KR20160061253A - 조명 광학장치 및 디바이스 제조방법 - Google Patents

조명 광학장치 및 디바이스 제조방법 Download PDF

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Abstract

광원으로부터의 빛으로 마스크를 조명하는 조명 광학장치가 제공된다. 이 장치는, 입사 단부면으로부터 입사한 빛을 내면에서 복수회 반사시켜, 출사 단부면에서의 광강도 분포를 균일하게 하도록 구성된 옵티컬 인테그레이터와, 마스크에 옵티컬 인테그레이터의 출사 단부면의 상을 형성하도록 구성된 결상 광학계와, 마스크에 입사한 주광선과 마스크의 법선이 평행에 접근하도록 빛의 텔레센트리시티를 조정하도록 구성되고 결상 광학계의 외부에 배치되도록 구성된 조정부를 구비한다.

Description

조명 광학장치 및 디바이스 제조방법{ILLUMINATION OPTICAL APPARATUS AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은, 조명 광학장치 및 디바이스 제조방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스 등의 제조에 사용되는 노광장치는, 원판(레티클, 마스크 등)에 형성되어 있는 패턴을 결상 광학계나 투영 광학계 등을 거쳐 기판(표면에 레지스트층이 형성된 웨이퍼 등)에 전사한다. 노광장치는, 광원으로부터의 광속으로 원판을 조명하는 조명 광학장치를 구비한다. 조명 광학장치의 원판에 대한 조명광이 불균일하거나, 텔레센트리시티(telecentricity: 광축과 주광선 사이의 평행도)가 무너지면, 기판에의 패턴 전사가 불충분하게 되어, 노광장치가 고품위의 디바이스를 제공하는 것이 곤란하다. 텔레센트리시티가 무너지면, 원판이 광축에 대해 어긋난 위치에서 노광될 때에, 원판에서의 상을 맺는 위치가 옆으로 시프트한다. 텔레센트리시티가 상 높이에 따라 다르면, 원판에 왜곡된 상이 형성되게 된다. 어느쪽의 경우도, 원판의 패턴을 기판에 충실하게 전사하는 것이 곤란하다. 따라서, 조명 광학장치에서는 조도 균일성을 향상시키는 것과 텔레센트리시티를 조정하는 것이 필요하다.
조도 균일성을 향상시키는 방법으로서, 옵티컬 인테그레이터를 구비한 조명 광학장치가 알려져 있다. 내면 반사형의 옵티컬 인테그레이터는, 입사 단부면으로부터 입사한 광속을 내면에서 복수회 반사시켜, 출사 단부면에서의 광강도 분포를 균일하게 한다. 더구나, 출사 단부면과 피조명면과가 공역관계를 갖도록 출사 단부면과 피조명면 사이에 결상 광학계를 배치함으로써, 피조명면에서의 조도 균일성을 향상시킬 수 있다.
한편, 텔레센트리시티를 조정하는 방법은 일본국 특개 2002-50564호 공보에 개시되어 있다. 일본국 특개 2002-50564호 공보에 개시되어 있는 조명 광학장치에서는, 내면 반사형의 옵티컬 인테그레이터의 출사 단부면과 파면 분할형의 옵티컬 인테그레이터의 입사 단부면이 결상 광학계에 따라 공역관계를 갖도록 연결되어 있다. 내면 반사형의 옵티컬 인테그레이터가 평행 편심을 갖도록 하고 파면 분할형의 옵티컬 인테그레이터의 입사 단부면에서의 조도 분포를 변화시킴으로써 텔레센트리시티를 조정하고 있다. 또한, 일본국 특허 제5036429호 공보에 개시된 결상 광학계에서는, 결상 광학계 내의 동공면을 투과한 광선을 시프트시키는 방법과, 동공면의 유효계 내의 일부를 차광해서 투과 영역을 제한하는 방법 등을 사용하여, 동공면에서의 조도 분포를 변화시켜 텔레센트리시티를 조정하고 있다.
그렇지만, 일본국 특개 2002-50564호 공보에 개시되어 있는 조명 광학장치에서는, 파면 분할형의 옵티컬 인테그레이터도 설치할 필요가 있어, 조명 광학장치의 사이즈와 코스트가 증가한다. 또한, 일본국 특허 제5036429호 공보에 개시되어 있는 결상 광학계에서는 그 결상 광학계 내에 양호한 동공면을 형성하는 것이 필요하게 되기 때문에, 결상 광학계가 복잡화하고, 조명 광학장치의 사이즈 및 코스트가 증가한다.
