KR100378431B1 - 조명광학장치및그를사용하는주사형노광장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 마스크 상에서 복수의 조명 영역을 조명할 수 있는 전체적으로 소규모의 조명 광학 장치에 관한 것이다. 조명 광학 장치는 투영/노광시킬 마스크 상에서 복수의 영역을 조명한다. 본 발명의 조명 광학 장치는 적어도 2 개의 광원, 광원상을 형성시키기 위해서 각 광원으로부터 광속을 집속하기 위한 집속 광학계, 광원과 동수의 입사 말단부 및 조명 영역과 동수의 출구 말단부를 가지며, 입사 말단부 상에 입사된 각 광원상으로부터의 광속을 출구 말단부로 유도하는 광 가이드; 및 광 가이드 출구 말단부로부터 방사된 각 광원상으로부터의 광속을 마스크 상에서 상응하는 영역에 조사하기 위한 조명 광학계로 이루어진다. 상기 광 가이드는 함께 다발로 된 복수의 광섬유로 구성되며 광속의 양을 각 출구 말단부에서 서로 거의 같게하기 위해서 광속을 분할한다.

Description

조명 광학 장치 및 그를 사용하는 주사형 노광 장치
본 발명은 반도체 및 액정 디스플레이 기판 제조용 노광 장치에 있어서, 마스크 상에서 복수의 영역을 조명하는 데에 사용되는 조명 광학계 및 그 조명 광학계를 사용하는 주사형 노광 장치에 관한 것이다.
제 1 도 및 제 2 도는 통상의 조명 광학 장치의 배열을 도시하고 있다.
제 1 도 및 제 2 도는 Z-축으로서 광축을 갖는 X-Y-Z 직각 좌표계에서 X-Z 평면 및 Y-Z 평면을 따라서 각각의 단면을 잡은 것이다.
제 1 도 및 제 2 도에 도시된 조명 광학 장치는 수은-아크(arc) 램프와 같은 광원(201)을 포함한다.
광원(201)은 타원형 거울(202)의 제1 촛점 위치에 배치된다. 광원 (201)로부터 방출된 광속은 타원형 거울(202)에 의해 집속되어 타원형 거울(202)의 제 2 촛점 위치 E 에서 광원상을 형성한다.
광원상으로부터의 광속은 콜리메이션 렌즈(203)에 입사되어 평형화된다.
그 다음, 평행 광속은 다중 광원 형성 수단으로서 광학 인터그레이터 (204)에 입사된다(이 입사 평면을 "F"라 함). 제 3 도에 도시된 바와 같이, 광학 인터그레이터 (204)를 구성하는 렌즈 요소(207)는 조명 영역의 모양과 거의 유사한 직사각형 단면을 갖는다.
제 1 도 및 2 도에 도시된 바와 같이, 광학 인터그레이터 (204)는 전체적으로 거의 사각형 단면을 갖는 수직 및 수평으로 배열된 복수의 렌즈 요소(207)로 구성된다.
광학 인터그레이터 (204)에 입사된 평행 광속은 광학 인터그레이터 (204)의 출구면 G 에서 복수의 광원상을 형성하도록 집속된다.
이들 광원상으로부터의 광속은 출구면 G 바로 뒤에 위치한 개구 스톱 (205)을 통해 집속 렌즈 (206)에 입사된다.
광원상으로부터의 광속은 마스크 표면 R 상의 직사각형 조명 영역을 중첩된 상태로 균일하게 조명한다.
본 발명의 조명 광학 장치는 투영/노광될 마스크 상의 복수의 영역을 조명한다.
이 장치는 적어도 2 개의 광원, 광원상을 형성시키기 위해서 각 광원으로부터 광속을 집속하기 위한 집속 광학계, 광원과 동수의 입사 말단부 및 조명 영역과 동수의 출구 말단부를 가지며, 입사 말단부 상에 입사된 각 광원상으로부터의 광속을 출구 말단부로 유도하는 광 가이드, 및 광 가이드 출구 말단부로부터 방사된 각 광원상으로부터의 광속을 마스크 상에서 상응하는 영역에 조사하기 위한 조명 광학계를 포함한다.
광 가이드는 함께 다발로 된 복수의 광섬유로 구성되며 광속의 양을 각 출구 말단부에서 서로 거의 같게 하기 위해서 광속을 분할한다.
본 발명의 바람직한 측면에 따르면, 광 가이드 수단은 함께 다발로된 복수의 광섬유로 구성된다.
광섬유는 각 출구 말단부에서 광섬유의 수가 서로 같고, 각 입사 말단부에서의 광섬유의 수가 상응하는 하나의 광원의 출력에 비례하도록 분지된다.
또, 본 발명의 조명 광학 장치는, 피조사면을 조명하기 위한 조명광학장치에 있어서, 적어도 1개의 광원; 및 상기 광원으로부터의 광을 받기 위한 입사 말단부와, 그 입사 말단부로부터의 광을 사출하기 위한 복수의 출구 말단부를 구비한 광가이드 수단을 구비하고, 상기 복수의 출구 말단부로부터의 복수의 광에 기초하여, 상기 피조사면상에 복수의 조명영역을 조명하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 측면에 따르면, 상기 광가이드 수단의 상기 입사 말단부는 원형상이며, 상기 광가이드 수단의 상기 출구 말단부는 직사각형상이다.
