KR20030074264A - 광원 유닛, 조명 장치, 노광 장치 및 노광 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 광량의 손실을 초래하지 않고 광원의 광량 변화를 정확하게 검출하여, 광원으로부터 조사되는 조명광의 광량을 일정하게 유지하는 것이다. 본 발명은 광원(1)과, 상기 광원에 전력을 공급하는 전력 공급 수단(36)과, 상기 광원으로부터 조사되는 조명광을 피조사측으로 반사시키는 반사경(3)과, 상기 반사경으로부터의 누출광을 흡수하는 흡광 수단(8a)과, 상기 흡광 수단에 입사한 누출광의 광량을 검출하는 검출 수단(30a, 30b)과, 상기 검출 수단에 의해 검출된 상기 누출광의 광량에 기초하여, 상기 전력 공급 수단으로부터 상기 전원에 대하여 공급되는 전력량을 제어하는 전력량 제어 수단(34)을 구비한다.

Description

광원 유닛, 조명 장치, 노광 장치 및 노광 방법{A LIGHT-GENERATING UNIT, AN ILLUMINATING DEVICE, AND A LIGHT-EXPOSING APPARATUS AND METHOD USING THE SAME}

본 발명은 반도체 소자, 액정 표시 소자, 촬상 소자, 박막 자기 헤드, 그 밖의 마이크로 디바이스의 제조 공정에 있어서 사용되는 노광 장치의 광원 유닛 및 조명 장치, 이 조명 장치를 사용한 노광 장치 및 노광 방법에 관한 것이다.

최근, 워드 프로세서, 퍼스널 컴퓨터(PC), 텔레비전 등의 표시 소자로서, 액정 표시 패널이 많이 사용되고 있다. 특히, 휴대성이 중시되는 노트형의 워드 프로세서나 노트형 PC에는 표시 소자로서 액정 표시 패널이 필수로 되어 있다. 또한, 최근에는 20인치를 넘는 액정 표시 패널이 실용화되어 있지만, 액정 표시 패널은 설치 장소를 그다지 필요로 하지 않기 때문에, 일반 가정용 텔레비전으로서 사용하는 기회도 많아지고 있다. 액정 표시 패널은, 유리 기판(플레이트)상에 투명 박막 전극을 포토리소그래피의 방법으로 소망하는 형상으로 패터닝하여 제조된다. 이 포토리소그래피 공정을 위한 장치로서, 마스크상에 형성된 원화(原畵) 패턴을 투영 광학계를 거쳐 포토레지스트 등의 감광제가 도포된 플레이트상에 투영 노광하는 투영 노광 장치가 사용되고 있다.

그런데, 투영 노광 장치에 있어서는, 투영 광학 유닛을 거쳐 플레이트상에 조사되는 조명광의 광량이 균일해지도록 설계되어 있지만, 광원을 구성하는 램프가 시간 경과에 따라 열화하거나, 또는 램프에 공급되는 전력량의 변동 등에 의해, 투영 광학 유닛을 거쳐 플레이트상에 조사되는 조명광의 광량이 변동하는 것을 고려할 수 있다. 이러한 조명광의 광량의 변동은, 스텝-앤드-리피트(step-and-repeat)방식의 투영 노광 장치에 있어서는, 셔터의 개폐 시간의 제어로 노광량을 제어하고 있기 때문에, 노광량에 불균일이 발생하여 노광량 제어의 정밀도의 저하를 초래하게 된다. 또한, 스텝-앤드-스캔(step-and-scan) 방식의 투영 노광 장치에 있어서는, 스캔 노광중에 조명광의 광량이 변동하면 노광 불균일이 발생한다. 또한, 조명광의 광량이 지나치게 많아지면 스캔 속도가 따라가지 못하게 되어 노광량 초과로 되는 한편, 조명광의 광량이 지나치게 적어지면 스캔 속도를 느리게 하지 않으면 안되어 극단적으로 처리량(throughput)이 저하하게 된다.

그러므로, 광원으로부터 조사되는 조명광을 모니터링함으로써 광원으로부터 조사되는 조명광의 광량을 일정하게 유지하는 광원 장치가 제안되고 있다(일본 특허 공개 공보 제 96-327826 호 참조). 이 광원 장치에 있어서는, 광원으로부터 조사된 조명광을 오목 거울로 집광하여 일단부에서 입사시켜 피조사체로 유도하는 라이트 가이드(light guide)와, 이 라이트 가이드로부터 분기시킨 모니터용 광섬유를 구비하고 있다. 그리고, 이 모니터용 광섬유에 의해 광원으로부터 조사되는 조명광을 광센서로 유도하여 조명광의 광량을 검출함으로써 광원으로부터 조사되는 조명광의 광량을 모니터링하고 있다.

그러나, 투영 노광 장치에 있어서는, 광원과 조명광을 피조사체로 유도하는 광로중에, 파장 선택 필터나 감광 필터 등의 필터, 조명광을 소정의 타이밍으로 차단하는 셔터 등이 배치되기 때문에, 상술한 장치의 구성, 즉 광원으로부터 조사된 조명광을 피조사체로 유도하는 라이트 가이드로부터 모니터용 광섬유를 분기시키는 구성을 사용한 경우에는, 필터의 광로로의 삽입, 셔터의 개폐 등에 의해 광 센서에의해 검출되는 조명광의 광량이 변화됨으로써, 광원의 시간 경과에 따른 변화(시간 경과에 따른 열화)에 의한 광량의 변화를 확실히 파악하기 어려웠다. 또한, 광원으로부터 조사된 조명광을 피조사체로 유도하는 라이트 가이드로부터 모니터용 광섬유를 분기시키고 있기 때문에, 조명광의 광량의 손실을 초래하였다.

본 발명의 과제는, 광량의 손실을 초래하지 않고 광원의 광량의 변화를 확실히 검출하여, 광원으로부터 조사되는 조명광의 광량을 일정하게 유지하는 노광 장치용 광원 유닛 및 조명 장치, 이 조명 장치를 사용한 노광 장치 및 노광 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 광원 유닛은, 광원과, 상기 광원에 전력을 공급하는 전력 공급 수단과, 상기 광원으로부터 조사되는 조명광을 피조사측으로 반사시키는 반사경과, 상기 반사경으로부터의 누출광을 흡수하는 흡광 수단과, 상기 흡광 수단에 입사한 누출광의 광량을 검출하는 검출 수단과, 상기 검출 수단에 의해 검출된 상기 누출광의 광량에 기초하여, 상기 전력 공급 수단으로부터 상기 광원에 대하여 공급되는 전력량을 제어하는 전력량 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 광원 유닛에 의하면, 반사경으로부터의 누출광을 사용하여 광원으로부터 조사되는 조명광의 광량을 검출하고, 이 검출된 조명광의 광량에 기초하여, 광원으로부터 조사되는 조명광의 광량이 일정하게 되도록 제어하고 있다. 따라서, 조명광의 손실을 초래하지 않고, 광원으로부터 조사되는 조명광의 광량을 검출하여, 광원에 시간 경과에 따른 변화(시간 경과에 따른 열화)가 발생한 경우에도 광원으로부터 조사되는 조명광의 광량을 일정하게 유지할 수 있다.

