KR100521938B1 - 조명장치, 그것을 이용한 노광장치 및 디바이스 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 조명장치는, 복수의 제 1의 변에 의해 광축에 수직인 단면이 형성되는 제 1의 광학 소자로 구성되어, 피조명면을 균일하게 조명하기 위한 제 1의 광적분기와, 해당 제 1의 광적분기에 입사하는 광이 상기 제 1의 광적분기의 광입사면을 조명하는 조명범위의 윤곽이 상기 제 1의 변의 어느 것에 대해서도 각각 평행이 아닌 복수의 제 2의 변으로 구성되도록, 상기 제 1의 광적분기를 균일하게 조명하기 위한 제 2의 광적분기를 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

조명장치, 그것을 이용한 노광장치 및 디바이스 제조방법{ILLUMINATION APPARATUS, EXPOSURE APPARATUS USING THE SAME, AND DEVICE FABRICATING METHOD}

본 발명은, 광원으로부터의 광을 이용해서, 피조명면을 조명하는 조명장치에 관한 것으로, 특히, 반도체소자, 액정 표시 소자, 촬상 소자(CCD 등), 박막 자기 헤드 등을 제조하기 위한 리소그라피과정중에 사용되는 노광장치에 있어서, 패턴이 형성된 마스크 또는 레티클(본 출원에서는 이들 용어를 교환 가능하게 사용함)을 조명하는 조명장치에 관한 것이다.

근년, 반도체소자의 미세화에의 요구는 더욱 더 높아지고 있고, 최소임계치수는 0.15㎛미만으로 되어, 0.10㎛에 도달하려고 하고 있다. 미세화를 달성하기 위해서는, 노광광의 단파장화와 투영 렌즈의 NA의 증가에 부가해서, 마스크를 조명하는 조도의 균일화나 마스크나 웨이퍼를 조명하는 노광광의 각도 분포인 유효광원 분포의 균일화도 중요하다.

마스크위를 조도 불균일 없이 균일하게 조명하고, 또한 유효광원 분포를 균일화하기 위한 광학계로서, 파리의 눈렌즈(유리 로드 렌즈 혹은 원통형 렌즈의 조합도 포함함)를 2개이상 사용한 조명장치나 내면 반사 부재와 파리의 눈렌즈를 사용한 조명장치가 종래 사용되고 있다. 이들 구성에 의하면, 후단의 파리의 눈렌즈가 마스크면을 균일하게 조명해서 조도의 균일화를 도모하고, 전단의 파리의 눈렌즈 또는 내면 반사 부재가 후단의 파리의 눈렌즈를 균일하게 조명해서 유효광원의 균일화를 도모한다.

이 광학계의 후단의 파리의 눈렌즈의 광입사면에는, 균일하고 또한 분포의 가장자리(즉, 단부)가 선명한 광강도 분포를 지니는 광이 입사한다. 그러나, 입사광의 광강도 분포의 가장자리가 파리의 눈렌즈를 구성하는 로드 렌즈의 일부에만 들어가면 조도 불균일이 발생한다. 도 14 및 도 15를 이용해서 이 문제에 대해 설명한다. 여기서, 도 14는, 파리의 눈렌즈의 광입사면과 그것에 입사하는 광과의 관계를 도시한 개략 평면도이다. 또한, 도 15는, 도 14의 세로축에 관한 단면도이며, 후단의 파리의 눈렌즈와, 입사광의 광강도 분포와, 피조명면의 광강도 분포와의 관계를 나타내는 모식도이다.

도 14 및 도 15에 표시한 바와 같이, 파리의 눈렌즈(20)는 5개의 굵은 선으로 나타낸 로드 렌즈(26a) 내지 (26e)(이하, 특별히 다른 언급이 없는 이상 참조 번호 (26)은 이것들을 총괄하는 것으로 함)로 구성되어, 입사광(10)을 수광한다. 도 14에 있어서는, 로드 렌즈(26)는 광축에 수직인 정방형 단면을 지니지만, 후술 하는 바와 같이, 육각형이나 그 외의 단면 형상을 지녀도 된다. 또, 광강도 분포(12)의 형상도 간단화 하기 위해 정방형으로 하고 있다.

파리의 눈렌즈(20)의 광출사면(24)에 2차광원을 형성하고, 상기 2차광원으로부터의 광이 콘덴서 렌즈(30)를 개재하여 피조명면(40)을 쾰러(Koehler)-조명하는 경우, 파리의 눈렌즈(20)의 광입사면(22)은 피조명면(40)과 광학적으로 공액이다(즉, 물체면과 상면의 위치 관계에 있어서). 그 때문에, 피조명면(40)의 광강도 분포는, 각 로드 렌즈(26)의 광입사면(22)의 광강도 분포를 피조명면(40)에 중첩시킴으로써 형성된다.

입사광(10)은 편의상 로드 렌즈에 대응하는 광강도 분포(12a) 내지 (12e)(이하, 특별히 다른 언급이 없는 이상 참조 번호 (12)는 이들을 총괄하는 것으로 함)를 가지지만, 로드 렌즈(26a) 및 (26e)에는 그 일부에만 광강도 분포(12a) 및 (12e)에 상당하는 입사광(10)이 입사하는 것으로 이해하면 된다.

이와 같이, 파리의 눈렌즈(20)에 입사하는 입사광(10)의 광강도 분포(12)의 가장자리가 로드 렌즈를 횡단하는 경우, 피조명면(40)의 오른쪽에 표시한 바와 같이 5개의 광강도 분포(52a) 내지 (52e)가 중첩되어 이루어진 광강도 분포(50)가 피조명면(40)위에 형성된다. 양단의 로드 렌즈(26a) 및 (26e)에 입사한 광강도 분포(12a) 및 (12e)가 도중에 절단되어 있기 때문에, 피조명면(40)은 광강도 분포(52a) 및 (52e)를 지니고, 합성되는 광강도 분포(50)는, 일부(53)가 결여되어 있는 불균일한 광강도 분포를 지닌다. 그리고, 도 14에 표시한 파리의 눈렌즈의 구성으로부터 알 수 있는 바와 같이, 로드 렌즈(26)는 도 15의 지면에 수직인 방향으로 정렬되어 있기 때문에, 이들 모든 로드 렌즈(26)를 중첩하면 광강도 분포(50)의 오목부(53)는 보다 한층 더 강조되게 된다.

광강도 분포(50)의 실제의 예로서, 도 17 및 도 18에, 파리의 눈렌즈(20)에 입사하는 광강도 분포(10)의 가장자리가 로드 렌즈(26)를 횡단하는 경우의 피조명면(40)에 있어서의 조도 분포의 결과를 나타낸다. 여기서, 도 17은, 로드 렌즈(26)가 피조명면(40)의 정방형의 조명 영역에 대응하는 정방형의 단면 형상을 가지는 경우의 피조명면(40)에 있어서의 조도 분포이다. 도 18은, 로드 렌즈(26)가 피조명면(40)의 육각형 혹은 원형의 조명 영역에 대응하는 육각형 혹은 원형의 단면 형상을 가지는 경우의 피조명면(40)에 있어서의 조도 분포이다. 도 17 및 도 18은, 각각, 어두운 부분이 광강도가 낮은 것을 나타내고 있고, 입사광강도 분포의 가장자리에 기인하는 조도 분포의 불균일성이 발생하는 것을 표시하고 있다. 또한, 도 17 및 도 18은, 발명의 이해를 돕기 위해서 본 출원에 컬러 도면을 첨부한다.

상기 문제를 해결하는 한 수단으로서, 도 19(a) 및 도 19(b)에 표시한 바와 같이, 파리의 눈렌즈(20)의 광입사면(22) 근방에 조리개(60a) 또는 (60b)를 배치해 광강도 분포(12a) 및 (12e)를 차단하는 것을 고려할 수 있다. 여기서, 도 19(a) 및 도 19(b)는, 각각, 조리개(60a) 및 (60b)의 평면도이다. 조리개(60a)는 외측 윤곽선(62a)과 내측 윤곽선(64a)에 의해 형성된 중공의 직사각형 모양을 가지고, 조리개(60b)는 외측 윤곽선(62b)과 내측 윤곽선(64b)에 의해 형성된 중공의 형상을 가진다. 입사광(10)의 광강도 분포(12)의 형상은 정방형 형상을 가지고, 그 윤곽선은 도면에 표시한 바와 같이 조리개(60a) 및 (60b)에 의해 희미하게 되어 있다. 이 결과, 광강도 분포의 가장자리가 로드 렌즈(26)를 횡단하지 않고, 로드 렌즈(26)의 경계에 있게 되어 있다.

그러나, 종래의 피조명면에 있어서의 광강도 분포의 균일성을 높이는 방법은, 피조명면인 마스크나 웨이퍼에 있어서의 조도 저하나 스루풋(throughput)의 저하를 초래하고, 나아가서는 제품의 비용증가를 초래한다고 하는 문제를 가지고 있었다.

즉, 피조명면에 있어서의 광강도 분포의 균일성을 높이기 위해서, 파리의 눈렌즈의 광입사면에 조리개를 사용하면, 해당 조리개에 의한 광선의 차단에 기인한 광량손실을 초래하게 된다.

그래서, 본 발명은, 피조명면의 광강도 분포를 개선함은 물론 광량 손실이나 스루풋의 저하를 개선하는 조명장치, 해당 조명장치를 가지는 노광장치 및 이것을 이용한 디바이스 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일측면의 조명장치는, 복수의 제 1의 변에 의해 광축에 수직인 단면이 형성되는 제 1의 광학 소자로 구성되어, 피조명면을 균일하게 조명하기 위한 제 1의 광적분기(light integrator)와, 상기 제 1의 광적분기에 입사하는 광이 상기 제 1의 광적분기의 광입사면을 조명하는 조명범위의 윤곽이, 상기 제 1의 변의 어느 것에 대해서도 각각 평행하지 않은 복수의 제 2의 변으로 구성되도록, 또는 상기 제 1의 광적분기에 입사하는 광이 상기 제 1의 광적분기의 광입사면을 조명하는 조명 범위가, 상기 제 1의 대칭축의 어느 것에 대해서도 비대칭이 되도록, 상기 제 1의 광적분기를 균일하게 조명하기 위한 제 2의 광적분기를 구비한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 측면의 조명장치는, 복수의 제 1의 대칭축을 가지고 광축에 수직인 제 1의 단면 형상을 가지는 제 1의 광학 소자로 구성되어, 피조명면을 균일하게 조명하기 위한 제 1의 광적분기와, 상기 제 1의 광적분기에 입사하는 광이 상기 제 1의 광적분기의 광입사면을 조명하는 조명 범위가, 상기 제 1의 대칭축의 어느 것에 대해서도 비대칭이 되도록, 상기 제 1의 광적분기를 조명하기 위한 제 2의 광적분기, 또는 상기 제 1의 대칭축의 어느 것에 대해서도 비대칭이 되는 동시에 광축에 수직인 제 2의 단면 형상을 가지는 제 2의 광학 소자로 구성되어 있는 제 2의 광적분기를 구비한 것을 특징으로 한다.

