KR101391384B1 - 조명 광학 장치, 노광 장치 및 노광 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회절 광학 소자로부터의 0차광의 영향을 실질적으로 받지 않고, 원하는 환형띠 조명이나 원형 조명 등을 실현할 수 있는 조명 광학 장치에 관한 것이다. 광원(1)으로부터의 광속을 소정의 광강도 분포의 광속으로 변환하는 회절 광학 소자(3)와, 회절 광학 소자와 피조사면(M) 사이에 배치되어 회절 광학 소자로부터의 광속에 기초하여 조명 동공면(pupil surface)에 실질적인 면 광원을 형성하는 광 인터그레이터(8)와, 회절 광학 소자와 광 인터그레이터 사이에 배치되어 실질적인 면 광원의 크기 및 형상을 변화시키는 정형 광학계(4, 6, 7)와, 정형 광학계의 광로 내에 있어서 회절 광학 소자와 실질적으로 푸리에 변환의 관계에 있는 위치에 배치되어 회절 광학 소자로부터의 O 차광이 조명 광로를 따라서 진행하는 것을 저지하는 저지 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

Description

조명 광학 장치, 노광 장치 및 노광 방법{LIGHTING OPTICAL DEVICE, EXPOSURE SYSTEM, AND EXPOSURE METHOD}

본 발명은 조명 광학 장치, 노광 장치 및 노광 방법에 관한 것으로, 특히 반도체 소자, 촬상 소자, 액정 표시 소자, 박막 자기 헤드 등의 마이크로 디바이스를 리소그래피 공정으로 제조하기 위한 노광 장치에 적합한 조명 광학 장치에 관한 것이다.

이러한 종류의 전형적인 노광 장치에 있어서는, 광원으로부터 사출된 광속이 광 인터그레이터로서의 플라이 아이 렌즈를 통해 다수의 광원으로 이루어지는 실질적인 면 광원으로서의 2차 광원을 형성한다. 2차 광원으로부터의 광속(光束)은 플라이 아이 렌즈의 후측 초점면 근방에 배치된 개구 조리개를 통해 제한된 뒤 콘덴서 렌즈에 입사한다.

콘덴서 렌즈에 의해 집광된 광속은 소정 패턴이 형성된 마스크를 중첩적으로 조명한다. 마스크의 패턴을 투과한 빛은 투영 광학계를 통해 웨이퍼 상에 결상한다. 이렇게 해서, 웨이퍼 상에는 마스크 패턴이 투영 노광(전사)된다. 또, 마스크에 형성된 패턴은 고집적화되어 있고, 이 미세 패턴을 웨이퍼 상에 정확히 전사하기 위해서는 웨이퍼 상에 있어서 균일한 조도 분포를 얻는 것이 불가결하다.

또한, 미세 패턴을 웨이퍼 상에 고정밀도로 전사하기 위해서, 플라이 아이 렌즈의 후측 초점면에 원형상의 2차 광원을 형성하고, 그 크기를 변화시켜 조명의 코히어런스 σ[σ값= 개구 조리개 직경/투영 광학계의 동공(pupil) 직경 또는 σ값= 조명 광학계의 사출측 개구수/투영 광학계의 입사측 개구수]를 변화시키는 기술이 주목받고 있다. 또한, 플라이 아이 렌즈의 후측 초점면에 환형띠 형상이나 4극형의 2차 광원을 형성하여 투영 광학계의 초점 심도나 해상력을 향상시키는 기술이 주목받고 있다.

전술한 바와 같이 종래의 노광 장치에서는, 회절 광학 소자를 이용하여 입사광속을 원하는 단면 형상의 광속으로 변환하여 플라이 아이 렌즈의 입사면으로 유도함으로써, 원형상의 2차 광원에 기초하는 통상의 원형 조명을 행하거나, 환형띠 형상이나 4극형의 2차 광원에 기초하는 변형 조명(환형띠 조명이나 4극 조명)을 행하기도 하고 있다. 여기서, 회절 광학 소자는 0차광(직진광)이 실질적으로 발생하지 않도록 설계되어 있다.

그러나, 예를 들면 제조 오차 등으로 인해, 회절 광학 소자로부터의 0차광의 발생을 피하는 것은 곤란하다. 이 경우, 회절 광학 소자로부터 발생한 0차광은 불필요광이 되어 플라이 아이 렌즈의 입사면의 중앙부(광축 근방 부분)에 집광되어, 예를 들면 환형띠 조명시에는 환형띠 형상의 2차 광원의 중앙에 비교적 작지만 휘도가 높은 면 광원을 형성한다. 그 결과, 환형띠 형상의 2차 광원의 중앙에 불필요한 면 광원이 형성됨으로써, 원하는 환형띠 조명을 실현할 수 없다.

종래 기술에서는, 원하는 환형띠 조명을 실현하기 위해서 플라이 아이 렌즈 의 입사면이나 사출면 근방에서 광축 근방의 빛(즉, 회절 광학 소자로부터의 0차광)을 차단하는 구성이 제안되어 있다(예를 들면 특허 문헌 1을 참조).

특허 문헌 1 : 일본 특허 공개 제2001-176766호 공보(도 12 및 관련된 기재)

전술한 바와 같이, 종래 기술에서는 플라이 아이 렌즈의 입사면이나 사출면 근방에서의 중심 차광에 의해 회절 광학 소자로부터의 0차광의 영향을 회피하여 원하는 환형띠 조명을 실현할 수 있다. 그러나, 원형 조명시에 전술한 중심 차광의 영향에 의해 2차 광원의 중앙에 비교적 작은 암부(暗部)가 형성되고, 원하는 원형상의 2차 광원이 아니라 환형띠 형상의 2차 광원이 형성되게 된다.

비교적 큰 원형상의 2차 광원을 이용하는 원형 조명, 즉 큰 σ 원형 조명의 경우, 암부의 외경에 비하여 2차 광원의 외경이 훨씬 크기 때문에, 암부의 영향을 거의 받지 않고 거의 원하는 큰 σ 원형 조명을 실현할 수 있다. 그러나, 비교적 작은 원형상의 2차 광원을 이용하는 작은 σ 원형 조명의 경우, 암부의 영향에 의해 원하는 원형상과는 실질적으로 다른 환형띠 형상의 2차 광원이 형성되게 되고, 원하는 작은 σ 원형 조명을 실현할 수 없다.

