KR20030080181A - 노광 장치 및 노광 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 감광성 기판의 감광 특성 또는 패턴을 감광성 기판에 형성하는 데에 있어서 필요하게 되는 해상도에 따라 노광 파워, 스테이지 속도 및 초점 심도 등의 노광에 있어서의 모든 조건을 적절히 설정할 수 있는 노광 장치 및 방법을 제공한다. 파장 선택 필터(6)는 초고압 수은 램프를 구비하는 광원(1)으로부터 사출되는 광중의 i선만을 포함하는 파장 폭의 광을 투과시키고, 파장 선택 필터(7)는 g선, h선 및 i선을 포함하는 파장 폭의 광을 투과시킨다. 파장 선택 필터(7)를 투과한 광의 파워는 파장 선택 필터(6)를 투과한 광의 파워의 3배 정도이다. 플레이트(P)에 도포된 레지시트의 감도 및 필요한 해상도에 따라서 파장 선택 필터(6, 7)중 하나가 광로에 배치된다. 또한 파장 선택 필터(6, 7)의 변경에 따라서 조명 광학계(IL)의 광학 특성 및 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5) 각각의 광학 특성을 조정하는 것이 양호하다. 또한, 본 발명은 기판에 도포된 감광성 재료의 분광 특성에 따른 최적, 또한 일정한 조도의 조명광을 사용하여 노광할 수 있는 노광 장치를 제공한다. 마스크(M)상에 형성된 패턴을 감광성 재료로부터의 광의 조도를 검출하는 조도 검출 수단(30a, 30b)을 구비하고, 이 조도 검출 수단으로부터의 검출값과 상기 감광성 재료의 분포 특성에 관한 정보를 포함한 레시피 데이터에 의거하여 상기 광원(1)으로부터의 광이 일정의 조도로 되도록 제어하는 조명 장치(IL)와, 상기 조명 장치로부터의 광에 의해 조명된 마스크상의 상기 패턴을 상기 기판상에 투영하는 투영 광학계를 구비한다.

Description

노광 장치 및 노광 방법{AN EXPOSURE APPARATUS AND AN EXPOSURE METHOD}

본 발명은 반도체 소자, 액정 표시 소자, 촬상 소자, 박막 자기 헤드, 그 밖의 마이크로 디바이스의 제조 공정에 있어서 사용되는 노광 장치 및 방법과, 상기 노광 장치 및 방법을 사용한 마이크로 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다.

마이크로 디바이스중 하나인 액정 표시 소자는 통상 유리 기판(플레이트)상에 투명 박막 전극을 포토리소그래피의 방법으로 소망하는 형상으로 패터닝하여, TFT(Thin Film Transistor) 등의 스위칭 소자 및 전극 배선을 형성하여 제조된다. 이 포토리소그래피의 방법을 사용한 제조 공정에는, 마스크상에 형성된 원화(原畵)로 되는 패턴을, 투영 광학계를 거쳐 포토레지스트 등의 감광제가 도포된 플레이트상에 투영 노광하는 투영 노광 장치가 사용되고 있다. 종래는, 마스크와 플레이트의 상대적인 위치를 맞춘 후에, 마스크에 형성된 패턴을 플레이트상에 설정된 1개의 샷(shot) 영역에 일괄해서 전사하고, 전사 후에 플레이트를 스텝 이동시켜 다른샷 영역의 노광을 실행하는 스텝·앤드·리피트 방식의 투영 노광 장치(소위, 스테퍼)가 다용되고 있었다.

최근, 액정 표시 소자의 대면적화가 요구되고 있고, 이에 수반하여 포토리소그래피 공정에 있어서 사용되는 투영 노광 장치는 노광 영역의 확대가 요구되고 있다. 투영 노광 장치의 노광 영역을 확대시키기 위해서는 투영 광학계를 대형화할 필요가 있지만, 잔존 수차가 극도로 저감된 대형 투영 광학계를 설계 및 제조하기 위해서는 비용이 많이 든다. 그래서, 투영 광학계의 대형화를 극도로 피하기 위해서, 투영 광학계의 물체면측(마스크측)에 있어서의 투영 광학계의 유효 직경과 동일한 정도로 긴쪽 방향의 길이가 설정된 슬릿 형상의 조명광을 마스크에 조사하고, 마스크를 거친 슬릿 형상의 광이 투영 광학계를 거쳐 플레이트에 조사되어 있는 상태에서, 마스크와 플레이트를 투영 광학계에 대하여 상대적으로 이동시켜 주사하며, 마스크에 형성된 패턴의 일부를 순차적으로 플레이트에 설정된 1개의 샷에 전사하고, 전사 후에 플레이트를 스텝 이동시켜 다른 샷 영역에 대한 노광을 마찬가지로 실행하는, 소위 스텝·앤드·스캔 방식의 투영 노광 장치가 안출되어 있다.

또한, 최근에는, 노광 영역의 확대를 더욱 도모하기 위해서, 1개의 대형 투영 광학계를 사용하는 것이 아니라, 소형의 부분 투영 광학계를 주사 방향으로 직교하는 방향(비주사 방향)으로 소정 간격을 두고 복수 배열한 제 1 배열과, 이 부분 투영 광학계의 배열 사이에 부분 광학계가 배치되어 있는 제 2 배열을 주사 방향으로 배치한, 소위 멀티렌즈 방식의 투영 광학계를 구비하는 투영 노광 장치가 안출되어 있다(예컨대, 미국 특허 제 5,729,331 호 참조).

이상의 투영 노광 장치를 사용하여 액정 표시 소자를 제조할 때에 필요하게 되는 해상도는 TFT를 제조할 수 있는 해상도로서, 예컨대 3㎛ 정도인 최근의 플레이트의 대형화에 의해 플레이트의 휨 등에 의한 플레이트 표면의 평탄성은 악화되는 경향이 있고, 스테이지의 구성을 변경하여 이 평탄성을 개선하는 데에도 한계가 있다. 따라서, 투영 노광 장치는 플레이트 표면의 평탄성이 악화되어도 3㎛ 정도의 해상이 얻어지도록, 투영 광학계의 초점 심도가 조금이라도 깊어지도록 설계된다.

액정 표시 소자의 제조에 있어서는, 플레이트상에 포토레지스트를 도포하고, 이상의 투영 노광 장치중 어느 것을 사용하여 마스크에 형성된 패턴을 플레이트에 전사하며, 포토레지스트의 현상, 에칭 및 포토레지스트의 박리라는 공정을 반복함으로써, TFT 등의 스위칭 소자 및 전극 배선이 형성된 소자 기판이 형성된다. 그리고, 이 소자 기판과 별도의 공정으로 제조된 컬러 필터를 구비하는 대향 기판을 접합시키고, 이들 사이에 액정을 삽입함으로써 액정 표시 소자가 제조된다.

그런데, 종래의 액정 표시 장치는 상술한 바와 같이 TFT가 형성되는 소자 기판과 컬러 필터를 구비하는 대향 기판을 별도로 형성하여 접합시킴으로써 제조되었지만, 최근 액정 표시 소자의 구조의 변화에 따라, TFT를 형성한 기판상에 컬러 필터를 함께 형성한 구조의 액정 표시 소자가 안출되어 있다. 이러한 구조의 액정 표시 소자의 제조 공정에는 TFT가 형성된 기판상에 착색한 안료가 분산된 수지 레지스트를 도포하고, 투영 노광 장치를 사용하여 이 수지 레지스트를 노광하고 현상함으로써 컬러 필터를 형성하는 공정이 포함된다.

여기서, TFT 등을 형성할 때에 사용되는 포토 레지스트의 감도는 15 내지 30mJ/㎠ 정도인 데 반해, 수지 레지스트의 감도는 50 내지 100mJ/㎠ 정도이며, 수지 레지스트의 노광에 필요한 에너지는 통상의 포토 레지스트의 수배 내지 수십배가 되는 것도 있다. 이 수지 레지스트를 노광할 때에 필요한 해상도는, 액정 표시 소자의 각 화소 사이에 배치되는 차광층을 형성할 수 있는 정도의 해상도로 무방하기 때문에, 예컨대 5㎛ 정도이면 충분한 것으로 되어 있다. 즉, 통상의 포토레지스트를 사용하여 TFT 등을 형성하는 경우에는, 포토 레지스트의 감도가 높기 때문에 노광 에너지는 적어도 무방하지만, 3㎛ 정도의 해상도가 필요하게 된다. 한편, 수지 레지스트를 사용하여 컬러 필터를 형성하는 경우에는, 포토 레지스트보다도 많은 노광 에너지를 필요로 하지만, 해상도는 5㎛ 정도이면 무방하다.

상술한 스텝·앤드·스캔 방식의 투영 노광 장치 및 멀티렌즈 방식의 투영 광학계를 구비하는 투영 노광 장치는, 플레이트를 이동시키면서 노광하고 있기 때문에, 그 노광 에너지는 노광 파워와 플레이트의 이동 속도에 의해 결정된다. 플레이트의 이동 속도는 사용하는 레지스트의 적정 노광량에 따라 결정되기 때문에, 노광 파워가 일정한 경우로서, 고감도의 레지스트를 사용하고 있을 때에는 플레이트를 고속으로 이동시키고, 저감도의 레지스트를 사용하고 있을 때에는 저속으로 이동시킬 필요가 있다. 단, 플레이트를 탑재한 상태에서 이동시키는 스테이지는 대형화되고 있기 때문에, 제어 성능의 실시예에서 노광중인 최고 속도는 미리 규정되어 있다. 또한, 지나치게 저속으로 이동시키면 스루풋을 저하시키는 요인이 된다. 여기서, 레지스트의 감도를 E, 노광 파워를 P, 노광 영역의 주사 방향의 폭을l, 스테이지의 속도를 S라 하면, 이하의 수학식 1의 관계가 성립한다.

S=l·P/E

이제, 스테이지의 최고 속도를 300㎜/sec로 가정하고, 이 속도로 포토 레지스트 및 수지 레지스트를 노광하는 경우를 생각한다. 한편, 여기서는 포토 레지스트의 감도를 20mJ/㎠로 하고, 수지 레지스트의 감도를 60mJ/㎠로 한다. 또한, 이하에는, 노광 영역의 주사 방향의 폭을 l=20㎜로 하여 설명을 진행시킨다.

우선, 포토 레지스트에 맞추어 노광 파워를 결정한 경우에 대하여 설명한다. 포토 레지스트의 감도는 20mJ/㎠이기 때문에, 상기 수학식 1로부터 노광 파워가 300mW/㎠이고 스테이지의 최고 속도 300mm/sec에 이른다. 바꾸어 말하면, 스테이지의 최고 속도의 제한이 있기 때문에, 노광 파워를 300mW/㎠ 이상으로 할 수는 없다. 노광 파워가 300mW/㎠인 때에, 수지 레지스트를 노광하기 위해서는, 수지 레지스트의 감도가 60mJ/㎠이기 때문에, 상기 수학식 1로부터 스테이지의 속도를 100㎜/sec로 설정해야 한다. 즉, 포토 레지스트에 맞추어 노광 파워를 결정한 경우에는, 수지 레지스트의 노광시에 있어서의 스루풋이 대폭으로 저하하게 된다.

다음에, 수지 레지스트에 맞추어 노광 파워를 결정한 경우에 대하여 설명한다. 수지 레지스트의 감도는 60mJ/㎠이기 때문에, 상기 수학식 1로부터 노광 파워가 900mW/㎠이고 스테이지의 최고 속도 300㎜/sec에 이른다. 노광 파워가 900mW/㎠인 때에, 포토 레지스트를 노광하기 위해서는, 포토 레지스트의 감도가 20mJ/㎠이기 때문에, 상기 수학식 1로부터 스테이지의 속도를 900㎜/sec으로 설정할 필요가 있지만, 이 값은 스테이지의 최고 속도를 초과하고 있다. 따라서, 수지 레지스트에 맞추어 노광 파워를 결정한 경우에는, 포토 레지스트를 노광할 때의 스테이지의 속도를 최고 속도 300㎜/sec로 설정하기 위해서, 조명광을 3분의 1 정도의 노광 파워로 되도록 감광하지 않으면 안되어, 노광 파워가 쓸모없게 된다.

이상과 같이, 포토 레지스트를 노광할 때에는, 3㎛ 정도의 해상도를 확보하는 동시에 스테이지의 최고 속도에 이르지 않는 노광 파워의 설정이 필요하게 되고, 수지 레지스트를 노광할 때에는, 5㎛ 정도의 해상도의 확보와 스루풋을 저하시키지 않기 위한 높은 노광 파워의 설정이 필요하게 된다. 또한, 어느 레지스트를 노광하는 경우도, 플레이트의 대형화에 의한 평탄성의 악화를 고려하기 위해서, 가능한 한 깊은 초점 심도를 확보해야 한다.

그래서, 본 발명은 감광성 기판의 감광 특성 또는 패턴을 감광성 기판에 형성하는 데에 있어서 필요하게 되는 해상도에 따라 노광 파워, 스테이지 속도 및 초점 심도 등의 노광에 있어서의 모든 조건을 적절히 설정할 수 있는 노광 장치 및 방법과, 상기 장치 또는 방법을 사용하여 미세한 패턴을 형성함으로써 제조되는 마이크로 디바이스의 제조 방법을 제공하는 것을 제 1 목적으로 한다.

또한, 통상의 포토 레지스트를 사용하여 TFT 등을 형성하는 경우에는, 포토 레지스트의 감도가 높기 때문에 노광 에너지는 적어도 무방하지만, 3㎛ 정도의 해상도가 필요하게 된다. 한편, 수지 레지스트를 사용하여 컬러 필터를 형성하는 경우에는, 포토 레지스트보다도 많은 노광 에너지를 필요로 하지만, 해상도는 5㎛ 정도이면 무방하다. 이와 같이, 기판에 도포되는 레지스트의 감도에 따라, 필요하게되는 노광 에너지가 다르기 때문에, 노광 에너지가 레지스트 감도에 따른 소정의 값이 되도록, 기판상에 조사되는 조명광의 조도를 제어해야 한다.

그런데, 투영 노광 장치에 있어서는, 조명광을 사출하는 광원을 구성하는 램프의 경시적 열화, 또는 램프에 공급되는 전력량의 변동 등에 의해, 투영 광학 유닛을 거쳐 기판상에 조사되는 조명광의 조도가 변동될 것을 고려할 수 있다. 이러한 조명광의 조도의 변동은 스텝·앤드·리피트 방식의 투영 노광 장치에 있어서는 셔터의 개폐 시간의 제어로 노광량을 제어하고 있기 때문에, 노광량에 불균형이 생겨 노광량 제어의 정밀도의 저하를 초래하게 된다. 또한, 스텝·앤드·스캔 방식의 투영 노광 장치에 있어서는, 스캔 노광중에 조명광의 조도가 변동하면 노광 불균형이 생긴다.

그래서, 본 발명은 기판에 도포된 감광성 재료의 분광 특성에 따른 최적, 또한 일정한 조도의 조명광을 사용하여 노광할 수 있는 노광 장치 및 이 노광 장치를 사용한 노광 방법을 제공하는 것을 제 2 목적으로 한다.

상기 제 1 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제 1 실시예에 의한 노광 장치는, 광원(1)과, 상기 광원(1)으로부터의 광을 마스크(M)에 조명하는 조명 광학계(IL)를 구비하고, 상기 마스크(M)를 거친 광을 감광성 기판(P)상에 조사함으로써, 상기 마스크(M)에 형성된 패턴(DP)을 상기 감광성 기판(P)에 전사하는 노광 장치에 있어서, 상기 조명 광학계(IL)는 상기 감광성 기판(P)의 감광 특성에 따라상기 마스크(M)에 조사하는 광의 파장 폭을 변경하는 파장 폭 변경 수단(6, 7)을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다(청구항 1에 대응).

본 발명에 의하면, 감광성 기판의 감광 특성에 따라 마스크에 조사하는 광의 파장 폭을 변경함으로써 그 노광 파워를 전환하고, 노광하는 데에 있어서 필요하게 되는 노광 파워를 감광성 기판의 감광 특성에 따라 얻도록 하고 있기 때문에, 각종 감광 특성을 갖는 감광성 기판을 적절히 노광할 수 있다.

한편, 상기 감광성 기판의 감광 특성은 감광성 재료를 포함하고 있는 것이 바람직하다.

상기 제 1 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제 2 실시예에 의한 노광 장치는, 광원(1)과, 상기 광원(1)으로부터의 광을 마스크(M)에 조명하는 조명 광학계(IL)를 구비하고, 상기 마스크(M)를 거친 광을 감광성 기판(P)상에 조사함으로써, 상기 마스크(M)에 형성된 패턴(DP)을 상기 감광성 기판(P)에 전사하는 노광 장치에 있어서, 상기 조명 광학계(IL)는, 상기 감광성 기판(P)상에 전사하는 패턴(DP)의 해상도에 따라 상기 마스크(M)에 조사하는 광의 파장 폭을 변경하는 파장 폭 변경 수단(6, 7)을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다(청구항 2에 대응).