이들 조명장치는, 모두, 제 1의 광적분기의 광입사면에 있어서 광강도 분포의 가장자리가 광축에 평행인 면에 대해서 조금씩 어긋나서, 피조명면에 있어서의 광강도 분포의 가장자리에 의한 조도의 불균일성이 완화된다. 관념적으로는, 이것은, 전술한 도 15에 있어서, 광강도 분포(12a) 및 (12e)의 위치가, 지면에 수직인 방향으로 정렬된 로드 렌즈열에 대해서(예를 들면, 서서히 외측 또는 내측으로) 어긋나기 때문에, 피조명면(40)에 있어서의 광강도 분포(52a) 및 (52e)가 (서서히 내측 또는 외측으로) 어긋나서, 광강도 분포의 오목부(53)가 작아지는 것에 상당한다. 단, 실제로는, 광강도 분포(10)의 형상도 지면에 수직인 방향으로 정렬된 로드 렌즈열에 대해서 변화하기 때문에, 광강도 분포(52a) 및 (52e)간의 위치의 어긋남의 완전한 중첩으로는 되지 않는다.

또, 상기 조명장치는, 2개의 적분기의 상대 위치를 변화시킬 뿐이므로, 제 1의 적분기의 앞에 조리개를 설치할 필요성을 배제하고 있으므로, 광량 손실이나 스루풋의 저하를 방지하고 있다. 또, 상기 조명장치는, 제 1의 적분기의 광입사면과 제 2의 적분기의 광입사면이 서로 광학적으로 대략 공액이면 희미해짐(blurring)에 의한 광학 손실이나 스루풋의 저하를 방지할 수가 있으므로 바람직하다.

상기 제 1의 광학 소자는, 예를 들면, 육각형 단면 또는 사각형 단면형상의 로드 렌즈이고, 상기 제 1의 광적분기는 파리의 눈렌즈이어도 된다. 예를 들면, 피조명면이 전형적인 마스크면과 같이 사각형이면, 제 1의 파리의 눈렌즈의 로드 렌즈는 조명광의 차폐를 적게 하기 위해 사각형이 될 것이다. 육각형 단면형상의 로드렌즈는 후술하는 트리플 적분기 구성에서는 특히 바람직하다.

상기 제 1의 광학 소자가, 예를 들면, 육각형 단면 혹은 직사각형 단면 형상의 로드 렌즈이고 상기 제 1의 광적분기가 파리의 눈렌즈인 경우, 상기 제 2의 변은 상기 제 1의 변의 하나에 대해서 약 15°의 각도를 이루는 변을 포함하거나, 상기 제 2의 단면 형상은 상기 제 1의 대칭축의 어느 하나에 대해서 약 15°의 각도를 이루는 제 2의 대칭축을 가진다. 이것은, 정육각형에는 30°마다 대칭축이 존재하므로, 약 15°를 어긋나게 하면 광강도 분포의 가장자리가 횡단하는 로드 렌즈의 위치는 각 로드 렌즈열에 대해서 동일하게 되지 않게 되기 때문이다.

마찬가지로, 상기 제 1의 광학 소자는 사각형 단면 형상의 로드 렌즈이고, 상기 제 1의 광적분기가 파리의 눈렌즈인 경우, 상기 제 2의 변은 상기 제 1의 변의 어느 하나에 대해서 약 22.5°의 각도를 이루는 변을 포함하거나, 상기 제 2의 단면 형상은 상기 제 1의 대칭축의 어느 하나에 대해서 약 22.5°의 각도를 이루는 제 2의 대칭축을 가진다. 이것은, 정방형에는 45°마다 대칭축이 존재하므로, 약 22.5°를 어긋나게 하면 광강도 분포의 가장자리가 횡단하는 로드 렌즈의 위치는 각 로드 렌즈열에 대해서 동일하게 되지 않게 되기 때문이다.

상기 제 2의 광적분기는, 예를 들면, 사각형 단면형상의 로드 렌즈를 포함하는 파리의 눈렌즈이어도 된다. 예를 들면, 광원이 레이저광원이면 입사광의 형상에 대응하는 사각형 단면 형상이 바람직하다.

상기 제 1의 광적분기의 광출사면에 형성된 2차광원을 이용해서 상기 피조명면을 거의 균일하게 조명해도 된다. 혹은, 상기 조명장치는, 제 3의 광적분기를 또 구비하고, 상기 피조명면은 상기 제 3의 광적분기의 광입사면이며, 상기 제 3의 광적분기의 광출사면에 형성된 2차광원을 이용해서 다른 피조명면을 거의 균일하게 조명해도 된다. 이러한 더블 적분기 구성이나 트리플 적분기 구성에 대해서 본 발명은 매우 적합하다.

특히, 트리플 적분기의 경우, 예를 들면, 다른 피조명면이 전형적인 마스크면과 같이 사각형이면, 제 3의 파리의 눈렌즈의 로드 렌즈는 조명광의 차폐를 줄이기 위해서 사각형으로 해도 되고, 제 1의 파리의 눈렌즈의 로드 렌즈는 제 3의 파리의 눈렌즈에 대한 소정의 조명 조건(예를 들면, 간섭인자 σ)을 가지는 유효광원 형상을 원형으로 하기 위해서 육각형이나 사각형으로 해도 된다. 원형의 조명 영역을 얻기 위해서는 광의 이용 효율상 육각형이 바람직하다.

또한, 본 발명의 다른 측면으로서의 노광장치는, 상기 조명장치와, 레티클 또는 마스크에 형성된 패턴을 피노광체에 투영되도록 투영광학계를 포함한다. 이러한 노광장치도, 상기 조명장치와 마찬가지로, 상기 피조명면 또는 상기 다른 피조명면으로서의 레티클 또는 마스크의 유효광원 분포를 균일하게 할 수가 있다.

본 발명의 또 다른 측면으로서의 디바이스 제조방법은, 상기 노광장치를 이용해서 상기 피노광체를 투영 노광하는 공정과, 상기 투영 노광된 상기 피노광체에 소정의 프로세스를 실시하는 공정을 구비한다. 상기 노광장치의 작용과 마찬가지의 작용을 발휘하는 디바이스 제조방법의 청구항은, 그들의 중간 및 최종 결과물인 디바이스 자체에도 그 효력이 미친다. 또한, 이러한 디바이스는, 예를 들면, LSI나 VLSI 등의 반도체 칩, CCD, LCD, 자기센서, 박막 자기 헤드 등을 포함한다.

본 발명의 일측면의 조명광학계는, 광원으로부터의 광을 이용해서 광적분기의 복수의 집광계를 조명하는 제 1의 광학계와, 상기 복수의 집광계로부터의 광속을 이용해서 피조명면을 조명하는 제 2의 광학계를 가지고, 상기 복수의 집광계중 일부의 집광계로부터의 복수의 광속이 각각 상기 피조명면전체를 조명하고, 상기 복수의 집광계의 나머지의 집광계로부터의 복수의 광속은, 각각 상기 피조명면의 일부만을 조명하는 동시에, 서로 다른 조명 범위를 지니는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 다른 측면의 조명광학계는, 광원으로부터의 광을 이용해서 광적분기의 복수의 집광계를 조명하는 제 1의 광학계와, 상기 복수의 집광계로부터의 광속을 이용해서 피조명면을 조명하는 제 2의 광학계를 가지는 조명광학계에 있어서, 상기 제 1의 광학계로부터의 광이 상기 광적분기의 광입사면을 조명하는 조명 범위의 윤곽을 형성하는 복수의 변의 각각이, 상기 복수의 집광계 각각의 광입사면의 윤곽을 형성하는 복수의 변의 어느 것과도 서로 평행이 아니다. 또, 상기 제 1의 광학계로부터의 광이 상기 광적분기의 광입사면을 조명하는 조명 범위가 복수의 대칭축을 지녀도 되고, 또한, 상기 복수의 집광계의 각각의 광입사면이 상기 대칭축 및 해당 대칭축에 평행한 복수의 직선에 대해서 비대칭인 것을 특징으로 한다.

이들 조명장치는, 제 1의 광적분기의 광입사면에 있어서 광강도 분포의 가장자리 위치가 광축에 평행한 면에 관해서 조금씩 차이가 있기 때문에, 피조명면에 있어서의 광강도 분포의 가장자리에 의한 조도의 불균일성이 완화된다. 또, 2개의 적분기의 상대 위치를 변화시키는 것만으로도, 제 1의 적분기의 앞에 조리개를 배치할 필요성을 배제하고 있으므로 광량 손실이나 스루풋의 저하를 방지할 수가 있어 바람직하다.

본 발명의 또다른 측면의 조명광학계는, 광원으로부터의 광을 이용해서 복수의 집광계를 조명하는 제 1의 광학계와, 상기 복수의 집광계로부터의 광속을 이용해서 피조명면을 조명하는 제 2의 광학계를 구비한 조명광학계에 있어서, 상기 제 1의 광학계가 복수의 집광계를 가지는 제 1의 광적분기를 가지고, 상기 광적분기의 각각의 집광계의 광입사면의 윤곽을 형성하는 복수의 변의 각각이, 상기 제 1의 광적분기의 각각의 집광계의 광입사면의 윤곽을 형성하는 복수의 변의 어느 것과도 서로 평행하지 않은 것을 특징으로 한다. 이 조명장치는, 제 1의 광적분기의 광입사면에 있어서 광강도 분포의 가장자리가 들어오는 위치가 광축으로 평행한 면에 대해서 조금씩 어긋난다. 이 때문에, 피조명면에 있어서의 광강도 분포의 가장자리에 의한 조도의 불균일성이 완화된다.

본 발명의 또다른 측면의 조명광학계는, 광원으로부터의 광을 이용해서 광적분기의 복수의 집광계를 조명하는 제 1의 광학계와, 상기 복수의 집광계로부터의 광을 이용해서 피조명면을 조명하는 제 2의 광학계를 가지는 조명광학계에 있어서, 상기 제 1의 광학계가 복수의 집광계를 가지는 제 1의 광적분기를 가지고, 상기 제 2의 광학계가 복수의 집광계를 가지는 제 2의 광적분기를 가지고, 상기 광적분기의 각각의 집광계의 광입사면의 윤곽을 형성하는 복수의 변의 각각이, 상기 제 1의 광적분기의 각각의 집광계의 광입사면의 윤곽을 형성하는 복수의 변의 어느 것에 대해서도 서로 평행하지 않으며, 상기 광적분기의 광입사면과 상기 제 2의 광적분기의 광입사면이, 광학적으로 서로 비공액인 위치 관계에 있는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 제 2의 광적분기의 광입사면과 상기 피조명면은, 광학적으로 서로 공액인 위치 관계에 있이도 된다.

본 발명의 다른 목적 및 또다른 특징은 이하 첨부도면을 참조해서 설명되는 바람직한 실시예에 의해 쉽게 밝혀질 것이다.

바람직한 실시형태의 상세한 설명

이하, 첨부도면을 참조해서 본 발명의 한 측면으로서의 노광장치(1) 및 조명장치(100)에 대해 설명한다. 여기서, 도 10은, 노광장치(l)의 단순화된 광로를 나타내는 개략도이다. 노광장치(1)는, 조명장치(100)와, 레티클(200)과, 투영광학계(300)와, 플레이트(400)를 구비한다. 도 1은, 조명장치(100)의 일례의 단순화된 광로를 나타내는 개략도이다.

