KR20140004628A - 공간 광변조기의 구동 방법, 노광용 패턴의 생성 방법, 노광 방법, 및 노광 장치 - Google Patents

공간 광변조기의 구동 방법, 노광용 패턴의 생성 방법, 노광 방법, 및 노광 장치 Download PDF

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Abstract

공간 광변조기의 구동 방법은, 제1 영역 내의 복수의 미러 요소를 위상 0의 상태로 설정하고, Y 방향으로 제1 영역에 인접하는 제2 영역 내의 복수의 광학 요소를 위상 π의 상태로 설정하며, 제1 영역과 제2 영역 사이의 X 방향으로 신장된 경계 영역 내에 X 방향으로 투영 광학계의 해상 한계를 초과하는 피치(P)로 배열된 복수의 미러 요소를 포함하는 보조 패턴 요소를 위상 π의 상태로 설정한다. 복수의 광학 요소의 어레이를 갖는 공간 광변조기를 이용하여 물체에 패턴을 투영할 때에, 그 광학 요소의 상의 폭보다 미세한 위치 정밀도 또는 형상 정밀도로 패턴을 형성할 수 있다.

Description

공간 광변조기의 구동 방법, 노광용 패턴의 생성 방법, 노광 방법, 및 노광 장치{METHOD FOR DRIVING SPATIAL LIGHT MODULATOR, METHOD FOR FORMING PATTERN FOR EXPOSURE, EXPOSURE METHOD, AND EXPOSURE APPARATUS}
본 발명은, 복수의 광학 요소를 갖는 공간 광변조기의 구동 방법, 공간 광변조기를 이용하는 노광용 패턴의 생성 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, 정해진 패턴을 투영 광학계를 통해 웨이퍼 또는 유리 플레이트 등의 기판의 각 샷 영역에 형성하기 위해서, 스테퍼 등의 일괄 노광형 노광 장치, 또는 스캐닝 스테퍼 등의 주사 노광형 노광 장치 등이 사용되고 있다.
최근에는, 복수 종류의 디바이스마다, 또한 기판의 복수의 레이어마다 각각 마스크를 준비함에 따른 제조 비용의 증대를 억제하고, 각 디바이스를 효율적으로 제조하기 위해서, 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 광변조기로서는, 입사하는 광의 위상 분포를 제어하기 위해서, 각각 반사면의 높이가 제어 가능한 다수의 미소 미러의 어레이를 갖는 타입도 제안되어 있다(예컨대, 비특허문헌 1 참조).
국제 공개 공보 제2009/060745호 팜플렛
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)
종래의 공간 광변조기를 이용하여 기판 위에 패턴을 형성하는 경우에는, 공간 광변조기의 각 미소 미러(광학 요소)의 상(像)을 최소 단위로 하여 그 패턴을 형성하였다. 그 때문에, 예컨대 미소 미러의 상의 폭보다 미세한 위치 정밀도로 그 패턴의 위치를 설정하는 것이 곤란함과 함께, 미소 미러의 상의 폭의 비정수배의 피치를 갖는 라인 앤드 스페이스 패턴을 형성하는 것도 곤란했다.
본 발명의 양태는 이러한 사정을 감안하여, 복수의 광학 요소의 어레이를 갖는 공간 광변조기를 이용하여 물체에 패턴을 투영(형성)할 때에, 그 광학 요소의 상의 폭보다 미세한 위치 정밀도 또는 형상 정밀도로 패턴을 형성하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 각각 광을 투영 광학계에 유도하는 것이 가능한 복수의 광학 요소의 어레이를 갖는 공간 광변조기의 구동 방법이 제공된다. 이 구동 방법은, 제1 영역 내의 복수의 광학 요소를 제1 상태로 설정하고, 제1 방향으로 그 제1 영역에 인접하는 제2 영역 내의 복수의 광학 요소를 그 제1 상태와 상이한 제2 상태로 설정하며, 그 제1 영역과 그 제2 영역 사이의 그 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 신장된 제1 경계 영역 내에 그 제2 방향으로 그 투영 광학계의 해상 한계를 초과하는 피치로 배열된 복수의 광학 요소를, 그 제1 상태 또는 그 제2 상태로 설정하는 것이다.
또한, 제2 양태에 따르면, 노광광으로 복수의 광학 요소의 어레이를 갖는 공간 광변조기 및 투영 광학계를 통해 기판을 노광하는 노광 방법이 제공된다. 이 노광 방법은, 제1 양태의 공간 광변조기의 구동 방법에 의해서 복수의 광학 요소 중 적어도 일부를 그 제1 상태 또는 그 제2 상태로 설정하고, 그 노광광으로 그 제1 상태 또는 그 제2 상태로 설정된 복수의 광학 소자 및 그 투영 광학계를 통해 형성되는 공간상으로 그 기판을 노광하는 것이다.
또한, 제3 양태에 따르면, 노광광으로 투영 광학계를 통해 기판을 노광하는 노광 장치가 제공된다. 이 노광 장치는, 그 투영 광학계의 물체면측에 배치되어, 각각 그 노광광을 그 투영 광학계에 유도하도록 제어 가능한 복수의 광학 요소의 어레이를 갖는 공간 광변조기와, 그 공간 광변조기의 복수의 광학 요소를 구동하는 제어 장치를 구비하고, 그 제어 장치는, 그 기판 위에 그 투영 광학계를 통해 형성되는 공간상에 따라서, 제1 영역 내의 복수의 광학 요소를 제1 상태로 설정하고, 제1 방향으로 그 제1 영역에 인접하는 제2 영역 내의 복수의 광학 요소를 그 제1 상태와 상이한 제2 상태로 설정하며, 그 제1 영역과 그 제2 영역 사이의 그 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 신장된 제1 경계 영역 내에 그 제2 방향으로 그 투영 광학계의 해상 한계를 초과하는 피치로 배열된 복수의 광학 요소를, 그 제1 상태 또는 그 제2 상태로 설정하는 것이다.
또한, 제4 양태에 따르면, 각각 광을 투영 광학계에 유도하는 것이 가능한 복수의 광학 요소의 어레이를 갖는 공간 광변조기의 제1 영역 내의 복수의 그 광학 요소를 제1 상태로 설정하고, 제1 방향으로 그 제1 영역에 인접하는 제2 영역 내의 복수의 그 광학 요소를 그 제1 상태와 상이한 제2 상태로 설정하며, 그 제1 영역과 그 제2 영역 사이의 그 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 신장된 제1 경계 영역 내에 그 제2 방향으로 그 투영 광학계의 해상 한계를 초과하는 피치로 배열된 복수의 그 광학 요소를 그 제1 상태 또는 그 제2 상태로 설정하는 노광용 패턴의 생성 방법이 제공된다.
또한, 제5 양태에 따르면, 투영 광학계를 이용하여 기판을 노광할 때에 이용되고, 그리드 형상으로 배열된 복수의 구획을 구비하는 노광용 패턴의 생성 방법으로서, 그 복수의 구획 중 제1 영역 내의 복수의 구획을 제1 상태로 설정하고, 제1 방향으로 그 제1 영역에 인접하는 제2 영역 내의 복수의 구획을 그 제1 상태와 상이한 제2 상태로 설정하며, 그 제1 영역과 그 제2 영역 사이의 그 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 신장된 제1 경계 영역 내에 상기 제2 방향으로 그 투영 광학계의 해상 한계를 초과하는 피치로 배열된 복수의 구획을 상기 제1 상태 또는 상기 제2 상태로 설정하는 노광용 패턴의 생성 방법이 제공된다.
또한, 제6 양태에 따르면, 제2 양태의 노광 방법 또는 제3 양태의 노광 장치를 이용하여 기판 위에 감광층의 패턴을 형성하는 공정과, 그 패턴이 형성된 그 기판을 처리하는 공정을 포함하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 양태에 따르면, 공간 광변조기에 있어서, 그 제1 영역과 그 제2 영역 간의 제1 경계 영역 내에 그 제2 방향으로 그 투영 광학계의 해상 한계를 초과하는 피치로 배열된 복수의 광학 요소를, 그 제1 상태 또는 그 제2 상태로 설정함으로써, 그 제1 영역과 그 제2 영역 간의 경계부의 상의 위치가, 그 제1 방향으로 그 광학 요소의 상의 폭보다 미세한 정밀도로 제어할 수 있다. 따라서, 복수의 광학 요소의 어레이를 갖는 공간 광변조기를 이용하여 물체에 패턴을 투영(형성)할 때에, 그 광학 요소의 상의 폭보다 미세한 위치 정밀도 또는 형상 정밀도로 패턴을 형성할 수 있다.
도 1은 제1 실시형태에 따른 노광 장치의 개략 구성을 도시하는 도면이다.
도 2의 (A)는 도 1에서의 공간 광변조기(28)의 일부를 도시하는 확대 사시도, (B)는 도 2의 (A)의 BB선을 따르는 단면도이다.
도 3의 (A)는 주사 노광 시의 웨이퍼의 샷 영역을 도시하는 도면, 도 3의 (B)는 스텝 앤드 리피트 방식으로 노광할 때의 웨이퍼의 샷 영역을 도시하는 도면이다.
도 4의 (A), 도 4의 (B), 도 4의 (C)는 각각 공간 광변조기(28)에 의해서 설정되는 반사광의 위상 분포의 예를 도시하는 부분 확대 평면도, 도 4의 (D), 도 4의 (E), 도 4의 (F)는 각각 도 4의 (A), 도 4의 (B), 도 4의 (C)의 위상 분포에 대응하는 공간상의 강도 분포를 도시하는 도면, 도 4의 (G)는 그 공간상에 대응하는 레지스트 패턴을 도시하는 확대도, 도 4의 (H)는 비교예의 레지스트 패턴을 도시하는 확대도이다.
도 5의 (A)는 L&S 패턴을 형성하기 위해서 공간 광변조기에서 설정되는 반사광의 위상 분포의 일례를 도시하는 부분 확대 평면도, 도 5의 (B)는 도 5의 (A)와 등가인 위상 분포를 도시하는 확대 평면도이다.
도 6의 (A)는 도 5의 (A)의 위상 분포에 대응하는 공간상의 강도 분포를 도시하는 도면, 도 6의 (B)는 그 공간상에 대응하는 레지스트 패턴을 도시하는 확대도이다.
도 7은 공간 광변조기를 구동하면서 노광하는 동작의 일례를 도시하는 플로우차트이다.
도 8의 (A)는 제1 변형예의 공간 광변조기에서 설정되는 반사광의 위상 분포의 일례를 도시하는 확대 평면도, 도 8의 (B)는 도 8의 (A)와 등가인 위상 분포를 도시하는 확대 평면도이다.
도 9는 제2 변형예의 노광 장치의 개략 구성을 도시하는 도면이다.
도 10은 제2 실시형태에 따른 노광 장치의 개략 구성을 도시하는 도면이다.
도 11의 (A)는 공간 광변조기에서 설정하는 위상 분포의 일례를 도시하는 부분 확대도, 도 11의 (B)는 도 11의 (A)의 위상 분포에 대하여 사용되는 동공 필터(74)를 도시하는 도면, 도 11의 (C)는 동공 필터의 다른 구성예를 도시하는 도면, 도 11의 (D)는 형성되는 패턴의 일례를 도시하는 확대도, 도 11의 (E)는 동공 필터가 없을 때에 형성되는 패턴의 일례를 도시하는 확대도이다.
도 12의 (A)는 위상 분포의 다른 예를 도시하는 도면, 도 12의 (B)는 위상 분포 중 보조 패턴 요소의 길이와 형성되는 패턴의 시프트량 간의 관계의 일례를 도시하는 도면이다.
도 13은 전자 디바이스의 제조 공정의 일례를 도시하는 플로우차트이다.
[제1 실시형태]
이하, 본 발명의 제1 실시형태에 대하여 도 1 ~ 도 7을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 실시형태에 따른 마스크리스 방식의 노광 장치(EX)의 개략 구성을 도시한다. 도 1에 있어서, 노광 장치(EX)는, 펄스 발광을 행하는 노광용의 광원(2)과, 광원(2)으로부터의 노광용의 조명광(노광광)(IL)으로 피조사면을 조명하는 조명 광학계(ILS)와, 대략 그 피조사면 또는 그 근방의 면 위에 2차원의 어레이 형상으로 배열된 각각 높이가 가변적인 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 의해서 생성된 반사형의 가변의 요철 패턴(가변의 위상 분포를 갖는 마스크 패턴)에서 반사된 조명광(IL)을 수광하여, 그 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 저면(도시하지 않는 가이드면에 평행한 면)에 수직으로 Z축을 설정하고, Z축에 수직한 평면 내에서 도 1의 지면에 평행한 방향으로 Y축을, 도 1의 지면에 수직한 방향으로 X축을 설정하여 설명한다. 또한, X축, Y축, Z축의 주위의 각도를 각각 θx 방향, θy 방향, θz 방향의 각도라고도 부른다. 본 실시형태에서는, 노광 시에 웨이퍼(W)는 Y 방향(주사 방향)으로 주사된다.
