KR20120096421A - 조명 광학계, 노광 장치, 및 디바이스 제조 방법 - Google Patents

조명 광학계, 노광 장치, 및 디바이스 제조 방법 Download PDF

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Abstract

조명 광학계는 복수의 로드 인터그레이터, 합성 광학계, 및 광전달 유닛을 포함한다. 로드 인터그레이터들은 광빔들의 광 강도 분포를 균일화한다. 로드 인터그레이터들로부터 방출된 광빔들을, 광빔들의 단면들에 있어서 광빔들이 서로 인접하도록 합성한다. 광전달 유닛은 입사면 및 사출면을 갖고, 상기 합성 광학계에 의해 합성된 광빔을 입사면에서 복수의 광빔으로 분할하고, 분할된 광빔들을 집합시켜, 광빔들의 집합 패턴의 사출면에 있어서의 단면 형상이 입사면에 있어서의 광빔들의 집합 패턴의 단면 형상과는 상이하도록 하고, 광빔들 각각을, 광학적으로 연결된 복수의 광 파이프를 이용하여 입사면으로부터 사출면까지 전달한다.

Description

조명 광학계, 노광 장치, 및 디바이스 제조 방법{ILLUMINATION OPTICAL SYSTEM, EXPOSURE APPARATUS, AND METHOD OF MANUFACTURING DEVICE}
본 발명은 조명 광학계, 노광 장치, 및 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.
노광 장치는, 예를 들면, 반도체 디바이스나 액정 표시 장치 등의 제조 공정인 리소그래피 공정에 있어서, 원판(레티클 또는 마스크)의 패턴을, 투영 광학계를 통해서 감광성 기판(예를 들면, 표면에 레지스트층이 형성되어 있는 웨이퍼나 글래스 플레이트)에 전사한다. 예를 들면, 액정 표시 장치에 패턴을 전사하는 투영 노광 장치로서, 최근, 마스크의 더 큰 면적의 패턴을 기판에 일괄 노광(full-field exposure)에 의해 전사하는 노광 장치가 요구되고 있다. 이 요구에 부응하기 위해서, 높은 해상력을 얻을 수 있고, 더 큰 면적을 전사할 수 있는 스텝-앤드-스캔 방식의 주사 노광 장치(step-and-scan type scanning exposure apparatus)가 제안되어 있다.
이 주사 노광 장치는, 슬릿 광빔으로 조명된 패턴을, 투영 광학계를 통해서 스캔 동작에 의해 기판 위에 전사한다. 그러한 장치로서, 원호형의 광(arcuated light)을 이용하여 주사시키는 것이 이용가능하다. 이 방식에서는, 전사해야 할 패턴을 갖는 제1 물체와, 패턴이 전사되는 제2 물체 사이에 투영 광학계가 존재하고, 투영 광학계의 특정한 축외 상점(off-axis image point)만을 이용하는 원호형의 노광 영역에서 노광 처리를 행한다.
이때, 제1 물체를 원호형의 광으로 조명하기 위해서, 예를 들면, 일본 공개 특허 H4-78002호 공보에 개시된 조명 광학계를 이용할 수 있다. 이 조명 광학계는, 광원에 의해 방출된 광빔을, 그의 단면 형상이, 피조명면으로서 기능하는 제1 물체의 위치와 광학적으로 공액(optically conjugate)의 위치에 있어서 사각형 형상이 되도록 유도하고, 사각형 형상으로 조명된 영역으로부터 원호형의 개구 부재를 이용해서 원호형의 조명 분포를 추출하는 방법을 채택한다. 그러나, 일본 공개 특허 H4-78002호 공보에 개시된 원호형의 조명 분포 추출 스킴은, 원호형의 개구 이외의 광을 노광 광으로서 이용할 수 없게 한다. 그 때문에, 광 이용 효율이 낮고, 광원의 출력을 올린 경우에도, 조명 광학계의 피조명면의 조도를 증가시키는 것이 곤란하다.
그 다음으로 설명하는 일본 공개 특허 H3-171614호 공보에서는, 복수개의 광 파이프를 광학적으로 연결하여, 광원에 의해 방출된 광빔의 단면 형상을 원호 형상으로 변환함으로써, 광 이용 효율을 향상시키는 시도를 한다. 그러나, 최근, 리소그래피 공정에 있어서 스루풋(throughput)의 향상 및 결상 성능의 향상의 요구에 따르기 위해, 제1 물체면을 높은 조도로 더 균일하게 조명하는 조명 광학계가 요구되고 있다. 일본 공개 특허 H3-171614호 공보에 개시된 조명 광학계는, 1개의 광원만이 이용되는 한, 제1 물체를 균일하게 조명할 수 있다. 그러나, 이 조명 광학계는 1개의 광원만을 이용하기 때문에, 높은 조도의 조명을 달성하는 것에는 한계가 있다. 일본 공개 특허 H3-171614호 공보에 개시된 조명 광학계를 이용하여 높은 조도의 조명을 달성하기 위해서, 복수의 광원을 이용할 수 있다. 그러나, 이 경우, 예를 들면, 광원의 출력이 시간에 따라 변동하고, 따라서 광원들 간에 출력의 차가 발생하면, 피조명면으로서 기능하는 제1 물체에 있어서의 조도 분포에 편차가 발생할 수 있어서, 균일한 조명을 불가능하게 한다. 또한, 일본 공개 특허 H3-171614호 공보는 각각의 원호형의 광 파이프의 광의 진행 방향의 디멘전(dimension)을 증가시킴으로써 조도 편차를 감소시키는 실시예를 개시하지만, 그러한 원호형의 긴 광 파이프를 제조하는 것은 곤란하다. 또한, 긴 광 파이프를 이용하는 경우, 조명 광학계의 전체 사이즈가 증가하게 된다.
일본 공개 특허 제2000-164487호 공보에는, 도 16에 도시된 바와 같이, 복수의 광원(1a, 1b)에 의해 방출된 광빔들을 프리즘(8a, 8b)을 이용하여 합성하고, 로드 인터그레이터(rod integrator)(4)를 이용하여 합성된 광빔의 광 강도 분포를 균일화하는 조명 광학계가 개시되어 있다. 이 조명 광학계를 이용하면, 복수의 광원을 이용하여 제1 물체(피조명면)(6)를 높은 조도로 균일하게 조명할 수 있다.
그러나, 일본 공개 특허 제2000-164487호 공보에 개시된 조명 광학계를 이용하는 경우, 로드 인터그레이터(4)에 입사하는 광은 불균일한 위치 분포를 갖는다. 그러므로, 피조명면으로서 기능하는 제1 물체(6)에 균일한 조도 분포를 달성하기 위해, 로드 인터그레이터(4)의 광의 진행 방향의 디멘전이 증가된다. 로드 인터그레이터(4)가 길어짐에 따라, 조명 광학계 전체의 사이즈가 증가한다. 또한, 로드 인터그레이터(4)가 길어짐에 따라, 로드 인터그레이터(4)의 면 정밀도 및 그의 대향하는 면들 간의 평행도 등의 요인들로부터 초래되는, 제조 오차에 기인하여 로드 인터그레이터(4)의 내부 흡수에 의한 광의 손실이 커져서, 조명 광학계의 광 이용 효율을 열화시킨다.