본 발명은 회절 광학 소자로부터의 0차광의 영향을 실질적으로 받지 않고, 원하는 환형띠 조명이나 원형 조명 등을 실현할 수 있는 조명 광학 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 회절 광학 소자로부터의 0차광의 영향을 실질적으로 받지 않고 원하는 환형띠 조명이나 원형 조명 등을 실현하는 조명 광학 장치를 이용하여, 마스크의 패턴 특성에 따라서 실현된 적절한 조명 조건을 기초로 양호한 노광을 행할 수 있는 노광 장치 및 노광 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 제1 형태에서는, 광원으로부터의 광속에 의해 피조사면을 조명하는 조명 광학 장치에 있어서,

상기 광원으로부터의 광속을 소정의 광강도 분포의 광속으로 변환하기 위한 회절 광학 소자와,

상기 회절 광학 소자와 상기 피조사면 사이의 광로 내에 배치된 광 인터그레이터와,

상기 회절 광학 소자와 상기 광 인터그레이터 사이의 광로 내에 배치되어 실질적인 면 광원의 크기 및 형상을 변화시키기 위한 정형(整形) 광학계와,

상기 회절 광학 소자와 상기 광 인터그레이터 사이의 광로 내의 위치로서, 상기 회절 광학 소자로부터의 0차광이 집광되는 위치에 배치되어, 상기 회절 광학 소자로부터의 0차광이 조명 광로를 따라서 진행하는 것을 저지하기 위한 저지 수단을 포함하고,

상기 저지 수단은 상기 정형 광학계에 의해 상기 실질적인 면 광원의 크기가 변경된 경우에도 상기 실질적인 면 광원에서의 상기 저지 수단에 의한 영향을 억제하고 있는 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치를 제공한다.

본 발명의 제2 형태에서는, 광원으로부터의 광속에 의해 피조사면을 조명하는 조명 광학 장치에 있어서,

상기 광원으로부터의 광속을 소정의 광강도 분포의 광속으로 변환하기 위한 회절 광학 소자와,

상기 회절 광학 소자와 상기 피조사면 사이의 광로 내에 배치된 광 인터그레이터와,

상기 회절 광학 소자와 상기 광 인터그레이터 사이의 광로 내에 배치되어 실질적인 면 광원의 크기 및 형상을 변화시키기 위한 정형 광학계와,

상기 정형 광학계의 광로 내에 있어서 상기 회절 광학 소자로부터의 0차광이 집광되는 위치에 배치되어, 상기 회절 광학 소자로부터의 0차광이 조명 광로를 따라서 진행하는 것을 저지하기 위한 저지 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치를 제공한다.

본 발명의 제3 형태에서는, 마스크를 조명하기 위한 제1 형태 또는 제2 형태의 조명 광학 장치를 구비하고, 상기 마스크의 패턴을 감광성 기판상에 노광시키는 것을 특징으로 하는 노광 장치를 제공한다.

본 발명의 제4 형태에서는, 제1 형태 또는 제2 형태의 조명 광학 장치를 이용하여 마스크를 조명하는 조명 공정과, 상기 마스크의 패턴을 감광성 기판 상에 노광시키는 노광 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 방법을 제공한다.

본 발명의 제5 형태에서는, 제1 형태 또는 제2 형태의 조명 광학 장치를 이용하여 마스크를 조명하는 조명 공정과, 상기 마스크의 패턴을 감광성 기판 상에 노광시키는 노광 공정과, 상기 노광 공정에 의해 노광된 상기 감광성 기판을 현상하는 현상 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 조명 광학 장치에서는, 그 조명 동공면에 형성되는 실질적인 면 광원의 크기 및 형상을 변화시키기 위한 정형 광학계의 광로 내에 있어서 회절 광학 소자와 실질적으로 푸리에 변환의 관계에 있는 위치에 회절 광학 소자로부터의 0차광이 조명 광로를 따라서 진행하는 것을 저지하기 위한 저지 수단을 배치하고 있다. 그 결과, 저지 수단의 작용에 의해 회절 광학 소자로부터의 0차광의 영향을 실질적으로 받지 않고서 원하는 환형띠 조명이나 원형 조명 등을 실현할 수 있다.

따라서, 본 발명의 노광 장치 및 노광 방법에서는 회절 광학 소자로부터의 0차광의 영향을 실질적으로 받지 않고 원하는 환형띠 조명이나 원형 조명 등을 실현하는 조명 광학 장치를 이용하고 있기 때문에, 마스크의 패턴 특성에 따라서 실현된 적절한 조명 조건을 기초로 양호한 노광을 행할 수 있고, 나아가서는 높은 작업 처리량으로 양호한 디바이스를 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 노광 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면.

도 2는 도 1의 원추 액시콘계의 구성을 개략적으로 도시한 도면.

도 3은 환형띠 형상의 2차 광원에 대한 원추 액시콘계의 작용을 설명하는 도면.

도 4는 환형띠 형상의 2차 광원에 대한 줌 렌즈의 작용을 설명하는 도면.

도 5는 본 실시예의 특징적 구성인 저지 수단의 구성을 개략적으로 도시한 도면.

도 6은 본 실시예에 있어서 원형 조명시에 형성되는 2차 광원을 개략적으로 도시한 도면.

도 7은 저지 수단의 변형예를 개략적으로 도시한 도면.

도 8은 복수 종류의 저지 수단을 교환 가능하게 설치한 변형예의 구성을 개략적으로 도시한 도면.

도 9는 도 8에서의 저지 수단으로서의 차광 부재의 구성을 개략적으로 도시한 도면.

도 10은 광 인터그레이터로서 내면 반사형의 로드 인터그레이터를 이용한 변형예의 구성을 개략적으로 도시한 도면.

도 11은 마이크로 디바이스로서의 반도체 디바이스를 얻을 때의 방법의 흐름도.

도 12는 마이크로 디바이스로서의 액정 표시 소자를 얻을 때의 방법의 흐름도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 광원

3 : 회절 광학 소자

4 : 어포컬 렌즈(릴레이 광학계)

6 : 원추 액시콘계

6a, 6b : 프리즘 부재

6aa, 6ba : 확산 영역(또는 차광 영역)

7 : 줌 렌즈(변배 광학계)

8 : 마이크로 플라이 아이 렌즈

9 : 콘덴서 광학계

10 : 마스크 블라인드

11 : 결상 광학계

M : 마스크

MS : 마스크 스테이지

PL : 투영 광학계

W : 웨이퍼

WS : 웨이퍼 스테이지

본 발명의 실시예를 첨부 도면에 기초하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 노광 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1에 있어서, 감광성 기판인 웨이퍼(W)의 법선 방향을 따라서 Z축으로, 웨이퍼(W)의 면내에서 도 1의 지면에 평행한 방향을 Y축으로, 웨이퍼(W)의 면내에서 도 1의 지면에 수직 방향을 X축으로 각각 설정하고 있다.

