KR101695034B1

KR101695034B1 - 공간 광 변조기의 검사 장치, 조명 광학계, 노광 장치, 검사 방법, 조명 광학계의 조정 방법, 조명 방법, 노광 방법, 및 디바이스 제조 방법

Info

Publication number: KR101695034B1
Application number: KR1020107016847A
Authority: KR
Inventors: 오사무 다니츠; 히로히사 다나카
Original assignee: 가부시키가이샤 니콘
Priority date: 2008-05-28
Filing date: 2009-05-12
Publication date: 2017-01-10
Also published as: EP2282188A1; US20110069305A1; CN101910817A; KR20110021705A; HK1223680A1; WO2009145048A1; CN101910817B; US8446579B2; JP5464288B2; JP2013175753A; EP2282188A4; CN105606344A; HK1152109A1; CN105606344B; US20120171627A1; US8456624B2; JP5360057B2; EP2282188B1; JPWO2009145048A1

Abstract

예컨대 조명 광학계의 광로중에 배치된 공간 광 변조기의 미러 요소의 반사율을 수시 검사할 수 있는 검사 장치. 이차원적으로 배열되어 개별적으로 제어되는 복수의 광학 요소를 갖는 공간 광 변조기를 검사하는 검사 장치(10). 공간 광 변조기의 광학적으로 하류측에 배치되어, 복수의 광학 요소가 배열되는 배열면과 광학적으로 공액인 공액면을 형성하는 공액 광학계(11, 12)와, 상기 공액면 또는 그 근방에 배치된 검출면을 갖는 광 검출기(13)와, 광 검출기의 검출 결과에 근거하여 복수의 광학 요소의 광학 특성을 검사하는 검사부(14)를 구비하고 있다.

Description

공간 광 변조기의 검사 장치, 조명 광학계, 노광 장치, 검사 방법, 조명 광학계의 조정 방법, 조명 방법, 노광 방법, 및 디바이스 제조 방법{INSPECTION DEVICE FOR SPATIAL LIGHT MODULATOR, ILLUMINATING OPTICAL SYSTEM, EXPOSURE DEVICE, INSPECTING METHOD, METHOD FOR ADJUSTING ILLUMINATING OPTICAL SYSTEM, ILLUMINATING METHOD, EXPOSURE METHOD, AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}

본 발명은 공간 광 변조기의 검사 장치 및 검사 방법, 조명 광학계, 조명 광학계의 조정 방법, 노광 장치, 및 디바이스 제조 방법에 관한 것이다. 더 구체적으로는, 본 발명은, 반도체 소자, 촬상 소자, 액정 표시 소자, 박막 자기 헤드 등의 디바이스를 리소그래피 공정으로 제조하기 위한 노광 장치의 조명 광학계에 적합한 공간 광 변조기의 검사에 관한 것이다.

이 종류의 전형적인 노광 장치에 있어서는, 광원으로부터 사출된 광속이, 옵티컬 인티그레이터로서의 플라이아이 렌즈를 통해서, 다수의 광원으로 이루어지는 실질적인 면광원으로서의 2차 광원(일반적으로는 조명 동공에서의 소정의 광 강도 분포)을 형성한다. 이하, 조명 동공에서의 광 강도 분포를, 「동공 강도 분포」라고 한다. 또한, 조명 동공이란, 조명 동공과 피조사면(노광 장치의 경우에는 마스크 또는 웨이퍼) 사이의 광학계의 작용에 의해, 피조사면이 조명 동공의 푸리에 변환면으로 되는 위치로서 정의된다.

2차 광원으로부터의 광속은, 콘덴서 렌즈에 의해 집광된 후, 소정의 패턴이 형성된 마스크를 중첩적으로 조명한다. 마스크를 투과한 광은 투영 광학계를 통해서 웨이퍼 상에 결상하고, 웨이퍼 상에는 마스크 패턴이 투영 노광(전사)된다. 마스크에 형성된 패턴은 고 집적화되어 있고, 이 미세 패턴을 웨이퍼 상에 정확히 전사하기 위해서는 웨이퍼 상에서 균일한 조도 분포를 얻는 것이 불가결하다.

종래, 줌 광학계를 이용하지 않고 동공 강도 분포(나아가서는 조명 조건)를 연속적으로 변경할 수 있는 조명 광학계가 제안되어 있다(특허문헌 1을 참조). 특허문헌 1에 개시된 조명 광학계에서는, 어레이 형상으로 배열되고 또한 경사각 및 경사 방향이 개별적으로 구동 제어되는 다수의 미소한 미러 요소에 의해 구성된 가동(可動) 멀티미러를 이용하여, 입사 광속을 반사면마다의 미소 단위로 분할하여 편향시키는 것에 의해, 광속의 단면을 소망의 형상 또는 소망의 크기로 변환하고, 나아가서는 소망의 동공 강도 분포를 실현하고 있다.

[선행기술문헌]

[특허문헌]

[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2002-353105호 공보

특허문헌 1에 기재된 조명 광학계에서는, 자세가 개별적으로 제어되는 다수의 미소한 미러 요소를 갖는 반사형의 공간 광 변조기를 이용하고 있기 때문에, 동공 강도 분포의 형상 및 크기의 변경에 관한 자유도는 높다. 그러나 예컨대 알루미늄에 의해 형성된 미러 요소의 반사면의 반사율이 광 조사에 의해 경시적(經時的)으로 저하되어, 이 반사율 저하의 영향에 의해 소망의 동공 강도 분포를 형성하기 어렵게 될 가능성이 있다.

본 발명은 전술의 과제에 비추어 이루어진 것이며, 예컨대 조명 광학계의 광로 중에 배치된 공간 광 변조기의 미러 요소의 반사율을 수시 검사할 수 있는 검사 장치 및 검사 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은, 예컨대 광로중에 배치된 공간 광 변조기의 미러 요소의 반사율을 검사하는 검사 장치를 이용하여, 소망의 동공 강도 분포를 실현할 수 있는 조명 광학계를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 소망의 동공 강도 분포를 실현하는 조명 광학계를 이용하여, 적절한 조명 조건을 바탕으로 양호한 노광을 행할 수 있는 노광 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 제 1 형태에서는, 이차원적으로 배열되어 개별적으로 제어되는 복수의 광학 요소를 갖는 공간 광 변조기를 검사하는 검사 장치에 있어서,

상기 공간 광 변조기의 광학적으로 하류측에 배치되어, 상기 복수의 광학 요소가 배열되는 배열면과 광학적으로 공액인 공액면을 형성하는 공액 광학계와,

상기 공액면 또는 그 근방에 배치된 검출면을 갖는 광 검출기와,

상기 광 검출기의 검출 결과에 근거하여 상기 복수의 광학 요소의 광학 특성을 검사하는 검사부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 검사 장치를 제공한다.

본 발명의 제 2 형태에서는, 이차원적으로 배열되어 개별적으로 제어되는 복수의 광학 요소를 갖는 공간 광 변조기를 검사하는 검사 장치에 있어서,

상기 공간 광 변조기의 광학적으로 하류측에 배치되어, 상기 복수의 광학 요소가 배열되는 배열면과 광학적으로 푸리에 변환의 관계에 있는 푸리에 변환면을 형성하는 푸리에 변환 광학계와,

상기 푸리에 변환면 또는 그 근방에 배치된 검출면을 갖는 광 검출기와,

본 발명의 제 3 형태에서는, 이차원적으로 배열되어 개별적으로 제어되는 복수의 광학 요소를 갖는 공간 광 변조기를 검사하는 검사 방법에 있어서,

상기 복수의 광학 요소를 거친 광이 상기 복수의 광학 요소가 배열되는 배열면과 광학적으로 공액인 공액면에 형성하는 광 강도 분포에 근거하여, 상기 복수의 광학 요소의 광학 특성을 검사하는 것을 특징으로 하는 검사 방법을 제공한다.

본 발명의 제 4 형태에서는, 이차원적으로 배열되어 개별적으로 제어되는 복수의 광학 요소를 갖는 공간 광 변조기를 검사하는 검사 방법에 있어서,

상기 복수의 광학 요소를 거친 광이 상기 복수의 광학 요소가 배열되는 배열면과 광학적으로 푸리에 변환의 관계에 있는 푸리에 변환면에 형성하는 광 강도 분포에 근거하여, 상기 복수의 광학 요소의 광학 특성을 검사하는 것을 특징으로 하는 검사 방법을 제공한다.

본 발명의 제 5 형태에서는, 이차원적으로 배열되어 개별적으로 제어되는 복수의 광학 요소를 갖는 공간 광 변조기를 구비하고, 광원으로부터의 광에 근거하여 피조사면을 조명하는 조명 광학계에서,

상기 공간 광 변조기를 검사하기 위한 제 1 형태 또는 제 2 형태의 검사 장치와,

상기 공간 광 변조기를 거친 광에 근거하여, 상기 조명 광학계의 조명 동공에 소정의 광 강도 분포를 형성하는 분포 형성 광학계를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 조명 광학계를 제공한다.

