KR20010042098A - 조명 장치, 노광 방법 및 장치와 디바이스 제조 방법 - Google Patents

Abstract

피조사면을 조명하기 위한 조명 장치에 있어서, 소정 파장의 광속을 발생하는 광원부(1)와, 복수의 단위 광학계를 포함하는 파면 분할형 광 적분기(451)와, 해당 파면 분할형 광 적분기로부터의 광속을 피조사면에 유도하는 콘덴서 광학계(9, 11)와, 상기 단위 광학계를 거친 광속을 편향시키는 복수의 보조 광학 부재(OMA)를 포함하여, 상기 단위 광학계의 하나에는, 적어도 하나의 상기 보조 광학 부재가 대응하여 배치된다.

Description

조명 장치, 노광 방법 및 장치와 디바이스 제조 방법{ILLUMINATOR, EXPOSING METHOD AND APPARATUS, AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}

예컨대, 반도체 소자를 제조할 때에, 마스크로서의 레티클의 패턴을 포토 레지스트가 도포된 웨이퍼의 각 쇼트 영역에 전사하기 위한 투영 노광 장치로서, 스텝 앤드 리피트(step and repeat) 형식(일괄 노광 방식)의 축소 투영형 노광 장치(스테퍼)나, 레티클상의 패턴의 일부를 투영 광학계를 거쳐서 웨이퍼 상에 축소 투영한 상태에서, 레티클과 웨이퍼를 투영 광학계에 대해 동기 주사하는 것에 의해, 레티클상의 패턴의 축소 상을 차차 웨이퍼상의 각 쇼트 영역에 전사하는 소위 스텝 앤드 스캔(step and scan) 방식의 투영 노광 장치가 사용되고 있다.

이들 투영 노광 장치에 이용되는 조명 장치에 있어서는, 레티클상에 조사되는 조명 광의 강도 분포를 균일하게 하기 위해서, 플라이 아이 렌즈나 로드형 적분기 등의 광 적분기가 사용되고 있다.

그런데, 최근, 이들 투영 노광 장치에 요구되는 해상력 등의 성능은 이론적으로 산출되는 한계에 극히 접근하고 있다. 레티클의 패턴의 종류에 의해 최적의 광학계의 정수(투영 렌즈의 개구 수, 조명계의 개구 수 등)의 설정값이 상이하기 때문에, 투영 노광 장치에는, 레티클의 패턴의 종류에 맞춰 최적의 광학계의 정수를 선택할 수 있는 것이 요구된다.

이러한 투영 노광 장치는, 예컨대 일본 특허 공개 평성 제 59-155843 호 공보나 일본 특허 공개 평성 제 6-61121 호 공보 등에 개시되어 있다.

또한, 최근에 있어서는, 투영 광학계의 동공면과 공역인 면에 형성되는 면 광원의 강도 분포를 중심부보다 주변부가 커지는 강도 분포로 하여, 해상 한계 근방에 있어서의 상의 콘트라스트를 향상시키는 것, 소위 변형 조명(사방 조명)이 행해지고 있다. 여기서, 면 광원의 강도 분포를 변경하기 위해서는, 예컨대 조명 장치중의 개구 조리개(σ조리개)의 중앙부를 차광 혹은 감광하는 것이 고려되지만, 이 경우에는, 차광 혹은 감광에 의해 레티클상에서의 조도 저하를 초래하고, 그 결과, 처리량의 저하를 초래하는 문제가 있다.

일본 특허 공개 평성 제 5-207007 호 공보에는, 이러한 처리량의 저하를 저감시키기 위한 기술이 제안되어 있지만, 해당 공보의 기술에서는 투영 노광 장치가 대형화하여, 그 제조 비용도 높아지고, 게다가 설치 공간의 확보가 곤란하게 된다고 하는 문제가 있다.

발명의 개시

본 발명은 현재 사용되고 있는 투영 노광 장치의 구성을 대폭 변경하지 않고, 변형 조명시의 조도 저하를 저감하는 것을 목적으로 한다.

상술의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에서는, 피조사면을 조명하기 위한 조명 장치에 있어서,

소정 파장의 광속을 발생하는 광원부와,

복수의 단위 광학계를 포함하여, 해당 광원부로부터의 상기 광속을 파면 분할하고, 또한 해당 파면 분할된 복수의 광속으로부터 복수의 광원 상을 형성하는 파면 분할형 광 적분기와,

해당 파면 분할형 광 적분기로부터의 광속을 피조사면으로 유도하는 콘덴서 광학계와,

상기 단위 광학계를 거친 광속을 편향시키는 복수의 보조 광학 부재를 포함하며,

상기 단위 광학계의 하나에는, 적어도 하나의 상기 보조 광학 부재가 대응하여 배치되는 것을 특징으로 하는 조명 장치를 제공한다.

본 발명의 바람직한 형태에 의하면, 상기 조명 장치에 있어서, 상기 복수의 보조 광학 부재는 모든 상기 단위 광학계의 각각과 일대일 대응하는 관계로 배치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 조명 장치에 있어서, 상기 복수의 보조 광학 부재는 상기 파면 분할형 광 적분기와 상기 피조사면 사이에 배치되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 조명 장치에 있어서, 상기 보조 광학 부재는 상기 단위 광학계를 거친 광속을 적어도 2개의 방향으로 편향시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 조명 장치에 있어서, 상기 파면 분할형 광 적분기와 상기 콘덴서 광학계 사이에는, 상기 파면 분할형 광 적분기에 의한 상기 복수의 광원 상으로부터의 광에 근거하여 실질적인 면 광원을 형성하는 보조 광 적분기가 배치되고, 상기 콘덴서 광학계는 상기 보조 광 적분기에 의한 상기 실질적인 면 광원으로부터의 광을 상기 피조사면으로 유도하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 조명 장치에 있어서, 상기 보조 광학 부재에서 편향된 상기 광속중의 적어도 일부의 광속은 소정 면상에 있어서의 광축을 포함하지 않는 영역에 유도하는 것이 바람직하다.

또한, 노광 광을 공급하는 조명 장치에 의해 마스크를 조명하고, 또한 투영 광학계에 의해 상기 마스크상의 패턴을 워크상에 투영하는 투영 노광 장치에 있어서, 상기 조명 장치를 구비하고, 상기 소정 면은 상기 투영 광학계의 동공면 또는 해당 동공면의 근방과 공역인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서는, 피조사면을 조명하기 위한 조명 장치에 있어서,

소정 파장의 광속을 발생하는 광원부와,

해당 광원부로부터의 상기 광속을 파면 분할하고, 또한 해당 파면 분할된 복수의 광속으로부터 복수의 광원 상을 형성하는 파면 분할형 광 적분기와,

해당 파면 분할형 광 적분기로부터의 광속을 피조사면으로 유도하는 콘덴서 광학계와,

상기 파면 분할된 복수의 광속을 적어도 2개 이상의 상이한 방향으로 편향시키는 광 편향 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치를 제공한다.

또한, 본 발명이 바람직한 형태에 의하면, 상기 조명 장치에 있어서, 상기 파면 분할형 광 적분기와 상기 광 편향 부재는 일체적으로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 조명 장치에 있어서, 상기 파면 분할형 광 적분기와 상기 피조사면 사이에는, 상기 파면 분할형 광 적분기가 형성하는 상기 복수의 광원에 근거하여, 실질적인 면 광원을 형성하는 보조 광 적분기가 배치되고, 해당 보조 광 적분기보다도 상기 광원부측에는, 광 확산 부재가 배치되는 것이 바람직하다.

또, 상기 조명 장치에 있어서, 적어도 상기 파면 분할형 광 적분기와 교환 가능하게 마련되고, 상기 광원부로부터의 광속에 근거하여 실질적인 면 광원을 형성하는 별도의 광 적분기를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 조명 장치에 있어서, 상기 별도의 광 적분기는 상기 파면 분할형 광 적분기 및 상기 광 편향 부재와 교환 가능하게 마련되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 조명 장치에 있어서, 상기 별도의 광 적분기는 상기 파면 분할형 광 적분기에만 교환 가능하게 마련되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 조명 장치에 있어서, 상기 파면 분할형 광 적분기와 상기 광 편향 부재는 상이한 광학 부재인 것이 바람직하다.

또한, 상기 조명 장치에 있어서, 상기 광 편향 부재는 상기 파면 분할된 상기 복수의 광속중의 하나의 광속만을 편향시키는 적어도 하나의 보조 광학 부재를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 조명 장치에 있어서, 상기 광 편향 부재는 복수의 상기 보조 광학 부재를 갖고, 상기 보조 광학 부재는 상기 파면 분할형 광 적분기와 일체적으로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 조명 장치에 있어서, 상기 광 편향 부재는 상기 파면 분할된 상기 복수의 광속중의 적어도 하나의 광속을 적어도 2개의 방향으로 편향시키는 제 1보조 광학 부재와, 상기 복수의 광속중의 상기 적어도 하나의 광속과는 별도의 광속을 적어도 2개의 방향으로 편향시키는 제 2 보조 광학 부재를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 조명 장치에 있어서, 상기 제 1 보조 광학 부재에 의한 상기 2개의 방향과, 상기 제 2 보조 광학 부재에 의한 상기 2개의 방향은 서로 동일한 방향인 것이 바람직하다. 또한, 상기 조명 장치에 있어서, 상기 제 1 보조 광학 부재 및 상기 제 2 보조 광학 부재는 상기 파면 분할형 광 적분기와 떨어져 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 조명 장치에 있어서, 상기 광 편향 부재는 상기 파면 분할된 상기 복수의 광속중의 하나의 광속만을 편향시키는 제 1 보조 광학 부재와, 상기 파면 분할된 상기 복수의 광속중의 상기 1개의 광속과는 별도의 하나의 광속만을 편향시키는 제 2 보조 광학 부재를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 조명 장치에 있어서, 상기 광 편향 부재는 소정 면상의 제 1 영역으로 상기 파면 분할된 광속중의 적어도 하나의 광속을 유도하는 제 1 보조 광학 부재와, 상기 파면 분할된 광속중의 상기 적어도 하나의 광속과는 상이한 적어도 하나의 광속을 상기 소정 면상의 제 2 영역으로 유도하는 제 2 보조 광학 부재를 포함하며, 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역의 면적은 상이한 것이 바람직하다.

또한, 상기 조명 장치에 있어서, 상기 파면 분할형 적분기는 제 1 초점 거리를 갖는 제 1 단위 광학계와, 해당 제 1 초점 거리와는 상이한 제 2 초점 거리를 갖는 제 2 단위 광학계를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 조명 장치에 있어서, 상기 광 편향 부재에 의해 편향된 복수의 광속은 상기 조명 장치의 광축과 평행한 축에 대해 제 1 경사를 갖는 제 1 광속과, 해당 제 1 경사와는 상이한 제 2 경사를 갖는 제 2 광속을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 조명 장치에 있어서, 상기 파면 분할형 광 적분기와 상기 콘덴서 광학계 사이에는, 상기 파면 분할형 광 적분기에 의한 상기 복수의 광원 상으로부터의 광에 근거하여 실질적인 면 광원을 형성하는 보조 광 적분기가 배치되고, 상기 콘덴서 광학계는 상기 보조 광 적분기에 의한 상기 실질적인 면 광원으로부터의 광을 상기 피조사면으로 유도하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 조명 장치에 있어서,

상기 광 편향 부재는 복수의 보조 광학 부재군을 갖고,

n을 자연수로 할 때, 해당 보조 광학 부재군은 4n 개의 보조 광학 부재를 가지며,

상기 보조 광학 부재 각각의 사출 측면은 상기 조명 장치의 광축에 수직하는 기준면에 대해 경사져 있으며,

상기 보조 광학 부재의 상기 사출 측면의 법선을 상기 기준면에 투영한 직선을 방위 직선으로 할 때, 상기 보조 광학 부재군내의 상기 각 보조 광학 부재 각각의 상기 방위 직선끼리 이루어지는 각도가 360/4n 도인 것이 바람직하다.

또, 상기 조명 장치에 있어서, 상기 보조 광학 부재군의 각각은 4개의 보조 광학 부재로 이루어지고, 상기 보조 광학 부재군내의 상기 4개의 보조 광학 부재 각각의 상기 방위 직선끼리 이루어지는 각도가 90도인 것이 바람직하다.

또한, 상기 조명 장치에 있어서, 상기 복수의 보조 광학 부재군은 제 1 보조 광학 부재군과 제 2 보조 광학 부재군을 갖고, 상기 제 1 보조 광학 부재군중의 상기 4개의 보조 광학 부재 각각의 방위 직선의 세트와, 상기 제 2 보조 광학 부재군중의 상기 4개의 보조 광학 부재 각각의 방위 직선의 세트로 이루어지는 각도는 45도인 것이 바람직하다.

또한, 상기 조명 장치에 있어서, 상기 제 1 보조 광학 부재군을 거친 광속은 소정 면상의 제 1 영역에 유도되고, 상기 제 2 보조 광학 부재군을 거친 광속은 상기 소정 면상의 제 2 영역에 유도되며, 상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역의 면적은 상이한 것이 바람직하다.

또한, 상기 조명 장치에 있어서, 상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역은 상기 소정 면상에서 적어도 1 부분이 중복하고 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 조명 장치에 있어서, 상기 파면 분할형 광 적분기는 상기 보조 광학 부재의 각각에 대응하여 마련된 복수의 단위 광학계를 갖고, 상기 제 1 보조 광학 부재군에 대응하고 있는 상기 단위 광학계의 초점 거리와, 상기 제 2 보조 광학 부재군에 대응하고 있는 상기 단위 광학계의 초점 거리는 상이한 것이 바람직하다.

또한, 상기 조명 장치에 있어서, 상기 방위 직선과 상기 광축에 평행한 직선을 포함하는 평면내에 있어서의 상기 보조 광학 부재의 상기 사출 측면과, 상기 기준면으로 이루어지는 각도를 상기 보조 광학 부재의 꼭지각이라고 할 때, 상기 복수의 상기 보조 광학 부재는 제 1 꼭지각을 갖는 제 1 보조 광학 부재와, 해당 제 1 꼭지각과는 상이한 제 2 꼭지각을 갖는 제 2 보조 광학 부재를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 조명 장치에 있어서, 상기 광 편향 부재에서 편향된 상기 복수의 광속중의 적어도 하나의 광속은 소정 면상에 있어서의 광축을 포함하지 않는 영역에 유도되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서는 노광 광을 공급하는 조명 장치에 의해 마스크를 조명하고, 또한 투영 광학계에 의해 상기 마스크상의 패턴을 워크 상에 투영하는 투영 노광 장치에 있어서,

상기 조명 장치를 구비하고,

상기 소정 면은 상기 투영 광학계의 동공면 또는 해당 동공면의 근방과 공역인 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치를 제공한다.

또한, 상기 투영 노광 장치에 있어서, 상기 소정 면상에 있어서의 광 강도 분포는 상기 광축을 포함하는 영역보다도 상기 광축을 포함하지 않는 영역쪽이 강한 광 강도 분포인 것이 바람직하다. 또한, 상기 투영 노광 장치에 있어서, 상기 소정 면상에 있어서의 광 강도 분포는 링 형상, 2중극 형상, 4중극 형상중 어느 하나를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 조명 장치에 있어서, 상기 파면 분할형 광 적분기와 상기 콘덴서 광학계 사이에는 상기 파면 분할형 광 적분기에 의한 상기 복수의 광원 상으로부터의 광에 근거하여 실질적인 면 광원을 형성하는 보조 광 적분기가 배치되고, 상기 콘덴서 광학계는 상기 보조 광 적분기에 의한 상기 실질적인 면 광원으로부터의 광을 상기 피조사면에 유도하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 조명 장치에 있어서, 상기 파면 분할형 광 적분기로부터의 광속을 상기 보조 광 적분기에 유도하는 릴레이 광학계와, 적어도 2개 이상의 개구를 갖는 개구 조리개를 포함하며, 상기 광 편향 부재에 의해 상기 적어도 2개 이상의 상이한 방향으로 편향된 광속의 각각은 상기 개구 조리개의 상기 적어도 2개 이상의 개구를 통과하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 조명 장치에 있어서, 상기 보조 광 적분기와 상기 피조사면 사이에 배치되어, 적어도 2개 이상의 개구를 갖는 개구 조리개를 포함하여, 상기 보조 광 적분기는 복수의 단위 광학계를 갖는 파면 분할형의 광 적분기이며, 상기 광 편향 부재에 의해 상기 적어도 2개 이상의 상이한 방향으로 편향된 광속은 상기 보조 광 적분기의 입사면상의 적어도 2개의 영역 상에 중첩되고, 상기 보조 광 적분기중의 복수의 단위 광학계 중, 상기 적어도 2개 이상의 개구부 각각에 대응하고 있는 적어도 2개의 단위 광학계군의 각 입사면은 상기 적어도 2개의 영역의 각각에 포함되는 것이 바람직하다.

또한, 조명 장치에 있어서, 상기 보조 광 적분기는 내면 반사형의 광 적분기 이며, 상기 광 편향 부재에 의해 상기 적어도 2개 이상의 상이한 방향으로 편향된 광속의 각각은 상기 내면 반사형의 광 적분기에 대해 적어도 2개 이상의 상이한 방향으로부터 입사하는 것이 바람직하다.

또한, 조명 장치에 있어서, 상기 광 편향 부재는 추체 형상 부분을 적어도 일부에 포함하는 형상인 것이 바람직하다.

또한, 상기 조명 장치에 있어서, 상기 추체 형상 부분은 원뿔 형상의 적어도 일부분인 것이 바람직하다.

또한, 상기 조명 장치에 있어서, 상기 원뿔 형상의 사면은 직선을 소정 축의 주위에 회전시켜 얻어지는 면인 것이 바람직하다.

또한, 상기 조명 장치에 있어서, 상기 원뿔 형상의 사면은 곡선을 소정 축의 주위에 회전시켜 얻어지는 면인 것이 바람직하다.

또한, 상기 조명 장치에 있어서, 상기 광 편향 부재는 원뿔 형상 부분을 적어도 일부에 포함하는 형상을 갖는 제 1 보조 광학 부재와, 원뿔 형상 부분을 적어도 일부에 포함하는 형상을 갖는 제 2 보조 광학 부재를 포함하며, 상기 제 1 보조 광학 부재의 상기 원뿔 형상의 꼭지각에 상당하는 각도와, 상기 제 2 보조 광학 부재의 상기 원뿔 형상의 꼭지각에 상당하는 각도는 서로 상이한 것이 바람직하다.

또한, 상기 조명 장치에 있어서, 상기 추체 형상 부분은 다각뿔 형상의 적어도 일부분인 것이 바람직하다.

또한, 상기 조명 장치에 있어서, 상기 다각뿔 형상의 사면은 평면인 것이 바람직하다.

또한, 상기 조명 장치에 있어서, 상기 다각뿔 형상의 사면은 곡면인 것이 바람직하다.

또한, 상기 조명 장치에 있어서, 상기 광 편향 부재는 다각뿔 형상 부분을 적어도 일부에 포함하는 형상을 갖는 제 1 보조 광학 부재와, 다각뿔 형상 부분을 적어도 일부에 포함하는 형상을 갖는 제 2 보조 광학 부재를 포함하며, 상기 제 1 보조 광학 부재의 상기 다각뿔 형상 저면의 법선과 사면으로 이루어지는 각도와, 상기 제 2 보조 광학 부재의 상기 다각뿔 형상 저면의 법선과 사면으로 이루어지는 각도와는 서로 상이한 것이 바람직하다.

또한, 상기 조명 장치에 있어서, 상기 다각뿔 형상은 상기 다각뿔 형상 저면의 법선으로 이루어지는 각도가 제 1 각도인 제 1 사면과, 상기 다각뿔 형상의 상기 저면의 법선으로 이루어지는 각도가 상기 제 1 각도와는 상이한 제 2 각도인 제 2 사면을 갖는 것이 바람직하다.

또한, 노광 광을 공급하는 조명 장치에 의해 마스크를 조명하고, 또한 투영 광학계에 의해 상기 마스크상의 패턴을 워크상으로 투영하는 투영 노광 장치에 있어서, 상기 조명 장치를 구비하고,

상기 광원은 상기 노광 광을 공급하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 투영 노광 장치에 있어서, 적어도 상기 파면 분할형 광 적분기와 교환 가능하게 마련되고, 상기 광원부로부터의 광속에 근거하여 실질적인 면 광원을 형성하는 별도의 광 적분기를 포함하는 것이 바람직하다.