광원(2)으로서는, 파장 193 ㎚, 펄스 폭 50 ㎱ 정도인 대략 직선 편광의 레이저광을 4 ~ 6 ㎑ 정도의 주파수로 펄스 발광시키는 ArF 엑시머 레이저 광원이 사용된다. 또, 광원(2)으로서, 파장 248 ㎚의 KrF 엑시머 레이저 광원, 펄스 점등되는 발광 다이오드, 또는 YAG 레이더 혹은 고체 레이저(반도체 레이저 등)로부터 출력되는 레이저광의 고조파를 생성하는 고체 펄스 레이저 광원 등도 사용할 수 있다. 고체 펄스 레이저 광원은, 예컨대 파장 193 ㎚(이외 여러 가지의 파장이 가능)이고 펄스 폭 1 ㎱ 정도인 레이저광을 1 ~ 2 ㎒ 정도의 주파수로 펄스 발광시킬 수 있다.
본 실시형태에 있어서는, 광원(2)에는 전원부(42)가 연결되어 있다. 주제어계(40)가 펄스 발광의 타이밍 및 광량(펄스 에너지)을 지시하는 발광 트리거 펄스(TP)를 전원부(42)에 공급한다. 그 발광 트리거 펄스(TP)에 동기하여 전원부(42)는 지시된 타이밍 및 광량으로 광원(2)에 펄스 발광을 행하게 한다.
광원(2)으로부터 사출된 단면 형상이 직사각형이고 대략 평행 광속의 펄스 레이저광으로 이루어지는 조명광(IL)은, 한 쌍의 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 둘레가장자리부에 대략 등각도 간격으로 고정되어 있다. 주제어계(40)가 구동부(12a)를 통해 회전판(12)의 각도를 제어하여, 조명 조건에 따라서 선택된 회절 광학 소자를 조명광(IL)의 광로 위에 설치한다. 선택된 회절 광학 소자로 회절된 조명광(IL)은 렌즈(14a, 14b)로 이루어지는 릴레이 광학계(14)에 의해서 마이크로 렌즈 어레이(16)의 입사면에 유도된다. 마이크로 렌즈 어레이(16)에 입사한 조명광(IL)은 마이크로 렌즈 어레이(16)를 구성하는 다수의 미소한 렌즈 엘리먼트에 의해서 2차원적으로 분할되고, 각 렌즈 엘리먼트의 후측 초점면인 조명 광학계(ILS)의 동공면(瞳面)[조명 동공면(IPP)]에는 2차 광원(면광원)이 형성된다.
일례로서, 회절 광학 소자(10A)는 통상 조명용이며, 회절 광학 소자(10B)는 작은 코히어런스 팩터(coherence factor)(σ값)의 조명광을 생성하는 소 σ조명용이며, 그 외에, 2극 조명용, 4극 조명용, 및 윤대(輪帶) 조명용 등의 회절 광학 소자(도시하지 않음)도 구비되어 있다. 또, 복수의 회절 광학 소자(10A, 10B) 등을 대신하여, 각각 경사각이 가변인 다수의 미소 미러의 어레이를 갖는 공간 광변조기를 사용해도 좋고, 마이크로 렌즈 어레이(16) 대신에 플라이 아이 렌즈 등도 사용 가능하다.
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(설계에 있어서 전사용 패턴이 배치되는 면)에 θx 방향으로 평균적인 입사각 α가 입사한다. 다시 말해서, 그 피조사면에 대하여 조명 광학계(ILS)의 광축(AXI)은 θx 방향과 입사각 α로 교차한다. 입사각 α는 예컨대 수 deg(°)부터 수10 deg이다. 그 피조사면 또는 그 근방의 면에, 공간 광변조기(28)의 2차원 어레이 형상으로 배열된 다수의 미러 요소(30)의 전원 오프 시의 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 어레이 위의 X 방향으로 가늘고 긴 장방형상의 조명 영역(26A)을 대략 균일한 조도 분포로 조명한다. 다수의 미러 요소(30)는 조명 영역(26A)을 포함하는 장방형의 영역에 X 방향 및 Y 방향으로 정해진 피치로 배열되어 있다. 조명 광학계(ILS) 및 공간 광변조기(28)는 도시하지 않는 프레임에 지지되어 있다.
도 2의 (A)는 도 1에서의 공간 광변조기(28)의 반사면의 일부를 도시하는 확대 사시도, 도 2의 (B)는 도 2의 (A)의 BB선을 따르는 단면도이다. 도 2의 (A)에 있어서, 공간 광변조기(28)의 반사면에는, X 방향 및 Y 방향으로 각각 피치(주기) px 및 py로, 다수의 미러 요소(30)가 배열되어 있다. 미러 요소(30)의 X 방향 및 Y 방향의 폭은, 각각 피치 px 및 py와 대략 동일하다고 간주할 수 있다. 일례로서 미러 요소(30)는 정방형이며, 피치 px, py는 서로 동일하다. 또, 미러 요소(30)는 장방형 등이라도 좋고, 피치 px, py는 서로 상이해도 좋다.
그 반사면에 있어서, X 방향으로 i번째(i=1, 2, …, I) 및 Y 방향으로 j번째(j=1, 2, …, J)의 위치 P(i, j)에 각각 미러 요소(30)가 배치되어 있다. 일례로서, 미러 요소(30)의 Y 방향[웨이퍼(W)의 주사 방향에 대응하는 방향]의 배열수 J는 수100 ~ 수1000이며, X 방향의 배열수 I는 배열수 J의 수배 ~ 수10배이다. 또한, 미러 요소(30)의 배열 피치 px(=py)는 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 평판형상의 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 정해진 피치로 지지부(34)가 형성되고, 인접하는 Y 방향의 지지부(34)의 사이에, 탄성 변형에 의해서 Z 방향으로 가요성을 갖는 한 쌍의 2단의 힌지부(35)를 통해, 미러 요소(30)의 이면측의 볼록부가 지지되어 있다. 지지부(34), 힌지부(35), 및 미러 요소(30)는 예컨대 폴리실리콘으로부터 일체적으로 형성되어 있다. 미러 요소(30)의 반사면(표면)에는, 반사율을 높이기 위해서 금속(예컨대, 알루미늄 등)의 박막으로 이루어지는 반사막(31)이 형성되어 있다.
또한, 미러 요소(30)의 저면측의 베이스 부재(32)의 표면에 전극(36A)이 형성되고, 전극(36A)에 대향하도록 힌지부(35)의 저면에 전극(36B)이 형성되어 있다. 베이스 부재(32)의 표면 및 지지부(34)의 측면에는, 미러 요소(30)마다 대응하는 전극(36A, 36B) 사이에 정해진 전압을 인가하기 위한 신호 라인(도시하지 않음)이 매트릭스형으로 설치되어 있다. 이 경우, 전원 오프 상태 또는 전원 온 상태로 전극(36A, 36B) 사이에 전압이 인가되지 않은 상태(제1 상태)에서는, 조명광(IL2)이 입사하는 위치 P(i, j-1)의 미러 요소(30)로 나타내는 바와 같이, 미러 요소(30)의 반사면은 XY 평면에 평행한 평면인 기준 평면(A1)에 합치한다. 한편, 전원 온 시에서 전극(36A, 36B) 사이에 정해진 전압이 인가되는 상태(제2 상태)에서는, 조명광(IL1)이 입사하는 위치 P(i, j)의 미러 요소(30)로 나타내는 바와 같이, 미러 요소(30)의 반사면은 XY 평면에 평행한 기준 평면(A1)으로부터 Z 방향으로 간격 d1만큼 변위한 평면(A2)에 합치한다. 도 1의 변조 제어부(48)가, 주제어계(40)로부터 설정되는 조명광(IL)의 위상 분포(요철 패턴)의 정보에 따라서, 위치 P(i, j)의 미러 요소(30)마다 전극(36A, 36B) 사이의 전압을 제어한다. 각 미러 요소(30)는 그 제1 상태 또는 그 제2 상태 중 어느 하나로 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 의해서 제1 상태 또는 제2 상태로 설정만 할 수 있으면 되기 때문에, 미러 요소(30)의 소형화 및 미러 요소(30)의 배열수의 증대가 용이하다.
또한, 각 미러 요소(30)의 반사면이 기준 평면(A1)에 합치하는 상태(제1 상태)에서, 해당 미러 요소(30)에 의해서 반사되는 조명광(IL)의 위상의 변화량을 제1 위상(δ1)이라고 하면, 본 실시형태에서는 위상(δ1)은 0°이다. 또한, 각 미러 요소(30)의 반사면이 기준 평면(A1)으로부터 간격 d1만큼 변위한 평면(A2)에 합치하는 상태(제2 상태)에서 해당 미러 요소(30)에서 반사되는 조명광(IL)의 위상의 변화량을 제2 위상(δ2)이라고 하면, 위상(δ2)은 위상(δ1)에 대하여 180°[π(rad)] 상이하다. 즉, 이하의 관계가 성립한다. 다만, 공간 광변조기(28)의 제조 오차 및 변조 제어부(48)에 의한 구동 오차 등을 고려하여, 위상(δ2)은 이하의 식에 대하여 수 deg(°) 정도의 오차는 허용된다.
δ1=0°…(1A), δ2=180°=π(rad)…(1B)
또, 이하에서는, 단위가 없는 위상은 rad를 의미한다. 또한, 위치 P(i, j)의 미러 요소(30)의 반사면이 기준 평면(A1)에 합치할 때의 점선으로 나타내는 반사광(B1)의 파면의 위상의 변화량과, 그 반사면이 간격 d1의 평면(A2)에 합치할 때의 반사광 B2의 파면의 위상의 변화량 간의 차분이 제2 위상(δ2)이다. 일례로서, 입사각 α를 0°로 하고, 미러 요소(30)의 반사면에 입사하는 조명광(IL1)의 파장을 λ(여기서는 λ=193 ㎚)로 하면, 간격 d1은 다음과 같이 된다.
d1=λ/4…(2)
도 2의 (A)에 있어서, 공간 광변조기(28)의 각 미러 요소(30)는 각각 입사하는 조명광(IL)의 위상을 0° 변화시켜 반사하는 제1 상태, 또는 입사하는 조명광(IL)의 위상을 180° 변화시켜 반사하는 제2 상태로 제어된다. 이하에서는, 그 제1 상태로 설정된 미러 요소(30)를 위상 0의 미러 요소, 그 제2 상태로 설정된 미러 요소(30)를 위상 π의 미러 요소라고도 부르기로 한다.
일례로서, 정해진 펄스수의 조명광(IL)의 발광마다, 주제어계(40)가 변조 제어부(48)에, 공간 광변조기(28)에 의해서 설정되는 조명광(IL)의 위상 분포(요철 패턴)의 정보를 공급한다. 이것에 따라서 변조 제어부(48)가 공간 광변조기(28)의 각 미러 요소(30)를 위상 0 또는 위상 π로 제어한다. 웨이퍼(W)의 표면에는 그 위상 분포에 따른 공간상이 형성된다.
도 1에 있어서, 공간 광변조기(28)의 조명 영역(26A) 내의 다수의 미러 요소(30)의 어레이에서 반사된 조명광(IL)은 평균적인 입사각 α로 투영 광학계(PL)에 입사한다. 도시하지 않는 칼럼에 지지된 광축(AXW)을 갖는 투영 광학계(PL)는 공간 광변조기(28)(물체면)측에 비(非)텔레센트릭이며 웨이퍼(W)(상면)측에 텔레센트릭인 축소 투영 광학계이다. 투영 광학계(PL)는 공간 광변조기(28)에 의해서 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. 투영 광학계(PL)의 투영 배율(β)은 예컨대 1/10 ~ 1/100 정도이다. 투영 광학계(PL)의 상면(像面)측의 개구수를 NA, 조명광(IL)의 파장을 λ로 하고, 조명 조건을 통상 조명이라고 하면, 투영 광학계(PL)의 해상도(Re)(주기적 패턴의 피치 또는 선폭의 2배로 나타낸 해상 한계)는 다음과 같다.
