KR20210070203A - 조명 광학계, 노광장치, 및 물품 제조방법 - Google Patents
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Abstract
피조명면에 있어서의 조명 영역의 조정의 고정밀도화에 유리한 조명 광학계를 제공한다. 광원으로부터의 빛을 사용해서 피조명면을 조명하는 조명 광학계는, 입사 단부면으로부터 입사한 상기 광원으로부터의 빛을 내면에서 복수회 반사시키는 옵티컬 인테그레이터와, 상기 피조명면에 상기 옵티컬 인테그레이터의 출사 단부면의 상을 형성하는 결상 광학계와, 상기 옵티컬 인테그레이터의 상기 입사 단부면에 있어서의 위치를 회전 중심으로 하여 상기 옵티컬 인테그레이터를 기울이는 것에 의해 상기 옵티컬 인테그레이터의 광축을 조정하는 조정부를 갖는다.
Description
본 발명은 조명 광학계, 노광장치, 및 물품 제조방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스 등의 제조에 사용되는 노광장치는, 원판(레티클 등)에 형성되어 있는 패턴을, 결상 광학계 및 투영 광학계를 거쳐 기판(표면에 레지스트층이 형성된 웨이퍼 등)에 전사한다. 노광장치는, 광원으로부터의 광속으로 원판을 조명하는 조명 광학장치를 구비한다. 노광장치의 생산성은 조도를 높게 함으로써 높일 수 있기 때문에, 일반적으로 조도는 높은 것이 요구된다. 또한, 고품위의 디바이스를 위해서는, 텔레센트리시티(광축에 대한 주광선의 기울기)가 작은 것, 상면 조도가 균일한 것이 필요하다. 따라서, 조명 광학장치에는, 원판에 필요한 조명 영역에 광속을 조사하면서, 조도가 높은 것, 텔레센트리시티가 작은 것, 상면 조도가 균일한 것이 요구된다.
조도 균일성을 향상하기 위해, 옵티컬 인테그레이터를 구비한 조명 광학장치가 알려져 있다. 특허문헌 1에는, 내면 반사형의 옵티컬 인테그레이터가, 입사 단부면으로부터 입사한 광속을 내면에서 복수회 반사시켜, 출사 단부면에서의 광강도 분포를 균일화시키는 것이 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 1에는, 옵티컬 인테그레이터의 출사 단부면과 피조명면이 공역관계가 되도록 출사 단부면과 피조명면 사이에 결상 광학계를 배치함으로써, 피조명면에서의 조도 균일성이 향상되는 것이 기재되어 있다. 더구나, 특허문헌 1에는, 옵티컬 인테그레이터를 출사 단부면의 중심을 회전 중심으로 하여 기울임으로써 텔레센트리시티를 조정하는 것이 기재되어 있다.
특허문헌 1에 기재된 조명장치에서는, 광원으로부터의 빛을 낭비 없이 이용하고, 원판에의 조명 영역을 조정하기 위해서는, 광원을 포함하는 구조체의 위치 및 자세를 고정밀도로 조정 할 필요가 있다. 그러나, 광원을 포함하는 구조체는, 빛을 차폐하는 기구나 배기를 위한 구성을 포함하기 때문에 고정량이며, 고정밀도의 조정이 곤란해질 수 있다.
원판 및 결상 광학계를 배치하는 공간에 있어서 구성물에는 고정밀도의 위치 결정과 구동이 요구되기 때문에, 열팽창을 억제하기 위해 온도 일정인 것이 필요하다. 그 때문에, 발열체인 광원(101)과 결상 광학계(108)는, 분리된 별개의 구조체에 의해 구성되는 것이 통상적이다. 예를 들면, 도6a와 같이, 광원(101)은 구조체 205에 수용되고, 결상 광학계(108)는, 구조체 205와는 다른 구조체 206에 수용된다. 도6a의 예에서는, 구조체 205에는, 광원(101) 이외에, 반사 미러(103), 및, 옵티컬 인테그레이터(104)가 수용되어 있다. 즉, 광원(101)과 반사 미러(103)와 옵티컬 인테그레이터(104)가 동일 구조체에 배치된다. 여기에서, 「동일 구조체에 배치된다」는 것은, 그 구조체 내부에 배치되는 복수의 구성요소 사이의 위치 관계가, 소정의 요구 정밀도 내에 들어가도록, 그들 구성요소가 고정적으로 배치되는 것을 말한다. 도6a의 경우, 구조체 205 내부의 옵티컬 인테그레이터(104)의 광축과, 구조체 206 내부의 결상 광학계(108)의 광축이 일치하도록, 구조체 205와 구조체 206의 위치를 맞출 필요가 있다. 옵티컬 인테그레이터(104)의 출사 단부면은 피조명면인 레티클(112)과 광학적으로 공역으로 되어 있다. 그 때문에, 레티클(112)에 있어서의 조명 영역을 조정하기 위해서, 광원(101) 및 옵티컬 인테그레이터(104)를 포함하는 구조체 205의 위치 및 자세를 고정밀도로 조정할 필요가 있다.
