KR100456436B1 - 조명장치 - Google Patents

Abstract

복수의 광원으로부터의 각각의 광빔을, 피조명면에, 도광(導光)하는 조명장치에 있어서, 복수의 광원으로부터의 각각의 광빔을 대략 평행한 광속으로 변환하는 복수의 제 1광학유닛과, 제 1광학유닛으로부터의 대략 평행한 광속들을 사용하여, 복수의 광원의 중첩된 상을 형성하는 제 2광학유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명장치에 대하여 개시되어 있다.

Description

조명장치{ILLUMINATION SYSTEM}

본 발명은 조명장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은, 예를 들면, 광리소그래피 처리에 의거하여, 예를 들면 반도체디바이스 또는 액정표시장치의 제조를 위한 투영노광장치에 적합하게 사용할 수 있고, 특히, 광원으로서 대전력 Hg램프를 복수개 가지는 조명광학계에 적합하게 사용할 수 있는 조명장치에 관한 것이다.

반도체디바이스 또는 액정표시장치의 제조에 사용되는 투영노광장치에서, 예를 들면, 조명광학계의 조명이 개선되어 생산량이 증가되었다.

일반적으로 사용되는 방법은 광원인 고압 Hg램프의 전력을 높게 한다. 1980년대 상반기에, 수백W 내지 2.0㎾의 Hg램프가 사용되었다. 1990년대 상반기에는, 3kW의 램프가 사용되었고, 1990년대 후반기에는, 5kW의 램프가 실용화되었다. 현재 대전력램프의 개발은 아직 계속되고 있다.

다른 방법은 복수의 램프를 사용한다. 일예로서, 일본국 특개평 5-45605호 공보에는 플라이즈 아이렌즈(fly's eye lens)와 관련하여 램프 및 타원형 미러를 각각 포함하는 3세트의 유닛을 사용하는 것을 개시하고 있으며, 여기서 플라이즈 아이렌즈의 광입사단은 유닛의 중심으로서 배열되어 있다.

또한, 일본국 특개평 7-135133호 공보, 동 7-135149호 공보 및 동 6-349710호는 복수의 광원(램프)의 사용예를 개시하고 있다.

[발명의 요약]

그러나, 전술한 일본국 특개평5-45605호 공보에 공개되어 있는 바와 같이, 타원형 미러에 의하여 형성되는 집광점에 플라이즈 아이렌즈가 직접 배열된 구조에서는, 플라이즈 아이렌즈의 NA(개구수)는 타원형의 NA보다 적어도 3배 이상되어야 한다.

대전력 Hg램프에서, 상기 램프의 전구크기는 약 10cm 만큼 크므로 집광에 사용되는 타원형 미러의 지름은 반드시 약 50cm만큼 커야 한다. 이것은, 큰 직경을 가지는 타원형 미러를 사용하지 않고, 램프의 금속베이스 등의 램프의 온도제한부분의 온도, 예를 들면, 허용온도를 초과하기 때문이다. 대전력 Hg램프에서, 타원형 미러를 수납하는 램프하우스는, 예를 들면 가능한 만큼 작게 구성되어야 한다. 이 때문에, 큰 NA를 가지고 그 초점 사이의 거리가 짧은 타원형 미러러를 사용한다. 즉, 대부분의 경우에, NA는 0.25이상이고, 광축방향의 길이는 짧아진다. 이에 따라서, 전술한 일본국 특개평 5-45605의 실시예에는, 플라이즈 아이렌즈는 0.75이상의 NA를 가져야 한다. 그러나, 이에 의해 플라이즈 아이렌즈의 광학수차가 상당히 크게 되므로, 광학계를 배열하기가 매우 어렵다.

따라서, 본 발명의 제 1목적은 상기 설명된 불편이 제거 또는 감소될 수 있는 조명장치를 제공하는 데 있다.

한편, 반도체디바이스 또는 액정표시장치의 제조를 위한 투영노광장치에 사용되는 대전력 Hg램프에서, 예를 들면, 램프의 전구의 연장방향, 즉, 뻗는 방향이 수평 방향 또는 경사진 방향을 따라서 놓여지면, 발광은 불안정하게 된다.

