KR20110049792A - 조명 광학계, 노광 장치, 및 노광 방법 - Google Patents

조명 광학계, 노광 장치, 및 노광 방법 Download PDF

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Abstract

광원으로부터의 광속(光束)을 제1 플라이 아이 광학계(22)에 입사시키고, 제1 플라이 아이 광학계(22)를 구성하는 복수의 미러 소자(22a)로부터의 광속을 제2 플라이 아이 광학계(23) 및 콘덴서 광학계를 통해 조명 영역(27R)에 조사하는 조명 광학계(ILS)에 있어서, 복수의 미러 소자(22a)의 반사면은 각각 한 방향의 폭이 그것에 직교하는 방향의 폭보다 좁고, 미러 소자(22a)의 한 방향의 반사율 분포는 사다리꼴 형상이 된다. 조명 영역의 강도 분포를 똑같지 않은 분포로 설정하고, 조명 영역 내의 각 점을 거의 동일한 개방각의 분포의 광속으로 조명할 수 있다.

Description

조명 광학계, 노광 장치, 및 노광 방법{ILLUMINATING OPTICAL SYSTEM, EXPOSURE APPARATUS AND EXPOSURE METHOD}
본 발명은, 예컨대 옵티컬 인테그레이터(optical integrator)로부터의 광속(光束)으로 피조사면을 조사하는 조명 광학계, 이 조명 광학계를 구비한 노광 장치, 노광 방법, 및 이 노광 장치를 이용하는 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.
예컨대, 반도체 디바이스 등을 제조할 때에, 레티클(또는 포토마스크 등)에 형성된 패턴을 레지스트가 도포된 웨이퍼(또는 유리 플레이트 등) 위에 전사 노광시키기 위해, 레티클과 웨이퍼를 투영 광학계에 대해 동기하여 이동시켜 웨이퍼를 노광시키는 스캐닝 스테퍼 등의 주사형 투영 노광 장치(주사형 노광 장치)가 사용되고 있다. 또한, 노광광을 단파장화하여 해상도를 높이기 위해, 최근에는 노광 광원으로서 KrF 엑시머 레이저(파장 248 ㎚) 또는 ArF 엑시머 레이저(파장 193 ㎚) 등의 레이저 광원이 사용되고 있다. 또한, 노광광으로서 파장이 100 ㎚ 정도 이하인 극단 자외광(Extreme Ultraviolet Light: 이하, EUV광이라고 함)을 이용하는 노광 장치도 개발되어 있다. 이들 레이저 광원 및 EUV광의 광원은 모두 펄스 광원이다.
주사형 노광 장치에 있어서 노광광으로서 펄스광을 사용하는 경우에는, 펄스광마다의 강도 불균일, 또는 스테이지의 주사 속도의 지터(시간 변동) 등에 기인하여, 주사 노광 후의 웨이퍼 위의 각 점에서의 적산 노광량의 불균일(주사 강도 불균일)이 발생한다. 이 주사 강도 불균일을 저감시키기 위한 하나의 방법은, 조명 광학계로부터의 광속으로 레티클 위의 조명 영역을 주사 방향으로 사다리꼴 형상의 강도 분포로 조명하는 것이다. 이를 위해 종래부터, 레티클의 패턴면 또는 그 공역면(共役面)으로부터 약간 떨어진 위치에 블라인드를 설치하는 기술, 옵티컬 인테그레이터 중의 복수의 소자가 형성하는 조명 영역을 주사 방향으로 어긋나게 하는 기술(예컨대, 미국 특허 제7,006,595호 참조), 그 복수의 소자의 광속의 출사 방향을 주사 방향으로 어긋나게 하는 기술(예컨대, 일본 특허 공개 평성 제10-92730호 공보 참조), 및 그 복수의 소자의 초점 거리 또는 개구의 크기를 상이하게 하는 기술(예컨대, 일본 특허 공개 평성 제10-189431호 공보 참조)이 알려져 있다.
일반적으로 조명 광학계에 의해 조명 영역 위의 각 점을 동일한 조명 조건으로, 즉 동일한 개방각의 분포(개구수)의 광속으로 조명하기 위해서는, 이들 각 점에 대해 각각 조명 광학계의 개구 조리개의 개구 내의 전체 영역(이하, 조명 σ라고 함)으로부터의 광속이 조사될 필요가 있다. 그러나, 조명 영역의 강도 분포를 주사 방향으로 사다리꼴 형상으로 하기 위한 종래의 기술에서는 모두, 강도 분포가 경사져 있는 영역에는, 조명 σ 내의 일부 영역으로부터의 광속만이 조사되어 조명 σ의 결여가 발생하고, 그 영역의 상(像)의 결상 특성이 열화된다는 문제가 있었다.
또, 주사 노광에 의한 평균화 효과에 의해 그와 같은 결상 특성의 열화 영향은 경감되지만, 특히 EUV 노광 장치 등에서 주사 강도 불균일을 더 억제하기 위해, 조명 영역 내의 강도 분포가 경사져 있는 영역의 비율을 높이면, 필요한 결상 특성이 얻어지지 않게 될 우려가 있다.
본 발명의 형태는, 이러한 사정을 감안하여, 조명 영역의 강도 분포를 똑같지 않은 분포로 설정할 수 있고, 조명 영역 내의 각 점을 거의 동일한 조명 조건으로(동일한 개방각의 분포의 광속으로) 조명할 수 있는 조명 광학계, 노광 장치, 및 노광 방법, 및 이 노광 장치를 이용하는 디바이스 제조 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 형태에 따르면, 광원으로부터의 광속을 피조사면에 조사하는 조명 광학계로서, 상기 광원으로부터의 광속이 입사되고, 거기로부터 광속을 출사하는 복수의 광학 소자를 갖는 인테그레이터를 구비하고, 상기 복수의 광학 소자의 상기 광속의 입사면은 각각 한 방향의 폭이 그것에 직교하는 방향의 폭보다 좁고, 상기 광학 소자의 상기 한 방향의 투과율 분포가 똑같지 않은 조명 광학계가 제공된다.
본 발명의 제2 형태에 따르면, 패턴의 일부의 상을 물체 위에 투영하면서, 정해진 주사 방향으로 상기 패턴 및 상기 물체를 동기하여 이동시키는 노광 장치로서, 광원으로부터의 광속이 입사되고, 거기로부터 광속을 출사하는 복수의 광학 소자를 포함하는 인테그레이터를 갖고, 복수의 광학 소자로부터의 광속으로 제1 면을 조사하는 조명 광학계와, 상기 제1 면에 배치되는 패턴의 상을 제2 면에 배치되는 물체 위에 투영하는 투영 광학계를 구비하며, 상기 광학 소자의 상기 주사 방향에 대응하는 방향의 투과율 분포가 똑같지 않은 노광 장치가 제공된다.
본 발명의 제3 형태에 따르면, 패턴의 상을 물체 위에 투영함으로써 상기 물체를 노광시키는 노광 방법으로서, 정해진 방향으로 투과율이 서서히 저하되는 투과율 저하부를 갖는 복수의 광학 소자가 배열된 광학계를 준비하는 단계와, 광원으로부터의 광속을 상기 광학계의 복수의 광학 소자에 입사시켜, 각 광학 소자로부터의 광을 제1 면에 조사하는 단계와, 상기 제1 면에 배치되는 패턴의 상을 제2 면에 배치되는 물체 위에 투영하면서, 상기 정해진 방향과 대응하는 주사 방향으로 상기 패턴 및 상기 물체를 동기하여 이동시키는 단계를 포함하는 노광 방법이 제공된다.
본 발명의 제4 형태에 따르면, 본 발명의 노광 장치 또는 노광 방법을 이용하여 물체를 노광시키는 단계와, 그 노광된 물체를 처리하는 단계를 포함하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 조명 광학계에 따르면, 복수의 광학 소자로부터의 광속이 겹쳐 조사되는 조명 영역의 강도 분포는 그 광학 소자의 짧은 쪽 방향에 대응하는 방향에서 똑같지 않게 되고, 그 조명 영역 내의 각 점은 거의 동일한 개방각의 분포의 광속으로 조명된다.
본 발명의 노광 장치 및 노광 방법에 따르면, 복수의 광학 소자로부터의 광속이 겹쳐 조사되는 조명 영역의 강도 분포는 주사 방향으로 똑같지 않게 되고, 그 조명 영역 내의 각 점은 거의 동일한 개방각의 분포의 광속으로 조명된다.
도 1은 본 발명의 실시형태의 일례의 노광 장치의 개략 구성을 도시하는 단면도이다.
도 2의 (A)는 도 1 중의 제1 플라이 아이 광학계(22)를 도시하는 도면, (B)는 도 1 중의 제2 플라이 아이 광학계(23)를 도시하는 도면이다.
도 3은 도 1 중의 조명 광학계 및 레티클을 도시하는 도면이다.
도 4의 (A)는 제1 실시예의 미러 소자(22a)의 반사면을 도시하는 확대도, (B)는 도 4의 (A)의 IVB-IVB선을 따르는 단면도, (C)는 도 4의 (A)의 미러 소자(22a)의 표면 거칠기 분포를 도시하는 도면, (D)는 미러 소자(22a)의 반사율 분포를 도시하는 도면이다.
도 5의 (A)는 제2 실시예의 미러 소자(22a)의 반사면을 도시하는 확대도, (B)는 도 5의 (A)의 VB-VB선을 따르는 단면도, (C)는 도 5의 (A)의 미러 소자(22a)의 흡수층의 두께 분포를 도시하는 도면, (D)는 미러 소자(22a)의 반사율 분포를 도시하는 도면이다.