또한, 본 발명의 광원 유닛은, 상기 흡광 수단에 입사한 상기 누출광을 상기 검출 수단으로 유도하는 광유도 수단을 더 구비하고, 상기 광유도 수단은 상기 누출광을 파장에 기초하여 복수로 분기하는 분기 수단을 가지며, 상기 검출 수단은 상기 분기 수단에 의해 분기된 각각의 상기 누출광의 광량을 검출하는 복수의 검출 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 광원 유닛에 의하면, 광원이 시간 경과에 따른 변화를 일으키는 때에는, 파장에 따라 그 열화 정도가 다르기 때문에, 복수의 파장으로 광원을 모니터링함으로써, 광원의 열화 정도를 정확히 검출할 수 있다. 또한, 광원으로부터의 빛 중 소망하는 파장의 빛의 열화 정도를 정확히 검출할 수 있다. 또한, 상술한 바에 있어서, 파장에 기초하여 복수로 분기된다는 것은, 파장 영역이 서로 다른 복수의 빛으로 분기되는 것뿐만 아니라, 서로 다른 파장 분포를 갖는 복수의 빛으로 분기되는 것(복수의 빛 사이에서 파장 영역이 적어도 일부만 중첩되어 있을 수도 있음)을 포함하는 것이다.

또한, 본 발명의 광원 유닛은, 상기 분기 수단이, 출력단이 복수로 분기된 광섬유와, 상기 광섬유의 각 출력단에 설치된 파장 선택 부재를 구비하는 것을 특징으로 한다. 또한, 광원 유닛은, 상기 분기 수단이, 출력단이 복수로 분기된 광섬유를 구비하도록 구성될 수도 있다.

또한, 본 발명의 광원 유닛은, 상기 분기 수단이, 상기 누출광을 파장에 기초하여 분기시키는 빔 스플리터와, 상기 빔 스플리터에 의해 분기된 누출광의 광로중에 배치된 파장 선택 부재를 구비하는 것을 특징으로 한다. 또한, 광원 유닛은, 상기 분기 수단이, 상기 누출광을 파장에 기초하여 분기시키는 빔 스플리터를 구비하도록 구성될 수도 있다. 즉, 빔 스플리터로 분기된 후의 파장 분포가 소망하는 파장 분포인 경우에는, 반드시 파장 선택 부재는 필요한 것이 아니다.

또한, 본 발명의 광원 유닛은, 상기 흡광 수단이 방열 부재를 구비하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 광원 유닛에 의하면, 누출광을 흡수했을 때에 발생하는 열을 방열 부재로부터 방출할 수 있다.

또한, 본 발명의 광원 유닛은, 상기 반사경에 의해 반사된 상기 조명광의 광로중에 배치된 셔터를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 광원 유닛에 의하면, 셔터보다도 광원측에 배치된 반사경으로부터의 누출광을 이용하여 광원으로부터 조사되는 조명광의 광량을 검출하고 있기 때문에, 셔터의 개폐에 영향을 받지 않은 상태에서 조명광의 광량을 검출할 수 있다.

또한, 본 발명의 조명 장치는, 앞서 설명한 상기 광원 유닛과, 상기 광원 유닛으로부터 사출된 조명광을 상기 피조사체로 유도하는 조명 광학계를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 조명 장치에 의하면, 광원 유닛으로부터 사출되는 조명광의 광량이 일정하게 유지되기 때문에, 조명 광학계에 의해 피조사체로 유도되는 조명광의 광량을 일정하게 유지할 수 있다.

또, 본 발명의 노광 장치는, 앞서 설명한 상기 조명 장치와, 상기 조명 장치에 의해 조명되는 마스크의 패턴 상을 감광성 기판상에 투영하는 투영 광학계를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 노광 장치에 의하면, 조명 장치에 의해 일정한 광량으로 마스크가 조명되기 때문에, 마스크의 패턴 상을 감광성 기판상에 투영하는 경우에 노광 불균일이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 노광 방법은, 상기 기재된 노광 장치를 사용한 노광 방법에 있어서, 상기 조명 광학계를 사용하여 마스크를 조명하는 조명 공정과, 상기 투영 광학계를 사용하여 상기 마스크의 패턴 상을 감광성 기판으로 투영하는 투영 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 노광 방법에 의하면, 조명 공정에 의해 일정한 광량으로 마스크가 조명되기 때문에, 마스크의 패턴 상을 감광성 기판상에 투영하는 경우에 노광 불균일이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 광원 유닛은, 광원과, 상기 광원에 전력을 공급하는 전력 공급 수단과, 상기 광원으로부터 공급되는 빛의 광량을 검출하는 검출 수단과, 상기 검출 수단에 의해 검출된 상기 빛의 광량에 기초하여, 상기 전력 공급 수단으로부터 상기 광원에 대하여 공급되는 전력량을 제어하는 전력량 제어 수단을 구비하고, 상기 검출 수단은, 상기 광원으로부터 공급되는 빛 중의 제 1 파장 분포의 빛의 광량을 검출하는 제 1 광 검출부와, 상기 광원으로부터 공급되는 빛 중의 상기 제 1 파장 분포의 빛과는 다른 제 2 파장 분포의 빛의 광량을 검출하는 제 2 광 검출부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 광원 유닛에 의하면, 광원이 시간 경과에 따른 변화(시간 경과에 따른 열화)를 일으키는 때는, 파장에 따라 그 열화 정도가 다르기 때문에, 복수의 파장으로 광원을 모니터링함으로써, 광원의 열화 정도를 정확히 검출할 수 있다. 또한, 광원으로부터의 빛 중 소망하는 파장의 빛의 열화 정도를 정확히 검출할 수 있다.

또한, 본 발명의 노광 장치는, 마스크에 형성된 패턴을 상기 감광성 기판에 전사하는 노광 장치에 있어서, 본 발명의 광원 유닛, 즉 복수의 파장으로 광원을 모니터링할 수 있는 광원 유닛과, 상기 광원 유닛으로부터의 빛을 마스크에 조명하는 조명 광학계를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 노광 장치에 의하면, 조명 장치에 의해 일정한 광량으로 마스크가 조명되기 때문에, 마스크의 패턴 상을 감광성 기판상에 투영하는 경우에 노광 불균일이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 노광 장치는, 상기 마스크의 패턴을 상기 감광성 기판상에 투영하는 투영 광학계와, 상기 마스크를 탑재하는 마스크 스테이지와, 상기 감광성 기판을 탑재하는 기판 스테이지를 구비하고, 상기 마스크 및 상기 감광성 기판을 상기 투영 광학계에 대하여 이동시키면서 상기 마스크에 형성된 패턴을 상기 감광성 기판에 전사하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 노광 장치는, 상기 감광성 기판의 감광 특성에 따라, 상기 마스크에 조사하는 빛의 파장폭을 변경하는 파장폭 변경 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 노광 장치에 의하면, 감광성 기판상에 도포되는 레지스트에는, 감도가 낮은 레지스트나 높은 레지스트가 있기 때문에, 이러한 감광성 기판의 감도 등의 감광 특성에 따라 노광 파워를 변경하는 경우, 마스터에 조사하는 빛의 파장폭을 단순히 변경하기만 함으로써 노광 파워를 변경할 수 있다. 이 때, 광원으로부터의 빛의 광량을 복수 파장으로 모니터링하는 것이 가능하기 때문에, 파장폭을 변경했을 때에도 광량 검출을 실행하는 것이 가능하다.

특히, 주사형의 노광 장치에 있어서는, 감광성 기판의 주사 속도를 변경함으로써 감광성 기판상의 노광량을 변경하는 것이 가능하지만, 고감도 레지스트의 경우에는 스테이지의 최대 주사 속도에 따라 사용할 수 있는 감도가 제한되고, 저감도 레지스트의 경우에는 처리량 향상의 관점에서 제한된다. 따라서, 단순히 파장폭을 변경하기만 함으로써 노광 파워를 변경할 수 있으면, 스테이지의 최대 주사 속도나 처리량 저하에 제약을 받지 않고 각종 감광 특성의 감광성 재료에 대응할 수 있다.