이러한 관점에서, 본 발명은, 피조명면을 높은 조도로 균일하게 조명하는 소형의 조명 광학계를 제공한다.
본 발명은 일 특징에 있어서, 복수의 광원으로부터 방출된 복수의 광빔으로 피조명면을 조명하는 조명 광학계를 제공하며, 조명 광학계는, 복수의 광원으로부터 방출된 복수의 광빔의 광 강도 분포를 균일화하는 복수의 로드 인터그레이터, 복수의 로드 인터그레이터로부터 방출된 복수의 광빔을, 복수의 광빔의 단면들에 있어서 복수의 광빔이 서로 인접하도록 합성하는 합성 광학계, 및 입사면 및 사출면을 갖고, 합성 광학계에 의해 합성된 광빔을 입사면에서 복수의 광빔으로 분할하고, 분할된 복수의 광빔을 집합시켜, 사출면에 있어서의 분할된 복수의 광빔의 집합 패턴의 단면 형상이 입사면에 있어서의 분할된 복수의 광빔의 집합 패턴의 단면 형상과는 상이하도록 하고, 분할된 복수의 광빔의 각각을, 광학적으로 연결된 복수의 광 파이프를 이용하여 입사면으로부터 사출면까지 전달하는 광전달 유닛을 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 특징은 첨부 도면을 참조하여 하기의 실시예들의 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 제1 실시예에 따른 조명 광학계의 개략도이다.
도 2a 내지 도 2d는 제1 로드 인터그레이터들의 개략도이다.
도 3a 내지 도 3c는 제1 실시예에 있어서의 광전달 유닛의 개략도이다.
도 4는 로드 인터그레이터의 개략도이다.
도 5a 및 도 5b는 슬릿들의 개략도이다.
도 6a 내지 도 6c는 제1 로드 인터그레이터의 기술적 의의를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 제2 실시예에 따른 조명 광학계의 개략도이다.
도 8은 플라이-아이 광학계의 개략도이다.
도 9a 내지 도 9c는 제2 실시예에 있어서의 합성 유닛 및 광전달 유닛의 개략도이다.
도 10은 제3 실시예에 따른 조명 광학계의 개략도이다.
도 11a 및 도 11b는 제3 실시예에 있어서의 광전달 유닛의 개략도이다.
도 12a 내지 도 12c는 로드 인터그레이터의 개략도이다.
도 13은 제4 실시예에 따른 노광 장치의 개략도이다.
도 14는 조도 편차 센서에 의한 슬릿 스캔을 나타낸 도면이다.
도 15a 및 도 15b는 조도 편차 보정 방법을 나타내는 도면이다.
도 16은 종래 기술에 따른 조명 광학계의 개략도이다.
이하, 본 발명의 실시예들에 대해서 첨부 도면 등을 참조하여 설명한다.
[제1 실시예]
제1 실시예에 따른 조명 광학계에 대해서 도 1을 참조하여 설명한다. 제1 실시예에 따른 조명 광학계(10)는, 복수의 광원으로부터 방출된 복수의 광빔으로 피조명면을 조명하고, 예를 들면, 노광 장치에 탑재된다. 조명 광학계(10)는, 복수(3개)의 광원 유닛(50)에 의해 방출된 복수의 광빔을 피조명면으로서 기능하고 패턴이 형성되어 있는 마스크(원판)(34)에 유도한다. 조명 광학계(10)는 제1 로드 광학계(15), 제1 광학계(17), 제2 로드 광학계(19), 합성 광학계(21), 제3 로드 광학계(23), 광전달 유닛(25), 제4 로드 광학계(27), 결상 광학계(40), 슬릿(32), 제4 광학계(33), 및 마스크(34)를 포함한다. 결상 광학계(40)는 제2 광학계(29), 개구 조리개(30), 제3 광학계(31)를 포함한다. 광원(12)으로서는 고압 수은 램프를 이용한다. 3개의 광원 유닛(50) 각각은 광원(12)과 타원 미러(13)를 포함한다. 광원(12)으로서는, 예를 들면, 크세논 램프 또는 엑시머 레이저 등을 이용할 수도 있다. 타원 미러(13)는 광원(12)에 의해 방출된 광을 집광하기 위한 집광 광학계이며, 타원 형상의 일부에 대응하는 형상을 갖는다. 광원(12)은 타원의 하나의 초점 위치에 배치된다. 광원(12)에 의해 방출되고 타원 미러(13)에 의해 반사된 광은 타원의 다른 초점 위치에 포커스된다. 본 실시예에서는, 제1 로드 광학계(15)의 입사면(14)이 타원의 다른 초점 위치에 배치된다.
제1 로드 광학계(15)는, 예를 들면, 도 2c에 도시된 바와 같이, 단면이 육각형인 로드 인터그레이터이며, 합성 석영으로 만들어질 수 있다. 제1 로드 광학계(15)에 입사한 광빔은 그의 내부를 투과하는 동안, 그의 내부 표면에 의해 복수 회 반사되고, 사출면(16)에 도달한다. 그 결과, 예를 들면, 입사면(14)에 있어서의 광 강도 분포가 불균일하더라도, 광빔의 복수 회 반사에 의해 균일화되어, 광빔은 사출면(16)에서 균일한 광 강도 분포를 갖는다. 육각형 단면을 갖는 로드 인터그레이터 대신에, 도 2a에 도시된 바와 같이 단면이 원형이거나, 도 2b에 도시된 바와 같이 단면이 사각형이거나, 또는 도 2d에 도시된 바와 같이 단면이 팔각형인 로드 인터그레이터를 제1 로드 광학계(15)로서 이용해도 된다. 사출면(16)으로부터 나오는 광빔은 제1 광학계(17)에 의해, 제2 로드 광학계(19)의 입사면(18)에 유도된다. 이때, 제1 광학계(17)는, 입사면(18)이 실질적으로 사출면(16)의 푸리에 변환면(Fourier transform plane)이 되도록 배치된다. 제2 로드 광학계(19)는, 예를 들면, 단면이 사각형인 사각 기둥 로드 인터그레이터이며, 합성 석영으로 만들어질 수 있다. 제2 로드 광학계(19)에 입사한 광빔은 그의 내부를 투과하는 동안, 내부 표면에 의해 복수 회 반사되고, 사출면(20)에 도달한다. 그 결과, 예를 들면, 입사면(18)에 있어서의 광 강도 분포가 불균일하더라도, 광빔의 복수 회 반사에 의해 균일화되어, 사출면(20)에서 광빔은 균일한 광 강도 분포를 갖는다.