도 6의 (A)는 사다리꼴 형상의 강도 분포의 복수의 펄스광으로 노광할 때의 웨이퍼 위의 노광량의 변화를 도시하는 도면, (B)는 도 6의 (A)에 대응하는 웨이퍼 위의 적산 노광량을 도시하는 도면, (C)는 직사각형 형상의 강도 분포의 복수의 펄스광으로 노광할 때의 웨이퍼 위의 노광량의 변화를 도시하는 도면, (D)는 도 6의 (C)에 대응하는 웨이퍼 위의 적산 노광량을 도시하는 도면이다.
도 7은 실시형태의 변형예의 조명 광학계 및 레티클을 도시하는 도면이다.
도 8의 (A)는 본 발명의 실시형태의 다른 예의 조명 광학계의 주요부를 도시하는 도면, (B)는 도 8의 (A)의 렌즈 소자(51a)를 도시하는 확대도이다.
도 9는 실시형태의 노광 방법의 개요를 도시하는 흐름도이다.
도 10은 반도체 디바이스의 제조 공정의 일례를 도시하는 흐름도이다.
도 11의 (A)는 제1 비교예의 조명 광학계의 주요부를 도시하는 도면, (B)는 조명 σ의 결여의 일례를 도시하는 도면, (C)는 조명 σ의 결여가 없는 상태를 도시하는 도면, (D)는 조명 σ의 결여의 다른 예를 도시하는 도면이다.
도 12의 (A)는 제2 비교예의 조명광을 도시하는 도면, (B)는 조명 σ의 결여의 일례를 도시하는 도면, (C)는 조명 σ의 결여가 없는 상태를 도시하는 도면, (D)는 조명 σ의 결여의 다른 예를 도시하는 도면이다.
본 발명의 조명 광학계, 노광 장치 및 노광 방법의 실시형태의 일례에 대해 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 실시형태의 노광용 조명광(EL)(노광광)으로서 파장이 100 ㎚ 정도 이하로서 3 ㎚∼50 ㎚ 정도의 범위 내이며 예컨대 11 ㎚ 또는 13 ㎚ 등의 EUV광을 이용하는 노광 장치(EUV 노광 장치)(100)의 전체 구성을 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도 1에서, 노광 장치(100)는 조명광(EL)을 펄스 발생시키는 레이저 플라즈마 광원(10)과, 조명광(EL)으로 레티클(R)(마스크)의 패턴면(여기서는 하면) 위의 조명 영역(27R)을 조명하는 조명 광학계(ILS)와, 레티클(R)을 이동시키는 레티클 스테이지(RST)와, 레티클(R)의 조명 영역(27R) 내의 패턴의 상(像)을 레지스트(감광 재료)가 도포된 웨이퍼(W)(감광 기판) 위에 투영하는 투영 광학계(PO)를 구비한다. 또한, 노광 장치(100)는 웨이퍼(W)를 이동시키는 웨이퍼 스테이지(WST)와, 장치 전체의 동작을 통괄적으로 제어하는 컴퓨터를 포함하는 메인 제어계(31) 등을 구비한다.
본 실시형태에서는, 조명광(EL)으로서 EUV광이 사용되기 때문에, 조명 광학계(ILS) 및 투영 광학계(PO)는 특정 필터 등(도시하지 않음)을 제외하고 복수의 반사 광학 부재로 구성되고, 레티클(R)도 반사형이다. 그 반사 광학 부재는, 예컨대 석영(또는 고내열성 금속 등)으로 이루어지는 부재의 표면을 정해진 곡면 또는 평면으로 고정밀도로 가공한 후, 그 표면에 몰리브덴(Mo)과 실리콘(Si)의 다층막(EUV광의 반사막)을 형성하여 반사면으로 한 것이다. 또, 그 다층막은 루테늄(Ru), 로듐(Rh) 등의 물질과, Si, 베릴륨(Be), 4붕화탄소(B4C) 등의 물질을 조합한 다른 다층막이어도 된다. 또한, 레티클(R)은 예컨대 석영 기판의 표면에 다층막을 형성하여 반사면으로 한 후, 그 반사면에, 탄탈(Ta), 니켈(Ni), 또는 크롬(Cr) 등의 EUV광을 흡수하는 재료로 이루어지는 흡수층에 의해 전사용 패턴을 형성한 것이다.
또한, EUV광의 기체에 의한 흡수를 방지하기 위해, 노광 장치(100)는 거의 전체가 상자형의 진공 챔버(1) 내에 수용되고, 진공 챔버(1) 내의 공간을 배기관(32Aa, 32Ba) 등을 통해 진공 배기하기 위한 대형의 진공 펌프(32A, 32B) 등이 구비된다. 또한, 진공 챔버(1) 내에서 조명광(EL)의 광로 상의 진공도를 보다 높이기 위해 복수의 서브 챔버(도시하지 않음)도 설치된다. 일례로서, 진공 챔버(1) 내의 기압은 10-5 ㎩ 정도, 진공 챔버(1) 내에서 투영 광학계(PO)를 수납하는 서브 챔버(도시하지 않음) 내의 기압은 10-5 ㎩∼10-6 ㎩ 정도이다.
이하, 도 1에서, 웨이퍼 스테이지(WST)가 배치되는 면[진공 챔버(1)의 바닥면]의 법선 방향으로 Z축을 취하고, Z축에 수직인 평면 내에서 도 1의 지면(紙面)에 수직으로 X축을 취하며, 도 1의 지면에 평행하게 Y축을 취하여 설명한다. 본 실시형태에서는, 레티클(R) 상에서의 조명광(EL)의 조명 영역(27R)은 X방향(비주사 방향)으로 가늘고 긴 원호형이고, 노광 시에 레티클(R) 및 웨이퍼(W)는 투영 광학계(PO)에 대해 Y방향(주사 방향)으로 동기하여 주사된다.
먼저, 레이저 플라즈마 광원(10)은 고출력의 레이저 광원(도시하지 않음)과, 이 레이저 광원으로부터 진공 챔버(1)의 창 부재(15)를 통해 공급되는 레이저광을 집광하는 집광 렌즈(12)와, 크세논 등의 타겟 가스를 분출하는 노즐(14)과, 회전 타원면형의 반사면을 갖는 집광 미러(13)를 구비한 가스 제트 클러스터 방식의 광원이다. 레이저 플라즈마 광원(10)으로부터 예컨대 수 ㎑의 주파수로 펄스 발광된 조명광(EL)은 집광 미러(13)의 제2 초점에 집광한다. 그 제2 초점에 집광된 조명광(EL)은 오목면 미러(콜리메이터 광학계)(21)를 통해 거의 평행 광속이 되어, 제1 플라이 아이 광학계(22)에 입사하고, 제1 플라이 아이 광학계(22)에서 반사된 조명광(EL)은 제2 플라이 아이 광학계(23)에 입사한다. 이 한 쌍의 플라이 아이 광학계(22 및 23)에 의해 옵티컬 인테그레이터가 구성된다. 또한, 레이저 플라즈마 광원(10)으로부터의 조명광은 제1 플라이 아이 광학계(22)를 쾰러 조명(Koehler illumination)한다.
일례로서, 제1 플라이 아이 광학계(22)는, 도 2의 (A)에 도시하는 바와 같이, 이차원적으로 배열된 조명 영역과 닮은 원호형의 외형을 갖는 다수의 미러 소자(22a)로 구성된다. 제2 플라이 아이 광학계(23)는 제1 플라이 아이 광학계(22)의 다수의 미러 소자(22a)에 대응하여, 도 2의 (B)에 도시하는 바와 같이, 이차원적으로 배열된 직사각형 형상(또는 거의 정사각형 형상)의 외형을 갖는 다수의 미러 소자(23a)로 구성된다. 플라이 아이 광학계(22, 23)의 각 미러 소자의 형상 및 배치 등에 대해서는, 예컨대 미국 특허 제6,452,661호 명세서에도 개시되어 있다.
도 1에서, 제1 플라이 아이 광학계(22)의 각 미러 소자의 반사면은 레티클(R)의 패턴면과 거의 공역이고, 제2 플라이 아이 광학계(23)의 반사면의 근방(옵티컬 인테그레이터의 출사면의 근방)에는, 정해진 형상을 갖는 실질적인 면광원(다수의 미소한 이차 광원의 집합)이 형성된다. 즉, 그 실질적인 면광원이 형성되는 면은 조명 광학계(ILS)의 동공면(pupil plane)이고, 이 동공면 또는 이 근방의 위치에 개구 조리개(AS)가 배치된다. 개구 조리개(AS)는 여러 가지 형상의 개구를 갖는 복수의 개구 조리개를 대표적으로 나타내고, 메인 제어계(31)의 제어하에서, 개구 조리개(AS)를 교환함으로써, 조명 조건을 통상 조명, 윤대 조명(annular illumination), 2극 조명, 또는 4극 조명 등으로 전환할 수 있다.