본 실시 형태의 노광장치(1)는, 스텝-앤드-스캔 방식으로 마스크(200)에 형성된 회로 패턴을 플레이트(400)에 노광하는 투영노광장치이지만, 본 발명은 스텝-앤드-리피트 방식 및 그 외의 노광 방식을 적용할 수가 있다. 여기서, "스텝-앤드-스캔" 방식은, 마스크에 대해서 플레이트를 연속적으로 스캔해서 마스크 패턴을 플레이트에 노광하는 동시에, 1 쇼트의 노광 종료후 플레이트를 스텝 이동해서, 다음의 쇼트의 노광 영역으로 이동하는 노광법이다. 또한, "스텝-앤드-리피트" 방식은, 플레이트의 쇼트의 일괄 노광 마다 플레이트를 스텝 이동해서 다음의 쇼트를 노광 영역으로 이동하는 노광법이다.

조명장치(100)는, 전사용의 회로 패턴이 형성된 레티클(200)을 조도 불균일 없이, 또한, 유효광원 분포를 균일하게 조명하고, 광원부와 조명광학계를 포함한다. 광원부는, 광원(110)과, 빔 정형광학계(120)를 가진다.

광원(110)은, 본 실시형태에서는, 파장 약 193nm의 ArF엑시머 레이저(excimer laser), 파장 약 248nm의 KrF 엑시머레이저, 파장 약 157nm의 F₂엑시머 레이저(excimer laser) 등 레이저광원을 사용한다. 단, 본 발명의 광원(110)의 종류는 엑시머 레이저(excimer laser)로 한정되지 않고, 예를 들면, YAG 레이저를 사용해도 되며, 그 레이저의 개수도 한정되지 않는다. 또, 광원은, 예를 들면, 일반적으로 500W이상의 출력의 초고압 수은 램프, 크세논램프 등을 사용해도 된다. 또한, 레이저(110)는, 수은 램프의 g선(파장 약 436nm)이나 i선(파장 약 365nm)이어도 된다.

빔 정형광학계(120)는, 예를 들면, 복수의 원통형 렌즈를 갖춘 빔 액스팬더 등을 사용할 수가 있고, 레이저(110)로부터의 평행광속의 단면 형상의 치수의 종횡 비율을 소망하는 값으로 변환(예를 들면, 단면 형상을 직사각형으로부터 정방형으로 변환)함으로써, 빔 형상을 원하는 것으로 성형한다. 빔 정형광학계(120)는, 후술하는 광적분기(150)를 조명하는데 필요한 크기와 발산각을 지니는 광속을 형성한다.

또, 도 1에는 표시하지 않았지만, 광원부는, 간섭성의 레이저광속을 비간섭성의 것으로 하는 비간섭성화 광학계를 사용하는 것이 바람직하다. 비간섭성화 광학계는, 예를 들면, 입사광속을 광분할면에서 적어도 2개의 광속(예를 들면, p편광과 s편광)으로 분기하고, 그 중 한 쪽의 광속을, 광학부재를 개재하여 다른 쪽의 광속에 대해서 레이저광속의 간섭길이 이상의 광로길이차이를 부여한 후, 광분할면에 재유도해서 다른 쪽의 광속과 중첩해서 출사되도록 하는 적어도 1개의 리턴계를 사용해도 된다.

조명광학계는 마스크(200)를 조명하고, 파리의 눈렌즈(130) 및 (150), 콘덴서 렌즈(140) 및 (160)를 구비한다. 이와 같이 해서, 본 실시 형태의 조명광학계는 2개의 광적분기를 구비한 더블 적분기 구성을 채용하고 있다.

파리의 눈렌즈(130) 및 (150)는, 피조사면을 균일하게 조명하는 기능을 가지고, 입사광의 파면을 분할해서 광출사면 또는 그 근방에 복수의 광원을 형성하는 파면 분할형 광적분기이다. 파리의 눈렌즈(130) 및 (150)는 입사광의 각도 분포를 위치분포로 변환해서 출사하고, 파리의 눈렌즈(130) 및 (150)의 각각의 광입사면(132), (152) 및 광출사면(134), (154)과는 푸리에 변환의 관계가 있다. 본 명세서에 있어서, 푸리에 변환의 관계란, 동공면과 물체면(또는 상면), 물체면(또는 상면)과 동공면간의 광학적인 관계를 의미함). 이것에 의해, 파리의 눈렌즈(130) 및 (150)의 광출사면(134) 및 (154)의 근방은 2차광원이 되고 있다.

파리의 눈렌즈(130) 및 (150)는, 본 실시 형태에서는, 로드 렌즈(즉, 미소 렌즈 소자)를 다수 조합해서 구성되어 있다. 단, 본 발명이 사용 가능한 파면 분할형 광적분기는 파리의 눈렌즈로 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 도 21에 표시한 것 같은 각 조가 직교하도록 배치된 복수의 조의 원통형 렌즈 어레이판 등이어도 되고, 또한, 로드 렌즈가 3면이상의 굴절계면을 가지는 파리의 눈렌즈를 사용해도 된다.

여기서, 원통형 렌즈 어레이판은, 2조의 원통형 렌즈 어레이판(또는 렌티큘라(lenticular)렌즈)을 적층함으로써 구성된다. 도 21(a)에서의 1매째(211)와 4매째(214)의 조의 원통형 렌즈 어레이판은 각각 촛점거리(fl)를 가지고, 2매째(212)와 3매째(213)의 조의 원통형 렌즈 어레이판은 (f1)과는 다른 촛점거리(f2)를 가진다. 동일 조의 원통형 렌즈 어레이판은 상대의 초점 위치에 배치된다. 2조의 원통형 렌즈 어레이판은 서로의 모선 방향이 직각을 이루도록 배치되고, 직교 방향으로 F수(즉, 렌즈의 촛점거리/유효 구경)가 다른 광속을 만든다. 또, 조(set)의 수가 2로 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다. 또한, 서로의 모선 방향이 직교하는 복수의 원통형 렌즈를 이용하고 있으면, 원통형 렌즈의 수는 제한없다. 상술한 도 21의 원통형 렌즈의 조를 광축방향(또는 도 21(a)에서는 상하 방향)으로부터 투시해서 본 도면인 도 21(b)에 있어서, 도 21(a) 중의 원통형 렌즈(211), (212), (213), (214)의 경계선에 의해 칸막이되어 있는 것처럼 보이는 영역(이하, 광분할 영역이라 칭함)은, 청구항중의 '제 1의 광학 소자', ' 제 2의 광학 소자', '집광계'및 그와 유사한 용어에 상당하는 것이고, 각각의 광분할 영역을 형성하는 변은, 청구항의 '제 1의 변', ' 제 2의 변', '복수의 집광계의 광입사면을 형성하는 복수의 변' 및 그와 유사한 용어에 상당하는 것이다.

파리의 눈렌즈(130)는, 파리의 눈렌즈(150)를 균일하게 조명하기 위해서 설치되고, 파리의 눈렌즈(150)는 마스크(200)를 균일하게 조명하도록 설치된다.

파리의 눈렌즈(130)의 로드렌즈는, 본 실시 형태에서는 사각형 단면을 가지고, 파리의 눈렌즈(150)의 로드 렌즈는 본 실시 형태에서는 사각형 또는 육각형 단면을 가진다. 또한, 여기서, "단면"이란 광축에 수직인 면에 대한 단면이다. 파리의 눈렌즈(130)의 로드 렌즈의 형상은 빔 정형광학계(120)를 거친 광속의 형상에 대응하고, 직사각형 각도 분포를 형성할 수가 있다. 파리의 눈렌즈(150)의 로드 렌즈의 형상은, 마스크(200)면의 형상이 직사각형인 경우에는 직사각형에, 마스크(200)면의 형상이 원형인 경우에는 정방형으로부터 보다는 육각형으로부터 원을 형성하는 편이 효율적이므로 육각형 형상을 가진다.

파리의 눈렌즈(130)를 구성하는 로드 렌즈의 광입사면(132)과 파리의 눈렌즈(150)의 광입사면(152)은 대략 공액이다. 이것에 의해, 희미해짐(혹은 흐려짐)에 의한 광량 손실과 스루풋의 저하를 방지할 수가 있다.

이하, 도 2를 참조하고, 파리의 눈렌즈(150)의 광입사면(152)과, 파리의 눈렌즈(130)의 광출사면(134)을 2차광원으로 해서 광입사면(152)을 조명하는 대략 균일한 조명광의 광강도 분포의 형상과의 관계에 대해 설명한다. 여기서, 도 2(a)는, 파리의 눈렌즈(150)가 정방형 단면 형상의 로드 렌즈(156)를 가지는 경우의 광입사면(l52)과 입사광과의 관계를 표시하는 평면도이다. 도 2(b)는, 파리의 눈렌즈(150)가 육각형 단면 형상의 로드 렌즈(156b)를 가지는 경우의 광입사면(152)과 입사광과의 관계를 표시하는 평면도이다.

상세하게는, 파리의 눈렌즈(130)의 로드 렌즈(136)의 형상은 정방형이며, 그 광출사면(134) 근방을 2차광원으로 해서 광입사면(152)을 조명하는 조명광의 광강도 분포의 윤곽 형상은 정방형(138)이 된다.

본 실시 형태에 있어서는, 정방형(138)의 각 변은, 도 2(a)에 표시한 로드 렌즈(156a)의 단면 형상인 정방형의 어느 변과도 평행하지 않거나, 도 2(b)에 표시한 로드 렌즈(156b)의 단면 형상인 육각형의 어느 변과도 평행하지 않다. 또한, 작도상의 편의로부터, 로드 렌즈(136)의 형상을 도시하고 있지 않지만, 그 형상은 정방형(l38)을 5행 5열로 분할함으로써 작성되는 것에 상당한다. 이와 같이 해서, 로드 렌즈(136)의 단면 형상인 정방형의 각 변은, 도 2(a)에 표시한 로드 렌즈(156a)의 단면 형상인 정방형의 어느 변과도 평행하지 않거나, 도 2(b)에 표시한 로드 렌즈(156b)의 단면 형상인 육각형의 어느 변과도 평행하지 않다.

다음에, 대칭축에 주목하면, 도 3(a)에 표시한 바와 같이, 정방형에는 45˚간격으로 대칭축이 존재하고, 도 3(b)에 표시한 바와 같이, 정육각형에는 30˚간격으로 대칭축이 존재한다. 여기서, 도 3은, 정방형 및 정육각형의 대칭축을 설명하기 위한 평면도이다. 정방형(138)은, 도 2(a)에 표시한 로드 렌즈(156a)의 대칭축의 어느 것에 대해서도 비대칭이며, 도 2(b)에 표시한 로드 렌즈(156b)의 대칭축의 어느 것에 대해서도 비대칭이다.

본 실시 형태에서는, 광강도 분포형상으로서의 정방형(138)은 로드 렌즈(156a)의 어느 한 변과 약 22.5˚를 이루고, 로드 렌즈(156b)의 어느 한 변과 약 15˚를 이룬다. 정방형은 45°마다 대칭축이 존재하므로, 약 22.5° 어긋나게 하면 광강도 분포(청구항중에서는 '조명 범위')의 가장자리가 횡단하는 로드 렌즈의 위치는 각 로드 렌즈열에 관해서 동일하지 않게 된다. 여기서, 광강도 분포를 형성하는 복수의 변의 어느 한 변과, 로드 렌즈(원통형 렌즈의 경우는 도 21(b)에 기재의 광분할 영역)의 광입사면을 형성하는 복수의 변 가운데 어느 한 변과의 이루는 각도는, 22.5°로 한정되는 것은 아니고, 18°내지 30°라면 실질적으로 어느 정도 마찬가지 효과를 제공한다. 또한, 광강도 분포의 형상 혹은 로드 렌즈의 광입사면의 형상의 어느 한쪽 혹은 양쪽이 정육각형인 경우, 정육각형은 30°마다 대칭축이 존재하므로, 광강도 분포를 형성하는 복수의 변 가운데 어느 한 변과, 로드 렌즈의 광입사면을 형성하는 복수의 변 가운데 어느 한 변이 이루는 각도를 약 15°로 하면 광강도 분포의 가장자리가 횡단하는 로드 렌즈의 위치는 각 로드 렌즈열에 관해서 동일하지 않게 된다. 여기서, 상기 양자가 이루는 각도는 15°로 한정되는 것은 아니고, 12°내지 20°라면 실질적으로 같은 효과를 제공하게 된다.

