KR20190046920A - 조명 장치, 노광 장치 및 물품의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

광원으로부터의 광으로 피조명면을 조명하는 조명 장치이며, 상기 피조명면과 광학적으로 공액인 면에, 제1 방향을 따라서 긴 변 방향을 갖고, 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향을 따라서 짧은 변 방향을 갖는 직사각형 조명 영역을 형성하는 광학계와, 상기 피조명면과 광학적으로 공액인 면에 배치되고, 원호형 개구가 마련된 차광판을 갖고, 상기 광학계는, 상기 광의 광로에 교환 가능하게 배치되고, 상기 원호형 개구를 커버하는 상기 조명 영역을 형성하는 제1 인터그레이터 및 제 2 인터그레이터를 포함하며, 상기 제1 인터그레이터는, 상기 제1 방향으로 제1 길이를 갖고, 상기 제2 방향으로 제2 길이를 갖는 제1 조명 영역을 형성하고, 상기 제2 인터그레이터는, 상기 제1 방향으로 상기 제1 길이보다 짧은 제3 길이를 갖고, 상기 제2 방향으로 상기 제2 길이보다 짧은 제4 길이를 갖는 제2 조명 영역을, 상기 제1 조명 영역의 상기 제1 방향을 따른 변 중 상기 원호형 개구 볼록측 변과 상기 제2 조명 영역의 상기 제1 방향을 따른 변 중 상기 원호형 개구 볼록측 변이 일치하도록 형성하는 것을 특징으로 하는 조명 장치를 제공한다.

Description

조명 장치, 노광 장치 및 물품의 제조 방법

본 발명은 조명 장치, 노광 장치 및 물품의 제조 방법에 관한 것이다.

액정 디스플레이 장치나 플라즈마 디스플레이 장치 등의 플랫 패널 디스플레이 장치의 TFT(Thin Film Transistor)의 패널을 제조하는 장치로서, 노광 장치가 사용되고 있다(특허문헌 1 참조). 이러한 노광 장치에서는, 마스크의 패턴을, 투영 광학계를 통하여, 스테이지 상의 기판에 전사하고 있다. 투영 광학계는, 예를 들어 볼록면 미러나 오목면 미러를 포함하고, 축외의 원호 영역에 양호한 상 영역을 형성하는 반사 광학계로 구성되어 있다.

근년, 플랫 패널 디스플레이 장치의 패널의 대형화가 진행되고, 예를 들어 제8 세대의 기판(제로 2200mm×가로 2400mm)을 노광하는 경우, 그 노광 횟수에 따라서 1 샷당 노광 영역이 변화된다. 예를 들어, 이러한 기판을 세로로 2 분할, 가로로 2 분할하여 4 샷으로 노광하는 경우, 1 샷당 노광 영역은, 세로 1100mm×가로 1200mm으로 된다. 또한, 이러한 기판을 세로로 2분할, 가로로 3 분할하여 6 샷으로 노광하는 경우, 1 샷당 노광 영역은, 세로 1100mm×가로 800mm로 된다.

노광 장치에는, 노광 영역의 확대와 함께, 스루풋의 향상도 요구되고 있다. 노광 영역을 확대시키는 경우, 그 노광 영역 전체에 부여되는 단위 시간당 에너지가 동일하다고 하면, 조도가 떨어지기 때문에, 스루풋이 저하되어 버린다. 따라서, 광원의 출력 업이나 다등화, 조명 효율의 향상에 의해 조도를 떨어뜨리지 않고(즉, 스루풋을 저하시키지 않고) 노광할 것이 요구되고 있다.

또한, 노광 영역이 변화되는 경우에, 그 노광 영역에 따라서 옵티컬 인터그레이터를 전환함으로써, 조명 효율의 저하를 억제하는 기술이 제안되고 있다(특허문헌 2 참조).

일본 특허 공개 평 8-306618호 공보 일본 특허 공개 평 3-165023호 공보

그러나, 특허문헌 2에는, 특허문헌 1에 개시되어 있는 바와 같은 원호형 노광 영역에 대하여, 그 노광 영역이 변화되는 경우에 있어서 조명 효율의 저하를 억제하기 위한 구체적인 방법이 개시되어 있지 않다.

본 발명은 피조명면에 있어서 원호형 영역을 조명하는 데 유리한 조명 장치를 제공한다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일측면으로서의 조명 장치는, 광원으로부터의 광으로 피조명면을 조명하는 조명 장치이며, 상기 피조명면과 광학적으로 공액인 면에, 제1 방향을 따라서 긴 변 방향을 갖고, 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향을 따라서 짧은 변 방향을 갖는 직사각형 조명 영역을 형성하는 광학계와, 상기 피조명면과 광학적으로 공액인 면에 배치되고, 원호형 개구가 마련된 차광판을 갖고, 상기 광학계는, 상기 광의 광로에 교환 가능하게 배치되고, 상기 원호형 개구를 커버하는 상기 조명 영역을 형성하는 제1 인터그레이터 및 제 2 인터그레이터를 포함하고, 상기 제1 인터그레이터는, 상기 제1 방향으로 제1 길이를 갖고, 상기 제2 방향으로 제2 길이를 갖는 제1 조명 영역을 형성하고, 상기 제2 인터그레이터는, 상기 제1 방향으로 상기 제1 길이보다 짧은 제3 길이를 갖고, 상기 제2 방향으로 상기 제2 길이보다 짧은 제4 길이를 갖는 제2 조명 영역을, 상기 제1 조명 영역의 상기 제1 방향을 따른 변 중 상기 원호형 개구의 볼록측 변과 상기 제2 조명 영역의 상기 제1 방향을 따른 변 중 상기 원호형 개구의 볼록측 변이 일치하도록 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 예를 들어 피조명면에 있어서 원호형 영역을 조명하는 데 유리한 조명 장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 기타의 특징 및 이점은, 첨부 도면을 참조로 한 이하의 설명에 의해 밝혀질 것이다. 또한, 첨부 도면에 있어서는, 동일하거나 또는 마찬가지의 구성에는, 동일한 참조 번호를 부여한다.