본 발명의 제 6 형태에서는, 이차원적으로 배열되어 개별적으로 제어되는 복수의 광학 요소를 갖는 공간 광 변조기를 구비하고, 광원으로부터의 광에 근거하여 피조사면을 조명하는 조명 광학계의 조정 방법에 있어서,

제 1 형태 또는 제 2 형태의 검사 장치 또는 제 3 형태 또는 제 4 형태의 검사 방법을 이용하여, 상기 복수의 광학 요소의 광학 특성을 검사하는 검사 공정과,

상기 검사 공정의 검사 결과에 근거하여 상기 조명 광학계를 광학적으로 조정하는 광학 조정 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 조정 방법을 제공한다.

본 발명의 제 7 형태에서는, 소정의 패턴을 조명하기 위한 제 5 형태의 조명 광학계를 구비하고, 상기 소정의 패턴을 감광성 기판에 노광하는 것을 특징으로 하는 노광 장치를 제공한다.

본 발명의 제 8 형태에서는, 제 7 형태의 노광 장치를 이용하여, 상기 소정의 패턴을 상기 감광성 기판에 노광하는 노광 공정과,

상기 소정의 패턴이 전사된 상기 감광성 기판을 현상하고, 상기 소정의 패턴에 대응하는 형상의 마스크층을 상기 감광성 기판의 표면에 형성하는 현상 공정과,

상기 마스크층을 통해서 상기 감광성 기판의 표면을 가공하는 가공 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 검사 장치에서는, 예컨대 조명 광학계의 광로중에 배치된 반사형의 공간 광 변조기의 광학적으로 하류측에 공액 광학계가 마련되고, 이 공액 광학계에 의해, 공간 광 변조기의 복수의 미러 요소의 배열면과, 광 검출기의 검출면이 광학적으로 거의 공액에 배치되어 있다. 따라서, 실시형태를 참조하여 상술하는 바와 같이, 예컨대, 미러 요소의 배열면의 기준 상태에서 복수의 미러 요소에서 반사된 광이 공액 광학계를 통해서 검출면에 형성하는 광 강도 분포에 근거하여, 복수의 미러 요소의 반사율을 검사할 수 있다.

즉, 본 발명의 검사 장치에서는, 예컨대 조명 광학계의 광로중에 배치된 공간 광 변조기의 미러 요소의 반사율을 수시 검사할 수 있다. 따라서, 본 발명의 조명 광학계에서는, 예컨대 광로중에 배치된 공간 광 변조기의 미러 요소의 반사율을 검사하는 검사 장치를 이용하여, 소망의 동공 강도 분포를 실현할 수 있다. 또한, 본 발명의 노광 장치에서는, 소망의 동공 강도 분포를 실현하는 조명 광학계를 이용하여, 적절한 조명 조건을 기초로 양호한 노광을 행할 수 있고, 나아가서는 양호한 디바이스를 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 노광 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면,
도 2는 공간 광 변조 유닛의 내부 구성을 개략적으로 나타내는 도면,
도 3은 공간 광 변조 유닛이 구비하는 공간 광 변조기의 부분 사시도,
도 4는 공간 광 변조기의 복수의 미러 요소중의 하나의 미러 요소의 구성예를 개략적으로 나타내는 도면,
도 5는 도 4의 AA’ 단면도,
도 6은 본 실시형태에 따른 검사 장치의 내부 구성을 개략적으로 나타내는 도면,
도 7은 본 실시형태의 변형예에 따른 검사 장치의 내부 구성을 개략적으로 나타내는 도면,
도 8은 도 7의 변형예에 따른 검사 장치의 제 2 검사계의 작용을 설명하는 도면,
도 9는 반도체 디바이스의 제조 공정을 나타내는 흐름도,
도 10은 액정 표시 소자 등의 액정 디바이스의 제조 공정을 나타내는 흐름도이다.

본 발명의 실시형태를 첨부 도면에 근거하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 노광 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1에서, 감광성 기판인 웨이퍼 W의 노광면의 법선 방향에 따라 Z축을, 웨이퍼 W의 노광면 내에서 도 1의 지면에 평행한 방향을 따라 X축을, 웨이퍼 W의 노광면 내에서 도 1의 지면에 수직인 방향을 따라 Y축을 각각 설정하고 있다.

도 1을 참조하면, 본 실시형태의 노광 장치는, 장치의 광축 AX에 따라, 조명광(노광광)을 공급하는 광원(1)과, 공간 광 변조 유닛(3)을 포함하는 조명 광학계 IL과, 마스크 M을 지지하는 마스크 스테이지 MS와, 투영 광학계 PL과, 웨이퍼 W를 지지하는 웨이퍼 스테이지 WS를 구비하고 있다. 본 실시형태의 노광 장치에서는, 광원(1)으로부터의 광이, 조명 광학계 IL을 통해서 마스크 M을 조명한다. 마스크 M을 투과한 광은, 투영 광학계 PL을 통해서, 마스크 M의 패턴의 이미지를 웨이퍼 W 상에 형성한다.

광원(1)으로부터의 광에 근거하여 마스크 M의 패턴면(피조사면)을 조명하는 조명 광학계 IL은 공간 광 변조 유닛(3)의 작용에 의해, 복수극 조명(2극 조명, 4극 조명등), 윤대 조명 등의 변형 조명을 한다. 조명 광학계 IL은, 광축 AX에 따라 광원(1)측에서 순서대로, 빔 송광부(2)와, 공간 광 변조 유닛(3)과, 줌 광학계(4)와, 플라이아이 렌즈(5)와, 콘덴서 광학계(6)와, 조명 시야 조리개(마스크 블라인드)(7)와, 시야 조리개 결상 광학계(8)를 구비하고 있다.

한편, 공간 광 변조 유닛(3)과 줌 광학계(4) 사이의 광로중(공간 광 변조 유닛(3)과 옵티컬 인티그레이터(플라이아이 렌즈(5))와의 사이의 광로중)에는 공간 광 변조 유닛(3)으로부터의 조명광을 분기하는 빔 스플리터(9)가 배치되고, 이 빔 스플리터(9)에 의해 조명 광로의 밖으로 유도된 광이 검사 장치(10)에 입사하도록 구성되어 있다. 검사 장치(10)의 구성 및 작용에 관해서는 후술한다.

공간 광 변조 유닛(3)은, 빔 송광부(2)를 거친 광원(1)으로부터의 광에 근거하여, 그 원시야(遠視野) 영역(프라운호퍼 회절 영역)에 소망의 광 강도 분포(동공 강도 분포)를 형성한다. 공간 광 변조 유닛(3)의 구성 및 작용에 관해서는 후술한다. 빔 송광부(2)는, 광원(1)으로부터의 입사 광속을 적절한 크기 및 형상의 단면을 갖는 광속으로 변환하면서 공간 광 변조 유닛(3)으로 유도하고, 또한, 공간 광 변조 유닛(3)에 입사하는 광속의 위치 변동 및 각도 변동을 액티브하게 보정하는 기능을 갖는다. 줌 광학계(4)는, 공간 광 변조 유닛(3)으로부터의 광을 집광하여, 플라이아이 렌즈(5)로 유도한다.

플라이아이 렌즈(5)는, 예컨대 조밀하게 배열된 다수의 렌즈 소자로 이루어지는 파면 분할형의 옵티컬 인티그레이터이다. 플라이아이 렌즈(5)는, 입사한 광속을 파면 분할하고, 그 후측 초점면에 렌즈 소자와 동일한 수의 광원 이미지로 이루어지는 2차 광원(실질적인 면광원)을 형성한다. 플라이아이 렌즈(5)의 입사면은 줌 광학계(4)의 후측 초점 위치 또는 그 근방에 배치되어 있다. 플라이아이 렌즈(5)로서, 예컨대 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈를 이용할 수 있다. 실린드리컬 마이크로 플라이아이 렌즈의 구성 및 작용은, 예컨대 미국 특허 제6913373호 공보에 개시되어 있다.

본 실시형태에서는, 플라이아이 렌즈(5)에 의해 형성되는 2차 광원을 광원으로 하여, 조명 광학계 IL의 피조사면에 배치되는 마스크 M을 퀄러 조명(Koehler illumination)한다. 이 때문에, 2차 광원이 형성되는 위치는 투영 광학계 PL의 개구 조리개 AS의 위치와 광학적으로 공액이며, 2차 광원의 형성면을 조명 광학계 IL의 조명 동공면이라고 부를 수 있다. 전형적으로는, 조명 동공면에 대하여 피조사면(마스크 M이 배치되는 면, 또는 투영 광학계 PL을 포함해서 조명 광학계라고 생각하는 경우에는 웨이퍼 W가 배치되는 면)이 광학적인 푸리에 변환면으로 된다.

한편, 동공 강도 분포란, 조명 광학계 IL의 조명 동공면 또는 상기 조명 동공면과 광학적으로 공액인 면에서의 광 강도 분포(휘도 분포)이다. 플라이아이 렌즈(5)에 의한 파면 분할수가 비교적 큰 경우, 플라이아이 렌즈(5)의 입사면에 형성되는 대국적(大局的)인 광 강도 분포와, 2차 광원 전체의 대국적인 광 강도 분포(동공 강도 분포)가 높은 상관을 나타낸다. 이 때문에, 플라이아이 렌즈(5)의 입사면 및 상기 입사면과 광학적으로 공액인 면에서의 광 강도 분포에 관해서도 동공 강도 분포라고 부를 수 있다.