본 발명은, 광학 부품수의 증가 및 결상 광학계의 복잡화와 관련된, 사이즈의 증가 및 코스트의 증가를 회피하고, 조명광의 조도 균일성을 향상시키며, 텔레센트리시티의 조정이 가능한 조명 광학장치를 제공한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은, 광원으로부터의 빛으로 마스크를 조명하는 조명 광학장치로서, 입사 단부면으로부터 입사한 상기 빛을 내면에서 복수회 반사시켜, 출사 단부면에서의 광강도 분포를 균일하게 하도록 구성된 옵티컬 인테그레이터와, 상기 마스크에 상기 옵티컬 인테그레이터의 상기 출사 단부면의 상을 형성하도록 구성된 결상 광학계와, 상기 마스크에 입사한 주광선과 상기 마스크의 법선이 평행에 접근하도록 상기 빛의 텔레센트리시티를 조정하도록 구성되고 상기 결상 광학계의 외부에 배치되도록 구성된 조정부를 구비한 조명 광학장치를 제공한다.
본 발명의 또 다른 특징은 첨부도면을 참조하여 주어지는 이하의 실시형태의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은, 노광장치의 개략도를 도시한 도면이다.
도 2는, 조명광의 텔레센트리시티가 어긋나 있는 상태를 도시한 도면이다.
도 3은, 제1실시형태에 따른 조명광의 텔레센트리시티 조정방법을 도시한 도면이다.
도 4a는, 내면 반사형의 옵티컬 인테그레이터 내에서의 광선의 거동을 도시한 도면이다.
도 4b는, 도 4a의 옵티컬 인테그레이터를 기울였을 때의 광선의 거동을 도시한 도면이다.
도 4c는, 도 4a의 옵티컬 인테그레이터를 기울였을 때의 광선의 거동을 도시한 도면이다.
도 5는, 제2실시형태에 따른 조명광의 텔레센트리시티 조정방법을 도시한 도면이다.
도 6a는, 쐐기형 광학소자 쌍을 통과하는 광선의 거동을 도시한 도면이다.
도 6b는, 도 6a의 후방측 쐐기형 광학소자가 광축 주위로 광축에 수직한 면에서 180도 회전하였을 때의 광선의 거동을 도시한 도면이다.
도 6c는, 도 6b의 전방측 쐐기형 광학소자 및 후방측 쐐기형 광학소자가 광축 주위로 광축과 수직한 면에서 180도 회전하였을 때의 광선의 거동을 도시한 도면이다.
도 7은, 제3실시형태에 따른 조명광의 텔레센트리시티 조정방법을 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조해서 설명한다.
도 1에 나타낸 것과 같이, 노광장치는, 광원(101)과, 타원 미러(102)와, 옵티컬 인테그레이터(103)와, 결상 광학계(106)를 갖는다. 광원(101)은, 초고압 수은램프 등으로 이루어져 있고, 타원 미러(102)의 제1초점 부근에 배치되어 있다. 타원 미러(102)는 광원(101)으로부터의 광속을 옵티컬 인테그레이터(103)의 입사 단부면(104)에 집광한다.
옵티컬 인테그레이터(103)는, 입사 단부면(104)으로부터 입사한 광속을 내면에서 복수회 반사시켜, 출사 단부면(105)에서의 광강도 분포를 균일하게 하는 내면 반사형의 광학부재이다. 옵티컬 인테그레이터(103)로서, 본 발명의 실시형태에서는 옵티컬 로드를 사용한다. 옵티컬 인테그레이터(103)의 입사 단부면(104)은, 타원 미러(102)의 제2초점 부근에 배치되어 있다.
결상 광학계(106)는, 제1광학부재(107)와, 제2광학부재(109)와, 반사 미러(110)와 콘덴서 렌즈(111)를 포함한다. 또한, 제1광학부재(107)와 제2광학부재(109) 사이에, 옵티컬 인테그레이터 출사 단부면(105)에 대해 광학적으로 공역인 동공면이 형성되어 있다. 또한, 옵티컬 인테그레이터 출사 단부면(105)과 원판(마스크) 등의 피조명면(112)이 광학적으로 공역관계를 갖도록 설계함으로써, 피조명면(112)을 균일한 조도로 조명할 수 있다.