따라서, 본 발명의 제 2목적은 복수의 램프의 발광이 안정화된 조명장치를 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 의거하여 3차원적 구성을 가진 조명장치를 위에서부터 본 개략도

도 2는 본 발명의 제 1실시예에 의거하여 3차원적 구성을 가진 조명장치를 뒤에서부터 본 개략도

도 3은 본 발명의 제 1실시예에 의거하여 3차원적 구성을 가진 조명장치를 측면에서 본 개략도

도 4는 본 발명의 제 2실시예에 의거하여 3차원적 구성을 가진 조명장치를 위에서부터 본 개략도

도 5는 본 발명의 제 3실시예에 의거하여 3차원적 구성을 가진 조명장치를 뒤에서 본 개략도

도 6은 본 발명의 제 3실시예에 의거하여 3차원적 구성을 가진 조명장치를 측면에서 본 개략도

도 7은 본 발명에 의한 조명장치를 이용한 반도체디바이스의 제조방법의 순서도

도 8은 도 7의 순서도의 절차에서 웨이퍼공정을 상세하게 설명한 순서도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1, 1a 내지 1c : 램프 2, 2a 내지 2c : 타원형 미러

3, 3a 내지 3c : 제 1편향미러 4, 4a 내지 4c : 제 1콜리메이터렌즈

5, 5a 내지 5c : 제 2편향미러 6 : 제 2콜리메이터

7 : 플라이즈 아이렌즈 8 : 콘덴서렌즈

9 : 편향미러 10 : 슬릿

11 : 결상광학계 12 : 마스크

13 : 투영광학계 14 : 플레이트

15 : 제 3편향미러

본 발명의 제 1측면에 의하면, 복수의 광원으로부터의 각각의 광빔을 피조명면에 도광(導光)하는 조명장치에 있어서, 상기 조명장치는, 복수의 광원으로부터의 광빔의 각각을 평행한 광속(light flux)으로 변환하는 복수의 제 1광학수단과; 상기 제 1광학수단으로부터의 평행한 광속들을 사용하여, 복수의 광원의 중첩된 상을 형성하는 제 2광학수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명장치를 제공한다.

본 발명의 제 2측면에 의하면, 복수의 램프로부터의 각각의 광빔을 피조명면에 도광하는 조명장치에 있어서, 상기 복수의 램프는, 그 각각의 발광관이 수직방향으로 뻗도록 배치하고, 또한, 상기 조명장치는 복수의 램프로부터 방출되는 광빔들을 편향시키는 복수의 편향수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명장치를 제공한다.

본 발명의 기타 다른 목적, 특징 및 이점은, 첨부한 도면과 함께 설명된 본 발명의 바람직한 실시예의 다음의 설명을 고려하면 더욱 명백해 질 것이다.

[바람직한 실시예의 설명]

본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하면서 이하 설명한다.

[제 1실시예]

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 의한 조명장치의 상면도이다. 램프(1a) 및 (1b)(도시되지 않음)는, 수직으로 뻗어 배열된 발광관을 가지고, 이들 램프로부터 방출된 각 광빔은 도면의 이면으로부터 표면 방향으로 진행한다. 상기 광빔은 타원형 미러(2a) 및 (2b)(도시되어 있지 않음)에 의해 반사된 다음에, 수직방향으로부터 수평방향으로 제 1편향미러(3a) 및 (3b)에 의해 편향된다. 이후에, 이들 광빔은 집광점(a) 및 (b)(타원형 미러(2a) 및 (2b)의 제 2초점)에서 집광된다. 즉, 램프(1a) 및 (1b)는 대략 타원형 미러(2a) 및 (2b)의 제 1초점에 배치되어 있다.

도 2는, 이면(도 1 참조)에서 본 제 1실시예의 조명장치를 도시한다. 램프(1) 및 (1b)는 5kW의 대전력 램프이다. 광을 안정하게 발광시키기 위해서는, 발광관은 그의 뻗는 방향을 수직으로 유지하면서 점등되어야 한다. 이와 같은 램프로서는, 일반적으로 500W이상의 출력의 Hg램프 및 Xe램프가 상기 램프에 해당한다.

램프(1a) 및 (1b)에서, 발광휘도점을 대략 타원형 미러(2a) 및 (2b)의 제 1초점위치에 배치하고, 이에 의해 타원형 미러(2a) 및 (2b)는 해당 미러의 제 2초점위치의 부근에, 집광점(a) 및 (b)으로서 램프의 휘도점 상을 결상하도록 기능한다. 여기에서 사용되는 타원형 미러(2a) 및 (2b)는, 집광점에서 집광되는 광의 NA가, 가능한 한, 제 1 및 제 2초점 사이의 거리를 단축하기 위하여 0.25이상인 것이 바람직하다.