한편, 도 6b는, 옵티컬 인테그레이터(104)가 광원(101)측의 구조체 207이 아니라 결상 광학계(108)측의 구조체 208에 포함되는 구성을 나타내고 있다. 이 경우, 광원(101)의 광축에 대하여 옵티컬 인테그레이터(104)의 입사 단부면의 위치가 어긋나면 조도 저하를 일으키기 때문에, 구조체 207의 위치 및 자세를 고정밀도로 조정할 필요가 있다. 또한, 구조체 208에 있어서도 광량 손실을 억제하기 위해서, 미러 등을 조정하는 기구가 결상 광학계(108) 내에 설치할 필요가 있다. 그 때문에, 결상 광학계가 복잡화하야, 조명 광학장치의 대형화 및 코스트 증가를 일으킬 수 있다.
본 발명은, 예를 들면, 피조명면에 있어서의 조명 영역의 조정의 고정밀도화에 유리한 조명 광학계를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일측면에 따르면, 광원으로부터의 빛을 사용해서 피조명면을 조명하는 조명 광학계로서, 입사 단부면으로부터 입사한 상기 광원으로부터의 빛을 내면에서 복수회 반사시키는 옵티컬 인테그레이터와, 상기 피조명면에 상기 옵티컬 인테그레이터의 출사 단부면의 상을 형성하는 결상 광학계와, 상기 옵티컬 인테그레이터의 상기 입사 단부면에 있어서의 위치를 회전 중심으로 하여 상기 옵티컬 인테그레이터를 기울이는 것에 의해 상기 옵티컬 인테그레이터의 광축을 조정하는 조정부를 갖는 것을 특징으로 하는 조명 광학계가 제공된다.
본 발명에 따르면, 예를 들면, 피조명면에 있어서의 조명 영역의 조정의 고정밀도화에 유리한 조명 광학계를 제공할 수 있다.
도 1은 노광장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 조명 광학계의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 틸트 기구의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 고정 기구의 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 조명 광학계의 구성을 도시한 도면이다.
도 6은 종래의 조명 광학계의 구성 예를 도시한 도면이다.
도 2는 조명 광학계의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 틸트 기구의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 고정 기구의 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 조명 광학계의 구성을 도시한 도면이다.
도 6은 종래의 조명 광학계의 구성 예를 도시한 도면이다.
이하, 첨부도면을 참조해서 실시형태를 상세히 설명한다. 이때, 이하의 실시형태는 청구범위에 관한 발명을 한정하는 것은 아니다. 실시형태에는 복수의 특징이 기재되어 있지만, 이들 복수의 특징의 모두가 발명에 필수적인 것인 것은 아니며, 또한, 복수의 특징은 임의로 조합되어도 된다. 더구나, 첨부도면에 있어서는, 동일 혹은 유사한 구성에 동일한 참조번호를 붙이고, 중복된 설명은 생략한다.
<제1실시형태>
도 1은, 실시형태에 따른 노광장치(100)의 구성을 도시한 도면이다. 노광장치(100)는, 예를 들면, 반도체 디바이스의 제조공정에 있어서의 리소그래피 공정에서 사용되는 것이며, 레티클(112)(원판, 마스크)에 형성되어 있는 패턴의 상을 기판(114) 위에 노광(전사)하는 장치다. 본 명세서 및 도면에 있어서는, 수평면을 XY 평면으로 하는 XYZ 좌표계에 있어서 방향이 표시된다. 일반적으로는, 피노광 기판인 기판(114)은 그것의 표면이 수평면(XY 평면)과 평행하게 되도록 기판 스테이지(116) 위에 놓인다. 따라서, 이하에서는, 기판 W의 표면을 따르는 평면 내에서 서로 직교하는 방향을 X축 및 Y축으로 하고, X축 및 Y축에 수직한 방향을 Z축으로 한다. 또한, 이하에서는, XYZ 좌표계에 있어서 X축, Y축, Z축에 각각 평행한 방향을 X방향, Y방향, Z방향이라고 하고, X축 주위의 회전 방향, Y축 주위의 회전 방향, Z축 주위의 회전 방향을 각각 θx 방향, θy 방향, θz 방향이라고 한다.
