KR20130132906A - 공간 광변조기 및 그 구동 방법, 및 노광 방법 및 장치 - Google Patents

공간 광변조기 및 그 구동 방법, 및 노광 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 공간 광변조기의 구동 방법은, 미러 요소의 어레이에서, 입사광을 위상이 동일하거나 또는 제1 위상만큼 상이한 반사광으로 하는 제1 상태의 미러 요소와, 입사광을 위상이 상기 제1 위상과 대략 180°상이한 반사광으로 하는 제2 상태의 미러 요소를, 제1 위상 분포를 갖는 배열로 설정하는 것과, 미러 요소의 어레이에서, 제1 미러 요소와 제2 미러 요소를, 제1 위상 분포를 반전시킨 제2 위상 분포를 갖는 배열로 설정하는 것을 포함한다. 복수의 광학 요소의 어레이를 갖는 공간 광변조기를 이용할 때에, 최종적으로 기판의 표면에 형성되는 공간상의 강도 분포의 목표 분포로부터의 오차를 경감시킬 수 있다.

Description

공간 광변조기 및 그 구동 방법, 및 노광 방법 및 장치{SPATIAL LIGHT MODULATOR, METHOD OF DRIVING SAME, AND EXPOSURE METHOD AND APPARATUS}
본 발명은, 복수의 광학 요소를 갖는 공간 광변조기 및 그 구동 방법, 공간 광변조기를 이용하여 물체를 노광하는 노광 기술, 및 이 노광 기술을 이용하는 디바이스 제조 기술에 관한 것이다.
예컨대 반도체 소자 또는 액정 표시 소자 등의 디바이스(전자 디바이스 또는 마이크로 디바이스)를 제조하기 위한 리소그래피 공정 중에서, 소정의 패턴을 투영 광학계를 통해 웨이퍼 또는 유리 플레이트 등의 기판의 각 샷 영역에 형성하기 위해, 스테퍼 등의 일괄 노광형의 노광 장치, 또는 스캐닝 스테퍼 등의 주사 노광형의 노광 장치 등이 사용되고 있다.
최근에는, 복수 종류의 디바이스마다, 또한 기판의 복수의 레이어마다 각각 마스크를 준비하는 것에 의한 제조 비용의 증대를 억제하고, 각 디바이스를 효율적으로 제조하기 위해, 마스크 대신에, 각각 경사각이 가변인 다수의 미소 미러의 어레이를 갖는 공간 광변조기(spatial light modulators : SLM)를 이용하여, 투영 광학계의 물체면에 가변의 패턴을 생성하는 소위 마스크리스 방식의 노광 장치가 제안되어 있다(예컨대 특허문헌 1 참조). 또한, 공간 광변조기로는, 입사하는 광의 위상 분포를 제어하기 위해, 각각 반사면의 높이가 제어 가능한 다수의 미소 미러의 어레이를 갖는 타입도 제안되어 있다(예컨대 비특허문헌 1 참조).
특허문헌 1 : 국제 공개 제2009/060745호 팜플렛
비특허문헌 1 : Yijian Chen et al., "Design and fabrication of tilting and piston micromirrors for maskless lithography, " Proc. of SPIE (미국) Vol.5751, pp.1023-1037(2005)
다수의 미소 미러의 어레이를 갖는 공간 광변조기를 이용할 때에, 각 미소 미러에서 설정되는 높이(위상)의 오차에는, 랜덤인 오차 외에, 예컨대 많은 미소 미러에 관해 공통된 소정의 경향을 갖는 오차인 계통적인 오차가 있다. 이들 오차 중, 랜덤인 오차에 관해서는, 예컨대 평균화 효과에 의해 그 영향은 경감된다. 그러나, 계통적인 오차에 관해서는, 평균화 효과에 의해 그 영향이 경감되지 않기 때문에, 계통적인 오차가 생기면, 최종적으로 기판의 표면에 형성되는 공간상(空間像)의 강도 분포가 목표로 하는 분포로부터 벗어날 우려가 있다.
또한, 각 미소 미러의 간극 영역을 통한 광이 있는 경우에는, 그 광에 기인하여, 최종적으로 기판의 표면에 형성되는 공간상의 강도 분포가 목표로 하는 분포로부터 벗어날 우려가 있다.
본 발명은, 이러한 사정을 감안하여, 복수의 광학 요소의 어레이를 갖는 공간 광변조기를 이용할 때에, 최종적으로 기판의 표면에 형성되는 공간상의 강도 분포의 목표 분포로부터의 오차를 경감시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 양태에 의하면, 각각 광이 조사되는 복수의 광학 요소의 어레이를 갖는 공간 광변조기의 구동 방법이 제공된다. 이 구동 방법은, 상기 광학 요소의 어레이의 적어도 일부의 제1 영역에서, 입사하는 광을 위상이 동일하거나 또는 제1 위상만큼 상이한 광으로서 통과시키는 제1 상태의 광학 요소와, 입사하는 광을 위상이 상기 제1 위상과 대략 180°상이한 제2 위상만큼 상이한 광으로서 통과시키는 제2 상태의 광학 요소의 배열을 제1 배열로 설정하는 것과, 상기 광학 요소의 어레이의 적어도 일부의 제2 영역에서, 상기 제1 상태의 광학 요소와 상기 제2 상태의 광학 요소의 배열을, 상기 제1 배열에서의 상기 제1 상태 또는 제2 상태의 광학 요소를 각각 상기 제2 상태 또는 제1 상태로 반전시킨 제2 배열로 설정하는 것을 포함하는 것이다.
또한, 본 발명의 제2 양태에 의하면, 노광광으로 공간 광변조기의 복수의 광학 요소의 어레이 및 투영 광학계를 통해 기판을 노광하는 노광 방법이 제공된다. 이 노광 방법은, 본 발명의 공간 광변조기의 구동 방법에 의해 상기 복수의 광학 요소의 상태의 배열을 설정하는 것과, 상기 복수의 광학 요소를 상기 제1 배열로 설정한 상태, 및 상기 복수의 광학 요소를 상기 제2 배열로 설정한 상태에서, 상기 복수의 광학 요소의 어레이의 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역을 포함하는 조명 영역으로부터의 상기 노광광으로 상기 투영 광학계를 통해 상기 기판을 중첩해서 노광하는 것을 포함하는 것이다.
또한, 본 발명의 제3 양태에 의하면, 노광광으로 복수의 광학 요소의 어레이를 구비하는 제1 공간 광변조기 및 투영 광학계를 통해 기판 상의 적어도 일부의 영역을 노광하고, 노광광으로 복수의 광학 요소의 어레이를 구비하는 제2 공간 광변조기 및 상기 투영 광학계를 통해 상기 기판 상의 상기 적어도 일부의 영역을 노광하는 노광 방법이 제공된다. 이 노광 방법은, 상기 제1 공간 광변조기의 상기 광학 요소의 어레이의 적어도 일부의 제1 영역에서, 입사하는 광을 위상이 동일하거나 또는 제1 위상만큼 상이한 광으로서 통과시키는 제1 상태의 광학 요소와, 입사하는 광을 위상이 상기 제1 위상과 대략 180°상이한 제2 위상만큼 상이한 광으로서 통과시키는 제2 상태의 광학 요소의 배열을 제1 배열로 설정하는 것과, 상기 제1 영역과 대응하는, 상기 제2 공간 광변조기의 상기 광학 요소의 어레이의 적어도 일부의 제2 영역에서, 입사하는 광을 위상이 동일하거나 또는 제1 위상만큼 상이한 광으로서 통과시키는 제1 상태의 광학 요소와, 입사하는 광을 위상이 상기 제1 위상과 대략 180°상이한 제2 위상만큼 상이한 광으로서 통과시키는 제2 상태의 광학 요소의 배열을 제2 배열로 설정하는 것을 포함한다. 그리고, 상기 제1 배열에서의 상기 제1 상태의 광학 요소의 배열이 상기 제2 배열에서의 상기 제2 상태의 광학 요소의 배열에 대응하고, 상기 제1 배열에서의 상기 제2 상태의 광학 요소의 배열이 상기 제2 배열에서의 상기 제1 상태의 광학 요소의 배열에 대응한다.
또한, 본 발명의 제4 양태에 의하면, 각각 광이 조사되는 복수의 광학 요소의 어레이를 갖는 공간 광변조기가 제공된다. 이 공간 광변조기는, 상기 복수의 광학 요소의 상태를 각각 입사하는 광을 위상이 동일하거나 또는 제1 위상만큼 상이한 광으로서 통과시키는 제1 상태로 설정하는 제1 신호, 또는 입사하는 광을 위상이 상기 제1 위상과 대략 180°상이한 제2 위상만큼 상이한 광으로서 통과시키는 제2 상태로 설정하는 제2 신호를 출력하는 복수의 제1 회로와, 상기 광학 요소의 어레이의 적어도 일부의 제1 영역에서, 상기 제1 상태의 광학 요소와 상기 제2 상태의 광학 요소의 배열을 제1 배열로 설정하기 위해, 상기 복수의 제1 회로의 출력 신호를 제어하는 제어 회로와, 상기 광학 요소의 어레이의 적어도 일부의 제2 영역에서, 상기 제1 상태의 광학 요소와 상기 제2 상태의 광학 요소의 배열을, 상기 제1 배열에서의 상기 제1 상태 또는 제2 상태의 광학 요소를 각각 상기 제2 상태 또는 제1 상태로 반전시킨 제2 배열로 설정하기 위해, 상기 복수의 제1 회로의 출력 신호를 반전시키는 복수의 제2 회로를 구비하는 것이다.
또한, 본 발명의 제5 양태에 의하면, 노광광으로 투영 광학계를 통해 기판을 노광하는 노광 장치가 제공된다. 이 노광 장치는, 상기 노광광을 조사하는 조명계와, 상기 투영 광학계의 물체면측에 배치되어, 각각 상기 노광광을 상기 투영 광학계에 유도하도록 제어 가능한 복수의 광학 요소의 어레이를 갖는 공간 광변조기와, 상기 조명계 및 상기 공간 광변조기를 제어하는 제어 장치를 구비하고, 상기 제어 장치는, 상기 기판 상에 상기 투영 광학계를 통해 형성되는 공간상에 따라, 상기 광학 요소의 어레이의 적어도 일부의 제1 영역에서, 입사하는 광을 위상이 동일하거나 또는 제1 위상만큼 상이한 광으로서 통과시키는 제1 상태의 광학 요소와, 입사하는 광을 위상이 상기 제1 위상과 대략 180°상이한 제2 위상만큼 상이한 광으로서 통과시키는 제2 상태의 광학 요소의 배열을 제1 배열로 설정하여, 상기 기판을 노광시키고, 상기 광학 요소의 어레이의 적어도 일부의 제2 영역에서, 상기 제1 상태의 광학 요소와 상기 제2 상태의 광학 요소의 배열을, 상기 제1 배열에서의 상기 제1 상태 또는 제2 상태의 광학 요소를 각각 상기 제2 상태 또는 제1 상태로 반전시킨 제2 배열로 설정하여, 상기 기판을 중첩해서 노광시키는 것이다.
또한, 본 발명의 제6 양태에 의하면, 본 발명의 노광 방법 또는 노광 장치를 이용하여 기판 상에 감광층의 패턴을 형성하는 것과, 상기 패턴이 형성된 상기 기판을 처리하는 것을 포함하는 디바이스 제조방법이 제공된다.
본 발명에 의하면, 공간 광변조기에 있어서, 광학 요소의 어레이의 제1 영역에서, 제1 상태 및 제2 상태의 광학 요소를 제1 배열로 설정하는 것과, 상기 광학 요소의 어레이의 제2 영역에서, 상기 제1 상태 및 제2 상태의 광학 요소를, 상기 제1 배열을 반전시킨 제2 배열로 설정하는 것을 포함하고, 상기 제1 배열의 광학 요소에서 계통적인 오차가 생겨 있으면, 상기 제2 배열의 광학 요소에서는 부호가 반대인 계통적인 오차가 생긴다. 이 때문에, 예컨대 상기 제1 배열의 광학 요소로부터의 광과, 상기 제2 배열의 광학 요소로부터의 광을 피조사면에 중첩해서 조사함으로써, 상기 계통적인 오차의 영향이 경감된다. 또한, 복수의 광학 요소의 간극 영역을 통과하는 광이 있는 경우에, 상기 간극 영역을 통과하는 광의 영향도 경감된다.
도 1은 실시형태의 일례의 노광 장치의 개략 구성을 도시하는 도면이다.
도 2의 (A)는 도 1 중의 공간 광변조기(28)의 일부를 도시하는 확대 사시도이고, (B)는 도 2의 (A)의 BB선을 따라 취한 단면도이다.
도 3의 (A)는 주사 노광시의 웨이퍼의 샷 영역을 도시하는 도면이고, (B)는 스텝·앤드·리피트 방식으로 노광할 때의 웨이퍼의 샷 영역을 도시하는 도면이며, (C)는 노광 영역의 광 강도 분포를 도시하는 도면이다.
도 4의 (A)는 공간 광변조기의 제1 패턴을 형성하기 위한 제1 위상 분포를 도시하는 도면이고, (B)는 도 4의 (A)의 일부의 확대도이며, (C)는 도 4의 (A)의 위상 분포에 대응하는 공간상의 레지스트 패턴을 도시하는 확대도이고, (D)는 미러 요소(30)의 위상에 계통적인 오차가 있는 경우의 레지스트 패턴을 도시하는 확대도이다.
도 5의 (A)는 미러 요소(30)의 위상에 계통적인 오차가 있는 경우의 축소(수축)된 레지스트 패턴을 도시하는 확대도이고, (B)는 도 5의 (A)의 좌측 패턴의 선폭과 디포커스량의 관계를 도시하는 도면이며, (C)는 도 5의 (A)의 우측 패턴의 선폭과 디포커스량의 관계를 도시하는 도면이다.
도 6의 (A)는 공간 광변조기의 계통적인 오차를 포함하는 제1 위상 분포를 도시하는 도면이고, (B)는 도 6의 (A)의 위상 분포에 대응하는 축소된 레지스트 패턴을 도시하는 확대도이며, (C)는 도 6의 (A)의 위상 분포를 반전시킨 제2 위상 분포를 도시하는 도면이고, (D)는 도 6의 (C)의 위상 분포에 대응하는 축소된 레지스트 패턴을 도시하는 확대도이며, (E)는 이중 노광 후의 축소된 레지스트 패턴을 도시하는 확대도이다.
도 7의 (A)는 공간 광변조기의 간극 영역에서 반사가 있는 제1 위상 분포를 도시하는 도면이고, (B)는 도 7의 (A)의 위상 분포에 대응하는 레지스트 패턴을 도시하는 확대도이며, (C)는 도 7의 (A)의 위상 분포를 반전시킨 제2 위상 분포를 도시하는 도면이고, (D)는 도 7의 (C)의 위상 분포에 대응하는 레지스트 패턴을 도시하는 확대도이며, (E)는 이중 노광 후의 레지스트 패턴을 도시하는 확대도이다.
도 8의 (A)는 반사광을 발생하는 간극 영역을 포함하는 제1 위상 분포의 일부를 도시하는 확대도이고, (B)는 상기 제1 위상 분포에 대응하는 레지스트 패턴을 도시하는 확대도이며, (C)는 상기 제1 위상 분포를 반전시킨 제2 위상 분포의 일부를 도시하는 도면이고, (D)는 상기 제2 위상 분포에 대응하는 레지스트 패턴을 도시하는 확대도이며, (E)는 이중 노광 후의 레지스트 패턴을 도시하는 확대도이다.
도 9의 (A)는 공간 광변조기의 제2 패턴을 형성하기 위한 제1 위상 분포를 도시하는 도면이고, (B)는 도 9의 (A)의 일부의 확대도이며, (C)는 도 9의 (A)의 위상 분포에 대응하는 공간상의 레지스트 패턴을 도시하는 확대도이다.
도 10의 (A)는 공간 광변조기의 계통적인 오차를 포함하는 제2 패턴용의 제1 위상 분포를 도시하는 도면이고, (B)는 도 10의 (A)의 위상 분포에 대응하는 레지스트 패턴을 도시하는 확대도이며, (C)는 도 10의 (A)의 위상 분포를 반전시킨 제2 위상 분포를 도시하는 도면이고, (D)는 도 10의 (C)의 위상 분포에 대응하는 레지스트 패턴을 도시하는 확대도이며, (E)는 이중 노광 후의 레지스트 패턴을 도시하는 확대도이다.
도 11의 (A)는 공간 광변조기의 간극 영역에서 반사가 있는 제2 패턴용의 제1 위상 분포를 도시하는 도면이고, (B)는 도 11의 (A)의 위상 분포에 대응하는 레지스트 패턴을 도시하는 확대도이며, (C)는 도 11의 (A)의 위상 분포를 반전시킨 제2 위상 분포를 도시하는 도면이고, (D)는 도 11의 (C)의 위상 분포에 대응하는 레지스트 패턴을 도시하는 확대도이며, (E)는 이중 노광 후의 레지스트 패턴을 도시하는 확대도이다.
도 12의 (A)는 반사광을 발생하는 간극 영역을 포함하는 제2 패턴용의 제1 위상 분포의 일부를 도시하는 확대도이고, (B)는 상기 제1 위상 분포에 대응하는 레지스트 패턴을 도시하는 확대도이며, (C)는 상기 제1 위상 분포를 반전시킨 제2 위상 분포의 일부를 도시하는 도면이고, (D)는 상기 제2 위상 분포에 대응하는 레지스트 패턴을 도시하는 확대도이며, (E)는 이중 노광 후의 레지스트 패턴을 도시하는 확대도이다.
도 13의 (A)는 주기적 패턴으로부터의 0차 광 및 ±1차 광을 도시하는 도면이고, (B)는 제1 위상 분포를 도시하는 도면이며, (C)는 상기 제1 위상 분포를 반전시킨 제2 위상 분포를 도시하는 도면이다.
도 14의 (A)는 노광 영역의 주사 방향의 광 강도 분포를 도시하는 도면이고, (B)는 공간 광변조기의 미러 요소(30)의 어레이에 있어서 위상 분포의 이동 방법의 설명도이며, (C)는 실시형태의 변형예에서의 2개의 공간 광변조기를 도시하는 도면이다.
도 15는 도 1의 변조 제어부(48)의 구성예를 도시하는 블럭도이다.
도 16은 공간 광변조기를 구동하면서 노광하는 동작의 일례를 도시하는 플로우차트이다.
도 17의 (A), (B) 및 (C)는 각각 공간 광변조기의 미러 요소(30)의 어레이 상에서 주사 방향으로 위상 분포가 이동해가는 상태를 도시하는 도면이다.
도 18의 (A) 및 (B)는, 도 17의 (C)에 계속해서 공간 광변조기의 미러 요소(30)의 어레이 상에서 주사 방향으로 위상 분포가 이동해가는 상태를 도시하는 도면이다.