콘덴서 광학계(6)는 플라이아이 렌즈(5)로부터 사출된 광을 집광하여 조명 시야 조리개(7)를 중첩적으로 조명한다. 조명 시야 조리개(7)를 통과한 광은, 시야 조리개 결상 광학계(8)를 통해서, 마스크 M의 패턴 형성 영역의 적어도 일부에 조명 시야 조리개(7)의 개구부의 이미지인 조명 영역을 형성한다. 한편, 도 1에서는, 광축(나아가서는 광로)을 구부리기 위한 광로 절곡 미러의 설치를 생략하고 있지만, 필요에 따라 광로 절곡 미러를 조명 광로중에 적절히 배치하는 것이 가능하다.

마스크 스테이지 MS에는 XY 평면(예컨대 수평면)에 따라 마스크 M이 탑재되고, 웨이퍼 스테이지 WS에는 XY 평면에 따라 웨이퍼 W가 탑재된다. 투영 광학계 PL은, 조명 광학계 IL에 의해 마스크 M의 패턴면 상에 형성되는 조명 영역으로부터의 광에 근거하여, 웨이퍼 W의 노광면(투영면) 상에 마스크 M의 패턴의 이미지를 형성한다. 이렇게 해서, 투영 광학계 PL의 광축 AX와 직교하는 평면(XY 평면) 내에서 웨이퍼 스테이지 WS를 이차원적으로 구동 제어하면서, 나아가서는 웨이퍼 W를 이차원적으로 구동 제어하면서 일괄 노광 또는 스캔 노광을 행하는 것에 의해, 웨이퍼 W의 각 노광 영역에는 마스크 M의 패턴이 순차적으로 노광된다.

다음으로 도 2 및 도 3을 참조하여, 공간 광 변조 유닛(3)의 구성 및 작용을 설명한다. 도 2는 공간 광 변조 유닛(3)의 내부 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 3은 공간 광 변조 유닛(3) 중의 공간 광 변조기(3a)의 부분 사시도이다. 한편, 도 2에서는, 도면의 명료화를 위해, 빔 스플리터(9)의 도시를 생략하고 있다.

공간 광 변조 유닛(3)은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 예컨대 형석 등의 광학 재료에 의해 형성된 프리즘(3b)과, 프리즘(3b)의 YZ 평면에 평행한 측면(3ba)에 근접하여 부착된 반사형의 공간 광 변조기(3a)를 구비하고 있다. 프리즘(3b)을 형성하는 광학 재료는 형석에 한정되지 않고, 광원(1)이 공급하는 광의 파장 등에 따라, 석영이더라도 좋고 그 밖의 광학 재료이더라도 좋다.

프리즘(3b)은, 직육면체의 하나의 측면(공간 광 변조기(3a)가 근접하여 부착되는 측면(3ba)과 대향하는 측면)을 V자 형상으로 오목한 측면(3bb 및 3bc)으로 치환하는 것에 의해 얻어지는 형태를 갖고, XZ 평면에 따른 단면 형상에 기인하여 K 프리즘이라고도 불린다. 프리즘(3b)의 V자 형상으로 오목한 측면(3bb 및 3bc)은, 둔각을 이루도록 교차하는 2개의 평면 P1 및 P2에 의해 규정되어 있다. 2개의 평면 P1 및 P2는 모두 XZ 평면과 직교하고, XZ 평면에 따라 V자 형상을 나타내고 있다.

2개의 평면 P1과 P2와의 접선(Y 방향으로 연장되는 직선) P3에서 접하는 2개의 측면(3bb 및 3bc)의 내면은, 반사면 R1 및 R2로서 기능한다. 즉, 반사면 R1은 평면 P1 상에 위치하고, 반사면 R2는 평면 P2 상에 위치하고, 반사면 R1과 R2가 이루는 각도는 둔각이다. 일례로서, 반사면 R1과 R2가 이루는 각도를 120도로 하고, 광축 AX에 수직인 프리즘(3b)의 입사면 IP과 반사면 R1이 이루는 각도를 60도로 하고, 광축 AX에 수직인 프리즘(3b)의 사출면 OP과 반사면 R2가 이루는 각도를 60도로 할 수 있다.

프리즘(3b)에서는, 공간 광 변조기(3a)가 근접하여 부착되는 측면(3ba)과 광축 AX가 평행하며, 또한 반사면 R1이 광원(1)측(노광 장치의 상류측: 도 2중 왼쪽)에, 반사면 R2이 플라이아이 렌즈(5)측(노광 장치의 하류측: 도 2중 오른쪽)에 위치하고 있다. 더 구체적으로는, 반사면 R1은 광축 AX에 대하여 경사지게 마련되고, 반사면 R2는 접선 P3을 통과하고 또한 XY 평면에 평행한 면에 관하여 반사면 R1과는 대칭적으로 광축 AX에 대해 경사지게 마련되어 있다. 프리즘(3b)의 측면(3ba)은, 후술하는 바와 같이, 공간 광 변조기(3a)의 복수의 미러 요소 SE가 배열되는 면에 대향한 광학면이다.

프리즘(3b)의 반사면 R1은, 입사면 IP을 통해 입사한 광을 공간 광 변조기(3a)를 향하여 반사한다. 공간 광 변조기(3a)는, 반사면 R1과 반사면 R2 사이의 광로중에 배치되고, 반사면 R1을 지나서 입사한 광을 반사한다. 프리즘(3b)의 반사면 R2는, 공간 광 변조기(3a)를 지나서 입사한 광을 반사하고, 사출면 OP를 통해서 줌 광학계(4)로 유도한다. 도 2에는 프리즘(3b)을 하나의 광학 블록으로 일체적으로 형성한 예를 나타내고 있지만, 복수의 광학 블록을 이용하여 프리즘(3b)을 구성하더라도 좋다.

공간 광 변조기(3a)는, 반사면 R1을 지나서 입사한 광에 대하여, 그 입사 위치에 따른 공간적인 변조를 부여하여 사출한다. 공간 광 변조기(3a)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 이차원적으로 배열된 복수의 미소한 미러 요소(광학 요소) SE를 구비하고 있다. 설명 및 도시를 간단히 하기 위해서, 도 2 및 도 3에서는 공간 광 변조기(3a)가 4×4=16개의 미러 요소 SE를 구비하는 구성예를 나타내고 있지만, 실제로는 16개보다도 훨씬 많은 수의 미러 요소 SE를 구비하고 있다.

도 2를 참조하면, 광축 AX와 평행한 방향을 따라 공간 광 변조 유닛(3)에 입사하는 광선군 중, 광선 L1은 복수의 미러 요소 SE 중의 미러 요소 SEa에, 광선 L2는 미러 요소 SEa와는 다른 미러 요소 SEb에 각각 입사한다. 마찬가지로, 광선 L3은 미러 요소 SEa, SEb와는 다른 미러 요소 SEc에, 광선 L4는 미러 요소 SEa~SEc와는 다른 미러 요소 SEd에 각각 입사한다. 미러 요소 SEa~SEd는 그 위치에 따라 설정된 공간적인 변조를 광 L1~L4에 부여한다.

공간 광 변조 유닛(3)에서는, 공간 광 변조기(3a)의 모든 미러 요소 SE의 반사면이 YZ 평면에 평행하게 설정된 기준 상태에 있어서, 광축 AX와 평행한 방향을 따라 반사면 R1로 입사한 광선이, 공간 광 변조기(3a)를 거친 후에, 반사면 R2에 의해 광축 AX와 평행한 방향을 향하여 반사되도록 구성되어 있다. 또한, 공간 광 변조 유닛(3)은, 프리즘(3b)의 입사면 IP로부터 미러 요소 SEa~SEd를 지나서 사출면 OP까지의 공기 환산 길이와, 프리즘(3b)이 광로중에 배치되어 있을 때의 입사면 IP에 상당하는 위치로부터 사출면 OP에 상당하는 위치까지의 공기 환산 길이가 동일하게 되도록 구성되어 있다. 여기서, 공기 환산 길이란, 광학계 중의 광로 길이를 굴절률 1인 공기중의 광로 길이에 환산한 것이며, 굴절률 n인 매질중의 공기 환산 길이는 그 광로 길이에 1/n을 곱한 것이다.

공간 광 변조기(3a)는 줌 광학계(4)의 전측 초점 위치 또는 그 근방에 배치되어 있다. 공간 광 변조기(3a)의 복수의 미러 요소 SEa~SEd에 의해 반사되어 소정의 각도 분포가 부여된 광은, 줌 광학계(4)의 후측 초점면(4a)에 소정의 광 강도 분포 SP1~SP4를 형성한다. 즉, 줌 광학계(4)는, 공간 광 변조기(3a)의 복수의 미러 요소 SEa~SEd가 사출광에 부여하는 각도를, 공간 광 변조기(3a)의 원시야 영역(프라운호퍼 회절 영역)인 면(4a) 상에서의 위치로 변환하고 있다.

