KR20170003722A - 조명 광학계, 노광 장치 및 디바이스의 제조 방법 - Google Patents

조명 광학계, 노광 장치 및 디바이스의 제조 방법 Download PDF

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KR20170003722A
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Abstract

조명 광학계(13)는, 광원 장치(12)로부터의 노광 광(EL)이 입사한 경우에 조명 광학계(13)의 조명 광로 내의 조명 동공면(27)에 소정의 광 강도 분포를 형성하는 옵티컬 인테그레이터(26)와, 옵티컬 인테그레이터(26) 보다도 레티클(R)측에 있어서 또는 조명 광학계(13)의 광축 방향에 있어서 조명 동공면(27)을 포함하여 설정되는 제 1 조정 영역(63) 내에 배치되고, 입사하는 노광 광(EL)의 위치에 따라서 투과율 특성이 다른 투과 필터(64)와, 투과 필터(64)를 제 1 조정 영역(63) 내에 있어서 광축 방향을 따라 이동시키는 이동 기구(70)를 구비한다.

Description

조명 광학계, 노광 장치 및 디바이스의 제조 방법{ILLUMINATION OPTICAL SYSTEM, EXPOSURE APPARATUS, AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 조명 광학계, 상기 조명 광학계를 구비하는 노광 장치 및 상기 노광 장치를 이용하는 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 집적 회로 등의 마이크로 디바이스를 제조하기 위한 노광 장치는, 광원으로부터 출력되는 노광 광을 소정의 패턴이 형성되는 레티클(reticle) 등의 마스크로 인도하기 위한 조명 광학계를 구비하고 있다. 이러한 조명 광학계에는, 옵티컬 인터그레이터(optical integrator)로서의 플라이 아이 렌즈(fly eye lens)가 마련되어 있다. 그리고, 플라이 아이 렌즈에 노광 광이 입사한 경우, 상기 플라이 아이 렌즈의 사출면측에 있어서 마스크의 피조사면에 대하여 광학적으로 푸리에(Fourier) 변환의 관계에 있는 조명 동공면(照明 瞳面)에는, 소정의 광 강도 분포(이하, "동공 강도 분포(瞳强度 分布)"라 함)가 형성된다. 또한, 동공 강도 분포가 형성되는 조명 동공면을 다수의 광원으로 이루어지는 ２차 광원이라고도 한다.
이러한 2차 광원으로부터 사출되는 노광 광은, 콘덴서 렌즈에 의해 집광된 후, 마스크를 중첩적으로 조명하도록 되어 있다. 그리고, 마스크를 투과한 노광 광은, 투영 광학계를 거쳐서 감광 재료의 도포되는 웨이퍼 등의 기판상을 조사하도록 되어 있다. 그 결과, 기판상에는 마스크의 패턴이 투영 노광(전사)된다.
그런데, 최근에는, 마스크에 형성되는 패턴의 고집적화(미세화)가 진행되고 있다. 마스크의 미세 패턴을 기판상에 정확하게 전사 인쇄하기 위해서는, 기판상에 균일한 조도 분포를 갖는 조사 영역["정지 노광 영역"이라고도 함]을 형성시키는 것이 불가결하다. 그래서, 종래부터, 마스크의 미세 패턴을 기판상에 정확하게 전사하기 위해서, 예를 들어, 윤대 형상(輪帶形狀)이나 복수극 형상(複數極形狀)[2극 형상(2極形狀), 4극 형상(4極形狀) 등] 동공 강도 분포를 조명 동공면에 형성하여, 투영 광학계의 초점 심도(焦點深度)나 해상력을 향상시키고 있다(특허 문헌 1 참조).
미국 특허 출원 공개 제 2006/0055834 호 명세서
그런데, 마스크의 미세 패턴을 기판상에 정확하게 전사 인쇄할 때에는, 조명 동공면에서의 동공 강도 분포를 소망한 형상으로 조정할 뿐만 아니라, 최종적인 피조사면인 기판상의 각 점의 광 강도를 거의 균일하게 조정할 필요가 있다. 기판상의 각 점에서의 광 강도에 편차가 있으면, 기판상의 위치마다 패턴의 선폭이 편차가 생겨서, 마스크의 미세 패턴을 노광 영역의 전체에 걸쳐서 소망한 선폭으로 기판상에 정확하게 전사할 수 없는 우려가 있었다.
본 발명은, 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은 피조사면에서의 광 강도 분포를 조정할 수 있는 조명 광학계, 노광 장치 및 디바이스의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 실시형태에 나타내는 도 1 내지 도 17에 대응시킨 이하의 구성을 채용하고 있다.
본 발명의 조명 광학계는, 광원(12)으로부터의 광(EL)으로 피조사면(Ra, Wa)을 조명하는 조명 광학계(13)에 있어서, 상기 광원(12)으로부터의 광(EL)이 입사했을 경우에 상기 조명 광학계(13)의 조명 광로 내의 조명 동공면(27)에 소정의 광 강도 분포를 형성하는 옵티컬 인테그레이터(26)와, 상기 옵티컬 인테그레이터(26)보다도 상기 피조사면(Ra, Wa)측에 있어서 또는 상기 조명 광학계(13)의 광축 방향에 있어서 상기 조명 동공면(27)을 포함하여 설정되는 제 1 조정 영역(63) 및 상기 조명 동공면(27)과 광학적으로 공역한 동공 공역면(83)을 포함하여 설정되는 제 2 조정 영역(80) 내 중 적어도 한쪽의 영역 내에 배치되어, 입사하는 광(EL)의 위치에 따라서 투과율 특성이 다른 투과 필터(64, 81, 82, 81A, 82A)와, 상기 투과 필터(64, 81, 82, 81A, 82A)를 상기 적어도 한쪽의 영역 내에 있어서 상기 광축 방향을 따라 이동시키는 이동 기구(70)를 구비하는 것을 요지로 한다.
상기 구성에 의하면, 투과 필터(64, 81, 82, 81A, 82A)는, 광(EL)의 입사하는 위치에 따라서 투과율 특성이 다르도록 형성되어 있다. 이러한 투과 필터(64, 81, 82, 81A, 82A)가, 제 1 조정 영역 내 및 제 2 조정 영역 내 중 적어도 한쪽의 영역 내에 배치되어 있다. 그리고, 투과 필터(64, 81, 82, 81A, 82A)를 조명 광학계(13)의 광축 방향을 따라 이동시키는 것에 의해, 피조사면(Ra, Wa)상의 각 점에 있어서 광 강도 분포["동공 강도 분포"라고도 함]가 독립적으로 조정된다. 그 때문에, 피조사면(Ra, Wa)상의 각 점에 있어서 광 강도 분포를 서로 대략 동일 성상의 분포로 조정하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명을 이해하기 쉽게 설명하기 위해서 실시형태를 도시하는 도면의 부호에 대응시켜서 설명했지만, 본 발명이 실시형태에 한정되는 것이 아닌 것은 말할 필요도 없다.
본 발명에 의하면, 피조사면에서의 광 강도 분포를 조정할 수 있다.
도 1은 제 1 실시형태에 있어서 노광 장치를 도시하는 개략 구성도,
도 2는 한쌍의 마이크로 플라이 아이 렌즈를 모식적으로 도시하는 사시도,
도 3은 조명 동공면에 형성되는 원형 형상의 2차 광원을 도시하는 모식도,
도 4의 (a)는 레티클상에 형성되는 조명 영역을 도시하는 모식도이며, (b)는 웨이퍼상에 형성되는 정지 노광 영역을 도시하는 모식도,
도 5는 정지 노광 영역 내의 중심점에 입사하는 입사광에 의해 형성되는 제 1 동공 강도 분포를 도시하는 모식도,
도 6은 정지 노광 영역 내의 주변점에 입사하는 입사광에 의해 형성되는 제 2 동공 강도 분포를 도시하는 모식도,
도 7의 (a)는 정지 노광 영역 내의 중심점에 대응하는 제 1 동공 강도 분포의 Z축 방향을 따른 광 강도를 도시하는 그래프이며, (b)는 정지 노광 영역 내의 주변점에 대응하는 제 2 동공 강도 분포의 Z축 방향을 따른 광 강도를 도시하는 그래프,
도 8은 제 1 실시형태에 있어서 분포 보정 광학계를 도시하는 개략 구성도,
도 9는 제 1 실시형태에 있어서 투과 필터를 모식적으로 도시하는 정면도,
도 10은 투과 필터를 Y축 방향을 따라 이동시켰을 경우의 작용도,
도 11은 투과 필터를 Y축 방향을 따라 이동시켰을 경우의 작용도,
도 12는 투과 필터를 Y축 방향을 따라 이동시켰을 경우의 작용도,
도 13은 투과 필터를 Y축 방향을 따라 이동시켰을 경우의 작용도,
도 14의 (a)는 제 2 실시형태에 있어서 분포 보정 광학계를 도시하는 개략 구성도이며, (b)는 각 투과 필터를 모식적으로 도시하는 정면도,
도 15는 제 3 실시형태에 있어서 분포 보정 광학계를 도시하는 개략 구성도,
도 16은 디바이스의 제조 예의 플로우 챠트,
도 17은 반도체 디바이스의 경우의 기판 처리에 관한 상세한 플로우 챠트.
(제 1 실시형태)
이하에, 본 발명을 구체화한 제 1 실시형태에 대해서 도 1 내지 도 13에 근거해 설명한다. 또한, 본 실시형태에서는, 후술하는 투영 광학계(15)의 광축(도 1에 있어서 상하 방향)을 Z축 방향이라고 하는 동시에, 도 1에 있어서 좌우 방향을 Y축 방향이라고 하고, 또한 도 1에 있어서 지면과 직교하는 방향을 X축 방향이라고 하는 것으로 한다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 노광 장치(11)는, 소정의 회로 패턴이 형성된 투과형의 레티클(R)에 노광 광(EL)을 조명하는 것에 의해, 표면(Wa)(+Z방향측의 면에 있어서, 도 1에서는 상면)에 레지스트 등의 감광 재료가 도포된 웨이퍼(W)에 회로 패턴의 상을 투영하기 위한 장치이다. 이러한 노광 장치(11)는, 광원 장치(12)로부터 사출된 노광 광(EL)을 레티클(R)의 피조사면(Ra)(+Z방향측의 면)으로 인도하는 조명 광학계(13)와, 레티클(R)을 보지하는 레티클 스테이지(14)와, 레티클(R)을 통과한 노광 광(EL)을 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 인도하는 투영 광학계(15)와, 웨이퍼(W)를 보지하는 웨이퍼 스테이지(16)를 구비하고 있다. 또한, 본 실시형태의 광원 장치(12)는, 193㎚ 의 파장의 광을 출력하는 ArF 엑시머 레이저 광원을 갖고, 상기 ArF 엑시머 레이저 광원으로부터 출력되는 광이 노광 광(EL)으로서 노광 장치(11) 내로 인도된다.
조명 광학계(13)는, 광원 장치(12)로부터 사출되는 노광 광(EL)을 소정의 단면 형상(예를 들어, 단면 대략 직사각형)을 이루는 평행한 광속으로 변환하기 위한 정형 광학계(17)와, 상기 정형 광학계(17)로부터 사출된 노광 광(EL)을 레티클(R)측(여기에서는, +Y방향측이고 도 1에 있어서의 우측)에 반사하는 제 1 반사 미러(18)를 구비하고 있다. 이 제 1 반사 미러(18)의 사출측[레티클(R)측]에는, 회절 광학 소자(19)가 마련되어 있다. 이 회절 광학 소자(19)는, 유리 기판에 노광 광(EL)의 파장과 같은 정도의 피치를 갖는 복수의 단차를 형성함으로써 구성되어 있고, 입사측[광원 장치(12)측]으로부터 입사한 노광 광(EL)을 소정의 각도로 회절하는 작용을 갖고 있다. 예를 들어, 윤대 조명용의 회절 광학 소자(19)를 이용할 경우, 회절 광학 소자(19)에 입사측으로부터 단면 대략 직사각형을 이루는 평행한 광속의 노광 광(EL)이 입사하면, 회절 광학 소자(19)로부터는, 단면 형상이 윤대 형상(거의 원환상)을 이루는 광속이 레티클(R)측에 사출된다. 또한, 복수극(2극, 4극, 8극 등) 조명용의 회절 광학 소자(19)를 이용할 경우, 회절 광학 소자(19)에 입사측으로부터 단면 대략 직사각형을 이루는 평행한 광속의 노광 광(EL)이 입사하면, 회절 광학 소자(19)로부터는, 극의 수에 따른 복수(예를 들어 4개)의 광속이 레티클(R)측에 사출된다.
또한, 조명 광학계(13)에는, 회절 광학 소자(19)로부터 사출되는 노광 광(EL)이 입사하는 아포칼 광학계(20)["무초점 광학계"라고도 함]가 마련되어 있다. 이 아포칼 광학계(20)는, 제 1 렌즈군(21)(도 1에서는 1개의 렌즈만을 도시)과, 상기 제 1 렌즈군(21)보다도 사출측에 배치되는 제 2 렌즈군(22)(도 1에서는 1개의 렌즈만을 도시)을 갖고 있다. 그리고, 아포칼 광학계(20)의 입사측의 초점 위치는, 회절 광학 소자(19)의 설치 위치와 대략 동일한 동시에, 아포칼 광학계(20)의 사출측의 초점 위치는 도 1에 있어서 파선으로 도시하는 소정면(23)의 위치와 대략 동일하게 되도록 형성되어 있다.
또한, 제 1 렌즈군(21)과 제 2 렌즈군(22) 사이의 광로 내에 있어서, 후술하는 옵티컬 인테그레이터(26)의 조명 동공면(27)과 광학적으로 공역한 위치 또는 그 근방에는, 노광 광(EL)의 입사 위치에 따라서 투과율이 다른 투과율 분포를 갖는 보정 필터(24)가 마련되어 있다. 이 보정 필터(24)는, 입사 측면 및 사출 측면이 평행한 유리 기판에 대하여 크롬이나 산화 크롬 등으로 구성되는 차광성 도트의 패턴이 형성된 필터이다.
또한, 아포칼 광학계(20)의 레티클(R)측에는, σ값(σ값=조명 광학계(13)의 레티클(R)측의 개구수/투영 광학계(15)의 레티클(R)측의 개구수)을 가변시키기 위한 줌 광학계(25)가 마련되어 있고, 상기 줌 광학계(25)는, 소정면(23)보다도 사출측에 배치되어 있다. 그리고, 줌 광학계(25)로부터 사출되는 노광 광(EL)은, 줌 광학계(25)에 의해 평행한 광속으로 변환된 후, 상기 줌 광학계(25)의 사출측에 배치되는 옵티컬 인테그레이터(26)에 입사하도록 되어 있다. 그리고, 옵티컬 인테그레이터(26)는, 입사한 노광 광(EL)을 복수의 광속으로 파면 분할하고, 그 사출측(+Y 방향측)에 위치하는 조명 동공면(27)에 소정의 광 강도 분포["동공 강도 분포"라고도 함]를 형성하도록 되어 있다. 또한, 동공 강도 분포가 형성되는 조명 동공면(27)의 것을, 다수의 면 광원으로 이루어지는 2차 광원(60)(도 3 참조)이라고 한다.