또한, 본 발명에 따른 입사 말단부와 복수의 출구 말단부를 구비한 광가이드의 검사장치로서는, 상기 광가이드의 입사 말단부로 소정의 조도 분포의 광속을 입사시키는 광원부; 및 상기 광가이드의 출구 말단부로부터의 광을 받아서, 상기 출구 말단부의 광량 분포에 관한 정보를 출력하는 수광부를 구비한 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 따르면, 복수의 광원; 상기 광원과 동수의 광원상을 형성하기위해 상기 광원으로부터 광원을 집속시키기 위한 집속 광원계; 상기 집속 광학계에 의해 형성된 각 광원상에 배열된, 상기 광원과 동수의 입사 말단부 및 조명 영역과 동수의 출구 말단부를 가지며, 함께 다발로 된 복수의 광 섬유를 갖고, 입사 말단부 상에 입사된 광속을 출구 말단부로 유도하는 광 가이드; 상기 광 가이드 출구 말단부로부터 방사된 광속으로 각 조명 영역을 조명하기 위한 조명 광학계; 마스크가 장착된 마스크 스테이지; 기판이 장착된 기판 스테이지; 및 상기 마스크 스테이지 상에 장착된 마스크 상에서의 위치를 상기 기판 스테이지 상에 장착된 기판 상의 위치와 결합시키기 위한 투영 광학계로 이루어지며, 상기 광 가이드는 출구 말단부로부터 방출된 광속의 양을 실질적으로 서로 동일하게 만들도록 입사 말단부 상에 입사된 광속을 분포시키고, 상기 마스크 스테이지를 상기 기판 스테이지와 동시에 이동시킴을 특징으로 하여, 마스크 상에서 복수의 조명 영역을 조명하고 마스크 상에서 형성된 패턴을 감광성 기판 위로 전송시키기 위한 주사형 노광 장치가 제공된다.
본 발명에 따른 입사 말단부와 복수의 출구 말단부를 구비한 광가이드의 검사방법으로서는, 상기 광가이드의 입사 말단부로 소정의 조도 분포의 광속을 입사시키는 공정; 및 상기 광가이드의 출구 말단부로부터의 광을 받아, 상기 출구 말단부의 광량 분포에 관한 정보를 출력하는 공정을 구비한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 복수의 입사 말단부와 출구 말단부를 구비한 광가이드의 검사방법으로서는, 상기 광가이드의 복수의 입사 말단부 중 소정의 입사 말단부로 광속을 입사시키는 공정; 상기 복수의 입사 말단부 중의 상기 소정의 입사 말단부와는 다른 입사 말단부로 광속을 입사시키는 공정; 및 상기 광가이드의 출구 말단부로부터의 광을 받아서, 상기 출구 말단부의 광량 분포에 관한 정보를 출력하는 공정을 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명은 하기 상세한 설명 및 첨부된 도면으로부터 보다 충분히 이해될 수 있으며, 이들은 예시적으로 기재된 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
본 발명의 응용 범위는 이하 상세한 설명에 의해 명확해질 것이다.
그러나, 본 발명의 상세한 설명으로부터 본 발명의 정신 및 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능하다는 것은 당업자에게는 명백한 것이므로, 발명의 상세한 설명 및 특정 실시예는 본 발명의 바람직한 예로 기재된 것이지만 단지 예시적인 것으로 주어진 것이다.
최근들어 대형 마스크를 사용하는 소위 주사형 노광 장치가 제시되었다.
이 장치에서는, 소정 방향으로 확장된 마스크 상에서 복수의 영역을 조명하면서, 마스크 및 감광성 기판을 소정 방향에 수직인 방향으로 투영 광학계에 대해서 주사시킴으로써, 마스크 상에 형성된 패턴을 감광성 기판상으로 모두 노광시킨다.
제 1 도 및 제 2 도에 도시된 통상의 조명 광학 장치를 상기 주사형 노광 장치에 사용할 경우, 조명 영역과 동수의 조명 광학 장치가 배열되어야 한다.
즉, 조명 영역과 동수의 광원이 필요하다.
결과적으로, 전체 장치는 크기가 매우 커진다.
특히, 조명 영역을 좁은 공간에 서로 인접하도록 배열하는 경우에는, 광원및 타원형 거울을 배열하기가 어렵다.
조명 영역과 동수의 통상의 조명 광학 장치를 배열한다고 가정하자.
이 경우, 광원에서 문제가 발생한다면, 예를 들어 광원 중의 하나가 고장난다면, 노광 장치는 불량작동을 할 것이다.
광학 인터그레이터의 각 렌즈 요소가 조명 영역과 유사한 직사각형 단면을 갖고, 각 렌즈 요소의 입사 말단부면이 마스크 표면과 결합한다면, 광량 손실을 효과적으로 방지할 수 있을 것이다.
그러나, 각 렌즈 요소의 출구 말단부에 형성된 광원상은 직사각형이 아니라 거의 원형이기 때문에, 각 렌즈 요소의 출구 말단부에서 광량 손실이 발생한다.
본 발명의 조명 광학 장치에서는 각 광원으로부터의 광속을 집속 수단으로서 상응하는 타원형 거울로 집속시켜 각 광원의 상을 형성한다.