Re=λ/NA…(3)
일례로서, 해상도(Re)는 공간 광변조기(28)의 미러 요소(30)의 상의 폭(β·py)의 1배 ~ 수배 정도이다. 예컨대, 미러 요소(30)의 크기(배열 피치)가 수 ㎛ 정도, 투영 광학계(PL)의 투영 배율(β)이 1/100 정도이면, 해상도(Re)는 수 10 ㎚ ~ 그 수배 정도이다. 웨이퍼(W)(기판)는, 예컨대 실리콘 또는 SOI(Silicon On I㎱ulator) 등의 원형의 평판형상의 기재의 표면에, 포토레지스트(감광 재료)를 수 10 ㎚ ~ 200 ㎚ 정도의 두께로 도포한 것을 포함한다.
본 실시형태와 같이 물체측에 비텔레센트릭의 투영 광학계(PL)를 이용함에 따라, 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 광학부재와 웨이퍼(W) 사이에 조명광(IL)을 투과하는 액체(예컨대, 순수)를 공급하여 회수하는 국소 액침 장치가 설치된다. 액침형의 경우에는 개구수(NA)를 1보다 크게 할 수 있기 때문에, 해상도를 더욱 높일 수 있다.
도 1에 있어서, 웨이퍼(W)는 웨이퍼 홀더(도시하지 않음)를 통해 웨이퍼 스테이지(WST)의 윗면에 흡착 유지되고, 웨이퍼 스테이지(WST)는 도시하지 않는 가이드면 위에서 X 방향, Y 방향으로 스텝 이동을 행함과 함께, Y 방향으로 일정 속도로 이동한다. 웨이퍼 스테이지(WST)의 X 방향, Y 방향의 위치, 및 θz 방향의 회전각 등은 레이저 간섭계(45)에 의해서 형성되고, 이 계측 정보가 스테이지 제어계(44)에 공급된다. 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. 또, 웨이퍼(W)의 얼라인먼트를 행하기 위해서, 웨이퍼(W)의 얼라인먼트 마크의 위치를 검출하는 얼라인먼트계(도시하지 않음) 등도 구비되어 있다.
웨이퍼(W)의 노광 시에는, 기본적인 동작으로서, 웨이퍼(W)의 얼라인먼트를 행한 후, 조명 광학계(ILS)의 조명 조건을 설정한다. 또한, 주제어계(40)로부터 변조 제어부(48)에, 웨이퍼(W)의 각 샷 영역에 노광되는 패턴에 대응하는 위상 분포의 정보가 공급된다. 그리고, 예컨대 도 3의 (A)에 도시하는 웨이퍼(W)의 표면에서 Y 방향으로 일렬로 배열된 샷 영역(SA21, SA22, …)에 노광을 행하기 위해서, 웨이퍼(W)를 주사 개시 위치에 위치 결정한다. 그 후, 웨이퍼(W)의 +Y 방향으로의 일정 속도에서의 주사를 개시한다. 또, 도 3의 (A)의 샷 영역(SA21) 등에 있어서의 화살표는 웨이퍼(W)에 대한 노광 영역(26B)의 상대적인 이동 방향을 나타낸다.
다음에, 주제어계(40)는 노광 영역(26B)에 대한 웨이퍼(W)의 샷 영역(SA21)의 상대 위치의 정보를 변조 제어부(48)에 공급하고, 그 상대 위치에 따라서 변조 제어부(48)는 전사 대상의 부분 위상 분포를 판독하고, 판독된 부분 위상 분포를 공간 광변조기(28)에서 설정한다. 그리고, 주제어계(40)가 전원부(42)에 발광 트리거 펄스(TP)를 공급함으로써, 웨이퍼(W) 위의 노광 영역(26B)에는, Y 방향의 위치에 따라서 목표로 하는 공간상이 노광된다. 이 동작은 웨이퍼(W)가 정해진 양만큼 이동할 때마다, 그리고 샷 영역(SA21)이 노광 영역(26B)을 가로지를 때까지 반복된다.
그 후, 웨이퍼(W)의 샷 영역(SA21)에 인접하는 샷 영역(SA22)에 노광하기 위해서, 웨이퍼(W)를 동일한 방향으로 주사한 채로, 주제어계(40)는 변조 제어부(48)에 노광 영역(26B)에 대한 샷 영역(SA22)의 상대 위치의 정보를 공급함과 함께, 전원부(42)에 발광 트리거 펄스(TP)를 공급한다. 이와 같이 하여, 마스크리스 방식으로, 샷 영역(SA21로부터 SA22)에 걸쳐서 연속적으로 노광을 행할 수 있다. 그리고, 도 3의 (A)의 웨이퍼(W)의 X 방향에 인접하는 샷 영역(SA31, SA32)을 포함하는 열의 노광으로 이행하는 경우에는, 웨이퍼 스테이지(WST)를 구동하여 웨이퍼(W)를 X 방향(주사 방향에 직교하는 비주사 방향)으로 스텝 이동한다. 그리고, 점선으로 표시하는 노광 영역(26B)에 대한 웨이퍼(W)의 주사 방향을 반대의 -Y 방향으로 설정하고, 주제어계(40)로부터 변조 제어부(48)에 노광 영역(26B)에 대한 샷 영역(SA31) 등의 상대 위치의 정보를 공급하여, 전원부(42)에 발광 트리거 펄스(TP)를 공급한다. 이것에 의해서, 샷 영역(SA32으로부터 SA31)에 걸쳐서 연속적으로 노광을 행할 수 있다. 이 노광 시에, 샷 영역(SA21, SA22) 등에 서로 상이한 공간상을 노광하는 것도 가능하다. 그 후, 웨이퍼(W)의 포토레지스트를 현상함으로써 웨이퍼(W)의 각 샷 영역에 회로 패턴에 대응하는 레지스트 패턴이 형성된다.
다음에, 본 실시형태의 노광 장치(EX)에 있어서, 공간 광변조기(28)의 미러 요소(30)의 상의 폭보다 미세한 위치 정밀도 및/또는 형상 정밀도로 패턴을 형성하는 동작에 대하여 설명한다. 처음에, 웨이퍼(W)의 표면에, X 방향으로 신장된 고립적인 라인 패턴을 형성하는 것으로 한다. 이 경우의 조명 광학계(ILS)의 조명 조건은, 예컨대 σ값이 0.05 정도인 소σ조명이고, 조명광(IL)의 편광 방향이 웨이퍼(W) 위에서 X 방향(라인 패턴의 길이 방향)이 되도록 설정된다.
우선, 웨이퍼(W)의 표면에 형성되는 라인 패턴의 중심이 복수의 미러 요소(30)의 상의 경계선 위에 있는 것으로 한다. 이 경우, 공간 광변조기(28)의 미러 요소(30)의 어레이의 위상 분포는, 도 4의 (A)의 부분 확대 평면도로 나타내는 바와 같이, Y 방향으로 복수열(예컨대, 4열 이상)이고 X 방향으로 복수행(예컨대, 15행 이상)인 미러 요소(30)를 포함하는 직사각형의 제1 영역(37A) 내에서 각 미러 요소(30)가 제1 상태(위상 0)가 되고, 제1 영역(37A)에 Y 방향으로 인접하여, 제1 영역(37A)과 대략 동일한 크기의 직사각형의 제2 영역(37B) 내에서 각 미러 요소(30)가 제2 상태(위상 π)가 되는 분포로 설정된다. 미러 요소(30)의 X 방향, Y 방향의 배열 피치는 px 및 py(여기서는 px=py)이다. 또, 도 4의 (A) 및 후술하는 도 4의 (B) 등에서는, 제2 상태(위상 π)의 미러 요소(30)에는 해칭 표시되어 있다.
도 4의 (A)의 위상 분포의 조명광(IL)에 의해서 웨이퍼(W)의, 예컨대 포지티브형 포토레지스트층에 투영되는 공간상의 Y 방향의 강도 분포(INT)는 도 4의 (D)에 도시하는 바와 같이, 도 4의 (A)의 제1 영역(37A)과 제2 영역(37B) 간의 경계선(37Ba)과 공역인 중심선(60a)을 중심으로 하는 부분에서 저레벨(감광 레벨보다 낮은 레벨)로 되고, 그 양측에서 고레벨(감광 레벨을 넘는 레벨)로 된다. 따라서, 그 포토레지스트층을 현상하면, 도 4의 (G)에 도시하는 바와 같이, Y 방향으로 정해진 폭으로 X 방향으로 가늘고 긴 레지스트 패턴으로 이루어지는 라인 패턴(60)이 얻어진다.
다음에, 웨이퍼(W)의 표면에 형성되는 라인 패턴의 중심을, 미러 요소(30)의 상의 폭보다 좁은 폭만큼 Y 방향으로 시프트시켜, 그 라인 패턴의 중심을 Y 방향으로 미러 요소(30)의 상의 폭보다 미세한 위치 정밀도로 설정하는 것으로 한다. 이 경우, 공간 광변조기(28)의 미러 요소(30)의 어레이의 위상 분포는 도 4의 (B)의 부분 확대 평면도로 나타내는 바와 같이, 처음에 제1 영역(37A) 내의 미러 요소(30)가 제1 상태(위상 0)로, 제2 영역(37B) 내의 미러 요소(30)가 제2 상태(위상 π)로 설정된다. 또한, 제1 영역(37A)과 제2 영역(37B) 사이의 X 방향으로 신장되는 1열의 복수의 미러 요소(30)를 포함하는 경계 영역(38)에 있어서, 피치(주기) P로 배열된 복수의 미러 요소(30)를 포함하는 복수의 보조 패턴 요소(39A)가 각각 제2 상태(위상 π)로 설정된다.
도 4의 (B)에 있어서, 피치(P)는 미러 요소(30)의 X 방향의 배열 피치 px의 2배 이상의 정수배이며, 경계 영역(38)의 Y 방향의 폭(D)은 미러 요소(30)의 Y 방향의 배열 피치 py와 동일하다. 또, 경계 영역(38)의 Y 방향의 폭(D)도 피치 py의 2배 이상의 정수배로 해도 좋다. 또한, 경계 영역(38) 내에서 1 피치 내에 배열되는 보조 패턴 요소(39A)의 X 방향의 폭(L)은 피치 px의 정수배이며, 도 4의 (B)에서는, 폭(L)은 px이다. 1 이상의 정수 m1, 정수 m1보다 큰 정수 m2를 이용하면, 폭(L)과 피치(P) 간의 관계는 다음과 같이 된다. 또, 도 4의 (B)의 예에서는, m1=1, m2=5이다.
L=m1·px<P=m2·px…(4)
본 실시형태에서는, 경계 영역(38) 내의 보조 패턴 요소(39A)의 상이 X 방향으로 해상되지 않도록 한다. 즉, 웨이퍼(W)의 표면에 형성되는 공간상의 강도 분포가 X 방향으로는 일정하게 한다. 이를 위해, 경계 영역(38)의 보조 패턴 요소(39A)의 투영 광학계(PL)에 의한 상의 배열 피치 β·P(β는 투영 배율)는 식 (3)으로 나타내는 투영 광학계(PL)의 해상도(Re)(여기서는 피치로 나타낸 해상 한계)보다 미세하게 설정되어 있다. 이때, 투영 광학계(PL)의 상면측의 개구수(NA), 조명광(IL)의 파장 λ, 및 식 (3)을 이용하여 다음 관계가 성립한다.
β·P<λ/NA…(5A), 즉 P<λ/(β·NA)…(5B)
일례로서, λ=193 ㎚, NA=1.35(액침법의 적용 시), β=1/100이라 하면, 식 (5B)의 우변은 14.2 ㎛가 된다. 따라서, 경계 영역(38) 내의 보조 패턴 요소(39A)의 배열 피치(P)는 대략 14 ㎛보다 작게 설정하면, 보조 패턴 요소(39A)로부터 ±X 방향으로 사출되는 ±1차 회절광은 투영 광학계(PL)의 개구 조리개로 차광되어 결상에는 기여하지 않게 된다. 예컨대 미러 요소(30)의 피치 px가 2.4 ㎛이면, 피치(P)를 피치 px의 5배, 즉 12 ㎛로 설정하면 좋다.
식 (5A) 또는 (5B)가 만족되고 있는 경우에는, 도 4의 (B)의 위상 분포의 조명광(IL)에 의해서 웨이퍼(W)의, 예컨대 포지티브형 포토레지스트층에 투영되는 공간상의 Y 방향의 강도 분포(INT)는 도 4의 (E)의 실선의 분포 C2가 된다. 그 분포 C2의 X 방향의 강도 분포는 동일하다. 도 4의 (E)에 있어서, 점선의 분포 C1은 도 4의 (A)의 위상 분포에 대응하는 강도 분포이며, 분포 C2의 Y 방향의 중심선(60b)은, 분포 C1의 중심선(60a)보다 -Y 방향으로 δY만큼 시프트되어 있다. 분포 C2의 중심선(60b)은 도 4의 (B)의 제2 영역(37B) 및 보조 패턴 요소(39A)를 포함하는 영역의 경계선(37Bb)의 상에 대응한다.