본 발명에 의하면, 감광성 기판에 전사하는 패턴의 해상도에 따라 마스크에 조사하는 광의 파장 폭을 변경하고 있기 때문에, 높은 해상도가 요구되는 미세한 패턴을 전사하는 경우 및 그다지 높은 해상도가 요구되지 않는 패턴을 전사하는 경우중 어느 경우에도 필요하게 되는 충분한 해상도로 패턴을 전사할 수 있다. 또한, 마스크에 조사하는 광의 파장 폭을 변경하면 노광 파워가 변화된다. 따라서,예컨대 높은 노광 파워가 요구되지 않는 감광 특성을 갖는 감광성 기판에 높은 해상도로 패턴을 형성해야 하는 경우 및 높은 노광 파워가 요구되는 감광 특성을 갖는 감광성 기판에 그다지 높지 않은 해상도로 패턴을 형성하는 경우중 어느 경우라도 양호하게 필요하게 되는 해상도의 패턴을 형성할 수 있다.

여기서, 상기 제 1 실시예 또는 제 2 실시예에 의한 노광 장치는, 상기 감광성 기판(P)에 대한 처리 및 그 처리 순서를 나타내는 처리 정보를 기억하는 기억 수단(23)과, 상기 처리 정보에 기초하여 상기 파장 폭 변경 수단(6, 7)을 제어하는 제어 수단(20)을 구비하는 것이 적절하다(청구항 3에 대응).

또한, 상기 기억 수단(23)이, 상기 파장 폭 변경 수단(6, 7)에 의해 변경되는 파장 폭마다 상기 패턴(DP)을 상기 감광성 기판(P)에 전사하는 데에 있어서 적절한 상기 조명 광학계(IL)의 광학 특성을 나타내는 조명 광학 특성 정보를 미리 기억하고 있고, 상기 제어 수단(20)은 상기 파장 폭 변경 수단(6, 7)을 제어하여 상기 마스크(M)에 조사하는 광의 파장 폭을 변경할 때에, 상기 기억 수단(23)에 기억되어 있는 상기 조명 광학 특성 정보에 기초하여 상기 조명 광학계(IL)의 광학 특성을 조정하는 것이 바람직하다(청구항 4에 대응).

또한, 상기 조명 광학계(IL)의 광학 특성을 검출하는 조명 광학 특성 검출 수단(29)을 구비하고, 상기 제어 수단(20)이, 상기 파장 폭 변경 수단(6, 7)을 제어하여 상기 마스크(M)에 조사하는 광의 파장 폭을 변경할 때에, 상기 조명 광학 특성 검출 수단(29)의 검출 결과에 기초하여 상기 조명 광학계(IL)의 광학 특성을 조정하는 것이 바람직하다(청구항 5에 대응).

상기 제 1 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제 3 실시예에 의한 노광 장치는, 광원(1)과, 상기 광원(1)으로부터의 광을 마스크(M)에 조명하는 조명 광학계(IL)를 구비하고, 상기 마스크(M)를 거친 광을 감광성 기판(P)상에 조사함으로써, 상기 마스크(M)에 형성된 패턴(DP)을 상기 감광성 기판(P)에 전사하는 노광 장치에 있어서, 상기 조명 광학계(IL)는, 상기 마스크(M)에 조사하는 광의 파장 폭을 변경하는 파장 폭 변경 수단(6, 7)과, 상기 파장 폭 변경 수단(6, 7)에 의해 변경되는 파장 폭마다 상기 패턴(DP)을 상기 감광성 기판(P)에 전사하는 데에 있어서 적절한 상기 조명 광학계(IL)의 광학 특성을 나타내는 조명 광학 특성 정보가 기억된 기억 수단(23)과, 상기 파장 폭 변경 수단(6, 7)을 제어하여 상기 마스크(M)에 조사하는 광의 파장 폭을 변경할 때에, 상기 기억 수단(23)에 기억되어 있는 상기 조명 광학 특성 정보에 기초하여 상기 조명 광학계(IL)의 광학 특성을 조정하는 제어 수단(20)을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다(청구항 6에 대응).

본 발명에 의하면, 마스크에 조사하는 광의 파장 폭마다 마스크의 패턴을 감광성 기판에 전사하는 데에 있어서 적절한 조명 광학계의 광학 특성을 나타내는 조명 광학 특성 정보를 미리 구해 두고, 마스크에 조사하는 광의 파장 폭을 변경했을 때에 조명 광학 특성 정보에 기초하여 조명 광학계의 광학 특성을 조정하며, 마스크에 조사하는 광의 파장 폭마다 마스크의 조명 조건을 최적으로 할 수 있기 때문에, 마스크의 패턴을 충실히 감광성 기판에 전사할 수 있다.

상기 제 1 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제 4 실시예에 의한 노광 장치는, 광원(1)과, 상기 광원(1)으로부터의 광을 마스크(M)에 조명하는 조명광학계(IL)를 구비하고, 상기 마스크(M)를 거친 광을 감광성 기판(P)상에 조사함으로써, 상기 마스크(M)에 형성된 패턴(DP)을 상기 감광성 기판(P)에 전사하는 노광 장치에 있어서, 상기 조명 광학계(IL)는, 상기 마스크(M)에 조사하는 광의 파장 폭을 변경하는 파장 폭 변경 수단(6, 7)과, 상기 조명 광학계(IL)의 광학 특성을 검출하는 조명 광학 특성 검출 수단(29)과, 상기 파장 폭 변경 수단(6, 7)을 제어하여 상기 마스크(M)에 조사하는 광의 파장 폭을 변경할 때에, 상기 조명 광학 특성 검출 수단(29)의 검출 결과에 기초하여 상기 조명 광학계(IL)의 광학 특성을 조정하는 제어 수단(20)을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다(청구항 7에 대응).

본 발명에 의하면, 마스크에 조사하는 광의 파장 폭을 변경했을 때에 조명 광학계의 광학 특성을 검출하고, 이 검출 결과에 기초하여 조명 광학계의 광학 특성을 조정하고 있기 때문에, 실제 검출된 광학 특성에 따라 조명 광학계의 광학 특성을 적절히 조정함으로써 마스크의 패턴을 충실히 감광성 기판에 전사할 수 있다.

여기서, 상기 제 1 실시예 내지 제 4 실시예에 의한 노광 장치에 있어서, 상기 조명 광학계(IL)의 광학 특성이, 상기 조명 광학계(IL)의 텔레센트리시티(telecentricity) 및 상기 마스크(M)에 조명되는 광의 조도 불균형중 적어도 하나를 포함하고 있다(청구항 8에 대응).

또한, 상기 제 1 실시예 내지 제 4 실시예에 의한 노광 장치에 있어서, 상기 조명 광학계(IL)는, 상기 마스크(M)상에 복수의 조명 영역을 형성하기 위한 복수의 조명 광로를 구비하고, 상기 제어 수단(20)은 상기 복수의 조명 광로마다 상기 조명 광학계(IL)의 광학 특성을 조정하는 것이 적절하다(청구항 9에 대응).

또한, 상기 제 1 실시예 내지 제 4 실시예에 의한 노광 장치에 있어서, 상기 조명 광학계(IL)가, 상기 마스크(M)에 조사되는 광의 강도를 검출하는 센서(17b)를 구비하고, 상기 제어 수단(20)이, 상기 파장 폭 변경 수단(6, 7)을 제어하여 상기 마스크(M)에 조사하는 광의 파장 폭을 변경할 때에, 상기 파장 폭에 따라 상기 센서의 특성을 조정하는 것이 바람직하다(청구항 10에 대응).

상기 제 1 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제 5 실시예에 의한 노광 장치는, 광원(1)과, 상기 광원(1)으로부터의 광을 마스크(M)에 조명하는 조명 광학계(IL)를 구비하고, 상기 마스크(M)를 거친 광을 감광성 기판(P)상에 조사함으로써, 상기 마스크(M)에 형성된 패턴(DP)을 상기 감광성 기판(P)에 전사하는 노광 장치에 있어서, 상기 조명 광학계(IL)는, 상기 마스크(M)에 조사하는 광의 파장 폭을 변경하는 파장 폭 변경 수단(6, 7)과, 상기 마스크(M)에 조사되는 광의 강도를 검출하는 센서(17b)와, 상기 파장 폭 변경 수단(6,7)을 제어하여 상기 마스크(M)에 조사하는 광의 파장 폭을 변경할 때에, 상기 파장 폭에 따라 상기 센서(17b)의 특성을 조정하는 제어 수단(20)을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다(청구항 11에 대응).

본 발명에 의하면, 마스크에 조사하는 광의 파장 폭을 변경할 때에, 마스크에 조사되는 광의 강도를 검출하는 센서의 특성을 조정하고 있기 때문에, 예컨대 센서가 파장 의존성을 갖고 있어도, 마스크에 조사되는 광의 파장 폭마다의 강도를 정확히 검출할 수 있다.

또한, 상기 제 1 내지 제 5 실시예에 의한 노광 장치에 있어서, 상기 조명광학계(IL)는, 상기 마스크(M)상에 복수의 조명 영역을 형성하기 위한 복수의 조명 광로를 구비하고, 상기 센서(17b)는, 상기 복수의 조명 광로마다의 광의 강도를 검출하기 위한 복수의 센서를 구비하는 것이 적절하다(청구항 12에 대응).

여기서, 상기 제 1 실시예 내지 제 5 실시예에 의한 노광 장치에 있어서, 상기 마스크(M)의 패턴(DP)을 상기 감광성 기판(P)상에 투영하는 투영 광학계(PL)와, 상기 마스크(M)를 탑재하는 마스크 스테이지(MS)와, 상기 감광성 기판(P)을 탑재하는 기판 스테이지(PS)를 더 구비하고, 상기 마스크 스테이지(MS)와 상기 기판 스테이지(PS)중 적어도 한쪽은 상기 투영 광학계(PL)의 광축에 따른 방향으로 이동 가능하게 구성되는 것이 적절하다(청구항 13에 대응).

또한, 상기 기억 수단(23)이, 상기 파장 폭 변경 수단(6, 7)에 의해 변경되는 파장 폭마다 상기 패턴(DP)을 상기 감광성 기판(P)에 전사하는 데에 있어서 적절한 상기 투영 광학계(PL)의 광학 특성을 나타내는 투영 광학 특성 정보를 미리 기억하고 있고, 상기 제어 수단(20)이, 상기 파장 폭 변경 수단(6, 7)을 제어하여 상기 마스크(M)에 조사하는 광의 파장 폭을 변경할 때에, 상기 기억 수단(23)에 기억되어 있는 상기 투영 광학 특성 정보에 기초하여 상기 투영 광학계(PL)의 광학 특성, 상기 광축 방향에 따른 상기 마스크(M)의 위치 및 상기 광축 방향에 따른 상기 감광성 기판(P)의 위치중 적어도 하나를 조정하는 것이 바람직하다(청구항 14에 대응).

또한, 상기 투영 광학계(PL)의 광학 특성을 검출하는 투영 광학 특성 검출 수단(24)을 더 구비하고, 상기 제어 수단(20)이, 상기 파장 폭 변경 수단(6, 7)을제어하여 상기 마스크(M)에 조사하는 광의 파장 폭을 변경할 때에, 상기 투영 광학 특성 검출 수단(24)의 검출 결과를 참조하면서, 상기 투영 광학계(PL)의 광학 특성, 상기 광축 방향에 따른 상기 마스크(M)의 위치 및 상기 광축 방향에 따른 상기 감광성 기판(P)의 위치중 적어도 하나를 조정하는 것이 바람직하다(청구항 15에 대응).

또한, 상기 기억 수단(23)이, 상기 파장 폭 변경 수단(6, 7)에 의해 변경되는 파장 폭마다 상기 투영 광학계(PL)에 대한 조사 시간과 상기 투영 광학계(PL)의 광학 특성의 변동량의 관계를 나타낸 변동 정보를 미리 기억하고 있고, 상기 제어 수단(20)이, 상기 마스크(M)에 대한 조사 이력과 상기 변동 정보에 기초하여 상기 투영 광학계(PL)의 광학 특성, 상기 광축 방향에 따른 상기 마스크(M)의 위치 및 상기 광축 방향에 따른 상기 감광성 기판(P)의 위치중 적어도 하나를 조정하는 것이 바람직하다(청구항 16에 대응).

상기 제 1 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제 6 실시예에 의한 노광 장치는, 광원(1)과, 상기 광원(1)으로부터의 광을 마스크(M)에 조명하는 조명 광학계(IL)와, 상기 조명 광학계(IL)로부터의 광에 기초하여 상기 마스크(M)에 형성된 패턴(DP)을 상기 감광성 기판(P)에 투영하는 투영 광학계(PL)를 구비하는 노광 장치에 있어서, 상기 마스크(M)를 탑재하는 마스크 스테이지(MS)와, 상기 감광성 기판(P)을 탑재하는 기판 스테이지(PS)와, 상기 마스크(M)에 조사하는 광의 파장 폭을 변경하는 파장 폭 변경 수단(6, 7)과, 상기 파장 폭 변경 수단(6, 7)에 의해 변경되는 파장 폭마다 상기 패턴(DP)을 상기 감광성 기판(P)에 전사하는 데에있어서 적절한 투영 광학계(PL)의 광학 특성을 나타내는 투영 광학 특성 정보를 기억하고 있는 기억 수단(23)과, 상기 파장 폭 변경 수단(6, 7)을 제어하는 제어 수단(20)을 구비하고, 상기 마스크 스테이지(MS)와 상기 기판 스테이지(PS)중 적어도 한쪽은 상기 투영 광학계(PL)의 광축에 따른 방향으로 이동 가능하게 구성되며, 상기 제어 수단(20)은, 상기 파장 폭 변경 수단(6, 7)을 제어하여 상기 마스크(M)에 조사하는 광의 파장 폭을 변경할 때에, 상기 기억 수단(23)에 기억되어 있는 투영 광학 특성 정보에 기초하여 상기 투영 광학계(PL)의 광학 특성, 상기 광축 방향에 따른 상기 마스크(M)의 위치 및 상기 광축 방향에 따른 상기 감광성 기판(P)의 위치중 적어도 하나를 조정하는 것을 특징으로 하고 있다(청구항 17에 대응).

본 발명에 의하면, 마스크에 조사하는 광의 파장 폭마다 마스크의 패턴을 감광성 기판에 전사하는 데에 있어서 적절한 투영 광학계의 광학 특성을 나타내는 투영 광학 특성 정보를 미리 구해 두고, 마스크에 조사하는 광의 파장 폭을 변경했을 때에 투영 광학 특성 정보에 기초하여 투영 광학계의 광학 특성, 광축 방향에 따른 투영 광학계의 위치, 광축 방향에 따른 마스크의 위치 및 광축 방향에 따른 감광성 기판의 위치중 적어도 하나를 조정하고, 마스크에 조사하는 광의 파장 폭마다 감광성 기판에 전사되는 패턴의 투영 조건을 최적으로 할 수 있기 때문에, 마스크의 패턴을 충실히 감광성 기판에 전사할 수 있다.

상기 제 1 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제 7 실시예에 의한 노광 장치는, 광원(1)과, 상기 광원(1)으로부터의 광을 마스크(M)에 조명하는 조명 광학계(IL)와, 상기 조명 광학계(IL)로부터의 광에 기초하여 상기 마스크(M)에 형성된 패턴(DP)을 상기 감광성 기판(P)에 투영하는 투영 광학계(PL)를 구비하는 노광 장치에 있어서, 상기 마스크(M)를 탑재하는 마스크 스테이지(MS)와, 상기 감광성 기판(P)을 탑재하는 기판 스테이지(PS)와, 상기 마스크(M)에 조사하는 광의 파장 폭을 변경하는 파장 폭 변경 수단(6, 7)과, 상기 투영 광학계(PL)의 광학 특성을 검출하는 투영 광학 특성 검출 수단(24)과, 상기 파장 폭 변경 수단(6, 7)을 제어하는 제어 수단(20)을 구비하고, 상기 마스크 스테이지(MS)와 상기 기판 스테이지(PS)중 적어도 한쪽은 상기 투영 광학계(PL)의 광축에 따른 방향으로 이동 가능하게 구성되며, 상기 제어 수단(20)은, 상기 파장 폭 변경 수단(6, 7)을 제어하여 상기 마스크(M)에 조사하는 광의 파장 폭을 변경할 때에, 상기 투영 광학 특성 검출 수단(24)의 검출 결과에 기초하여 상기 투영 광학계(PL)의 광학 특성, 상기 광축 방향에 따른 상기 마스크(M)의 위치 및 상기 광축 방향에 따른 상기 감광성 기판(P)의 위치중 적어도 하나를 조정하는 것을 특징으로 하고 있다(청구항 18에 대응).

본 발명에 의하면, 마스크에 조사하는 광의 파장 폭을 변경했을 때에 투영 광학계의 광학 특성을 검출하고, 이 검출 결과에 기초하여 투영 광학계의 광학 특성, 광축 방향에 따른 투영 광학계의 위치, 광축 방향에 따른 마스크의 위치 및 광축 방향에 따른 감광성 기판의 위치중 적어도 하나를 조정하고 있기 때문에, 실제 검출된 광학 특성에 따라 투영 광학계의 광학 특성을 적절히 조정함으로써 마스크의 패턴을 충실히 감광성 기판에 전사할 수 있다.

