TW200933308A - Spatial light modulating unit, illumination optical system, aligner, and device manufacturing method - Google Patents

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200933308 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種空間光調變單元、照明光學系統、 曝光裝置、及元件製造方法。更詳細而言，本發明係關於 一種適於以微影製程製造半導體元件、攝影元件、液晶顯 示元件、薄膜磁頭等之元件之曝光裝置的照明光學系統。 【先前技術】 於此種典型曝光裝置中，從光源射出之光束，透過作 © 為光千積分器的複眼透鏡，形成由多數個光源構成之實質 面光源的二次光源（一般而言，照明光瞳中之既定光強度分 布）。以下，將照明光曈中之光強度分布稱為「光瞳強度分 布」。又，照明光瞳，係定義在藉由照明光瞳與被照射面（曝 光裝置之情形為光罩或晶圓）之間之光學系統之作用，被照 射面成為照明光瞳之傅立葉轉換面的位置。 來自二次光源之光束，在藉由聚光透鏡聚光後，重疊 照明形成有既定圖案的光罩。透射過光罩之光係透過投影 光學系統成像於晶圓上，在晶圓上投影曝光（轉印）光罩圖 案。形成於光罩之圖案係高度集成化，為了將此微細圖案 正確轉印於晶圓上，必須於晶圓上獲得均一的照度分布。 X往揭示有不使用變焦光學系統即能連續變更光瞳 強度分布（或照明條件）的照明光學系统（參照專利文獻^。 於專利文獻1所揭示之照明光學系統中，使用由排列成陣 列狀且個別驅動控制傾斜角及傾斜方向之多數個微小反射 鏡元件構成之可動多面反射鏡，將入射光束分割成各反射 200933308 面之微小單位並使其偏向，以將光束截面轉換成所欲之形 狀或所欲之大小，進而實現所欲之光瞳強度分布。 專利文獻1 :日本特開2002 —353105號公報 【發明内容】 於專利文獻1所揭示之照明光學系統中，由於使用個 別控制姿勢之多數個微小反射鏡元件，因此關於光瞳強度 刀布之形狀及大小之變更的自由度高。然而，由於從設於 規則配置之多數個反射鏡元件之間之格子狀反射鏡框產生 之繞射光於照明光瞳面形成繞射干涉條紋，因此會有因該 繞射干涉條紋的影響而不易形成所欲之光瞳強度分布的情 形。 本發明係有鑑於上述課題而構成，其目的在於提供能 抑制例如從規則配置之多數個微小反射鏡元件之周圍產生 之繞射光的影響，以實現所欲之光曈強度分布的照明光學 系統。又，本發明之目的在於提供使用抑制繞射光的影響 而實現所欲之光瞳強度分布的照明光學系統，能在適當之 照明條件下進行良好曝光的曝光裝置。 為了解決上述課題，本發明第1形態之空間光調變單 元，其特徵在於，具備：空間光調變器，具有二維排列且 個別控制之複數個光學元件；以及角度可變手段使於各 該複數個光學元件之周圍產生繞射光之繞射光產生區域與 射入至該繞射光產生區域之入射光的相對角度變化。 本發明第2形態之照明光學系統，係根據來自光源之 光照明被照射面，其特徵在於，具備：第1形態之空間光 200933308 調變單70 ;以及分布形成光學系統，根據透射過該空間光 調變器之光束，在該照明光學系統之照明光瞳形成既定光 強度分布。 本發明第3形態之照明光學系統，係根據來自光源之 光照明被照射面，其特徵在於，具備：空間光調變器，具 有二維排列且個別控制之複數個光學元件，與於各該複數 個光學元件之周圍產生繞射光之繞射光產生區域；以及導 _ 光光學系統，將來自該光源之光導向該空間光調變器；為 了使該繞射光產生區域與射入至該繞射光產生區域之入射 光的相對角度變化，該空間光調變器與該導光光學系統之 至少一部分之至少一者之姿勢係可變。 本發明第4形態之曝光裝置，其特徵在於··具備用以 照明既定圖案之第2形態或第3形態之照明光學系統，將 該既定圖案曝光於感光性基板。 本發明第5形態之元件製造方法，其特徵在於，包含： φ 曝光步驟’使用第4形態之曝光裝置’將該既定圖案曝光 於該感光性基板；顯影步驟，使轉印有該既定圖案之該感 光性基板顯影’將對應該既定圖案之形狀之光罩層形成於 该感光性基板的表面；以及加工步驟，透過該光罩層加工 該感光性基板的表面。 於本發明之照明光學系統，根據時間經過適當改變於 空間光調變器之各複數個光學元件之周圍產生繞射光之繞 射光產生區域與射入至該繞射光產生區域之入射光的相對 角度。其結果，形成於照明光瞳之繞射干涉條紋之位置隨 7 200933308 時間經過而變化，藉由所々 精田所明時間平均化效果降低繞射干涉 條紋對光瞳強度分布的影響。 、方式於本發明之照明光學系統，能抑制例如從 規則配置之多數個微小反射鏡元件之周圍之繞射光產生區 域產生之繞射光的影響，以實現所欲之光瞳強度分布。又， 於本發明之曝光裝I，使用抑制繞射光的影響而實現所欲 之光曈強度分布的照日月光學纟统，能在對應光罩之圖案特 性而實現之適當之照明條件下進行良好曝光，或能製造良 好元件。 【實施方式】 根據附加圖式以說明本發明之實施形態。圖1係概略 顯示本發明之實施形態之曝光裝置的構成圖。圖1中，將 沿著感光性基板之晶圓W的法線方向設定為z軸，將在晶 圓W之曝光面内平行於圖1之紙面的方向設定為X軸將 在晶圓W之曝光面内垂直於圖1之紙面的方向設定為γ抽。 參照圖1，本實施形態之曝光裝置，沿著裝置之光轴 AX ’具備包含空間光調變單元3的照明光學系統il、支持 光罩Μ的光罩載台MS、投影光學系統PL、及支持晶圓w 的晶圓載台WS。