 광의 입사 위치에 따라 투과율이 상이한 투과율 분포를 갖는 농도 필터(6)가 배치되어 있다. 또한, 어포컬 렌즈(4)의 동공 위치는, 그 뒤쪽 렌즈군(4b)과 줌 렌즈(7)에 의해, 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(109)의 입사면과 광학적으로 공액이다. 따라서, 농도 필터(6)의 작용에 의해, 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(109)의 입사면에 형성되는 광강도 분포가 조정(보정)되고, 나아가서는 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(109)의 뒤쪽 초점면 또는 그 근방의 조명 동공에 형성되는 동공 강도 분포도 조정된다.
단, 농도 필터(6)는 웨이퍼 W 상의 정지 노광 영역 ER 내의 각 점에 관한 동공 강도 분포를, 각 점의 위치에 의존하지 않고 일률적으로 조정한다. 그 결과, 농도 필터(6)의 작용에 의해, 예컨대 중심점 P1에 관한 4극 형상의 동공 강도 분포(21)가 거의 균일해지도록, 나아가서는 각 면광원(21a~21d)의 광강도가 서로 거의 같아지도록 조정할 수 있지만, 그 경우에는 주변점 P2, P3에 관한 4극 형상의 동공 강도 분포(22)의 면광원(22a, 22b)과 면광원(22c, 22d)의 광강도의 차이는 도리어 커져 버린다.
즉, 농도 필터(6)의 작용에 의해, 웨이퍼 W 상의 정지 노광 영역 ER 내의 각 점에 관한 동공 강도 분포를 각각 거의 균일하게 조정하기 위해서는, 농도 필터(6)와는 다른 수단에 의해, 각 점에 관한 동공 강도 분포를 서로 동일한 성상의 분포로 조정할 필요가 있다. 구체적으로는, 예컨대 중심점 P1에 관한 동공 강도 분포(21) 및 주변점 P2, P3에 관한 동공 강도 분포(22)에 있어서, 면광원(21a, 21b)과 면광원(21c, 21d)의 광강도의 대소 관계와 면광원(22a, 22b)과 면광원(22c, 22d)의 광강도의 대소 관계를 거의 동일한 비율로 일치시킬 필요가 있다.
본 실시형태에서는, 중심점 P1에 관한 동공 강도 분포의 성상과 주변점 P2, P3에 관한 동공 강도 분포의 성상을 거의 일치시키기 위해서, 구체적으로는 주변점 P2, P3에 관한 동공 강도 분포(22)에 있어서 면광원(22a, 22b)의 광강도가 면광원(22c, 22d)의 광강도보다 작아지도록 조정하기 위해서, 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(109)에 소요의 감광 특성을 갖는 감광부를 마련하고 있다. 도 87은 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈에 마련된 감광부의 구성 및 작용을 설명하는 도면이다.
도 87을 참조하면, 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(109)를 구성하는 1쌍의 플라이아이 부재(109a 및 109b) 중, 뒤쪽(마스크측)의 제 2 플라이아이 부재(109b)의 사출측에서, Z방향으로 이웃하는 2개의 굴절면(109bb) 사이에, X방향을 따라 직선 형상으로 연장되는 V자 형상의 절삭면(109c)이 마련되어 있다. V자 형상의 절삭면(109c)은, 도 88에 모식적으로 나타내는 바와 같이, 4극 형상의 동공 강도 분포(20)에 있어서 X방향으로 간격을 사이에 둔 1쌍의 면광원(20a 및 20b)에 대응하는 영역에, X방향을 따라서 소요의 수(도 88에서는 예시적으로 5개)만큼 형성되어 있다.
그 결과, 4극 형상의 동공 강도 분포(20) 중, X방향으로 간격을 사이에 둔 면광원(20a 및 20b)을 형성하는 광은 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(109)를 통과할 때에 V자 형상의 절삭면(109c)의 작용을 받지만, Z방향으로 간격을 사이에 둔 면광원(20c 및 20d)을 형성하는 광은 V자 형상의 절삭면(109c)의 작용을 받지 않는다. 이하, 도 87을 참조하여, 하나의 굴절면(109bb)을 통해서 면광원(20a)(또는 20b)을 구성하는 다수의 소광원 중 하나의 소광원(20aa)(또는 20ba)을 형성하는 광선군에 착안하여, 감광부로서의 V자 형상의 절삭면(109c)의 작용을 설명한다.
웨이퍼 W 상의 정지 노광 영역 ER 내의 중심점 P1에 도달하는 광선군 L1은, 굴절면(109bb)의 Z방향을 따른 중앙 영역을 통과한다. 따라서, 광선군 L1은 V자 형상의 절삭면(109c)의 작용을 받지 않고, 굴절면(109bb)의 굴절 작용을 받아서, 원래의 크기(광량)를 갖는 소광원을 조명 동공에 형성한다. 즉, 광선군 L1은 중심점 P1에 관한 동공 강도 분포(21)의 면광원(21a)(또는 21b)을 구성하는 다수의 소광원 중 하나의 소광원을 원래의 광량으로 형성한다.
한편, 정지 노광 영역 ER 내의 주변점 P2에 도달하는 광선군 L2는, 굴절면(109bb)의 Z방향을 따른 중앙 영역으로부터 떨어진 영역, 즉 V자 형상의 절삭면(109c) 중 한쪽의 절삭면(109ca) 및 굴절면(109bb)을 통과한다. 환언하면, 광선군 L2의 일부는 절삭면(109ca)에 입사하고, 광선군 L2의 잔부는 굴절면(109bb)에 입사한다. 절삭면(109ca)에 입사하여 반사된 광, 및 절삭면(109ca)에 입사하여 굴절된 광은, 동공 강도 분포의 형성에 기여하지 않고, 예컨대 조명 광로의 바깥쪽으로 도출된다.
그 결과, 광선군 L2는 일부가 V자 형상의 절삭면(109c)의 감광 작용을 받고, 잔부가 굴절면(109bb)의 굴절 작용을 받아서, 원래의 크기보다 작은 소광원을 조명 동공에 형성한다. 즉, 광선군 L2는 주변점 P2에 관한 동공 강도 분포(22)의 면광원(22a)(또는 22b)을 구성하는 다수의 소광원 중 하나의 소광원을, 본래보다 작은 광량의 소광원으로서 형성한다.
정지 노광 영역 ER 내의 주변점 P3에 도달하는 광선군 L3에 대해서도, 일부가 절삭면(109ca)에 입사하고, 잔부가 굴절면(109bb)에 입사한다. 그 결과, 광선군 L3도 광선군 L2와 마찬가지로, 일부가 V자 형상의 절삭면(109c)의 감광 작용을 받고, 잔부가 굴절면(109bb)의 굴절 작용을 받아서, 본래보다 작은 소광원을 조명 동공에 형성한다. 즉, 광선군 L3은 주변점 P3에 관한 동공 강도 분포(22)의 면광원(22a)(또는 22b)을 구성하는 다수의 소광원 중 하나의 소광원을, 본래보다 작은 광량의 소광원으로서 형성한다.
이렇게 해서, 정지 노광 영역 ER 내의 중심점 P1에 도달하는 광선군 L1은, 4극 형상의 동공 강도 분포(21)의 면광원(21a, 21b)에 있어서, 도 89a에 모식적으로 나타내는 바와 같이, 본래의 크기(즉 본래의 광량)를 갖는 소광원(31)을 매트릭스 형상으로 형성한다. 이에 반하여, 정지 노광 영역 ER 내의 주변점 P2, P3에 도달하는 광선군 L2, L3은, 4극 형상의 동공 강도 분포(22)의 면광원(22a, 22b)에 있어서, 도 89b에 모식적으로 나타내는 바와 같이, 본래의 크기(본래의 광량)를 갖는 소광원(32a)과, 본래보다 작은(본래보다 광량이 작은) 소광원(32b)을 매트릭스 형상으로 형성한다.
실제로는, 도 89b에 나타내는 모식도와는 달리, 소광원(32b)은 V자 형상의 절삭면(109c)의 Z방향을 따른 위치 및 수 n에 대응하여, Z방향을 따른 n개의 위치에 있어서 X방향을 따라 나란히 늘어서서 형성된다. 따라서, 주변점 P2, P3에 관한 동공 강도 분포(22)의 면광원(22a, 22b)에서는, 광선군 L2, L3이 V자 형상의 절삭면(109c)의 감광 작용을 받는 정도, 본래보다 광량이 작은 소광원(32b)이 소광원의 총수에 대해 차지하는 비율 등에 따라, 전체적인 광강도가 저하된다.
여기서, 소광원(32b)이 차지하는 비율은, 면광원(22a, 22b)에 작용하는 V자 형상의 절삭면(109c)의 수 n에 의존한다. 또한, 광선군 L2, L3이 V자 형상의 절삭면(109c)의 감광 작용을 받는 정도, 즉 감광율은, V자 형상의 절삭면(109c)의 XY 평면을 따른 단면의 형상에 의존한다. 일반적으로는, 광선군이 정지 노광 영역 ER에 도달하는 점이 중심점 P1으로부터 Y방향을 따라 멀어질수록, 상기 광선군은 굴절면(109bb)의 Z방향을 따른 중앙 영역으로부터 떨어진 영역을 통과하게 되어, 절삭면(109ca)에 입사하는 광의 비율이 굴절면(109bb)에 입사하는 광의 비율보다 커진다.
환언하면, 정지 노광 영역 ER 내의 1점에 도달하는 광선군이 V자 형상의 절삭면(109c)의 감광 작용을 받는 정도는, 정지 노광 영역 ER의 중심점 P1으로부터 상기 광선군이 도달하는 점까지의 Y방향(주사 직교 방향)을 따른 거리가 커짐에 따라서 증대한다. 즉, 감광부로서의 V자 형상의 절삭면(109c)은, 피조사면으로서의 정지 노광 영역 ER에 도달하는 광선군의 위치가 정지 노광 영역 ER의 중심으로부터 Y방향을 따라 멀어짐에 따라서 감광율이 증대하는 감광율 특성을 갖는다.
이렇게 해서, 중심점 P1에 관한 동공 강도 분포(21) 중, 면광원(21a 및 21b)을 형성하는 광은 V자 형상의 절삭면(109c)의 감광 작용을 받지 않기 때문에, 면광원(21a 및 21b)의 광강도는 본래의 크기로 유지된다. 면광원(21c 및 21d)을 형성하는 광도 V자 형상의 절삭면(109c)의 감광 작용을 받지 않기 때문에, 면광원(21c 및 21d)의 광강도는 본래의 크기로 유지된다. 그 결과, 중심점 P1에 관한 동공 강도 분포(21)는, 도 90에 나타내는 바와 같이, V자 형상의 절삭면(109c)의 감광 작용을 받지 않고, 본래의 분포대로 유지된다. 즉, Z방향으로 간격을 사이에 둔 면광원(21c, 21d)의 광강도가 X방향으로 간격을 사이에 둔 면광원(21a, 21b)의 광강도보다 큰 성상은 그대로 유지된다.
한편, 주변점 P2, P3에 관한 동공 강도 분포(22) 중, 면광원(22a 및 22b)으로부터의 광의 일부가 V자 형상의 절삭면(109c)의 감광 작용을 받기 때문에, 면광원(22a 및 22b)의 전체적인 광강도는 저하된다. 면광원(22c 및 22d)으로부터의 광은 V자 형상의 절삭면(109c)의 감광 작용을 받지 않기 때문에, 면광원(22c 및 22d)의 광강도는 본래의 크기로 유지된다. 그 결과, 주변점 P2, P3에 관한 동공 강도 분포(22)는, 도 91에 나타내는 바와 같이, V자 형상의 절삭면(109c)의 감광 작용에 의해, 본래의 분포(22)와는 상이한 성상의 동공 강도 분포(22')로 조정된다. 즉, 조정된 동공 강도 분포(22')에서는, Z방향으로 간격을 사이에 둔 면광원(22c, 22d)의 광강도가 X방향으로 간격을 사이에 둔 면광원(22a', 22b')의 광강도보다 큰 성상으로 변화된다.
이와 같이, V자 형상의 절삭면(109c)의 작용에 의해, 주변점 P2, P3에 관한 동공 강도 분포(22)는 중심점 P1에 관한 동공 강도 분포(21)와 거의 동일한 성상의 분포(22')로 조정된다. 마찬가지로, 중심점 P1과 주변점 P2, P3 사이에서 Y방향을 따라 배치된 각 점에 관한 동공 강도 분포, 나아가서는 웨이퍼 W 상의 정지 노광 영역 ER 내의 각 점에 관한 동공 강도 분포도, 중심점 P1에 관한 동공 강도 분포(21)와 거의 동일한 성상의 분포로 조정된다. 환언하면, V자 형상의 절삭면(109c)의 작용에 의해, 웨이퍼 W 상의 정지 노광 영역 ER 내의 각 점에 관한 동공 강도 분포는 서로 거의 동일한 성상의 분포로 조정된다.
또 다른 표현을 하면, 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(109)에 마련된 감광부로서의 V자 형상의 절삭면(109c)은, 각 점에 관한 동공 강도 분포를 서로 거의 동일한 성상의 분포로 조정하기 위해서 필요한 소요의 감광율 특성, 즉 피조사면으로서의 정지 노광 영역 ER에 도달하는 광의 위치가 중심점 P1으로부터 Y방향을 따라 멀어짐에 따라서 감광율이 증대하는 소요의 감광율 특성을 갖는다. 감광부의 소요의 감광율 특성은, 상술한 바와 같이, V자 형상의 절삭면(109c)의 수, V자 형상의 절삭면(109c)의 단면 형상 등을 적절히 설정하는 것에 의해 실현된다.