피조명면(112)에 조사된 빛은, 투영 광학계(113)를 통과하여, 기판을 위치 결정하는 기판 스테이지(116) 상의 기판 유지 척(115)에 유지된 기판(114)에 투영 노광되어, 피조명면(112)의 패턴이 전사된다.
다음에, 피조명면(112)을 조명하는 빛의 텔레센트리시티가 무너지는 원인에 대해 도 2를 참조하여 설명한다.
한가지 예로서는, 결상 광학계(106) 내부의 제2광학부재(109)가 조립 오차 등으로 인해 편심되는 경우이다. 이 경우, 결상 광학계(106)로부터 출사되는 주광선이 광축에 대해 기울어져(피조명면(112)의 법선에 평행하게 되지 않아), 조명광의 텔레센트리시티가 무너진다.
다른 예로서는, 결상 광학계(106) 내부의 반사 미러(110)가 조립 오차 등으로 인해 편심되는 경우이다. 반사 미러(110)의 설치 각도가 설계값으로부터 어긋나 버리면, 반사후의 광속 전체의 각도가 이상 각도로부터 어긋나 버려, 조명광의 텔레센트리시티가 무너진다.
또 다른 예로서는, 반사 미러(110)의 표면에 도포된 반사막에 반사율의 불균일성이 있는 경우, 또는 광속의 입사 각도의 차이에 의한 반사율의 불균일성이 존재하는 경우 등이다. 이들 경우에도, 결상 광학계(106)로부터 출사되는 광속은 광량의 대칭성 면에서 나빠져, 조명광의 주광선은 피조명면(112)의 법선에 평행하게 되지 않아, 텔레센트리시티가 무너진다.
옵티컬 인테그레이터(103) 내부에서의 광선의 거동을 설명한다. 도 4a는 옵티컬 인테그레이터(103)를 기울이고 있지 않은 경우의 광선의 거동을 나타낸 도면이다. 입사 단부면(104)에 입사하는 광선 중, 지면 하측 방방으로부터 각도를 갖고 입사하는 광선을 참조번호 411로 표시하고, 주광선을 참조번호 412로 표시한다. 주광선(412)과 광선 411이 이루는 각도를 θ411a로 표시한다. 광선 411의 입사 단부면(104)에 입사후의 각도를 θ411b로 표시하고, 옵티컬 인테그레이터(103)의 굴절률을 n으로 표시한다. 그러면, 입사 단부면(104)에 입사후의 각도 θ411b에 관해, 스넬의 법칙을 따라, Sin(θ411a)=n×Sin(θ411b)의 관계가 성립한다.
θ411b의 굴절 각도로 입사 단부면(104)에 입사한 광선은 옵티컬 인테그레이터(103)의 길이 방향의 벽면(401)에 의해 전반사한다. 따라서, 벽면(401)에 의해 반사한 빛의 반사 각도도 θ411b로 유지된다. 출사 단부면(105)에 출사후의 광선과 주광선이 이루는 각도를 θ411c로 표시하면, 스넬의 법칙에 따라, n×Sin(θ411b)=Sin(θ411c)의 관계가 성립한다. 즉, θ411a=θ411c이며, 옵티컬 인테그레이터(103)에 입사 전후의 빛의 각도가 보존되는 것을 알 수 있다.
다음에, 옵티컬 인테그레이터(103)가 광축에 대해 기울어져 있는 경우에 대해 생각한다. 도 4b는 옵티컬 인테그레이터(103)의 길이 방향의 축이 광축에 대해 θrod로 기울어진 상태에서, 광선의 반사 횟수가 1회인 경우를 나타낸 도면이다.
입사 단부면(104)에 입사하는 광선 중, 지면 하측 방방으로부터 각도를 갖고 입사하는 광선을 참조번호 421로 표시하고, 주광선을 참조번호 422로 표시한다. 주광선(422)과 광선 421이 이루는 각도를 θ421a로 표시한다. 광선 421의 입사 단부면(104)에 있어서의 입사 각도는, 옵티컬 인테그레이터(103)가 주광선(422)에 대해 θrod로 기울어져 있기 때문에, (θ421a+θrod)가 된다. 광선 421의 입사 단부면(104)에 입사후의 각도를 θ421b이고, 옵티컬 인테그레이터(103)의 굴절률을 n으로 표시하면, 스넬의 법칙에 따라, Sin(θ421a+θrod)=n×Sin(θ421b)의 관계가 성립한다.