於本實施形態之曝光裝置，使用來自光源 1之照明光（曝光用光）透過照明光學系統IL照明光罩M。 透射過光罩Μ之光，係透過投影光學系統PL將光罩]VI之 圖案像形成於晶圓W上。 根據來自光源1之光照明光罩Μ之圖案面（被照射面） 之照明光學系統IL，藉由空間光調變單元3的作用，進行 200933308 複數極照明（2極照明、4極照明等）、輪帶照明等的變形照 明。照明光·學系統IL，沿著光轴AX，從光源1側依序具備 光束送光部2、空間光調變單元3、變焦光學系統4、複眼 透鏡5、聚光光學系統6、照明視野光闌（光罩遮板）7、視野 光闌成像光學系統8。 空間光調變單元3,根據透射過光束送光部2之來自光 源1之光，於其遠視野區域（夫朗和斐繞射區域）形成所欲光 強度分布（光瞳強度分布广空間光調變單元3之構成及作用 ® 將於後述。光束送光部2,將來自光源1之入射光束轉換成 具有適當大小及形狀之截面的光束並導向空間光調變單元 3,且具有主動修正射入空間光調變單元3之光束之位置變 動及角度變動的功能。變焦光學系統4，將來自空間光調變 單元3之光聚光，導向複眼透鏡5。 複眼透鏡5，係由例如緊密排列之複數個透鏡元件構成 之波面分割型光學積分器。複眼透鏡5,將射入之光東進行 ❹ 波面分割’在其後側焦點面形成由與透鏡元件相同數目之 光源像構成的二次光源（實質面光源複眼透鏡5之入射 面，係配置於變焦光學系統4之後侧焦點位置或其附近。 作為複眼透鏡5，可使用例如圓柱形微複眼透鏡。圓柱形微 複眼透鏡之構成及作用，例如揭示於美國專利第6913373 號公報。又’作為複眼透鏡，亦可使用例如美國專利第 6741394號公報所揭示之微複眼透鏡。此處，援引美國專利 第6913373號公報及美國專利第0741394號公報以作為參 200933308 於本實施形態’以由複眼透鏡5形成之二次光源為光 源’對配置於照明光學系統IL之被照射面之光罩μ進行科 勒（Kohler)照明。因此，形成二次光源的位置係與投影光學 系統PL之孔徑光闌AS之位置光學共軛，能將二次光源的 形成面稱為照明光學系統IL之照明光曈面。典型上，相對 於照明光曈面’被照射面（配置光罩Μ的面、或考量包含投 影光學系統PL之照明光學系統之情形為配置晶圓w的面） 成為光學上的傅立葉轉換面。 此外，光瞳強度分布，係照明光學系統IL之照明光瞳 面或與該照明光瞳面共軛之面的光強度分布（亮度分布複 眼透鏡5之波面分割數較大時’形成於複眼透鏡$之入射 面之大部分光強度分布、及二次光源整體之大部分光強度 分布（光瞳強度分布）具有高的相關。因此，亦可將複眼透鏡 5之入射面及與該入射面光學共軛之面之光強度分布稱為 光瞳強度分布。 聚光光學系統6’將從複眼透鏡5射出之光聚光，重疊 照明照明視野光闌7。來自照明視野光闌7之光，係透過視 野光闌成像光學系統8,在光罩M之圖案形成區域之至少 一部分形成照明視野光闌7之孔徑部之像之照明區域。此 外，圖i中，雖省略用以弯折光軸（或光路）之光路f折鏡的 設置，但視需要亦可將光路彎折鏡適當配置於昭明光路中 在光罩載台MS沿著XY平面(例如水平面)裝載光罩 M，在晶圓載台WSMXY平面裝載晶圓w。投影光學系 統PL，根據由照明光學系統IL形成於光罩m之圖案=上 200933308 之來自照明區域的光，在晶圓 ^ s Λ/Γ , 之曝光面（投影面）上形成 先罩Μ的圖案像。以此方 风 兴知·〜先學系統PL·之光軸 ws二平面(ΧΥ平面)内，一邊二維驅動控制晶圓載台 m驅動控制晶圓w —邊進行—次曝光或掃描 曝光’以罩Μ之圖案依序^於晶之各曝光區域。 接者’參照圖2及圖3’說明空間光調變單元3之構成 及作用。® 2係概略顯示空間光調變單元3及變焦光學系 ❹

統4之構成的圖。w 3係空間光調變單元3所具備之空間 光調變器3a的部分立體圖。空間光調變單元3,如圖；所 示，具備例如由螢石般之光學材料形成的稜鏡孙、及接近 與稜鏡3b之YZ平面平行之側面加而安裝的反射型空間 光調變器3a。形成稜鏡儿之光學材料並不限於螢石，根據 光源1供應之光的波長等，可為石英亦可為其他光學材料。 稜鏡3b，具有將長方體之i個側面（與接近安裝空間光 調變器3a之側面3ba相對向的側面）取代成v字狀凹陷之側 面3bb及3bc的形態，因沿著乂2平面之截面形狀而稱為κ 稜鏡。稜鏡3b之V字狀凹陷之側面3bb及3bc，係藉由交 又成鈍角之2個平面P1及P2來規定。2個平面ρ!及p2 皆與XZ平面正交，沿著χζ平面呈v字狀。 在2個平面pi及P2之切線（延伸於γ方向之直線）p3 接觸之2個側面3bb及3bc的内面，具有反射面ri及R2 的功能。亦即’反射面R1位於平面p 1上，反射面R2位於 平面P2上，反射面R1及R2之構成角度為鈍角。舉_例而 言，能設反射面R1及R2之構成角度為120度，垂直於光 11 200933308 軸ΑΧ之稜鏡3b之入射面ip與及私而P1 a 兴汉射面R1之構成角度為6〇 度，垂直於光軸AX之稜鏡3b之射出面〇p與反射面尺2之 構成角度為60度。 於稜鏡3b ’接近安裝空間光調變器3a之側面3ba與光 轴AX平行，且反射面R1位於光源丨側（曝光裝置之上游 側.圖2中左側），反射面R2位於複眼透鏡5側（曝光裝置 之下游側.圖2中右側）。更詳細而言，反射面R丨相對光 轴AX斜向設置，反射面厌2於通過切線p3且與χγ平面平 行之面與反射面R1對稱地相對光軸Αχ斜向設置。稜鏡3b 0 之側面3ba，如後述，係與空間光調變器3a之複數個反射 鏡元件SE之排列面相對向的光學面。 