필요가 있으면, 파리의 눈렌즈(150)의 광출사면(154)의 근방에 조리개(도시생략)를 설치해도 된다. 조리개는 불필요광을 차광해서 소망한 2차광원을 형성하는 가변 개구 조리개이며, 원형 개구 조리개나 환형상 조명용 조리개 등의 각종의 조리개를 사용할 수가 있다. 가변 개구 조리개를 교환하기 위해서는, 예를 들면, 이들 조리개를 형성하는 원반형상 터릿(turret)을 이용해서, 제어부 및 구동 기구(도시생략)가 개구를 바꿀 수 있도록 터릿을 회전시키면 된다.

콘덴서 렌즈(140)는, 파리의 눈렌즈(130)의 출사광을 파리의 눈렌즈(150)의 광입사면(152)에 중첩시켜 파리의 눈렌즈(150)를 균일하게 조명한다. 콘덴서 렌즈(140)와 파리의 눈렌즈(150)와의 사이에는 조리개(60a) 혹은 (60b)는 존재하지 않기 때문에 조리개에 의한 광량 손실이나 스루풋의 저하를 방지할 수가 있다. 콘덴서 렌즈(160)는, 파리의 눈렌즈(150)의 출사광을 마스크(200)면에 중첩시켜, 마스크(200)면을 균일하게 조명한다.

또한, 필요가 있으면, 주사중의 노광 영역을 제어하기 위한 마스킹 블레이드(조리개 또는 슬릿)를 설치해도 된다. 이 경우, 콘덴서 렌즈(160)는, 파리의 눈렌즈(150)에 의해 파면 분할된 광을 가능한 한 많이 모아, 마스킹 블레이드로 중첩시켜, 이것에 의해 마스크(200)면을 균일하게 쾰러-조명한다. 마스킹 블레이드와 파리의 눈렌즈(l50)의 광출사면(154)과는 푸리에 변환의 관계로 배치되고, 마스크(200)면과 대략 공액인 관계에 배치된다. 노광장치(1)는, 필요하다면, 조도 불균일 제거용의 폭가변 슬릿을 더욱 지녀도 된다.

마스킹 블레이드는, 예를 들면, 투영광학계(300)가 렌즈타입인 경우에는 거의 직사각형의 개구부를 가지고, 오프너(Offner)타입의 반사 미러계인 경우는 원호형상의 개구부를 가진다. 마스킹 블레이드의 개구부를 투과한 광속을 마스크(200)의 조명광속으로서 사용한다. 마스킹 블레이드는 개구폭을 자동 가변할 수 있는 조리개이며, 후술하는 플레이트(400)의 (개구 슬릿의) 전사 영역을 세로 방향으로 변경 가능하게 한다. 또한, 노광장치(1)는, 플레이트(400)의 전사 영역의 가로 방향을 변경하기 위한 상기 마스킹 블레이드와 유사한 구조의 스캔 블레이드를 더욱 지녀도 된다. 스캔 블레이드도 개구폭을 자동 가변할 수 있는 조리개이며, 마스크(200)면과 광학적으로 거의 공액인 위치에 설치된다. 이것에 의해, 노광장치(1)는, 이들 2개의 가변 블레이드를 이용하는 것에 의해 노광을 실시하는 쇼트의 치수에 맞추어 전사 영역의 치수를 설정할 수가 있다.

본 실시 형태의 조명장치(100)에 의하면, 피조명면인 마스크(200)면에서의 광이용효율이 높고, 유효광원 분포가 대략 균일해져, 마스크(200)면의 조도 분포를 대략 균일하게 할 수가 있다.

도 14에 표시한 바와 같이, 파리의 눈렌즈(20)의 광입사면에 있어서 광강도 분포(12)의 가장자리가 교차하는 로드 렌즈는 세로 방향 및 가로 방향으로 복수개 배열되어 있다. 이 도 14에 있어서는, 광강도 분포(12)의 가장자리(12e)(로드 렌즈의 상부족만이 조명되고 있는 상태)와 동일한 상태에서 조명되고 있는 로드 렌즈는, 도 14의 맨 밑의 열의 왼쪽으로부터 2번째, 3번째 및 4번째 렌즈, 즉, 25개의 로드 렌즈중 3개나 있다.

이 때문에, 피조명면(40)에 있어서의 광강도 분포(50)는 도 15에 표시한 바와 같이 된다. 이 도 15는 도 14의 (12a), (12b), (12c), (12d), (12e)를 관통하는 직선광축을 포함하는 면에 있어서의 광학계의 단면도이다. 이 광강도 분포(50)를 2차원적으로 보면, 도 16에 표시한 바와 같이 된다. 도 14에 있어서 로드 렌즈의 수는 5×5=25개인 반면, 도 16에서는 4×4=16개이다. 이 도면은 원리를 설명하는 도면이므로, 로드 렌즈의 개수에 관계없이 동일한 같은 광강도 분포를 얻을 수 있는 것은 명백하다. 이것은 도 17 및 도 18에도 적용된다. 도 16은, 후술하는 도 17에 대응하고 있다. 또한, 도 16은 본 발명의 이해를 돕기 위해, 컬러 도면을 본 출원에 첨부하고 있다. 도 16(a)에 있어서의 숫자는 각 로드 렌즈(26)의 광강도 분포의 더한 횟수를 나타내고 있다. 이해를 용이하게 하기 위해, 도 16(b)에 조명영역에 대표적인 중첩횟수를 기재한다. 도 16에 있어서, 파리의 눈렌즈(20)의 전단에 있는 파리의 눈렌즈와의 차이는 O도이며, 양 파리의 눈렌즈의 로드 렌즈의 단면 형상의 변은 서로 평행하다.

이에 대해서, 파리의 눈렌즈(150)의 광입사면(152)에 있어서의 광강도 분포(138)의 가장자리가 횡단하는 로드렌즈(156a)는 도 2에 표시한 세로 방향 및 가로방향에 있어서 고정되지 않고 조금씩 어긋나 있다. 예를 들면, 제일 아래의 오른쪽으로부터 2번째와 3번째 및 4번째의 로드 렌즈(156a)에는 광강도 분포(138)의 가장자리가 교차하고 있지만, 오른쪽으로부터 1번째, 5번째 또는 6번째의 로드 렌즈(156a)에는 교차하고 있지 않다. 세로 방향 및 가로방향에 보면, 광강도 분포(138)가 교차하고 있는 로드 렌즈(156a)의 위치라든지, 광강도분포가 교차하고 있는 영역의 형상이나 크기도 변화하고 있는 것을 이해할 수 있다. 여기서, 로드 렌즈의 수가 다른 도 15 및 도 16 등에 있어서의 로드 렌즈의 수와는 다르지만, 원리를 설명하는 데 있어서 로드 렌즈의 수는 문제가 되지 않고, 도 2를 이용한 원리의 설명이 타당하다.

이와 같이 해서, 도 2에 표시한 구성에서는, 피조명면인 마스크(200)면에 있어서의 광강도 분포의 가장자리에서의 조도의 불균일성이 완화된다. 이것은, 상기 도 15에 있어서, 광강도 분포(12a) 및 (12e)의 위치가, 지면에 수직인 방향으로 정렬된 로드 렌즈열에 관해서(예를 들면, 서서히 외측 또는 내측으로) 어긋나서, 피조명면(40)에 있어서의 광강도 분포(52a) 및 (52e)가 (서서히 내측 또는 외측으로) 어긋나, 광강도 분포(50)의 오목부(53)가 작아지는 것에 상당한다. 단, 상기 설명한 것처럼, 실제로는 광강도 분포(10)의 형상도 지면에 수직인 방향으로 정렬된 로드 렌즈열에 대해서 변화하기 때문에, 완전하게는 광강도 분포(52a) 및 (52e)의 위치가 어긋난 것의 중첩은 되지 않는다. 어쨌든, 도 2에 표시한 구성에 의해 유효광원의 형상이 균일화되는 것을 이해할 수 있다.

도 2에 표시한 구성에 의한 피조명면(200)에서의 조도 분포를 도 12에 나타낸다. 도 12는 후술하는 도 4에 대응하고 있다. 또한, 도 12의 컬러도면은 본 발명의 이해를 돕기 위해 본 출원에 첨부한다. 도 12(a)에 있어서의 숫자는 각 로드 렌즈(156a)의 광강도 분포를 서로 더한 횟수를 나타내고 있다. 이해를 용이하게 하기 위하여, 도 12(b)에 조명영역에 대한 대표적인 중첩 횟수를 기재한다. 도 12는 파리의 눈렌즈(130)와 (150)간의 상대적인 오프셋각이 22.5°인 경우의 피조명면(200)의 광강도 분포이다.

또, 도 2에 표시한 구성에 있어서, 파리의 눈렌즈(130) 및 (150)간의 상대 오프셋각과 조도불균일과의 관계를 도 13에 나타낸다. 도 16에 표시한 바와 같이 상대오프셋각이 0°일 때는 피조명면(200)상의 조도 불균일이 약 0.37로 높은 반면, 도 12에 표시한 바와 같이 상대오프셋각이 22.5°일 때는 피조명면(200)상의 조도 불균일이 0.23으로 개선되고 있는 것을 이해할 수 있다. 또한, 이 도 12에 있어서, 상대오프셋각이 22.5°가 아니고, 18°내지 30°의 범위내이면, 조도 불균일은 상대오프셋각이 22.5°때와 마찬가지로 상대오프셋각이 0°인 경우와 비교해 작게 할 수가 있으므로, 상대오프셋각은 22.5°로 한정되지 않고, 18°내지 30°라면 몇°이어도 상관없다. 또한, 예시한 것과는 광분할 영역(도 21에 기재)의 형상이 다른 경우, 예를 들면 어느 한 쪽이 정육각형인 경우 또는 양쪽 모두 정육각형인 경우는, 상대오프셋각은 15°가 바람직하지만, 12°내지 20°라면, 거의 같은 효과를 발휘할 수 있다.

또, 도 4에, 도 17의 조건하에, 파리의 눈렌즈(150)의 광입사면(152)에 있어서의 광강도 분포 또는 파리의 눈렌즈(130)를 22.5° 기울여, 로드 렌즈(156a)에 있어서의 광강도 분포의 변이 로드 렌즈(156a)의 변과 비평행(즉, 평행하지 않음) 또는 비대칭이 되도록 설정해서 광강도 분포를 계산한 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 마찬가지로, 도 5에, 도 18의 조건하에, 파리의 눈렌즈(150)의 광입사면(152)에 있어서의 광강도 분포 또는 파리의 눈렌즈(130)를 15°기울여, 로드 렌즈(156b)에 있어서의 광강도 분포의 변이 로드 렌즈(156b)의 변과 비평행 또는 비대칭이 되도록 설정해서 광강도 분포를 계산한 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 어느 경우도 약간의 광강도 분포의 불균일성은 남아 있으나, 도 17 및 도 18에 비해서 균일성은 개선되어 있는 것을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 도 4 및 도 5의 컬러도면은, 발명의 이해를 돕기 위해 본 출원에 첨부한 것이다.