다시 도 1을 참조하면, 집광 광학계로서 기능하는 줌 광학계(4)의 후측 초점면(4a)의 위치 또는 그 근방에, 플라이아이 렌즈(5)의 입사면이 위치 결정되어 있다. 따라서, 플라이아이 렌즈(5)가 형성하는 2차 광원의 광 강도 분포(휘도 분포)는, 공간 광 변조기(3a) 및 줌 광학계(4)가 형성하는 광 강도 분포 SP1~SP4에 따른 분포로 된다. 공간 광 변조기(3a)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 평면 형상의 반사면을 상면으로 한 상태에서 하나의 평면을 따라 규칙적으로 또한 이차원적으로 배열된 다수의 미소한 반사 소자인 미러 요소 SE를 포함하는 가동 멀티미러이다.

각 미러 요소 SE는 이동 가능하며, 그 반사면의 경사, 즉 반사면의 경사각 및 경사 방향은, 제어부 CR(도 3에서는 도시하지 않음)로부터의 지령에 따라 작동하는 구동부(3c)(도 3에서는 도시하지 않음)의 작용에 의해 독립적으로 제어된다. 각 미러 요소 SE는, 그 반사면에 평행한 2 방향이고 서로 직교하는 2 방향(Y 방향 및 Z 방향)을 회전축으로 하여, 소망의 회전 각도만큼 연속적 혹은 이산적으로 회전할 수 있다. 즉, 각 미러 요소 SE의 반사면의 경사를 이차원적으로 제어하는 것이 가능하다.

도 4는 공간 광 변조기(3a)의 복수의 미러 요소 SE 중의 하나의 미러 요소 SE의 구성예를 개략적으로 나타내는 도면이다. 또한, 도 5는 도 4의 AA’ 단면도이다. 도 4 및 도 5를 참조하면, 미러 요소 SE는, 베이스(기판)(30)와, 베이스(30) 상에 마련된 지주(31)와, 베이스(30)쪽과는 반대쪽에서 지주(31)에 접속된 판상 부재(32)와, 판상 부재(32)상에 형성된 반사막으로 이루어지는 반사면(33)과, 베이스(30)상에서 지주(31)를 둘러싸도록 배치된 4개의 전극(34a~34d)을 구비하고 있다.

판상 부재(32)는, 지주(31)와의 접속 부위가 지점(支點)으로 되도록, 베이스(30)와 평행한 면 상에서 서로 직교하는 2개의 축선 둘레로 경사 가능하다. 전극(34a~34d)은, 판상 부재(32)의 4개의 코너부에 대응하는 베이스(30)상의 위치에 각각 배치되어 있다. 이렇게 해서, 전극(34a~34d)에 전위를 부여함으로써 각 전극(34a~34d)과 판상 부재(32) 사이에 정 전력을 발생시켜, 각 전극(34a~34d)과 판상 부재(32)와의 간격을 변화시킨다. 이것에 의해, 판상 부재(32)가 지주(31)의 일단부를 지점으로 하여 경사지고, 나아가서는 판상 부재(32)상에 형성되는 반사면(33)이 경사진다.

한편, 각 미러 요소 SE의 반사면을 이산적으로 회전시키는 경우, 회전각을 복수의 상태(예컨대, …, -2.5도, -2.0도, …, 0도, +0.5도, …, +2.5도, …)로 바꿔 제어하는 것이 좋다. 도 3에는 외형이 정사각형 형상인 미러 요소 SE를 나타내고 있지만, 미러 요소 SE의 외형 형상은 정사각형에 한정되지 않는다. 단, 광 이용 효율의 관점에서, 미러 요소 SE의 간극이 적어지도록 배열 가능한 형상(최밀 충전 가능한 형상)이 바람직하다. 또한, 광 이용 효율의 관점에서, 인접하는 2개의 미러 요소 SE의 간격을 필요최소한으로 억제하는 것이 바람직하다.

본 실시형태에서는, 공간 광 변조기(3a)로서, 이차원적으로 배열된 복수의 미러 요소 SE의 방향을 연속적으로(또는 이산적으로) 각각 변화시키는 공간 광 변조기를 이용하고 있다. 이러한 공간 광 변조기로서, 예컨대 일본 특허 공표 평성 제10-503300호 공보 및 이것에 대응하는 유럽 특허공개 제779530호 공보, 일본 특허 공개 제2004-78136호 공보 및 이것에 대응하는 미국 특허 제6,900,915호 공보, 일본 특허 공표 제2006-524349호 공보 및 이것에 대응하는 미국 특허 제7,095,546호 공보, 및 일본 특허 공개 제2006-113437호 공보에 개시되는 공간 광 변조기를 이용할 수 있다.

공간 광 변조기(3a)에서는, 제어부 CR로부터의 제어 신호에 따라 작동하는 구동부(3c)의 작용에 의해, 복수의 미러 요소 SE의 자세가 각각 변화하고, 각 미러 요소 SE가 각각 소정의 방향으로 설정된다. 공간 광 변조기(3a)의 복수의 미러 요소 SE에 의해 각각 소정의 각도로 반사된 광은, 줌 광학계(4)를 통해, 플라이아이 렌즈(5)의 후측 초점 위치 또는 그 근방의 조명 동공에, 복수극 형상(2극 형상, 4극 형상 등), 윤대 상태 등의 광 강도 분포(동공 강도 분포)를 형성한다. 이 동공 강도 분포는 줌 광학계(4)의 작용에 의해 상사적으로(등방적으로) 변화한다.

즉, 줌 광학계(4) 및 플라이아이 렌즈(5)는, 공간 광 변조 유닛(3) 중의 공간 광 변조기(3a)를 거친 광속에 근거하여, 조명 광학계 IL의 조명 동공에 소정의 광 강도 분포를 형성하는 분포 형성 광학계를 구성하고 있다. 또한, 플라이아이 렌즈(5)의 후측 초점 위치 또는 그 근방의 조명 동공과 광학적으로 공액인 별도의 조명 동공 위치, 즉 시야 조리개 결상 광학계(8)의 동공 위치 및 투영 광학계 PL의 동공 위치(개구 조리개 AS의 위치)에도, 동공 강도 분포에 대응하는 광 강도 분포가 형성된다.

노광 장치에서는, 마스크 M의 패턴을 웨이퍼 W에 고정밀도로 또한 충실히 전사하기 위해, 예컨대 마스크 M의 패턴 특성에 따른 적절한 조명 조건을 기초로 노광을 행하는 것이 중요하다. 본 실시형태에서는, 복수의 미러 요소 SE의 자세가 각각 개별적으로 변화되는 공간 광 변조기(3a)를 구비한 공간 광 변조 유닛(3)을 이용하고 있기 때문에, 공간 광 변조기(3a)의 작용에 의해 형성되는 동공 강도 분포를 자유롭게 또한 신속히 변화시킬 수 있다.

그러나 예컨대 알루미늄에 의해 형성된 미러 요소의 반사면이 광 조사에 의해 산화하는 것에 의해, 미러 요소의 반사면의 반사율이 경시적으로 저하하여, 이 반사율 저하의 영향에 의해 소망의 동공 강도 분포를 형성하기 어렵게 될 가능성이 있다. 또한, 어떠한 이유에 의해 미러 요소가 정상으로 동작하지 않게 되어, 이 동작 이상(또는 기계적인 열화)의 영향에 의해 소망의 동공 강도 분포를 형성하기 어렵게 될 가능성이 있다. 구체적으로, 동작 이상의 미러 요소에서는, 예컨대 설계상의 소요 전압을 전극에 인가하더라도, 대응하는 미러 요소의 반사면을 소망의 각도만큼 기울일 수 없다.

그래서, 본 실시형태의 노광 장치는, 조명 광학계 IL의 광로중에 배치된 공간 광 변조기(3a)의 미러 요소 SE의 반사율 저하 및 동작 이상을 검사하기 위한 검사 장치(10)를 구비하고 있다. 본 실시형태의 검사 장치(10)는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 빔 스플리터(9)로부터의 광의 입사순으로, 한 쌍의 렌즈(11, 12)와, CCD(13)를 구비하고 있다. 또한, 검사 장치(10)는 CCD(13)에 접속된 신호 처리부(14)를 구비하고 있다.

검사 장치(10)에서는, 빔 스플리터(9)에 의해 조명 광로의 밖으로 유도된 광원(1)으로부터의 광이, 1개의 광축에 따라 배치되는 한 쌍의 렌즈(11, 12)를 통해서, CCD(13)에 입사한다. 여기서, CCD(13)의 검출면은, 한 쌍의 렌즈(11, 12)에 의해 공간 광 변조기(3a)의 복수의 미러 요소 SE가 배열되는 배열면과 광학적으로 공액인 공액면에 거의 일치하도록, YZ 평면에 대하여 기울여 배치되어 있다. 환언하면, 한 쌍의 렌즈(11, 12)는, 공간 광 변조기(3a)의 광학적으로 하류측에 배치되어, 광학 요소 SE의 배열면과 광학적으로 공액인 공액면을 형성하는 공액 광학계를 구성하고 있다.

또한, CCD(13)은, 한 쌍의 렌즈(11, 12)에 의해 형성되는 광학 요소 SE의 배열면의 공액면 또는 그 근방에 배치된 검출면을 갖는 광 검출기를 구성하고 있다. 환언하면, 공액 광학계와 검출면 사이의 광로 중에는, 광학 파워를 갖는 광학 소자(유한의 초점 거리를 갖는 광학 소자)가 배치되어 있지 않다. 더 구체적으로는, CCD(13)은 공간 광 변조기(3a)의 미러 요소 SE의 수 이상의 화소수(픽셀수)를 갖고, 하나의 미러 요소 SE의 반사면과 CCD(13)의 하나 또는 복수의 화소가 대응하도록 구성되어 있다. 단, CCD(13)의 검출면의 구성, 더 일반적으로는 광 검출기의 구성에 관해서는, 다양한 형태가 가능하다. CCD(13)의 출력 신호는 신호 처리부(14)에 공급된다.