첨부 도면은 명세서에 포함되고, 그 일부를 구성하고, 본 발명의 실시 형태를 나타내고, 그 기술과 함께 본 발명의 원리를 설명하기 위하여 사용된다.
도 1은 본 발명의 일측면으로서의 노광 장치의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 2a는 원호형 노광 영역을 도시하는 도면이다.
도 2b는 원호형 노광 영역과 직사각형 조명 영역의 관계를 도시하는 도면이다.
도 3a는 도 1에 도시되는 노광 장치에 있어서의 조명 영역의 변경을 설명하기 위한 도면이다.
도 3b는 도 1에 도시되는 노광 장치에 있어서의 조명 영역의 변경을 설명하기 위한 도면이다.
도 3c는 도 1에 도시되는 노광 장치에 있어서의 조명 영역의 변경을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a는 도 1에 도시되는 노광 장치에 있어서의 제1 인터그레이터의 구성 및 조명 영역을 도시하는 도면이다.
도 4b는 도 1에 도시되는 노광 장치에 있어서의 제1 인터그레이터의 구성 및 조명 영역을 도시하는 도면이다.
도 5a는 도 1에 도시되는 노광 장치에 있어서의 제2 인터그레이터의 구성 및 조명 영역을 도시하는 도면이다.
도 5b는 도 1에 도시되는 노광 장치에 있어서의 제2 인터그레이터의 구성 및 조명 영역을 도시하는 도면이다.
도 6a는 도 1에 도시되는 노광 장치에 있어서의 제2 인터그레이터의 구성을 도시하는 도면이다.
도 6b는 도 1에 도시되는 노광 장치에 있어서의 제2 인터그레이터의 구성을 도시하는 도면이다.
도 6c는 도 1에 도시되는 노광 장치에 있어서의 제2 인터그레이터의 구성을 도시하는 도면이다.
도 7a는 제2 마이크로렌즈 상에서의 렌즈 경계와 광의 퍼짐의 관계를 도시하는 도면이다.
도 7b는 제2 마이크로렌즈 상에서의 렌즈 경계와 광의 퍼짐의 관계를 도시하는 도면이다.
도 7c는 제2 마이크로렌즈 상에서의 렌즈 경계와 광의 퍼짐의 관계를 도시하는 도면이다.
도 8은 도 1에 도시되는 노광 장치에 있어서의 제2 인터그레이터의 구성을 도시하는 도면이다.
도 9는 도 1에 도시되는 노광 장치에 있어서의 제2 인터그레이터의 구성을 도시하는 도면이다.
도 10은 도 1에 도시되는 노광 장치에 있어서의 제2 인터그레이터의 구성을 도시하는 도면이다.
도 11은 도 1에 도시되는 노광 장치에 있어서의 제2 인터그레이터의 구성을 도시하는 도면이다.

도 1은, 본 발명의 일측면으로서의 노광 장치(100)의 구성을 도시하는 개략도이다. 노광 장치(100)는, 광원부 LU로부터의 광을 사용하여 기판(15)을 노광하여 패턴을 형성하는 리소그래피 장치이다. 노광 장치(100)는, 본 실시 형태에서는, 스텝·앤드·스캔 방식을 채용하고, 마스크(12)와 기판(15)을 주사하면서 마스크(12)의 패턴을 기판(15)에 전사한다. 도 1에서는, 주사 방향에 수직인 방향(지면에 수직인 방향)을 x축으로 하고, 주사 방향으로 y축으로 하고, 그들과 직교하는 방향을 z축으로 하는 좌표계를 정의하고 있다.

노광 장치(100)는, 콘덴서 렌즈(5)와, 복수의 옵티컬 인터그레이터(6)와, 개구 조리개(7)와, 콘덴서 렌즈(8)와, 슬릿(차광판)(9)과, 마스킹 블레이드(10)와, 콘덴서 렌즈(11)를 갖는다. 또한, 노광 장치(100)는, 마스크 스테이지(13)와, 투영 광학계(14)와, 기판 스테이지(16)를 갖는다. 콘덴서 렌즈(5), 복수의 옵티컬 인터그레이터(6), 개구 조리개(7), 콘덴서 렌즈(8), 슬릿(9), 마스킹 블레이드(10) 및 콘덴서 렌즈(11)는 광원(1)으로부터의 광으로 피조명면(마스크(12)나 기판(15))을 조명하는 조명 장치 IL을 구성한다.

광원부 LU는, 예를 들어 할로겐 램프 등의 자외선(광)을 사출하는 광원(1)과, 집광 미러(2)를 포함한다. 집광 미러(2)는, 본 실시 형태에서는, 타원 형상을 갖는다. 집광 미러(2)(타원)의 제1 초점(3)의 근방에는, 광원(1)의 발광부가 배치되고, 광원(1)으로부터의 광은, 집광 미러(2)의 제2 초점(4)에 집광(결상)된다.

콘덴서 렌즈(5)는 제2 초점(4)에 집광된 광을, 복수의 옵티컬 인터그레이터(6) 중 광원(1)으로부터의 광의 광로에 배치된 옵티컬 인터그레이터(의 입사면)에 집광된다. 복수의 옵티컬 인터그레이터(6)는 광원(1)으로부터의 광의 광로에 교환 가능하게 배치되고, 본 실시 형태에서는, 1 샷당 노광 영역의 변동에 따라서 광로에 배치되는 옵티컬 인터그레이터를 선택 가능한 구조(터릿 등)를 갖는다. 또한, 복수의 옵티컬 인터그레이터(6)는, 서로 다른 면적의 조명 영역을 형성한다. 본 실시 형태에서는, 복수의 옵티컬 인터그레이터(6)는 제1 인터그레이터(6a)와, 제2 인터그레이터(6b)를 포함한다. 제1 인터그레이터(6a) 및 제 2 인터그레이터(6b)의 상세한 구성은 후술한다.