노광장치(100)는, 조명 광학계(110)와, 투영 광학계(113)와, 기판 스테이지(116)를 구비할 수 있다. 조명 광학계(110)는, 광원(101)과, 타원 미러(102)와, 옵티컬 인테그레이터(104)와, 결상 광학계(108)를 포함할 수 있다. 광원(101)은, 예를 들면, i선(파장 365nm) 등의 빛을 공급하는 초고압 수은램프일 수 있다. 광원(101)은 이것에 한정되지 않고, 예를 들면, 248nm의 파장의 빛을 공급하는 KrF 엑시머 레이저, 193nm의 파장의 빛을 공급하는 ArF 엑시머 레이저, 또는, 157nm의 파장의 빛을 공급하는 F2 레이저이어도 된다. 광원(101)은, 타원 미러(102)의 제1 초점 부근에 배치된다. 타원 미러(102)는, 광원(101)으로부터의 광속을, 타원 미러(102)의 제2 초점 부근의 옵티컬 인테그레이터(104)의 입사 단부면(104a)에 집광한다. 도 1에 나타낸 것과 같이, 타원 미러(102)와 옵티컬 인테그레이터(104) 사이에 반사 미러(103)를 개재시켜도 된다.
옵티컬 인테그레이터(104)는, 입사 단부면(104a)으로부터 입사한 광원(101)으로부터의 빛을 내면에서 복수회 반사시켜서, 출사 단부면(104b)에서의 광강도 분포를 균일화시키는 내면 반사형의 로드형 옵티컬 인테그레이터(옵티컬 로드)이다. 옵티컬 인테그레이터(104)의 형상은 예를 들면 4각 기둥이며, 입사 단부면(104a) 및 출사 단부면(104b)의 형상은 사각형으로 되어 있다. 단, 옵티컬 인테그레이터(104)의 형상은 다른 형상이어도 된다.
결상 광학계(108)는, 제1 광학부재(105)와, 반사 미러(106)와, 제2 광학부재(107)를 포함한다. 제1 광학부재(105)는, 옵티컬 인테그레이터(104)의 출사 단부면(104b)으로부터의 빛을 평행광으로 하는 1개 이상의 렌즈를 포함할 수 있다. 제2 광학부재(107)는, 제1 광학부재(105)에서 평행광으로 된 빛을 피조명면인 레티클(112)에 집광하는 1개 이상의 렌즈를 포함할 수 있다. 옵티컬 인테그레이터(104)의 출사 단부면(104b)과 피조명면인 레티클(112)이 광학적으로 공역의 관계가 되도록 구성함으로써, 레티클(112)을 균일한 조도로 조명할 수 있다.
레티클(112)은, 기판(114) 위에 전사되어야 할 패턴(예를 들면, 회로 패턴)이 형성된, 예를 들면, 석영 글래스제의 원판이다. 레티클(112)은, 미도시의 레티클 스테이지에 의해 유지되고, X 방향 및 Y방향으로 가동이다.
투영 광학계(113)는, 레티클(112)을 통과한 빛을 소정의 배율로 기판(114) 위에 투영한다. 기판(114)은, 표면 위에 레지스트(감광성 재료)가 도포된, 예를 들면, 단결정 실리콘으로 이루어진 기판이다. 기판 스테이지(116)는, 기판 척(115)을 거쳐 기판(114)을 유지하고, X, Y, Z 방향 및 θx, θy, θz 방향으로 가동이다.
일반적으로, 레티클(112) 상의 광강도 분포를 균일화하기 위해서, 옵티컬 인테그레이터(104)의 내면에서 빛이 반사하는 횟수는 충분히 많게 취해져 있다. 여기에서, 도 1에 있어서 일점쇄선으로 표시된 X 방향으로 뻗는 광축에 대하여 옵티컬 인테그레이터(104)를 θ 기울이는 것에 의해, 옵티컬 인테그레이터(104)의 출사 광속의 광량 무게중심은 θ 변화한다.
광학계의 광축에 대하여 동공 중심을 통과하는 주광선이 평행한 것을, 「광학계가 텔레센트릭이다」라고 한다. 이것은, 물체가 디포커스해도 그 상이 흐려질 뿐으로 옆으로 어긋나지 않는 것을 보증하는 개념이다. 노광장치에 있어서의 광학계는 가능한 한 텔레센트릭이 되도록 설계되지만, 제조오차 등으로 주광선의 기울어짐의 발생을 완전히 없애는 것은 극히 어렵다. 이하에서는, 광학계의 주광선의 기울어짐을, 「텔레센트리시티」라고 한다. 결상 광학계(108)의 렌즈 배율을 m으로 하면, 옵티컬 인테그레이터(104)를 θ 기울이는 것에 의해, 레티클(112)에 있어서의 텔레센트리시티는, 평균적으로 θ/m 변화한다.