도 4의 (B)의 경계 영역(38)의 Y 방향의 폭(D), 보조 패턴 요소(39A)의 X 방향의 배열 피치(P), 보조 패턴 요소(39A)의 X 방향의 폭(L), 및 투영 배율(β)을 이용하면, 공간상의 중심선(60b)의 중심선(60a)에 대한 Y 방향의 시프트량(δY)은 다음과 같이 된다.
δY=β·D·L/P…(6A)
식 (6A)에 식 (4)의 L, P을 대입하고, 폭(D)을 py라고 하면, 정수 m1, m2(m1<m2)를 이용하여, 시프트량(δY)는 다음과 같이 미러 요소(30)의 상의 폭의 (m1/m2)로 된다.
δY=β·py·m1/m2…(6B)
또한, 시프트량(δY)에 대응하는 투영 광학계(PL)의 물체면 위에서의 시프트량(δSy), 즉 미러 요소(30)의 배치면에서의 도 4의 (A)의 경계선(37Ba)의 Y 방향으로의 가상적인 이동량은 다음과 같다.
δSy=D·L/P…(6C)
반대로, 상면(像面) 위에서의 라인 패턴의 Y 방향의 시프트량(δY), 또는 물체면 위에서의 이동량(δSy)이 지정되었을 때에는, 예컨대 변조 제어부(48)는, 그것에 대응하는 경계 영역(38) 내의 보조 패턴 요소(39A)의 X 방향의 폭(L)을, 식 (6A) 또는 (6C)를 변형한 다음 식으로부터 계산할 수 있다. 또, 이하의 식 (6D) 및 (6E)의 우변이 피치 py(여기서는 px와 동일함)의 정수배가 아닐 때에는, 그 우변의 값에 가장 가까운 피치 px의 정수배를 폭(L)으로 하면 된다.
L=δY·P/(D·β)…(6D) 또는 L=δSy·P/D…(6E)
도 4의 (B)의 경우에는, m1=1, m2=5이므로, 식 (6B)로부터 도 4의 (E)의 시프트량(δY)은 δY=δd1=β·py/5가 된다. 따라서, 도 4의 (E)의 공간상이 노광된 포토레지스트층을 현상하면, 도 4의 (G)에 도시하는 바와 같이, 도 4의 (A)의 위상 분포에 대응하는 라인 패턴(60)에 대하여 -Y 방향으로 δd1[미러 요소(30)의 상의 폭의 1/5]만큼 시프트된 라인 패턴(60A)이 얻어진다.
또한, 라인 패턴의 Y 방향으로의 시프트량을 크게 하기 위해서는, 도 4의 (C)에 도시하는 바와 같이, 경계 영역(38) 내에 피치(P)로 배열되는 위상 π의 보조 패턴 요소(39A ~ 39D)의 1 피치 내의 X 방향의 폭(L)을 크게 하면 좋다. 도 4의 (C)에서는, 1 피치 내의 보조 패턴 요소(39A ~ 39D)의 개수는 4(m1=4)이기 때문에, 도 4의 (C)의 위상 분포에 대응하는 웨이퍼(W) 위의 공간상의 강도 분포(INT)는 도 4의 (F)의 분포 C3으로 도시하는 바와 같이, 분포 C1에 대하여 -Y 방향으로 δd2(=β·4py/5)만큼 시프트된 분포 C3이 된다. 따라서, 도 4의 (F)의 공간상이 노광된 포토레지스트층을 현상하면, 도 4의 (G)에 도시하는 바와 같이, 라인 패턴(60)에 대하여 -Y 방향으로 δd2[미러 요소(30)의 상의 폭의 4/5]만큼 시프트된 라인 패턴(60B)이 얻어진다.
이와 같이, 본 실시형태에 따르면, 고립적인 라인 형상의 공간상, 나아가서는 레지스트 패턴의 라인 패턴의 위치를, 미러 요소(30)의 상의 폭보다 미세한 위치 정밀도로 설정할 수 있다.
여기서, 경계 영역(38) 내의 보조 패턴 요소(39A) 등의 X 방향의 배열 피치(P)가 식 (5B)를 만족하지 않는 상태, 즉, 보조 패턴 요소(39A) 등의 상이 투영 광학계(PL)에서 X 방향으로 해상되는 상태를 생각한다. 이 경우에는, 최종적으로 얻어지는 라인 패턴은 도 4의 (H)에 도시하는 바와 같이 X 방향으로 피치 β·P로 변동하도록 되기 때문에, 바람직하지 않다.
다음에, 웨이퍼(W)의 표면에, X 방향으로 신장된 라인 패턴을 Y 방향으로 미러 요소(30)의 상의 폭의 비정수배의 피치로 배열한 라인 앤드 스페이스 패턴(이하, L&S 패턴이라고 함)을 형성하는 것으로 한다. 이 경우의 조명 조건도, 예컨대 σ값이 0.05 정도인 소σ조명으로 설정되고, 편광 조건도 조명광(IL)의 편광 방향이 웨이퍼(W) 위에서 X 방향(라인 패턴의 길이 방향)이 되도록 설정된다.
우선, 공간 광변조기(28)의 미러 요소(30)의 어레이를, 도 5의 (A)의 부분 확대 평면도로 나타내는 바와 같이, Y 방향으로 6열이고 X 방향으로 복수행(예컨대, 19행 이상)인 미러 요소(30)를 포함하는 복수의 제1 영역(37C)과, 이들 복수의 제1 영역(37C)의 사이에 배열되며, Y 방향으로 5열이고 X 방향으로 복수행(예컨대, 19행 이상)인 미러 요소(30)를 포함하는 복수의 제2 영역(37D)으로 나눈다. 그리고, 각 미러 요소(30)의 위상 분포를, 복수의 제1 영역(37C) 내의 미러 요소(30)가 제1 상태(위상 0)로 되고, 복수의 제2 영역(37D) 내의 미러 요소(30)가 제2 상태(위상 π)로 되는 분포로 설정한다.
또한, 복수의 제1 영역(37C)과 복수의 제2 영역(37D) 사이의 각각 X 방향으로 신장되는 1열의 복수의 미러 요소(30)를 포함하는 경계 영역(38A)에 있어서, 피치(주기)(P)로 배열된 복수의 미러 요소(30)를 포함하는 복수의 보조 패턴 요소(39E)를 각각 제2 상태(위상 π)로 설정한다. 경계 영역(38A) 내에서 1 피치 내에 배열되는 보조 패턴 요소(39E)의 X 방향의 폭(L)은 피치 px의 정수배이며, 1 이상의 정수 m1 및 m2(m1<m2)를 이용하여, 폭(L) 및 피치(P)는 상기의 식 (4)의 관계를 만족한다. 도 5의 (A)의 예에서는, m1=1, m2=2이며, L=px, P=2px이다.
이 경우에도, 경계 영역(38A) 내의 보조 패턴 요소(39E)의 상이 X 방향으로 해상되지 않도록, 보조 패턴 요소(39E)의 투영 광학계(PL)에 의한 상의 배열 피치 β·P(β는 투영 배율)는 식 (3)으로 나타내는 투영 광학계(PL)의 해상도(Re)보다 미세하게 설정되어 있다. 다시 말해서, 상기 식 (5A) 및 (5B)가 성립한다.
또한, 도 5의 (A)의 경계 영역(38A)의 Y 방향의 폭(D), 보조 패턴 요소(39E)의 X 방향의 배열 피치(P), 보조 패턴 요소(39E)의 X 방향의 폭(L), 및 투영 배율(β)을 이용하면, 제1 영역(37C)과 제2 영역(37D) 간의 경계선(37Da)의 상의 Y 방향으로의 이동량(δY)은 상기 식 (6A)로 나타낸다. 도 5의 (A)의 예에서는, P=2px, L=px, D=py(=px)이므로, 경계선(37Da)의 상의 이동량(δY), 및 이동량(δY)에 대응하는 미러 요소(30)의 배치면에서의 경계선(37Da)의 이동량(δSy)은 다음과 같이 된다.
δY=β·py/2…(7A), δSy=py/2=0.5py…(7B)
따라서, 투영 광학계(PL)에 관해서는, 도 5의 (A)의 공간 광변조기(28)에 의해서 설정되는 조명광(IL)의 위상 분포는, 도 5의 (B)에 도시하는 공간 광변조기(28)에 의해서 가상적으로 설정되는 위상 분포와 등가가 된다. 도 5의 (B)에 있어서, Y 방향의 폭이 5.5py이고 X 방향으로 가늘고 긴 복수의 제1 영역(62A)에서는 위상이 0이 되고, 복수의 제1 영역(62A)의 사이에 배치되어 Y 방향의 폭이 5.5py이고 X 방향으로 가늘고 긴 제2 영역(62B)에서는 위상이 π로 되어 있다. 제1 영역(62A)과 제2 영역(62B) 간의 경계선(62Ba)은, X 방향으로 배열된 일렬의 미러 요소(30)의 중앙을 통과하고 있다. 도 5의 (A)의 위상 분포에 대응하는 웨이퍼(W)의 표면의 공간상의 Y 방향의 강도 분포(INT)는 도 6의 (A)에 도시하는 바와 같이 Y 방향의 피치가 β·5.5py의 정현파 형상으로 변화된다. 그 공간상이 노광된 포토레지스트층을 현상함으로써, 도 6의 (B)에 도시하는 바와 같이, X 방향으로 가늘고 긴 포토레지스트의 라인 패턴(63L)을 Y 방향으로 피치 β·5.5py로 배열한 L&S 패턴(63)이 형성된다. 일례로서, 미러 요소(30)의 피치(py)를 2 ㎛, 투영 배율(β)을 1/100이라고 하면, L&S 패턴(63)의 피치는 110 ㎚(하프 피치로 55 ㎚)거 된다.
도 6의 (A)에 있어서, 강도 분포(INT)가 최소 레벨이 되는 위치[중심선(63a)]는 도 6의 (B)의 각 라인 패턴(63L)의 중심선(63a)의 위치에 대응한다. 또한, 각 라인 패턴(63L)의 중심선(63a)은 도 5의 (A)의 경계선(37Da)[또는 도 5의 (B)의 경계선(62Ba)] 및 제2 영역(37D)과 제1 영역(37C) 간의 경계선의 상이기도 하다. 이 예에 따르면, 공간 광변조기(28)의 미러 요소(30)의 어레이 중에 도 5의 (A)의 경계 영역(38A)을 형성함에 따라, 웨이퍼(W)에 피치가 미러 요소(30)의 상의 폭(β·py)의 비정수배인 L&S 패턴(63)을 형성할 수 있다. 따라서, L&S 패턴(63)의 피치의 정밀도를 형상 정밀도의 하나라고 간주하면, 공간 광변조기(28)의 미러 요소(30)의 상의 폭보다 미세한 형상 정밀도로 주기적 패턴을 형성할 수 있다.
다음에, 도 1의 노광 장치(EX)에 있어서, 공간 광변조기(28)의 미러 요소(30)의 폭의 상보다 미세한 위치 정밀도 및/또는 형상 정밀도로 패턴을 형성하는 경우의 공간 광변조기(28)의 구동 방법을 포함하는 노광 방법의 일례에 대하여, 도 7의 플로우차트를 참조하여 설명한다. 우선, 도 7의 단계 102에서, 노광 장치(EX)의 웨이퍼 스테이지(WST)에 포토레지스트가 도포된 웨이퍼(W)를 로드하고, 다음 단계 104에서, 주제어계(40)는 공간 광변조기(SLM)(28)에서 설정하는 전체의 위상 분포, 도 4의 (B)의 경계 영역(38) 또는 도 5의 (A)의 경계 영역(38A)의 Y 방향의 폭(D), 및 경계 영역(38)(38A) 내의 보조 패턴 요소(39A) 등(39E)의 X 방향의 배열 피치(P)의 정보를 노광 데이터 파일로부터 판독하고, 판독된 정보를 변조 제어부(48)에 공급한다. 다음 단계 106에서 웨이퍼 스테이지(WST)의 Y 방향으로의 주사를 개시하고, 노광 영역(26B)이 되는 부분에 웨이퍼(W)의 노광 대상인 샷 영역의 선단부가 도달했을 때에, 주제어계로부터 변조 제어부(48)에 해당 샷 영역의 상대 위치의 정보가 공급된다.