棱鏡3b之反射面ri，將透過入射面ip射入之光反射 向空間光調變器3a。空間光調變器3a，係配置於反射面ri 及反射面R2之間之光路中，將經由反射面ri射入之光反 射。棱鏡3b之反射面R2’將經由空間光調變器3a射入之 光反射’透過射出面OP導向變焦光學系統4。圖2雖例示 以1個光學塊體一體形成棱鏡3t)，但如後述，使用複數個 〇 光學塊體構成稜鏡3b亦可。 空間光調變器3a，對經由反射面ri射入之光，賦予對 應其入射位置之空間調變後射出。空間光調變器3a，如圖3 所示’具備二維排列之複數個微小反射鏡元件（光學元 件）SE。為了使說明及圖示簡單，圖2及圖3中雖顯示空間 光調變器3a具備4x4 = 16個反射鏡元件SE的構成例’但 實際上具備遠多於16個之複數個反射鏡元件SE。 12 200933308 參照圖2，沿著與光軸ΑΧ平行之方向射入空間光調變 單元3之光線群之中’光線L1射入複數個反射鏡元件SE 之中之反射鏡元件SEa，光線L2射入與反射鏡元件sEa不 同之反射鏡元件SEb。同樣地，光線L3射入與反射鏡元件 SEa，SEb不同之反射鏡元件SEc ’光線L4射入與反射鏡元 件SEa〜SEc不同之反射鏡元件SEd。反射鏡元件sEa〜 SEd，將對應其位置設定之空間調變賦予光L1〜L4。 於空間光調變單元3,在空間光調變器3a之所有反射

鏡元件SE之反射面設定成與YZ平面平行之基準狀態下， 沿著與光軸AX平行之方向射入反射面in之光線，在經過 空間光調變器3a後，藉由反射面R2反射向與光轴αχ平行 之方向。又，空間光調變單元3,係構成為從棱鏡3b之入 射面IP經過反射鏡元件SEa〜SEd至射出面〇p為止之空氣 換算長、與棱鏡3b未配置於光路中時之從相當於入射面Ip 之位置至相當於射出面OP之位置為止之空氣換算長相等。 此處’空氣換算長，係將光學系統中之光路長換算成折射 率i之空氣中之光路長者，折射率n之介質中之空氣換算 長，係將其光路長乘上1/η者。 空間光調變器3a，择酋？番μ嫩# ，組4 Α 你配置於變焦光學系統4之前侧焦 點位置或其附近。藉由办ρ卩出π嫩w 二間光調變器3a之複數個反射鏡元 件SEa〜SEd反射而賦予 叫于既疋角度分布之光，在變焦光學系 統4之後側焦點面4a形 〜 *成既疋光強度分布SP1〜SP4。亦 即，變焦光學系統4，將命„ & _ 一 所二間先調變器3a之複數個反射鏡 元件SEa〜SEd賦予射屮水 印尤之角度，轉換成空間光調變器3a 13 200933308 之遠視野區域（夫朗和斐繞射區域）之面4a上的位置。 再次參照圖1，在具有聚光光學系統之功能之變焦光學 系統4之後侧焦點面4a之位置或其附近，定位複眼透鏡5 的入射面。是以，複眼透鏡5形成之二次光源的光強度分 布（亮度分布）’係對應空間光調變器3a及變焦光學系統4 形成之光強度分布SP1〜SP4的分布。空間光調變器3a，如 圖3所示，係包含在平面形狀之反射面為上面之狀態下， 沿著1冑平面規則二維排列之多數個微小反#元件之反 射鏡元件SE的可動多面反射鏡。 各反射鏡元件SE係可動，其反射面之傾斜、亦即反射 面之傾斜角及傾斜方向，係藉由根據控制部CR(圖3中未圖 示）之指令作動之駆動部3c(圖3中未圖示）之作用而獨立控 制。各反射鏡元件SE，以與其反射面平行之二方向、且彼 此正交之二方向（Y方向及Z方向）為旋轉軸，能連續或離散 旋轉所欲之旋轉角度。亦即，能二維控制各反射鏡元件託 之反射面的傾斜。 此外，使各反射鏡元件SE之反射面離散旋轉時，將旋 轉角以複數個狀態（例如...... 2 5庠、〇 Λ 疋 度 2.〇度、…、〇 度、+0·5度、…、+2·5度、…）切換控制為佳。圖3雖顯 示外形為正方形之反射鏡元件SE，但反射鏡元件SE之^ 形形狀不限於正方形。然而，從光利用效率之觀點觀2外 亦可為可排列成反射鏡元件S E之間隙蠻少的 丨界踅夕的形狀（可最脔 填充的形狀）。又，從光利用效率之觀點 机 < 將相鄰 個反射鏡元件SE之間隔抑制在必要最小限亦可。 200933308 於本實施形態，作為空間光調變器3a，係使用分別使 二維排列之複數個反射鏡元件SE之方向連續（或離散）變化 的空間光調變器。此種空間光調變器，能使用例如日本特 表平10 — 503300號公報及與其對應之歐洲專利公開第 779530號公報、日本特開2〇〇4一 78136號公報及與其對應 之美國專利第6900915號公報、日本特表2006— 524349號 公報及與其對應之美國專利第7〇95546號公報、以及曰本 特開2006 — 1 1 3437號公報所揭示的空間光調變器。此處， 援引歐洲專利公開第779530號公報、美國專利第6900915 號公報、及美國專利第7095546號公報以作為參照。 於空間光調變器3 a，藉由根據來自控制部CR之控制訊 號而作動之驅動部3c的作用，複數個反射鏡元件se之姿 勢分別變化’各反射鏡元件SE分別設定於既定方向。藉由 空間光調變器3a之複數個反射鏡元件SE分別以既定角度 反射之光’透過變焦光學系統4，在複眼透鏡5之後側焦點 ❹ 位置或其附近之照明光瞳，形成複數極狀（2極、4極等）、 輪帶狀等的光強度分布（光曈強度分布）。此光瞳強度分布， 係藉由變焦光學系統4的作用，相似（等向）變化。 亦即，變焦光學系統4及複眼透鏡5，根據透射過空間 光調變單元3中之空間光調變器3a的光束，構成在照明光 學系統IL之照明光瞳形成既定光強度分布的分布形成光學 系統。