3개의 광원 유닛(50)으로부터의 광빔들은 2개의 프리즘에 의해 형성된 합성 광학계(21)에 의해 그들의 단면 형상들이 서로 인접하도록 합성되어, 제3 로드 광학계(23)의 입사면(22)에 입사한다. 제3 로드 광학계(23)는, 예를 들면, 단면이 사각형인 사각 기둥 로드 인터그레이터이며, 합성 석영으로 만들어질 수 있다. 제3 로드 광학계(23)에 입사한 광빔은 그의 내부를 투과하는 동안, 그의 내부 표면에 의해 복수 회 반사되고, 사출면(24)에 도달한다. 예를 들면, 3개의 광원 유닛(50)에 의해 방출되어 입사면(22)에 입사한 광빔들이 상이한 광 강도를 갖는 경우, 입사면(22)에 있어서의 광 강도 분포는 불균일하다. 그러나, 입사면(22)의 광 강도 분포는 제3 로드 광학계(23) 내에서 광빔의 복수 회 반사에 의해 균일화되어, 사출면(24)에서 광빔은 균일한 광 강도 분포를 갖는다.
사출면(24)으로부터 나오는 광빔은 광전달 유닛(25)에 입사한다. 광전달 유닛(25)은, 도 3c에 도시된 바와 같이, 복수의 광 파이프와 편향 프리즘을 광학적으로 연결해서 얻어진 구성을 갖는다. 도 3a의 빗금친 부분은 사출면(24)을 나타내고, 도 3b의 빗금친 부분은 사출면(26)을 나타낸다. 합성 광학계(21)에 의해 합성된 광빔은 사출면(24)에서 복수(8개)의 광빔으로 분할된다. 분할된 광빔들은, 광학적으로 연결된 복수의 광 파이프와 편향 프리즘을 통해 광전달 유닛(25) 내의 8개의 상이한 경로를 통과하여 사출면(26)에 도달한다. 8개의 경로 각각에 배치되는 광 파이프들 및 편향 프리즘들의 총수는 같아서, 분할된 8개의 광빔의 광전달 유닛(25) 내에 있어서의 광로 길이가 서로 동일하다. 분할된 8개의 광빔의 집합 패턴의 사출면(26)에 있어서의 단면 형상이 사출면(24)에 있어서의 단면 형상과는 상이하도록, 분할된 8개의 광빔이 사출면(26)에 집합된다. 본 실시예에서는, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 8개의 광빔의 집합 패턴의 사출면(24)에 있어서의 단면 형상은 사각형이며, 사출면(26)에 있어서의 단면 형상은 대략 원호형이다. 광전달 유닛(25)의 주위는 공기로 덮여 있다는 것을 유의한다. 그러므로, 사용되는 광의 파장이 200nm 내지 500nm이고 광 파이프와 편향 프리즘이 석영으로 만들어진 경우, 사출면(24)에 입사하는 광빔은 그 입사 각도에 관계없이, 광전달 유닛(25)의 내부 표면에 의해 전반사된다. 광전달 유닛(25)을 유지하기 위해, 광전달 유닛(25)의 일부분에 미케니컬 접촉이 일어날 가능성이 있는 경우, 광 파이프와 편향 프리즘의 측면에 석영보다 낮은 굴절률을 갖는 박막을 코팅함으로써, 부분적으로 전반사를 유지할 수 있다. 그러나, 광전달 유닛(25)에 있어서의 광투과면에는 반사 방지막을 코팅하여, 이 표면에서 광 파이프와 편향 프리즘이 서로 접촉하지 않도록 하는 것이 바람직하다.
도 3c는 광전달 유닛(25) 내의 1개의 광빔의 전달 경로(60)를 나타낸다. 도 3c에 도시된 바와 같이, 광 파이프와 편향 프리즘의 사이에는 광투과부(61)가 그들의 접촉을 피하기 위해 몇십 내지 몇백 마이크로미터의 폭을 갖는 갭으로서 형성된다. 또한, 표면(62)은 주어진 편향 프리즘의 반사면으로서 기능하며, 반사막으로 코팅된다. 각각의 표면(63)은, MgF2(불화 마그네슘)으로 형성되고 두께가 10㎛ 정도인 박막으로 코팅된다. 각각의 표면(63)은, LiF(불화 리튬)이나 CaF2(불화 칼슘) 등의 불화물로 형성된 박막 등으로 코팅될 수도 있다. 예를 들면, 파장 300㎚ 내지 500㎚의 범위에서 MgF막의 굴절률은 1.460 내지 1.476 정도이다. 공기의 굴절률이 약 1이라고 가정하면, 사출면(24)에서 27.45° 이내의 각도로 입사하는 광은 파장 300㎚ 내지 500nm의 범위에 있어서 전반사될 수 있다.
사출면(26)으로부터 나오는 광빔은 제4 로드 광학계(27)에 입사한다. 제4 로드 광학계(27)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 입사면(81)과 사출면(82)이 동일한 원호 형상인 로드 인터그레이터로서 기능한다. 광전달 유닛(25)의 사출면(26)으로부터 나오는 광빔은 균일한 분포를 갖는 것이 바람직하다. 그러나, 예를 들면, 도 3a에 도시된 광전달 유닛(25)의 전달 경로(60)와 전달 경로(70)는 서로 인접해서 배치되지만, 실제로 광전달 유닛(25)을 유지할 때, 도 3b에 도시된 위치(71)에 갭이 형성될 수 있다. 이 경우, 조명광은 사출면(26)에 있어서 줄무늬 패턴(줄무늬 편차)을 형성하고, 이 줄무늬 편차는, 예를 들면, 노광 장치에 있어서 특정 위치에 있어서의 노광 편차를 야기할 수 있다. 줄무늬 편차를 감소시키기 위해, 제4 로드 광학계(27)는 그 입사면(81)이 광전달 유닛(25)의 사출면(26)에 근접하도록 배치된다.
제4 로드 광학계(27)의 입사면(81)에 입사한 광빔은 그의 내부 표면에 의해 복수 회 반사되고, 사출면(82)에 도달한다. 제4 로드 광학계(27)에 입사한 광빔이 그 내부 표면에 의해 복수 회 반사되기 때문에, 이 광빔의 광 강도 분포는 사출면(82)에서 균일화된다. 이에 의해, 광전달 유닛(25)의 사출면(26)에 발생되는 줄무늬 편차를 제4 로드 광학계(27)의 사출면(82)에서 감소시킬 수 있다. 제4 로드 광학계(27)의 사출면(82)으로부터 나오는 광빔은 제2 광학계(29), 개구 조리개(30), 및 제3 광학계(31)를 통과해서 슬릿(32)에 도달한다. 제2 광학계(29)는, 개구 조리개(30)의 위치가 실질적으로 제4 로드 광학계(27)의 사출면(82)의 푸리에 변환면에 대응하도록 배치된다. 또한, 제3 광학계(31)는, 슬릿(32)의 위치가 실질적으로 개구 조리개(30)의 위치의 푸리에 변환면에 대응하도록 배치된다. 이때, 제4 로드 광학계(27)의 사출면(82)의 위치와 슬릿(32)의 위치는 서로 광학적으로 공액이다.