개구 조리개(AS)를 통과한 조명광(EL)은 곡면 미러(24)에 입사하고, 곡면 미러(24)에서 반사된 조명광(EL)은 오목면 미러(25)에서 반사된 후, 레티클(R)의 패턴면의 원호형의 조명 영역(27R)을 하방으로부터 비스듬하게 균일한 조도 분포로 조명한다. 곡면 미러(24)와 오목면 미러(25)에 의해 콘덴서 광학계가 구성된다. 콘덴서 광학계에 의해, 제1 플라이 아이 광학계(22)의 다수의 미러 소자의 반사광 또는 개구 조리개(AS) 내의 면광원으로부터의 광이 조명 영역(27R)을 중첩적으로 조명한다. 오목면 미러(21), 플라이 아이 광학계(22, 23), 개구 조리개(AS), 곡면 미러(24), 및 오목면 미러(25)를 포함하여 조명 광학계(ILS)가 구성된다. 이 경우, 레이저 플라즈마 광원(10)으로부터의 조명광(EL)은 제1 플라이 아이 광학계(22), 나아가서는 레티클(R)의 패턴면을 쾰러 조명한다. 또, 도 1의 예에서는, 곡면 미러(24)가 볼록면 미러이지만, 곡면 미러(24)를 오목면 미러로 구성하고, 그 분만큼 오목면 미러(25)의 곡률을 작게 하여도 된다.
다음으로, 레티클(R)은 레티클 스테이지(RST)의 바닥면에 정전척(RH)을 통해 흡착 유지된다. 레티클 스테이지(RST)는 레이저 간섭계(도시하지 않음)의 계측값 및 메인 제어계(31)의 제어 정보에 기초하여, 진공 챔버(1)의 외면의 XY 평면에 평행한 가이드면을 따라, 예컨대 자기 부상형 2차원 리니어 액츄에이터를 포함하는 구동계(도시하지 않음)에 의해 Y방향으로 정해진 스트로크로 구동되고, X방향 및 θz방향(Z축 둘레의 회전 방향) 등으로도 미소량 구동된다. 레티클(R)은 진공 챔버(1)의 윗면 개구를 통해, 진공 챔버(1)로 둘러싸인 공간 내에 설치된다. 레티클 스테이지(RST)를 덮도록 진공 챔버(1)측에 파티션(8)이 설치되고, 파티션(8) 내부는 도시하지 않은 진공 펌프에 의해 대기압과 진공 챔버(1) 내의 기압 사이의 기압으로 유지된다.
레티클(R)의 조명 영역(27R)에서 반사된 조명광(EL)은 물체면(제1 면)의 패턴의 축소상(縮小像)을 상면(像面)(제2 면)에 형성하는 투영 광학계(PO)로 향한다. 투영 광학계(PO)는, 일례로서, 6장의 미러(M1∼M6)를 도시하지 않은 경통으로 유지함으로써 구성되고, 물체면[레티클(R)의 패턴면]측에 비텔레센트릭(non-telecentric)하고, 상면[웨이퍼(W)의 표면]측에 텔레센트릭한 반사계이며, 투영 배율은 1/4배 등의 축소 배율이다. 레티클(R)의 조명 영역(27R)에서 반사된 조명광(EL)이 투영 광학계(PO)를 통해 웨이퍼(W) 위의 노광 영역(27W)[조명 영역(27R)과 공역인 영역]에, 레티클(R)의 패턴의 일부의 축소상을 형성한다.
투영 광학계(PO)에 있어서, 레티클(R)로부터의 조명광(EL)은 미러(M1)에서 상방(+Z방향)으로 반사되고, 계속해서 미러(M2)에서 하방으로 반사된 후, 미러(M3)에서 상방으로 반사되고, 미러(M4)에서 하방으로 반사된다. 다음으로 미러(M5)에서 상방으로 반사된 조명광(EL)은 미러(M6)에서 하방으로 반사되어, 웨이퍼(W) 위에 레티클(R)의 패턴의 일부의 상을 형성한다. 일례로서, 미러(M1, M2, M4, M6)는 오목면 거울이고, 다른 미러(M3, M5)는 볼록면 거울이다.
한편, 웨이퍼(W)는 정전척(도시하지 않음)을 통해 웨이퍼 스테이지(WST) 상에 흡착 유지된다. 웨이퍼 스테이지(WST)는 XY 평면을 따라 배치된 가이드면 위에 배치된다. 웨이퍼 스테이지(WST)는 레이저 간섭계(도시하지 않음)의 계측값 및 메인 제어계(31)의 제어 정보에 기초하여, 예컨대 자기 부상형 2차원 리니어 액츄에이터를 포함하는 구동계(도시하지 않음)에 의해 X방향 및 Y방향으로 정해진 스트로크로 구동되고, 필요에 따라, Z축 둘레의 회전 방향 등으로도 구동된다.
웨이퍼 스테이지(WST) 위의 웨이퍼(W) 근방에는, 예컨대 X방향으로 배열된 복수의 광전 센서를 포함하는 조사량 모니터(29)가 설치되고, 조사량 모니터(29)의 검출 신호가 메인 제어계(31)에 공급된다. 웨이퍼 스테이지(WST)를 구동하여 노광 영역(27W)으로 조사량 모니터(29)의 수광면을 이동시킴으로써, 노광 영역(27W)[조명 영역(27R)]의 X방향의 각 계측 위치마다의 조명광(EL)의 강도(또는 펄스 에너지)를 계측할 수 있다. 일례로서, 이 계측 결과에 기초하여, 메인 제어계(31)는 웨이퍼(W) 위의 각 점에서 주사 노광 후의 적산 노광량이 허용 범위 내에 들어가도록, 레이저 플라즈마 광원(10)의 발진 주파수 및 펄스 에너지, 및/또는 레티클 스테이지(RST)[및 웨이퍼 스테이지(WST)]의 주사 속도 등을 제어한다.
노광 시에는, 웨이퍼(W) 위의 레지스트로부터 발생하는 가스가 투영 광학계(PO)의 미러(M1∼M6)에 악영향을 주지 않도록, 웨이퍼(W)는 파티션(7)의 내부에 배치된다. 파티션(7)에는 조명광(EL)을 통과시키는 개구가 형성되고, 파티션(7) 내의 공간은 메인 제어계(31)의 제어하에서 진공 펌프(도시하지 않음)에 의해 진공 배기된다.
웨이퍼(W) 위의 하나의 다이(샷 영역)를 노광할 때에는, 조명광(EL)이 조명 광학계(ILS)에 의해 레티클(R)의 조명 영역(27R)에 조사되고, 레티클(R)과 웨이퍼(W)는 투영 광학계(PO)에 대해 투영 광학계(PO)의 축소 배율에 따른 정해진 속도비로 Y방향으로 동기하여 이동한다(동기 주사됨). 이렇게 하여, 레티클 패턴은 웨이퍼(W) 위의 하나의 다이에 노광된다. 그 후, 웨이퍼 스테이지(WST)를 구동하여 웨이퍼(W)를 X방향, Y방향으로 스텝 이동시킨 후, 웨이퍼(W) 위의 다음 다이에 대해 레티클(R)의 패턴이 주사 노광된다. 이와 같이 스텝 앤드 스캔 방식으로 웨이퍼(W) 위의 복수의 다이에 대해 순차적으로 레티클(R)의 패턴이 노광된다.
다음으로, 본 실시형태의 조명 광학계(ILS) 중의 플라이 아이 광학계(22 및 23)(옵티컬 인테그레이터)의 구성 및 작용에 대해 상세히 설명한다.
도 3은 도 1에서의 조명 광학계(ILS)를 도시하는 도면이다. 또, 도 3에서는, 플라이 아이 광학계(22 및 23)를 각각 구성하는 다수의 미러 소자(22a 및 23a) 중에서, 레티클(R)의 패턴면 위의 Y방향(주사 방향)에 대응하는 방향으로 배열된 일렬 중의 복수의 미러 소자(22a 및 23a)를 확대하여 대표적으로 나타내고 있다. 도 3에서, 제1 플라이 아이 광학계(22)를 구성하는 다수의 미러 소자(22a)의 반사면은 레티클(R)의 패턴면과 거의 공역이고, 각 미러 소자(22a)의 반사면 위에서 레티클(R)의 패턴면 위의 Y방향에 대응하는 방향을 y방향으로 한다. 각 미러 소자(22a)의 반사면은 y방향의 폭이 my1이고, 일례로서 회전 타원면 등의 오목한 비구면이다. 각 미러 소자(22a)의 반사면은 후술하는 바와 같은 가공이 실시되어 있고, 이에 따라 조명광(EL)에 대한 y방향의 반사율 분포 rm(y)는, y방향의 중앙부에서 일정한 반사율을 나타내는 수평부(HS)와, y방향의 양측에서 반사율이 수평부로부터 서서히 직선적으로 저하되는 것을 나타내는 경사부(IS)를 갖는 사다리꼴의 패턴으로 나타난다. 이 사다리꼴 패턴에 있어서, 수평부(HS)와 2개의 경사부(IS)로 이루어지는 전체의 폭이 my1이고, 양측의 경사부(IS)의 폭을 각각 my2로 한다.
미러 소자(22a)의 반사면은 y방향에 직교하는 방향을 길이 방향으로 하는 원호형이고, 미러 소자(22a)의 y방향에 직교하는 방향(보다 정확하게는 원호형의 엣지를 따른 방향)의 반사율은 거의 똑같다(일정함)[도 4의 (A) 참조]. 미러 소자(22a)의 반사율은 수평부(HS)에서 최대가 되고, 최대값의 1/2이 되는 위치의 y방향의 폭(my1-my2)에 대해, 경사부(IS)의 폭의 합계(2×my2)는, 예컨대 5%∼30% 정도이다. 이 경우, 전체 폭(my1)에 대해 한쪽의 경사부(IS)의 폭(my2)은 2.4%∼13% 정도이다.