도 1을 참조하면 본 실시예의 노광 장치는 노광광(조명광)을 공급하기 위한 광원(1)을 포함하고 있다. 광원(1)으로서, 예를 들면 193 nm 파장의 광을 공급하는 ArF 엑시머 레이저 광원을 이용할 수 있다. 광원(1)으로부터 사출된 거의 평행한 광속은 릴레이 렌즈계(2) 및 환형띠 조명용의 회절 광학 소자(3)를 통해 어포컬 렌즈(afocal lens)(4)에 입사한다. 릴레이 렌즈계(2)는 광원(1)으로부터의 거의 평행한 광속을 소정의 직사각형 형상의 단면을 갖는 거의 평행한 광속으로 변환하 여 회절 광학 소자(3)로 유도하는 기능을 갖는다.

어포컬 렌즈(4)는 그 전측 초점 위치와 회절 광학 소자(3) 위치가 거의 일치하고 또한 그 후측 초점 위치와 도면에서 파선으로 도시한 소정면(5)의 위치가 거의 일치하도록 설정된 어포컬계(무초점 광학계)이다. 한편, 회절 광학 소자(3)는 기판에 노광광(조명광)의 파장 정도의 피치를 갖는 단차를 형성함으로써 구성되어, 입사 빔을 원하는 각도로 회절시키는 작용을 갖는다. 구체적으로는, 환형띠 조명용의 회절 광학 소자(3)는 직사각형 형상의 단면을 갖는 평행 광속이 입사한 경우에, 그 파필드(또는 프라운호퍼 회절 영역)에 환형띠 형상의 광강도 분포를 형성하는 기능을 갖는다.

따라서, 광속 변환 소자로서의 회절 광학 소자(3)에 입사한 거의 평행 광속은 릴레이 광학계로서의 어포컬 렌즈(4)의 동공면에 환형띠 형상의 광강도 분포를 형성한 후, 거의 평행 광속이 되어 어포컬 렌즈(4)로부터 사출된다. 또, 어포컬 렌즈(4)의 전측 렌즈군(4a)과 후측 렌즈군(4b) 사이의 광로 내에서 그 동공 위치 또는 그 근방에는 원추 액시콘계(6)가 배치되어 있는데, 그 구성 및 작용에 관해서는 후술한다. 이하, 설명을 간단히 하기 위해서 원추 액시콘계(6)의 작용을 무시하고 기본적인 구성 및 작용을 설명한다.

어포컬 렌즈(4)를 통한 광속은 σ값 가변용의 줌 렌즈(7)를 통해 광 인터그레이터로서의 마이크로 플라이 아이 렌즈(또는 플라이 아이 렌즈)(8)에 입사한다. 마이크로 플라이 아이 렌즈(8)는 종횡으로 조밀하게 배열된 다수의 플러스 굴절력을 갖는 미소 렌즈로 이루어지는 광학 소자이다. 일반적으로, 마이크로 플라이 아 이 렌즈는, 예를 들면 평행 평면판에 에칭 처리를 실시하여 미소 렌즈군을 형성함으로써 구성된다.

여기서, 마이크로 플라이 아이 렌즈를 구성하는 각 미소 렌즈는 플라이 아이 렌즈를 구성하는 각 렌즈 엘리멘트보다도 미소하다. 또한, 마이크로 플라이 아이 렌즈는 상호 격절(隔絶)된 렌즈 엘리멘트로 이루어지는 플라이 아이 렌즈와는 달리 다수의 미소 렌즈(미소 굴절면)가 상호 격절되지 않고 일체적으로 형성되어 있다. 그러나, 플러스 굴절력을 갖는 렌즈 요소가 종횡으로 배치되어 있는 점에서 마이크로 플라이 아이 렌즈는 플라이 아이 렌즈와 동일한 파면(波面) 분할형의 광 인터그레이터이다.

소정면(5)의 위치는 줌 렌즈(7)의 전측 초점 위치의 근방에 배치되고, 마이크로 플라이 아이 렌즈(8)의 입사면은 줌 렌즈(7)의 후측 초점 위치의 근방에 배치되어 있다. 바꾸어 말하면, 줌 렌즈(7)는 소정면(5)과 마이크로 플라이 아이 렌즈(8)의 입사면을 실질적으로 푸리에 변환의 관계로 배치하고, 나아가서는 어포컬 렌즈(4)의 동공면과 마이크로 플라이 아이 렌즈(8)의 입사면을 광학적으로 거의 공역(共役)으로 배치하고 있다.

따라서, 마이크로 플라이 아이 렌즈(8)의 입사면 상에는 어포컬 렌즈(4)의 동공면과 마찬가지로, 예를 들면 광축(AX)을 중심으로 한 환형띠 형상의 조명 필드(illumination field)가 형성된다. 이 환형띠 형상 조명 필드의 전체 형상은 후술하는 바와 같이 줌 렌즈(7)의 초점 거리에 의존하여 서로 비슷하게 변화된다. 마이크로 플라이 아이 렌즈(8)를 구성하는 각 미소 렌즈는 마스크(M) 상에서 형성 하여야 할 조명 필드의 형상[나아가서는 웨이퍼(W) 상에서 형성하여야 할 노광 영역의 형상]과 서로 비슷한 직사각형 형상의 단면을 갖는다.

마이크로 플라이 아이 렌즈(8)에 입사한 광속은 다수의 미소 렌즈에 의해 2차원적으로 분할되어, 그 후측 초점면 또는 그 근방(나아가서는 조명 동공면)에는 입사 광속에 의해서 형성되는 조명 필드와 거의 동일한 광강도 분포를 갖는 2차 광원, 즉 광축(AX)을 중심으로 한 환형띠 형상이 실질적인 면 광원으로 이루어지는 2차 광원이 형성된다. 마이크로 플라이 아이 렌즈(8)의 후측 초점면 또는 그 근방에 형성된 2차 광원부로부터의 광속은 콘덴서 광학계(9)를 통과한 후, 마스크 블라인드(10)를 중첩적으로 조명한다.

이렇게 해서, 조명 필드 조리개로서의 마스크 블라인드(10)에는 마이크로 플라이 아이 렌즈(8)를 구성하는 각 미소 렌즈의 형상과 초점 거리에 따른 직사각형 형상의 조명 필드가 형성된다. 마스크 블라인드(10)의 직사각형 형상의 개구부(광 투과부)를 통한 광속은 결상 광학계(11)의 집광 작용을 받은 후, 소정의 패턴이 형성된 마스크(M)를 중첩적으로 조명한다. 즉, 결상 광학계(11)는 마스크 블라인드(10)의 직사각형 형상 개구부의 상을 마스크(M) 상에 형성하게 된다.