도 19의 (A)는 간극 영역을 포함하는 복수의 미러 요소(30)의 배치를 도시하는 확대도이며, (B), (C), (D) 및 (E)는 각각 계통적인 오차(ΔZ)가 2 ㎚이고 간극 위상이 0°, 90°, 180° 및 270°인 경우의 이중 노광 후의 레지스트 패턴을 도시하는 확대도이다.
도 20의 (A)는 간극 영역을 포함하는 복수의 미러 요소(30)의 배치를 도시하는 확대도이며, (B), (C), (D) 및 (E)는 각각 계통적인 오차(ΔZ)가 4 ㎚이고 간극 위상이 0°, 90°, 180° 및 270°인 경우의 이중 노광 후의 레지스트 패턴을 도시하는 확대도이다.
도 21은 간극 위상이 상이한 경우의 계통적인 오차(ΔZ)와 레지스트 패턴의 선폭의 오차의 관계의 일례를 도시하는 도면이다.
도 22는 간극 위상을 변화시킨 경우의 레지스트 패턴의 선폭의 오차의 변화의 일례를 도시하는 도면이다.
도 23은 변형예의 변조 제어부의 일부를 도시하는 블럭도이다.
도 24는 도 23 중의 복수의 신호의 관계를 도시하는 도면이다.
도 25는 다른 변형예의 변조 제어부의 일부를 도시하는 블럭도이다.
도 26은 변형예의 노광 장치의 개략 구성을 도시하는 도면이다.
도 27은 전자 디바이스의 제조 공정의 일례를 도시하는 플로우차트이다.
이하, 본 발명의 실시형태의 일례에 관해 도 1~도 18을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 실시형태의 마스크리스 방식의 노광 장치(EX)의 개략 구성을 도시한다. 도 1에 있어서, 노광 장치(EX)는, 펄스 발광을 행하는 노광용 광원(2)과, 광원(2)으로부터의 노광용 조명광(노광광)(IL)으로 피조사면을 조명하는 조명 광학계(ILS)와, 대략 상기 피조사면 또는 그 근방의 면 상에 2차원의 어레이형으로 배열된 각각 높이가 가변인 미소 미러인 다수의 미러 요소(30)를 구비한 공간 광변조기(28)와, 공간 광변조기(28)를 구동하는 변조 제어부(48)를 구비한다. 또한, 노광 장치(EX)는, 다수의 미러 요소(30)에 의해 생성된 반사형의 가변의 요철 패턴(가변의 위상 분포를 갖는 마스크 패턴)으로 반사된 조명광(IL)을 수광하여, 상기 요철 패턴(위상 분포)에 대응하여 형성되는 공간상(디바이스 패턴)을 웨이퍼(W)(기판)의 표면에 투영하는 투영 광학계(PL)와, 웨이퍼(W)의 위치 결정 및 이동을 행하는 웨이퍼 스테이지(WST)와, 장치 전체의 동작을 통괄 제어하는 컴퓨터로 이루어지는 주제어계(40)와, 각종 제어계 등을 구비한다.
이하, 도 1에 있어서, 웨이퍼 스테이지(WST)의 바닥면(도시되지 않은 가이드면에 평행한 면)에 수직으로 Z축을 설정하고, Z축에 수직인 평면 내에서 도 1의 지면(紙面)에 평행한 방향으로 Y축을, 도 1의 지면에 수직인 방향으로 X축을 설정하여 설명한다. 또한, X축, Y축, Z축의 둘레의 각도를 각각 θx 방향, θy 방향, θz 방향의 각도라고도 한다. 본 실시형태에서는, 노광시에 웨이퍼(W)는 Y 방향(주사 방향)으로 주사된다.
광원(2)으로는, YAG 레이저 혹은 고체 레이저(반도체 레이저 등)로부터 출력되는 레이저광의 고조파를 생성하는 고체 펄스 레이저 광원을 사용할 수 있다. 고체 펄스 레이저 광원은, 예컨대 파장 193 ㎚(이 이외의 여러 파장이 가능)이며 펄스폭 1 ns 정도인 예컨대 직선 편광의 레이저광을 1 ㎒~3 ㎒ 정도의 주파수로 펄스 발광할 수 있다. 또한, 광원(2)으로는, 파장 193 ㎚이며 펄스폭 50 ns 정도인 레이저광을 4 ㎑~6 ㎑ 정도의 주파수로 펄스 발광하는 ArF 엑시머 레이저 광원, 파장 248 ㎚의 KrF 엑시머 레이저 광원, 또는 펄스 점등되는 발광 다이오드 등도 사용할 수 있다.
본 실시형태에 있어서는, 광원(2)에는 전원부(42)가 접속되어 있다. 주제어계(40)가, 펄스 발광의 타이밍 및 광량(펄스 에너지)을 지시하는 발광 트리거 펄스(TP)를 전원부(42)에 공급한다. 이 발광 트리거 펄스(TP)에 동기하여 전원부(42)는, 지시된 타이밍 및 광량으로 광원(2)에 펄스 발광을 행하게 한다.
광원(2)으로부터 출사된 단면 형상이 직사각형이고 대략 평행 광속(光束)의 펄스 레이저광으로 이루어지는 조명광(IL)은, 한 쌍의 원통형 렌즈로 이루어지는 빔 익스팬더(4), 조명광(IL)의 편광 상태를 제어하는 편광 제어 광학계(6) 및 미러(8A)를 통해, Y축에 평행하게, 복수의 회절 광학 소자(diffractive optical element)(10A, 10B) 등으로부터 선택된 회절 광학 소자[도 1에서는 회절 광학 소자(10A)]에 입사한다. 편광 제어 광학계(6)는, 예컨대 조명광(IL)의 편광 방향을 회전하는 1/2 파장판, 조명광(IL)을 원편광으로 변환하기 위한 1/4 파장판, 및 조명광(IL)을 랜덤 편광(비편광)으로 변환하기 위한 쐐기형의 복굴절성 프리즘 등을 교환 가능하게 설치할 수 있는 광학계이다.
회절 광학 소자(10A, 10B) 등은, 회전판(12)의 주연부에 거의 등각도 간격으로 고정되어 있다. 주제어계(40)가 구동부(12a)를 통해 회전판(12)의 각도를 제어하여, 조명 조건에 따라 선택된 회절 광학 소자를 조명광(IL)의 광로 상에 설치한다. 선택된 회절 광학 소자에 의해 회절된 조명광(IL)은, 렌즈(14a, 14b)로 이루어지는 릴레이 광학계(14)에 의해 마이크로렌즈 어레이(16)의 입사면에 유도된다. 마이크로렌즈 어레이(16)에 입사한 조명광(IL)은, 마이크로렌즈 어레이(16)를 구성하는 다수의 미소한 렌즈 엘리먼트에 의해 2차원적으로 분할되어, 각 렌즈 엘리먼트의 후측 초점면인 조명 광학계(ILS)의 동공면[조명 동공면(IPP)]에는 2차 광원(면광원)이 형성된다.
일례로서, 회절 광학 소자(10A)는 통상적으로 조명용이고, 회절 광학 소자(10B)는, 작은 코히어런스 팩터(σ값)의 조명광을 생성하는 소(小)σ 조명용이고, 그 밖에 2극 조명용, 4극 조명용, 및 윤대(輪帶) 조명용 등의 회절 광학 소자(도시 생략)도 구비되어 있다. 또한, 복수의 회절 광학 소자(10A, 10B) 등을 대신하여, 각각 직교하는 2축의 둘레의 경사각이 가변인 다수의 미소 미러의 어레이를 갖는 공간 광변조기를 사용해도 좋고, 마이크로렌즈 어레이(16)를 대신하여 플라이아이 렌즈 등도 사용 가능하다. 또한, 릴레이 광학계(14)를 대신하여, 줌 렌즈를 사용해도 좋다.
조명 동공면(IPP)에 형성된 2차 광원으로부터의 조명광(IL)은, 제1 릴레이 렌즈(18), 시야 조리개(20), 광로를 -Z 방향으로 절곡하는 미러(8B), 제2 릴레이 렌즈(22), 콘덴서 광학계(24) 및 미러(8C)를 통해, XY 평면에 평행한 피조사면(전사용 패턴이 배치되는 설계상의 면)에 θx 방향으로 평균적인 입사각(α)으로 입사한다. 다시 말해서, 상기 피조사면에 대하여 조명 광학계(ILS)의 광축(AXI)은 θx 방향으로 입사각(α)으로 교차하고 있다. 입사각(α)은 예컨대 수 deg(°) 내지 수십 deg이다. 상기 피조사면 또는 그 근방의 면에, 공간 광변조기(28)의 2차원의 어레이형으로 배열된 다수의 미러 요소(30)의 전원 오프시의 반사면이 배치된다. 빔 익스팬더(4)로부터 콘덴서 광학계(24) 및 미러(8C)까지의 광학 부재를 포함하여 조명 광학계(ILS)가 구성되어 있다.
조명 광학계(ILS)로부터의 조명광(IL)은, 공간 광변조기(28)의 다수의 미러 요소(30)의 어레이를 덮는 X 방향으로 가늘고 긴 장방형 형상의 조명 영역(26A)을 거의 균일한 조도 분포로 조명한다. 다수의 미러 요소(30)는, 조명 영역(26A) 내의 장방형의 영역에 X 방향 및 Y 방향으로 소정 피치로 배열되어 있다. 조명 광학계(ILS) 및 공간 광변조기(28)는, 도시되지 않은 프레임에 지지되어 있다. 또한, 조명 광학계(ILS) 중의 시야 조리개(20)는, 그 피조사면[투영 광학계(PL)의 물체면]과 공역(共役)인 면(COP)으로부터 광축 방향으로 소정 거리만큼 시프트된 위치에 설치되어 있다. 이에 따라, 조명 영역(26A)에서의 조명광(IL)의 강도 분포는, Y 방향[웨이퍼(W)의 주사 방향에 대응하는 방향] 및 X 방향(비주사 방향)으로 사다리꼴 형상의 분포로 되어 있다.
도 2의 (A)는 도 1 중의 공간 광변조기(28)의 미러 요소(30)의 어레이의 일부를 도시하는 확대 사시도이고, 도 2의 (B)는 도 2의 (A)의 BB선을 따라 취한 단면도이다. 도 2의 (A)에 있어서, 다수의 미러 요소(30)는, X 방향 및 Y 방향으로 각각 피치(주기) px 및 py로 배열되어 있다. 일례로서, 미러 요소(30)의 X 방향 및 Y 방향의 폭은, 각각 피치 px 및 py와 거의 동일한 것으로 간주할 수 있다. 또한, 미러 요소(30)의 반사면은 정방형이고, 피치 px, py는 서로 동일하다. 또한, 미러 요소(30)의 반사면은 장방형 등이어도 좋고, 피치 px, py는 서로 상이해도 좋다.
각 미러 요소(30)는, X 방향으로 i번째(i = 1, 2, …, I) 및 Y 방향으로 j번째(j = 1, 2, …, J)의 위치 P(i,j)에 각각 배치되어 있다. 일례로서, 미러 요소(30)의 Y 방향(주사 방향에 대응하는 방향)의 배열수 J는 수백~수천이고, X 방향의 배열수 I는 배열수 J의 수배~수십배이다. 또한, 미러 요소(30)의 배열의 피치 px는 예컨대 10 ㎛~1 ㎛ 정도이다.
또한, 공간 광변조기(28)는, 다수의 미러 요소(30)와, 각 미러 요소(30)를 각각 가요성(탄성)을 갖는 힌지부(35)[도 2의 (B) 참조]를 통해 지지하는 베이스 부재(32)를 구비한다.
도 2의 (B)에 있어서, 베이스 부재(32)는, 예컨대 실리콘으로 이루어지는 평판 형상의 기재(32A)와, 기재(32A)의 표면에 형성된 질화규소(예컨대 Si3N4) 등의 절연층(32B)으로 구성되어 있다. 또한, 베이스 부재(32)의 표면에 X 방향, Y 방향으로 소정 피치로 지지부(34)가 형성되고, 인접하는 Y 방향의 지지부(34) 사이에, 탄성 변형에 의해 Z 방향으로 가요성을 갖는 한 쌍의 2단 힌지부(35)를 통해, 미러 요소(30)의 이면측의 볼록부가 지지되어 있다. 지지부(34), 힌지부(35) 및 미러 요소(30)는 예컨대 폴리실리콘으로 일체적으로 형성되어 있다. 미러 요소(30)의 반사면(표면)에는, 반사율을 높이기 위해 금속(예컨대 알루미늄 등)의 박막으로 이루어지는 반사막(31)이 형성되어 있다.
또한, 미러 요소(30)의 바닥면측의 베이스 부재(32)의 표면에 전극(36A)이 형성되고, 전극(36A)에 대향하도록 힌지부(35)의 바닥면에 전극(36B)이 형성되어 있다. 베이스 부재(32)의 표면 및 지지부(34)의 측면에는, 미러 요소(30)마다 대응하는 전극(36A, 36B) 사이에 소정의 전압을 인가하기 위한 신호 라인(도시 생략)이 매트릭스형으로 설치되어 있다. 또한, 신호 라인은 베이스 부재(32)에 형성한 스루홀(도시 생략)을 통과시켜 배선해도 좋다. 본 실시형태에서는, 전원 오프 상태 또는 전원 온 상태라도 전극(36A, 36B) 사이에 전압이 인가되고 있지 않은 상태(제1 상태)에서는, 조명광(IL2)이 입사하고 있는 위치 P(i, j-1)의 미러 요소(30)로 나타내는 바와 같이, 미러 요소(30)의 반사면은, XY 평면에 평행한 평면인 기준 평면 A1에 합치하고 있다. 한편, 전원 온시에 전극(36A, 36B) 사이에 소정의 전압이 인가되고 있는 상태(제2 상태)에서는, 조명광(IL1)이 입사하고 있는 위치 P(i, j)의 미러 요소(30)로 나타내는 바와 같이, 미러 요소(30)의 반사면은, XY 평면에 평행하고 기준 평면(A1)으로부터 Z 방향으로 간격 d1만큼 변위한 평면 A2에 합치하고 있다. 공간 광변조기(28)의 각 미러 요소(30)는, 상기 제1 상태 또는 상기 제2 상태 중 어느 것으로 설정된다.
이러한 미소한 입체 구조의 공간 광변조기(28)는, 예컨대 배경 기술에서 인용한 비특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, MEMS(Microelectromechanical Systems : 미소 전기 기계 시스템) 기술을 이용하여 제조하는 것이 가능하다. 공간 광변조기(28)의 각 미러 요소(30)는, 평행 이동에 의해 제1 상태 또는 제2 상태로 설정할 수 있기만 하면 되기 때문에, 미러 요소(30)의 소형화 및 미러 요소(30)의 배열수의 증대가 용이하다.
또한, 도 2의 (B)에 있어서, 각 미러 요소(30)의 반사면이 기준 평면(A1)에 합치하고 있는 상태(제1 상태)에서, 상기 미러 요소(30)에 의해 반사되는 조명광(IL)의 위상의 변화량을 제1 위상 δ1로 하면, 본 실시형태에서는 위상 δ1은 0°이다. 즉, 본 실시형태에서는, 상기 제1 상태에서는 입사광의 위상과 반사광의 위상은 동일하다. 또한, 각 미러 요소(30)의 반사면이 기준 평면 A1로부터 간격 d1만큼 변위한 평면 A2에 합치하고 있는 상태(제2 상태)에서, 상기 미러 요소(30)에 의해 반사되는 조명광(IL)의 위상의 변화량을 제2 위상 δ2로 하면, 위상 δ2는 위상 δ1에 대하여 180°(π(rad)) 상이하다. 즉, 이하의 관계가 성립한다.
δ1 = 0° …(1A), δ2 = 180°= π(rad) …(1B)
또한, 이하에서는, 단위가 없는 위상은 rad를 의미한다. 또한, 위치 P(i, j)의 미러 요소(30)의 반사면이 기준 평면 A1에 합치하고 있을 때의 점선으로 나타내는 반사광 B1의 파면의 위상의 변화량과, 상기 반사면이 간격 d1만큼 변위한 평면 A2에 합치하고 있을 때의 반사광 B2의 파면의 위상의 변화량의 차분이 제2 위상 δ2이다. 일례로서, 입사각(α)을 대략 0°인 것으로 하여, 미러 요소(30)의 반사면에 입사하는 조명광(IL1)의 파장을 λ(여기서는 λ = 193 ㎚)로 하면, 간격 d1은 대략 다음과 같이 된다.
d1 = λ/4 …(2A)
또한, 상기 제2 상태에 있는 미러 요소(30)의 반사면의 기준 평면(A1)과의 간격에는, 설계상의 간격 d1 외에, 실제로는 제조 오차 및/또는 구동 오차 등에서 기인하는 랜덤인 오차 및/또는 계통적인 오차(ΔZ)[거의 전부의 미러 요소(30)에 관해 공통으로 발생하는 소정의 경향을 갖는 오차]가 포함되어 있다.
조명광(IL1)의 입사각(α)이 대략 0인 경우에는, 조명광(IL1)의 파장(λ)을 이용하면, 그 반사면의 높이의 계통적인 오차(ΔZ)에 대응하는 반사광(B2)의 위상의 오차(Δφ)는, 다음과 같이 된다.
Δφ = (4π/λ)ΔZ …(2B)
이 때문에, 상기 제2 상태에 있는 미러 요소(30)에 의해 반사되는 조명광(IL)의 위상의 변화량(제2 위상 δ2)은 대략 180°이다. 상기 랜덤인 오차 및 계통적인 오차에 의한 위상 δ2의 변화량은, 일례로서 ±10°정도이다. 또한, 상기 랜덤인 오차의 영향은, 예컨대 웨이퍼(W)의 각 점을 복수 펄스로 노광함으로써 경감된다.
또한, 미러 요소(30) 사이의 지지부(34)의 표면 중에서, 조명광(IL)을 반사하는 부분을 간극 영역(34a)이라고 한다. 간극 영역(34a)의 표면과 기준 반사면(A1)의 Z 방향의 간격 d2에 의해, 간극 영역(34a)에서의 반사광의 위상이 변화된다. 일례로서, 간극 영역(34a)에서의 반사광은 고려하지 않는 것으로 하지만, 간극 영역(34a)의 폭이 비교적 넓은 경우의 영향에 관해서는 후술한다.
이하에서는, 입사하는 조명광의 위상을 0°변화시켜 반사하는 상기 제1 상태로 설정된 미러 요소(30)를 위상 0의 미러 요소, 입사하는 조명광의 위상을 설계치에서 180°변화시켜 반사하는 상기 제2 상태로 설정된 미러 요소(30)를 위상 π의 미러 요소라고도 한다. 도 1의 변조 제어부(48)가, 주제어계(40)로부터 설정되는 조명광(IL)의 위상 분포[미러 요소(30)의 어레이의 요철 패턴]의 정보에 따라, 각 위치 P(i, j)의 미러 요소(30)의 전극(36A, 36B) 사이의 전압을 제어하여, 미러 요소(30)를 제1 상태(위상 0) 또는 제2 상태(위상 π)로 설정한다.