θ421b의 굴절 각도로 옵티컬 인테그레이터(103)에 입사한 광선은 옵티컬 인테그레이터(103)의 길이 방향의 벽면(401)에 의해 전반사한다. 따라서, 벽면(401)에 의해 반사한 빛의 반사 각도도 θ421b로 유지된다. 출사 단부면(105)에 있어서의 출사 각도를 θ421c로 표시하면, 스넬의 법칙에 따라, n×Sin(θ421b)=Sin(θ421c)의 관계가 성립하지만, 광축에 대한 각도 θ421d는 θ421d=θ421c+θrod가 된다. 즉, Sin(θ421a+θrod)=Sin(θ421c)=Sin(θ421d-θrod)의 관계로부터, θ421d=θ421a+2θrod의 관계가 성립한다. 따라서, 출사 단부면(105)에서의 출사후의 광선 각도는 입사 단부면(104)에 있어서의 입사전의 광선 각도에 옵티컬 인테그레이터(103)의 기울기량의 2배를 가산함으로써 얻어지는 각도로 변화한다는 것을 알 수 있다.
다음에, 옵티컬 인테그레이터(103)의 길이 방향의 축이 광축에 대해 θrod로 기울어지고, 광선의 반사 횟수가 2회인 경우에 대해 도 4c를 참조하여 설명한다.
입사 단부면(104)에 입사하는 광선 중, 지면 하측 방방으로부터 각도를 갖고 입사하는 광선을 참조번호 431로 표시하고, 주광선을 참조번호 432로 표시한다. 주광선과 광선 431이 이루는 각도를 θ431a로 표시한다. 광선 431의 입사 단부면(104)에 있어서의 입사 각도는, 옵티컬 인테그레이터(103)가 주광선(432)에 대해 θrod 기울어져 있기 때문에, (θ431a+θrod)가 된다. 그 결과, 광선 431의 입사 단부면(104)에서의 입사후의 각도가 θ431b이고, 옵티컬 인테그레이터(103)의 굴절률을 n으로 표시하면, 스넬의 법칙에 따라, Sin(θ431a+θrod)=n×Sin(θ431b)의 관계가 성립한다.
θ431b의 굴절 각도로 옵티컬 인테그레이터(103)에 입사한 광선은 옵티컬 인테그레이터(103)의 길이 방향의 상부 벽면(401)에 의해 전반사한다. 따라서, 벽면(401)에 의해 반사한 빛의 반사 각도도 θ431b로 유지된다. 벽면(401)에 의해 반사한 광선은 옵티컬 인테그레이터(103)의 길이 방향의 하부 벽면(402)에 의해 전반사하게 된다. 이 때에도, 하부 벽면(402)에 의해 반사한 빛의 반사 각도는 θ431b로 유지된다. 출사 단부면(105)에 있어서 출사 각도에 대해, 스넬의 법칙에 따라, n×Sin(θ431b)=Sin(θ431c)의 관계가 성립한다. 광축에 대한 각도 θ431d는 θ431d=θ431c-θrod가 된다.
즉, Sin(θ431a+θrod)=Sin(θ431c)=Sin(θ431d+θrod)의 관계로부터, θ431d=θ431a의 관계가 성립한다. 따라서, 출사 단부면(105)에서의 출사후의 광선 각도는 입사 단부면(104)에 입사전의 광선 각도와 같은 것을 알 수 있다.
이와 같이, 광축에 대해 θrod 기울어진 옵티컬 인테그레이터(103)의 입사 전후의 광선의 각도는 옵티컬 인테그레이터(103) 내부의 반사 횟수에 따라 다르다. 1회 반사의 경우에는 출사후의 광선 각도는 입사시의 각도에 대해 2θrod를 가산하여 얻어진 각도가 되고, 2회 반사의 경우에는 출사후의 광선 각도는 입사시의 각도와 같다.
또한, 이 현상은, 반사 횟수가 홀수회일 때에는 출사후의 광선 각도가 입사시의 각도에 2θrod을 가산하여 얻어진 각도로서 설명되고, 반사 횟수가 짝수회 반사일 때에는 출사후의 광선 각도가 입사시의 각도와 같은 것으로 설명되는 경우를 포함하고 있다.
일반적으로, 피조명면(112)의 균일한 광강도 분포를 형성하기 위해서 내면 반사 횟수가 충분하게 증가한다. 따라서, 옵티컬 인테그레이터(103)를 θrod 기울게 하는 것에 의해 옵티컬 인테그레이터(103)의 출사 광속이 평균적으로 θrod 무게중심을 변화시킬 수 있어, 피조명면(112)을 조명하는 빛의 텔레센트리시티를 조정할 수 있다.