또한, 본 발명의 노광 장치는, 상기 감광성 기판상에 전사하는 패턴의 해상도에 따라, 상기 마스크에 조사하는 빛의 파장폭을 변경하는 파장폭 변경 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 노광 장치에 의하면, 투영 광학계의 색수차 보정의 관점에서 보면, 사용하는 빛의 파장폭이 좁은 쪽이 보다 높은 해상도를 달성할 수 있기 때문에, 예컨대 노광 파워가 필요할 때에는, 해상도를 다소 희생하여 넓은 파장폭으로 노광을 실행하고, 높은 해상도가 요구되는 경우에는, 노광 파워, 나아가서는 처리량을 다소 희생하여 좁은 파장폭으로 노광을 실행함으로써, 단순히 파장폭을 변경하기만 함으로써, 요구되는 각종 해상도에 대응할 수 있다. 그리고, 광원으로부터의 빛의 광량을 복수 파장으로 모니터링하는 것이 가능하기 때문에, 파장폭을 변경했을 때에도 광량 검출을 실행하는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 노광 장치 전체의 개략 구성을 나타내는 사시도,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 조명 광학계의 측면도,

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 흡광판 및 히트 싱크를 나타내는 도면,

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 파장 선택 필터를 투과한 빛의 스펙트럼을 설명하기 위한 도면,

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 누출광의 분기 수단의 다른 예를 나타내는 도면,

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 누출광의 분기 수단의 다른 예를 나타내는 도면,

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 누출광의 분기 수단의 다른 예를 나타내는 도면,

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 누출광의 분기 수단의 다른 예를 나타내는 도면,

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 디바이스로서의 반도체 디바이스를 제조하는 방법의 흐름도,

도 10은 본 실시예의 노광 장치를 사용하여 마이크로 디바이스로서의 액정 표시 소자를 제조하는 방법의 흐름도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 광원3 : 반사경

6a, 6b : 파장 선택 필터7 : 감광 필터

8a, 8b : 흡광판9a, 9b : 히트 싱크

11 : 라이트 가이드 13b 내지 13f : 감광 필터

14b 내지 14f : 가변 감광 필터20 : 주제어계

24 : 공간 상 계측 장치30a, 30b : 광센서

32 : 광섬유34 : 전원 제어 장치

36 : 전원 장치38a, 38b : 필터

DP : 패턴 M : 마스크

P : 플레이트PL : 투영 광학계

PL1 내지 PL5 : 투영 광학 유닛PS : 플레이트 스테이지

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 노광 장치에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 노광 장치 전체의 개략 구성을 나타내는 사시도이다. 본 실시예에 있어서는, 복수의 반사 굴절형의 투영 광학 유닛으로 구성되는 투영 광학계에 대하여 마스크(M)와 플레이트(P)를 상대적으로 이동시키면서 마스크(M)에 형성된 액정 표시 소자의 패턴(DP)의 상을 감광성 기판으로서의 플레이트(P)상에 전사하는 스텝-앤드-스캔 방식의 노광 장치에 적용한 경우를 예로 들어 설명한다. 또한, 본 실시예에서는, 플레이트(P)상에 포토 레지스트(감도 : 20 mJ/㎠) 또는 수지 레지스트(감도 : 60mJ/㎠)가 도포되는 것으로 한다.

또한, 이하의 설명에 있어서는, 도 1에 도시한 XYZ 직교 좌표계를 설정하고, 이 XYZ 직교 좌표계를 참조하면서 각 부재의 위치 관계에 대하여 설명한다. XYZ 직교 좌표계는 X축 및 Y축이 플레이트(P)에 대하여 평행하게 되도록 설정되고, Z축이 플레이트(P)에 대하여 직교하는 방향으로 설정되어 있다. 도면 중의 XYZ 좌표계는, 실제로는 XY 평면이 수평면에 평행한 면으로 설정되고, Z축이 연직 상방으로 설정된다. 또한, 본 실시예에서는 마스크(M) 및 플레이트(P)를 이동시키는 방향(주사 방향)을 X축 방향으로 설정하고 있다.

본 실시예의 노광 장치는 마스크 스테이지(도 1에는 도시하지 않음)(MS) 상에 있어 마스크 홀더(도시하지 않음)를 거쳐 XY 평면에 평행하게 지지된 마스크 (M)를 균일하게 조명하기 위한 조명 광학계(IL)를 구비하고 있다. 도 2는 조명 광학계(IL)의 측면도이고, 도 1에 도시한 부재와 동일한 부재에는 동일한 부호를 부여한다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 조명 광학계(IL)는, 예컨대 초고압 수은 램프로 구성되는 광원(1)을 구비하고 있다. 광원(1)은 타원 거울(2)의 제 1 초점 위치에 배치되어 있기 때문에, 광원(1)으로부터 사출된 조명 광속은 반사경(평면 거울)(3)을 거쳐, g선(436㎚)의 빛, h선(405㎚)의 빛, 및 i선(365㎚)의 빛을 포함하는 파장 영역의 빛에 의한 광원 상이 타원 거울(2)의 제 2 초점 위치에 형성된다. 즉, 노광하는 데에 있어서 불필요해지는 g선, h선 및 i선을 포함하는 파장 영역 이외의 성분은 타원 거울(2) 및 반사경(3)으로 반사될 때에 제거된다.

이 제 2 초점 위치에는 셔터(4)가 배치되어 있다. 셔터(4)는 광축(AX1)에 대하여 비스듬히 배치된 개구판(4a)(도 2 참조)과 개구판(4a)에 형성된 개구를 차폐 또는 개방하는 차폐판(4b)(도 2 참조)으로 구성된다. 셔터(4)를 타원 거울(2)의 제 2 초점 위치에 배치하는 것은, 광원(1)으로부터 사출된 조명 광속이 집속되어 있기 때문에 차폐판(4b)이 적은 이동량으로 개구판(4a)에 형성된 개구를 차폐할수 있는 동시에, 개구를 통과하는 조명 광속의 광량을 급격히 가변시켜 펄스 형상의 조명 광속을 얻을 수 있기 때문이다.

반사경(3)을 투과한 누출광이 진행하는 방향에는, 흡광 부재(흡광 수단)로서의 흡광판(8a)이 배치되어 있다. 이 흡광판(8a)은 반사경(3)을 투과한 누출광을 흡수함으로써, 이 누출광이 노광 장치에 대하여 부여하는 열적인 영향 또는 광학적인 영향[예컨대, 미광(迷光)]을 방지하기 위해 설치된다. 흡광판(8a)은, 예컨대 블랙 알루마이트에 의해 형성된다. 흡광판(8a)에는 방열 부재로서의 히트 싱크(heat sink)(9a)가 장착되어 있다. 히트 싱크(9a)는 열전도율이 높은 금속(예컨대, 알루미늄 또는 구리)으로 형성된 복수의 방열판을 가지며, 흡광판(8a)이 반사경(3)을 투과한 누출광을 흡수했을 때에 발생하는 열을 방열판을 거쳐 방출한다. 또한, 누출광에는, g선의 빛, h선의 빛, 및 i선의 빛을 포함하는 파장 영역의 빛, 적외선 영역의 빛, 가시 영역의 빛이 포함된다.