또, 상기 투영 노광 장치에 있어서, 상기 마스크의 종류에 관한 정보를 입력하기 위한 입력부와, 해당 입력부로부터의 정보에 근거하여, 상기 파면 분할형 광 적분기 및 상기 별도의 광 적분기를 교환하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 투영 노광 장치에 있어서, 상기 입력부는 콘솔인 것이 바람직하다.

또한, 상기 투영 노광 장치에 있어서, 상기 입력부는 상기 마스크 상에 마련되어 있는 마크를 판독하는 것이 바람직하다.

또한, 자외역의 노광 광에 의해 마스크를 조명하여, 해당 마스크상의 패턴을 투영 광학계를 거쳐서 워크 상에 투영하는 노광 방법에 있어서, 상기 투영 노광 장치를 이용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 노광 방법에 있어서, 상기 마스크의 종류에 관한 정보를 입력하는 공정과, 해당 입력된 정보에 근거하여, 상기 파면 분할형 광 적분기 및 상기 별도의 광 적분기를 교환하는 공정을 포함하는 것이 바람직하다.

또, 자외역의 노광 광에 의해 마스크를 조명하여, 해당 마스크상의 디바이스 패턴을 투영 광학계를 거쳐서 워크 상에 투영하는 공정을 포함하는 디바이스 제조 방법에 있어서, 상기 투영 노광 장치를 이용하여 상기 워크 상에 투영하는 공정을 실행하는 것이 바람직하다.

또한, 자외역의 노광 광에 의해 마스크를 조명하여, 해당 마스크상의 패턴을 투영 광학계를 거쳐서 워크 상에 투영하는 노광 방법에 있어서, 상기 투영 노광 장치를 이용하는 것이 바람직하다.

또한, 자외역의 노광 광에 의해 마스크를 조명하여, 해당 마스크상의 디바이스 패턴을 투영 광학계를 거쳐서 워크 상에 투영하는 공정을 포함하는 디바이스 제조 방법에 있어서, 상기 투영 노광 장치를 이용하여 상기 워크 상에 투영하는 공정을 실행하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 피조사면을 조명하기 위한 조명 장치에 있어서, 소정 파장의 광속을 발생하는 광원부와, 해당 광원부로부터의 상기 광속을 적어도 6개의 광속으로 파면 분할하고, 또한 해당 파면 분할된 적어도 6개의 광속을 상이한 방향으로 편향시키는 광 편향 부재와,

해당 광 편향 부재를 거친 광속에 근거하여, 소정 형상의 면 광원을 형성하는 광 적분기와,

해당 파면 분할형 광 적분기로부터의 광속을 피조사면에 유도하는 콘덴서 광학계를 포함하며,

상기 광 편향 부재에서 편향된 상기 적어도 6개의 광속중의 적어도 일부의 광속은 소정 면상에 있어서의 광축을 포함하지 않는 영역에 유도하는 것을 특징으로 하는 조명 장치를 제공한다.

또한, 노광 광을 공급하는 조명 장치에 의해 마스크를 조명하고, 또한 투영 광학계에 의해 상기 마스크상의 패턴을 워크 상에 투영하는 투영 노광 장치에 있어서, 상기 조명 장치를 구비하고, 상기 소정 면은 상기 투영 광학계의 동공면 또는 해당 동공면의 근방과 공역인 것이 바람직하다.

또한, 상기 조명 장치에 있어서, 상기 피조사면과 퓨리에 변환의 관계에 있는 면(조명 장치의 동공면) 또는 이 면과 근방인 면에서의 광 강도 분포는 실질적으로 불균일한 것이 바람직하다. 또, 실질적으로 불균일하다는 것은, 이 면 또는 이 면과 근방인 면에서의 광 강도 분포가 조명 장치의 광축을 포함하는 영역에서의 광 강도와 광축을 포함하지 않는 영역에서의 광 강도와 실질적으로 상이한 상태를 가리킨다.

또한, 노광 광을 공급하는 조명 장치에 의해 마스크를 조명하고, 또한 투영 광학계에 의해 마스크상의 패턴을 워크 상에 투영하는 투영 노광 장치에 있어서, 상기 조명 장치를 구비하고, 상기 퓨리에 변환의 관계에 있는 면은 상기 투영 광학계의 동공면과 실질적으로 공역인 것이 바람직하다.

또한, 상기 조명 장치에 있어서, 상기 복수의 보조 광학 부재는 상기 단위 광학계와 상기 피조사면 사이에 배치되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 바람직한 형태에 있어서는, 광원부는 광속이 넓어지는 입체각과 광속 면적의 곱이 거의 0인 광속을 사출하는 것이다.

본 발명은 반도체 디바이스나 액정 표시 디바이스 등의 제조 라인 중의 리소그래픽 공정에 이용되는 투영 노광 장치에 관한 것이다. 또, 본 발명은 이러한 투영 노광 장치에 이용되는 조명 장치에 관한 것이다. 또, 본 발명은 리소그래픽 공정에 있어서, 이러한 투영 노광 장치를 이용한 투영 노광 방법에 관한 것이다. 또, 본 발명은 이러한 투영 노광 장치를 이용하여 마스크상의 디바이스 패턴을 감광 기판 상에 전사하여, 예컨대 반도체 소자, CCD 등의 촬상 소자, 액정 표시 소자, 또는 박막 자기 헤드 등을 제조하는 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 투영 노광 장치의 광학계를 도시한 도면이고,

도 2(a)는 제 1 실시예에 있어서의 제 1 플라이 아이 렌즈의 배치, 도 2(b)는 개구 조리개의 배치를 도시한 도면이며,

도 3(a) 내지 3(d)는 종래의 플라이 아이 렌즈의 구성, 도 3(e)는 그 조명 영역을 도시한 도면이고,

도 4(a), 도 4(b)는 방위각을 설명하는 도면이며,

도 5는 요소 렌즈의 편각을 설명하는 도면이고,

도 6(a) 내지 도 6(j)는 요소 렌즈, 도 6(k)는 그 조명 영역을 설명하는 도면이며,

도 7(a) 내지 도 7(f)는 다른 요소 렌즈, 도 7(g)는 그 조명 영역을 설명하는 도면이고,

도 8은 제 1 실시예의 변형예를 도시하는 도면이며,

도 9는 제 2 실시예에 따른 투영 노광 장치의 플라이 아이 렌즈 부분의 광학계를 도시한 도면이고,

도 10(a)는 제 2 실시예에 있어서의 제 1 플라이 아이 렌즈의 배치, 도 10(b)는 개구 조리개의 배치를 도시한 도면이며,

도 11(a) 내지 도 11(c)는 요소 렌즈의 구성, 도 11(d)는 그 조명 영역을 도시한 도면이고,

도 12(a), 도 12(b)는 제 2 실시예의 제 1 플라이 아이 렌즈의 요소 렌즈와 레몬 스킨 필터의 배열, 도 12(c)는 레몬 스킨 필터를 사용한 경우의 조명 영역을 도시한 도면이며,

도 13(a) 내지 도 13(d)는 레몬 스킨 필터의 제조 공정을 도시한 도면이고,

도 14(a) 내지 도 14(j)는 다른 요소 렌즈, 도 14(k)는 그 조명 영역을 도시한 도면이며,

도 15(a)는 제 3 실시예의 제 1 플라이 아이 렌즈의 배치, 도 15(b)는 개구 조리개의 배치를 도시한 도면이고,

도 16(a) 내지 도 16(d)는 요소 렌즈, 도 16(e), 도 16(f)는 방위각, 도 16(g)는 그 조명 영역을 도시한 도면이며,

도 17(a) 내지 도 17(d), 도 17(f) 내지 도 17(i)는 요소 렌즈, 도 17(e), 도 17(j)는 방위 각, 도 17(k)는 배열, 도 17(l)은 그 조명 영역을 도시한 도면이고,

도 18(a)는 제 4 실시예에 따른 투영 노광 장치의 플라이 아이 렌즈 부분의 광학계, 도 18(b)는 제 1 플라이 아이 렌즈와 편향 프리즘의 관계를 도시한 도면이며,

도 19는 제 5 실시예에 따른 조명 장치와 해당 조명 장치를 구비한 투영 노광 장치의 구성을 도시한 도면이고,

도 20(a)는 제 1 플라이 아이 렌즈가 마련된 리볼버의 구성, 도 20(b)는 개구 조리개가 마련된 리볼버의 구성을 도시한 도면이며,

도 21(a) 내지 도 21(c)는 제 1 플라이 아이 렌즈와 원뿔 형상 광학 부재의 관계를 도시한 도면이고,

도 22(a)는 광학 부재의 프리즘 작용, 도 22(b)는 그 조명 영역, 도 22(c)는 플라이 아이 렌즈와 원뿔 형상 광학 부재를 투과하는 광선의 광로도, 도 22(d)는 그 조명 영역을 도시한 도면이며,

도 23(a) 내지 도 23(e)는 소정 면에 있어서의 강도 분포를 도시한 도면이고,

도 24(a) 내지 도 24(c)는 제 1 플라이 아이 렌즈와 사각뿔 형상 광학 부재의 관계, 도 24(d)는 소정 면에서의 조명 영역을 도시한 도면이며,

도 25(a) 내지 도 25(d)는 추체 형상을 갖는 광학 부재의 변형예를 나타내는 도이고,

도 26(a) 내지 도 26(c)는 제 1 플라이 아이 렌즈와 광학 부재를 각각의 리볼버(터릿)에 마련한 예를 도시한 도면이고,

도 27은 제 6 실시예에 따른 투영 노광 장치의 개략 구성을 도시한 도면이며,

도 28은 소정의 회로 패턴을 노광하는 공정의 흐름을 설명하는 도면이다.

발명의 실시 형태

이하, 첨부 도면에 근거하여 본 발명의 실시예에 대해 설명한다.

(제 1 실시예)

본 발명의 제 1 실시예에 따른 투영 노광 장치를 도 1 내지 도 7(g)를 이용하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 투영 노광 장치의 광학계를 도시한 도면이다. 도 2(a), 도 2(b)는 파면 분할형의 광 적분기 및 개구 조리개의 배치를 도시한 도면이다. 도 3(a) 내지 도 3(d)는 파면 분할형 광 적분기로서의 플라이 아이 렌즈의 구성을 도시한 도면이고, 도 3(e)는 도 3(a) 내지 도 3(d)의 플라이 아이 렌즈에 의한 제 2 플라이 아이 렌즈상에서의 조사 영역을 도시한 도면이다. 도 4(a), 도 4(b) 및 도 5는 플라이 아이 렌즈의 요소 렌즈 방위각 및 편각을 설명하기 위한 도면이다. 도 6(a) 내지 도 6(j)는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 파면 분할형 광 적분기로서의 플라이 아이 렌즈의 구성을 도시한 도면이고, 도 6(k)는 도 6(a) 내지 도 6(j)의 플라이 아이 렌즈에 의한 제 2 플라이 아이 렌즈상에서의 조명 영역을 도시한 도면이다. 도 7(a) 내지 도 7(f)는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 파면 분할형 광 적분기로서의 플라이 아이 렌즈의 구성을 도시한 도면이고, 도 7(g)는 도 7(a) 내지 도 7(f)의 플라이 아이 렌즈에 의한 제 2 플라이 아이 렌즈상에서의 조명 영역을 도시한 도면이다.

도 1에 있어서, 예컨대 엑시머 레이저 등으로 이루어지는 광원(1)으로부터의 광속은 빔 확장기나 아나모르픽(anamorphic) 광학계 등을 포함하는 빔 정형 광학계(2)를 통과하여, 광속의 단면 형상 및 사이즈가 임의의 형상 사이즈로 변환된다. 빔 정형 광학계(2)로부터의 광속은 미러(3)에서 반사된 후, 광속의 편광을 완화하기 위한 가상 수정 프리즘(4)을 통과한다. 또, 이러한 수정 프리즘(4)으로서는, 예컨대 일본 특허 공개 평성 제 3-16114 호 공보나 일본 특허 공개 평성 제 3-254114 호 공보에 상세하게 개시되어 있다. 수정 프리즘(4)으로부터의 광속은 파면 분할형 광 적분기로서의 제 1 플라이 아이 렌즈(2차 광원 형성 수단)에 도달한다. 제 1 실시예에서는, 서로 상이한 종류의 복수의 제 1 플라이 아이 렌즈가 소정의 축을 중심으로 하여 회전 가능하게 마련되어 있는 리볼버(105)에 마련되어 있다.

도 2(a)에 도시하는 바와 같이, 복수 종류의 제 1 플라이 아이 렌즈(51∼55)가 마련되어 있고, 리볼버(105)를 회전시킴으로써 그들중 1개가 선택적으로 조명 광로의 내부에 위치 결정된다. 여기서, 제 1 플라이 아이 렌즈(51∼53)는 종래의 플라이 아이 렌즈와 동일한 구성이다.

제 1 플라이 아이 렌즈(51)의 구성에 관하여 도 3(a) 내지 도 3(k)를 참조하여 설명한다. 제 1 플라이 아이 렌즈(51)는 도 3(a)의 YZ 측면도 및 도 3(b)의 XY 평면도에 도시하는 바와 같이 평볼록 형상의 요소 렌즈(단위 광학계)(510)를, 도 3(c)의 YZ 측면도 및 도 3d의 XY 평면도에 도시하는 바와 같이 2차원 매트릭스 형상으로 집적하여 구성되어 있다. 이 때, 복수의 요소 렌즈(510)는 각각 입사한 광속을 집광하여 요소 렌즈(510)의 외측에 광원 상을 형성하고, 제 1 플라이 아이 렌즈 전체로서는 요소 렌즈(510)의 수에 따른 수의 광원 상이 형성된다. 또, 도 2(a)의 리볼버(105)상에 마련되어 있는 제 1 플라이 아이 렌즈(52)는 전술한 제 1 플라이 아이 렌즈(51)와 거의 동일한 구성이지만, 제 1 플라이 아이 렌즈(51)보다도 긴 초점 거리를 갖는다. 또한, 제 1 플라이 아이 렌즈(53)도 전술한 제 1 플라이 아이 렌즈(51)와 거의 동일한 구성이지만, 제 1 플라이 아이 렌즈(52)보다도 긴 초점 거리를 갖는다.

제 1 실시예에서는, 광원(1)으로서 레이저를 이용하고 있기 때문에, 제 1 플라이 아이 렌즈(51∼53)를 구성하는 요소 렌즈의 사출 단면은 평면이지만, 이 사출단면은 평면에 한정되는 것이 아니다. 또, 이러한 광원 상 형성 위치를 요소 렌즈외측으로 한 플라이 아이 렌즈는, 예컨대 일본 특허 공개 평성 제 63-66553 호 공보나 일본 특허 공개 평성 제 1-81222 호 공보, 일본 특허 공개 평성 제 2-48627 호 공보 등에 개시되어 있다.

그런데, 제 1 플라이 아이 렌즈에 입사한 광속은 전술한 바와 같이, 복수의 광원 상(2차 광원)을 그 사출측에 형성한다. 이들 복수의 광원 상으로부터 발산하는 광속은 릴레이 렌즈(6)에 의해 집광되고, 제 2 광 적분기로서의 제 2 플라이 아이 렌즈(7)의 입사면을 중첩적으로 균일 조명한다. 이 경우, 제 2 플라이 아이 렌즈(7)의 입사면상에서의 조명 범위는 도 3(e)에 사선으로 도시하는 바와 같이 제 2 플라이 아이 렌즈(7)의 입사면 전체가 조명된다. 그 결과, 제 2 플라이 아이 렌즈(7)의 사출면에는, 제 1 플라이 아이 렌즈의 렌즈 요소 수와 제 2 플라이 아이 렌즈의 렌즈 요소 수의 곱에 상당하는 수의 다수의 3차 광원 상으로 이루어지는 면 광원이 형성된다. 이 제 2 플라이 아이 렌즈(7)에 의한 면 광원 형성 위치의 근방에는, 통과하는 광속의 형상을 제한하는 것에 의해 면 광원의 형상을 소망하는 형상으로 하기 위한 개구 조리개가 배치된다.

도 2(b)에 도시하는 바와 같이, 제 1 실시예에서는, 소정의 축을 중심으로 하여 회전 가능한 리볼버(108)에 서로 상이한 개구 형상을 갖는 복수 종류의 개구 조리개(81∼85)가 마련되어 있고, 리볼버(108)를 회전시킴으로써 그들중의 하나가 선택적으로 조명 광로의 내부에 위치 결정된다.

도 1을 다시 참조하면, 개구 조리개를 통과한 광속은 콘덴서 렌즈군(9, 11)을 거쳐서, 피조사면에 위치 결정되어 소정의 회로 패턴(디바이스 패턴}이 그려진 레티클(마스크)(13)에 유도된다. 여기서, 콘덴서 렌즈군(9, 11)중에는, 레티클(13)상에서의 조명 영역(조명 범위)을 결정하기 위한 시야 조리개(10)가 배치되어 있고, 콘덴서 렌즈군(9, 11)은 개구 조리개를 거친 광속을 집광하여 시야 조리개(10)를 중첩적으로 균일 조명하는 렌즈계(9)와, 조명된 시야 조리개(10)의 상을 레티클(13)상에 결상하는 것에 의해, 레티클(13)상의 조명 영역내를 균일 조명하기 위한 시야 조리개 투영 광학계(11)로 나누어 생각할 수 있다.

그리고, 균일 조명된 조명 광에 근거하여, 투영 렌즈(14)가 레티클(13)상에 형성된 패턴을 피노광 물체로서의 웨이퍼(15)(워크)상에 투영 노광한다. 또, 레티클(13)은 도면중 XZ 평면내에서 이동 가능하고 Y축 주위에 회전 가능하게 마련된 레티클 스테이지 MST에 의해 유지되어 있고, 웨이퍼(15)는 도면중 XYZ 방향으로 이동 가능하며 또한 Y축에 대한 경사를 조정 가능하게 마련된 웨이퍼 스테이지 WST에 의해 유지되어 있다.

제 1 플라이 아이 렌즈(55)의 구성을 설명하기 전에, 도 4(a), 도 4(b) 및 도 5를 참조하여, 각 요소 렌즈의 사출측면의 경사 방향과 경사량에 대해 설명한다. 도 4(a), 도 4(b)는 사출 측면의 경사 방향을 설명하는 도면이다. 간단하게 하기 위해, 조명 광학계의 광축 AX와 요소 렌즈 An의 광축을 일치시키고 있다. 요소 렌즈 An의 사출 측면 P은 조명 광학계의 광축 AX에 수직하는 소정 평면 H에 대해 경사져 있다. 그리고, 해당 사출 측면 P의 법선 N을 소정 평면 H에 투영한 직선(이하, 「방위 직선」이라고 함) L을 고려하여, 도 4(b)에 도시하는 바와 같이 방위 직선 L의 X축으로 이루어지는 각도를 방위각 α로 한다. 방위각 α은 입사 광선이 요소 렌즈에 의해 구부러지는 방향에 대응하고 있다.

또한, 도 5는 사출 측면의 경사량을 설명하는 도이다. 여기서도 간단히 하기 위해, 조명 광학계의 광축 AX와 요소 렌즈 An의 광축을 일치시키고 있다. 방위 직선 L과 광축 AX에 평행한 직선 LA 또는 LB를 포함하는 평면내에 있어서의, 요소 렌즈 An의 사출 측면 P와 소정 평면 H로 이루어지는 각도를 요소 렌즈 An의 꼭지각θ로 한다. 이 꼭지각 θ및 요소 렌즈 An의 굴절율 n이 정해지면, 입사 광선이 요소 렌즈에 의해 구부러지는 양인 편각 δ을 구할 수 있다.

이 때, 요소 렌즈 An의 꼭지각 θ와 편각 δ는,

의 관계이다. 실제로는, 제 2 플라이 아이 렌즈의 입사면상에서의 조명 영역의 분포가 소정의 값이며, 이 분포를 얻기 위해서 편각 δ이 먼저 구해진다. 그래서, 상기 (수학식 1)식을 변형하면,

로 되어, 소정의 편각 δ로부터 요소 렌즈 An의 꼭지각 θ을 구할 수 있다.

다음에, 도 6(a) 내지 도 6(k)를 참조하여, 제 1 실시예에 따른 제 1 플라이 아이 렌즈(55)에 대해 설명한다. 이 제 1 플라이 아이 렌즈(55)는 평볼록 렌즈의 사출 단면(평면)을 소정의 방향으로 소정량만큼 경사진 형상의 복수의 요소 렌즈를 2차원 매트릭스 형상으로 집적하여 구성되어 있다.