그리고 나서, 각 광원상의 광속은 광원과 동수의 입사 말단부를 갖는 광 가이드 수단의 해당 입사 말단부에 입사된다.
광 가이드 수단은 함께 다발로 된 복수의 광 섬유로 구성된다. 광 가이드는 각 광원상으로부터의 입사 광속을 조명 영역과 동수의 출구 말단부로 인도하기 위해 제공된다.
복수의 광섬유가 각 입사 및 출구 터미날로 적당하게 분지되어 광 가이드 수단의 각 출구 말단부에서의 광량을 서로 거의 같게 한다는 것을 주목하여야 한다.
광 가이드 수단의 각 출구 말단부로부터의 광속은 조명 광학계를 통해 해당 조명 영역 상에 조사된다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 조명 광화 장치에서 광원으로부터의 빛은 필요한 수의 광원상으로 분할될 수 있다.
이러한 이유로, 필요한 수의 조명 영역이 소수의 광원에 의해 조명될 수 있는 것이다.
결과적으로, 광원의 수는 감소될 수 있으며, 따라서 전체 장치의 크기가 감소될 수 있다.
또한, 광원 및 타원형 거울은 조명 영역의 수 및 그 사이의 공간에 상관없이 배열이 용이해질 수 있다.
광량 부족이 발생하고 광원이 배열될 수 있는 경우에는, 광원의 수가 상기 경우와는 반대로 증가될 수 있다는 것을 주목하여야 한다.
광 가이드 수단은 임의로 함께 다발로 된 복수의 광섬유로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 광섬유의 다발은 각 입사 말단부에서 광섬유의 수가 해당 광원의 출력에 비례하도록 적당하게 분지되고, 광 섬유의 다발은 각 출구 말단부에서 광 섬유의 수가 서로 동일하도록 분지되는 것이 바람직하다.
이 경우, 광 가이드의 각 출구 말단부로부터 방사된 광속의 광 량은 각 광원의 출력의 변위와는 상관없이 서로 거의 같아진다.
그러므로, 이 배열은 각 조명 영역을 균일하게 만드는 데에 유리하다.
광 가이드 수단의 각 출구 말단부로부터의 광속은 해당 콜리메이션 렌즈에 의해 먼저 평행화된 다음, 다중 광원 형성 수단으로서 복수의 광학 인터그레이터로입사된다.
결과적으로, 복수의 광원 상(광 가이드 수단의 출구면 위의 영상)이 각 광학 인터그레이터의 출구면 상에 형성된다.
상기한 바와 같이, 이 광학 인터그레이터의 각 렌즈 성분의 입사면은 마스크 표면에 결합하기 때문에, 조명 영역의 모양과 유사한 직사각형 모양을 갖는 각 렌즈의 단면을 형성함으로써 광량 손실이 방지될 수 있다.
본 명세서에서, "직사각형 모양"이란 전체적으로 거의 직사각형을 의미하며 사다리꼴과 같은 직사각형에 유사한 모양도 포함하는 개념이다.
광량 효율의 개선은 광 가이드 수단의 각 입사 말단부의 단면을 거의 원형(광원 영상의 모양)으로 형성시키고 또한 광 가이드 수단의 각 출구 말단부의 단면을 각 광학 인터그레이터의 각 렌즈 요소의 단면과 유사하게, 즉 각 출구 말단부의 단면을 조명 영역의 모양과 유사한 직사각형 모양으로 형성시킴으로써 달성될 수 있다.
광학 인터그레이터의 각 출구면 상에 형성된 복수의 광원상으로 부터의 광속은 광량의 손실을 유발하지 않고 각 집광 렌즈를 통해 중첩된 상태로 마스크 표면 상에서 각 조명 영역을 균일하게 조명할 수 있다.
(제 1 실시예)
본 발명의 제 1 실시예를 도면을 참조하여 이하 설명한다.
제 4 도는 본 발명의 제 1 실시예에 따르는 조명 광학 장치의 배열을 설명하기 위한 단면도이며, 제 5 도는 광 가이드(103) 다음의 조명 광학계의 측면도이다.
또, 제 6도는 제 4도의 광 가이드(103)의 각 입사 말단부의 단면도이며, 제 7 도는 제 4 도의 광 가이드(103)의 각 출구 말단부의 단면도이다.
또한, 제 8 도는 제 4 도의 광학 인터그레이터의 각 렌즈 요소를 도시한 투시도이다.
제 4 도에 도시된 조명 광학 장치는 3 개의 광 공급 수단(110a 내지 110c)를 포함한다.
광 공급 수단의 수는 3 개에 한정되지 않으며, 또한 각 수단은 동일한 배열을 가질 필요는 없다.
그러나, 이 실시예에서, 각 광 공급 수단은 동일한 배열을 갖는다.
이러한 이유로, 광 공급 수단(110a)의 배열만을 이하 설명하고, 나머지 광 공급 수단(110b 및 110c)에 대한 설명은 생략한다.
광 공급 수단(110a)은 집속 수단으로서의 타원형 거울(102a) 및 타원형 거울(102a)의 제 1 촛점 위치에 배열된 광원(101a)로 이루어진다.
광원(101a)은 g-, h-, 또는 i-선과 같은 방사선(emission line)을 출력하기 위한 수은-아크와 같은 광원이다.