이상과 같이, 본 실시형태에 따른 파면 분할형의 광학 인테그레이터로서의 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(109)는, Z방향으로 이웃하는 굴절면(109bb) 사이에 마련된 V자 형상의 절삭면(109c)을 구비하고 있다. 감광부로서의 V자 형상의 절삭면(109c)은, 피조사면인 정지 노광 영역 ER에 도달하는 광의 위치가 중심점 P1으로부터 Y방향을 따라 멀어짐에 따라서 감광율이 증대하는 소요의 감광율 특성을 갖는다. 따라서, V자 형상의 절삭면(109c)의 형성 위치, 수, 단면 형상 등을 적절히 설정해서 얻어지는 감광부의 작용에 의해, 피조사면 상의 각 점에 관한 동공 강도 분포를 각각 독립적으로 조정할 수 있고, 나아가서는 각 점에 관한 동공 강도 분포를 서로 거의 동일한 성상의 분포로 조정하는 것이 가능하다.
또한, 본 실시형태의 조명 광학 시스템(2~12)에서는, 웨이퍼 W 상의 정지 노광 영역 ER 내의 각 점에 관한 동공 강도 분포를 각각 독립적으로 조정하는 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(109)의 감광부와, 광의 입사 위치에 따라 변화되는 소요의 투과율 특성을 갖고, 각 점에 관한 동공 강도 분포를 일률적으로 조정하는 농도 필터(6)와의 협동 작용에 의해, 각 점에 관한 동공 강도 분포를 각각 거의 균일하게 조정할 수 있다. 따라서, 본 실시형태의 노광 장치(2~WS)에서는, 웨이퍼 W 상의 정지 노광 영역 ER 내의 각 점에서의 동공 강도 분포를 각각 거의 균일하게 조정하는 조명 광학 시스템(2~12)을 이용하여, 마스크 M의 미세 패턴에 따른 적절한 조명 조건을 기초로 양호한 노광을 행할 수 있고, 나아가서는 마스크 M의 미세 패턴을 노광 영역의 전체에 걸쳐서 원하는 선폭으로 웨이퍼 W 상에 충실히 전사할 수 있다.
본 실시형태에 있어서, 웨이퍼(피조사면) W 상의 광량 분포가, 예컨대 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(109)의 감광부의 조정 작용의 영향을 받는 것이 생각된다. 이 경우, 상술한 바와 같이, 필요에 따라, 공지된 구성을 갖는 광량 분포 조정부의 작용에 의해, 정지 노광 영역 ER 내의 조도 분포를 변경하거나, 또는 정지 노광 영역(조명 영역) ER의 형상을 변경하여 노광량 분포를 변경할 수 있다.
또한, 상술한 설명에서는, 파면 분할형의 광학 인테그레이터로서, 도 82에 나타내는 바와 같은 형태를 갖는 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(109)를 이용하고 있다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 예컨대 도 92에 나타내는 다른 형태를 갖는 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(119)를 이용할 수 있다. 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(119)는, 도 92에 나타내는 바와 같이, 광원측에 배치된 제 1 플라이아이 부재(119a)와 마스크측에 배치된 제 2 플라이아이 부재(119b)에 의해 구성되어 있다.
제 1 플라이아이 부재(119a)의 광원측의 면 및 마스크측의 면에는, X방향으로 나란히 늘어서서 배열된 복수의 원통면 형상의 굴절면(실린드리컬 렌즈군)(119aa 및 119ab)이 각각 피치 p1으로 형성되어 있다. 제 2 플라이아이 부재(119b)의 광원측의 면 및 마스크측의 면에는, Z방향으로 나란히 늘어서서 배열된 복수의 원통면 형상의 굴절면(실린드리컬 렌즈군)(119ba 및 119bb)이 각각 피치 p2(p2>p1)로 형성되어 있다.
실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(119)의 X방향에 관한 굴절 작용(즉 XY 평면에 관한 굴절 작용)에 착안하면, 광축 AX에 따라 입사한 평행 광속은, 제 1 플라이아이 부재(119a)의 광원측에 형성된 1군의 굴절면(119aa)에 의해서 X방향을 따라 피치 p1으로 파면 분할되고, 그 굴절면에서 집광 작용을 받은 후, 제 1 플라이아이 부재(119a)의 마스크측에 형성된 1군의 굴절면(119ab) 중의 대응하는 굴절면에서 집광 작용을 받아서, 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(119)의 뒤쪽 초점면 상에 집광한다.
실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(119)의 Z방향에 관한 굴절 작용(즉 YZ 평면에 관한 굴절 작용)에 착안하면, 광축 AX를 따라 입사한 평행 광속은, 제 2 플라이아이 부재(119b)의 광원측에 형성된 1군의 굴절면(119ba)에 의해서 Z방향을 따라 피치 p2로 파면 분할되고, 그 굴절면에서 집광 작용을 받은 후, 제 2 플라이아이 부재(119b)의 마스크측에 형성된 1군의 굴절면(119bb) 중의 대응하는 굴절면에서 집광 작용을 받아서, 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(119)의 뒤쪽 초점면 상에 집광한다.
이와 같이, 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(119)는, 실린드리컬 렌즈군이 양측면에 배치된 제 1 플라이아이 부재(119a)와 제 2 플라이아이 부재(119b)에 의해 구성되며, X방향으로 p1의 크기를 갖고 Z방향으로 p2의 크기를 갖는 다수의 직사각형 형상의 미소 굴절면(단위 파면 분할면)을 갖는다. 즉, 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(119)는, Z방향을 따라 긴 변을 갖고 또한 X방향을 따라 짧은 변을 갖는 직사각형 형상의 단위 파면 분할면을 갖는다.
실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(119)를 이용하는 경우도, 도 82의 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(109)와 마찬가지로, 예컨대 V자 형상의 절삭면으로 이루어지는 감광부를 마련함으로써, 상술한 실시형태와 마찬가지의 효과를 발휘할 수 있다. 구체적으로는, 도 93에 나타내는 바와 같이, 1쌍의 플라이아이 부재(119a 및 119b) 중, 뒤쪽(마스크측)의 제 2 플라이아이 부재(119b)의 사출측에서, Z방향으로 이웃하는 2개의 굴절면(119bb) 사이에, X방향을 따라 직선 형상으로 연장되는 V자 형상의 절삭면(119c)이 마련된다. V자 형상의 절삭면(119c)은 1쌍의 절삭면(119ca)에 의해 구성되어 있다.
더욱 일반적으로는, 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈에 한정되지 않고, 조명 광학 시스템의 광축과 직교하는 평면 내의 제 1 방향으로 소정의 굴절력을 갖는 복수의 제 1 굴절면과, 복수의 제 1 굴절면에 대응하도록 그 뒤쪽에 마련되어 제 1 방향으로 소정의 굴절력을 갖는 복수의 제 2 굴절면을 구비한 파면 분할형의 광학 인테그레이터에 대해 본 발명을 적용할 수 있다. 이 경우, 피조사면에 도달하는 광의 위치가 그 중심으로부터 제 1 방향을 따라 멀어짐에 따라서 감광율이 증대하는 감광율 특성을 갖는 감광부가, 적어도 2개의 이웃하는 제 2 굴절면 사이에 마련된다.
또한, 상술한 설명에서는, 광학 인테그레이터로서의 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(109, 119)에, V자 형상의 절삭면(109c, 119c)으로 이루어지는 감광부를 마련하고 있다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 예컨대 V자 형상의 절삭면(109c, 119c)에 대응하도록 마련된 반사막, 감광막, 광산란막 등을 이용하여 감광부를 구성할 수도 있다.
또한, 상술한 설명에서는, 조명 동공에 4극 형상의 동공 강도 분포가 형성되는 변형 조명, 즉 4극 조명을 예로 들어서, 본 발명의 작용 효과를 설명하고 있다. 그러나, 4극 조명에 한정되지 않고, 예컨대 윤대 형상의 동공 강도 분포가 형성되는 윤대 조명, 4극 형상 이외의 다른 복수극 형상의 동공 강도 분포가 형성되는 복수극 조명 등에 대해서도, 마찬가지로 본 발명을 적용하여 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있는 것은 분명하다.
또한, 도 94에 나타내는 바와 같이, 조명 동공에 5극 형상의 동공 강도 분포가 형성되는 변형 조명을 이용하여, 5극 형상의 동공 강도 분포(23)에 있어서 X방향으로 간격을 사이에 둔 1쌍의 면광원(23a 및 23b)에만 감광 작용을 부여하고, 이들 1쌍의 면광원(23a 및 23b) 사이에 유지되어 광축 AX 상에 위치하는 면광원(23e)에 감광 작용을 부여하지 않을 수도 있다. 이 경우, 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(109)의 제 2 플라이아이 부재(109b)의 사출측에서의 2개의 굴절면(109bb) 사이의 영역의 X방향을 따른 전역이 아니라, 1쌍의 면광원(23a 및 23b)에 대응하는 영역에만 V자 형상의 절삭면(109c)을 마련하면 좋다.
제 3 실시형태의 변형예에 따른 노광 장치의 구성을 도 95에 개략적으로 나타낸다. 도 95에 나타내는 노광 장치는, 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(109)를 대신하여, 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(209) 및 감광 유닛(210)을 구비하고 있는 점에서, 제 3 실시형태에 따른 노광 장치와는 상이하다.
도 95에 나타내는 바와 같이, 어포컬 렌즈(4)를 통과한 광은, 줌 렌즈(7)를 거쳐서, 광학 인테그레이터로서의 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(209)에 입사한다. 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(209)는, 도 96에 나타내는 바와 같이, 광원측에 배치된 제 1 플라이아이 부재(제 1 광학 부재)(209a)와 마스크측에 배치된 제 2 플라이아이 부재(제 2 광학 부재)(209b)에 의해 구성되어 있다. 제 1 플라이아이 부재(209a)의 광원측(입사측)의 면 및 제 2 플라이아이 부재(209b)의 광원측의 면에는, X방향으로 나란히 늘어서서 배열된 복수의 원통면 형상의 굴절면(실린드리컬 렌즈군)(209aa 및 209ba)이 각각 피치 px로 형성되어 있다. 제 1 플라이아이 부재(209a)의 마스크측(사출측)의 면 및 제 2 플라이아이 부재(209b)의 마스크측의 면에는, Z방향으로 나란히 늘어서서 배열된 복수의 원통면 형상의 굴절면(실린드리컬 렌즈군)(209ab 및 209bb)이 각각 피치 pz(pz>px)로 형성되어 있다. 도 96에 나타낸 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(209)는, 예컨대 미국 특허 제6913373호 공보에 개시되어 있다.
실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(209)의 X방향에 관한 굴절 작용(즉 XY 평면에 관한 굴절 작용)에 착안하면, 광축 AX를 따라 입사한 평행 광속은, 제 1 플라이아이 부재(209a)의 광원측에 형성된 1군의 굴절면(209aa)에 의해서 X방향을 따라 피치 px로 파면 분할되고, 그 굴절면에서 집광 작용을 받은 후, 제 2 플라이아이 부재(209b)의 광원측에 형성된 1군의 굴절면(209ba) 중의 대응하는 굴절면에서 집광 작용을 받아서, 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(209)의 뒤쪽 초점면 상에 집광한다. 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(209)의 Z방향에 관한 굴절 작용(즉 YZ 평면에 관한 굴절 작용)에 착안하면, 광축 AX를 따라 입사한 평행 광속은, 제 1 플라이아이 부재(209a)의 마스크측에 형성된 1군의 굴절면(209ab)에 의해서 Z방향을 따라 피치 pz로 파면 분할되고, 그 굴절면에서 집광 작용을 받은 후, 제 2 플라이아이 부재(209b)의 마스크측에 형성된 1군의 굴절면(209bb) 중의 대응하는 굴절면에서 집광 작용을 받아서, 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(209)의 뒤쪽 초점면 상에 집광한다.
이와 같이, 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(209)는, 실린드리컬 렌즈군이 양측면에 배치된 제 1 플라이아이 부재(209a)와 제 2 플라이아이 부재(209b)에 의해 구성되어 있지만, X방향으로 px의 크기를 갖고 Z방향으로 pz의 크기를 갖는 다수의 직사각형 형상의 미소 굴절면(단위 파면 분할면)이 종횡으로 또한 조밀하게 일체 형성된 마이크로 플라이아이 렌즈와 동일한 광학적 기능을 발휘한다. 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(209)에서는, 미소 굴절면의 면형상의 격차에 기인하는 왜곡 수차의 변화를 작게 억제하여, 예컨대 에칭 가공에 의해 일체적으로 형성되는 다수의 미소 굴절면의 제조 오차가 조도 분포에 미치는 영향을 작게 억제할 수 있다.
소정면(5)의 위치는 줌 렌즈(7)의 앞쪽 초점 위치 또는 그 근방에 배치되고, 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(209)의 입사면(즉 제 1 플라이아이 부재(209a)의 입사면)은 줌 렌즈(7)의 뒤쪽 초점 위치 또는 그 근방에 배치되어 있다. 환언하면, 줌 렌즈(7)는 소정면(5)과 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(209)의 입사면을 실질적으로 푸리에 변환의 관계로 배치하고, 나아가서는 어포컬 렌즈(4)의 동공면과 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(209)의 입사면을 광학적으로 거의 공액으로 배치하고 있다. 따라서, 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(209)의 입사면 상에는, 어포컬 렌즈(4)의 동공면과 마찬가지로, 예컨대 광축 AX를 중심으로 한 윤대 형상의 조명 필드가 형성된다. 이 윤대 형상의 조명 필드의 전체 형상은, 줌 렌즈(7)의 초점 거리에 의존하여 상사적으로 변화된다. 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(209)의 각 단위 파면 분할면은, 상술한 바와 같이, Z방향을 따라 긴 변을 갖고 또한 X방향을 따라 짧은 변을 갖는 직사각형 형상이며, 마스크 M 상에 있어서 형성해야 할 조명 영역의 형상(나아가서는 웨이퍼 W 상에 있어서 형성해야 할 노광 영역의 형상)과 상사인 직사각형 형상이다.