상기 제 1 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제 8 실시예에 의한 노광 장치는, 광원(1)과, 상기 광원(1)으로부터의 광을 마스크(M)에 조명하는 조명 광학계(IL)와, 상기 조명 광학계(IL)로부터의 광에 기초하여 상기 마스크(M)에 형성된 패턴(DP)을 상기 감광성 기판(P)에 투영하는 투영 광학계(PL)를 구비하는 노광 장치에 있어서, 상기 마스크(M)를 탑재하는 마스크 스테이지(MS)와, 상기 감광성 기판(P)을 탑재하는 기판 스테이지(PS)와, 상기 마스크(M)에 조사하는 광의 파장 폭을 변경하는 파장 폭 변경 수단(6, 7)과, 상기 파장 폭 변경 수단(6, 7)에 의해 변경되는 파장 폭마다 상기 투영 광학계(PL)에 대한 조사 시간과 상기 투영 광학계(PL)의 광학 특성의 변동량의 관계를 나타낸 변동 정보를 기억하고 있는 기억 수단(23)과, 상기 파장 폭 변경 수단(6, 7)을 제어하는 제어 수단(20)을 구비하고, 상기 마스크 스테이지(MS)와 상기 기판 스테이지(PS)중 적어도 한쪽은 상기 투영 광학계(PL)의 광축에 따른 방향으로 이동 가능하게 구성되며, 상기 제어 수단(20)은, 상기 파장 폭 변경 수단(6, 7)을 제어하여 상기 마스크(M)에 조사하는 광의 파장 폭을 변경할 때에, 상기 기억 수단(23)에 기억되어 있는 변동정보에 기초하여 상기 투영 광학계(PL)의 광학 특성, 상기 광축 방향에 따른 상기 마스크(M)의 위치 및 상기 광축 방향에 따른 상기 감광성 기판(P)의 위치중 적어도 하나를 조정하는 것을 특징으로 하고 있다(청구항 19에 대응).

본 발명에 의하면, 변경되는 파장 폭마다 투영 광학계에 대한 조사 시간과 투영 광학계의 광학 특성의 변동량의 관계를 나타내는 변동 정보를 미리 구해 두고, 마스크에 조사하는 광의 파장 폭을 변경했을 때에 변동 정보에 기초하여 투영 광학계의 광학 특성, 광축 방향에 따른 투영 광학계의 위치, 광축 방향에 따른 마스크의 위치 및 광축 방향에 따른 감광성 기판의 위치중 적어도 하나를 조정하며, 마스크에 조사하는 광의 파장 폭마다 감광성 기판에 전사되는 패턴의 투영 조건을 최적으로 할 수 있기 때문에, 마스크의 패턴을 충실히 감광성 기판에 전사할 수 있다.

여기서, 상기 제 1 실시예 내지 제 8 실시예에 의한 노광 장치에 있어서, 상기 투영 광학계(PL)의 광학 특성은 상기 투영 광학계(PL)의 초점 위치, 배율, 상 위치, 상 회전, 상면 만곡 수차, 비점 수차 및 왜곡 수차중 적어도 하나를 포함하고 있다(청구항 20에 대응).

여기서, 상기 상 위치란 투영 광학계의 광축 방향의 위치와, 광축에 직교하는 면내(물체면내, 상면내) 위치 양자를 포함하는 것이다. 또한, 상기 투영 광학계의 광축이란, 투영 광학계내에 편향 부재가 설치되어 있고, 이 편향 부재에 의해 투영 광학계내의 광축이 굴절되어 있을 때에는, 그 굴절된 광축도 포함하고 있다.

또한, 투영 광학계의 상 회전이란 상기 투영 광학계의 광축을 축으로 한 회전 및 광축 직교 방향을 축으로 한 회전 양자를 포함하는 것이다.

또한, 상기 제 1 내지 제 8 실시예에 의한 노광 장치에 있어서, 상기 투영 광학계(PL)는 각각 상기 마스크(M)의 상을 상기 감광성 기판(P)상에 투영하는 복수의 투영 광학계를 구비하고, 상기 제어 수단(2)은 상기 복수의 투영 광학계마다 상기 투영 광학계의 광학 특성을 조정하는 것을 특징으로 하고 있다(청구항 21에 대응). 또한, 상기 제 1 실시예 내지 제 8 실시예에 의한 노광 장치에 있어서, 상기 파장 폭 변경 수단(6, 7)에 의해 변경된 파장 폭을 갖는 광을 사용하여, 상기 기판스테이지(PS)상에 형성된 기준 부재(28)의 위치 및 상기 감광성 기판(P)상에 형성된 마크를 측정하고, 각각의 측정 결과로부터 상기 기판 스테이지(PS)상에 탑재된 감광성 기판(P)의 위치를 구하는 위치 계측 장치(27a, 27b)를 구비하며, 상기 위치 계측 장치(27a, 27b)는, 상기 제어 수단(20)이 상기 파장 폭 변경 수단(6, 7)을 제어하여 상기 마스크(M)에 조사하는 광의 파장 폭을 변경할 때에, 상기 기준 부재(28)의 위치를 계측하여 상기 기판 스테이지(PS)의 기준 위치를 구하는 것이 바람직하다(청구항 22에 대응).

또한, 상기 마스크(M)에 형성된 패턴(DP)이 투영되는 위치를 측정하는 제 1 측정 장치(24)와, 상기 투영 광학계(PL)의 측방에 설치되어, 상기 기판 스테이지(PS)상에 탑재된 상기 감광성 기판(P)상에 형성된 마크를 측정하는 제 2 측정 장치(70a 내지 70d)와, 상기 제 1 측정 장치(24)의 측정 결과 및 상기 제 2 측정 장치(70a 내지 70d)의 측정 결과에 기초하여, 상기 패턴(DP)이 투영되는 위치에 대한 상기 감광성 기판(P)의 위치를 구하는 위치 산출 수단(20)을 구비하고, 제 1 측정 장치(24)는, 상기 제어 수단(20)이 상기 파장 폭 변경 수단(6, 7)을 제어하여 상기 마스크(M)에 조사하는 광의 파장 폭을 변경할 때에, 상기 패턴(DP)이 투영되는 위치를 측정하는 것이 적절하다(청구항 23에 대응).

상기 제 1 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제 9 실시예에 의한 노광 장치는, 광원(1)과, 상기 광원(1)으로부터의 광을 마스크(M)에 조명하는 조명 광학계(IL)와, 상기 조명 광학계(IL)로부터의 광에 기초하여 상기 마스크(M)에 형성된 패턴(DP)을 상기 감광성 기판(P)에 투영하는 투영 광학계(PL)를 구비하는 노광 장치에 있어서, 상기 마스크(M)를 탑재하는 마스크 스테이지(MS)와, 상기 감광성 기판(P)을 탑재하는 기판 스테이지(PS)와, 상기 마스크(M)에 조사하는 광의 파장 폭을 변경하는 파장 폭 변경 수단(6, 7)과, 상기 파장 폭 변경 수단(6, 7)을 제어하는 제어 수단(20)과, 상기 파장 폭 변경 수단(6, 7)에 의해 변경된 파장 폭을 갖는 광을 사용하여, 상기 기판 스테이지(PS)상에 형성된 기준 부재(28)의 위치 및 상기 감광성 기판(P)상에 형성된 마크를 측정하고, 각각의 계측 결과로부터 상기 기판 스테이지(PS)상에 탑재된 감광성 기판(P)의 위치를 구하는 위치 계측 장치(27a, 27b)를 구비하며, 상기 위치 계측 장치(27a, 27b)는, 상기 제어 수단(20)이 상기 파장 폭 변경 수단(6, 7)을 제어하여 상기 마스크(M)에 조사하는 광의 파장 폭을 변경할 때에, 상기 기준 부재(28)의 위치를 계측하여 상기 기판 스테이지(PS)의 기준 위치를 구하는 것을 특징으로 하고 있다(청구항 24에 대응).

본 발명에 의하면, 마스크에 조사하는 광의 파장 폭을 변경했을 때에, 그 광을 사용하여 기판 스테이지상에 탑재된 감광성 기판의 위치를 계측하는 위치 계측 장치가, 기판 스테이지에 설치된 기판 스테이지의 기준 위치를 결정하는 기준 부재의 위치를 계측하여 기판 스테이지의 기준 위치를 구하고 있기 때문에, 마스크에 조사되는 광의 파장 폭이 변경되어도 감광성 기판의 기판 스테이지상에 있어서의 위치를 정확히 계측할 수 있다.

상기 제 1 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제 10 실시예에 의한 노광 장치는, 광원(1)과, 상기 광원(1)으로부터의 광을 마스크(M)에 조명하는 조명 광학계(IL)와, 상기 조명 광학계(IL)로부터의 광에 기초하여 상기 마스크(M)에 형성된 패턴(DP)을 상기 감광성 기판(P)에 투영하는 투영 광학계(PL)를 구비하는 노광 장치에 있어서, 상기 마스크(M)를 탑재하는 마스크 스테이지(MS)와, 상기 감광성 기판(P)을 탑재하는 기판 스테이지(PS)와, 상기 마스크(M)에 조사하는 광의 파장 폭을 변경하는 파장 폭 변경 수단(6, 7)과, 상기 파장 폭 변경 수단(6, 7)을 제어하는 제어 수단(20)과, 상기 마스크(M)에 형성된 패턴(DP)이 투영되는 위치를 측정하는 제 1 측정 장치(24)와, 상기 투영 광학계(PL)의 측방에 설치되어, 상기 기판 스테이지(PS)상에 탑재된 상기 감광성 기판(P)상에 형성된 마크를 측정하는 제 2 측정 장치(70a 내지 70d)와, 상기 제 1 측정 장치(24)의 측정 결과 및 상기 제 2 측정 장치(70a 내지 70d)의 측정 결과에 기초하여, 상기 패턴(DP)이 투영되는 위치에 대한 상기 감광성 기판(P)의 위치를 구하는 위치 산출 수단(20)을 구비하고, 상기 제 1 측정 장치(24)는, 상기 제어 수단(20)이 상기 파장 폭 변경 수단(6, 7)을 제어하여 상기 마스크(M)에 조사하는 광의 파장 폭을 변경할 때에, 상기 패턴(DP)이 투영되는 위치를 측정하는 것을 특징으로 하고 있다(청구항 25에 대응).

본 발명에 의하면, 마스크에 조사하는 광의 파장 폭을 변경했을 때에, 마스크에 형성된 패턴의 투영되는 위치를 제 1 측정 장치에 의해 측정하고 있기 때문에, 마스크에 조사하는 광의 파장 폭이 변경되어도, 제 1 측정 장치의 측정 결과와, 투영 광학계의 측방에 설치된 제 2 측정 장치에 의한 감광성 기판상의 마크의 측정 결과로부터 패턴의 투영 위치에 대한 감광성 기판의 위치가 정확한 값을 구할 수 있다.

이상의 본 발명의 제 1 실시예 내지 제 10 실시예에 의한 노광 장치에 설치되는 파장 폭 변경 수단은, 마스크에 조사하는 파장 폭을 이산적(離散的)으로 가변할 뿐만 아니라, 파장 폭을 연속적으로 가변하는 것도 포함하는 것이지만, 사용하는 광원의 제한등의 여러 요인에 의해 파장 폭을 이산적으로 가변하는 것이 바람직하다.

이상의 제 1 실시예 내지 제 10 실시예에 의한 노광 장치에 있어서는, 상기 광원이 다른 파장에 있어서 피크가 존재하는 스펙트럼을 갖는 광을 사출하고, 상기 파장 폭 변경 수단이 상기 마스크에 조사하는 광의 파장 폭을 변경함으로써, 상기 마스크에 조사하는 광에 포함되는 상기 스펙트럼의 피크를 변경하는 것이 적절하다.

여기서, 상기 파장 폭 변경 수단이 상기 광의 파장 폭을 변경함으로써, 상기 마스크에 조사하는 광에 포함되는 상기 스펙트럼의 피크의 수를 더 변경하는 것이 바람직하고, 또한 상기 파장 폭 변경 수단이 상기 광원으로부터의 광의 파장의 일부를 선택하여 투과시키는 파장 선택 필터를 포함하는 것이 적절하다.

상기 제 1 목적을 해결하기 위해서, 본 발명의 제 1 실시예에 의한 노광 방법은, 상기 어느 것에 기재된 노광 장치를 사용하여 상기 마스크(M)를 조명하는 조명 단계와, 상기 마스크(M)상에 형성된 패턴(DP)을 상기 감광성 기판(P)상에 전사하는 노광 단계를 포함하는 것을 특징으로 하고 있다(청구항 26에 대응).

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 제 2 실시예에 의한 노광 방법은, 광원(1)으로부터의 광을 마스크(M)에 조명하여, 상기 마스크(M)에 형성된 패턴(DP)을 감광성 기판(P)에 전사하는 노광 방법에 있어서, 상기 감광성 기판(P)의 감광특성에 따라 상기 마스크(M)에 조사하는 광의 파장 폭을 변경하는 전환 단계(S11)를 갖는 것을 특징으로 하고 있다(청구항 27에 대응).

여기서, 상기 제 2 실시예에 의한 노광 방법에 있어서, 상기 변경 단계(S11)는, 또한 상기 감광성 기판(P)상에 전사하는 패턴(DP)의 해상도에 따라 상기 마스크(M)에 조사하는 광의 파장 폭을 변경하는 것이 바람직하다(청구항 28에 대응).

또한, 상기 변경 단계(S11)의 실행에 수반하여, 상기 파장 폭의 변경에 기인하여 발생하는 광학 특성의 변화를 보정하는 보정 단계(S13, S15)를 더 갖는 것이 적절하다(청구항 29에 대응).

또한, 상기 제 2 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제 11 실시예에 의한 노광 장치는, 마스크상에 형성된 패턴을 감광성 재료가 도포된 기판상에 전사하는 노광 장치에 있어서, 광원과, 상기 광원으로부터의 광의 조도를 검출하는 조도 검출 수단을 구비하고, 상기 조도 검출 수단으로부터의 검출값과 상기 감광성 재료의 분광 특성에 관한 정보를 포함하는 레시피 데이터에 기초하여 상기 광원으로부터의 광이 일정한 조도로 되도록 제어하는 조명 장치와, 상기 조명 장치로부터의 광에 의해 조명된 마스크상의 상기 패턴을 상기 기판상에 투영하는 투영 광학계를 구비하는 것을 특징으로 한다(청구항 30에 대응).

이 제 11 실시예에 의한 노광 장치에 의하면, 조명 장치에 구비되어 있는 조도 검출 수단에 의해 광원으로부터의 광의 조도를 검출하고, 이 검출값과 감광성 재료의 분광 특성에 관한 정보를 포함하는 레시피 데이터에 기초하여, 광원으로부터의 광의 조도가 감광성 재료의 분광 특성에 따른 일정한 조도로 되도록 제어한다. 따라서, 기판에 도포된 감광성 재료의 분광 특성에 따른 최적, 또한 일정한 조도의 조명광을 사용하여 감광성 재료의 노광을 실행할 수 있다.

또한, 제 11 실시예에 의한 노광 장치에 있어서, 상기 조명 장치가 상기 광원으로부터의 광의 파장 영역을 변경하는 파장 영역 변경 수단을 더 구비하고, 상기 감광성 재료의 분광 특성에 관한 정보를 포함하는 상기 레시피 데이터와 상기 조도 검출 수단으로부터의 검출값에 기초하여, 상기 파장 영역 변경 수단에 의해 변경된 파장의 광이 일정한 조도로 되도록 제어하는 것이 적절하다(청구항 31에 대응).

이 구성에 의하면, 조도 검출 수단에 의해 광원으로부터의 광의 조도를 검출하고, 파장 영역 변경 수단에 의해 광원으로부터의 광의 파장을 변경한다. 그리고, 조도 검출 수단에 의한 검출값과 감광성 재료의 분광 특성에 관한 정보를 포함하는 레시피 데이터에 기초하여, 광원으로부터의 광중에 파장 영역 변경 수단에 의해 변경된 파장의 광의 조도가 일정한 조도로 되도록 제어한다. 따라서, 기판에 도포된 감광성 재료의 분광 특성에 따른 최적, 또한 일정한 조도의 조명광을 사용하여 감광성 재료의 노광을 실행할 수 있다.

또한, 제 11 실시예에 의한 노광 장치는, 상기 조명 장치가, 복수의 광원과, 각 광원의 조도를 검출하는 복수의 조도 검출 수단과, 상기 각 광원으로부터의 광의 파장 영역을 변경하는 복수의 파장 영역 변경 수단을 구비하고, 상기 각 조도 검출 수단에 의한 검출값에 기초하여, 상기 각 파장 영역 변경 수단에 의해 변경된 파장 영역의 광이 일정한 조도로 되도록 제어하는 것이 적절하다(청구항 32에 대응).