제 1 실시예의 제 1 플라이 아이 렌즈(55)는 도 6(a)에 도시하는 요소 렌즈 a와, 도 6(b)에 도시하는 요소 렌즈 b와, 도 6c에 도시하는 요소 렌즈 c와, 도 6(d)에 도시하는 요소 렌즈 d의 4종류의 요소 렌즈(단위 광학계)를 갖는다. 여기서, 도 6(e) 내지 도 6(h)에 도시하는 바와 같이, 소정 평면 H 상의 각 요소 렌즈 방위 직선 La 내지 Ld는 서로 90도 회전한 방향이다. 그리고, 이들 4 종류의 요소 렌즈 a 내지 d를 도 6(i), 도 6(j)에 도시하는 바와 같이 체크 무늬 형상으로 조립한다. 또, 도 6(i)는 제 1 플라이 아이 렌즈(55)의 YZ 평면도이며, 도 6(j)는 XY 평면도이다. 도 6(j)로부터 알 수 있는 바와 같이, 제 1 플라이 아이 렌즈(55)는 서로 방위 직선끼리 이루어지는 각도가 90도인 4개의 요소 렌즈로 이루어지는 복수의 요소 렌즈군을 갖고 있다.

또, 도 6(a) 내지 도 6(d)에 도시하는 제 1 플라이 아이 렌즈(55)의 각 요소 렌즈 a 내지 d는 각각 도 3(a) 등의 제 1 플라이 아이 렌즈(51)의 요소 렌즈(510)의 초점 거리의 2배 정도의 초점 거리를 갖고 있다. 또한, 제 1 플라이 아이 렌즈(55)의 각 요소 렌즈 a 내지 d의 편각 δ는 동일한 양으로 설정되어 있다.

이와 같이, 제 1 실시예의 제 1 플라이 아이 렌즈(55)를 구성하는 각 요소 렌즈 a 내지 d는 해당 요소 렌즈의 입사측 유효경의 중심과, 사출측 유효경의 중심을 맺은 중심 축(요소 렌즈의 광축)에 따라 입사하는 광선이 해당 중심축에 대해 기울어 사출하도록 편심하여 구성되어 있다. 이 때문에, 도 6(k)에 도시하는 바와 같이, 해당 요소 렌즈를 투과한 광속은 제 2 플라이 아이 렌즈(7)의 입사면의 중앙을 조명하지 않고, 옆으로 어긋난 위치를 조명하게 된다.

이 때, 복수의 요소 렌즈 a에 의해 편향된 광속이 릴레이 광학계(6)에 의해 영역 A 상을 중첩적으로 조명하고, 복수의 요소 렌즈 b에 의해 편향된 광속이 릴레이 광학계(6)에 의해 영역 B 상을 중첩적으로 조명하며, 복수의 요소 렌즈 c에 의해 편향된 광속이 릴레이 광학계(6)에 의해 영역 C 상을 중첩적으로 조명하고, 복수의 요소 렌즈 d에 의해 편향된 광속이 릴레이 광학계(6)에 의해 영역 D 상을 중첩적으로 조명한다. 즉, 영역 A는 복수의 요소 렌즈 a를 거친 광속이 서로 겹친 것, 영역 B는 복수의 요소 렌즈 b를 거친 광속이 서로 겹친 것, 영역 C는 복수의 요소 렌즈 c를 거친 광속이 서로 겹친 것, 영역 D는 복수의 요소 렌즈 d를 거친 광속이 서로 겹친 것이다. 따라서, 더블 플라이 아이 렌즈 시스템의 특징인 광속을 파면 분할하여 제 2 플라이 아이 렌즈 입사면에서 중첩된다고 하는 특징, 즉 (1) 제조 비용을 곱하지 않고 파면 분할 수를 증가하여 조명 광의 조도를 균일하게 할 수 있는 효과, (2) 광원으로부터의 광속이 진동하는 것에 의한 악 영향을 방지할 수 있는 효과, 및 (3) 개구 조리개의 형상을 변경했을 때의 조도 균일성의 붕괴량이 적다(이상적 컬러 조명 상태로부터의 변화량이 적음)고 하는 특징을 유지할 수 있다.

여기서, 제 2 플라이 아이 렌즈(7)의 사출면에 도 2(b)에 도시한 4개의 개구를 갖는 개구 조리개(85)를 배치하는 경우, 종래의 제 1 플라이 아이 렌즈(51)를 이용하는 경우와 비교해서, 제 1 플라이 아이 렌즈(55)를 이용한 쪽이 광량의 손실이 적은 것은 분명하다.

또, 제 2 플라이 아이 렌즈(7)의 입사면상에 있어서, 옆으로 어긋나는 방향 및 편차량은 각 요소 렌즈의 편심의 방향, 양(편각 δ)에 의해 결정된다. 제 1 실시예에서는, 각 요소 렌즈의 편심의 방향을 4 방향으로 하여, 편각 δ을 모두 동일하게 하고 있지만, 편심의 방향은 4 방향으로는 한정되지 않고, 편각 δ도 동일하게는 한정되지 않는다.

또한, 제 1 실시예에서는, 각 요소 렌즈를 체크 무늬 형상으로 나열하였지만, 이것은 어떻게 나열해도 무방하다. 단, 제 2 플라이 아이 렌즈(7)를 구성하는 요소 렌즈의 수차가 큰 경우에 있어서, 그 영향을 저감하기 위해서는, 제 2 플라이 아이 렌즈(7)의 요소 렌즈의 각각의 사출면에서의 제 1 플라이 아이 렌즈에 의한 복수의 광원 상의 상의 전체 형상을 극력 회전 대칭으로 하는 것이 바람직하다.

제 1 실시예에 있어서는, 예컨대 도 6(k)의 영역 A 내에 위치하는 제 2 플라이 아이 렌즈의 요소 렌즈에는 제 1 플라이 아이 렌즈(55)의 요소 렌즈 a를 통과한 광속만이 유도된다. 따라서, 영역 A 내에 위치하는 하나의 요소 렌즈의 사출면에 형성되는 복수의 광원 상의 상의 형상은, 제 1 플라이 아이 렌즈(55)에 있어서의 요소 렌즈 a의 위치에 따른 것으로 된다. 이것에 의해, 영역 A 내에 위치하는 제 2 플라이 아이 렌즈(7)의 요소 렌즈의 각각의 사출면에서 회전 대칭인 형상의 상을 형성하기 위해서는, 제 1 플라이 아이 렌즈(55)에 있어서의 복수의 요소 렌즈 a를 회전 대칭으로 되는 배치로 하면 좋음을 알 수 있다.

다른 영역 B, C, D 내에 위치하는 제 2 플라이 아이 렌즈의 요소 렌즈에 관해서도 마찬가지인 논의가 성립하기 때문에, 제 1 실시예에서는 도 6(j)에 도시하는 바와 같이, 각 요소 렌즈 a 내지 d를 각각이 회전 대칭인 배치에 가깝도록 배치하고 있다.

다음에, 도 7(a) 내지 도 7(g)를 참조하여, 제 1 실시예에 따른 제 1 플라이 아이 렌즈(54)에 대해 설명한다. 이 제 1 플라이 아이 렌즈(54)도 평볼록 렌즈의 사출 단면(평면)을 소정의 방향으로 소정량만큼 기울인 형상의 요소 렌즈를 2차원 매트릭스 형상으로 집적하여 구성되어 있다.

제 1 실시예의 제 1 플라이 아이 렌즈(54)는 도 7(a)에 도시하는 요소 렌즈 a와, 도 7(b)에 도시하는 요소 렌즈 b의 2종류의 요소 렌즈(단위 광학계)를 갖는다. 여기서, 도 7(c), 도 7(d)에 도시하는 바와 같이, 소정 평면 H 상의 각 요소 렌즈 방위 직선 La, Lb는 서로 180도 회전한 방향이다. 그리고, 이들 두 가지의 요소 렌즈 a, b를 도 7(e), 도 7(f)에 도시하는 바와 같이 체크 무늬 형상으로 조립한다. 또, 도 7(e)는 제 1 플라이 아이 렌즈(54)의 YZ 평면도이며, 도 7(f)는 XY 평면도이다. 도 7(f)로부터 알 수 있는 바와 같이, 제 1 플라이 아이 렌즈(54)는 서로 방위 직선끼리 이루어지는 각도가 180도인 2개의 요소 렌즈로 이루어지는 복수의 요소 렌즈군을 갖고 있다. 또, 제 1 플라이 아이 렌즈(54)의 각 요소 렌즈 a, b의 편각 δ은 동일한 양으로 설정되어 있다.

이 제 1 실시예의 제 1 플라이 아이 렌즈(54)를 구성하는 각 요소 렌즈 a, b도, 해당 요소 렌즈의 입사측 유효경의 중심과, 사출측 유효경의 중심을 맺은 중심 축(요소 렌즈의 광축)에 따라 입사하는 광선이 해당 중심 축에 대해 기울어 사출하도록 편심하여 구성되어 있다. 이 때문에, 도 7(g)에 도시하는 바와 같이, 해당 요소 렌즈를 투과한 광속은 제 2 플라이 아이 렌즈(7)의 입사면의 중앙을 조명하지않고, 옆으로 어긋난 위치를 조명하게 된다.

이 때, 복수의 요소 렌즈 a에 의해 편향된 광속이 릴레이 광학계(6)에 의해 영역 A 상을 중첩적으로 조명하고, 복수의 요소 렌즈 b에 의해 편향된 광속이 릴레이 광학계(6)에 의해 영역 B 상을 중첩적으로 조명한다.

여기서, 도 2(b)에 도시한 2개의 개구를 갖는 개구 조리개(84)를 제 2 플라이 아이 렌즈(7)의 사출면에 배치하는 경우이더라도, 종래의 제 1 플라이 아이 렌즈(51)를 이용하는 경우와 비교해서, 제 1 플라이 아이 렌즈(54)를 이용한 쪽이 광속의 음영이 적고, 광량의 손실이 적은 것은 분명하다.

또, 제 2 플라이 아이 렌즈(7)의 입사면상에 있어, 옆으로 어긋나는 방향 및 편차량은 각 요소 렌즈의 편심의 방향, 양(편각 δ)에 의해 결정된다. 제 1 플라이 아이 렌즈(54)에서는, 각 요소 렌즈의 편심 방향을 2 방향으로 하여, 편각 δ을 모두 동일하게 하고 있지만, 편심의 방향은 2 방향에는 한정되지 않고, 편각 δ도 동일하게는 한정되지 않는다.

다음에, 도 1 및 도 2(a), 도 2(b)를 참조하여, 제 1 플라이 아이 렌즈(51∼55)의 전환 동작 및 개구 조리게(81∼85)의 전환 동작에 대해 설명한다.

도 1에 있어서, 모터 또는 에어 실린더 등을 갖는 구동부 MT1은 복수 종류의 제 1 플라이 아이 렌즈(51∼55)가 마련되어 있는 리볼버(105)를 회전 구동하는 것에 의해, 제 1 플라이 아이 렌즈(51∼55)중의 하나를 선택적으로 광로내의 위치로 위치 결정한다. 그리고, 모터 또는 에어 실린더 등을 갖는 구동부 MT2는 복수 종류의 개구 조리개(81∼85)가 마련되어 있는 리볼버(108)를 회전 구동하는 것에 의해, 개구 조리개(81∼85)중의 하나를 선택적으로 광로내의 위치로 위치 결정한다. 또한, 투영 렌즈(14)의 눈동자 위치 근방에는, 개구경을 가변으로 하는 것이 가능한 가변 개구 조리개(114)가 배치되어 있고, 구동부 MT3은 가변 개구 조리개(114)의 개구경을 소정의 직경으로 하도록 구동한다. 또, 가변 개구 조리개(114)는 개구 조리개(81∼85)와 거의 공역인 위치 관계에 있다. 이들 구동부 MT1 내지 MT3는 주 제어부(100)로부터의 제어 신호를 받아들일 수 있도록 주 제어부(100)에 접속되어 있다.

또한, 본 실시예의 노광 장치에는, 복수 종류의 레티클을 보관하기 위한 레티클 스토커 RS가 마련되어 있고, 이 레티클 스토커 RS로부터 레티클 스테이지 MST로의 레티클 반송로 중에는, 레티클(13)상에 마련된 바 코드 패턴 BC을 판독하기 위한 바 코드 판독기 BR가 마련되어 있다. 이 바 코드 판독기 BR은 판독한 바 코드 패턴 BC의 정보를 주 제어부(100)에 전달할 수 있도록 주 제어부(100)와 접속되어 있다.

또한, 주 제어부(100)에는 키보드 등을 갖는 입력부(101)가 접속되어 있고, 입력부(101)로부터의 입력 신호가 주 제어부(100)에 전달된다. 또, 입력부(101)로서는 디바이스 제조 공장에 마련되고 복수대의 노광 장치 등의 디바이스 제조 장치를 제어하는 상위 컴퓨터에, 예컨대 LAN(local area network) 등으로 접속되며, 이 상위 컴퓨터로부터의 제어 신호를 받아들이기 위한 인터페이스이더라도 무방하다.

그런데, 입력부(101)로부터 레티클 교환의 지시에 관한 신호가 주 제어부(100)에 전달되면, 주 제어부(100)는 도시하지 않는 로봇 아암 등을 이용하여, 레티클 스토커 RST 중으로부터 소정의 레티클(13)을 취출하고, 전술한 반송로에 따라 레티클을 반송하여 레티클 스테이지 MST 상에 탑재한다. 이 때, 바 코드 판독기 BR는 레티클(13)에 마련된 바 코드 패턴의 정보를 주 제어부(100)에 전달한다. 여기서, 레티클(13)상의 바 코드 패턴에는 개구 조리개(81∼85)의 종류에 관한 정보나 가변 개구 조리개(114)의 개구경에 관한 정보를 포함하는 조명 조건에 관한 정보가 기억되어 있고, 주 제어부(100)는 이 조명 조건에 관한 정보에 근거하여 구동부 MT1 내지 MT3를 구동 제어한다.

또한, 레티클(13)의 바 코드 패턴에 마련되는 정보로서, 조명 조건에 관한 정보는 없더라도 무방하다. 이 경우에는, 주 제어부(100)에, 바 코드 패턴에 기억되어 있는 레티클명과 그 레티클명에 대응하는 조명 조건을 기억, 혹은 미리 입력해 놓고, 바 코드 판독기 BR가 판독한 레티클명에 관한 정보를 상기 기억된 조명 조건에 관한 정보를 대조하여, 대조된 조명 조건에 관한 정보에 근거하여 구동부 MT1 내지 MT3를 구동 제어한다. 또한, 이 경우, 바 코드 판독기 BR를 사용하지 않고, 사용하는 레티클명에 관한 정보와 그 때의 조명 조건에 관한 정보를 입력부(101)로부터 직접 입력하더라도 무방하다.

도 2(a), 도 2(b)에 있어서, 본 실시예에 있어서의 개구 조리개(81∼85)와, 제 1 플라이 아이 렌즈(51∼55)의 대응 관계의 일례는 이하와 같이 되어 있다.

개구 조리개로서 지름이 큰 개구 조리개(81)(큰 σ조명용 개구 조리개)가 선택되는 경우는, 초점 거리가 짧은 종래와 마찬가지의 제 1 플라이 아이 렌즈(51) (구성은 도 3(a) 내지 도 3(d) 참조)를 선택한다. 또한, 개구 조리개로서 중간 정도의 직경을 갖는 개구 조리개(82)(중간의 σ조명용 개구 조리개)가 선택되는 경우는, 초점 거리도 중간 정도의 제 1 플라이 아이 렌즈(52)를 선택하고, 또한 개구 조리개로서 지름이 작은 개구 조리개(83)(작은 σ조명용 개구 조리개)가 선택되는 경우는 초점 거리가 긴 제 1 플라이 아이 렌즈(53)를 선택한다. 또한, 개구 조리개로서 2개의 개구를 갖는 조리개(84)가 선택되는 경우는, 전술한 플라이 아이 렌즈(54)(구성은 도 7(a) 내지 도 7(f) 참조)를 선택한다. 또한, 개구 조리개에 4극(4개째) 조명의 (85)가 선택되는 경우는, 전술한 플라이 아이 렌즈(55)(구성은 도 6(a) 내지 도 6(j) 참조)를 선택한다. 본 실시예에 있어서는, 주 제어부(100)는 상술의 대응 관계가 되도록 구동부 MT1, MT2의 제어를 실행한다.

이에 따라, 레티클의 종류에 따른 최적의 조명을 조명 광량의 손실을 최저한으로 한 상태에서 달성할 수 있어, 고해상과 처리량 향상을 양립시킬 수 있다.

다음에, 도 8을 참조하여, 제 1 실시예의 응용예(변형예)에 대해 설명한다. 도 8은 조명 광학계중의 개구 조리개의 구성을 나타내는 XY 평면도이다. 도 8에 도시하는 개구 조리개(86)는 정방 매트릭스 형상으로 배열된 복수(9개)의 개구 a 내지 i를 갖고 있다. 여기서, 복수의 개구 중, 개구 i는 이 개구 조리개(86)가 조명 광학계의 광로내에 위치 결정되었을 때에 조명 지름의 광축을 포함하는 위치에 있다. 그리고, 개구 a, e는 광축을 사이에 두고 거의 등거리의 편심한 위치에, 개구 c, g는 광축을 사이에 두고 거의 등거리의 편심한 위치에 각각 마련되어 있고, 개구 a, e의 세트를 맺는 직선과 개구 c, g를 맺는 직선은 서로 거의 직교하고 있다. 또한, 개구 b, f는 광축을 사이에 두고 거의 등거리의 편심한 위치에, 개구 d, h는 광축을 사이에 두고 거의 등거리의 편심한 위치에 각각 마련되어 있고, 개구 b, f를 맺는 직선과 개구 d, h를 맺는 직선은 서로 거의 직교하고 있다. 또한 개구 a, e의 세트를 맺는 직선 및 개구 c, g를 맺는 직선과, 개구 b, f를 맺는 직선 및 개구 d, h를 맺는 직선은 XY 평면에서 거의 45도 교차하고 있다.

이러한 복수의 개구 a 내지 i를 갖는 개구 조리개(86)를 이용하는 경우, 제 1 플라이 아이 렌즈가 제 2 플라이 아이 렌즈를 조명할 때에, 제 1 플라이 아이 렌즈에서 분할한 광속 중, 몇 개를 각각의 개구 a로부터 i로 나누는지를 설정하는 것에 의해, 각각의 개구 a로부터 i를 조명하는 조명 광의 강도 비를 임의로 정할 수 있다.

예컨대, 개구 조리개(86)의 9개의 개구중, 개구 a, c, e, g에만 광의 강도를 나누면 일반적인 4개구의 조명을 실행할 수 있고, 개구 h, d로만 나누면 일반적인 2개구의 조명을 실행할 수 있으며, 개구 a, b, c, d, e, f, g, h로 나누면(개구 i를 제외하고 나누면) 유사적으로 링 형상의 조명을 실행할 수 있고, 전체 개구 a 내지 i로 균등하게 강도를 나누면 유사적으로 통상의 원형 개구에 의한 조명을 실현할 수 있다. 이러한 개구 조리개(86)를 조명 장치 중에 마련하는 경우에는, 이 개구 조리개(86)를 별도의 개구 조리개와 교환하는 일 없이, 단지 제 1 플라이 아이 렌즈의 종류를 리볼버(105)에 의해 선택적으로 전환하는 것에 의해 용이하게 달성할 수 있다.

또, 이 경우, 제 1 플라이 아이 렌즈에 의한 조명 광의 강도의 각 개구 a 내지 i로 나누는 방법은 전술한 나누는 방법에는 한정되지 않는다. 예컨대, 개구 a, b, c, d, e, f, g, h에 조명 광을 나눌 때에, 개구 i로도 상기 개구보다도 강도를 낮춘 조명 광을 나누는 것이나, 개구 a, c, e, g의 세트와 개구 b, d, f, g의 세트간에 소정의 강도차를 할당하도록 조명 광을 나누더라도 무방하다.