실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(209)에 입사한 광속은 이차원적으로 분할되어, 그 뒤쪽 초점면 또는 그 근방의 위치(나아가서는 조명 동공의 위치)에는, 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(209)의 입사면에 형성되는 조명 필드와 거의 동일한 광강도 분포를 갖는 2차 광원, 즉 광축 AX를 중심으로 한 윤대 형상의 실질적인 면광원으로 이루어지는 2차 광원(동공 강도 분포)이 형성된다. 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(209)의 직후에는, 감광 유닛(210)이 배치되어 있다. 감광 유닛(210)의 구성 및 작용에 대해서는 후술한다. 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(209)의 뒤쪽 초점면 또는 그 근방에는, 필요에 따라, 윤대 형상의 2차 광원에 대응한 윤대 형상의 개구부(광투과부)를 갖는 조명 개구 조리개(미도시)가 배치되어 있다. 조명 개구 조리개는 조명 광로에 대하여 삽탈 자유롭게 구성되고, 또한 크기 및 형상이 상이한 개구부를 갖는 복수의 개구 조리개와 전환가능하게 구성되어 있다. 개구 조리개의 전환 방식으로서, 예컨대 주지의 터렛 방식이나 슬라이드 방식 등을 이용할 수 있다. 조명 개구 조리개는, 후술하는 투영 광학 시스템 PL의 입사 동공면과 광학적으로 거의 공액인 위치에 배치되어, 2차 광원의 조명에 기여하는 범위를 규정한다.
본 실시형태에서는, 중심점 P1에 관한 동공 강도 분포의 성상과 주변점 P2, P3에 관한 동공 강도 분포의 성상을 거의 일치시키기 위해서, 구체적으로는 주변점 P2, P3에 관한 동공 강도 분포(22)에 있어서 면광원(22a, 22b)의 광강도가 면광원(22c, 22d)의 광강도보다 작아지도록 조정하는 조정 수단으로서 감광 유닛(210)을 구비하고 있다. 도 97은 본 실시형태에 따른 감광 유닛의 주요부 구성 및 작용을 설명하는 도면이다. 도 98은 본 실시형태에 따른 감광 유닛의 전체 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 97을 참조하면, 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(209)를 구성하는 1쌍의 플라이아이 부재(209a 및 209b) 중, 뒤쪽(마스크측)의 제 2 플라이아이 부재(209b)의 사출측에서, Z방향으로 이웃하는 2개의 굴절면(209bb)의 경계선(209bc)의 직후에, 경계선(209bc)과 평행하게 X방향을 따라 직선 형상으로 연장되는 차광 부재(210a)가 배치되어 있다. 차광 부재(210a)는, 예컨대 원형 형상의 단면을 갖고, 적당한 금속에 의해 형성되어 있다. 또한, 차광 부재(210a)는, 도 98에 모식적으로 나타내는 바와 같이, 4극 형상의 동공 강도 분포(20)에 있어서 X방향으로 간격을 사이에 둔 1쌍의 면광원(20a 및 20b)에 작용하도록, Z방향으로 간격을 사이에 두고서 소요의 수(도 98에서는 예시적으로 4개)만큼 배치되어 있다.
구체적으로, 본 실시형태의 감광 유닛(210)은, 도 98에 나타내는 바와 같이, Z방향으로 간격을 사이를 두고서 X방향을 따라 직선 형상으로 연장되는 복수의 차광 부재(210a)와, 이들 복수의 차광 부재(210a)를 소정의 위치에 보지하기 위해서 각 차광 부재(210a)의 양단을 지지하는 보지 부재(210b)에 의해 구성되어 있다. 각 차광 부재(210a)가 소요의 굽힘 강성(bending rigidity)을 갖지 않는 경우, 각 차광 부재(210a)에 소요의 텐션을 부여한 상태에서 그 양단을 지지함으로써, 각 차광 부재(210a)를 직선 형상으로 유지할 수 있다. 또한, 도 97에서는, 차광 부재(210a)의 작용 효과(나아가서는 감광 유닛(210)의 작용 효과)의 이해를 쉽게 하기 위해서, Z방향으로 이웃하는 2개의 경계선(209bc)에 대응하도록 1쌍의 차광 부재(210a)가 배치되어 있는 형태를 나타내고 있다. 도 98을 참조하면, 4극 형상의 동공 강도 분포(20) 중, X방향으로 간격을 사이에 두고서 면광원(20a 및 20b)을 형성하는 광은 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(209)를 통과한 직후에 차광 부재(210a)의 작용을 받지만, Z방향으로 간격을 사이에 두고서 면광원(20c 및 20d)을 형성하는 광은 차광 부재(210a)의 작용을 받지 않는다. 이하, 도 97을 참조하여, 하나의 굴절면(209bb)을 통해서 면광원(20a)(또는 20b)을 구성하는 다수의 소광원 중 하나의 소광원(20aa)(또는 20ba)을 형성하는 광선군에 착안하여, 감광부로서의 차광 부재(210a)의 작용을 설명한다.
웨이퍼 W 상의 정지 노광 영역 ER 내의 중심점 P1에 도달하는 광선군 L1은, 굴절면(209bb)의 Z방향을 따른 중앙 영역을 통과한다. 따라서, 광선군 L1은 차광 부재(210a)의 작용을 받지 않고, 굴절면(209bb)의 굴절 작용을 받아서, 본래의 크기(광량)를 갖는 소광원을 조명 동공에 형성한다. 즉, 광선군 L1은, 중심점 P1에 관한 동공 강도 분포(21)의 면광원(21a)(또는 21b)을 구성하는 다수의 소광원 중 하나의 소광원을 본래의 광량으로 형성한다. 한편, 정지 노광 영역 ER 내의 주변점 P2에 도달하는 광선군 L2는, 굴절면(209bb)의 Z방향을 따른 중앙 영역으로부터 떨어진 영역을 통과한다. 그 결과, 굴절면(209bb)을 통과한 광선군 L2의 일부는 차광 부재(210a)에 입사하고, 잔부는 차광 부재(210a)에 입사하지 않고 소광원의 형성면(조명 동공의 면)에 도달한다. 차광 부재(210a)에 입사하여 반사된 광은, 동공 강도 분포의 형성에 기여하지 않고, 예컨대 조명 광로의 바깥쪽으로 도출된다. 이렇게 해서, 광선군 L2는 일부가 굴절면(209bb)의 굴절 작용 및 차광 부재(210a)의 감광 작용을 받고, 잔부가 굴절면(209bb)의 굴절 작용만을 받아서, 본래의 크기보다 작은 소광원을 조명 동공에 형성한다. 즉, 광선군 L2는, 주변점 P2에 관한 동공 강도 분포(22)의 면광원(22a)(또는 22b)을 구성하는 다수의 소광원 중 하나의 소광원을, 본래보다 작은 광량의 소광원으로서 형성한다.
차광 부재(210a)의 작용(나아가서는 차광 유닛(210)의 감광부의 작용)에 의해, 주변점 P2, P3에 관한 동공 강도 분포(22)는, 중심점 P1에 관한 동공 강도 분포(21)와 거의 동일한 성상의 분포(22')로 조정된다. 마찬가지로, 중심점 P1과 주변점 P2, P3 사이에서 Y방향을 따라 배치된 각 점에 관한 동공 강도 분포, 나아가서는 웨이퍼 W 상의 정지 노광 영역 ER 내의 각 점에 관한 동공 강도 분포도, 중심점 P1에 관한 동공 강도 분포(21)와 거의 동일한 성상의 분포로 조정된다. 환언하면, 차광 유닛(210)의 작용에 의해, 웨이퍼 W 상의 정지 노광 영역 ER 내의 각 점에 관한 동공 강도 분포는 서로 거의 동일한 성상의 분포로 조정된다. 또 다른 표현을 하면, 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(209)의 직후에 배치된 감광부로서의 차광 부재(210a)는, 각 점에 관한 동공 강도 분포를 서로 거의 동일한 성상의 분포로 조정하기 위해서 필요한 소요의 감광율 특성, 즉 피조사면으로서의 정지 노광 영역 ER에 도달하는 광의 위치가 중심점 P1으로부터 Y방향을 따라 멀어짐에 따라서 감광율이 증대하는 소요의 감광율 특성을 갖는다. 감광부의 소요의 감광율 특성은, 상술한 바와 같이, 차광 부재(210a)의 수, 차광 부재(210a)의 단면 형상 등을 적절히 설정함으로써 실현된다.
이상과 같이, 본 실시형태의 차광 유닛(210)은, 파면 분할형의 광학 인테그레이터로서의 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(209)의 사출측에서 Z방향으로 이웃하는 굴절면(209bb)의 경계선(209bc)의 직후에 배치되고 또한 경계선(209bc)과 평행하게 X방향을 따라 직선 형상으로 연장되는 차광 부재(210a)를 구비하고 있다. 감광부로서의 차광 부재(210a)는, 피조사면인 정지 노광 영역 ER에 도달하는 광의 위치가 중심점 P1으로부터 Y방향을 따라 멀어짐에 따라서 감광율이 증대하는 소요의 감광율 특성을 갖는다. 따라서, 차광 부재(210a)의 배치 위치, 수, 단면 형상 등을 적절히 설정해서 얻어지는 차광 유닛(210)의 감광부의 작용에 의해, 피조사면 상의 각 점에 관한 동공 강도 분포를 각각 독립적으로 조정할 수 있고, 나아가서는 각 점에 관한 동공 강도 분포를 서로 거의 동일한 성상의 분포로 조정하는 것이 가능하다. 또한, 본 실시형태의 조명 광학 시스템(2~13)에서는, 웨이퍼 W 상의 정지 노광 영역 ER 내의 각 점에 관한 동공 강도 분포를 각각 독립적으로 조정하는 조정 수단으로서의 차광 유닛(210)과, 광의 입사 위치에 따라 변화되는 소요의 투과율 특성을 갖고, 각 점에 관한 동공 강도 분포를 일률적으로 조정하는 농도 필터(6)와의 협동 작용에 의해, 각 점에 관한 동공 강도 분포를 각각 거의 균일하게 조정할 수 있다. 따라서, 본 실시형태의 노광 장치(2~WS)에서는, 웨이퍼 W 상의 정지 노광 영역 ER 내의 각 점에서의 동공 강도 분포를 각각 거의 균일하게 조정하는 조명 광학 시스템(2~13)을 이용하여, 마스크 M의 미세 패턴에 따른 적절한 조명 조건을 기초로 양호한 노광을 행할 수 있고, 나아가서는 마스크 M의 미세 패턴을 노광 영역의 전체에 걸쳐서 원하는 선폭으로 웨이퍼 W 상에 충실히 전사할 수 있다.
본 실시형태에 있어서, 웨이퍼(피조사면) W 상의 광량 분포가, 예컨대 차광 유닛(210)의 감광부의 조정 작용의 영향을 받는 것이 생각된다. 이 경우, 상술한 바와 같이, 필요에 따라, 공지된 구성을 갖는 광량 분포 조정부의 작용에 의해, 정지 노광 영역 ER 내의 조도 분포를 변경하거나, 또는 정지 노광 영역(조명 영역) ER의 형상을 변경하여 노광량 분포를 변경할 수 있다.
또한, 상술한 설명에서는, 파면 분할형의 광학 인테그레이터로서, 도 96에 나타내는 바와 같은 형태를 갖는 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(209)를 이용하고 있다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 예컨대 도 99에 나타내는 바와 같은 다른 형태를 갖는 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(219)를 이용할 수도 있다. 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(219)는, 도 99에 나타내는 바와 같이, 광원측에 배치된 제 1 플라이아이 부재(219a)와 마스크측에 배치된 제 2 플라이아이 부재(219b)에 의해 구성되어 있다. 제 1 플라이아이 부재(219a)의 광원측의 면 및 마스크측의 면에는, X방향으로 나란히 늘어서서 배열된 복수의 원통면 형상의 굴절면(실린드리컬 렌즈군)(219aa 및 219ab)이 각각 피치 p1으로 형성되어 있다. 제 2 플라이아이 부재(219b)의 광원측의 면 및 마스크측의 면에는, Z방향으로 나란히 늘어서서 배열된 복수의 원통면 형상의 굴절면(실린드리컬 렌즈군)(219ba 및 219bb)이 각각 피치 p2(p2>p1)로 형성되어 있다. 도 99에 나타낸 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(219)는, 예컨대 미국 특허 공개 제2008/0074631호 공보에 개시되어 있다.