또한, 도 2의 (B)에는, 도 1의 변조 제어부(48)의 일부의 서로 연결된 플립플롭(60A, 60B)과, 플립플롭(60A, 60B)의 제1 출력 또는 이 제1 출력을 반전시킨 제2 출력 중 어느 것을 선택하는 선택 회로(62A, 62B)가 도시되어 있다. 플립플롭(60A) 등의 제1 출력이 로우 레벨(또는 하이 레벨)이면, 그 제2 출력은 하이 레벨(또는 로우 레벨)이다. 선택 회로(62A, 62B)의 출력이 Y 방향으로 인접하게 배열된 2개의 미러 요소(30)를 구동하기 위한 전극(36A)에 접속되고, 이것에 대향하는 전극(36B)은 예컨대 접지 라인(도시 생략)에 접속되어 있다. 일례로서, 선택 회로(62A) 등의 출력이 로우 레벨(또는 하이 레벨)이면, 대응하는 미러 요소(30)는 제1 상태(또는 제2 상태)로 설정된다.
플립플롭(60A)의 입력부에는 전단(前段)의 플립플롭(도시 생략)의 제1 출력이 공급되고, 플립플롭(60B)의 제1 출력은 후단(後段)의 플립플롭(도시 생략)의 입력부에 공급되며, 제어부(도시 생략)가 클럭 펄스(CKP) 및 선택 신호(SELS)를 출력하고 있다. 플립플롭(60A, 60B) 등은, 그 클럭 펄스(CKP)에 동기하여 출력을 시프트한다. 또한, 이와 같이 연결된 플립플롭 군을 시프트 레지스터라고 한다. 전부의 플립플롭(60A) 등에 각각 선택 회로(62A) 등이 접속되어 있다. 일례로서, 선택 회로(62A) 등은 각각 선택 신호(SELS)가 하이 레벨인 기간에는 대응하는 플립플롭(60A) 등의 제1 출력을 선택하여 출력하고, 선택 신호(SELS)가 로우 레벨인 기간에는 대응하는 플립플롭(60A)의 제2 출력을 선택하여 출력한다. 플립플롭(60A) 등은 실제로는 각각 복수 비트의 출력을 갖는다. 또한, 플립플롭(60A, 60B) 및 선택 회로(62A, 62B) 등은, 예컨대 기판(32A)의 이면, 또는 베이스 부재(32)의 표면의 미러 요소(30)의 어레이 영역에 근접하는 영역에 형성해도 좋다. 변조 제어부(48)의 전체의 구성예에 관해서는 후술한다.
또한, 도 2의 (B)의 플립플롭(60A, 60B) 등은, 미러 요소(30)의 위상 분포를 +Y 방향으로 이동하기 위한 회로이고, 그 위상 분포를 -Y 방향으로 이동하는 플립플롭 군(도시 생략)도 마련되어 있다. 선택 회로(62A, 62B) 등은, 웨이퍼(W)의 주사 방향을 따라 2조의 플립플롭 중의 한쪽의 출력을 선택한다.
도 1에 있어서, 공간 광변조기(28)의 조명 영역(26A) 내의 다수의 미러 요소(30)의 어레이에서 반사된 조명광(IL)은, 평균적인 입사각(α)으로 투영 광학계(PL)에 입사한다. 도시되지 않은 칼럼에 지지된 광축(AXW)을 갖는 투영 광학계(PL)는, 공간 광변조기(28)(물체면)측으로 비(非)텔레센트릭이고, 웨이퍼(W)[상면(像面)]측으로 텔레센트릭인 축소 투영 광학계이다. 투영 광학계(PL)는, 공간 광변조기(28)에 의해 설정되는 조명광(IL)의 위상 분포에 따른 공간상의 축소상을, 웨이퍼(W)의 하나의 샷 영역 내의 노광 영역(26B)[조명 영역(26A)과 광학적으로 공역인 영역]에 형성한다.
전술한 바와 같이 조명 영역(26A) 내의 광 강도 분포는 Y 방향 및 X 방향으로 사다리꼴 형상이기 때문에, 도 3의 (C)에 확대하여 도시한 바와 같이, 노광 영역(26B)의 광 강도 분포도 Y 방향[웨이퍼(W)의 주사 방향] 및 X 방향으로 사다리꼴 형상이다. 도 3의 (C)에 있어서, 강도 분포(EPY 및 EPX)는 각각 노광 영역(26B)의 중심을 통과하여 Y축 및 X축에 평행한 직선 상에서의 조명광(IL)의 강도 분포를 나타낸다. 강도 분포(EPY, EPX)로부터 알 수 있듯이, 노광 영역(26B)의 Y 방향 양단의 소정 폭의 경사부(26Ba, 26Bb)에서는 강도가 외측을 향해 대략 선형으로 저하되고, 노광 영역(26B)의 X 방향 양단의 소정 폭의 이음부(26Bc, 26Bd)에서도 강도가 외측을 향해 대략 선형으로 저하되고 있다. 경사부(26Ba, 26Bb)는, 공간 광변조기(28)의 단부에서 생기는 의도하지 않은 위상 결상의 영향을 경감하기 위해 마련되어 있다. 이음부(26Bc, 26Bd)는, 공간 광변조기(28)의 단부에서 생기는 의도하지 않은 위상 결상의 영향을 경감하기 위해, 및 인접하는 부분 영역과의 이음 오차를 경감하기 위해 마련되어 있다.
또한, 투영 광학계(PL)의 투영 배율(β)은 예컨대 1/10~1/100 정도이다. 투영 광학계(PL)의 해상도는, 일례로서, 공간 광변조기(28)의 미러 요소(30)의 상의 폭(β·px)의 1배~수배 정도이다. 예컨대, 미러 요소(30)의 크기(배열의 피치)가 수 ㎛ 정도, 투영 광학계(PL)의 투영 배율(β)이 1/100 정도이면, 해상도(Re)는 수십 ㎚~그 수배 정도이다. 웨이퍼(W)(기판)는, 예컨대 실리콘 또는 SOI(silicon on insulator) 등의 원형의 평판 형상의 기재 표면에, 포토레지스트(감광 재료)를 수십 ㎚~200 ㎚ 정도의 두께로 도포한 것을 포함한다.
본 실시형태와 같이 물체측에 비(非)텔레센트릭의 투영 광학계(PL)를 이용함으로써, 공간 광변조기(28)의 다수의 미러 요소(30)의 반사면과 웨이퍼(W)의 노광면(포토레지스트의 표면)을 대략 평행하게 배치할 수 있다. 따라서, 노광 장치의 설계·제조가 용이하다. 또한, 노광 장치(EX)가 액침형인 경우에는, 예컨대 미국 특허 출원 공개 제2007/242247호 명세서에 개시되어 있는 바와 같이, 투영 광학계(PL)의 선단의 광학 부재와 웨이퍼(W) 사이에 조명광(IL)을 투과시키는 액체(예컨대 순수)를 공급하여 회수하는 국소 액침 장치가 마련된다. 액침형의 경우에는 개구수(NA)를 1보다 크게 할 수 있기 때문에, 해상도를 더욱 높일 수 있다.
도 1에 있어서, 웨이퍼(W)는 웨이퍼 홀더(도시 생략)를 통해 웨이퍼 스테이지(WST)의 상면에 흡착 유지되고, 웨이퍼 스테이지(WST)는 도시되지 않은 가이드면 상에서 X 방향, Y 방향으로 스텝 이동을 행하며, Y 방향으로 일정 속도로 이동한다. 웨이퍼 스테이지(WST)의 X 방향, Y 방향의 위치, 및 θz 방향의 회전각 등은 레이저 간섭계(45)에 의해 형성되고, 이 계측 정보가 스테이지 제어계(44)에 공급되고 있다. 스테이지 제어계(44)는, 주제어계(40)로부터의 제어 정보 및 레이저 간섭계(45)로부터의 계측 정보에 기초하여, 리니어 모터 등의 구동계(46)를 통해 웨이퍼 스테이지(WST)의 위치 및 속도를 제어한다. 또한, 웨이퍼(W)의 얼라인먼트를 행하기 위해, 웨이퍼(W)의 얼라인먼트 마크의 위치를 검출하는 얼라인먼트계(도시 생략) 등도 구비되어 있다.
웨이퍼(W)의 노광시에는, 기본적인 동작으로서, 웨이퍼(W)의 얼라인먼트를 행한 후, 조명 광학계(ILS)의 조명 조건을 설정한다. 또한, 주제어계(40)는, 변조 제어부(48)에 웨이퍼(W)의 각 샷 영역의 복수의 부분 영역에 형성되는 패턴에 대응하는 위상 분포(요철 패턴)의 정보를 공급한다. 그리고, 예컨대 도 3의 (A)에 도시하는 웨이퍼(W)의 표면에서 Y 방향으로 일렬로 배열된 샷 영역 SA21, SA22, …에 노광을 행하기 위해, 웨이퍼(W)를 주사 개시 위치에 위치 결정한다. 그 후, 웨이퍼(W)의 +Y 방향으로 일정 속도로의 주사를 개시한다. 또한, 도 3의 (A)의 샷 영역 SA22 등 중의 화살표는, 웨이퍼(W)에 대한 노광 영역(26B)의 상대적인 이동 방향을 나타내고 있다.
노광 중에, 주제어계(40)는, 노광 영역(26B)에 대한 웨이퍼(W)의 예컨대 샷 영역 SA22의 제1 부분 영역(SA22a)의 상대 위치에 따라, 발광 트리거 펄스(TP)를 전원부(42)에 공급하여 조명광(IL)을 펄스 발광시킨다. 또한, 주제어계(40)는, 변조 제어부(48)에 발광 트리거 펄스(TP)의 수배~수십배의 주파수의 제어 신호를 공급한다. 변조 제어부(48)는, 그 제어 신호에 동기하여, 전사 대상의 위상 분포가 Y 방향으로 점차 이동하도록, 공간 광변조기(28)의 광학 소자 어레이의 위상 분포(요철 패턴)를 제어한다. 이에 따라, 부분 영역(SA22a)은, 점차 내부의 공간상이 이동하는 노광 영역(26B)에서 주사 노광된다.
그 후, 웨이퍼(W)의 샷 영역 SA22에 인접하는 샷 영역 SA23의 제1 부분 영역에 노광하기 위해, 웨이퍼(W)를 동일한 방향으로 주사한 채로, 변조 제어부(48)는, 조명광(IL)의 펄스 발광에 동기하여, 샷 영역 SA22의 노광시와 동일하게 공간 광변조기(28)의 광학 소자 어레이의 위상 분포를 Y 방향으로 이동시킨다. 이와 같이 하여, 샷 영역 SA21로부터 SA22의 제1 부분 영역에 걸쳐 연속적으로 노광을 행할 수 있다. 그 후, 웨이퍼 스테이지(WST)를 구동하여 웨이퍼(W)를 X 방향(비주사 방향)으로 스텝 이동한다. 그리고, 점선으로 나타내는 노광 영역(26B)에 대한 웨이퍼(W)의 주사 방향을 반대의 -Y 방향으로 설정하고, 변조 제어부(48)는, 조명광(IL)의 펄스 발광에 동기하여, 샷 영역 SA22 등의 제1 영역(SA22a) 등의 노광시와는 반대 방향으로 공간 광변조기(28)의 광학 소자 어레이의 위상 분포(요철 패턴)를 이동시킨다. 이에 따라, 샷 영역 SA23으로부터 SA21의 제2 부분 영역(SA22b) 등에 걸쳐 연속적으로 노광을 행할 수 있다. 이때에, 제1 부분 영역(SA22a) 및 제2 부분 영역(SA22b)의 경계부에서는, 이음 오차를 저감하기 위해, 도 3의 (C)의 노광 영역(26B)의 이음부(26Bd 및 26Bc)에서 이중 노광이 행해진다.
이와 같이 하여, 마스크리스 방식으로, 웨이퍼(W)의 각 샷 영역 SA21~SA23 등에 효율적으로 소정의 공간상을 노광할 수 있다. 그 후, 웨이퍼(W)의 포토레지스트의 현상을 행함으로써, 웨이퍼(W)의 각 샷 영역에 그 공간상에 대응하는 레지스트 패턴(회로 패턴)이 형성된다. 또한, 샷 영역 SA21~SA23은, X 방향으로 3개 이상의 부분 영역으로 나누어 노광해도 좋다. 또한, 마스크리스 방식이기 때문에, 샷 영역 SA21~SA23에 서로 상이한 공간상을 노광하는 것도 가능하다.
다음으로, 공간 광변조기(28)의 상기한 제2 상태(위상 π)로 설정되어 있는 도 2의 (B)의 미러 요소(30)의 반사면의 기준 평면(A1)과의 간격에, 계통적인 오차(ΔZ)가 포함되어 있고, 반사광의 위상에 식(2B)의 오차(Δφ)가 포함되어 있는 경우의 공간 광변조기(28)의 구동 방법에 관해 설명한다.
우선, 웨이퍼(W)의 표면에 현상 후에 형성해야 할 레지스트 패턴을, 일례로서 도 4의 (C) 및 (D)에 도시한 바와 같이, 각각 대략 X 방향의 폭이 40 ㎚, Y 방향의 길이가 48 ㎚이고 X 방향의 간격이 40 ㎚로 배치된 한 쌍의 좌우 대칭인 대략 정방형의 타겟(38A, 38B)인 것으로 한다. 도 4의 (C) 등에 있어서, 횡축 및 종축은 각각 투영 광학계(PL)의 상면에서의 X축(㎚) 및 Y축(㎚)이다. 도 4의 (A)는, 타겟(38A, 38B)에 가능한 한 가까운 레지스트 패턴을 형성하기 위해, 도 1의 공간 광변조기(28)의 미러 요소(30)의 어레이의 일부에 의해 형성되는 조명광(IL)의 위상 분포(50A)[미러 요소(30)의 반사면의 요철 분포]의 일례를 도시하는 투시도이고, 도 4의 (B)는 도 4의 (A)의 중심부의 확대도이다. 또한, 이하에서 설명하는 도 6의 (A) 등의 미러 요소(30)의 어레이의 위상 분포도 각각 투시도이다. 또한, 설명의 편의상, 투영 광학계(PL)는 정립상(正立像)을 형성하는 것으로 한다. 또한, 미러 요소(30) 중에서 제1 상태(위상 0)의 미러 요소(30A)를 백색의 패턴으로 나타내고, 제2 상태(위상 π)의 미러 요소(30B)를 해칭된 패턴으로 나타낸다.
도 4의 (A) 및 (B)에 있어서, 타겟(38A, 38B)과 광학적으로 공역인 패턴(39A, 39B)이 가상적으로 점선으로 표시되어 있다. 또한, 개개의 미러 요소(30)의 배열의 피치 px(= py)는, 투영상(投影像)의 단계에서 20 ㎚가 되도록, 즉 투영 광학계(PL)의 투영 배율(β)을 이용하여, β·px = 20 (㎚)가 되도록 설정되어 있다. 또한, 위상 분포(50A)는, 각각 제1 상태(위상 0)의 미러 요소(30A)로 이루어지는 제1 영역(51A), 제4 영역(51D), 제5 영역(51E), 제8 영역(51H) 및 제9 영역(51I)과, 각각 제2 상태(위상 π)의 미러 요소(30B)로 이루어지는 제2 영역(51B), 제3 영역(51C), 제6 영역(51F), 제7 영역(51G) 및 제10 영역(51J)과, 이들 제1 영역(51A)~제10 영역(51J)을 둘러싸는 프레임형의 주변 영역(51K)을 포함하고 있다. 제1 영역(51A) 및 제2 영역(51B) 내에 각각 가상적으로 패턴(39A 및 39B)이 배치되어 있다. 주변 영역(51K)은, 제1 상태의 미러 요소(30A)와 제2 상태의 미러 요소(30B)를 체크 무늬로 배열한 것이다. 체크 무늬는, 체크 격자 또는 체커보드 패턴(Checkerboard Pattern)이라고도 할 수 있다. 주변 영역(51K)의 위상 분포에 대응하는 공간상은, 미러 요소(30)의 상의 폭의 1/2인 선폭의 상을 포함하지만, 투영 광학계(PL)는 미러 요소(30)의 상의 폭보다 미세한 패턴은 해상하지 않기(회절광이 개구 조리개를 통과하지 않기) 때문에, 주변 영역(51K)에 대응하는 공간상은 차광부가 된다.
상기 위상 분포(50A)를 이용하여, 조명 동공면(IPP)에서의 조명광(IL)의 광량 분포를 높은 해상도가 얻어지도록 최적화하고, Y 방향으로 직선 편광한 조명광(IL)을 이용한다는 조명 조건하에서, 또한 비교를 위해, 미러 요소(30)의 반사면의 높이의 계통적인 오차(ΔZ)가 0인 조건하에서, 시뮬레이션에 의해 투영 광학계(PL)의 베스트 포커스 위치 및 ±40 ㎚ 디포커스한 위치에 있는 상면에서의 공간상의 강도 분포를 구했다. 또한 이들 공간상을 소정의 임계치(예컨대 X 방향의 폭의 평균치가 목표치가 되는 값)로 슬라이스하여 구한 이론적인 레지스트 패턴이, 도 4의 (C)의 베스트 포커스 위치의 패턴(L, R), +40 ㎚ 디포커스시의 패턴(LP, RP) 및 -40 ㎚ 디포커스시의 패턴(LM, RM)이다. 이 경우, 좌측 패턴(L, LM, LP)은 -X 방향의 타겟(38A)에 대응하고, 우측 패턴(R, RM, RP)은 +X 방향의 타겟(38B)에 대응한다(이하 동일). 좌우 패턴(L, R)은, 투영 광학계(PL)의 해상도에 따라, 타겟(38A, 38B)에 대하여 타원형으로 되어 있다. 도 4의 (C)로부터, 계통적인 오차(ΔZ)가 0인 경우에는, 디포커스되어 있어도, 형성되는 레지스트 패턴은 거의 변화하지 않는 것을 알 수 있다. 이하, 도 4의 (D) 등에서, 패턴(Lj, Rj)(j = 0, 1, 2, …)은 베스트 포커스 위치, 패턴(LjP, RjP)은 +40 ㎚ 디포커스시의 레지스트 패턴을, 패턴(LjM, RjM)은 -40 ㎚ 디포커스시의 레지스트 패턴을 나타내고 있다.