마스크 스테이지(MS) 상에 유지된 마스크(M)의 패턴을 투과한 광속은 투영 광학계(PL)를 통해 웨이퍼 스테이지(WS) 상에 유지된 웨이퍼(감광성 기판)(W) 상에 마스크 패턴의 상을 형성한다. 이렇게 해서, 투영 광학계(PL)의 광축(AX)과 직교하는 평면(XY 평면)내에서 웨이퍼 스테이지(WS)를 2차원적으로 구동 제어하면서, 나아가서는 웨이퍼(W)를 2차원적으로 구동 제어하면서 일괄 노광 또는 스캔 노광을 행함으로써, 웨이퍼(W)의 각 노광 영역에는 마스크(M)의 패턴이 순차 노광된다.

도 2는 도 1에 있어서 어포컬 렌즈의 전측 렌즈군과 후측 렌즈군 사이의 광로 내에 배치된 원추 액시콘계의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 원추 액시콘계(6)는 광원측에서부터의 순서로 광원측에서는 평면을 갖고 또한 마스크측에서는 오목 원추형의 굴절면을 갖는 제1 프리즘 부재(6a)와, 마스크측에서는 평면을 갖고 또한 광원측에 볼록 원추형의 굴절면을 갖는 제2 프리즘 부재(6b)로 구성되어 있다.

그리고, 제1 프리즘 부재(6a)의 오목 원추형의 굴절면과 제2 프리즘 부재(6b)의 볼록 원추형의 굴절면과는 상호 접촉 가능하도록 상보적으로 형성되어 있다. 또한, 제1 프리즘 부재(6a) 및 제2 프리즘 부재(6b) 중 적어도 한쪽 부재가 광축(AX)을 따라서 이동 가능하게 구성되고, 제1 프리즘 부재(6a)의 오목 원추형의 굴절면과 제2 프리즘 부재(6b)의 볼록 원추형의 굴절면과의 간격이 변화 가능하게 구성되어 있다.

여기서, 제1 프리즘 부재(6a)의 오목 원추형 굴절면과 제2 프리즘 부재(6b)의 볼록 원추형 굴절면을 상호 접촉시키면 원추 액시콘계(6)는 평행 평면판으로서 기능하여 형성되는 환형띠 형상의 2차 광원에 영향을 미치지 않는다. 그러나, 제1 프리즘 부재(6a)의 오목 원추형 굴절면과 제2 프리즘 부재(6b)의 볼록 원추형 굴절면을 이격시키면 원추 액시콘계(6)는 소위 빔 확대기로서 기능한다. 따라서, 원추 액시콘계(6)의 간격 변화에 따라서 소정면(5)으로의 입사 광속의 각도는 변화된다.

도 3a 및 도 3b는 환형띠 형상의 2차 광원에 대한 원추 액시콘계의 작용을 설명하는 도면이다. 도 3a를 참조하면, 원추 액시콘계(6)의 간격이 영이고 또한 줌 렌즈(7)의 초점 거리가 최소치로 설정된 상태(이하,「표준 상태」라고 한다)로 형성된 가장 작은 환형띠 형상의 2차 광원(30a)이, 원추 액시콘계(6)의 간격을 영에서 소정의 값까지 확대시킴으로써 도 3b에 도시한 바와 같이 그 폭(외경과 내경과의 차의 1/2 : 도면 중 화살표로 도시한다)이 변화하지 않고, 그 외경 및 내경이 함께 확대된 환형띠 형상의 2차 광원(30b)으로 변화된다. 바꾸어 말하면, 원추 액시콘계(6)의 작용에 의해 환형의 2차 광원의 폭이 변화하지 않고, 그 환형띠의 비(내경/외경) 및 크기(외경)가 모두 변화된다.

도 4a 및 도 4b는 환형띠 형상의 2차 광원에 대한 줌 렌즈의 작용을 설명하는 도면이다. 도 4a를 참조하면 표준 상태로 형성된 환형띠 형상의 2차 광원(30a)이, 줌 렌즈(7)의 초점 거리를 최소치로부터 소정의 값으로 확대시킴으로써 도 4b에 도시한 바와 같이 그 전체 형상이 서로 비슷하게 확대된 환형띠 형상의 2차 광원(30c)으로 변화된다. 바꾸어 말하면, 줌 렌즈(7)의 작용에 의해 환형띠 형상의 2차 광원의 환형띠의 비가 변화하지 않고, 그 폭 및 크기(외경)가 모두 변화된다.

이와 같이, 어포컬 렌즈(릴레이 광학계)(4)와 원추 액시콘계(6)와 줌 렌즈(변배 광학계)(7)는 회절 광학 소자(3)와 마이크로 플라이 아이 렌즈(광 인터그레이터)(8) 사이의 광로 내에 배치되어 조명 동공면에 형성되는 2차 광원(실질적인 면 광원)의 크기 및 형상을 변화시키기 위한 정형 광학계를 구성하고 있다.

또한, 환형띠 조명용의 회절 광학 소자(3) 대신에 4극 조명용의 회절 광학 소자(도시 생략)를 조명 광로 내에 설정함으로써, 4극 조명을 행할 수 있다. 4극 조명용의 회절 광학 소자는 직사각형 형상의 단면을 갖는 평행 광속이 입사한 경우에, 그 파필드에 4극형의 광강도 분포를 형성하는 기능을 갖는다. 따라서, 4극 조명용의 회절 광학 소자를 통한 광속은 마이크로 플라이 아이 렌즈(8)의 입사면에, 예를 들면 광축(AX)을 중심으로 한 4개의 원형상의 조명 필드로 이루어지는 4극형의 조명 필드를 형성한다. 그 결과, 마이크로 플라이 아이 렌즈(8)의 후측 초점면 또는 그 근방에도 그 입사면에 형성된 조명 필드와 동일한 4극형의 2차 광원이 형성된다.

또한, 환형띠 조명용의 회절 광학 소자(3) 대신에 원형 조명용의 회절 광학 소자(도시 생략)를 조명 광로 내에 설정함으로써, 통상의 원형 조명을 행할 수 있다. 원형 조명용의 회절 광학 소자는 직사각형 형상의 단면을 갖는 평행 광속이 입사한 경우에, 파필드에 원형상의 광강도 분포를 형성하는 기능을 갖는다. 따라서, 원형 조명용의 회절 광학 소자를 통한 광속은 마이크로 플라이 아이 렌즈(8)의 입사면에, 예를 들면 광축(AX)을 중심으로 한 원형상의 조명 필드를 형성한다. 그 결과, 마이크로 플라이 아이 렌즈(8)의 후측 초점면 또는 그 근방에도 그 입사면에 형성된 조명 필드와 동일한 원형상의 2차 광원이 형성된다.

또한, 환형띠 조명용의 회절 광학 소자(3) 대신에 다른 복수극 조명용의 회절 광학 소자(도시 생략)를 조명 광로 내에 설정함으로써, 여러 가지 복수극 조명(2극 조명, 8극 조명 등)을 행할 수 있다. 마찬가지로, 환형띠 조명용의 회절 광학 소자(3) 대신에 적당한 특성을 갖는 회절 광학 소자(도시되지 않음)를 조명 광로 내에 설정함으로써, 여러 가지 형태의 변형 조명을 행할 수 있다.