또한, 도 2(b)에 도시하는 가장 개구경이 큰 개구 조리개(81)(큰 σ조명용 개구 조리개)를 조명 광로 중에 설정한 그 대로의 상태에서, 제 1 플라이 아이 렌즈(51∼55)를 교환하더라도 무방하다. 이 경우에는, 개구 조리개(81)의 개구내에 있어서의 조도 분포의 변경을 제 1 플라이 아이 렌즈의 변경하는 것에 의해서만 보다 실현할 수 있고, 개구 조리개의 종류를 변경했을 때의 효과와 거의 동등의 효과를 달성할 수 있다. 이 경우에 있어서, 제 1 플라이 아이 렌즈(51∼55)로부터의 광속을 제 2 플라이 아이 렌즈로 유도하는 릴레이 광학계(6)를 줌 렌즈(zoom lens)로 구성하면, 보조 광 적분기로서의 제 2 플라이 아이 렌즈가 형성하는 면 광원의 사이즈를 변경하는 것이 가능해지고, 또한 2극 조명 혹은 4극 조명시의 편심한 면 광원의 광축으로부터의 거리를 연속적으로 변화시킬 수 있다.

또, 전술한 실시예에서는 터릿 방식으로 개구 조리개 및 제 1 플라이 아이 렌즈의 교환을 실행하였지만, 그 대신에, 예컨대 일본 특허 공개 평성 제 6-204114호 공보 등에 개시되어 있는 슬라이더 방식으로 교환을 실행하더라도 무방하다. 단, 슬라이더 방식에서는 교환 동작에 따라 장치의 중심 위치가 어긋나는 것에 의한 악 영향을 초래하기 쉽기 때문에 리볼버(터릿) 방식의 쪽이 바람직하다. 또한, 조명 장치중의 개구 조리개로서 개구경을 연속적으로 변화시킬 수 있는 가변 개구 조리개를 마련하여, 이 가변 개구 조리개의 근방 위치에 삽탈(揷脫) 가능하게 마련된 차폐 부재(중심 차폐, 링 형상 차폐, 또는 십자 형상 차폐)를 마련하는 구성이더라도 무방하다.

그런데, 전술한 더블 플라이 아이 렌즈를 갖는 광학계를 조립할 때에, 제 2플라이 아이 렌즈의 입사면에서, 조명 장치의 개구 조리개의 개구로부터 보여지는 제 2 플라이 아이 렌즈의 부분에 대해서는, 바깥 부분에 외접하도록 조명하는 것이 바람직하다. 환언하면, 제 1 플라이 아이 렌즈에 의해 분할한 광속을 제 2 플라이 아이 렌즈 입사면상의 복수 부분에서 중첩시키는 경우에, 유효한 제 2 플라이 아이 렌즈의 요소 렌즈(제 2 플라이 아이 렌즈중의 복수의 요소 렌즈중 개구 조리개의 개구의 영역과 중복하고 있는 요소 렌즈)가 이 중첩된 영역보다도 밀려나오도록 포함되어 있는 것이 바람직하다. 전술한 바와 같이, 더블 플라이 아이 렌즈라는 시스템이 성립하기 위해서는, 제 1 플라이 아이 렌즈로 파면 분할하여 중첩시킨 광속을 제 2 플라이 아이 렌즈로 다시 파면 분할하여 중첩시키는 상태를 만들지 않으면 안 된다. 그런데, 제 2 플라이 아이 렌즈가 유효한 요소 렌즈 중, 그 유효경의 절반에만 광속이 입사하는 렌즈가 있으면, 그 광속이 절반만이 들어가는 상태를 피조사면상에서 중첩하게 되기 때문에, 전술한 더블 플라이 아이 렌즈 시스템의 이점을 얻을 수 없어지기 때문에 바람직하지 못하다.

(제 2 실시예)

다음에, 제 2 실시예의 투영 노광 장치에 대해 설명한다. 전술한 바와 같이 제 1 실시예의 노광 장치의 광학계에서는, 제 2 플라이 아이 렌즈에 광속이 입사할 때, 제 2 플라이 아이 렌즈가 유효한 요소 렌즈중, 그 유효경의 절반에만 광속이 입사하는 렌즈, 특히, 입사면상에서 계단 형상에 조명 영역이 변화하는 부분이 있으면, 피노광면(15)상에서의 조도의 균일성이 열화할 우려가 있다. 이 때문에, 제 1 플라이 아이 렌즈의 광원측에 광확산 부재를 삽입함으로써, 파면 분할한 광속을 비키어 놓은 것에 의한 계단 형상의 조도 분포를 완만한 분포로 변화시키는 것이 더 바람직하다. 여기서, 광 확산 부재로서는, 간유리 요철의 돌기를 매끄러운 모양으로 한 레몬 스킨 필터로 하는 것이 바람직하다.

제 2 실시예에서는, 전술한 이유에 의해, 제 1 플라이 아이 렌즈의 광원측에 광 확산 부재로서의 레몬 스킨 필터 LS를 배치하고 있다. 레몬 스킨 필터 LS 이외의 기본적인 구성은 제 1 실시예의 투영 노광 장치와 마찬가지이다. 또, 제 2 실시예에서는, 광 확산 부재인 레몬 스킨 필터 LS를 사용하고 있기 때문에, 더블 플라이 아이 렌즈 광학계의 특징인「파면 분할하여 중첩시킨 광속을 다시 파면 분할하여 중첩시킨다」고 하는 상태는 유지되어 있지 않다. 따라서, 싱글 플라이 아이 렌즈 광학계와 동등한 효과를 갖는 계이다.

도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 투영 노광 장치의 플라이 아이 렌즈 부분의 광학계를 도시한 도면이다. 도 9에 도시하는 광학계 이외의 부분은 도 1에 나타낸 제 1 실시예의 노광 장치와 마찬가지이기 때문에 생략해 놓고, 또한 도 1의 장치와 동일 부분에는 동일한 부호를 이용하고 있다.

도 1의 장치와 마찬가지로, 엑시머 레이저 등의 광원(1)으로부터의 광속은 빔 정형 광학계(2)를 통해서 광속의 단면 형상이 임의의 형상으로 변환된 후, 미러(3) 및 광속의 편광을 완화하기 위한 수정 프리즘(4)을 거쳐서 레몬 스킨 필터 LS에 입사한다.

그리고, 레몬 스킨 필터 LS에서 확산된 광속은 복수의 광학 요소로 이루어지는 제 1 플라이 아이 렌즈(151∼156)중의 어느 하나에서 입사하여, 그 사출 측면에 다수의 광원 상으로 이루어지는 2차 광원을 형성한다. 해당 다수의 2차 광원으로부터 발산하는 광속은 릴레이 렌즈(6)에 의해 집광되어, 제 2 플라이 아이 렌즈(7)의 입사면을 중첩적으로 균일 조명한다.

그 결과, 제 2 플라이 아이 렌즈(7)의 사출면에, 제 1 플라이 아이 렌즈의 렌즈 요소 수와 제 2 플라이 아이 렌즈의 렌즈 요소 수의 곱에 상당하는 수의 다수의 광원 상(3차 광원)을 형성할 수 있다. 다음에, 3차 광원으로서의 면 광원을 발생한 광속은 개구 조리개(181∼185)중의 어느 하나에 의해 그 지름이 제한된 후, 콘덴서 렌즈군(9, 11)에 유도되고, 투영 노광되는 패턴이 묘화된 레티클 또는 마스크 패턴(13)을 중첩적으로 균일 조명한다. 여기서, 콘덴서 렌즈군(9, 11) 중에는 조명 범위를 결정하기 위한 시야 조리개(10)가 배치되어 있다. 균일 조명된 조명 광에 근거하여, 투영 렌즈(14)를 거쳐서 레티클 또는 마스크(13)상에 형성된 패턴이 피노광 물체(15)상에 투영 노광된다.

여기서, 도 10(a)에 도시하는 바와 같이, 본 실시예에 있어서는 제 1 실시예와 마찬가지로, 복수의 제 1 플라이 아이 렌즈(151∼156)는 회전 가능한 리볼버(105)에 장착되어 있고, 복수의 개구 조리개(181∼185)는 회전 가능한 리볼버(108)에 장착되어 있다. 또, 이들을 구동하기 위한 구동부나 이 구동부를 제어하기 위한 주 제어부, 주 제어부에 조명 조건 등을 입력하기 위한 바 코드 판독기 등의 입력부는 전술의 제 1 실시예와 마찬가지이기 때문에 여기서는 설명을 생략한다.

여기서, 리볼버(105)상에 설치되는 제 1 플라이 아이 렌즈(151∼156)중, 제 1 플라이 아이 렌즈(151)는 제 1 실시예의 제 1 플라이 아이 렌즈(51)와 등가인 것이며, 제 1 플라이 아이 렌즈(152)는 제 1 실시예의 제 1 플라이 아이 렌즈(52)와 등가, 그리고 제 1 플라이 아이 렌즈(153)는 제 1 실시예의 제 1 플라이 아이 렌즈(53)와 등가인 것이다. 또한, 리볼버(108)상에 마련되어 있는 개구 조리개(181∼185)중, 개구 조리개(181)는 제 1 실시예의 개구 조리개(81)와 등가인 것이며, 개구 조리개(182)는 제 1 실시예의 개구 조리개(82)와 등가, 개구 조리개(183)는 제 1 실시예의 개구 조리개(83)와 등가인 것이다.

다음에 도 1la 내지 11d를 참조하여, 본 실시예에 따른 제 1 플라이 아이 렌즈(154)의 구성에 대해 설명한다. 제 1 플라이 아이 렌즈(154)는 복수의 요소 렌즈로 구성되지만, 각 요소 렌즈 An은 도 11(a)에 도시하는 바와 같이, 볼록 렌즈면과 요소 렌즈의 광축에 대해 경사져 있는 평면을 갖는 형상이다. 또, 요소 렌즈의 광축은 이 요소 렌즈의 입사측의 유효경의 중심과, 사출측 유효경의 중심을 맺은 중심축을 가리킨다.

본 실시예에 있어서, 복수(본 예에서는 36개)의 요소 렌즈 A1 내지 A36은 각각 동일한 꼭지각 θ을 갖지만, 그들의 방위 직선은 10°씩 상이하다. 제 1 플라이 아이 렌즈(151)의 YZ 평면도인 도 11(b)와, 제 1 플라이 아이 렌즈의 XY 평면도인 도11(c)에 도시하는 바와 같이, 서로 10°씩 상이한 방위 직선을 갖는 요소 렌즈 A1 내지 A36을 2차원 매트릭스 형상으로 집적하여 제 1 플라이 아이 렌즈(154)가 형성된다. 또, 본 실시예에 있어서, 각 요소 렌즈 A1 내지 A36의 초점 거리는 제 1 플라이 아이 렌즈(151)를 구성하는 각 요소 렌즈의 초점 거리보다도 길게, 2배 정도의 초점 거리로 되어 있다.

도 1l(d)의 XY 평면도에 제 1 플라이 아이 렌즈(154)를 거친 광속에 의한 제 2 플라이 아이 렌즈(7)의 입사면에 있어서의 조명 범위를 나타낸다. 또, 도 11(d)에는, 광 확산 부재로서의 레몬 스킨 필터 LS를 이용하고 있지 않은 경우를 도시하고 있다.

제 1 플라이 아이 렌즈(154)를 구성하는 각 요소 렌즈 A1 내지 A36의 각각은 요소 렌즈의 광축에 따라 입사하는 광선이 이 광축에 대해 기울어 사출하도록 편심하여 구성되어 있기 때문에, 이들 요소 렌즈 Al 내지 A36을 통과한 광속은 제 2 플라이 아이 렌즈(7)의 입사면의 중앙부를 조명하지 않고 옆으로 어긋난 위치를 조명한다. 따라서, 도 11(d)에 있어 사선부에서 도시하는 바와 같이 링 형상으로 조명할 수 있다.

그리고, 도 10(b)에 도시한 개구 조리개(185)를 제 2 플라이 아이 렌즈(7)의 사출면측에 배치한 경우를 생각하면, 종래와 동일한 구성을 갖는 제 1 플라이 아이 렌즈(151)를 이용하는 경우(도 3(a) 등 참조)와 비교해서, 광량 손실이 적어지는 것을 잘 이해할 수 있다.

또, 광속이 옆으로 어긋나는 방향 및 그 편차량은 요소 렌즈 편심의 방향, 양에 의해 결정된다. 도 11(a), 도 1l(b)에 도시한 플라이 아이 렌즈(154)에서는, 동일 꼭지각(편심량)에서, 또한 여러 방향(방위 직선)으로 편심한 요소 렌즈를 이용하고 있기 때문에, 링 형상의 조명을 실행할 수 있다. 또, 도 11(c)에 도시한 배치에서는, 방위 직선의 방향이 가까운 요소 렌즈 끼리를 크게 떨어지도록 배치했지만, 이것은 어떻게 나열해도 상관없다. 단, 제 1 실시예와 마찬가지로, 제 2 플라이 아이 렌즈를 구성하는 요소 렌즈에 수차가 큰 경우, 그 영향을 저감하기 위해서는, 제 2 플라이 아이 렌즈를 구성하는 요소 렌즈 각각의 사출면에 형성되는 제 1 플라이 아이 렌즈에 의한 복수의 광원 상의 상의 전체 형상을 회전 대칭으로 접근시키는 것이 바람직하다.

도 1l(d)에 도시한 바와 같이, 제 2 플라이 아이 렌즈(7)의 입사면상에서의 조도 분포는 계단 형상으로 된다. 이 상태에서는, 피노광면(15)에서의 조도 불균일성을 초래하기 때문에, 본 실시예에서는 도 12(a), 도 12(b)에 도시하는 바와 같이, 제 1 플라이 아이 렌즈(154)의 입사측(광원 1측)에 광 확산 부재로서의 레몬 스킨 필터 LS를 마련하여, 제 1 플라이 아이 렌즈에 입사하는 광을 확산시키고 있다. 또, 도 12(a)는 제 1 플라이 아이 렌즈(154) 및 레몬 스킨 필터 LS를 나타내는 YZ 평면도이고, 도 12(b)는 XY 평면도이다. 또, 도 12(b)에 도시하는 바와 같이, 레몬 스킨 필터 LS는 제 1 플라이 아이 렌즈(154) 전체를 피복할 수 있는 크기이다.

도 12(c)의 제 2 플라이 아이 렌즈(7)의 입사면을 나타내는 XY 평면도로부터 명백한 바와 같이, 이 레몬 스킨 필터 LS를 마련하는 것에 의해, 제 2 플라이 아이 렌즈(7)의 입사면에서의 조도 분포는 도면 중 사선으로 도시한 바와 같이 완만하게 된다.

다음에, 이 레몬 스킨 필터 LS에 대해, 도 13(a) 내지 도 13(d)를 참조하여 설명한다. 레몬 스킨 필터 LS의 형상은 도 13(a), 도 13(b)에 도시한 바와 같이, 원형(또는 직사각형) 형상으로 형성되어, 양면이 레몬 스킨 가공이 행해진 매트면으로 되어 있다. 도 13(c), 도 13(d)는 레몬 스킨 필터 LS의 제조 순서를 도시한 도면이다. 평면판 P의 면을 조립 가공한 후, # 700번 정도의 연마용 입자를 이용하여 연마를 행하여 형성하면, 도 13(c)에 도시한 바와 같이, 연마를 행한 조면은 거의 5㎛의 거칠기의 표면이 된다. 그 후, 조면에 비산을 이용하여 화학 처리를 실시함으로써, 도 13(d)에 나타낸 바와 같이, 조면의 미소한 요철 돌기를 매끄럽게 한 다수의 미소 구면(미소 곡면)을 갖는 레몬 스킨 필터 LS를 얻을 수 있다. 또, 도 13(c), 도 13(d)에서는 평면판 P의 한 면에 가공을 실시하여 레몬 스킨을 형성한 예를 나타내었지만, 양면에 가공을 실시하여 레몬 스킨을 형성하더라도 무방하다. 이러한 레몬 스킨 필터 LS의 표면은 마치 무수의 미소한 마이크로렌즈를 배치한 것과 같은 움직임(기능)을 갖는다. 따라서, 레몬 스킨 필터 LS에 의한 확산 작용에 의해서 광학적인 결상 관계가 완전히 무너지고 확산 광이 랜덤(임의)의 방향으로 진행하는 것에 의한 중첩 효과(평균화 효과)가 상승적으로 작용한다.

여기서는 레몬 스킨 필터 LS의 거칠기의 정도를 거의 5㎛로 했지만, 거칠기가 조명 광의 파장에 비교해서 충분히 크면 좋고, 5 ㎛에 한정하는 것은 아니다. 즉, 연마 공정에 있어서의 연마용 입자 # 700번도 이것에 한정하는 것은 아니다. 또한, 무수한 마이크로렌즈를 갖는 구조가 중요한 것이고, 확산판이라도 동일한 효과가 있는 것, 다른 화학 처리를 실시하여 레몬 스킨 필터로 간주할 수 있는 것은 마찬가지의 광 확산 효과를 갖기 때문에, 광 확산 부재로서 레몬 스킨 필터에 한정하는 것은 아니다.

다음에, 본 실시예에 따른 제 1 플라이 아이 렌즈(155, 156)에 대해 설명한다. 제 1 플라이 아이 렌즈(155)는 제 1 플라이 아이 렌즈(154)와 거의 동일한 구성이지만, 제 1 플라이 아이 렌즈(155)를 구성하는 각 요소 렌즈의 초점 거리가 제 1 플라이 아이 렌즈(154)의 그것보다도 조금 길게 구성되어 있는 점이 상이하다.

제 2 실시예의 제 1 플라이 아이 렌즈(156)는 도 14(a)에 도시하는 요소 렌즈 a와, 도 14(b)에 도시하는 요소 렌즈 b와, 도 14(c)에 도시하는 요소 렌즈 c와, 도 14(d)에 도시하는 요소 렌즈 d의 4종류의 요소 렌즈(단위 광학계)를 갖는다. 여기서, 도 14(e) 내지 도 14(h)에 도시하는 바와 같이, 소정 평면 H 상의 각 요소 렌즈 방위 직선 La 내지 Ld는 서로 90도 회전한 방향이다. 그리고, 이들 2종류의 요소 렌즈 a, b를 도 7(i), 도 7(j)에 도시한 바와 같이 조립한다. 또, 도 14(i)는 제 1 플라이 아이 렌즈(156)의 YZ 평면도이며, 도 14(j)는 XY 평면도이다. 또, 제 1 플라이 아이 렌즈(156)의 각 요소 렌즈 a 내지 d의 편각 δ는 동일한 양으로 설정되어 있다.

이 제 2 실시예의 제 1 플라이 아이 렌즈(156)를 구성하는 각 요소 렌즈 a 내지 d도 해당 요소 렌즈의 입사측 유효경의 중심과, 사출측 유효경의 중심을 맺은 중심 축(요소 렌즈의 광축)에 따라 입사하는 광선이 해당 중심 축에 대해 기울어 사출하도록 편심하여 구성되어 있다. 이 때문에, 도 14(k)에 도시하는 바와 같이, 해당 요소 렌즈를 투과한 광속은 제 2 플라이 아이 렌즈(7)의 입사면의 중앙을 조명하지 않고, 옆으로 어긋난 위치를 조명하게 된다.

이 때, 복수의 요소 렌즈 a에 의해 편향된 광속이 릴레이 광학계(6)에 의해 영역 A상을 중첩적으로 조명하고, 복수의 요소 렌즈 b에 의해 편향된 광속이 릴레이 광학계(6)에 의해 영역 B상을 중첩적으로 조명하며, 복수의 요소 렌즈 c에 의해 편향된 광속이 릴레이 광학계(6)에 의해 영역 C상을 중첩적으로 조명하고, 복수의 요소 렌즈 d에 의해 편향된 광속이 릴레이 광학계(6)에 의해 영역 D상을 중첩적으로 조명한다. 따라서, 영역 A와 영역 C가 중첩된 부분, 영역 A와 영역 D가 중첩된 부분, 영역 B와 영역 C가 중첩된 부분, 및 영역 B와 영역 D가 중첩된 부분에서는, 영역 A∼D에 있어서의 광 강도보다도 높은 광 강도로 된다. 이 경우, 제 2 플라이 아이 렌즈(7)의 사출측에 형성되는 면 광원의 광 강도 부분은 링과 4극(4번째)과의 중간적인 것으로 된다. 또한, 이러한 광 강도 분포의 면 광원을 형성하는 기술은, 예를 들어 일본 특허 공개 평 7-122478 호에 개시되어 있다.

또한, 이 제 1 플라이 아이 렌즈(156)에서도, 각 요소 렌즈의 집점 거리 및 편각 δ을 모두 동일하게 하고 있으나, 이들은 동일한 것에 한정되지 않는다. 또한, 각 요소 렌즈의 방위 직선의 방향도 4 방향으로 하고 있으나, 이들도 4 방향으로 한정되지 않는다.