본 실시형태에서는, 예컨대, 공간 광 변조기(3a)의 모든 미러 요소 SE의 반사면이 YZ 평면에 평행하게 설정된 기준 상태(통상은 모든 전극에 인가되는 전압의 값이 0인 초기 상태에 대응: 이하, 단지 「기준 상태」라고도 말한다)에서, 똑같은 광 강도 분포를 갖는 광속을 모든 미러 요소 SE에 조사한다. 이 경우, 어떤 하나의 미러 요소 SE만이 반사율 저하를 일으키고 있으면, 이 미러 요소 SE에 대응하는 하나 또는 복수의 화소의 검출 신호는 다른 미러 요소 SE에 대응하는 화소의 검출 신호와는 다른 것이 된다.

즉, 반사율이 저하되어 있는 미러 요소 SE에 대응하는 화소의 검출 신호는, 반사율이 실질적으로 저하되어 있지 않은 다른 미러 요소 SE에 대응하는 화소의 검출 신호보다 작게 된다. 이렇게 해서, 검사 장치(10)의 신호 처리부(14)에서는, 예컨대 기준 상태에서의 CCD(13)의 출력 신호, 즉 각 미러 요소 SE에 대응하는 화소의 검출 신호에 근거하여, 각 미러 요소 SE의 반사율의 저하의 정도를 검사한다.

한편, 상술한 설명에서는, 이해를 쉽게 하기 위해, 기준 상태에서 똑같은 광 강도 분포를 갖는 광속을 모든 미러 요소 SE에 조사하고 있다. 그러나 이것에 한정되지 않고, 기준 상태 이외의 소정의 상태에서, 똑같지 않은 소정의 광 강도 분포를 갖는 광속을, 일부의 복수의 미러 요소 SE에 조사할 수도 있다. 일반적으로는, 신호 처리부(14)에서는, 예컨대 기준 상태와 같은 제 1 상태에서, 소정의 광 강도 분포를 갖는 광속을 복수의 미러 요소 SE에 조사하고, 복수의 미러 요소 SE에서 반사된 광이 공액 광학계(11, 12)를 통해 CCD(13)의 검출면에 형성하는 광 강도 분포에 근거하여, 복수의 미러 요소 SE의 반사율을 검사한다.

또한, 본 실시형태에서는, 예컨대, 기준 상태에서 똑같은 광 강도 분포를 갖는 광속을 모든 미러 요소 SE에 조사하고, 그 상태로부터 모든 미러 요소 SE의 반사면을 서로 같은 각도만큼 동일한 방향으로 일률적으로 변화시키는 제어를 행한다. 이 경우, 어떤 하나의 미러 요소 SE만이 동작 이상을 일으키고 있으면, 이 미러 요소 SE에 대응하는 화소의 검출 신호는 다른 미러 요소 SE에 대응하는 화소의 검출 신호와는 다른 것이 된다.

즉, 동작이 이상한 미러 요소 SE에서는, 그 반사면의 경사 각도가 다른 미러 요소 SE보다도 작기 때문에, 동작 이상의 미러 요소 SE에 대응하는 화소의 검출 신호는, 동작이 정상인 미러 요소 SE에 대응하는 화소의 검출 신호보다도 작게 되거나, 또는 커진다. 이렇게 해서, 검사 장치(10)의 신호 처리부(14)에서는, 기준 상태에서의 CCD(13)의 출력 신호와, 기준 상태로부터 모든 미러 요소 SE의 자세를 일률 변화시킨 상태에서의 CCD(13)의 출력 신호에 근거하여, 각 미러 요소 SE의 동작 이상을 검사한다.

한편, 상술한 설명에서는, 이해를 쉽게 하기 위해, 기준 상태로부터 모든 미러 요소 SE의 반사면을 서로 동일한 각도만큼 동일한 방향으로 일률적으로 변화시키는 제어를 행하고 있다. 그러나 이것에 한정되지 않고, 기준 상태 이외의 소정의 상태로부터, 적어도 하나의 미러 요소 SE의 반사면의 자세를 변화시키는 제어를 하더라도 좋다.

일반적으로는, 신호 처리부(14)에서는, 예컨대 기준 상태 등의 제 1 상태에서, 소정의 광 강도 분포를 갖는 광속을 복수의 미러 요소 SE에 조사하고, 복수의 미러 요소 SE에서 반사된 광이 CCD(13)의 검출면에 형성하는 광 강도 분포와, 제 1 상태로부터 적어도 하나의 미러 요소 SE의 반사면의 자세를 변화시킨 제 2 상태에서 복수의 미러 요소 SE에서 반사된 광이 CCD(13)의 검출면에 형성하는 광 강도 분포에 근거하여, 상기 적어도 하나의 미러 요소 SE의 동작을 검사한다. 이와 같이, 신호 처리부(14)는, 광 검출기로서의 CCD(13)의 검출 결과에 근거하여 복수의 광학 요소 SE의 반사율이나 동작 등의 광학 특성을 검사하는 검사부를 구성하고 있다.

본 실시형태의 검사 장치(10)에서는, 조명 광학계 IL의 광로중에 배치된 반사형의 공간 광 변조기(3a)의 하류측에 공액 광학계(11, 12)가 마련되고, 이 공액 광학계(11, 12)에 의해, 미러 요소(광학 요소) SE의 배열면과, 광 검출기로서의 CCD(13)의 검출면이 광학적으로 거의 공액에 배치되어 있다. 따라서, 상술한 바와 같이, 예컨대 기준 상태에서 복수의 미러 요소 SE에서 반사된 광이 CCD(13)의 검출면에 형성하는 광 강도 분포에 근거하여, 복수의 미러 요소 SE의 반사율을 검사할 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이, 예컨대 기준 상태 등의 제 1 상태에서 복수의 미러 요소 SE에서 반사된 광이 CCD(13)의 검출면에 형성하는 광 강도 분포와, 기준 상태로부터 적어도 하나의 미러 요소 SE의 반사면의 자세를 변화시킨 제 2 상태에서 복수의 미러 요소 SE에서 반사된 광이 CCD(13)의 검출면에 형성하는 광 강도 분포에 근거하여, 상기 적어도 하나의 미러 요소 SE의 동작을 검사할 수 있다. 즉, 본 실시형태의 검사 장치(10)에서는, 조명 광학계 IL의 광로중에 배치된 반사형의 공간 광 변조기(3a)의 미러 요소 SE의 반사율이나 동작 등의 광학 특성(혹은 광학적인 상태)를 수시 검사할 수 있다.

검사 장치(10)의 검출 결과, 즉 각 미러 요소 SE의 반사율 저하의 정도에 관한 정보, 및 각 미러 요소 SE의 동작 이상에 관한 정보는 제어부 CR에 공급된다. 제어부 CR에서는, 각 미러 요소 SE의 반사율 및 동작에 관한 정보를 참조하여, 조명 광학계 IL의 조명 동공면에서 소망의 동공 강도 분포가 얻어지도록, 구동부(3c)를 통해 공간 광 변조기(3a)의 각 미러 요소 SE의 자세를 각각 제어한다. 구체적으로는, 제어부 CR는, 예컨대 동작이 정상인 미러 요소 SE만을 이용하여, 반사율이 저하된 미러 요소 SE분을 다른 미러 요소 SE에 의해 커버하도록, 각 미러 요소 SE의 자세를 각각 제어(또는 조정)한다.

이와 같이, 본 실시형태에서는, 검사 장치(10)의 검사 결과에 근거하여, 공간 광 변조기(3a)의 각 미러 요소 SE의 자세를 각각 제어하고, 나아가서는 조명 광학계 IL을 광학적으로 조정함으로써 미러 요소 SE의 반사율 저하나 동작 이상의 영향을 억제하여, 소망의 동공 강도 분포를 실현할 수 있다. 그 결과, 본 실시형태의 노광 장치에는, 소망의 동공 강도 분포를 실현하는 조명 광학계 IL을 이용하여, 예컨대 마스크 M의 패턴의 특성에 따라 실현된 적절한 조명 조건을 기초로 양호한 노광을 행할 수 있다.

도 7은 본 실시형태의 변형예에 따른 검사 장치의 내부 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 7의 변형예에 따른 검사 장치(10)에서는, 빔 스플리터(9)에 의해 조명 광로의 밖으로 유도된 광이 렌즈(21)를 통해 빔 스플리터(22)에 입사한다. 빔 스플리터(22)에서 반사된 광은 렌즈(23)를 통해 CCD(24)에 입사한다. CCD(24)의 출력 신호는 신호 처리부(25)에 공급된다.