도 2는, 본 실시형태에 있어서의 조명 광학계(110)의 구성을 도시한 도면이다. 도 2의 예에서는, 광원(101)과 옵티컬 인테그레이터(104)가 구조체 201에 수용되고, 결상 광학계(108)는 구조체 201과는 다른 구조체 202에 수용되어 있다. 광원(101)과 옵티컬 인테그레이터(104)가 동일 구조체에 배치되어 있으므로, 광원(101)과 옵티컬 인테그레이터(104)는, 소정의 요구 정밀도 내에 들어가도록 위치 관계가 유지되어 있다. 이 구성은, 광원(101)과 옵티컬 인테그레이터(104)의 입사 단부면(104a) 사이의 상대 위치 오차를 억제하기 쉬워, 광원(101)의 광축에 대한 옵티컬 인테그레이터(104)의 입사 단부면(104a)의 위치 어긋남에 의한 조도 저하의 억제의 점에서 유리하다. 또한, 열원인 광원(101)과 결상 광학계(108)는, 공간적으로 분리된 별개의 구조체에 수용되기 때문에, 고도의 위치 정밀도가 요구되는 결상 광학계(108)의 열팽창을 억제할 수 있다.
도 2에 있어서, 조명 광학계(110)는, 옵티컬 인테그레이터(104)를 기울이는 것에 의해 옵티컬 인테그레이터(104)의 광축을 조정하는 조정부(40)를 구비한다. 조정부(40)는, 틸트 기구(41)와 고정 기구(42)를 포함할 수 있다. 틸트 기구(41)는, 입사 단부면에 있어서의 위치(예를 들면, 입사 단부면의 중심)를 회전 중심으로 하여 옵티컬 인테그레이터(104)를 기울이기 위한 기구이다. 고정 기구(42)는, 틸트 기구(41)에 의해 조정된 옵티컬 인테그레이터(104)의 기울임 상태를 유지(고정)하기 위한 기구이며, 출사 단부면(104b) 부근에 설치된다.
도 2에 있어서, 광원(101)으로부터의 빛의 광축과, 결상 광학계(108)의 광축 사이의 위치 어긋남 량이 a로 표시되어 있다. 이것은 예를 들면, 구조체 201과 구조체 202의 설치시의 오차, 광원(101)의 가동시에 생기는 열팽창 등에 의해 생길 수 있다. 옵티컬 인테그레이터(104)의 출사 단부면(104b)과 피조명면인 레티클(112)은 공역 관계에 있기 때문에, 결상 광학계(108)의 결상 배율을 m으로 하면, 레티클(112) 위의 조명 영역은, m·a만큼 평행하게 위치가 어긋난다. 따라서, 틸트 기구(41)에 의해, 옵티컬 인테그레이터(104)를, 입사 단부면 위의 위치를 회전 중심으로 하여 기울여서 출사 단부면(104b)을 거리 a만큼 이동시킨다. 이에 따라, 레티클(112)에서의 조명 영역의 평행 위치 어긋남을 해소할 수 있다. 이렇게 입사 단부면(104a) 위의 위치를 회전 중심으로 하여 옵티컬 인테그레이터(104)를 기울이는 이 구성에 따르면, 입사 단부면(104a)의 광원(101)과의 위치 관계는 변하지 않기 때문에, 조도 저하가 발생하지 않는다. 따라서, 이 구성은, 옵티컬 인테그레이터(104)를 평행 이동시켜서 조정하는 경우와 비교하야, 이 점에 있어서 유리하다.
조도 분포 계측부(301)는, 피조명면인 레티클(112)에 있어서의 조도 분포를 계측한다. 도 2의 예에서는, 조도 분포 계측부(301)는 구조체 202에 배치되어 있지만, 기판 스테이지(116) 등에 배치되어도 된다. 또한, 위치 계측부(302)는, 구조체 202에 배치되고, 옵티컬 인테그레이터(104)의 출사 단부면(104b)의 위치를 계측한다.
구동부(304)는, 틸트 기구(41)를 구동한다. 제어부(303)는, 조도 분포 계측부(301)에 의한 계측 결과 및 위치 계측부(302)에 의한 계측 결과에 근거하여, 구동부(304)를 제어한다. 제어부(303)는, CPU 및 메모리를 포함하는 컴퓨터로 구성될 수 있다.
예를 들면, 사전의 계측에 의해, 위치 계측부(302)에 의해 계측된 옵티컬 인테그레이터(104)의 출사 단부면(104b)의 위치와 조도 분포 계측부(301)에 의해 계측된 조도 분포의 대응관계가 얻어진다. 미리 얻어진 대응관계는 제어부(303)의 메모리에 기억된다. 그 후, 조정시에 있어서, 제어부(303)는, 메모리에 기억되어 있는 대응관계를 참조하여, 조도 분포 계측부(301)에서의 계측 결과에 대응하는 옵티컬 인테그레이터(104)의 출사 단부면(104b)의 위치를 결정한다. 제어부(303)는, 옵티컬 인테그레이터(104)의 출사 단부면(104b)의 위치가 상기 결정된 위치가 되도록 구동부(304)에 지령을 내린다. 이것에 따라 틸트 기구(41)가 구동한다.