슬릿(32)을 통과한 광빔은 제4 광학계(33)를 통과해서 피조명면으로서 기능하는 마스크(34)에 도달한다. 제4 광학계(33)는, 슬릿(32)의 위치와 마스크(34)의 위치가 서로 광학적으로 공액이 되도록 2세트의 오목 미러와 2세트의 평면 미러에 의해 형성된다. 본 실시예의 슬릿(32)은, 도 5a에 도시된 바와 같이, 원호형의 개구를 갖는다. 슬릿(32)은 원호형의 광투과부(91)와 차광부(92)를 포함한다. 광투과부(91)는 각 위치마다 슬릿 폭을 바꿀 수 있는 구조를 갖는다는 것을 유의한다. 광투과부(91)를 통과한 광으로, 슬릿(32)의 위치와 공액의 위치에 있는 마스크(34)의 원호 영역을 조명할 수 있다.
본 실시예에서는, 복수의 광원(12)에 의해 방출된 광빔을 합성해서 마스크(34)를 조명할 때, 각각의 광원들(12) 간의 출력의 차에 기인하여 발생되는 마스크(34)에서의 조도 편차를 감소시키기 위해, 제3 로드 광학계(23) 및 제4 로드 광학계(27)가 배치된다. 발생되는 조도 편차를 감소시키기 위해, 제3 로드 광학계(23) 및 제4 로드 광학계(27)의 광의 진행 방향의 디멘전을 증가시킬 필요가 있다. 그러나, 본 실시예에 따른 조명 광학계(10)에서는, 광원(12)마다 제1 로드 광학계(15)를 배치시킴으로써, 입사면(22)에 있어서 이 광원(12)으로부터의 광빔을 개별적으로 균일화하기 때문에, 제3 로드 광학계(23)를 짧게 할 수 있다. 제3 로드 광학계(23)가 짧게 될 수 있는 원리에 대해서 도 6a 내지 도 6c를 참조하여 설명한다.
도 6a는 길이가 L이고 단면의 1변의 길이가 d인 사각 기둥 로드 인터그레이터의 내부를 투과하는 광을 나타내고, 일점 쇄선은 광축을 나타낸다. 여기에서, 사각 기둥 로드 인터그레이터의 시단면(initial end face)으로부터 광축에 대해 각도 θ만큼 경사져서 광이 진행한다고 가정한다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 이 광빔은 사각 기둥 로드 인터그레이터의 길이 L/2에 대응하는 위치에서 내부 표면에 의해 반사되고, 이 로드 인터그레이터의 종단면에 도달한다. 한편, 도 6b는, 단면의 1변의 길이가 d/3인 사각 기둥 로드 인터그레이터의 내부를 투과하는 광을 나타낸다. 여기서, 사각 기둥 로드 인터그레이터의 시단면으로부터 광축에 대해 각도 θ만큼 경사져서 광이 진행한다고 가정한다. 이 광빔은 사각 기둥 로드 인터그레이터의 길이가 L/6에 대응하는 위치에서 그의 내부 표면에 의해 반사되고, 이후 길이 L/3마다 반사를 반복한다. 최종적으로 길이 L의 로드 인터그레이터의 종단면에 도달할 때까지 광은 이 로드 적분기의 내부 표면에 의해 3회 반사된다.
로드 인터그레이터가 광을 균일화하기 위해 이용될 경우, 로드 인터그레이터의 시단면으로부터 종단면까지 광빔이 진행하는 동안, 광빔이 복수 회 반사되도록 광의 진행 방향의 디멘전을 결정한다. 반사 횟수가 많을수록 균일화 효과는 커진다. 따라서, 도 6a에 도시된 로드 인터그레이터보다 도 6b에 도시된 로드 인터그레이터에서 균일화 효과가 크다. 다시 말해서, 도 6a와 같은 정도의 균일화를 달성하기 위해서는, 도 6c에 도시된 바와 같이, 길이가 L/3이고 단면의 1변의 길이가 d/3인 로드 인터그레이터이면 충분하다.
본 실시예에 따른 조명 광학계(10)와 같이, 광원마다 제1 로드 광학계(15)를 배치시켜, 이 광원들로부터의 광빔을 합성하고, 합성된 광빔을 제3 로드 광학계(23)에 유도할 경우, 합성 전에 광원마다 광빔이 부분적으로 균일화되므로, 제3 로드 광학계(23)는 짧아도 된다. 또한, 전술한 원리에 따라, 제1 로드 광학계(15)의 로드 폭은, 제3 로드 광학계(23)의 로드 폭의 1/3 정도이므로, 제1 로드 광학계(15) 내에서의 균일화는 총 로드 길이를 감소시킬 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 본 실시예에서는, 제1 로드 광학계(15)의 입사면(14)을 타원의 다른 초점 위치에 배치시킴으로써, 광 강도 분포가 균일화된다. 예를 들면, 본 실시예에 따른 조명 광학계(10)를 노광 장치에 탑재할 경우, 전술한 균일화된 광빔의 강도 분포가 유효 광원 분포로서 기능한다. 유효 광원 분포는 노광 장치의 결상 성능에 깊게 연관되는 파라미터이다. 투영 노광에 의해 전사될 패턴에 따라, 균일한 광 강도 분포가 바람직하게 형성된다. 여기서, 본 실시예에 있어서는, 광 강도 분포를 균일화하기 위해서 제1 로드 광학계(15)를 이용한다. 그러나, 제1 로드 광학계(15)가 없을 경우라도, 조명 광학계(10)를 조명 광학계로서 이용할 수 있다. 이 경우, 본 실시예의 입사면(14)과 사출면(16)이 서로 일치하도록 조명 광학계(10)를 형성하기만 하면 된다.
본 실시예에 있어서의 제1 광학계(17) 및 결상 광학계(40)를 구성하는 광학 소자의 개수 및 배치는 단지 예를 제공할 뿐이고, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 또한, 전술한 설명에서 특히 언급하지 않았지만, 각 광학 소자의 광투과면에는 반사 방지막이 형성되고, 각 미러에는 반사막이 형성된다. 또한, 본 실시예에서는, 마스크(34)를 조명하는 조명 영역이 원호 형상이지만, 이 조명 영역은 원호 영역에 한정되지 않는다.