再者’在複眼透鏡5之後側焦點位置或與其附近之 照明光曈光學共輛之另一照明光瞳位置，亦即視野光闌成 像光學系統8之光曈位置及投影光學系統Pl之光曈位置 15 200933308 (孔徑光闌AS之位置）’亦形成對應光瞳強度分布的光強度 分布。 於曝光裝置’為了將光罩Μ之圖案高精度且忠實轉印 於晶圓W ’例如在對應光罩Μ之圖案特性之適當照明條件 下進行曝光是相當重要的。於本實施形態，由於使用具備 複數個反射鏡元件SE之姿勢個別變化之空間光調變器3a 的空間光調變單元3，因此能使空間光調變器3 &之作用所 形成之光曈強度分布自在且迅速的變化。 然而’於使用空間光調變器3a之本實施形態之照明光 0 學系統IL，如後述般，從設於規則配置之複數個反射鏡元 件SE之間之格子狀之反射鏡框之上面產生的繞射光在照明 光曈面形成繞射干涉條紋。其結果，由於此繞射干涉條紋 的影響’會有不易形成所欲光瞳強度分布的情形^以下， 參照圖4 ’說明繞射干涉條紋之產生及影響。 圖4係以示意方式顯示空間光調變器之典型構成的截 面圖。如圖4所示，於空間光調變器3a之典型構成例，複 數個反射鏡元件SE係透過鉸鏈（未圖示）安裝於基座BA 〇 上，在複數個反射鏡元件SE之間設有反射鏡框FR。反射 鏡元件SE，具有例如正方形之微小反射面，且規則配置。 是以’設於反射鏡元件SE之間之反射鏡框FR的上面（圖4 中上側之面）’例如整體具有格子狀的形態。 此時’光L41(圖中以實線表示）射入反射鏡框FR之規 則配置之微小上面時，從反射鏡框FR之上面產生反射繞射 光L42(圖中以虛線表示）。此外，圖4中，為了簡化圖示， 16 200933308 僅顯示射入左端之反射鏡框FR之上面的入射光L41，但入 射光L41實際上以相同角度射入空間光調變器3a之整體。 此時’反射鏡元件SE之間距P、光之波長λ、射入反射鏡 框FR之上面的光L41的入射角0〇、及來自反射鏡框fr之 上面之Ν次繞射光之繞射角θ Ν之間，下式（1)所示的關係 會成立。 sin 0 Ν—sin θ 〇= Νχ 又/Ρ ⑴ 以此方式’於本實施形態之照明光學系統IL，獲得由 ® 複數個反射鏡元件SE所反射之所需光形成於照明光瞳之原 本的光強度分布、及從反射鏡框FR之上面產生之不需要之 光之繞射光形成於照明光瞳的光強度分布（繞射干涉條紋） 構成的光瞳強度分布。亦即，於本實施形態之照明光學系 統IL ’若不施加特別對策，由於來自反射鏡框fr之上面之 繞射光所形成的繞射干涉條紋’無法獲得所欲光瞳強度分 布。 於圖4所示之構成例’在複數個反射鏡元件se之間設 有反射鏡框FR，反射鏡框FR之上面，構成在各複數個反 射鏡元件SE之周圍產生繞射光的繞射光產生區域。此外， 即使於未設有反射鏡框之構成例，從複數個反射鏡元件SE 之微小格子狀的間隙到達基座表面之光會產生繞射光，或 在照明光瞳形成繞射干涉條紋。此時，對應複數個反射鏡 元件S E之微小間隙的格子狀基座表面區域，構成在各複數 個反射鏡元件SE之周圍產生繞射光的繞射光產生區域。 於本實施形態，使在空間光調變器3a之各反射鏡元件 17 200933308 SE之周圍產生繞射光之繞射光產生區域（圖4中反射鏡框 FR之上面）、及射入該繞射光產生區域之入射光（圖*中光 L41)之相對角度隨時間經過適當變化。其結果，於本實施形 態’形成於照明光瞳之繞射干涉條紋之位置隨時間經過而 變化，藉由所謂時間平均化效果降低繞射干涉條紋對光瞳 強度分布的影響’進而實現所欲光瞳強度分布。 以此方式’於本實施形態之照明光學系統IL，能抑制 從空間光調變器3a之規則配置之多數個微小反射鏡元件SE 之周圍之繞射光產生區域產生之繞射光的影響，以實現所 ❹ 欲之光曈強度分布。又，於本實施形態之曝光裝置（3〜 WS)，使用抑制繞射光的影響而實現所欲之光瞳強度分布的 照明光學系統IL，能在對應光罩M之圖案特性而實現之適 當之照明條件下進行良好曝光。 具體而言’於本實施形態之第1方法，如圖5所示， 藉由根據來自控制部CR之控制訊號而作動之第丨可變部 3d的作用，使空間光調變器3a整體的姿勢或繞射光產生 區域之姿勢隨時間經過而變化。第i可變部3d，能使用例❹ 如安裝於空間光調變器3a與稜鏡3b之側面3ba之間之有效 光束不會通過之區域的驅動元件（壓電元件等）。 若空間光調變器3a整體的姿勢變化，則反射鏡框FR 之上面的方向、基座BA表面的方向、及各反射鏡元件SE 之反射面的方向亦同樣地變化。另一方面，射入空間光調 變盗3a之入射光Li的方向，即使空間光調變器3a整體的 姿勢變化亦不變。此外，目5中，為了簡化圖示，僅顯示 18 200933308 射入左端之反射鏡框FR之上面的入射光Li，但入射光U 實際上以相同角度射入空間光調變器3a之整體。是以，從 反射鏡框FR之上面(或基座BA之表面)之繞射光產生區域 產生之不需要之光之繞射光Ld的方向，隨著空間光調變器 3a整體的姿勢變化而變動。 同樣地，只要不藉由驅動部化使各反射鏡元件8£之 姿勢積極變化，來自各反射鏡元件8£之反射光^的方向， 亦會隨著空間光調變器3a整體的姿勢變化而變動。其結 ® 果，藉由來自繞射光產生區域之繞射光以形成於照明光瞳 之繞射干涉條紋的位置隨時間經過變動，且藉由各反射鏡 元件SE之反射光Lr形成於照明光曈之光強度分布（原本必 需之光瞳強度分布）的位置亦隨時間經過變動。 於本實施形態之曝光裝置，使用例如準分子雷射光源 般之供應脈衝光的雷射光源時，為了獲得在照明光曈之繞 射干涉條紋的位置變動所導致之所欲平均化效果，在1次 ❿ 之一次曝光所需之脈衝數、亦即曝光脈衝數之光照射間， 使空間光調變器3 a整體例如在所欲角度範圍往返傾斜即 可。