제 1편향미러(3a), (3b)는, 수직방향으로부터 수평방향으로 광을 편향시키도록 기능한다.

램프(1a)로부터 방출되고 집광점(a)에서 집광되는 광빔은, 제 1콜리메이터렌즈(collimator lens)(제 1광학수단)를 통과함으로써, 대략 평행한 광속으로 변환된다. 이후에, 이 광은 수평면을 따라서 제 2편향미러(5a)에 의해 편향된 다음에, 제 1콜리메이터렌즈(4a)의 초점길이보다도 긴 초점길이를 가지는 제 2콜리메이터렌즈(제 2광학수단)(6)에 입사한다. 마찬가지로, 램프(1b)로부터 방출되고 집광점(a)에서 집광되는 광빔은 제 1콜리메이터렌즈(4b)를 통과함으로써 대략 평행한 광속으로 변환되고, 이어서, 수평면(a)을 따라서 제 2편향미러(5a)에 의해 편향된 다음에, 제 2콜리메이터렌즈(6)에 입사한다.

여기서, 제 1콜리메이터렌즈(4a) 및 (4b)는, 집광점(a) 및 (b)이 대략 제 1콜리메이터렌즈의 광입사측의 주요점 위치로부터 제 1콜리메이터렌즈의 초점거리(f1)에 있도록 배치된다. 그 결과, 제 1콜리메이터렌즈에 입사하는 입사광의 개구각도가 크게 되는 반면에, 이 개구각도에 대응되는 NA는 타원형 미러(2a) 또는 (2b)의 집광 NA와 거의 동일하다.

램프(1a)((1b)), 타원형 미러(2a)((2b)) 및 제 1편향미러(3a)((3b)) 사이에는, 공기를 차단하기 위하여 밀봉유리(도시되지 않음)가 배치되어 있다. 즉, 대전력 램프를 사용하는 조명장치에서와 같이, 램프, 타원형 미러 및 밀봉유리에 의해 램프박스를 형성해서 열배기를 행한다. 예를 들면, 조작자의 손의 화상을 방지하기 위하여 램프박스는 이중벽 등의 열안전구조로 형성되고, 따라서 매우 넓은 단면적의 상자구조를 가진다.

이 때문에, 2개의 램프박스가 서로 병렬로 배치되는 경우, 이들 램프박스의 광축 사이의 거리는 길어지게 된다. 이 실시예에서는, 이것을 고려하여, 제 1콜리메이터 렌즈(4a) 및 (4b)에 의해 대략 평행한 광속으로 변환된 각 광속은, 수평면을 따라서 제 2편향미러(5a) 및 (5b)에 의해 편향된다. 이에 의해, 램프박스를 서로 떨어지게 배치하면서, 두 개의 램프로부터의 두 개의 광속 사이의 공간을 가능한 한 작게 할 수 있다.

제 1콜리메이터렌즈(4a) 및 (4b)를 통과하는 광속은, 제 2편향미러(5a) 및 (5b)에 의해 편향되어, 서로 병렬로 유지한 상태에서, 제 2콜리메이터렌즈(6)로 입사한다.

다음에, 제 2콜리메이터렌즈(6)를 통과한 광은, 복수의 작은 소자렌즈로 이루어진 플라이즈 아이렌즈(7)로 입사한다.

여기서, 상기 설명한 바와 같이 제 1콜리메이터렌즈(4a) 및 (4b)의 초점길이가 (f1)이고 제 2콜리메이터렌즈(6)의 초점길이가 (f2)인 경우, 제 1콜리메이터렌즈(4a) 및 (4b)의 광출사측 주점위치와 제 2콜리메이터렌즈(6)의 광입사측 주점위치 사이의 거리를 (f1+f2)의 관계와 대략 동일하게 한다.

이와 같이 함으로써, 제 2콜리메이터렌즈(6)의 광출사측 주점위치 이후의 거리(f2)의 위치에서, 램프(1a) 및 (1b)의 휘도점의 상을 형성한다(두 개의 재결상된 상이 서로 중첩되어있음).