개구 조리개(7)는, 광원(1)으로부터의 광의 광로에 배치된 제1 인터그레이터(6a) 또는 제2 인터그레이터(6b)의 사출면 근방에 배치되어 있다. 제1 인터그레이터(6a) 또는 제2 인터그레이터(6b)를 통과한 광은, 개구 조리개(7) 및 콘덴서 렌즈(8)를 통하여, 투영 광학계(14)로 입사하는 광의 형상을 규정하는 슬릿(9) 및 노광 영역을 규정하는 마스킹 블레이드(10)를 쾰러 조명한다. 슬릿(9) 및 마스킹 블레이드(10)는 피조명면(마스크(12)나 기판(15))과 광학적으로 공액인 면의 근방에 배치되면 되고, 도 1에 도시되는 위치에 배치되는 것에 한정되는 것은 아니다. 슬릿(9) 및 마스킹 블레이드(10)를 통과한 광은, 콘덴서 렌즈(11)를 통하여, 투영 광학계(14)의 물체면에 배치된 마스크(12)를 조명한다.

투영 광학계(14)는, 마스크(12)의 패턴을, 투영 광학계(14)의 상면에 배치된 기판(15)에 투영하는 광학계이며, 반사 광학계 또는 반사 굴절 광학계를 포함한다. 마스크(12)와 기판(15)은, 투영 광학계(14)에 대해서, 광학적으로 공액인 관계로 배치된다.

마스크 스테이지(13)는, 마스크(12)를 보유 지지하여 이동하는 스테이지이며, 예를 들어 마스크(12)를 주사 방향으로 이동시키는(주사하는) 기능을 실현한다. 기판 스테이지(16)는 기판(15)을 보유 지지하여 이동하는 스테이지이며, 예를 들어 기판(15)을 주사 방향으로 이동시키는(주사하는) 기능을 실현한다. 마스크 스테이지(13) 및 기판 스테이지(16)에 의해 마스크(12)와 기판(15)을 주사하면서 슬릿 상의 광으로 기판(15)을 노광한다.

투영 광학계(14)는, 본 실시 형태에서는, 반사 광학계로서 구현화되고, 도 2a에 도시되는 바와 같이, 원호형 노광 영역을 형성한다. 이러한 원호형 노광 영역은, 도 2b에 도시되는 바와 같이, 옵티컬 인터그레이터(6) 및 콘덴서 렌즈(8)에 의해 쾰러 조명된 직사각형 광(조명 영역)(30)을, 원호형 개구를 갖는 슬릿(9)으로 잘라냄으로써 형성된다.

플랫 패널 디스플레이 장치의 패널 제조에서는, 하나의 기판을 노광할 때에 제작되는 디바이스(예를 들어, 화면 사이즈)에 따라, 노광하는 샷 사이즈, 즉, 1 샷당 노광 영역을 변경한다. 이러한 경우, 조명 효율의 관점에서는, 노광 영역의 변경에 맞추어, 피조명면에 형성하는 조명 영역도 변경하는 것이 바람직하다.

도 3a 내지 도 3c를 참조하여, 노광 장치(100)에 있어서의 1 샷당 노광 영역의 변경에 따른 조명 영역의 변경에 대하여 설명한다. 여기에서는, 노광 영역의 비주사 방향의 노광 폭으로서 필요한 길이가, 긴 경우를 길이 Xa, 짧은 경우를 길이 Xb라고 한다. 또한, 조명 장치 IL은, 제1 방향(x축 방향)에 따라 긴 변 방향을 갖고, 제1 방향에 직교하는 제2 방향(y축 방향)에 따라 짧은 변 방향을 갖는 직사각형 조명 영역을 형성한다.

노광 영역의 비주사 방향의 길이가 길이 Xa인 경우에는, 도 3a에 도시되는 바와 같이, 길이 방향으로 길이(제1 길이) Xa를 갖고, 짧은 변 방향으로 길이(제2 길이) Ya를 갖는 조명 영역(제1 조명 영역))(30a)을 형성한다. 또한, 노광 영역의 비주사 방향의 길이가 길이 Xb인 경우에는, 도 3b에 도시되는 바와 같이, 길이 방향으로 길이(제1 길이보다 짧은 제3 길이) Xb를 갖고, 짧은 변 방향으로 길이(제2 길이보다 짧은 제4 길이) Yb를 갖는 조명 영역(제2 조명 영역)(30b)을 형성한다. 조명 영역(30a 및 30b)은 슬릿(9)의 원호형 개구, 즉, 원호형 노광 영역(원호 영역)을 커버하도록 형성된다. 또한, 조명 영역(30a)과 조명 영역(30b)의 좌측 단부를 정렬시키는, 즉, 조명 영역(30a)의 x축 방향을 따른 변 중 원호 영역의 볼록측 변 SXa와 조명 영역(30b)의 x축 방향을 따른 변 중 원호 영역의 볼록측 변 SXb이 일치하도록 형성할 필요가 있다. 따라서, 도 3c에 도시되는 바와 같이, 조명 영역(30a)의 중심(중심 위치)(31a)와 조명 영역(30b)의 중심(중심 위치)(31b)을, 주사 방향(y축 방향)에 있어서, Δy=(Ya-Yb)/2만큼 어긋나게 하고(시프트시키고) 있다.