전술한 바와 같이, 종래 기술에서는 예를 들면 제조 오차 등에 기인하여 회절 광학 소자(3)로부터 발생한 0차광(불필요광)이 마이크로 플라이 아이 렌즈(8)의 입사면의 중앙부[광축(AX)의 근방 부분]에 집광되어 환형띠 형상의 2차 광원의 중앙에 비교적 작지만 휘도가 높은 면 광원을 형성하기 때문에 원하는 환형띠 조명을 실현할 수 없다. 그래서, 본 실시예에서는 도 5a에 도시한 바와 같이 원추 액시콘계(6) 중의 제1 프리즘 부재(6a)의 오목 원추형 굴절면의 중앙부[광축(AX)의 근방 부분]에 입사광을 실질적으로 산란시키기 위한 확산 영역(6aa)을 설치하고 있다.

전술한 바와 같이, 원추 액시콘계(6)는 어포컬 렌즈(4)의 동공 위치 또는 그 근방에 배치되어 있기 때문에, 제1 프리즘 부재(6a)의 확산 영역(6aa)은 회절 광학 소자(3)와 실질적으로 푸리에 변환의 관계에 있는 위치에 배치되게 된다. 따라서, 회절 광학 소자(3)로부터 발생한 0차광은 어포컬 렌즈(4)의 전군(4a)에 의해 거의 한점을 향하여 집광되어 제1 프리즘 부재(6a)의 확산 영역(6aa)에 입사한다. 확산 영역(6aa)에 입사한 0차광은 그 산란 작용을 받아 조명 광로의 밖으로 유도된다.

이렇게 해서, 제1 프리즘 부재(6a)의 오목 원추형 굴절면의 중앙부에 형성된 확산 영역(6aa)은 어포컬 렌즈(4)의 동공 위치 또는 그 근방[일반적으로는 정형 광학계(4,6,7)의 광로 내에 있어서 회절 광학 소자(3)와 실질적으로 푸리에 변환의 관계에 있는 위치]에 배치되어 회절 광학 소자(3)로부터의 0차광이 조명 광로를 따라서 진행하는 것을 저지하기 위한 저지 수단을 구성하고 있다. 그 결과, 회절 광학 소자(3)로부터 발생한 0차광은 저지 수단으로서의 확산 영역(6aa)의 산란 작용에 의해 차단되고, 환형띠 형상의 2차 광원의 중앙에 휘도가 높은 면 광원을 형성 하지 않고, 원하는 환형띠 조명이 실현된다.

한편, 제1 프리즘 부재(6a)의 굴절면과 제2 프리즘 부재(6b)의 굴절면을 접촉시켜 실현되는 원형 조명에서는, 도 6a 및 도 6b에 도시한 바와 같이, 제1 프리즘 부재(6a)의 오목 원추형 굴절면의 중앙부에 형성된 확산 영역(6aa)의 영향에 의해, 원형상의 2차 광원(31a)의 중앙부[광축(AX) 근방 부분]에 주위보다도 실질적으로 광강도가 작은 그림자부(31b)가 형성된다. 그리고, 중앙부에 그림자부(31b)를 포함하는 원형상의 2차 광원(31a)의 전체 형상은 줌 렌즈(7)의 작용에 의해 서로 비슷하게 축소되거나 확대된다.

따라서, 비교적 큰 원형상의 2차 광원을 이용하는 도 6a의 큰 σ 원형 조명에 있어서도, 비교적 작은 원형상의 2차 광원을 이용하는 도 6b의 작은 σ 원형 조명에 있어서도, 원형상의 2차 광원(31a)의 외경과 그림자부(31b)의 외경과의 비율은 일정하다. 바꾸어 말하면, 그림자부(31b)가 원형상의 2차 광원(31a)에 미치는 영향은 원형 조명에 있어서의 σ값의 변화에 의존하지 않고 일정하다. 그 결과, 제1 프리즘 부재(6a)의 오목 원추형 굴절면의 중앙부에 형성된 확산 영역(6aa)의 영향을 거의 받지 않고서 임의의 σ값을 갖는 거의 원하는 원형 조명을 실현할 수 있다.

이렇게 해서, 본 실시예의 조명 광학 장치(1∼11)에서는 회절 광학 소자(3)로부터의 0차광의 영향을 실질적으로 받지 않고 원하는 환형띠 조명이나 임의의 σ값을 갖는 거의 원하는 원형 조명 등을 실현할 수 있다. 따라서, 본 실시예의 노광 장치(1∼PL)에서는, 회절 광학 소자(3)로부터의 0차광의 영향을 실질적으로 받 지 않고 원하는 환형띠 조명이나 원형 조명 등을 실현하는 조명 광학 장치(1∼11)를 이용하고 있기 때문에, 마스크(M)의 패턴 특성에 따라서 실현된 적절한 조명 조건을 기초로 양호한 노광을 행할 수 있다.

덧붙여서 말하면, 마이크로 플라이 아이 렌즈(8)보다도 후측(마스크측)의 광로 내에 있어서 회절 광학 소자(3)로부터의 0차광을 차단하면 피조사면인 마스크 (M)[나아가서는 웨이퍼(W)]에 있어서의 조도 분포의 균일성이 손상되기 쉬워진다. 마찬가지로, 마이크로 플라이 아이 렌즈(8)의 입사면의 근방에서 회절 광학 소자(3)로부터의 0차광을 차단하는 경우도, 피조사면에서의 조도 분포의 균일성이 손상되기 쉬워진다.

또, 전술한 실시예에서는 원추 액시콘계(6) 중 제1 프리즘 부재(6a)의 오목 원추형 굴절면의 중앙부에 저지 수단으로서의 확산 영역(6aa)을 설치하고 있다. 그러나, 이것으로만 한정되지 않고, 도 5b에 도시한 바와 같이 원추 액시콘계(6) 중 제2 프리즘 부재(6b)의 볼록 원추형 굴절면의 중앙부[광축(AX) 근방 부분]에 입사광을 실질적으로 산란시키기 위한 확산 영역(6ba)을 설치할 수도 있다. 단, 확산 영역(6aa)을 될 수 있는 한 작게 억제하고, 나아가서는 원형상의 2차 광원(31a)에 포함되는 그림자부(31b)를 될 수 있는 한 작게 억제하기 위해서는, 제1 프리즘 부재(6a)에 확산 영역(6aa)을 설치하여, 제1 프리즘 부재(6a)를 광축(AX)을 따라서 고정하고, 또한 제2 프리즘 부재(6b)를 광축(AX)을 따라서 이동시키는 구성이 바람직하다. 바꾸어 말하면, 그림자부(31b)를 될 수 있는 한 작게 억제하기 위해서는 저지 수단과 회절 광학 소자(3) 사이의 광로 내에 배치되는 광학 부재는 고정되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 전술한 실시예에서는 회절 광학 소자(3)로부터의 0차광이 조명 광로를 따라서 진행하는 것을 저지하는 저지 수단으로서, 입사하는 0차광을 실질적으로 산란시키기 위한 확산 영역(6aa)을 이용하고 있다. 그러나, 이것으로만 한정되지 않고 입사하는 0차광을 실질적으로 차단하기 위한 차광 영역을 저지 수단으로서 이용할 수도 있다. 이 경우, 제1 프리즘 부재(6a)의 오목 원추형 굴절면의 중앙부[또는 제2 프리즘 부재(6b)의 볼록 원추형 굴절면의 중앙부]에, 예를 들면 크롬막과 같은 차광성의 박막으로 이루어지는 차광 영역을 형성하면 된다.