플라이즈 아이렌즈(7)는 제 2콜리메이터렌즈(6)의 광출사측 주점위치이후의 거리(f2)의 위치에 배치된다. 이 구성에 의해, 플라이즈 아이렌즈(7)를 구성하는 모든 소자렌즈는 램프(1a) 및 (1b)로부터의 광선을 받을 수 있다.

또한, 제 1콜리메이터 렌즈(4a) 및 (4b)의 초점길이(f1) 및 제 2콜리메이터 렌즈(6)의 초점길이(f2)에 관하여, f2 ≥ (2×f1)의 관계가 설정된다. 이 구성에 의해, 제 1콜리메이터렌즈의 최대 NA는, 광입사측에서 타원형 미러의 최대 NA와 대략 동일하게 된다. 제 2콜리메이터의 동공직경은, 동일한 크기의 2개의 제 1콜리메이터렌즈(4a) 및 (4b)로부터의 광속을 입사동공면에서 합성하기 때문에, 제 1콜리메이터렌즈의 동공직경의 거의 2배이다.

f2=f1의 관계를 이용하면, 플라이즈 아이렌즈(7)측에서 제 2콜리메이터의 NA는 제 1콜리메이터렌즈의 NA의 2배가 된다. 그러나, 여기서 f2≥(2×f1)의 관계를 설정하면, 플라이즈 아이렌즈(7)측에서 제 2콜리메이터렌즈(6)의 NA는 제 1콜리메이터렌즈의 NA와 대략 동일하거나, 또는 그것보다 작게 형성될 수 있다.

이 실시예의 조명장치에서는, 제 1콜리메이터렌즈(4a) 및 (4b) 및 제 2콜리메이터렌즈(6)에 의해 형성되는 결상계의 구성은, 광입사측 및 광출사측의 양쪽에 대해 텔레센트릭(telecentric)하게 형성된다. 이에 대해 이하 설명한다.

이 결상계에서는, 제 2편향미러(5a)((5b))를 배치하는 때에, 제 2편향미러의 위치가 이동해도, 미러에 필요한 유효 직경이 크게 변경하지 않도록, 제 1콜리메이터렌즈(4a)((4b))를 통과하는 광을 대략 평행하게 한다. 그러므로, 미러의 배치에 관한 설계자유도가 크게 된다.

또한, 이 결상계의 광출사측도 센트릭하게 형성된다. 이 구조에 의해, 제 2콜리메이터렌즈(6)를 통과하는 광의 주광선은, 플라이즈 아이렌즈의 중심부 또는 외주부의 임의의 소자렌즈에 대해 평행하게 된다.

여기서, 광출사측이 텔레센트릭하지 않은 경우를 고려한다. 플라이즈 아이렌즈(7)의 중심부의 소자렌즈가 입사광빔의 NA(즉, 광의 소멸, 즉, 가리워짐(eclipse)이 없는 NA)와 대략 동등한 NA를 가지고, 또한 주변부의 소자렌즈가 중심부의 소자렌즈와 마찬가지이면, 주변부의 소자렌즈에서는, 주광선의 경사에 대응하는 양만큼, 입사광빔에 가리워짐이 생긴다.

플라이즈 아이렌즈(7)에 입사하는 광에 대해 주변부의 소자렌즈에 발생하는 광의 가리워짐을 방지하기 위해서는, 주변부의 소자렌즈는, 중심부의 소자렌즈보다도 입사하는 광의 주광선의 경사분에 대응하는 양만큼, 큰 NA를 가져야 한다.

플라이즈 아이렌즈는 소자렌즈가 틈새없이 연속적으로 배치된 밀집한 구조를 가지므로, 각각의 소자렌즈의 직경을 최적화할 수 없다. 따라서, 중심부의 렌즈 및 주변부의 렌즈의 양자는 동일한 소자렌즈를 사용하여야 한다.

이것을 고려하면, 제 2콜리메이터렌즈(6)는 광출사측이 텔레센트릭하게 된다. 이 구성에 의해, 플라이즈 아이렌즈(7)의 모든 소자렌즈는, 중심부의 소자렌즈(광의 가리워짐이 없는 최소의 NA렌즈)와 동일한 소자렌즈로 될 수 있다.