본 구성에 의하면, 조명 장치에 구비되어 있는 복수의 조도 검출 수단에 의해 각 광원으로부터의 광의 조도를 검출하고, 각 파장 영역 변경 수단에 의해 각 광원으로부터의 광의 파장을 변경한다. 그리고, 각 조도 검출 수단에 의한 검출값과 감광성 재료의 분광 특성에 관한 정보를 포함하는 레시피 데이터에 기초하여, 각 광원으로부터의 광중에 각 파장 영역 변경 수단에 의해 변경된 파장의 광의 조도가 일정한 조도로 되도록 제어한다. 따라서, 기판에 도포된 감광성 재료의 분광 특성에 따른 최적, 또한 일정한 조도의 조명광을 사용하여 감광성 재료의 노광을 실행할 수 있다.

또한, 상술한 구성에 있어서, 상기 조도 검출 수단이 서로 다른 파장 분포를 갖는 복수의 파장 영역의 광의 조도를 각각 검출하는 것이 적절하다(청구항 33 및 청구항 40에 대응).

본 구성에 의하면, 조도 검출 수단에 의해 서로 다른 파장 분포를 갖는 복수의 파장 영역의 광의 조도를 각각 검출하고, 이 검출값과 감광성 재료의 분광 특성에 관한 정보를 포함하는 레시피 데이터에 기초하여, 광원으로부터의 광중에 파장 영역 변경 수단에 의해 변경된 파장의 광의 조도가 일정한 조도로 되도록 제어한다. 따라서, 기판에 도포된 감광성 재료의 분광 특성에 따른 최적, 또한 일정한 조도의 조명광을 사용하여 감광성 재료의 노광을 실행할 수 있다.

또한, 상술한 구성에 있어서, 상기 조명 장치가 상기 광원으로부터의 조명광을 상기 마스크측으로 반사시키는 반사 미러를 구비하고, 상기 조도 검출 수단은상기 반사 미러로부터의 노출광에 기초하여 상기 광원으로부터의 광의 조도를 검출하는 것이 적절하다(청구항 34에 대응).

본 구성에 의하면, 반사 미러로부터의 노출광을 사용하여 광원으로부터 조사되는 조명광의 조도를 검출하고, 이 검출된 조도에 기초하여 광원으로부터의 조명광의 조도가 일정하게 되도록 제어하고 있다. 따라서, 조명광의 손실을 초래하지 않고 광원으로부터의 조명광의 조도를 검출할 수 있다.

또한, 제 11 실시예에 의한 노광 장치에는 상기 기판상의 조도를 검출하는 조도 센서를 더 구비하는 것이 적절하다(청구항 35에 대응). 또한, 제 11 실시예에 의한 노광 장치에는 상기 기판상의 조도를 검출하는 상기 조도 센서가 상기 기판 스테이지상에 탑재되어 있는 것이 적절하다(청구항 36에 대응).

상술한 구성에 의하면, 예컨대 기판 스테이지상에 탑재되어 있는 조도 센서에 의해 검출된 기판상의 조도에 기초하여, 기판상의 조명광의 조도가 감광성 재료의 분광 특성에 따른 최적의 또한 일정한 조도로 되도록 제어할 수 있다.

또한, 상술한 구성에 있어서, 상기 기판상의 조도를 검출하는 상기 조도 센서가 상기 기판과 광학적으로 공역(共役)인 위치의 조도를 검출하는 센서인 것이 적절하다(청구항 37에 대응).

본 구성에 의하면, 기판 스테이지와 공역인 위치의 조도를 검출하는 센서에 의해, 노광시에 있어서도 기판상의 조도를 검출할 수 있다. 따라서, 이 검출된 기판상의 조도에 기초하여, 노광시에 있어서도 기판상의 조명광의 조도가 감광성 재료의 분광 특성에 따른 최적의 또한 일정한 조도로 되도록 제어할 수 있다.

또한, 제 11 실시예에 의한 노광 장치는, 상기 조도 센서가, 서로 다른 파장 분포를 갖는 복수의 파장 영역의 광의 조도를 각각 검출하는 것이 적절하다(청구항 38에 대응).

본 구성에 의하면, 조도 센서에 의해, 기판상에 있어서의 서로 다른 파장 분포를 갖는 복수의 파장 영역의 광의 조도를 각각 검출한다. 따라서, 이 검출값에 기초하여, 기판상에 있어서의 특정한 파장 영역의 조명광의 조도가 감광성 재료의 분광 특성에 따른 최적의 또한 일정한 조도로 되도록 제어할 수 있다.

또한, 상술한 구성에 있어서, 상기 광원으로부터의 광의 조도를 조정하는 조광 수단을 더 구비하고, 상기 조도 센서에 의해 검출된 서로 다른 파장 분포를 갖는 복수의 파장 영역의 광의 조도에 기초하여, 상기 광원 또는 상기 조광 수단을 제어하는 것이 적절하다(청구항 39에 대응).

본 구성에 의하면, 조도 센서에 의해 검출된 서로 다른 파장 분포를 갖는 복수의 파장 영역의 광의 조도에 기초하여, 광원 또는 조광 수단을 제어함으로써, 특정한 파장 영역의 광의 기판상의 조도가 기판에 도포되어 있는 감광성 재료의 분광 특성에 따른 최적의 또한 일정한 조도가 되도록 제어할 수 있다.

또한, 본 발명의 제 3 실시예에 의한 노광 방법은, 상기 어느 하나에 기재된 노광 장치를 사용한 노광 방법에 있어서, 상기 조명 장치를 사용하여 마스크를 조명하는 조명 단계와, 상기 투영 광학계를 사용하여 상기 마스크의 패턴 상을 상기 기판상에 투영하는 투영 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 노광 방법에 의하면, 조명 단계에 의해 기판에 도포된 감광성 재료의 감도에 기초한 조도로 마스크가 조명되기 때문에, 기판에 도포된 감광성 재료의 분광 특성에 따른 최적의 또한 일정한 조도의 조명광을 사용하여 감광성 재료의 노광을 실행할 수 있다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 마이크로 디바이스의 제조 방법은, 상기 어느 하나에 기재된 노광 장치 또는 상기 어느 하나에 기재된 노광 방법을 사용하여 상기 마스크(M)에 형성된 패턴(DP)을 상기 감광성 기판(P)에 노광하는 노광 단계(S44)와, 노광된 상기 감광성 기판(P)을 현상하는 현상 단계(S46)를 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시 형태에 의한 노광 장치 전체의 개략 구성을 나타내는 사시도,

도 2는 조명 광학계(IL)의 측면도,

도 3은 파장 선택 필터(6, 7)를 투과한 광의 스펙트럼을 설명하기 위한 도면,

도 4는 조명 광학계(IL)의 텔레센트리시티(telecentricity)와 조도 분포의 관계를 나타내는 도면,

도 4a는 플라이아이·인티그레이터의 입사면에 있어서의 조도 분포를 나타내는 도면,

도 4b는 플레이트(P)에 조사되는 광의 조도 분포를 나타내는 도면,

도 5a 및 도 5b는 라이트 가이드(light guide)(9)의 사출단(9b)의 각도를 변경하여 조명 광학계의 텔레센트리시티를 조정하는 모양을 나타내는 도면,

도 6은 플레이트(P)상에 생기는 조도 불균형의 일 예를 나타내는 도면,

도 7은 조명 광학계(IL)의 변형예를 나타내는 사시도,

도 8은 투영 광학계(PL)의 일부를 이루는 투영 광학 유닛(PL1)의 구성을 나타내는 측면도,

도 9는 도 8의 마스크측 배율 보정 광학계(35a) 및 플레이트측 배율 보정 광학계(35b)의 구성을 개략적으로 나타내는 도면,

도 10은 도 8의 포커스 보정 광학계(38)의 구성을 개략적으로 나타내는 도면,

도 11은 노광 광으로서 g선, h선, i선을 포함하는 파장 폭의 노광 광을 사용했을 때의, 변조 전달 함수(Modulation Transfer Function : MTF)를 나타내는 도면,

도 12a는 조도 측정부(29)의 개략 구성 및 조도 불균형을 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면,

도 12b 및 도 12c는 도 12a의 방법에 의해 얻어지는 조도 분포를 도시하는 도면,

도 13은 공간(空間) 상(像) 계측 장치(24)의 개략 구성을 나타내는 사시도,

도 14는 공간 상 계측 장치(24)를 사용하여 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5)의 광학 특성을 검출하는 방법을 설명하기 위한 도면,

도 15는 본 발명의 제 1 실시 형태에 의한 노광 장치의 동작의 일 예를 나타내는 흐름도,

도 16은 본 발명의 제 2 실시 형태에 의한 노광 장치의 전체의 개략 구성을 나타내는 사시도,

도 17은 플레이트 얼라인먼트 센서(70a 내지 70d)의 광학계의 구성을 나타내는 도면,

도 18은 제 3 실시 형태의 노광 장치에 있어서의 투영 광학계(PL)의 일부를 이루는 투영 광학 유닛(PL1)의 구성을 나타내는 측면도,

도 19는 도 18의 포커스 보정 광학계(58)의 구성을 개략적으로 나타내는 도면,

도 20은 본 발명의 제 4 실시 형태에 따른 노광 장치 전체의 개략 구성을 나타내는 사시도,

도 21은 본 발명의 제 4 실시 형태에 따른 조명 광학계의 측면도,

도 22는 본 발명의 실시 형태에 따른 흡광판 및 히트 싱크(heat sink)의 형상을 나타내는 도면,

도 23은 본 발명의 실시 형태에 따른 파장 선택 필터를 투과한 광의 스펙트럼을 설명하기 위한 도면,

도 24는 본 발명의 제 5 실시 형태에 따른 노광 장치의 조명 광학계의 구성도,

도 25는 본 발명의 제 5 실시 형태에 따른 조명 광학계의 광원 유닛의 구성도,

도 26은 본 발명의 제 6 실시 형태에 따른 노광 장치의 조명 광학계의 구성도,

도 27은 본 발명의 제 7 실시 형태에 따른 노광 장치의 조명 광학계의 구성도,

도 28은 발명의 제 7 실시 형태에 따른 조명 광학계의 광원 유닛의 구성도,

도 29는 본 발명의 실시 형태에 따른 마이크로 디바이스로서의 반도체 디바이스를 제조하는 방법의 흐름도,

도 30은 본 발명의 실시 형태에 따른 마이크로 디바이스로서의 액정표시 소자를 제조하는 방법의 흐름도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 광원

6, 7: 파장 선택 필터(파장 폭 전환 수단)

17b : 인티그레이터 센서(센서)

20 : 주 제어계(제어 수단, 위치 산출 수단)

23 : 기억 장치(기억 수단)

24 : 투영 광학 특성 검출 수단(제 1 측정 장치)

27a, 27b : 얼라인먼트계(위치 계측 장치)28 : 기준 부재

29 : 조도 측정부(조명 광학 특성 검출 수단)

70a 내지 70d : 플레이트 얼라인먼트 센서(제 2 측정 장치)

101 : 광원103 : 반사 미러

106a, 106b : 파장 선택 필터107 : 감광 필터

108a, 108b : 흡광판109a, 109b : 히트 싱크

111 : 라이트 가이드114b 내지 114f : 감광 필터

120 : 주 제어계124 : 조도 센서

130, 130a, 130b : 광 센서132 : 광섬유

134 : 전원 제어 장치136 : 전원 장치

138a, 138b : 필터

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 형태에 의한 노광 장치 및 방법과, 마이크로 디바이스의 제조 방법에 대하여 상세히 설명한다.

[제 1 실시 형태]

도 1은 본 발명의 제 1 실시 형태에 의한 노광 장치 전체의 개략 구성을 나타내는 사시도이다. 이 제 1 실시 형태에 있어서는, 복수의 반사 굴절형의 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5)으로 구성되는 투영 광학계(PL)에 대하여 마스크(M)와 감광성 기판으로서의 플레이트(P)를 상대적으로 이동시키면서 마스크(M)에 형성된 액정 표시 소자의 패턴(DP)의 상을 플레이트(P)상에 전사하는 스텝·앤드·스캔 방식의 노광 장치에 적용한 경우를 예로 들어 설명한다. 한편, 본 실시 형태에서는 플레이트(P)상에 포토 레지스트(감도 : 20mJ/㎠) 또는 수지 레지스트(감도 : 60mJ/㎠)가 도포되는 것으로 한다.

한편, 이하의 설명에 있어서는, 각 도면중에 나타낸 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. 도면중의 XYZ 좌표계는 실제로는 XY 평면이 수평면에 평행한 면으로 설정되고, Z축이 연직 상향으로 설정된다. 또한, 본 실시 형태에서는 마스크(M) 및 플레이트(P)를 이동시키는 방향(주사 방향)을 X축 방향으로 설정하고 있다.

본 실시 형태의 노광 장치는, 마스크 스테이지(도 1에는 도시하지 않음)상에 있어서 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 측면도이며, 도 1에 도시한 부재와 동일한 부재에는 동일한 참조 부호를 사용한다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 조명 광학계(IL)는, 예컨대 초고압 수은 램프로 구성되는 광원(1)을 구비하고 있다. 광원(1)은 타원 미러(2)의 제 1 초점 위치에 배치되어 있기 때문에, 광원(1)으로부터 사출된 조명 광속은 다이크로익 미러(3)를 거쳐 타원 미러(2)의 제 2 초점 위치에 광원 상을 형성한다.

한편, 본 실시 형태에서는, 광원(1)으로부터 사출된 광이 타원 미러(2)의 내면에 형성된 반사막 및 다이크로익 미러(3)로 반사됨으로써, g선(436㎚)의 광, h선(405㎚)의 광 및 i선(365㎚)의 광을 포함하는 파장 영역의 광에 의한 광원 상이타원 미러(2)의 제 2 초점 위치에 형성된다. 즉, 노광하는 데에 있어서 불필요해지는 g선, h선 및 i선을 포함하는 파장 영역 이외의 성분은 타원 미러(2) 및 다이크로익 미러(3)로 반사될 때에 제거된다.

타원 미러(2)의 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 미러(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 차폐할 수 있는 동시에, 개구를 통과하는 조명 광속의 광량을 급격히 가변시킴으로써 펄스 형상의 조명 광속을 얻기 때문이다.

타원 미러(2)의 제 2 초점 위치에 형성된 광원 상으로부터의 발산 광속은 시준 렌즈(5)에 의해 거의 평행 광속으로 전환되어 파장 선택 필터(6)에 입사한다. 파장 선택 필터(6)는 소망하는 파장 영역의 광속만을 투과시키는 것으로, 광로(광축 AX1)에 대하여 진퇴 가능하게 구성되어 있다. 또한, 파장 선택 필터(6)와 같이, 광로에 대하여 진퇴 가능하게 구성된 파장 선택 필터(7)가 파장 선택 필터(6)와 함께 설치되어 있고, 이들 파장 선택 필터(6, 7)내의 어느 한쪽이 광로에 배치된다. 도 2중의 주 제어계(20)가 구동 장치(18)를 제어함으로써 파장 선택 필터(6, 7)중 어느 것을 광로중에 배치한다.

본 실시 형태에서는, 파장 선택 필터(6)가 i선만을 포함하는 파장 영역의 광을 투과시켜, 파장 선택 필터(7)가 g선의 광, h선의 광 및 i선(365㎚)의 광을 포함하는 파장 영역의 광을 투과시키는 것으로 한다. 이와 같이, 본 실시 형태에서는, 광로에 파장 선택 필터(6, 7)중 어느 것을 배치하는지에 따라 마스크에 조사하는 광의 파장 폭을 변경하고 있다. 한편, 파장 선택 필터(6, 7)는 본 발명에서 말하는 파장 폭 변경 수단에 해당된다.

여기서, 파장 선택 필터(6, 7)를 투과한 광의 스펙트럼에 대하여 설명한다. 도 3은 파장 선택 필터(6, 7)를 투과한 광의 스펙트럼을 설명하기 위한 도면이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 광원(1)으로부터는 파장 300 내지 600㎛ 정도의 넓은 파장 영역에 걸쳐 복수의 피크(휘선)가 포함되는 스펙트럼의 광이 사출된다. 광원(1)으로부터 사출된 광중 노광하는 데에 있어서 불필요한 파장 성분은 상술한 바와 같이 타원 미러(2) 및 다이크로익 미러(3)로 반사될 때에 제거된다. 노광에 불필요한 성분이 제거된 광이 광로에 배치된 파장 선택 필터(6)에 입사하면, 도 3에 도시한 i선을 포함하는 파장 폭 △λ1의 광이 투과한다. 한편, 파장 선택 필터(7)가 광로에 배치되어 있는 경우에는, g선, h선 및 i선을 포함하는 파장 폭 △λ2의 광이 투과한다.

또한, 파장 선택 필터(6)를 투과한 광의 파워는 파장 폭 △λ1내의 스펙트럼을 적분한 것이며, 파장 선택 필터(7)를 투과한 광의 파워는 파장 폭 △λ2내의 스펙트럼을 적분한 것이다. 여기서, 도 3에 도시한 바와 같이, g선, h선 및 i선 각각의 스펙트럼은 대략 동일한 분포를 나타내고 있기 때문에, 파장 선택 필터(6)를 투과한 광의 파워와 파장 선택 필터(7)를 투과한 광의 파워의 비는 대략 1 대 3 정도로 된다.