다음에, 제 1 플라이 아이 렌즈(151∼156)와 개구 조리개(181∼184)와의 대응 관계의 일례에 대해 설명한다.

개구 조리개로서 지름이 큰 개구 조리개(181)(큰 σ조명용 개구 조리개)가 선택되는 경우는, 집점 거리가 짧은 종래와 마찬가지의 제 1 플라이 아이 렌즈(151)를 선택한다. 또한, 개구 조리개로서 중간 정도의 지름을 갖는 개구 조리개(182)(중간 σ조명용 개구 조리개)가 선택되는 경우는, 집점 거리도 중간 정도의 제 1 플라이 아이 렌즈(152)를 선택하고, 또한 개구 조리개로서 지름이 작은 개구 조리개(183)(작은 σ조명용 개구 조리개)가 선택되는 경우는, 집점 거리가 긴 제 1 플라이 아이 렌즈(153)를 선택한다. 또한, 개구 조리개로서 링 형상의 광 통신부(도면 중 사선부가 투광부)를 갖는 개구 조리개(184)가 선택되는 경우에는, 제 1 플라이 아이 렌즈(154)를 선택한다. 개구 조리개로서 개구 조리개(184)와는 링대비(링의 내경와 외경의 비)가 상이한 개구 조리개(185)가 선택되는 경우에는, 제 1 플라이 아이 렌즈(155)를 선택한다. 그리고, 전술의 제 1 플라이 아이 렌즈(156)는, 큰 σ조명용 개구 조리개(151)와 조합하여 사용된다. 또한, 광 확산 부재로서의 레몬 스킨 필터 LS는 각 제 1 플라이 아이 렌즈(154, 155, 156) 각각의 입사면측에 위치하도록 리볼버(105)에 조립되어 있으며, 제 1 플라이 아이 렌즈(154, 155, 156)과 일체로 전환되는 구성으로 되어 있다. 또한, 제 1 플라이 아이 렌즈(154, 155)에 관해, 큰 σ조명용 개구 조리개(151)와 조합하여 작용하더라도 무방하다.

본 실시예에 있어서도, 도시하지 않은 주 제어부는 전술한 대응 관계로 되도록 구동부의 제어를 실행한다. 이에 의해, 레티클의 종류에 따른 최적의 조명을 조명 광량의 손실을 최저한으로 한 상태로 구성할 수 있어, 고해상과 처리량 향상을 양립시킬 수 있다.

(제 3 실시예)

다음에, 도 15(a) 내지 도 17(l)을 참조하여 제 3 실시예에 대해 설명한다. 또, 제 3 실시예에 의한 투영 노광 장치의 구성은 전술한 도 1에 도시한 제 1 실시예의 투영 노광 장치의 제 1 플라이 아이 렌즈와 개구 조리개의 구성이 상이할 뿐이기 때문에, 투영 노광 장치 전체의 구성에 대한 설명은 생략한다. 또한, 도 1의 장치와 동일 부분에는 동일한 부호를 이용하고 있다.

제 3 실시예에서는, 파면 분할형 광 적분기와 광 편향 부재를 일체적으로 한 것으로서의 제 1 플라이 아이 렌즈를 각각 4×n 개의 요소 렌즈(단위 광학계 + 보조 광학 부재)로 이루어지는 복수의 보조 광학 부재군으로 구성한 것이다.

도 15(a)는 복수의 제 1 플라이 아이 렌즈(251∼256)를 구비한 리볼버(105)를 도시한 도면이고, 도 15(b)는 복수의 개구 조리개(281∼286)를 구비한 리볼버(108)를 도시한 도면이다.

도 15(a)에 도시하는 바와 같이, 제 3 실시예에서는, 복수의 제 1 플라이 아이 렌즈(251∼256)는 리볼버(105)상에 장착되어 있고, 이들 복수의 제 1 플라이 아이 렌즈(251∼256)중의 하나가 조명 장치의 광로 중에 선택적으로 위치할 수 있도록 마련되어 있다. 또, 이들 복수의 제 1 플라이 아이 렌즈(251∼256)는 각각 제 2 플라이 아이 렌즈(7)의 입사면상에서의 조명 영역이 서로 상이하도록 구성되어 있다.

또한, 도 15(b)에 도시하는 바와 같이, 리볼버(108)상에 마련된 복수의 개구 조리개(281∼286)는 그들의 개구 형상이 서로 상이하도록 구성되어 있고, 이들 복수의 개구 조리개(281∼286)중의 하나가 광학계의 광로 중에 선택적으로 위치할 수 있도록 리볼버(108)상에 마련되어 있다. 본 실시예에서는, 이들 리볼버(105, 108)는 제 1 실시예와 마찬가지로, 투영 노광 장치중의 주 제어부에 의해 제어되는 구동부에 의해 회전 구동된다. 이에 따라, 필요로 되는 조명 조건에 따라서, 복수의 개구 조리개(281∼286)중의 하나와 복수의 제 1 플라이 아이 렌즈(251∼256)중의 하나가 조명 장치의 광로 중에 위치하게 된다.

다음에, 각 제 1 플라이 아이 렌즈(251∼256)에 대해 설명한다. 여기서, 제 1 플라이 아이 렌즈(254∼256)는 종래의 플라이 아이 렌즈와 등가인 것이며, 제 1 플라이 아이 렌즈(254)는 제 1 실시예의 제 1 플라이 아이 렌즈(51)와, 제 1 플라이 아이 렌즈(255)는 제 1 실시예의 제 1 플라이 아이 렌즈(53)와, 그리고 제 1 플라이 아이 렌즈(256)는 제 1 실시예의 제 1 플라이 아이 렌즈(52)와 각각 등가인 것이다.

그리고, 제 1 플라이 아이 렌즈(251)는 광축을 포함하는 단면(도면 중 YZ 평면)이 평볼록 형상인 종래의 플라이 아이요소 렌즈의 구성을 기본으로 하고, 예컨대, 도 16(a) 내지 도 16(d)에 도시하는 바와 같이, 그 평볼록 형상의 요소 렌즈의 사출측면의 평면을 광축에 대해 경사시킨 형상의 요소 렌즈 A1 내지 A4를 조합한 플라이 아이 렌즈이다.

다음에, 제 1 플라이 아이 렌즈(251)의 요소 렌즈의 사출측면의 경사 방향과 경사량에 대해 설명한다. 또, 이하의 설명에 있어서는, 전술한 도 4(a), 도 4(b) 및 도 5에 있어서 설명한 요소 렌즈 방위 직선 L의 방향, 꼭지각 θ, 및 편각 δ을 이용한다.

도 16(a) 내지 도 16(d)에 도시하는 바와 같이, 제 3 실시예의 제 1 플라이 아이 렌즈(251)중의 4개의 요소 렌즈 A1 내지 A4는 서로 그 꼭지각 θ이 동등하게 형성되어 있다. 그리고, 도 16(e)에 도시하는 바와 같이, 이들 요소 렌즈 A1 내지 A4는 각각 방위 직선끼리 이루어지는 각도가 90도가 되도록 광축에 수직인 면(도면 중 XY 평면)에 따라 집적되어 있다. 본 실시예에서는, 이와 같이 집적된 4개의 요소 렌즈 A1 내지 A4의 세트를 요소 렌즈군 GA(단위 광학계 + 보조 광학 부재군)으로 지칭된다. 도 16(f)에 도시하는 바와 같이, 제 1 플라이 아이 렌즈(251)는 광축에 수직인 면(도면 중 XY 평면)에 따라 복수의 요소 렌즈군 GA를 배열하여 이루어진다.

이 제 3 실시예의 제 1 플라이 아이 렌즈(251)로부터 사출하는 광속은 각 요소 렌즈 A1 내지 A4의 광축에 대해 기울어진 사출면에 의해 그 광로가 편향된 후, 릴레이 광학계(6)를 거쳐서, 도 16(g)에 도시하는 바와 같이 제 2 플라이 아이 렌즈(7)의 입사면상의 4개의 영역 A 내지 D를 조명한다.

제 3 실시예에 있어서는, 제 1 플라이 아이 렌즈(251)를 구성하는 각 요소 렌즈 A1 내지 A4의 꼭지각 θ은 각각 동일하고, 또한 그들 방위 직선 L 끼리 이루어지는 각도가 90도(방위각 α은 ±45도, ±135도)이다. 따라서, 이들 요소 렌즈의 입사측 유효경의 중심과, 사출측 유효경의 중심을 맺은 중심축(요소 렌즈의 광축 AX)에 따라 입사하는 광선은 방위각 α에 대응한 방향으로 꼭지각 θ에 대응하고 있는 편각 δ만큼 요소 렌즈의 광축 AX에 대해 기울어 사출한다. 이 때문에, 각 요소 렌즈를 투과한 광속은 제 2 플라이 아이 렌즈 입사면의 중앙을 조명하지 않고, 편각 δ 및 방위각 α(±45도, ±135도)에 대응한 양만큼 시프트한 위치의 4 부분의 에어리어 A 내지 D를 조명하게 된다.

복수의 요소 렌즈 A1을 거친 광속은 영역 A를 중첩적으로 조명하고, 복수의 요소 렌즈 A2를 거친 광속은 영역 B를 중첩적으로 조명하며, 복수의 요소 렌즈 A3를 거친 광속은 영역 A3를 중첩적으로 조명하고, 복수의 요소 렌즈 A4를 거친 광속은 영역 A4를 중첩적으로 조명한다. 이와 같이 본 실시예에 있어서는, 더블 플라이 아이 렌즈 시스템의 특징인 광속을 파면 분할하여 제 2 플라이 아이 렌즈 입사면에서 중첩한다고 하는 특징을 유지할 수 있다.

여기서, 제 2 플라이 아이 렌즈 사출면에 도 15(b)에 도시하는 4개의 직사각형 개구부를 갖는 조리개(281)를 배치하는 경우, 종래의 것과 등가인 제 1 플라이 아이 렌즈(254)를 이용하는 것과 비교해서, 제 1 플라이 아이 렌즈(251)를 이용한 쪽이 광량의 손실이 적은 것은 명백하다.

또, 도 16(a) 내지 도 16(g)의 예에서는 방형상으로 동일한 요소 렌즈군 GA를 반복하여 나열하였지만, 각 요소 렌즈군 GA내의 4개의 요소 렌즈는 어떻게 나열해도 상관없다. 단, 제 2 플라이 아이 렌즈(7)를 구성하는 요소 렌즈의 수차가 큰 경우, 그 영향을 저감하기 위해서는 제 2 플라이 아이 렌즈(7)의 요소 렌즈의 사출면에 형성되는 제 1 플라이 아이 렌즈의 상을 최대한 회전 대칭으로 하는 것이 바람직하다. 이 때문에, 요소 렌즈가 제 1 플라이 아이 렌즈(251)에서 차지하는 위치의 공간적 분포를 모든 요소 렌즈의 종류 A1, A2, A3, A4에 대해 회전 대칭으로 하는 것이 바람직하다.

다음에, 도 15(a)에 도시하는 리볼버(108)상에 마련되어 있는 제 1 플라이 아이 렌즈(252)에 대해 설명한다. 이 제 1 플라이 아이 렌즈(252)는 파면 분할형 광 적분기와 광 편향 부재를 일체적으로 한 것으로서의 제 1 플라이 아이 렌즈를 각각 4×n 개의 요소 렌즈(단위 광학계 + 보조 광학 부재)로 이루어지는 복수의 보조 광학 부재군으로 구성하여, 복수의 보조 광학 부재군이 제 1 및 제 2 보조 광학 부재군을 포함하고, 제 1 및 제 2 보조 광학 부재 사이에서 서로 방위 직선이 이루어지는 각도를 상이하게 한 것이다.

즉, 제 1 플라이 아이 렌즈(252)는 도 17(a) 내지 도 17(e)에 도시하는 제 1 요소 렌즈군 GA와, 도 17(f) 내지 17(i)에 도시하는 4개의 요소 렌즈 B1 내지 B4로 이루어지는 제 2 요소 렌즈군 GB를 갖는다. 여기서, 제 1 요소 렌즈군 GA는 도 16(a) 내지 16(b)에서 설명한 요소 렌즈군 GA와 동일한 구성을 갖는다. 그리고, 제 2 요소 렌즈군은 각각 꼭지각 θ이 동등하고, 또한 방위 직선 L 끼리 이루어지는 각도가 90도인 4개의 요소 렌즈 B1 내지 B4로 이루어진다. 이 때, 도 17(j)에 도시하는 바와 같이, 각 요소 렌즈 B1 내지 B4방위 직선은 방위각 α가 방위각 α= 0도, ±90도, 180도로 되어 있다.

그리고, 도 17(k)에 도시한 바와 같이, 요소 렌즈 A1 내지 A4로 이루어지는 제 1 요소 렌즈군 GA와, 요소 렌즈 B1 내지 B4로 이루어지는 제 2 요소 렌즈군 GB는 광축 수직면내(도면 중 XY 평면)에서 체크 무늬 격자 형상으로 교대로 배치된다. 즉, 제 1 플라이 아이 렌즈(252)는 제 1 요소 렌즈군 GA 중의 4개의 요소 렌즈 A1 내지 A4 각각의 방위 직선의 세트와, 제 2 요소 렌즈군 GB 중의 4개의 요소 렌즈 B1 내지 B4 각각의 방위 직선의 세트로 이루어지는 각도가 45도로 되도록 구성되어 있다.

도 17(k)에 도시한 8 종류의 방위각(α= 0도, ±45도, ±90도, ±135도, 180도)를 갖는 제 1 플라이 아이 렌즈(252)를 투과한 광속은 도 17(l)에 사선으로 도시하는 바와 같이, 제 2 플라이 아이 렌즈(7)의 입사면상에서 8개의 영역 A 내지 I를 조명한다.

여기서, 도 17(l)에 도시하는 조명 범위 중, 영역 A에는 제 1 요소 렌즈군 GA 중의 요소 렌즈 A1의 각각으로부터 사출되는 광속이 릴레이 렌즈(6)에 의해 중첩되어 도달하고, 영역 B에는 제 1 요소 렌즈군 GA 중의 요소 렌즈 A2의 각각으로부터 사출되는 광속이 릴레이 렌즈(6)에 의해 중첩되어 도달하며, 영역 C에는 제 1 요소 렌즈군 GA 중의 요소 렌즈 A3의 각각으로부터 사출되는 광속이 릴레이 렌즈(6)에 의해 중첩되어 도달하고, 영역 D에는 제 1 요소 렌즈군 GA 중의 요소 렌즈 A4의 각각으로부터 사출되는 광속이 릴레이 렌즈(6)에 의해 중첩되어 도달한다. 또한, 영역 F에는 제 2 요소 렌즈군 GB 중의 요소 렌즈 B1의 각각으로부터 사출되는 광속이 릴레이 렌즈(6)에 의해 중첩되어 도달하고, 영역 G에는 제 2 요소 렌즈군 GB 중의 요소 렌즈 B2의 각각부터 사출되는 광속이 릴레이 렌즈(6)에 의해 중첩되어 도달하며, 영역 H에는 제 2 요소 렌즈군 GB 중의 요소 렌즈 B3의 각각으로부터 사출되는 광속이 릴레이 렌즈(6)에 의해 중첩되어 도달하고, 영역 I에는 제 2 요소 렌즈군 GB 중의 요소 렌즈 B4의 각각으로부터 사출되는 광속이 릴레이 렌즈(6)에 의해 중첩되어 도달한다. 도 17(l)로부터 명백한 바와 같이, 이들 영역 A 내지 I의 전체에서 형성되는 조명 영역은 거의 링 형상으로 된다.

여기서, 제 2 플라이 아이 렌즈 사출면에 도 15(b)에 도시하는 링 형상의 개구부를 갖는 개구 조리개(282)를 배치하는 경우, 종래의 것과 등가인 제 1 플라이 아이 렌즈(254)를 이용하는 것과 비교해서, 제 1 플라이 아이 렌즈(252)를 이용한 쪽을 매우 효율적으로(거의 광량 손실이 없이) 조명하는 것이 가능하다. 또, 본 실시예에서는 제 1 및 제 2 요소 렌즈군을 교대로 체크 무늬 형상으로 배열했지만, 상기 제 1 실시예에 있어서 서술한 것과 마찬가지로 어떻게 배열하더라도 상관없다.

또, 제 3 실시예에서는, 하나의 요소 렌즈군 GA(GB)가 4개의 요소 렌즈 A1 내지 A4(B1 내지 B4) 등으로 이루어지는 경우에 대해 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니라, 요소 렌즈의 수는 8개, 또는 12개 등의 4n 개(n은 정의 정수)이어도 무방하다. 이러한 경우는 4n 개의 요소 렌즈의 각각 방위 직선 L끼리 이루어지는 각도는 360/4n 도로 된다.

또한, 상기 제 1 플라이 아이 렌즈(251, 252)에서는, 각 요소 렌즈군 GA (GB)를 구성하는 4개의 요소 렌즈 A1 내지 A4(B1 내지 B4)의 꼭지각 θ을 동일하게 했지만, 이것에 한정되는 것이 아니다. 각 요소 렌즈군 GA(GB)의 요소 렌즈 A1 내지 A4의 꼭지각 θ을 상이하게 하면, 요소 렌즈 A1 내지 A4(B1 내지 B4)로부터 사출되는 광속의 편각 δ이 상이하게 되고, 제 2 플라이 아이 렌즈(7)의 입사면에서, 제 1 플라이 아이 렌즈의 상이 요소 렌즈마다 어긋나게 된다. 이 때문에, 제 2 플라이 아이 렌즈(7)의 사출측에 있는 개구 조리개의 에지부에서 생기는 계조의 악화, 즉 2차 광원 형상의 흔들림에 의한 영향을 작게 할 수 있다.

또한, 상기 제 2 플라이 아이 렌즈(252)에 있어서는, 제 1 요소 렌즈군 GA에 의한 조명 영역 A 내지 D(방위각 α=±45도, ±135도)의 면적과, 제 2 요소 렌즈군 GB에 의한 조명 영역 F 내지 I(방위각 α= 0도, ±45도, 90도)의 면적을 상이하게 함으로써 조명 효율을 더 높게 할 수 있다.

또한, 상기 제 2 플라이 아이 렌즈(252)에 있어서는, 제 1 요소 렌즈군 GA의 요소 렌즈 A1 내지 A4의 초점 거리와, 제 2 요소 렌즈군 GB의 요소 렌즈 B1 내지 B4의 초점 거리는 동일한 초점 거리에 한정되지 않는다. 여기서, 소망하는 조명 영역을 정확하게 조명하고, 조명 효율을 높게 하기 위해서, 요소 렌즈 A1 내지 A4, B1 내지 B4의 초점 거리는 임의로 설정할 수 있다.

또한, 상기 제 2 플라이 아이 렌즈(252)에 있어서는, 제 1 요소 렌즈군 GA 중의 요소 렌즈 A1 내지 A4의 꼭지각 θ과, 제 2 요소 렌즈군 GB 중의 요소 렌즈 B1 내지 B4의 꼭지각 θ는 동일한 꼭지각에 한정되지 않는다. 여기서, 개구 조리개의 에지부에서 생기는 조도 얼룩에 의한 계조의 저하를 방지하기 위해서, 요소 렌즈 A1 내지 A4, B1 내지 B4의 꼭지각은 임의로 설정할 수 있다.

또한, 상기 제 1 및 제 2 플라이 아이 렌즈(251, 252)에서는, 서로 방위 직선의 방위각이 동일한 복수의 요소 렌즈를 갖고 있지만, 이들 방위각이 동일한 복수의 요소 렌즈의 초점 거리는 동일할(방위각이 동일한 복수의 요소 렌즈에 의한 조명 영역의 면적이 서로 동등함) 필요는 없다. 예컨대, 제 1 플라이 아이 렌즈(251)에 있어서, 방위각이 동일한 복수의 요소 렌즈 A1의 초점 거리를 서로 상이하게 해 놓으면, 제 2 플라이 아이 렌즈(7)상에는, 각각 면적이 상이한 영역 A가 중첩하게 되어, 결과적으로 영역 A의 광 강도 분포를 소망하는 분포로 설정하는 것이 가능해진다.

그런데, 제 1 플라이 아이 렌즈(253)는 전술한 제 1 플라이 아이 렌즈(251)와 거의 마찬가지의 구성을 갖지만, 개구 조리개(281)와는 개구부의 형상이 다소 상이한 개구 조리개(283)의 개구부에 대해 광량 손실 없이 조명 광속을 유도할 수 있도록 그 요소 렌즈의 꼭지각 θ이나 요소 렌즈 자신의 초점 거리 등이 최적화되어 있다.