或者’在曝光脈衝數之光照射間，使空間光調變器3a 整體例如在所欲角度範圍單向傾斜即可。又，適用掃描曝 光時’在晶圓W上之每1點待照射之最小曝光脈衝數Nmin 之光照射間，使空間光調變器3a整體例如在所欲角度範圍 往返傾斜、或在最小曝光脈衝數Nmin之光照射間，使空間 光調變器3a整體例如在所欲角度範圍單向傾斜即可。此 外，最小曝光脈衝數Nmin，係再現曝光量控制所需之最低 19 200933308 限的脈衝數’例如根據預先測量之裝置常數之脈衝能量之 偏差（35之值）5H與平均脈衝能量密度H之比5h/h求 出。亦即，最小曝光脈衝數Nmin係為了將累計曝光量之偏 差抑制在既定容許值以内所需之脈衝數。是以，典型而言， 在晶圓w上之掃描曝光範圍（照射區域）内之各點每n脈衝 照射照明光IL。此外，《Nmin，則在掃描曝光範圍之 累計光量於各點大致相等，特別是即使於非掃描方向掃描 曝光範圍之累計光量分布亦大致均一，亦即其累計光量偏 差抑制在既定容許值以内。然而，即使將滿足Nmin之 ❹ N脈衝之照射光IL照射於掃描曝光範圍之各點，非掃描方 向之累計光量分布亦未均一化時，僅需將累計光量之偏差 抑制在既定容許值以内所需之脈衝數即可，亦考慮使非掃 描方向之累計光量分布均一化所需之脈衝數，來預先決定 最小曝光脈衝數Nmin亦可。 如上述，與空間光調變器3a整體的姿勢變化同步，各 反射鏡元件SE之反射光Lr形成照明光瞳之光強度分布之 位置亦會變動’但只要反射光Lr之原本的光強度分布之位 〇 置變動在容許範圍内，即使使空間光調變器3a整體的姿勢 變化’亦不需進行驅動部3c之各反射鏡元件SE之姿勢的 調整。此時，與反射光Lr之原本的光強度分布之位置變動 同樣’即使繞射光Ld之繞射干涉條紋的位置變動僅為些 微’亦可降低繞射干涉條紋對光瞳強度分布的不良影響。 另一方面’各反射鏡元件SE之反射光Lr形成照明光 瞳之光強度分布之位置變動超過容許範圍時，必須根據空 20 200933308

間光調變器3a整體的姿勢變化，藉由驅動部3c調整各反射 鏡元件SE的姿勢。此時，如圖5所示’即使空間光調變器 3a整體的姿勢變化，只要個別調整各反射鏡元件SE的姿 勢，使入射光Li與各反射鏡元件SE之反射面之相對角度（或 來自各反射鏡元件SE之反射光Lr的方向）持續保持一定即 可。亦即，即使空間光調變器3a整體的姿勢變化，藉由個 別調整各反射鏡元件SE的姿勢，使各反射鏡元件8Ε之反 射面相對空間光調變器3a之外之空間軸保持一定角度，即 可不使反射光Lr之原本的光強度分布之位置變動，而僅使 繞射光Ld之繞射干涉條紋的位置變動。 或者’即使入射光Li與各反射鏡元件SE之反射面之 相對角度（或來自各反射鏡元件SE之反射光Lr的方向）未保 持一定，亦可在每脈衝進行將各反射鏡元件SE的姿勢切換 成所欲姿勢的調整，以使來自各反射鏡元件SE之反射光 形成照明光瞳之光強度分布幾乎不變動。亦即，即使各反 射鏡το件SE之反射面相對空間光調變器3a之外之空間轴 未保持一定角度，藉由在每脈衝個別調整各反射鏡元件SE 的姿勢，使反射光Lr之原本的光強度分布靜止，即可僅使 繞射光Ld之繞射干涉條紋的位置變動。 於本實施形態之第2方法，如圖6所示，藉由根據來 自控制部⑶之控制訊號而作動之第2可變部^的作用， 使具有反射面及折射面之赫錄2 A/t A # ^ 生…… 勢’或射入繞射光產 生£域之入射光Li的方向隨時間經過而變化。第 ^能使用例如安裝於稜鏡的驅動元件(塵電元件等)： 21 200933308 若棱鏡3b的姿勢變化，則射入空間光調變器3a之入射光 Li的方向會變化。另一方面，反射鏡框1；^之上面的方向、 基座BA表面的方向、及各反射鏡元件se之反射面的方向， 即使稜鏡3 b的姿勢變化亦不變。 是以’從反射鏡框FR之上面（或基座BA之表面）之繞 射光產生區域產生之不需要之光之繞射光Ld的方向及來自 各反射鏡元件SE之反射光Lr的方向，隨著稜鏡3b的姿勢 變化而變動。其結果，藉由繞射光Ld形成於照明光曈之繞 射干涉條紋的位置及藉由反射光Lr形成於照明光瞳之光強 ❹ 度分布的位置隨時間經過變動。 若來自各反射鏡元件SE之反射光Lr之光強度分布之 位置變動在谷許範圍内’即使使棱鏡3b的姿勢變化，亦不 需進行驅動部3c之各反射鏡元件SE之姿勢的調整。另一 方面，各反射鏡元件SE之反射光Lr形成照明光曈之光強 度分布之位置變動超過容許範圍時，必須根據稜鏡3b的姿 勢變化’藉由驅動部3c個別調整各反射鏡元件Se的姿勢。 此時’各反射鏡元件SE的姿勢的調整，與第！方法之調整 〇 相同。此外’稜鏡3b之反射面或折射面可視為光學面。於 此第2方法’稜鏡3b可視為導光光學系統，稜鏡之反 射面可視為導光光學系統之一部分。 於上述第2方法’藉由使稜鏡3b的姿勢變化，以使射 入繞射光產生區域之入射光Li的方向變化。然而，並不限 於此’例如圖7所示之第3方法，藉由使射入稜鏡3b之光 的方向變化，以使射入繞射光產生區域之入射光Li的方向 22 200933308 變化亦可。具體而言，於本實施形態之第3方法，藉由根 據來自控制部CR之控制訊號而作動之第3可變部1^的作 用，使例如配置於稜鏡3b之入射侧、具有構成既定角度之 2個平面（折射面）之偏角稜鏡u繞光軸Αχ旋轉。此偏角稜 鏡η之折射面可視為光學面。於此第3方法，偏角稜鏡η 可視為導光光學系統之一部分。