또한, 제2 플라이 아이 광학계(23)를 구성하는 다수의 미러 소자(23a)의 반사면은 일례로서 평면이고, 미러 소자(23a)의 반사율 분포는 똑같다(전체면에서 거의 동일한 값). 또, 각 미러 소자(23a)의 반사면의 법선 방향은 서로 상이해도 된다. 제1 플라이 아이 광학계(22)의 각 미러 소자(22a)로부터의 반사광은 각각 제2 플라이 아이 광학계(23)의 대응하는 하나 또는 복수의 미러 소자(23a) 위에 집광되어 반사된다. 그리고, 각 미러 소자(22a)의 초점 거리를 f1, 곡면 미러(24) 및 오목면 미러(25)를 포함하는 콘덴서 광학계의 초점 거리를 f2(>>f1)로 하면, 제2 플라이 아이 광학계(23)에서 반사되어 개구 조리개(AS)를 통과한 조명광(EL)은 레티클(R)의 조명 영역(27R) 위에 각 미러 소자(22a)의 반사면(반사율 분포에 대응하는 강도 분포)이 f2/f1배로 확대된 상을 겹쳐 형성한다.
즉, 도 3에 대표적으로 도시하는 바와 같이, 제1 플라이 아이 광학계(22)의 +y방향의 단부, 중앙부, 및 -y방향의 단부의 미러 소자(22a) 등으로부터의 반사광(EL1, EL2, EL3)이 각각 점선, 실선, 및 1점 쇄선으로 나타내는 바와 같이, 조명 영역(27R) 위에 미러 소자(22a)의 반사면의 확대상을 겹쳐 형성한다. 이 결과, 개구 조리개(AS)의 개구가 어떤 형상이어도, 조명 영역(27R)에서의 조명광(EL)의 Y방향의 강도 분포 IL(Y)는 각 미러 소자(22a)의 반사율 분포 rm(y)와 닮은 분포를 나타낸다. 또, 본원에서, 반사율 분포, 투과율 분포, 또는 강도 분포 등과 같은 광의 분포를 기술하는 경우에는, 적절하게, 그와 같은 분포의 패턴을 의미하는 것으로 한다. 또한, 용어 「투과율」 및 「투과율 분포」는, 일반적으로는 광을 투과시키는 비율 및 그 분포를 의미하지만, 본원에서의 광학 소자는 광투과 소자뿐만 아니라 광반사 소자도 포함하기 때문에, 용어 「투과율」 및 「투과율 분포」는 투과형 소자에 대해서는 투과율 및 그 분포를, 광반사 소자에 대해서는 반사율 및 그 분포를 의미하는 것으로서 사용한다. 강도 분포 IL(Y)(의 사다리꼴 패턴)는 전체의 폭을 RY1, 양측의 경사부의 폭을 각각 RY2라고 하면, 경사부 폭(RY2)과 전체 폭(RY1)의 비의 값은 이하와 같이 반사율 분포 rm(y)의 경사부의 폭(my2)과 전체의 폭(my1)의 비의 값과 동일하다.
RY2/RY1 = my2/my1 … (1)
또한, 도 1의 투영 광학계(PO)의 투영 배율을 예컨대 1/4로 하면, 조명 영역(27R)의 강도 분포 IL(Y)를 Y방향으로 1/4로 축소한 강도 분포가 웨이퍼(W) 위의 노광 영역(27W)의 Y방향의 사다리꼴 형상의(패턴의) 강도 분포가 된다.
이 경우, 웨이퍼(W)가 정지해 있고, 그 위를 노광 영역(27W)이 Y방향으로 목표로 하는 상대 속도로 이동한다고 하면, 웨이퍼(W) 위의 조명광(EL)의 펄스 발광마다의 노광량(EW)은 도 6의 (A)에 도시하는 바와 같이, 점차적으로 Y방향으로 시프트하는 사다리꼴 형상의 패턴을 나타내는 펄스광의 강도 분포(41A∼41G)로 나타난다. 이에 따라, 주사 노광 후의 웨이퍼(W) 위의 Y방향의 각 점의 적산 노광량(AEW)은 도 6의 (B)의 직선(43)으로 나타내는 바와 같이 평탄해진다. 또한, 웨이퍼 스테이지(WST)의 주사 속도의 지터 등에 의해, 예컨대 도 6의 (A)의 펄스광(41F)의 상대 위치가 위치(42)로 시프트되었다고 해도, 도 6의 (B)의 적산 노광량(AEW)의 불균일(주사 강도 불균일)은 점선(43A)으로 나타내는 바와 같이 작게 억제된다. 이것은, 각 펄스광의 강도 분포가 경사부를 갖기 때문에, 펄스광이 Y방향으로 시프트해도, 그것에 따른 강도 변화(Y방향의 시프트량×경사부의 기울기)는 경사부의 기울기로 완화되기 때문이다. 도 6의 (A)에서는, 이해를 용이하게 하기 위해, 강도 분포(41A∼41G)를 세로축을 따라 어긋나게 하여 표시하고 있다. 또, 각 펄스광의 강도[강도 분포(41A∼41G)의 최대값(수평부의 높이)]는 설정상 모두 동일하다.
이에 비해, 웨이퍼(W) 위의 노광 영역(27W)의 Y방향의 강도 분포가 직사각형 형상인 경우에는, 웨이퍼(W) 위의 조명광(EL)의 펄스 발광마다의 노광량(EW)은 도 6의 (C)의 직사각형 형상의 강도 분포(44A∼44G)로 나타난다. 이 경우, 강도 분포(44A∼44G)를 갖는 펄스광 상대 위치의 오차가 없을 때에는, 주사 노광 후의 웨이퍼(W) 위의 Y방향의 적산 노광량(AEW)은 도 6의 (D)의 직선(46)으로 나타내는 바와 같이 평탄해진다. 그러나, 예컨대 도 6의 (C)의 강도 분포(44F)를 갖는 펄스광의 상대 위치가 위치(45)로 시프트되면, 도 6의 (D)의 주사 강도 불균일은 점선(46A)으로 나타내는 바와 같이 커진다. 마찬가지로, 조명광(EL)의 펄스 에너지의 변동이 있는 경우에도, 노광 영역(27W)의 강도 분포가 직사각형 형상일 때에는, 주사 강도 불균일이 커진다.
이러한 주사 강도 불균일을 저감하기 위해서는, 노광 영역(27W)[조명 영역(27R)]의 강도 분포의 경사부의 폭의 비율을 넓게 하면 되지만, 단순히 그 경사부의 폭을 넓게 하면, 조명 광학계(ILS) 및 투영 광학계(PO)를 대형화할 필요가 있고, 펄스 발광마다의 노광량이 저하된다. 따라서, 그 경사부의 폭은, 예컨대 주사 강도 불균일을 허용 범위 내로 억제한 후에 가능한 한 좁게 설정된다.
일례로서, 조명광(EL)(EUV광)의 발광 주파수가 수㎑이고, 노광 영역(27W)의 강도가 최대값의 1/2이 되는 위치에서의 Y방향의 폭(슬릿폭)이 1.5 ㎜∼2 ㎜ 정도인 경우, 주사 강도 불균일을 0.1% 정도로 억제하고자 하면, 강도 분포의 경사부의 필요한 폭은 한측이 수100 ㎛ 정도가 된다. 따라서, 양측의 경사부의 필요한 폭의 합은 그 슬릿폭에 대해 10%∼20% 정도가 된다. 이 경우, 노광 영역(27W)의 Y방향의 강도 분포는 도 3의 조명 영역(27R)의 Y방향의 강도 분포 IL(Y), 나아가서는 제1 플라이 아이 광학계(22)의 각 미러 소자(22a)의 반사율 분포 rm(y)와 닮아 있다. 따라서, 각 미러 소자(22a)의 반사율이 최대값의 1/2이 되는 위치의 폭(my1-my2)에 대해, 반사율의 경사부의 폭의 합계(2×my2)는 10%∼20% 정도로 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시형태에서는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 레티클(R)의 조명 영역(27R)의 전체면의 각 점에 있어서, 각각 개구 조리개(AS)의 개구 내의 전체 영역(유효한 면광원)(조명 σ)으로부터 출사된 개방각의 분포가 동일한 광속이 조사된다. 즉, 조명 영역(27R)의 예컨대 -Y방향의 단부, 중앙부, 및 +Y방향의 단부에 조사되는 조명광(ELa, ELb, ELc)은 모두 개구 조리개(AS)의 개구의 전체면으로부터의 광속이고, 조명 조건은 동일하다. 따라서, 조명 영역(27R) 내의 전체면의 패턴이 도 1의 투영 광학계(PO)에 의해 양호한 결상 특성(해상도 등)으로 웨이퍼(W) 위에 투영된다. 또, 예컨대 윤대 조명을 실시하는 경우에는, 개구 조리개(AS)의 개구(조명 σ)는 윤대(輪帶) 형상이 되고, 조명 영역(27R)의 전체면에 각각의 그 윤대 형상의 조명 σ로부터의 광속, 즉 개방각의 분포가 원뿔면 형상인 광속이 조사된다. 이 경우라도, 제1 플라이 아이 광학계(22)의 전체 미러 소자(22a)의 반사율 분포가 사다리꼴 형상이기 때문에, 조명 영역(27R)의 강도 분포는 사다리꼴 형상이며, 주사 강도 불균일은 억제된다.
다음으로, 도 3의 제1 플라이 아이 광학계(22)의 미러 소자(22a)의 반사율 분포 rm(y)를 얻기 위한 제1 실시예에 대해 도 4의 (A) 내지 도 4의 (D)를 참조하여 설명한다.