다음으로, 상기 위상 분포(50A)를 이용하여 동일한 조명 조건에서, 또한 미러 요소(30)의 반사면의 높이의 계통적인 오차(ΔZ)를 2 ㎚[식(2B)의 위상의 오차(Δφ)는 대략 7.5°]로 한 조건하에서, 시뮬레이션에 의해 투영 광학계(PL)의 베스트 포커스 위치 및 ±40 ㎚ 디포커스한 위치에 있는 상면에서의 공간상의 강도 분포를 구했다. 또한, 그 공간상으로부터 구한 이론적인 레지스트 패턴이, 도 4의 (D)의 베스트 포커스 위치의 패턴(L0, R0) 및 디포커스시의 패턴(L0P, R0P, L0M, R0M)이다. 도 4의 (D)로부터, 계통적인 오차(ΔZ)가 2 ㎚인 경우에는, 디포커스에 의해, 형성되는 좌우의 레지스트 패턴의 크기의 비가 변화하는[예컨대 패턴(L0P)은 패턴(R0P)보다 작아져 있는] 것을 알 수 있다.
또한, 도 5의 (A)의 타겟(38AS, 38BS) 및 패턴(L1, R1, L1P, R1P, L1M, R1M)은, 각각 도 4의 (D)의 타겟(38A, 38B) 및 패턴(L0, R0, L0P, R0P, L0M, R0M)에 폭 10 ㎚의 수축(축소)을 실시하여 얻어지는 레지스트 패턴을 나타낸다. 이 수축된 레지스트 패턴에 관해, 좌측 패턴(L1P) 등의 단변(短邊) 방향(여기서는 X 방향)의 폭인 CD(critical dimension)를 CD-L, 우측 패턴(R1P) 등의 CD를 CD-R로 하여, 좌우 레지스트 패턴의 크기 변화를 정량화하기 위해, 계통적인 오차(ΔZ)의 값을 여러가지로 설정하고, 여러가지 디포커스량하에서 계산했다.
도 5의 (B) 및 (C)는, 이와 같이 하여 계산된 CD-L 및 CD-R을 도시한다. 도 5의 (B) 및 (C)의 횡축은 디포커스량(㎚), 종축은 CD의 목표치에 대한 변화량(ΔCD)(%)을 나타내고, 계통적인 오차(ΔZ)를 0, 0.25, 0.5 및 1(㎚)로 설정한 경우의 변화량(ΔCD)이 나타내어져 있다. 도 5의 (B) 및 (C)로부터, 계통적인 오차(ΔZ)가 0.5 ㎚ 정도여도, 디포커스량이 ±40 ㎚일 때에, 대략 7% 정도의 CD 오차가 생긴 것을 알 수 있다. 다만, 좌측의 CD-L과 우측의 CD-R은 디포커스에 관해 부호가 반대이기 때문에, 이것을 이용하여 이하와 같이, 계통적인 오차(ΔZ)가 있을 때에, 디포커스량이 생겨도, 실질적으로 CD 오차를 저감시킬 수 있다.
즉, 본 실시형태에서는, 미러 요소(30)의 계통적인 오차(ΔZ)가 2 ㎚인 경우에, 우선 공간 광변조기(28)의 미러 요소(30)의 어레이에서 도 6의 (A)의 제1 위상 분포(50A)[도 4의 (A)의 위상 분포와 동일]를 설정하고, 상기 투영 광학계(PL)에 의한 공간상으로 웨이퍼(W)를 노광한다. 이때의 노광량 분포를 가상적으로 슬라이스하고, 수축을 실시함으로써, 도 5의 (A)와 동일한 도 6의 (B)의 레지스트 패턴(L1, R1, L1P, R1P, L1M, R1M)이 얻어진다. 그 후, 공간 광변조기(28)의 미러 요소(30)의 어레이에서, 위상 분포(50A)의 0과 π를 반전시킨 도 6의 (C)의 제2 위상 분포(50B)를 설정하여, 상기 투영 광학계(PL)에 의한 공간상으로 웨이퍼(W)를 이중 노광한다. 도 6의 (C)의 위상 분포(50B)는, 도 6의 (A)의 제1 영역(51A)(위상 0)~제10 영역(51J)(위상 π)에 대응하는 제1 영역(52A)~제10 영역(52J)이, 각각 위상 π~위상 0이다. 또한, 위상 분포(50A)의 주변 영역(51K)에 대응하는 위상 분포(50B)의 주변 영역(52K)은 체크 무늬이지만, 주변 영역(51K)과는 0과 π가 교체되어 있다. 또한, 주변 영역(52K)의 상은 차광부가 되기 때문에, 주변 영역(52K) 대신에 주변 영역(51K)과 동일한 체크 무늬의 위상 분포를 사용해도 좋다.
이 경우, 계통적인 오차(ΔZ)에 의해, 위상 분포(50A)에서는, 예컨대 제1 영역(51A)(위상 0)에 대하여 제2 영역(51B)(위상 π+Δφ)은, 위상이 목표치에 대하여 Δφ만큼 진행되어 있는 것으로 하면, 위상 분포(50B)에서는, 대응하는 제1 영역(52A)(위상 π+Δφ)에 대하여 제2 영역(52B)(위상 0)은, 위상이 목표치에 대하여 Δφ만큼 지연되어 있게 된다. 다시 말해서, 제2 위상 분포(50B)는, 제1 위상 분포(50A)에서 계통적인 오차(Δφ)(ΔZ)의 부호를 반대로 한 분포와 등가가 된다. 이 때문에, 제2 위상 분포(50B)에 관한 도 5의 (A)의 좌우 레지스트 패턴의 선폭(CD-L, CD-R)의 디포커스에 대한 변화의 특성은, 위상 분포(50A)에 관한 특정과 반대인 도 5의 (C) 및 (B)의 특성이 된다.
따라서, 위상 분포(50B)의 공간상의 노광량 분포를 슬라이스하고, 수축을 실시함으로써, 도 6의 (D)의 레지스트의 패턴(L2, R2, L2P, R2P, L2M, R2M)이 얻어진다. 이 경우, +40 ㎚ 디포커스시의 패턴에 관해, 도 6의 (D)의 타겟(38AS)측의 패턴(L2P)은 타겟(38BS)측의 패턴(R2P)보다 큰 반면, 도 6의 (B)의 타겟(38AS)측의 패턴(L1P)은 타겟(38BS)측의 패턴(R1P)보다 작게 되어 있다. 또한, -40 ㎚ 디포커스시에는, 도 6의 (B)의 패턴(L1M, R1M)과 도 6의 (D)의 패턴(L2M, R2M)은 대소 관계가 반대로 되어 있다.
또한, 위상 분포(50A)의 공간상의 노광시의 노광량과, 위상 분포(50B)의 공간상의 노광시의 노광량은 서로 동일하며, 또한 이중 노광 후에 적정 노광량이 얻어지도록 설정되어 있다. 그 결과, 이중 노광 후의 노광량 분포는, 계통적인 오차(ΔZ)가 0의 위상 분포(50A)를 이용했을 때의 노광량 분포와 거의 동일해진다. 즉, 상기 이중 노광 후의 노광량 분포를 슬라이스하고, 수축함으로써, 도 6의 (E)에 도시한 바와 같이, 베스트 포커스시의 패턴(L3, R3)과, ±40 ㎚의 디포커스시의 패턴(L3P, R3P, L3M, R3M)이 거의 동일한 패턴으로 얻어진다. 따라서, 계통적인 오차(ΔZ)가 2 ㎚이며, 또한 +40~-40 ㎚ 정도의 디포커스량이 발생하고 있어도, 현상 및 수축 후에 타겟(38AS, 38BS)과 거의 등가인 패턴을 형성할 수 있음을 알 수 있다.
또한, 본 발명자는, 상기한 제1 위상 분포에 의한 노광과, 그것을 반전시킨 제2 위상 분포에 의한 노광을 중첩해서 행함으로써, 미러 요소(30)의 어레이의 간극 영역(34a)으로부터의 반사광이 미러 요소(30)로부터의 반사광에 혼입되는 경우에, 그 영향이 저감되는 것을 확인했다. 즉, 1회째의 노광시에, 공간 광변조기(28)의 미러 요소(30)의 어레이를 도 6의 (A)와 동일한 도 7의 (A)의 위상 분포(50A)로 설정하는 것으로 한다. 다만, 도 7의 (A)의 위상 분포(50A)에서는, 제2 상태의 미러 요소(30)의 높이의 계통적인 오차(ΔZ)는 0이며, 또한 그 부분 확대도(E6A)에 도시한 바와 같이, 미러 요소(30)의 배열 중에 X 방향 및 Y 방향의 폭 cx, cy(cx=cy로 함)의 간극 영역(34a)이 있는 것으로 한다. 일례로서, 미러 요소(30)의 상의 배열의 피치 20 ㎚(=β·px)에 대하여, 간극 영역(34a)의 상의 폭(β·cx)은 2.5 ㎚(피치의 12.5%)이다. 또한, 간극 영역(34a)의 조명광(IL)에 대한 반사율(Rc)을 10%(미러 요소(30)의 반사율에 대한 비율)로 한다. 또한, 도 2의 (B)의 기준 반사면(A1)과 간극 영역(34a)의 표면의 간격 d2에 따라 정해지는, 간극 영역(34a)으로부터의 반사광의 위상의 변화량(δ3)[제1 상태의 미러 요소(30)로부터의 반사광의 위상의 변화량(δ1)과의 차분]을 0°인 것으로 한다. 또한, 이하에서는, 위상의 변화량(δ1)을 기준으로 한, 간극 영역(34a)으로부터의 반사광의 위상의 변화량(δ3)을 간극 위상이라고도 한다.
이 경우에도, 우선 도 7의 (A)의 위상 분포(50A)의 투영 광학계(PL)에 의한 공간상으로 웨이퍼(W)를 노광하는 것으로 하여 시뮬레이션을 행했다. 또한, 이하의 공간상의 시뮬레이션은, 공간상을 베스트 포커스 위치 및 ±40 ㎚ 디포커스한 위치에 형성하는 경우에 관해 행하고 있다. 그 결과 구해진 공간상의 노광량 분포에 대응하는 레지스트 패턴은, 도 7의 (B)에 도시한 바와 같이, 좌측 타겟(38A)측의 패턴(L4, L4P, L4M)이, 우측 타겟(38B)측의 패턴(R4, R4P, R4M)에 비교하여 상당히 크게 되어 있다.
다음으로, 공간 광변조기(28)의 미러 요소(30)의 어레이에서, 위상 분포(50A)의 0과 π를 반전시킨 도 7의 (C)의 제2 위상 분포(50B)를 설정하여, 상기 투영 광학계(PL)에 의한 공간상으로 웨이퍼(W)를 이중 노광한다. 위상 분포(50B)에서도, 부분 확대도(E6C)에서 도시한 바와 같이, 간극 영역(34a)은 반사율(Rc)이 10%이고, 반사광의 위상의 변화량(간극 위상(δ3))이 0°이다. 도 7의 (C)의 위상 분포(50B)의 공간상의 노광량 분포에 대응하는 레지스트 패턴은, 도 7의 (D)에 도시한 바와 같이, 좌측 타겟(38A)측의 패턴(L5, L5P, L5M)이 우측 타겟(38B)측의 패턴(R5, R5P, R5M)보다 상당히 작게 되어 있다.
그 결과, 이중 노광 후의 노광량 분포에 대응하는 레지스트 패턴은, 도 7의 (E)에 도시한 바와 같이, 베스트 포커스시의 패턴(L6, R6)과, ±40 ㎚의 디포커스시의 패턴(L6P, R6P, L6M, R6M)은 거의 동일해진다. 따라서, 미러 요소(30)의 어레이의 위상 0°의 간극 영역(34a)의 반사율이 10% 정도이며, 또한 +40~-40 ㎚ 정도의 디포커스량이 발생하고 있어도, 현상 후에 타겟(38A, 38B)과 거의 등가인 패턴을 형성할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 도 7의 (B), (C), (E)에 있어서, 패턴 사이즈를 결정하는 슬라이스 레벨은, 도 7의 (E)의 패턴의 X 방향 폭의 최대치가 타겟과 거의 동일해지도록 결정하여, 그것을 도 7의 (B), (C)에도 적용했다.
또한, 미러 요소(30)의 어레이의 간극 영역(34a)으로부터의 반사광의 위상의 변화량[간극 위상(δ3)]이 270°인 경우에 관해서도 시뮬레이션을 행했다. 이 경우, 1회째의 노광의 위상 분포는, 도 7의 (A)의 위상 분포(50A)와 동일하지만, 도 8의 (A)의 부분 확대도에서 도시한 바와 같이, 간극 영역(34a)의 반사율(Rc)을 1%로 했다. 이 위상 분포(50A)의 공간상의 노광량 분포에 대응하는 레지스트 패턴은, 도 8의 (B)에 도시한 바와 같이, 타겟(38A)측의 패턴(L7M)이, 타겟(38B)측의 패턴(R7M)에 대하여 약간 크게 되어 있고, 패턴(L7P)이 패턴(R7P)보다 약간 작게 되어 있다.
또한, 2회째의 노광의 위상 분포는, 도 7의 (B)의 위상 분포(50B)와 동일하지만, 도 8의 (C)의 부분 확대도에서 도시한 바와 같이, 간극 영역(34a)의 반사율(Rc)이 1%, 간극 위상(δ3)이 270°이다. 도 8의 (C)의 위상 분포(50B)의 공간상의 노광량 분포에 대응하는 레지스트 패턴은, 도 8의 (D)에 도시한 바와 같이, 타겟(38A)측의 패턴(L8M)이, 타겟(38B)측의 패턴(R8M)에 대하여 약간 작게 되어 있고, 패턴(L8P)이 패턴(R8P)보다 약간 크게 되어 있다. 따라서, 이중 노광 후의 노광량 분포에 대응하는 레지스트 패턴은, 도 8의 (E)에 도시한 바와 같이, 베스트 포커스시의 패턴(L9, R9)과, ±40 ㎚의 디포커스시의 패턴(L9P, R9P, L9M, R9M)은 거의 동일해진다. 따라서, 미러 요소(30)의 어레이의 간극 위상이 270°인 간극 영역(34a)의 반사율이 1% 정도이며, 또한 +40~-40 ㎚ 정도의 디포커스량이 발생하고 있어도, 현상 후에 타겟(38A, 38B)과 거의 등가인 패턴을 형성할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 도 8의 (B), (C), (E)에 있어서, 패턴 사이즈를 결정하는 슬라이스 레벨은, 도 8의 (E)의 패턴의 X 방향 폭의 최대치가 타겟과 거의 동일해지도록 결정하여, 그것을 도 8의 (B), (C)에도 적용했다.
다음으로, 별도의 예로서, 웨이퍼(W)의 표면에 현상 후에 형성해야 할 레지스트 패턴이, 도 9의 (C)에 도시한 바와 같이, 좌우로 비대칭의 패턴인 경우에 관해 시뮬레이션을 행했다. 도 9의 (C)의 레지스트 패턴은, 대략 X 방향의 폭이 40 ㎚이고 Y 방향의 길이가 56 ㎚인 짧은 장방형의 타겟(38C), 및 이것에 대하여 X 방향의 간격이 80 ㎚로 배치되며 대략 X 방향의 폭이 40 ㎚이고 Y 방향의 길이가 96 ㎚인 긴 장방형의 타겟(38D)이다.
도 9의 (A)는, 타겟(38C, 38D)에 가능한 한 가까운 레지스트 패턴을 형성하기 위해, 도 1의 공간 광변조기(28)의 미러 요소(30)의 어레이의 일부에 의해 형성되는 조명광(IL)의 위상 분포(53A)의 일례를 도시하고, 도 9의 (B)는 도 9의 (A)의 중앙부의 확대도이다. 도 9의 (A) 및 (B)에 있어서, 타겟(38C, 38D)과 광학적으로 공역인 패턴(39C, 39D)이 가상적으로 점선으로 표시되어 있다. 또한, 개개의 미러 요소(30)의 배열의 피치는, 투영상의 단계에서 20 ㎚로 설정되어 있다. 위상 분포(53A)는, 각각 위상 π의 미러 요소(30B)로 이루어지는 제1 영역(54A), 제3 영역(54C), 제4 영역(54D) 및 제5 영역(54E)과, 위상 0의 미러 요소(30A)로 이루어지는 제2 영역(54B)과, 이들 제1 영역(54A)~제5 영역(54E)을 둘러싸는 프레임형이며 체크 무늬인 주변 영역(54F)을 포함하고 있다.
이 위상 분포(53A)를 이용하여, 코히어런스 팩터(σ값)가 0.14로 비편광인 조명 조건하에서, 또한 비교를 위해, 미러 요소(30)의 반사면의 높이의 계통적인 오차(ΔZ)가 0인 조건하에서, 시뮬레이션에 의해 투영 광학계(PL)의 베스트 포커스 위치, 및 ±40 ㎚ 디포커스한 위치에 있는 상면에서의 공간상의 강도 분포를 구했다. 또한, 이들 공간상으로부터 구한 레지스트 패턴은, 도 9의 (C)에 도시한 바와 같이, 베스트 포커스 위치의 패턴(LA, RA)과, ±40 ㎚ 디포커스시의 패턴(LAP, RAP 및 LAM, RAM)이 거의 동일하며, 또한 각각 타겟(38C, 38D)에 가까운 패턴이다.
다음으로, 도 9의 (A)와 동일한 도 10의 (A)의 위상 분포(53A)를 이용하여, 동일한 조명 조건에서, 또한 미러 요소(30)의 반사면의 높이의 계통적인 오차(ΔZ)를 2 ㎚로 한 조건하에서, 시뮬레이션에 의해 공간상의 강도 분포를 구했다. 또한, 이 공간상으로부터 구한 레지스트 패턴은, 도 10의 (B)에 도시한 바와 같이, 베스트 포커스 위치의 패턴(LA1, RA1)과, 디포커스시의 패턴(LA1P, RA1P, LA1M, RA1M)이 상이하다.
그 후, 공간 광변조기(28)의 미러 요소(30)의 어레이에서, 위상 분포(53A)의 0과 π를 반전시킨 도 10의 (C)의 제1 영역(55A)~제5 영역(55E) 및 주변 영역(55F)을 포함하는 제2 위상 분포(53B)를 설정하여, 상기 투영 광학계(PL)에 의한 공간상으로 웨이퍼(W)를 이중 노광한다. 이 경우에도, 위상 분포(53A)에서의 계통적인 오차(ΔZ)에 대하여, 위상 분포(53B)에서의 계통적인 오차는 -ΔZ가 된다. 따라서, 위상 분포(53B)의 공간상의 노광량 분포를 슬라이스하여 얻어지는 레지스트 패턴은, 도 10의 (D)에 도시한 바와 같이, 베스트 포커스 위치의 패턴(LA2, RA2)과, 디포커스시의 패턴(LA2P, RA2P, LA2M, RA2M)이, 도 10의 (B)와는 반대의 특성으로 상이하다. 그 결과, 상기 이중 노광 후의 노광량 분포를 슬라이스함으로써, 도 10의 (E)에 도시한 바와 같이, 베스트 포커스시의 패턴(LA3, RA3)과, ±40 ㎚의 디포커스시의 패턴(LA3P, RA3P, LA3M, RA3M)이 거의 동일한 패턴으로 얻어진다. 따라서, 계통적인 오차(ΔZ)가 2 ㎚이며, 또한 +40~-40 ㎚ 정도의 디포커스량이 발생하고 있어도, 현상 후에 타겟(38C, 38D)과 거의 등가인 패턴을 형성할 수 있음을 알 수 있다.