도 3은 플라이즈 아이렌즈(7)이후의 광학 구성을 도시한다. 플라이즈 아이렌즈(7)로부터 방출된 광빔은 콘덴서 렌즈(8)를 통과한 다음에, 편향미러(9)에 의해 편향된다. 이후에, 광은 슬릿(10)을 조명한다.

슬릿(10)을 통과하는 광은 결상광학계(11)를 통과한 후, 마스크(12)를 조명한다.

콘덴서렌즈(8)는, 플라이즈 아이렌즈(7)로부터 방출된 광을 이용함으로써, 슬릿(10)에 쾰러(Koehler) 조명을 행하도록 기능한다. 즉, 슬릿면(10)으로부터 보면, 플라이즈 아이렌즈(7)의 광출사면은 대략 동공위치에 있다. 이와 같은 결과로서, 플라이즈 아이렌즈(7)의 소자렌즈로부터 방출된 광빔은 슬릿위에 서로 중첩되고, 따라서 슬릿은 균일하게 조명된다.

투영광학계(13)가 오목, 볼록 및 오목한 표면을 가지는 3개의 미러를 포함하는 반사형의 투영계를 구비하는 경우에는, 슬릿(10)의 개구형태는 원호형태이어도 된다. 투영광학계(13)가 복수의 렌즈를 가지는 굴절형 투영광학계인 경우에는, 슬릿(10)의 개구형태는, 일반적으로 대략 사각형이어도 된다.

결상광학계(11)는, 슬릿(10)의 개구의 상을 마스크(12)위에 재결상하게 기능한다.

편향미러(9)의 위치에 대해서는, 플라이즈 아이렌즈(7) 및 마스크(12) 사이의 임의의 위치에 편향미러(9)를 배치하면 된다. 마스크(12)가 수직으로 유지되는 경우, 편향미러(9)는 불필요하다.

마스크(12)위에는 패턴이 형성되어 있다. 마스크(12)에 의해 발생한 회절광은 투영광학계(13)를 통과한 다음에, 플레이트(14)위에 패턴상을 형성한다.

플레이트(14)는 실리콘웨이퍼 또는 액정패널용 유리기판으로 이루어지고, 레지스트가 도포되어 있다. 주사형 노광장치인 경우에는, 마스크(12) 및 플레이트(14)는 주사·이동시킴으로써 마스크(12)의 패턴을 플레이트(14)에 전사한다. 한편, 스테퍼형 투영노광장치인 경우에는, 마스크(12) 및 플레이트(14)의 상대적인 위치를 고정시킨 상태에서, 패턴전사가 행해진다.

[제 2실시예]

도 4는 본 발명의 제 2실시예에 의한 조명장치의 상면도이다. 이 실시예에는, 상기에서 설명한 제 1실시예에서, 램프(1c) 및 광학소자(2c), (3c) 및 (4c)가 부가된 실시예에 대응한다(예를 들면, 3개의 광원). 램프(1c)(도시되지 않음)로부터 방출되고 타원형 미러(2c)(도시되지 않음)에 의해 반사된 광빔은 제 1편향미러(3c)에 의해 편향되고, 따라서 광로는 수직방향으로부터 수평방향으로 편향된다. 이후에, 광은 집광점(c)에 집광된다.

이어서, 집광점(c)으로부터의 광은 제 1콜리메이터렌즈(4c)를 통과한 다음에, 제 2콜리메이터렌즈(6)위에 입사한다. 램프(1c)로부터 방출된 광은, 제 2편향미러를 경유하지 않는 것을 제외하고는, 램프(1a) 및 (1b)로부터 방출된 광빔과 마찬가지이다. 그러므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

제 2실시예에서는, 제 1콜리메이터렌즈(4a) 및 (4b)의 초점길이(f1) 및 제 2콜리메이터렌즈(6)의 초점길이(f2)는 f2≥(3×f1)의 관계로 배치된다. 이 구성에 의해, 플라이즈 아이렌즈측에서 제 2콜리메이터렌즈(6)의 NA는 제 1콜리메이터렌즈의 NA와 대략 동일하거나, 또는 그것보다 작게 형성될 수 있다.

[제 3실시예]

제 3실시예는, 3개의 광원중에서, 광원(1a) 및 (1b)으로부터 방출된 광빔을 제 2콜리메이터렌즈(6)의 입사동공면에 투영시켜 서로 병렬배치될 때까지 설치된 편향미러의 개수가 제 2실시예와 다르다.