以此方式，藉由繞光轴ΑΧ旋轉之偏角稜鏡u的作用， 射入稜鏡3b之光的方向，或射入繞射光產生區域之入射光 Li的方向隨時間經過而變化。圖7中，作為使射入稜鏡补 之光的方向變化的手段，雖例示繞光轴Αχ旋轉之偏角稜鏡 11，但例如亦可藉由使配置於稜鏡3b之前側之光路彎折用 平面鏡振動來使射入稜鏡3b之光的方向變化。 此外上述說明中，作為具有與空間光調變器3a之複 數個反射鏡元件排列之面相對向之光學面的稜鏡構件係 使用以1個光學塊體一體形成@ κ稜鏡3b。然而，並不限 於此，藉由例如圖8所示之—對稜鏡31與32,構成具有與 稜鏡3b相同功能的稜鏡構件亦可。此時，由於光會通過 稜鏡31與32的接觸面，因此必須研磨接觸面。視情形在 稜鏡31與32之間必須要有光學接觸件。 又，藉由例如圖9所示之平行平面板33及 ，.”八 一ά 多丁 一巧仪 鏡34與35，構成具有與κ稜鏡⑪相同功能的稜鏡構件亦 可。由於三角稜鏡34與35彼此不會接觸，因此在三角稜 鏡34與35之間不須要有光學接觸件。平行平面板η及三 角稜鏡34與35彼此接觸亦可，相隔間隔亦可。由於平行 23 200933308 平面板33#具有空間光調變器3a之覆蓋玻璃的功能，因此 在空間光調變器3a之壽命後之更換時，僅更換平行平面板 33及空間光調變器3a即可，不需更換三角稜鏡34與35。 又’藉由例如圖1〇所示之平行平面板36及一對平面 鏡37與38,構成具有與K稜鏡讣相同功能的組裝光學元 件亦可。圖ίο之構成，係將圖9之三角稜鏡34與35取代 成平面鏡37與38。此時，與圖9之構成例相同，在空間光 調變器3a之壽命後之更換時，僅更換平行平面板36及空間 光調變器3a即可，不需更換平面鏡37與38。又，相較於❹ 圖9之構成例，可依從平面鏡37射入平行平面板％之光 的折射量，縮小射入空間光調變器3a之光的角度。 於此圖10之構成例，適用上述第2方法時，使位於空 間光調變器3a之入射侧之平面鏡37之姿勢變化即可。此 外，使平面鏡37與38之姿勢一體變化亦可。此等平面鏡 37與38之反射面可視為光學面β χ，此平面鏡37可視為 導光光學系統之一部分。 又，上述說明作為具有二維排列且個別控制之複❹ 數個光學元件的空間光調變器，係使用可個別控制二維排 列之複數個反射面之方向（角度：傾斜）的空間光調變器。然 而，並不限於此，亦可使用例如可個別控制二維排列之複 數個反射面之高度（位置）的空間光調變器。此種空間光調變 器，能使用以下所揭示之空間光調變器，例如揭示於日本 特開平6— 281869號公報及與此對應之美國專利第53ΐ25ΐ3 號公報、及日本特表2004- 52〇618號公報及與此對應之美 24 200933308 國專利第6885493號公報之圖Id。該等空間光調變器中， 藉由形成二維之高度分布，能將與繞射面同樣之作用提供 給入射光。此外，亦能將具有上述二維排列之複數個反射 面之空間光調變器依照以下所揭示之公報加以變形，例如 揭示於日本特表2006 — 513442號公報及與此對應之美國專 利第6891655號公報、或日本特表2005 — 5241 12號公報及 與此對應之美國專利公開第2005/0095749號公報。 又，上述說明中，雖使用具有複數個反射鏡元件之反 ❹ 射型空間光調變器，但並不限於此，亦可使用例如美國專 利第5229872號公報所揭示之透射型空間光調變器。 此處，援引美國專利第5312513號公報、美國專利第 6 8 85493號公報、美國專利第6891655號公報、美國專利公 開第2005/0095749號公報、及美國專利第5229872號公報 以作為參照。 此外，上述實施形態中，在使用空間光調變單元以形 成光瞳強度分布時，亦可以光瞳亮度分布測量裝置來測量 ® 光瞳強度分布，並依該測量結果來控制空間光調變單元中 之空間光調變器。此種技術已揭示於例如日本特開2006 — 54328號公報、或日本特開2003 — 22967號公報及與此對應 之美國專利公開第2003/0038225號公報。 此處，援引美國專利公開第2003/003 8225號公報以作 為參照。 又，上述實施形態中，亦可使用根據既定電子資料來 形成既定圖案的可變圖案形成裝置以取代光罩。若使用此 25 200933308 種可變圖案形成裝置，則圖案即使是縱置亦可將對同步精 度所造成之影響減少至最低限度。此外，可變圖案形成裝 置可使用例如DMD(Digital Micro-Mirror Device :數位微鏡 元件）’其係包含根據既定電子資料來驅動的複數個反射元 件。使用DMD之曝光裝置已揭示於例如日本特開2〇〇4 __ 304135號公報 '國際專利公開第2006/080285號小冊子及 與此對應之美國專利公開第2007/0296936號公報。又，除 了 DMD等非發光型反射型空間光調變器以外，亦可使用透 射型空間光調變器，或亦可使用自發光型影像顯示元.件。 ^ 此外’即使圖案面為橫置之情況下，亦可使用可變圖案形 成裝置。此處’援引美國專利公開第2007/0296936號公報 以作為參照。 此外，於上述實施形態，光學積分器雖使用複眼透鏡 5,但亦可使用内面反射型光學積分器（典型而言為棒狀積分 器）來取代之。此時，在變焦光學系統4之後側配置聚光透 鏡，以使其前側焦點位置與變焦光學系統4之後側焦點位 置一致，在此聚光透鏡之後側焦點位置或其附近配置棒狀 ◎ 積分器以定位入射端。此時，棒狀積分器之射出端成為照 明視野光闌7的位置。使用棒狀積分器時，此棒狀積分器 之下游之視野光闌成像光學系統8内之與投影光學系統pL 之孔仏光闌AS之位置光學共輛的位置，可稱為照明光瞳 面。又，由於在棒狀積分器之入射面之位置形成照明光 瞳面之一人光源的虛像，因此該位置及與該位置光學共軛 的位置’亦可稱為照明光曈面。