또한, 이 예에 있어서도, 제1 위상 분포(53A)에 의한 노광과, 그것을 반전시킨 제2 위상 분포(53B)에 의한 노광을 중첩해서 행함으로써, 미러 요소(30)의 어레이의 간극 영역(34a)으로부터의 반사광의 영향이 저감되는 것이 확인되었다. 즉, 1회째의 노광에 있어서, 공간 광변조기(28)의 미러 요소(30)의 어레이를 도 9의 (A)와 동일한 도 11의 (A)의 위상 분포(53A)로 설정하며, 또한 계통적인 오차(ΔZ)를 0으로 하여, 그 부분 확대도(E11A)에 도시한 바와 같이, 미러 요소(30)의 상의 배열의 피치 20 ㎚(=β·px)에 대하여, 간극 영역(34a)의 상의 폭(β·cx)을 2.5 ㎚(피치의 12.5%)로 했다. 또한, 간극 영역(34a)의 반사율(Rc)을 1%, 간극 영역(34a)으로부터의 반사광의 위상의 변화량(변화량(δ1)과의 차분)을 0°인 것으로 했다.
이 경우에도, 우선 도 11의 (A)의 위상 분포(53A)의 공간상의 노광량 분포를 구하고, 이 노광량 분포로부터 구한 레지스트 패턴은, 도 11의 (B)에 도시한 바와 같이, 좌측 패턴(LA4, LA4P, LA4M)이 타겟(38C)보다 작고, 우측 패턴(RA4, RA4P, RA4M)이 타겟(38D)보다 크게 되어 있다.
다음으로, 공간 광변조기(28)의 미러 요소(30)의 어레이에서, 위상 분포(53A)의 0과 π를 반전시킨 도 11의 (C)의 제2 위상 분포(53B)를 설정하여[부분 확대도(E11C)에서 도시한 바와 같이, 간극 영역(34a)은 반사율(Rc)이 1%이고, 반사광의 위상의 변화량은 0°임], 상기 투영 광학계(PL)에 의한 공간상으로 웨이퍼(W)를 이중 노광한다. 도 11의 (C)의 위상 분포(53B)의 공간상의 노광량 분포에 대응하는 레지스트 패턴은, 도 11의 (D)에 도시한 바와 같이, 좌측 패턴(LA5, LA5P, LA5M)이 타겟(38C)과 거의 동일하고, 우측 패턴(RA5, RA5P, RA5M)이 타겟(38D)보다 작게 되어 있다. 그 결과, 이중 노광 후의 노광량 분포에 대응하는 레지스트 패턴은, 도 11의 (E)에 도시한 바와 같이, 베스트 포커스시의 패턴(LA6, RA6)과, ±40 ㎚의 디포커스시의 패턴(LA6P, RA6P, LA6M, RA6M)은 거의 동일해진다. 따라서, 미러 요소(30)의 어레이의 위상 0°의 간극 영역(34a)의 반사율이 1% 정도이며, 또한 +40~-40 ㎚ 정도의 디포커스량이 발생하고 있어도, 현상 후에 타겟(38C, 38D)과 거의 등가인 패턴을 형성할 수 있음을 알 수 있다.
또한, 1회째의 노광의 위상 분포가, 도 11의 (A)의 위상 분포(53A)와 동일하지만, 도 12의 (A)의 부분 확대도에서 도시한 바와 같이, 간극 영역(34a)의 반사율(Rc)이 1%, 간극 영역(34a)으로부터의 반사광의 위상의 변화량이 270°인 경우에 관해서도 시뮬레이션을 행했다. 이 위상 분포(53A)의 공간상의 노광량 분포에 대응하는 레지스트 패턴은, 도 11의 (B)에 도시한 바와 같이, 타겟(38C)측의 패턴 LA7M (LA7P)이, 타겟(38D)측의 패턴 RA7M (RA7P)에 대하여 약간 작아져 (커져) 있다.
또한, 2회째의 노광의 위상 분포를, 도 11의 (B)의 위상 분포(53B)와 동일하고, 도 12의 (C)의 부분 확대도에서 도시한 바와 같이, 간극 영역(34a)의 반사율(Rc)이 1%, 간극 영역(34a)으로부터의 반사광의 위상의 변화량을 270°로 했다. 도 12의 (C)의 위상 분포(53B)의 공간상의 노광량 분포에 대응하는 레지스트 패턴은, 도 12의 (D)에 도시한 바와 같이, 타겟(38C)측의 패턴 LA8M (LA8P)이, 타겟(38D)측의 패턴 RA8M (RA8P)에 대하여 약간 커져 (작아져) 있다. 따라서, 이중 노광 후의 노광량 분포에 대응하는 레지스트 패턴은, 도 11의 (E)에 도시한 바와 같이, 베스트 포커스시의 패턴(LA9, RA9)과, ±40 ㎚의 디포커스시의 패턴(LA9P, RA9P, LA9M, RA9M)은 거의 동일해진다. 따라서, 미러 요소(30)의 어레이의 위상 270°의 간극 영역(34a)의 반사율이 1% 정도이며, 또한 +40~-40 ㎚ 정도의 디포커스량이 발생하고 있어도, 현상 후에 타겟(38C, 38D)과 거의 등가인 패턴을 형성할 수 있음을 알 수 있다.
다음으로, 공간 광변조기(28)의 미러 요소(30)의 어레이에서 주기적인 위상 분포를 설정하는 경우에 관해 설명한다. 우선, 미러 요소(30)의 어레이의 노광 대상의 위상 분포를, 도 13의 (A)에 도시한 바와 같이, 제1 상태에서 입사광에 대한 반사광의 위상의 변화량이 φ1(=0)인 미러 요소(30)의 배열과, 제2 상태에서 입사광에 대한 반사광의 위상의 변화량이 φ2(=π+Δφ)인 미러 요소(30)의 배열이, x 방향으로 소정 피치로 반복되는 분포인 것으로 한다. 또한, 제2 상태의 위상(φ2)에서의 오차(Δφ)는, 미러 요소(30)의 반사면의 높이의 계통적인 오차(ΔZ)에 대응하는 식(2B)의 위상의 오차이다. 이 경우, 도 13의 (A)의 위상 분포에 입사하는 진폭 1의 조명광(IL)에 의한 0차 광의 진폭(a0) 및 ±1차 광의 진폭(a1, a-1)은 이하와 같이 된다.
a0 = (1/4){exp(iφ1)+exp(iφ2)} …(3A)
a1 = a-1 = {1/(21/2π)}{exp(iφ1)-exp(iφ2)} …(3B)
이들 식에, φ1=0, φ2=π+Δφ를 대입하면, Δφ(rad)가 미소량이라는 조건하에서 진폭(a0, a1, a-1)은 대략 이하와 같이 된다.
a0 = -(1/4)iΔφ …(3C)
a1 = a-1 = (21/2/π)(1+iΔφ/2) …(3D)
이 경우에도, 우선 도 13의 (A)와 동일한 도 13의 (B)의 위상 분포(56A)를 코히어런트 조명하고, 그 공간상으로 웨이퍼를 노광한다. 그 공간상의 x 방향의 전장(電場) E1(x)는 다음과 같이 된다. 또한, 공간상의 피치(주기)를 P로 한다.
E1(x) = a0+2a1exp(iΔθ)cos(2πx/P) …(3E)
식(3E)에서의 위상차(Δθ)는, 디포커스에 의한 0차 광과 1차 광의 위상차이다. 디포커스량을 δ, 투영 광학계(PL)와 웨이퍼 사이의 매질의 굴절률을 n, 조명광(IL)의 파장을 λ로 하면, 위상차(Δθ)는 다음과 같이 된다.
Figure pct00001
그 공간상의 강도 I1(x)는, 이하와 같이 식(3E)의 전장 E1(x)와 그 복소 공역의 곱으로 나타낸다. 또한, 이하의 제3 식은, Δφ가 미소량이라는 조건하에서, Δφ에 관한 2차 이상의 항을 무시한 것이다. 이하의 제3 식의 제1 항은 이상적인 결상 상태의 강도이고, 제2 항은 계통적인 오차(Δφ)에 의존하는 강도이다.
Figure pct00002
다음으로, 도 13의 (B)의 위상 분포(56A)의 위상 0의 부분과 위상 π의 부분을 반전시킨 도 13의 (C)의 위상 분포(56B)의 공간상으로 웨이퍼를 중첩해서 노광하는 것으로 한다. 위상 분포(56B)에서도, 위상 π의 부분에 계통적인 위상의 오차(Δφ)가 가해지고 있다. 위상 분포(56B)의 공간상의 x 방향의 전장 E2(x)는 다음과 같이 된다.
E2(x) = a0-2a1exp(iΔθ)cos(2πx/P) …(3F)
그 공간상의 강도 I2(x)는, 식(3F)의 전장 E2(x)와 그 복소 공역의 곱으로 이하와 같이 나타낸다. 또한, 이하의 제2 식도, Δφ가 미소량이라는 조건하에서, Δφ에 관한 2차 이상의 항을 무시한 것이다.
Figure pct00003
이 식(7)의 제2 식은, 식(5)의 제3 식의 제2 항(계통적인 오차(Δφ)에 의존하는 강도)의 부호를 반전시킨 것이다.
위상 분포(56A)의 공간상의 노광과, 위상 분포(56B)의 공간상의 노광을 중첩해서 행한 후의 노광량 분포(Iave)는, 이하와 같이 식(5)의 강도 I1(x)의 근사치와 식(7)의 강도 I2(x)의 근사치의 평균치이고, 강도 I1(x)의 계통적인 오차에 의존하는 항과 강도 I2(x)의 계통적인 오차에 의존하는 항이 상쇄되어 있다.
Figure pct00004
이 식으로부터, 주기적인 위상 분포에 대해서도, 미러 요소(30)의 높이에 계통적인 오차(ΔZ)[위상의 오차(Δφ)]가 있는 경우에는, 이중 노광에 의해 위상의 오차(Δφ)의 영향이 없는 공간상이 얻어지는 것을 알 수 있다.
다음으로, 상기한 도 6의 (A)의 제1 위상 분포(50A)의 공간상의 노광과, 위상 분포(50A)를 반전시킨 도 6의 (B)의 제2 위상 분포(50B)의 공간상의 노광을 주사 노광으로 행하는 경우에 관해 설명한다. 본 실시형태에서는, 웨이퍼(W)의 표면의 노광 영역(26B)의 조명광(IL)의 Y 방향의 강도 분포(INT)는, 도 14의 (A)에 도시한 바와 같이, 양단의 경사부의 폭이 SY1이고 평탄부의 폭이 SY2인 사다리꼴 형상으로 변화된다. 도 14의 (A)에 있어서, 횡축은 도 1의 웨이퍼 스테이지(WST)에서 구동되는 웨이퍼(W)의 Y 좌표이다. 주사 노광시에, 예컨대 웨이퍼 스테이지(WST)를 +Y 방향으로 일정 속도로 주사하여, 웨이퍼(W) 표면의 임의의 피노광점(WP)이 노광 영역(26B) 내에서 Y 방향의 위치 Yi(i = 1, 2, 3, …)에 도달할 때마다, 조명 광학계(ILS)로부터 1 펄스의 조명광(IL)이 공간 광변조기(28)에 조사되고, 공간 광변조기(28)로 설정되는 위상 분포의 공간상으로 피노광점(WP)을 포함하는 영역이 노광된다. 이 경우, 펄스 발광마다의 웨이퍼(W)의 Y 방향의 이동량을 ΔY, 즉 위치 Yi와 위치 Y(i+1)의 간격을 ΔY로 하면, 각 위치 Yi는, 각각 노광 영역(26B)을 Y 방향으로 폭 ΔY로 구분하는 복수의 부분 영역 내에 위치하고 있다. 또한, 피노광점(WP)이 Y 방향으로 이동하는 것에 동기하여, 동일한 속도로 위상 분포(50A, 50B)의 공간상도 Y 방향으로 이동한다.
이 경우, 본 실시형태에서는, 피노광점(WP)이 위치 Yj(j는 정수)에 도달했을 때에, 웨이퍼(W)가 제1 위상 분포(50A)의 공간상 IA로 노광되는 것으로 하면, 피노광점(WP)이 다음 위치 Y(j+1)에 도달했을 때에는, 웨이퍼(W)는 제2 위상 분포(50B)의 공간상 IB로 노광된다. 즉, 피노광점(WP)은 Y 방향으로 이동하면서, 교대로 공간상 IA 및 IB로 노광된다. 도 14의 (A)의 예에서는, 피노광점(WP)은 홀수번째의 위치(Y1, Y3, …)에 도달할 때마다 공간상 IA로 노광되고, 짝수번째의 위치(Y2, Y4, …)에 도달할 때마다 공간상 IB로 노광된다. 또한, 피노광점(WP)은, 강도 분포(INT)의 양단의 폭 SY1의 경사부를 통과하고 있는 기간 중에, 각각 위상 분포(50A)의 공간상 IA 및 위상 분포(50B)의 공간상 IB로 서로 동일한 횟수만큼 노광되고, 피노광점(WP)은, 강도 분포(INT)의 중앙의 폭 SY2의 평탄부를 통과하고 있는 기간 중에도, 공간상 IA 및 IB로 서로 동일한 횟수만큼 노광된다. 이를 위한 조건은, 이하와 같이 폭 SY1 및 SY2 중에 펄스 발광 사이의 웨이퍼(W)의 이동량(ΔY)이 짝수개 수용되면 된다.
SY1/ΔY=짝수, SY2/ΔY=짝수 …(9)
또한, 식(9)의 조건이 성립하지 않는 경우에는, 피노광점(WP)이 폭 SY1의 강도 분포의 경사부(또는 폭 SY2의 평탄부)를 이동하고 있을 때의 공간상(IA)의 노광 횟수와 공간상(IB)의 노광 횟수가 상이하기 때문에, 미러 요소(30)의 계통적인 오차(ΔZ)의 영향이 완전히 상쇄되지 않게 되어, 계통적인 오차(ΔZ)의 영향이 잔존할 우려가 있다.
식(9)의 조건을 만족시키기 위해서는, 도 14의 (B)에 도시한 바와 같이, 공간 광변조기(28)의 미러 요소(30)의 어레이에 있어서, 펄스 발광마다의 위상 분포(50A 또는 50B)의 Y 방향의 이동량을 ΔY/β(β는 투영 광학계(PL)의 투영 배율)로 설정하면 된다. 도 14의 (B)에 있어서, 조명광(IL)의 조명 영역(26A)의 Y 방향의 강도 분포(INT1)는, 양단의 강도의 경사부의 폭이 SY1/β, 중앙의 강도의 평탄부의 폭이 SY2/β이다. 식(9)로부터, 펄스 발광마다의 위상 분포(50A 또는 50B)의 Y 방향으로의 이동량(ΔY/β)은, 강도 분포(INT1)의 경사부의 폭(SY1/β)의 짝수분의 1이다.
또한, 미러 요소(30)의 어레이에 있어서, 맨 처음에 위상 분포(50A)가 설정된 상태에서 1 펄스의 노광이 행해지는 경우, 다음으로 맨 처음의 위상 분포(50A)를 Y 방향으로 ΔY/β만큼 이동한 위치에 위상 분포(50B)가 설정된 상태에서 1 펄스의 노광이 행해지고, 이하 위상 분포(50B)(또는 50A)를 Y 방향으로 ΔY/β만큼 이동한 위치에서 반전된 위상 분포(50A)(또는 50B)를 설정하여 1 펄스의 노광을 행하는 동작이 반복된다. 또한, 본 실시형태에서는, 투영 광학계(PL)는 정립상을 형성하는 것으로 하고 있기 때문에, 웨이퍼(W)의 주사 방향이 -Y 방향인 경우에는, 위상 분포(50A, 50B)도 -Y 방향으로 이동한다.
다음으로, 도 1의 공간 광변조기(28)의 변조 제어부(48)의 전체 구성예에 관해, 도 15를 참조하여 설명한다. 도 15에 있어서, 변조 제어부(48)는, 제어부(64)와, 위상 분포의 데이터를 기억하는 메모리(65)와, 시프트 레지스터 회로부(61)와, 메모리(65)로부터 판독되는 예컨대 64 비트의 위상 데이터를 병렬의 복수조의 출력으로 변환하여 시프트 레지스터 회로부(61)에 출력하는 멀티플렉서부(66)를 구비한다. 또한, 시프트 레지스터 회로부(61) 및 멀티플렉서부(66)는, 공간 광변조기(28)의 베이스 부재(32)에 설치하는 것이 가능하기 때문에, 본 실시형태에서는, 시프트 레지스터 회로부(61) 및 멀티플렉서부(66)는 공간 광변조기(28)의 일부인 것으로 간주한다. 공간 광변조기(28)의 미러 요소(30)는, X 방향으로 M열, Y 방향으로 N행 배열되어 있다[도 17의 (A) 참조]. 시프트 레지스터 회로부(61)는, 전체적으로는 공간 광변조기(28)의 N행분의 미러 요소(30)의 구동을 행하는 M열의 시프트 레지스터 61-j(j = 1, 2, …, M)를 병렬로 배열한 것이다. 일례로서, M은 16000(=64×250), N은 2000이다. 각 시프트 레지스터 61-j는, 각각 N 비트의 위상 데이터를 처리하는 시리얼 입력·패러럴 출력 타입의 이다.
또한, 각 시프트 레지스터 61-j는, 도 2의 (B)에 도시한 바와 같이, 각각 하나의 플립플롭(60A) 등, 반대 방향으로 데이터를 전송하는 하나의 플립플롭(도시 생략), 및 플립플롭(60) 등의 출력 신호를 선택하는 하나의 선택 회로(62A) 등으로 구성되는 회로 유닛(63)을 연결하여 구성되어 있다. 제어부(64)는, 도 1의 주제어계(40)로부터의 위상 분포의 정보를 메모리(65)에 기록한다. 또한, 제어부(64)는, 주제어계(40)로부터 공급되는 발광 트리거 펄스(TP)의 주파수를 예컨대 ns배(ns는 정수로 예컨대 ns=20)로 한 클럭 펄스(CKP)를 메모리(65) 및 각 시프트 레지스터 61-j에 공급하고, 메모리(65)로부터 순차적으로 판독되는 1열(M개)의 미러 요소(30)분의 위상 분포의 데이터를 각 시프트 레지스터 61-j 내에서 시프트시킨다. 광원(2)의 펄스 발광의 주파수를 예컨대 2 ㎒, 정수 ns를 예컨대 20으로 하면, 클럭 펄스(CKP)의 주파수는 40 ㎒이다. 또한, 제어부(64)는, 하나의 발광 트리거 펄스(TP)마다 레벨이 반전되는 선택 신호(SELS)를 각 회로 유닛(63) 내의 선택 회로(62A) 등에 공급한다. 이에 따라, 조명광(IL)의 펄스 발광마다, 미러 요소(30)의 어레이에서 설정되는 위상 분포가 Y 방향으로 시프트되면서 반전된다.