[제2 실시예]
제2 실시예에 따른 조명 광학계의 구성에 대해서 도 7을 참조하여 설명한다. 제2 실시예에 따른 조명 광학계(100)에서는, 조명 영역이, 예를 들면, 사각형 형상이며, 2개의 광원 유닛(50)에 의해 방출된 광빔을 조사 대상 표면으로서 기능하고 패턴이 형성되어 있는 마스크(원판)(34)에 유도한다. 조명 광학계(100)는, 플라이-아이 광학계(fly-eye optical system)(101), 제1 광학계(103), 합성 광학계(105), 광전달 유닛(107), 로드 광학계(109), 슬릿(110), 결상 광학계(40), 및 마스크(34)를 포함한다.
도 8은 플라이-아이 광학계(101)를 나타내는 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 플라이-아이 광학계(101)는, 다수의 평볼록 렌즈를 평면 형상으로 접합함으로써 각각 형성된 2개의 렌즈 군(130, 131)에 의해 형성된다. 렌즈 군(130, 131)을 구성하는 각각의 평볼록 렌즈의 초점 위치에 상대 평볼록 렌즈가 존재하도록 렌즈 군(130, 131)의 곡면들을 서로 대향하게 배치한다. 그러한 플라이-아이 광학계(101)를 이용함으로써, 플라이-아이 광학계(101)의 사출면(102) 위치에는 광원(12)과 등가인 다수의 2차 광원 분포가 형성된다. 플라이-아이 광학계(101)의 사출면(102)으로부터 나오는 광빔은 제1 광학계(103)에 의해 합성 광학계(105)의 입사면(104)에 유도된다. 이때, 제1 광학계(103)는, 입사면(104)이 실질적으로 사출면(102)의 푸리에 변환면이 되도록 배치된다. 사출면(102)의 위치에는 다수의 2차 광원 분포가 형성되어 있으므로, 합성 광학계(105)의 입사면(104)에 입사하는 광빔의 광 강도 분포가 균일화되어, 입사면(104) 위에서 균일한 광 강도 분포를 형성한다.
다음에 도 9a 내지 도 9c를 참조하여, 합성 광학계(105)와 광전달 유닛(107)의 배치에 대해서 설명한다. 도 9a에 도시된 바와 같이, 광원들(12)에 의해 방출된 광빔들은 2개의 프리즘을 이용한 합성 광학계(105)에 의해 합성되어 광전달 유닛(107)에 입사한다. 이때, 2개의 광원 유닛(50)의 광축(140, 141)이 서로 일치하지 않도록 2개의 프리즘을 배치한다. 광전달 유닛(107)은, 도 9b 및 도 9c에 도시된 바와 같이, 복수의 광 파이프와 편향 프리즘을 연결함으로써 얻은 구성을 갖는다. 도 9b의 빗금친 부분은 광축(140)을 갖는 광원 유닛(50)으로부터 나오는 광빔을 수광하는 영역을 나타내고, 도 9b의 체커보드(checkerboard) 표시 부분은 광축(141)을 갖는 광원 유닛(50)으로부터 나오는 광빔을 수광하는 영역을 나타낸다. 도 9b의 빗금친 부분 및 체커보드 표시 부분에 입사한 광빔들은 각각 4개의 광빔으로 분할되고, 분할된 광빔이 각각의 분할된 영역마다 광전달 유닛(107) 내의 다른 경로들을 통과하도록 함으로써, 도 9c에 도시된 바와 같이, 사출면(108)에서의 광빔들의 단면 형상이 입사면(106)에서의 단면 형상과는 상이하도록, 광빔들을 변환시킨다. 도 9c에 도시된 바와 같이, 광전달 유닛(107)은, 사출면(108)에 있어서, 광축(140)의 광빔을 분할함으로써 얻은 광빔들이 통과하는 영역들(체커보드 표시 부분들) 사이에 광축(141)의 광빔을 분할함으로써 얻은 광빔들이 통과하는 영역들(빗금친 부분들)이 위치하도록, 입사 광빔들을 전달한다. 광전달 유닛(107)은, 도 9c에 도시된 바와 같이, 체커보드 표시 부분과 빗금친 부분이 규칙적으로 배치되도록, 입사면(106)에 의해 분할된 광빔들을 사출면(108) 위에 집합시킬 수 있다.
사출면(108)으로부터 나오는 광빔은 로드 광학계(109)에 입사한다. 로드 광학계(109)로서, 예를 들면, 사각 기둥 로드 인터그레이터를 이용한다. 로드 광학계(109)에 입사한 광빔은, 로드 광학계의 내부 표면에 의해 복수 회 반사되고, 슬릿(110)에 도달한다. 광빔이 로드 광학계(109)의 내부 표면에 의해 복수 회 반사됨으로써, 광전달 유닛(107)의 사출면(108)에 광의 강도 편차가 존재하는 경우라도, 슬릿(110)에서는 균일한 광 강도 분포를 얻을 수 있다. 슬릿(110)으로부터 나오는 광빔은 결상 광학계(40)에 의해 마스크(34)에 유도된다. 이때, 슬릿(110)의 위치와 마스크(34)의 위치가 서로 광학적으로 공액이 되도록 결상 광학계(40)를 배치한다. 도 5b는 본 실시예에 이용하는 슬릿(110)을 나타낸다. 슬릿(110)은 광투과부(161)와 차광부(162)를 포함한다. 사각형 광투과부(161)를 통과한 광으로, 슬릿(110) 위치와 공액의 위치에 있는 마스크(34) 위의 사각형 영역을 조명할 수 있다.
본 실시예에서는, 복수의 광원(12)에 의해 방출된 광빔을 합성해서 마스크(34)를 조명할 때, 각각의 광원들(12) 간의 출력의 차에 기인하여 발생되는 마스크(34)에서의 조도 편차를 감소시키도록 로드 광학계(109)를 배치한다. 발생되는 조도 편차를 감소시키기 위해, 로드 광학계(109)의 광의 진행 방향의 디멘전을 증가시키는 것이 필요하다. 그러나, 본 실시예에 따른 조명 광학계와 같이, 각 광원으로부터의 광빔을 분할함으로써 얻은 광빔들이 통과하는 영역들을, 광전달 유닛(107)의 사출면(108) 위에 교대로 배열함으로써, 로드 광학계(109)의 광의 진행 방향의 디멘전을 감소시킬 수 있다. 이에 의해, 소형의 구성을 이용하여, 마스크(34)를 균일하게 조명할 수 있다. 본 실시예에 있어서의 제1 광학계(103) 및 결상 광학계(40)를 구성하는 광학 소자의 개수 및 배치는 단지 예를 제공할 뿐이고, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 또한, 전술한 설명에서 특히 언급하지 않았지만, 각 광학 소자의 광투과면에는 반사 방지막이 형성되고, 각 미러에는 반사막이 형성된다.