도 3은, 틸트 기구(41)의 구성 예를 도시한 도면이다. 도 3은, 틸트 기구(41)를 반사 미러(103)측으로부터 광축 방향으로 본 도면이며, 해칭된 부분은 단면도를 나타내고 있다. 도3a에 있어서, 중앙의 사각형이 옵티컬 인테그레이터(104)의 입사 단부면(104a)을 나타내고 있다. 옵티컬 인테그레이터(104)의 입사 단부면(104a) 부근의 측면이, 유지부재(413)에 의해 유지된다.
틸트 기구(41)의 외주부를 이루는 외부 프레임 부재(411)는, 구조체 201에 결합되어 있다. 외부 프레임 부재(411) 내부에는, 틈을 설치해서 중간 프레임 부재(412)가 배치되어 있다. 외부 프레임 부재(411)의 세로벽의 중앙부에는, Y방향으로 광축을 향해서 뻗는 로드 421(제1축)이 돌출설치되어 있다. 중간 프레임 부재(412)는, 제1축받이(414)를 거쳐, 외부 프레임 부재(411)에 대하여, 로드 421의 주위로 회전가능하게 지지되어 있다. 유지부재(413)는, 중간 프레임 부재(412)의 내부에, 틈을 설치해서 배치되어 있다. 중간 프레임 부재(412)의 횡벽의 중앙부에는, Z방향으로 광축을 향해서 뻗는 로드 422(제2축)가 돌출설치되어 있다. 유지부재(413)(즉 옵티컬 인테그레이터(104))는, 제2축받이(416)를 거쳐, 중간 프레임 부재(412)에 대하여, 로드 422의 주위로 회전가능하게 지지되어 있다. 또한, 유지부재(413)와 중간 프레임 부재(412)는 로드 422에 의해 연결되어 있기 때문에, 중간 프레임 부재(412)가 제1축받이(414)에 의해 로드 421 주위로 회전하는 것에 따라, 유지부재(413) 및 옵티컬 인테그레이터(104)도 로드 421 주위로 회전한다. 이렇게, 옵티컬 인테그레이터(104)는, 틸트 기구(41)에 의해, 입사 단부면(104a)의 위치(예를 들면, 중심 위치)를 회전 중심으로 해서 회전함으로써, 옵티컬 인테그레이터(104)의 기울기를 조정하는 것이 가능하다.
도 3a에서는, 제1축받이(414) 및 제2축받이(416)에는 구름 베어링이 사용되고 있다. 제1축받이(414) 및 제2축받이(416)에는 미끄럼 베어링이 사용되어도 된다. 도 3b는 도3a의 변형예를 나타내고 있다. 도 3b에서는, 제1축받이(414) 및 제2축받이(416) 대신에, 제1축(Y축)의 주위로 회전가능한 제1 판 스프링(415)과 제2축(Z축)의 주위로 회전가능한 제2 판 스프링(417)이 사용되고 있다. 제1 판 스프링(415) 및 제2 판 스프링(417)에는 각각, Y축 주위 및 Z축 주위의 방향으로 비틀림 강성이 약한 판 스프링이 사용된다.
도 4는, 고정 기구(42)의 구성을 도시한 도면이다. 도 4는, 고정 기구(42)를, 결상 광학계(108)측으로부터 광축 방향으로 본 도면이며, 해칭된 부분은 단면도를 나타내고 있다. 여기에서, 옵티컬 인테그레이터(104)의 출사 단부면(104b) 부근의 측면은, 제2 유지부재(513)에 의해 유지되어 있다. 이때, 제2 유지부재(513)는, 도 3에서 나타낸 유지부재 413과 동일한 부재이어도 되고, 다른 부재이어도 된다. 고정 기구(42)는, 제2 유지부재(513)를 지지하고, 제2 유지부재(513)(즉 옵티컬 인테그레이터(104)의 출사 단부면(104b))의 Y방향(제1축방향)의 위치를 조정하는 Y 조정 베이스(502)(제1조정 베이스)를 포함할 수 있다. 또한, 고정 기구(42)는, 제2 유지부재(513)(즉 옵티컬 인테그레이터(104)의 출사 단부면(104b))의 Z방향(제2축방향)의 위치를 조정하는 Z 조정 베이스(501)(제2조정 베이스)를 포함할 수 있다. Z 조정 베이스(501)는, 구조체 201에 결합되어 있다. Y 조정 베이스(502)는, X-Z면에 있어서 볼트 503으로 고정됨으로써, Z 조정 베이스(501)에 의해 지지되어 있다. 제2 유지부재(513)은, X-Y면에 있어서 볼트 504로 고정됨으로써 Y 조정 베이스(502)에 의해 지지되어 있다.