다음에, 조명장치(100)의 변형예를, 도 6을 참조해서 설명한다. 여기서, 도 6은, 조명장치(100)의 변형예로서의 조명장치(100A)의 단순화된 광로를 나타내는 개략도이다. 또한, 조명장치(100)대신에 조명장치(100A)를 적용한 노광장치(1A)의 단순화된 광로도를 도 7에 나타낸다.

조명장치(100A)는, 콘덴서 렌즈(160)의 후단에 더욱 파리의 눈렌즈(170)와 콘덴서 렌즈(180)를 마련한 트리플 적분기 구성의 일례이다. 파리의 눈렌즈(170)의 로드 렌즈의 단면 형상은, 마스크(200)면의 형상이 전형적으로 직사각형 모양이므로, 직사각형 모양으로 설정되어 있다. 콘덴서렌즈(180)는, 파리의 눈 렌즈(170)의 출사광을 마스크(200)면상 중첩시켜, 마스크(200)면을 균일하게 조명한다. 전술한 바와 같이, 콘덴서 렌즈(180)와 마스크면사이에 마스킹블레이드 등을 배치해도 된다.

조명장치(100A)의 광학계에 있어서는, 파리의 눈렌즈(130)는 광원(110)으로부터의 광강도 분포가 변화해도 피조명면(200)에서의 영향이 발생하지 않게 하는 것이며, 파리의 눈렌즈(150)는 유효광원 형상을 대략 균일하게 하는 것이고, 파리의 눈렌즈(170)는 피조명면으로서의 마스크(200)면의 조도 분포를 대략 균일하게 하기 위한 것이다.

파리의 눈렌즈(150)에 입사하는 광강도 분포나 파리의 눈렌즈(130)의 로드 렌즈와 로드 렌즈(156a) 및 (156b)와의 관계는 도 2를 참조해서 설명한 관계와 완전히 같으므로, 여기에서는 그 설명은 생략한다.

본 실시 형태에 있어서는, 파리의 눈렌즈(170)에 입사하는 광강도 분포와, 파리의 눈렌즈(150)의 로드 렌즈(156)와 파리의 눈렌즈(170)의 로드 렌즈와의 관계 도 도 2를 참조해서 설명한 관계와 마찬가지로, 비평행, 비대칭으로 하고 있다. 이와 같이 해서, 파리의 눈렌즈(170)를 배치함으로써, 피조명면인 마스크(200)면에 있어서의 조도균일화를 더욱 향상시키고 있다. 여기서, 파리의 눈렌즈(150)와 파리의 눈렌즈(170)와의 관계는, 종래대로 입사광강도 분포를 희미하게 하거나, 조리개를 사용해도 상관없다.

"희미하게 함"(혹은 흐리게 함)의 효과에 대해 설명한다. 종래 기술의 설명도인 도 14에 있어서, 광강도 분포(12)의 가장자리부(12a) 및 (12e)를 희미하게 하는 것을 생각할 수 있다. 이것에 의해, 예를 들면, 파리의 눈렌즈(20)의 광입사면(22)을 전단의 파리의 눈렌즈를 구성하는 로드 렌즈의 광입사면과 공액인 위치로부터 비켜 놓는 등에 의해 실현할 수가 있다. 도 14를 희미하게 한 예를 도 20에 표시한다. 여기서, 도 20은, 후단의 파리의 눈렌즈와, 주변부가 희미하게 된 입사광의 광강도 분포와, 피조명면의 광강도 분포와의 관계를 나타내는 모식도이다. 도 20에 표시한 바와 같이, 광강도 분포(14a) 내지 (14e)(이하, 특별한 언급이 없는 이상 참조 번호 (14)는 이들을 총괄하는 것으로 함)를 가지는 입사광(10A)은 광강도 분포(14a) 및 (14b), (14d) 및 (14e)가 완만하게 경사져 있는 것을 나타낸다. 이와 같이 해서 파리의 눈렌즈(20)에 입사하는 입사광(10A)의 광강도 분포(14)의 가장자리가 희미하게 되어 있는 경우, 피조명면(40)의 오른쪽에 표시한 바와 같은 5개의 광강도 분포(54a) 내지 (54e)가 중첩된 균일한 광강도 분포(50A)가 피조명면(40)위에 형성된다.

그러나, 파리의 눈렌즈의 광입사면에서 입사광의 광강도 분포를 희미하게 했을 경우에는, 헬름홀츠-라그랑지 불변량(Helmholtz-Lagrange invariant)이 증대되므로 광량 손실이 된다. 헬름홀츠-라그랑지 불변량이란, 광축으로부터의 높이와 광축이 이루는 각으로, 광학에 있어서의 헬름홀츠-라그랑지의 법칙으로 불리는 것에 의해 광학계에 있어서 감소하지 않는 양이다. 조명장치에 있어서는, 피조명면의 크기와 피조명면에 입사하는 광선의 최대각이 정해져 있으므로, 피조명면에 있어서의 헬름홀츠-라그랑지 불변량은 정해져 있게 된다. 파리의 눈렌즈의 광입사면에 있어서 분포를 희미하게 한 경우에는, 광축이 이루는 각은 변함없이, 광축으로부터의 높이가 증가하게 되므로, 헬름홀츠-라그랑지 불변량을 증가시키게 된다. 상술한 바와 같이, 헬름홀츠-라그랑지 불변량은 광학계에 의해 감소하는 일이 없고, 변화하지 않고, 단지 증대할 뿐이므로, 피조명면에 있어서의 헬름홀츠-라그랑지 불변량을 초월한 광은 피조명면까지 도달할 수 없어, 광학계내에서 희미하게 되어 광량 손실로 된다. 즉, 희미하게 하는 것은 광강도 분포를 균일하게 하는데 있어서는 유효한 수단이 될 수 있지만, 광량 손실이 커서, 빈번하게 사용할 수는 없다.

본 실시 형태에 의하면, 파리의 눈렌즈(150)의 광입사면(152)에 있어서, 광강도 분포를 희미하게 하지 않고, 또, 조리개에 의한 차폐가 없기 때문에, 광이용 효율이 높고, 유효광원 분포가 균일해서, 피조명면의 균일한 조도 분포를 얻을 수 있다.

또, 본 실시 형태(변형예)에 있어서 파리의 눈렌즈 대신에 원통형 렌즈를 이용해도 상관없다. 여기서, 파리의 눈렌즈 대신에 원통형 렌즈를 이용하는 경우, 서로의 모선 방향이 직교하는 복수의 원통형 렌즈를 조합시킴으로써, 파리의 눈렌즈와 동등한 효과를 가져오는 구성으로 해서, 본 실시 형태의 도 6 혹은 도 7의 파리의 눈렌즈(130), (l50), (170)를 상술한 원통형 렌즈의 조합과 교체한다. 그 때, 원통형 렌즈의 조합은, 상술한 도 21에 표시한 바와 같은 조합이어도 되고, 또는, 서로의 모선 방향이 직교하는 복수의 원통형 렌즈를 도 21과는 다른 구성으로 조합시켜도 된다. 여기서, 복수의 원통형 렌즈의 조합을 광축방향으로부터 본 때, 이 원통형 렌즈의 조합은 도 21(b)와 같이 격자모양으로 보인다. 여기서, 분할되어 있는 것처럼 보이는 하나 하나의 영역을 광분할 영역이라고 칭한다. 이 광분할 영역(210)이 파리의 눈렌즈의 로드 렌즈에 상당하는 기능을 나타내는 부분이다.

이 광분할 영역(210)의 윤곽을 구성하는 복수의 변을, 도 6의 파리의 눈렌즈(130)와 (150)대신에 배치한 2조의 원통형 렌즈간에 비평행으로 하고, 도 6에 있어서 파리의 눈렌즈(150)와 (170)대신에 배치한 2조의 원통형 렌즈의 조합간에도 비평행으로 한다. 나아가서는, 도 6에 있어서 파리의 눈렌즈(130)와 (150)대신에 배치한 2조의 원통형 렌즈의 조합간에 서로의 광분할 영역의 윤곽을 형성하는 변이 이루는 각도를 22.5°로 하고, 도 6에 있어서 파리의 눈렌즈(150)와 (170)대신에 배치한 2조의 원통형 렌즈의 조합간에도 서로의 광분할 영역의 윤곽을 형성하는 변이 이루는 각도를 22.5°로 한다. 도 6에 있어서, 파리의 눈렌즈(130)와 (170)대신에 배치한 2조의 원통형 렌즈의 조합간에는, 원통형 렌즈가 가지는 격자의 변은 서로 평행하지만, 물론 평행이 안되도록 해도 상관없다.

또, 파리의 눈렌즈(130)대신에 배치한 원통형 렌즈의 조합이 가지는 광분할 영역의 대칭축 및 그것과 평행한 직선에 대해서, 파리의 눈렌즈(150)대신에 배치한 원통형 렌즈의 조합이 가지는 광분할 영역은 비대칭이며, 또한, 파리의 눈렌즈(150)대신에 배치한 원통형 렌즈의 조합이 가지는 광분할 영역의 대칭축 및 그것과 평행한 직선에 대해서, 파리의 눈렌즈(170)대신에 배치한 원통형 렌즈의 조합이 가지는 광분할 영역은 비대칭이다. 그러나, 파리의 눈렌즈(130)대신에 배치한 원통형 렌즈의 조합이 가지는 광분할 영역의 대칭축 및 그것과 평행한 직선에 대해서, 파리의 눈렌즈(170)대신에 배치한 원통형 렌즈의 조합이 가지는 광분할 영역은 대칭인 것이 바람직하지만, 비대칭이어도 상관없다.

다음에, 조명장치(100)의 또다른 변형 예를, 도 11을 참조해서 설명한다. 여기서, 도 11은, 조명장치(100)의 변형 예로 조명장치(100B)의 단순화된 광로를 나타내는 개략도이다. 조명장치(100B)는, 옵티컬 파이프(혹은 내면 반사 부재)(190)를 광적분기로서 사용하고, 집광광학계(120a)와 릴레이 광학계(195)를 구비하고 있다.

집광광학계(120a)는 옵티컬 파이프(190)의 광입사면근방에 광원(110)으로부터의 광을 집광하고, 옵티컬 파이프(190)에 입사하는 광에 소정의 발산각을 가지는 광을 형성한다. 집광광학계(120a)는, 적어도 한 매의 렌즈 소자로 구성되지만, 경우에 따라서는 광로를 편향시키는 미러(mirror)를 구비해도 된다. 또한, 옵티컬 파이프(190)가 유리봉으로 구성되어 있는 경우에는, 유리봉의 내구성을 높이기 위해, 집광광학계(120a)에 의한 집광점은 옵티컬 파이프(190)의 광입사면(192)보다 광원쪽에 디포커스되고 있다.