(제1실시형태)
도 3은 본 발명의 제1실시형태에 따른 조명 광학장치를 나타낸 도면이다. 여기에서는, 일례로서, 도 2와 마찬가지로, 결상 광학계(106)의 제2광학부재(109)와 반사 미러(110)가 편심되어 있는 상태를 나타내고 있다.
본 실시형태에서는, 텔레센트리시티 조정부(121)가 결상 광학계(106)의 외부에 설치되어 있다. 조정부(121)는, 텔레센트리시티를 계측하도록 구성된 계측부(122)와, 그 계측값으로부터 텔레센트리시티 값을 연산처리하도록 구성된 연산 처리부(123)를 구비한다. 더구나, 그 연산 처리 결과에 근거하여 옵티컬 인테그레이터(103)를 구동하도록 구성된 광학 부품 구동기구(구동기구)(124)와, 입사 단부면(104)의 중심 위치 변화량에 따라 광원(101)의 위치를 이동시키도록 구성된 광원 구동기구(125)가 설치된다. 계측부(122)는 반드시 피조명면(112) 위에 설치할 필요는 없다. 계측부(122)는 기판 스테이지(116) 위나 기타 계측 가능한 개소에 설치해도 된다.
텔레센트리시티 조정부(121)는, 연산 처리부(123)에 의한 연산 처리 결과에 근거하여 광학 부품 구동기구(구동기구)(124)에 따라 옵티컬 인테그레이터(103)를 기울여 텔레센트리시티를 조정한다.
출사 단부면(105)과 피조명면(112)이 광학적으로 공역관계를 갖기 때문에, 출사 단부면(105)의 중심 위치가 어긋나 버리면 피조명면(112)에서의 조사 영역이 변경되어, 피조명면(112)의 원하는 영역에 빛이 조사되지 않게 된다. 따라서, 옵티컬 인테그레이터(103)를 기울일 때에는 출사 단부면(105)의 중심 위치가 변화하지 않도록, 출사 단부면(105)의 중심 위치를 회전중심으로 지정하여 옵티컬 인테그레이터(103)를 기울이는 것이 바람직하다.
또한, 전술한 것과 같이 출사 단부면(105)을 회전중심으로 지정하여 옵티컬 인테그레이터(103)를 기울이면, 입사 단부면(104)의 중심 위치가 변화한다. 상기 한 것과 같이 입사 단부면(104)은 광원(101)의 집광부에서 사용되는 타원 미러(102)의 제2초점 부근에 배치되어 있기 때문에, 입사 단부면(104)의 중심 위치가 변화하면, 옵티컬 인테그레이터(103)에 입사하는 광량이 감소해 버린다.
그와 같은 염려를 회피하기 위해, 미리, 입사 단부면(104)의 중심 위치에 대한 조도 최대가 되는 광원(101)의 위치 관계를 구해 둔다. 그리고, 옵티컬 인테그레이터(103)를 기울였을 때의 입사 단부면(104)의 중심 위치의 변화량에 따라, 광원(101)의 위치를 광원 구동기구(125)를 사용하여 이동시킴으로써, 조도 저하를 회피하는 것을 가능하게 한다.
이렇게, 도 3에 나타낸 조명 광학장치는, 광학 부품수를 늘리지 않고 결상 광학계를 복잡화하지 않고, 원판 등의 피조명면에서의 광강도 분포의 균일화와 텔레센트리시티의 조정 모두를 달성할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시형태에 따르면, 조명 광학장치의 사이즈 및 코스트의 증가를 회피하고, 피조명면에서의 조명광의 조도 균일성을 향상시키며 텔레센트리시티의 조정이 가능한 조명 광학장치를 제공할 수 있다.
(제2실시형태)
다음에, 본 발명의 제2실시형태에 따른 조명 광학장치에 대해 설명한다. 본 실시형태에 따른 처리장치의 구성은 제1실시형태와 유사하지만, 텔레센트리시티 조정부(121)에 광원 구동기구(125)가 포함되어 있지 않는 점이 제1 실시형태와 다르다. 또한, 쐐기형 광학소자 쌍(131)이 옵티컬 로드(103)와 결상 광학계(106) 사이에 배치되어 있다. 도 5는 본 실시형태에 따른 조명 광학장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 6a 내지 도 6c에 나타낸 것과 같이, 쐐기형 광학소자 쌍(131)은, 서로 평행하게 대향하는 동일 형상을 갖는 전방측 쐐기형 광학소자(132)와 후방측 쐐기형 광학소자(133)를 포함한다. 전방측 쐐기형 광학소자(132)의 빛이 입사하는 면은 광축에 수직하고, 후방측 쐐기형 광학소자(133)의 빛이 출사하는 면은 광축에 수직하다.