실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(219)의 X방향에 관한 굴절 작용(즉 XY 평면에 관한 굴절 작용)에 착안하면, 광축 AX를 따라 입사한 평행 광속은, 제 1 플라이아이 부재(219a)의 광원측에 형성된 1군의 굴절면(219aa)에 의해서 X방향을 따라 피치 p1으로 파면 분할되고, 그 굴절면에서 집광 작용을 받은 후, 제 1 플라이아이 부재(219a)의 마스크측에 형성된 1군의 굴절면(219ab) 중의 대응하는 굴절면에서 집광 작용을 받아서, 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(219)의 뒤쪽 초점면 상에 집광한다. 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(219)의 Z방향에 관한 굴절 작용(즉 YZ 평면에 관한 굴절 작용)에 착안하면, 광축 AX를 따라 입사한 평행 광속은, 제 2 플라이아이 부재(219b)의 광원측에 형성된 1군의 굴절면(219ba)에 의해서 Z방향을 따라 피치 p2로 파면 분할되고, 그 굴절면에서 집광 작용을 받은 후, 제 2 플라이아이 부재(219b)의 마스크측에 형성된 1군의 굴절면(219bb) 중의 대응하는 굴절면에서 집광 작용을 받아서, 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(219)의 뒤쪽 초점면 상에 집광한다.
이와 같이, 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(219)는, 실린드리컬 렌즈군이 양측면에 배치된 제 1 플라이아이 부재(219a)와 제 2 플라이아이 부재(219b)에 의해 구성되며, X방향으로 p1의 크기를 갖고 Z방향으로 p2의 크기를 갖는 다수의 직사각형 형상의 미소 굴절면(단위 파면 분할면)을 갖는다. 즉, 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(219)는, Z방향을 따라 긴 변을 갖고 또한 X방향을 따라 짧은 변을 갖는 직사각형 형상의 단위 파면 분할면을 갖는다. 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(219)를 이용하는 경우도, 도 96의 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(209)의 경우와 마찬가지로, 예컨대 원형 형상의 단면을 갖는 선형상의 차광 부재(210a)를 구비한 감광 유닛(210)을 추가적으로 마련함으로써, 상술한 실시형태와 마찬가지의 효과를 발휘할 수 있다. 구체적으로는, 도 100에 나타내는 바와 같이, 1쌍의 플라이아이 부재(219a 및 219b) 중, 뒤쪽(마스크측)의 제 2 플라이아이 부재(219b)의 출사측에 있어서, Z방향으로 이웃하는 2개의 굴절면(219bb)의 경계선(219bc)의 직후에, 경계선(219bc)과 평행하게 X방향을 따라 직선 형상으로 연장되는 차광 부재(210a)가 배치된다. 감광부로서의 차광 부재(210a)는, 예컨대 도 98에 모식적으로 나타내는 바와 같이, X방향으로 간격을 사이에 둔 1쌍의 면광원(20a 및 20b)에 작용하도록, Z방향으로 간격을 사이에 두고서 소요의 수만큼 배치되어 있다.
더욱 일반적으로는, 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈에 한정되지 않고, 조명 광학 시스템의 광축과 직교하는 평면 내의 제 1 방향으로 소정의 굴절력을 갖는 복수의 제 1 굴절면과, 복수의 제 1 굴절면에 대응하도록 그 뒤쪽에 마련되어 제 1 방향으로 소정의 굴절력을 갖는 복수의 제 2 굴절면을 구비한 파면 분할형의 광학 인테그레이터와 조합해서 이용되는 감광 유닛에 대하여 본 발명을 적용할 수 있다. 이 경우, 피조사면에 도달하는 광의 위치가 그 중심으로부터 제 1 방향을 따라 멀어짐에 따라서 감광율이 증대하는 감광율 특성을 갖는 감광부가, 적어도 2개의 이웃하는 제 2 굴절면의 경계선의 직후에 배치된다.
또한, 상술한 실시형태에서는, 감광 유닛(210)의 감광부가, 원형 형상의 단면을 갖고 또한 면광원(20a)에 대응하는 위치로부터 면광원(20b)에 대응하는 위치까지 연장되는 차광 부재(210a)에 의해 구성되어 있다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 감광부의 구체적인 구성, 나아가서는 차광 부재의 구체적인 구성에 대해서 다양한 형태가 가능하다. 예컨대, 도 101에 나타내는 바와 같이 삼각형 형상의 단면을 갖는 차광 부재(210aa)나, 도 102에 나타내는 바와 같이 직사각형 형상의 단면을 갖는 차광 부재(210ab)를 이용할 수도 있다. 즉, 선형상의 차광 부재의 배치 위치나 수뿐만 아니라, 그 단면 형상에 대해서도 다양한 형태가 가능하다. 또한, 도 103에 나타내는 바와 같이, X방향으로 간격을 사이에 둔 1쌍의 면광원(23a, 23b) 중, 한쪽의 면광원(23a)에 대응하여 배치된 복수의 차광 부재(210ac)와, 다른쪽의 면광원(23b)에 대응하여 배치된 복수의 차광 부재(210ad)와, 이들 차광 부재(210ac, 210ad)를 소정의 위치에 보지하기 위해서 각 차광 부재(210ac, 210ad)의 한쪽의 끝만을 지지하는 보지 부재(210b)에 의해 감광 유닛(210)을 구성할 수도 있다. 또한, 도 104에 나타내는 바와 같이, 면광원(23a 및 23b)에 대응하는 단부에서는 단면적이 비교적 크고 또한 중앙부에서는 단면적이 비교적 작은 차광 부재(일반적으로는 길이 방향을 따라 변화되는 단면을 갖는 차광 부재)(210ae)를 이용할 수도 있다. 도 103 및 도 104의 구성예에서는, 예컨대 5극 형상의 동공 강도 분포에 있어서 X방향으로 간격을 사이에 둔 1쌍의 면광원(23a 및 23b)에만 감광 작용을 부여하고, 이들 1쌍의 면광원(23a 및 23b) 사이에 유지되어 광축 AX 상에 위치하는 면광원(23e)에 감광 작용을 부여하지 않거나, 또는 면광원(23e)에 대한 불필요한 감광 작용을 작게 억제한다고 하는 이점이 있다.
또한, 상술한 실시형태에서는, 선형상의 차광 부재(210a)를 고정적으로 위치 결정하고 있다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 하나 또는 복수의 선형상의 차광 부재의 위치 및 자세 중 어느 한쪽을 변경가능하게 구성할 수도 있다. 또한, 복수의 선형상의 차광 부재를 구비하는 경우에는, 한쪽의 선형상의 차광 부재와 다른쪽의 선형상의 차광 부재의 상대적인 위치 및 상대적인 자세 중 적어도 한쪽을 변경가능하게 구성할 수도 있다. 이 구성에 의해, 차광 유닛의 감광부의 감광율 특성(감광율 분포)의 변경 자유도를 향상시킬 수 있다. 예컨대, 도 105에 나타내는 바와 같이, 복수의 선형상의 차광 부재(210af)를 광축 AX를 따른 방향, 즉 Y방향으로 일체적으로 이동가능 또는 개별적으로 이동가능하게 구성할 수 있다. 이 경우, 소정의 차광 부재(210af)가 굴절면(209bb)으로부터 멀어짐에 따라서, 상기 차광 부재(210af)에 의한 감광율이 저하된다. 또한, 도 106에 나타내는 바와 같이, 적어도 하나의 선형상의 차광 부재(210af)를 X방향으로 연장되는 축(광축 AX와 직교하는 축) 둘레로 회전가능하게 구성할 수도 있다. 이 경우, 소정의 차광 부재(210af)가 회전함에 따라서, 상기 차광 부재(210af) 중 굴절면(209bb)으로부터 떨어진 쪽의 단부에 의한 감광율이 저하된다.
도 107에 나타내는 바와 같이, 면광원(20a)에 대하여 배치된 복수의 선형상의 차광 부재(210ag) 및 면광원(20b)에 대하여 배치된 복수의 선형상의 차광 부재(210ah)에 있어서, XZ 평면(광축 AX와 직교하는 평면) 내에서의 각 차광 부재의 위치를 일체적으로 변경가능 또는 개별적으로 변경가능하게 구성함으로써, 감광율 분포의 변경 자유도를 향상시킬 수 있다. 또한, 도 107에 나타내는 바와 같이, 소정의 차광 부재와 다른 차광 부재 사이에서 길이를 변경할 수도 있다. 또한, 도 108에 나타내는 바와 같이, 도 107에 나타내는 상태로부터, 예컨대 차광 부재(210ag)를 Y방향(광축 AX의 방향)으로 이동가능하게 구성함으로써, 감광율 분포의 변경 자유도를 향상시킬 수 있다. 또한, 도 108에 나타내는 바와 같이, 면광원(20a와 20b) 사이에서 대응하는 차광 부재의 개수가 상이하도록 변경할 수도 있다. 또한, 도 109에 나타내는 바와 같이, 도 107에 나타내는 상태로부터, 예컨대 차광 부재(210ag)를 Y방향으로 연장되는 축(광축 AX 또는 광축 AX와 평행한 축) 둘레로 회전가능하게 구성함으로써, 감광율 분포의 변경 자유도를 향상시킬 수도 있다.
또한, 도 110에 나타내는 바와 같이, 예컨대 Z방향으로 연장된 차광 부재(210ai)를 X방향(Z방향 및 광축 AX방향과 직교하는 방향)으로 연장되는 축 둘레로 회전가능하게 구성함으로써, 감광율 분포의 변경 자유도를 향상시킬 수도 있다. 도 110의 예에서는, 면광원(20a) 내의 영역에 있어서 감광율 분포를 광축으로부터의 거리에 따라 변화된 것으로 하고 있다. 또한, 상술한 도 105~도 110의 각 구성예끼리는 서로 조합할 수 있고, 그 조합은 임의인 것으로 할 수 있다.
도 111a 및 도 111b는, 선형상의 차광 부재를 이동가능하게 구성할 때의 구동 기구의 일례를 나타내고 있다. 도 111a는 도 105 및 도 106에 대응하고 있어, 각 차광 부재(210af)를 광축 AX를 따른 방향으로 이동시키고, 또한 광축 AX와 직교하는 축 둘레로 회전시키는 구동 기구를 나타내며, 도 111b는 도 107에 대응하고 있어 각 차광 부재(210ag, 210ah)의 위치를 변경하는 구동 기구를 나타내고 있다.
도 111a에서, X방향으로 연장된 각 차광 부재(210af)는, 그들 양단이 구동부(31)에 접속되어 있고, 이들 구동부(31)는 보지 부재(210b) 상에 마련되어 있다. 그리고, 각 구동부(31)는 차광 부재(210af)를 X축 둘레로 회전 구동시키고, 또한 차광 부재(210af)를 Y방향을 따라 이동시킨다. 여기서, 차광 부재(210af)의 양단의 구동부(31)에 있어서 Y방향을 따른 구동량이 같다고 하면, 차광 부재(210af)의 Y방향을 따른 위치가 변경된다. 차광 부재(210af)의 양단의 구동부(31)에 있어서 Y방향을 따른 구동량이 상이하다고 하면, 차광 부재(210af)를 Z축 둘레로 회전할 수 있다.
도 111b에서, X방향으로 연장된 차광 부재 중 +Z방향측의 차광 부재(210ag)는 구동부(32)에 접속되어 있고, -Z방향측의 차광 부재(210ah)는 구동부(33)에 접속되어 있다. 이들 구동부(32 및 33)는 보지 부재(210b) 상에 마련되어 있다. 그리고, 각 구동부(32)는 차광 부재(210ag)를 Z축 둘레로 회전시킴과 아울러, Z방향을 따른 위치를 변경시킨다. 또한, 각 구동부(33)는 차광 부재(210ah)를 Z축 둘레로 회전시킴과 아울러, Z방향을 따른 위치를 변경시킨다.
또한, 상술한 차광 부재(210)의 위치ㆍ자세의 조정은, 피조사면 상의 복수의 위치에서의 동공 휘도 분포(동공 강도 분포)의 관측 결과에 근거하여, 각 위치에서의 동공 휘도 분포가 원하는 분포(강도)로 되도록, 구동부를 제어함으로써 행해진다. 여기서, 동공 휘도 분포의 관측에 있어서는, 예컨대 일본 특허 공개 제2006-54328호 공보나 일본 특허 공개 제2003-22967호 공보 및 이것에 대응하는 미국 특허 공개 제2003/0038225호 공보에 개시되어 있는 동공 휘도 분포 계측 장치를 이용할 수 있다.
상술한 실시형태의 노광 장치는, 본원 특허청구범위에 들 수 있는 각 구성요소를 포함하는 각종 서브 시스템을, 소정의 기계적 정밀도, 전기적 정밀도, 광학적 정밀도를 유지하도록 조립함으로써 제조된다. 이들 각종 정밀도를 확보하기 위해서, 이 조립의 전후에는, 각종 광학 시스템에 대해서는 광학적 정밀도를 달성하기 위한 조정, 각종 기계 시스템에 대해서는 기계적 정밀도를 달성하기 위한 조정, 각종 전기 시스템에 대해서는 전기적 정밀도를 달성하기 위한 조정이 행해진다. 각종 서브 시스템으로부터 노광 장치로의 조립 공정은, 각종 서브 시스템 상호의, 기계적 접속, 전기 회로의 배선 접속, 기압 회로의 배관 접속 등이 포함된다. 이 각종 서브 시스템으로부터 노광 장치로의 조립 공정 전에, 각 서브 시스템 개개의 조립 공정이 있는 것은 말할 필요도 없다. 각종 서브 시스템의 노광 장치로의 조립 공정이 종료하면, 종합 조정이 행해져서, 노광 장치 전체로서의 각종 정밀도가 확보된다. 또한, 노광 장치의 제조는 온도 및 클린도 등이 관리된 클린 룸에서 행하는 것이 바람직하다.