옵티컬 파이프(190)는, 집광광학계(120a)에 의한 집광점으로부터 소정의 발산각을 갖고 입사한 광이 안쪽에서 반사를 계속함으로써, 광입사면에서 불균일한 광강도 분포를 광출사면에서 균일하게 한다. 이 옵티컬 파이프(190)의 광입사면(192)은 집광점으로부터 조금 떨어져서 배치된다. 이것은, 초점 근방에서는 막대한 에너지 밀도가 되어, 옵티컬 파이프(190)의 광입사면의 코팅(또는 반사 방지막)이나 유리재료가 손상할 우려가 있기 때문이다.

본 실시 형태에 있어서, 옵티컬 파이프(190)는, 6각형의 단면 형상에 의해 반사면을 구성하고, 예를 들면, 유리로 이루어진 6각기둥형상 봉이다. 다만, 이 구조는 예시적이고, 단면은 m각형(m = 짝수) 이어도 되고, 중공의 봉형상(로드)이어도 된다. 옵티컬 파이프(190)의 광입사면(192)과 파리의 눈렌즈(150)의 광입사면(152)과는 광학적으로 공액에 배치되고, 옵티컬 파이프(190)의 형상은, 예를 들면, 사각형으로, 파리의 눈렌즈(150)와는 도 2에 표시한 바와 같이 배치된다.

릴레이광학계(195)는, 옵티컬 파이프(190)의 광출사면(194)을 파리의 눈렌즈(150)의 광입사면(152)에 소정의 배율로 결상시켜서, 쌍방이 서로 대략 공액 관계가 되고 있다. 릴레이광학계(195)는, 배율 가변의 줌 렌즈로 구성되어 있어, 파리의 눈렌즈(150)에 입사하는 광속 영역을 조정하는 것이 가능해지고 있다. 이 때문에, 복수의 조명 조건(즉, 간섭인자 σ: 조명광학계의 NA/투영광학계 NA)을 형성할 수가 있다.

그 외의 구성은 조명장치(100)와 마찬가지이므로, 여기에서는 자세한 설명은 생략한다. 이러한 조명장치(100B)도 상기 조명장치(100)와 같은 작용을 발휘할 수 있다.

단, 조명장치(100B)는, 옵티컬 파이프(190)가 유효광원 분포의 균일성을 향상시키기 위해 긴 광학 로드를 필요로 하므로, 유리재료의 투과율에 의한 영향이 크다. 이 때문에, 단파장의 광원(예를 들면, 파장 157nm의 F₂엑시머 레이저)을 사용하는 경우는 투과율에 있어서 뛰어난 조명장치(100) 또는 (100A)를 사용하는 편이 바람직하다.

마스크(200)는, 예를 들면, 석영으로 이루어지고, 그 위에는 전사되어야 할 회로 패턴(또는 상)이 형성되고, 마스크 스테이지(도시생략)에 의해 지지 및 구동된다. 마스크(200)로부터 출사한 회절광은, 투영광학계(300)를 통해서 플레이트(400)위에 투영된다. 플레이트(400)는, 피노광체이며, 레지스트가 도포되어 있다. 마스크(200)와 플레이트(400)와는 광학적으로 공액의 관계에 배치된다.

노광장치(1)가 스텝-앤드-스캔 방식의 노광장치(즉, 스캐너)이면, 마스크(200)와 플레이트(400)를 주사함으로써 마스크(200)의 패턴을 플레이트(400)위에 전사한다. 또, 노광장치(1)가, 스텝-앤드-리피트 방식의 노광장치(즉, 축소투영형 노광장치)이면, 마스크(200)와 플레이트(400)를 정지시킨 상태에서 노광을 실시한다.

마스크 스테이지(도시생략)는, 마스크(200)를 지지해서 이동 기구(도시생략)에 접속된다. 마스크 스테이지 및 투영광학계(300)는, 예를 들면, 마루 등에 놓인 베이스 프레임에 예를 들면, 댐퍼 등을 개재하여 지지를 받는 스테이지경통정반 위에 설치된다. 마스크 스테이지는, 당업계에서 잘 알려진 구성도 적용할 수 있다. 이동 기구(도시생략)는 리니어 모터 등으로 구성되어, 광축과 직교하는 방향으로 마스크 스테이지를 구동함으로써, 마스크(200)를 이동할 수가 있다. 노광장치(1)는, 마스크(200)와 플레이트(400)를 제어장치(도시생략)에 의해 동기시킨 상태에서 주사한다.

투영광학계(300)는, 마스크(200)에 형성된 패턴을 거친 회절광속으로부터 플레이트(400)위에 상을 결상한다. 투영광학계(300)는, 복수의 렌즈 소자만으로 이루어진 광학계, 복수의 렌즈 소자와 적어도 1매의 오목거울을 가지는 반사 굴절광학계(카타디옵트릭(catadioptric) 광학계), 복수의 렌즈 소자와 적어도 1매의 키노폼(kinoform) 등의 회절광학 소자를 가지는 광학계, 전체 거울형의 광학계 등을 사용할 수가 있다. 색수차의 보정이 필요한 경우에는, 서로 분산치(압베치)가 다른 유리재료로 이루어진 복수의 렌즈 소자를 사용해서, 회절광학 소자를 렌즈 유닛과 역방향의 분산이 생기도록 구성해도 된다.

플레이트(400)는, 본 실시 형태에서는 웨이퍼이지만, 액정 기판이나 그 외의 피처리체를 넓게 포함한다. 플레이트(400)에는 포토레지스트(photoresist)가 도포되어 있다. 포토레지스트 도포 공정은, 사전 처리와, 밀착성 향상제 도포처리와, 포토레지스트 도포처리와, 예비소성 처리를 포함한다. 사전 처리는 세정, 건조 등을 포함한다. 밀착성 향상제 도포처리는, 포토레지스트와 기재와의 밀착성을 높이기 위한 표면 개질처리(즉, 계면활성제 도포에 의한 소수성화 처리)이며, HMDS (Hexamethyl-disilazane) 등의 유기막을 코트 또는 증기 처리한다. 예비소성처리는 베이킹(혹은 소성) 공정이지만, 현상 후의 그것 보다도 소프트하며, 용제를 제거한다.

플레이트(400)는 웨이퍼 스테이지(도시생략)의 지지를 받는다. 웨이퍼 스테이지는, 당업계에서 잘 알려진 구성도 적용할 수가 있으므로, 여기에서는 그 상세한 설명은 생략한다. 예를 들면, 웨이퍼스테이지는 리니어 모터를 이용해서 광축과 직교하는 방향으로 플레이트(400)를 이동한다. 마스크(200)와 플레이트(4O0)는, 예를 들면, 동기해서 주사되고, 마스크 스테이지와 웨이퍼 스테이지의 위치는, 예를 들면, 레이저 간섭계 등에 의해 감시되고, 양자는 일정한 속도 비율로 구동된다. 웨이퍼 스테이지는, 예를 들면, 댐퍼를 개재하여 마루 등의 위에 지지된 스테이지 정반 위에 설치된다.

이하, 노광장치(1)의 노광 동작에 대해 설명한다. 노광에 있어서, 광원 (110)으로부터 사출된 광은, 빔 정형광학계(120)에 의해 그 빔 형상이 원하는 형상으로 성형된 후에, 파리의 눈렌즈(130)에 입사한다. 파리의 눈렌즈(130)는 콘덴서 렌즈(140)를 개재하여 파리의 눈렌즈(150)을 균일하게 조명한다. 파리의 눈렌즈(150)를 통과한 광속은 콘덴서 렌즈(160)를 개재해서 마스크(200)면을 조명한다. 파리의 눈렌즈(130)와 (150)와의 위치 관계에 의해, 유효광원 형상의 균일화를 도모할 수 있다.

또한, 파리의 눈렌즈(130)와 (150)와의 위치 관계를 조절하는 경우, 어느 쪽을 회전시켜도 된다 단, 예를 들면, 도 6에 표시한 구성에 있어서, 파리의 눈렌즈(150)의 로드 렌즈(156)의 단면 형상은 통상은 육각형으로 설정되고, 육각형으로부터 원형을 생성할 경우에는 회전에 의한 영향이 없기 때문에 파리의 눈렌즈(150)가 회전되는 것이 바람직하다.

마스크(200)를 통과한 광속은 투영광학계(300)의 결상 작용에 의해, 플레이트(400)위에 소정 배율로 축소 투영된다. 플레이트(400)상의 노광광속의 각도 분포(즉, 유효광원 분포)는 거의 균일하게 된다. 노광장치(1)가 스테퍼이면, 광원부와 투영광학계(300)는 고정하고, 마스크(200)와 플레이트(400)를 동기 주사해서, 쇼트 전체를 노광한다. 또한, 플레이트(400)의 웨이퍼 스테이지를 스텝하여, 다음의 쇼트로 옮겨, 플레이트(400)위에 다수의 쇼트를 노광 전사한다. 노광장치(1)가 스캐너면, 마스크(200)와 플레이트(400)를 정지시킨 상태에서 노광을 실시한다.

본 발명의 노광장치(1)는, 파리의 눈렌즈(130)의 로드 렌즈 또는 파리의 눈렌즈(130)가 형성하는 광강도 분포의 변을 로드 렌즈(156)의 어느 변과도 비평행으로 설정하거나, 혹은 로드 렌즈(156)의 대칭축에 관해서 비대칭으로 설정함에 따라서 유효광원 분포를 균일하게 하므로, 레지스트에의 패턴 전사를 고해상도로 행할 수 있고, 또한, 고품위의 디바이스(반도체소자, LCD 소자, 촬상 소자(CCD 등), 박막 자기 헤드 등)를 제공할 수가 있다. 또, 파리의 눈렌즈(150)의 광입사면 근방에 조리개 등을 배치하지 않기 때문에 광량 손실이나 스루풋의 저하를 방지할 수가 있다.

다음에, 도 8 및 도 9를 참조해서, 상기 노광장치(1)를 이용한 디바이스의 제조방법을 설명한다. 도 8은, 예를 들면, 디바이스( 즉, IC나 LSI 등의 반도체칩, LDS, CCD 등)의 제조방법의 순서도이다. 여기서는, 반도체칩의 제조를 예로설명한다. 스텝 1(회로설계)에서는 반도체디바이스의 회로를 설계한다. 스텝 2(마스크제작)에서는 설계한 회로패턴에 의거해서 마스크를 제작하고, 스텝 3(웨이퍼제조)에서는 실리콘 등의 재료를 이용해서 웨이퍼를 제조한다. 스텝 4(웨이퍼처리)에서는 이와 같이 해서 준비한 마스크와 웨이퍼를 이용해서 리소그라피기술에 의해 웨이퍼상에 실제의 회로를 형성하며, 전(前)공정이라고도 불리며, 스텝 5(조립)에서는 스텝 4에서 처리된 웨이퍼를 반도체칩으로 형성하는 조립공정(후공정이라 불림)이다. 이 공정은 어셈블리(다이싱 및 본딩)공정과 패키징(칩봉인)공정을 포함한다. 스텝 6(검사)에서는 스텝 5에서 작성된 반도체디바이스의 동작체크, 내구성 체크 등을 수행한다. 이들 공정에 의해 반도체디바이스가 완성되어 출하된다(스텝 7).

도 9는 스텝 4의 웨이퍼처리공정의 상세한 순서도이다. 스텝 11(산화)에서는 웨이퍼의 표면을 산화하고, 스텝 12(CVD)에서는 웨이퍼표면에 절연막을 형성하고, 스텝 13(전극형성)에서는 증착법 등에 의해 웨이퍼상에 전극을 형성한다. 스텝 14(이온주입)에서는 웨이퍼에 이온을 주입하이고, 스텝 15(레지스트처리)에서는 웨이퍼에 감광재를 도포한다.