다음으로, 본 실시형태의 노광 장치(EX)에서, 공간 광변조기(28)의 미러 요소(30)의 어레이에서 설정되는 위상 분포를 제어하면서 웨이퍼(W)를 주사 노광하는 동작의 일례에 관해 도 16을 참조하여 설명한다. 여기서는, 웨이퍼(W)의 각 샷 영역의 일부에 도 6의 (A)의 위상 분포(50A)의 공간상 및 위상 분포(50A)를 반전시킨 도 6의 (B)의 위상 분포(50B)의 공간상을 교대로 노광하는 것으로 한다. 또한, 설명의 편의상, 웨이퍼(W)를 -Y 방향으로 주사하고, 도 15의 시프트 레지스터 회로부(61)는, 위상 데이터를 순차적으로 -Y 방향으로 보내는 것으로 한다.
우선, 도 16의 스텝 102에 있어서, 주제어계(40)가 변조 제어부(48)의 제어부(64)에 웨이퍼(W)에 노광하는 공간상에 대응하는 공간 광변조기(SLM)(28)의 미러 요소(30)의 어레이의 위상 분포(50A)의 데이터를 공급한다. 제어부(64)는 그 데이터를 메모리(65)에 기록한다. 다음 스텝 104에 있어서, 웨이퍼 스테이지(WST)에 포토레지스트가 도포된 웨이퍼(W)를 로드하고, 다음 스텝 106에 있어서, 웨이퍼 스테이지(WST)에 의해 웨이퍼(W)의 -Y 방향으로의 주사를 개시한다. 다음 스텝 108에 있어서, 제어부(64)는 선택 신호(SELS)를 위상 분포(50A)(반전하지 않는 위상 분포)를 선택하는 레벨로 설정한다.
다음 스텝 110에 있어서, 제어부(64)는, 메모리(65)로부터 판독한 X 방향으로 배열된 1행분의 미러 요소(30)의 위상(0 또는 π)의 데이터를 각 시프트 레지스터 61-j(j=1, 2, …, M)에 출력한다. 다음 스텝 112에 있어서, 제어부(64)는 클럭 펄스(CKP)를 1 펄스 출력하고, 시프트 레지스터 회로부(61)의 각 시프트 레지스터 61-j 중에서, 후단의 플립플롭으로 데이터를 진행시킨다. 그 후, 스텝 114에서 위상의 데이터가 ns행분(ns는 예컨대 20) 시프트했는지의 여부를 판정하여, ns행분에 도달하지 않은 경우에는, 스텝 110으로 되돌아가, 스텝 110 및 112의 동작이 반복된다.
그 후, 위상 데이터가 ns행분 시프트했을 때에, 동작은 스텝 116으로 이행하여, 주제어계(40)는 발광 트리거 펄스(TP)를 전원부(42)에 공급하고, 광원(2)을 1 펄스만큼 발광시켜, 도 17의 (A)에 도시한 바와 같이, 공간 광변조기(28)의 미러 요소(30)의 어레이를 포함하는 조명 영역(26A)을 조명한다. 이때, 미러 요소(30)의 어레이에서는, +Y 방향으로부터 ns행분의 제1 영역(57A)에, 위상 분포(50A)의 일부의 위상 분포(50A1)가 설정되고, 위상 분포(50A1)의 공간상으로 웨이퍼(W)가 노광된다. 또한, 도 17의 (A) 등에서는, ns행은 7행으로서 나타내어져 있고, 미러 요소(30)의 어레이의 개수가 실제보다 상당히 적게 나타내어져 있다. 다음 스텝 116에서 1회의 주사 노광이 종료됐는지의 여부가 판정된다. 주사 노광을 계속하는 경우에는, 스텝 120으로 이행하여, 제어부(64)는, 선택 신호(SELS)를 지금까지와는 반대의 위상 분포[여기서는 위상 분포(50B)]를 선택하는 레벨로 설정한다. 그 후, 동작은 스텝 110으로 되돌아간다.
이 스텝 120의 실행 후의 스텝 110~114에서도, 각 시프트 레지스터 61-j의 제1 단의 플립플롭에 위상 데이터를 출력하고서는, 그 위상 데이터를 시프트 레지스터 내에서 시프트하는 동작이 ns회 반복된다. 그 후의 스텝 116에 있어서, 1 펄스분의 조명광(IL)이 조사되고, 도 17의 (B)에 도시한 바와 같이, 미러 요소(30)의 어레이 상에서 +Y 방향으로부터 ns행분의 제1 영역(57A) 및 제2 영역(57B)에 설정된 반전된 위상 분포(50B)의 일부의 위상 분포(50B2, 50B1)의 공간상으로 웨이퍼(W)가 노광된다. 이 경우, 제2 영역(57B)의 위상 분포(50B1)는, 도 17의 (A)의 제1 영역(57A)의 위상 분포(50A1)의 위상을 반전시킨 분포이다.
다음 스텝 120, 110~116의 동작에 의해, 도 17의 (C)에 도시한 바와 같이, 미러 요소(30)의 어레이 상에서 +Y 방향으로부터 ns행분의 제1 영역(57A)~제3 영역(57C)에 설정된 위상 분포(50A)의 일부의 위상 분포(50A3~50A1)의 공간상으로 웨이퍼(W)가 노광된다. 이때에는, 스텝 120에 있어서, 지금까지는 반대의 위상 분포인 위상 분포(50A)가 선택되어 있다. 다음 스텝 120, 110~116의 동작에 의해, 도 18의 (A)에 도시한 바와 같이, 미러 요소(30)의 어레이 상에서 +Y 방향으로부터 ns행분의 제1 영역(57A)~제4 영역(57D)에 설정된 반전된 위상 분포(50B)의 일부의 위상 분포(50B4~50B1)의 공간상으로 웨이퍼(W)가 노광된다. 다만, 제4 영역(57D)의 일부는 미러 요소(30)의 어레이로부터 비어져 나와 있고, 도 17의 (C)의 단부의 영역(58A) 내의 위상 분포를 반전시킨 데이터는 도 18의 (A)에서는 사용되고 있지 않다. 마찬가지로, 다음 스텝 120, 110~116의 동작에 의해, 도 18의 (B)에 도시한 바와 같이, 미러 요소(30)의 어레이 상에서 제1 영역(57A)~제4 영역(57D)에 설정된 위상 분포(50A)의 일부의 위상 분포(50A5~50A2)의 공간상으로 웨이퍼(W)가 노광된다. 이 경우에도, 도 18의 (A)의 단부의 영역(58B) 내의 위상 분포를 반전시킨 데이터는 사용되고 있지 않다.
이와 같이 하여, 웨이퍼(W)가 위상 분포(50A, 50B)의 공간상으로 교대로 주사 노광된다. 스텝 118에서 주사 노광이 종료됐을 때에는, 동작은 스텝 122로 이행하여 웨이퍼 스테이지(WST)가 정지한다. 그 후, 예컨대 웨이퍼 스테이지(WST)를 X 방향으로 스텝 이동한 후, 웨이퍼(W)의 주사 방향을 반대 방향으로 하여, 스텝 106~122의 동작이 반복된다. 이때에 본 실시형태에 의하면, 위상 분포(50A, 50B)에서 교대로 주사 노광을 행하기 때문에, 미러 요소(30)의 반사면의 높이에 계통적인 오차(ΔZ)가 발생하고 있어도, 그 영향을 억제하여 마스크리스 방식으로 고정밀도로 노광을 행할 수 있다.
본 실시형태의 효과 등은 이하와 같다.
(1) 본 실시형태의 노광 장치(EX)는, 공간 광변조기(28)를 구비하고 있다. 또한, 변조 제어부(48)에 의한 공간 광변조기(28)의 구동 방법은, 각각 조명광(IL)을 투영 광학계(PL)에 유도하는 것이 가능한 복수의 미러 요소(30)(광학 요소)의 어레이를 갖는 공간 광변조기(28)의 구동 방법이다. 이 구동 방법은, 미러 요소(30)의 어레이에서, 입사광의 위상을 변화시키지 않고[제1 위상(δ1)이 0] 반사광으로서 투영 광학계(PL)에 유도하는 제1 상태의 미러 요소(30A)와, 입사광의 위상을 상기 제1 위상(δ1)과 대략 180°상이한 제2 위상 δ2[δ1이 0인 경우에는 δ2는 대략 180°]만큼 변화한 반사광으로서 투영 광학계(PL)에 유도하는 제2 상태의 미러 요소(30B)를, 위상 분포(50A)를 갖는 제1 배열로 설정하는 스텝(스텝 108 실행 후의 스텝 110~114)을 포함한다. 또한, 그 구동 방법은, 미러 요소(30)의 어레이에서, 미러 요소(30A)와 미러 요소(30B)를, 위상 분포(50A)를 반전시킨 위상 분포(50B)를 갖는 제2 배열로 설정하는 스텝(스텝 120을 홀수회 실행한 후의 스텝 110~114)을 포함한다.
또한, 제1 상태의 미러 요소(30A)는, 입사광의 위상에 대하여 임의의 값의 제1 위상(δ1)만큼 변화한 위상을 갖는 반사광을 투영 광학계(PL)에 유도해도 좋다.
또한, 공간 광변조기(28)는, 각각 광이 조사되는 복수의 미러 요소(30)의 어레이와, 미러 요소(30)의 상태를, 제1 상태[미러 요소(30A)의 상태]로 설정하는 제1 신호, 또는 제2 상태[미러 요소(30B)의 상태]로 설정하는 제2 신호를 출력하는 복수의 플립플롭(60A, 60B)(제1 회로)과, 미러 요소(30)의 어레이의 적어도 일부의 제1 영역에서, 상기 제1 상태의 미러 요소(30A)와 상기 제2 상태의 미러 요소(30B)의 배열을 제1 배열로 설정하기 위해, 그 복수의 시프트 레지스터(60A, 60B)의 출력 신호를 제어하는 멀티플렉서부(66)(제어 회로)와, 미러 요소(30)의 어레이의 적어도 일부의 제2 영역에서, 제1 상태의 미러 요소(30A)와 제2 상태의 미러 요소(30B)의 배열을, 상기 제1 배열에 있어서 상기 제1 상태 또는 제2 상태의 광학 요소를 각각 상기 제2 상태 또는 제1 상태로 반전시킨 제2 배열로 설정하기 위해, 그 복수의 플립플롭(60A, 60B)의 출력 신호를 반전시키는 복수의 선택 회로(62A, 62B)(제2 회로)를 구비하고 있다.
또한, 노광 장치(EX)는, 조명광(IL)(노광광)으로 투영 광학계(PL)를 통해 웨이퍼(W)(기판)를 노광하는 노광 장치로서, 그 조명광을 조사하는 광원(2) 및 조명 광학계(ILS)와, 투영 광학계(PL)의 물체면측에 배치되어, 각각 조명광(IL)을 투영 광학계(PL)에 유도하도록 제어 가능한 복수의 미러 요소(30)(광학 요소)의 어레이를 갖는 공간 광변조기(28)와, 광원(2) 및 공간 광변조기(28)를 제어하는 주제어계(40) 및 변조 제어부(48)(제어 장치)를 구비하고 있다. 또한, 주제어계(40) 및 변조 제어부(48)는, 웨이퍼(W) 상에 투영 광학계(PL)를 통해 형성되는 공간상에 따라, 미러 요소(30)의 어레이의 적어도 일부의 제1 영역에서, 제1 상태의 미러 요소(30A)와, 제2 상태의 미러 요소(30B)의 배열을 제1 배열[위상 분포(50A)]로 설정하여, 웨이퍼(W)를 노광시키고, 미러 요소(30)의 어레이의 적어도 일부의 제2 영역에서, 미러 요소(30A 및 30B)의 배열을 상기 제1 배열을 반전시킨 제2 배열[위상 분포(50B)]로 설정하여, 웨이퍼(W)를 중첩해서 노광시킨다.
본 실시형태에 의하면, 공간 광변조기(28)에 있어서, 미러 요소(30)의 어레이의 제1 영역에서, 미러 요소(30A, 30B)를 제1 배열로 설정하는 것과, 미러 요소(30)의 어레이의 제2 영역에서, 미러 요소(30A, 30B)를 상기 제1 배열을 반전시킨 제2 배열로 설정하는 것을 포함하고, 상기 제1 배열의 미러 요소(30)에서 발생하는 반사면의 높이의 계통적인 오차(ΔZ)와, 상기 제2 배열의 미러 요소(30)에서 발생하는 계통적인 오차(-ΔZ)는 부호가 반대이다. 이 때문에, 상기 제1 배열의 미러 요소(30)로부터의 광과, 상기 제2 배열의 미러 요소(30)로부터의 광을 중첩해서 웨이퍼(W)를 노광함으로써, 상기 계통적인 오차(ΔZ)의 영향이 경감된다. 또한, 복수의 미러 요소(30)의 간극 영역(34a)에서 반사되는 광이 있는 경우에, 상기 간극 영역(34a)으로부터의 반사광의 공간상에 미치는 영향도 경감된다.
(2) 또한, 공간 광변조기(28)는 광학 요소로서 미러 요소(30)(반사 요소)를 갖기 때문에, 조명광(IL)의 이용 효율이 높다. 그러나, 공간 광변조기(28) 대신에, 개개의 광학 요소가 각각 투과하는 광의 위상을 소정의 φ1 또는 대략 (φ1+180°) 변화시키는 투과형의 공간 광변조기를 사용하는 것도 가능하다. 이러한 광학 요소로는, 전압에 의해 굴절률이 변화되는 전기 광학 소자 또는 액정 셀 등을 사용할 수 있다.
(3) 또한, 본 실시형태의 노광 장치(EX)의 노광 방법은, 조명광(IL)(노광광)으로 복수의 미러 요소(30)의 어레이를 갖는 공간 광변조기(28) 및 투영 광학계(PL)를 통해 웨이퍼(W)(기판)를 노광하는 노광 방법에 있어서, 상기한 공간 광변조기(28)의 구동 방법에 의해 복수의 미러 요소(30)의 상태의 배열을 설정하는 스텝 110~114와, 미러 요소(30)를 제1 배열로 설정한 상태, 및 미러 요소(30)를 상기 제1 배열을 반전시킨 제2 배열로 설정한 상태에서, 미러 요소(30)의 어레이의 제1 영역 및 제2 영역을 포함하는 조명 영역(26A)으로부터의 조명광(IL)으로 투영 광학계(PL)를 통해 웨이퍼(W)를 중첩해서 노광하는 스텝 116을 포함하고 있다.
그 노광 방법 또는 상기한 노광 장치(EX)에 의하면, 미러 요소(30)의 계통적인 오차의 영향 및/또는 미러 요소(30)의 간극 영역(34a)으로부터의 반사광의 영향을 경감시켜 여러가지 패턴을 마스크리스 방식으로 고정밀도로 형성할 수 있다.
또한, 공간 광변조기(28)의 각 미러 요소(30)는, 상기 제1 상태 및 상기 제2 상태 이외의 제3 상태 등을 포함하는 복수의 상태로 설정 가능하게 해도 좋다.
(4) 또한, 조명 광학계(ILS)로부터의 조명광(IL)은, 복수의 미러 요소(30)(반사 요소)에 대략 입사각(α)으로 비스듬히 입사하고, 미러 요소(30)로부터의 반사광이, 투영 광학계(PL)에 대하여 투영 광학계(PL)의 광축(AXW)에 교차하도록 입사하고 있다. 따라서, 투영 광학계(PL)는 물체면측에 비(非)텔레센트릭이기 때문에, 공간 광변조기(28)로부터의 반사광의 전부를 투영 광학계(PL)를 통해 웨이퍼(W)에 조사할 수 있어, 조명광(IL)의 이용 효율이 높다. 또한, 편광 제어 광학계(6)에서 설정되는 조명광(IL)의 편광 상태를 웨이퍼(W)의 표면에서 정확히 재현할 수 있다.
(5) 또한, 미러 요소(30)는, X 방향을 길이 방향으로 하는 장방형의 영역에 마련되고, 노광 장치(EX)는, 웨이퍼(W)를 투영 광학계(PL)의 상면에서 X 방향과 직교하는 Y 방향에 대응하는 주사 방향으로 이동하는 웨이퍼 스테이지(WST)(기판 스테이지)를 구비하며, 변조 제어부(48)는, 웨이퍼 스테이지(WST)에 의한 웨이퍼(W)의 이동에 따라, 복수의 미러 요소(30)에 의해 형성되는 패턴(위상 분포)을 Y 방향으로 이동하고 있다. 이에 따라, 웨이퍼(W)의 전면을 효율적으로 노광할 수 있다.
또한, 상기한 실시형태에서는 이하와 같은 변형이 가능하다.
우선, 본 실시형태와 같이, 1개의 공간 광변조기(28)의 미러 요소(30)의 어레이에서 위상 분포(50A, 50B)를 교대로 설정하는 대신에, 도 14의 (C)의 변형예에서 도시한 바와 같이, 투영 광학계(PL)의 물체면에 2개의 공간 광변조기(28A, 28B)를 Y 방향으로 인접하게 배치하여, 한쪽의 공간 광변조기(28A)에서는 제1 위상 분포(50A) 등만을 설정하고, 다른 쪽의 공간 광변조기(28B)에서는 제2 위상 분포(50B) 등만을 설정해도 좋다. 이 변형예에서는, 공간 광변조기(28A, 28B)마다 조명광(IL)의 강도 분포(INT1)가 Y 방향으로 사다리꼴 형상으로 설정된다. 또한, 공간 광변조기(28A, 28B)마다, 위상 분포(50A, 50B) 등은 펄스 발광마다 Y 방향으로 이동한다. 또한, 공간 광변조기를 2보다 큰 짝수개 배열하여, 제1 위상 분포(50A)로 설정한 공간 광변조기의 수와, 제2 위상 분포(50B)로 설정한 공간 광변조기의 수가 동일해지도록 해도 좋다. 예컨대, 공간 광변조기의 수는 2개여도 좋고, 4개, 6개, 또는 그보다 큰 짝수개여도 좋다.
마찬가지로, 1개의 공간 광변조기를 전반과 후반의 2개의 영역으로 나누어, 전반의 영역에서는 제1 위상 분포(50A) 등만을 설정하고, 후반의 영역에서는 제2 위상 분포(50B) 등만을 설정해도 좋다. 이 변형예에서는, 조명광의 강도 분포는, 공간 광변조기의 전반과 후반 각각에 대응하는 Y 방향으로 사다리꼴을 2개 연결한 형상이 된다. 또한, 1개의 공간 광변조기를 2개 이상의 짝수개로 영역을 등분하고, 각 영역에 제1 위상 분포(50A)와, 제2 위상 분포(50B) 중 어느 것을 설정하여, 공간 광변조기의 전영역에서 제1 위상 분포(50A)와 제2 위상 분포(50B)가 동일한 수만큼 존재하도록 해도 좋다. 이 경우, 조명광의 강도 분포는, 영역 분할한 수와 동일한 수만큼 Y 방향으로 사다리꼴을 연결한 형상이 된다.