CCD(24)의 검출면은, 도 6의 실시형태에서의 CCD(13)와 마찬가지로, 구부러진 1개의 광축을 따라 배치되는 한 쌍의 렌즈(21, 23)에 의해 공간 광 변조기(3a)의 복수의 미러 요소 SE가 배열되는 배열면과 광학적으로 공액인 공액면에 거의 일치하도록, XY 평면에 대하여 기울여 배치되어 있다. 또한, 도 6의 실시형태의 경우와 마찬가지로, CCD(24)는 공간 광 변조기(3a)의 미러 요소 SE의 수 이상의 화소수를 갖고, 하나의 미러 요소 SE의 반사면과 CCD(24)의 하나 또는 복수의 화소가 대응하도록 구성되어 있다.

한편, 빔 스플리터(22)를 투과한 광은 CCD(26)에 입사한다. CCD(26)의 출력 신호는 CCD(24)의 출력 신호와 마찬가지로 신호 처리부(25)에 공급된다. CCD(26)의 검출면은, 렌즈(21)에 의해 공간 광 변조기(3a)의 복수의 미러 요소 SE가 배열되는 배열면과 광학적으로 푸리에 변환의 관계에 있는 푸리에 변환면과 거의 일치하도록, YZ 평면에 대하여 기울여 배치되어 있다.

환언하면, 렌즈(21)는, 공간 광 변조기(3a)의 광학적으로 하류측에 배치되어, 광학 요소 SE의 배열면과 광학적으로 푸리에 변환의 관계에 있는 푸리에 변환면을 형성하는 푸리에 변환 광학계를 구성하고 있다. 또한, CCD(26)는, 렌즈(21)에 의해 형성되는 광학 요소 SE의 배열면의 푸리에 변환면 또는 그 근방에 배치된 검출면을 갖는 광 검출기를 구성하고 있다.

이와 같이, 도 7의 변형예에서, 한 쌍의 렌즈로 이루어지는 공액 광학계(21, 23)와 CCD(24)와 신호 처리부(25)는 제 1 검사계를 구성하고, 이 제 1 검사계는 도 6의 실시형태에서의 검사 장치와 동일한 구성을 갖고, 나아가서는 동일한 작용을 갖는다. 즉, 제 1 검사계의 신호 처리부(25)에서는, CCD(24)의 출력 신호에 근거하여, 조명 광학계 IL의 광로중에 배치된 공간 광 변조기(3a)의 미러 요소 SE의 반사율 저하의 정도를 검사하고, 필요에 따라 미러 요소 SE의 동작 이상을 수시 검사할 수 있다.

한편, 렌즈(21)와 CCD(26)와 신호 처리부(25)는 제 2 검사계를 구성하고 있다. 제 2 검사계에서는, 예컨대, 기준 상태에서 똑같은 광 강도 분포를 갖는 광속을 모든 미러 요소 SE에 조사하고, 그 상태로부터 임의의 하나의 미러 요소 SE의 반사면의 각도를 변화시키는 제어를 행한다. 이 경우, 기준 상태에서는, 모든 미러 요소 SE로부터 반사된 광은, 도 8에 나타낸 바와 같이, CCD(26)의 검출면의 1점(예컨대 중심점) P에 집광한다.

그리고, 어떤 하나의 미러 요소 SE의 전극에 인가하는 전압 V를 변화시키는 것에 의해 그 반사면의 각도를 변화시키면, 상기 미러 요소 SE로부터의 반사광은 CCD(26)의 검출면에서 점 P로부터 거리 D만큼 떨어진 위치에 광 분포(27)를 형성한다. 여기서, 거리 D와 반사면의 각도 변화 α 사이에는, 예컨대 비례 관계가 성립한다. 또한, 상기 미러 요소 SE의 동작이 정상인 경우, 거리 D와 전압 V 사이에도, 예컨대 비례 관계가 성립한다. 환언하면, 상기 미러 요소 SE가 동작 이상을 일으키고 있으면, 거리 D와 전압 V의 관계는 비례 관계로부터 벗어난 것으로 된다.

이렇게 해서, 제 2 검사계에서는, 기준 상태에서의 CCD(26)의 출력 신호와, 기준 상태로부터 임의의 하나의 미러 요소 SE의 자세를 변화시킨 상태에서의 CCD(26)의 출력 신호에 근거하여, 상기 미러 요소 SE의 거리 D와 전압 V의 관계를, 나아가서는 상기 미러 요소 SE의 반사면의 각도 변화 α와 전압 V의 관계를 검사한다. 여기서, 미러 요소 SE의 반사면의 각도 변화 α와 전압 V의 관계를 구하는 것은, 미러 요소 SE의 자세의 변화 특성을 구하는 것과 같다.

한편, 상술한 설명에서는, 이해를 쉽게 하기 위해서, 기준 상태로부터, 어떤 하나의 미러 요소의 자세를 변화시키고 있다. 그러나 이것에 한정되지 않고, 기준 상태 이외의 소정의 상태로부터, 복수의 미러 요소(예컨대 일렬로 된 복수의 미러 요소)의 자세를 동시에 변화시켜, 이들의 복수의 미러 요소의 자세의 변화 특성을 동시에 검사할 수도 있다.

일반적으로는, 제 2 검사계의 신호 처리부(25)에서는, CCD(26)의 출력 신호에 근거하여, 예컨대 기준 상태 등의 제 3 상태에서, 소정의 광 강도 분포를 갖는 광속을 복수의 미러 요소 SE에 조사하고, 복수의 미러 요소 SE에서 반사된 광이 CCD(26)의 검출면에 형성하는 광 강도 분포와, 제 3 상태로부터 적어도 하나의 미러 요소 SE의 반사면의 자세를 변화시킨 제 4 상태에서 복수의 미러 요소 SE에서 반사된 광이 CCD(26)의 검출면에 형성하는 광 강도 분포에 근거하여, 상기 적어도 하나의 미러 요소 SE의 자세의 변화 특성을 검사한다.

도 7의 변형예에 따른 검사 장치(10)의 검출 결과, 즉 각 미러 요소 SE의 반사율 저하의 정도에 관한 정보, 및 각 미러 요소 SE의 자세의 변화 특성에 관한 정보는 제어부 CR에 공급된다. 제어부 CR에서는, 각 미러 요소 SE의 반사율 및 자세 변화 특성에 관한 정보를 참조하여, 소망의 동공 강도 분포가 얻어지도록, 구동부(3c)를 통해서 공간 광 변조기(3a)의 각 미러 요소 SE의 자세를 각각 제어한다. 구체적으로는, 제어부 CR는, 반사율이 저하된 미러 요소 SE분을 다른 미러 요소 SE에 의해 커버하고, 또한 각 미러 요소 SE의 반사면의 경사 각도가 소망의 각도가 되도록, 각 미러 요소 SE의 전극에 인가하는 전압을 각각 제어한다.

한편, 도 7의 변형예에서는, 제 1 검사계에 의해 각 미러 요소 SE의 동작 이상을 검사하고, 동작이 정상인 미러 요소 SE만을 이용하여 동공 강도 분포를 형성할 수도 있다. 이와 같이, 도 7의 변형예에서는, 검사 장치(10)의 검사 결과에 근거하여, 공간 광 변조기(3a)의 각 미러 요소 SE의 전극에 인가하는 전압을 각각 제어하고, 나아가서는 조명 광학계 IL을 광학적으로 조정함으로써 미러 요소 SE의 반사율 저하나 자세 변화 특성의 영향을 억제하여, 소망의 동공 강도 분포를 실현할 수 있다.

또한, 도 7의 변형예에서는, 공간 광 변조기에 조사된 광 에너지의 총량과, 각 미러 요소의 반사율 저하의 정도에 관한 정보와, 각 미러 요소의 자세의 변화 특성에 관한 정보와, 필요에 따라 각 미러 요소의 동작 이상에 관한 정보에 의해, 공간 광 변조기의 수명을 판단하는 것이 가능하다. 마찬가지로, 도 6의 실시형태에서는, 공간 광 변조기에 조사된 광 에너지의 총량과, 각 미러 요소의 반사율 저하의 정도에 관한 정보와, 각 미러 요소의 동작 이상에 관한 정보에 의해, 공간 광 변조기의 수명을 판단하는 것이 가능하다.

또한, 도 7의 변형예에서는, 제 1 검사계 중의 공액 광학계(21, 23)를 구성하는 복수의 광학 부재(렌즈(21, 23))중의 일부(렌즈(21))가 푸리에 변환 광학계에 속해 있다. 이 구성에 의해, 제 1 및 제 2 검사계의 구성을 간소화할 수 있고, 또한 오차 발생 요인을 저감할 수도 있다.

또한, 도 7의 변형예에 따른 검사 장치는, 미러 요소의 반사율 저하 및 동작 이상을 검사하는 제 1 검사계와, 미러 요소의 자세의 변화 특성을 검사하는 제 2 검사계를 구비하고 있지만, 제 2 검사계만으로 이루어지는 검사 장치에 대해서도 본 발명의 범위내에 있는 것은 물론이다.

한편, 상술한 설명에서는, 공간 광 변조기(3a)의 복수의 미러 요소가 배열되는 면에 대향한 광학면을 갖는 프리즘 부재로서, 하나의 광학 블록으로 일체적으로 형성된 K 프리즘(3b)을 이용하고 있다. 그러나 이것에 한정되지 않고, 한 쌍의 프리즘에 의해, K 프리즘(3b)과 같은 기능을 갖는 프리즘 부재를 구성할 수 있다. 또한, 하나의 평행 평면판과 한 쌍의 삼각 프리즘에 의해, K 프리즘(3b)과 같은 기능을 갖는 프리즘 부재를 구성할 수 있다. 또한, 하나의 평행 평면판과 한 쌍의 평면 미러에 의해, K 프리즘(3b)과 같은 기능을 갖는 조립 광학 부재를 구성할 수 있다.