스텝 16(노광)에서는 전술한 노광장치(1)를 이용해서 웨이퍼상에 마스크의 회로패턴을 노광하고, 스텝 17(현상)에서는 노광한 웨이퍼를 현상하고, 스텝 18(에칭)에서는 현상한 레지스트상이외의 부분을 에칭하고, 스텝 19(레지스트박리)에서는 에칭공정후 불필요하게 된 레지스트재를 제거한다.

이들 공정을 반복함으로써, 웨이퍼상에 다중으로 회로패턴이 형성된다. 본 실시 형태의 제조방법을 이용함으로써, 유효광원 분포의 균일화를 도모하는 것이 가능하므로, 종래보다도 고품위의 디바이스를 제조할 수가 있는 동시에 조리개나 희미해짐에 의한 스루풋의 저하를 초래하지 않고, 또, 경제성도 우수하다. 이와 같이, 이러한 노광장치(1)를 사용하는 디바이스 제조방법 및 결과물로서의 디바이스도 본 발명의 한 측면으로서 기능하는 것이다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 설명했으나, 본 발명은 이들 실시예로 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없이, 그 요지의 범위내에서 여러 가지의 변형 및 변경이 가능하다.

본 실시 형태에 의하면, 로드 렌즈의 광입사면에 조리개를 넣지 않고, 또한 로드 렌즈의 광입사면에서 분포를 희미하게 하지 않고 , 피조명면에 있어서 대략 균일한 분포를 얻을 수 있으므로, 광량 손실이 적은 조명장치를 얻는다. 또, 그 조명장치를 이용함으로써, 생산성 높은 노광장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 조명장치, 당해 조명장치를 구비한 노광장치 및 디바이스 제조방법에 의하면, 피조명면의 광강도 분포를 개선하는 동시에 광량 손실이나 스루풋의 저하를 개선할 수가 있다.

도 1은, 본 발명의 조명장치의 단순화된 광로도를 표시한 도면.

도 2는, 도 1에 표시한 2개의 파리의 눈렌즈의 배치 관계를 후단의 파리의 눈렌즈가 취할 수 있는 2개의 형상에 대해서 도시한 평면도.

도 3은, 정방형 및 정육각형의 회전 대칭축을 설명하기 위한 평면도.

도 4는, 도 1에 표시한 조명장치에 있어서의, 로드 렌즈가 정방형의 단면 형상을 가지는 경우의 피조명면에 있어서의 개선된 광강도 분포도.

도 5는, 도 1에 표시한 조명장치에 있어서의, 로드 렌즈가 육각형의 단면 형상을 가지는 경우의 피조명면에 있어서의 개선된 광강도 분포도.

도 6은, 도 1에 표시한 조명장치의 변형예로서의 단순화된 광로도.

도 7은, 도 6에 표시한 조명장치를 가지는 노광장치의 단순화된 광로도.

도 8은, 디바이스(IC나 LSI 등의 반도체 칩, LCD, CCD 등)의 제조를 설명하기 위한 순서도.

도 9는, 도 8에 표시한 스텝 4(웨이퍼 처리)의 상세한 순서도.

도 10은, 도 1에 표시한 조명장치를 구비한 노광장치의 단순화된 광로도.

도 11은, 도 1에 표시한 조명장치의 또다른 변형예로서의 조명장치의 단순화된 광로도.

도 12는, 도 2에 표시한 구성을 사용했을 경우의 피조명면에서의 광강도 분포의 평면적인 모식도.

도 13은, 도 2에 표시한 구성을 사용했을 경우의 2개의 파리의 눈렌즈간의 상대오프셋각도와 피조명면에서의 조도불균일과의 관계를 나타낸 그래프.

도 14는, 종래의 2개의 파리의 눈렌즈를 가지는 조명장치의 후단의 파리의 눈렌즈의 로드 렌즈와 입사광의 광강도 분포 형상과의 관계를 도시하는 평면도.

도 15는, 도 14에 표시한 입사광을 수광한 파리의 눈렌즈가 피조명면에서 형성하는 광강도 분포를 표시한 개략 단면도.

도 16은, 도 15에 표시한 피조명면의 광강도 분포를 2차원적으로 도시한 모식도.

도 17은, 종래의 조명장치에 있어서의 후단의 파리의 눈렌즈의 로드 렌즈가 정방형의 단면 형상을 가지는 경우의 피조명면에 있어서의 조도 분포도.

도 18은, 종래의 조명장치에 있어서의 후단의 파리의 눈렌즈의 로드 렌즈가 육각형의 단면 형상을 가지는 경우의 피조명면에 있어서의 조도 분포도.

도 19는, 도 15에 표시한 피조명면에 있어서의 불균일인 조도 분포를 개선하기 위한 조리개의 개략 평면도.

도 20은, 조명장치에 있어서의 후단의 파리의 눈렌즈와, 주변부가 희미해진 입사광의 광강도 분포와, 피조명면의 광강도 분포와의 관계를 나타내는 모식도.

도 21은, 복수의 원통형 렌즈의 배치를 나타내는 모식도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1, 1A: 노광장치 100, 100A, 100B: 조명장치

110: 광원(또는 레이저) 120: 빔 정형광학계

120a: 집광광학계 130, 150, 170: 파리의 눈렌즈

132, 152, 192: 광입사면 134, 154, 194: 광출사면

136, 156, 156a, 156b: 로드 렌즈 140, 160, 180: 콘덴서 렌즈

150: 광적분기 190: 옵티컬 파이프

195: 릴레이광학계 200: 레티클(또는 마스크)

210: 광분할 영역 211, 212, 213, 214: 원통형 렌즈

300: 투영광학계 400: 플레이트

Claims (59)

1. 삭제
2. 광축에 수직인 면상에 복수의 제 1의 변에 의해 형성된 단면형상을 각각 가진 복수의 제 1의 광학 소자를 포함하고, 피조명면을 균일하게 조명하기 위한 제 1의 광적분기와;

   상기 제 1의 광적분기를 조명하고, 광축에 수직인 면상에 제 1변중 어느것에 대해서도 각각 평행하지 않은 제 2변에 의해 형성된 단면형상을 가진 제 2의 광학소자를 포함하는 제 2의 광적분기를 구비하는 조명장치로서,

   상기 제 1광적분기의 광입사면에서의 조명범위의 윤곽은 제 1의 광학소자의 일부와 교차하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
3. 복수의 제 1의 대칭축을 가지고 광축에 수직인 제 1의 단면 형상을 각각 가지는 복수의 제 1의 광학 소자로 구성되어, 피조명면을 균일하게 조명하기 위한 제 1의 광적분기와;

   상기 제 1의 광적분기를 균일하게 조명하기 위한 제 2의 광적분기를 구비하고,

   상기 제 1의 광적분기에 입사하는 광이 상기 제 1의 광적분기의 광입사면을 조명하는 조명범위는 제 1 대칭축중 어느 것에 대해서도 비대칭이 되고, 조명범위의 윤곽은 제 1 광학소자의 일부와 교차하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
4. 복수의 제 1의 대칭축을 가지고 광축에 수직인 제 1의 단면형상을 각각 가지는 제 1의 광학소자로 구성되어, 피조명면을 균일하게 조명하기 위한 제 1의 광적분기와;

   광축에 수직인 면상의 제 1의 대칭축의 어느 것에 대해서도 비대칭인 제 2의 단면형상을 가진 제 2의 광학소자로 구성되어, 상기 제 l의 광적분기를 조명하기 위한 제 2의 광적분기를 구비하고,

   상기 제 1의 광적분기의 광입사면에 있어서의 조명범위의 윤곽은 제 1의 광학소자의 일부와 교차하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
5. 제 2항에 있어서, 상기 제 1의 광적분기의 광입사면은 제 2의 광적분기의 광입사면과 광학적으로 서로 공액인 것을 특징으로 하는 조명장치.
6. 제 2항에 있어서, 상기 제 1의 광학 소자는 육각형 단면형상의 로드 렌즈이고, 상기 제 1의 광적분기는 파리의 눈렌즈인 것을 특징으로 하는 조명장치.
7. 제 2항에 있어서, 상기 제 1의 광학 소자는 육각형 단면형상의 로드 렌즈이고, 상기 제 1의 광적분기는 파리의 눈렌즈이며;

   상기 제 2의 변은 상기 제 1의 변의 하나에 대해서 약 15°의 각도를 이루는 변을 지니는 것을 특징으로 하는 조명장치.
8. 제 3항에 있어서, 상기 제 1의 광학 소자는 육각형 단면형상의 로드렌즈이고, 상기 제 1의 광적분기는 파리의 눈렌즈이며;

   상기 제 2의 단면 형상은 상기 제 1의 대칭축의 하나에 대해서 약 15°의 각도를 이루는 제 2의 대칭축을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
9. 제 2항에 있어서, 상기 제 1의 광학 소자는 사각형 단면형상의 로드렌즈이고, 상기 제 l의 광적분기는 파리의 눈렌즈인 것을 특징으로 하는 조명장치.
10. 제 2항에 있어서, 상기 제 1의 광학 소자는 사각형 단면형상의 로드렌즈이고, 상기 제 1의 광적분기는 파리의 눈렌즈이며;

    상기 제 2의 변은 상기 제 1의 변의 하나에 대해서 약 22.5°의 각도를 이루는 변을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
11. 제 3항에 있어서, 상기 제 1의 광학 소자는 사각형 단면형상의 로드렌즈이고, 상기 제 1의 광적분기는 파리의 눈렌즈이며;

    상기 제 2의 단면형상은 상기 제 1의 대칭축의 하나에 대해서 약 22.5°의 각도를 이루는 제 2대칭축을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
12. 제 6항에 있어서, 상기 제 2의 광적분기는 사각형 단면형상의 파리의 눈렌스인 것을 특징으로 하는 조명장치.
13. 제 2항에 있어서, 상기 제 1의 광적분기의 광출사면에 형성된 2차광원을 이용해서 상기 피조명면을 거의 균일하게 조명하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
14. 제 2항에 있어서,

    상기 조명장치는, 제 3의 광적분기를 또 구비하고,

    상기 피조명면은 상기 제 3의 광적분기의 광입사면이며;

    상기 제 3의 광적분기의 광출사면에 형성된 2차광원을 이용해서 다른 피조명면을 거의 균일하게 조명하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
15. 레티클 또는 마스크를 조명하는 제 2항 내지 제 14항의 어느 한항에 기재된 조명장치와, 상기 레티클 또는 상기 마스크의 패턴을 피노광체에 투영하기 위한 투영광학계를 구비해서 이루어진 것을 특징으로 하는 노광장치.
16. 제 15항에 기재된 노광장치를 사용하여 물체를 노광하는 공정과;

    상기 노광된 물체에 대하여 소정의 처리를 행하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
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23. 광원으로부터의 광을 이용해서 광적분기의 복수의 집광계를 조명하는 제 1의 광학계와;

    상기 복수의 집광계로부터의 광속을 이용해서 피조명면을 조명하는 제 2의 광학계를 구비한 조명광학계에 있어서,

    상기 제 1의 광학계로부터의 광이 상기 광적분기의 광입사면을 조명하는 조명 범위가 복수의 대칭축을 지니고,

    상기 복수의 집광계의 각각의 광입사면이, 상기 대칭축 및 상기 대칭축에 평행한 복수의 직선에 대해서, 비대칭인 것을 특징으로 하는 조명광학계.
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32. 광원으로부터의 광을 이용해서 복수의 광적분기의 집광계를 조명하는 제 1의 광학계와;