또한, 1개의 공간 광변조기(28)의 미러 요소(30)의 어레이를, 도 14의 (C)와 같이 2개소에서 사다리꼴 형상이 되는 강도 분포의 조명광(IL)으로 조명하고, 그 2개소의 사다리꼴 형상의 강도 분포의 영역에서 각각 제1 위상 분포(50A) 등 및 제2 위상 분포(50B) 등을 설정해도 좋다.
다음으로, 도 7의 (A)의 공간 광변조기(28)의 미러 요소(30)의 어레이의 간극 영역(34a)의 반사율이 높은 경우에 관해, 간극 영역(34a)으로부터의 반사광의 영향에 관해 시뮬레이션에 의해 검토한다.
우선, 도 19의 (A) 및 도 20의 (A)에 도시한 바와 같이, 공간 광변조기(28)의 미러 요소(30)의 어레이의 배열의 피치 px, py를 8 ㎛, 간극 영역(34a)의 폭 cx, xy을 1 ㎛로 하고, 간극 영역(34a)의 반사율(Rc)을 100%로 한다. 또한, 각 미러 요소(30)를 제2 상태(위상 π)로 설정한 경우의, 그 반사면과 도 2의 (B)의 기준 평면(A1)의 간격에 포함되는 계통적인 오차(ΔZ)를, 도 19의 (A)에서는 2 ㎚로 하고, 도 20의 (A)에서는 4 ㎚로 한다. 그리고, 도 19의 (A) 또는 도 20의 (A)의 간극 영역(34a)으로부터의 반사광의 위상의 변화량인 간극 위상(δ3)을 0°, 90°, 180° 및 270°로 설정한 경우에 관해, 각각 공간 광변조기(28)의 미러 요소(30)의 어레이의 위상 분포를 도 7의 (A)의 제1 위상 분포(50A) 및 도 7의 (C)의 제2 위상 분포(50B)로 순차적으로 설정하여, 투영 광학계(PL)에 의한 공간상으로 웨이퍼(W)를 이중 노광했을 때에 얻어지는 레지스트 패턴의 형상의 변화[타겟(38A, 38B)에 대한 변화]를 시뮬레이션에 의해 구했다. 도 19의 (B)~(E) 및 도 20의 (B)~(E)는 각각 계통적인 오차(ΔZ)가 2 ㎚ 및 4 ㎚인 경우의 시뮬레이션 결과를 도시한다. 또한, 도 19와 도 20의 각 패턴의 슬라이스 레벨은, 간극 영역(34a)의 반사율(Rc)을 100%로, 계통적인 오차(ΔZ)가 0 ㎚일 때에, X 방향의 폭의 최대치가 타겟과 거의 동일해지도록 결정한 것이다. 이 슬라이스 레벨은 간극 위상(δ3)에 의존하지 않고 동일한 값이다.
도 19의 (B)는, 간극 위상(δ3)이 0°인 경우의 베스트 포커스시의 패턴(L10, R10) 및 ±40 ㎚의 디포커스시의 패턴(L10P, R10P, L10M, R10M)을 도시한다. 도 19의 (C)는, 간극 위상(δ3)이 90°인 경우의 베스트 포커스시의 패턴(L11, R11) 및 ±40 ㎚의 디포커스시의 패턴(L11P, R11P, L11M, R11M)을 도시한다. 도 19의 (D)는, 간극 위상(δ3)이 180°인 경우의 베스트 포커스시의 패턴(L12, R12) 및 ±40 ㎚의 디포커스시의 패턴(L12P, R12P, L12M, R12M)을 도시한다. 도 19의 (E)는, 간극 위상(δ3)이 270°인 경우의 베스트 포커스시의 패턴(L13, R13) 및 ±40 ㎚의 디포커스시의 패턴(L13P, R13P, L13M, R13M)을 도시한다. 도 19의 (B)~(E)로부터, 계통적인 오차(ΔZ)가 2 ㎚인 경우, 간극 위상(δ3)이 0°또는 180°일 때에, 베스트 포커스시 및 디포커스시에 타겟(38A, 38B)에 가까운 패턴이 얻어지는 것을 알 수 있다.
도 20의 (B)는, 간극 위상(δ3)이 0°인 경우의 베스트 포커스시의 패턴(L14, R14) 및 ±40 ㎚의 디포커스시의 패턴(L14P, R14P, L14M, R14M)을 도시한다. 도 20의 (C)는, 간극 위상(δ3)이 90°인 경우의 베스트 포커스시의 패턴(L15, R15) 및 ±40 ㎚의 디포커스시의 패턴(L15P, R15P, L15M, R15M)을 도시한다. 도 20의 (D)는, 간극 위상(δ3)이 180°인 경우의 베스트 포커스시의 패턴(L16, R16) 및 ±40 ㎚의 디포커스시의 패턴(L16P, R16P, L16M, R16M)을 도시한다. 도 20의 (E)는, 간극 위상(δ3)이 270°인 경우의 베스트 포커스시의 패턴(L17, R17) 및 ±40 ㎚의 디포커스시의 패턴(L17P, R17P, L17M, R17M)을 도시한다. 도 20의 (B)~(E)로부터, 계통적인 오차(ΔZ)가 4 ㎚인 경우에도, 간극 위상(δ3)이 0°또는 180°일 때에, 베스트 포커스시 및 디포커스시에 타겟(38A, 38B)에 가까운 패턴이 얻어지는 것을 알 수 있다.
또한, 도 21의 데이터 계열(C1, C2, C3, C4)은, 도 19의 (B)~(E)의 경우와 동일하게, 각각 간극 영역(34a)의 반사광의 위상[간극 위상(δ3)]이 0°, 90°, 180° 및 270°인 경우에, 계통적인 오차(ΔZ)(㎚)를 변화시키면서 시뮬레이션에 의해 얻어지는 레지스트 패턴의 선폭의 타겟의 선폭(CD)에 대한 변화량(ΔCD)(%)을 플롯한 것이다. 또한, 데이터 계열(C1~C4)에서는, 각각 좌측 패턴의 선폭의 변화량(ΔCD-L) 및 우측 패턴의 선폭의 변화량(ΔCD-R)이 중첩되어 있다. 도 21로부터, 간극 위상(δ3)이 0°또는 180°인 경우에, 계통적인 오차(ΔZ)에 의존하지 않고 선폭의 변화량(ΔCD)이 적은 것을 알 수 있다. 또한, 간극 위상(δ3)이 0°및 180°인 경우에 변화량(ΔCD)이 상이한 것은, 계통적인 오차(ΔZ)를 제2 상태(위상 π)의 미러 요소(30)에만 부여하고 있기 때문이다.
또한, 도 22의 데이터 계열은, 계통적인 오차(ΔZ)를 2 ㎚로 하여, 간극 위상(δ3)을 30°간격으로 변화시키면서, 도 19의 (B)~(E)의 경우와 동일한 시뮬레이션에 의해 얻어지는 레지스트 패턴의 선폭의 변화량(ΔCD)(%)을 플롯한 것이다. 도 22로부터도, 간극 위상(δ3)이 0°또는 180°일 때에 ΔCD가 0에 가깝고, 목표로 하는 패턴을 고정밀도로 노광할 수 있음을 알 수 있다.
다음으로, 상기한 실시형태의 도 1의 변조 제어부(48)의 변형예에 관해 도 23~도 25를 참조하여 설명한다. 도 23은, 제1 변형예의 변조 제어부(48A)의 일부를 도시한다. 도 23에 있어서, 변조 제어부(48A)는, 클럭 펄스(CKP) 및 위상 데이터(Data)가 공급되는 다수의 플립플롭(71)(도 23에서는 그 중 3개를 도시함)을 연결하여 구성되는 시프트 레지스터부(70S)와, 시프트 레지스터부(70S)로부터 출력되는 데이터(D1, D2, D3)를 타이밍 펄스 Word(W)에 동기하여 유지하는 메모리부(70M)와, 메모리부(70M)에서 유지되어 있는 데이터(SR1, SR2, SR3)를 반전 펄스 Word(R)에 동기하여 반전시켜 얻어지는 신호(M1, M2, M3)를 단자(75A, 75B, 75C)에 출력하는 0-π 반전부(70R)와, 도 15의 제어부(64) 및 메모리(65)를 갖는다. 단자(75A, 75B)의 신호는, 예컨대 도 2의 (B)의 미러 요소(30)를 구동하는 전극(36A)에 공급된다. 다른 단자(75C)의 신호도, 다른 미러 요소(30)를 구동하는 전극(도시 생략)에 공급된다. 클럭 펄스(CKP), 기록 펄스 Word(W) 및 반전 펄스 Word(R)는 도 15의 제어부(64)로부터 출력되고, 위상 데이터(Data)는 도 15의 메모리(65)로부터 출력된다.
또한, 메모리부(70M)는, 시프트 레지스터부(70S)로부터 출력되는 데이터(D1~D3)가 공급되고 게이트에 기록 펄스 Word(W)가 공급되는 3개의 FET(72)와, 3조의 각각 링 형상으로 연결된 2개의 인버터(73A, 73B)를 구비하고, FET(72)의 출력이 각각 인버터(73A, 73B)의 연결부에 공급되고 있다. 0-π 반전부(70R)는, 기록 펄스 Word(W)에 동기하여 메모리부(70M)에 기록된 데이터(SR1~SR3)가 각각 공급되는 FET(74A) 및 인버터(73C)와, 인버터(73C)의 출력과 단자(75A~75C)를 연결하는 FET(74B)를 구비하고 있다. FET(74A)의 출력부도 단자(75A~75C)에 연결되고, FET(74A)의 게이트 및 FET(74B)의 입력을 반전시키는 게이트에 반전 펄스 Word(R)가 공급되고 있다.
도 23 중의 클럭 펄스(CKP)로부터 데이터(SR3)까지의 타이밍의 일례가 도 24에 도시되어 있다. 도 24에 있어서, 클럭 펄스(CKP)에 대하여 위상 데이터를 유지하기 위한 기록 펄스 Word(W) 및 조명광(IL)(레이저광)의 발광에는 소정 시간 지연(td)이 설정되어 있다. 변조 제어부(48A)에서는, 이러한 타이밍에 의해, 공간 광변조기(28)의 미러 요소(30)의 어레이의 위상 분포를 주기적으로 용이하게 반전시킬 수 있다.
다음으로, 도 25는, 제2 변형예의 변조 제어부(48B)의 일부를 도시한다. 도 25에 있어서, 도 23에 대응하는 부분에는 동일한 부호를 붙여 그 상세한 설명을 생략한다. 도 25에 있어서, 변조 제어부(48B)는, 클럭 펄스(CKP) 및 위상 데이터(Data)가 공급되는 다수의 플립플롭(71A)을 연결하여 구성되는 시프트 레지스터부(70SA)와, 시프트 레지스터부(70SA)로부터 출력되는 데이터 및 후단의 메모리부(70MA)로의 데이터의 기록과 데이터의 반전을 행하기 위한 신호 Word(W2)가 공급되는 0-π 반전부(70RA)와, 0-π 반전부(70RA)로부터 공급되는 위상 데이터를 유지하는 메모리부(70MA)를 갖는다. 메모리부(70MA)에서 유지되어 있는 위상 데이터가 판독 신호 Word(R2)에 동기하여 단자(75A~75C)에 출력된다(판독된다). 신호 Word(W2)는, 예컨대 위상을 그대로로 하는 경우에 로우 레벨이고, 위상을 반전시키는 경우에 하이 레벨이 되는 2가지의 상태를 갖는 신호이다.
또한, 0-π 반전부(70RA)는, 플립플롭(71A)으로부터 출력되는 데이터 및 반전 데이터가 각각 공급되는 FET(74A 및 74B)를 갖고, FET(74A)의 게이트 및 FET(74B)의 입력을 반전시키는 게이트에, 신호 Word(W2)가 공급되며, FET(74A 및 74B)의 연결된 출력부의 데이터가 메모리부(70MA)에 공급된다. 메모리부(70MA)는, 0-π 반전부(70RA)로부터 데이터가 공급되는 3조의 각각 링 형상으로 연결된 2개의 인버터(73A, 73B)와, FET(72)를 구비하고, FET(72)는, 판독 신호 Word(R2)에 동기하여 인버터(73A, 73B)의 연결부의 데이터를 단자(75A~75C)에 출력한다(판독한다). 다른 구성은 제1 변형예와 동일하다. 이 변조 제어부(48B)에 의하면, 0-π 반전부(70RA)와 메모리부(70MA)가 교체되어 있지만, 변조 제어부(48A)와 마찬가지로, 공간 광변조기(28)의 미러 요소(30)의 어레이의 위상 분포를 주기적으로 용이하게 반전시킬 수 있다.
다음으로, 상기한 실시형태에서는, 웨이퍼(W)를 연속적으로 이동하여 웨이퍼(W)를 주사 노광하고 있다. 그 밖에, 도 3의 (B)에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(W)의 각 샷 영역(예컨대 SA22)을 구성하는 각 부분 영역을 Y 방향으로 복수의 부분 영역(SB1~SB5) 등으로 분할하고, 투영 광학계(PL)의 노광 영역(26B)에 부분 영역(SB1) 등이 도달했을 때에, 공간 광변조기(28)의 미러 요소(30)의 어레이를 제1 위상 분포[위상 분포(50A) 등]로 설정하여 소정 펄스수만큼 노광을 행하고, 다음으로 미러 요소(30)의 어레이를 제2 위상 분포[위상 분포(50B) 등]로 설정하여 소정 펄스수만큼 노광을 행함으로써, 부분 영역(SB1) 등을 노광해도 좋다. 이 경우에는, 제1 위상 분포의 노광 영역(제1 영역)과 제2 위상 분포의 노광 영역(제2 영역)은 동일하다.
이 후, 웨이퍼(W)를 Y 방향으로 스텝 이동시켜, 다음 부분 영역(SB2) 등이 노광 영역(26B)에 도달하고 나서, 동일하게 부분 영역(SB2) 등에 노광이 행해진다. 이 방식은 실질적으로 스텝·앤드·리피트 방식이지만, 부분 영역(SB1~SB5) 등에는 서로 상이한 패턴이 노광된다. 또한, 이 경우에도, 부분 영역 사이의 이음부에서는, 중첩해서 노광이 행해진다.
다음으로, 상기한 실시형태에서는, 물체측에 비(非)텔레센트릭의 투영 광학계(PL)를 이용하고 있다. 그 이외에, 도 26의 변형예의 노광 장치(EXA)에서 도시한 바와 같이, 물체측 및 상면측에 양측 텔레센트릭의 투영 광학계(PLA)를 이용하는 것도 가능하다. 도 26에 있어서, 노광 장치(EXA)는, S 편광의 조명광(IL)을 대략 +Y 방향으로 발생하는 조명 광학계(ILSA)와, 조명광(IL)을 +Z 방향으로 반사하는 편광빔 스플리터(71)와, 편광빔 스플리터(71)로부터의 조명광(IL)을 원편광으로 변환하는 1/4 파장판(72)과, 원편광의 조명광(IL)을 -Z 방향으로 반사하는 다수의 미러 요소(30)의 2차원의 어레이를 갖는 공간 광변조기(28)와, 미러 요소(30)에 의해 반사되고 나서, 1/4 파장판(72) 및 편광빔 스플리터(71)를 투과한 조명광(IL)을 수광하여 웨이퍼(W)의 표면의 노광 영역(26B)에 공간상(패턴)을 투영하는 투영 광학계(PLA)를 구비하고 있다. 조명 광학계(ILSA)는, 도 1의 조명 광학계(ILS)로부터 미러(8B, 8C)를 제외한 광학계이다. 공간 광변조기(28)의 구성 및 작용은 도 1의 실시형태 또는 그 변형예와 동일하다.
다만, 이 변형예에서는, 공간 광변조기(28)의 미러 요소(30)에 대하여 조명광(IL)이 대략 입사각 0으로 입사한다. 이 때문에, 소(小)σ 조명의 경우에는, 미러 요소(30)로부터의 반사광은, 투영 광학계(PL)의 광축(AX)에 대략 평행하게 투영 광학계(PL)에 입사한다. 이 제2 변형예의 노광 장치(EXA)에 의하면, 양측 텔레센트릭의 투영 광학계(PLA)를 사용할 수 있기 때문에, 노광 장치의 구성을 간소화시킬 수 있다.
또한, 조명광(IL)의 이용 효율이 1/2로 저하되어도 좋은 경우에는, 편광빔 스플리터(71) 대신에 통상의 빔 스플리터를 사용하고, 1/4 파장판(72)을 생략해도 좋다. 이 경우에는, 편광 조명을 사용할 수 있다.
또한, 도 1의 파면 분할형의 인터그레이터인 마이크로렌즈 어레이(16) 대신에, 내면 반사형의 옵티컬·인터그레이터로서의 로드형 인터그레이터를 이용할 수도 있다.
또한, 전술한 실시형태 및 변형예에서는, 공간 광변조기로서 복수의 광학 요소를 통과하는 광의 위상을 동적으로 변화시키는 것을 이용했지만, 복수의 광학 요소를 통과하는 광에 고정적으로 위상차를 부여하는 것을 이용해도 좋다. 이러한 공간 광변조기는, 예컨대 미국 특허 제7,512,926호 공보에 개시되어 있다. 또한, 여기에 개시되는 공간 광변조기는 투과형이지만, 이것을 반사형으로 변형해도 좋다.
이 경우에는, 공간 광변조기의 복수의 광학 요소의 위상이 제1 위상 분포로 되어 있는 제1 공간 광변조기(제1 마스크)와, 공간 광변조기의 복수의 광학 요소의 위상이 제1 위상 분포와 반전된 제2 위상 분포로 되어 있는 제2 공간 광변조기(제2 마스크)를 준비해 두고, 이들 제1 마스크와 제2 마스크로 웨이퍼(기판)를 이중 노광한다.