다음에, 상술한 실시형태에 따른 노광 장치를 이용한 디바이스 제조 방법에 대해서 설명한다. 도 22는 반도체 디바이스의 제조 공정을 나타내는 흐름도이다. 도 22에 나타내는 바와 같이, 반도체 디바이스의 제조 공정에서는, 반도체 디바이스의 기판으로 되는 웨이퍼 W에 금속막을 증착하고(단계 S40), 이 증착한 금속막 상에 감광성 재료인 포토레지스트를 도포한다(단계 S42). 계속해서, 상술한 실시형태의 노광 장치를 이용하여, 마스크(레티클) M에 형성된 패턴을 웨이퍼 W 상의 각 샷 영역에 전사하고(단계 S44: 노광 공정), 이 전사가 종료한 웨이퍼 W의 현상, 즉 패턴이 전사된 포토레지스트를 현상한다(단계 S46: 현상 공정). 그 후, 단계 S46에 의해서 웨이퍼 W의 표면에 생성된 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 웨이퍼 W의 표면에 대해 에칭 등의 가공을 실행한다(단계 S48: 가공 공정).
여기서, 레지스트 패턴이란, 상술한 실시형태의 노광 장치에 의해서 전사된 패턴에 대응하는 형상의 요철이 생성된 포토레지스트층으로서, 그 오목부가 포토레지스트층을 관통하고 있는 것이다. 단계 S48에서는, 이 레지스트 패턴을 통해서 웨이퍼 W의 표면을 가공한다. 단계 S48에서 행해지는 가공에는, 예컨대 웨이퍼 W의 표면의 에칭 또는 금속막 등의 성막 중 적어도 한쪽이 포함된다. 또한, 단계 S44에서는, 상술한 실시형태의 노광 장치는, 포토레지스트가 도포된 웨이퍼 W를, 감광성 기판 즉 플레이트 P로 하여 패턴의 전사를 실행한다.
도 23은 액정 표시 소자 등의 액정 디바이스의 제조 공정을 나타내는 흐름도이다. 도 23에 나타내는 바와 같이, 액정 디바이스의 제조 공정에서는, 패턴 형성 공정(단계 S50), 컬러 필터 형성 공정(단계 S52), 셀 조립 공정(단계 S54) 및 모듈 조립 공정(단계 S56)을 순차적으로 실행한다.
단계 S50의 패턴 형성 공정에서는, 플레이트 P로서 포토레지스트가 도포된 유리 기판 상에, 상술한 실시형태의 노광 장치를 이용하여 회로 패턴 및 전극 패턴 등의 소정의 패턴을 형성한다. 이 패턴 형성 공정에는, 상술한 실시형태의 노광 장치를 이용하여 포토레지스트층에 패턴을 전사하는 노광 공정과, 패턴이 전사된 플레이트 P의 현상, 즉 유리 기판 상의 포토레지스트층의 현상을 행하여, 패턴에 대응하는 형상의 포토레지스트층을 생성하는 현상 공정과, 이 현상된 포토레지스트층을 통해서 유리 기판의 표면을 가공하는 가공 공정이 포함되어 있다.
단계 S52의 컬러 필터 형성 공정에서는, R(Red), G(Green), B(Blue)에 대응하는 3개의 도트의 세트를 매트릭스 형상으로 다수 배열하거나, 또는 R, G, B의 3개의 스트라이프의 필터의 세트를 수평 주사 방향으로 복수 배열한 컬러 필터를 형성한다.
단계 S54의 셀 조립 공정에서는, 단계 S50에 의해서 소정 패턴이 형성된 유리 기판과, 단계 S52에 의해서 형성된 컬러 필터를 이용하여 액정 패널(액정 셀)을 조립한다. 구체적으로는, 예컨대 유리 기판과 컬러 필터 사이에 액정을 주입함으로써 액정 패널을 형성한다. 단계 S56의 모듈 조립 공정에서는, 단계 S54에 의해서 조립된 액정 패널에 대하여, 이 액정 패널의 표시 동작을 실행시키는 전기 회로 및 백라이트 등의 각종 부품을 부착한다.
또한, 본 발명은 반도체 디바이스 제조용의 노광 장치로의 적용에 한정되지 않고, 예컨대, 각형(角形)의 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.
또한, 상술한 실시형태에서는, 노광광으로서 ArF 엑시머 레이저광(파장: 193nm)이나 KrF 엑시머 레이저광(파장: 248nm)을 이용하고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 다른 적당한 레이저 광원, 예컨대 파장 157nm의 레이저광을 공급하는 F2 레이저 광원 등에 대하여 본 발명을 적용할 수도 있다.
또한, 상술한 실시형태에서는, 웨이퍼 W의 샷 영역에 마스크 M의 패턴을 주사 노광하는 스텝ㆍ앤드ㆍ스캔 방식의 노광 장치에 대하여 본 발명을 적용하고 있다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 웨이퍼 W의 각 노광 영역에 마스크 M의 패턴을 일괄 노광하는 동작을 반복하는 스텝ㆍ앤드ㆍ리피트 방식의 노광 장치에 대하여 본 발명을 적용할 수도 있다.
또한, 상술한 실시형태에서는, 노광 장치에 있어서 마스크 또는 웨이퍼를 조명하는 조명 광학 시스템에 대하여 본 발명을 적용하고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 마스크 또는 웨이퍼 이외의 피조사면을 조명하는 일반적인 조명 광학 시스템에 대해 본 발명을 적용할 수도 있다.
또한, 상술한 제 1 및 제 2 실시형태의 감광 수단(예컨대, 핀 부재(차광 부재)(9), 차광부(9), 감광 유닛(9), 보정 필터(9), 차광 부재(95))은, 상이한 특성(상이한 투과율 특성을 갖는 것, 및 투과 필터 영역이 상이한 장소에 마련되어 있는 것 중 양쪽 또는 어느 한쪽)을 가지는 다른 감광 수단과 교환가능하게 마련되어 있어도 좋다.
또한, 상술한 실시형태의 감광 수단(예컨대, 핀 부재(차광 부재)(9), 차광부(9), 감광 유닛(9), 보정 필터(9), 차광 부재(95))는, 조명 광학 시스템의 내부의 조명 동공 공간에 배치되는 것에는 한정되지 않고, 상기 조명 동공 공간과 공액인 투영 광학 시스템 내의 위치에 배치되어도 좋다. 즉, 감광 수단은 조명 광학 시스템에 한정되지 않고, 노광 광학 시스템인 투영 광학 시스템에 배치되어 있어도 좋다. 도 112 및 도 113에, 감광 수단이 배치된 투영 광학 시스템의 예를 나타낸다.
도 112에 나타내는 투영 광학 시스템 PL1은, 물체(예컨대, 마스크 M)의 중간 이미지를 형성하는 굴절형 결상 광학 시스템 G1과, 상기 중간 이미지의 이미지를 형성하는 반사 굴절형 결상 광학 시스템 G2와, 반사 굴절형 결상 광학 시스템 G2에 의한 중간 이미지의 이미지를 최종 이미지로서 웨이퍼면 W에 형성하는 굴절형 결상 광학 시스템 G3를 구비한다. 이 투영 광학 시스템 PL1은, 개구 조리개가 배치되는 면 및 그 공액면인 동공면 PS1~PS3를 구비하고 있다. 동공면 PS1 및 동공면 PS3의 근방에는 평행 평면판(391, 392)이 배치되어 있고, 이들 평행 평면판(391, 392) 중 적어도 어느 한쪽을 감광 수단으로 할 수 있다.
도 113에 나타내는 투영 광학 시스템 PL2는, 물체(예컨대, 마스크 M)의 중간 이미지를 형성하는 굴절형 결상 광학 시스템 G1과, 상기 중간 이미지의 이미지를 형성하는 반사형 결상 광학 시스템 G2와, 반사형 결상 광학 시스템 G2에 의한 중간 이미지의 이미지를 최종 이미지로서 웨이퍼면 W에 형성하는 굴절형 결상 광학 시스템 G3를 구비한다. 이 투영 광학 시스템 PL2는, 개구 조리개가 배치되는 면 및 그 공액면인 동공면 PS1~PS3를 구비하고 있다. 동공면 PS1의 근방에는 평행 평면판(391, 392)이 배치되어 있고, 평행 평면판(391)을 감광 수단으로 할 수 있다. 또한, 평행 평면판(392)을 감광 수단으로 해도 좋다.
또한, 상술한 제 1 및 제 2 실시형태에서는, 광학 인테그레이터로서, 복수의 미소 렌즈면을 구비한 파면 분할형의 마이크로 플라이아이 렌즈(플라이아이 렌즈)를 이용했지만, 그 대신에, 내면 반사형의 광학 인테그레이터(전형적으로는 로드(rod)형 인테그레이터)를 이용해도 좋다. 이 경우, 줌 렌즈(7)의 뒤쪽에 그 앞쪽 초점 위치가 줌 렌즈(7)의 뒤쪽 초점 위치와 일치하도록 집광 렌즈를 배치하고, 이 집광 렌즈의 뒤쪽 초점 위치 또는 그 근방에 입사단이 위치 결정되도록 로드형 인테그레이터를 배치한다. 이때, 로드형 인테그레이터의 사출단이 마스크 블라인드(11)의 위치로 된다. 로드형 인테그레이터를 이용하는 경우, 이 로드형 인테그레이터의 하류의 결상 광학 시스템(12) 내의, 투영 광학 시스템 PL의 개구 조리개 AS의 위치와 광학적으로 공액인 위치를 조명 동공면이라고 부를 수 있다. 또한, 로드형 인테그레이터의 입사면의 위치에는, 조명 동공면의 2차 광원의 허상(virtual image)이 형성되기 때문에, 이 위치 및 이 위치와 광학적으로 공액인 위치도 조명 동공면이라고 부를 수 있다. 그리고, 상술한 실시형태의 핀 부재, 감광 유닛, 또는 보정 필터는, 로드형 인테그레이터의 하류의 결상 광학 시스템(12) 내의, 투영 광학 시스템 PL의 개구 조리개 AS의 위치와 광학적으로 공액인 위치 또는 그 근방에 배치될 수 있다.
또한, 상술한 실시형태에 있어서, 투영 광학 시스템과 감광성 기판 사이의 광로 중을 1.1보다 큰 굴절률을 갖는 매체(전형적으로는 액체)로 채우는 수법, 소위 액침법(liquid immersion method)을 적용해도 좋다. 이 경우, 투영 광학 시스템과 감광성 기판 사이의 광로 중에 액체를 채우는 수법으로서는, 국제 공개 제WO99/49504호 팜플렛에 개시되어 있는 바와 같은 국소적으로 액체를 채우는 수법이나, 일본 특허 공개 평6-124873호 공보에 개시되어 있는 바와 같은 노광 대상의 기판을 보지한 스테이지를 액조(liquid bath) 안에서 이동시키는 수법이나, 일본 특허 공개 평10-303114호 공보에 개시되어 있는 바와 같은 스테이지 상에 소정 깊이의 액체조 형성하여, 그 안에 기판을 보지하는 수법 등을 채용할 수 있다. 또한, 상술한 실시형태에 있어서, 미국 공개 공보 제2006/0170901호 및 제2007/0146676호에 개시되는 이른바 편광 조명 방법을 적용하는 것도 가능하다.
이상 설명한 실시형태는, 본 발명의 이해를 쉽게 하기 위해서 기재된 것으로서, 본 발명을 한정하기 위해서 기재된 것은 아니다. 따라서, 상기한 실시형태에 개시된 각 요소는, 본 발명의 기술적 범위에 속하는 모든 설계 변경이나 균등물도 포함하는 취지이다. 또한, 상기 실시형태의 각 구성요소 등은 어떠한 조합 등도 가능하게 할 수 있다.