다음에, 제 1 플라이 아이 렌즈(251∼256)와 개구 조리개(281∼286)의 대응관계의 일례에 대해 설명한다.

개구 조리개로서 4극(4번째) 형상의 광투과부(도면 중 사선부가 차광부임)를 갖는 개구 조리개(281)가 선택되는 경우에는, 제 1 플라이 아이 렌즈(251)를 선택한다. 개구 조리개로서 링 형상의 광투과부를 갖는 개구 조리개(282)가 선택되는 경우에는, 제 1 플라이 아이 렌즈(252)가 선택된다. 그리고, 개구 조리개로서 개구 조리개(282)와는 형상이 상이한 4극(4번째) 형상의 개구 조리개(283)가 선택되는 경우에는, 제 1 플라이 아이 렌즈(853)가 선택된다.

또한, 개구 조리개로서 지름이 작은 개구 조리개(284)(작은 σ조명용 개구 조리개)가 선택되는 경우는, 초점 거리가 긴 제 1 플라이 아이 렌즈(254)를 선택하고, 개구 조리개로서 중간 정도의 지름을 갖는 개구 조리개(285)(중간의 σ조명용 개구 조리개)가 선택되는 경우는, 초점 거리도 중간 정도의 제 1 플라이 아이 렌즈(255)를 선택하며, 개구 조리개로서 지름이 큰 개구 조리개(286)(큰 조명용 개구 조리개)가 선택되는 경우는, 초점 거리가 짧은 종래와 마찬가지의 제 1 플라이 아이 렌즈(256)를 선택한다. 제 3 실시예에 있어서도, 도시하지 않는 주 제어부는 제 1 실시예와 마찬가지로 상기 대응 관계가 되도록 구동부의 제어를 행한다. 이에 따라, 레티클의 종류에 따른 최적의 조명을 조명 광량의 손실을 최저한으로 한 상태에서 달성할 수 있어, 고해상과 처리량 향상을 양립시킬 수 있다.

(제 4 실시예)

또한, 전술한 제 1 내지 제 3 실시예에서는, 제 1 플라이 아이 렌즈로서 각 요소 렌즈가 편심하고 있는 것을 이용한, 즉 파면 분할형 광 적분기와 광 편향 부재를 일체적으로 형성한 것을 이용했지만, 파면 분할형 광 적분기로서의 제 1 플라이 아이 렌즈와 광 편향 부재를 별도의 부재로 구성하더라도 무방하다.

이하, 도 18(a), 도 18(b)를 참조하여, 파면 분할형 광 적분기와 광 편향 부재를 별도의 부재로 구성한 제 4 실시예에 대해 설명한다. 또, 도 18(a)에 도시하는 제 4 실시예에 의한 투영 노광 장치의 구성은 전술한 도 1에 도시한 제 1 실시예의 투영 노광 장치의 제 1 플라이 아이 렌즈의 구성이 상이할 뿐이기 때문에, 투영 노광 장치 전체의 구성에 대한 설명은 생략한다. 또한, 도 1의 장치와 동일 부분에는 동일한 부호를 이용하고 있다.

도 18(a)에 있어서, 종래의 플라이 아이 렌즈와 등가인 제 1 플라이 아이 렌즈(351)는 유지 부재 HM에 의해 편향 프리즘 RP과 일체적으로 유지되어 있다. 이 도 18(a)의 예에서는, 편향 프리즘 RP의 피치(편향 프리즘 HM을 구성하는 하나하나의 프리즘의 직경 방향의 사이즈)와, 제 1 플라이 아이 렌즈(351)의 피치(제 1 플라이 아이 렌즈(51)를 구성하는 각각의 요소 렌즈의 직경 방향의 사이즈)는 상이하고 있다. 이 구성에 있어서도, 편향 프리즘 RP에 의한 편향 작용에 의해 제 2 플라이 아이 렌즈(7)의 입사면상에서 국재한 광 강도 분포에 기초하여 조명을 달성할 수 있다. 또, 도 18(b)에 도시하는 바와 같이, 편향 프리즘 RP의 피치와 제 1 플라이 아이 렌즈(351)의 피치를 동일하게 해도 무방하다.

또한, 반드시 제 1 플라이 아이 렌즈(351)와 편향 프리즘 RP을 일체적으로 할 필요는 없다. 예컨대, 제 1 플라이 아이 렌즈(351)를 조명 광학계의 광축에 관해서 고정하여, 편향 프리즘 RP을 제 1 플라이 아이 렌즈(351)와 릴레이 광학계 사이의 광로 중에 삽탈 가능하게 배치하는 구성도 가능하다. 또한, 편향 프리즘의 종류는 한 종류에 한정되지 않고, 개구 조리개의 복수 종류의 개구 형상에 따라 최적으로 하기 위해서, 복수 종류의 편향 프리즘을 상기 광로 중에 삽탈 가능하게 배치하더라도 무방하다. 또한, 이 구성에 있어서, 제 1 플라이 아이 렌즈(351)를 광로 중에 고정하지 않고, 서로 초점 거리가 상이한 복수의 제 1 플라이 아이 렌즈를 교환 가능하게 마련하여, 복수 종류의 편향 프리즘을 교환 가능하게 마련하더라도 무방하다.

(제 5 실시예)

다음에, 도 19 내지 도 26(c)를 참조하여, 파면 분할형 광 적분기와 광 편향 부재를 별도의 부재로 구성한 제 5 실시예에 대해 설명한다. 또, 도 19에 도시하는 제 4 실시예에 의한 투영 노광 장치의 구성은 전술한 도 1에 도시한 제 1 실시예의 투영 노광 장치의 구성과 거의 동일하기 때문에, 투영 노광 장치 전체의 구성에 대한 설명은 생략한다. 또한, 도 19에 있어서 도 1의 장치와 동일 부분에는 동일한 부호를 이용하고 있다.

도 19에 도시하는 제 5 실시예의 투영 노광 장치는 도 1의 투영 노광 장치와는 제 1 플라이 아이 렌즈의 구성 및 개구 조리개 구성의 관점에서 상이하다.

도 20(a)는 제 5 실시예의 투영 노광 장치에 있어서의 복수의 제 l 플라이 아이 렌즈(451∼456)가 마련된 리볼버(105)의 구성을 도시한 도면이고, 도 20(b)는 개구 조리개(481∼486)가 마련된 리볼버(108)의 구성을 도시한 도면이다.

제 5 실시예에 있어서는, 도 20(a)에 도시하는 바와 같이, 복수의 제 1 플라이 아이 렌즈(451∼456)는 리볼버(105)상에 장착되어 있고, 이들 복수의 제 1 플라이 아이 렌즈(451∼456)중의 하나가 조명 장치의 광로 중에 선택적으로 위치할 수 있도록 마련되어 있다. 또, 이들 복수의 제 1 플라이 아이 렌즈(451∼456)는 각각 제 2 플라이 아이 렌즈(7)의 입사면상에서의 조명 영역이 서로 상이하도록 구성되어 있다.

또한, 도 20(b)에 도시하는 바와 같이, 리볼버(108)상에 마련된 복수의 개구 조리개(481∼486)는 이들 개구 형상이 서로 상이하도록 구성되어 있고, 이들 복수의 개구 조리개(481∼486)중의 하나가 광학계의 광로 중에 선택적으로 위치할 수 있도록 리볼버(108)상에 마련되어 있다. 본 실시예에서는, 이들 리볼버(105, 108)는 제 1 실시예와 마찬가지로, 투영 노광 장치중의 주 제어부에 의해 제어되는 구동부에 의해 회전 구동된다. 이에 따라, 필요로 되는 조명 조건에 따라서, 복수의 개구 조리개(481∼486)중의 하나와 복수의 제 1 플라이 아이 렌즈(451∼456)중의 하나가 조명 장치의 광로 중에 위치하게 된다.

다음에, 각 제 1 플라이 아이 렌즈(451∼456)에 대해 설명한다. 또, 제 1 플라이 아이 렌즈(454∼456)는 종래의 플라이 아이 렌즈와 등가인 것이며, 제 1 플라이 아이 렌즈(454)는 제 1 실시예의 제 1 플라이 아이 렌즈(51)와, 제 1 플라이 아이 렌즈(455)는 제 1 실시예의 제 1 플라이 아이 렌즈(53)와, 그리고 제 1 플라이 아이 렌즈(456)는 제 1 실시예의 제 1 플라이 아이 렌즈(52)와 각각 등가인 것이다.

도 21(a) 내지 도 21(c)는 제 1 플라이 아이 렌즈(451) 및 광 편향 부재로서의 광학 부재 OMA의 구성을 도시한 도면이다. 도 21(a)에 도시하는 바와 같이, 제 1 플라이 아이 렌즈(451)는 복수의 요소 렌즈 EL을 XY 평면에 있어서 2차원 매트릭스 형상으로 집적하게 되어, 이들 복수의 요소 렌즈 EL의 각각에 대응하고, 원뿔 형상 부분을 적어도 1 부에 포함하는 형상을 갖는 복수의 광학 부재가 요소 렌즈 EL의 사출측(마스크측)에 배치되어 있다. 도 21(b), 도 21(c)는 복수의 요소 렌즈중의 하나에 착안한 경우의 요소 렌즈 EL과 광학 부재 0MA의 배치 관계를 도시한 도면이다.

도 21(b), 도 21(c)에서, 요소 렌즈 EL의 광축 AXE 방향을 Z축, 원뿔 형상의 광학 부재 0MA의 저면인 원의 중심을 0, 정점을 P, 정점 P와 원의 중심 O를 맺은 직선을 중심축 CL로 각각 한다. 여기서, 중심 축 CL은 광축 AXE와 일치하고 있다.

원뿔 형상의 광학 부재 0MA를 중심 축 CL에 대해 수직하게 자른 면(YZ 면)은 광학 프리즘과 동일한 형상을 하고 있기 때문에, 광학 프리즘과 마찬가지의 굴절 작용이 생긴다. 그 때문에, 평행 광이 입사되면 도 22(a)에 도시하는 바와 같이 굴절하여, 조사면 IP의 중심 부분 C는 조명되지 않는다. 모든 광학 부재 OMA에서도 동일한 굴절 작용이 일어나기 때문에, 중심 축 CL(광축 AXE)을 중심으로 하여 조사면 IP을 회전시키면, 원뿔 형상의 광학 부재 OMA으로부터 사출된 광속은 조사면에서 도 22(b)에 사선으로 도시하는 링 형상의 조명으로 된다.

제 5 실시예에서는, 제 1 플라이 아이 렌즈(451)를 구성하는 1개의 요소 렌즈 EL의 사출측에 원뿔 형상의 광학 부재 0MA를 배치하고 있기 때문에, 하나의 요소 렌즈 EL을 사출한 광속은 도 22(c)에 도시하는 광로를 진행하여, 제 2 플라이 아이 렌즈(7)의 입사면에서 링 형상의 영역을 조명하게 된다. 그리고, 본 실시예에서는, 제 1 플라이 아이 렌즈(451)의 각 요소 렌즈 EL 각각에 대응시켜, 그 사출측에 원뿔 형상의 광학 부재 OMA를 배치하고 있기 때문에, 제 2 플라이 아이 렌즈(7)의 입사면상에서는 각 광학 부재 OM1로부터의 광속이 중첩하여, 도 22(d)에 사선으로 도시하는 링 형상의 영역을 조명하게 된다. 이 때문에, 링 형상의 통과부를 갖는 링 형상 조리개(481)에 대해, 종래의 플라이 아이 렌즈에 비교하여 광량 손실을 지극히 적게 조명할 수 있다.

전술한 제 1 플라이 아이 렌즈(451)에서는, 동일한 꼭지각 θ을 갖는 광학 부재 OMA를 복수 배치한 경우에 대해 설명했지만, 원뿔의 꼭지각 θ을 각 광학 부재 OMA에서 상이하게 한 것에 의해, 제 2 플라이 아이 렌즈(7)의 입사면에서 주변 광량의 저하를 막을 수 있다. 예컨대, 꼭지각이 θ1인 광학 부재 OMA1와, 꼭지각 θ1과는 상이한 꼭지각이 θ2인 광학 부재 OMA2의 2종류의 광학 부재를 적절하게 배치한 경우를 생각한다. 도 23(a)의 사선부는 제 2 플라이 아이 렌즈(7)의 입사면에 있어서의 조명 영역을 도시하고 있다. 그리고, 해당 조명 영역의 A-A선 단면 부분의 조명 광의 강도 분포를 도시한 것이 도 23(b) 내지 도 23(e)이다. 도 23(b) 내지 도 23(e)에 있어서, 횡축 X는 위치, 종축 I는 조명 광의 강도를 나타내고 있다. 꼭지각이 θ1의 광학 부재 OMA1를 투과 굴절한 조명 광은 도 23(b)에 도시하는 강도 분포를 갖는다. 이에 대해, 꼭지각이 θ2의 광학 부재 OMA2를 투과 굴절한 조명 광은 도 23(c)에 도시하는 바와 같이 강도 분포의 피크가 도 23(b)와 비교하여 시프트하고 있다. 그리고, 양자의 강도 분포를 중첩한 모양을 도 23(d)에 도시한다. 그리고, 최종적으로 양자의 강도 분포를 합성하면, 도 23(e)에 도시하는 바와 같이, 링 형상의 조명 영역의 주변에서도 급격하게 조도가 저하하는 것이 없는 균일한 강도 분포를 얻을 수 있다. 또한, 동일한 꼭지각 θ을 갖는 광학 부재 OMA를 복수 이용한 경우에도, 해당 광학 부재 OMA를 각 요소 렌즈의 광축에 대해 시프트 또는 틸트(tilt)시킴으로써 균일한 강도 분포를 얻을 수 있다. 또한, 동일한 꼭지각 θ을 갖는 광학 부재 OMA를 이용한 경우에도, 제 1 플라이 아이 렌즈(451)의 각 요소 렌즈 EL마다의 초점 거리를 상이하게 한 것에 의해, 꼭지각 θ이 상이한 광학 부재 OMA1, OMA2를 이용한 경우와 동일한 효과를 얻을 수 있어, 주변 광량의 저하를 방지할 수 있다.

도 24(a) 내지 도 24(c)는 제 1 플라이 아이 렌즈(452) 및 광 편향 부재로서의 광학 부재 OMB의 구성을 도시한 도면이다. 도 24(a)에 도시하는 바와 같이, 제 1 플라이 아이 렌즈(452)는 복수의 요소 렌즈 EL을 XY 평면에서 2차원 매트릭스 형상으로 집적하여 이루어지고, 이들 복수의 요소 렌즈 EL 각각에 대응하여, 사각뿔 형상 부분을 적어도 1부에 포함하는 형상을 갖는 복수의 광학 부재가 요소 렌즈 EL의 사출측(마스크측)에 배치되어 있다. 도 24(b), 도 24(c)는 복수의 요소 렌즈중의 1개에 착안한 경우의 요소 렌즈 EL과 광학 부재 OMB의 배치 관계를 도시한 도면이다.

도 24(d)는 제 2 플라이 아이 렌즈(7)의 입사면상에서의 조명 영역을 도시한 도면이며, 사각뿔 형상의 광학 부재 OMB를 투과한 광은 상기 제 1 실시예와 마찬가지로 광학 프리즘으로서의 굴절 작용에 의해, 제 2 플라이 아이 렌즈(7)의 입사면상에서 도면 중 사선으로 도시하는 형상의 영역을 조명한다. 따라서, 도 20(b)의 변형 링 형상의 개구 조리개(62)를 선택한 경우에 효율적으로 조명을 실행할 수 있다.

전술한 제 1 플라이 아이 렌즈(452)에서는, 사각뿔 형상의 광학 부재 OMB의 정점 P과 저면의 중심 O를 맺는 직선을 중심축 CL, 해당 중심축 CL과 파워(굴절력)를 갖는 면으로 이루어지는 각도(각뿔의 꼭지각)을 ξ로 할 때, 동일한 꼭지각 ξ을 갖는 광학 부재 OMB를 복수 배치한 경우에 대해 설명했지만, 각뿔의 꼭지각 ξ를 각 광학 부재 OMB마다 상이하게 한 것에 의해, 꼭지각 θ이 상이한 원뿔 형상의 광학 부재의 경우와 마찬가지로, 제 2 플라이 아이 렌즈(7)의 입사면에서 주변 광량의 저하를 방지할 수 있어 균일한 강도 분포의 조명 광을 얻을 수 있다.

또, 제 1 플라이 아이 렌즈(452)의 요소 렌즈 EL마다의 초점 거리를 상이하게 한 것에 의해, 각도 δ를 바꾼 것과 동일한 효과를 얻는 것도 가능한다. 또한, 사각추의 각 면에 대해 각도 δ를 상이하게 한 것에 의해, 변형 링 조리개에 대해서도 조도 효율을 높일 수 있다. 또한, 광학 부재 OMB로서는, 사각뿔 형상에 제한되는 것이 아니라, n 각형의 다각뿔 형상(n은 5 이상의 정수)이라도 좋은 것은 말할 필요도 없다. 다각뿔 형상의 광학 부재는 원뿔 형상의 광학 부재와 마찬가지의 굴절 작용이 발생하여, n이 커짐에 따라, 깨끗한 링 형상의 조명을 실행할 수 있다. 또한, 요소 렌즈 EL의 사출면측의 사각형 부분과, 사각뿔 형상의 광학 부재 OMB 저면의 사각형 부분을 일치시켜 배치하고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 예컨대, 광축 AXE를 중심으로 하여 광학 부재 OMB를 약 45도 회전시킨 상태에서 배치하더라도 무방하다.

그런데, 제 5 실시예에서는, 원뿔 형상의 광학 부재 OMA(OMAl, OMA2)의 YZ 단면에 있어서의 사면은 도 21(c)에 도시한 바와 같이 직선이지만, 도 25(a)에 도시하는 바와 같이, 원뿔 형상의 광학 부재 OMA(OMAl, OMA2)의 파워(굴절 작용)를 갖는 면을 곡면으로 해도 무방하다. 이 경우, 변형 링 조리개에 대해서도 광량의 손실을 지극히 적게 조명할 수 있는 이점이 있다.

또한, 제 5 실시예에서는, 각뿔 형상의 사면은 도 24(a) 등에 도시한 바와 같이 평면이지만, 도 25(b)에 도시하는 바와 같이, 각뿔 형상의 광학 부재의 파워를 갖는 면을 곡면으로 하는 것에 의해, 변형 링 개구 조리개에 대해서도 광량의 손실을 지극히 적게 조명할 수도 있다.

또한, 제 5 실시예에서는, 전체가 뿔 형상(원뿔 형상, 다각뿔 형상)을 갖는 광학 부재를 이용했지만, 예컨대 도 25(c), 도 25(d)에 도시하는 바와 같이, 일부분이 뿔 형상(원뿔 형상, 다각뿔 형상)을 갖는 형상의 광학 부재를 이용하더라도 무방하다. 이 경우, 제 2 플라이 아이 렌즈(7)의 입사면상에서 광축을 포함하는 영역으로의 조명이 가능해지고, 그 결과, 동공면 및 동공면과 공역인 면상에서 광축을 포함하는 영역에도 광 강도가 있는 링 조명이나 4중극(4번째) 조명, 8중극(8번째) 조명 등을 실행하는 것도 가능하다. 또, 도 25(c)에 도시하는 광학 부재 OMC는 원뿔의 꼭대기 부분을 베어놓은 형상으로서, 그 절단면은 평면이지만, 이 면은 평면에는 한정되지 않고 곡면이더라도 무방하다. 또한, 도 25(d)에 도시하는 광학 부재 OMD는 각뿔의 꼭대기 부분을 베어놓은 형상이며, 그 절단면이 평면으로 되어 있지만, 이 면은 평면에는 한정되지 않고, 곡면이더라도 무방하다.

또한, 제 5 실시예에서는, 뿔 형상(원뿔 형상, 다각뿔 형상)을 적어도 일부에 갖는 광학 부재 OMA(OMB)가 제 1 플라이 아이 렌즈(451 또는 452)보다도 사출측(마스크(13)측)에 배치되어 있는 경우에 대해 설명하였다. 그러나, 광학 부재의 위치는 이 배치에 한정되지 않는다. 광학 부재 OMA(OMB)는 제 1 플라이 아이 렌즈(451)((452))보다도 광원 1측에 배치되어 있어도 무방하다. 또한, 도 21(a) 및 도 24(a)에 도시한 예에서는 광학 부재 OM 등의 저면과 제 1 플라이 아이 렌즈(451) ((452))의 사출면이 대향하는 구성이지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 광학 부재 OM 등의 저면과 제 1 플라이 아이 렌즈(51) 등의 정점 O가 대향하는 구성이라도 무방하다.