옵티컬 인테그레이터(26)는, 그 입사면(-Y방향측의 면으로서, 도 1에서는 좌면)이 줌 광학계(25)의 사출측의 초점 위치(동면이라고도 함) 또는 상기 초점 위치 근방에 위치하도록 배치되어 있다. 즉, 소정면(23)과 옵티컬 인테그레이터(26)의 입사면은 실질적으로 푸리에 변환의 관계인 동시에, 아포칼 광학계(20)의 동면[즉, 보정 필터(24)의 설치 위치]과 옵티컬 인테그레이터(26)의 입사면과는 광학적으로 거의 공역한 관계가 된다.
옵티컬 인테그레이터(26)의 사출측에는, 투영 광학계(15)의 입사 동면과 광학적으로 거의 공역한 위치에 배치되고, 또한 2차 광원(60)의 조명에 기여하는 범위를 규정하기 위한 도시하지 않는 조명 개구 조리개가 마련되어 있다. 이 조명 개구 조리개는, 크기 및 형상이 다른 복수의 개구부를 갖고 있다. 그리고, 조명 개구 조리개에서는, 2차 광원(60)으로부터 사출되는 노광 광(EL)의 단면 형상에 대응한 개구부가 노광 광(EL)의 광로 내에 배치된다. 즉, 2차 광원(60)으로부터 사출되는 노광 광(EL)의 단면 형상이 윤대 형상일 경우, 조명 개구 조리개는, 윤대 형상에 대응한 형상의 개구부가 노광 광(EL)의 광로 내에 위치하도록 구동하도록 되어 있다. 또한, 2차 광원(60)으로부터 사출되는 노광 광(EL)의 단면 형상이 4극 형상일 경우, 조명 개구 조리개는, 4극 형상에 대응한 형상의 개구부가 노광 광(EL)의 광로 내에 위치하도록 구동하도록 되어 있다.
옵티컬 인테그레이터(26) 및 상기 조명 개구 조리개의 사출측에는, 레티클(R)상에 형성되는 조명 영역(ER1)[도 4의 (a) 참조]이나 상기 조명 영역(ER1)과 광학적으로 공역한 관계가 되는 웨이퍼(W)상에 형성되는 정지 노광 영역(ER2)[도 4의 (b) 참조] 내의 각 점에 있어서 광 강도 분포를 보정하기 위한 분포 보정 광학계(31)가 마련되어 있다. 또한, 분포 보정 광학계(31)의 구체적인 구성에 대해서는 후술하는 것으로 한다.
분포 보정 광학계(31)의 사출측에는, 적어도 1개의 렌즈(도 1에서는 1개만 도시)로 구성되는 제 1 콘덴서 광학계(28)와, 상기 제 1 콘덴서 광학계(28)의 사출측에 있어서 또는 레티클(R)의 피조사면(Ra)과 광학적으로 공역한 위치에 배치되는 레티클 블라인드(reticle blind; 29)["마스크 블라인드"라고도 함]가 마련되어 있다. 제 1 콘덴서 광학계(28)는 파워(초점 거리의 역수)를 갖는 광학 소자(렌즈)로 구성되어 있다. 또한, 레티클 블라인드(29)에는, 긴 방향이 Z축 방향이고, 또한 짧은 방향이 X축 방향이 되는 직사각형의 개구부(29a)가 형성되어 있다. 그리고, 제 1 콘덴서 광학계(28)로부터 사출된 노광 광(EL)은, 레티클 블라인드(29)를 중첩적으로 조명하도록 되어 있다. 또한, 파워를 갖는 광학 소자는, 노광 광(EL)이 광학 소자에 입사함으로써, 상기 노광 광(EL)의 특성이 변화되는 것과 같은 광학 소자이다.
또한, 레티클 블라인드(29)의 사출측에는, 파워를 갖는 렌즈로 구성되는 제 2 콘덴서 광학계(30)가 마련되어 있고, 상기 제 2 콘덴서 광학계(30)는, 레티클 블라인드(29)측에서 입사한 광을 대략 평행한 광속으로 변환하도록 되어 있다. 또는, 제 2 콘덴서 광학계(30)의 사출측에는, 결상 광학계(32)가 마련되어 있다. 이 결상 광학계(32)는, 입사측 렌즈군(33)과, 상기 입사측 렌즈군(33)으로부터 사출되는 노광 광(EL)을 -Z방향측(도 1에서는 하측)에 반사하는 제 2 반사 미러(34)와, 상기 제 2 반사 미러(34)의 사출측에 배치되는 사출측 렌즈군(35)을 구비하고 있다. 입사측 렌즈군(33)은 적어도 1개(도 1에서는 1개만 도시)의 파워를 갖는 광학 소자(렌즈)로 구성되는 동시에, 사출측 렌즈군(35)은 적어도 1개(도 1에서는 1개만 도시)의 파워를 갖는 광학 소자(렌즈)로 구성되어 있다. 그리고, 결상 광학계(32)로부터 사출되는 노광 광(EL)은, 레티클(R)의 피조사면(Ra)을 중첩적으로 조명하도록 되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 레티클 블라인드(29)의 개구부(29a)의 형상은 상술한 바와 같이, 직사각형을 이루고 있다. 그 때문에, 레티클(R)상의 조명 영역(ER1) 및 웨이퍼(W)상의 정지 노광 영역(ER2)은, 도 4의 (a) 및 (b)에 도시하는 바와 같이, 긴 방향이 제 1 방향으로서의 Y축 방향이 되고, 또한 짧은 방향이 제 2 방향으로서의 X축 방향이 되는 직사각형으로 각각 형성된다.
레티클 스테이지(14)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 투영 광학계(15)의 물체면측에 있어서, 그 레티클(R)의 탑재면이 투영 광학계(15)의 광축 방향(Z축 방향)과 거의 직교하도록 배치되어 있다. 또한, 레티클 스테이지(14)에는, 보지하는 레티클(R)을 X축 방향으로 소정 스트로크로 이동시키는 도시하지 않은 레티클 스테이지 구동부가 마련되어 있다.
또한, 레티클 스테이지(14)의 근방에는, 동공 강도 분포 측량 장치(36)가 마련되어 있다. 이 동공 강도 분포 측량 장치(36)는, 2차 광원(60)에 있어서 레티클(R)상의 조명 영역(ER1) 내의 1 점에 입사하는 각 입사광에 의해 형성되는 동공 강도 분포를 점 마다[위치 마다] 측량하는 장치이다. 이러한 동공 강도 분포 측량 장치(36)는, 사출측 렌즈군(35)으로부터 레티클(R)을 향해서 사출되는 노광 광(EL)의 일부["반사광"이라고도 함]를 반사시키는 빔 스플리터(37)와, 상기 빔 스플리터(37)에 반사된 반사광이 입사하는 측량용 렌즈(38)와, 상기 측량용 렌즈(38)로부터 사출된 반사광이 입사하는 검출부(39)를 구비하고 있다. 이 검출부(39)는, CCD 촬상 소자나 포토 다이오드 등을 갖고 있고, 검출부(39)로부터는, 입사한 반사광에 따른 검출 신호가 제어 장치(40)에 출력된다. 그리고, 제어 장치(40)는 검출부(39)로부터의 검출 신호에 근거해, 조명 영역(ER1)의 점 마다의 동공 강도 분포를 도출하도록 되어 있다. 또한, 동공 강도 분포 측량 장치(36)에 대해서는, 예를 들어 일본 특허 공개 제 2006-54328 호 공보나 일본 특허 공개 제 2003-22967 호 공보 및 이것에 대응하는 미국 특허 출원 공개 제 2003/0038225 호 명세서에 개시되어 있다.
투영 광학계(15)는, 내부가 질소 등의 불활성 가스로 충전되는 경통(41)을 구비하고, 이 경통(41) 내에는, 도시하지 않은 복수의 렌즈가 노광 광(EL)의 광로(Z축 방향)에 따라 마련되어 있다. 또한, 경통(41) 내에 있어서, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)의 설치 위치 및 레티클(R)의 피조사면(Ra)의 설치 위치와 광학적으로 푸리에 변환의 관계로 되는 위치에는, 개구 조리개(42)가 배치되어 있다. 그리고, 노광 광(EL)에서 조명된 레티클(R)상의 회로 패턴의 상은, 투영 광학계(15)를 거쳐서 소정의 축소 배율로 축소된 상태에서, 웨이퍼 스테이지(16)상의 웨이퍼(W)에 투영 전사된다. 여기서, 광로는, 사용 상태에 있어서, 노광 광(EL)이 통과하는 것이 의도되어 있는 경로를 도시하고 있다.
웨이퍼 스테이지(16)는, 투영 광학계(15)의 광축과 거의 직교하는 평면 형상의 탑재면(43)을 구비하고, 상기 탑재면(43)상에는, 웨이퍼(W)가 탑재된다. 또한, 웨이퍼 스테이지(16)에는 보지하는 웨이퍼(W)를 X축 방향에 소정 스트로크로 이동시키는 도시하지 않은 웨이퍼 스테이지 구동부가 마련되어 있다. 또한, 웨이퍼 스테이지(16)에는, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)이 투영 광학계(15)의 광축과 직교 상태가 되도록, 웨이퍼(W)의 위치를 미세조정시키는 기능이 마련되어 있다.
그리고, 본 실시형태의 노광 장치(11)를 이용해서 웨이퍼(W)에 패턴의 상을 투영할 경우, 레티클(R)은, 상기 레티클 스테이지 구동부의 구동에 의해, +X방향측으로부터 -X방향측(도 1에서는 지면 위쪽으로부터 지면 안쪽)으로 소정 스트로크 마다 이동한다. 그렇게 하면, 레티클(R)에 있어서 조명 영역(ER1)은, 상기 레티클(R)의 피조사면(Ra)의 -X방향측으로부터 +X방향측(도 1에서는 지면 앞측으로부터 지면 안쪽측)을 따라 이동한다. 즉, 레티클(R)의 패턴이 -X방향측으로부터 +X방향측에 순차적으로 스캔된다. 또한, 웨이퍼(W)는, 상기 웨이퍼 스테이지 구동부의 구동에 의해, 레티클(R)의 X축 방향을 따른 이동에 대하여 투영 광학계(15)의 축소 배율에 따른 속도비로 -X방향측으로부터 +X방향측에 동기하여 이동한다. 그 결과, 웨이퍼(W)의 하나의 숏 영역에는, 레티클(R) 및 웨이퍼(W)의 동기 이동에 따라 레티클(R)상의 회로 패턴을 소정의 축소 배율로 축소한 형상의 패턴이 형성된다. 그리고, 하나의 숏 영역에의 패턴의 형성이 종료했을 경우, 웨이퍼(W)의 다른 숏 영역에 대한 패턴의 형성이 연속하여 실행된다.
다음에, 본 실시형태의 옵티컬 인테그레이터(26)에 대해서 도 2에 근거해 설명한다. 또한, 도 2에서는, 명세서의 설명 이해의 편의상, 후술하는 각 실린드리컬 렌즈 면(52, 53, 54, 55)의 크기가 과장되어 그려져 있는 것으로 한다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 옵티컬 인테그레이터(26)는, 조명 광학계(13)의 광축(AX)(도 1 및 도 2에서는 일점 쇄선으로 나타냄)에 따라 배치되는 한쌍의 마이크로 플라이 아이 렌즈(50, 51)를 구비하고 있다. 이들 양 마이크로 플라이 아이 렌즈(50, 51)는, 옵티컬 인테그레이터(26)의 사출측에 위치하는 조명 동공면(27)이 투영 광학계(15)의 개구 조리개(42)와 광학적으로 공역한 위치에 형성되도록 각각 배치되어 있다.
입사측에 위치하는 제 1 마이크로 플라이 아이 렌즈(50)의 입사측 및 사출측에 위치하는 제 2 마이크로 플라이 아이 렌즈(51)의 입사측에는, 조명 광학계(13)의 광축(AX)과 거의 직교하는 입사면(50a, 51a)이 각각 형성되어 있다. 또한, 제 1 마이크로 플라이 아이 렌즈(50)의 사출측 및 제 2 마이크로 플라이 아이 렌즈(51)의 사출측에는, 조명 광학계(13)의 광축(AX)과 거의 직교하는 사출면(50b, 51b)이 각각 형성되어 있다. 그리고, 양 마이크로 플라이 아이 렌즈(50, 51)의 입사면(50a, 51a)측에는, Z축 방향으로 연장되는 복수(도 2에서는 10개)의 실린드리컬 렌즈면(52, 53)이 X축 방향을 따라 각각 배열되어 있다. 이들 각 실린드리컬 렌즈면(52, 53)은, 원기둥의 일부를 잘라낸 형상을 이루는 것과 같이 각각 형성되어 있고, 각 실린드리컬 렌즈면(52, 53)의 X축 방향에서의 길이(즉, 폭)는 제 1 폭(H1)이다.
또한, 양 마이크로 플라이 아이 렌즈(50, 51)의 사출면(50b, 51b)측에는, X축 방향으로 연장되는 복수(도 2에서는 10개)의 실린드리컬 렌즈면(54, 55)이 Z축 방향을 따라 각각 배열되어 있다. 이들 각 실린드리컬 렌즈면(54, 55)은, 원기둥의 일부를 잘라낸 형상을 이루는 것과 같이 각각 형성되어 있고, 각 실린드리컬 렌즈면(54, 55)의 Z축 방향에서의 길이(즉, 폭)는 제 1 폭(H1)보다도 넓은 제 2 폭(H2)이다. 또한, 제 1 폭(H1) 및 제 2 폭(H2)은, 레티클 블라인드(29)의 개구부(29a)의 X축 방향에서의 길이 및 Z축 방향에서의 길이, 즉 조명 영역(ER1) 및 정지 노광 영역(ER2)의 X축 방향에서의 길이 및 Y축 방향에서의 길이와 각각 대응 관계가 있다.