도 3a 및 도 3b는 흡광판(8a) 및 히트 싱크(9a)의 형상을 나타내는 측면도 및 평면도이다. 이 도면에 도시하는 바와 같이, 흡광판(8a)의 누출광이 입사하는 위치에는, 누출광을 광센서(검출 수단)(30a, 30b)로 유도하기 위한 광섬유(광유도 수단)(32)의 일단부가 배치되어 있다. 즉, 흡광판(8a)에는 광섬유(32)를 관통시키는 관통구가 설치되어 있고, 이 관통구에 광섬유(32)의 일단부가 배치되어 있다.

광섬유(32)의 타단부는, 2개의 출력단으로 분기되어 있다. 한쪽 출력단으로부터 사출되는 누출광이 필터(파장 선택 부재)(38a)를 거쳐 광센서(30a)에 입사하고, 다른쪽 출력단으로부터 사출되는 누출광이 필터(파장 선택 부재)(38b)를 거쳐 광센서(30b)에 입사한다. 여기서 필터(38a)는 3장의 필터, 즉 g선의 빛, h선의 빛 및 i선의 빛을 투과시키는 필터, 더미 필터, 및 감광 필터에 의해 구성되며, g선의 빛, h선 및 i선의 빛을 포함하는 파장 영역의 빛을 투과시킨다. 또한, 필터(38b)는 3장의 필터, 즉 g선의 빛, h선의 빛 및 i선의 빛을 투과시키는 필터, i선의 빛을 투과시키는 필터, 및 감광 필터로 구성되며, i선의 빛만 포함하는 파장 영역의 빛을 투과시킨다.

한편, 여기서 복수의 파장에 의해 누출광의 모니터링을 한다. 즉 광센서(30a)에 의해 g선의 빛, h선 및 i선의 빛을 검출하고, 광센서(30b)에 의해 i선의 빛을 검출한다. 이와 같이 하는 이유로는, 광원(1)의 시간 경과에 따른 출력의 저하는 일반적으로는, 단파장의 광의 출력의 저하(시간 경과에 따른 열화)가 빨리 일어나는 것, 및 레지스트의 종류에 따라 각 파장에 대한 감도가 다르기 때문이다. 즉, 단파장에 대한 레지스트 감도가 장파장에 대한 레지스트 감도에 비해 높은 경우에는, g선의 빛, h선의 빛 및 i선의 빛의 출력만을 검출하고, 이 검출한 출력에 기초하여 광원의 광량을 제어하여도, 적절한 노광량을 얻을 수 있다. 그 때문에 i선의 빛의 출력을 검출하고, 이 검출한 출력에 기초하여 광원의 광량을 제어할 필요가 있다. 또한, 단파장으로부터 장파장에 걸쳐 대략 일정한 레지스트 감도를 갖는 경우에는, g선의 빛, h선의 빛 및 i선의 빛의 출력을 검출하고, 이 검출한 출력에 기초하여 광원의 광량을 제어함으로써, 적정 노광량을 얻을 수 있다.

광센서(30a, 30b)에 의해 검출된 광량의 검출 신호는, 광원(1)에 공급되는 전력량을 제어하는 전원 제어 장치(전력량 제어 수단)(34)에 입력되고, 전원 제어 장치(34)로부터의 제어 신호에 기초하여 전원 장치(전력 공급 수단)(36)로부터 광원(1)에 공급되는 전력량이 제어된다. 즉, 광센서(30a, 30b)로부터의 검출 신호에 기초하여, 광원(1)의 광량이 소망하는 값으로 되도록 전원 제어 장치(34)에 의해전원 장치(36)를 제어한다.

타원 거울(2)의 제 2 초점 위치에 형성된 광원상으로부터의 발산 광속은, 릴레이 렌즈(5)에 의해 거의 평행 광속으로 변환되어 파장 선택 필터(6a)에 입사한다. 파장 선택 필터(6a)는 소망하는 파장 영역의 광속만을 투과시키는 것으로, 광로[광축(AX1)]에 대하여 진퇴 가능하게 구성되어 있다. 또한, 파장 선택 필터(6a)와 같이, 광로에 대하여 진퇴 가능하게 구성된 파장 선택 필터(6b)가 파장 선택 필터(6a)와 함께 설치되어 있고, 이들 파장 선택 필터(6a, 6b) 중 어느 한쪽이 광로에 배치된다. 한편, 도 2 중의 주제어계(20)가 구동 장치(18)를 제어함으로써 파장 선택 필터(6a, 6b) 중 어느 것을 광로중에 배치한다.

본 실시예에서는, 파장 선택 필터(6a)가 i선만을 포함하는 파장 영역의 빛을 투과시키고, 파장 선택 필터(6b)가 g선의 빛, h선의 빛 및 i선의 빛을 포함하는 파장 영역의 빛을 투과시키는 것으로 한다. 이와 같이, 본 실시예에서는, 광로에 파장 선택 필터(6a, 6b) 중 어느 것을 배치하는지에 따라 마스크에 조사하는 빛의 파장폭을 변경하고 있다. 또한, 파장 선택 필터(6a, 6b)는, 본 발명에서 말하는 파장폭 변경 수단에 해당한다.

여기서, 파장 선택 필터(6a, 6b)를 투과한 빛의 스펙트럼에 대하여 설명한다. 도 4는 파장 선택 필터(6a, 6b)를 투과한 빛의 스펙트럼을 설명하기 위한 도면이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 광원(1)에서 파장 300㎛ 내지 600㎛ 정도의 넓은 파장 영역에 걸쳐 복수의 피크(휘선)가 포함되는 스펙트럼의 빛이 사출된다. 광원(1)으로부터 사출된 빛 중, 노광을 실행하는 데에 있어서 불필요한 파장 성분은 상술한 바와 같이 타원 거울(2) 및 반사경(3)에서 반사될 때에 제거된다. 노광에 불필요한 성분이 제거된 빛이 광로에 배치된 파장 선택 필터(6a)에 입사하면, 도 4에 나타낸 i선을 포함하는 파장폭(Δλ1)의 빛이 투과한다. 한편, 파장 선택 필터(6b)가 광로에 배치되어 있는 경우에는, g선, h선 및 i선을 포함하는 파장폭(Δλ2)의 빛이 투과한다.

또한, 파장 선택 필터(6a)를 투과한 빛의 파워는, 파장폭(Δλ1)내의 스펙트럼을 적분한 것이고, 파장 선택 필터(6b)를 투과한 광의 파워는, 파장폭(Δλ2)내의 스펙트럼을 적분한 것이다. 여기서, 도 4에 나타낸 바와 같이, g선, h선 및 i선 각각의 스펙트럼은 대략 동일한 분포를 나타내고 있기 때문에, 파장 선택 필터(6a)를 투과한 빛의 파워와 파장 선택 필터(6b)를 투과한 빛의 파워의 비는 대략 1 대 3 정도로 된다.