이러한 조명 영역의 변경 및 조명 영역의 중심 위치의 시프트를, 본 실시 형태에서는, 제1 인터그레이터(6a) 및 제 2 인터그레이터(6b)에 의해 실현한다. 예를 들어, 제1 인터그레이터(6a)는 노광 영역의 비주사 방향의 길이가 긴 경우에 사용되어(광원(1)으로부터의 광의 광로에 배치되고), 긴 변 방향(x축 방향)으로 길이 Xa를 갖고, 짧은 변 방향(y축 방향)으로 길이 Ya를 갖는 조명 영역(30a)(도 3a)을 형성한다. 또한, 제2 인터그레이터(6b)는 노광 영역의 비주사 방향의 길이가 짧은 경우에 사용되고(광원(1)으로부터의 광의 광로에 배치되고), 긴 변 방향(x축 방향)으로 길이 Xb를 갖고, 짧은 변 방향(y축 방향)으로 길이 Yb를 갖는 조명 영역(30b)(도 3b)을 형성한다.

도 4a 및 도 4b는, 제1 인터그레이터(6a)의 구성 및 제 1 인터그레이터(6a)에 의해 형성되는 조명 영역(30a)을 도시하는 도면이다. 도 4a는, xz 방향의 단면도를 도시하고, 도 4b는, yz방향의 단면도를 도시하고 있다. 제1 인터그레이터(6a)는 광의 진행 방향에 따라 순서대로, 광의 입사측 면에 복수의 마이크로렌즈가 배열된 플라이아이 렌즈(61a)와, 광의 사출측 면에 복수의 마이크로렌즈가 배열된 플라이아이 렌즈(62a)를 포함한다. 도 4a 및 도 4b에서는, 플라이아이 렌즈(61a 및 62a)로서, 복수의 마이크로렌즈 중 한쌍의 마이크로렌즈만을 도시하고 있지만, 실제로는, x축 방향 및 y축 방향 각각에 다수의 마이크로렌즈가 배치되어 있다. 플라이아이 렌즈(61a 및 62a)는 피조명면에 형성되는 조명 영역(30a)의 형상과 대략 상사가 되는 단면 형상을 갖는다. 제1 인터그레이터(6a)를 구성하는 플라이아이 렌즈(61a 및 62a)의 각 마이크로렌즈를 통과한 광이 2차 광원을 형성한다. 제1 인터그레이터(6a)로부터 사출된 광은, 콘덴서 렌즈(8)를 통하여, 피조명면을 균일하게 조명한다.

도 5a 및 도 5b는, 제2 인터그레이터(6b)의 구성 및 제 2 인터그레이터(6b)에 의해 형성되는 조명 영역(30b)을 도시하는 도면이다. 도 5a는, xz방향의 단면도를 도시하고, 도 5b는, yz방향의 단면도를 도시하고 있다. 제2 인터그레이터(6b)는 광의 진행 방향에 따라 순서대로, 광의 입사측 면에 복수의 제1 마이크로렌즈가 배열된 제1 플라이아이 렌즈(61b)와, 광의 사출측 면에 복수의 제2 마이크로렌즈가 배열된 제2 플라이아이 렌즈(62b)를 포함한다. 제2 인터그레이터(6b)가 형성하는 조명 영역(30b)은 제1 인터그레이터(6a)가 형성하는 조명 영역(30a)에 대하여 x축 방향 및 y축 방향으로 작아진다. 따라서, 제1 플라이아이 렌즈(61b) 및 제2 플라이아이 렌즈(62b) 각각의 마이크로렌즈 사이즈는, 플라이아이 렌즈(61a) 및 (62b) 각각의 마이크로렌즈 사이즈보다 작게 되어 있다. 도 5a 및 도 5b에서는, 제1 플라이아이 렌즈(61b) 및 제2 플라이아이 렌즈(62b)로서, 한쌍의 마이크로렌즈만을 도시하고 있지만, 실제로는, x축 방향 및 y축 방향 각각에 다수의 마이크로렌즈가 배치되어 있다.

도 5b에 도시되는 바와 같이, 제1 플라이아이 렌즈(61b)의 복수의 제1 마이크로 렌즈 각각의 광의 입사측 면의 y축 방향에 있어서의 중심(중심 위치)을 61Cb라고 한다. 또한, 복수의 제1 마이크로렌즈 각각에 대응하는, 제2 플라이아이 렌즈(62b)의 복수의 제2 마이크로렌즈 각각의 광의 사출측 면의 y축 방향에 있어서의 중심(중심 위치)을 62Cb라고 한다. 본 실시 형태에서는, 각각 제1 마이크로렌즈의 중심(61Cb)과 각각 제2 마이크로렌즈의 중심(62Cb)이 y축 방향으로 상대적으로 어긋나도록(시프트되도록), 제1 플라이아이 렌즈(61b)와 제2 플라이아이 렌즈(62b)가 배치되어 있다. 이에 의해, 제2 플라이아이 렌즈(62b)로부터 사출되는 주 광선의 각도가 기울게 되기 때문에, 피조명면에 형성되는 조명 영역(30b)의 중심 위치를 시프트시키는 것이 가능하게 된다. 따라서, 제1 인터그레이터(6a)에 의해 형성되는 조명 영역(30a)의 y축 방향의 중심(31a)에 대하여 제2 인터그레이터(6b)에 의해 형성되는 조명 영역(30b)의 y축 방향의 중심(31b)을 y축 방향으로 Δy만큼 시프트시킬 수 있다(도 3c). 여기서, 조명 영역(30b)의 중심(31b)의 시프트양 Δy는, 콘덴서 렌즈(8)의 초점 거리를 f, 제2 인터그레이터(6b)로부터 사출되는 주 광선의 기울기 각을 θ라고 하면, Δy=f×sinθ로 나타낼 수 있다.