옵티컬 인테그레이터(26)의 X축 방향에 관한 굴절 작용에 착목했을 경우, 조명 광학계(13)의 광축(AX)에 따라 입사한 노광 광(EL)(즉, 평행 광속)은, 제 1 마이크로 플라이 아이 렌즈(50)의 입사면(50a)에 형성되는 각 실린드리컬 렌즈면(52)에 의해 X축 방향을 따라 제 1 폭(H1)의 간격으로 파면 분할된다. 그리고, 각 실린드리컬 렌즈면(52)에 의해 파면 분할된 각 광속은, 제 2 마이크로 플라이 아이 렌즈(51)의 입사면(51a)에 형성되는 각 실린드리컬 렌즈면(53) 중 개별 대응하는 실린드리컬 렌즈면에서 각각 집광 작용을 받고, 그 후, 옵티컬 인테그레이터(26)의 사출측에 위치하는 조명 동공면(27)상에서 각각 집광하도록 되어 있다. 또한, 옵티컬 인테그레이터(26)의 Z축 방향에 관한 굴절 작용에 착목했을 경우, 조명 광학계(13)의 광축(AX)에 따라 입사한 노광 광(EL)(즉, 평행 광속)은, 제 1 마이크로 플라이 아이 렌즈(50)의 사출면(50b)에 형성되는 각 실린드리컬 렌즈면(54)에 의해 X축 방향을 따라 제 2 폭(H2)의 간격으로 파면 분할된다. 그리고, 각 실린드리컬 렌즈면(54)에 의해 파면 분할된 각 광속은, 제 2 마이크로 플라이 아이 렌즈(51)의 사출면(51b)에 형성되는 각 실린드리컬 렌즈면(55) 중 개별 대응하는 실린드리컬 렌즈면에서 각각 집광 작용을 받고, 그 후, 옵티컬 인테그레이터(26)의 사출측에 위치하는 조명 동공면(27)상에서 각각 집광하도록 있다. 그리고, 조명 동공면(27)에 형성되는 다수의 점 광원(도시하지 않음)으로부터는, 각 실린드리컬 렌즈면(52 내지 55)의 폭(H1, H2)의 크기나 Y축 방향에서의 실린드리컬 렌즈면(52 내지 55)의 배치 위치의 관계상, Z축 방향에 대응하는 발산각 쪽이 X축 방향에 대응하는 발산각보다도 커지는 것과 같은 노광 광(EL)이 각각 사출된다. 즉, 조명 동공면(27)으로부터 사출되는 노광 광(EL)의 광속은, Z축 방향을 따른 퍼짐의 쪽이 X축 방향을 따른 확대보다도 커진다.
또한, 각 마이크로 플라이 아이 렌즈(50, 51)의 각 실린드리컬 렌즈면(52 내지 55)의 제 1 폭(H1) 및 제 2 폭(H2)은 본래 대단히 좁다. 그 때문에, 본 실시형태의 옵티컬 인테그레이터(26)에서의 파면 분할수는, 복수의 렌즈 요소로 구성되는 플라이 아이 렌즈를 이용하는 경우에 비해 많다. 그 결과, 옵티컬 인테그레이터(26)의 입사측에 형성되는 대국적인 광 강도 분포와, 사출측인 조명 동공면(27)에 형성되는 ２차 광원 전체의 대국적인 광 강도 분포는, 서로 높은 상관관계를 나타낸다. 따라서, 옵티컬 인테그레이터(26)의 입사측 및 상기 입사측과 광학적으로 공역한 면에 있어서의 광 강도 분포에 대해서도, 동공 강도 분포로 칭할 수 있다.
여기서, 회절 광학 소자(19)로서 윤대 조명용의 회절 광학 소자가 이용되는 경우, 옵티컬 인테그레이터(26)의 입사측에는, 조명 광학계(13)의 광축(AX)을 중심으로 한 윤대 형상의 조야가 형성된다. 그 결과, 옵티컬 인테그레이터(26)의 사출측에 위치하는 조명 동공면(27)에는, 입사측에 형성되는 윤대 형상의 조야와 동일한, 윤대 형상의 2차 광원(60)이 형성된다. 또한, 회절 광학 소자(19)로서 복수극 조명용의 회절 광학 소자가 이용되는 경우, 옵티컬 인테그레이터(26)의 입사측에는, 조명 광학계(13)의 광축(AX)을 중심으로 한 복수의 소정 형상(원호 형상, 원형 형상 등)의 조야로 이루어지는 복수극 형상의 조야가 형성된다. 그 결과, 옵티컬 인테그레이터(26)의 사출측에 위치하는 조명 동공면(27)에는, 입사측에 형성되는 복수극 형상의 조야와 같은 복수극 형상의 2차 광원(60)이 형성된다. 또한, 본 실시형태에서는, 4극 조명용의 회절 광학 소자(19)가 이용되는 것으로 한다.
즉, 옵티컬 인테그레이터(26)의 사출측에 위치하는 조명 동공면(27)에는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 4개의 원호 형상의 실질적인 면 광원(이하, 단순히 "면 광원"이라 함)(60a, 60b, 60c, 60d)으로 이루어지는 4극 형상의 2차 광원(60)(동공 강도 분포)이 형성된다. 구체적으로는, 2차 광원(60)은, 조명 광학계(13)의 광축(AX)의 +X방향측에 위치하는 원호 형상의 제 1 면 광원(60a)과, 조명 광학계(13)의 광축(AX)의 -X방향측에 위치하는 원호 형상의 제 2 면 광원(60b)을 갖고 있고, 각 면 광원(60a, 60b)의 중간 위치에는, 조명 광학계(13)의 광축(AX)을 포함하는 가상적인 분할면(D1)(본 실시형태에서는 Y-Z평면으로서, 도 3에서는 이점 쇄선으로 나타냄)이 위치하고 있다. 또한, 2차 광원(60)은 조명 광학계(13)의 광축(AX)의 +Z방향측에 위치하는 원호 형상의 제 3 면 광원(60c)과, 조명 광학계(13)의 광축(AX)의 -Z방향측에 위치하는 원호 형상의 제 4 면 광원(60d)을 갖고 있고, 각 면 광원(60c, 60d)의 중간 위치에는, 조명 광학계(13)의 광축(AX)을 포함하는 도시하지 않은 가상적인 분할면(본 실시형태에서는 X-Y평면)이 위치하고 있다.
이러한 각 면 광원(60a 내지 60d)으로부터 사출되는 각 노광 광(EL)이 레티클(R)상에 인도되면, 레티클(R)의 피조사면(Ra)상에는, 도 4의 (a)에 도시하는 바와 같이, 긴 방향이 Y축 방향이고, 또한 짧은 방향이 X축 방향이 되는 직사각형의 조명 영역(ER1)이 형성된다. 또한, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)상에는, 도 4의 (b)에 도시하는 바와 같이, 레티클(R)상의 조명 영역(ER1)과 대응한 직사각형의 정지 노광 영역(ER2)이 형성된다. 이 때, 정지 노광 영역(ER2)[및 조명 영역(ER1)] 내의 각 점에 입사하는 입사광이 형성하는 4극 형상의 동공 강도 분포의 각각은, 노광 광(EL)이 입사하는 위치에 의존하는 일이 없이, 서로 거의 동일 형상을 이루고 있다. 그런데, 정지 노광 영역(ER2)[및 조명 영역(ER1)] 내의 점 마다의 4극 형상의 동공 강도 분포의 광 강도는, 정지 노광 영역(ER2) 내에 입사하는 노광 광(EL)의 위치에 의존하여 다르게 되어 버리는 경향이 있다.
구체적으로는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 조명 영역(ER1) 내 및 정지 노광 영역(ER2) 내의 Y축 방향에서의 중심점(P1a, P1b)에 입사하는 제 1 입사광(EL1)(도 8 참조)에 의해 형성되는 제 1 동공 강도 분포(61)에서는, Z축 방향을 따라 배치되는 제 3 면 광원(61c) 및 제 4 면 광원(61d)의 광 강도쪽이, X축 방향을 따라 배치되는 제 1 면 광원(61a) 및 제 2 면 광원(61b)의 광 강도보다도 강해지는 경향이 있다. 한편, 도 4의 (a), (b) 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 조명 영역(ER1) 내 및 정지 노광 영역(ER2) 내에 있어서 중심점(P1a, P1b)의 Y축 방향을 따라 이격한 각 주변점(P2a, P3a, P2b, P3b)에 입사하는 제 2 입사광(EL2) 및 제 3 입사광(EL3)(도 8 참조)에 의해 형성되는 각 제 2 동공 강도 분포(62)에서는, Z축 방향을 따라 배치되는 제 3 면 광원(62c) 및 제 4 면 광원(62d)의 광 강도쪽이, X축 방향을 따라 배치되는 제 1 면 광원(62a) 및 제 2 면 광원(62b)의 광 강도보다도 약해지는 경향이 있다. 또한, 여기에서 말하는 각 동공 강도 분포(61, 62)는, 조명 광학계(13) 내에 있어서 노광 광(EL)의 광로 내에 보정 필터(24) 및 후술하는 투과 필터(64)가 배치되어 있지 않을 경우에, 조명 동공면(27) 및 상기 조명 동공면(27)과 광학적으로 공역한 동공 공역면에 형성되고, 정지 노광 영역(ER2) 내의 각 점(P1b, P2b, P3b)에 대응하는 광 강도 분포를 각각 나타내고 있다.
일반적으로, 중심점(P1a, P1b)에 대응하는 제 1 동공 강도 분포(61)의 Z축 방향을 따른 광 강도 분포는, 도 7의 (a)에 도시하는 바와 같이, Z축 방향에 있어서 중앙이 가장 약해지는 동시에, 중앙에서 Z축 방향을 따라 이격함에 따라서 점차 강해지는 오목 곡선 형상의 분포이다. 또한, 각 주변점(P2a, P2b, P3a, P3b)에 대응하는 제 2 동공 강도 분포(62)의 Z축 방향을 따른 광 강도 분포는, 도 7의 (b)에 도시하는 바와 같이, Z축 방향에서의 중앙이 가장 강해지는 동시에, 중앙으로부터 Z축 방향을 따라 이격함에 따라서 점차 약해지는 볼록 곡면 형상의 분포이다.
이러한 동공 강도 분포(61, 62)의 Z축 방향을 따른 광 강도 분포는, 조명 영역(ER1) 및 정지 노광 영역(ER2) 내의 X축 방향을 따른 각 점의 위치에는 대부분 의존하지 않지만, 조명 영역(ER1) 및 정지 노광 영역(ER2) 내의 Y축 방향을 따른 각 점의 위치에 의존하여 변화되는 경향이 있다. 그 때문에, 정지 노광 영역(ER2) 내에 있어서 Y축 방향을 따른 각 점(P1b, P2b, P3b)에 개별로 대응하는 동공 강도 분포(61, 62)가 각각 균일하지 않을 경우, 웨이퍼(W)에 있어서 형성되는 패턴의 선폭에 편차가 발생할 우려가 있다. 이와 같은 과제를 해결하기 위해서, 본 실시형태의 조명 광학계(13) 내에는, 보정 필터(24) 및 분포 보정 광학계(31)가 마련되어 있다.
또한, 본 실시형태의 보정 필터(24)는, 조명 동공면(27)에 형성되는 2차 광원(60) 중 Z축 방향을 따른 제 3 면 광원(60c) 및 제 4 면 광원(60d)을 구성하는 광속을 감광시키는 한편, X축 방향을 따른 제 1 면 광원(60a) 및 제 2 면 광원(60b)을 구성하는 광속을 거의 감광시키지 않는 투과율 분포를 갖고 있다.
다음에, 본 실시형태의 분포 보정 광학계(31)에 대해서 도 8 및 도 9에 근거해 설명한다. 또한, 도 8에는, 2차 광원(60)을 구성하는 각 면 광원(60a 내지 60d)중 제 3 면 광원(60c) 및 제 4 면 광원(60d)으로부터 사출되는 노광 광(EL)의 광속만 도시하는 것으로 한다. 또한, 도 8에 있어서, 레티클 블라인드(29)의 설치 위치에는, 정지 노광 영역(ER2) 내의 중심점(P1b)에 대응하는 공역 중심점(P1c)과, 각 주변점(P2b, P3b)에 개별로 대응하는 공역 주변점(P2c, P3c)이 각각 도시되어 있다.
도 8에 도시하는 바와 같이, 분포 보정 광학계(31)는, 옵티컬 인테그레이터(26)와 제 1 콘덴서 광학계(28) 사이에 형성되는 제 1 조정 영역(63) 내에 배치되는 투과 필터(64)를 구비하고 있다. 이 투과 필터(64)는, 도 9에 도시하는 바와 같이, 노광 광(EL)을 투과하는 광 투과성 부재(64a)(본 실시형태에서는, 거의 정사각형을 이루는 유리판)를 갖고, 상기 광 투과성 부재(64a)에는, 조명 광학계(13)의 광축(AX)을 중심으로 한 대략 원형 형상의 유효 필터 영역(65)(도 9에서는 파선으로 둘러싸인 영역)이 형성되어 있다.
이 유효 필터 영역(65)은, 제 1 면 광원(60a)에 대응하는 제 1 필터 영역(65a)과, 제 2 면 광원(60b)에 대응하는 제 2 필터 영역(65b)과, 제 3 면 광원(60c)에 대응하는 제 3 필터 영역(65c)과, 제 4 면 광원(60d)에 대응하는 제 4 필터 영역(65d)으로 분할된다. 구체적으로는, 각 필터 영역(65a 내지 65d)은, 조명 광학계(13)의 광축(AX)과 직교하는 가상선인 제 1 선(L1)(도 9에서는 파선으로 나타냄)과 광 투과성 부재(64a)상에서 제 1 선과 직교하는 가상선인 제 2 선(L2)(도 9에서는 파선으로 나타냄) 에 의해 유효 필터 영역(65)을 구획함으로써 각각 형성되어 있다. 또한, 각 필터 영역(65a 내지 65d) 중 X축 방향을 따라 배치되는 제 1 필터 영역(65a)과 제 2 필터 영역(65b) 사이에는, 조명 광학계(13)의 광축(AX)을 포함하는 가상적인 분할면(D2)(도 9에서는 이점 쇄선으로 나타내는 평면으로서, Y-Z평면)이 위치하고 있다. 그리고, 각 필터 영역(65a 내지 65d) 내에는, 상기 각 필터 영역(65a 내지 65d)에 개별 대응하는 면 광원(60a 내지 60d)으로부터 사출되는 노광 광(EL)이 각각 입사하도록 되어 있다.