이 때, 도 5a 및 도 5b에 도시한 바와 같이 프리즘 부재(6a 및 6b)의 굴절면의 중앙부를 광축(AX)과 직교하는 평면형으로 가공하면 프리즘 부재(6a 및 6b)의 제조가 용이하게 될 뿐만 아니라, 평면형으로 가공된 중앙부에 확산 영역이나 차광 영역을 형성하는 것이 용이해진다. 물론, 프리즘 부재(6a 및 6b)의 굴절면의 중앙부를 평면형으로 가공하지 않고, 예를 들면 원추체의 측면에 대응하는 형상으로 가공된 굴절면의 중앙부에 확산 영역이나 차광 영역을 형성하더라도 본 발명의 효과를 얻을 수 있다.

또한, 전술한 실시예에서는 원추 액시콘계(6)를 구성하는 제1 프리즘 부재(6a)에 저지 수단으로서의 확산 영역(6aa)을 설치하고 있다. 그러나, 이것으로만 한정되지 않고, 예를 들면 원추 액시콘계를 이용하지 않는 경우에는, 도 7a에 도시한 바와 같이, 어포컬 렌즈(4)의 동공 위치 또는 그 근방[회절 광학 소자(3)와 실질적으로 푸리에 변환의 관계에 있는 위치]에 배치된 평행 평면판(12)의 중앙부 [광축(AX) 근방 부분]에 저지 수단으로서의 확산 영역(또는 차광 영역)(12b)을 설치하는 변형예도 가능하다.

마찬가지로, 도 7b에 도시한 바와 같이 어포컬 렌즈(4)의 동공 위치 또는 그 근방[회절 광학 소자(3)와 실질적으로 푸리에 변환의 관계에 있는 위치]에 광축(AX)을 중심으로 한 비교적 작은 확산 부재(또는 차광 부재)(13)를 설치하는 변형예도 가능하다. 이 경우, 조명에 기여하는 소요 광선의 통과를 실질적으로 차단하는 일이 없도록, 될 수 있는 한 가는 복수(도 7에서는 3개)의 막대 형상 부재(13a)를 이용하여 확산 부재(또는 차광 부재)(13)를 안정적으로 지지하는 것이 바람직하다.

전술한 실시예에서는, 원추 액시콘계(6)를 구성하는 제1 프리즘 부재(6a)에 저지 수단을 설치하고 있다. 그러나, 이것으로만 한정되지 않고, 예를 들면 도 8에 도시한 바와 같이 마이크로 플라이 아이 렌즈(8)의 입사면 근방 위치에 차광 영역(또는 확산 영역)의 크기가 다른 복수 종류의 저지 수단을 교환 가능하게 설치해도 좋다.

도 8은 복수 종류의 저지 수단을 교환 가능하게 설치한 변형예의 구성을 개략적으로 도시한 도면이며, 도 1과 동등한 기능을 갖는 부재에는 동일한 부호를 부기하고 있다. 설명을 간단히 하기 위해서, 여기서는 도 1의 실시예와는 다른 구성에 관해서 설명한다.

도 8에 있어서, 마이크로 플라이 아이 렌즈(8)의 입사면 근방의 위치[회절 광학 소자(3)와 실질적으로 푸리에 변환의 관계에 있는 위치로서, 회절 광학 소 자(3)로부터의 0차광이 집광되는 위치]에는, 저지 수단으로서의 제1 차광 부재(51)가 배치되어 있다. 도 9a 및 도 9b에 도시한 바와 같이, 이 제1 차광 부재(51)는 차광 영역(51a)과 외부 프레임(51b)과 차광 영역(51a)을 지지하는 막대 형상 부재(51c)를 구비하고 있고, 다른 크기의 차광 영역(52a)을 갖는 제2 차광 부재(52)와 교환 가능하게 구성되어 있다.

도 8 및 도 9에 도시한 변형예에서는, 비교적 큰 원형상의 2차 광원을 이용하는 큰 σ 조명을 행하는 경우에는 도 9a에 도시한 제1 차광 부재(51)를 조명 광로 내에 위치 설정하고, 비교적 작은 원형상의 2차 광원을 이용하는 작은 σ 조명을 행하는 경우에는, 도 9b에 도시한 제2 차광 부재(52)를 조명 광로 내에 위치 설정한다. 그 결과, 비교적 작은 원형상의 2차 광원을 이용하는 작은 σ 조명을 행하는 경우에도, 차광 영역(52a)에 의해서 2차 광원이 차광되는 영역을 매우 작게 할 수 있고, 이 차광 영역(52a)에 의한 영향을 거의 받지 않고 임의의 σ값을 갖는 거의 소정의 원형 조명을 실현할 수 있다.

또한, 전술한 실시예 및 변형예에서는 피조사면의 조도를 균일화하기 위한 광 인터그레이터로서 마이크로 플라이 아이 렌즈(8)를 이용했지만, 이것으로만 한정되지 않고, 예를 들면 도 10에 도시한 바와 같이 광 인터그레이터로서 내면 반사형의 로드 인터그레이터(81)를 이용해도 좋다.

도 10은 광 인터그레이터로서 내면 반사형의 로드 인터그레이터(81)를 이용한 경우의 변형예의 구성을 개략적으로 도시한 도면이며, 도 1 및 도 8의 예와 같은 기능을 갖는 부재에는 동일한 부호를 부기한다. 설명을 간단히 하기 위해서, 여기서는 도 1 및 도 8의 예와는 다른 구성에 관해서 설명한다.