여기서, 상술한 바와 같이, 본 실시예에서는 플레이트(P)상에 감도가 20mJ/㎠인 포토 레지스트 또는 감도가 60mJ/㎠인 수지 레지스트가 도포되는 경우를 상정하고 있고, 이들 감도의 비는 1 대 3이다. 따라서, 플레이트(P)에 감도가 높은 포토 레지스트가 도포되어 있을 때에는 투과광의 파워가 낮은 파장 선택 필터(6a)를 광로상에 배치하여 노광 파워를 낮게 한다. 또한, 감도가 낮은 수지 레지스트가 도포되어 있을 때에는, 투과광의 파워가 높은 파장 선택 필터(6b)를 광로상에 배치하여, 노광 파워를 높게 한다. 이와 같이 하면, 플레이트(P)가 탑재되는 플레이트 스테이지(PS)의 이동 속도를 일정(최고 속도; 예컨대 300㎜/초)하게 하여 노광할 수 있다. 이와 같이, 본 실시예에서는, 플레이트(P)에 도포되는 레지스트의 감도(감광 특성)에 따라, 광로에 배치하는 파장 선택 필터를 교환하여 투과광의 파장폭을 변경함으로써, 플레이트(P)에 조사되는 빛의 파워를 변경하고 있다. 또한, 광원(1)으로부터의 빛의 광량을 복수의 파장으로 모니터링, 즉 파장 선택 필터(6a)를 광로상에 배치한 경우의 빛의 광량(i선만을 포함하는 파장 영역의 빛의 광량) 및 파장 선택 필터(6b)를 광로상에 배치한 경우의 빛의 광량(g선, h선, i선을 포함하는 파장 영역의 빛의 광량)을 모니터링할 수 있다. 이로써, 플레이트(P)에 조사되는 빛의 파장폭을 변경한 경우에 있어서도 광량 검출을 실행할 수 있다.

또한, 투영 광학계의 색수차 보정의 관점에서 보면, 사용하는 빛의 파장폭이 좁은 쪽이 보다 높은 해상도를 달성할 수 있다. 이에 따라, 예컨대 노광 파워가 필요한 때에는, 파장 선택 필터(6b)를 광로상에 배치하고, 해상도를 다소 희생하여 넓은 파장폭으로 노광을 실행하고, 높은 해상도가 요구되는 경우에는, 파장 선택 필터(6a)를 광로상에 배치하여, 노광 파워, 나아가서는 처리량을 다소 희생하여 좁은 파장폭으로 노광을 실행한다. 이와 같이 단순히 파장폭을 변경하기만 함으로써, 요구되는 각종 해상도에 대응할 수 있다. 이와 같이, 본 실시예에서는, 플레이트(P)에 전사하는 패턴의 해상도에 따라, 광로에 배치하는 파장 선택 필터를 교환하여 투과광의 파장폭을 변경함으로써, 요구되는 각종 해상도에 대응할 수 있다.

릴레이 렌즈(5)와 파장 선택 필터(6a, 6b)의 사이에는 광로에 대하여 진퇴 가능하게 구성된 감광 부재 또는 대략 조정용 광량 조정 부재로서의 감광 필터(7)가 배치되어 있다. 이 감광 필터(7)는 공간 상 계측 장치(24)를 사용하여 투영 광학계(PL)를 거쳐 플레이트(P)상에 조사되는 빛의 광학적인 특성(예컨대, 광량 등)을 계측할 때 또는 고감도의 포토 레지스트가 도포되어 있는 플레이트(P)를 노광할 때에 광로내에 배치된다. 또한, 감광 필터(7)를 광로중에 배치하는 제어는, 도 2 중의 주제어계(20)가 구동 장치(18)를 제어함으로써 실행된다.

감광 필터(7)에서 반사된 빛이 진행하는 방향에는, 흡광 부재로서의 흡광판(8b)이 배치되어 있다. 이 흡광판(8b)은 감광 필터(7)의 반사광을 흡수함으로써, 이 반사광이 노광 장치에 대하여 부여하는 열적인 영향 또는 광학적인 영향(예컨대, 미광)을 방지하기 위해 설치된다. 흡광판(8b)은 흡광판(8a)과 같이, 예컨대 블랙 알루마이트로 형성된다. 흡광판(8b)에는 방열 부재로서의 히트 싱크(9b)가 장착되어 있다. 히트 싱크는 열 전도율이 높은 금속(예컨대, 알루미늄 또는 구리)으로 형성된 복수의 방열판을 갖고, 흡광판(8b)이 감광 필터(7)의 반사광을 흡수했을 때에 발생하는 열을 방열판을 거쳐 방출한다.

파장 선택 필터(6a, 6b)를 통과한 빛은 릴레이 렌즈(10)를 거쳐 다시 집광한다. 이 집광 위치의 근방에는 라이트 가이드(11)의 입사단(11a)이 배치되어 있다. 라이트 가이드(11)는, 본 발명에서 말하는 분할 광학계에 해당하는 것으로, 예컨대 다수의 섬유 소선을 불규칙하게 묶어 구성된 랜덤 라이트 가이드 섬유로서, 광원(1)의 수(도 1에는 1개)와 동일한 수의 입사단(11a)과, 투영 광학계(PL)를 구성하는 투영 광학 유닛의 수(도 1에는 5개)와 동일한 수의 사출단(11b 내지 11f)[도 2에는 사출단(11b)만을 나타냄]을 구비하고 있다. 이렇게 해서, 라이트 가이드(11)의 입사단(11a)으로 입사한 빛은, 그 내부를 전파한 후, 5개의 사출단(11b 내지 11f)으로부터 분할되어 사출된다.

라이트 가이드(11)의 사출단(11b)과 마스크(M) 사이에는, 콜리메이트 렌즈(collimating lens)(12b), 감광 필터(13b), 가변 감광 필터(14b), 플라이 아이(fly eye) 적분기(15b), 개구 스로틀(16b), 및 콘덴서 렌즈계(17b)가 순차적으로 배치되어 있다. 마찬가지로, 라이트 가이드(11)의 각 사출단(11c 내지 11f)과 마스크(M)의 사이에는, 콜리메이트 렌즈(12c 내지 12f), 감광 필터(13c 내지 13f), 가변 감광 필터(14c 내지 14f), 플라이 아이 적분기(15c 내지 15f), 개구 스로틀(16c 내지 16f), 및 콘덴서 렌즈계(17c 내지 17f)가 각각 순차적으로 배치되어 있다. 여기서는, 설명의 간략화를 위해, 라이트 가이드(11)의 사출단(11b 내지 11f)과 마스크(M) 사이에 설치되는 광학 부재의 구성을, 라이트 가이드(11)의 사출단(11b)과 마스크(M)의 사이에 설치된 콜리메이트 렌즈(12b), 감광 필터(13b), 가변 감광 필터(14b), 플라이 아이 적분기(15b), 개구 스로틀(16b), 및 콘덴서 렌즈계(17b)를 대표적으로 설명한다.

라이트 가이드(11)의 사출단(11b)으로부터 사출된 발산 광속은, 콜리메이트 렌즈(12b)에 의해 거의 평행한 광속으로 변환된 후, 대략 조정용 광량 조정 부재로서의 감광 필터(13b) 및 미세 조정용 광량 조정 부재로서의 가변 감광 필터(14b)를 순차적으로 거쳐 플라이 아이 적분기(광학 적분기)(15b)에 입사한다. 감광 필터(13b) 및 가변 감광 필터(14b)는 라이트 가이드(11)의 사출단(11b)으로부터 사출되는 빛의 투과 광량을 조정하기 위해 설치된다. 감광 필터(13b) 및 가변 감광 필터(14b)와 같은 감광 필터(13c 내지 13f) 및 가변 감광 필터(14c 내지 14f)가 사출단(11c 내지 11f)에 설치되어 있기 때문에, 이들 투과 광량을 조정함으로써, 마스크(M)에 조사되는 광의 광량, 나아가서는 플레이트(P)에 조사되는 빛의 광량을 균일하게 할 수 있다. 또한, 가변 감광 부재(14b)의 투과율의 제어는, 도 2 중의 주제어계(20)가 구동 장치(19)를 거쳐 가변 감광 부재(14b)의 X축 방향의 위치를 설정함으로써 실행한다.