광원(101a)으로부터 방사된 광속은 타원형 거울(10a)에 의해 집속되어 타원형 거울(102a)의 제 2 촛점 위치 A1 에서 광원상을 형성한다.
마찬가지로, 광 공급 수단(110b 및 110c)은 각각 위치 A2 및 A3에서 광원상을 형성한다.
위치 A1 내지 A3 에서 형성된 광원상으로부터의 광속은 위치 A1 내지 A3 로각각 위치 설정된 광 가이드(103)의 각 입사 말단부 위에 입사된다.
광 가이드(103)는 함께 다발로 된 복수의 광섬유에 의해 구성된다.
광 가이드(103)는 광원의 수(본 실시예에서는 3 개)와 동수의 입사 말단부를 가지며, 조명 영역의 수(본 실시예에서는 4 개)와 동수의 출구 말단부를 갖는다.
광 가이드(103)로 구성된 복수의 광섬유는 각 입사 말단부 및 각 출구 말단부에 동일하게 분지된다.
각 입사 말단부는 제 6 도에 도시된 바와 같이 광원상의 모양과 거의 동일한 원형 모양이며, 각 출구 말단부는 제 7 도에 도시된 바와 같이 조명 영역의 모양과 거의 유사한 직사각형 모양을 갖는다.
위치 A1 내지 A3 에서 형성된 각 광원상으로부터의 광속은 광 가이드(103)의 해당 입사 말단부 상에 각각 입사되어 서로 무작위로 혼합된다.
형성된 광은 동일하게 분할되어 각 출구 말단부로부터 방사된다.
동일한 배열을 갖는 4 개의 조명 광학계(120a 내지 120d)는 광 가이드(103)의 각 출구 말단부의 위치 B1 내지 B4 다음에 평행하게 배열된다.
그러므로, 조명 광학계 (120a) 만의 배열은 상술한 바와 같으며, 나머지 조명 광학계(120b 내지 120d)에 대한 반복 설명은 생략한다.
광 가이드(103)의 4 개의 출구 말단면의 위치 B1 에 배치된 출구 말단면으로부터의 광속은 조명 광학계(120a)의 콜리메이션 렌즈(104a) 위에 입사된다.
콜리메이션 렌즈(104a)를 통과하는 빛은 평행화되며, 다중 광원 형성 수단(입사면을 "C1"으로 표시함)으로서 광학 인터그레이터(105a) 위에 입사된다.
제 8 도에 도시된 바와 같이, 광학 인터그레이터(105a)를 구성하는 렌즈 성분(108)은 해당 조명 영역의 모양(직사각형 모양)과 거의 유사한 단면을 갖는다.
제 5 도 및 제 4 도에 도시된 바와 같이, 광학 인터그레이터(105a)는 전체적으로 거의 사각형의 단면 영역을 갖도록 수직 및 수평으로 배열된 복수의 렌즈 요소(108)로 구성된다.
광학 인터그레이터(105a) 상에 입사된 광속은 광학 인터그레이터(105a)의 출구 말단부 D1 에서 복수의 광원상(위치 B1 에 배치된 광 가이드(103)의 출구 말단부 상의 영상)을 형성하도록 집속된다.
광학 인터그레이터 (105a)의 출구 말단부 D1 에 형성된 복수의 광원상은 출구 말단부 D1 바로 다음에 배열된 원형 개구 스톱(106a)에 의해 원형 영상의 모양을 갖는다.
복수의 원형 광원으로부터의 광속은 집속 렌즈(107a)를 통과하여 중첩된 상태로 마스크 표면 R 상에서 해당 직사각형 영역을 균일하게 조명한다.
마찬가지로, 위치 B2 내지 B4 에 각각 위치한 광 가이드(103)의 나머지 출구 말단부로부터의 광속은 중첩된 상태로 다른 해당 직사각형 영역을 균일하게 조명한다.
상기한 바와 같이, 광 가이드(103)의 각 출구 말단부의 단면은 조명 영역의 모양, 즉 광학 인터그레이터를 구성하는 각 렌즈 요소(108)의 단면 모양과 거의 유사하게 형성된다.
이 배열로, 광학 인터그레이터(105a 내지 105d)의 각 출구 말단면 D1 내지D4 에서 광량 손실을 방지할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 실시예의 조명 광학 장치에 따라서, 복수의 광 공급 수단으로부터의 광속은 함께 무작위로 다발로 된 광섬유에 의해 구성된 광 가이드를 통해 필요한 수의 광원상으로 동일하게 분할되며, 생성된 광속은 다음의 조명 광학계로 유도된다. 그러므로, 각 조명 영역에서의 조사는 각 광원의 출력시 변수와는 별개로 동일하게 형성될 수 있다.
광원의 수는 조명 영역의 수와 동일할 필요는 없기 때문에, 광원 및 타원형 거울은 광원의 수를 감소시킴으로써 쉽게 배열시킬 수 있다. 또한, 파워가 절약될 수 있다.
또한, 다중 광원 형성 수단으로서의 각 광학 인터그레이터의 입사면은 마스크 표면과 결합되기 때문에, 광학 인터그레이터의 각 렌즈 요소의 단면을 조명 영역과 유사하게 함으로써 광량의 손실없이 균일한 조명을 실현할 수 있다.