각 필터 영역(65a 내지 65d) 중 제 3 필터 영역(65c) 및 제 4 필터 영역(65d)에는, 상기 각 필터 영역(65c, 65d)에 입사한 노광 광(EL)을 감광시키기 위한 처리가 각각 실행되어 있지 않다. 즉, 제 3 면 광원(60c) 및 제 4 면 광원(60d)으로부터 사출되는 각 노광 광(EL)은, 투과 필터(64)를 통과해도 대부분 감광되지 않는다. 한편, 나머지의 제 1 필터 영역(65a) 및 제 2 필터 영역(65b)에는, 상기 각 필터 영역(65a, 65b)에 입사한 노광 광(EL)을 감광시키기 위해서, 크롬이나 산화 크롬 등으로 구성되는 차광성 도트의 패턴이 각각 형성되어 있다. 구체적으로는, 제 1 필터 영역(65a)에는, 정지 노광 영역(ER2)의 길이 방향에 대응하는 Z축 방향에 있어서 중앙 부분의 투과율이 가장 높고, Z축 방향에서 중앙 부분으로부터 이격함에 따라서 점차 투과율이 낮아지는 제 1 투과율 분포가 형성되어 있다. 또한, 제 2 필터 영역(65b)에는, 정지 노광 영역(ER2)의 길이 방향에 대응하는 Z축 방향에 있어서 중앙 부분의 투과율이 가장 높고, Z축 방향에서 중앙 부분으로부터 이격함에 따라서 투과율이 낮아지는 제 2 투과율 분포가 형성되어 있다. 즉, 제 1 투과율 분포와 제 2 투과율 분포는 동일한 투과율 분포이다. 따라서, 제 1 필터 영역(65a)은, 2차 광원(60)의 제 1 영역인 제 1 면 광원(60a)으로부터 사출되는 노광 광(EL)이 입사하는 제 1 패턴 영역으로서 기능하는 동시에, 제 2 필터 영역(65b)은, 2차 광원(60)에 있어서 제 1 면 광원(60a)과는 다른 제 2 영역인 제 2 면 광원(60b)으로부터 사출되는 노광 광(EL)이 입사하는 제 2 패턴 영역으로서 기능하게 되어 있다. 또한, 도 9에서는, 명세서의 설명 이해의 편의상, 도트의 밀도의 농담(濃淡)에 의해 투과율의 고저가 그려져 있다.
또한, 조명 동공면(27)에 형성되는 2차 광원(60)의 각 면 광원(60a 내지 60d)은, 웨이퍼(W)상의 정지 노광 영역(ER2) 내의 각 점에 입사하는 노광 광(EL)에 의해 각각 형성되어 있다. 즉, 노광 광(EL) 중 중심점(P1b)에 입사하는 제 1 입사광(EL1)은, 각 면 광원(60a 내지 60d) 내를 조명 광학계(13)의 광축(AX)에 대하여 제 1 각도(소정의 각도)를 이루며 통과한다. 또한, 노광 광(EL) 중 주변점(P2b)에 입사하는 제 2 입사광(EL2)은, 각 면 광원(60a 내지 60d) 내를 조명 광학계(13)의 광축(AX)에 대하여 상기 제 1 각도보다도 큰 제 2 각도(소정의 각도)를 이루며 통과한다. 또한, 노광 광(EL) 중 주변점(P3b)에 입사하는 제 3 입사광(EL3)은, 각 면 광원(60a 내지 60d) 내를 조명 광학계(13)의 광축(AX)에 대하여 상기 제 2 각도와 거의 동등한 크기를 갖는 제 3 각도(소정의 각도)를 이루며 통과한다.
그리고, 제 1 면 광원(60a)을 구성하는 도시하지 않는 다수의 점 광원(소정의 점)으로부터 사출되는 각 입사광(EL1 내지 EL3)은, 투과 필터(64)에 있어서 분할면(D2)보다도 -X방향측에 위치하는 제 1 필터 영역(65a)을 각각 통과한다. 또한, 제 2 면 광원(60b)을 구성하는 도시하지 않는 다수의 점 광원(소정의 점)으로부터 사출되는 각 입사광(EL1 내지 EL3)은, 투과 필터(64)에 있어서 분할면(D2)보다도 +X방향측에 위치하는 제 2 필터 영역(65b)을 각각 통과한다. 또한, 제 3 면 광원(60c)을 구성하는 도시하지 않는 다수의 점 광원(소정의 점)으로부터 사출되는 각 입사광(EL1 내지 EL3)은, 투과 필터(64)에 있어서 +Z방향측(도 9에서는 상측)에 위치하는 제 3 필터 영역(65c)을 각각 통과한다. 그리고, 제 4 면 광원(60d)을 구성하는 도시하지 않는 다수의 점 광원(소정의 점)으로부터 사출되는 각 입사광(EL1 내지 EL3)은, 투과 필터(64)에 있어서 -Z방향측(도 9에서는 하측)에 위치하는 제 4 필터 영역(65d)을 각각 통과한다.
그 결과, 제 1 필터 영역(65a) 내에는, 제 1 면 광원(60a)으로부터 사출되는 노광 광(EL)에 의해 제 1 입사 영역(66)이 형성되는 동시에, 제 2 필터 영역(65b) 내에는, 제 2 면 광원(60b)으로부터 사출되는 노광 광(EL)에 의해 제 2 입사 영역(67)이 형성된다. 또한, 제 3 필터 영역(65c) 내에는, 제 3면 광원(60c)으로부터 사출되는 노광 광(EL)에 의해 제 3 입사 영역(68)이 형성되는 동시에, 제 4 필터 영역(65d) 내에는, 제 4 면 광원(60d)으로부터 사출되는 노광 광(EL)에 의해 제 4 입사 영역(69)이 형성된다. 또한, 도 9에는, 조명 동공면(27)과 Y축 방향에서 거의 동일해지는 위치에 배치되는 투과 필터(64)가 도시되어 있다.
또한, 분포 보정 광학계(31)에는, 도 8에 도시하는 바와 같이, 투과 필터(64)를 Y축 방향을 따라 이동시키기 위한 이동 기구(70)를 구비하고 있다. 이 이동 기구(70)에는, Y축 방향을 따라 연장되는 가이드부(71)와, 투과 필터(64)에 구동력을 부여하는 구동원(72)이 마련되어 있다. 가이드부(71)의 Y축 방향에서의 길이는, 도 9 및 도 10에 도시하는 바와 같이, 유효 필터 영역(65)의 반경(R1)[유효 필터 영역(65)의 유효 직경의 반분(半分)]에 대한 제 1 입사 영역(66)[또는 제 2 입사 영역(67)]과 광축(AX) 사이의 X축 방향을 따른 거리(R2)의 비[=거리(R2)/반경(R1)]가 "1/2"를 초과하도록 설정되어 있다. 또한, 구동원(72)은, 제어 장치(40)의 제어 지령에 근거해 구동하도록 되어 있다. 그리고, 구동원(72)으로부터 투과 필터(64)에 구동력이 부여될 경우, 투과 필터(64)는 가이드부(71)에 따라 Y축 방향으로 이동하도록 되어 있다. 또한, 분포 보정 광학계(31)에는, 투과 필터(64)를 노광 광(EL)의 광로 내와 광로 외로 두 위치 간에서 진퇴 이동시키기 위한 도시하지 않은 진퇴 이동 장치가 마련되어 있어, 상기 진퇴 이동 장치는 제어 장치(40)로부터의 제어 지령에 따라서 구동하도록 되어 있다.
다음에, 정지 노광 영역(ER2) 내의 Y축 방향을 따른 각 점(P1b, P2b, P3b)에 대응하는 각 동공 강도 분포(61, 62)를 조정할 때의 작용의 하나의 예에 대해서 도 10 내지 도 13에 근거해 설명한다. 또한, 초기 상태에서는 각 투과 필터(64)는 노광 광(EL)의 광로 외에 각각 배치되어 있는 것으로 한다.
그런데, 광원 장치(12)로부터 사출되는 노광 광(EL)이 회절 광학 소자(19)에 입사하면, 상기 회절 광학 소자(19)로부터는, 단면 형상이 4극 형상을 이루는 노광 광(EL)이 사출된다. 그러면, 이 노광 광(EL)이 조명 동공면(27)과 광학적으로 공역한 위치 또는 그 근방에 배치되는 보정 필터(24)를 통과함으로써, 옵티컬 인테그레이터(26)의 사출측에 형성되는 조명 동공면(27)에는, 보정 필터(24)에 의해 보정(감광)된 제 1 면 광원(60a) 및 제 2 면 광원(60b)과, 보정 필터(24)에 의해 대부분 보정되지 않는 제 3 면 광원(60c) 및 제 4 면 광원(60d)을 갖는 2차 광원(60)이 형성된다. 이 때, 조명 동공면(27)과 광학적으로 공역한 동공 공역면[예를 들어, 레티클 블라인드(29)의 배치 위치]의 동공 강도 분포도도 또한 보정 필터(24)에 의해 보정된다.
또한, 본 실시형태의 보정 필터(24)는, 조명 동공면(27)에 형성되는 2차 광원(60)의 Z축 방향을 따른 제 3 면 광원(60c) 및 제 4 면 광원(60d)의 광 강도를 감광시키기 위한 필터이다. 또한, 상술한 바와 같이, 레티클(R)의 조명 영역(ER1) 내 및 웨이퍼(W)상의 정지 노광 영역(ER2) 내의 중심점(P1a, P1b)에 대응하는 제 1 동공 강도 분포(61)에서는, 노광 광(EL)의 광로 내에 보정 필터(24)가 없을 경우, X축 방향을 따른 제 1 면 광원(61a) 및 제 2 면 광원(61b)의 각 광 강도가 Z축 방향을 따른 제 3 면 광원(61c) 및 제 4 면 광원(61d)의 각 광 강도보다도 각각 약하다. 그 때문에, 제 1 동공 강도 분포(61)에서는, 보정 필터(24)에 의해, 제 3 면 광원(61c) 및 제 4 면 광원(61d)의 각 광 강도가 제 1 면 광원(61a) 및 제 2 면 광원(61b)의 각 광 강도와 거의 동등하게 된다. 한편, 조명 영역(ER1) 내 및 정지 노광 영역(ER2) 내의 각 주변점(P2a, P2b, P3a, P3b)에 대응하는 제 2 동공 강도 분포(62)에서는, 노광 광(EL)의 광로 내에 보정 필터(24)가 없을 경우, X축 방향을 따른 제 1 면 광원(62a) 및 제 2 면 광원(62b) 의 각 광 강도가, Z축 방향을 따른 제 3 면 광원(62c) 및 제 4 면 광원(62d)의 각 광 강도보다도 각각 강하다. 그 때문에, 제 2 동공 강도 분포(62)에서는, 보정 필터(24)에 의해, 제 1 면 광원(61a) 및 제 2 면 광원(62b) 의 각 광 강도와 제 3 면 광원(62c) 및 제 4 면 광원(62d)의 각 광 강도와의 차이가 반대로 커져 버린다.
이와 같은 제 1 동공 강도 분포(61)와 제 2 동공 강도 분포(62)를 거의 동일 성상의 분포로 하기 위해서는, 제 1 동공 강도 분포(61)의 제 1 면 광원(61a) 및 제 2 면 광원(61b)의 광 강도를 조금만 감광시키는 동시에, 제 2 동공 강도 분포(62)의 제 1 면 광원(62a) 및 제 2 면 광원(62b)의 광 강도를 대폭 감광시킬 필요가 있다. 그래서, 본 실시형태에서는 동공 강도 분포 측량 장치(36)에 의해, 조명 동공면(27)에 형성되는 2차 광원(60)에 있어서 정지 노광 영역(ER2) 내의 점 마다의 4극 형상의 동공 강도 분포의 광 강도가 각각 측량된다. 여기에서는, 정지 노광 영역(ER2) 내의 중심점(P1b), 주변점(P2b, P3b)에 입사하는 입사광(EL1, EL2, EL3)에 의해 조명 동공면(27)에 형성되는 제 1 동공 강도 분포(61) 및 제 2 동공 강도 분포(62)가 각각 측량된다. 이 경우, 제 1 동공 강도 분포(61)와 제 2 동공 강도 분포(62)는 서로 성상이 다르다. 그 때문에, 도시하지 않은 진퇴 이동 장치의 구동에 의해, 투과 필터(64)가 2차 광원(60)의 제 1 면 광원(60a)으로부터 사출되는 노광 광(EL)의 광로 내 및 제 2 면 광원(60b)으로부터 사출되는 노광 광(EL)의 광로 내에 각각 배치된다. 이 때, 투과 필터(64)는, 제 1 조정 영역(63) 내에 있어서 조명 동공면(27)과 Y축 방향에서의 대략 동일 위치(이하, "초동 위치"라고 함)에 배치된다.
그러면, 제 1 동공 강도 분포(61)의 제 1 면 광원(61a) 및 제 2 면 광원(61b)에 의해 투과 필터(64)에 형성되는 제 1 입사 영역(66a) 및 제 2 입사 영역(67a)은, 제 1 필터 영역(65a) 내 및 제 2 필터 영역(65b) 내에 있어서 Z축 방향에서의 중앙에 각각 형성된다(도 9 참조). 또한, 제 2 동공 강도 분포(62)의 제 1 면 광원(62a) 및 제 2 면 광원(62b)에 의해 투과 필터(64)에 형성되는 제 1 입사 영역(66b, 66c) 및 제 2 입사 영역(67b, 67c)은, 제 1 필터 영역(65a) 내 및 제 2 필터 영역(65b) 내에 있어서 Z축 방향에서의 중앙에 각각 형성된다(도 9 참조). 즉, 투과 필터(64)가 초동 위치에 위치할 경우, 각 제 1 입사 영역(66a, 66b, 66c)은, 제 1 필터 영역(65a) 내에 있어서 서로 거의 동일한 위치에 각각 형성되는 동시에, 각 제 2 입사 영역(67a, 67b, 67c)은 제 2 필터 영역(65b) 내에 있어서 서로 거의 동일 위치에 각각 형성된다. 그 때문에, 제 1 면 광원(60a) 및 제 2 면 광원(60b)으로부터 사출되는 노광 광(EL) 중, 중심점(P1b)에 입사하는 제 1 입사광(EL1), 주변점(P2b)에 입사하는 제 2 입사광(EL2) 및 주변점(P3b)에 입사하는 제 3 입사광(EL3)은, 투과 필터(64)에 의해 각각 약간 감광된다. 게다가, 그들의 감광 정도는 서로 동일 정도이다. 따라서, 제 1 동공 강도 분포(61)와 제 2 동공 강도 분포(62)는 서로 성상이 다른 그대로이다.