도 5는 제 3실시예에 의한 조명장치의 수직단면도이다. 광원(1a) 및 (1b)으로부터 방출된 광빔은, 콜리메이터렌즈의 입사동공면에 도달하기 전에, 제 1편향미러(3a), (3b), 제 2편향미러(5a), (5b) 및 제 3편향미러(15)에 의해 반사된다. 광원(1c)로부터 방출된 광은, 콜리메이터렌즈(6)의 입사동공면에 도달하기 전에, 제 3편향미러(15)에 의해 편향된다.

도 6은 제 2콜리메이터렌즈(6) 이후의 광로를 도시한다. 3개의 광원으로부터 방출된 광빔은, 서로 병렬배치된 후에, 편향미러(15)에 의해 제 2콜리메이터렌즈(6)를 향하여 편향된다. 제 2콜리메이터렌즈(6) 이후의 광학구성은 제 2실시예의 광학구성과 마찬가지이다.

상기 설명된 제 1실시예 내지 제 3실시예에서는, 적어도 한 개의 광원으로부터 광로중에 2회의 편향이 필요하다는 것을 알 수 있다. 장치 전체의 배치를 최적화하는 관점으로부터, 이들의 실시예 중에서 임의의 한 실시예를 선택하는 것을 결정하여 된다.

광원으로부터 방출된 광이 타원형 미러의 사용에 의해 일단 집광된 다음에, 제 1콜리메이터렌즈(1a), (1b) 또는 (1c)의 사용에 의해 대략 평행한 광으로 변형되기 때문에, 상기와 같은 배치의 자유도를 넓게 할 수 있다.

대략 평행한 광 때문에, 제 2콜리메이터렌즈(6)까지의 거리가 도 5 내지 도 6에 도시된 바와 같이 긴 경우이어도, 광속은 넓게 확장되지 않는다. 따라서, 도 5 및 도 6의 경우 및 도 4의 경우에, 제 2콜리메이터렌즈(6)는 대략 동일한 직경을 가져도 된다.

[제 4실시예]

도 1, 도 3, 도 4 및 도 6의 경우에 2차광원을 생성하는 광학소자(집적기(integrator))인 플라이즈 아이렌즈(7)는, 직사각형 또는 육각형의 단면형상을 가지는 소자렌즈를 포함하여도 된다. 이들의 소자렌즈는 밀접하게 병렬배치되어, 각각의 소자렌즈의 광입사면과 광출사면이 화상 및 동공의 관계에 있다.

그러나, 플라이즈 아이렌즈(7)는 일본국 특개평 4-78002호 공보에 개시된 바와 같은 원통형 렌즈배열로 대체되어도 된다. 이러한 원통형 렌즈배열은 직사각형의 조명영역이 형성되는 경우에 빈번하게 사용된다.

대안적으로, 집적기로서, 광학 파이프(로드)(rod)라 칭하는 광학소자가 사용되어도 된다. 이러한 광학 파이프(로드)는, 그 용도에 따라서, 직사각형, 원형 또는 육각형의 단면 형상을 가질 수 있다. 어떤 경우에도, 파이프(로드)의 측면은 전체 반사면을 형성하고 있어, 만화경처럼, 광입사면에 형성된 광강도분포를 광출사면에서 균일하게 형성하는 데 이용된다. 그러나, 광학 파이프(로드)를 이용하는 경우, 콘덴서렌즈(8)의 사용에 의해 슬릿(10)을 쾰러조명하면, 제 2콜리메이터렌즈(6)의 입사동공면위의 상의 광강도분포가 슬릿의 개구에 나타나고(즉, 서로 병렬로 배치된 타원형 미러에 대응하는 휘도분포가 나타나고), 따라서 균일한 조명분포를 얻을 수 없는 것에 유의하여야 한다. 이런 경우에, 플라이즈 아이렌즈는 광학 파이프(로드)이후에 배치되어도 된다(플라이즈 아이렌즈의 광입사면의 크기 및 형상은 광학 파이프의 광출사면의 크기 및 형상과 동일하거나 커도 됨). 대안적으로, 결상계가 광학 파이프(로드) 이후에 배치되고, 또한 부가적으로 플라이즈 아이렌즈를 배치함으로써(광학 파이프의 광출사면이 플라이즈 아이렌즈군의 광입사면위에 재결상됨으로써), 따라서 콘덴서렌즈(8)의 사용에 의해 슬릿(10)을 쾰러조명하면 된다.