이와 같이, 제1 플라이아이 렌즈(61b)와 제2 플라이아이 렌즈(62b)를 y축 방향으로 상대적으로 시프트시킴으로써, 조명 영역의 중심 위치의 시프트를 실현할 수 있다. 따라서, 노광 장치(100)(조명 장치 IL)에서는, 노광 영역을 변경하는 경우에 있어서, 효율적인 조명을 실현할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 제1 플라이아이 렌즈(61b)와 제2 플라이아이 렌즈(62b)를 y축 방향으로 상대적으로 시프트시킨 상태로 제2 인터그레이터(6b)를, 예를 들어 터릿 등에 내장하는 것을 상정하고 있다. 단, 제1 플라이아이 렌즈(61b)와 제2 플라이아이 렌즈(62b)를 y축 방향으로 상대적으로 시프트시키는 시프트 기구를 마련해도 된다.

또한, 도 5a 및 도 5b에서는, 광원(1)으로부터의 광은, 제2 인터그레이터(6b)에 대하여 평행 광으로서 입사되고 있다. 그러나, 실제로는, 도 6a 내지 도 6c에 도시되는 바와 같이, 광원(1)으로부터의 광은, 제2 인터그레이터(6b)에 대하여 집광 광으로서(즉, 각도를 갖음) 입사된다. 제2 인터그레이터(6b)에 대한 광의 입사 각도는, 조명 장치 IL의 설계 조건에 따라 변화된다. 본 실시 형태에서는, 제2 인터그레이터(6b)의 사출면, 즉, 제2 플라이아이 렌즈(62b)의 제2 마이크로렌즈 각각에 있어서, y축 방향의 렌즈 경계까지 광이 퍼지는 경우를 예로 들어 설명한다.

도 6a는, 제2 인터그레이터(6b)에 있어서, 제1 플라이아이 렌즈(61b)와 제2 플라이아이 렌즈(62b)를 y축 방향으로 상대적으로 시프트시키지 않은, 즉, 조명 영역(30b)의 중심을 시프트시키지 않은 경우를 나타내고 있다. 도 6a에 도시되는 경우에 있어서, 제2 플라이아이 렌즈(62b)의 제2 마이크로렌즈 상에서의 렌즈 경계와 광(60)의 퍼짐의 관계를 도 7a에 나타내었다. 도 7a를 참조하여, 제2 인터그레이터(6b)에 집광 광으로서 입사된 광(60)은, 제2 플라이아이 렌즈(62b)의 마이크로렌즈의 y축 방향의 렌즈 경계까지 퍼져 있다.

도 6b는, 제2 인터그레이터(6b)에 있어서, 제1 플라이아이 렌즈(61b)와 제2 플라이아이 렌즈(62b)를 y축 방향으로 상대적으로 시프트시킨, 즉, 조명 영역(30b)의 중심을 시프트시킨 경우를 나타내고 있다. 도 6b에 도시되는 경우에 있어서, 제2 플라이아이 렌즈(62b)의 제2 마이크로렌즈 상에서의 렌즈 경계와 광(60)의 퍼짐의 관계를 도 7b에 나타내었다. 도 7b를 참조하여, 제1 플라이아이 렌즈(61b)와 제2 플라이아이 렌즈(62b)를 y축 방향으로 상대적으로 시프트시켰기 때문에, 제2 마이크로렌즈의 렌즈 경계에 있어서, 제2 인터그레이터(6b)로 입사된 광(60)의 일부에 비네팅이 발생하고 있다. 제2 마이크로렌즈의 렌즈 경계에서 비네팅된 광은, 예를 들어 인접하는 제2 마이크로렌즈(도시하지 않음)로 입사되고, 피조명면에 대한 조명에는 이용되지 않는 불필요한 광으로 되기 때문에, 광량 손실이 되고, 스루풋의 저하를 초래하게 된다.

그래서, 이러한 광량 손실을 개선하기 위해서, 도 6c에 도시되는 바와 같이, 광원(1)과 제1 플라이아이 렌즈(61b) 사이, 즉, 제1 플라이아이 렌즈(61b)의 입사측에, 편향 부재(75)를 배치한다. 편향 부재(75)는, 쐐기형 광학 부재이며, 제2 인터그레이터(6b)에 집광 광으로서 입사되는 광(60)을 y축 방향으로 편향시킨다. 또한, 편향 부재(75)는, 편향 부재(75)를 배치하지 않은 경우와 비교하여, 제1 플라이아이 렌즈(61b)로부터 사출되어 제2 플라이아이 렌즈(62b)로 입사되는 광이 증가되게, 광(60)을 y축 방향으로 편향시키도록 구성되어 있다. 이에 의해, 도 7c에 도시되는 바와 같이, 제2 마이크로렌즈의 렌즈 경계에서의 광(60)의 비네팅이 억제되기 때문에, 광량 손실을 억제하여 소기의 스루풋을 유지할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 편향 부재(75)를, 제2 인터그레이터(6b)와 함께, 예를 들어 터릿 등에 내장하는 것을 상정하고 있지만, 광원(1)으로부터의 광의 광로에 대하여 편향 부재(75)를 삽탈하는 기구를 마련해도 된다.