도 10에 있어서, 회절 광학 소자(3)와 로드 인터그레이터(81) 사이의 광로 내에는 어포컬 렌즈(4)가 배치되어 있다. 도 10의 변형예에 있어서 어포컬 렌즈(4)는 렌즈(군)(4a, 4b)을 갖는 전군과, 렌즈군(4c)을 갖는 후군을 구비하고 있다. 여기서 렌즈(군)(4a, 4b)의 후측 초점 위치와 렌즈군(4c)의 전측 초점 위치는 거의 일치하고 있고, 렌즈(군)(4a, 4b, 4c)은 전체적으로 어포컬 광학계를 구성하고 있다. 그리고, 렌즈(군)(4a, 4b) 사이의 광로 내에는 제1 프리즘 부재(6a) 및 제2 프리즘 부재(6b)를 갖는 원추 액시콘계(6)가 배치되어 있다.

여기서, 원추 액시콘계(6)의 각 프리즘 부재(6a, 6b)의 간격 변경에 의해서 환형띠 형상의 2차 광원의 폭을 일정하게 하면서 그 크기를 변경하는 기능에 관해서는 전술한 실시예와 거의 마찬가지이다. 그리고, 도 10의 변형예에서는 렌즈(군)(4a, 4b)의 광축 방향으로의 이동에 의해 렌즈(군)(4a, 4b)의 후측 초점 위치를 거의 일정하게 유지하면서, 그 초점 거리를 변경하고 있다. 또, 도 10에 도시한 내면 반사형의 로드 인터그레이터(81)와 집광 렌즈군(4c)과의 조합이 전술한 실시예에 있어서의 마이크로 플라이 아이 렌즈(8)와 콘덴서 광학계(9)와의 조합에 대응한다. 또한, 이러한 내면 반사형의 로드 인터그레이터와 액시콘계와의 조합에 관해서는 미국특허 제6,285,443호 공보에 개시되어 있다.

도 10의 변형예에 있어서도, 도 8의 변형예와 마찬가지 렌즈(군)(4a, 4b)의 후측 초점 위치[회절 광학 소자(3)와 실질적으로 푸리에 변환의 관계에 있는 위치로서 회절 광학 소자(3)로부터의 0차광이 집광되는 위치]의 근방에, 저지 수단으로 서의 제1 차광 부재(51)가 배치되어 있다. 이 제1 차광 부재(51)는 다른 크기의 차광 영역(52a)을 갖는 제2 차광 부재(52)와 교환 가능하게 구성되어 있다. 이 구성에 의해, 도 10의 변형예에 있어서도 비교적 작은 원형상의 2차 광원을 이용하는 작은 σ 조명을 행하는 경우에도, 차광 영역(52a)에 의해서 2차 광원이 차광되는 영역을 매우 작게 할 수 있고, 이 차광 영역(52a)에 의한 영향을 거의 받지 않고 임의의 σ값을 갖는 거의 소정의 원형 조명을 실현할 수 있다.

또한, 전술한 도 8 내지 도 10의 변형예에서는 저지 수단으로서 차광 부재(51, 52)를 이용했지만, 그것으로만 한정되지 않고 저지 수단으로서 확산 영역을 갖는 확산 부재를 이용해도 좋다.

전술한 실시예에 따른 노광 장치에서는, 조명 광학 장치에 의해서 마스크(레티클)를 조명하고(조명 공정), 투영 광학계를 이용하여 마스크에 형성된 전사용의 패턴을 감광성 기판에 노광시키는(노광 공정) 것에 의해 마이크로 디바이스(반도체 소자, 촬상 소자, 액정 표시 소자, 박막 자기 헤드 등)를 제조할 수 있다. 이하, 전술한 실시예의 노광 장치를 이용하여 감광성 기판으로서의 웨이퍼 등에 소정의 회로 패턴을 형성함으로써, 마이크로 디바이스로서의 반도체 디바이스를 얻을 때의 방법의 일례에 관하여 도 11의 흐름도를 참조하여 설명한다.

우선, 도 11의 단계 301에서 1 로트의 웨이퍼 상에 금속막이 증착된다. 다음 단계 302에서 그 1 로트의 웨이퍼 상의 금속막 상에 포토레지스트가 도포된다. 그 후, 단계 303에서 전술한 실시예의 노광 장치를 이용하여 마스크 상의 패턴의 상이 그 투영 광학계를 통해 그 1 로트의 웨이퍼 상의 각 쇼트 영역에 순차 노광 전사된다. 그 후, 단계 304에서 그 1 로트의 웨이퍼 상의 포토레지스트의 현상이 행하여진 후, 단계 305에서 그 1 로트의 웨이퍼 상에서 레지스트 패턴을 마스크로 하여 에칭을 행함으로써 마스크상의 패턴에 대응하는 회로 패턴이 각 웨이퍼 상의 각 쇼트 영역에 형성된다. 그 후, 더욱 위의 레이어의 회로 패턴의 형성 등을 행함으로써 반도체 소자 등의 디바이스가 제조된다. 전술한 반도체 디바이스 제조 방법에 따르면, 작업 처리량 좋게 매우 미세한 회로 패턴을 갖는 반도체 디바이스를 얻을 수 있다.

또한, 전술한 실시예의 노광 장치에서는 플레이트(유리 기판) 상에 소정의 패턴(회로 패턴, 전극 패턴 등)을 형성함으로써, 마이크로 디바이스로서의 액정 표시 소자를 얻을 수도 있다. 이하, 도 12의 흐름도를 참조하여 이때의 방법의 일례에 관하여 설명한다. 도 12에 있어서, 패턴 형성 공정(401)에서는 전술한 실시예의 노광 장치를 이용하여 마스크의 패턴을 감광성 기판(레지스트가 도포된 유리 기판 등)에 전사 노광시키는, 소위 광 리소그래피 공정이 실행된다. 이 광 리소그래피 공정에 의해서 감광성 기판 상에는 다수의 전극 등을 포함하는 소정 패턴이 형성된다. 그 후, 노광된 기판은 현상 공정, 에칭 공정, 레지스트 박리 공정 등의 각 공정을 거침에 따라 기판 상에 소정의 패턴이 형성되고, 다음 컬러 필터 형성 공정(402)으로 이행한다.

다음에, 컬러 필터 형성 공정(402)에서는 R(Red), G(Green), B(Blue)에 대응한 3 가지 도트의 조가 매트릭스형으로 다수 배열되거나, 또는 R, G, B의 3가지 스트라이프 필터의 조를 복수 수평 주사선 방향으로 배열한 컬러 필터를 형성한다. 그리고, 컬러 필터 형성 공정(402)후에 셀 조립 공정(403)이 실행된다. 셀 조립 공정(403)에서는, 패턴 형성 공정(401)에서 얻은 소정 패턴을 갖는 기판 및 컬러 필터 형성 공정(402)에서 얻은 컬러 필터 등을 이용하여 액정 패널(액정 셀)을 조립한다.