옵티컬 인테그레이터(104)의 Z방향의 위치를 조정하는 경우, 볼트 503을 늦추고, 원하는 위치에 Z 조정 베이스(501)를 이동시키고, 볼트 503을 고정한다. 옵티컬 인테그레이터(104)의 Y방향의 위치를 조정하는 경우, 볼트 504를 늦추고, 원하는 위치에 유지부재(413)를 이동시키고, 볼트 504를 고정한다. 이러한 고정 기구(42)에 의해, 틸트 기구(41)에 의해 조정된 옵티컬 인테그레이터(104)의 기울임 상태가 유지된다.
틸트 기구(41)에 의해 옵티컬 인테그레이터(104)를 기울이는 것에 의해 텔레센트리시티가 발생한다. 옵티컬 인테그레이터(104)의 경사량을 θ, 결상 광학계(108)의 결상배율을 m으로 하면, 레티클(112)에 있어서 텔레센트리시티는, θ/m이 된다. 여기에서, 옵티컬 인테그레이터(104)의 길이(로드형 옵티컬 인테그레이터의 로드 길이)를 L로 한다. 또한, 구조체 201과 구조체 202의 광축의 위치 어긋남 량(즉, 광원(101)으로부터의 빛의 광축과 결상 광학계(108)의 광축 사이의 위치 어긋남 량)을 a로 한다. 이 경우, 경사량 θ을 a/m으로 하면, 레티클(112)에 있어서의 조명 영역의 위치 어긋남을 해소할 수 있다. 따라서, 레티클(112)에 있어서 텔레센트리시티 허용값을 T로 할 때, a/L<T·m의 관계를 만족하는 경우에는, 옵티컬 인테그레이터(104)를 기울여도, 텔레센트리시티를 허용값 내로 할 수 있다. 따라서, 로드 길이 L은,
L>a·m/T
의 조건을 만족하는 길이이면 된다. 일례로서, m을 5배, a를 1mm, T를 1nm/1μm으로 할 때, L은 200mm 이상이면 된다.
일반적으로, 광원을 포함하는 구조체는, 빛의 차폐하는 구성이나, 배기를 위한 구성을 포함하기 때문에, 중량이 늘어나 고정밀도의 위치조정이 곤란해진다. 이에 대하여, 본 실시형태에서는, 구조체 201 자체의 위치조정이 아니고, 옵티컬 인테그레이터(104)의 기울기 조정에 의해, 조명 영역을 조정 가능하게 하였다. 이에 따라, 구조체 201 자체의 고정밀도의 위치조정이 불필요하면서, 조명 영역의 조정이 가능해서, 높은 조도, 작은 텔레센트리시티, 상면 조도 균일화를 실현할 수 있다.
<제2실시형태>
도 5는, 제2실시형태에 따른 조명 광학계(110)의 구성을 도시한 도면이다. 도 5의 예에서는, 광원(101)이 구조체 203(제1 구조체)에 수용되고, 결상 광학계(108)가 구조체 203과는 다른 구조체 204(제2 구조체)에 수용되어 있다. 옵티컬 인테그레이터(104)는, 구조체 203과 구조체 204 사이에 배치된다. 옵티컬 인테그레이터(104)의 기울기를 조정하는 조정부(40)는, 입사 단부면(104a) 측의 틸트 기구 41a(제1틸트 기구)와 출사 단부면(104b)측의 틸트 기구(41b)(제2틸트 기구)를 포함할 수 있다. 틸트 기구 41a는, 옵티컬 인테그레이터(104)의 입사 단부면(104a)에 있어서의 위치를 회전 중심으로 하여 옵티컬 인테그레이터(104)를 기울이는 기능을 갖는다. 한편, 틸트 기구 41b는, 옵티컬 인테그레이터(104)의 출사 단부면(104b)에 있어서의 위치를 회전 중심으로 하여 옵티컬 인테그레이터(104)를 기울이는 기능을 갖는다. 옵티컬 인테그레이터(104)는, 틸트 기구 41a를 거쳐 구조체 203과 결합되고, 틸트 기구 41b를 거쳐 구조체 204와 결합되어 있다.
구조체 203과 구조체 204는, 광축이 Z방향으로 거리 a만큼 평행하게 위치가 어긋나 있다. 그러나, 광원(101)의 광축에 대한 틸트 기구 41a의 구조체 203에의 부착 정밀도는 미리 보증되어 있다. 그 때문에, 이러한 구조체끼리의 위치 어긋남이 있어도, 광원(101)의 광축에 대하여 옵티컬 인테그레이터(104)의 입사 단부면(104a)의 위치가 어긋나는 것에 의한 조도 저하는 생기지 않는다. 마찬가지로, 결상 광학계(108)의 광축에 대한 틸트 기구 41b의 구조체 204에의 부착 정밀도는 미리 보증되어 있다. 그 때문에, 이러한 구조체끼리의 위치 어긋남이 있어도, 결상 광학계(108)의 광축에 대하여 옵티컬 인테그레이터(104)의 출사 단부면(104b)의 위치가 어긋나는 것에 의한 레티클(112)에 있어서의 조명 영역의 위치 어긋남은 생기지 않는다.