다음 단계 108에서, 변조 제어부(48)는 전체의 위상 분포의 데이터 중에서 노광 영역(26B)에 전사되는 영역(전사 대상 영역)의 부분 위상 분포를 판독한다. 다음의 단계 110에서, 변조 제어부(48)는 공간 광변조기(28)의 미러 요소(30) 단위로, 부분 위상 분포에 대응시켜 미러 요소(30)를 제1 상태(위상 0) 또는 제2 상태(위상 π)로 설정한다. 이것에 의해서, 전사 대상의 위상 분포가 도 4의 (B)인 경우에는, 제1 영역(37A)의 미러 요소(30)가 위상 0으로, 제2 영역(37B)의 미러 요소(30)가 위상 π로 설정된다. 또한, 전사 대상의 위상 분포가 도 5의 (A)인 경우에는, 제1 영역(37C)의 미러 요소(30)가 위상 0으로, 제2 영역(37D)의 미러 요소(30)가 위상 π로 설정된다.
다음 단계 112에서, 변조 제어부(48)는 그 부분 위상 분포가 미러 요소(30)의 폭의 내부에 설정되는 경계선(0과 π 간의 경계선)을 포함하는지의 여부를 판정하고, 그 경계선을 포함하지 않을 때에는 단계 116으로 이행한다. 한편, 미러 요소(30)의 폭의 내부에 설정되는 경계선을 포함하는 경우에는, 단계 114로 이행한다. 단계 114에서, 변조 제어부(48)는 그 경계선이 통과하는 영역[도 4의 (B)에서는 경계 영역(38), 도 5의 (A)에서는 경계 영역(38A)]에 있어서, 그 경계선의 미러 요소(30) 사이의 경계부로부터의 시프트량(δSy)과, 미리 정해져 있는 경계 영역(38)(38A)의 폭(D) 및 배열 피치(P)를 이용하여, 식 (6E)로부터 경계 영역(38)(38A) 내의 보조 패턴 요소(39A) 등(39E)의 X 방향의 폭(L)을 계산한다. 또한, 변조 제어부(48)는 경계 영역(38)(38A)에 있어서, X 방향으로 피치(P)로 배열된 폭(L)의 미러 요소(30)(보조 패턴 요소 39A 등 또는 39E)를 제2 상태(위상 π)로 설정한다. 또, 그 시프트량(δSy) 대신에, 상면 위에서의 이동량(δY)을 이용하여, 식 (6D)로부터 폭(L)을 계산해도 좋다.
다음 단계 116에서, 주제어계(40)는 광원(2)으로부터 조명 광학계(ILS)를 통해 공간 광변조기(28)에 정해진 펄스수만큼 조명광(IL)을 공급한다. 이것에 의해서, 공간 광변조기(28)에서 설정된 위상 분포에 대응하는 공간상이 웨이퍼(W)에 노광된다. 다음의 단계 118에서 주사 노광이 종료되지 않은 경우에는, 동작은 단계 120으로 이행하고, 주제어계(40)로부터 노광 영역(26B)에 대한 노광 대상의 샷 영역의 갱신된 상대 위치의 정보가 공급된다. 이것에 따라서 변조 제어부(48)는 전체의 위상 분포 중 전사 대상 영역을 주사 방향에 대응하는 방향으로 시프트시킨다. 그 후, 동작은 단계 108에 되돌아가고, 단계 108 ~ 116에서, 시프트된 전사 대상 영역 내의 부분 위상 분포에 대응하는 공간상이 웨이퍼(W)에 노광된다. 이 노광 동작은 단계 118에서 주사 노광이 종료될 때까지 계속된다.
이와 같이 본 실시형태에 따르면, 고립적인 라인 형상의 공간상, 또는 L&S 패턴의 공간상을 각각 미러 요소(30)의 상의 폭보다 미세한 위치 정밀도 또는 형상정밀도로 마스크리스 방식으로 형성할 수 있다. 따라서, 웨이퍼(W)의 표면에 여러 가지의 패턴(공간상)을 고정밀도로 형성할 수 있다.
본 실시형태의 효과 등은 이하와 같다.
(1) 본 실시형태의 노광 장치(EX)는 공간 광변조기(28)를 구비한다. 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 방법으로서, 제1 영역(37A, 37C) 내의 복수의 미러 요소(30)를 제1 상태(위상 0)로 설정하고, Y 방향(제1 방향)으로 제1 영역(37A, 37C)에 인접하는 제2 영역(37B, 37D) 내의 복수의 미러 요소(30)를 제2 상태(위상 π)로 설정하는 단계 110을 갖는다. 또한, 그 구동 방법은 제1 영역(37A, 37C)과 제2 영역(37B, 37D) 사이의 Y 방향에 직교하는 X 방향(제2 방향)으로 신장된 경계 영역(38, 38A)(제1 경계 영역) 내에, X 방향으로 투영 광학계(PL)의 해상 한계를 초과하는 피치로 배열된 복수의 미러 요소(30)[보조 패턴 요소(39A ~ 39D, 39E)]를 제2 상태(위상 π)로 설정하는 단계 114를 갖는다. 이 공간 광변조기(28)의 구동 방법은 노광용 패턴의 생성 방법이기도 하다. 여기서, 공간 광변조기(28)의 복수의 미러 요소(30)(광학 요소)의 어레이는 그리드 형상으로 배열된 복수의 구획으로 간주될 수 있고, 제1 상태(위상 0) 및 제2 상태(위상 π)로 설정된 공간 광변조기(28)의 복수의 미러 요소(30)는 노광용 패턴으로 간주될 수 있다.
또한, 노광 장치(EX)는 조명광(IL)(노광광)으로 투영 광학계(PL)를 통해 웨이퍼(W)(기판)를 노광하는 노광 장치로서, 투영 광학계(PL)의 물체면측에 배치되고, 각각 조명광(IL)을 투영 광학계(PL)에 유도하도록 제어 가능한 복수의 미러 요소(30)(광학 요소)의 어레이를 갖는 공간 광변조기(28)와, 공간 광변조기(28)의 복수의 미러 요소(30)를 구동하는 변조 제어부(48)(제어 장치)를 구비한다. 또한, 변조 제어부(48)는 웨이퍼(W)의 표면에 투영 광학계(PL)을 통해 형성되는 공간상에 따라서, 제1 영역(37A, 37C) 내의 복수의 미러 요소(30)를 제1 상태(위상 0)로 설정하고, Y 방향으로 제1 영역(37A, 37C)에 인접하는 제2 영역(37B, 37D) 내의 복수의 미러 요소(30)를 제2 상태(위상 π)로 설정하며, 제1 영역(37A, 37C)과 제2 영역(37B, 37D) 사이의 X 방향으로 신장된 경계 영역(38, 38A)(제1 경계 영역) 내에 투영 광학계(PL)의 해상 한계를 초과하는 피치로 배열된 복수의 미러 요소(30)를 제2 상태(위상 π)로 설정한다.
본 실시형태에 따르면, 공간 광변조기(28)에 있어서, 경계 영역(38, 38A) 내에 X 방향으로 투영 광학계(PL)의 해상 한계를 초과하는 피치로 배열된 복수의 광학 요소(30)[보조 패턴 요소(39A ~ 39D, 39E)]를 그 제2 상태로 설정함으로써, 제1 영역(37A, 37C)과 제2 영역(37B, 37D) 간의 경계부[경계선(37Bb, 37Da)]의 상의 위치를 Y 방향으로 미러 요소(30)의 상의 폭(본 실시형태에서는 피치 py와 동일함)보다 미세한 정밀도로 제어할 수 있다. 따라서, 공간 광변조기(28)를 이용하여 웨이퍼(W)에 패턴을 투영(형성)할 때에, 미러 요소(30)의 상의 폭보다 미세한 위치 정밀도 또는 형상 정밀도로 라인 패턴(60A) 또는 L&S 패턴(63)을 형성할 수 있다.
또, 단계 110과 단계 114는 실질적으로 동시에 실행하는 것도 가능하다. 또한, 제1 영역(37A) 등과 제2 영역(37B) 등은 X 방향에 인접해 있어도 좋다. 이 경우에는, 경계 영역(38)은 Y 방향으로 신장된 가늘고 긴 영역이 된다.
(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 정해진 φ1 또는 (φ1+180°)만큼 변화시키는 투과형의 공간 광변조기를 사용하는 것도 가능하다. 이러한 광학 요소로서는, 전압에 따라 굴절률이 변화하는 전기 광학 소자 또는 액정 셀 등을 사용할 수 있다.
(3) 또한, 투영 광학계(PL)를 통해 상면 위에 형성되는 패턴[라인 패턴(60) 및 L&S 패턴(63) 또는 이것에 대응하는 공간상]은 제1 영역(37A, 37C)과 제2 영역(37B, 37D) 간의 경계부[경계선(37Bb, 37Da)]에 대응하는 경계 패턴부[중심선(60b, 63a)]를 구비하고, 본 실시형태에서는, X 방향으로 신장된 경계 영역(38, 38A) 내의 복수의 미러 요소(30)의 상태를 제1 상태 또는 제2 상태로 변경하여, 경계 패턴부[중심선(60b, 63a)]를 Y 방향(제1 방향에 대응하는 방향)으로 변위시킨다. 이 경우, 경계 영역(38, 38A) 내에 피치(P)로 배열되어, 상태가 변경되는 복수의 미러 요소(30)[보조 패턴 요소(39A, 39E)]의 폭(L)을 조정하는 것만으로, 그 경계 패턴부의 Y 방향으로의 이동량(δY)을 용이하게 제어할 수 있다.
(4) 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, 상기 공간 광변조기(28)의 구동 방법에 의해서 복수의 미러 요소(30)의 적어도 일부[조명 영역(26A) 내의 미러 요소(30)]를 그 제1 상태 또는 그 제2 상태로 설정하는 단계 110, 114와, 조명광(IL)으로 그 제1 상태 또는 그 제2 상태로 설정된 복수의 미러 요소(30) 및 투영 광학계(PL)를 통해 형성되는 공간상으로 웨이퍼(W)를 노광하는 단계 116을 갖는다.
그 노광 방법 또는 노광 장치(EX)에 따르면, 미러 요소(30)의 상의 폭보다 미세한 정밀도로 패턴(공간상)을 형성할 수 있기 때문에, 보다 미세하고 복잡한 패턴을 마스크리스 방식으로 형성할 수 있다.
또, 공간 광변조기(28)의 각 미러 요소(30)는 그 제1 상태 및 그 제2 상태 이외의 제3 상태 등을 포함하는 복수의 상태로 설정 가능하게 해도 좋다.
(5) 또한, 조명 광학계(ILS)로부터의 조명광(IL)은 복수의 미러 요소(30)(반사 요소)에 대략 입사각 α로 비스듬하게 입사하고, 미러 요소(30)로부터의 반사광이 투영 광학계(PL)에 대하여 투영 광학계(PL)의 광축(AXW)과 교차하도록 입사한다. 따라서, 투영 광학계(PL)는 물체면측에 비텔레센트릭이기 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.
(6) 또한, 미러 요소(30)는 X 방향(제3 방향)을 길이 방향으로 하는 직사각형의 영역에 설치되고, 노광 장치(EX)는 웨이퍼(W)를 투영 광학계(PL)의 상면에서 X 방향과 직교하는 Y 방향(제4 방향)에 대응하는 주사 방향으로 이동시키는 웨이퍼 스테이지(WST)(기판 스테이지)를 구비하며, 변조 제어부(48)는 웨이퍼 스테이지(WST)에 의한 웨이퍼(W)의 이동에 따라서, 복수의 미러 요소(30)에 의해서 형성되는 패턴(위상 분포)을 Y 방향으로 이동시킨다. 이것에 의해서, 웨이퍼(W)의 전면(全面)을 효율적으로 노광할 수 있다.
또, 상기 실시형태에서는 이하와 같은 변형이 가능하다.
상기 실시형태에서는, 공간 광변조기(28)의 미러 요소(30)의 어레이에 있어서, 경계 영역(38, 38A)은 제1 영역(37A, 37C)과 제2 영역(37B, 37C) 사이에만 형성되어 있다. 그러나, 도 8의 (A)의 제1 변형예의 공간 광변조기(28A)로 나타내는 바와 같이, 미러 요소(30)의 어레이에 있어서, 경계 영역을 제2 영역(37H)의 양단부에 형성해도 좋다. 또, 도 8의 (A) 및 도 8의 (B)에 있어서, 도 5의 (A) 및 도 5의 (B)에 대응하는 부분에는 동일 부호를 붙여 그 상세한 설명을 생략한다. 도 8의 (A)의 공간 광변조기(28A)와 도 5의 (A)의 공간 광변조기(28) 간의 차이는 미러 요소(30)의 크기뿐이며, 공간 광변조기(28A)는 도 1의 공간 광변조기(28) 대신에 투영 광학계(PL)의 물체면측에 설치된다.