[제3 실시예]
제3 실시예에 따른 조명 광학계의 구성에 대해서 도 10을 참조하여 설명한다. 조명 광학계(200)는 광전달 유닛(202), 제3 로드 광학계(207), 확대 광학계(240), 슬릿(32), 제4 광학계(33), 및 마스크(34)를 포함한다. 확대 광학계(240)는 제2 광학계(205), 개구 조리개(30), 및 제3 광학계(206)를 포함한다. 확대 광학계(240)는, 제3 로드 광학계(207)의 사출면으로부터 나오는 광빔의 단면 형상을 피조명면의 위치와 광학적으로 공액의 위치에 있는 슬릿(32)에서 확대시킨다. 광원 유닛(50)에 의해 방출된 광빔은 도 11a에 도시된 바와 같이, 광전달 유닛(202)의 입사면(빗금친 부분)(201)에 입사한다. 광빔은 입사면(201)에서 7개의 광빔으로 분할되고, 분할된 광빔들이 각각의 분할된 영역마다 광전달 유닛(202) 내의 상이한 경로들을 통과하도록 함으로써, 도 11b에 도시된 바와 같이, 사출면(203)에서의 광빔들의 단면 형상들은 입사면(201)에서의 단면 형상들과는 상이하도록 이 광빔들을 변환시킨다. 본 실시예에서는, 도 11a 및 도 11b에 각각 도시된 바와 같이, 입사면(201)에 있어서의 광빔들의 집합 패턴의 단면 형상은 사각형이고, 사출면(203)에 있어서의 광빔들의 집합 패턴의 단면 형상은 대략 원호형이다.
제3 로드 광학계(207)의 사출면(203)에 입사한 광빔은 그의 내부 표면에 의해 복수 회 반사되고, 사출면(204)에 도달한다. 제3 로드 광학계(207)의 사출면(204)으로부터 나오는 광빔은, 제2 광학계(205), 개구 조리개(30), 및 제3 광학계(206)를 통과해서 슬릿(32)에 도달한다. 제2 광학계(205)는 개구 조리개(30)의 위치가 실질적으로 제3 로드 광학계(207)의 사출면(204)의 푸리에 변환면에 대응하도록 배치된다. 또한, 제3 광학계(206)는, 슬릿(32)의 위치가 실질적으로 개구 조리개(30)의 푸리에 변환면에 대응하도록 배치된다. 이때, 제3 로드 광학계(207)의 사출면(82)의 위치와 슬릿(32)의 위치는 서로 광학적으로 공액이다. 사출면(204)에 있어서의 광빔의 단면 형상이 피조명면의 위치와 광학적으로 공액의 위치에 있는 슬릿(32)에서 확대되도록, 제2 광학계(205)와 제3 광학계(206)를 구성하는 각 광학 소자를 배치한다.
본 실시예에서는, 사출면(204)에 있어서의 광빔의 원호형의 단면 형상을 2배로 확대하여, 슬릿(32)에 맵핑한다. 슬릿(32)을 통과한 광빔은, 제4 광학계(33)를 통과해서 피조명면으로서 기능하는 마스크(34)에 도달한다. 제4 광학계(33)는, 슬릿(32)의 위치와 마스크(34)의 위치가 서로 광학적으로 공액이 되도록 배치된다. 본 실시예에서는, 도 5a에 도시된 바와 같은 원호형의 개구를 갖는 슬릿(32)을 이용한다. 이에 의해 슬릿(32)의 위치와 공액의 위치에 있는 마스크(34) 위의 원호형의 영역을 조명할 수 있다.
본 실시예에서는, 광원(12)에 의해 방출된 광빔으로 마스크(34)를 조명할 때, 마스크(34)에서의 조도 편차를 감소시키기 위해, 제2 로드 광학계(19) 및 제3 로드 광학계(207)를 배치한다. 발생되는 조도 편차를 감소시키기 위해, 제2 로드 광학계(19) 및 제3 로드 광학계(207)의 광의 진행 방향의 디멘전을 증가시키는 것이 필요하다. 그러나, 본 실시예와 같이, 사출면(204)에 있어서의 광빔의 단면 형상을 슬릿(32)에서 확대시키도록 제2 광학계(205)와 제3 광학계(206)를 형성함으로써, 제2 로드 광학계(19) 및 제3 로드 광학계(207)의 광의 진행 방향의 디멘전을 감소시킬 수 있다.
확대 광학계(240)를 배치함으로써 제2 로드 광학계(19) 및 제3 로드 광학계(207)의 광의 진행 방향의 디멘전을 짧게 할 수 있는 원리를 하기에서 설명한다. 도 12a는, 길이가 L이고, 단면의 1변의 길이가 d인 사각 기둥 로드 인터그레이터의 내부를 투과하는 광을 나타내고, 일점 쇄선은 광축을 나타낸다. 여기서, 사각 기둥 로드 인터그레이터의 시단면으로부터 광축에 대해 각도 θ만큼 경사져서 광이 진행한다고 가정한다. 이 광빔은 도 12a에 도시된 바와 같이, 사각 기둥 로드 인터그레이터의 길이 L/2에 대응하는 위치의 내부 표면에 의해 반사되고, 사각 기둥 로드의 종단면에 도달한다. 한편, 도 12b는, 단면의 1변의 길이가 d/2인 사각 기둥 로드 인터그레이터의 내부를 투과하는 광을 나타낸다. 여기서, 사각 기둥 로드 인터그레이터의 시단면으로부터 광축에 대해 각도 2θ만큼 경사져서 광이 진행한다고 가정한다. 이 광빔은 사각 기둥 로드 인터그레이터의 길이 L/8에 대응하는 위치에서의 내부 표면에 의해 반사되고, 이후 길이 L/4마다 반사를 반복한다. 이 광빔은 최종적으로 이 로드 인터그레이터의 종단면에 도달할 때까지 길이가 L인 사각 기둥 로드 인터그레이터의 내부 표면에 의해 4회 반사된다.
로드 인터그레이터가 광을 균일화하기 위해 이용될 경우, 로드 인터그레이터의 시단면으로부터 종단면까지 광이 진행하는 동안, 광빔이 복수 회 반사되도록, 로드 인터그레이터의 광의 진행 방향의 디멘전을 결정한다. 반사 횟수가 많을수록 균일화 효과는 커진다. 그 때문에, 도 12a에 도시된 로드 인터그레이터보다 도 12b에 도시된 로드 인터그레이터에서 균일화 효과가 크다. 다시 말해서, 도 12a와 같은 정도의 균일화를 달성하기 위해, 도 12c에 도시된 바와 같이, 길이가 L/4이고 단면의 1변의 길이가 d/2인 로드 인터그레이터이면 충분하다. 본 실시예에 따른 조명 광학계(200)에는, 제2 로드 광학계(19) 및 제3 로드 광학계(207)의 하류에 배율이 2배(2×)인 확대 광학계(240)가 배치된다. 조명 광학계 내에서 Helmholtz-Lagrange 불변량은 일정하게 유지된다. 따라서, 확대 광학계(240)가 제공되지 않는 조명 광학계에 비해, 조명 광학계(200)에 있어서는, 제2 로드 광학계(19) 및 제3 로드 광학계(207)를 통과하는 광의 광축에 대한 각도는 2배이고, 로드 인터그레이터의 단면의 일 방향의 디멘전은 1/2이 된다. 도 12a 내지 도 12c를 참조하여 설명된 상세로부터 알 수 있는 바와 같이, 확대 광학계(240)를 이용함으로써, 제2 로드 광학계(19) 및 제3 로드 광학계(207)의 균일화 효과를 유지하면서, 광의 진행 방향의 디멘전을 1/4 정도로 감소시킬 수 있다.