플라이 아이 적분기(15b)는 다수의 정(正) 렌즈 소자를 그 중심 축선이 광축(AX)을 따라 연장되도록 종횡으로 또한 조밀하게 배열하여 구성되어 있다. 따라서, 플라이 아이 적분기(15b)에 입사한 광속은, 다수의 렌즈 소자에 의해 파면 분할되고, 그 후방측 초점면(즉, 사출면의 근방)에 렌즈 소자의 수와 동일한 수의 광원 상으로 구성되는 2차 광원을 형성한다. 즉, 플라이 아이 적분기(15b)의 후방측 초점면에는 실질적인 면 광원이 형성된다.

플라이 아이 적분기(15b)의 후방측 초점면에 형성된 다수의 2차 광원으로부터의 광속은, 플라이 아이 적분기(15b)의 후방측 초점면의 근방에 배치된 개구 스로틀(16b)(도 1에는 도시하지 않음)에 의해 제한된 후, 콘덴서 렌즈계(17b)에 입사한다. 또한, 개구 스로틀(16b)은 투영 광학 유닛(PL1)의 동면(瞳面)과 광학적으로 거의 공역의 위치에 배치되고, 조명에 기여하는 2차 광원의 범위를 규정하기 위한 가변 개구부를 갖는다. 개구 스로틀(16b)은 이 가변 개구부의 개구 직경을 변화시킴으로써, 조명 조건을 결정하는 σ값[투영 광학계(PL)를 구성하는 각 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5)의 동면의 개구 직경에 대한 그 동면상에서의 2차 광원상의 구경의 비]를 소망하는 값으로 설정한다.

콘덴서 렌즈계(17b)를 통과한 광속은, 패턴(DP)이 형성된 마스크(M)를 중첩적으로 조명한다. 라이트 가이드(11)의 다른 사출단(11c 내지 11f)으로부터 사출된 발산 광속도 동일하게, 콜리메이트 렌즈(12c 내지 12f), 감광 필터(13c 내지 13f), 가변 감광 필터(14c 내지 14f), 플라이 아이 적분기(15c 내지 15f), 개구 스로틀(16c 내지 16f), 및 콘덴서 렌즈계(17c 내지 17f)를 순차적으로 거쳐 마스크(M)를 중첩적으로 각각 조명한다. 즉, 조명 광학계(IL)는 마스크(M)상에 있어서 Y축 방향으로 정렬한 복수(도 1에는 합계 5개)의 사다리꼴 형상의 영역을 조명한다.

마스크(M)상의 각 조명 영역으로부터의 빛은, 각 조명 영역에 대응하도록 Y축 방향을 따라 배열된 복수(도 1에는 합계 5개)의 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5)으로 구성되는 투영 광학계(PL)에 입사한다. 여기서, 각 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5)의 구성은 서로 동일하다.

도 1로 되돌아가, 상술한 마스크 스테이지(MS)에는 마스크 스테이지(MS)를 주사 방향인 X축 방향을 따라 이동시키기 위한 긴 스트로크를 갖는 주사 구동계(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 또한, 마스크 스테이지(MS)를 주사 직교 방향인 Y축 방향을 따라 미소량만큼 이동시키는 동시에, z축 둘레로 미소량만큼 회전시키기 위한 한쌍의 얼라인먼트 구동계(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 그리고, 마스크 스테이지(MS)의 위치 좌표가 이동 거울(21)을 사용한 레이저 간섭계(도시하지 않음)에 의해 계측되며 또한 위치 제어되도록 구성되어 있다.

동일한 구동계가 플레이트 스테이지(PS)에도 설치되어 있다. 즉, 플레이트 스테이지(PS)를 주사 방향인 X축 방향을 따라 이동시키기 위한 긴 스트로크를 갖는주사 구동계(도시하지 않음), 플레이트 스테이지(PS)를 주사 직교 방향인 Y축 방향을 따라 미소량만큼 이동시키는 동시에 Z축 둘레로 미소량만큼 회전시키기 위한 한쌍의 얼라인먼트 구동계(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 그리고, 플레이트 스테이지(PS)의 위치 좌표가 이동 거울(22)을 사용한 레이저 간섭계(도시하지 않음)에 의해 계측되고 또한 위치 제어되도록 구성되어 있다. 또한, 마스크(M)와 플레이트(P)를 XY 평면을 따라 상대적으로 위치 조정하기 위한 수단으로서, 한쌍의 얼라인먼트계(23a, 23b)가 마스크(M)의 상측에 배치되어 있다.

이렇게 해서, 마스크 스테이지(MS)측의 주사 구동계 및 플레이트 스테이지(PS)측의 주사 구동계의 작용에 의해, 복수의 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5)으로 구성되는 투영 광학계(PL)에 대하여 마스크(M)와 플레이트(P)를 일체적으로 동일 방향(X축 방향)을 따라 이동시킴으로써, 마스크(M)상의 패턴 영역의 전체가 플레이트(P)상의 노광 영역의 전체에 전사(주사 노광)된다.

본 발명의 실시예에 따른 노광 장치에 의하면, 반사경(3)으로부터의 누출광을 사용하여 광원(1)으로부터 조사되는 조명광의 광량을 검출하고, 이 검출된 조명광의 광량에 기초하여, 광원(1)으로부터 조사되는 조명광의 광량이 일정해지도록 제어하고 있다. 따라서, 조명광의 손실을 초래하지 않고, 광원(1)으로부터 조사되는 조명광의 광량을 검출하여, 광원에 시간 경과에 따른 변화(시간 경과에 따른 열화)가 발생한 것과 같은 경우에 있어서도 광원으로부터 조사되는 조명광의 광량을 일정하게 유지할 수 있다.

또한, 광원(1)이 시간 경과에 따른 변화를 일으킬 때는, 파장에 따라 그 열화 정도가 다르기 때문에, 복수의 파장 영역에서 광원을 모니터링함으로써, 광원(1)의 열화 정도를 정확히 검출할 수 있다. 또한, 셔터(4)보다도 광원측에 배치된 반사경(3)으로부터의 누출광을 이용하여 광원(1)으로부터 조사되는 조명광의 광량을 검출하고 있기 때문에, 셔터(4)의 개폐에 영향 받지 않은 상태에서 조명광의 광량을 검출할 수 있다.

또한, 상술한 실시예에 있어서는, 광섬유(32)의 출력단을 2개로 분기하고, 2개의 출력단과 광 센서(30a, 30b) 사이에 필터(38a, 38b)를 배치함으로써, 광 센서(30a)로부터 g선, h선 및 i선을 포함하는 파장 영역의 빛의 광량을 검출하고, 광 센서(30b)로부터 i선만을 포함하는 파장 영역의 빛의 광량을 검출하고 있지만, 광섬유(32)의 출력단으로부터 사출된 누출광을 빔 스플리터를 사용하여 2개로 분기할 수도 있다. 즉, 도 5에 도시한 바와 같이, 광섬유(32)의 출력단으로부터 사출된 누출광을 빔 스플리터(40)에 입사시키고, 빔 스플리터(40)에 의해 반사된 누출광의 광로중에 필터(38a)를 배치하여, 광 센서(30a)에 있어서 g선, h선 및 i선을 포함하는 파장 영역의 빛의 광량을 검출하고, 빔 스플리터(40)를 투과한 누출광의 광로중에 필터(38b)를 배치하여, 광 센서(30b)에 있어서 i선만을 포함하는 파장 영역의 빛의 광량을 검출하도록 할 수도 있다.