또한, 광 가이드의 각 출구 말단부가 조명 영역의 모양과 유사한 직사각형 모양으로 형성되는 경우, 조명 인터그레이터의 각 출구 말단부에 형성된 광원상은 각 렌즈 요소의 단면 모양에 유사한 직사각형 모양을 갖는다.
그러므로, 광학 인터그레이터에서의 광량 손실이 억제될 수 있다.
광 가이드(103)의 배열을 이하 상세하게 설명한다.
제 9 도에 도시된 바와 같이, 광 가이드(103)는 한 측면의 단면(입사 말단면) A1내지 A3에서 광섬유의 배열이 다른 측면의 단면(출구 말단면) B1내지 B4에서 광섬유의 배열과 상이하도록 다수의 광섬유를 다발화함으로써 형성된다.
즉, 광섬유는 불규칙한 배열을 갖도록 꼬여진다.
예를 들어, 각 단면 A1내지 A3에서 광섬유의 수가 6,000 이면, 각 단면 (입사 말단면) B1내지 B4에서 광섬유의 수는 4,500 이다.
이 경우, 말단부(103a 및 103b)는 광 가이드(103)의 단면 A1∼A3및 B1∼B4가 풀어지는 것을 방지하기 위해, 예를 들어 레진에 고정시킨다.
단면 A1∼A3에 속하는 광섬유와 인접한 광섬유를 각각 참고 부호 a1∼d1, a2∼d2, a3∼d3라고 지정하자.
이 경우, 이들 광섬유는 제 9 도에 도시된 바와 같이 단면 B1내지 B4로 무작위로 배열된다.
그러므로, 입사측에서 단면 A1내지 A3에 입사된 광속이 불균일한 광량 분포를 나타낸다 하더라도, 출구측에서 단면 B1내지 B4로 부터 방사되는 광속은 균일한 광량 분포를 나타낸다.
본 실시예에 사용된 광 가이드(103)를 검사하는 방법에 대해서 제 10 도를 참조하여 이하 설명한다.
제 10 도에 따르면, 광원 (10A1∼10A3)은 파워 공급 섹션(10)으로부터 공급되는 전류에 의해 각각 켜진다.
파워 공급 섹션(10)은 광원(10A1∼10A3)을 독립적으로 켜고 끌 수 있다.
광원(10A1∼10A3)으로부터의 광속은 집속 렌즈(11A1∼11A3)에 의해 각각 집속되어 광 가이드(103)의 단면(A1∼A3) 위에 입사된다.
스톱 플레이트(20A1∼20A3)는 광 가이드(103)의 단면(A1∼A3)과 집속 렌즈(11A1∼11A3) 사이에 배열된다.
각 스톱 플레이트는 제 11 도에 도시된 것과 같은 섹터 개구부를 갖고 광축 주위를 회전할 수 있도록 제공된다.
이들 스톱 플레이트(20A1∼20A3)는 구동 섹션(20)에 의해 추진된다.
광 가이드(103)의 단면(B1∼B4)으로부터 방사된 광속은 각각 집속 렌즈(12B1∼12B4)를 통해 검출계(30B1∼30B4)에 도달한다.
이들 검출계(30B1∼30B4)로부터의 출력은 제어 섹션(30)으로 이송된다.
광 가이드(103)를 실제로 관찰할 때, 제어 섹션(30)은 파워 공급 섹션(10)을 제어하여 광원(10A1)이 켜진다.
그리고나서, 제어부(30)는 구동부(20)를 제어하여 스톱 플레이트(20A1)만을 회전시킨다.
이 작동에 의해, 불균일 광량 분포를 나타내는 빛은 광 가이드(103)의 단면A1상에 입사된다.
이때에, 제어 섹션(30)은 검출기(30B1∼30B4)로부터 출력을 수신하여 내부 메모리에 생성된 데이타를 저장한다.
순차적으로, 제어 섹션(30)은 파워 공급 섹션(10)을 제어하여 광원(10A2)이 켜지고, 또한 구동부(20)를 제어하여 스톱 플레이트(20A2) 만을 회전시킨다.
이 작동에 의해, 불균일 광량 분포를 나타내는 빛은 단면 A2상에 입사된다.
이때에, 제어 섹션(30)은 검출기(30B1∼30B4)로부터 출력을 수신하여 내부 메모리에 생성된 데이타를 저장한다.
그리고 나서 제어 섹션(30)은 파워 공급 섹션(10)을 제어하여 광원(10A3)이 켜지고, 또한 구동부(20)도 제어하여 스톱 플레이트(20A3) 만을 회전시킨다.
이 작동에 의해, 불균일 광량 분포를 나타내는 빛은 단면 A3상에 입사된다.
이 때에, 제어 섹션(30)은 검출기(30B1∼30B4)로부터 출력을 수신하여 내부 메모리에 생성된 데이타를 저장한다.
검출기(30B1∼30B4)에 도달한 빛의 광량이 각 경우 일정하다면, 즉, 검출기(30B1∼30B4)로부터의 출력이 광원이 켜지더라도 일정하다면, 광 가이드(103)는 완전한 무작위 특성을 갖는 것으로 생각할 수 있다.