도 4의 (A)는 도 3의 미러 소자(22a)의 반사면을 도시하는 확대도, 도 4의 (B)는 도 4의 (A)의 IVB-IVB선을 따르는 단면도, 도 4의 (C)는 도 4의 (A)의 IVB-IVB선을 따르는 반사면의 표면 거칠기 분포 rfn(y)를 도시하는 도면, 도 4의 (D)는 도 4의 (A)의 IVB-IVB선을 따르는 반사율 분포 rm(y)를 도시하는 도면이다. 도 4의 (A)에 도시하는 바와 같이, 미러 소자(22a)의 반사면은 조명 영역(27R)과 닮은 원호형이고, 비주사 방향과 대응하는 방향으로 가늘고 길게 연장된다. 보다 상세하게는, 레티클(R) 위의 Y방향(주사 방향)에 대응하는 미러 소자(22a)의 y방향(짧은 쪽 방향)의 폭은 그것에 직교하는 길이 방향[레티클(R) 위의 X방향에 대응하는 방향]의 길이에 대해 예컨대 1/10 정도 이하로 좁게 설정된다. 미러 소자(22a)의 반사면의 형상은 레티클(R) 위의 필요한 조명 영역(27R)의 형상에 기초하여 설정된다.
또한, 미러 소자(22a)의 반사면에는, y방향의 양단부로부터 도 3의 폭(my2)으로 규정되는 반사율 조정 영역(36A 및 36B)이 설정되고, 반사율 조정 영역(투과율 저하부)(36A 및 36B)의 반사율이 단부(외측)를 향해 감소한다. 한편, 반사면의 중앙부는 반사율이 일정하다.
도 4의 (B)에 도시하는 바와 같이, 미러 소자(22a)의 기본 구조는, 예컨대 석영(또는 고내열성 금속 등)으로 이루어지는 부재의 표면을 정해진 곡면으로 고정밀도로 가공한 후, 그 표면에 EUV광을 반사하는 다층막(35), 예컨대 몰리브덴과 실리콘의 다층막을 형성한 것이다. 또한, 본 실시형태에서는, 그 반사율 조정 영역(36A 및 36B) 내의 다층막(35)의 표면 거칠기 분포 rfn(y)를, 도 4의 (C)에 도시하는 바와 같이 단부를 향해 점차적으로 연속적으로(또는 단계적으로) 크게 한다. 이러한 표면 거칠기 분포를 얻기 위해서는, 미러 소자(22a)의 다층막(35)의 표면에 예컨대 이온빔 또는 전자빔을 집속시켜 조사하고, 필요한 표면 거칠기에 따라 그 조사 시간을 조정하면 된다.
이 경우, 표면 거칠기를 α라고 하면, 반사율 r(α)는 다음과 같이 데바이 월러(Debye-Waller) 식에 따라 지수 함수적으로 감소한다. 또, k, c는 비례 계수이다.
r(α) = k·exp(-c·α2) … (2)
따라서, 그 반사율 r(α)가 도 4의 (D)의 사다리꼴 형상의 반사율 분포 rm(y)가 되도록, 미러 소자(22a)의 다층막(35)의 표면 거칠기(α)는 도 4의 (C)의 표면 거칠기 분포 rfn(y)로 나타내는 바와 같이 y방향의 단부를 향해 크게 설정된다. 이와 같이 표면 거칠기 분포를 제어함으로써, 미러 소자(22a)의 반사율 분포를 용이하게 목표로 하는 사다리꼴 형상의 분포로 설정할 수 있다.
다음으로, 도 3의 제1 플라이 아이 광학계(22)의 미러 소자(22a)의 반사율 분포 rm(y)를 얻기 위한 제2 실시예에 대해 도 5의 (A) 내지 도 5의 (D)를 참조하여 설명한다.
도 5의 (A)는 도 3의 미러 소자(22a)의 반사면을 도시하는 확대도, 도 5의 (B)는 도 5의 (A)의 VB-VB선을 따르는 단면도, 도 5의 (C)는 도 5의 (A)의 VB-VB선을 따르는 반사면의 흡수층의 두께 분포 abs(y)를 도시하는 도면, 도 5의 (D)는 도 5의 (A)의 VB-VB선을 따르는 반사율 분포 rm(y)를 도시하는 도면이다.
도 5의 (B)에 도시하는 바와 같이, 미러 소자(22a)의 다층막(35)(반사면) 위의 반사율 조정 영역(36A 및 36B)에는, 외측을 향해 점차적으로 연속적(또는 단계적)으로 막 두께가 증대하는 EUV광의 흡수층(37A, 37B)이 부가되어 있다. 흡수층(37A, 37B)은, 예컨대 탄탈(Ta), 니켈(Ni), 또는 크롬(Cr) 등의 EUV광을 흡수하는 재료로 형성된다.이 경우, 흡수층(37A, 37B)이 두꺼운 부분일수록 반사율이 저하되기 때문에, 흡수층의 두께 분포 abs(y)는 도 5의 (D)의 사다리꼴 형상의 반사율 분포 rm(y)가 얻어지도록, 도 5의 (C)와 같이 설정된다. 그와 같은 흡수층(37A, 37B)의 재료는 레티클(R)의 반사면에 회로 패턴을 형성할 때에 사용되는 재료와 동일하기 때문에, 레티클(R)의 제조 공정과 거의 동일한 제조 공정을 이용하여, 미러 소자(22a)의 반사율 분포를 용이하게 목표로 하는 사다리꼴 형상의 분포로 설정할 수 있다.
본 실시형태의 효과는 이하와 같다.
(1) 본 실시형태의 조명 광학계(ILS)는 레이저 플라즈마 광원(10)으로부터의 조명광(EL)을 플라이 아이 광학계(22, 23)를 포함하는 옵티컬 인테그레이터에 입사시키고, 이 옵티컬 인테그레이터를 구성하는 복수의 미러 소자(22a)로부터의 광속을 레티클(R) 위의 조명 영역(27R)에 조사하는 조명 광학계에 있어서, 미러 소자(22a)의 조명광(EL)의 입사면은, 각각 y방향(짧은 쪽 방향)의 폭이 그것에 직교하는 방향의 폭보다 좁게 설정되고, 미러 소자(22a)의 y방향의 반사율 분포(넓은 의미의 투과율 분포)가 똑같지 않은 분포, 즉 본 실시형태에서는 사다리꼴 형상의 분포로 설정된다.
따라서, 조명 영역(27R)의 형상은 주사 노광에 적합한 가늘고 긴 형상이 된다. 또한, 조명 영역(27R)에는 복수의 미러 소자(22a)로부터의 광속이 겹쳐 조사되고, 조명 영역(27R)의 강도 분포는 y방향에 대응하는 Y방향(주사 방향)으로 사다리꼴 형상이 되기 때문에, 주사 노광 후의 주사 강도 불균일이 저감된다. 특히, 종래와 같이 레티클의 패턴면(또는 그 공역면)의 근방에 설치한 블라인드에 의해, 조명 영역(27R)에 조사되는 조명광의 강도 분포를 사다리꼴 형상으로 할 필요는 없다. 그렇기 때문에, 조명 영역(27R) 내의 각 점은 개구 조리개(AS)의 개구 내의 전체 영역(조명 σ)으로부터의 광속에 의해 거의 동일한 개방각의 분포의 광속으로(동일한 조명 조건으로) 조명된다. 따라서, 조명 영역(27R)의 전체면의 패턴의 상을 양호한 결상 특성으로 웨이퍼(W) 위에 형성할 수 있다.
(2) 또한, 본 실시형태의 노광 장치(100)는, 본 실시형태의 조명 광학계(ILS)와, 조명 광학계(ILS)에 의해 조명되고, 물체면에 배치되는 레티클(R)의 패턴의 상을 상면(像面)에 배치되는 웨이퍼(W)의 표면에 투영하는 투영 광학계(PO)를 구비하고, 그 패턴의 일부의 상을 투영 광학계(PO)를 통해 웨이퍼(W) 위에 투영하면서, 조명 광학계(ILS)의 미러 소자(22a)의 y방향에 대응하는 Y방향(주사 방향)으로 레티클(R) 및 웨이퍼(W)를 동기하여 이동시킨다.
이 노광 장치(100)에 따르면, 레티클(R)의 조명 영역(27R)의 강도 분포를 주사 방향으로 사다리꼴 형상으로 하고, 또한 조명 영역(27R)의 전체면을 동일한 조명 조건으로 조명할 수 있기 때문에, 주사 강도 불균일을 저감할 수 있고, 주사 노광 후에 웨이퍼(W) 위에 고정밀도로 레티클(R)의 패턴의 상을 노광할 수 있다.
(3) 또한, 본 실시형태의 노광 장치(100)는 레이저 플라즈마 광원(10)으로부터의 조명광(EL)을 플라이 아이 광학계(22, 23)를 포함하는 옵티컬 인테그레이터에 입사시키고, 이 옵티컬 인테그레이터를 구성하는 복수의 미러 소자(22a)로부터의 광속을 레티클(R)의 패턴면의 조명 영역(27R)에 조사하는 조명 광학계(ILS)와, 그 패턴의 상을 웨이퍼(W)의 표면(제2 면)에 투영하는 투영 광학계(PO)를 구비하고, 그 패턴의 일부의 상을 투영 광학계(PO)를 통해 웨이퍼(W) 위에 투영하면서, 조명 영역(27R)의 짧은 쪽 방향인 Y방향(주사 방향)으로 레티클(R) 및 웨이퍼(W)를 동기하여 이동시키는 노광 장치로서, 미러 소자(22a)의 Y방향에 대응하는 y방향의 투과율 분포가 똑같지 않은, 즉 본 실시형태에서는 사다리꼴 형상인 것이다.