또한, 도 6에 도시하는 바와 같이, 광섬유(32)의 출력단으로부터 사출된 누출광을 릴레이 렌즈(42), 파장 선택 필터(44)를 거쳐 빔 스플리터(40)에 입사시키고, 빔 스플리터(40)에 의해 반사된 누출광의 광로중에 파장 선택 필터(46) 및 릴레이 렌즈(48)를 배치하여, 광 센서(30a)에 있어서 g선, h선 및 i선을 포함하는 파장 영역의 빛을 입사시키며, 광 센서(30a)에 g선, h선 및 i선을 포함하는 파장 영역의 빛의 광량을 검출한다. 또한, 빔 스플리터(40)를 투과한 누출광의 광로중에 파장 선택 필터(50) 및 릴레이 렌즈(52)를 배치하고, 광 센서(30b)에 i선만을 포함하는 파장 영역의 빛을 입사시켜서, 광 센서(30b)에 있어서 i선만을 포함하는 파장 영역의 빛의 광량을 검출하도록 할 수도 있다.

또한, 상술한 실시예에 있어서는, 누출광을 파장에 기초하여, 2개로 분기하고 있지만, 파장에 기초하여 3개 이상으로 분기하도록 할 수도 있다. 도 7은, 광섬유(32)의 출력단을 3개로 분기하고, 제 1 출력단과 광 센서(30a)의 사이에 릴레이 렌즈(54a), 파장 선택 필터(56a) 및 릴레이 렌즈(58a)를 배치하여, 광 센서(30a)에 g선, h선, i선을 포함하는 파장 영역의 빛을 입사시키고, 제 2 출력단과 광 센서(30b) 사이에 릴레이 렌즈(54b), 파장 선택 필터(56b) 및 릴레이 렌즈(58b)를 배치하여, 광 센서(30b)에 i선만을 포함하는 파장 영역의 빛을 입사시키고, 제 3 출력단과 광 센서(30c) 사이에 릴레이 렌즈(54c), 파장 선택 필터(56c) 및 릴레이 렌즈(58c)를 배치하여, 광 센서(30c)에 h선만을 포함하는 파장 영역의 빛을 입사시키고 있다. 이와 같이 누출광을 파장에 기초하여 3개로 분기하여 모니터링함으로써 광원의 열화 정도를 더욱 정확히 검출할 수 있다.

또한, 도 8에 도시하는 바와 같이, 광섬유(32)의 출력단으로부터 사출된 누출광을 릴레이 렌즈(60), 파장 선택 필터(62)를 거쳐 빔 스플리터(64)에 입사시키고, 빔 스플리터(64)에 의해 반사된 누출광의 광로중에 파장 선택 필터(66) 및 릴레이 렌즈(68)를 배치하여, 광 센서(30a)에 i선만을 포함하는 파장 영역의 빛을 입사시켜서, 광 센서(30a)로부터 i선만을 포함하는 파장 영역의 빛의 광량을 검출한다. 또한, 빔 스플리터(64)를 투과한 누출광의 광로중에 빔 스플리터(70)를 배치하고, 빔 스플리터(70)에 의해 반사된 누출광의 광로중에 파장 선택 필터(72) 및 릴레이 렌즈(74)를 배치하며, 광 센서(30b)에 h선만을 포함하는 파장 영역의 빛을 입사시켜서, 광 센서(30b)에 있어서 h선만을 포함하는 파장 영역의 빛의 광량을 검출한다. 또한, 빔 스플리터(70)를 투과한 누출광의 광로중에 파장 선택 필터(76) 및 릴레이 렌즈(78)를 배치하고, 광 센서(30c)에 g선만을 포함하는 파장 영역의 빛을 입사시켜서, 광 센서(30c)에 있어서 g선만을 포함하는 파장 영역의 빛의 광량을 검출하도록 할 수도 있다. 또한, 빔 스플리터 자체를 다이크로익 미러로 하여, 소망하는 파장만을 투과, 혹은 반사하는 구성으로 할 수도 있다. 이 경우에는, 파장 선택 필터(66, 72, 76)를 생략하는 것도 가능하다.

또한, 각 광 센서에 입사되는 빛은, 배치되는 파장 선택 필터의 조합에 의해 적절히 선택 가능하다. 따라서, 노광 장치에 사용되고 있는 감광성 재료의 종류 등에 따라 광 센서에 의해 검출하는 빛의 파장을 선택하고, 선택된 파장의 빛의 광량에 기초하여, 광원으로부터 사출되는 광량을 일정하게 유지하도록 제어한다.

또한, 본 발명은 상기 실시예에 제한되지 않고, 본 발명의 범위내에서 자유롭게 변경이 가능하다. 예컨대, 상기 실시예에서는 스텝-앤드-스캔 방식의 노광 장치를 예로 들어 설명했지만, 스텝-앤드-리피트 방식의 노광 장치에도 적용 가능하다. 스텝-앤드-리피트 방식의 노광 장치에 있어서는, 셔터의 개폐 시간을 제어함으로써, 노광량을 제어하기 때문에, 광원의 광량이 일정하게 유지됨으로써 노광량을 용이하게 제어할 수 있다.

또한, 상기 실시예에서는, 조명 광학계(IL)내에 광원(1)으로서 초고압 수은 램프를 구비하고, 파장 선택 필터(6a, 6b)로 필요하게 된 g선(436㎚)의 빛, h선(405㎚), 및 i선(365㎚)의 빛을 선택하도록 하고 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고, KrF 엑시머 레이저(248㎚), ArF 엑시머 레이저(193㎚), F2 레이저(157㎚)를 광원(1)으로서 구비하고, 이들 레이저로부터 사출되는 레이저광을 사용하는 경우에도 본 발명을 적용하는 것이 가능하다.

다음으로, 본 발명의 실시예에 의한 노광 장치를 리소그래피 공정에 사용한 마이크로 디바이스의 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 9는 마이크로 디바이스로서의 반도체 디바이스를 얻을 때의 방법의 흐름도이다. 우선, 도 9의 단계(S40)에 있어서, 1로트(lot)의 웨이퍼상에 금속막이 증착된다. 다음 단계(S42)에 있어서, 그 1로트의 웨이퍼상의 금속막상에 포토 레지스트가 도포된다. 그 후, 단계(S44)에 있어서, 도 1에 나타내는 노광 장치를 사용하여, 마스크(M)상의 패턴의 상이 그 투영 광학계(투영 광학 유닛)를 거쳐, 그 1로트의 웨이퍼상의 각 쇼트 영역에 순차적으로 노광 전사된다.

그 후, 단계(S46)에 있어서, 그 1로트의 웨이퍼상의 포토 레지스트의 현상이 실행된 후, 단계(S48)에 있어서, 그 1로트의 웨이퍼상에 레지스트 패턴을 마스크로 하여 에칭을 실행함으로써, 마스크상의 패턴에 대응하는 회로 패턴이, 각 웨이퍼상의 각 쇼트 영역에 형성된다. 그 후, 또한 상측 레이저의 회로 패턴의 형성 등을 실행함으로써, 반도체 소자 등의 디바이스가 제조된다. 상술한 반도체 디바이스제조 방법에 의하면, 매우 미세한 회로 패턴을 갖는 반도체 디바이스를 처리량이 양호하게 얻을 수 있다.