상기 검사에 의해 확인된 무작위 특성을 갖는 광 가이드(103)가 제 1 실시예의 조명 광학 장치에 적용된다고 가정하자.
이 경우, 광원중에서 하나가 출력이 감소되더라도, 광 가이드(103)의 출구 말단면(B1∼B4)에서의 광량의 변위의 영향은 감소될 수 없다.
또한, 광 가이드(103)의 입사 말단부 A1∼A3상에 입사된 빛이 불균일 광량 분포를 나타내는 경우에도, 출구 말단부 B1∼B4에서의 광량 분포는 거의 균일하게 된다.
(제 2 실시예)
다음은 상기한 바와 같은 조명 광학 장치를 사용한 주사형 노광 장치를 설명한다.
제 12 도는 이 주사형 노광 장치의 주요부의 배열을 도시한 투시도이다.
먼저, 복수(제 12 도에서는 3 개)의 광원 및 타원형 거울을 결합시킨 광원 유니트(301)로부터의 광속은 광 가이드(103)의 입사 말단부 위에 입사된다.
이 광 가이드(103)는 3 개의 입사 말단부 및 7 개의 출구 말단부를 갖는다.
광원 유니트(301)로부터의 광속은 광 가이드(103)에 의해 동일한 7 개의 광속으로 분할된다.
그리고 나서, 광속은 광학 유니트(302)로 입사된다.
광학 유니트(302)는 제 5 도에 각각 도시된 7 개의 광학계에 결합된다.
조명 광학 장치는 광원 유니트(301), 광 가이드(103), 및 광학 단위(302)로구성된다.
광학 유니트(302)로부터, 방사된 광속은 마스크 스테이지(380) 위에 장착된 마스크(308)에 도달하여 중첩된 상태로 복수(제 12 도에서는 7 개)의 조명 영역 (308a∼308g)을 균일하게 조명한다.
조명 영역(308a∼308g)으로부터의 광속은 복수(제 12 도에서는 7 개)의 투영 광학계(302a∼302g)를 통과하여 감광성 기판(309) 상의 복수(제 12 도에서는 7 개)의 노광 영역(309a∼309g)에 도달한다.
투영 광학계(302a∼302g)는 각각 조명 영역(308a∼308g)을 노광 영역(309a ∼ 309g)에 결합시킨다.
투영 광학계(302a∼302g)에서와 같이, 다이손(Dyson) 또는 오프너(Offner)형 광학계를 사용할 수 있다.
감광성 기판(309)은 기판 스테이지(360)상에 장착된다.
기판 스테이지(360)의 위치는 인터페로미터(361∼367)에 의해 측정된다.
마스크(308)상의 패턴이 상기 방식대로 조명 광학 장치로부터의 광속에 의해 기판(309)상에 투영되는 동안, 마스크(308) 및 기판(309)은 화살표(370 및 371)로 표시된 바와 같이 동일한 속도의 동일한 방향으로 이동한다.
이러한 조작으로, 조명 영역(308a∼308g)에서의 패턴이 노광 영역(309a∼309g)상으로 각각 전송될 수 있다.
상술한 발명으로부터, 본 발명은 여러 형태로 변형될 수 있으며, 이러한 변형은 모두 본 발명에 속하는 것으로 보아야 할 것이며 당업자에 명백한 이러한 변형은 다음에 첨부되는 특허청구 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
1994. 6. 29 자 출원된 기본 일본국 출원 제 (170087/1994) 호가 본 발명의 참조자료로 사용할 수 있다.
제 1 도는 통상적인 조명 광학 장치의 배열을 도시한 X-Z 평면을 따라서 취한 단면도.
제 2 도는 제 1 도에 도시된 조명 광학 장치의 Y-Z 평면을 따라서 취한 단면도.
제 3 도는 제 1 도 및 제 2 도의 조명 광학 장치의 광학 인터그레이터에 사용되는 렌즈 요소를 도시한 투시도.
제 4 도는 본 발명의 제 1 실시예에 따르는 조명 광학 장치의 배열을 설명하기 위한 단면도.
제 5 도는 제 4 도에 도시한 조명 광학 장치에서 광 가이드 이후의 조명계를 도시한 측면도.
제 6 도는 제 4 도에 도시한 조명 광학 장치의 광 가이드의 입사 말단부의 단면도.
제 7 도는 제 4 도에 도시한 조명 광학 장치의 광 가이드의 출구 말단부의 단면도.
제 8 도는 제 4 도에 도시한 조명 광학 장치의 광학 인터그레이터에 사용되는 렌즈 요소를 도시한 투시도.
제 9 도는 광 가이드의 상세한 배열을 도시한 투시도.
제 10 도는 광 가이드를 조사하는 방법을 설명하는 도면.
제 11 도는 스톱 플레이트의 배열을 도시한 도면.
제 12 도는 본 발명의 제 2 실시예에 따르는 주사형 노광 장치의 주요부의 배열을 도시한 투시도.