此處，變焦光學系統4與 26 200933308 上述聚光透鏡，可視為配置於光學積分器與空間光調變器 之間之光路中的聚光光學系統，變焦光學系統4、上述聚光 透鏡、及棒狀積分器可視為分布形成光學系統。 上述實施形態之曝光裝置，係藉由組裝包含本專利申 請範圍所列舉之各構成元件的各種次系統，以能保持既定 之機械精度、電氣精度、光學精度之方式所製造。為確保 此等各種精度，於此組裝前後係對各種光學系統進行用以 ㈣光學精度之調整、對各種機㈣統進行心達成機械 © #度之調整、對各種電氣系統進行用以達成電氣精度之調 整。從各種次系統至曝光裝置之組裝製程，係包含各種次 系統彼此之機械連接、電路之配線連接、氣壓迴路之配管 連接等。當然，從各種次系統至曝光裝置之組裝製程前， 係有各次系統個別之組裝製程。當各種次系統至曝光裝置 之組裝製程結束後，即進行综合調整，以確保曝光裝置整 體之各種精度。此外，曝光裝置之製造可在溫度及真空度 等皆受到管理之無塵室進行。 其次，針對使用上述實施形態之曝光裝置的元件製造 方法作說明。圖η係表示半導體元件之製造步驟的流程 =。如圖11所示，半導體元件之製造步驟中，係將金屬膜 蒸鍍於構成半導體元件之基板的晶圓w(步驟S40)，並將感 光性材料之光阻塗布於該蒸鑛後之金屬膜上（步驟S42)。接 使用上述實施形態之投影曝光裝置，將形成於光罩（標 :片)Μ之圖案轉印於晶圓％上之各照射區域(步驟s44•曝 先步驟），並進行完成該轉印後之晶圓w的顯影，亦即進行 27 200933308 轉p有圖案之光阻的顯影（步驟s46 :顯影步驟）。之後 由步驟S46以產生於晶圓w表面之光阻圖案為光罩，對曰 圓W表面進仃蝕刻等之加工(步驟s48 :加工步驟)。 此處’力阻圖t係指產生對應藉由上述實施形態之 影曝光裝置所轉印之圖案的形狀的凹凸之光阻層，:其: 部係貫通光阻層者。㈣⑽中，係透過該光阻圖案來進 面之加工。於步驟S48所進行之加工中，包含 例如晶圓w表面之㈣或金屬膜等之成媒中之至少一者。 〇 此外步驟S44中，上述實施形態之投影曝光裝置，係以 塗布有光阻之晶圓w為感光性基板亦即基板ρ來進行圖案 之轉印〇 〜 圖12係表示液晶顯示元件等液晶元件之製造步驟的流 圖12所不，液晶元件之製造步驟中，係依序進行 —、形成步驟（步驟S5〇)、濾色器形成步驟（步驟S52)、單 裝步驟（步驟S54) '以及模組組裝步驟（步驟S56)。 ❹ 拇髟步驟S50之圖案形成步驟中，係使用上述實施形態之 塗：：光裝置’將電路圖案及電極圖案等既定圖案形成於 中 ^阻之玻璃基板上作為基板P。於該圖案形成步驟 ㈣包含曝光㈣，係使用上述實施形態之投影曝光裝置， 柘阻層進行圖案轉印，·顯影步驟，進行轉印有圖案之基 p的顯影亦即進行玻璃基板上之光阻層的顯影以產生 ^ 案形狀的光阻層；以及加工步驟，透過該顯影後之 且層來進行玻璃基板表面之加工。 ，驟S52之濾色器形成步驟中，係形成濾色器其係 28 200933308 將多數個對應R(Red :紅）、G(Green .蛘、n 、een ·綠）、及 B(Blue :藍） 之3個點之組排列成陣列狀，或將複數個r、g、b之3條 條紋之濾色器之組排列於水平掃描方向。 步驟S54之單元組裝步驟中，係 ^ T 保使用藉由步驟S50形 成有既定圖案之玻璃基板與藉由步驟S52所形成之濾色器 來組裝液晶面板（液晶单元）。且體而士 ,, '' )八骽而s，例如係將液晶注入 玻璃基板與滤色器之間，藉此形成液曰品此 相〜〜取收明面板。步驟S56之 Ο

模組組裝步驟中’係對藉由步驟S54所組裝之液晶面板安 裝使該液晶面板進行顯示動作之電氣電路及背光等各種零 件0 又’本發明並不限於應用在半導體元件製造用之曝光 裝置’亦可廣泛應用於例如形成於方形玻璃板之液晶顯示 元件或電漿顯示器等顯示裝置用的曝光裝置、或用以製造 攝影元件（CCD等）、微型裝置、薄媒磁頭、以及dna晶片 等各種元件的曝光裝置。此外，本發明亦可應用於使用光 微影步驟來製造形成有各種元件之光罩圖案之光罩（光罩、 標線片等）時的曝光步驟（曝光裝置）。 此外，上述實施形態中，可使用ArF準分子雷射光（波 長.193nm)或KrF準分子雷射光（波長：248 nm)作為曝光用 光。又，並不限於此，對其他適當之雷射光源，例如供應 波長為157nm之雷射光的Fz雷射光源等亦可應用本發明。 又，在上述實施形態中，亦能適用所謂的液浸法，以 具有較1_1大之折射率之介質（典型為液體）充滿投影光學系 統與感光性基板間之光路中之方法。此時，作為於投影光 29 200933308 :系統與感光性基板間之光路中充滿液體之方法，能採用 揭不於國際公開第w〇99/49504料冊子之局部充滿液體 ^法、或揭示於日本特開+ 6〜124873號公報之在液槽 中使保持曝光對象之基板之載台移動之方法、或揭示於日 本特開平U)-3〇3114號公報之於載台上形成既定深度之液 體槽於其中保持基板之方法等。此處，援引國際公開第 099/49504號小冊子、日本特開平6_ 124873號公報及曰 本特開平10— 3031 14號公報以作為參照。 ❹ 又，在上述之實施形態中，亦能適用揭示於美國專利 公開第2〇06/0170901號公報及美國專利公開第 2007/0146676號公報之所謂偏光照明方法。此處，援引美 國專利公開第ZOOS/On^Oi號公報及美國專利公開第 2007/0146676號公報以作為參照。 又，上述實施形態令，雖在曝光裝置中對照明光罩之 照明光學系統應用本發明，但並不限於此，對照明光罩以 外之被照射面的一般照明光學系統亦可應用本發明。 〇 【圖式簡單說明】 圖1係概略顯示本發明實施形態之曝光裝置之構成的 圖。 圖2係概略顯示空間光調變單元及變焦光學系統之構 成的圖。 圖3係空間光調變單元所具備之空間光調變器的部分 立體圖。 圖4係以示意方式顯示空間光調變器之典型構成的截 30 200933308 面圖 圖糸說明本實施形態之第1方法的圖。 圖係說明本實施形態之第2方法的圖。 圖8係說明本實施形態之第3方法的圖。 之棱鏡構::第略=有與本實施形態…鏡相同功能 Ί〒之第1構成例的圖。 能 係概略顯示具有與本實施形態之κ稜鏡相同功 之棱鏡構件之第2構成例的圖。