그래서, 이동 기구(70)로부터의 구동력에 의해, 투과 필터(64)가 초동 위치로부터 +Y방향(도 8에서는 우측)으로 이동하면, 도 10 내지 도 13에 도시하는 바와 같이, 투과 필터(64) 내에 입사하는 각 입사광(EL1, EL2, EL3)의 입사 형태가 변화된다. 즉, 2차 광원(60)에서 사출되는 노광 광(EL) 중, 중심점(P1b)에 대응하는 제 1 동공 강도 분포(61)의 각 면 광원(61a 내지 61d)으로부터 사출되는 각 제 1 입사광(EL1)은, 투과 필터(64)의 Y축 방향에서의 위치가 변화되어도, 투과 필터(64)가 초동 위치에 위치할 경우와 거의 동일 위치에 각각 입사한다. 바꿔 말하면, 각각 제 1 입사광(EL1)에 의해 형성되는 각 입사 영역(66a, 67a, 68a, 69a)(도 10 내지 도 13에서 실선으로 둘러싸인 영역)의 투과 필터(64) 내에 있어서 각 형성 위치는, 투과 필터(64)가 Y축 방향을 따라 이동해도 대부분 변화되지 않는다.
또한, 주변점(P2b)에 대응하는 제 2 동공 강도 분포(62)의 각 면 광원(62a 내지 62d)으로부터 사출되는 각 제 2 입사광(EL2)의 투과 필터(64)에의 입사 위치는, 투과 필터(64)가 조명 동공면(27)으로부터 이격하는 방향으로 이동함에 따라서 점차 -Z방향측(도 10 내지 도 13에서는 하측)으로 이동한다. 바꿔 말하면, 각각 제 2 입사광(EL2)에 의해 형성되는 각 입사 영역(66b, 67b, 68b, 69b)(도 10 내지 도 13에서 일점 쇄선으로 둘러싸인 영역)의 투과 필터(64) 내에 있어서 각 형성 위치는, 투과 필터(64)가 조명 동공면(27)으로부터 이격하는 방향으로 이동하는 함에 따라서 점차 -Z방향측으로 각각 이동한다. 또한, 본 실시형태에서는, 투과 필터(64)가 가동 범위 내에 있어서 조명 동공면(27)으로부터 가장 이격한 위치까지 이동하면, 제 4 면 광원(62d)으로부터 사출되는 제 2 입사광(EL2)에 의해 투과 필터(64)에 형성되는 제 4 입사 유역(69b)의 일부(구체적으로는, -Z방향측의 부분)가 제 3 필터 영역(65c) 밖에 위치하게 된다.
또한, 주변점(P3b)에 대응하는 제 2 동공 강도 분포(62)의 각 면 광원(62a 내지 62d)으로부터 사출되는 각 제 3 입사광(EL3)의 투과 필터(64)에의 입사 위치는, 투과 필터(64)가 조명 동공면(27)으로부터 이격하는 방향으로 이동함에 따라서 점차 +Z방향측(도 10 내지 도 13에서는 상측)으로 이동한다. 바꿔 말하면, 각 제 3 입사광(EL3)에 의해 형성되는 각 입사 영역(66c, 67c, 68c, 69c)(도 10 내지 도 13에서 파선으로 둘러싸인 영역)의 투과 필터(64) 내에 있어서 각 형성 위치는, 투과 필터(64)가 조명 동공면(27)으로부터 이격하는 방향에 이동함에 따라서 점차 +Z방향측으로 각각 이동한다. 또한, 본 실시형태에서는, 투과 필터(64)가 가동 범위 내에 있어서 조명 동공면(27)으로부터 가장 이격한 위치까지 이동하면, 제 3 면 광원(62c)으로부터 사출되는 제 3 입사광(EL3)에 의해 투과 필터(64)에 형성되는 제 3 입사 유역(68c)의 일부(구체적으로는, +Z방향측의 부분)가 제 3 필터 영역(65c) 밖에 위치하게 된다.
이와 같이 투과 필터(64)를 Y축 방향을 따라 조명 동공면(27)으로부터 이격시키면, 각 주변점(P2b, P3b)에 대응하는 각 제 1 입사 영역(66b, 66c)은, 중심점(P1b)에 대응하는 제 1 입사 영역(66a)과 Z축 방향에서 다른 위치에 각각 형성된다. 또한, 각 제 2 입사 영역(67b, 67c)은, 제 2 입사 영역(67a)과 Z축 방향에서 다른 위치에 각각 형성된다. 즉, 각 제 1 입사 영역(66b, 66c) 및 각 제 2 입사 영역(67b, 67c)은, 각 필터 영역(65a, 65b) 내에 있어서 제 1 입사 영역(66a) 및 제 2 입사 영역(67a)과 비교하여 감광 작용이 강한 각 위치에 각각 형성된다. 그 때문에, 제 1 동공 강도 분포(61)의 제 1 면 광원(61a) 및 제 2 면 광원(61b)으로부터 사출되는 각 제 1 입사광(EL1)은 투과 필터(64)에 의해 약간 감광되고, 제 2 동공 강도 분포(62)의 제 1 면 광원(62a) 및 제 2 면 광원(62b)으로부터 사출되는 각 제 2 입사광(EL2) 및 각 제 3 입사광(EL3)은 투과 필터(64)에 의해 대폭 감광된다. 게다가, 제 1 필터 영역(65a) 및 제 2 필터 영역(65b)은, Z축 방향에서의 중앙보다도 +Z방향측의 감광 형태와, Z축 방향에서의 중앙보다도 -Z방향측의 감광 형태와 거의 동일한 형태를 이루도록 각각 형성되어 있다. 따라서, 제 1 면 광원(62a) 및 제 2 면 광원(62b)으로부터 사출되는 각 제 2 입사광(EL2) 및 각 제 3 입사광(EL3)은, 투과 필터(64)를 통과함으로써, 서로 동일 정도 감광된다.
그 결과, 제 1 동공 강도 분포(61)의 성상과 제 2 동공 강도 분포(62)의 성상은 서로 거의 동일한 성상이 된다. 즉, 각 면 광원(61a 내지 61d)으로부터 정지 노광 영역(ER2)의 중심점(P1b)에 입사하는 각 제 1 입사광(EL1)의 광 강도와, 각 면 광원(62a 내지 62d)으로부터 정지 노광 영역(ER2)의 각 주변점(P2b, P3b)에 입사하는 각 제 2 입사광(EL2) 및 각 제 3 입사광(EL3)의 광 강도는 서로 거의 동일한 광 강도가 된다. 그 때문에, 이 상태로 노광 처리가 실행되면, 웨이퍼(W)상의 정지 노광 영역(ER2) 내의 Y축 방향을 따른 각 점(P1b, P2b, P3b)에 대응하는 각 동공 강도 분포(61, 62)가 거의 동일 성상이기 때문에, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)에 있어서 형성되는 패턴의 선폭에 편차가 발생하는 것이 억제된다.
따라서, 본 실시형태에서는, 이하에 나타내는 효과를 얻을 수 있다.
(1) 제 1 조정 영역(63) 내에 배치되는 투과 필터(64)는 노광 광(EL)의 입사하는 위치에 따라서 투과율 특성이 다르도록 형성되어 있다. 이러한 투과 필터(64)를 제 1 조정 영역(63) 내에서 조명 광학계(13)의 광축(AX)에 따라 이동시킴으로써, 웨이퍼(W)의 정지 노광 영역(ER2) 내의 각 점(P1b 내지 P3b)에 있어서 각 동공 강도 분포(61, 62)가 독립적으로 조정된다. 그 때문에, 정지 노광 영역(ER2) 내의 각 점(P1b 내지 P3b)에 있어서 각 동공 강도 분포(61, 62)를 서로 대략 동일 성상의 분포로 조정할 수 있다.
(2) 또한, 본 실시형태에서는, 옵티컬 인테그레이터(26)보다도 광원 장치(12)측에 있어서, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)과 광학적으로 공역한 위치에는, 웨이퍼(W)상의 정지 노광 영역(ER2) 내의 각 점(P1b 내지 P3b)에 대응하는 각 동공 강도 분포(61, 62)를 일률적으로 조정하기 위한 보정 필터(24)가 마련된다. 그리고, 정지 노광 영역(ER2) 내의 각 점(P1b 내지 P3b)에 대응하는 각 동공 강도 분포(61, 62)는, 보정 필터(24)와 투과 필터(64)의 협동 작용에 의해, 각각 거의 균일해지도록 조정된다. 그 때문에, 보정 필터(24)를 노광 광(EL)의 광로 내에 배치하지 않을 경우에 비하여, 정지 노광 영역(ER2) 내의 각 점(P1b 내지 P3b)에 대응하는 각 동공 강도 분포(61, 62)를 고정밀도로 조정할 수 있다. 따라서, 레티클(R)의 회로 패턴에 따른 적절한 조명 조건의 근본으로 웨이퍼(W)에 대한 노광 처리를 실행할 수 있고, 결과로서 웨이퍼(W)에는 그 전체에 걸쳐서 소망하는 선폭의 패턴을 충실하게 형성할 수 있다.
(3) 본 실시형태에서는, 투과 필터(64)는 동공 강도 분포 측량 장치(36)로부터의 검출 신호에 근거해 산출된 측량 결과, 즉 레티클(R)의 조명 영역(ER1) 내의 각 점(P1a 내지 P3a)에 대응하는 각 동공 강도 분포(61, 62)에 근거해 Y축 방향을 따라 이동한다. 그 때문에, 조명 광학계(13)를 구성하는 각종 광학 소자 중 적어도 하나의 광학 소자의 열화 등에 기인해서 각 동공 강도 분포(61, 62)가 변화되었을 경우, 동공 강도 분포 측량 장치(36)에 의한 측량 결과에 의해 투과 필터(64)가 이동함으로써, 각 동공 강도 분포(61, 62)를 그들의 성상의 분포가 소망하는 성상의 분포가 되도록 신속하게 조정할 수 있다.
(4) 투과 필터(64)는 조명 동공면(27) 근방에 배치된다. 그 때문에, 투과 필터(64)가 Y축 방향을 따라 이동하면, 제 1 동공 강도 분포(61)의 각 면 광원(61a 내지 61d)으로부터 사출되는 각 제 1 입사광(EL1)에 의해 투과 필터(64)에 형성되는 각 입사 영역(66a 내지 69a)과, 제 2 동공 강도 분포(62)의 각 면 광원(62a 내지 62d)으로부터 사출되는 각 제 2 입사광(EL2) 및 각 입사광(EL3)에 의해 투과 필터(64)에 형성되는 각 입사 영역(66b 내지 69b, 66c 내지 69c)의 위치 관계는 각각 변화된다. 즉, 각 입사 영역(66a 내지 69a), 각 입사 영역(66b 내지 69b) 및 각 입사 영역(66c 내지 69c)의 위치 관계를 변경시키는 것에 의해, 각 동공 강도 분포(61, 62)의 성상을 조정할 수 있다.
(5) 본 실시형태에서는, 투과 필터(64)가 Y축 방향을 따라 이동하면, 투과 필터(64)에 있어서 제 2 입사광(EL2) 및 제 3 입사광(EL3)에 의해 형성되는 각 입사 영역(66b 내지 69b, 66c 내지 69c)의 각 형성 위치는 Z축 방향을 따라 각각 변위한다. 제 1 필터 영역(65a) 및 제 2 필터 영역(65b)은 각 입사 영역(66b 내지 69b, 66c 내지 69c)의 Z축 방향을 따른 변위에 대응하고, Z축 방향에서 위치마다에 따른 투과율이 다르도록 각각 형성되어 있다. 그 때문에, 본 실시형태의 투과 필터(64)를 제 1 조정 영역(63) 내에서 Y축 방향을 따라 이동시키는 것에 의해, 각 동공 강도 분포(61, 62)의 성상을 바람직하게 조정할 수 있다.
(6) 본 실시형태에서는, 1개의 투과 필터(64)에 각 면 광원(60a 내지 60d)에 대응하는 필터 영역(65a 내지 65d)이 형성되어 있다. 그 때문에, 면 광원(60a 내지 60d) 마다 투과 필터를 개별로 마련하는 경우에 비해, 분포 보정 광학계(31)의 구성의 복잡화를 억제할 수 있다.
(7) 또한, 제 1 필터 영역(65a)의 투과율 분포와, 제 2 필터 영역(65b)의 투과율 분포는 서로 동일한 분포이다. 그 때문에, 제 2 동공 강도 분포(62)의 제 1 면 광원(62a) 및 제 2 면 광원(62b)으로부터 사출되는 각 제 2 입사광(EL2) 및 각 제 3 입사광(EL3)의 감광 정도를 각각 동일 정도로 할 수 있다.
(제 2 실시형태)
다음에, 본 발명의 제 2 실시형태를 도 14를 따라 설명한다. 또한, 제 2 실시형태는 분포 보정 광학계의 구성이 제 1 실시형태와 다르다. 따라서, 이하의 설명에 있어서는, 제 1 실시형태와 상이한 부분에 대해서 주로 설명하는 것으로 하여 제 1 실시형태와 동일 또는 상당하는 부재 구성에는 동일 도면부호를 첨부하여 중복 설명을 생략하는 것으로 한다.
도 14의 (a)에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 분포 보정 광학계(31A)는, 제 2 콘덴서 광학계(30)와 입사측 렌즈군(33) 사이의 제 2 조정 영역(80) 내에 배치되는 복수매(본 실시형태에서는 2장)의 투과 필터(81, 82)를 구비하고 있다. 이들 각 투과 필터(81, 82)는, 이동 기구(70)로부터의 구동력에 의해, 제 2 조정 영역(80) 내를 Y축 방향을 따라 개별로 이동하도록 되어 있다. 또한, 제 2 조정 영역(80) 내에는, 옵티컬 인테그레이터(26)의 사출측에 위치하는 조명 동공면(27)과 광학적으로 공역한 동공 공역면(83)이 위치하는 동시에, 입사측 렌즈군(33)의 사출측에는, 레티클 블라인드(29)와 광학적으로 공역한 상면 공역면(84)이 위치하고 있다.
도 14의 (a) 및 (b)에 도시하는 바와 같이, 각 투과 필터(81, 82) 중 제 1 투과 필터(81)는, 조명 동공면(27)에 형성되는 2차 광원(60)의 제 1 영역에 상당하는 제 1 면 광원(60a)으로부터 사출되는 노광 광(EL)의 광로 내에 배치되어 있다. 또한, 나머지의 제 2 투과 필터(82)는, 2차 광원(60)에 있어서 제 1 영역과는 다른 제 2 영역에 상당하는 제 2 면 광원(60b)으로부터 사출되는 노광 광(EL)의 광로 내에 배치되어 있다. 즉, 각 투과 필터(81, 82)는, 조명 광학계(13)의 광축(AX)을 포함하는 가상적인 분할면(D3)(도 14의 (b)에서는 Y-Z평면에 있어서, 이점 쇄선으로 나타냄)을 사이에 끼우도록 각각 배치되어 있다.