이 노광 장치에 따르면, 조명 영역(27R)의 강도 분포를 주사 방향으로 사다리꼴 형상으로 하고, 또한 조명 영역(27R)의 전체면을 동일한 조명 조건으로 조명할 수 있기 때문에, 주사 강도 불균일을 저감할 수 있고, 주사 노광 후에 웨이퍼(W) 위에 고정밀도로 레티클(R)의 패턴의 상을 노광할 수 있다. 종래의 기술과 같이 노광 장치에 블라인드를 설치할 필요는 없고, 옵티컬 인테그레이터의 소자가 형성하는 조명 영역이나 소자로부터의 광속의 출사 방향을 조정할 필요가 없어지기 때문에, 노광 장치의 구조를 단순하게 할 수 있다.
다음으로, 본 실시형태에 대한 비교예에 대해 도 11 및 도 12를 참조하여 설명한다.
도 11의 (A)는 블라인드(시야 조리개)를 이용한 제1 비교예의 조명 광학계를 도시하는 도면이다. 도 3에 대응하는 부분에 동일 또는 유사한 부호를 붙인 도 11의 (A)에 있어서, 도 3의 제1 플라이 아이 광학계(22) 대신에, 반사율 분포가 전체면에서 똑같은 다수의 미러 소자(22Da)를 포함하는 제1 플라이 아이 광학계(22D)가 설치된다. 또한, 레티클(R)의 패턴면의 근방에, 조명 영역(27R)에 조사되는 조명광(EL)의 Y방향의 양단부를 약간 차광하는 블라인드(26A 및 26B)가 설치되고, 블라인드(26A 및 26B)가 디포커스한 엣지부에 의해 조명 영역(27R)의 Y방향의 강도 분포 IL(Y)를 사다리꼴 형상으로 설정한다.
이 제1 비교예에서는, 조명 영역(27R)의 중앙부[예컨대 위치(RB)]에 조사되는 조명광(EL)은 도 11의 (C)에 도시하는 바와 같이, 개구 조리개(AS)의 개구 내의 전체 영역(조명 σ)으로부터의 광속, 즉 그 개구 내의 제2 플라이 아이 광학계(23)의 전체 미러 소자(23a)로부터의 광속이다. 그러나, 조명 영역(27R)의 -Y방향의 단부의 영역[예컨대 위치(RA)]에 조사되는 조명광(EL)은 도 11의 (B)에 도시하는 바와 같이, 조명 σ 내에서 -Y방향에 대응하는 방향의 영역으로부터의 광속이 결여된 광속이다. 한편, 조명 영역(27R)의 +Y방향의 단부의 영역[예컨대 위치(RC)]에 조사되는 조명광(EL)은 도 11의 (D)에 도시하는 바와 같이, 조명 σ 내에서 +Y방향에 대응하는 방향의 영역으로부터의 광속이 결여된 광속이다. 따라서, 조명 영역(27R)의 강도 분포가 경사진 영역에서는 조명 σ의 결여가 발생하기 때문에, 그 영역의 상의 결상 특성이 열화된다.
도 12의 (A)는 복수의 미러 소자로부터의 광속을 주사 방향으로 시프트시킨 제2 비교예의 조명 광학계의 주요부를 도시하는 도면이다. 도 12의 (A)의 제2 비교예는, 도 11의 (A)의 제2 플라이 아이 광학계(23)를 구성하는 다수의 미러 소자(23a)로부터의 반사광의 각도를 Y방향에 대응하는 방향으로 점차적으로 넓히고, 블라인드(26A, 26B)를 생략한 것이다. 이 경우, 예컨대 도 11의 (A)의 제1 플라이 아이 광학계(22D)의 한쪽의 단부, 중앙부, 및 다른쪽의 단부의 미러 소자(22Da)로부터의 조명광(EL1, EL2, 및 EL3)은 도 12의 (A)에 도시하는 바와 같이, 조명 영역(27R)의 -Y방향, 중앙부, 및 +Y방향의 영역으로 시프트되어 조사되기 때문에, 사다리꼴 형상의 강도 분포 IL(Y)가 설정된다.
이 제2 비교예에서는, 조명 영역(27R)의 중앙부[예컨대 위치(RB)]에 조사되는 조명광(EL)은 도 12의 (C)에 도시하는 바와 같이, 개구 조리개(AS)[도 11의 (A)]의 개구(조명 σ) 내의 제2 플라이 아이 광학계(23)의 미러 소자(23a)로부터의 광속이다. 그러나, 조명 영역(27R)의 +Y방향의 단부의 영역[예컨대 위치(RC)]에 조사되는 조명광(EL)은 도 12의 (B)에 도시하는 바와 같이, 조명 σ 내의 -Y방향에 대응하는 방향의 영역으로부터의 광속이 결여된 광속이다. 이와 같이 조명 영역(27R)의 강도 분포가 경사진 영역에서는 조명 σ의 결여가 발생하기 때문에, 그 영역의 상의 결상 특성이 열화된다.
또, 도 11의 (A)에서, 제2 플라이 아이 광학계(23)의 미러 소자(23a)로부터의 반사광의 방향을 랜덤하게 변경해도 사다리꼴 형상의 강도 분포를 얻을 수 있다. 그러나, 이 경우에는, 도 12의 (A)의 조명 영역(27R)의 +Y방향의 단부의 영역[예컨대 위치(RC)]에 조사되는 조명광(EL)은 도 12의 (D)에 도시하는 바와 같이, 조명 σ 내의 일부 영역으로부터의 광속이다. 따라서, 조명 σ의 결여가 발생하기 때문에, 그 영역의 상의 결상 특성이 열화된다.
이러한 제1 비교예 및 제2 비교예에 비해, 전술한 본 발명의 실시형태에 따르면, 조명 영역(27R)의 전체면에서 조명 σ의 결여가 발생하지 않기 때문에, 조명 영역(27R)의 전체면에서 양호한 결상 특성이 얻어진다.
다음으로, 본 발명의 실시형태의 변형예에 대해 도 7을 참조하여 설명한다. 도 3에 대응하는 부분에 동일 또는 유사한 부호를 붙인 도 7의 조명 광학계(ILS)에 있어서, 도 3의 제1 플라이 아이 광학계(22) 대신에, 레티클(R)의 Y방향(주사 방향)에 대응하는 y방향의 반사율 분포 rm(y)가, 한측만이 경사진 사다리꼴 형상으로 설정된 다수의 미러 소자(22Aa)를 포함하는 제1 플라이 아이 광학계(22A)가 설치된다. 즉, y방향의 폭(my1)의 미러 소자(22Aa)의 반사율 분포 rm(y)는, -y방향의 단부에서 0으로부터 최대값으로 급격히 상승하고, +y방향의 단부가 폭(my2)으로 점차적으로 최대값으로부터 0으로 감소한다. 이 경우, 폭(my1-my2)에 대해, 경사부의 폭(my2)은, 예컨대 2.5%∼15% 정도이고, 바람직하게는 5%∼10% 정도이다.
또한, 레티클(R)의 패턴면의 근방에, 조명 영역(27R)에 조사되는 조명광의 -Y방향의 단부를 차광하는 블라인드(시야 조리개)(26A)가 설치된다. 또한, 블라인드(26A)의 Y방향의 위치를 미세 조정하는 구동 기구(도시하지 않음)가 설치된다. 이것 이외의 구성은 도 3의 실시형태와 동일하다.
이 도 7의 변형예에 따르면, 조명 영역(27R)의 +Y방향의 단부의 강도 분포는 미러 소자(22Aa)의 반사율 분포에 따라 경사지고, 조명 영역(27R)의 -Y방향의 단부의 강도 분포는 블라인드(26A)가 디포커스한 엣지부의 상에 의해 경사진다. 따라서, 조명 영역(27R)의 Y방향(주사 방향)의 강도 분포 IL(Y)는 사다리꼴 형상이 된다. 이 변형예에서는, 조명 영역(27R)의 중앙부[예컨대 위치(Rb]) 및 +Y방향의 단부[예컨대 위치(Rc)]에서는, 조명 σ의 결여는 발생하지 않는다. 한편, 조명 영역(27R)의 -Y방향의 단부[예컨대 위치(Ra)]에서는, 블라인드(26A)에 의해 차광되기 때문에, 조명 σ의 결여가 발생한다. 그러나, 이 조명 σ의 결여의 영향은 도 11의 (A)의 비교예와 같이 조명광의 양측에 블라인드(26A, 26B)를 설치하는 경우에 비해 1/2이기 때문에, 주사 노광에 의한 평균화 효과에 의해, 주사 노광 후에 웨이퍼 위에서 비교적 양호한 결상 특성이 얻어진다.
또한, 이 변형예에서는, 블라인드(26A)의 Y방향의 위치를 조정함으로써, 강도 분포 IL(Y)의 강도가 최대값의 1/2이 되는 위치의 Y방향의 폭(레티클 위의 슬릿폭)(RYh)을 조정할 수 있다. 이에 따라, 웨이퍼 위의 적산 노광량을 제어하기 위한 파라미터를 증가시킬 수 있다.
다음으로, 본 발명의 실시형태의 다른 예에 대해 도 8을 참조하여 설명한다. 이 실시형태는 투과 조명을 실시하는 조명 광학계에 본 발명을 적용한 것이다.