또한, 도 1에 도시하는 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 10의 흐름도를 참조하여, 이 때의 방법의 일례에 대하여 설명한다. 도 10은, 본 실시예의 노광 장치를 사용하여 플레이트상에 소정의 패턴을 형성함으로써, 마이크로 디바이스로서의 액정 표시 소자를 얻을 때의 방법의 흐름도이다.

도 10의 패턴 형성 공정(S50)에서는, 본 실시예의 노광 장치를 사용하여 마스크의 패턴을 감광성 기판(레지스트가 도포된 유리 기판 등)에 전사 노광하는, 소위 광 리소그래피 공정이 실행된다. 이 광 리소그래피 공정에 의해, 감광성 기판상에는 다수의 전극 등을 포함하는 소정 패턴이 형성된다. 그 후, 노광된 기판은 현상 공정, 에칭 공정, 레티클(reticle) 박리 공정 등의 각 공정을 거쳐, 기판상에 소정의 패턴이 형성되고, 다음 컬러 필터 형성 공정(S52)으로 이행한다.

다음으로, 컬러 필터 형성 공정(S52)에서는, R(적), G(녹), B(청)에 대응한 3개의 도트 세트가 매트릭스 형상으로 다수 배열되거나, 또는 R, G, B의 3개의 스트라이프 필터 세트를 복수 수평 주사선 방향으로 배열한 컬러 필터를 형성한다. 그리고, 컬러 필터 형성 공정(S52)후에, 셀 조립 공정(S54)이 실행된다. 셀 조립 공정(S54)에서는, 패턴 형성 공정(S50)으로 얻어진 소정 패턴을 갖는 기판, 및 컬러 필터 형성 공정(S52)으로 얻어진 컬러 필터 등을 이용하여 액정 패널(액정 셀)을 조립한다.

셀 조립 공정(S54)에서는, 예컨대 패턴 형성 공정(S50)으로 얻어진 소정 패턴을 갖는 기판과 컬러 필터 형성 공정(S52)에서 얻어진 컬러 필터 사이에 액정을 주입하여, 액정 패널(액정 셀)을 제조한다. 그 후, 모듈 조립 공정(S56)에서, 조립된 액정 패널(액정 셀)을 표시 동작시키는 전기 회로, 백 라이트 등의 각 부품을 장착시켜 액정 표시 소자로서 완성시킨다. 상술한 액정 표시 소자의 제조 방법에 의하면, 매우 미세한 회로 패턴을 갖는 액정 표시 소자를 처리량이 양호하게 얻을 수 있다.

본 발명의 광원 유닛에 의하면, 반사경으로부터의 누출광을 사용하여 광원으로부터 조사되는 조명광의 광량을 검출하고, 이 검출된 조명광의 광량에 기초하여, 광원으로부터 조사되는 조명광의 광량이 일정하도록 제어하고 있다. 따라서, 조명광의 손실을 초래하지 않고, 광원으로부터 조사되는 조명광의 광량을 검출하여, 광원에 시간 경과에 따른 변화(시간 경과에 따른 열화)가 발생하는 경우에도 광원으로부터 조사되는 조명광의 광량을 일정하게 유지할 수 있다.

또한, 광원이 시간 경과에 따른 변화를 일으키는 때는, 파장에 따라 그 열화 정도가 다르기 때문에, 복수의 파장으로 광원을 모니터링함으로써, 광원의 열화 정도를 정확히 검출할 수 있다. 또한, 셔터보다도 광원측에 배치된 반사경으로부터의 누출광을 이용하여 광원으로부터 조사되는 조명광의 광량을 검출하고 있기 때문에, 셔터의 개폐에 영향을 받지 않은 상태에서 조명광의 광량을 검출할 수 있다.

또한, 본 발명의 조명 장치에 의하면, 광원 유닛으로부터 사출되는 조명광의 광량이 일정하게 유지되기 때문에, 조명 광학계에 의해 피조사체로 유도되는 조명광의 광량을 일정하게 유지할 수 있다.

또한, 본 발명의 노광 장치에 의하면, 조명 장치에 의해 일정한 광량으로 마스크가 조명되기 때문에, 마스크의 패턴 상을 감광성 기판상에 투영하는 경우에 노광 불균일이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 노광 방법에 의하면, 조명 공정에 의해 일정한 광량으로 마스크가 조명되기 때문에, 마스크의 패턴 상을 감광성 기판상에 투영하는 경우에 노광 불균일이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

Claims (12)

1. 광원과,

   상기 광원에 전력을 공급하는 전력 공급 수단과,

   상기 광원으로부터 조사되는 조명광을 피조사체측으로 반사시키는 반사경과,

   상기 반사경으로부터의 누출광을 흡수하는 흡광 수단과,

   상기 흡광 수단에 입사한 누출광의 광량을 검출하는 검출 수단과,

   상기 검출 수단에 의해 검출된 상기 누출광의 광량에 기초하여, 상기 전력 공급 수단으로부터 상기 광원에 대하여 공급되는 전력량을 제어하는 전력량 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는

   광원 유닛.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 흡광 수단에 입사한 상기 누출광을 상기 검출 수단으로 유도하는 광유도 수단을 더 구비하고, 상기 광유도 수단은 상기 누출광을 파장에 기초하여 복수로 분기하는 분기 수단을 가지며,

   상기 검출 수단은 상기 분기 수단에 의해 분기된 각각의 상기 누출광의 광량을 검출하는 복수의 검출 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는

   광원 유닛.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 분기 수단은 출력단이 복수로 분기된 광섬유와, 상기 광섬유의 각 출력단에 설치된 파장 선택 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는

   광원 유닛.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 분기 수단은 상기 누출광을 파장에 기초하여 분기시키는 빔 스플리터(beam splitter)와, 상기 빔 스플리터에 의해 분기된 누출광의 광로중에 배치된 파장 선택 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는

   광원 유닛.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 흡광 수단은 방열 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는

   광원 유닛.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 반사경에 의해 반사된 상기 조명광의 광로중에 배치된 셔터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는

   광원 유닛.
7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 광원 유닛과,

   상기 광원 유닛으로부터 사출된 조명광을 상기 피조사체로 유도하는 조명 광학계를 구비하는 것을 특징으로 하는

   조명 장치.
8. 제 6 항에 기재된 광원 유닛과,

   상기 광원 유닛으로부터 사출된 조명광을 상기 피조사체로 유도하는 조명 광학계를 구비하는 것을 특징으로 하는

   조명 장치.
9. 제 7 항에 기재된 조명 장치와,

   상기 조명 장치에 의해 조명되는 마스크의 패턴 상을 감광성 기판상에 투영하는 투영 광학계를 구비하는 것을 특징으로 하는

   노광 장치.
10. 제 8 항에 기재된 조명 장치와,

    상기 조명 장치에 의해 조명되는 마스크의 패턴 상을 감광성 기판상에 투영하는 투영 광학계를 구비하는 것을 특징으로 하는

    노광 장치.
11. 제 9 항에 기재된 노광 장치를 사용한 노광 방법에 있어서,

    상기 조명 광학계를 사용하여 마스크를 조명하는 조명 공정과,

    상기 투영 광학계를 사용하여 상기 마스크의 패턴 상을 감광성 기판으로 투영하는 투영 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는

    노광 방법.
12. 제 10 항에 기재된 노광 장치를 사용한 노광 방법에 있어서,

    상기 조명 광학계를 사용하여 마스크를 조명하는 조명 공정과,

    상기 투영 광학계를 사용하여 상기 마스크의 패턴 상을 감광성 기판으로 투영하는 투영 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는

    노광 방법.