Claims (31)

  1. 복수의 광원;
    상기 광원과 동수의 광원상을 형성시키기 위해서 상기 광원으로부터 광속을 집속하기 위한 집속 광학계;
    상기 집속 광학계에 의해 형성된 각 광원상에 배열된, 상기 광원과 동수의 입사 말단부 및 조명 영역과 동수의 출구 말단부를 가지며, 함께 다발로 된 복수의 광 섬유를 갖고, 입사 말단부 상에 입사된 광속을 출구 말단부로 유도하는 광 가이드; 및
    상기 광 가이드 출구 말단부로부터 방사된 광속으로 각 조명 영역을 조명하기 위한 조명 광학계로 이루어지며,
    상기 광 가이드는 입사 말단부에 입사한 광속을 출구 말단부로부터 방사된 광속의 양이 서로 같게 되도록 분포시킴을 특징으로하여, 투영/노광될 패턴을 갖는 마스크 상에서 복수의 조명 영역을 조명하기 위한 조명 광학 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    광 가이드의 입사 말단부에 배열된 각 광 섬유의 한 말단부가 상기 광 가이드의 출구 말단부에 배열된 각 광 섬유의 다른 말단부와 일치함을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    광 가이드의 각 출구 말단부에서 광섬유가 동수임을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    광 섬유의 광축 방향에 수직인 방향으로 상기 광 가이드의 각 입사 말단부의 단면 모양이 상기 집속 광학계에 의해 형성되는 각 광원상의 모양과 유사함을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    집속 광학계에 의해 형성되는 각 광원상이 원형이며, 광 섬유에서 상기 광 가이드의 각 입사 말단부의 단면이 원형임을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    광 섬유의 광축 방향에 수직인 방향으로 상기 광 가이드의 각 출구 말단부의 단면 모양이 각 조명 영역의 모양과 유사함을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    각 조명 영역이 직사각형의 모양을 가지며, 광 섬유의 광축 방향에 수직인 방향에서 상기 광 가이드의 각 출구 말단부의 단면이 직사각형임을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    광 가이드의 출구 말단부와 조명 영역 사이에 배열된 상기 조명 광학계가 출구 말단부 중 상응하는 하나로부터 광속을 평행하게 하기 위한 콜리메이션 렌즈;
    상기 콜리메이션 렌즈로부터의 평행 광속에 기초하여 복수의 광원상을 형성시키기 위한 다중 광원상 형성 광학계; 및
    상기 다중 광원상 형성 광학계로부터 형성된 복수의 광원상으로 부터의 광속을 상응하는 조명 영역중 하나로 유도하기 위한 집속 렌즈로 이루어짐을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    다중 광원상 형성 광학계가 각 조명 영역과 유사한 직사각형 단면을 각각 갖는 복수의 렌즈 요소로 이루어지며, 상기 복수의 렌즈 요소는 상기 다중 광원상 형성 광학계의 단면 모양을 원형 또는 사각형으로 만들도록 배열됨을 특징으로 하는 장치.
  10. 복수의 광원;
    상기 광원과 동수의 광원상을 형성하기 위해 상기 광원으로부터 광원을 집속시키기 위한 집속 광원계;
    상기 집속 광학계에 의해 형성된 각 광원상에 배열된, 상기 광원과 동수의입사 말단부 및 조명 영역과 동수의 출구 말단부를 가지며, 함께 다발로 된 복수의 광 섬유를 갖고, 입사 말단부 상에 입사된 광속을 출구 말단부로 유도하는 광 가이드;
    상기 광 가이드 출구 말단부로부터 방사된 광속으로 각 조명 영역을 조명하기 위한 조명 광학계;
    마스크가 장착된 마스크 스테이지;
    기판이 장착된 기판 스테이지; 및
    상기 마스크 스테이지 상에 장착된 마스크 상에서의 위치를 상기 기판 스테이지 상에 장착된 기판 상의 위치와 결합시키기 위한 투영 광학계로 이루어지며,
    상기 광 가이드는 출구 말단부로부터 방출된 광속의 양을 서로 동일하게 만들도록 입사 말단부 상에 입사된 광속을 분포시키고, 상기 마스크 스테이지를 상기 기판 스테이지와 동시에 이동시킴을 특징으로 하여, 마스크 상에서 복수의 조명 영역을 조명하고 마스크 상에서 형성된 패턴을 감광성 기판 위로 전송시키기 위한 주사형 노광 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    투영 광학계가 조명 영역과 동수의 광학계로 이루어짐을 특징으로 하는 장치.
  12. 피조사면을 조명하기 위한 조명광학장치에 있어서,
    1개 또는 복수개의 광원; 및
    상기 광원으로부터의 광을 받기 위한 입사 말단부와, 그 입사 말단부로부터의 광을 사출하기 위한 복수의 출구 말단부를 구비한 광가이드 수단을 구비하고,
    상기 복수의 출구 말단부로부터의 복수의 광에 기초하여, 상기 피조사면상에 복수의 조명영역을 조명하는 것을 특징으로 하는 조명광학장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 광가이드수단의 상기 입사 말단부는 원형상이며, 상기 광 가이드 수단의 상기 출구 말단부는 직사각형상인 것을 특징으로 하는 조명광학장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 광원의 수는, 상기 광가이드 수단의 상기 출구 말단부의 수 보다 적은 것을 특징으로 하는 조명광학장치.
  15. 제 12항에 있어서,
    상기 광가이드 수단의 상기 출구 말단부의 형상은, 상기 피조사면상의 상기 조명영역의 형상과 동일한 것을 특징으로 하는 조명광학장치.