제 1 투과 필터(81)에 형성되는 제 1 투과율 분포와, 제 2 투과 필터(82)에 형성되는 제 2 투과율 분포는 서로 동일한 투과율 분포이다. 구체적으로는, 각 투과 필터(81, 82)의 투과율 분포는, 정지 노광 영역(ER2)의 길이 방향에 대응하는 Z축 방향에서의 중앙 부분의 투과율이 가장 높고, Z축 방향에서 중앙 부분으로부터 이격함에 따라 점차 투과율이 낮아지도록 각각 형성되어 있다. 또한, 이러한 투과율 분포는 크롬이나 산화 크롬 등으로 구성되는 차광성 도트의 패턴에 따라 각각 형성되어 있다.
그리고, 제 1 면 광원(60a)을 구성하는 도시하지 않는 다수의 점 광원(소정의 점)으로부터 사출되는 각 입사광(EL1 내지 EL3)은, 분할면(D3)보다도 -X방향측에 위치하는 제 1 투과 필터(81)를 각각 통과한다. 또한, 제 2 면 광원(60b)을 구성하는 도시하지 않는 다수의 점 광원(소정의 점)으로부터 사출되는 각 입사광(EL1 내지 EL3)은, 분할면(D3)보다도 +X방향측에 위치하는 제 2 투과 필터(82)를 각각 통과한다. 한편, 제 3 면 광원(60c) 및 제 4 면 광원(60d)을 구성하는 도시하지 않은 다수의 점 광원(소정의 점)으로부터 사출되는 각 입사광(EL1 내지 EL3)은 각 투과 필터(81, 82)를 거치는 일이 없이 입사측 렌즈군(33)에 입사한다. 그 결과, 제 1 투과 필터(81) 내에는, 제 1 면 광원(60a)으로부터 사출되는 노광 광(EL)에 의해 제 1 입사 영역(66)이 형성되는 동시에, 제 2 투과 필터(82) 내에는, 제 2 면 광원(60b)으로부터 사출되는 노광 광(EL)에 의해 제 2 입사 영역(67)이 형성된다.
또한, 도 14의 (b)는 각 투과 필터(81, 82)가 동공 공역면(83)과 Y축 방향에 있어서 동일 위치에 위치할 경우에 제 2 콘덴서 광학계(30)측에서 보았을 경우의 개략 정면도이다. 그 때문에, 제 1 입사광(EL1)에 의해 형성되는 각 입사 영역(66a, 67a), 제 2 입사광(EL2)에 의해 형성되는 각 입사 영역(66b, 67b) 및 제 3 입사광(EL3)에 의해 형성되는 각 입사 영역(66c, 67c)은, 각 투과 필터(81, 82) 내에 있어서 거의 동일 위치에 각각 형성되어 있다.
그리고, 각 투과 필터(81, 82)를 Y축 방향에서 동공 공역면(83)과 동일 위치에 배치될 경우, 각 입사 영역(66a 내지 66c, 67a 내지 67c)은, 각 투과 필터(81, 82)의 Z축 방향에서의 중앙에 각각 형성된다. 그 때문에, 제 1 면 광원(60a) 및 제 2 면 광원(60b)으로부터 사출되는 각 입사광(EL1 내지 EL3)은 각 투과 필터(81, 82)에 의해 대부분 감광되지 않는다. 또한, 각 투과 필터(81, 82)를 Y축 방향에서 동공 공역면(83)으로부터 이격하는 방향으로 각각 이동시키면, 제 1 면 광원(60a) 및 제 2 면 광원(60b)으로부터 사출되는 각 제 1 입사광(EL1)에 의해 각 투과 필터(81, 82) 내에 형성되는 각 입사 영역(66a, 67a)의 각 형성 위치는 Z축 방향에 있어서 대부분 변위하지 않는다. 또한, 제 1 면 광원(60a) 및 제 2 면 광원(60b)으로부터 사출되는 각 제 2 입사광(EL2)에 의해 각 투과 필터(81, 82) 내에 형성되는 각 입사 영역(66b, 67b)의 각 형성 위치는, 각 투과 필터(81, 82)가 동공 공역면(83)으로부터 Y축 방향을 따라 이격함에 따라서 점차 -Z방향측으로 각각 변위한다. 또한, 제 1 면 광원(60a) 및 제 2 면 광원(60b)으로부터 사출되는 각 제 3 입사광(EL3)에 의해 각 투과 필터(81, 82) 내에 형성되는 각 입사 영역(66c, 67c)의 각 형성 위치는, 각 투과 필터(81, 82)가 동공 공역면(83)으로부터 Y축 방향을 따라 이격함에 따라 점차 +Z방향측으로 각각 변위한다.
상술한 바와 같은 각 투과 필터(81, 82)의 Y축 방향에서의 각 위치가 동공 강도 분포 측량 장치(36)에 의한 측량 결과에 근거해 각각 조정되면, 웨이퍼(W)상의 정지 노광 영역(ER2) 내의 점(P1b 내지 P3b) 마다의 각 동공 강도 분포(61, 62)의 성상이 각각 조정된다.
또한, 본 실시형태에서는 각 투과 필터(81, 82)를 Y축 방향을 따라 개별로 이동시키는 것이 가능하다. 이 경우, 정지 노광 영역(ER2)의 주변점(P2b)에 입사하는 각 제 2 입사광(EL2) 중, 제 1 투과 필터(81)를 통과한 제 2 입사광(EL2)의 투과율과 제 2 투과 필터(82)를 투과한 제 2 입사광(EL2)의 투과율은 서로 다르다. 그 때문에, 제 1 투과 필터(81)를 통과한 제 2 입사광(EL2)의 광 강도와, 제 2 투과 필터(82)를 투과한 제 2 입사광(EL2)의 광 강도를 서로 다르게 하고 싶은 경우에는, 제 1 투과 필터(81)와 동공 공역면(83)과의 Y축 방향에서의 거리와, 제 2 투과 필터(82)와 동공 공역면(83)과의 Y축 방향에서의 거리를 다르게 해도 좋다. 또한, 정지 노광 영역(ER2)의 주변점(P3b)에 입사하는 각 제 3 입사광(EL3)에 대해서도 마찬가지이다.
따라서, 본 실시형태에서는, 이하에 나타내는 효과를 얻을 수 있다.
(8) 제 2 조정 영역(80) 내에 배치되는 각 투과 필터(81, 82)는, 노광 광(EL)의 입사하는 위치에 따라서 투과율 특성이 다르도록 각각 형성되어 있다. 이러한 각 투과 필터(81, 82)를 제 2 조정 영역(80) 내에서 조명 광학계(13)의 광축(AX)을 따라 이동시키는 것에 의해, 웨이퍼(W)의 정지 노광 영역(ER2) 내의 각 점(P1b 내지 P3b)에 있어서 각 동공 강도 분포(61, 62)가 독립적으로 조정된다. 그 때문에, 정지 노광 영역(ER2) 내의 각 점(P1b 내지 P3b)에 있어서 각 동공 강도 분포(61, 62)를 서로 대략 동일 성상의 분포로 조정할 수 있다.
(9) 또한, 본 실시형태에서는, 옵티컬 인테그레이터(26)보다도 광원 장치(12)측에 있어서, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)과 광학적으로 공역한 위치에는, 웨이퍼(W)상의 정지 노광 영역(ER2) 내의 각 점(P1b 내지 P3b)에 대응하는 각 동공 강도 분포(61, 62)를 일률적으로 조정하기 위한 보정 필터(24)가 마련된다. 그리고, 정지 노광 영역(ER2) 내의 각 점(P1b 내지 P3b)에 대응하는 각 동공 강도 분포(61, 62)는, 보정 필터(24)와 각 투과 필터(81, 82)의 협동 작용에 의해, 각각 거의 균일해지도록 조정된다. 그 때문에, 보정 필터(24)를 노광 광(EL)의 광로 내에 배치하지 않을 경우에 비해, 정지 노광 영역(ER2) 내의 각 점(P1b 내지 P3b)에 대응하는 각 동공 강도 분포(61, 62)를 고정밀도로 조정할 수 있다. 따라서, 레티클(R)의 회로 패턴에 따른 적절한 조명 조건의 근본으로 웨이퍼(W)에 대한 노광 처리를 실행할 수 있고, 결과로서 웨이퍼(W)에는 그 전체에 걸쳐서 소망하는 선폭의 패턴을 충실하게 형성할 수 있다.
(10) 본 실시형태에서는, 각 투과 필터(81, 82)는 동공 강도 분포 측량 장치(36)로부터의 검출 신호에 근거해 산출된 측량 결과, 즉 레티클(R)의 조명 영역(ER1) 내의 각 점(P1a 내지 P3a)에 대응하는 각 동공 강도 분포(61, 62)에 근거해 Y축 방향을 따라 각각 이동한다. 그 때문에, 조명 광학계(13)를 구성하는 각종 광학 소자 중 적어도 하나의 광학 소자의 열화 등에 기인하여 각 동공 강도 분포(61, 62)가 변화되었을 경우, 동공 강도 분포 측량 장치(36)에 의한 측량 결과에 의해 각 투과 필터(81, 82)가 이동함으로써, 각 동공 강도 분포(61, 62)를 그들의 성상 분포가 소망하는 성상 분포가 되도록 신속하게 조정할 수 있다.
(11) 각 투과 필터(81, 82)는 동공 공역면(83) 근방에 각각 배치된다. 그 때문에, 각 투과 필터(81, 82)가 Y축 방향을 따라 각각 이동하면, 제 1 동공 강도 분포(61)의 제 1 면 광원(61a) 및 제 2 면 광원(61b)으로부터 사출되는 각 제 1 입사광(EL1)에 의해 각 투과 필터(81, 82)에 형성되는 각 입사 영역(66a, 67a)과, 제 2 동공 강도 분포(62)의 제 1 면 광원(62a) 및 제 2 면 광원(62b)으로부터 사출되는 각 제 2 입사광(EL2) 및 각 입사광(EL3)에 의해 각 투과 필터(81, 82)에 형성되는 각 입사 영역(66b, 67b, 66c, 67c)의 위치 관계는 각각 변화된다. 즉, 각 입사 영역(66a, 67a), 각 입사 영역(66b, 66b) 및 각 입사 영역(66c, 66c)의 위치 관계를 변경시키는 것에 의해, 각 동공 강도 분포(61, 62)의 성상을 조정할 수 있다.
(12) 본 실시형태에서는, 각 투과 필터(81, 82)가 Y축 방향을 따라 각각 이동하면, 각 투과 필터(81, 82) 내에 있어서 제 2 입사광(EL2) 및 제 3 입사광(EL3)에 의해 형성되는 각 입사 영역(66b, 67c, 66c, 67c)의 각 형성 위치는 Z축 방향을 따라 각각 변위한다. 각 투과 필터(81, 82)는, 각 입사 영역(66b, 67c, 66c, 67c)의 Z축 방향을 따른 변위에 대응하고, Z축 방향에서의 위치마다에 의해 투과율이 다르도록 각각 형성되어 있다. 그 때문에, 본 실시형태의 각 투과 필터(81, 82)를 제 2 조정 영역(80) 내에서 Y축 방향을 따라 이동시키는 것에 의해, 각 동공 강도 분포(61, 62)의 성상을 바람직하게 조정할 수 있다.
(13) 제 1 투과 필터(81)의 제 1 투과율 분포와, 제 2 투과 필터(82)의 제 2 투과율 분포는 서로 동일한 분포이다. 그 때문에, 제 1 투과 필터(81)와 동공 공역면(83)의 Y축 방향에서의 거리와, 제 2 투과 필터(82)와 동공 공역면(83)의 Y축 방향에서의 거리를 동일 정도로 함으로써, 제 2 동공 강도 분포(62)의 제 1 면 광원(62a) 및 제 2 면 광원(62b)으로부터 사출되는 각 제 2 입사광(EL2) 및 각 제 3 입사광(EL3)의 감광 정도를 각각 동일 정도로 할 수 있다.
(14) 또한, 본 실시형태에서는 각 투과 필터(81, 82)를 Y축 방향을 따라 개별로 이동시킬 수 있다. 그 때문에, 제 1 투과 필터(81)를 통과하는 제 2 입사광(EL2) 및 제 3 입사광(EL3)의 광 강도와, 제 2 투과 필터(82)를 통과하는 제 2 입사광(EL2) 및 제 3 입사광(EL3)의 광 강도를 개별로 조정할 수 있다. 따라서, 상기 제 1 실시형태의 경우에 비해, 각 점(P1b 내지 P3b)에 대한 각 동공 강도 분포(61, 62)의 성상 등을 보다 세밀하게 조정할 수 있다.
(제 3 실시형태)
다음에, 본 발명의 제 3 실시형태를 도 15에 따라 설명한다. 또한, 제 3 실시형태는, 분포 보정 광학계의 구성이 제 1 및 제 2 각 실시형태와 다르다. 따라서, 이하의 설명에 있어서는, 제 1 및 제 2 각 실시형태와 상이한 부분에 대해서 주로 설명하는 것으로 하고 제 1 및 제 2 각 실시형태와 동일 또는 상당하는 부재 구성에는 동일 도면부호를 첨부하여 중복 설명을 생략하는 것으로 한다.
도 15에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 분포 보정 광학계(31B)는, 조명 동공면(27)에 형성되는 2차 광원(60)의 제 1 면 광원(60a)으로부터 사출되는 노광 광(EL)의 광로 내에 Y축 방향을 따라 배치되는 복수매(본 실시형태에서는 2매)의 제 1 투과 필터(81, 81A)를 구비하고 있다. 또한, 분포 보정 광학계(31B)는, 2차 광원(60)의 제 2 면 광원(60b)으로부터 사출되는 노광 광(EL)의 광로 내에 Y축 방향을 따라 배치되는 복수매(본 실시형태에서는 2매)의 제 2 투과 필터(82, 82A)를 구비하고 있다. 그리고, 각 투과 필터(81, 82, 81A, 82A)는 제 2 조정 영역(80) 내에 각각 배치되어 있다.
또한, 각 투과 필터(81, 82, 81A, 82A) 중 제 2 콘덴서 광학계(30)측에 위치하는 각 투과 필터(81, 82)의 투과율 분포는, 상술한 바와 같이, Z축 방향에서의 중앙의 투과율이 가장 높고, Z축 방향에서 중앙으로부터 이격함에 따라서 투과율이 점차 낮아지도록 각각 설정되어 있다. 또한, 입사측 렌즈군(33)측에 위치하는 각 투과 필터(81A, 82A)의 투과율 분포는 각 투과 필터(81, 82)와는 다르고, Z축 방향에서의 중앙의 투과율이 가장 낮으며, Z축 방향에서 중앙으로부터 이격함에 따라 투과율이 점차 높아지도록 각각 설정되어 있다.