1: 광원
3: 회절 광학 소자
4: 어포컬 렌즈
6: 보정 필터, 농도 필터
7: 줌 렌즈
8: 마이크로 플라이아이 렌즈(광학 인테그레이터)
9: 핀부재(차광 부재), 차광부, 감광 유닛, 보정 필터
9a, 9b: 제 1 감광 부재, 제 2 감광 부재
9aa, 9bb: 차광성 도트
91, 92: 보정 영역
95: 차광 부재
10: 콘덴서 광학 시스템
11: 마스크 블라인드
12: 결상 광학 시스템
19a, 19b: 선형상의 돌기부
19c, 19d: 선형상의 홈부
109, 119: 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈(광학 인테그레이터)
M: 마스크
PL: 투영 광학 시스템
AS: 개구 조리개
W: 웨이퍼

Claims (119)

  1. 광원으로부터의 광으로 피조사면을 조명하는 조명 광학 시스템에 있어서,
    광학 인테그레이터(optical integrator)를 갖고, 상기 광학 인테그레이터보다 뒤쪽의 조명 동공에 동공 강도 분포를 형성하는 분포 형성 광학 시스템과,
    상기 광학 인테그레이터의 뒤쪽의 광로의 소정면에 배치되고, 상기 소정면에 대한 입사 각도에 따라 감광율(減光率)이 변화되는 감광율 특성을 구비하는 감광(減光) 수단
    을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 감광 수단은 상기 조명 동공의 직전 또는 직후의 위치에 배치된 차광 부재를 갖고,
    상기 차광 부재는, 상기 피조사면 상의 1점을 향하는 광의 상기 차광 부재에 의한 감광율이 상기 피조사면의 중심으로부터 주변에 걸쳐서 증대하도록 구성되어 있는 것
    을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 차광 부재는 플레이트 형상의 형태를 갖고, 상기 차광 부재의 두께 방향은 상기 조명 동공의 면과 거의 평행하며 또한 상기 차광 부재의 폭방향은 상기 조명 광학 시스템의 광축 방향과 거의 평행한 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 차광 부재는 평행 평면판의 측면의 형태를 갖고, 상기 차광 부재의 두께 방향은 상기 조명 동공의 면과 거의 평행하며 또한 상기 차광 부재의 폭방향은 상기 조명 광학 시스템의 광축 방향과 거의 평행한 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 광학 인테그레이터는 제 1 방향을 따라 가늘고 긴 직사각형 형상의 단위 파면 분할면을 갖고,
    상기 차광 부재의 두께 방향은 상기 제 1 방향과 거의 일치하고 있는 것
    을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  6. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 인테그레이터는 제 1 방향을 따라 가늘고 긴 직사각형 형상의 단위 파면 분할면을 갖고,
    상기 차광 부재는, 상기 제 1 방향을 따라 중심으로부터 주변으로 상기 감광율이 증대하도록 구성되어 있는 것
    을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  7. 제 3, 5, 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차광 부재의 폭방향의 치수는 상기 차광 부재의 길이 방향을 따라 변화되고 있는 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  8. 제 2 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차광 부재를 복수 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  9. 제 3, 5, 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차광 부재를 복수 구비하고,
    상기 복수의 차광 부재 중 제 1 차광 부재의 폭방향의 치수는, 제 2 차광 부재의 폭방향의 치수와 상이한 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  10. 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차광 부재는, 상기 조명 동공에 있어서 상기 조명 광학 시스템의 광축을 사이에 두고서 상기 제 1 방향과 직교하는 방향으로 간격을 사이에 둔 1쌍의 영역으로부터의 광에 작용하도록 위치 결정되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 감광 수단은, 상기 조명 동공의 직전 또는 직후의 위치에 배치된 플레이트 형상의 형태를 갖는 차광 부재를 갖고,
    상기 차광 부재의 두께 방향은 상기 조명 동공의 면과 거의 평행하며 또한 상기 차광 부재의 폭방향은 상기 조명 광학 시스템의 광축 방향과 거의 평행한 것
    을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 감광 수단은, 상기 조명 동공의 직전 또는 직후의 위치에 배치되어 상기 조명 동공의 면과 거의 평행한 면을 따라 서로 교차하도록 연장되는 적어도 2개의 차광 부재를 갖고,
    상기 적어도 2개의 차광 부재는, 상기 피조사면 상의 1점을 향하는 광의 상기 적어도 2개의 차광 부재에 의한 감광율이 상기 피조사면의 중심으로부터 주변에 걸쳐서 증대하도록 구성되어 있는 것
    을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 차광 부재는 각각 플레이트 형상의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 광학 인테그레이터는 제 1 방향을 따라 가늘고 긴 직사각형 형상의 단위 파면 분할면을 갖고,
    상기 적어도 2개의 차광 부재는, 상기 제 1 방향을 따라 중심으로부터 주변으로 상기 감광율이 증대하도록 구성되어 있는 것
    을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  15. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 인테그레이터는 제 1 방향을 따라 가늘고 긴 직사각형 형상의 단위 파면 분할면을 갖고,
    상기 적어도 2개의 차광 부재는, 상기 조명 동공에 있어서 상기 조명 광학 시스템의 광축을 사이에 두고서 상기 제 1 방향과 직교하는 방향으로 간격을 사이에 둔 1쌍의 영역으로부터의 광에 작용하도록 위치 결정되어 있는 것
    을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 차광 부재는, 상기 광축을 지나서 상기 제 1 방향과 직교하는 방향으로 연장되는 축선에 관하여 거의 대칭으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  17. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 차광 부재는 상기 조명 동공의 면과 거의 평행한 면을 따라 메쉬(mesh) 형상의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 차광 부재는, 상기 1쌍의 영역 중 한쪽의 영역으로부터의 광에 작용하도록 배치되고 메쉬 형상을 갖는 제 1 차광 부재군과, 상기 1쌍의 영역 중 다른쪽의 영역으로부터의 광에 작용하도록 배치되고 메쉬 형상을 갖는 제 2 차광 부재군을 갖는 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 차광 부재군과 상기 제 2 차광 부재군은, 상기 광축을 지나서 상기 제 1 방향으로 연장되는 축선에 관하여 거의 대칭으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  20. 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 차광 부재군 및 상기 제 2 차광 부재군에 있어서, 차광 부재의 상기 광축 방향의 치수가 위치에 따라 상이한 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 광축으로부터 떨어져서 배치된 차광 부재의 상기 광축 방향의 치수보다 상기 광축의 근처에 배치된 차광 부재의 상기 광축 방향의 치수가 작은 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  22. 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 차광 부재군 및 상기 제 2 차광 부재군에 있어서, 차광 부재군의 메쉬의 성김(coarsenesses)이 위치에 따라 상이한 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 광축으로부터 떨어져서 배치된 차광 부재군의 메쉬보다 상기 광축의 근처에 배치된 차광 부재군의 메쉬가 성긴 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  24. 제 1 항에 있어서,
    상기 감광 수단은, 상기 광학 인테그레이터보다 뒤쪽의 조명 동공의 직전 또는 직후의 위치에 배치되고, 적어도 한쪽의 면에 선형상의 감광부가 형성된 광투과성의 기판을 갖으며,
    상기 감광부는, 광의 진행 방향을 따른 치수를 갖고, 또한 상기 피조사면 상의 1점을 향하는 광의 상기 감광부에 의한 감광율이 상기 피조사면의 중심으로부터 주변에 걸쳐서 증대하도록 구성되어 있는 것
    을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 선형상의 감광부는 선형상의 돌기부 또는 선형상의 홈부를 갖는 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 돌기부 또는 상기 홈부는 직사각형 형상 또는 삼각형 형상의 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  27. 제 25 항 또는 제 26 항에 있어서,
    상기 돌기부의 외측면 또는 상기 홈부의 외측면에는, 황삭(rough grinding) 가공 또는 흑화(blackening) 가공이 실시되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  28. 제 24 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 인테그레이터는 제 1 방향을 따라 가늘고 긴 직사각형 형상의 단위 파면 분할면을 갖고,
    상기 감광부는, 상기 제 1 방향을 따라 중심으로부터 주변으로 상기 감광율이 증대하도록 구성되어 있는 것
    을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  29. 제 24 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 인테그레이터는 제 1 방향을 따라 가늘고 긴 직사각형 형상의 단위 파면 분할면을 갖고,
    상기 감광부는, 상기 조명 동공에 있어서 상기 조명 광학 시스템의 광축을 사이에 두고서 상기 제 1 방향과 직교하는 방향으로 간격을 사이에 둔 1쌍의 영역으로부터의 광에 작용하도록 위치 결정되어 있는 것
    을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 감광부는, 상기 광축을 지나서 상기 제 1 방향과 직교하는 방향으로 연장되는 축선에 관하여 거의 대칭으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  31. 제 29 항 또는 제 30 항에 있어서,
    상기 감광부는, 상기 조명 동공의 면과 거의 평행한 면을 따라 메쉬 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 감광부는, 상기 1쌍의 영역 중 한쪽의 영역으로부터의 광에 작용하도록 배치되어 메쉬 형상으로 형성된 제 1 군과, 상기 1쌍의 영역 중 다른쪽의 영역으로부터의 광에 작용하도록 배치되어 메쉬 형상으로 형성된 제 2 군을 갖는 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 제 1 군과 상기 제 2 군은, 상기 광축을 지나서 상기 제 1 방향으로 연장되는 축선에 관하여 거의 대칭으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  34. 제 32 항 또는 제 33 항에 있어서,
    상기 제 1 군 및 상기 제 2 군에 있어서, 상기 감광부의 상기 광축 방향의 치수가 위치에 따라 상이한 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 광축으로부터 떨어져서 배치된 상기 감광부의 상기 광축 방향의 치수보다 상기 광축의 근처에 배치된 상기 감광부의 상기 광축 방향의 치수가 작은 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  36. 제 32 항 또는 제 33 항에 있어서,
    상기 제 1 군 및 상기 제 2 군에 있어서, 상기 감광부의 메시의 성김이 위치에 따라 상이한 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 광축으로부터 떨어져서 배치된 상기 감광부의 메시보다 상기 광축의 근처에 배치된 상기 감광부의 메시가 성긴 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  38. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 인테그레이터는, 파면 분할형이고, 또한, 광축과 직교하는 평면 내의 제 1 방향으로 소정의 굴절력을 갖는 복수의 제 1 굴절면과, 상기 복수의 제 1 굴절면에 대응하도록 상기 복수의 제 1 굴절면의 뒤쪽에 마련되어, 상기 제 1 방향으로 소정의 굴절력을 갖는 복수의 제 2 굴절면을 구비하고,
    상기 감광 수단은, 상기 광학 인테그레이터의 상기 복수의 제 2 굴절면 중 적어도 2개의 이웃하는 제 2 굴절면 사이에 마련되어, 상기 피조사면에 도달하는 광의 위치가 상기 피조사면의 중심으로부터 상기 제 1 방향을 따라 멀어짐에 따라서 감광율이 증대하는 감광율 특성을 갖는 감광부를 갖는 것
    을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  39. 제 38 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 굴절면은 상기 평면 내에서 상기 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향으로 거의 무굴절력이고, 상기 복수의 제 2 굴절면은 상기 제 2 방향으로 거의 무굴절력인 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  40. 제 38 항 또는 제 39 항에 있어서,
    상기 감광부는 상기 평면 내에서 상기 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향을 따라 연장되는 V자 형상의 절삭면을 갖는 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  41. 제 38 항 또는 제 39 항에 있어서,
    상기 감광부는 상기 평면 내에서 상기 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향을 따라 연장되는 반사막을 갖는 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  42. 제 38 항 또는 제 39 항에 있어서,
    상기 감광부는 상기 평면 내에서 상기 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향을 따라 연장되는 감광막을 갖는 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  43. 제 38 항 또는 제 39 항에 있어서,
    상기 감광부는 상기 평면 내에서 상기 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향을 따라 연장되는 광산란막을 갖는 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  44. 제 38 항 내지 제 43 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 인테그레이터는 광의 입사측으로부터 차례로 제 1 광학 부재와, 제 2 광학 부재를 구비하고,
    상기 제 1 광학 부재의 사출측에는 상기 복수의 제 1 굴절면이 상기 제 1 방향을 따라 배열되고,
    상기 제 2 광학 부재의 사출측에는 상기 복수의 제 2 굴절면이 상기 제 1 방향을 따라 배열되어 있는 것
    을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  45. 제 44 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 굴절면은 상기 평면 내에서 상기 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향으로 거의 무굴절력이고,
    상기 복수의 제 2 굴절면은 상기 제 2 방향으로 거의 무굴절력이고,
    상기 제 1 광학 부재의 입사측에는, 상기 제 2 방향으로 소정의 굴절력을 갖고 또한 상기 제 1 방향으로 거의 무굴절력인 복수의 제 3 굴절면이 상기 제 2 방향을 따라 배열되며,
    상기 제 2 광학 부재의 입사측에는, 상기 복수의 제 3 굴절면에 대응하도록 상기 제 2 방향으로 소정의 굴절력을 갖고 또한 상기 제 1 방향으로 거의 무굴절력인 복수의 제 4 굴절면이 상기 제 2 방향을 따라 배열되어 있는 것