  16. 피조사면을 조명하기 위한 조명광학장치에 있어서,
    복수의 광원; 및
    상기 복수의 광원으로부터의 광을 각각 받기 위한 복수의 입사 말단부와, 그 복수의 입사 말단부로부터의 광을 사출하기 위한 출구 말단부를 구비하는 광가이드 수단을 구비하고,
    상기 출구 말단부로부터의 광에 기초하여, 상기 피조사면상에 조명영역을 조명하는 것을 특징으로 하는 조명광학장치.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 광가이드 수단의 상기 입사 말단부는 원형상이며, 상기 광가이드 수단의 상기 출구 말단부는 직사각형상인 것을 특징으로 하는 조명광학장치.
  18. 마스크의 패턴을 감광성 기판상으로 전사하는 노광장치에 있어서,
    상기 마스크상의 조명영역을 조명하기 위한 청구항 제 12～17항의 어느 것인가 한 항에 기재된 조명광학장치; 및
    상기 조명영역내의 상기 패턴의 상을 상기 감광성 기판상에 형성하는 투영 광학계를 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 마스크상의 상기 조명영역은 복수인 것을 특징으로 하는 노광장치.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 투영 광학계의 수는, 상기 복수의 조명영역의 수와 동수인 것을 특징으로 하는 노광장치.
  21. 입사 말단부와 복수의 출구 말단부를 구비한 광가이드의 검사장치로서,
    상기 광가이드의 입사 말단부로 소정의 조도 분포의 광속을 입사시키는 광원부; 및
    상기 광가이드의 출구 말단부로부터의 광을 받아서, 상기 출구 말단부의 광량 분포에 관한 정보를 출력하는 수광부를 구비한 것을 특징으로 하는 검사장치.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 광원부는 상기 소정의 조도분포를 변화시키는 것을 특징으로 하는 검사장치.
  23. 복수의 입사 말단부와 출구 말단부를 구비한 광가이드의 검사장치로서,
    상기 광가이드의 입사 말단부로 소정의 조도분포의 광속을 입사시키는 광원부; 및
    상기 광가이드의 출구 말단부로부터의 광을 받아서, 상기 출구 말단부의 광량 분포에 관한 정보를 출력하는 수광부를 구비하고,
    상기 광원부는, 상기 광가이드의 복수의 입사 말단부 중 소정의 입사 말단부로 광속을 입사시키는 수단과, 상기 복수의 입사 말단부 중의 상기 소정의 입사 말단부와는 다른 입사 말단부로 광속을 입사시키는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 검사장치.
  24. 제 21 내지 제 23항 중 어느 한 항 기재의 광가이드 검사장치에 의해 검사된 광가이드.
  25. 피조사면을 조명하기 위한 조명광학장치에 있어서,
    적어도 1개의 광원; 및
    청구항 제 24항 기재의 광가이드를 구비하고,
    상기 광가이드의 입사 말단부는 상기 광원으로부터의 광을 받도록 위치 결정되며, 상기 광가이드의 출구 말단부는 상기 피조사면상에 복수의 조명 영역을 조명하도록 위치 결정되는 것을 특징으로 하는 조명광학장치.
  26. 마스크의 패턴을 감광성 기판상으로 전사하는 노광장치에 있어서,
    상기 마스크상의 복수의 조명영역을 조명하기 위한 청구항 제 25항 기재의 조명광학장치; 및
    상기 복수의 조명영역내의 상기 패턴의 상을 상기 감광성 기판상에 형성하는 투영 광학계를 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.
  27. 피조사면을 조명하기 위한 조명광학장치에 있어서,
    복수의 광원; 및
    청구항 제 24항 기재의 광가이드를 구비하고,
    상기 광가이드의 입사 말단부는 상기 복수의 광원으로부터의 광을 받도록 위치 결정되며, 상기 광가이드의 출구 말단부는 상기 피조사면상에 조명 영역을 조명하도록 위치 결정되는 것을 특징으로 하는 조명광학장치.
  28. 마스크의 패턴을 감광성 기판상으로 전사하는 노광장치에 있어서,
    상기 마스크상의 조명영역을 조명하기 위한 청구항 제 27항 기재의 조명광학장치; 및
    상기 조명영역내의 상기 패턴의 상을 상기 감광성 기판상에 형성하는 투영 광학계를 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.
  29. 입사 말단부와 복수의 출구 말단부를 구비한 광가이드의 검사방법으로서,
    상기 광가이드의 입사 말단부로 소정의 조도 분포의 광속을 입사시키는 공정; 및
    상기 광가이드의 출구 말단부로부터의 광을 받아, 상기 출구 말단부의 광량 분포에 관한 정보를 출력하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 검사방법.
  30. 복수의 입사 말단부와 출구 말단부를 구비한 광가이드의 검사방법으로서,
    상기 광가이드의 복수의 입사 말단부 중 소정의 입사 말단부로 광속을 입사시키는 공정;
    상기 복수의 입사 말단부 중의 상기 소정의 입사 말단부와는 다른 입사말단부로 광속을 입사시키는 공정; 및
    상기 광가이드의 출구 말단부로부터의 광을 받아서, 상기 출구 말단부의 광량 분포에 관한 정보를 출력하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 검사방법.
  31. 청구항 제 29 또는 제 30항 기재의 검사방법에 의해 검사된 광가이드.
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