또한, 도 8에 도시되는 바와 같이, 제1 플라이아이 렌즈(61b)와 제2 플라이아이 렌즈(62b)를 x축 주위로 기울임(회전시킴)으로써, 제2 인터그레이터(6b)에 의해 형성되는 조명 영역의 중심 위치를 시프트시키는 것도 가능하다. 도 8을 참조하여, 제1 플라이아이 렌즈(61b)의 제1 마이크로 렌즈 및 제2 플라이아이 렌즈(62b)의 제2 마이크로렌즈 각각은, 각각 렌즈의 외형 중심 상에 곡률 중심을 갖고 또한 그들은 상대적으로 시프트되지 않고 동축 상으로 배치되어 있다. 또한, 제1 플라이아이 렌즈(61b)와 제2 플라이아이 렌즈(62b)가 x축 주위에 기울기를 갖게 배치되어 있다. 바꾸어 말하면, 제1 마이크로렌즈의 중심(61Cb)과 제2 마이크로렌즈의 중심(62Cb)을 연결하는 직선 L1과, 광축 OA가 교차하도록, 제1 플라이아이 렌즈(61b)와 제2 플라이아이 렌즈(62b)가 배치되어 있다. 여기서, 광축 OA는, x축 방향(제1 방향) 및 y축 방향(제2 방향)에 직교하는 z축 방향(제3 방향)과 평행해지도록 설정되어 있다. 이에 의해, 제2 인터그레이터(6b)로부터 사출되는 주 광선의 각도가 기울게 되기 때문에, 피조명면에 형성되는 조명 영역(30b)의 중심 위치를 시프트시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 상술한 바와 같이, 제1 플라이아이 렌즈(61b)의 입사측에 편향 부재(75)를 배치함으로써, 제2 마이크로렌즈의 렌즈 경계에서의 광(60)의 비네팅을 억제할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 제1 플라이아이 렌즈(61b)와 제2 플라이아이 렌즈(62b)를 x축 주위로 기울인 상태로 제2 인터그레이터(6b)를, 예를 들어 터릿 등에 내장하는 것을 상정하고 있다. 단, 제1 플라이아이 렌즈(61b)와 제2 플라이아이 렌즈(62b)를 x축 주위로 회전시키는 회전 기구를 마련해도 된다.

또한, 도 5a 및 도 5b나 도 8에 도시되는 제2 인터그레이터(6b)를 도 9에 도시되는 제2 인터그레이터(90)로 치환하는 것도 가능하다. 제2 인터그레이터(90)는 광의 진행 방향에 따라 순서대로, 광의 입사측 면에 복수의 제1 마이크로렌즈가 배열된 제1 플라이아이 렌즈(91)와, 광의 사출측 면에 복수의 제2 마이크로렌즈가 배열된 제2 플라이아이 렌즈(92)를 포함한다. 도 9에 도시되는 바와 같이, 제1 플라이아이 렌즈(91)의 복수의 제1 마이크로 렌즈 각각의 광의 입사측 면의 y축 방향에 있어서의 중심(중심 위치)을 91C라고 한다. 또한, 복수의 제1 마이크로렌즈 각각에 대응하는, 제2 플라이아이 렌즈(92)의 복수의 제2 마이크로렌즈의 각각의 광의 사출측 면의 y축 방향에 있어서의 중심(중심 위치)을 92C라고 한다. 본 실시 형태에서는, 제각기 제1 마이크로렌즈의 중심(91C)과 제각기 제2 마이크로렌즈의 중심(92C)이 z축 방향을 따른 동일한 축위로 존재하도록, 제1 플라이아이 렌즈(91)와 제2 플라이아이 렌즈(92)이 배치되어 있다. 제1 플라이아이 렌즈(91)의 복수의 제1 마이크로렌즈 각각은, 광의 입사측 면이 곡면에서 구성되어, 이러한 곡면의 정점(93)과 중심(91C)이 일치하고 있다. 또한, 제2 플라이아이 렌즈(92)의 복수의 제2 마이크로렌즈 각각은, 광의 사출측 면이 곡면으로 구성되고, 이러한 곡면의 정점(94)을 중심(92C)으로부터 y축 방향으로 어긋난 위치에 갖는다. 바꾸어 말하면, 제2 마이크로렌즈의 곡면 정점(94)을 y축 방향으로 시프트(편심)시키고 있다.

도 9에서는, 제2 인터그레이터(90)로 입사되는 광으로서, 평행 광을 실선으로 나타내고, 집광 광을 점선으로 나타내고 있다. 제2 마이크로렌즈의 곡면 정점 (94)이 y축 방향으로 시프트되어 있기 때문에, 제2 인터그레이터(90)로 입사된 평행광은, 제2 플라이아이 렌즈(92)로부터 기울어서 사출된다. 또한, 제1 마이크로렌즈의 중심 91C와 제2 마이크로렌즈의 중심 92C가 동축 상에 배치되어 있기 때문에, 제2 인터그레이터(90)로 입사된 집광 광은, 제2 플라이아이 렌즈(92)에서 비네팅되는 일이 없다. 따라서, 제2 인터그레이터(90)는 광량 손실을 발생시키지 않고, 피조명면에 형성되는 조명 영역의 중심 위치의 시프트를 실현하는 것이 가능하다.

또한, 도 9에 있어서, 제2 플라이아이 렌즈(92)로부터 사출되는 광의 기울기 각도를 θ, 제1 플라이아이 렌즈(91)의 제1 마이크로렌즈의 곡면 정점(93)에 대한 제2 플라이아이 렌즈(92)의 제2 마이크로렌즈의 곡면 정점(94)의 y축 방향으로의 시프트양을 dy라고 한다. 또한, 도 10에 도시되게, 제2 플라이아이 렌즈(92)의 제2 마이크로렌즈의 사출면의 곡률 반경을 R, 그 굴절률을 n이라고 한다. 이 경우, 시프트양 dy와 기울기 각도 θ의 관계는, 이하의 식으로 표현된다.

n×sinθ'=sin(θ+θ')

dy=R×sinθ'

또한, 도 8에서는, 제1 플라이아이 렌즈(61b)와 제2 플라이아이 렌즈(62b)를 x축 주위로 기울인 각도 θ가, 제2 인터그레이터(6b)로부터 사출되는 광의 기울기 각도와 일치한다.