또한, 분포 보정 광학계(31B)에는, 각 투과 필터(81, 82, 81A, 82A)를 개별로 이동시키기 위한 이동 기구(70)가 마련되어 있다. 이 이동 기구(70)는, 각 투과 필터(81, 82, 81A, 82A)를 Y축 방향을 따라 이동시키기 위한 제 1 구동력과, 각 투과 필터(81, 82, 81A, 82A)를 Z축 방향을 따라 이동시키기 위한 제 2 구동력을, 각 투과 필터(81, 82, 81A, 82A)에 대하여 개별로 부여 가능하게 구성되어 있다.
본 실시형태에서는, 상기 각 실시형태와 비교하여, 제 1 면 광원(60a) 및 제 2 면 광원(60b)으로부터 사출되는 노광 광(EL)의 각 광로 내에 배치되는 필터의 매수가 증가하는 동시에, 각 투과 필터(81, 82, 81A, 82A)는, Y축 방향 뿐만 아니라 Z축 방향에도 각각 이동 가능해진다. 그 때문에, 웨이퍼(W)상의 정지 노광 영역(ER2)의 각 점(P1b 내지 P3b)에 입사하는 각 입사광(EL1 내지 EL3)중, 제 1 투과 필터(81, 81A)를 통과하는 각 입사광(EL1 내지 EL3)의 광 강도와, 제 2 투과 필터(82, 82A)를 통과하는 각 입사광(EL1 내지 EL3)의 광 강도를 개별로 조정할 수 있다.
또한, 상기 각 실시형태는 이하와 같은 다른 실시형태로 변경해도 좋다.
· 각 실시형태에 있어서, 회절 광학 소자(19)는, 4극 조명 이외의 다른 복수극 조명용(예를 들어 2극 조명용)의 회절 광학 소자이어도 좋고, 윤대 조명용의 회절 광학 소자이어도 좋으며, 원형 형상용의 회절 광학 소자이어도 좋다. 또한, 노광 광(EL)의 형상을 변형시키는 것이 가능한 광학 소자이면, 회절 광학 소자(19) 대신에, 또는 회절 광학 소자(19)에 부가하여, 엑시콘 렌즈(axicon lenz)쌍 등의 다른 임의의 광학 소자를 마련해도 좋다. 엑시콘 렌즈 쌍을 구비한 조명 광학계는, 예를 들어 국제 공개 제 2005/076045 A1 호 팜플렛 및 그에 대응하는 미국 특허 출원 공개 제 2006/0170901 호 명세서에 개시되어 있다. 도 2에 도시한 실시형태에서는, 보정 필터(24)의 근방에 엑시콘 렌즈 쌍을 배치할 수 있다.
또한, 회절 광학 소자(19)를 대신하여, 예를 들어 어레이 형상으로 배열되고 또한 경사각 및 경사 방향이 개별로 구동 제어되는 다수의 미소(微小)한 요소 미러에 의해 구성되어, 입사 광속을 반사면 마다의 미소 단위로 분할하여 편향시키는 것에 의해, 광속의 단면을 소망한 형상 또는 소망한 크기로 변환하는 공간광 변조 소자를 이용해도 좋다. 이와 같은 공간광 변조 소자를 이용한 조명 광학계는, 예를 들어 일본 특허 공개 2002-353105 호 공보에 개시되어 있다.
· 제 1 및 제 2 각 실시형태에 있어서, 투과 필터(64, 81, 82)를 Y축 방향 뿐만 아니라, Z축 방향이나 X축 방향으로도 이동시키도록 해도 좋다.
마찬가지로, 제 3 실시형태에 있어서, 각 투과 필터(81, 82, 81A, 82A)를 X축 방향으로도 이동시키도록 해도 좋다. 또한, 각 투과 필터(81, 82)를 Y축 방향에만 이동시키는 동시에, 각 투과 필터(81A, 82A)를, Y축 방향과 교차하는 방향(예를 들어 X축 방향이나 Z축 방향)에 이동시키도록 해도 좋다. 이 때, 각 투과 필터(81A, 82A)의 투과율 분포를 Z축 방향에서의 중앙 부분의 투과율이 가장 높고, Z축 방향에서 중앙 부분으로부터 이격함에 따라서 투과율이 점차 낮아지도록 각각 조정해도 좋다.
· 각 실시형태에 있어서, 투과 필터(64, 81, 82, 81A, 82A)의 투과율 분포가 각 점(P1a 내지 P3b)에 대응하는 각 동공 강도 분포(61, 62)의 성상에 따른 적절한 분포이면, 임의의 투과율 분포를 갖는 투과 필터(64, 81, 82, 81A, 82A)이어도 좋다. 예를 들어, 제 1 면 광원(60a) 및 제 2 면 광원(60b)으로부터 사출되는 각 제 1 입사광(EL1)을, 제 1 면 광원(60a) 및 제 2 면 광원(60b)으로부터 사출되는 각 제 2 입사광(EL2) 및 제 3 입사광(EL3)보다도 대폭 감광시키고 싶은 경우에는, Z축 방향에서의 중앙 부분의 투과율이 가장 낮으며, Z축 방향에서 중앙 부분으로부터 이격함에 따라서 점차 투과율이 높아지도록 설정된 투과 필터(64, 81, 82, 81A, 82A)를 이용해도 좋다.
또한, 투과 필터(64)가 조명 동공면(27)으로부터 Y축 방향을 따라 이격한 만큼, 제 2 입사광(EL2) 및 제 3 입사광(EL3)에 의해 투과 필터(64) 내에 형성되는 각 입사 영역(66b 내지 69b, 66c 내지 69c)의 각 형성 위치가 X축 방향에 있어서 각각 변위하는 것과 같은 광학 설계의 경우, 투과 필터(64)는, 이하에 도시하는 바와 같이 설계된 필터이어도 좋다. 즉, 투과 필터(64)는, 그 제 1 필터 영역(65a) 및 제 2 필터 영역(65b)이 X축 방향에서의 중앙 부분의 투과율이 가장 높고, X축 방향에서의 중앙 부분으로부터 이격함에 따라서 점차 투과율이 낮아지도록 설정된 필터이어도 좋다.
마찬가지로, 투과 필터(81, 82)가 동공 공역면(83)으로부터 Y축 방향을 따라 이격한 만큼, 제 2 입사광(EL2) 및 제 3 입사광(EL3)에 의해 투과 필터(81, 82) 내에 형성되는 각 입사 영역(66b 내지 69b, 66c 내지 69c)의 각 형성 위치가 X축 방향에 있어서 각각 변위하는 것과 같은 광학 설계의 경우, 투과 필터(81, 82)는, 이하에 도시하는 바와 같이 설계된 필터이어도 좋다. 즉, 투과 필터(81, 82)는, X축 방향에서의 중앙 부분의 투과율이 가장 높고, X축 방향에 있어서 중앙 부분으로부터 이격함에 따라서 점차 투과율이 낮아지도록 설정된 필터이어도 좋다.
· 제 1 실시형태에 있어서, 투과 필터(64) 내에 있어서 제 3 필터 영역(65c) 및 제 4 필터 영역(65d)에 대하여, 상기 각 필터 영역(65c, 65d) 내에 입사한 노광 광(EL)을 감광시키기 위한 투과율 분포를 각각 형성해도 좋다. 또한, 각 필터 영역(65c, 65d)의 투과율 분포는 노광 광(EL)의 입사 위치에 따라서 투과율이 다른 것과 같은 분포이어도 좋다. 이와 같이 구성하면, 2차 광원(60)의 제 3 면 광원(60c) 및 제 4 면 광원(60d)으로부터 사출되는 제 1 입사광(EL1), 제 2 입사광(EL2) 및 제 3 입사광(EL3)의 감광 정도를 개별로 조정하는 것이 가능해진다.
· 제 2 및 제 3 각 실시형태에 있어서, 2차 광원(60)의 제 3 면 광원(60c) 및 제 4 면 광원(60d)으로부터 사출되는 노광 광(EL)의 광로 내에, 광의 입사 위치에 따라서 투과율이 다르도록 투과율 분포를 갖는 투과 필터를 배치해도 좋다.
· 제 1 실시형태에 있어서, 옵티컬 인테그레이터(26)와 제 1 콘덴서 광학계(28) 사이에 파워를 갖지 않는 광학 소자(예를 들어, 평행 평면판)를 배치해도 좋다. 이 경우, 투과 필터(64)가 배치되는 제 1 조정 영역(63)은, 옵티컬 인테그레이터(26)와 파워를 갖지 않는 광학 소자 사이의 영역이 된다.
· 제 2 및 제 3 각 실시형태에 있어서, 동공 공역면(83)과 제 2 콘덴서 광학계(30) 사이에 파워를 갖지 않는 광학 소자(예를 들어, 평행 평면판)를 배치해도 좋다. 이 경우, 투과 필터(81, 82, 81A, 82A)가 배치되는 제 2 조정 영역(80)은 파워를 갖지 않는 광학 소자와 입사측 렌즈군(33) 사이의 영역이 된다.
또한, 동공 공역면(83)과 입사측 렌즈군(33) 사이에 파워를 갖지 않는 광학 소자를 배치해도 좋다. 이 경우, 투과 필터(81, 82, 81A, 82A)가 배치되는 제 2 조정 영역(80)은 제 2 콘덴서 광학계(30)와 파워를 갖지 않는 광학 소자 사이의 영역이 된다.
물론, 동공 공역면(83)의 Y축 방향에 있어서 양 측에 파워를 갖지 않는 광학 소자를 각각 배치해도 좋다. 이 경우, 양 파워를 갖지 않는 광학 소자의 사이의 영역이 투과 필터(81, 82, 81A, 82A)가 배치되는 제 2 조정 영역(80)이 된다.
· 각 실시형태에 있어서, 각 이동 기구(70)는 동공 강도 분포 측량 장치(36)에 의한 측량 결과에 연동하여 구동하는 구성이 아니어도 좋다. 즉, 동공 강도 분포 측량 장치(36)에 의한 측량 결과를 도시하지 않는 모니터 등의 표시 화면에 표시하고, 상기 표시 화면에 표시한 측량 결과에 근거해 작업자가 투과 필터(64, 81, 82, 81A, 82A)를 Y축 방향을 따라 이동시키도록 해도 좋다. 이 경우, 이동 기구(70)에는, 구동원(72)을 마련하지 않아도 좋다. 즉, 투과 필터(64, 81, 82, 81A, 82A)는 작업자에 의한 수동으로 각각 이동하게 된다.
· 제 1 실시형태에 있어서, 투과 필터(64)를 제 2 조정 영역(80)내에 배치해도 좋다. 이와 같이 구성해도 상기 제 1 실시형태와 동등한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 제 2 실시형태에 있어서, 투과 필터(81, 82)를 제 1 조정 영역(63) 내에 각각 배치해도 좋다. 이와 같이 구성해도 상기 제 2 실시형태와 동등한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 제 3 실시형태에 있어서, 투과 필터(81, 82, 81A, 82A)를 제 1 조정 영역(63) 내에 각각 배치해도 좋다. 또한, 투과 필터(81, 82)를 제 2 조정 영역(80) 내에 각각 배치하고, 투과 필터(81A, 82A)를 제 1 조정 영역(63) 내에 각각 배치해도 좋다. 이들과 같이 구성해도 상기 제 3 실시형태와 동등한 효과를 얻을 수 있다.
· 각 실시형태에 있어서, 보정 필터(24)는 노광 광(EL)의 입사 위치에 따라서 투과율이 다른 투과율 분포를 갖는 필터이면 임의의 투과율 분포를 갖는 필터이어도 좋다. 또한, 입사 위치에 대한 투과율 분포가 서로 다른 복수매의 보정 필터(24)를 준비하고, 필요에 따라서 노광 광(EL)의 광로 내에 배치하는 보정 필터를 교체 가능하게 해도 좋다. 이와 같이 구성하면, 보정 필터(24) 및 투과 필터(64, 81, 82, 81A, 82A)의 협동 작용에 의한 정지 노광 영역(ER2) 내의 각 점(P1b, P2b, P3b)에 대응하는 각 동공 강도 분포(61, 62)의 조정의 자유도를 향상시킬 수 있다.
· 각 실시형태에 있어서, 동공 강도 분포 측량 장치(36)는, 레티클(R)상의 조명 영역(ER1) 내의 각 점(P1a, P2a, P3a)에 대응하는 각 동공 강도 분포(61, 62)를 측량 가능하면, 레티클(R)의 근방이 아니어도 좋다. 단, 동공 강도 분포 측량 장치(36)는, 레티클(R)의 피조사면(Ra)[즉, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)]과 광학적으로 공역한 위치 근방이면, 임의의 위치에 설치해도 좋다.
· 각 실시형태에 있어서, 옵티컬 인테그레이터(26)는, 굴절력을 갖는 단위 파면 분할면이 Z방향 및 X방향을 따라 배열되는 1개의 마이크로 플라이 아이 렌즈로 구성되는 것이어도 좋다. 또한, 옵티컬 인테그레이터로서, 복수의 렌즈 요소가 배열되어 이루어지는 플라이 아이 렌즈를 이용해도 좋다. 또한, 옵티컬 인테그레이터로서, 복수의 미러면이 배열되어 이루어지는 한쌍의 플라이 아이 미러를 이용해도 좋다. 또한, 옵티컬 인테그레이터로서, Y축 방향을 따라 연장되는 로드형 인테그레이터(내면 반사형 인테그레이터)를 이용해도 좋다. 옵티컬 인테그레이터로서, 로드형 인테그레이터를 이용할 경우에는, 줌 광학계(25)의 후측에 그 전측 초점 위치가 줌 광학계(25)의 후측 초점 위치와 일치하도록 집광 렌즈계를 배치하고, 이 집광 렌즈계의 후측 초점 위치 또는 그 근방에 입사단이 위치 결정되도록 로드형 인테그레이터를 배치한다. 이 때, 로드형 인테그레이터의 사출단이 레티클 블라인드(29)의 위치가 된다. 로드형 인테그레이터를 이용할 경우, 이 로드형 인테그레이터의 하류의 레티클 블라인드 결상 광학계[제 2 콘덴서 광학계(30) 및 결상 광학계(32)] 내의, 투영 광학계(15)의 개구 조리개(42)의 위치와 광학적으로 공역한 위치를 조명 동공면이라 부를 수 있다. 또한, 로드형 인테그레이터의 입사면의 위치에는, 조명 동공면의 ２차 광원의 허상이 형성되는 것이 되므로, 이 위치 및 이 위치와 광학적으로 공역한 위치도 조명 동공면이라 할 수 있다. 이 경우, 분포 보정 광학계(31)는, 이 조명 동공면을 포함하는 공간[제 2 콘덴서 광학계(30)와 결상 광학계(32) 사이의 공간]에 배치할 수 있다. 이 공간을 제 1 조정 영역 또는 제 2 조정 영역으로 간주할 수 있다.