다시 말해서, 이 노광 방법에서는, 노광광으로 복수의 광학 요소의 어레이를 구비하는 제1 공간 광변조기 및 투영 광학계를 통해 기판 상의 적어도 일부의 영역을 노광하고, 노광광으로 복수의 광학 요소의 어레이를 구비하는 제2 공간 광변조기 및 상기 투영 광학계를 통해 상기 기판 상의 상기 적어도 일부의 영역을 노광한다. 여기서, 상기 제1 공간 광변조기의 상기 광학 요소의 어레이의 적어도 일부의 제1 영역에서는, 입사하는 광을 위상이 동일하거나 또는 제1 위상만큼 상이한 광으로서 통과시키는 제1 상태의 광학 요소와, 입사하는 광을 위상이 상기 제1 위상과 대략 180°상이한 제2 위상만큼 상이한 광으로서 통과시키는 제2 상태의 광학 요소의 배열이 제1 배열로 설정된다. 그리고, 상기 제1 영역과 대응하는, 상기 제2 공간 광변조기의 상기 광학 요소의 어레이의 적어도 일부의 제2 영역에서는, 입사하는 광을 위상이 동일하거나 또는 제1 위상만큼 상이한 광으로서 통과시키는 제1 상태의 광학 요소와, 입사하는 광을 위상이 상기 제1 위상과 대략 180°상이한 제2 위상만큼 상이한 광으로서 통과시키는 제2 상태의 광학 요소의 배열이 제2 배열로 설정된다. 이때, 상기 제1 배열에서의 상기 제1 상태의 광학 요소의 배열이 상기 제2 배열에서의 상기 제2 상태의 광학 요소의 배열에 대응하고 있고, 상기 제1 배열에서의 상기 제2 상태의 광학 요소의 배열이 상기 제2 배열에서의 상기 제1 상태의 광학 요소의 배열에 대응하고 있다.
이 노광 방법에서는, 예컨대 제1 마스크 및 제2 마스크를 제조할 때의 마스크 기판 유리의 에칭량의 오차에서 기인하는 계통적인 위상 오차가 있었다 하더라도, 그것에서 기인하는 악영향을 저감시킬 수 있다. 또한, 복수의 광학 요소 사이를 통과하는 광이 있는 경우에는, 그것에 의한 악영향도 저감시킬 수 있다.
또한, 전자 디바이스(또는 마이크로 디바이스)를 제조하는 경우, 전자 디바이스는, 도 27에 도시한 바와 같이, 전자 디바이스의 기능·성능 설계를 행하는 스텝 221, 이 설계 스텝에 기초한 마스크의 패턴 데이터를 실시형태의 노광 장치(EX)의 주제어계에 기억하는 스텝 222, 디바이스의 기재인 기판(웨이퍼)을 제조하여 레지스트를 도포하는 스텝 223, 전술한 노광 장치(EX)(또는 노광 방법)에 의해 공간 광변조기(28)에서 생성되는 위상 분포의 공간상을 기판(감응 기판)에 노광하는 공정, 노광한 기판을 현상하는 공정, 현상한 기판의 가열(큐어) 및 에칭 공정 등을 포함하는 기판 처리 스텝 224, 디바이스 조립 스텝(다이싱 공정, 본딩 공정, 패키지 공정 등의 가공 프로세스를 포함함) 225 및 검사 스텝 226 등을 거쳐 제조된다.
이 디바이스의 제조방법은, 상기한 실시형태의 노광 장치(또는 노광 방법)를 이용하여 웨이퍼(W)를 노광하는 공정과, 노광된 웨이퍼(W)를 처리하는 공정(스텝 224)을 포함하고 있다. 따라서, 미세한 회로 패턴을 구비하는 전자 디바이스를 고정밀도로 제조할 수 있다.
또한, 본 발명은, 반도체 디바이스의 제조 프로세스에의 적용에 한정되지 않고, 예컨대 액정 표시 소자, 플라즈마 디스플레이 등의 제조 프로세스나, 촬상 소자(CMOS형, CCD 등), 마이크로머신, MEMS(Microelectromechanical Systems : 미소 전기 기계 시스템), 박막 자기 헤드 및 DNA칩 등의 각종 디바이스(전자 디바이스)의 제조 프로세스에도 널리 적용할 수 있다.
또한, 본 발명은 전술한 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지 구성을 취할 수 있다. 또한, 본원에 기재한 상기 공보, 각 국제 공개 팜플렛, 미국 특허, 또는 미국 특허 출원 공개 명세서에서의 개시를 원용하여 본 명세서 기재의 일부로 한다. 또한, 명세서, 특허 청구의 범위, 도면 및 요약을 포함하는 2010년 12월 13일자 제출의 일본 특허 출원 제2010-277530호의 모든 개시 내용은, 전부 그대로 인용하여 본원에 포함되어 있다.
EX : 노광 장치 ILS : 조명 광학계
PL : 투영 광학계 W : 웨이퍼
28 : 공간 광변조기 30 : 미러 요소
40 : 주제어계 48 : 변조 제어부
50A, 53A : 위상 분포 50B, 53B : 반전시킨 위상 분포
60A, 60B : 플립플롭 62A, 62B : 선택 회로

Claims (24)

  1. 각각 광이 조사되는 복수의 광학 요소의 어레이를 갖는 공간 광변조기의 구동 방법으로서,
    상기 광학 요소의 어레이의 적어도 일부의 제1 영역에서, 입사하는 광을 위상이 동일하거나 또는 제1 위상만큼 상이한 광으로서 통과시키는 제1 상태의 광학 요소와, 입사하는 광을 위상이 상기 제1 위상과 대략 180°상이한 제2 위상만큼 상이한 광으로서 통과시키는 제2 상태의 광학 요소의 배열을 제1 배열로 설정하는 것과,
    상기 광학 요소의 어레이의 적어도 일부의 제2 영역에서, 상기 제1 상태의 광학 요소와 상기 제2 상태의 광학 요소의 배열을, 상기 제1 배열에 있어서 상기 제1 상태 또는 제2 상태의 광학 요소를 각각 상기 제2 상태 또는 제1 상태로 반전시킨 제2 배열로 설정하는 것을 포함하는 공간 광변조기의 구동 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 영역은 상기 광학 요소의 어레이 상에서 상기 제1 영역에 대하여 제1 방향으로 제1 시프트량만큼 시프트되어 있는 것인 공간 광변조기의 구동 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 복수의 광학 요소의 어레이는, 상기 제1 방향으로 사다리꼴 형상의 강도 분포를 갖는 광으로 조사되고, 상기 제1 시프트량은, 상기 강도 분포 중 상기 제1 방향으로 경사져 있는 부분의 폭의 대략 짝수분의 1인 것인 공간 광변조기의 구동 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 복수의 광학 요소의 어레이는, 제1 방향으로 거의 등간격으로 배치되어, 각각 상기 제1 방향으로 거의 동일한 사다리꼴 형상의 강도 분포를 갖는 짝수개의 광으로 조사되고,
    상기 사다리꼴 형상의 강도 분포의 광으로 조사되는 짝수개의 영역 중 적어도 하나에는, 상기 제1 영역이 위치하며, 상기 짝수개의 영역 중 다른 적어도 하나에는, 상기 제2 영역이 위치하고, 상기 제1 영역의 수와 상기 제2 영역의 수가 서로 동일한 것인 공간 광변조기의 구동 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2 영역은 상기 제1 영역과 동일한 영역인 것인 공간 광변조기의 구동 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 영역은,
    상기 광학 요소의 어레이 중에서, 상기 제1 상태의 광학 요소와 상기 제2 상태의 광학 요소가 체크 무늬 형상으로 배열된 영역에 인접하는 영역인 것인 공간 광변조기의 구동 방법.
  7. 노광광으로 공간 광변조기의 복수의 광학 요소의 어레이 및 투영 광학계를 통해 기판을 노광하는 노광 방법에 있어서,
    제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 공간 광변조기의 구동 방법에 의해 상기 복수의 광학 요소의 상태의 배열을 설정하는 것과,
    상기 복수의 광학 요소를 상기 제1 배열로 설정한 상태, 및 상기 복수의 광학 요소를 상기 제2 배열로 설정한 상태에서, 상기 복수의 광학 요소의 어레이의 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역을 포함하는 조명 영역으로부터의 상기 노광광으로 상기 투영 광학계를 통해 상기 기판을 중첩해서 노광하는 것을 포함하는 노광 방법.
  8. 노광광으로 공간 광변조기의 복수의 광학 요소의 어레이 및 투영 광학계를 통해 기판을 노광하는 노광 방법에 있어서,
    제2항 또는 제3항에 기재된 공간 광변조기의 구동 방법에 의해 상기 복수의 광학 요소의 상태의 배열을 설정하는 것과,
    상기 복수의 광학 요소를 상기 제1 배열로 설정한 상태에서, 상기 복수의 광학 요소의 어레이의 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역을 포함하는 조명 영역으로부터의 상기 노광광으로 상기 투영 광학계를 통해 상기 기판을 노광하는 것과,
    상기 기판을 상기 제1 방향에 대응하는 방향으로 상기 제1 시프트량에 대응하는 양만큼 이동하는 것과,
    상기 복수의 광학 요소를 상기 제2 배열로 설정한 상태에서, 상기 복수의 광학 요소의 어레이의 상기 조명 영역으로부터의 상기 노광광으로 상기 투영 광학계를 통해 상기 기판을 중첩해서 노광하는 것을 포함하는 노광 방법.
  9. 노광광으로 공간 광변조기의 복수의 광학 요소의 어레이 및 투영 광학계를 통해 기판을 노광하는 노광 방법에 있어서,
    제4항에 기재된 공간 광변조기의 구동 방법에 의해 상기 복수의 광학 요소의 상태의 배열을 설정하는 것과,
    상기 짝수개의 영역에서의, 상기 제1 방향을 따른 순의 홀수번째의 영역에서, 복수의 상기 광학 요소를 상기 제1 배열로 설정하는 것과,
    상기 홀수번째의 영역으로부터의 상기 노광광으로 상기 투영 광학계를 통해 상기 기판을 노광하는 것과,
    상기 제1 방향에 대응하는 방향으로 상기 짝수개의 영역의 강도 분포가 경사져 있는 부분의 폭의 대략 정수분의 1에 상기 투영 광학계의 배율을 곱하여 얻어지는 폭에 대응하는 거리만큼 상기 기판을 이동하는 것과,
    상기 짝수개의 영역에서의, 상기 제1 방향을 따른 순의 짝수번째의 영역에서, 복수의 상기 광학 요소를 상기 제2 배열로 설정하는 것과,
    상기 짝수번째의 영역으로부터의 상기 노광광으로 상기 투영 광학계를 통해 상기 기판을 중첩해서 노광하는 것을 포함하는 노광 방법.
  10. 노광광으로 복수의 광학 요소의 어레이를 구비하는 제1 공간 광변조기 및 투영 광학계를 통해 기판 상의 적어도 일부의 영역을 노광하고, 노광광으로 복수의 광학 요소의 어레이를 구비하는 제2 공간 광변조기 및 상기 투영 광학계를 통해 상기 기판 상의 상기 적어도 일부의 영역을 노광하는 노광 방법에 있어서,
    상기 제1 공간 광변조기의 상기 광학 요소의 어레이의 적어도 일부의 제1 영역에서, 입사하는 광을 위상이 동일하거나 또는 제1 위상만큼 상이한 광으로서 통과시키는 제1 상태의 광학 요소와, 입사하는 광을 위상이 상기 제1 위상과 대략 180°상이한 제2 위상만큼 상이한 광으로서 통과시키는 제2 상태의 광학 요소의 배열을 제1 배열로 설정하는 것과,
    상기 제1 영역과 대응하는, 상기 제2 공간 광변조기의 상기 광학 요소의 어레이의 적어도 일부의 제2 영역에서, 입사하는 광을 위상이 동일하거나 또는 제1 위상만큼 상이한 광으로서 통과시키는 제1 상태의 광학 요소와, 입사하는 광을 위상이 상기 제1 위상과 대략 180°상이한 제2 위상만큼 상이한 광으로서 통과시키는 제2 상태의 광학 요소의 배열을 제2 배열로 설정하는 것을 포함하고,
    상기 제1 배열에서의 상기 제1 상태의 광학 요소의 배열이 상기 제2 배열에서의 상기 제2 상태의 광학 요소의 배열에 대응하며,
    상기 제1 배열에서의 상기 제2 상태의 광학 요소의 배열이 상기 제2 배열에서의 상기 제1 상태의 광학 요소의 배열에 대응하는 것인 노광 방법.
  11. 각각 광이 조사되는 복수의 광학 요소의 어레이를 갖는 공간 광변조기로서,
    상기 복수의 광학 요소의 상태를 각각 입사하는 광을 위상이 동일하거나 또는 제1 위상만큼 상이한 광으로서 통과시키는 제1 상태로 설정하는 제1 신호, 또는 입사하는 광을 위상이 상기 제1 위상과 대략 180°상이한 제2 위상만큼 상이한 광으로서 통과시키는 제2 상태로 설정하는 제2 신호를 출력하는 복수의 제1 회로와,
    상기 광학 요소의 어레이의 적어도 일부의 제1 영역에서, 상기 제1 상태의 광학 요소와 상기 제2 상태의 광학 요소의 배열을 제1 배열로 설정하기 위해, 상기 복수의 제1 회로의 출력 신호를 제어하는 제어 회로와,
    상기 광학 요소의 어레이의 적어도 일부의 제2 영역에서, 상기 제1 상태의 광학 요소와 상기 제2 상태의 광학 요소의 배열을, 상기 제1 배열에 있어서 상기 제1 상태 또는 제2 상태의 광학 요소를 각각 상기 제2 상태 또는 제1 상태로 반전시킨 제2 배열로 설정하기 위해, 상기 복수의 제1 회로의 출력 신호를 반전시키는 복수의 제2 회로
    를 구비하는 공간 광변조기.
  12. 제11항에 있어서, 상기 복수의 광학 요소의 간극 영역은, 입사하는 광을 위상이 상기 제1 위상과 거의 동일한 위상 또는 상기 제1 위상과 대략 180°상이한 위상만큼 상이한 광으로서 통과시키는 것인 공간 광변조기.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 복수의 광학 소자의 어레이는, 제1 방향으로 N개 및 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 M개 배열되고(N, M은 2 이상의 정수),
    상기 복수의 제1 회로는, 전체적으로는, 각각 직렬로 접속한 N개의 플립플롭을 포함하는 M개의 시프트 레지스터를 병렬로 배치한 것인 공간 광변조기.
  14. 노광광으로 투영 광학계를 통해 기판을 노광하는 노광 장치에 있어서,
    상기 투영 광학계의 물체면측에 배치된 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 기재된 공간 광변조기와,
    상기 공간 광변조기의 상기 복수의 광학 요소의 어레이로부터의 상기 노광광에 의해 상기 투영 광학계를 통해 상기 기판을 노광하는 동작을 제어하는 제어 장치
    를 구비하고, 상기 제어 장치는,
    상기 광학 요소의 어레이의 배열을 상기 제1 배열로 설정한 상태, 및 상기 광학 요소의 어레이의 배열을 상기 제2 배열로 설정한 상태에서, 상기 기판을 중첩해서 노광시키는 것인 노광 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 기판을 이동하는 스테이지를 구비하고,
    상기 제어 장치는,
    상기 공간 광변조기의 상기 제2 영역을 상기 제1 영역에 대하여 제1 방향으로 제1 시프트량만큼 시프트시키며, 상기 스테이지를 통해 상기 기판을 상기 제1 방향에 대응하는 방향으로 이동시키는 것인 노광 장치.
  16. 노광광으로 투영 광학계를 통해 기판을 노광하는 노광 장치에 있어서,
    상기 노광광을 조사하는 조명계와,
    상기 투영 광학계의 물체면측에 배치되어, 각각 상기 노광광을 상기 투영 광학계에 유도하도록 제어 가능한 복수의 광학 요소의 어레이를 갖는 공간 광변조기와,
    상기 조명계 및 상기 공간 광변조기를 제어하는 제어 장치
    를 구비하고,
    상기 제어 장치는,
    상기 기판 상에 상기 투영 광학계를 통해 형성되는 공간상에 따라, 상기 광학 요소의 어레이의 적어도 일부의 제1 영역에서, 입사하는 광을 위상이 동일하거나 또는 제1 위상만큼 상이한 광으로서 통과시키는 제1 상태의 광학 요소와, 입사하는 광을 위상이 상기 제1 위상과 대략 180°상이한 제2 위상만큼 상이한 광으로서 통과시키는 제2 상태의 광학 요소의 배열을 제1 배열로 설정하여, 상기 기판을 노광시키며,
    상기 광학 요소의 어레이의 적어도 일부의 제2 영역에서, 상기 제1 상태의 광학 요소와 상기 제2 상태의 광학 요소의 배열을, 상기 제1 배열에 있어서 상기 제1 상태 또는 제2 상태의 광학 요소를 각각 상기 제2 상태 또는 제1 상태로 반전시킨 제2 배열로 설정하여, 상기 기판을 중첩해서 노광시키는 것인 노광 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 기판을 이동하는 스테이지를 구비하며,
    상기 제어 장치는,
    상기 제2 영역을 상기 광학 요소의 어레이 상에서 상기 제1 영역에 대하여 제1 방향으로 제1 시프트량만큼 시프트시키고, 상기 제2 배열로 상기 기판을 노광하기 전에, 상기 스테이지를 통해 상기 제1 방향에 대응하는 방향으로 상기 기판을 이동시키는 것인 노광 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 조명은, 상기 복수의 광학 요소의 어레이를, 상기 제1 방향으로 사다리꼴 형상의 강도 분포를 갖는 광으로 조사하고,
    상기 제어 장치는, 상기 제1 시프트량을, 상기 강도 분포 중 상기 제1 방향으로 경사져 있는 부분의 폭의 대략 짝수분의 1로 설정하는 것인 노광 장치.
  19. 제17항에 있어서, 상기 조명계는, 상기 복수의 광학 요소의 어레이를, 상기 제1 방향으로 거의 등간격으로 배치되어, 서로 거의 동일한 형상의 사다리꼴 형상의 강도 분포를 갖는 짝수개의 광으로 조사하고,
    상기 제어 장치는, 상기 제1 시프트량을, 상기 짝수개의 광의 강도 분포의 경사부의 폭의 대략 정수분의 1의 양으로 설정하는 것인 노광 장치.
  20. 제16항에 있어서, 상기 제2 영역은 상기 제1 영역과 동일한 영역인 것인 노광 장치.
  21. 제14항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공간 광변조기의 상기 복수의 상기 광학 요소는 각각 반사 요소이며,
    상기 노광광은, 상기 복수의 반사 요소에 비스듬히 입사하고, 상기 복수의 반사 요소로부터의 반사광이, 상기 투영 광학계에 대하여 상기 투영 광학계의 광축에 교차하도록 입사하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  22. 제14항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공간 광변조기와 상기 투영 광학계 사이에 배치되는 빔 스플리터를 구비하고,
    상기 노광광은, 상기 빔 스플리터, 상기 공간 광변조기 및 상기 빔 스플리터를 통해 상기 투영 광학계에 입사하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  23. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 노광 방법을 이용하여 기판에 감광층의 패턴을 형성하는 것과,
    상기 패턴이 형성된 상기 기판을 처리하는 것을 포함하는 디바이스 제조방법.
  24. 제14항 내지 제22항 중 어느 한 항에 기재된 노광 장치를 이용하여 기판에 감광층의 패턴을 형성하는 것과,
    상기 패턴이 형성된 상기 기판을 처리하는 것을 포함하는 디바이스 제조방법.
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