여기에서, 본 실시형태에서 사용되는 쐐기형이란, 도 6a 내지 도 6c에 나타낸 것과 같이 V자 형이 아니라 사다리꼴이며, 사다리꼴의 한쪽 변의 다리가 상부 바닥 및 하부 바닥에 수직한 것으로 가정한다. 또한, 쐐기형이 수직 삼각형이어도 되는 것으로 가정한다.
쐐기형 광학소자 쌍(131)을 통과하는 광선의 거동에 대해 설명한다. 도 6a는 쐐기형 광학소자 쌍(131)에 입사하는 광선이 출사될 때에 각도 변화를 일으키지 않는 상태를 나타낸 도면이다. 이 경우, 입사 광선(611)은 전방측 쐐기형 광학소자 출사 단부면(613)과 후방측 쐐기형 광학소자 입사 단부면(614)에 있어서 스넬의 법칙을 따라 굴절한다. 이 경우, 전방측 쐐기형 광학소자 출사 단부면(613)과 후방측 쐐기형 광학소자 입사 단부면(614)의 광축에 대한 기울기 각도가 같다. 그 결과, 후방측 쐐기형 광학소자 출사 단부면(615)에 있어서의 출사 각도는 광축에 대해 평행하고, 광선이 쐐기형 광학소자 쌍(131)을 통과하는 전후에 있어서 광선의 각도는 변화하지 않는다.
도 6b는 쐐기형 광학소자 쌍(131)에 입사하는 광선의 출사 각도가 변화하는 상태를 나타낸 도면이다. 이 상태는, 도면에 도시된 것과 같이 도 6a의 상태로부터 후방측 쐐기형 광학소자(133)를 광축 주위로 광축과 수직한 면에서 180도 회전시켰을 때의 상태이다. 이 경우, 입사 광선(621)은 전방측 쐐기형 광학소자 출사 단부면(613)과 후방측 쐐기형 광학소자 입사 단부면(614)에 있어서 스넬의 법칙을 따라 굴절한다. 이 경우, 전방측 쐐기형 광학소자 출사 단부면(613)과 후방측 쐐기형 광학소자 입사 단부면(614)의 광축에 대한 기울기 각도가 다르다. 그 결과, 후방측 쐐기형 광학소자 출사 단부면(615)에 있어서의 출사 각도는 광축에 대해 평행하게 되지 않고, 광선이 쐐기형 광학소자 쌍(131)을 통과하는 전후에 있어서 광선 각도가 변화한다.
도 6c는 쐐기형 광학소자 쌍(131)에 입사하는 광선의 출사 각도가 변화되는 상태를 나타낸 도면이다. 이 상태는 도면에 도시된 것과 같이 도 6b의 상태로부터 전방측 쐐기형 광학소자(132)와 후방측 쐐기형 광학소자(133)의 양쪽의 광학소자를 광축 주위로 광축과 수직한 면에서 180도 회전시켰을 때의 상태이다. 도 6b와 비교하면 전방측 쐐기형 광학소자 출사 단부면(613)과 후방측 쐐기형 광학소자 입사 단부면(614)의 각도가 광축에 대해 반전하고 있기 때문에, 후방측 쐐기형 광학소자 출사 단부면(615)으로부터 광선이 출사되는 각도도 도 6b의 경우와 비교해서 광축에 대해 반전한 각도가 된다.
본 실시형태에서는, 광학 부품 구동기구(회전 기구)(124)는, 결상 광학계(106)의 외부에서 쐐기형 광학소자 쌍(131)에 접속된다. 광학 부품 구동기구(회전 기구)(124)는, 연산 처리부(123)의 연산 결과에 근거하여 전방측 쐐기형 광학소자(132) 및/또는 후방측 쐐기형 광학소자(133)를 광축에 대해 수직한 평면(광축 주위)에서 180도 회전하여, 텔레센트리시티를 조정한다. 제1실시형태와 마찬가지로, 계측부(122)가 반드시 피조명면(112) 위에 설치할 필요는 없다. 계측부(122)가는 기판 스테이지(116) 위나 기타 계측 가능한 개소에 설치해도 된다. 이러한 구성을 갖는 조명 광학장치에서도, 제1실시형태와 유사한 효과가 얻어진다.