도 8의 (A)는 제1 변형예의 공간 광변조기(28A)에서 설정되는 조명광(IL)의 위상 분포를 도시하는 부분 확대 평면도이다. 도 8의 (A)에 있어서, 공간 광변조기(28A)의 미러 요소(30)의 어레이는 Y 방향으로 4열이고 X 방향으로 복수행(예컨대, 13행 이상, 이하 동일)의 미러 요소(30)를 포함하는 제1 영역(37G)과, 제1 영역(37G)의 +Y 방향측으로 순차 배열된, Y 방향으로 3열이고 X 방향으로 복수행의 미러 요소(30)를 포함하는 제2 영역(37H), Y 방향으로 4열이고 X 방향으로 복수행의 미러 요소(30)를 포함하는 제3 영역(37I), Y 방향으로 3열이고 X 방향으로 복수행의 미러 요소(30)를 포함하는 제4 영역(37J), 및 Y 방향으로 4열이고 X 방향으로 복수행의 미러 요소(30)를 포함하는 제5 영역(37E)과, 제1 영역(37G)의 -Y 방향측에 배열되며, Y 방향으로 4열이고 X 방향으로 복수행의 미러 요소(30)를 포함하는 제6 영역(37F)으로 Y 방향으로 주기적으로 나뉘어져 있다. 미러 요소(30)의 X 방향, Y 방향의 배열 피치를 px 및 py로 한다.
또한, 처음에는, 제6 영역(37F), 제2 영역(37H), 및 제4 영역(37J)의 미러 요소(30)는 각각 제1 상태(위상 0)로 설정되고, 제1 영역(37G), 제3 영역(37I), 및 제5 영역(37E)의 미러 요소(30)는 각각 제2 상태(위상 π)로 설정된다. 또한, 제5 영역(37E)과 제6 영역(37F) 사이의 X 방향으로 신장되는 폭(D1)(=py)의 경계 영역(38B) 내에서, X 방향으로 피치(P1)(=3px)로 배열된 폭(L1)(=px)의 보조 패턴 요소(39F)[복수의 미러 요소(30)]가 제2 상태(위상 π)로 설정되고, 제1 영역(37G)과 제2 영역(37H) 사이의 X 방향으로 신장되는 폭(D2)(=py)의 경계 영역(38C)(제1 경계 영역) 내에서, X 방향으로 피치(P2)(=3px)로 배열된 폭(L2)(=2px)의 보조 패턴 요소(39G, 39H)가 제2 상태(위상 π)로 설정된다.
또한, 제2 영역(37H)과 제3 영역(37I) 사이의 X 방향으로 신장되는 폭(D2)의 경계 영역(38D)(제2 경계 영역) 내에서, X 방향으로 피치(P2)로 배열된 폭(L2)의 보조 패턴 요소(39G, 39H)가 제2 상태(위상 π)로 설정되고, 제4 영역(37J)과 제5 영역(37E) 사이의 X 방향으로 신장되는 폭(D1)의 경계 영역(38E) 내에서, X 방향으로 피치(P1)로 배열된 폭(L1)의 보조 패턴 요소(39I)가 제2 상태(위상 π)로 설정된다. 또, 경계 영역(38C) 내의 보조 패턴 요소(39G) 등의 피치와, 경계 영역(38D) 내의 보조 패턴 요소(39G) 등의 피치가 상이해도 좋다. 이 변형예에서도, 피치(P1, P2)는 투영 광학계(PL)의 해상 한계보다 미세하며, 경계 영역(38B 및 38E)에서의 경계선의 +Y 방향 및 -Y 방향으로의 실질적인 이동량(δSy1)은 식 (6C)에 있어서, 폭 D, L 및 피치 P를 각각 폭 D1, L1 및 피치 P1로 치환한 식으로부터 다음과 같이 된다.
δSy1=D1·L1/P1=py/3…(8A)
또, 경계 영역(38C 및 38D)에서의 경계선의 +Y 방향 및 -Y 방향으로의 실질적인 이동량(δSy2)은 식 (6C)에 있어서, 폭 D, L 및 피치 P를 각각 폭 D2, L2 및 피치 P2로 치환한 식으로부터 다음과 같이 된다.
δSy2=D2·L2/P2=2py/3…(8B)
이 결과, 도 8의 (A)의 위상 분포는, 투영 광학계(PL)에 대해서는, 도 8의 (B)에 도시하는 바와 같이, Y 방향의 폭이 (3+2/3)py인 제1 영역(62C)에서 위상이 0이 되고, 제1 영역(62C)에 Y 방향으로 인접하는 Y 방향의 폭이 (3+2/3)py인 제2 영역(62D)에서 위상이 π가 되는 위상 분포와 등가가 된다. 이하에서는, 설명의 편의상, 도 8의 (A)의 미러 요소(30)의 배열 피치 py를 py1로 한다. 이때, 도 8의 (B)의 위상 분포에 대응하는 웨이퍼(W)의 표면의 공간상의 Y 방향의 강도 분포(INT)는 도 6의 (A)에 도시하는 바와 같이 Y 방향의 피치가 β·(3+ 2/3)py1인 정현파 형상으로 변화한다(β는 투영 배율). 그 공간상이 노광된 포토레지스트층을 현상함으로써, 도 6의 (B)에 도시하는 바와 같이, X 방향으로 가늘고 긴 포토레지스트의 라인 패턴(63L)을 Y 방향으로 피치 β·(3+2/3)py1로 배열한 L&S 패턴(63)이 형성된다. 일례로서, 도 8의 (A)의 공간 광변조기(28A)의 미러 요소(30)의 피치 py1을 3 ㎛, 투영 배율 β를 1/100로 하면, L&S 패턴(63)의 피치는 110 ㎚(하프 피치로 55 ㎚), 즉 도 5의 (A)의 예에서 미러 요소(30)의 피치 py를 2 ㎛로 한 경우와 등가가 된다.
이와 같이, 도 8의 (A)의 공간 광변조기(28A)의 제2 영역(37H)의 ±Y 방향의 양측의 경계 영역(38C, 38D)에 있어서 각각 X 방향으로 피치 P2로 폭 L2로 배열된 보조 패턴 요소(39H, 39G)를 제2 상태(위상 π)로 설정함으로써도, 웨이퍼(W)의 표면에 미러 요소(30)의 상의 폭의 비정수배의 피치의 L&S 패턴을 형성할 수 있다.
다음에, 상기 실시형태에서는, 웨이퍼(W)를 연속적으로 이동시켜 웨이퍼(W)를 주사 노광한다. 그 외에, 도 3의 (B)에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(W)의 각 샷 영역(예컨대, SA21)을 Y 방향으로 복수의 부분 영역(SB1 ~ SB5) 등으로 분할하고, 투영 광학계(PL)의 노광 영역(26B)에 부분 영역(SB1) 등이 도달했을 때에, 조명광(IL)을 정해진 펄스수만큼 발광시켜, 공간 광변조기(28)의 미러 요소(30)의 어레이로부터의 반사광으로 부분 영역(SB1) 등을 노광해도 좋다. 이 후, 웨이퍼(W)를 Y 방향으로 스텝 이동시켜, 다음의 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.
다음에, 상기 실시형태의 공간 광변조기(28, 28A)의 미러 요소(30)는 평행 이동하여 조명광(IL)의 위상을 제1 위상 또는 제2 위상만큼 변화시킨다. 그러나, 예컨대 도 1에 있어서, 공간 광변조기(28) 대신에, 예컨대 미국 특허 제5,312,513호 명세서, 또는 미국 특허 제6,885,493호 명세서에 개시되어 있는 바와 같이, 경사각이 가변인 복수의 미러 요소(반사 요소)의 어레이를 갖는 공간 광변조기를 사용해도 좋다.
이러한 경사각 가변 방식의 공간 광변조기를 사용하는 경우, 미러 요소의 제1 상태는 조명 광학계(ILS)로부터의 조명광을 투영 광학계(PL)에 유도하는 상태(명부가 되는 상태)이며, 미러 요소의 제2 상태는 조명 광학계(ILS)로부터의 조명광을 투영 광학계(PL)에 입사시키지 않는 상태(암부가 되는 상태)이다. 이 경우에도, 미러 요소의 어레이에 있어서, 제1 영역과 제2 영역 사이의 예컨대 X 방향으로 신장되는 경계 영역에서, 투영 광학계(PL)의 해상 한계보다 미세한 피치로 배열되는 복수의 미러 요소의 상태를 제1 상태 또는 제2 상태로 설정함으로써, Y 방향으로 미러 요소의 상의 폭보다 미세한 위치 정밀도 또는 형상 정밀도로 패턴을 형성할 수 있다.
다음에, 상기 실시형태에서는, 물체측에 비텔레센트릭의 투영 광학계(PL)를 이용한다. 그 이외에, 도 9의 제2 변형예의 노광 장치(EXA)에서 도시하는 바와 같이, 물체측 및 상면측에 양측 텔레센트릭의 투영 광학계(PLA)를 이용하는 것도 가능하다. 도 9에 있어서, 노광 장치(EXA)는 광원(도시하지 않음)과, 이 광원으로부터의 레이저광을 이용하여 S 편광의 조명광(IL)을 대략 +Y 방향으로 발생시키는 조명 광학계(ILSA)와, 조명광(IL)을 +Z 방향으로 반사하는 편광빔 스플리터(51)와, 편광빔 스플리터(51)로부터의 조명광(IL)을 원편광으로 변환하는 1/4 파장판(52)과, 원편광의 조명광(IL)을 -Z 방향 또는 그 이외의 방향으로 반사하는 다수의 경사각 가변의 미러 요소(56)의 2차원 어레이와, 이들 어레이를 지지하는 베이스 부재(58)를 갖는 공간 광변조기(54)와, 미러 요소(56)에서 반사되고 나서, 1/4 파장판(52) 및 편광빔 스플리터(51)를 투과한 조명광(IL)을 수광하여 웨이퍼(W)의 표면의 노광 영역(26B)에 공간상(패턴)을 투영하는 투영 광학계(PLA)를 구비한다. 조명 광학계(ILSA)는 도 1의 조명 광학계(ILS)로부터 미러(8B, 8C)를 제거한 광학계이다. 미러 요소(56) 중에서, 제1 상태[반사광을 투영 광학계(PL)에 입사시키는 상태]의 미러 요소(56P)와, 제2 상태[반사광을 투영 광학계(PL)에 입사시키지 않는 상태]의 미러 요소(56N)의 조합에 의해서 웨이퍼(W) 위에 마스크리스 방식으로 패턴을 형성할 수 있다.
이 제2 변형예에서도, 미러 요소(56)의 어레이에서, 제1 영역과 제2 영역 사이의 예컨대 X 방향으로 신장되는 경계 영역에 있어서, 투영 광학계(PL)의 해상 한계보다 미세한 피치로 배열되는 복수의 미러 요소(56)의 상태를 제1 상태 또는 제2 상태로 설정함으로써, Y 방향으로 미러 요소(56)의 상의 폭(피치)보다 미세한 위치 정밀도 또는 형상 정밀도로 패턴을 형성할 수 있다. 이 제2 변형예의 노광 장치(EXA)에 따르면, 양측 텔레센트릭의 투영 광학계(PLA)를 사용할 수 있기 때문에, 노광 장치의 구성을 간소화할 수 있다.
또한, 이 제2 변형예에 있어서, 공간 광변조기(54)로서 도 1의 위상 가변형 공간 광변조기(28) 등을 사용하는 것도 가능하다.
또, 조명광(IL)의 이용 효율이 1/2로 저하해도 되는 경우에는, 편광빔 스플리터(51) 대신에 통상의 빔 스플리터를 사용하여, 1/4 파장판(52)을 생략해도 된다. 이 경우에는, 편광 조명을 사용할 수 있다.
또한, 도 1의 파면 분할형 인테그레이터인 마이크로 렌즈 어레이(16) 대신에, 내면 반사형 옵티컬 인테그레이터로서의 로드형 인테그레이터를 이용할 수도 있다.