또한, 제 5 실시예에서는, 제 l 플라이 아이 렌즈(451)((452))와 광학 부재 0MA(0MB) 등과는 공간적으로 떨어저 배치되어 있지만, 이들 양(兩) 부재는 일체적으로 형성되는 것이 바람직하다. 또, 일체적으로 형성된다고 하는 것은, 요소 렌즈 EL과 광학 부재 0MA(0MB)가 밀착하고 있는 것을 가리키고, 예컨대, 요소 렌즈와 광학 부재를 접착제를 거쳐서 접합하는 것, 접착제를 거치지 않고 밀착시키는 것, 요소 렌즈와 광학 부재를 하나의 부재로 형성하는 것 등을 포함하는 개념이다. 이와 같이, 일체적으로 형성함으로써, 제조상에 생기는 오차를 저감할 수 있다. 그리고, 양자가 일체로 되어 있기 때문에 항상 소정의 조명 영역을 정확히 조명할 수 있는 이점도 있다.

또한, 제 5 실시예에서는, 제 1 플라이 아이 렌즈(451)((452))와 광학 부재 OMA(OMB)가 리볼버(105)에 일체적으로 유지되어 있기 때문에, 복수의 제 1 플라이 아이 렌즈 및 광학 부재 중에서 제 1 플라이 아이 렌즈(451)((452))와 광학 부재 OMA(OMB)를 선택할 때에, 제 1 플라이 아이 렌즈와 광학 부재의 위치 정렬도 불필요하게 된다. 그리고, 전술한 경우와 마찬가지로, 양자가 일체로 되어 있기 때문에 항상 소정의 조명 영역을 정확히 조명할 수 있는 이점도 있다.

또한, 제 5 실시예에 있어서, 도 26(a) 내지 도 26(c)에 도시하는 바와 같이, 파면 분할형 광 적분기로서의 제 1 플라이 아이 렌즈와, 광 편향 부재로서의 광학 부재 0MA (0MB)를 각각의 리볼버에 마련하더라도 무방하다. 이 경우, 도 26(a)에 도시하는 바와 같이, 리볼버(105A)에 서로 초점 거리가 상이한 복수의 플라이 아이 렌즈(454∼456)를 마련한다. 그리고, 도 26(b)에 도시하는 바와 같이, 리볼버(105B)상에 개구부 AP와, 광학 부재 0MA와, 광학 부재 0MB를 마련한다. 이들 리볼버(105A, 105B)는 도 26(c)에 도시하는 바와 같이 인접하여 배치된다. 그리고, 복수의 제 1 플라이 아이 렌즈(454∼456)중의 하나, 개구부 AP 및 광학 부재 OMA, OMB 중의 하나가 선택적으로 조명 장치의 광로 내에 위치한다. 따라서, 통상 조명시에는, 복수의 제 1 플라이 아이 렌즈(454∼456)중의 하나와 개구부 AP가 광로 내에 위치하고, 변형 조명(링 조명, 다중극 조명 등)의 경우에는, 복수의 제 1 플라이 아이 렌즈(454∼456)중의 하나와 광학 부재 0MA, 0MB 중의 하나가 광로 내에 위치하게 된다. 이 경우, 제 1 플라이 아이 렌즈(454∼456)를 교환하는 것에 의한 초점 거리의 변경에 의해, 제 2 플라이 아이 렌즈(7)상에 형성되는 링 형상 혹은 다중극 형상의 조명 영역의 크기를 가변으로 할 수 있다.

또한, 제 1 플라이 아이 렌즈를 광로 중에 고정 배치하여, 광학 부재가 전환되는 구성이더라도 무방하다. 이 경우에는, 조명 장치의 광로 중에 고정적으로 배치된 제 1 플라이 아이 렌즈에 인접하고, 도 26(b)에 도시하는 리볼버(105B)를 배치하면 무방하다. 이 때, 제 1 플라이 아이 렌즈와 제 2 플라이 아이 렌즈 사이에 배치되는 릴레이 광학계를 줌 렌즈로 하면, 제 2 플라이 아이 렌즈(7)상에 형성되는 링 형상 혹은 다중극 형상의 조명 영역의 크기를 가변으로 할 수 있다.

또한, 뿔 형상(원뿔 형상, 다각뿔 형상)의 광학 부재의 입사면 및 사출면에 코팅을 실시함으로써 뿔 형상의 광학 부재에서 일어나는 반사를 방지할 수 있다.

또한, 전술한 제 5 실시예에서는, 하나의 요소 렌즈 EL에 하나의 광학 부재 0MA(0MB)를 대응시켜 배치(일대일 대응으로 배치)했지만, 하나의 요소 렌즈에 대응시켜 복수의 광학 부재를 마련하더라도(일대 복수 대응으로 배치하더라도) 무방하다.

전술의 제 5 실시예에서는, 단면이 볼록으로 되는 뿔 형상(원뿔 형상, 다각뿔 형상)의 광학 부재 0MA(0MB)를 이용했지만, 단면이 오목으로 되는 뿔 형상(원주 또는 다각 기둥의 광학 부재로부터 원뿔 또는 다각뿔 형상을 도려낸 나머지의 오목 원뿔 또는 오목 각뿔 형상)의 광학 부재 0MA(0MB)를 이용하더라도 마찬가지의 조명 효과를 얻을 수 있다.

또한, 단면이 볼록의 뿔 형상의 복수의 광학 부재와 단면이 오목의 뿔 형상의 복수의 광학 부재를 제 1 플라이 아이 렌즈의 요소 렌즈에 대응시켜 배치하여, 적어도 어느 한쪽을 움직이면 제 2 플라이 아이 렌즈 입사면상에서 링 형상의 조명 영역을 변화시킬 수 있다.

또한, 릴레이 렌즈계를 줌 광학계로 구성하는 것에 의해, 임의의 크기의 링 형상의 영역 또는 다중극 형상의 영역을 조명할 수 있다.

(제 6 실시예)

이상 설명한 제 1 내지 제 5 실시예에서는, 제 1 및 제 2 광 적분기로서, 복수의 광학 소자를 집적하여 이루어지는 플라이 아이 렌즈를 적용했지만, 본 발명에서는 플라이 아이 렌즈에는 한정되지 않는다.

이하, 제 6 실시예로서, 제 1 플라이 아이 렌즈로서 전술의 실시예와 동일한 것을 이용하여, 제 2 플라이 아이 렌즈로서 광축 방향에 따른 내면 반사면을 갖는 로드형 적분기를 배치한 예를 설명한다. 여기서, 도 27은 제 6 실시예에 따른 투영 노광 장치의 주요부를 도시한 도면이다. 또, 도 27에 도시하는 제 6 실시예에 의한 투영 노광 장치의 구성은 전술한 도 1에 도시한 제 1 실시예의 투영 노광 장치에 있어서의 제 1 플라이 아이 렌즈로부터 피조사면으로서의 레티클까지의 구성이 상이할 뿐이기 때문에, 투영 노광 장치 전체의 구성에 대한 설명은 생략한다. 또한, 도 1의 장치와 동일 부분에는 동일한 부호를 이용하고 있다.

도 27에 있어서, 제 1 플라이 아이 렌즈(55)는 전술한 제 1 실시예와 같으며, 그 사출측의 면 P1에 복수의 광원 상으로 이루어지는 면 광원(2차 광원)을 형성한다. 제 1 플라이 아이 렌즈(55)의 사출측에는 릴레이 광학계(106)와 로드형 적분기(107)가 배치되어 있고, 릴레이 광학계(106)는 제 1 플라이 아이 렌즈(55)가 형성하는 면 광원(2차 광원)의 상을 로드형 적분기(107)의 입사면 또는 그 근방의 위치인 면 P2상에 형성한다. 그리고, 로드형 적분기(107)에 입사한 광은 로드형 적분기(107)의 내면에서 반사를 반복한 후에 그 사출면으로부터 사출한다. 이 때, 로드형 적분기(107)의 사출면은 마치 면 P2의 위치에 복수의 광원의 허상이 넓어진 형상의 면 광원으로부터의 광이 중첩된 상태에서 조명되게 된다. 즉, 제 2 광 적분기로서의 로드형 적분기는 면 P2에 실질적인 면 광원을 형성한다.

그리고, 로드형 적분기(107)의 사출면 또는 그 근방의 위치 O3에는, 피조사면으로서의 레티클(13)의 면(면 O4)에서의 조명 범위를 결정하기 위한 시야 조리개로서의 레티클 블라인드(blind)(110)가 배치된다. 이 레티클 블라인드(110)의 상은 렌즈군(11lA, 11lB)으로 이루어지는 레티클 블라인드 결상 광학계(111)에 의해 레티클(13)상에 투영된다. 여기서, 레티클 블라인드 결상 광학계(111) 내부의 면 P3에는, 소정 형상의 개구부를 갖는 조명 개구 조리개(85)가 배치된다. 도 27에 있어서, 플라이 아이 렌즈(55)((51))의 입사면이 위치하는 면 O1, 릴레이 광학계(6)중의 면 O2, 면 O3, 그리고 면 O4(레티클(13))가 서로 광학적으로 공역으로 되어 있다. 그리고, 면 P1, 면 P2, 면 P3이 서로 공역으로 되어 있고, 이들 면 P1 내지 P3은 투영 광학계(14)의 동공면과 공역인 위치 관계에 있다.

도 27에 도시하는 바와 같이, 제 1 실시예와 동일한 구성의 제 1 플라이 아이 렌즈(55)가 광로 중에 배치되는 경우에는, 로드형 적분기(107)의 입사면(또는 그 근방)의 면 P2에는 제 1 플라이 아이 렌즈(55)의 사출면에서 편향된 광속에 의해 경사 방향으로부터 조명된다. 즉, 면 P2에는 누설 광속이 도달한다. 이 때, 로드형 적분기(107)의 사출면으로부터는, 면 P2에 4중극(4번째) 형상으로 편재한 형상의 광원의 허상이 형성되어 있도록 관찰된다. 그리고, 면 P2 및 면 P3이 서로 공역이기 때문에, 면 P3에는 4중극(4번째) 형상으로 편재한 형상의 광원의 실상으로 이루어지는 면 광원이 형성되게 된다. 따라서, 4중극(4번째) 형상의 개구부를 갖는 조명 개구 조리개(85)를 이용하여 레티클(13)을 경사 조명할 때라도, 광량 손실거의 발생하는 일없이 효율이 좋은 조명을 달성할 수 있다. 또, 도 27에 있어서의제 1 플라이 아이 렌즈(55) 대신에, 전술의 제 2 내지 제 4실시예와 동일한 구성의 제 1 플라이 아이 렌즈나, 제 5 실시예의 제 1 플라이 아이 렌즈와 광학 부재를 조합한 것을 이용하더라도 무방하다. 또한, 릴레이 광학계(106)로서, 줌 광학계를 적용하더라도 무방하다. 또한, 로드형 적분기(107)로서는, 석영이나 형석 등의 재료로 이루어지는 유리 막대의 내면에서의 전반사를 이용하는 것이나, 기둥 형상(원주 형상 또는 다각 기둥(적합하게는 4각 기둥) 형상) 공중파 파형의 내면에 반사막을 마련한 것 등을 적용할 수 있다.

또, 전술의 제 1 내지 제 6 실시예의 파면 분할형 광 적분기 및 광 편향 부재는 각 실시예의 조합에는 한정되지 않는다. 예컨대, 제 1 실시예의 리볼버(105)에 제 2 실시예의 제 1 플라이 아이 렌즈와 광 확산 부재를 조합한 것이나, 제 3실시예의 제 1 플라이 아이 렌즈, 제 4 실시예의 제 1 플라이 아이 렌즈와 편향 프리즘을 조합한 것, 제 5 실시예의 제 1 플라이 아이 렌즈와 광학 부재를 조합한 것 중의 적어도 하나를 조합하라도 무방하다.

또, 전술의 제 1 내지 제 6 실시예에 도시되는 각 요소를 전기적, 기계적 또는 광학적으로 연결함으로써, 본 발명에 따른 조명 장치, 또는 노광 장치가 조립된다.

다음에, 상기 실시예의 투영 노광 장치를 이용하여 웨이퍼 상에 소정의 회로 패턴을 형성할 때의 동작의 일례에 관하여 도 28의 플로우차트를 참조하여 설명한다.

우선, 도 28의 단계(101)에 있어서, 1 로트의 웨이퍼 상에 금속막이 증착된다. 다음 단계(102)에 있어서, 그 1 로트의 웨이퍼상의 금속막 상에 포토 레지스트가 도포된다. 그 후, 단계(103)에 있어서, 제 1 내지 제 6 실시예중 어느 하나의 투영 노광 장치를 이용하여, 레티클 R 상의 패턴의 상을 그 1 로트의 웨이퍼상의 각 쇼트 영역에 순차적으로 노광 전사한다. 그 후, 단계(104)에 있어서, 그 1로트의 웨이퍼상의 포토 레지스트의 현상이 행해진 후, 단계(105)에 있어서, 그 1로트의 웨이퍼상에서 레지스트 패턴을 마스크로서 에칭을 실행하는 것에 의해, 레티클 R 상의 패턴에 대응하는 회로 패턴이 각 웨이퍼상의 각 쇼트 영역에 형성된다. 그 후, 또한 상위 레이어의 회로 패턴의 형성 등을 실행하는 것에 의해, 반도체 소자 등의 장치가 제조된다.

그런데, 전술의 각 실시예에 있어서, 파면 분할형 광 적분기로서, 복수의 요소 렌즈를 집적한 플라이 아이 렌즈를 이용했지만, 이 플라이 아이 렌즈로서, 전술의 각 실시예의 플라이 아이 렌즈와 동일한 전체 형상을 갖도록 프레스 가공된 일체물을 이용하더라도 무방하다.

또한, 전술의 각 실시예에 있어서, 파면 분할형 광 적분기와 보조 광 적분기 사이의 광로 중에, 레티클(13)면상에서의 스펙트럼(간섭 줄무늬)의 발생을 방지하기 위한 1차원(또는 2차원) 진동 미러를 배치하더라도 무방하다.

또한, 전술의 실시예에서 파면 분할형 광 적분기와 광 편향 부재를 일체적으로 형성한 예에서는, 평볼록 형상의 요소 렌즈의 사출면을 광축에 대해 기울인 구성으로 했지만, 이 요소 렌즈의 사출면은 평면에는 한정되지 않고, 철면 또는 요면 등의 곡율을 갖는 면이더라도 무방하다. 이 경우, 곡율을 갖는 면의 축(면의 곡율 중심과 면의 유효 영역의 중심을 맺는 축)을 광축에 대해 기울게 하면 좋다.

또한, 파면 분할형 광 적분기의 요소 렌즈로서는 정(正)굴절력을 갖는 것에는 한정되지 않고, 부(負)굴절력을 갖는 것도 무방하다.

또한, 이상의 예에서는, 파면 분할형 광 적분기와 대응시켜 광 편향 부재를 마련했지만, 광 편향 부재만을 마련한 구성이더라도 무방하다. 이 경우, 광 편향부재는 이 광 편향 부재에 입사하는 광속을 적어도 6개의 광속으로 파면 분할하여, 이들 적어도 6개의 광속을 상이한 방향으로 편향시키는 것이 바람직하다.

그런데, 상기 실시예에서는 노광용 조명 광으로서 파장이 100 ㎚ 이상의 자외광, 예컨대 g선(파장 436㎚), I선(파장 365㎚), 및 KrF 엑시머 레이저(파장 248㎚) 등의 원적외(DUV) 광이나, ArF 엑시머 레이저(파장 193㎚)이나 F2 레이저(파장 157㎚) 등의 진공 자외(VUV) 광을 이용할 수 있다. F2 레이저를 광원으로 하는 노광 장치에서는, 투영 광학계로서 반사형 광학계 또는 반사 굴절형 광학계를 채용하는 것이 바람직하고, 조명 광학계나 투영 광학계에 사용되는 광학 소자(렌즈 엘리먼트)는 모두 형석으로 하는 것이 바람직하다. 그리고, 또한 F2 레이저 광원, 조명 광학계, 및 투영 광학계내의 공기는 헬륨 가스로 치환됨과 동시에, 조명 광학계와 투영 광학계 사이, 및 투영 광학계와 웨이퍼 사이 등의 헬륨 가스로 채워진다. 또한, F2 레이저를 이용하는 노광 장치에서는, 형석, 불소가 도핑된 합성 석영, 불화마그네슘, 및 수정 등 중 어느 하나로 만들어진 레티클이 사용된다.

또, 엑시머 레이저 대신에, 예컨대 파장 248㎚, 193㎚, 157㎚ 중 어느 하나에 발진 스펙트럼을 갖는 YAG 레이저 등의 고체 레이저의 고조파를 이용하도록 하더라도 무방하다. 또한, DFB 반도체 레이저 또는 파이버 레이저로부터 발진되는 적외역, 또는 가시 영역의 단일 파장 레이저를, 예컨대 에르븀(Erbium)(또는 에르븀과 이트리븀의 양쪽)이 도핑된 파이버 앰프로 증폭하여, 비선형 광학 결정을 이용하여 자외광으로 파장 변환한 고조파를 이용하더라도 무방하다. 예컨대, 단일 파장 레이저의 발진 파장을 1.51∼1.59㎛의 범위내로 하면, 발생 파장이 189∼199㎚의 범위내인 8배 고조파, 또는 발생 파장이 151∼159㎚의 범위내인 10배 고조파가 출력된다. 특히 발진 파장을 1.544∼1.553㎛의 범위내로 하면, 193∼194㎚의 범위내의 8배 고조파, 즉 ArF 엑시머 레이저와 거의 동일 파장으로 되는 자외광을 얻을 수 있고, 발진 파장을 1.57∼1.58 ㎛의 범위내로 하면, 157∼158㎚의 범위내의 10배 고조파, 즉 F2 레이저와 거의 동일 파장으로 되는 자외광을 얻을 수 있다. 또한, 발진 파장을 1.03∼1.12㎛의 범위내로 하면, 발생 파장이 147∼160㎜의 범위내인 7배 고조파가 출력되고, 특히 발진 파장을 1.099∼1.106㎛의 범위내로 하면, 발생 파장이 157∼158㎛의 범위내의 7배 고조파, 즉 F2 레이저와 거의 동일 파장으로 되는 자외광을 얻을 수 있다. 또, 단일 파장 발진 레이저로서는 이트리븀 도핑 파이버 레이저를 이용한다.

또한, 전술의 각 실시예는, 웨이퍼 W 상의 하나의 쇼트 영역으로의 레티클 R의 패턴상의 노광이 종료한 후, 웨이퍼 스테이지 WS를 단계 구동함으로써, 웨이퍼 W 상의 다음 쇼트 영역을 투영 광학계 PL의 노광 영역으로 이동하여 일괄 노광을 반복하여 실행하는 단계 앤드 리피트 방식(일괄 노광 방식)이나, 웨이퍼 W의 각 쇼트 영역으로의 노광시에 레티클 R과 웨이퍼 W를 투영 광학계 PL에 대해 투영 배율 β을 속도 비로서 동기 주사하는 스텝 앤드 스캔 방식의 쌍방의 투영 노광 장치에 적용할 수 있다.

그런데, 투영 광학계는 축소계 뿐만 아니라 등배계, 또는 확대계(예컨대, 액정 스프레이 제조용 노광 장치 등)를 이용하더라도 무방하다. 또한, 근접 방식의 노광 장치 등에도 본 발명을 적용할 수 있다.

또한, 반도체 소자의 제조에 이용되는 노광 장치뿐만 아니라, 액정 표시 소자 등을 포함하는 디스플레이의 제조에 이용되는 디바이스 패턴을 유리 플레이트상에 전사하는 노광 장치, 박막 자기 헤드의 제조에 이용되는 디바이스 패턴을 세라믹 웨이퍼 상에 전사하는 노광 장치, 촬상 소자(CCD 등)의 제조에 이용되는 노광 장치 등에도 본 발명을 적용할 수 있다. 또한, 레티클, 또는 마스크를 제조하기 위해서, 유리 기판, 또는 실리콘 웨이퍼 등에 회로 패턴을 전사하는 노광 장치에도 본 발명을 적용할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 전술의 실시예에 한정되지 않고 각종 구성을 취할 수 있다.