본 실시예에 있어서의 제1 광학계(17), 제2 광학계(205), 제3 광학계(206), 및 제4 광학계(33)를 구성하는 각 광학 소자의 개수 및 배치는 단지 예를 제공할 뿐이고, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 또한, 전술한 설명에서 특히 언급하지 않았지만, 각 광학 소자의 광투과면에는 반사 방지막이 형성되고, 각 미러에는 반사막이 형성된다.
[노광 장치]
도 13을 참조하여 노광 장치의 예를 설명한다. 노광 장치(400)는 조명 광학계(10), 원판을 유지하는 원판 스테이지(300), 기판을 유지하는 기판 스테이지(302), 원판의 패턴을 기판 위에 투영하는 투영 광학계(301), 및 조도 편차 센서(304)를 포함하고, 원판과 기판을 동기 주사시킴으로써 기판을 노광한다. 투영 광학계(301)는, 예를 들면, 물체면으로부터 상면(image plane)까지의 광로에 있어서, 제1 오목 반사면, 볼록 반사면, 및 제2 오목 반사면을 이 순서로 포함하는 투영 광학계일 수 있다. 또한, 조명 광학계(10)는 제2 또는 제3 실시예에서 기술한 조명 광학계(100) 또는 조명 광학계(200)로 대체될 수도 있다. 조명 광학계(10)의 슬릿(32)은 원호형의 개구를 갖고, 원호 위치마다 슬릿의 폭을 바꿀 수 있는 구조를 갖고 있다. 조도 편차 센서(304)는 도 13에 도시된 바와 같이, 슬릿(303), 복수의 광학 소자, 및 센서(305)에 의해 형성된다.
도 14에 도시된 바와 같이, 기판 스테이지(302) 위에 결상하는 광의 영역(401)에 대하여 슬릿(303)을 스캔한다. 이때, 영역(401)에 결상하는 광 중, 슬릿(303)의 개구부(306)에 결상하는 성분만 조도 편차 센서(304)에 입사한다. 조도 편차 센서(304)에 입사한 광은 복수의 광학 소자에 의해 센서(305)에 유도되고, 센서(305)에 도달한다. 슬릿(303)을 도 14의 화살표로 표시된 방향으로 스캔하면서, 센서(305)에 도달하는 광의 에너지를 판독함으로써, 영역(401) 내의 위치마다 조도를 계측할 수 있고, 이에 의해 조도 편차를 산출할 수 있다.
조도 편차가 존재할 경우, 조정가능한 형상을 갖는 슬릿(32)의 개구폭을 조정함으로써, 조도 편차를 감소시킬 수 있다. 예를 들면, 조도 편차 센서(304)가, 도 15a에 도시된 바와 같이, 원호의 중심에서는 조도가 높고, 원호의 외측을 향해서 조도가 감소하는 조도 편차를 계측한다고 가정한다. 이 경우, 도 15b에 도시된 바와 같이, 원호의 중심에 비해 원호의 외측을 향해서, 슬릿(32)의 개구폭을 증가시키도록 슬릿 형상을 조정함으로써, 조도 편차 센서(304)의 센서(305)에 입사하는 광의 조도를 원호의 위치에 상관없이 일정하게 유지할 수 있다.
[디바이스 제조 방법]
다음으로, 디바이스(예를 들면, 반도체 디바이스 또는 액정 표시 디바이스)의 제조 방법에 대해서 설명한다. 반도체 디바이스는, 웨이퍼 위에 집적 회로를 형성하는 사전 공정과, 사전 공정에 의해 형성된 웨이퍼 위의 집적 회로 칩을 제품으로서 완성시키는 후 공정에 의해 제조된다. 사전 공정은, 전술한 노광 장치를 사용해서 감광제로 코팅된 웨이퍼를 노광하는 단계와, 웨이퍼를 현상하는 단계를 포함한다. 후공정은, 어셈블리 단계(다이싱 및 본딩)와, 패키징 단계(봉입)를 포함한다. 액정 표시 디바이스는 투명 전극을 형성하는 단계에 의해 제조된다. 투명 전극을 형성하는 단계는, 투명 도전막이 피착된 글래스 기판 위에 감광제를 코팅하는 단계와, 전술한 노광 장치를 사용해서, 감광제가 코팅되어 있는 글래스 기판을 노광하는 단계와, 글래스 기판을 현상하는 단계를 포함한다. 본 실시예에 따른 디바이스의 제조 방법은 종래 기술에 의해 제조된 디바이스들보다 고품위의 디바이스를 제조할 수 있다.
본 발명은 실시예를 참조하여 설명했지만, 본 발명은 개시된 실시예로 한정되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 하기의 청구항들의 범위는 그러한 변형과, 등가의 구조 및 기능을 모두 포괄하도록 최광의의 해석에 따라야 한다.
10: 조명 광학계
12: 광원
13: 타원 미러
14: 입사면
15: 제1 로드 광학계
16: 사출면
34: 마스크
17: 제1 광학계
19: 제2 로드 광학계
21: 합성 광학계
23: 제3 로드 광학계
25: 광전달 유닛
27: 제4 로드 광학계
29: 제2 광학계
30: 개구 조리개
31: 제3 광학계
32: 슬릿
33: 제4 광학계
40: 결상 광학계
50: 광원 유닛

Claims (17)

  1. 복수의 광원으로부터 방출된 복수의 광빔으로 피조명면을 조명하는 조명 광학계이며,
    상기 복수의 광원으로부터 방출된 복수의 광빔의 광 강도 분포를 균일화하는 복수의 로드 인터그레이터,
    상기 복수의 로드 인터그레이터로부터 방출된 복수의 광빔을, 복수의 광빔의 단면들에 있어서 복수의 광빔이 서로 인접하도록 합성하는 합성 광학계, 및
    입사면 및 사출면을 갖고, 상기 합성 광학계에 의해 합성된 광빔을 상기 입사면에서 복수의 광빔으로 분할하고, 분할된 복수의 광빔을 집합시켜, 상기 사출면에 있어서의 분할된 복수의 광빔의 집합 패턴의 단면 형상이 상기 입사면에 있어서의 분할된 복수의 광빔의 집합 패턴의 단면 형상과는 상이하도록 하고, 분할된 복수의 광빔의 각각을, 광학적으로 연결된 복수의 광 파이프를 이용하여 상기 입사면으로부터 상기 사출면까지 전달하는 광전달 유닛을 포함하는, 조명 광학계.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 합성 광학계로부터 방출된 광빔의 광 강도 분포를 균일화하여, 광빔을 상기 광전달 유닛에 방출하는 로드 인터그레이터를 더 포함하는, 조명 광학계.