또한, 상술한 설명에서는, 이차원적으로 배열되어 개별적으로 제어되는 복수의 광학 요소를 갖는 공간 광 변조기로서, 이차원적으로 배열된 복수의 반사면의 방향(각도: 기울기)을 개별적으로 제어 가능한 공간 광 변조기를 이용하고 있다. 그러나 이것에 한정되지 않고, 예컨대 이차원적으로 배열된 복수의 반사면의 높이(위치)를 개별적으로 제어 가능한 공간 광 변조기를 이용할 수도 있다. 이러한 공간 광 변조기로서는, 예컨대 일본 특허 공개 평성 제6-281869호 공보 및 이것에 대응하는 미국 특허 제5,312,513호 공보, 및 일본 특허 공표 제2004-520618호 공보 및 이것에 대응하는 미국 특허 제6,885,493호 공보의 도 1d에 개시되는 공간 광 변조기를 이용할 수 있다. 이들 공간 광 변조기에서는, 이차원적인 높이 분포를 형성함으로써 회절면과 마찬가지의 작용을 입사광에 부여할 수 있다. 한편, 상술한 이차원적으로 배열된 복수의 반사면을 가지는 공간 광 변조기를, 예컨대 일본 특허 공표 제2006-513442호 공보 및 이것에 대응하는 미국 특허 제6,891,655호 공보나, 일본 특허 공표 제2005-524112호 공보 및 이것에 대응하는 미국 특허 공개 제2005/0095749호 공보의 개시에 따라 변형하더라도 좋다.

또한, 상술한 설명에서는, 복수의 미러 요소를 갖는 반사형의 공간 광 변조기를 이용하고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 예컨대 미국 특허 제5,229,872호 공보에 개시되는 투과형의 공간 광 변조기를 이용하더라도 좋다.

한편, 상술한 실시형태에서는, 공간 광 변조 유닛을 이용하여 동공 강도 분포를 형성할 때에, 동공 휘도 분포 계측 장치에서 동공 강도 분포를 계측하면서, 이 계측 결과에 따라 공간 광 변조 유닛 중의 공간 광 변조기를 제어할 수도 있다. 이러한 기술은, 예컨대 일본 특허 공개 제2006-54328호 공보나 일본 특허 공개 제2003-22967호 공보 및 이것에 대응하는 미국 특허 공개 제2003/0038225호 공보에 개시되어 있다.

또한, 상술한 실시형태에서는, 마스크 대신에, 소정의 전자 데이터에 근거하여 소정 패턴을 형성하는 가변 패턴 형성 장치를 이용할 수 있다. 이러한 가변 패턴 형성 장치를 이용하면, 패턴면이 세로 배치라도 동기 정밀도에 미치게 하는 영향을 최저한으로 할 수 있다. 한편, 가변 패턴 형성 장치로서는, 예컨대 소정의 전자 데이터에 근거하여 구동되는 복수의 반사 소자를 포함하는 DMD(디지털 마이크로미러 디바이스)를 이용할 수 있다. DMD를 이용한 노광 장치는, 예컨대 일본 특허 공개 제2004-304135호 공보, 국제특허공개 제2006/080285호 팜플렛에 개시되어 있다. 또한, DMD 등의 비발광형의 반사형 공간 광 변조기 이외에, 투과형 공간 광 변조기를 이용하더라도 좋고, 자발광형의 화상 표시 소자를 이용하더라도 좋다. 한편, 패턴면이 가로 배치인 경우이더라도 가변 패턴 형성 장치를 이용하더라도 좋다.

상술한 실시형태의 노광 장치는, 본원 특허청구의 범위에 열거된 각 구성요소를 포함하는 각종 서브시스템을, 소정의 기계적 정밀도, 전기적 정밀도, 광학적 정밀도를 유지하도록 조립하는 것에 의해 제조된다. 이들 각종 정밀도를 확보하기 위해, 이 조립의 전후에는, 각종 광학계에 관해서는 광학적 정밀도를 달성하기 위한 조정, 각종 기계계에 관해서는 기계적 정밀도를 달성하기 위한 조정, 각종 전기계에 관해서는 전기적 정밀도를 달성하기 위한 조정이 행해진다. 각종 서브시스템으로부터 노광 장치로의 조립 공정은, 각종 서브시스템 상호의, 기계적 접속, 전기 회로의 배선 접속, 기압 회로의 배관 접속 등이 포함된다. 이 각종 서브시스템으로부터 노광 장치로의 조립 공정의 전에, 각 서브시스템 개개의 조립 공정이 있는 것은 물론이다. 각종 서브시스템의 노광 장치로의 조립 공정이 종료하면, 종합 조정이 행해지고, 노광 장치 전체로서의 각종 정밀도가 확보된다. 한편, 노광 장치의 제조는 온도 및 청정도 등이 관리된 클린룸에서 행하는 것이 바람직하다.

다음으로 상술한 실시형태에 따른 노광 장치를 이용한 디바이스 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 9는 반도체 디바이스의 제조 공정을 나타내는 흐름도이다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 반도체 디바이스의 제조 공정에서는, 반도체 디바이스의 기판으로 되는 웨이퍼 W에 금속막을 증착하고(단계 S40), 이 증착한 금속막 상에 감광성 재료인 포토레지스트를 도포한다(단계 S42). 계속해서, 상술한 실시형태의 투영 노광 장치를 이용하여, 마스크(레티클) M에 형성된 패턴을 웨이퍼 W 상의 각 샷 영역에 전사하고(단계 S44:노광 공정), 이 전사가 종료한 웨이퍼 W의 현상, 즉 패턴이 전사된 포토레지스트의 현상을 행한다(단계 S46:현상 공정). 그 후, 단계 S46에 의해 웨이퍼 W의 표면에 생성된 레지스트 패턴을 마스크로 하고, 웨이퍼 W의 표면에 대하여 에칭 등의 가공을 행한다(단계 S48:가공 공정).

여기서, 레지스트 패턴이란, 상술한 실시형태의 투영 노광 장치에 의해 전사된 패턴에 대응하는 형상의 요철이 생성된 포토레지스트층으로서, 그 오목부가 포토레지스트층을 관통하고 있는 것이다. 단계 S48에서는, 이 레지스트 패턴을 통해서 웨이퍼 W의 표면의 가공을 한다. 단계 S48에서 행해지는 가공에는, 예컨대 웨이퍼 W의 표면의 에칭 또는 금속막 등의 성막의 적어도 한쪽이 포함된다. 한편, 단계 S44에서는, 상술한 실시형태의 투영 노광 장치는, 포토레지스트가 도포된 웨이퍼 W를, 감광성 기판 즉 플레이트 P로서 패턴의 전사를 행한다.

도 10은 액정 표시 소자 등의 액정 디바이스의 제조 공정을 나타내는 흐름도이다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 액정 디바이스의 제조 공정에서는, 패턴 형성 공정(단계 S50), 컬러필터 형성 공정(단계 S52), 셀 조립 공정(단계 S54) 및 모듈 조립 공정(단계 S56)을 순차적으로 행한다.

단계 S50의 패턴 형성 공정에서는, 플레이트 P로서 포토레지스트가 도포된 유리 기판상에, 상술한 실시형태의 투영 노광 장치를 이용하여 회로 패턴 및 전극 패턴 등의 소정의 패턴을 형성한다. 이 패턴 형성 공정에는, 상술한 실시형태의 투영 노광 장치를 이용하여 포토레지스트층에 패턴을 전사하는 노광 공정과, 패턴이 전사된 플레이트 P의 현상, 즉 유리 기판 상의 포토레지스트층의 현상을 행하고, 패턴에 대응하는 형상의 포토레지스트층을 생성하는 현상 공정과, 이 현상된 포토레지스트층을 통해 유리 기판의 표면을 가공하는 가공 공정이 포함되어 있다.

단계 S52의 컬러필터 형성 공정에서는, R(적색), G(녹색), B(청색)에 대응하는 3개의 도트의 세트를 매트릭스 형상으로 다수 배열하거나, 또는 R, G, B의 3개의 스트라이프의 필터의 세트를 수평 주사 방향으로 복수 배열한 컬러필터를 형성한다.

단계 S54의 셀 조립 공정에서는, 단계 S50에 의해 소정 패턴이 형성된 유리 기판과, 단계 S52에 의해 형성된 컬러필터를 이용하여 액정 패널(액정 셀)을 조립한다. 구체적으로는, 예컨대 유리 기판과 컬러필터 사이에 액정을 주입하는 것으로 액정 패널을 형성한다. 단계 S56의 모듈 조립 공정에서는, 단계 S54에 의해 조립된 액정 패널에 대하여, 이 액정 패널의 표시 동작을 하게 하는 전기 회로 및 백 라이트 등의 각종 부품을 부착한다.