    을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  46. 제 38 항 내지 제 43 항 중 어느 한 항에 있어서,
    광의 입사측으로부터 차례로 제 1 광학 부재와, 제 2 광학 부재를 구비하고,
    상기 제 2 광학 부재의 입사측에는 상기 복수의 제 1 굴절면이 상기 제 1 방향을 따라 배열되고,
    상기 제 2 광학 부재의 사출측에는 상기 복수의 제 2 굴절면이 상기 제 1 방향을 따라 배열되어 있는 것
    을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  47. 제 46 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 굴절면은 상기 평면 내에서 상기 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향으로 거의 무굴절력이고,
    상기 복수의 제 2 굴절면은 상기 제 2 방향으로 거의 무굴절력이고,
    상기 제 1 광학 부재의 입사측에는, 상기 제 2 방향으로 소정의 굴절력을 갖고 또한 상기 제 1 방향으로 거의 무굴절력인 복수의 제 3 굴절면이 상기 제 2 방향을 따라 배열되며,
    상기 제 1 광학 부재의 사출측에는, 상기 복수의 제 3 굴절면에 대응하도록 상기 제 2 방향으로 소정의 굴절력을 갖고 또한 상기 제 1 방향으로 거의 무굴절력인 복수의 제 4 굴절면이 상기 제 2 방향을 따라 배열되어 있는 것
    을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  48. 제 38 항 내지 제 47 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 방향을 따라 가늘고 긴 직사각형 형상의 단위 파면 분할면을 갖는 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  49. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 인테그레이터는 파면 분할형이고,
    상기 감광 수단은, 광축과 직교하는 평면 내의 제 1 방향으로 소정의 굴절력을 갖는 상기 광학 인테그레이터의 복수의 제 1 굴절면에 대응하도록 상기 복수의 제 1 굴절면의 뒤쪽에 마련되어 상기 제 1 방향으로 소정의 굴절력을 갖는 상기 광학 인테그레이터의 복수의 제 2 굴절면 중 적어도 2개의 이웃하는 제 2 굴절면의 경계선의 직후에 배치되고, 상기 피조사면에 도달하는 광의 위치가 상기 피조사면의 중심으로부터 상기 제 1 방향을 따라 멀어짐에 따라서 감광율이 증대하는 감광율 특성을 갖는 감광부를 갖는 것
    을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  50. 제 49 항에 있어서,
    상기 감광부는, 상기 평면 내에서 상기 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향을 따라 연장되는 상기 경계선과 거의 평행하게 연장되는 선형상의 차광 부재를 갖는 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  51. 제 50 항에 있어서,
    상기 선형상의 차광 부재를 소정의 위치에 보지(保持)하기 위해서 상기 선형상의 차광 부재의 양단을 지지하는 보지 부재를 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  52. 제 51 항에 있어서,
    상기 보지 부재는, 상기 선형상의 차광 부재에 소요의 텐션을 부여한 상태에서 상기 선형상의 차광 부재의 양단을 지지하고 있는 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  53. 제 51 항 또는 제 52 항에 있어서,
    상기 선형상의 차광 부재는, 그 길이 방향을 따라 변화되는 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  54. 제 50 항에 있어서,
    상기 선형상의 차광 부재를 소정의 위치로 보지하기 위해서 상기 선형상의 차광 부재의 한쪽의 끝만을 지지하는 보지 부재를 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  55. 제 50 항 내지 제 54 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 선형상의 차광 부재는, 위치 및 자세 중 어느 한쪽이 변경가능한 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  56. 제 55 항에 있어서,
    상기 선형상의 차광 부재는, 상기 조명 광학 시스템의 상기 광축을 따른 방향으로 이동가능한 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  57. 제 55 항 또는 제 56 항에 있어서,
    상기 선형상의 차광 부재는, 상기 조명 광학 시스템의 상기 광축과 직교하는 상기 평면 내에서의 위치가 변경가능한 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  58. 제 55 항 내지 제 57 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 선형상의 차광 부재는, 상기 조명 광학 시스템의 상기 광축 또는 상기 광축과 평행한 축 둘레로 회전가능한 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  59. 제 55 항 내지 제 58 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 선형상의 차광 부재는, 상기 조명 광학 시스템의 상기 광축과 직교하는 축 둘레로 회전가능한 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  60. 제 55 항 내지 제 59 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 선형상의 차광 부재는, 상기 제 1 방향으로 소정의 굴절력을 갖는 상기 광학 인테그레이터의 복수의 제 2 굴절면 중 상기 2개의 이웃하는 제 2 굴절면의 제 1 경계선의 직후에 배치되는 제 1 선형상의 차광 부재와, 상기 제 1 방향으로 소정의 굴절력을 갖는 상기 광학 인테그레이터의 복수의 제 2 굴절면 중 2개의 이웃하는 제 2 굴절면의 제 2 경계선의 직후에 배치되는 제 2 선형상의 차광 부재를 구비하고,
    상기 제 1 선형상의 차광 부재와 상기 제 2 선형상의 차광 부재와의 상대적인 위치 및 상대적인 자세 중 적어도 한쪽은 변경가능한 것
    을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  61. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 인테그레이터는 파면 분할형이고,
    상기 감광 수단은, 광축과 직교하는 평면 내의 제 1 방향으로 소정의 굴절력을 갖는 상기 광학 인테그레이터의 복수의 제 1 굴절면에 대응하도록 상기 복수의 제 1 굴절면의 뒤쪽에 마련되고 상기 제 1 방향으로 소정의 굴절력을 갖는 상기 광학 인테그레이터의 복수의 제 2 굴절면 중 적어도 2개의 이웃하는 제 2 굴절면의 경계선의 직후에 배치되고, 상기 평면 내에서 상기 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향을 따라 연장되는 상기 경계선과 거의 평행하게 연장되는 선형상의 차광 부재를 갖고,
    상기 선형상의 차광 부재는 위치 및 자세 중 어느 한쪽이 변경가능한 것
    을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  62. 제 49 항 내지 제 61 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 인테그레이터의 상기 복수의 제 1 굴절면은 상기 평면 내에서 상기 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향으로 거의 무굴절력이고, 상기 복수의 제 2 굴절면은 상기 제 2 방향으로 거의 무굴절력인 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  63. 제 49 항 내지 제 62 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 인테그레이터는, 광의 입사측으로부터 차례로, 제 1 광학 부재와, 제 2 광학 부재를 구비하고, 상기 제 1 광학 부재의 사출측에는 상기 복수의 제 1 굴절면이 상기 제 1 방향을 따라 배열되고, 상기 제 2 광학 부재의 사출측에는 상기 복수의 제 2 굴절면이 상기 제 1 방향을 따라 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  64. 제 63 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 굴절면은 상기 평면 내에서 상기 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향으로 거의 무굴절력이고, 상기 복수의 제 2 굴절면은 상기 제 2 방향으로 거의 무굴절력이며,
    상기 제 1 광학 부재의 입사측에는, 상기 제 2 방향으로 소정의 굴절력을 갖고 또한 상기 제 1 방향으로 거의 무굴절력인 복수의 제 3 굴절면이 상기 제 2 방향을 따라 배열되고,
    상기 제 2 광학 부재의 입사측에는, 상기 복수의 제 3 굴절면에 대응하도록 상기 제 2 방향으로 소정의 굴절력을 갖고 또한 상기 제 1 방향으로 거의 무굴절력인 복수의 제 4 굴절면이 상기 제 2 방향을 따라 배열되어 있는 것
    을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  65. 제 49 항 내지 제 62 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 인테그레이터는, 광의 입사측으로부터 차례로, 제 1 광학 부재와, 제 2 광학 부재를 구비하고, 상기 제 2 광학 부재의 입사측에는 상기 복수의 제 1 굴절면이 상기 제 1 방향을 따라 배열되고, 상기 제 2 광학 부재의 사출측에는 상기 복수의 제 2 굴절면이 상기 제 1 방향을 따라 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  66. 제 65 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 굴절면은 상기 평면 내에서 상기 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향으로 거의 무굴절력이고, 상기 복수의 제 2 굴절면은 상기 제 2 방향으로 거의 무굴절력이며,
    상기 제 1 광학 부재의 입사측에는, 상기 제 2 방향으로 소정의 굴절력을 갖고 또한 상기 제 1 방향으로 거의 무굴절력인 복수의 제 3 굴절면이 상기 제 2 방향을 따라 배열되며,
    상기 제 1 광학 부재의 사출측에는, 상기 복수의 제 3 굴절면에 대응하도록 상기 제 2 방향으로 소정의 굴절력을 갖고 또한 상기 제 1 방향으로 거의 무굴절력인 복수의 제 4 굴절면이 상기 제 2 방향을 따라 배열되어 있는 것
    을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  67. 제 49 항 내지 제 66 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 인테그레이터는, 상기 제 1 방향을 따라 가늘고 긴 직사각형 형상의 단위 파면 분할면을 갖는 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  68. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 인테그레이터는, 입사광의 진행 방향을 가로지르는 면 내에 배열된 복수의 투과형의 렌즈면을 갖고,
    상기 감광 수단은, 상기 광학 인테그레이터의 서로 이웃하는 상기 렌즈면 사이의 비렌즈 영역과 대응하는 위치에 차광 재료로 이루어지는 독립 물품으로서 배치되는 차광 부재를 갖는
    조명 광학 시스템.
  69. 제 1 항에 있어서,
    상기 감광 수단은, 상기 조명 동공의 앞쪽에 인접하여 파워를 갖는 광학 소자와 상기 조명 동공의 뒤쪽에 인접하여 파워를 갖는 광학 소자 사이의 조명 동공 공간에 배치되고, 광축을 따라 소정의 두께를 갖는 광투과성의 기판을 갖으며,
    상기 기판은, 광의 입사측의 면에 형성된 제 1 감광 패턴과, 광의 사출측의 면에 형성된 제 2 감광 패턴을 갖는 것
    을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  70. 제 69 항에 있어서,
    상기 기판은 평행 평면판의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  71. 제 69 항 또는 제 70 항에 있어서,
    상기 제 1 감광 패턴은, 상기 입사측의 면에 분포 형성된 복수의 제 1 단위 감광 영역을 갖고,
    상기 제 2 감광 패턴은, 상기 복수의 제 1 단위 감광 영역에 대응하여 상기 사출측의 면에 분포 형성된 복수의 제 2 단위 감광 영역을 갖는 것
    을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  72. 제 71 항에 있어서,
    상기 제 1 단위 감광 영역 및 상기 제 2 단위 감광 영역 중 적어도 한쪽은, 입사광을 가리는 차광 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  73. 제 71 항에 있어서,
    상기 제 1 단위 감광 영역 및 상기 제 2 단위 감광 영역 중 적어도 한쪽은, 입사광을 산란시키는 산란 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  74. 제 71 항에 있어서,
    상기 제 1 단위 감광 영역 및 상기 제 2 단위 감광 영역 중 적어도 한쪽은, 입사광을 회절시키는 회절 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  75. 제 71 항 내지 제 74 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 단위 감광 영역과 상기 제 2 단위 감광 영역은, 상기 광축 방향에서 보아서 실질적으로 겹치지 않는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  76. 제 75 항에 있어서,
    상기 제 1 단위 감광 영역과 상기 제 2 단위 감광 영역은, 상기 광축 방향에서 보아서 보완적인 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  77. 제 71 항 내지 제 74 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 단위 감광 영역과 상기 제 2 단위 감광 영역은, 상기 광축 방향에서 보아서 거의 겹치는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  78. 제 69 항 내지 제 77 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 감광 수단은, 상기 감광 수단에 대한 광의 입사 각도가 커짐에 따라서 감광율이 감소하는 감광율 특성을 갖는 제 1 보정 필터 영역과, 광의 입사 각도가 커짐에 따라서 감광율이 증대하는 감광율 특성을 갖는 제 2 보정 필터 영역 중 적어도 한쪽의 보정 필터 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  79. 제 69 항에 있어서,
    상기 광학 인테그레이터는 제 1 방향을 따라 가늘고 긴 직사각형 형상의 단위 파면 분할면을 갖고,
    상기 감광 수단은, 상기 감광 수단에 대한 광의 입사 각도가 커짐에 따라서 감광율이 감소하는 감광율 특성을 갖는 제 1 보정 필터 영역을 갖고,
    상기 제 1 보정 필터 영역은, 상기 조명 동공에 있어서 광축을 사이에 두고서 상기 제 1 방향으로 간격을 사이에 둔 1쌍의 영역에 대응하여 배치되어 있는 것
    을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  80. 제 79 항에 있어서,
    상기 광학 인테그레이터는 제 1 방향을 따라 가늘고 긴 직사각형 형상의 단위 파면 분할면을 갖고,
    상기 감광 수단은, 상기 감광 수단에 대한 광의 입사 각도가 커짐에 따라서 감광율이 증대하는 감광율 특성을 갖는 제 2 보정 필터 영역을 갖으며,
    상기 제 2 보정 필터 영역은, 상기 조명 광학 시스템의 광축을 사이에 두고서 상기 제 1 방향과 직교하는 방향으로 간격을 사이에 둔 1쌍의 영역에 대응하여 배치되어 있는 것
    을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  81. 제 1 항에 있어서,
    상기 감광 수단은, 상기 조명 동공의 앞쪽에 인접하여 파워를 갖는 광학 소자와 상기 조명 동공의 뒤쪽에 인접하여 파워를 갖는 광학 소자 사이의 조명 동공 공간에 위치하는 제 1 면에 형성된 제 1 감광 영역과, 상기 조명 동공 공간에 있어서 상기 제 1 면보다 뒤쪽에 위치하는 제 2 면에 상기 제 1 감광 영역에 대응하여 형성된 제 2 감광 영역을 갖고,
    상기 제 1 감광 영역 및 상기 제 2 감광 영역은, 상기 제 1 면 및 상기 제 2 면을 통과하는 광에 대하여, 상기 제 1 면으로의 광의 입사 각도의 변화에 따라서 감광율이 단조롭게 감소하고, 거의 일정한 감광율을 유지한 후에 단조롭게 증대하는 감광율 특성을 부여하는 것