또한, 도 5a 및 도 5b나 도 8에 나타내는 제2 인터그레이터(6b)를 도 11에 도시되는 제2 인터그레이터(110)로 치환하는 것도 가능하다. 제2 인터그레이터(110)는 광의 진행 방향으로 따라 순서대로, 광의 입사측 면에 복수의 제1 마이크로렌즈가 배열된 제1 플라이아이 렌즈(111)와, 광의 사출측 면에 복수의 제2 마이크로렌즈가 배열된 제2 플라이아이 렌즈(112)를 포함한다. 도 11에 도시한 바와 같이, 제1 플라이아이 렌즈(111)의 복수의 제1 마이크로 렌즈의 각각의 광의 입사측 면의 y축 방향에 있어서의 중심(중심 위치)을 111C라고 한다. 또한, 복수의 제1 마이크로렌즈 각각에 대응하는, 제2 플라이아이 렌즈(112)의 복수의 제2 마이크로렌즈의 각각의 광의 사출측 면의 y축 방향에 있어서의 중심(중심 위치)을 112C라고 한다. 본 실시 형태에서는, 제각기 제1 마이크로렌즈의 중심(111C)과 각각 제2 마이크로렌즈의 중심(112C)이 z축 방향을 따른 동일한 축 상에 존재하도록, 제1 플라이아이 렌즈(111)와 제2 플라이아이 렌즈(112)가 배치되어 있다. 또한, 제1 플라이아이 렌즈(111)의 복수의 제1 마이크로렌즈 각각은, 광의 입사측 면이 곡면으로 구성되고, 이러한 곡면의 정점과 중심(111C)이 일치하고 있다. 마찬가지로, 제2 플라이아이 렌즈(112)의 복수의 제2 마이크로렌즈 각각은, 광의 사출측 면이 곡면으로 구성되고, 이러한 곡면의 정점과 중심(112C)이 일치하고 있다.

제1 플라이아이 렌즈(111)는 제2 플라이아이 렌즈(112)의 측면(114)이 평면(제1 평면)으로 구성되고, 이러한 평면은, x축 방향 및 y축 방향에 직교하는 z축 방향에 직교한다. 또한, 제2 플라이아이 렌즈(112)는 제1 플라이아이 렌즈(111)의 측면(115)이 평면(제2 평면)으로 구성되고, 이러한 평면은, 면(114)에 대하여 기울어져 있다. 바꾸어 말하면, 제2 플라이아이 렌즈(112)의 면(115)은, x축 주위로 기울어진 쐐기형으로 되어 있다.

도 11에서는, 제2 인터그레이터(110)로 입사되는 광으로서, 평행 광을 실선으로 나타내고, 집광 광을 점선으로 나타내고 있다. 제2 플라이아이 렌즈(112)의 면(115)이 x축 주위로 기울어진 쐐기형이기 때문에, 제2 인터그레이터(110)로 입사된 평행 광은, 제2 플라이아이 렌즈(112)로부터 기울어서 사출된다. 또한, 제1 마이크로렌즈의 중심(111C)과 제2 마이크로렌즈의 중심(112C)이 동축 상에 배치되어 있기 때문에, 제2 인터그레이터(110)로 입사된 집광 광은, 제2 플라이아이 렌즈(112)로 비네팅되는 일이 없다. 따라서, 제2 인터그레이터(110)는 광량 손실을 발생시키지 않고, 피조명면에 형성되는 조명 영역의 중심 위치의 시프트를 실현하는 것이 가능하다.

이와 같이, 본 실시 형태의 노광 장치(100)에 의하면, 원호형 노광 영역에 대하여 그 노광 영역이 변화되는 경우에 있어서도 조명 광율의 저하를 억제하고, 높은 스루풋으로 기판(15)을 노광할 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 있어서의 물품의 제조 방법은, 예를 들어 디바이스(반도체 소자, 자기 기억 매체, 액정 표시 소자 등), 컬러 필터 등의 물품을 제조 하기에 적합하다. 이러한 제조 방법은, 노광 장치(100)를 사용하여, 감광제가 도포된 기판을 노광하는 공정과, 노광된 기판을 현상하는 공정을 포함한다. 또한, 이러한 제조 방법은, 다른 주지의 공정(산화, 성막, 증착, 도핑, 평탄화, 에칭, 레지스트 박리, 다이싱, 본딩, 패키징 등)을 포함할 수 있다. 본 실시 형태에 있어서의 물품의 제조 방법은, 종래에 비하여, 물품의 성능, 품질, 생산성 및 생산 비용 중 적어도 하나에 있어서 유리하다.

본 발명은 상기 실시 형태에 제한되는 것이 아니라, 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고, 다양한 변경 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 범위를 밝히기 위해서, 이하의 청구항을 첨부한다.

본원은, 2016년 9월 13일 제출된 일본 특허 출원 제2016-179023호를 기초로 하여 우선권을 주장하는 것이며, 그 기재 내용 모두를, 여기에 원용한다.

Claims (9)