여기서, 상술한 바와 같이, 본 실시 형태에서는 플레이트(P)상에 감도가 20mJ/㎠인 포토레지스트 또는 감도가 60mJ/㎠인 수지 레지스트가 도포되는 경우를 상정하고 있고, 이들 감도의 비는 1 대 3이다. 따라서, 플레이트(P)에 감도가 높은 포토레지스트가 도포되어 있을 때에는 투과광의 파워가 낮은 파장 선택 필터(6)를 광로상에 배치하고, 감도가 낮은 수지 레지스트가 도포되어 있을 때에는, 투과광의 파워가 높은 파장 선택 필터(7)를 광로상에 배치하도록 하면, 플레이트(P)가 탑재되는 플레이트 스테이지(PS)의 이동 속도를 일정(최고 속도 : 예컨대 300㎜/sec)하게 하여 노광할 수 있다. 이와 같이, 본 실시 형태에서는, 플레이트(P)에 도포되는 레지스트의 감도(감광 특성)에 따라, 광로에 배치하는 파장 선택 필터를 교환하여 투과광의 파장 폭을 변경함으로써, 플레이트(P)에 조사되는 광의 파워를 변경하고 있다.

도 1로 되돌아가, 파장 선택 필터(6) 또는 파장 선택 필터(7)를 통과한 광은 릴레이 렌즈(8)를 거쳐 다시 결상한다. 이 결상 위치의 근방에는 라이트 가이드의 입사단(9a)이 배치되어 있다. 라이트 가이드(9)는, 예컨대 다수의 섬유 소선을 랜덤하게 묶어서 구성된 랜덤 라이트 가이드 섬유로서, 광원(1)의 수(도 1에서는 하나)와 동일한 수의 입사단(9a)과, 투영 광학계(PL)를 구성하는 투영 광학 유닛의 수(도 1에서는 5개)와 동일한 수의 사출단(9b 내지 9f)[도 2에서는 사출단(9b)만을 나타냄]을 구비하고 있다. 이렇게 해서, 라이트 가이드(9)의 입사단(9a)에 입사한 광은 그 내부를 전파한 후, 5개의 사출단(9b 내지 9f)으로부터 분할되어 사출된다.

도 2에 도시한 바와 같이, 라이트 가이드(9)의 입사단(9a)에는 연속적으로위치를 가변할 수 있도록 구성된 블레이드(10)가 배치되어 있다. 이 블레이드(10)는 라이트 가이드(9)의 입사단(9a)의 일부를 차광함으로써, 라이트 가이드(9)의 5개의 사출단(9b 내지 9f) 각각으로부터 사출되는 광의 강도를 연속적으로 가변하기 위한 것이다. 블레이드(10)의 라이트 가이드(9)의 입사단(9a)에 대한 차광량의 제어는 도 2중의 주 제어계(20)가 구동 장치(19)를 제어함으로써 실행된다.

상술한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 플레이트(P)상에 감도가 20mJ/㎠인 포토 레지스트 또는 감도가 60mJ/㎠인 수지 레지스트가 도포되는 경우를 고려하고 있지만, 블레이드(10)에 의해 라이트 가이드(9)의 사출단(9b 내지 9f) 각각으로부터 사출되는 광의 강도를 조정함으로써, 상기 레지스트와 다른 감도의 레지스트(예컨대, 감도가 50mJ/㎠의 레지스트)가 도포되는 경우에도 레지스트의 감도에 따라 레지스트에 조사되는 광의 파워를 적절한 파워로 설정할 수 있다. 이로써, 플레이트 스테이지(PS)의 이동 속도를 최고속으로부터 저하시키지 않고 노광할 수 있다.

라이트 가이드(9)의 사출단(9b)과 마스크(M)의 사이에는 시준 렌즈(11b), 플라이아이·인티그레이터(12b), 개구 스로틀(13b)(도 1에는 도시 생략), 빔 스플리터(14b)(도 1에는 도시 생략) 및 콘덴서 렌즈계(15b)가 순차적으로 배치되어 있다. 마찬가지로, 라이트 가이드(9)의 각 사출단(9c 내지 9f)과 마스크(M)의 사이에는 시준 렌즈(11c 내지 11f), 플라이아이·인티그레이터(12c 내지 12f), 개구 스로틀(13c 내지 13f), 빔 스플리터(14c 내지 14f) 및 콘덴서 렌즈계(15c 내지 15f)가 각각 순차적으로 배치되어 있다. 여기서는, 설명의 간단화를 위해, 라이트 가이드(9)의 사출단(9b 내지 9f)과 마스크(M)의 사이에 설치되는 광학 부재의 구성을, 라이트 가이드(9)의 사출단(9b)과 마스크(M)의 사이에 설치된 시준 렌즈(11b), 플라이아이·인티그레이터(12b), 개구 스로틀(13b), 빔 스플리터(14b) 및 콘덴서 렌즈계(15b)를 대표로 하여 설명한다.

라이트 가이드(9)의 사출단(9b)으로부터 사출된 발산 광속은 시준 렌즈(11b)에 의해 거의 평행한 광속으로 전환된 후, 플라이아이·인티그레이터(12b)에 입사한다. 플라이아이·인티그레이터(12b)는, 다수의 정렌즈 엘리먼트를 그 중심 축선이 광축(AX2)을 따라 연장되도록 종횡으로 또한 조밀하게 배열함으로써 구성되어 있다. 따라서, 플라이아이·인티그레이터(12b)에 입사한 광속은 다수의 렌즈 엘리먼트에 의해 파면 분할되고, 그 후측 초점면(즉, 사출면의 근방)에 렌즈 엘리먼트의 수와 동일한 수의 광원 상으로 구성되는 2차 광원을 형성한다. 즉, 플라이아이·인티그레이터(12b)의 후측 초점면에는 실질적인 면 광원이 형성된다.

플라이아이·인티그레이터(12b)의 후측 초점면에 형성된 다수의 2차 광원으로부터의 광속은 플라이아이·인티그레이터(12b)의 후측 초점면의 근방에 배치된 개구 스로틀(13b)에 의해 제한된 후, 빔 스플리터(14b)를 거쳐 콘덴서 렌즈계(15b)에 입사한다. 또한, 개구 스로틀(13b)은, 대응하는 투영 광학 유닛(PL1)의 동면(瞳面)과 광학적으로 거의 공역인 위치에 배치되어, 조명에 기여하는 2차 광원의 범위를 규정하기 위한 가변 개구부를 갖는다. 개구 스로틀(13b)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]을 소망하는 값으로 설정한다.

콘덴서 렌즈계(15b)를 거친 광속은 패턴(DP)이 형성된 마스크(M)를 중첩적으로 조명한다. 라이트 가이드(9)의 다른 사출단(9c 내지 9f)으로부터 사출된 발산 광속도 마찬가지로, 시준 렌즈(11c 내지 11f), 플라이아이·인티그레이터(12c 내지 12f), 개구 스로틀(13c 내지 13f), 빔 스플리터(14c 내지 14f) 및 콘덴서 렌즈계(15c 내지 15f)를 순차적으로 거쳐 마스크(M)를 중첩적으로 각각 조명한다. 즉, 조명 광학계(IL)는 마스크(M)상에 있어서 Y축 방향으로 정렬한 복수(도 1에서는 합계로 5개)의 사다리꼴 형상의 영역을 조명한다.

한편, 조명 광학계(IL)에 설치되는 상기 빔 스플리터(14b)를 거친 광은 집광 렌즈(16b)를 거쳐 에너지 센서로서의 광전 전환 소자로 구성되는 인티그레이터 센서(17b)로 수광된다. 이 인티그레이터 센서(17b)의 광전 전환 신호가 도시하지 않은 피크 홀드 회로 및 A/D 전환기를 거쳐 주 제어계(20)에 공급된다. 인티그레이터 센서(17b)의 출력과, 플레이트(P)의 표면상에 조사되는 광의 단위 면적당 에너지(노광량)의 상관 계수는 미리 요구되고 주 제어계(20)내에 기억되어 있다.

주 제어계(20)는 플레이트(P)가 탑재되는 플레이트 스테이지 및 마스크(M)가 탑재되는 마스크 스테이지(MS)를 제어하는 도시하지 않은 스테이지 컨트롤러로부터의 스테이지계의 동작 정보에 동기하여 셔터(4)의 개폐 동작을 제어하는 동시에, 인티그레이터 센서(17b)로부터 출력되는 광전 전환 신호에 따라 구동 장치(19)에 대하여 제어 신호를 출력하여, 마스크(M)에 조명 광학계(IL)로부터의 조명광을 조사하는 타이밍 및 조명광의 강도를 제어한다. 또한, 인티그레이터 센서(17b)의 감도는 광로에 파장 선택 필터(6)가 배치되어 있는지 또는 파장 선택 필터(7)가 배치되어 있는지에 따라 주 제어계(20)에 의해 변경된다. 이것은 센서(17b)의 감도가 파장 의존성을 갖고 있기 때문이다.

또한, 라이트 가이드(9)의 사출단(9b)에는 광축(AX2)에 대한 사출단(9b)의 각도를 변경하기 위한 구동 장치(21b)가 설치되어 있다. 이 구동 장치(21b)는 조명 광학계(IL)의 텔레센트리시티를 조정하기 위해 설치된다. 여기서, 조명 광학계(IL)의 텔레센트리시티와 조도 분포의 관계에 대하여 설명한다. 도 4는 조명 광학계(IL)의 텔레센트리시티와 조도 분포의 관계를 나타내는 도면이고, 도 4a는 플라이아이·인티그레이터의 입사면에서의 조도 분포를 나타내는 도면이며, 도 4b는 플레이트(P)에 조사되는 광의 조도 분포를 나타내는 도면이다.

비록, 조명 광학계(IL)에 포함되는 각 부재가 제조 오차 없이 제조되고, 또한 조명 광학계(IL)가 조립 오차 없이 조립된 경우에는, 플라이아이·인티그레이터(12b)에 입사하는 광의 조도 분포는 도 4a중에 있어서 참조 부호(PF10)를 사용하여 도시한 곡선으로 나타낸 바와 같이, 광축에 대하여 회전 대상인 볼록 형상의 조도 분포로 된다. 이 조도 분포를 갖는 광이 얻어져 있는 경우에는, 마스크(M)상의 조명 영역을 조명하는 조명광의 조도 분포 또는 플레이트(P)의 투영 영역에 투영되는 투영 광의 조도 분포는 도 4b중에 있어 참조 부호(PF20)를 사용하여 나타낸 바와 같이, 불균형이 없는 균일한 조명분포로 된다.

그러나, 조명 광학계(IL)에 포함되는 각 부재의 제조 오차나 조명 장치의 조립 오차는 조금이나마 존재하기 때문에, 플라이아이·인티그레이터(12b)에 입사하는 광의 조도 분포는, 도 4a중에 있어서 참조 부호(PF11)를 사용하여 도시한 곡선으로 나타낸 바와 같이, 광축에 대하여 회전 비대칭인 경사진 조도 불균형이 발생한다. 이 결과, 마스크(M)상의 조명 영역을 조명하는 조명광의 조도 분포 또는 플레이트(P)상의 투영 영역에 투영되는 투영 광의 조도 분포도 경사진 분포로 되게 된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 파장 선택 필터(6, 7)중 어느 것이 광로에 배치되는지에 따라 조명 광학계(IL)를 통과하는 광의 파장 폭이 변화된다. 이 때문에, 예컨대 파장 선택 필터(6)가 광로상에 배치되어 있는 경우에는, 도 4b중의 조도 분포(PF20)가 얻어져 있어도, 파장 선택 필터(6)로 전환하여 파장 선택 필터(7)를 광로에 배치함으로써, 플레이트(P)의 투영 영역에 투영되는 투영 광의 조도 분포는 경사진 분포로 되게 된다.

이 경사진 분포(조도 불균형)는 조명 광학계(IL)의 텔레센트리시티의 악화에 의한 것이기 때문에, 텔레센트리시티를 개선하기 위해서, 광축(AX2)에 대한 사출단(9b)의 각도를 변경하기 위한 구동 장치(21b)를 구비하고 있다. 도 5는 라이트 가이드(9)의 사출단(9b)의 각도를 변경하여 조명 광학계의 텔레센트리시티를 조정하는 모양을 나타내는 도면이다. 이제, 광로에 배치되어 있던 파장 선택 필터(6)로 전환하여 파장 선택 필터(7)를 배치함으로써, 도 5a에 도시한 바와 같이, 플라이아이·인티그레이터(12)에 대하여 광이 있는 입사각으로 입사하게 되도록(입사각이 거의 0이 아니게 됨) 한다. 이 입사각을 거의 0으로 하기 위해서, 제어계(20)가 구동 장치(21b)에 대하여 제어 신호를 출력하여 사출단(9b)의 각도를 조정시킨다. 도 5b에 도시하는 바와 같이, 구동 장치(21b)가 사출단(9b)의 단부를 광축(AX2)에 직교하는 한 방향으로 가압함으로써, 광축(AX2)에 대하여 사출단(9b)을 경사지게 하여 도 4b에 참조 부호(PF21)를 사용하여 나타내는 역의 경사 불균형 성분을 발생시킴으로써, 도 4b중의 조도 불균형이 없는 균일한 조명 분포(PF20)를 형성할 수 있다.

또한, 상술한 조명 광학계(IL)에 포함되는 각 부재의 제조 오차나 조명 장치의 조립 오차가 조금이면서 존재하는 경우, 또는 파장 선택 필터(6, 7)를 교환한 경우에는, 도 6중에 있어서 참조 부호(PF22)를 사용하여 도시한 곡선으로 나타낸 바와 같이, 마스크(M)상의 조명 영역 또는 플레이트(P)상의 투영 영역에는 광축에 대하여 회전 대칭인 조도 불균형이 발생하는 경우가 있다. 도 6은 플레이트(P)상에 발생하는 조도 불균형의 일 예를 나타내는 도면이다. 이 조도 불균형을 보정하기 위해서, 콘덴서 렌즈계(15b)를 구성하는 적어도 하나의 광학 소자(렌즈 등)를 광축(AX2) 방향으로 이동시키는 구동 장치(22b)가 설치되어 있다. 주 제어계(20)가 구동 장치(22b)를 거쳐 콘덴서 렌즈계(15b)에 포함되는 광학 소자를 광축(AX2) 방향을 따라 이동시켜 도 6의 조도 분포(PF22)와 역의 회전 대칭인 조도 불균형 성분을 발생시킴으로써, 도 6중에 나타낸 조도 불균형이 없는 균일한 조명 분포(PF20)를 형성할 수 있다.

또한, 조명 광학계(IL)에 설치되는 광학 부재의 위치 조정 등에 의한 조명 광학계(IL)의 조명 광학 특성(텔레센트리시티 및 조도 불균형)을 조정하는 방법의 상세한 것에 대해서는, 예컨대 일본 특허 공개 제 2001-305743 호 공보, 일본 특허 공개 제 2001-313250 호 공보(및 이에 대응하는 2001년 2월 23일에 미국 출원된 미국 특허 출원 제 09/790,616 호 명세서) 및 미국 특허 제 5,867,319 호 공보를 참조하고자 한다. 또한, 조도 불균형의 조정에 대해서는, 마스크면(플레이트면) 근방 또는 마스크면(플레이트면)과 광학적으로 공역인 면 혹은 그 근방에 주사 방향의 개구의 폭이 주사 방향과 직교하는 방향(비주사 방향)에 있어서 상이한 시야 스로틀을 배치함으로써 보정하는 것도 가능하다. 이 보정 방법의 상세한 것에 대해서는, 예컨대 유럽 특허 출원 공개 제 0 633 506 호 공보 등을 참조하고자 한다. 또한, 이러한 보정 방법에 있어서, 시야 스로틀의 개구의 폭을 상이하게 하는 것을 아니며, 투과 특성이 비주사 방향에 있어서 조도 불균형을 보정할 수 있는 분포를 갖는 농도 분포 필터를 설치하는 구성일 수도 있다.

주 제어계(20)에는 하드 디스크 등의 기억 장치(23)가 접속되어 있고, 이 기억 장치(23)내에 노광 데이터 파일이 저장되어 있다. 노광 데이터 파일에는 플레이트(P)의 노광을 하는 데에 있어서 필요로 되는 처리 및 그 처리 순서가 기억되어 있고, 이 처리마다 플레이트(P)상에 도포되어 있는 레지스트에 관한 정보(예컨대, 레지스트 감도), 필요로 하는 해상도, 사용하는 마스크(M), 사용하는 파장 선택 필터, 조명 광학계(IL)의 보정량(조명 광학 특성 정보), 투영 광학계(PL)의 보정량(투영 광학 특성 정보) 및 기판의 평탄성에 관한 정보 등(소위, 레시피)이 포함되어 있다. 여기서, 조명 광학계(IL)의 보정량이란, 파장 선택 필터(6, 7) 각각을 광로에 배치했을 때에, 마스크(M)의 패턴(DP)을 플레이트(P)에 전사하는 데에 있어서 조명 광학계(IL)의 광학 특성을 적절(텔레센트리시티가 확보되어, 조도 불균형이 발생하지 않은 상태)하게 하기 위한 보정량이다.