    을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  82. 제 81 항에 있어서,
    상기 감광 수단은 소정의 두께를 갖는 광투과성의 기판을 갖고,
    상기 제 1 감광 영역은 상기 기판의 입사측의 면에 형성되고, 상기 제 2 감광 영역은 상기 기판의 사출측의 면에 형성되어 있는 것
    을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  83. 제 82 항에 있어서,
    상기 기판은 평행 평면판의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  84. 제 83 항에 있어서,
    상기 기판의 입사측의 면은 광축에 대하여 거의 수직한 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  85. 제 81 항 내지 제 84 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 감광 영역 및 상기 제 2 감광 영역 중 적어도 한쪽은, 입사광을 가리는 차광 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  86. 제 81 항 내지 제 84 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 감광 영역 및 상기 제 2 감광 영역 중 적어도 한쪽은, 입사광을 산란시키는 산란 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  87. 제 81 항 내지 제 84 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 감광 영역 및 상기 제 2 감광 영역 중 적어도 한쪽은, 입사광을 회절시키는 회절 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  88. 제 81 항 내지 제 87 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 감광 영역 및 상기 제 2 감광 영역 중 한쪽의 영역은, 다른쪽의 영역을 포함하는 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  89. 제 81 항에 있어서,
    상기 감광 수단은 소정의 단면을 갖는 차광 부재를 구비하고,
    상기 제 1 감광 영역은 상기 차광 부재의 한쪽 측면이며, 상기 제 2 감광 영역은 상기 차광 부재의 상기 한쪽 측면에 대향하는 다른쪽 측면인 것
    을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  90. 제 89 항에 있어서,
    상기 차광 부재는, 사다리꼴 형상의 단면을 갖고, 상기 조명 동공의 면에 거의 평행하게 연장되도록 배치되며,
    상기 제 1 감광 영역은 상기 차광 부재의 앞쪽의 측면이며, 상기 제 2 감광 영역은 상기 차광 부재의 뒤쪽의 측면인 것
    을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  91. 제 81 항에 있어서,
    상기 광학 인테그레이터는 제 1 방향을 따라 가늘고 긴 직사각형 형상의 단위 파면 분할면을 갖고,
    상기 감광 수단의 상기 제 1 감광 영역 및 상기 제 2 감광 영역은, 상기 조명 동공에 있어서 상기 조명 광학 시스템의 광축을 사이에 두고서 상기 제 1 방향과 직교하는 방향으로 간격을 사이에 둔 1쌍의 영역에 대응하여 배치되어 있는 것
    을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  92. 제 1 항에 있어서,
    상기 감광 수단은, 상기 조명 동공의 앞쪽에 인접하여 파워를 갖는 광학 소자와 상기 조명 동공의 뒤쪽에 인접하여 파워를 갖는 광학 소자 사이의 조명 동공 공간에 배치되고, 광축을 따라 소정의 두께를 갖는 광투과성의 제 1 기판과, 상기 조명 동공 공간에서 상기 제 1 기판보다 뒤쪽에 배치되고 상기 광축을 따라 소정의 두께를 갖는 광투과성의 제 2 기판을 갖고,
    상기 제 1 기판은 광의 입사측의 면 및 광의 사출측의 면 중 적어도 한쪽의 면에 형성된 제 1 감광 패턴을 갖고,
    상기 제 2 기판은 광의 입사측의 면 및 광의 사출측의 면 중 적어도 한쪽의 면에 형성된 제 2 감광 패턴을 갖고,
    상기 제 1 감광 패턴은 적어도 하나의 제 1 단위 감광 영역을 갖고,
    상기 제 2 감광 패턴은 상기 적어도 하나의 제 1 단위 감광 영역에 대응하여 형성된 적어도 하나의 제 2 단위 감광 영역을 갖고,
    상기 제 1 단위 감광 영역 및 상기 제 2 단위 감광 영역은, 상기 감광 수단에 대한 광의 입사 각도에 따라 감광율이 변화되는 감광율 특성을 갖는 것
    을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  93. 제 92 항에 있어서,
    상기 제 1 기판은, 상기 입사측의 면에 형성된 제 1 전방 감광 패턴과, 상기 사출측의 면에 형성된 제 1 후방 감광 패턴을 갖고,
    상기 제 2 기판은, 상기 입사측의 면에 형성된 제 2 전방 감광 패턴과, 상기 사출측의 면에 형성된 제 2 후방 감광 패턴을 갖는 것
    을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  94. 제 92 항 또는 제 93 항에 있어서,
    상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판은 평행 평면판의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  95. 제 92 항 내지 94 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판은 서로 인접하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  96. 제 92 항 내지 제 95 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 감광 패턴은 분포 형성된 복수의 제 1 단위 감광 영역을 갖고,
    상기 제 2 감광 패턴은, 상기 복수의 제 1 단위 감광 영역에 대응하여 분포 형성된 복수의 제 2 단위 감광 영역을 갖는 것
    을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  97. 제 96 항에 있어서,
    상기 제 1 단위 감광 영역 및 상기 제 2 단위 감광 영역 중 적어도 한쪽은, 입사광을 가리는 차광 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  98. 제 96 항에 있어서,
    상기 제 1 단위 감광 영역 및 상기 제 2 단위 감광 영역 중 적어도 한쪽은, 입사광을 산란시키는 산란 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  99. 제 96 항에 있어서,
    상기 제 1 단위 감광 영역 및 상기 제 2 단위 감광 영역 중 적어도 한쪽은, 입사광을 회절시키는 회절 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  100. 제 96 항 내지 제 99 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 단위 감광 영역과 상기 제 2 단위 감광 영역은, 상기 광축 방향에서 보아서 실질적으로 겹치지 않는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  101. 제 100 항에 있어서,
    상기 제 1 단위 감광 영역과 상기 제 2 단위 감광 영역은, 상기 광축 방향에서 보아서 보완적인 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  102. 제 96 항 내지 제 99 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 단위 감광 영역과 상기 제 2 단위 감광 영역은, 상기 광축 방향에서 보아서 거의 겹치는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  103. 제 92 항 내지 제 102 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 감광 수단에 대한 광의 입사 각도가 커짐에 따라서 감광율이 감소하는 감광율 특성을 갖는 제 1 보정 유닛 영역과, 광의 입사 각도가 커짐에 따라서 감광율이 증대하는 감광율 특성을 갖는 제 2 보정 유닛 영역 중 적어도 한쪽의 보정 유닛 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  104. 제 92 항에 있어서,
    상기 광학 인테그레이터는 제 1 방향을 따라 가늘고 긴 직사각형 형상의 단위 파면 분할면을 갖고,
    상기 감광 수단은, 상기 감광 수단에 대한 광의 입사 각도가 커짐에 따라서 감광율이 감소하는 감광율 특성을 갖는 제 1 보정 유닛 영역을 갖고,
    상기 제 1 보정 유닛 영역은, 상기 조명 동공에 있어서 상기 조명 광학 시스템의 광축을 사이에 두고서 상기 제 1 방향으로 간격을 사이에 둔 1쌍의 영역에 대응해서 배치되어 있는 것
    을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  105. 제 104 항에 있어서,
    상기 광학 인테그레이터는 제 1 방향을 따라 가늘고 긴 직사각형 형상의 단위 파면 분할면을 갖고,
    상기 감광 수단은, 상기 감광 수단에 대한 광의 입사 각도가 커짐에 따라서 감광율이 증대하는 감광율 특성을 갖는 제 2 보정 유닛 영역을 갖고,
    상기 제 2 보정 유닛 영역은, 상기 조명 동공에 있어서 광축을 사이에 두고서 상기 제 1 방향과 직교하는 방향으로 간격을 사이에 둔 1쌍의 영역에 대응해서 배치되어 있는 것
    을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  106. 제 2 항 내지 제 37 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피조사면 상에서의 조도 분포 또는 상기 피조사면 상에 형성되는 조명 영역의 형상을 변경하는 광량 분포 조정부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  107. 제 106 항에 있어서,
    상기 광량 분포 조정부는, 상기 차광 부재에 의한 상기 피조사면 상의 광량 분포로의 영향을 보정하는 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  108. 제 2 항 내지 제 107 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피조사면과 광학적으로 공액인 면을 형성하는 투영 광학 시스템과 조합해서 이용되고, 상기 조명 동공은 상기 투영 광학 시스템의 개구 조리개와 광학적으로 공액인 위치인 것을 특징으로 하는 조명 광학 시스템.
  109. 소정의 패턴을 조명하기 위한 청구항 2 내지 청구항 108 중 어느 한 항에 기재된 조명 광학 시스템을 구비하고, 상기 소정의 패턴을 감광성 기판에 노광하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  110. 제 109 항에 있어서,
    상기 소정의 패턴의 이미지를 상기 감광성 기판 상에 형성하는 투영 광학 시스템을 구비하고, 상기 투영 광학 시스템에 대하여 상기 소정의 패턴 및 상기 감광성 기판을 주사 방향을 따라 상대 이동시켜, 상기 소정의 패턴을 상기 감광성 기판에 투영 노광하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  111. 제 110 항에 있어서,
    상기 광학 인테그레이터에 있어서의 상기 제 1 방향은, 상기 주사 방향과 직교하는 방향에 대응하고 있는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  112. 청구항 109 내지 청구항 111 중 어느 한 항에 기재된 노광 장치를 이용하여, 상기 소정의 패턴을 상기 감광성 기판에 노광하는 노광 공정과,
    상기 소정의 패턴이 전사된 상기 감광성 기판을 현상하여, 상기 소정의 패턴에 대응하는 형상의 마스크층을 상기 감광성 기판의 표면에 형성하는 현상 공정과,
    상기 마스크층을 통해서 상기 감광성 기판의 표면을 가공하는 가공 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
  113. 광원으로부터의 광으로 제 1 조사면을 조명하고, 조명된 상기 제 1 조사면의 이미지를 제 2 조사면에 투영하는 노광 광학 시스템에 있어서,
    광학 인테그레이터를 갖고, 상기 광학 인테그레이터보다 뒤쪽의 조명 동공에 동공 강도 분포를 형성하는 분포 형성 광학 시스템과,
    상기 광학 인테그레이터의 상기 뒤쪽의 광로의 소정면에 배치되고, 상기 소정면에 대한 입사 각도에 따라 감광율이 변화되는 감광율 특성을 구비하는 감광 수단
    을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 노광 광학 시스템.
  114. 제 113 항에 있어서,
    상기 감광 수단은 상기 조명 동공의 직전 또는 직후의 위치 또는 그 공액면에 배치된 차광 부재를 갖고,
    상기 차광 부재는, 상기 제 1 조사면 또는 제 2 조사면 상의 1점을 향하는 광의 상기 차광 부재에 의한 감광율이 상기 제 1 조사면 또는 제 2 조사면의 중심으로부터 주변에 걸쳐서 증대하도록 구성되어 있는 것
    을 특징으로 하는 노광 광학 시스템.
  115. 제 113 항에 있어서,
    상기 감광 수단은, 상기 조명 동공의 직전 또는 직후 또는 그 공액면의 위치에 배치되어 상기 조명 동공의 면과 거의 평행한 면을 따라 서로 교차하도록 연장되는 적어도 2개의 차광 부재를 갖고,
    상기 적어도 2개의 차광 부재는, 상기 제 1 조사면 또는 제 2 조사면 상의 1점을 향하는 광의 상기 적어도 2개의 차광 부재에 의한 감광율이 상기 제 1 조사면 또는 제 2 조사면의 중심으로부터 주변에 걸쳐서 증대하도록 구성되어 있는 것
    을 특징으로 하는 노광 광학 시스템.
  116. 제 113 항에 있어서,
    상기 감광 수단은, 상기 광학 인테그레이터보다 뒤쪽의 조명 동공의 직전 또는 직후 또는 그 공액면의 위치에 배치되고, 적어도 한쪽의 면에 선형상의 감광부가 형성된 광투과성의 기판을 갖으며,
    상기 감광부는, 광의 진행 방향을 따른 치수를 갖고, 또한 상기 제 1 조사면 또는 제 2 조사면 상의 1점을 향하는 광의 상기 감광부에 의한 감광율이 상기 제 1 조사면 또는 제 2 조사면의 중심으로부터 주변에 걸쳐서 증대하도록 구성되어 있는 것
    을 특징으로 하는 노광 광학 시스템.
  117. 제 113 항에 있어서,
    상기 감광 수단은, 상기 조명 동공의 앞쪽에 인접하여 파워를 갖는 광학 소자와 상기 조명 동공의 뒤쪽에 인접하여 파워를 갖는 광학 소자 사이의 조명 동공 공간 또는 그리고 공액인 공간에 배치되고, 광축을 따라 소정의 두께를 갖는 광투과성의 기판을 갖고,
    상기 기판은, 광의 입사측의 면에 형성된 제 1 감광 패턴과, 광의 사출측의 면에 형성된 제 2 감광 패턴을 갖는 것
    을 특징으로 하는 노광 광학 시스템.
  118. 제 113 항에 있어서,
    상기 감광 수단은, 상기 조명 동공의 앞쪽에 인접하여 파워를 갖는 광학 소자와 상기 조명 동공의 뒤쪽에 인접하여 파워를 갖는 광학 소자 사이의 조명 동공 공간 또는 그리고 공액인 공간에 위치하는 제 1 면에 형성된 제 1 감광 영역과, 상기 조명 동공 공간 또는 그리고 공액인 공간에 있어서 상기 제 1 면보다 뒤쪽에 위치하는 제 2 면에 상기 제 1 감광 영역에 대응하여 형성된 제 2 감광 영역을 갖고,
    상기 제 1 감광 영역 및 상기 제 2 감광 영역은, 상기 제 1 면 및 상기 제 2 면을 통과하는 광에 대하여, 상기 제 1 면으로의 광의 입사 각도의 변화에 따라서 감광율이 단조롭게 감소하고, 거의 일정한 감광율을 유지한 후에 단조롭게 증대하는 감광율 특성을 부여하는 것
    을 특징으로 하는 노광 광학 시스템.
  119. 제 113 항에 있어서,
    상기 감광 수단은, 상기 조명 동공의 앞쪽에 인접하여 파워를 갖는 광학 소자와 상기 조명 동공의 뒤쪽에 인접하여 파워를 갖는 광학 소자 사이의 조명 동공 공간 또는 그리고 공액인 공간에 배치되고, 광축을 따라 소정의 두께를 갖는 광투과성의 제 1 기판과, 상기 조명 동공 공간 또는 그리고 공액인 공간에 있어서 상기 제 1 기판보다 뒤쪽에 배치되고 상기 광축을 따라 소정의 두께를 갖는 광투과성의 제 2 기판을 갖고,
    상기 제 1 기판은, 광의 입사측의 면 및 광의 사출측의 면 중 적어도 한쪽의 면에 형성된 제 1 감광 패턴을 갖고,
    상기 제 2 기판은, 광의 입사측의 면 및 광의 사출측의 면 중 적어도 한쪽의 면에 형성된 제 2 감광 패턴을 갖고,
    상기 제 1 감광 패턴은 적어도 하나의 제 1 단위 감광 영역을 갖고,
    상기 제 2 감광 패턴은, 상기 적어도 하나의 제 1 단위 감광 영역에 대응하여 형성된 적어도 하나의 제 2 단위 감광 영역을 갖고,
    상기 제 1 단위 감광 영역 및 상기 제 2 단위 감광 영역은, 상기 감광 수단에 대한 광의 입사 각도에 따라 감광율이 변화되는 감광율 특성을 갖는 것
    을 특징으로 하는 노광 광학 시스템.
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