1. 광원으로부터의 광으로 피조명면을 조명하는 조명 장치이며,
   상기 피조명면과 광학적으로 공액인 면에, 제1 방향을 따라서 긴 변 방향을 갖고, 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향을 따라서 짧은 변 방향을 갖는 직사각형 조명 영역을 형성하는 광학계와,
   상기 피조명면과 광학적으로 공액인 면에 배치되고, 원호형 개구가 마련된 차광판을 갖고,
   상기 광학계는, 상기 광의 광로에 교환 가능하게 배치되고, 상기 원호형 개구를 커버하는 상기 조명 영역을 형성하는 제1 인터그레이터 및 제2 인터그레이터를 포함하고,
   상기 제1 인터그레이터는, 상기 제1 방향으로 제1 길이를 갖고, 상기 제2 방향으로 제2 길이를 갖는 제1 조명 영역을 형성하고,
   상기 제2 인터그레이터는, 상기 제1 방향으로 상기 제1 길이보다 짧은 제3 길이를 갖고, 상기 제2 방향으로 상기 제2 길이보다 짧은 제4 길이를 갖는 제2 조명 영역을, 상기 제1 조명 영역의 상기 제1 방향을 따른 변 중 상기 원호형 개구의 볼록측 변과 상기 제2 조명 영역의 상기 제1 방향을 따른 변 중 상기 원호형 개구의 볼록측 변이 일치하도록 형성하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제2 인터그레이터는, 상기 광의 진행 방향에 따라 순서대로, 상기 광의 입사측 면에 복수의 제1 마이크로렌즈가 배열된 제1 플라이아이 렌즈와, 상기 광의 사출측 면에 복수의 제2 마이크로렌즈가 배열된 제2 플라이아이 렌즈를 포함하고,
   상기 복수의 제1 마이크로렌즈 각각의 상기 광의 입사측 면의 상기 제2 방향에 있어서의 중심 위치와 상기 복수의 제1 마이크로렌즈 각각에 대응하는 상기 복수의 제2 마이크로렌즈의 각각의 상기 광의 사출측 면의 상기 제2 방향에 있어서의 중심 위치가 상기 제2 방향으로 상대적으로 어긋나도록, 상기 제1 플라이아이 렌즈와 상기 제2 플라이아이 렌즈가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제2 인터그레이터는, 상기 광의 진행 방향에 따라 순서대로, 상기 광의 입사측 면에 복수의 제1 마이크로렌즈가 배열된 제1 플라이아이 렌즈와, 상기 광의 사출측 면에 복수의 제2 마이크로렌즈가 배열된 제2 플라이아이 렌즈를 포함하고,
   상기 복수의 제1 마이크로렌즈 각각의 상기 광의 입사측 면의 상기 제2 방향에 있어서의 중심 위치와 상기 복수의 제1 마이크로렌즈 각각에 대응하는 상기 복수의 제2 마이크로렌즈 각각의 상기 광의 사출측 면의 상기 제2 방향에 있어서의 중심 위치를 연결하는 직선과, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 직교하는 제3 방향이 교차하도록, 상기 제1 플라이아이 렌즈와 상기 제2 플라이아이 렌즈가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
4. 제2항에 있어서,
   상기 광은, 집광 광으로서 상기 제1 플라이아이 렌즈에 입사되고,
   상기 광학계는, 상기 광로에 상기 제2 인터그레이터가 배치될 경우에, 상기 광원과 상기 제1 플라이아이 렌즈 사이에 배치되는 편향 부재를 더 갖고,
   상기 편향 부재는, 상기 광을 상기 제2 방향으로 편향시키는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 편향 부재는, 상기 편향 부재를 상기 광로에 배치되지 않은 경우와 비교하여, 상기 제1 플라이아이 렌즈로부터 사출되어 상기 제2 플라이아이 렌즈에 입사되는 광이 증가하도록, 상기 광을 상기 제2 방향으로 편향시키는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 제2 인터그레이터는, 상기 광의 진행 방향에 따라 순서대로, 상기 광의 입사측 면에 복수의 제1 마이크로렌즈가 배열된 제1 플라이아이 렌즈와, 상기 광의 사출측 면에 복수의 제2 마이크로렌즈가 배열된 제2 플라이아이 렌즈를 포함하고,
   상기 복수의 제1 마이크로렌즈 각각의 상기 광의 입사측 면의 상기 제2 방향에 있어서의 중심 위치와 상기 복수의 제1 마이크로렌즈 각각에 대응하는 상기 복수의 제2 마이크로렌즈 각각의 상기 광의 사출측 면의 상기 제2 방향에 있어서의 중심 위치가 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 직교하는 제3 방향을 따른 동일한 축 상에 존재하도록, 상기 제1 플라이아이 렌즈와 상기 제2 플라이아이 렌즈가 배치되고,
   상기 복수의 제2 마이크로렌즈 각각은, 상기 광의 사출측 면이 곡면으로 구성되고, 상기 복수의 제2 마이크로렌즈 각각의 상기 광의 사출측 면의 상기 제2 방향에 있어서의 중심 위치로부터 상기 제2 방향으로 어긋난 위치에 상기 곡면의 정점을 갖는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 제2 인터그레이터는, 상기 광의 진행 방향에 따라 순서대로, 상기 광의 입사측 면에 복수의 제1 마이크로렌즈가 배열된 제1 플라이아이 렌즈와, 상기 광의 사출측 면에 복수의 제2 마이크로렌즈가 배열된 제2 플라이아이 렌즈를 포함하고,
   상기 복수의 제1 마이크로렌즈 각각의 상기 광의 입사측 면의 상기 제2 방향에 있어서의 중심 위치와 상기 복수의 제1 마이크로렌즈 각각에 대응하는 상기 복수의 제2 마이크로렌즈 각각의 상기 광의 사출측 면의 상기 제2 방향에 있어서의 중심 위치가 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 직교하는 제3 방향을 따른 동일한 축 상에 존재하도록, 상기 제1 플라이아이 렌즈와 상기 제2 플라이아이 렌즈가 배치되고,
   상기 제1 플라이아이 렌즈는, 상기 제2 플라이아이 렌즈의 측면이 제1 평면으로 구성되고,
   상기 제2 플라이아이 렌즈는, 상기 제1 플라이아이 렌즈의 측면이 제2 평면으로 구성되며,
   상기 제1 평면은, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 직교하는 제3 방향에 직교하고,
   상기 제2 평면은, 상기 제1 평면에 대하여 기울어져 있는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
8. 기판을 노광하는 노광 장치이며,
   마스크를 조명하는 제1항에 기재된 조명 장치와,
   상기 조명 장치에 의해 조명된 상기 마스크의 패턴을 상기 기판에 투영하는 투영 광학계
   를 갖는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
9. 제8항에 기재된 노광 장치를 사용하여 기판을 노광하는 공정과,
   노광된 상기 기판을 현상하는 공정
   을 갖고, 현상된 상기 기판으로부터 물품을 제조하는 것을 특징으로 하는 물품의 제조 방법.
   

Images