또한, 노광장치의 계속적인 운용에 의해, 바닥의 장치 탑재면의 변형이나, 광원(101)에 의한 구조체 203의 열팽창 등에 의해, 구조체 203과 구조체 204의 위치 관계의 변화가 생길 수 있다. 그러나, 그러한 변화가 있어도, 광원(101)과 옵티컬 인테그레이터(104)의 입사 단부면(104a)의 상대 위치, 및, 옵티컬 인테그레이터(104)의 출사 단부면(104b)과 결상 광학계(108)의 상대 위치는 변하지 않는다. 따라서, 조도 저하나 레티클(112)에 있어서의 조명 영역의 위치 어긋남은 발생하지 않는다.
틸트 기구 41a 및 틸트 기구 41b의 어느 쪽에, 광축 방향으로 이동가능한 직동기구를 설치하고, 옵티컬 인테그레이터(104)가 그 직동기구를 거쳐 구조체 203 또는 구조체 204에 결합되어도 된다. 이에 따라, 옵티컬 인테그레이터(104)의 양단의 틸트 기구끼리의 거리가 변동해도, 틸트 기구에의 응력을 해소하는 것이 가능하다.
틸트 기구 41a는 단열부재를 거쳐 구조체 203에 결합되고, 또한/또는, 틸트 기구 41b는 단열부재를 거쳐 구조체 204에 결합되어도 된다. 이에 따라, 광원(101)의 열이 구조체 204(결상 광학계(108))에 전해지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 틸트 기구 41a는 진동흡수부재를 거쳐 구조체 203에 결합되고, 또한/또는, 틸트 기구 41b는 진동흡수부재를 거쳐 구조체 204에 결합되어도 된다. 이에 따라, 구조체 203과 구조체 204 사이에서 진동이 전해지는 것을 방지할 수 있다.
<물품 제조방법의 실시형태>
본 발명의 실시형태에 따른 물품 제조방법은, 예를 들면, 반도체 디바이스 등의 마이크로 디바이스나 미세구조를 갖는 소자 등의 물품을 제조하는데 적합하다. 본 실시형태의 물품 제조방법은, 기판에 도포된 감광제에 상기한 노광장치를 사용해서 잠상 패턴을 형성하는 공정(기판을 노광하는 공정)과, 이러한 공정에서 잠상 패턴이 형성된 기판을 현상하는 공정을 포함한다. 또한, 이러한 제조방법은, 다른 주지의 공정(산화, 성막, 증착, 도핑, 평탄화, 에칭, 레지스트 박리, 다이싱, 본딩, 패키징 등)을 포함한다. 본 실시형태의 물품 제조방법은, 종래의 방법에 비해, 물품의 성능·품질·생산성·생산 코스트의 적어도 1개에 있어서 유리하다.
본 발명은 상기 실시형태에 제한되는 것은 아니고, 발명의 정신 및 범위에서 이탈하지 않고, 다양한 변경 및 변형이 가능하다. 따라서, 발명의 범위를 밝히기 위해서 청구항을 첨부한다.
40: 조정부, 100: 노광장치, 101: 광원, 102: 타원 미러, 104: 옵티컬 인테그레이터, 108: 결상 광학계, 112: 레티클(피조명면), 113: 투영 광학계, 114: 기판, 116: 기판 스테이지
Claims (15)
- 광원으로부터의 빛을 사용해서 피조명면을 조명하는 조명 광학계로서,
입사 단부면으로부터 입사한 상기 광원으로부터의 빛을 내면에서 복수회 반사시키는 옵티컬 인테그레이터와,
상기 피조명면에 상기 옵티컬 인테그레이터의 출사 단부면의 상을 형성하는 결상 광학계와,
상기 옵티컬 인테그레이터의 상기 입사 단부면에 있어서의 위치를 회전 중심으로 하여 상기 옵티컬 인테그레이터를 기울이는 것에 의해 상기 옵티컬 인테그레이터의 광축을 조정하는 조정부를 갖는 것을 특징으로 하는 조명 광학계.
- 제 1항에 있어서,
상기 광원으로부터의 빛의 광축과 상기 결상 광학계의 광축 사이의 위치 어긋남 량을 a, 상기 결상 광학계의 결상배율을 m, 상기 피조명면에 있어서의 텔레센트리시티 허용값을 T로 할 때, 상기 옵티컬 인테그레이터의 길이 L은,
L>a·m/T
의 조건을 만족하는 길이인 것을 특징으로 하는 조명 광학계.