[제2 실시형태]
다음에, 본 발명의 제2 실시형태에 대하여 도 10 ~ 도 12를 참조하여 설명한다. 도 10은 본 실시형태에 따른 마스크리스 방식의 노광 장치(EXB)의 개략 구성을 도시한다. 또, 도 10에 있어서 도 1에 대응하는 부분에는 동일한 부호를 붙여 그 상세한 설명을 생략한다. 도 10에 있어서, 노광 장치(EXB)는 조명 광학계(ILS), 공간 광변조기(28) 및 투영 광학계(PL)를 구비하고, 공간 광변조기(28)의 복수의 미러 요소(30)로 조명광(IL)의 위상 분포를 제어하며, 이 위상 분포를 갖는 패턴의 투영 광학계(PL)에 의한 상으로 웨이퍼(W)에 노광한다. 투영 광학계(PL)의 동공면(70)의 근방에는 가변의 개구 조리개(72)가 설치되고, 개구 조리개(72)의 근방에, 동공면(70)을 통과하는 정해진 회절광을 차광하기 위한 동공 필터(74)가 설치되어 있다. 동공 필터(74)는 노광 대상의 위상 분포에 따라서 상이한 영역을 통과하는 회절광을 차광하는 가변 필터이다. 또, 개구 조리개(72)로써 동공 필터(74)를 겸용하는 것도 가능하다. 이외의 구성은 도 1의 노광 장치(EX)와 동일하다
도 11의 (A)는 도 10의 공간 광변조기(28)에서 설정되는 조명광(IL)의 위상 분포[미러 요소(30)의 위상 분포]의 일례를 도시한다. 도 11의 (A)에 있어서, X 방향으로 복수행(예컨대, 4행 이상)이고 Y 방향으로 복수열(예컨대, 50열 이상)의 미러 요소(30)를 포함하는 직사각형의 제1 영역(37A) 내에서 각 미러 요소(30)가 제1 상태(위상 0)로 되고, 제1 영역(37A)에 X 방향으로 인접하고, 제1 영역(37A)과 대략 동일한 크기의 직사각형의 제2 영역(37B) 내에서 각 미러 요소(30)가 제2 상태(위상 π)로 되며, 또한 제1 영역(37A)과 제2 영역(37B)은 X 방향으로 교대로 배열되어 있다. 또한, 제1 영역(37A)과 제2 영역(37B) 사이의 X 방향의 폭(D)의 경계 영역(38)에서는, 폭(피치)py의 위상 π의 보조 패턴 요소(39A)가 피치 py의 N배(여기서는 N은 2 이상의 정수)의 피치(P)로 배열되어 있다.
도 11의 (A)에 도시하는 Y 방향으로 평행한 엣지부를 갖는 패턴을 형성하기 위한 위상 분포를 갖는 패턴의 노광 시에, 도 10의 동공 필터(74)는 도 11의 (B)의 광축을 Y 방향으로 사이에 두도록 설정된 2개의 차광 영역(74A, 74B)에서 회절광을 차광한다. 도 11의 (B) 및 후술하는 도 11의 (C)에 있어서, 개구 조리개(72)에서 규정되는 반경(NA)의 원형 영역의 내부에서, 동공 필터(74)에 의해서 차광되지 않는 영역을 공간 광변조기(28)로부터의 0차 광 및 회절광이 통과하여 웨이퍼(W)를 향하게 된다. 반경(NA)은 투영 광학계(PL)의 개구수이다.
도 11의 (B)에 있어서, 광축을 중심으로 하는 반경 a의 원형 영역은 조명 광학계(ILS)로부터의 조명광(IL)의 0차 광(76)이 통과하는 영역이다. 조명 광학계(ILS)의 σ값을 σIL이라고 하면, a=σIL×NA이다. 본 실시형태에서는, 개구 조리개(72) 내에서 광축으로부터 X 방향으로 ±ηx(ηx<NA)의 거리에 있는 점을 중심으로 하는 원형 영역을, 도 11의 (A)의 위상 분포를 갖는 패턴으로부터의 X 방향에 대한 ±1차 회절광(78A, 78B)이 유효한 결상 광속으로서 통과한다. 반면, 도 11의 (A)의 보조 패턴 요소(39A)에 의한 Y 방향에 대한 +1차 회절광(80A, 80C) 및 -1차 회절광(80B, 80D)은 불필요한 회절광이기 때문에, 동공 필터(74)에 의해서 설정되는 차광 영역(74A, 74B)에서 이들 회절광(80A, 80C) 및 회절광(80B, 80D)을 차광한다. 또한, 유효한 결상 광속인 회절광(78A, 78B)의 반경은 0차 광(76)의 반경 a와 동일하기 때문에, 차광 영역(74A, 74B)은 개구 조리개(72) 내에서 광축을 통과하여 X축에 평행한 직선에 대하여 +Y 방향으로 거리 a 이상 떨어진 영역, 및 -Y 방향으로 거리 a 이상 떨어진 영역을 차광하는 것으로 한다.
이 경우, 보조 패턴 요소(39A)에 의해서 Y 방향으로 발생하는 회절광(80A, 80C 및 80B, 80D)을 차광 영역(74A, 74B) 내에 넣기 위한 보조 패턴 요소(39E)의 피치를 규정하는 정수 N의 조건은 이하와 같다. 즉, 조명광(IL)의 파장(λ), 투영 광학계(PL)의 배율(β), 보조 패턴 요소(39A)의 배열 피치(N·py)를 이용하면, 보조 패턴 요소(39A)에 의한 Y 방향의 회절광(80A, 80C) 및 회절광(80B, 80D)의 중심과 유효한 회절광(78A, 78B)의 중심 사이의 Y 방향의 거리(ηy)는 다음과 같다.
ηy=λ/(N·β·py)…(11)
그리고, 이 거리(ηy)가 0차 광(76)의 반경 a보다 크면 좋기 때문에, 다음 식이 성립한다.
ηy=λ/(N·β·py)>a=σIL×NA…(12)
식 (12)로부터 정수 N의 조건은 다음과 같다.
N<λ/(NA·σIL·β·py)…(13)
식 (13)에서, 일례로서, λ=193(㎚), NA=1.35(액침법의 적용 시), σIL=0.14,β·py=20(㎚)으로 하면, 정수 N은 다음과 같이 51보다 작으면 좋다.
N<51…(14)
식 (14)가 만족된 경우에, 웨이퍼(W) 위에 투영되는 상을 현상하여 얻어지는 패턴의 일부는, 예컨대 도 11의 (D)의 라인 패턴(82A)으로 나타내는 바와 같이 Y 방향으로 평행한 엣지부를 갖는다. 반면, 식 (14)가 만족되지 않은 경우에는, 불필요한 회절광이 결상 광속에 포함되기 때문에, 웨이퍼(W) 위에 투영되는 상을 현상하여 얻어지는 패턴의 일부는, 예컨대 도 11의 (E)의 파형 패턴(82B)으로 나타내는 바와 같이 Y 방향으로 주기적으로 변동하는 엣지부를 갖는다.
또한, 도 11의 (A)에 있어서, 경계 영역(38)의 X 방향의 폭(D)을 미러 요소(30)의 X 방향의 배열 피치 px(여기서는 py와 동일한 것으로 함)와 동일하다고 하면, 도 11의 (A)의 위상 분포의 패턴을 이용할 때의 투영상의 피치 및 위치의 제어 분해능(Re)은 다음과 같다.
Re=β·px/N…(15)
일례로서, β·py=20(㎚), 정수 N을 식 (14)를 만족하는 범위의 상한치인 50으로 하면, 식 (15)으로부터 제어 분해능(Re)은 0.4 ㎚가 된다.
또, 동공 필터(74)[차광 영역(74A, 74B)]을 이용하지 않는 경우에는, 도 11의 (B)의 회절광(80A ~ 80D)을 반경(NA)의 영역의 외측으로 출사할 필요가 있고, 식 (11)의 정수 N의 값을 예컨대 6 이하로 작게 해야 한다. 이때, 식 (15)로부터 제어 분해능(Re)은 0.33 ㎚가 되고, 동공 필터(74)를 이용하는 경우에 비교해서 8배 정도가 된다.
따라서, 동공 필터(74)를 이용함에 따라, 원하는 패턴을 웨이퍼(W) 위에 형성할 수 있음과 함께, 제어 분해능(Re)을 보다 미세하게 할 수 있다.
또, 예컨대 도 11의 (A)의 위상 분포를 90° 회전한 위상 분포의 패턴을 노광하는 경우에는, 동공 필터(74)로는, 도 11의 (C)에 도시하는 바와 같이, 개구 조리개(72) 내에서 광축을 통과하여 Y축에 평행한 직선에 대하여 +X 방향으로 거리 a 이상 떨어진 차광 영역(74C), 및 -X 방향으로 거리 a 이상 떨어진 차광 영역(74D)을 차광하면 좋다. 도 11의 (C)에 있어서, +1차 회절광(78C) 및 -1차 회절광(78D)은 유효한 결상 광속이며, +1차 회절광(80E, 80G) 및 -1차 회절광(80F, 80H)은 보조 패턴 요소에 의한 불필요한 회절광이다.
또한, 도 12의 (A)는 본 실시형태의 공간 광변조기(28)에서 설정되는 다른 위상 분포의 일부를 도시한다. 도 12의 (A)에 있어서, X 방향으로 복수행(예컨대, 6행 이상)이고 Y 방향으로 복수열(예컨대, 50열 이상)의 미러 요소(30)를 포함하는 직사각형의 제1 영역(37K) 내에서 각 미러 요소(30)가 제1 상태(위상 0)가 되고, 제1 영역(37K)에 X 방향으로 인접하며, 제1 영역(37K)과 대략 동일한 크기의 직사각형의 제2 영역(37L) 내에서 각 미러 요소(30)가 제2 상태(위상 π)로 되고, 또한 제1 영역(37K)과 제2 영역(37L)은 X 방향으로 교대로 배열되어 있다. 또한, 제1 영역(37K)과 제2 영역(37K) 사이의 X 방향의 폭 D의 경계 영역(38F)에서는, 폭(피치) py의 정수배로 폭 S의 위상 π의 보조 패턴 요소(39A)[도 12의 (A)에서는 하나의 미러 요소(30)를 포함함]가 피치 py의 N배의 피치(P)로 배열되어 있다. 또한, 제2 영역(37L)과 제1 영역(37K) 사이의 X 방향의 폭 D의 경계 영역(38G)에서는, 전부 폭 S의 위상 0의 보조 패턴 요소(39AI)가 피치(P)로 배열되어 있다.
도 12의 (A)에 도시하는 위상 분포를 갖는 패턴의 노광 시에, 도 10의 동공 필터(74)는 도 11의 (B)의 광축을 Y 방향으로 사이에 두도록 설정된 2개의 차광 영역(74A, 74B)에서 회절광을 차광한다. 이 경우, 보조 패턴 요소(39A)의 Y 방향의 폭 S를, py를 단위로 하여 점차 크게 하면, 도 12의 (A)의 위상 분포를 갖는 패턴의 상은 X 방향으로 변위한다. 보조 패턴 요소(39A)의 폭 S에 기초한 제어량(δXP)과 그 상의 X 방향의 변위(δXR) 간의 관계는 일례로서 도 12의 (B)와 같다. 제어량(δXP)은 다음과 같다.
δXP=β·D·S/P…(16)
도 12의 (B)는 β·D=20(㎚), N=10, 즉 식 (15)에서 제어 분해능(Re)=2(㎚)인 경우를 도시하고 있다.
이와 같이, 동공 필터(74)를 이용하여, 보조 패턴 요소(39A)의 폭 S를 제어함으로써, 투영상을 보다 미세한 정밀도로 시프트시킬 수 있다.
또, 본 실시형태에서 사용하는 노광 장치는 도 9의 노광 장치(EXA)와 마찬가지로 양측 텔레센트릭의 투영 광학계(PLA)를 사용해도 좋다.
또한, 전자 디바이스(또는 마이크로 디바이스)를 제조하는 경우, 전자 디바이스는 도 13에 나타내는 바와 같이, 전자 디바이스의 기능·성능 설계를 하는 단계 221, 이 설계 단계에 기초한 마스크의 패턴 데이터를 실시형태의 노광 장치(EX, EXA)의 주제어계에 기억하는 단계 222, 디바이스의 기재인 기판(웨이퍼)을 제조하여 레지스트를 도포하는 단계 223, 전술한 노광 장치(EX, EXA, EXB)(또는 노광 방법)에 의해 공간 광변조기(28, 28A)에서 생성되는 위상 분포의 공간상을 기판(감응 기판)에 노광하는 공정, 노광한 기판을 현상하는 공정, 현상한 기판의 가열(경화) 및 에칭 공정 등을 포함하는 기판 처리 단계 224, 디바이스 조립 단계(다이싱 공정, 본딩 공정, 패키지 공정 등의 가공 프로세스를 포함함) 225, 및 검사 단계 226 등을 거쳐 제조된다.
이 디바이스의 제조 방법은 상기 실시형태의 노광 장치(또는 노광 방법)를 이용하여 웨이퍼(W)를 노광하는 공정과, 노광된 웨이퍼(W)를 처리하는 공정(단계 224)을 포함한다. 따라서, 미세한 회로 패턴을 구비하는 전자 디바이스를 고정밀도로 제조할 수 있다.
또한, 본 발명은 반도체 디바이스의 제조 프로세스로의 적용에 한정되는 일없이, 예컨대 액정 표시 소자, 플라즈마 디스플레이 등의 제조 프로세스나, 촬상 소자(CMOS형, CCD 등), 마이크로 머신, MEMS(MicroElectroMechanical Systems: 미소 전기 기계 시스템), 박막 자기 헤드, 및 DNA 칩 등의 각종 디바이스(전자 디바이스)의 제조 프로세스에도 널리 적용할 수 있다.