(제3실시형태)
다음에, 본 발명의 제3실시형태에 따른 조명 광학장치에 대해 설명한다. 본 실시형태에 따른 처리장치의 구성은 제2실시형태와 유사하지만, 쐐기형 광학소자 쌍(131)이 결상 광학계(106)와 피조명면(112) 사이에 배치되어 있는 점이 제2 실시형태와 다르다. 도 7은 본 실시형태에 따른 조명 광학장치를 나타낸 도면이다.
본 실시형태에 있어서도, 제2실시형태와 마찬가지로, 광학 부품 구동기구(회전 기구)(124)는 결상 광학계(106)의 외부에서 쐐기형 광학소자 쌍(131)에 접속된다. 광학 부품 구동기구(회전 기구)(124)는, 연산 처리부(123)의 연산 결과에 근거하여 전방측 쐐기형 광학소자(132) 및/또는 후방측 쐐기형 광학소자(133)를 광축에 대해 수직한 평면(광축 주위)에서 180도 회전하여, 텔레센트리시티를 조정한다. 제1실시형태 및 제2실시형태와 마찬가지로, 계측부(122)가 반드시 피조명면(112) 위에 설치할 필요는 없고, 게측부(122)를 기판 스테이지(116) 위나 기타 계측 가능한 개소에 설치해도 된다. 이러한 구성을 갖는 조명 광학장치에 의해서도, 제1실시형태 및 제2실시형태와 유사한 효과가 얻어진다.
제1실시형태 내지 제3실시형태에서는, 연산 처리부(123)의 연산 결과에 근거하여 광학 부품 구동기구가 자동으로 광학 부품을 기울이거나 회전시켜 텔레센트리시티를 조정하고 있다. 그러나, 기울임 또는 회전은 수동으로 행해도 된다.
(디바이스 제조방법)
본 발명의 실시형태에 따른 디바이스의 제조방법은, 반도체 디바이스 등의 마이크로 디바이스나 미세 구조를 갖는 소자 등의 디바이스를 제조하는데 적합하다. 이 디바이스 제조방법은, 전술한 노광장치를 사용하여 물체 위에 잠상 패턴을 형성하는 단계(예를 들어, 노광공정)와, 이전 단계에서 잠상 패턴이 형성된 물체를 현상하는 단계를 포함한다. 더구나, 이 디바이스 제조방법은, 다른 공지된 단계(산화, 성막, 증착, 도핑, 평탄화, 에칭, 레지스트 박리, 다이싱, 본딩, 패키징 등)를 포함한다. 본 실시형태의 디바이스 제조방법은, 종래의 디바이스 제조방법에 비해, 디바이스의 성능, 품질, 생산성 및 생산 코스트의 적어도 1개에 있어서 유리하다.
예시적인 실시형태들을 참조하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 이러한 실시형태에 한정되지 않는다는 것은 자명하다. 이하의 청구범위의 보호범위는 가장 넓게 해석되어 모든 변형, 동등물 구조 및 기능을 포괄하여야 한다.
본 출원은 2014년 11월 21일자 출원된 일본 특허출원 2014-236356의 우선권을 주장하며, 이 출원의 전체내용을 참조를 위해 본 출원에 원용한다.