- 제 1항에 있어서,
상기 조정부는, 상기 옵티컬 인테그레이터의 상기 입사 단부면에 있어서의 위치를 회전 중심으로 하여 상기 옵티컬 인테그레이터를 기울이는 틸트 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 광학계.
- 제 3항에 있어서,
상기 틸트 기구는,
외부 프레임 부재와,
상기 외부 프레임 부재 내부에 배치된 중간 프레임 부재와,
상기 중간 프레임 부재 내부에 배치되고, 상기 옵티컬 인테그레이터의 입사 단부면의 부근의 측면을 유지하는 유지부재와,
상기 외부 프레임 부재에 대하여 상기 중간 프레임 부재를 제1축의 주위로 회전가능하게 지지하는 제1축받이와,
상기 중간 프레임 부재에 대하여 상기 유지부재를 상기 제1축과 직교하는 제2축의 주위로 회전가능하게 지지하는 제2축받이를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 광학계.
- 제 3항에 있어서,
상기 틸트 기구는,
외부 프레임 부재와,
상기 외부 프레임 부재 내부에 배치된 중간 프레임 부재와,
상기 중간 프레임 부재 내부에 배치되고, 상기 옵티컬 인테그레이터의 입사 단부면의 부근의 측면을 유지하는 유지부재와,
상기 외부 프레임 부재에 대하여 상기 중간 프레임 부재를 제1축의 주위로 회전가능하게 지지하는 제1 판 스프링과,
상기 중간 프레임 부재에 대하여 상기 유지부재를 상기 제1축과 직교하는 제2축의 주위로 회전가능하게 지지하는 제2 판 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 광학계.
- 제 3항에 있어서,
상기 조정부는, 상기 틸트 기구에 의해 조정된 상기 옵티컬 인테그레이터의 기울임 상태를 고정하는 고정 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 광학계.
- 제 6항에 있어서,
상기 고정 기구는,
상기 옵티컬 인테그레이터의 출사 단부면의 부근의 측면을 유지하는 제2 유지부재와,
상기 제2 유지부재의 제1 축방향의 위치를 조정하는 제1 조정 베이스와,
상기 제2 유지부재의 상기 제1 축방향과 직교하는 제2 축방향의 위치를 조정하는 제2 조정 베이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 광학계.
- 제 3항에 있어서,
상기 틸트 기구를 구동하는 구동부와,
상기 구동부를 제어하는 제어부를 더 갖고,
상기 제어부는, 상기 옵티컬 인테그레이터의 출사 단부면의 위치와 상기 피조명면에 있어서의 조도 분포 사이의 미리 얻어진 대응관계에 근거하여, 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 조명 광학계.
- 제 3항에 있어서,
상기 조정부는, 상기 옵티컬 인테그레이터의 출사 단부면에 있어서의 위치를 회전 중심으로 하여 상기 옵티컬 인테그레이터를 기울이는 제2 틸트 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 광학계.
- 제 9항에 있어서,
상기 틸트 기구 또는 상기 제2 틸트 기구는, 상기 옵티컬 인테그레이터의 광축 방향으로 이동가능한 직동기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 광학계.
- 제 10항에 있어서,
상기 광원을 수용하는 제1 구조체와,
상기 결상 광학계를 수용하고, 상기 제1 구조체와는 다른 제2 구조체를 더 갖고, 상기 옵티컬 인테그레이터는, 상기 제1 구조체와 상기 제2 구조체 사이에 배치되고,
상기 틸트 기구는 상기 제1 구조체에 결합되고, 상기 제2 틸트 기구는 상기 제2 구조체에 결합되는 것을 특징으로 하는 조명 광학계.
- 제 11항에 있어서,
상기 틸트 기구는 단열부재를 거쳐 상기 제1 구조체에 결합되고, 또한/또는, 상기 제2 틸트 기구는 단열부재를 거쳐 상기 제2 구조체에 결합되는 것을 특징으로 하는 조명 광학계.
- 제 11항에 있어서,
상기 틸트 기구는 진동흡수부재를 거쳐 상기 제1 구조체에 결합되고, 또한/또는, 상기 제2 틸트 기구는 진동흡수부재를 거쳐 상기 제2 구조체에 결합되는 것을 특징으로 하는 조명 광학계.
- 원판을 조명하는 청구항 1 내지 13 중 어느 한 항에 기재된 조명 광학계와,
상기 조명된 원판의 패턴의 상을 기판에 투영하는 투영 광학계를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
- 청구항 14에 기재된 노광장치를 사용해서 기판을 노광하는 공정과,
상기 공정에서 노광된 기판을 현상하는 공정을 포함하고,
상기 현상된 기판으로부터 물품을 제조하는 것을 특징으로 하는 물품 제조방법.
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