상기 주 제어계(20)는 이 기억 장치(23)에 기억되어 있는 노광 데이터 파일에 기초하여 구동 장치(18, 19, 21b, 22b)를 제어하고, 파장 선택 필터를 변경하여 블레이드(10)의 위치 조정, 라이트 가이드(9)의 사출단(9b)의 각도 조정 및 콘덴서 렌즈계(15b)의 광축(AX2) 방향의 위치를 조정함으로써, 조명 광학계(IL)의 조명 조건을 조정한다. 또한, 상세한 것은 후술하지만, 본 실시 형태에 있어서, 주 제어계(20)는 기억 장치(23)에 기억되어 있는 조명 광학계(IL)의 보정량과 함께, 플레이트(P)에 조사되는 광의 조도 불균형 등의 조명 광학계(IL)의 조명 광학 특성의 검출 결과를 사용하여 조명 광학계(IL)의 광학 특성을 보정하고 있다.

또한, 이상 설명한 조명 광학계(IL)는 1개의 광원(1)으로부터 사출된 광을 라이트 가이드(9)를 거쳐 5개의 조명광으로 등분할하고 있지만, 광원(1)의 수 및 투영 광학 유닛의 수에 한정됨 없이, 각종 변형예가 가능하다. 도 7은 조명 광학계(IL)의 변형예를 나타내는 사시도이다. 도 7에 도시하는 바와 같이, 2개 이상의 광원을 설치하고, 이들 2개의 광원으로부터의 조명광을 랜덤성이 양호한 라이트 가이드(9)를 거쳐 5개의 조명광으로 등분할할 수 있다. 이러한 구성으로 함으로써 1개의 광원으로는 노광량이 부족한 경우에도 대응할 수 있다. 또한, 라이트 가이드(9)에 의한 분할수는 5개에 한정되지 않고, 투영 광학 유닛의 수에 따라 분할수를 설정할 수 있다.

마스크(M)상의 각 조명 영역으로부터의 광은 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. 다음에, 본 발명의 투영 광학계(PL)의 구성에 대하여 설명한다. 도 8은 투영 광학계(PL)의 일부를 이루는 투영 광학유닛(PL1)의 구성을 나타내는 측면도이다. 또한, 투영 광학 유닛(PL2 내지 PL5)의 구성은 투영 광학 유닛(PL1)과 거의 동일한 구성이기 때문에, 투영 광학 유닛(PL1)의 구성을 설명하고, 투영 광학 유닛(PL2 내지 PL3)의 설명을 생략한다.

도 8에 도시하는 투영 광학 유닛(PL1)은, 마스크(M)로부터의 광에 기초하여 패턴(DP)의 1차 상을 형성하는 제 1 결상 광학계(30a)와, 이 1차 상으로부터의 광에 기초하여 패턴(DP)의 정립 정상(正立 正像)(2차 상)을 플레이트(P)상에 형성하는 제 2 결상 광학계(30b)를 갖는다. 또한, 패턴(DP)의 1차 상의 형성 위치의 근방에는, 마스크(M)상에 있어서의 투영 광학 유닛(PL1)의 시야 영역(조명 영역) 및 플레이트(P)상에 있어서의 투영 광학 유닛의 투영 영역(노광 영역)을 규정하는 시야 스로틀(AS)이 설치되어 있다.

제 1 결상 광학계(30a)는 마스크(M)로부터 -Z축 방향을 따라 입사하는 광을 -X축 방향으로 반사하도록 마스크면(XY 평면)에 대하여 45°의 각도로 비스듬히 설치된 제 1 반사면을 갖는 제 1 직각 프리즘(31a)을 구비하고 있다. 또한, 제 1 결상 광학계(30a)는 제 1 직각 프리즘(31a)측으로부터 순차적으로 정의 굴절력을 갖는 제 1 굴절 광학계(32a)와, 제 1 직각 프리즘(31a)측으로 오목면을 향한 제 1 오목면 반사 미러(33a)를 구비하고 있다. 제 1 굴절 광학계(32a) 및 제 1 오목면 반사 미러(33a)는 X축 방향을 따라 배치되어, 전체적으로 제 1 반사 굴절 광학계(34a)를 구성하고 있다. 제 1 반사 굴절 광학계(34a)로부터 +축 X 방향을 따라 제 1 직각 프리즘(31a)에 입사한 광은 마스크면(XY 평면)에 대하여 45°의 각도로 비스듬히 설치된 제 2 반사면에 의해 1축 Z 방향으로 반사된다.

한편, 제 2 결상 광학계(30b)는 제 1 직각 프리즘(31a)의 제 2 반사면으로부터 -Z축 방향을 따라 입사하는 광을 -X축 방향으로 반사하도록 플레이트면(XY 평면)에 대하여 45°의 각도로 비스듬히 설치된 제 1 반사면을 갖는 제 2 직각 프리즘(31b)을 구비하고 있다. 또한, 제 2 결상 광학계(30b)는 제 2 직각 프리즘(31b)으로부터 순차적으로 정의 굴절력을 갖는 제 2 굴절 광학계(32b)와, 제 2 직각 프리즘(31b)측으로 오목면을 향한 제 2 오목면 반사 미러(33b)를 구비하고 있다. 제 2 굴절 광학계(32b) 및 제 2 오목면 반사 미러(33b)는 X축 방향을 따라 배치되고, 전체적으로 제 2 반사 굴절 광학계(34b)를 구성하고 있다. 제 2 반사 굴절 광학계(34b)로부터 +X 방향을 따라 제 2 직각 프리즘(31b)에 입사한 광은, 플레이트면(XY 평면면)에 대하여 45°의 각도로 비스듬히 설치된 제 2 반사면에 의해 -Z축 방향으로 반사된다.

또한, 본 실시 형태에서는, 제 1 반사 굴절 광학계(34a)와 제 1 직각 프리즘(31a)의 제 2 반사면 사이의 광로중에 마스크측 배율 보정 광학계(35a)가 장착되고, 제 2 반사 굴절 광학계(34b)와 제 2 직각 프리즘(31b)의 제 2 반사면 사이의 광로중에 플레이트측 배율 보정 광학계(35b)가 장착되어 있다. 또한, 마스크(M)와 제 1 직각 프리즘(31a)의 제 1 반사면의 광로중에, 상 시프터로서의 제 1 평행 평면판(36) 및 제 2 평행 평면판(37)이 장착되어 있다. 또한, 제 2 직각 프리즘(31b)의 제 2 반사면과 플레이트(P) 사이의 광로중에 포커스 보정 광학계(38)가 장착되어 있다.

이하, 마스크측 배율 보정 광학계(35a) 및 플레이트측 배율 보정광학계(35b)의 구성 및 작용에 대하여 설명한다. 도 9는 도 8의 마스크측 배율 보정 광학계(35a) 및 플레이트측 배율 보정 광학계(35b)의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 또한, 도 8에 도시한 바와 같이, 제 1 반사 굴절 광학계(34a)의 광축을 AX11로 나타내고, 제 2 반사 굴절 광학계(34b)의 광축을 AX12로 나타내고 있다. 또한, 시야 스로틀(AS)로 규정되는 마스크(M)상의 조명 영역의 중심으로부터 -Z축 방향으로 진행하고, 시야 스로틀(AS)의 중심을 통과하며, 마찬가지로 시야 스로틀(AS)로 규정되는 플레이트(P)상의 노광 영역의 중심에 이르는 광선의 경로를 광축(AX10)으로 나타내고 있다.

도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이, 마스크측 배율 보정 광학계(35a)는 제 1 굴절 광학계(32a)와 제 1 직각 프리즘(31a)의 제 2 반사면의 광로중에 있어서, 제 1 굴절 광학계(32a)로부터 순차적으로, 제 1 굴절 광학계(32a)측으로 평면을 향한 평볼록 렌즈(51)와, 제 1 직각 프리즘(31a)의 제 2 반사면측으로 평면을 향한 평오목 렌즈(52)로 구성되어 있다. 즉, 마스크측 배율 보정 광학계(35a)의 광축은 축선(AX11)과 일치하고, 평볼록 렌즈(51)의 볼록면과 평오목 렌즈(52)의 오목면은 거의 동일한 크기의 곡률을 가지며, 간격을 두어 대향하고 있다.

또한, 플레이트측 배율 보정 광학계(35b)는 제 2 굴절 광학계(32b)와 제 2 직각 프리즘(31b)의 제 2 반사면의 광로중에 있어서, 제 2 굴절 광학계(32b)로부터 순차적으로, 제 2 굴절 광학계(32b)측으로 평면을 향한 평오목 렌즈(53)와, 제 2 직각 프리즘(31b)의 제 2 반사면측으로 평면을 향한 평볼록 렌즈(54)로 구성되어 있다. 즉, 플레이트측 배율 보정 광학계(35b)의 광축은 광축(AX12)과 일치하고,평오목 렌즈(53)의 오목면과 평볼록 렌즈(54)의 볼록면은 거의 동일한 크기의 곡률을 가지며, 간격을 두어 대향하고 있다.

더욱 상세하게는, 마스크측 배율 보정 광학계(35a)와 플레이트측 배율 보정 광학계(35b)는, 축선(AX11, AX12)을 따라 방향을 전환했을 뿐으로, 서로 동일한 구성을 갖는다. 그리고, 마스크측 배율 보정 광학계(35a)를 구성하는 평볼록 렌즈(51)와 평오목 렌즈(52)의 간격 및 플레이트측 배율 보정 광학계(35b)를 구성하는 평오목 렌즈(53)와 평볼록 렌즈(54)의 간격중, 적어도 어느 한쪽의 간격을 미소량만 변화시키면, 투영 광학 유닛(PL1)의 투영 배율이 미소량만 변화되는 동시에, 그 상면의 초점 맞춤 방향에 따른[광축(AX10)에 따름]위치, 즉 포커스 위치도 미소량만 변화된다. 또한, 마스크측 배율 보정 광학계(35a)는 제 1 구동부(39a)에 의해 구동되고, 플레이트측 배율 보정 광학계(35b)는 제 2 구동부(39b)에 의해 구동되도록 구성되어 있다.

다음에, 상 시프터로서의 제 1 평행 평면판(36) 및 제 2 평행 평면판(37)에 대하여 설명한다. 제 1 평행 평면판(36)은 기준 상태에 있어서 그 평행면이 광축(AX10)에 수직으로 설정되고, X축 둘레로 미소량만 회전 가능하게 구성되어 있다. 제 1 평행 평면판(36)을 X축 둘레로 미소량만 회전시키면, 플레이트(P)상에 형성되는 상이 XY 평면에 있어서 Y 방향으로 미동(상 시프트)한다. 또한, 제 2 평행 평면판(37)은 기준 상태에 있어서 그 평행면이 광축(AX10)에 수직으로 설정되고, Y축 둘레로 미소량만 회전 가능하게 구성되어 있다. 제 2 평행 평면판(37)을 Y축 둘레로 미소량만 회전시키면, 플레이트(P)상에 형성되는 상이 XY 평면에 있어서 X 방향으로 미동(상 시프트)한다. 또한, 제 1 평행 평면판(36)은 제 3 구동부(40)에 의해 구동되고, 제 2 평행 평면판(37)은 제 4 구동부(41)에 의해 구동되도록 구성되어 있다.

다음에, 포커스 보정 광학계(38)에 대하여 설명한다. 도 10은 도 8의 포커스 보정 광학계(38)의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 포커스 보정 광학계(38)는 제 2 직각 프리즘(31b)의 제 2 반사면과 플레이트(P)의 광로중에 있어서, 광축(AX10)을 따라 제 2 직각 프리즘(31b)의 제 2 반사면으로부터 순차적으로, 제 2 직각 프리즘(31b)의 제 2 반사면측으로 평면을 향한 평오목 렌즈(55)와, 양볼록 렌즈(56)와, 플레이트(P)측으로 평면을 향한 평오목 렌즈(57)로 구성되어 있다. 평오목 렌즈(55)의 오목면과, 양볼록 렌즈(56)의 볼록면과, 평오목 렌즈(57)의 오목면과는 거의 동일한 크기의 곡률을 갖고, 서로 간격을 두어 대향하고 있다.

포커스 보정 광학계(38)를 구성하는 평오목 렌즈(55)와 양볼록 렌즈(56)의 간격, 및 양볼록 렌즈(56)와 평오목 렌즈(57) 사이의 간격중, 적어도 어느 한쪽의 간격을 미소량만 변화시키면, 투영 광학 유닛(PL1)의 상면의 초점 맞춤 방향을 따른 위치가 미소량만 변화되는 동시에, 그 투영 배율도 미소량만 변화된다. 이 포커스 보정 광학계(38)는 제 5 구동부(42)에 의해 구동되도록 구성되어 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 제 2 직각 프리즘(31b)이 회전자로서 기능하도록 구성되어 있다. 즉, 제 2 직각 프리즘(31b)은 기준 상태에 있어서 제 1 반사면과 제 2 반사면의 교차선(능선)이 Y축 방향을 따라 연장되도록 설정되고, 광축(AX10)둘레(Z축 둘레)로 미소량만 회전 가능하게 구성되어 있다. 제 2 직각 프리즘(31b)을 광축(AX10) 둘레로 미소량만 회전시키면, 플레이트(P)상에 형성되는 상이 XY 평면에 있어서 광축(AX10) 둘레(Z축 둘레)로 미소 회전(상 회전)한다. 제 2 직각 프리즘(31b)은 제 6 구동부(43)에 의해 구동되도록 구성되어 있다. 또한, 제 2 직각 프리즘(31b)을 대신하여 제 1 직각 프리즘(31a)이 상 회전자로서 기능하도록 구성될 수도 있고, 제 2 직각 프리즘(31b) 및 제 1 직각 프리즘(31a) 양자가 상 회전자로서 기능하도록 구성할 수도 있다.

이하, 각 투영 광학 유닛의 기본적인 구성의 설명을 간략화하기 위해서, 우선 제 1 평행 평면판(36), 제 2 평행 평면판(37), 마스크측 배율 보정 광학계(35a), 플레이트측 배율 보정 광학계(35b) 및 포커스 보정 광학계(38)가 장착되어 있지 않은 상태에 대하여 설명한다. 상술한 바와 같이, 마스크(M)상에 형성된 패턴(DP)은, 조명 광학계(IL)로부터의 조명광(노광 광)에 의해 거의 균일한 조도로 조명된다. 마스크(M)상의 각 조명 영역에 형성된 패턴(DP)으로부터 -Z축 방향을 따라 진행된 광은, 제 1 직각 프리즘(31a)의 제 1 반사면에 의해 90°만큼 편향된 후, -X축 방향을 따라 제 1 반사 굴절 광학계(34a)에 입사한다. 제 1 반사 굴절 광학계(34a)에 입사한 광은 제 1 굴절 광학계(32a)를 거쳐 제 1 오목면 반사 미러(33a)에 이른다. 제 1 오목면 반사 미러(33a)로 반사된 광은, 다시 제 1 굴절 광학계(32a)를 거쳐, +X축 방향을 따라 제 1 직각 프리즘(31a)의 제 2 반사면에 입사한다. 제 1 직각 프리즘(31a)의 제 2 반사면에 의해 90°만큼 편향되어 -Z축 방향을 따라 진행한 광은, 시야 스로틀(AS)의 근방에 패턴(DP)의 1차 상을 형성한다.또한, 1차 상의 X축 방향에 있어서의 횡배율은 +1배이고, Y축 방향에 있어서의 횡배율은 -1배이다.

패턴(DP)의 1차 상으로부터 -Z축 방향을 따라 진행한 광은, 제 2 직각 프리즘(31b)의 제 1 반사면에 의해 90°만큼 편향된 후, -X축 방향을 따라 제 2 반사 굴절 광학계(34b)에 입사한다. 제 2 반사 굴절 광학계(34b)에 입사한 광은, 제 2 굴절 광학계(32b)를 거쳐 제 2 오목면 반사 미러(33b)에 이른다. 제 2 오목면 반사 미러(33b)로 반사된 광은, 다시 제 2 굴절 광학계(32b)를 거쳐, +X축 방향을 따라 제 2 직각 프리즘(31b)의 제 2 반사면에 입사한다. 제 2 직각 프리즘(31b)의 제 2 반사면으로 90°만큼 편향되어 -Z축 방향을 따라 진행한 광은, 플레이트(P)상에 있어서 대응하는 노광 영역에 패턴(DP)의 2차 상을 형성한다. 여기서, 2차 상의 X축 방향에서의 횡배율 및 Y축 방향에서의 횡배율은 모두 +1배이다. 즉, 각 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5)을 거쳐 플레이트(P)상에 형성되는 패턴(DP)의 상은 등배의 정립 정상이며, 각 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5)은 등배 정립계를 구성하고 있다.

또한, 상술한 제 1 반사 굴절 광학계(34a)에는, 제 1 굴절 광학계(32a)의 후측 초점 위치의 근방에 제 1 오목면 반사 미러(33a)가 배치되어 있기 때문에, 마스크(M)측 및 시야 스로틀(AS)측에 있어서 거의 텔레센트릭하게 된다. 또한, 제 2 반사 굴절 광학계(34b)에서도, 제 2 굴절 광학계(32b)의 후측 초점 위치의 근방에 제 2 오목면 반사 미러(33b)가 배치되어 있기 때문에, 시야 스로틀(AS)측 및 플레이트(P)측에 있어서 거의 텔레센트릭하게 된다. 그 결과, 각 투영 광학 유닛(PL1내지 PL5)은 거의 양측[마스크(M)측 및 플레이트(P)측]으로 텔레센트릭한 광학계이다.