    상기 복수의 집광계로부터의 광속을 이용해서 피조명면을 조명하는 제 2의 광학계를 구비한 조명광학계에 있어서,

    상기 제 1의 광학계가 복수의 집광계를 가지는 제 1의 광적분기를 가지고,

    상기 광적분기의 광입사면의 조명범위의 윤곽은 상기 복수의 집광계의 일부와 교차하며,

    상기 광적분기의 각각의 집광계의 광입사면의 윤곽을 형성하는 복수의 변의 각각이, 상기 제 1의 광적분기의 각각의 집광계의 광입사면의 윤곽을 형성하는 복수의 변의 어느 것에 대해서도 평행하지 않도록 제1광적분기를 배치한 것을 특징으로 하는 조명광학계.
33. 제 32항에 있어서, 상기 광적분기의 복수의 집광계의 광입사면과 상기 광적분기의 복수의 집광계의 광입사면이 모두 사각형이며,

    상기 광적분기의 각각의 집광계의 광입사면의 윤곽을 형성하는 복수의 변이, 상기 제 1의 광적분기의 각각의 집광계의 광입사면의 윤곽을 형성하는 복수의 변과 이루는 각도가 18°내지 30°인 것을 특징으로 하는 조명광학계.
34. 제 33항에 있어서, 상기 각도가 약 22.5°인 것을 특징으로 하는 조명광학계.
35. 제 32항에 있어서, 상기 광적분기의 복수의 집광계의 광입사면과 상기 광적분기의 복수의 집광계의 광입사면이 사각형과 육각형, 혹은 양쪽 모두 육각형이며,

    상기 광적분기의 각각의 집광계의 광입사면의 윤곽을 형성하는 복수의 변과, 상기 제 1의 광적분기의 각각의 집광계의 광입사면의 윤곽을 형성하는 복수의 변 사이의 각도가 12°내지 20°인 것을 특징으로 하는 조명광학계.
36. 제 35항에 있어서, 상기 각도가 약 15°인 것을 특징으로 하는 조명광학계.
37. 제 32항에 있어서, 상기 광적분기의 복수의 집광계는 각각, 광입사면과 광출사면이 볼록구면을 지닌 로드 렌즈, 혹은, 제 1 모선 방향이 동일한 볼록원통형 렌즈의 쌍과 상기 제 1 모선 방향에 대해서 직교하는 제 2 모선방향이 동일한 오목원통형 렌즈의 쌍을 적층해서 이루어진 원통형 렌즈어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명광학계.
38. 제 32항에 있어서, 상기 제 1의 광적분기의 각 집광계의 광입사면과 상기 광적분기의 광입사면은 서로 광학적으로 대략 공액인 위치 관계에 있는 것을 특징으로 하는 조명광학계.
39. 제 32항에 있어서, 상기 광적분기의 광입사면과 상기 피조명면이 서로 광학적으로 비공액인 위치 관계에 있는 것을 특징으로 하는 조명광학계.
40. 제 32항에 있어서, 상기 광적분기의 복수의 집광계중 일부의 집광계로부터의 복수의 광속이 각각 상기 피조명면전체를 조명하고,

    상기 복수의 집광계중 나머지 집광계로부터의 복수의 광속은, 각각 상기 피조명면의 일부만을 조명하는 동시에, 서로 상이한 조명범위를 지닌 것을 특징으로 하는 조명광학계.
41. 제 32항에 있어서, 상기 제 1의 광적분기로부터의 광이 상기 광적분기의 피조명면을 조명하는 조명 범위의 윤곽을 형성하는 복수의 변의 각각이, 상기 복수의 집광계 각각의 광입사면의 윤곽을 형성하는 복수의 변의 어느 하나에 대해서도 평행하지 않은 것을 특징으로 하는 조명광학계.
42. 광원으로부터의 광을 이용해서 광적분기의 복수의 집광계를 조명하는 제 1의 광학계와;

    상기 복수의 집광계로부터의 광을 이용해서 피조명면을 조명하는 제 2의 광학계를 가지는 조명광학계에 있어서,

    상기 제 1의 광학계가 복수의 집광계를 가지는 제 1의 광적분기를 가지고,

    상기 제 2의 광학계가 복수의 집광계를 가지는 제 2의 광적분기를 가지고,

    상기 광적분기의 각각의 집광계의 광입사면의 윤곽을 형성하는 각각의 변이, 상기 제 1의 광적분기의 각각의 집광계의 광입사면의 윤곽을 형성하는 복수의 변의 어느 하나에 대해서도 평행하지 않으며,

    상기 광적분기의 각각의 집광계의 광입사면의 윤곽을 형성하는 각각의 변이, 상기 제 2의 광적분기의 각각의 집광계의 광입사면의 윤곽을 형성하는 복수의 변의 어느 하나와 평행하지 않은 것을 특징으로 하는 조명광학계.
43. 광원으로부터의 광을 이용해서 광적분기의 복수의 집광계를 조명하는 제 1의 광학계와;

    상기 복수의 집광계로부터의 광을 이용해서 피조명면을 조명하는 제 2의 광학계를 구비한 조명광학계에 있어서,

    상기 제 1의 광학계가 복수의 집광계를 가지는 제 1의 광적분기를 가지고,

    상기 제 2의 광학계가 복수의 집광계를 가지는 제 2의 광적분기를 가지고,

    상기 광적분기의 각각의 집광계의 광입사면의 윤곽을 형성하는 각각의 변이, 상기 제 1의 광적분기의 각각의 집광계의 광입사면의 윤곽을 형성하는 복수의 변의 어느 하나에 대해서도 평행하지 않으며,

    상기 광적분기의 광입사면과 상기 제 2의 광적분기의 광입사면이, 광학적으로 서로 비공액인 위치 관계에 있는 것을 특징으로 하는 조명광학계.
44. 광원으로부터의 광을 이용해서 광적분기의 복수의 집광계를 조명하는 제 1의 광학계와;

    상기 복수의 집광계로부터의 광을 이용해서 피조명면을 조명하는 제 2의 광학계를 가지는 조명광학계에 있어서,

    상기 제 1의 광학계가 복수의 집광계를 가지는 제 1의 광적분기를 가지고,

    상기 제 2의 광학계가 복수의 집광계를 가지는 제 2의 광적분기를 가지고,

    상기 광적분기의 각각의 집광계의 광입사면의 윤곽을 형성하는 각각의 변이, 상기 제 1의 광적분기의 각각의 집광계의 광입사면의 윤곽을 형성하는 복수의 변의 어느 하나에 대해서도 평행하지 않으며;

    상기 2의 광적분기의 광입사면과 상기 피조명면이, 광학적으로 서로 공액인 위치 관계에 있는 것을 특징으로 하는 조명광학계.
45. 제 42항에 있어서, 상기 제 1의 광학계로부터의 광이 상기 제 1의 광적분기의 광입사면을 조명하는 조명 범위와 상기 제 2의 광적분기의 복수의 집광계의 각각의 광입사면이 모두 사각형이며,

    상기 제 1의 광적분기의 각각의 집광계의 광입사면의 윤곽을 형성하는 복수의 변과, 상기 제 2의 광적분기의 복수의 집광계의 광입사면의 윤곽을 형성하는 복수의 변이 이루는 각도가 18°내지 30°인 것을 특징으로 하는 조명광학계.
46. 제 45항에 있어서, 상기 각도가 약 22.5°인 것을 특징으로 하는 조명광학계.
47. 제 42항에 있어서, 상기 제 1의 광학계로부터의 광이 상기 제 1의 광적분기의 광입사면을 조명하는 조명 범위와 상기 제 2의 광적분기의 복수의 집광계의 각각의 광입사면이 사각형과 육각형, 혹은 양쪽 모두 육각형이며,

    상기 제 1의 광적분기의 각각의 집광계의 광입사면의 윤곽을 형성하는 복수의 변과, 상기 제 2의 광적분기의 복수의 집광계의 광입사면의 윤곽을 형성하는 복수의 변이 이루는 각도가 12°내지 20°인 것을 특징으로 하는 조명광학계.
48. 제 47항에 있어서, 상기 각도가 약 15°인 것을 특징으로 하는 조명광학계.
49. 제 42항에 있어서, 상기 제 1의 광적분기의 각각의 집광계의 광입사면의 윤곽을 형성하는 복수의 변중 적어도 1개와, 상기 제 2의 광적분기의 각각의 집광계의 광입사면의 윤곽을 형성하는 변중 적어도 1개가 대략 평행한 것을 특징으로 하는 조명광학계.
50. 제 42항에 있어서, 상기 제 1의 광적분기의 각 집광계의 광입사면과 상기 제 2의 광적분기의 광입사면이 서로 광학적으로 공액인 위치 관계에 있는 것을 특징으로 하는 조명광학계.
51. 제 42항에 있어서, 상기 제 1의 광적분기의 광입사면과 상기 제 2의 광적분기의 광입사면이 서로 광학적으로 비공액인 위치 관계에 있는 것을 특징으로 하는 조명광학계.
52. 제 42항에 있어서, 상기 제 2의 광적분기의 각 집광계의 광입사면과 상기 피조명면이 서로 광학적으로 공액인 위치 관계에 있는 것을 특징으로 하는 조명광학계.
53. 제 42항에 있어서, 상기 광적분기의 복수의 집광계중 일부의 집광계로부터의 복수의 광속이 각각 상기 피조명면전체를 조명하고,

    상기 복수의 집광계중 나머지의 집광계로부터의 복수의 광속은, 각각 상기 피조명면의 일부만을 조명하고, 서로 상이한 조명 범위를 지니는 것을 특징으로 하는 조명광학계.
54. 제 42항에 있어서, 상기 제 1의 광적분기로부터의 광이 상기 광적분기의 피조명면을 조명하는 조명 범위의 윤곽을 형성하는 각 변과, 상기 각 집광계의 광입사면의 윤곽을 형성하는 복수의 변의 어느 하나가, 평행하지 않은 것을 특징으로 하는 조명광학계.
55. 제 42항에 있어서, 상기 광적분기, 상기 제 1의 광적분기 및 상기 제 2의 광적분기의 복수의 집광계는 각각, 광입사면과 광출사면이 볼록구면을 지닌 로드 렌즈인 것을 특징으로 하는 조명광학계.
56. 제 42항에 있어서, 상기 광적분기, 상기 제 1의 광적분기 및 상기 제 2의 광적분기의 복수의 집광계는, 제 1 모선 방향이 동일한 볼록원통형 렌즈의 쌍과 상기 제 1 모선 방향과 직교하는 제 2 모선 방향이 동일한 오목원통형 렌즈의 쌍을 적층해서 이루어진 원통형 렌즈어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명광학계.
57. 삭제
58. 레티클 또는 마스크를 광원으로부터의 광으로 조명하는 제 23항 및 제 32항 내지 제 56항중 어느 한항에 기재된 조명광학계와, 레티클 또는 마스크의 패턴을 피노광체상에 투영하는 투영광학계를 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.
59. 제 58항에 기재된 노광장치를 사용하여 물체를 노광하는 공정과, 상기 노광된 물체를 현상하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 디바이스의 제조방법.