Claims (64)

1. 피조사면을 조명하기 위한 조명 장치에 있어서,

   소정 파장의 광속을 발생하는 광원부와,

   복수의 단위 광학계를 포함하여, 상기 광원부로부터의 상기 광속을 파면 분할하고, 또한 상기 파면 분할된 복수의 광속으로부터 복수의 광원 상을 형성하는 파면 분할형 광 적분기와,

   상기 파면 분할형 광 적분기로부터의 광속을 피조사면에 유도하는 콘덴서 광학계와,

   상기 단위 광학계를 거친 광속을 편향시키는 복수의 보조 광학 부재를 포함하며,

   상기 단위 광학계의 하나에는, 적어도 하나의 상기 보조 광학 부재가 대응하여 배치되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 복수의 보조 광학 부재는 모든 상기 단위 광학계의 각각과 일대일 대응하는 관계로 배치되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 복수의 보조 광학 부재는 상기 파면 분할형 광 적분기와 상기 피조사면 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 보조 광학 부재는 상기 단위 광학계를 거친 광속을 적어도 2개의 방향으로 편향시키는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 파면 분할형 광 적분기와 상기 콘덴서 광학계 사이에는, 상기 파면 분할형 광 적분기에 의한 상기 복수의 광원 상으로부터의 광에 근거하여 실질적인 면 광원을 형성하는 보조 광 적분기가 배치되고,

   상기 콘덴서 광학계는 상기 보조 광 적분기에 의한 상기 실질적인 면 광원으로부터의 광을 상기 피조사면에 유도하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 보조 광학 부재에서 편향된 상기 광속중의 적어도 일부의 광속은 소정 면상에 있어서의 광축을 포함하지 않는 영역에 유도하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
7. 노광 광을 공급하는 조명 장치에 의해 마스크를 조명하고, 또한 투영 광학계에 의해 상기 마스크상의 패턴을 워크 상에 투영하는 투영 노광 장치에 있어서,

   제 6 항에 기재된 조명 장치를 구비하고,

   상기 소정 면은 상기 투영 광학계의 동공면 또는 해당 동공면의 근방과 공역인 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
8. 피조사면을 조명하기 위한 조명 장치에 있어서,

   소정 파장의 광속을 발생하는 광원부와,

   상기 광원로부부터의 상기 광속을 파면 분할하고, 또한 상기 파면 분할된 복수의 광속으로부터 복수의 광원 상을 형성하는 파면 분할형 광 적분기와,

   상기 파면 분할형 광 적분기로부터의 광속을 피조사면에 유도하는 콘덴서 광학계와,

   상기 파면 분할된 복수의 광속을 적어도 2개 이상의 상이한 방향으로 편향시키는 광 편향 부재

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 파면 분할형 광 적분기와 상기 광 편향 부재는 일체적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
10. 제 8 항에 있어서,

    상기 파면 분할형 광 적분기와 상기 피조사면 사이에는, 상기 파면 분할형 광 적분기가 형성하는 상기 복수의 광원에 근거하여, 실질적인 면 광원을 형성하는 보조 광 적분기가 배치되고,

    상기 보조 광 적분기보다도 상기 광원부측에는, 광 확산 부재가 배치되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
11. 제 8 항에 있어서,

    적어도 상기 파면 분할형 광 적분기와 교환 가능하게 마련되고, 상기 광원으로부터의 광속에 근거하여 실질적인 면 광원을 형성하는 별도의 광 적분기를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 별도의 광 적분기는 상기 파면 분할형 광 적분기 및 상기 광 편향 부재와 교환 가능하게 마련되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
13. 제 11 항에 있어서,

    상기 별도의 광 적분기는 상기 파면 분할형 광 적분기에만 교환 가능하게 마련되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
14. 제 8 항에 있어서,

    상기 파면 분할형 광 적분기와 상기 광 편향 부재와는 서로 상이한 광학 부재인 것을 특징으로 하는 조명 장치.
15. 제 8 항에 있어서,

    상기 광 편향 부재는 상기 파면 분할된 상기 복수의 광속중의 하나의 광속만을 편향시키는 적어도 하나의 보조 광학 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
16. 제 15 항에 있어서,

    상기 광 편향 부재는 복수의 상기 보조 광학 부재를 갖고, 상기 보조 광학 부재는 상기 파면 분할형 광 적분기와 일체적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
17. 제 8 항에 있어서,

    상기 광 편향 부재는 상기 파면 분할된 상기 복수의 광속중의 적어도 하나의 광속을 적어도 2개의 방향으로 편향시키는 제 1 보조 광학 부재와, 상기 복수의 광속중의 상기 적어도 하나의 광속과는 별도의 광속을 적어도 2개의 방향으로 편향시키는 제 2 보조 광학 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
18. 제 17 항에 있어서,

    상기 제 1 보조 광학 부재에 의한 상기 2개의 방향과, 상기 제 2 보조 광학 부재에 의한 상기 2개의 방향은 서로 동일한 방향인 것을 특징으로 하는 조명 장치.
19. 제 17 항에 있어서,

    상기 제 1 보조 광학 부재 및 상기 제 2 보조 광학 부재는 상기 파면 분할형 광 적분기와 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
20. 제 8 항에 있어서,

    상기 광 편향 부재는 상기 파면 분할된 상기 복수의 광속중의 하나의 광속만을 편향시키는 제 1 보조 광학 부재와, 상기 파면 분할된 상기 복수의 광속중의 상기 하나의 광속과는 별도의 하나의 광속만을 편향시키는 제 2 보조 광학 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
21. 제 8 항에 있어서,

    상기 광 편향 부재는 소정 면상의 제 1 영역에 상기 파면 분할된 광속중의 적어도 하나의 광속을 유도하는 제 1 보조 광학 부재와, 상기 파면 분할된 광속중의 상기 적어도 하나의 광속과는 상이한 적어도 하나의 광속을 상기 소정 면상의 제 2 영역에 유도하는 제 2 보조 광학 부재를 포함하여,

    상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역의 면적은 상이한 것을 특징으로 하는 조명 장치.
22. 제 8 항에 있어서,

    상기 파면 분할형 적분기는 제 1 초점 거리를 갖는 제 1 단위 광학계와, 상기 제 1 초점 거리와는 상이한 제 2 초점 거리를 갖는 제 2 단위 광학계를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
23. 제 8 항에 있어서,

    상기 광 편향 부재에 의해 편향된 복수의 광속은 상기 조명 장치의 광축과 평행한 축에 대해 제 1 경사를 갖는 제 1 광속과, 상기 제 1 경사와는 상이한 제 2 경사를 갖는 제 2 광속을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
24. 제 8 항에 있어서,

    상기 파면 분할형 광 적분기와 상기 콘덴서 광학계 사이에는, 상기 파면 분할형 광 적분기에 의한 상기 복수의 광원 상으로부터의 광에 근거하여 실질적인 면 광원을 형성하는 보조 광 적분기가 배치되고,

    상기 콘덴서 광학계는 상기 보조 광 적분기에 의한 상기 실질적인 면 광원으로부터의 광을 상기 피조사면에 유도하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
25. 제 1, 8, 9, 15, 16, 또는 24 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 광 편향 부재는 복수의 보조 광학 부재군을 갖고,

    n을 자연수로 할 때, 상기 보조 광학 부재군은 4n 개의 보조 광학 부재를 가지며,

    상기 보조 광학 부재 각각의 사출 측면은 상기 조명 장치의 광축에 수직인 기준면에 대해 경사져 있고,

    상기 보조 광학 부재의 상기 사출 측면의 법선을 상기 기준면에 투영한 직선을 방위 직선으로 할 때, 상기 보조 광학 부재군내의 상기 각 보조 광학 부재 각각의 상기 방위 직선끼리 이루어지는 각도가 360/4n 도인 것을 특징으로 하는 조명 장치.
26. 제 25 항에 있어서,

    상기 보조 광학 부재군의 각각은 4개의 보조 광학 부재로 이루어지고,

    상기 보조 광학 부재군내의 상기 4개의 보조 광학 부재 각각의 상기 방위 직선끼리 이루어지는 각도가 90도인 것을 특징으로 하는 조명 장치.
27. 제 26 항에 있어서,

    상기 복수의 보조 광학 부재군은 제 1 보조 광학 부재군과 제 2 보조 광학 부재군을 갖고,

    상기 제 1 보조 광학 부재군중의 상기 4개의 보조 광학 부재 각각의 방위 직선의 세트와, 상기 제 2 보조 광학 부재군중의 상기 4개의 보조 광학 부재 각각의 방위 직선의 세트로 이루어지는 각도는 45도인 것을 특징으로 하는 조명 장치.
28. 제 27 항에 있어서,

    상기 제 1 보조 광학 부재군을 거친 광속은 소정 면상의 제 1 영역에 유도되고, 상기 제 2 보조 광학 부재군을 거친 광속은 상기 소정 면상의 제 2 영역에 유도되며,

    상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역의 면적은 상이한 것을 특징으로 하는 조명 장치.
29. 제 28 항에 있어서,

    상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역은 상기 소정 면상에서 적어도 1 부분이 중복하고 있는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
30. 제 27 항에 있어서,

    상기 파면 분할형 광 적분기는 상기 보조 광학 부재의 각각에 대응하여 마련된 복수의 단위 광학계를 갖고,

    상기 제 1 보조 광학 부재군에 대응하고 있는 상기 단위 광학계의 초점 거리와, 상기 제 2 보조 광학 부재군에 대응하고 있는 상기 단위 광학계의 초점 거리는 서로 상이한 것을 특징으로 하는 조명 장치.
31. 제 27 항에 있어서,

    상기 방위 직선과 상기 광축에 평행한 직선을 포함하는 평면내에 있어서의 상기 보조 광학 부재의 상기 사출 측면과 상기 기준면으로 이루어지는 각도를 상기 보조 광학 부재의 꼭지각이라고 할 때,

    상기 복수의 상기 보조 광학 부재는 제 1 꼭지각을 갖는 제 1 보조 광학 부재와, 상기 제 1 꼭지각과는 상이한 제 2 꼭지각을 갖는 제 2 보조 광학 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
32. 제 8, 9, 11 내지 21 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 광 편향 부재에서 편향된 상기 복수의 광속중의 적어도 하나의 광속은 소정 면상에 있어서의 광축을 포함하지 않는 영역에 유도되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
33. 노광 광을 공급하는 조명 장치에 의해 마스크를 조명하고, 또한 투영 광학계에 의해 상기 마스크상의 패턴을 워크 상에 투영하는 투영 노광 장치에 있어서,

    제 32 항에 기재된 조명 장치를 구비하고,

    상기 소정 면은 상기 투영 광학계의 동공면 또는 상기 동공면의 근방과 공역인 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
34. 제 33 항에 있어서,

    상기 소정 면상에 있어서의 광 강도 분포는 상기 광축을 포함하는 영역보다도 상기 광축을 포함하지 않는 영역 쪽이 강한 광 강도 분포인 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
35. 제 34 항에 있어서,

    상기 소정 면상에 있어서의 광 강도 분포는 링 형상, 2중극 형상, 4중극 형상 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
36. 제 8, 9, 11 내지 21 항중 어느 한 항에 있어서,

    상기 파면 분할형 광 적분기와 상기 콘덴서 광학계 사이에는, 상기 파면 분할형 광 적분기에 의한 상기 복수의 광원 상으로부터의 광에 근거하여 실질적인 면 광원을 형성하는 보조 광 적분기가 배치되고,

    상기 콘덴서 광학계는 상기 보조 광 적분기에 의한 상기 실질적인 면 광원으로부터의 광을 상기 피조사면에 유도하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
37. 제 36 항에 있어서,

    상기 파면 분할형 광 적분기로부터의 광속을 상기 보조 광 적분기에 유도하는 릴레이 광학계와,

    적어도 2개 이상의 개구를 갖는 개구 조리개를 포함하며,

    상기 광 편향 부재에 의해 상기 적어도 2개 이상의 상이한 방향으로 편향된 광속의 각각은 상기 개구 조리개의 상기 적어도 2개 이상의 개구를 통과하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
38. 제 36 항에 있어서,

    상기 보조 광 적분기와 상기 피조사면 사이에 배치되어, 적어도 2개 이상의 개구를 갖는 개구 조리개를 포함하고,

    상기 보조 광 적분기는 복수의 단위 광학계를 갖는 파면 분할형의 광 적분기 이며,

    상기 광 편향 부재에 의해 상기 적어도 2개 이상의 상이한 방향으로 편향된 광속은 상기 보조 광 적분기의 입사면상의 적어도 2개의 영역 상에 중첩되고,

    상기 보조 광 적분기중의 복수의 단위 광학계 중, 상기 적어도 2개 이상의 개구부 각각에 대응하고 있는 적어도 2개의 단위 광학계군의 각 입사면은 상기 적어도 2개의 영역에 각각 포함되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
39. 제 36 항에 있어서,

    상기 보조 광 적분기는 내면 반사형의 광 적분기이며,

    상기 광 편향 부재에 의해 상기 적어도 2개 이상의 상이한 방향으로 편향된 광속의 각각은 상기 내면 반사형의 광 적분기에 대해 적어도 2개 이상의 상이한 방향으로부터 입사하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
40. 제 8, 14, 17 내지 19, 24 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 광 편향 부재는 추체 형상 부분을 적어도 일부에 포함하는 형상인 것을 특징으로 하는 조명 장치.
41. 제 40 항에 있어서,

    상기 추체 형상 부분은 원뿔 형상의 적어도 일부분인 것을 특징으로 하는 조명 장치.
42. 제 41 항에 있어서,

    상기 원뿔 형상의 사면은 직선을 소정 축의 주위에 회전시켜 얻어지는 면인 것을 특징으로 하는 조명 장치.
43. 제 41 항에 있어서,

    상기 원뿔 형상의 사면은 곡선을 소정 축의 주위에 회전시켜 얻어지는 면인 것을 특징으로 하는 조명 장치.
44. 제 41 항에 있어서,

    상기 광 편향 부재는 원뿔 형상 부분을 적어도 일부에 포함하는 형상을 갖는 제 1 보조 광학 부재와, 원뿔 형상 부분을 적어도 일부에 포함하는 형상을 갖는 제 2 보조 광학 부재를 포함하고,

    상기 제 1 보조 광학 부재의 상기 원뿔 형상의 꼭지각에 상당하는 각도와, 상기 제 2 보조 광학 부재의 상기 원뿔 형상의 꼭지각에 상당하는 각도는 서로 상이한 것을 특징으로 하는 조명 장치.
45. 제 40 항에 있어서,

    상기 추체 형상 부분은 다각뿔 형상의 적어도 일부분인 것을 특징으로 하는 조명 장치.
46. 제 45 항에 있어서,

    상기 다각뿔 형상의 사면은 평면인 것을 특징으로 하는 조명 장치.
47. 제 45 항에 있어서,

    상기 다각뿔 형상의 사면은 곡면인 것을 특징으로 하는 조명 장치.
48. 제 45 항에 있어서,

    상기 광 편향 부재는 다각뿔 형상 부분을 적어도 일부에 포함하는 형상을 갖는 제 1 보조 광학 부재와, 다각뿔 형상 부분을 적어도 일부에 포함하는 형상을 갖는 제 2 보조 광학 부재를 포함하고,

    상기 제 1 보조 광학 부재의 상기 다각뿔 형상 저면의 법선과 사면으로 이루어지는 각도와, 상기 제 2 보조 광학 부재의 상기 다각뿔 형상 저면의 법선과 사면으로 이루어지는 각도는 서로 상이한 것을 특징으로 하는 조명 장치.
49. 제 45 항에 있어서,

    상기 다각뿔 형상은 상기 다각뿔 형상의 저면의 법선으로 이루어지는 각도가 제 1 각도인 제 1 사면과, 상기 다각뿔 형상의 상기 저면의 법선으로 이루어지는 각도가 상기 제 1 각도와는 상이한 제 2 각도인 제 2 사면을 갖는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
50. 노광 광을 공급하는 조명 장치에 의해 마스크를 조명하고, 또한 투영 광학계에 의해 상기 마스크상의 패턴을 워크 상에 투영하는 투영 노광 장치에 있어서,

    제 1 항 내지 제 5 항, 제 8 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 기재된 조명 장치를 구비하고,

    상기 광원은 상기 노광 광을 공급하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
51. 제 50 항에 있어서,

    적어도 상기 파면 분할형 광 적분기와 교환 가능하게 마련되고, 상기 광원으로부터의 광속에 근거하여 실질적인 면 광원을 형성하는 별도의 광 적분기를 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
52. 제 51 항에 있어서,

    상기 마스크의 종류에 관한 정보를 입력하기 위한 입력부와,

    상기 입력부로부터의 정보에 근거하여, 상기 파면 분할형 광 적분기 및 상기 별도의 광 적분기를 교환하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
53. 제 52 항에 있어서,

    상기 입력부는 콘솔인 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
54. 제 52 항에 있어서,

    상기 입력부는 상기 마스크 상에 마련되어 있는 마크를 판독하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
55. 자외역의 노광 광에 의해 마스크를 조명하고, 상기 마스크상의 패턴을 투영 광학계를 거쳐서 워크 상에 투영하는 노광 방법에 있어서,

    제 51 항에 기재된 투영 노광 장치를 이용하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
56. 제 55 항에 있어서,

    상기 마스크의 종류에 관한 정보를 입력하는 공정과,

    상기 입력된 정보에 근거하여, 상기 파면 분할형 광 적분기 및 상기 별도의 광 적분기를 교환하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
57. 자외역의 노광 광에 의해 마스크를 조명하여, 상기 마스크상의 장치 패턴을 투영 광학계를 거쳐서 워크 상에 투영하는 공정을 포함하는 디바이스 제조 방법에 있어서,

    제 51 항에 기재된 투영 노광 장치를 이용하여 상기 워크 상에 투영하는 공정을 실행하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
58. 자외역의 노광 광에 의해 마스크를 조명하여, 상기 마스크상의 패턴을 투영 광학계를 거쳐서 워크 상에 투영하는 노광 방법에 있어서,

    제 50 항에 기재된 투영 노광 장치를 이용하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
59. 자외역의 노광 광에 의해 마스크를 조명하여, 상기 마스크상의 장치 패턴을 투영 광학계를 거쳐서 워크 상에 투영하는 공정을 포함하는 디바이스 제조 방법에 있어서,

    제 50 항에 기재된 투영 노광 장치를 이용하여 상기 워크 상에 투영하는 공정을 실행하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
60. 피조사면을 조명하기 위한 조명 장치에 있어서,

    소정 파장의 광속을 발생하는 광원부와,

    상기 광원부로부터의 상기 광속을 적어도 6개의 광속으로 파면 분할하고, 또한 상기 파면 분할된 적어도 6개의 광속을 상이한 방향으로 편향시키는 광 편향 부재와,

    상기 광 편향 부재를 거친 광속에 근거하여, 소정 형상의 면 광원을 형성하는 광 적분기와,

    상기 파면 분할형 광 적분기로부터의 광속을 피조사면에 유도하는 콘덴서 광학계 를 포함하며,

    상기 광 편향 부재에서 편향된 상기 적어도 6개의 광속중의 적어도 일부의 광속은 소정 면상에 있어서의 광축을 포함하지 않는 영역에 유도되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
61. 노광 광을 공급하는 조명 장치에 의해 마스크를 조명하고, 또한 투영 광학계에 의해 상기 마스크상의 패턴을 워크 상에 투영하는 투영 노광 장치에 있어서,

    제 60 항에 기재된 조명 장치를 구비하고,

    상기 소정 면은 상기 투영 광학계의 동공면 또는 상기 동공면의 근방과 공역인 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
62. 제 1 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 피조사면과 퓨리에 변환의 관계에 있는 면 또는 그 면과 근방인 면에서의 광 강도 분포는 실질적으로 불균일한 분포인 것을 특징으로 하는 조명 장치.
63. 노광 광을 공급하는 조명 장치에 의해 마스크를 조명하고, 또한 투영 광학계에 의해 상기 마스크상의 패턴을 워크 상에 투영하는 투영 노광 장치에 있어서,

    제 62 항에 기재된 조명 장치를 구비하고,

    상기 퓨리에 변환의 관계에 있는 면은 상기 투영 광학계의 동공면과 실질적으로 공역인 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
64. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 복수의 보조 광학 부재는 상기 단위 광학계와 상기 피조사면 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.