또 다른 대안으로서, 임계적인 조명방법이 사용되어도 되며, 광학 파이프(로드)의 상은 콘덴서렌즈(8)에 의해 재결상된다. 이것은 임계적인 조명방법 + 단일의 집적기(광학 파이프)의 실시예이다.

도 1, 도 4 및 도 6은 단일 집적기(플라이즈 아이렌즈)를 이용한 쾰러조명에 의거한 실시예를 도시한다. 그러나, 본 발명은, 집적기의 단수와 집적기의 종류 및 이들과 조명방법의 조합으로 제한되는 것은 아니고, 소망하는 바와 같이 변경하여도 된다.

상기한 실시예는, 발광관의 뻗는 방향을 수직방향으로 배치된 복수의 대전력 램프광원을 포함하는 조명장치를 제공할 수 있다.

또한, 복수의 대전력 램프광원을 사용한 고휘도의 조명장치는, 투영노광장치의 처리량을 증가시킬 수 있다.

대전력램프는 램프의 공기 냉각을 양호하게 하기 위해 대형의 타원형 미러를 필요로 한다. 그러나, 본 발명의 상기 실시예에 의하면, 타원형 미러 이후의 광학계는 콤팩트화할 수 있고, 따라서 작은 풋프린트(footprint)를 가지는 투영노광장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 실시예에서는, 복수의 램프로부터의 광빔들은 각각의 플라이즈 아이렌즈의 소자렌즈에 공급되므로, 하나의 광원이 소등된 경우에도, 조명영역의 조도는 저하되지만, 조명영역의 조명분포의 균일성은, 변화하지 않거나 또는 작게 변화한다. 즉, 이들 실시예는 램프광원의 오차에 민감하지 않은 조명장치를 제공할 수 있다.

또한, 이들 실시예에 의하면, 복수의 램프의 광을 합성하는 광로를 구성하는데 있어 자유도가 크다. 그러므로, 투영노광장치의 배치요구사항과 일치하는 조명장치를 제공할 수 있다.

다음에, 이전에 설명한 바와 같은 조명장치를 사용한 반도체디바이스의 제조방법의 실시예를 설명한다.

도 7은, 예를 들면, 반도체칩(예를 들면, IC 또는 LSI), 액정패널 또는 CCD등의 마이크로디바이스의 제조공정의 순서도이다.

스텝 1은 반도체디바이스의 회로를 설계하는 설계공정이다. 스텝 2는 회로패턴설계의 의거하여 마스크를 제작하는 공정이다. 스텝 3은 실리콘 등의 재료를 사용함으로써 웨이퍼를 제조하는 공정이다. 스텝 4는 이와 같이 제조된 마스크와 웨이퍼를 사용함으로써, 리소그래피를 통하여 웨이퍼위에 실제의 회로를 형성하는 것을 특징으로하는 웨이퍼 공정으로서 전공정이라 칭한다. 이에 후속하는 스텝 5는, 스텝 4에 의해 처리된 웨이퍼를 반도체칩으로 형성하는 조립단계로서 후공정이라 칭한다. 이 스텝은 조립(다이싱 및 본딩)공정 및 패키징(칩 밀봉)공정을 포함한다. 스텝 6은 스텝 5에 의해 제조된 반도체디바이스의 동작검사, 내구성 검사 등을 행하는 검사공정이다. 이러한 공정에 의해 반도체디바이스는 완성되어 출하된다(스텝 7).

도 8은 웨이퍼 공정을 상세하게 표시한 순서도이다.

도 11은 웨이퍼의 표면을 산화하는 산화공정이다. 스텝 12는 웨이퍼표면 위에 절연막을 형성하는 CVD공정이다. 스텝 13은 진공증착에 의해 웨이퍼위에 전극을 형성하는 전극형성공정이다. 스텝 14는 이온을 웨이퍼에 주입하는 이온주입공정이다. 스텝 15는 레지스트(감광성 재료)를 웨이퍼에 도포하는 레지스트공정이다. 스텝 16은 상기에서 설명한 노광장치를 통하여 웨이퍼위에 마스크의 회로패턴을 노광에 의해 프린팅하는 노광공정이다. 스텝 17은 노광된 웨이퍼를 현상하는 현상공정이다. 스텝 18은 현상된 레지스트 상이 외의 부분을 제거하는 에칭공정이다. 스텝 19는 에칭공정을 행한 이후에 웨이퍼 위에 남아있는 레지스트재료를 박리하는 레지스트박리공정이다. 이들 공정을 반복함으로써, 회로패턴은 웨이퍼 위에 중첩하여 형성된다.