셀 조립 공정(403)에서는, 예컨대 패턴 형성 공정(401)에서 얻은 소정 패턴을 갖는 기판과 컬러 필터 형성 공정(402)에서 얻은 컬러 필터와의 사이에 액정을 주입하여 액정 패널(액정 셀)을 제조한다. 그 후, 모듈 조립 공정(404)에서, 조립된 액정 패널(액정 셀)의 표시 동작을 하게 하는 전기 회로, 백 라이트 등의 각 부품을 부착하여 액정 표시 소자로서 완성시킨다. 전술한 액정 표시 소자의 제조 방법에 따르면, 작업 처리량 좋게 매우 미세한 회로 패턴을 갖는 액정 표시 소자를 좋게 얻을 수 있다.

또한, 전술한 실시예에서는 노광광으로서 ArF 엑시머 레이저광(파장 : 193 nm)을 이용하고 있지만, 이것으로만 한정되지 않고 다른 적당한 레이저 광원, 예를 들면 248 nm 파장의 빛을 공급하는 KrF 엑시머 레이저 광원이나 파장 157 nm의 레이저광을 공급하는 F₂ 레이저 광원 등에 대하여 본 발명을 적용할 수도 있다. 또한, 전술한 실시예에서는, 노광 장치에 있어서 마스크를 조명하는 조명 광학 장치에 대하여 본 발명을 적용하고 있지만, 이것으로만 한정되지 않고 광원으로부터의 광속에 의해 마스크 이외의 피조사면을 조명하는 일반적인 조명 광학 장치에 대하여도 본 발명을 적용할 수 있다.

또한, 전술한 실시예에 있어서 투영 광학계와 감광성 기판 사이의 광로 내를 1.1 보다도 큰 굴절율을 갖는 매체(전형적으로는 액체)로 채우는 방법, 소위 액침법을 적용해도 좋다. 이 경우, 투영 광학계와 감광성 기판 사이의 광로 내에 액체를 채우는 방법으로서는, 국제 공개 번호 WO99/49504호 공보에 개시되어 있는 것과 같은 국소적으로 액체를 채우는 방법이나, 일본특개평6-124873호 공보에 개시되어 있는 것과 같은 노광 대상의 기판을 유지한 스테이지를 액조 중에서 이동시키는 수법이나, 일본 특개평10-303114호 공보에 개시되어 있는 것과 같은 스테이지상에 소정 깊이의 액체조를 형성하여 그 속에 기판을 유지하는 방법 등을 채용할 수 있다.

또한, 액체로서는 노광광에 대한 투과성이 있어 가능한 한 굴절율이 높고, 투영광학계나 기판 표면에 도포되어 있는 포토레지스트에 대하여 안정적인 것을 이용하는 것이 바람직하고, 예를 들면 KrF 엑시머 레이저광이나 ArF 엑시머 레이저광을 노광광으로 하는 경우에는, 액체로서 순수(純水), 탈이온수를 이용할 수 있다. 또한, 노광광으로서 F₂ 레이저광을 이용하는 경우는, 액체로서는 F₂ 레이저광을 투과 가능한, 예컨대 불소계 오일이나 과불화폴리에테르(PFPE) 등의 불소계의 액체를 이용하면 좋다.

Claims (17)

1. 광원으로부터의 광속에 의해 피조사면을 조명하는 조명 광학 장치에 있어서,

   상기 광원으로부터의 입사 빔을 소정의 각도 분포의 광속으로 회절시키기 위한 회절 광학 소자와,

   상기 회절 광학 소자와 상기 피조사면 사이의 광로 내에 배치된 광 인터그레이터와,

   상기 회절 광학 소자와 상기 광 인터그레이터 사이의 광로 내에 배치되어 실질적인 면 광원의 크기 및 형상을 변화시키기 위한 정형 광학계

   를 포함하고,

   상기 정형 광학계는, 상기 회절 광학 소자로부터 0차광을 집광하는 제1 광학계와, 이 제1 광학계와 상기 광 인터그레이터 사이에 배치되어 이동 가능한 광학 소자를 가지는 제2 광학계를 포함하고,

   상기 조명 광학 장치는, 상기 정형 광학계의 광로 내에 있어서 상기 회절 광학 소자로부터의 0차광이 집광되는 위치에 배치되고, 상기 회절 광학 소자로부터의 0차광이 조명 광로를 따라서 진행하는 것을 저지하기 위한 저지 수단

   을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 정형 광학계는 릴레이 광학계와, 이 릴레이 광학계와 상기 광 인터그레이터 사이의 광로 내에 배치된 변배 광학계를 가지고,

   상기 저지 수단은 상기 릴레이 광학계의 동공 위치 또는 그 근방에 배치되고,

   상기 제1 광학계는, 상기 릴레이 광학계에 있어서의 상기 회절 광학 소자와 상기 동공 위치 사이의 광학계를 가지고,

   상기 제2 광학계는, 상기 릴레이 광학계에 있어서의 상기 동공 위치와 상기 변배 광학계 사이의 광학계와, 상기 변배 광학계를 가지는 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 저지 수단과 상기 회절 광학 소자 사이의 광로 내에 배치되는 광학 부재는 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 저지 수단은 입사하는 상기 0차광을 실질적으로 산란시키기 위한 확산 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 저지 수단은 입사하는 상기 0차광을 실질적으로 차단하기 위한 차광 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 릴레이 광학계의 광로 내에는, 오목형 단면의 굴절면을 갖는 제1 프리즘과, 이 제1 프리즘의 상기 오목형 단면의 굴절면과 거의 상보적으로 형성된 볼록형 단면의 굴절면을 갖는 제2 프리즘이 배치되고, 상기 제1 프리즘과 상기 제2 프리즘과의 간격은 변화 가능하게 구성되고,

   상기 제1 프리즘과 상기 제2 프리즘 중 적어도 한쪽에는, 상기 차광 영역이 설치되는 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 굴절면은 상기 조명 광학 장치의 광축을 중심으로 하는 원추체의 측면에 대응하는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 실질적인 면 광원은, 원형상인 것을 특징으로 하는 조명 광학 장치.
9. 마스크를 조명하기 위한 제1항 또는 제2항에 기재된 조명 광학 장치를 구비하고, 상기 마스크의 패턴을 감광성 기판 상에 노광시키는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
10. 제1항 또는 제2항에 기재된 조명 광학 장치를 이용하여 마스크를 조명하는 조명 공정과,

    상기 마스크의 패턴을 감광성 기판 상에 노광시키는 노광 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
11. 제1항 또는 제2항에 기재된 조명 광학 장치를 이용하여 마스크를 조명하는 조명 공정과, 상기 마스크의 패턴을 감광성 기판 상에 노광시키는 노광 공정과, 상기 노광 공정에 의해 노광된 상기 감광성 기판을 현상하는 현상 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스의 제조 방법.
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