또, 본 발명은 전술한 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 구성을 취할 수 있다. 또한, 본원에 기재한 상기 공보, 각 국제 공개 팜플렛, 미국 특허, 또는 미국 특허 출원 공개 명세서에 있어서의 개시를 원용하여 본 명세서의 기재의 일부로 한다. 또한, 명세서, 특허청구범위, 도면, 및 요약을 포함하는 2010년 9월 27일자로 제출된 일본 특허 출원 2010-215107호의 모든 개시 내용은 그대로 인용되어 본원에 포함된다.
EX, EXA, EXB : 노광 장치 ILS, ILSA : 조명 광학계
PL, PLA : 투영 광학계 W : 웨이퍼
28, 28A : 공간 광변조기 30 : 미러 요소
37A, 37C : 제1 영역 37B, 37D : 제2 영역
38, 38A : 경계 영역 39A ~ 39D : 보조 패턴 요소
48 : 변조 제어부

Claims (22)

  1. 각각 광을 투영 광학계에 유도하는 것이 가능한 복수의 광학 요소의 어레이를 갖는 공간 광변조기의 구동 방법에 있어서,
    제1 영역 내의 복수의 상기 광학 요소를 제1 상태로 설정하고, 제1 방향으로 상기 제1 영역에 인접하는 제2 영역 내의 복수의 상기 광학 요소를 상기 제1 상태와 상이한 제2 상태로 설정하며,
    상기 제1 영역과 상기 제2 영역 사이의 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 신장된 제1 경계 영역 내에 상기 제2 방향으로 상기 투영 광학계의 해상 한계를 초과하는 피치로 배열된 복수의 상기 광학 요소를 상기 제1 상태 또는 상기 제2 상태로 설정하는 것을 특징으로 하는 공간 광변조기의 구동 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 투영 광학계를 통해 상면(像面) 위에 형성되는 패턴은, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역 간의 경계부에 대응하는 경계 패턴부를 구비하고,
    상기 제2 방향으로 신장된 상기 제1 경계 영역 내의 복수의 상기 광학 요소의 상태를 변경하여 상기 경계 패턴부를 상기 제1 방향에 대응하는 방향으로 변위시키는 것을 특징으로 하는 공간 광변조기의 구동 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 경계 영역 내의 상기 제2 방향에 있어서의 복수의 상기 광학 요소가 설정되는 상태의 피치를 P, 상기 제2 방향의 1 피치 내에서 상기 제2 상태로 설정되는 상기 광학 요소의 폭을 L, 상기 제1 경계 영역의 상기 제1 방향의 폭을 D, 상기 투영 광학계의 투영 배율을 β로 하면, 상기 제1 방향에 대응하는 방향의 상기 경계 패턴부의 실질적인 이동량은 β·L·D/P인 것을 특징으로 하는 공간 광변조기의 구동 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 영역 내의 복수의 상기 광학 요소를 상기 제2 상태로 설정할 때에, 상기 제1 영역과 함께 상기 제1 방향으로 상기 제2 영역을 사이에 두도록 배치되는 제3 영역 내의 복수의 상기 광학 요소를 상기 제1 상태로 설정하고,
    상기 제1 경계 영역 내의 복수의 상기 광학 요소를 상기 제1 상태 또는 상기 제2 상태로 설정할 때에, 상기 제2 영역과 상기 제3 영역 사이의 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 신장된 제2 경계 영역 내의 복수의 상기 광학 요소를, 상기 제2 방향으로 상기 투영 광학계의 해상 한계를 초과하는 피치로 상기 제1 상태 또는 상기 제2 상태로 설정하는 것을 특징으로 하는 공간 광변조기의 구동 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 상기 광학 요소는 각각 반사면을 평행하게 이동시켜 입사하는 광을 반사하는 반사 요소이며,
    상기 반사 요소의 상기 제1 상태는 입사하는 광의 위상을 제1 위상만큼 변화시켜 상기 투영 광학계에 유도하는 상태이고, 상기 제2 상태는 입사하는 광의 위상을 상기 제1 위상과 180° 상이한 제2 위상만큼 변화시켜 상기 투영 광학계에 유도하는 상태인 것을 특징으로 하는 공간 광변조기의 구동 방법.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 상기 광학 요소는 각각 경사각이 가변인 반사 요소이며,
    상기 반사 요소의 상기 제1 상태는 상기 반사 요소에서 반사되는 광을 상기 투영 광학계에 입사시키는 상태이고, 상기 제2 상태는 상기 반사 요소에서 반사되는 광을 상기 투영 광학계에 입사시키지 않는 상태인 것을 특징으로 하는 공간 광변조기의 구동 방법.
  7. 노광광으로 복수의 광학 요소의 어레이를 갖는 공간 광변조기 및 투영 광학계를 통해 기판을 노광하는 노광 방법에 있어서,
    제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 공간 광변조기의 구동 방법에 의해서 복수의 상기 광학 요소 중 적어도 일부를 상기 제1 상태 또는 상기 제2 상태로 설정하고,
    상기 노광광으로 상기 제1 상태 또는 상기 제2 상태로 설정된 복수의 상기 광학 소자 및 상기 투영 광학계를 통해 형성되는 공간상으로 상기 기판을 노광하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 투영 광학계의 동공면 혹은 이 면과 공역인 면, 또는 이들 면의 근방의 면에 배치된 동공 필터를 이용하여, 상기 공간 광변조기로부터 상기 제2 방향으로 발생하는 회절광을 차광하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
  9. 노광광으로 투영 광학계를 통해 기판을 노광하는 노광 장치에 있어서,
    상기 투영 광학계의 물체면측에 배치되고, 각각 상기 노광광을 상기 투영 광학계에 유도하도록 제어 가능한 복수의 광학 요소의 어레이를 갖는 공간 광변조기와,
    상기 공간 광변조기의 복수의 상기 광학 요소를 구동하는 제어 장치
    를 구비하고,
    상기 제어 장치는, 상기 기판 위에 상기 투영 광학계를 통해 형성되는 공간상에 따라서,
    제1 영역 내의 복수의 상기 광학 요소를 제1 상태로 설정하고, 제1 방향으로 상기 제1 영역에 인접하는 제2 영역 내의 복수의 상기 광학 요소를 상기 제1 상태와 상이한 제2 상태로 설정하며,
    상기 제1 영역과 상기 제2 영역 사이의 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 신장된 제1 경계 영역 내에 상기 제2 방향으로 상기 투영 광학계의 해상 한계를 초과하는 피치로 배열된 복수의 상기 광학 요소를 상기 제1 상태 또는 상기 제2 상태로 설정하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 투영 광학계를 통해 상면 위에 형성되는 패턴은, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역 간의 경계부에 대응하는 경계 패턴부를 구비하고,
    상기 제어 장치는, 상기 제2 방향으로 신장된 상기 제1 경계 영역 내의 복수의 상기 광학 요소의 상태를 변경하여 상기 경계 패턴부를 상기 제1 방향에 대응하는 방향으로 변위시키는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제1 경계 영역 내의 상기 제2 방향에 있어서의 복수의 상기 광학 요소가 설정되는 상태의 피치를 P, 상기 제2 방향의 1 피치 내에서 상기 제2 상태로 설정되는 상기 광학 요소의 폭을 L, 상기 제1 경계 영역의 상기 제1 방향의 폭을 D, 상기 투영 광학계의 투영 배율을 β로 하면,
    상기 제어 장치는, 상기 제1 방향에 대응하는 방향으로 상기 경계 패턴부를 실질적으로 δY만큼 이동시키기 위해서, 상기 제2 상태로 설정되는 상기 광학 요소의 폭 L을, 대략 δY·P/(β·D)로 설정하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 상기 광학 요소는 각각 반사 요소이며,
    조명 광학계로부터의 상기 노광광은 복수의 상기 반사 요소에 비스듬하게 입사하고, 복수의 상기 반사 요소로부터의 반사광은 상기 투영 광학계에 대하여 상기 투영 광학계의 광축과 교차하도록 입사하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  13. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공간 광변조기와 상기 투영 광학계 사이에 배치되는 빔 스플리터를 구비하고,
    조명 광학계로부터의 상기 노광광은, 상기 빔 스플리터, 상기 공간 광변조기, 및 상기 빔 스플리터를 통해 상기 투영 광학계에 입사하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  14. 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 상기 광학 요소의 어레이는 제3 방향을 길이 방향으로 하는 장방형의 영역이며,
    상기 기판을 상기 투영 광학계의 상면에서 상기 제3 방향과 직교하는 제4 방향에 대응하는 주사 방향으로 이동시키는 기판 스테이지를 구비하고,
    상기 제어 장치는, 상기 기판 스테이지에 의한 상기 기판의 이동에 따라서, 복수의 상기 광학 요소에 의해서 형성되는 패턴을 상기 제4 방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  15. 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 투영 광학계의 동공면 혹은 이 면과 공역인 면, 또는 이들 면의 근방의 면에 배치되며, 상기 공간 광변조기로부터 상기 제2 방향으로 발생하는 회절광을 차광하는 동공 필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  16. 노광용 패턴의 생성 방법에 있어서,
    각각 광을 투영 광학계에 유도하는 것이 가능한 복수의 광학 요소의 어레이를 갖는 공간 광변조기의 제1 영역 내의 복수의 상기 광학 요소를 제1 상태로 설정하고, 제1 방향으로 상기 제1 영역에 인접하는 제2 영역 내의 복수의 상기 광학 요소를 상기 제1 상태와 상이한 제2 상태로 설정하며,
    상기 제1 영역과 상기 제2 영역 사이의 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 신장된 제1 경계 영역 내에 상기 제2 방향으로 상기 투영 광학계의 해상 한계를 초과하는 피치로 배열된 복수의 상기 광학 요소를 상기 제1 상태 또는 상기 제2 상태로 설정하는 것을 특징으로 하는 노광용 패턴의 생성 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 투영 광학계를 통해 상면 위에 형성되는 패턴은, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역 간의 경계부에 대응하는 경계 패턴부를 구비하고,
    상기 제2 방향으로 신장된 상기 제1 경계 영역 내의 복수의 상기 광학 요소의 상태를 변경하여 상기 경계 패턴부를 상기 제1 방향에 대응하는 방향으로 변위시키는 것을 특징으로 하는 노광용 패턴의 생성 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제1 경계 영역 내의 상기 제2 방향에 있어서의 복수의 상기 광학 요소가 설정되는 상태의 피치를 P, 상기 제2 방향의 1 피치 내에서 상기 제2 상태로 설정되는 상기 광학 요소의 폭을 L, 상기 제1 경계 영역의 상기 제1 방향의 폭을 D, 상기 투영 광학계의 투영 배율을 β로 하면, 상기 제1 방향에 대응하는 방향의 상기 경계 패턴부의 실질적인 이동량은 β·L·D/P인 것을 특징으로 하는 노광용 패턴의 생성 방법.
  19. 투영 광학계를 이용하여 기판을 노광할 때에 이용되고, 그리드 형상으로 배열된 복수의 구획을 구비하는 노광용 패턴의 생성 방법에 있어서,
    상기 복수의 구획 중 제1 영역 내의 복수의 상기 구획을 제1 상태로 설정하고, 제1 방향으로 상기 제1 영역에 인접하는 제2 영역 내의 복수의 상기 구획을 상기 제1 상태와 상이한 제2 상태로 설정하며,
    상기 제1 영역과 상기 제2 영역 사이의 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 신장된 제1 경계 영역 내에 상기 제2 방향으로 상기 투영 광학계의 해상 한계를 초과하는 피치로 배열된 복수의 상기 구획을 상기 제1 상태 또는 상기 제2 상태로 설정하는 것을 특징으로 하는 노광용 패턴의 생성 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제1 상태는 입사하는 광의 위상을 제1 위상만큼 변화시켜 상기 투영 광학계에 유도하는 상태이고, 상기 제2 상태는 입사하는 광의 위상을 상기 제1 위상과는 상이한 제2 위상만큼 변화시켜 상기 투영 광학계에 유도하는 상태인 것을 특징으로 하는 노광용 패턴의 생성 방법.
  21. 제7항에 기재된 노광 방법을 이용하여 기판 위에 감광층의 패턴을 형성하는 공정과,
    상기 패턴이 형성된 상기 기판을 처리하는 공정
    을 포함하는 디바이스 제조 방법.
  22. 제9항 내지 제15항 중 어느 한 항에 기재된 노광 장치를 이용하여 기판 위에 감광층의 패턴을 형성하는 공정과,
    상기 패턴이 형성된 상기 기판을 처리하는 공정
    을 포함하는 디바이스 제조 방법.
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