이들 구성에 의해, 고밀도의 마이크로디바이스가 제조될 수 있다.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 제 1측면에 의하면, 조명광의 NA를 소망의 값으로 설정할 수 있다.

본 발명의 제 2측면에 의하면, 램프의 발광관이 뻗는 방향은 수직으로 배치할 수 있다.

본 발명은 여기에 개시된 구조를 참조하면서 설명되었지만, 설명된 상세에 한정되는 것은 아니고, 본 출원은 다음의 특허청구범위의 범주나 개선의 목적내에 있는 수정이나 변경을 포함되도록 의도되어 있다.

Claims (13)

1. 복수의 광원으로부터의 광빔들을 피조명면에 도광(導光)하는 조명장치에 있어서,

   복수의 광원으로부터의 광빔의 각각을 평행한 광속으로 변환하는 복수의 제 1광학수단과,

   상기 제 1광학수단으로부터의 평행한 광속들을 사용하여, 복수의 광원의 중첩된 상을 형성하는 제 2광학수단을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 조명장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제 2광학수단은 상기 제 1광학수단보다도 초점길이가 긴 것을 특징으로 하는 조명장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 제 1광학수단으로부터의 평행한 광속들이 상기 제 2광학수단 위에 서로 병렬배치되어 입사되도록, 상기 제 1광학수단중 적어도 하나로부터의 광속을 편향시키는 편향수단을 부가하여 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 조명장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 광원들이 타원형 미러의 제 1초점에 배치되고, 제 2초점에는 상기 광원들의 상을 형성하는 타원형 미러를 가지고,

   상기 제 1광학수단의 초점은 상기 타원형 미러의 제 2초점과 일치하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 타원형 미러의 개구직경은, 상기 제 1광학수단에 의해 형성된 평행한 광속의 직경보다도 큰 것을 특징으로 하는 조명장치.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 피조명면을 균일하게 조명하기 위한 광학 집적기를 부가하여 포함하고, 상기 복수의 광원의 중첩된 상은 상기 광학 집적기의 광입사면 위에 형성되는 것을 특징으로 하는 조명장치.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 제 2광학수단은, 그의 광출사측이 텔레센트릭한 것을 특징으로 하는 조명장치.
8. 복수의 램프로부터의 광빔을 피조명면에 도광하는 조명장치에 있어서,

   상기 복수의 램프는, 발광관이 수직방향으로 뻗도록 배치되고, 상기 조명장치는 복수의 램프로부터 방출되는 광빔들을 편향시키는 복수의 편향수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
9. 제 1항 내지 제 7항중 어느 한 항에 기재된 조명장치를 구비한 노광장치에 있어서,

   상기 조명장치를 사용하여 피조명면으로서 마스크표면을 조명하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
10. 제 9항에 있어서,

    마스크표면 위에 형성된 패턴을 감광성 기판에 투영하는 투영광학계를 부가하여 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
11. 감광성 재료를 웨이퍼에 도포하는 단계와;

    청구항 제 9항에 기재된 노광장치를 이용해서 마스크표면에 형성된 패턴을 웨이퍼에 노광전사하는 단계와;

    노광에 의해 웨이퍼에 전사된 패턴을 현상하는 단계

    로 이루어진 것을 특징으로 하는 디바이스의 제조방법.
12. 제 8항에 기재된 조명장치를 구비한 노광장치에 있어서,

    상기 조명장치를 사용하여 피조명면으로서 마스크표면을 조명하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
13. 감광성 재료를 웨이퍼에 도포하는 단계와;

    청구항 제 12항에 기재된 노광장치를 이용해서 마스크표면에 형성된 패턴을 웨이퍼에 노광전사하는 단계와;

    노광에 의해 웨이퍼에 전사된 패턴을 현상하는 단계

    로 이루어진 것을 특징으로 하는 디바이스의 제조방법.