· 각 실시형태에 있어서, 투영 광학계와 감광성 기판 사이의 광로 중을 1.1보다도 큰 굴절률을 갖는 매체(전형적으로는 액체)로 채우는 수법, 소위 액체 침투법을 적용해도 좋다. 이 경우, 투영 광학계와 감광성 기판 사이의 광로 내에 액체를 채우는 수법으로서는, 국제 공개 제 99/49504 호 팜플렛에 개시되어 있는 것과 같은 국소적으로 액체를 채우는 수법이나, 일본 공개 특허 제 1994-124873 호 공보에 개시되어 있는 것과 같은 노광 대상의 기판을 보유한 스테이지를 액조 내에서 이동시키는 수법이나, 일본 특허 공개 제 1994-303114 호 공보에 개시되어 있는 것과 같은 스테이지상에 소정 깊이의 액조를 형성하고, 그 안에 기판을 보지하는 수법 등을 채용할 수 있다. 여기에서는, 국제 공개 제 99/49504 호 팜플렛, 일본 특허 공개 제 1994-124873 호 공보 및 일본 특허 공개 제 1998-303114호 공보의 개시내용을 참조로 하여 인용한다.
· 각 실시형태에 있어서, 미국 특허 출원 공개 제 2006/0170901 호 명세서 및 제 2007/0146676 호 명세서에 개시되는 소위 편광 조명 방법을 적용하는 것도 가능하다. 여기에서는, 미국 특허 출원 공개 제 2006/0170901 호 명세서 및 미국 특허 출원 공개 제 2007/0146676 호 명세서의 개시내용을 참조로 하여 인용한다.
· 각 실시형태에 있어서, 노광 장치(11)를, 가변 패턴 생성기[예를 들어, DMD(Digital Mirror Device 또는 Digital Micro-mirror Device)]를 채용한 마스크리스(maskless) 노광 장치로 구체화해도 좋다. 이와 같은 마스크리스 노광 장치는, 예를 들어 일본 특허 공개 제 2004-304135 호 공보, 국제 공개 제 2006/080285 호 팜플렛 및 이것에 대응하는 미국 특허 출원 공개 제 2007/0296936 호 명세서에 개시되어 있다.
· 각 실시형태에 있어서, 노광 장치(11)는, 반도체 소자 등의 마이크로 디바이스 뿐만 아니라, 광 노광 장치, EUV 노광 장치, X선 노광 장치 및 전자선 노광 장치 등으로 사용되는 레티클 또는 마스크를 제조하기 위해서, 마더 레티클(mother reticle)로부터 유리 기판이나 실리콘 웨이퍼 등에 회로 패턴을 전사하는 노광 장치이어도 좋다. 또한, 노광 장치(11)는, 액정 표시 소자(LCD) 등을 포함하는 디스플레이의 제조에 이용되고 디바이스 패턴을 유리 플레이트상에 전사하는 노광 장치, 박막 자기 헤드 등의 제조에 이용되며, 디바이스 패턴을 세라믹 웨이퍼 등에 전사하는 노광 장치 및 CCD 등의 촬상 소자의 제조에 이용되는 노광 장치 등이어도 좋다.
· 각 실시형태에 있어서, 노광 장치(11)를 레티클(R)과 웨이퍼(W)가 상대 이동한 상태로 레티클(R) 패턴을 웨이퍼(W)에 전사하고, 웨이퍼(W)를 순차 단계 이동시키는 스캐닝·스텝퍼로 구체화해도 좋다.
· 각 실시형태에 있어서, 광원 장치(12)는 예를 들어 g선(436㎚), i선(365㎚), KrF 엑시머 레이저(248㎚), F2 레이저(157㎚), Kr2 레이저(146㎚), Ar2 레이저(126㎚) 등을 공급 가능한 광원이어도 좋다. 또한, 광원 장치(12)는, DFB 반도체 레이저 또는 화이버 레이저로부터 발진되는 적외 영역, 또는 가시 영역의 단일 파장 레이저 광을 예를 들어 엘비움(erbium)[또는 엘비움(erbium)과 이테르븀(ytterbium)의 쌍방]이 도프된 화이버 앰프로 증폭하고, 비선형 광학 결정을 이용하여 자외광으로 파장 변환한 고조파를 공급 가능한 광원이어도 좋다.
· 투과 필터 및 회전 기구가 일체화 된 유닛은 투과 필터 유닛이라고 하는 일도 있다.
다음에, 본 발명의 실시형태의 노광 장치(11)에 의한 디바이스의 제조 방법을 리소그라피 공정으로 사용한 마이크로 디바이스의 제조 방법의 실시형태에 대해서 설명한다. 도 16은 마이크로 디바이스(IC나 LSI 등의 반도체 칩, 액정 판넬, CCD, 박막 자기 헤드, 마이크로 머신 등)의 제조 예의 플로우 챠트를 나타내는 도면이다.
우선, 단계(S101)(설계 단계)에 있어서, 마이크로 디바이스의 기능·성능 설계(예를 들어, 반도체 디바이스의 회로 설계 등)를 실행하고, 그 기능을 실현하기 위한 패턴 설계를 실행한다. 이어서, 단계(S102)(마스크 제작 단계)에 있어서, 설계한 회로 패턴을 형성한 마스크[레티클(R) 등]을 제작한다. 한편, 단계(S103)(기판 제조 단계)에 있어서, 실리콘, 유리, 세라믹스 등의 재료를 이용해서 기판(실리콘 재료를 이용했을 경우에는 웨이퍼(W)가 됨)을 제조한다.
다음에, 단계(S104)(기판 처리 단계)에 있어서, 단계(S101) 내지 단계(S104)에서 준비한 마스크와 기판을 사용하고, 후술하는 바와 같이, 리소그라피 기술 등에 의해 기판상에 실제의 회로 등을 형성한다. 이어서, 단계(S105)(디바이스 조립 단계)에 있어서, 단계(S104)에서 처리된 기판을 채용하여 디바이스 조립을 실행한다. 이 단계(S105)에는, 다이싱 공정, 본딩 공정 및 패키징 공정(칩 봉입) 등의 공정이 필요에 따라 포함된다. 최후에, 단계(S106)(검사 단계)에 있어서, 단계(S105)에서 제작된 마이크로 디바이스의 동작 확인 테스트, 내구성 테스트 등의 검사를 실행한다. 이러한 공정을 거친 후에 마이크로 디바이스가 완성되고, 이것이 출시된다.
도 17은 반도체 디바이스의 경우에 있어서 단계(S104)의 상세 공정의 일 예를 도시하는 도면이다.
단계(S111)(산화 단계)에 있어서는, 기판의 표면을 산화시킨다. 단계(S112)(CVD 단계)에 있어서는, 기판 표면에 절연막을 형성한다. 단계(S113)(전극 형성 단계)에 있어서는, 기판상에 전극을 증착에 의해 형성한다. 단계(S114)(이온 주입 단계)에 있어서는, 기판에 이온을 주입한다. 이상의 단계(S111) 내지 단계(S114)의 각각은 기판 처리의 각 단계 전 처리 공정을 구성하고 있어, 각 단계에 있어서 필요한 처리에 따라서 선택되어 실행된다.
기판 프로세스의 각 단계에 있어서, 상술한 전 처리 공정이 종료되면, 이하와 같이 하여 후 처리 공정이 실행된다. 이 후 처리 공정에서는, 우선 단계(S115)(레지스트 형성 단계)에 있어서, 기판에 감광성 재료를 도포한다. 이어서, 단계(S116)(노광 단계)에 있어서, 위에서 설명한 리소그라피 시스템[노광 장치(11)]에 의해 마스크의 회로 패턴을 기판에 전사한다. 그 다음에, 단계(S117)(현상 단계)에 있어서, 단계(S116)에서 노광된 기판을 현상하여, 기판의 표면에 회로 패턴으로 이루어지는 마스크층을 형성한다. 또한 이어서, 단계(S118)[에칭 단계]에 있어서, 레지스트가 잔존하고 있는 부분 이외의 부분의 노출부 재료를 에칭에 의해 제거한다. 그리고, 단계(S119)(레지스트 제거 단계)에 있어서, 에칭이 끝나고 불필요하게 된 감광성 재료를 제거한다. 즉, 단계(S118) 및 단계(S119)에 있어서, 마스크층을 거쳐서 기판의 표면을 가공한다. 이들 전 처리 공정과 후 처리 공정을 반복하여 실행하는 것에 의해, 기판상에 다중으로 회로 패턴이 형성된다.
11 : 노광 장치
12 : 광원장치
13 : 조명 광학계
15 : 투영 광학계
26 : 옵티컬 인테그레이터
27 : 조명 동공면
28 : 광학 소자로서의 제 1 콘덴서 광학계
30 : 제 1 광학 소자로서의 제 2 콘덴서 광학계
33 : 제 2 광학 소자로서의 입사측 렌즈군
36 : 동공 강도 분포 측량 장치
40 : 제어 장치
42 : 개구 조리개
50a, 51a : 입사면
52 내지 55 : 단위 파면 분할면으로서의 실린드리컬 렌즈면
60a 내지 60d : 영역으로서의 면 광원
63 : 제 1 조정 영역
64, 81, 82, 81A, 82A : 투과 필터
64a : 광투과성 부재
65a 내지 65d : 패턴 영역, 부분 영역으로서의 필터 영역
70 : 이동 기구
72 : 구동원
80 : 제 2 조정 영역
83 : 상면 공역면
AX : 광축
D1 내지 D3 : 분할면
EL : 노광 광
ER1 : 조사 영역으로서의 조명 영역
ER2 : 조사 영역으로서의 정지 노광 영역
P1a 내지 P3a, P1b 내지 P3b : 소정의 점으로서의 점
Ra : 피조사면
W : 기판으로서의 웨이퍼
Wa : 피조사면으로서의 표면

Claims (17)

  1. 광원으로부터의 조명 광으로 피조사면을 조명하는 조명 광학계에 있어서,
    상기 광원과 상기 피조사면과의 사이에 배치되는 옵티컬 인테그레이터와,
    상기 옵티컬 인테그레이터로부터의 광을 상기 피조사면 또는 상기 피조사면과 공역한 면에 집광하는 집광 광학계와,
    상기 옵티컬 인테그레이터와 상기 집광 광학계와의 사이에 배치되는 광 투과 부재와,
    상기 광 투과 부재를 상기 조명 광학계의 광축 방향을 따라 이동시키는 이동 기구를 구비하며,
    상기 광 투과 부재는 제 1 투과율을 갖는 제 1 영역과, 상기 제 1 투과율과 상이한 제 2 투과율을 갖는 제 2 영역을 갖는
    조명 광학계.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 투과 부재는 소정 방향에 따라 투과율이 변화하고 있는 영역을 갖고 있는
    조명 광학계.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 광 투과 부재의 상기 영역은 상기 소정 방향과 직교하는 방향에서 투과율이 일정한
    조명 광학계.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 옵티컬 인테그레이터는 상기 광원과 조명 동공면과의 사이에 배치되는
    조명 광학계.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 투과 부재의 상기 광원측에 인접하는 제 1 광학 부재와, 상기 광 투과 부재의 상기 피조사면 측에 인접하는 제 2 광학 부재를 구비하는
    조명 광학계.
  6. 제 5 항에 있어서,
    조명 동공면 또는 상기 조명 동공면과 광학적으로 공역한 면은, 상기 제 1 광학 부재와 상기 제 2 광학 부재와의 사이에 위치하는
    조명 광학계.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 옵티컬 인테그레이터의 소정 위치로부터 출사되어 상기 피조사면 상의 제 3 위치로 향하는 제 1 광과, 상기 옵티컬 인테그레이터의 상기 소정 위치로부터 출사되어 상기 피조사면 상의 상기 제 3 위치와는 상이한 제 4 위치로 향하는 제 2 광은, 상기 광 투과 부재의 상이한 위치를 통과하는
    조명 광학계.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 투과 부재의 유효 직경에 대한 조명 동공면 내의 소정의 점으로부터 발하는 광속이 상기 광 투과 부재에 조사되는 영역의 최소 직경의 비는 상기 광 투과 부재의 광축 방향의 가동 범위 내에 있어서 1/2를 초과하는
    조명 광학계.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동 기구는 상기 광 투과 부재를 상기 광축 방향과 교차하는 방향에 따라 이동시키는
    조명 광학계.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 피조사면 상에 있어서 상기 조명 광학계로부터 사출되는 광에 의해 형성되는 조사 영역은, 상기 피조사면 상에 있어서 제 1 방향의 쪽이 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향보다 길게 되도록 한 형상인
    조명 광학계.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 광 투과 부재는 상기 제 1 방향에 대응하는 소정 방향에 따라 투과율이 변화하고 있는 영역을 갖고 있는
    조명 광학계.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 옵티컬 인테그레이터는, 상기 피조사면 측에 사출하는 광의 발산각이, 상기 제 1 방향에 대응하는 방향에 있어서의 발산각의 쪽이 상기 제 2 방향에 대응에 있어서의 발산각보다도 커지도록 구성되어 있는
    조명 광학계.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 투과 부재는 불균일한 투과율 분포를 갖는 투과 필터를 구비하는
    조명 광학계.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 투과 부재는 평행 평면판 형상인
    조명 광학계.
  15. 광원으로부터 출력되는 광을 상기 피조사면 상의 소정의 패턴으로 인도하는 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 기재된 조명 광학계를 구비하고,
    상기 조명 광학계로부터 사출되는 광으로 상기 소정의 패턴을 조명하는 것에 의해 형성된 패턴의 상을 감광 재료가 도포된 기판 상에 투영하는 것을 특징으로 하는
    노광 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 패턴의 상을 상기 기판 상에 투영하기 위한 투영 광학계를 더 구비하고,
    상기 투영 광학계에 대하여 상기 패턴 및 상기 기판을 주사 방향을 따라 상대 이동시키는 것에 의해, 상기 기판 상에 상기 패턴의 상을 투영하는 것을 특징으로 하는
    노광 장치.
  17. 제 16 항에 기재된 노광 장치를 이용하여, 상기 패턴의 상을 상기 기판의 표면에 노광하는 노광 단계와,
    상기 노광 단계 후에 있어서, 상기 기판을 현상하여 상기 패턴의 상에 대응하는 형상의 마스크층을 상기 기판의 표면에 형성하는 현상 단계와,
    상기 현상 단계 후에 있어서, 상기 마스크층을 거쳐서 상기 기판의 표면을 가공하는 가공 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    디바이스의 제조 방법.
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