또한, 본 발명은 반도체 디바이스 제조용의 노광 장치로의 적용에 한정되지 않고, 예컨대, 각형(角形)의 유리 플레이트에 형성되는 액정 표시 소자, 또는 플라즈마 디스플레이 등의 디스플레이 장치용의 노광 장치나, 촬상 소자(CCD 등), 마이크로머신, 박막 자기 헤드, 및 DNA 칩 등의 각종 디바이스를 제조하기 위한 노광 장치에도 널리 적용할 수 있다. 또한, 본 발명은, 각종 디바이스의 마스크 패턴이 형성된 마스크(포토 마스크, 레티클 등)를 포토리소그래피 공정을 이용하여 제조할 때의, 노광 공정(노광 장치)에도 적용할 수 있다.

한편, 상술한 실시형태에서는, 노광광으로서 ArF 엑시머 레이저광(파장: 193nm)이나 KrF 엑시머 레이저광(파장: 248nm)을 이용할 수 있다. 또한, 이것에 한정되지 않고, 다른 적당한 레이저 광원, 예컨대 파장 157nm의 레이저광을 공급하는 F₂ 레이저 광원 등을 이용할 수도 있다.

또한, 상술한 실시형태에서는, 노광 장치에 있어서 마스크를 조명하는 조명 광학계에 대하여 본 발명을 적용하고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 마스크 이외의 피조사면을 조명하는 일반적인 조명 광학계에 대하여 본 발명을 적용할 수도 있다.

1 : 광원 2 : 빔 송광부
3 : 공간 광 변조 유닛 3a : 공간 광 변조기
3b : 프리즘 3c : 구동부
4 : 줌 광학계 5 : 플라이아이 렌즈
6 : 콘덴서 광학계
7 : 조명 시야 조리개(마스크 블라인드) 8 : 시야 조리개 결상 광학계
9 : 빔 스플리터 10 : 검사 장치
13, 24, 26 : CCD 14, 25 : 신호 처리부
IL : 조명 광학계 CR : 제어부
M : 마스크 PL : 투영 광학계
W : 웨이퍼

Claims

배열면에 이차원적으로 배열되어 개별적으로 제어되는 복수의 광학 요소를 갖는 공간 광 변조기를 검사하는 검사 장치에 있어서,
상기 배열면과 광학적으로 푸리에 변환의 관계에 있는 푸리에 변환면을 형성하는 푸리에 변환 광학계와,
상기 푸리에 변환면 또는 그 근방에 배치된 검출면을 갖는 광 검출기와,
상기 광 검출기의 검출 결과에 근거하여 상기 복수의 광학 요소의 광학 특성을 검사하는 검사부
를 구비하고,
상기 검사부는, 상기 복수의 광학 요소가 제 1 상태일 때에 상기 검출면에 형성되는 제 1 광 강도 분포와, 상기 복수의 광학 요소가 상기 제 1 상태와는 상이한 제 2 상태일 때에 상기 검출면에 형성되는 제 2 광 강도 분포를 이용해서, 상기 적어도 하나의 광학 요소의 특성을 검사하는
것을 특징으로 하는 검사 장치.
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제 1 항에 있어서,
상기 복수의 광학 요소의 특성은, 상기 복수의 광학 요소의 자세를 포함하는 검사 장치.
이차원적으로 배열되어 개별적으로 제어되는 복수의 광학 요소를 갖는 공간 광 변조기를 구비하고, 광원으로부터의 조명광으로 피조사면을 조명하는 조명 광학계로서,
상기 공간 광 변조기의 상기 복수의 광학 요소 중 적어도 일부를 거친 상기 조명광을 이용하여 상기 공간 광 변조기를 검사하기 위한 청구항 1에 기재된 검사 장치를 구비하는 조명 광학계.
제 38 항에 있어서,
상기 공간 광 변조기와 상기 피조사면 사이의 광로에 배치되어, 상기 공간 광 변조기의 상기 복수의 광학 요소 중 적어도 일부를 거친 상기 조명광을 분기하는 분기 광학 부재를 더 구비하고 있는 조명 광학계.
제 39 항에 있어서,
상기 공간 광 변조기를 거친 광에 근거하여, 상기 조명 광학계의 조명 동공에 소정의 광 강도 분포를 형성하는 분포 형성 광학계를 구비하고,
상기 분기 광학 부재는, 상기 분포 형성 광학계와 상기 공간 광 변조기 사이의 광로 내에 배치되는
조명 광학계.
제 40 항에 있어서,
상기 분포 형성 광학계는 인티그레이터를 구비하고,
상기 분기 광학 부재는 상기 인티그레이터와 상기 공간 광 변조기 사이의 광로 내에 배치되는
조명 광학계.
제 38 항 내지 제 41 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광 검출기는 복수의 화소를 구비하고, 상기 공간 광 변조기의 상기 광학 요소의 하나에 대해서 복수의 화소가 대응하고 있는 조명 광학계.
제 38 항 내지 제 41 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공간 광 변조기의 상기 복수의 광학 요소에 대해서 공급되는 똑같은 광 강도 분포를 갖는 광속에 근거하여, 상기 공간 광 변조기를 검사하는 조명 광학계.
제 38 항 내지 제 41 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공간 광 변조기의 상기 복수의 광학 요소의 일부에 대해서 공급되는 똑같지 않은 광 강도 분포를 갖는 광속에 근거하여, 상기 공간 광 변조기를 검사하는 조명 광학계.
소정의 패턴을 조명하기 위한 청구항 38 내지 41 중 어느 한 항에 기재된 조명 광학계를 구비하고, 상기 소정의 패턴을 감광성 기판에 노광하는 노광 장치.
배열면에 이차원적으로 배열되어 개별적으로 제어되는 복수의 광학 요소를 갖는 공간 광 변조기를 검사하는 검사 방법으로서,
상기 복수의 광학 요소를 거친 광으로 상기 배열면과 광학적으로 푸리에 변환의 관계에 있는 푸리에 변환면에 광 강도 분포를 형성하는 것과,
상기 광 강도 분포에 근거하여, 상기 복수의 광학 요소의 광학 특성을 검사하는 것을 포함하되,
상기 검사하는 것은,
상기 복수의 광학 요소의 자세를 제 1 상태로 설정하는 것과,
상기 제 1 상태에서 복수의 상기 광학 요소로부터의 광으로 상기 푸리에 변환면에 제 1 광 강도 분포를 형성하는 것과,
적어도 1개의 광학 요소 상태를 상기 제 1 상태로부터 변화시켜 제 2 상태로 하는 것과,
상기 제 2 상태에서 상기 복수의 광학 요소로부터의 광으로 상기 푸리에 변환면에 제 2 광 강도 분포를 형성하는 것과,
상기 제 1 광 강도 분포와 상기 제 2 광 강도 분포에 근거하여, 상기 적어도 1개의 광학 요소의 상태의 변화에 관한 특성을 검사하는 것
을 포함하는 검사 방법.
제 46 항에 있어서,
상기 복수의 광학 요소의 상태는, 상기 복수의 광학 요소의 자세인 검사 방법.
제 46 항에 있어서,
상기 복수의 광학 요소의 제 1 상태에서 상기 복수의 광학 요소로 반사된 광이 상기 푸리에 변환면에 형성하는 광 강도 분포와, 상기 제 1 상태로부터 적어도 1개의 광학 요소의 반사면의 자세를 변화시킨 상기 복수의 광학 요소의 제 2 상태에서 상기 복수의 광학 요소로 반사된 광이 상기 푸리에 변환면에 형성하는 광 강도 분포에 근거하여, 상기 적어도 1개의 광학 요소의 자세의 변화에 관한 특성을 검사하는 검사 방법.
이차원적으로 배열되어 개별적으로 제어되는 복수의 광학 요소를 갖는 공간 광 변조기를 구비하고, 광원으로부터의 광에 근거하여 피조사면을 조명하는 조명 광학계의 조정 방법으로서,
청구항 46 내지 48 중 어느 한 항에 기재된 검사 방법을 이용하여, 상기 복수의 광학 요소의 광학 특성을 검사하는 것과,
상기 검사의 결과를 이용하여 상기 조명 광학계를 광학적으로 조정하는 것
을 포함하는 조정 방법.
광원으로부터의 조명광을 이용하여 피조사면을 조명하는 조명 방법으로서,
광원으로부터의 광을 공간 광 변조기에 조사하는 것과,
상기 공간 광 변조기로부터의 광을 피조사면에 조사하는 것과,
청구항 46 내지 48 중 어느 한 항에 기재된 검사 방법으로 상기 공간 광 변조기를 검사하는 것
을 포함하는 조명 방법.
청구항 50에 기재된 조명 방법을 이용하여 소정의 패턴을 조명하는 것과,
상기 소정의 패턴을 감광성 기판에 노광하는 것
을 포함하는 노광 방법.
청구항 51에 기재된 노광 방법을 이용하여, 상기 소정의 패턴을 상기 감광성 기판에 노광하는 노광 공정과,
상기 소정의 패턴이 전사된 상기 감광성 기판을 현상하고, 상기 소정의 패턴에 대응하는 형상의 마스크층을 상기 감광성 기판의 표면에 형성하는 것과,
상기 마스크층을 사이에 두고 상기 감광성 기판의 표면을 가공하는 것
을 포함하는 디바이스 제조 방법.