圖10係概略顯示具有與本實施形態之Κ稜鏡相同功能 之組裝光學元件之構成例的圖。 圖1 1係顯示半導體元件之製程的流程圖。 圖丨2係顯示液晶顯示元件等之液晶元件之製程的流程 【主要元件符號說明】 1 光源 2 光束送光部 3 空間光調變單元 3a 空間光調變器 3b K稜鏡 3c 驅動部 4 變焦光學系統 5 複眼透鏡 6 聚光光學系統 7 照明視野光闌（光罩遮板） 31 200933308 8 視野光闌成像光學系統 IL 照明光學系統 CR 控制部 Μ 光罩 PL 投影光學系統 W 晶圓

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Claims (1)

1. 200933308 十、申請專利範園·· 一種空間光調變單元，其特徵在於，具備： 二間光調變器，具有二維排列且個別控制之複數個光 學元件；以及 角度可變手段，使於各該複數個光學元件之周圍產生 繞射光之繞射光產生區域與射入至該繞射光產生區域之入 射光的相對角度變化。 2. 如申請專利範圍第1項之空間光調變單元，其中，該 © 角度可變手段，具有使該繞射光產生區域之姿勢變化的第j 可變手段。 3. 如申請專利範圍第1或2項之空間光調變單元，其 中，該角度可變手段，具有使射入至該繞射光產生區域之 入射光之方向變化的第2可變手段。 4. 如申凊專利範圍第1至3項中任一項之空間光調變單 兀，其中，該空間光調變器，具有二維排列之複數個反射 鏡元件、與個別控制驅動該複數個反射鏡元件之姿勢之驅 〇 動部。 5. 如申請專利範圍第4項之空間光調變單元，其中，該 驅動部係使該複數個反射鏡元件之方向連續變化。 6. 如申晴專利範圍第4或5項之空間光調變單元，其進 步具備為了根據該角度可變手段進行之該相對角度變化 變更該複數個反射鏡元件之姿勢，而控制該驅動部的控 部。 J 7. 如申請專利範圍第4至6項中任一項之空間光調變單 33 200933308 元，其進一步具備設於該複數個反射鏡元件之光之入射側 的光學面。 8. 如申請專利範圍第7項之空間光調變單元’其中’該 第2可變手段係使該光學面之姿勢變化。 9. 如申請專利範圍第7或8項之空間光調變單元’其 中’該第2可變手段係使射入至該光學面之入射光之方向 變化。 10. 如申請專利範圍第7至9項中任一項之空間光調變 單元’其中，該光學面具備反射面或折射面。 〇 11. 如申請專利範圍第7至10項中任一項之空間光調變 單元’其進一步具備具有該光學面的稜鏡構件。 12_如申請專利範圍第4至6項中任一項之空間光調變 單元’其進一步具備具有與該複數個反射鏡元件之排列面 相對向之光學面的稜鏡構件。 13·如申請專利範圍第12項之空間光調變單元，其中， 該第2可變手段係使該稜鏡構件之姿勢變化。 14. 如申請專利範圍第12或13項之空間光調變單元， ❹ 其中，該第2可變手段係使射入至該稜鏡構件之入射光之 方向變化。 15. 種照明光學系統，係根據來自光源之光照明被照 射面’其特徵在於，具備： 申π專利範圍第1至項中任一項之空間光調變單 元；以及 刀布形成光學系統’根據透射過該空間光調變器之光 34 200933308 束’在該照明光學系統之照明光瞳形成既定光強度分布。 16.—種照明光學系統’係根據來自光源之光照明被照 射面’其特徵在於，具備·· 空間光調變器，具有二維排列且個別控制之複數個光 學元件’與於各該複數個光學元件之周圍產生繞射光之繞 射光產生區域；以及 導光光學系統，將來自該光源之光導向該空間光調變 器； 〇 . 為了使該繞射光產生區域與射入至該繞射光產生區域 之入射光的相對角度變化，該空間光調變器與該導光光學 系統之至少一部分之至少一者之姿勢係可變。 1 7·如申請專利範圍第15或1 6項之照明光學系統，其 中’該分布形成光學系統，具有光學積分器及配置於該光 學積分器與空間光調變單元之間之光路中的聚光光學系 統。 φ 18.如申請專利範圍第15至17項中任一項之照明光學 系統’其中’該複數個光學元件，係控制成該角度可變手 1又進行該相對角度變化時，該照明光瞳上之該既定光強度 分布為靜止。 19.如申請專利範圍第15至18項中任一項之照明光學 系統’其中’組合使用形成與該被照射面光學共軛之面的 才又衫光學系統，該照明光曈係與該投影光學系統之孔徑光 闌光學共軛的位置。 2〇_—種曝光裝置’其特徵在於：具備用以照明既定圖 35 200933308 案之申請專利範圍第15至19項中任一項之照明光學系 統’將該既定圖案曝光於感光性基板。 21 _、「種兀件製造方法，其特徵在於，包含： 曝光步驟，使用申請專利範圍第20項之曝光裝置，將 該既定圖案曝光於該感光性基板； 顯影步驟，使轉印有該既定圖案之該感光性基板顯 景夕’將對應該既定圖案之形狀之光罩層形成於該感光性基 板的表面；以及 加工步驟，透過該光罩層加工該感光性基板的表面。 0 十一、圖式： 如次頁 ❹