도 8의 (A)는 이 실시형태의 조명 광학계의 주요부를 도시한다. 도 8의 (A)에서, 도시하지 않은 ArF 엑시머 레이저 광원으로부터 펄스 발광된 파장 193 ㎚의 조명광(ELF)은 빔 성형 광학계(도시하지 않음)에 의해 단면 형상이 확대된 평행 광속으로 변환된 후, 단면 형상이 가늘고 긴 직사각형의 미소한 다수의 렌즈 소자(51a)를 2차원적으로 배열하여 이루어지는 플라이 아이 렌즈(51)(옵티컬 인테그레이터)에 입사한다. 플라이 아이 렌즈(51)의 출사면 근방에, 개구 형상이 가변인 개구 조리개(52)가 배치된다. 플라이 아이 렌즈(51)로부터 출사되어 개구 조리개(52)를 통과한 조명광(ELF)은 콘덴서 렌즈계(53)를 통해 레티클(54)의 패턴면의 조명 영역(55)을 균일한 조도 분포로 조명한다. 조명 영역(55) 내의 패턴은 굴절계 또는 반사 굴절계를 포함하는 투영 광학계(도시하지 않음)를 통해 웨이퍼(도시하지 않음) 위에 투영된다. 일례로서, 플라이 아이 렌즈(51)의 출사면은 콘덴서 렌즈계(53)의 앞쪽 초점면의 근방에 배치되고, 조명 영역(55)은 콘덴서 렌즈계(53)의 뒤쪽 초점면에 배치된다.
이 경우에도, 노광 시에 레티클(54)은 조명 영역(55)의 짧은 쪽 방향인 Y방향으로 주사되고, 이것에 동기하여 웨이퍼도 대응하는 방향으로 주사된다. 또한, 레티클(54)의 패턴면과 플라이 아이 렌즈(51)의 입사면은 거의 공역이고, 플라이 아이 렌즈(51)의 출사면이 이 조명 광학계의 동공면이며, 이 근방에 개구 조리개(52)가 설치된다.
Y방향에 대응하는 플라이 아이 렌즈(51)의 입사면 위에서의 방향을 y방향이라고 하면, 각 렌즈 소자(51a)의 입사면의 y방향의 투과율 분포(좁은 의미의 투과율 분포) tf(y)는 도 3의 미러 소자(22a)의 반사율 분포 rm(y)와 동일한 사다리꼴 형상이다.
도 8의 (B)는 도 8의 (A)의 렌즈 소자(51a)의 입사면을 도시하는 확대도이다. 도 8의 (B)에서, 렌즈 소자(51a)의 단면 형상은 조명 영역(55)과 닮은 y방향에 직교하는 방향으로 가늘고 긴 직사각형이다. 또한, 렌즈 소자(51a)의 입사면의 y방향의 양단부에 정해진 폭으로 형성된 투과율 조정 영역(투과율 저하부)(56A, 56B)에서는, 투과율이 점차적으로 단부를 향해 저하된다. 한편, 렌즈 소자(51a)의 입사면의 중앙부는 투과율이 일정하다. 이러한 투과율 분포를 형성하는 방법으로서는, 렌즈 소자(51a)의 투과율 조정 영역(56A, 56B)에서의 표면 거칠기를 단부측으로 점차적으로 크게 하는 방법, 또는 조명광(ELF)을 차광하는 크롬 등의 물질로 이루어지는 미소한 패턴을 투과율 분포에 대응하는 밀도로 증착 등에 의해 피착하는 방법 등이 있다.
이 실시형태에 따르면, 도 8의 (A)에서, 플라이 아이 렌즈(51)의 각 렌즈 소자(51a)의 입사면은 각각 레티클(54)의 패턴면과 공역이고, 개구 조리개(52) 내의 플라이 아이 렌즈(51)의 각 렌즈 소자(51a)의 입사면의 상이 조명 영역(55)에 겹쳐 형성된다. 따라서, 조명 영역(55)의 Y방향의 강도 분포 IL(Y)도 렌즈 소자(51a)의 투과율 분포 tf(y)와 닮은 사다리꼴 형상이 되기 때문에, 주사 강도 불균일이 저감된다. 또한, 조명 영역(55)의 각 점에 있어서, 개구 조리개(52)의 개구 내의 전체 영역으로부터의 조명광이 조사되기 때문에, 조명 영역(55)의 전체면이 동일한 조명 조건으로 조명되어, 그 전체면의 상이 양호한 결상 특성으로 웨이퍼 위에 노광된다.
상기 실시형태에서 설명한 노광 방법에 대해, 도 9의 흐름도를 참조하여, 간단히 설명한다. 상기 실시형태에서는, 조명 광학계의 일부로서, 주사 방향과 대응하는 정해진 방향으로 투과율(좁은 의미의 반사율 또는 투과율)이 서서히 저하되는 투과율 조정 영역(투과율 저하부)을 갖는 복수의 광학 소자가 배열된 플라이 아이 광학계를 준비한다(단계 S1). 광원으로부터의 광속을 상기 광학계의 복수의 광학 소자에 입사시켜, 각 광학 소자로부터의 광을 광학계를 통해 레티클(R)의 패턴면(제1 면)으로 유도한다(단계 S2). 이에 따라, 레티클(R)의 패턴면이 복수의 광학 소자에 의해 동일한 개구수의 광속으로 조명되어 조명 영역이 형성된다. 또한, 조명 영역 내에 존재하는 패턴의 상이 투영 광학계(PL)의 상면(제2 면)에 배치되는 웨이퍼(W)(물체) 위에 투영된다. 이때, 웨이퍼 위에는, 조명 영역과 공역인 노광 영역이 형성된다. 이 상태에서, 조명 영역 및 노광 영역에 대해 상기 주사 방향으로 레티클(R) 및 웨이퍼(W)를 동기하여 이동시킴으로써, 패턴의 상이 웨이퍼(W) 위의 샷 영역에 연속적으로 전사된다(단계 S3). 다음의 샷 영역에서 노광이 수행되기 위해 웨이퍼의 스텝 이동이 이루어진다(단계 S4). 그리고, 단계 S5에서 노광이 종료될 때까지, 단계 S2∼S4가 반복된다.
또, 상기한 도 3의 실시형태에서는, 미러 소자(22a)의 반사면의 상(1차상)이 조명 영역(27R)에 형성된다. 그러나, 조명 광학계(ILS) 중의 곡면 미러(24) 및 오목면 미러(25)(콘덴서 광학계) 대신에, 도중에서 1회 또는 복수 회, 미러 소자(22a)의 반사면의 상[레티클(R)의 패턴면의 공역면]을 형성하는 중간 결상 광학계 등을 사용해도 된다. 마찬가지로, 도 8의 (A)의 실시형태에서도 콘덴서 렌즈계(53) 대신에 중간 결상을 수행하는 광학계를 사용해도 된다.
또, 전술한 도 1의 실시형태에서는, 노광 광원으로서 가스 제트 클러스터 방식의 레이저 플라즈마 광원이 사용되었으나, 이것에 한정되지 않고, 예컨대, 주석 등을 타겟으로서 이용하는 드롭렛(droplet) 방식의 레이저 플라즈마 광원이어도 된다. 또한, 전술한 실시형태에서는, EUV 광원으로서 레이저 플라즈마 광원을 이용하는 것으로 하였으나, 이것에 한정되지 않고, SOR(Synchrotron Orbital Radiation)링, 베타트론 광원, 방전 광원(방전 여기 플라즈마 광원, 회전형 방전 여기 플라즈마 광원 등), X선 레이저 등의 어떠한 것을 이용해도 된다.
또한, 도 1의 실시형태에서는, 노광빔으로서 EUV광을 이용하고, 6장의 미러만을 포함하는 전(全)반사의 투영 광학계를 이용하는 경우에 대해 설명하였으나, 이것은 일례이다. 예컨대, 일본 특허 공개 평성 제11-345761호 공보에 개시되는 바와 같은 4장 등의 미러만을 포함하는 투영 광학계를 구비한 노광 장치는 물론, 광원에 파장 100 ㎚∼160 ㎚의 VUV 광원, 예컨대 Ar2 레이저(파장 126 ㎚)를 이용하고, 4장∼8장 등의 미러를 갖는 투영 광학계를 구비한 노광 장치 등에도 본 발명을 적용할 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서는, 반사 소자나 렌즈 소자에 투과율 조정 영역을 형성하여, 도 3, 도 4의 (D), 도 8에 도시하는 바와 같은 광 강도 분포에 있어서 투과율이 주사 방향에 대응하는 방향의 단부에서 직선적으로 저하되는 경사부가 발생하도록 하였다. 그러나, 경사부에서는 투과율은 비직선적으로 저하되어도 된다.
상기 실시형태에서는, 조명 광학계가 노광 장치에 편입된 예를 나타내었으나, 실시형태에서 설명한 바와 같은 조명 광학계는, 노광 장치 이외에서도, 조명 광학계로부터의 광속이 물체를 상대적으로 주사하는 용도에 유효하다. 예컨대, 조명광으로 물체를 주사하는 검사 장치나 계측 장치에 사용할 수 있다.
또한, 상기한 실시형태의 노광 장치 및 노광 방법을 이용하여 반도체 디바이스 등의 전자 디바이스(또는 마이크로 디바이스)를 제조하는 경우, 전자 디바이스는, 도 10에 도시하는 바와 같이, 전자 디바이스의 기능·성능 설계를 수행하는 단계(221), 이 설계 단계에 기초한 마스크(레티클)를 제작하는 단계(222), 디바이스의 기재인 기판(웨이퍼)을 제조하여 레지스트를 도포하는 단계(223), 전술한 실시형태의 노광 장치(EUV 노광 장치 등)에 의해, 또는 도 9에서 설명한 노광 방법에 의해 마스크의 패턴을 기판(감응 기판)에 노광시키는 공정, 노광된 기판을 현상하는 공정, 현상된 기판의 가열(경화) 및 에칭 공정 등을 포함하는 기판 처리 단계(224), 디바이스 조립 단계(다이싱 공정, 본딩 공정, 패키지 공정 등의 가공 프로세스를 포함함)(225), 및 검사 단계(226) 등을 거쳐 제조된다.