이렇게 해서, 복수의 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5)으로 구성된 투영 광학계(PL)를 거친 광은 플레이트 스테이지(도 1에는 도시하지 않음)(PS)상에 있어서 도시하지 않은 플레이트 홀더를 거쳐 XY 평면으로 평행하게 지지된 플레이트(P)상에 패턴(DP)의 상을 형성한다. 즉, 상술한 바와 같이, 각 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5)은 등배 정립계로서 구성되어 있기 때문에, 감광성 기판인 플레이트(P)상에 있어서 각 조명 영역에 대응하도록 Y축 방향으로 정렬한 복수의 사다리꼴 형상의 노광 영역에는 패턴(DP)의 등배 정립상이 형성된다.

본 실시 형태의 노광 장치에서는, 상술한 바와 같이, 파장 선택 필터(6, 7)를 교환함으로써, 플레이트(P)에 조사되는 광의 파장 폭을 변경하고 있다. 이 때문에, 파장 선택 필터(6, 7)를 교환하면, 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5)을 투과하는 광의 파장 폭이 변화되기 때문에, 각 투영 광학 유닛의 초점 위치, 배율, 상 위치(XY 평면내의 위치 및 Z 방향의 위치) 및 상의 회전량이 변화된다. 또한, 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5)을 통과하는 광의 파장 폭이 변화됨으로써, 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5)의 각종 수차(예컨대, 상면 만곡 수차, 비점 수차, 왜곡 수차 등)가 변화된다.

이상의 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5)을 통과하는 광의 파장 폭의 변화에 의한 광학 특성의 변화를 보정하기 위해서, 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5) 각각에는, 마스크측 배율 보정 광학계(35a) 및 플레이트측 배율 보정 광학계(35b), 상 시프터로서의 제 1 평행 평면판(36) 및 제 2 평행 평면판(37) 및 포커스 보정 광학계(38)가 장착되고, 제 2 직각 프리즘(31b)이 상 회전자로서 기능하도록 구성되어 있다.

주 제어계(20)는 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5)의 광학 특성의 변화를 보정하기 위해서, 기억 장치(23)에 기억되어 있는 노광 데이터 파일에 포함되는 투영 광학계(PL)의 보정량(투영 광학 특성 정보)에 기초하여 제 1 구동부(39a) 내지 제 6 구동부(43)를 제어한다. 여기서, 투영 광학계(PL)의 보정량이란, 파장 선택 필터(6, 7) 각각을 광로에 배치했을 때에, 마스크(M)의 패턴(DP)을 플레이트(P)에 전사하는 데에 있어서, 투영 광학계(PL)의 광학 특성을 적절[투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5)에 의해 형성되는 패턴(DP)의 상에 상 시프트 등이 발생하지 않고, 상이 설계값대로 배열되며, 또한 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5)의 수차가 매우 경감되어 있는 상태]하게 하기 위한 보정량이다.

또한, 도 8에 도시한 바와 같이, 각 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5)은 반사 굴절 광학계로 구성되어 있기 때문에, 각 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5)중을 조명광(노광 광)이 투과하면, 굴절 광학 소자가 노광 광의 일부를 흡수하여 발열하고, 열팽창 또는 굴절률의 변화가 야기되어 수차(구면 수차, 비점 수차, 왜곡 수차, 상면 만곡 수차 등)가 생긴다. 또한, 포커스 위치의 변화 및 배율의 변화도 생긴다. 본 실시 형태에서는, 파장 선택 필터(6, 7)를 교환함으로써, 플레이트(P)에 조사되는 광의 파장 폭을 변경하고 있기 때문에, 파장 선택 필터(6, 7)중 어느 쪽이 광로에 배치되어 있는지에 따라, 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5)의 투과율이 변화되어, 더 생기는 수차 등의 크기도 이에 따라 변화된다.

그래서, 본 실시 형태에서는, 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5)에 대한 노광 광의 조사 시간과 수차 등의 발생량(광학 특성의 변동량)의 관계를 나타내는 변동 정보를 조사하는 노광 광의 파장 폭마다 미리 구하여 기억 장치(23)에 기억해 두고, 플레이트(P)를 노광할 때에, 파장 선택 필터(6)를 사용하여 노광한 시간 및 파장 선택 필터(7)를 사용하여 노광한 시간을 나타내는 노광 광의 조사 이력과 기억 장치(23)에 기억되어 있는 변동 정보를 고려하여, 상술한 제 1 구동부(39a) 내지 제 6 구동부(43)를 구동하고 있다. 또한, 여기에 말하는 변동 정보는, 상기한 바와 같이 노광 광의 조사 시간과 수차의 발생량의 관계를 맵화한 형식일 수도 있고, 특정한 연산식(노광 광의 조사 시간과 수차의 발생량의 관계를 함수 피팅한 것)으로 나타낸 형식일 수도 있으며, 또 이산적인 값 및 보간식(노광 광의 조사 시간과 수차의 발생량의 관계를 이산적으로 나타내는 동시에, 이산적으로 나타내어진 관계를 보간하는 특정 보간식(노광 광의 조사 시간과 수차의 발생량의 관계를 함수 피팅한 것)으로 나타낸 형식일 수도 있다. 이 때, 보간식은 복수 종류일 수도 있다.

또한, 이상과 같이, 주 제어계(20)가 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5) 각각에 설치된 제 1 구동부(39a) 내지 제 6 구동부(43)를 제어함으로써, 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5)의 광학 특성을 보정할 수 있지만, 이 보정 방법과 함께 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5)을 Z 방향으로 이동 가능하게 구성하고, 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5)과 마스크(M) 및 플레이트(P)의 Z 방향의 상대 위치를 변경함으로써, 예컨대 포커스 위치를 조정하도록 할 수도 있다. 또한, 상세한 것은 후술하지만, 본 실시 형태에 있어서는, 주 제어계(20)가, 기억 장치(23)에 기억되어 있는투영 광학계(PL)의 보정량과 더불어, 플레이트(P)에 조사되는 패턴(DP)의 광학상의 초점 위치, 배율, 상 위치 및 상의 회전량, 및 각종의 수차 등의 투영 광학계(PL)의 투영 광학 특성의 검출 결과를 사용하여 투영 광학계(PL)의 광학 특성을 보정하고 있다.

여기서, 본 실시 형태에서는, 플레이트(P)상에 포토 레지스트 또는 수지 레지스트를 도포하여 노광하고 있지만, 포토 레지스트를 노광할 때에 3㎛의 해상도가 필요하게 되고, 수지 레지스트를 노광할 때에 5㎛의 해상도가 필요하게 된다. 또한, 플레이트(P)의 대형화에 의해, 파장 선택 필터(6, 7)중 어느 것이 광로에 배치되어 있는 경우에도, 매우 깊은 초점 심도를 확보해야 한다. 이하, 파장 폭을 변경했을 때의 해상도와 초점 심도의 관계에 대하여 설명한다.

일반적으로, 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5)의 잔존 수차가 작은 경우에는, 그 해상도(R) 및 초점 심도(DOF)는 이하의 수학식 2 및 3으로 각각 나타내어진다.

R=k·λ/NA

DOF=λ/(NA)²

상기 수학식 2 및 3에 있어서, λ는 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5) 각각을 통과하는 광의 중심 파장이고, NA는 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5) 각각의 개구수이다. 또한, 수학식 2중의 k는 레지스트의 감광 특성 등에 의해 정해지는 프로세스 정수이다. 이 프로세스 정수(k)는 일반적인 액정 표시 소자를 제조하는 경우에 0.7 정도이다.

이제, 노광 광으로서 i선(365㎚)을 사용하여 3㎛L/S의 해상도를 얻는 경우에 대하여 고찰한다. 또한, 3㎛L/S의 해상도란 3㎛ 내에 1개의 라인과 1개의 스페이스가 형성된 주기적인 패턴(L/S 패턴)을 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5)을 거쳐 투영했을 때에, 이 주기적인 패턴을 해상할 수 있는 해상도이다. 상기 해상도를 얻기 위해서는, 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5) 각각의 개구수(NA)는 상기 수학식 1로부터 0.085일 필요가 있다. 또한, 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5) 각각의 개구수가 0.085일 때의 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5)의 초점 심도(DOF)는 상기 수학식 3으로부터 약 50.5㎛로 된다.

한편, 노광 광으로서 g선(436㎚), h선(405㎚) 및 i선(365㎚)을 사용한 경우에는, 노광 광의 중심 파장(λ)을 402㎚로 하고, 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5) 각각의 개구수(NA)는 상기 수학식 1에서 0.094일 필요가 있다. 또한, 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5) 각각의 개구수가 0.094일 때의 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5)의 초점 심도(DOF)는 상기 수학식 3에서 약 45.5㎛로 된다. 이상으로부터, 필요로 하는 해상도를 정하고 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5)의 개구수를 설정하면, 그 초점 심도는 g선, h선, i선을 모두 포함하는 파장 폭의 노광 광을 사용하는 경우에 비해, i선만을 포함하는 파장 폭의 노광 광을 사용한 편이 10% 정도 초점 심도가 깊어진다.

다음에, 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5)의 개구수가 0.085로 설정되어 있는상태에 있어서, i선만을 사용하는 경우, 또는 g선, h선, i선을 사용하는 경우에 대하여 고찰한다. 노광 광으로서 i선만을 사용하는 경우에는, 상술한 바와 같이, 3㎛L/S의 해상도가 얻어지고, 이 때의 초점 심도는 50.5㎛이다. 한편, 노광 광으로서 g선, h선, i선을 사용하는 경우에는, 중심 파장을 402㎚로 하면, 얻어지는 해상도는 3.3㎛L/S로 되고, 이 때의 초점 심도는 상기 수학식 3에서 55.6㎛로 된다. 이상으로부터, 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5)의 개구수가 일정한 경우에는, i선만을 포함하는 파장 폭의 노광 광을 사용할 때에 비해, g선, h선, i선을 모두 포함하는 파장 폭의 노광 광을 사용한 편이 해상도는 10% 정도 저하되지만, 초점 심도는 10% 정도 깊어진다는 것을 알 수 있다.

본 실시 형태에서는, 감도가 낮은 수지 레지스트가 도포된 플레이트(P)를 노광하는 경우에는, g선, h선, i선을 포함하는 파장 폭의 노광 광을 사용하여 필요로 하는 노광 파워를 얻고 있지만, 이 때에 필요하게 되는 해상도는 5㎛이다. 따라서, 필요로 하는 해상도가 저하함에 따라, 보다 깊은 초점 심도를 확보할 수 있다. 도 11은 노광 광으로서 g선, h선, i선을 포함하는 파장 폭의 노광 광을 사용했을 때의, 변조 전달 함수(Modulation Transfer Function : MTF)를 나타내는 도면이다. 또한, 도 11에 있어서는, 횡축을 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5)의 베스트 포커스 위치로부터의 어긋남 량으로 설정하고 있다. 또한, 도 11에 있어서는, 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5)의 개구수를 0.085로 하고, g선, h선, i선을 포함하는 파장 폭의 노광 광의 중심 파장을 402㎚으로 하며, σ값을 1로 설정하고 있다.

도 11에 있어서, 참조 부호(CL1)를 사용한 곡선은 3.3㎛L/S 패턴을 전사할때의 MTF를 나타내는 곡선이고, 참조 부호(CL2)를 사용한 곡선은 5㎛L/S 패턴을 전사할 때의 MTF를 나타내는 곡선이다. 3.3㎛L/S 패턴을 전사할 때에는, 상술한 수학식 2로부터 55.6㎛의 초점 심도가 얻어지고, 도 11에는 이 초점 심도를 DOF1로 나타내고 있다. 도 11에서 알 수 있듯이, 초점 심도(DOF1)내에서는, 콘트라스트가 0.43 이상으로 된다. 여기서, 콘트라스트가 0.43 이상으로 되는 영역을 초점 심도로 하면, 해상도가 5㎛L/S일 때의 초점 심도는 도 11중에 나타낸 DOF2로 되고, 이 초점 심도(DOF2)는 96㎛ 정도라는 것을 도 11로부터 판독할 수 있다.

즉, 5㎛L/S 패턴을 전사하는 경우에는, 3㎛L/S 패턴을 전사하는 경우에 비해, 초점 심도가 45㎛ 정도 깊어진다. 이 때문에, 5㎛L/S 정도의 해상도가 필요하게 되는 단계[수지 레지스트가 도포된 플레이트(P)를 노광하는 단계]에서는, 사용하는 마스크(M)의 평탄성을 45㎛ 정도까지 악화시킬 수 있기 때문에, 마스크(M)의 제조 비용을 저하시킬 수 있다는 장점도 얻을 수 있다.

여기서, 노광 파워, 해상도 및 초점 심도의 관계에 대하여 정리하면, 광로중에 파장 선택 필터(6)를 배치하고 노광 광으로서 i선만을 포함하는 파장 폭의 광을 사용한 경우에는, 3㎛ 정도의 해상도 및 50.5㎛ 정도의 초점 심도가 얻어지고, 광로중에 파장 선택 필터(7)를 배치하여 노광 광으로서 g선, h선 및 i선을 포함하는 파장 폭의 광을 사용한 경우에는, 광로에 파장 선택 필터(6)를 배치했을 때에 얻어지는 노광 파워의 3배 정도의 노광 파워가 얻어지며, 5㎛ 정도의 해상도 및 96㎛ 정도의 초점 심도가 얻어진다.

도 1로 되돌아가, 상술한 마스크 스테이지(MS)에는, 마스크 스테이지(MS)를주사 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 미소량만 이동시키는 동시에, Z축 둘레로 미소량만 회전시키기 위한 한쌍의 얼라인먼트 구동계(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 그리고, 마스크 스테이지(MS)의 위치 좌표가 이동 미러(25)를 사용한 간섭계(도시하지 않음)에 의해 계측되고 또한 위치 제어되도록 구성되어 있다. 또한, 마스크 스테이지(MS)는 Z 방향의 위치가 가변적으로 구성되어 있다.

동일한 구동계가 플레이트 스테이지(PS)에도 설치되어 있다. 즉, 플레이트 스테이지(PS)를 주사 방향인 X축 방향을 따라 이동시키기 위한 긴 스트로크를 갖는 주사 구동계(도시하지 않음), 플레이트 스테이지(PS)를 주사 방향인 Y축 방향을 따라 미소량만 이동시키는 동시에, Z축 둘레로 미소량만 회전시키기 위한 한쌍의 얼라인먼트 구동계(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 그리고, 플레이트 스테이지(PS)의 위치 좌표가 이동 미러(26)를 사용한 레이저 간섭계(도시하지 않음)에 의해 계측되고 또한 위치 제어되도록 구성되어 있다. 플레이트 스테이지(PS)도 마스크 스테이지(MS)와 같이 Z 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 마스크 스테이지(MS) 및 플레이트 스테이지(PS)의 Z 방향의 위치는 주 제어계(20)에 의해서 제어된다.

또한, 마스크(M)와 플레이트(P)를 XY 평면을 따라 상대적으로 위치 조절하기 위한 수단으로서, 한쌍의 얼라인먼트계(27a, 27b)가 마스크(M)의 상측에 배치되어 있다. 얼라인먼트계(27a, 27b)로는, 투영 광학 유닛(PL1, PL5)을 거쳐 계측된 기준 부재(28)[플레이트 스테이지(PS)의 기준 위치를 결정하는 부재]의 위치와, 플레이트(P)상에 형성된 플레이트 얼라인먼트 마크의 위치와의 상대 위치에 의해 플레이트(P)의 위치를 구하는 방식의 얼라인먼트계[소위, TTL(Through The Lens) 방식의 얼라인먼트계], 또는 마스크(M)상에 형성된 마스크 얼라인먼트 마크와 플레이트(P)상에 형성된 플레이트 얼라인먼트 마크의 상대 위치를 화상 처리에 의해 구하는 방식의 얼라인먼트계[소위, TTM(Through The Mask) 방식의 얼라인먼트계]를 사용할 수 있다. 본 실시 형태에서는, TTL 방식의 얼라인먼트계가 설치되어 있도록 한다.

또한, 본 실시 형태의 노광 장치는, 플레이트 스테이지(PS)상에, 투영 광학계(PL)를 거쳐 플레이트(P)상에 조사되는 광의 조도를 측정하기 위한 조도 측정부(29)가 고정되어 있다. 또한, 이 조도 측정부(29)는 본 발명에 관한 조명 광학 특성 검출 수단에 상당하는 것이다. 도 12는 조도 측정부(29)의 개략 구성 및 조도 불균형을 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 조도 측정부(29)는, 도 12a에 도시한 바와 같이, 그 상면에 주사 방향(SD)(X 방향)으로 가늘고 긴 슬릿 형상의 수광부를 갖는 CCD형의 라인 센서(29a)가 고정되어 있다. 이 라인 센서(29a)의 검출 신호는 주 제어계(20)에 공급되어 있다. 또한, 조도 측정부(29)의 상면에는, 핀홀 형상의 수광부를 갖는 광전 센서로 구성되는 통상의 조도 불균형 센서(도시하지 않음)도 설치되어 있다.