  3. 복수의 광원으로부터 방출된 복수의 광빔을 피조명면에 유도하는 조명 광학계이며,
    상기 복수의 광원으로부터 방출된 복수의 광빔을, 복수의 광빔의 단면들에 있어서 복수의 광빔이 서로 인접하도록 합성하는 합성 광학계, 및
    입사면 및 사출면을 갖고, 상기 합성 광학계에 의해 합성된 광빔을 상기 입사면에서 복수의 광빔으로 분할하고, 분할된 복수의 광빔을 집합시켜, 상기 사출면에 있어서의 분할된 복수의 광빔의 집합 패턴의 단면 형상이 상기 입사면에 있어서의 분할된 복수의 광빔의 집합 패턴의 단면 형상과는 상이하도록 하고, 분할된 복수의 광빔의 각각을, 상기 입사면과 상기 사출면 사이에서 광학적으로 연결된 복수의 광 파이프를 이용하여 상기 입사면으로부터 상기 사출면까지 전달하는 광전달 유닛을 포함하고,
    상기 광전달 유닛은, 상기 사출면에 있어서, 하나의 광원으로부터의 광빔을 분할함으로써 얻은 광빔이 통과하는 영역이, 다른 광원으로부터의 광빔을 분할하여 얻은 2개의 광빔이 통과하는 영역들 사이에 위치되도록 구성되어 있는, 조명 광학계.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 광전달 유닛은, 상기 사출면에 있어서, 서로 다른 광원들로부터의 광빔들을 분할함으로써 얻은 광빔들이 통과하는 영역들이 규칙적으로 배열되도록 구성되어 있는, 조명 광학계.
  5. 광원으로부터 방출된 광빔으로 피조명면을 조명하는 조명 광학계이며,
    입사면 및 사출면을 갖고, 상기 광원으로부터 방출된 광빔을 상기 입사면에서 복수의 광빔으로 분할하고, 분할된 복수의 광빔을 집합시켜, 상기 사출면에 있어서의 분할된 복수의 광빔의 집합 패턴의 단면 형상이 상기 입사면에 있어서의 분할된 복수의 광빔의 집합 패턴의 단면 형상과는 상이하도록 하고, 분할된 복수의 광빔의 각각을, 광학적으로 연결된 복수의 광 파이프를 이용하여 상기 입사면으로부터 상기 사출면까지 전달하는 광전달 유닛,
    상기 광전달 유닛으로부터 방출된 광빔의 광 강도 분포를 균일화하는 로드 인터그레이터, 및
    상기 로드 인터그레이터의 사출면으로부터 나오는 광빔의 단면 형상을 상기 피조명면에 확대시키는 광학계를 포함하는, 조명 광학계.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광전달 유닛은, 각각이 편향 프리즘들 및 광 파이프들을 포함하는 내부 광전달 경로들을 포함하고, 상기 내부 광전달 경로들 각각에서의 편향 프리즘들의 총수가 각각 동일하고, 상기 내부 광전달 경로들 각각에서의 광 파이프들의 총수가 각각 동일한, 조명 광학계.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 광전달 유닛은, 각각이 편향 프리즘들 및 광 파이프들을 포함하는 내부 광전달 경로들을 포함하고, 상기 내부 광전달 경로들 각각에서의 편향 프리즘들의 총수가 각각 동일하고, 상기 내부 광전달 경로들 각각에서의 광 파이프들의 총수가 각각 동일한, 조명 광학계.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 광전달 유닛은, 각각이 편향 프리즘들 및 광 파이프들을 포함하는 내부 광전달 경로들을 포함하고, 상기 내부 광전달 경로들 각각에서의 편향 프리즘들의 총수가 각각 동일하고, 상기 내부 광전달 경로들 각각에서의 광 파이프들의 총수가 각각 동일한, 조명 광학계.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 피조명면의 푸리에 변환면에 배치된 개구 조리개, 및
    조정 가능한 형상을 갖고, 상기 피조명면의 위치와 광학적으로 공액의 위치에 배치되는 슬릿을 더 포함하는, 조명 광학계.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 피조명면의 푸리에 변환면에 배치된 개구 조리개, 및
    조정 가능한 형상을 갖고, 상기 피조명면의 위치와 광학적으로 공액의 위치에 배치되는 슬릿을 더 포함하는, 조명 광학계.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 피조명면의 푸리에 변환면에 배치된 개구 조리개, 및
    조정 가능한 형상을 갖고, 상기 피조명면의 위치와 광학적으로 공액의 위치에 배치되는 슬릿을 더 포함하는, 조명 광학계.
  12. 제1항에 기재된 조명 광학계에 의해 조명되는 원판의 패턴을 투영 광학계에 의해 기판에 투영하여 상기 기판을 노광하는 노광 장치.
  13. 제3항에 기재된 조명 광학계에 의해 조명되는 원판의 패턴을 투영 광학계에 의해 기판에 투영하여 상기 기판을 노광하는 노광 장치.
  14. 제5항에 기재된 조명 광학계에 의해 조명되는 원판의 패턴을 투영 광학계에 의해 기판에 투영하여 상기 기판을 노광하는 노광 장치.
  15. 디바이스 제조 방법이며,
    제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 기재된 노광 장치를 이용하여 기판을 노광하는 단계,
    노광된 기판을 현상하는 단계, 및
    현상된 기판을 가공해서 디바이스를 제조하는 단계를 포함하는, 디바이스 제조 방법.
  16. 복수의 광원으로부터 방출된 복수의 광빔으로 피조명면을 조명하는 조명 광학계이며,
    상기 복수의 광원에 대해 각각 배열되고, 상기 복수의 광원으로부터의 광빔들을 내부 표면들에서 반사하는 복수의 제1 로드 인터그레이터,
    상기 복수의 제1 로드 인터그레이터로부터의 광빔들을 각각 유도하는 광학계, 및
    상기 광학계로부터의 광빔을 내부 표면에서 반사하는 제2 로드 인터그레이터를 포함하고,
    상기 광학계는 상기 복수의 광원으로부터의 광빔들을 서로 변위시키면서 상기 광빔들을 상기 제2 로드 인터그레이터의 입사면에 유도하는, 조명 광학계.
  17. 복수의 광원으로부터 방출된 복수의 광빔으로 피조명면을 조명하는 조명 광학계이며,
    상기 복수의 광원으로부터의 광빔들을 내부 표면들에서 반사하는 로드 인터그레이터, 및
    상기 로드 인터그레이터로부터 방출된 광빔들을 확대시키면서 상기 광빔들을 상기 로드 인터그레이터의 사출면과 광학적으로 공액인 표면에 유도하는 광학계를 포함하는, 조명 광학계.
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