Claims (14)

  1. 광원으로부터의 빛으로 마스크를 조명하는 조명 광학장치로서,
    입사 단부면으로부터 입사한 상기 빛을 내면에서 복수회 반사시켜, 출사 단부면에서의 광강도 분포를 균일하게 하도록 구성된 옵티컬 인테그레이터와,
    상기 마스크에 상기 옵티컬 인테그레이터의 상기 출사 단부면의 상을 형성하도록 구성된 결상 광학계와,
    상기 마스크에 입사한 주광선과 상기 마스크의 법선이 평행에 접근하도록 상기 빛의 텔레센트리시티를 조정하도록 구성되고 상기 결상 광학계의 외부에 배치되도록 구성된 조정부를 구비한 조명 광학장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 조정부는 상기 옵티컬 인테그레이터를 기울이는 기구를 구비하고,
    상기 옵티컬 인테그레이터의 기울임에 따라 상기 빛의 상기 텔레센트리시티가 변화하는 조명 광학장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 조정부는,
    쐐기형 광학소자 쌍과,
    상기 쐐기형 광학소자 쌍의 적어도 1개를 광축 주위로 회전시키도록 구성된 기구를 구비하고,
    상기 쐐기형 광학소자 쌍의 적어도 1개의 상기 광축 주위의 회전에 따라 상기 빛의 상기 텔레센트리시티가 변화하는 조명 광학장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 빛의 상기 텔레센트리시티를 계측하도록 구성된 계측부를 더 구비한 조명 광학장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 조정부는, 상기 계측부에 의한 게측값에 근거하여 상기 옵티컬 인테그레이터를 기울이도록 구성된 구동기구를 구비한 조명 광학장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 옵티컬 인테그레이터의 상기 출사 단부면의 중심 위치를 회전중심으로 하여 상기 옵티컬 인테그레이터를 기울이도록 구성된 구동기구를 더 구비한 조명 광학장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 옵티컬 인테그레이터의 상기 입사 단부면에 입사한 상기 빛의 위치를 움직이도록 구성된 구동기구를 더 구비한 조명 광학장치.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 광원의 위치를 이동하도록 구성된 광원 구동기구를 더 구비한 조명 광학장치.
  9. 제 3항에 있어서,
    상기 쐐기형 광학소자 쌍은, 상기 옵티컬 인테그레이터의 상기 출사 단부면과 상기 결상 광학계 사이에 배치되어 있는 조명 광학장치.
  10. 제 3항에 있어서,
    상기 쐐기형 광학소자 쌍은, 상기 결상 광학계와 상기 마스크 사이에 배치되어 있는 조명 광학장치.
  11. 제 4항에 있어서,
    상기 조정부는, 상기 계측부에 의한 계측값에 근거하여 상기 쐐기형 광학소자 쌍을 광축에 대해 수직한 평면에서 회전시키도록 구성된 회전 기구를 구비한 조명 광학장치.
  12. 제 3항에 있어서,
    상기 쐐기형 광학소자 쌍은, 제1 쐐기형 광학소자와 제2 쐐기형 광학소자를 포함하고,
    상기 제1 쐐기형 광학소자의 상기 빛이 입사하는 면은 상기 광축에 수직하고,
    상기 제2 쐐기형 광학소자의 상기 빛이 출사하는 면은 상기 광축에 수직한 조명 광학장치.
  13. 마스크에 형성되어 있는 패턴 상을 기판에 전사하는 노광장치로서,
    광원으로부터의 빛으로 상기 마스크를 조명하도록 구성된 조명 광학장치를 구비하고,
    상기 조명 광학장치는,
    입사 단부면으로부터 입사한 상기 빛을 내면에서 복수회 반사시켜, 출사 단부면에서의 광강도 분포를 균일하게 하도록 구성된 옵티컬 인테그레이터와,
    상기 마스크에 상기 옵티컬 인테그레이터의 상기 출사 단부면의 상을 형성하도록 구성된 결상 광학계와,
    상기 마스크에 입사한 주광선과 상기 마스크의 법선이 평행에 접근하도록 상기 빛의 텔레센트리시티를 조정하도록 구성되고 상기 결상 광학계의 외부에 배치되도록 구성된 조정부를 구비한 노광장치.
  14. 디바이스 제조방법으로서,
    노광장치를 사용하여 기판을 노광하여 마스크 위에 형성된 패턴의 상을 상기 기판에 전사하는 단계와,
    상기 노광단계에서 노광된 상기 기판을 현상하는 단계를 포함하고,
    상기 노광장치는 조명 광학장치를 구비하고,
    상기 조명 광학장치는, 광원으로부터의 빛으로 상기 마스크를 조명하도록 구성되고,
    입사 단부면으로부터 입사한 상기 빛을 내면에서 복수회 반사시켜, 출사 단부면에서의 광강도 분포를 균일하게 하도록 구성된 옵티컬 인테그레이터와,
    상기 마스크에 상기 옵티컬 인테그레이터의 상기 출사 단부면의 상을 형성하도록 구성된 결상 광학계와,
    상기 마스크에 입사한 주광선과 상기 마스크의 법선이 평행에 접근하도록 상기 빛의 텔레센트리시티를 조정하도록 구성되고 상기 결상 광학계의 외부에 배치되도록 구성된 조정부를 구비한 디바이스 제조방법.
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