바꿔 말하면, 이 디바이스의 제조 방법은, 상기한 실시형태의 노광 장치 또는 노광 방법을 이용하여 기판(웨이퍼)을 노광시키는 단계와, 노광된 기판을 처리하는 단계[단계(224)]를 포함한다. 이때에, 상기한 실시형태의 노광 장치 및 노광 방법에 따르면, 주사 강도 불균일이 감소하고, 또한 기판 위에서 양호한 결상 특성이 얻어지기 때문에, 고기능의 디바이스를 고정밀도로 제조할 수 있다. 본 발명은 전술한 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 구성을 취할 수 있다.
본 발명은 반도체 디바이스 제조용의 노광 장치 또는 노광 방법에의 적용에 한정되지 않고, 예컨대, 액정 디바이스, 플라즈마 디스플레이 등의 디스플레이 장치용의 노광 장치나, 촬상 소자(CCD 등), 마이크로 머신, 박막 자기 헤드, 및 DNA칩 등의 각종 디바이스를 제조하기 위한 노광 장치 및 노광 방법(리소그래피 방법)에도 널리 적용될 수 있다. 또한, 본 발명은 각종 디바이스의 마스크 패턴이 형성된 마스크(포토마스크, 레티클 등)를 포토리소그래피 공정을 이용하여 제조할 때의 노광 장치 또는 노광 방법에도 적용될 수 있다.
본원 명세서에 게재한 여러 가지 미국 특허 및 미국 특허 출원 공개에 대해서는, 이들의 개시를 원용하여 본문의 일부로 한다.
또한, 본 발명에 따르면, 조명광에 의해 물체가 주사되는 경우에, 조명광의 강도 불균일에 의해 발생하는 주사 강도의 불균일을 저하할 수 있다. 따라서, 본 발명의 조명 광학계를 기판의 노광에 이용함으로써, 우수한 결상 특성으로 정해진 패턴으로 물체를 노광할 수 있고, 액정 표시 소자나 마이크로 머신 등에 사용되는 고밀도이며 복잡한 회로 패턴을 갖는 디바이스를 정확(精確)하게 높은 작업 처리량으로 생산할 수 있다.
또한, 전술한 실시형태의 노광 장치는 복수의 광학 소자로 구성되는 조명 광학계, 투영 광학계를 노광 장치 본체에 편입하여 광학 조정을 수행하고, 다수의 기계 부품을 포함하는 레티클 스테이지나 웨이퍼 스테이지를 노광 장치 본체에 부착하여 배선이나 배관을 접속하며, 종합 조정(전기 조정, 동작 확인 등)을 함으로써 제조될 수 있다.
마찬가지로, 조명 광학계도 특허청구범위의 기재에 대응하는 부재를 편입하여 광학 조정을 수행함으로써 제조될 수 있다. 또한, 그 노광 장치 및 조명 광학계는 온도 및 청정도 등이 관리된 청정룸에서 제조되는 것이 바람직하다.
또, 본 발명은 전술한 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 구성을 취할 수 있다. 또한, 명세서, 특허청구범위, 도면, 및 요약을 포함하는 2008년 7월 14일자 제출된 일본 특허 출원 제2008-182444의 모든 개시 내용은 전부 그대로 인용하여 본원에 편입된다.
ILS: 조명 광학계 R: 레티클
PO: 투영 광학계 W: 웨이퍼
1: 진공 챔버 10: 레이저 플라즈마 광원
22: 제1 플라이 아이 광학계 22a: 미러 소자
23: 제2 플라이 아이 광학계 23a: 미러 소자
24: 곡면 미러 25: 오목면 미러
26A: 블라인드 27R: 조명 영역
35: 다층막 36A, 36B: 반사율 조정 영역
37A, 37B: 흡수층 100: 노광 장치

Claims (20)

  1. 광원으로부터의 광속(光束)을 피조사면에 조사하는 조명 광학계에 있어서,
    상기 광원으로부터의 광속이 입사되어, 거기로부터 광속을 출사하는 복수의 광학 소자를 갖는 인테그레이터(integrator)를 구비하고,
    상기 복수의 광학 소자의 상기 광속의 입사면은 각각 한 방향의 폭이 그것에 직교하는 방향의 폭보다 좁으며,
    상기 광학 소자의 상기 한 방향의 투과율 분포는 똑같지 않은 것인 조명 광학계.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광학 소자의 상기 한 방향의 투과율은 적어도 한쪽의 단부를 향해 점차적으로 저하되는 것인 조명 광학계.
  3. 제1항에 있어서, 상기 광학 소자의 상기 한 방향의 투과율 분포는 사다리꼴 형상인 것인 조명 광학계.
  4. 제1항에 있어서, 상기 광학 소자는 미러 소자이고,
    상기 광학 소자의 입사면은 상기 미러 소자의 반사면이며,
    상기 광학 소자의 투과율 분포는 상기 미러 소자의 반사율 분포인 것인 조명 광학계.
  5. 제4항에 있어서, 상기 미러 소자의 반사면은 상기 한 방향에 있어서 표면 거칠기가 상이한 표면 거칠기 분포를 갖는 것인 조명 광학계.
  6. 제4항에 있어서, 상기 미러 소자의 반사면에 광흡수층이 형성되고, 상기 광흡수층은 그 두께가 위치에 따라 상이한 두께 분포를 갖는 것인 조명 광학계.
  7. 제4항에 있어서, 상기 광원으로부터의 광속은 EUV(extreme ultraviolet)광인 것인 조명 광학계.
  8. 제1항에 있어서, 상기 광학 소자는 상기 광속을 투과시키는 투과 소자이고,
    상기 광학 소자의 투과율 분포는 상기 투과 소자의 투과율 분포인 것인 조명 광학계.
  9. 제1항에 있어서, 상기 광학 소자로부터 출사된 광속을 피조사면으로 유도하는 광학계를 더 구비하는 조명 광학계.
  10. 패턴의 일부의 상을 물체 위에 투영하면서, 정해진 주사 방향으로 상기 패턴 및 상기 물체를 동기하여 이동시키는 노광 장치에 있어서,
    광원으로부터의 광속이 입사되어, 거기로부터 광속을 출사하는 복수의 광학 소자를 포함하는 인테그레이터를 가지며, 복수의 광학 소자로부터의 광속으로 제1 면을 조사하는 조명 광학계와,
    상기 제1 면에 배치되는 패턴의 상을 제2 면에 배치되는 물체 위에 투영하는 투영 광학계를 구비하고,
    상기 광학 소자의 상기 주사 방향에 대응하는 방향의 투과율 분포는 똑같지 않은 것인 노광 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 광학 소자의 투과율은 상기 주사 방향의 적어도 한쪽의 단부에 대응하는 방향을 향해 점차적으로 저하되는 것인 노광 장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 광원은 EUV 광원인 것인 노광 장치.
  13. 제10항에 있어서, 상기 조명 광학계에 개구 조리개가 설치되고, 개구 조리개의 개구를 통과한 모든 광속은 제1 면에 조사되는 것인 노광 장치.
  14. 제10항에 있어서, 상기 광학 소자의 상기 주사 방향에 대응하는 방향의 투과율 분포는 주사 방향과 대응하는 방향으로 연장되는 수평부와 수평부로부터 광 강도가 서서히 저하되는 경사부를 갖는 형상으로 나타나는 것인 노광 장치.
  15. 제10항에 있어서, 상기 광학 소자의 상기 주사 방향에 대응하는 방향의 투과율 분포를 나타내는 형상은 조명 광학계에 의해 상기 제1 면에 형성된 조명 영역의 형상 및 투영 광학계에 의해 제2 면 위에 형성된 노광 영역의 형상과 닮은 것인 노광 장치.
  16. 제10항에 기재한 노광 장치를 이용하여 물체를 노광시키는 단계와,
    노광된 물체를 처리하는 단계
    를 포함하는 디바이스 제조 방법.
  17. 패턴의 상을 물체 위에 투영함으로써 상기 물체를 노광시키는 노광 방법에 있어서,
    정해진 방향으로 투과율이 서서히 저하되는 투과율 저하부를 갖는 복수의 광학 소자가 배열된 광학계를 준비하는 단계와,
    광원으로부터의 광속을 상기 광학계의 복수의 광학 소자에 입사시켜, 각 광학 소자로부터의 광을 제1 면에 조사하는 단계와,
    상기 제1 면에 배치되는 패턴의 상을 제2 면에 배치되는 물체 위에 투영하면서, 상기 정해진 방향과 대응하는 주사 방향으로 상기 패턴 및 상기 물체를 동기하여 이동시키는 단계
    를 포함하는 노광 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제1 면은 복수의 광학 소자에 의해 동일한 개구수의 광속으로 조명되는 것인 노광 방법.
  19. 제17항에 있어서, 상기 광학 소자의 상기 정해진 방향의 투과율 분포는 상기 정해진 방향으로 연장되는 수평부와 수평부로부터 광 강도가 서서히 저하되는 경사부를 갖는 형상으로 나타나는 것인 노광 방법.
  20. 제17항에 기재한 노광 방법을 이용하여 물체를 노광시키는 단계와,
    노광된 물체를 처리하는 단계
    를 포함하는 디바이스 제조 방법.
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