여기서, 도 12를 참조하여 라인 센서(29a)를 사용하여 슬릿 형상의 노광 영역(EA)의 비주사 방향(Y 방향)에 대한 조도 불균형을 계측하는 방법에 대하여 설명한다. 또한, 이 조도 불균형의 계측은, 예컨대 정기적으로 또는 조명 광학계(IL)내의 파장 선택 필터(6, 7)를 교환할 때마다 실행된다. 우선, 도 12a는 플레이트 스테이지(PS)를 구동하여 투영 광학계(PL)의 노광 영역(EA)의 비주사 방향의 측면으로 조도 측정부(29)상의 라인 센서(29a)를 이동한 상태를 나타내고 있고, 그 노광 영역(EA)의 주사 방향[SD(X 방향)]의 조도 분포[F(X)]는 거의 사다리꼴 형상이다. 도 12c에 도시하는 바와 같이, 그 조도 분포[F(X)]의 바닥변의 주사 방향의 폭을 DL로 하면, 라인 센서(29a)의 수광부의 주사 방향의 폭은 DL보다도 충분히 넓게 설정되어 있다.

그 후, 플레이트 스테이지(PS)를 구동하여, 도 12a에 도시하는 바와 같이, 노광 영역(EA)을 주사 방향으로 완전히 피복하는 모양으로, 라인 센서(29a)를 비주사 방향(Y 방향)으로 소정 간격으로 순차로 일련의 계측점으로 이동시켜, 라인 센서(19a)로부터 출력되는 검출 신호를 순차로 취하여, 도 12b에 도시한 바와 같은 노광 영역(EA)의 비주사 방향(Y 방향)으로의 조도 분포[E(Y)]를 산출한다. 이 조도 분포[E(Y)]를 비주사 방향의 위치(Y)의 함수로서 이하의 수학식 4와 같이 나타낸다.

E(Y)=a·(Y-b)2+c·Y+d

상기 수학식 4에 있어서, 2차 계수(a)는 위치(Y)에 관하여 볼록(a>0) 또는 오목(a<0)의 조도 불균형을, 시프트 계수(b)는 조도 불균형의 대칭축의 광축(AX)으로부터의 Y 방향으로의 시프트량을, 일차 계수(c)는 소위 경사 불균형을, 계수(d)는 위치(Y)에 의존하지 않는 일정한 조도(오프셋)를 각각 나타내고 있다. 이들 계수(a 내지 d)의 값은, 예컨대 실측 데이터로부터 최소 제곱법에 의해 요청된다. 이와 같이, 2차 계수(a)에 의해 광축에 대하여 회전 대칭인 조도 불균형 성분이 얻어지고, 일차 계수(c)에 의해 경사 불균형 성분이 얻어진다.

또한, 본 실시 형태에서는, 도 1에 도시한 바와 같이, 플레이트 스테이지(PS)에 장착된 투영 광학 특성 검출 수단으로서의 공간 상 계측 장치(24)가 설치되어 있다. 공간 상 계측 장치(24)는, 투영 광학계(PL)의 상면과 거의 동일한 높이 위치(Z축 방향에 따른 위치)에 설치된 지표판(60)과, 주사 방향과 직교하는 방향, 즉 Y축 방향을 따라 간격을 두어 배치된 복수(본 실시 형태에서는 후술하는 바와 같이 6개)의 검출 유닛(61)을 구비하고 있다. 도 13은 공간 상 계측 장치(24)의 개략 구성을 나타내는 사시도이다. 도 13에 도시한 바와 같이 각 검출 유닛(61)은, 각 투영 광학 유닛(61)을 거쳐 지표판(60)의 지표면(60a)상에 형성된 광학상의 2차 상을 확대하여 형성하기 위한 릴레이 광학계(62)와, 이 릴레이 광학계(62)를 거쳐 형성된 2차 상을 검출하기 위한 CCD와 같은 2차원 촬상 소자(63)를 구비하고 있다.

따라서, 지표면(60a)상에 형성된 지표(60b)의 확대 상도 릴레이 광학계(62)를 거쳐, 2차원 촬상 소자(63)의 검출면상에 형성된다. 또한, 릴레이 광학계(62)에는, 2차원 촬상 소자(63)의 분광 감도와 플레이트(P)상에 도포되는 레지스트의 분광 감도를 매칭시키기 위한 감도 보정용의 필터(64)가 삽입되어 있다. 복수의 검출 유닛(61)의 2차원 촬상 소자(63)로부터의 출력은 주 제어계(20)(도 2 참조)에공급된다.

다음에, 공간 상 계측 장치(24)를 사용하여, 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5)의 광학 특성[플레이트(P)에 조사되는 패턴(DP)의 광학상의 초점 위치, 배율, 상 위치 및 상의 회전량, 및 각종의 수차 등]을 검출하는 방법에 대하여 설명한다. 도 14는 공간 상 계측 장치(24)를 사용하여 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5)의 광학 특성을 검출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5)의 광학 특성을 검출하는데 있어서, 마스크 스테이지(MS)에 형성되어 있는 기준 패턴을 조명 영역에 이동시키는 동시에, 투영 광학계(PL)의 투영 영역의 소정 위치에 공간 상 계측 장치(24)의 검출 유닛(61)을 배치한다. 또한, 공간 상 계측 장치(24)는 6개의 검출 유닛(61)을 갖고 있지만, 도 14에서는 이들에 참조 부호(61a 내지 61f)를 사용하여 각각을 구별하고 있다.

여기서, 각 검출 유닛(61a 내지 61f)과 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5)의 위치 관계에 대하여 설명한다. 도 14에 도시한 바와 같이, 각 검출 유닛(61a 내지 61f)의 간격은, 도면중 실선으로 도시한 바와 같이, 6개의 검출 유닛(61a 내지 61f)과 Y축 방향으로 직선 형상으로 정렬한 3개의 상(Im1, Im3, Im5)[이것들은 투영 광학계(PLl, PL3, PL5) 각각으로부터 투영되는 상이다]을 X축 방향을 따라 정렬시킨 상태에 있어서, 검출 유닛(61a) 및 검출 유닛(61b)이 투영 광학 유닛(PL1)을 거쳐 형성되는 상(Im1)의 한쌍의 삼각형상 영역을 각각 커버하고, 검출 유닛(61c) 및 검출 유닛(61d)이 투영 광학 유닛(PL3)을 거쳐 형성되는 상(Im3)의 한쌍의 삼각형상 영역을 각각 커버하며, 검출 유닛(61e) 및 검출 유닛(61f)이 투영 광학유닛(PL5)을 거쳐 형성되는 상(Im5)의 한쌍의 삼각형상 영역을 각각 커버하도록 설정되어 있다.

따라서, 6개의 검출 유닛(61a 내지 61f)과 3개의 상(Im1, Im3, Im5)을 정렬시킨 상태에서, 플레이트 스테이지(PS)를 X축 방향을 따라 소정거리만 이동시키면, 도면중 파선으로 도시하는 바와 같이, 6개의 검출 유닛(61a 내지 61f)과 2개의 상(Im2 및 Im4)을 정렬시킬 수 있다. 이 상태에 있어서, 검출 유닛(61b) 및 검출 유닛(61c)이 투영 광학 유닛(PL2)을 거쳐 형성되는 상(Im2)의 한쌍의 삼각형상 영역을 각각 커버하고, 검출 유닛(61d) 및 검출 유닛(61e)이 투영 광학 유닛(PL4)을 거쳐 형성되는 상(Im4)의 한쌍의 삼각형상 영역을 각각 커버한다. 이 때, 검출 유닛(61a) 및 검출 유닛(61f)은 검출 동작을 실행하지 않게 된다.

투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5)의 광학 특성을 계측할 때에는, 우선 플레이트 스테이지(PS)를 X 방향으로 이동시켜서, 검출 유닛(61a 내지 61f)의 X 방향의 위치와 상(Im1, Im3, Im5)이 투영되는 X 방향의 위치를 맞추고, 투영 광학계(PL1, PL3, PL5)를 거쳐 조사되는 기준 패턴의 상을 검출 유닛(61a 내지 61f)으로 각각 계측한다. 다음에, 플레이트 스테이지(PS)를 X 방향으로 이동시켜서, 검출 유닛(61a 내지 61f)의 X 방향의 위치와 상(Im2, Im4)의 X 방향의 위치를 맞추고, 투영 광학계(PL2, PL4)를 거쳐 조사되는 기준 패턴의 상을 검출 유닛(61b 내지 61e)으로 각각 계측한다. 주 제어계(20)는 공간 상 계측 장치(24)의 계측 결과에 대하여 화상 처리 등의 각종 처리를 실시하고, 각 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5) 각각으로부터 투영되는 기준 패턴의 상(Im1 내지 Im5)의 배열, 크기, 위치 및 회전량, 및 각종 수차를 구한다. 이상으로부터, 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5)의 광학 특성을 검출할 수 있다.

이상, 본 발명의 제 1 실시 형태에 의한 노광 장치의 구성에 대하여 설명했지만, 다음에 노광시의 동작에 대하여 설명한다. 도 15는 본 발명의 제 1 실시 형태에 의한 노광 장치의 동작의 일 예를 나타내는 흐름도이다. 또한, 도 15에 나타낸 흐름도는, 복수매의 플레이트에 대하여 실행되는 1개의 노광 단계(예컨대, TFT를 형성할 때에 실행되는 노광 단계 또는 컬러 필터를 형성할 때에 실행되는 노광 단계)를 실행할 때의 노광 장치의 동작을 나타내는 것이다.

공정이 개시되면, 우선 주 제어계(20)가 기억 장치(23)에 기억되어 있는 노광 데이터 파일을 판독한다(단계(S10)). 이 단계에 의해, 주 제어계(20)는 도 15에 나타낸 공정으로 노광하는 플레이트(P)상에 도포되어 있는 레지스트에 관한 정보(예컨대, 레지스트 감도), 필요로 하는 해상도, 사용하는 마스크(M), 사용하는 파장 선택 필터, 조명 광학계(IL)의 보정량, 투영 광학계(PL)의 보정량, 및 기판의 평탄성에 관한 정보를 얻는다.

다음에, 주 제어계(20)는 단계(S10)에서 판독한 노광 데이터 파일의 내용에 따라 파장 선택 필터를 변경한다(단계(S11) : 변경 단계). 예컨대, 노광 데이터 파일에 수 m되는 레지스트 감도가 20mJ/㎠이고 필요로 하는 해상도가 3㎛인 경우에는, 파장 선택 필터(6)를 광로에 배치하며, 레지스트 감도가 60mJ/㎠이고 필요로 하는 해상도가 5㎛인 경우에는, 파장 선택 필터(6)를 광로에 배치한다. 또한, 여기서는, 레지스트 감도 및 필요로 하는 해상도에 따라 광로에 배치하는 파장 선택필터를 변경하고 있지만, 레지스트 감도에만 기초해서 파장 선택 필터를 변경할 수도 있고, 필요로 하는 해상도에만 기초하여 변경할 수도 있다.

이상의 단계가 종료하면, 광원(1)으로부터 광을 사출시켜서, 광원(1)으로부터의 광이 조명 광학계(IL) 및 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5) 각각을 거쳐 플레이트 스테이지(PS)상에 조사되어 있는 상태로 하고, 조도 측정부(29)를 사용하여 도 12에 나타낸 방법으로 플레이트 스테이지(PS)에 조사되는 광을 측정한다(단계(S12)). 이 단계는 광로에 파장 선택 필터(6, 7)중 어느 것이 배치되어 있는지에 따라 조명 광학계(IL)의 조명 광학 특성(예컨대, 텔레센트리시티 또는 조도 불균형)이 변화되기 때문에, 그 조명 광학 특성의 변화량을 측정하기 위해 실행된다.

다음에, 주 제어계(20)는 단계(S10)에서 판독한 조명 광학계(IL)의 보정량 및 단계(S12)의 측정 결과에 따라, 조명 광학계(IL)의 조명 광학 특성을 조정한다(단계(S13) : 보정 단계). 또한, 여기서 사용하는 조명 광학계(IL)의 보정량은, 광로에 배치되어 있는 파장 선택 필터에 대응한 것이다. 구체적인 조정 방법은, 도 2에 나타낸 구동 장치(21b)를 제어하여 라이트 가이드(9)의 사출단(9b)의 광축(AX2)에 대한 경사각을 변화시킴으로써 광축(AX2)에 관하여 비대칭인 조도 불균형의 경사 성분을 보정한다. 또한, 라이트 가이드(9)의 사출단(9c 내지 9f)에 대해서도 동일한 보정을 실행한다. 또한, 구동 장치(22b)를 제어하여 콘덴서 렌즈계(15b)에 포함되는 광학 소자를 광축(AX2) 방향을 따라 이동시킴으로써, 광축(AX2)에 관하여 대칭인 조도 불균형 성분을 보정한다. 또한, 도시는 생략하고있지만, 라이트 가이드(9)의 사출단(9c 내지 9f)에 대응하고 있는 콘덴서 렌즈계에 대해서도 동일한 보정을 실행한다.

노광 데이터 파일에 포함되는 조명 광학계(IL)의 보정량은, 노광 장치의 제조시에 있어서의 보정량이며, 주 제어계(20)는 기본적으로 이 조명 광학계(IL)의 보정량에 기초하여 보정을 실행한다. 그러나, 본 실시 형태에서는 경년 변화에 수반하는 조명 광학계(IL)의 광학 특성의 변화량도 고려한 보정을 실행하기 때문에, 노광 데이터 파일에 포함되는 조명 광학계(IL)의 보정량과 동시에, 조도 측정부(29)의 측정 결과를 참조하면서 조명 광학계(IL)의 조명 광학 특성을 보정하고 있다.

또한, 노광 데이터 파일에 포함되는 조명 광학계(IL)에만 기초하여, 조명 광학계(IL)의 조명 광학 특성을 보정할 수도 있고, 조도 측정부(29)의 측정 결과에만 기초하여 조명 광학계(IL)의 조명 광학 특성을 보정할 수도 있다. 또한, 상기 조명 광학계(IL)의 조명 광학 특성의 조정에 수반하여, 광로에 배치된 파장 선택 필터에 따라, 인티그레이터 센서(17b)의 감도를 변경하는 것이 바람직하다. 또한, 인티그레이터 센서(17b)의 감도를 변경할 때에, 조도 측정부(29)의 감도도 변경하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 단계(S13)에서는, 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5)을 거쳐 플레이트 스테이지(PS)상에 조사되는 투영 광의 조도의 분포를 측정하고 있고, 조도의 절대값이 필요하지는 않지만, 노광량을 구할 때에 조도의 절대값이 필요하게 되기 때문이다.

다음에, 마스크 스테이지(MS)에 형성되어 있는 기준 패턴을 조명 영역으로이동시키는 동시에, 공간 상 계측 장치(24)에 설치되어 있는 검출 유닛(61)과 투영 광학 유닛(PL1, PL3, PL5)의 투영 영역[상(Im1, Im3, Im5)이 투영되는 영역]을 X축 방향으로 정렬시킨다. 그리고, 노광 광을 기준 패턴에 조사하여 기준 패턴의 상을 검출 유닛(61) 각각으로 계측한다. 마찬가지로, 검출 유닛(61)과 투영 광학 유닛(PL2, PL4)의 투영 영역[상(Im2, Im4)이 투영되는 영역]을 X축 방향으로 정렬시켜, 기준 패턴의 상을 계측한다. 주 제어계(20)는 공간 상 계측 장치(24)의 계측 결과에 대하여 화상 처리 등의 각종 처리를 실시하고, 각 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5) 각각으로부터 투영되는 기준 패턴의 상(Im1 내지 Im5)의 배열, 크기, 위치 및 회전량, 및 각종의 수차를 구한다. 이상으로부터, 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5)의 광학 특성을 검출할 수 있다.

투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5)의 광학 특성이 얻어지면, 주 제어계(20)는 단계(S10)에서 판독한 투영 광학계(PL)의 보정량 및 단계(S14)의 측정 결과에 따라, 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5) 각각의 투영 광학 특성 등을 조정한다(단계(S15) : 보정 단계). 또한, 여기서 사용하는 투영 광학계(PL)의 보정량은, 광로에 배치되어 있는 파장 선택 필터에 대응한 것이다. 구체적인 조정 방법은, 제 1 구동부(39a) 또는 제 2 구동부(39b)를 거쳐 마스크측 배율 보정 광학계(35a) 또는 플레이트측 배율 보정 광학계(35b)를 구동함으로써, 각 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5)에 있어서의 배율 변동을 조정(보정)한다. 필요에 따라, 제 3 구동부(40) 또는 제 4 구동부(50)를 거쳐, 상 시프터로서의 제 1 평행 평면판(36) 또는 제 2 평행 평면판(37)을 구동함으로써, 각 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5)에 있어서의 상위치의 변동을 보정한다.

또한, 주 제어계(20)는 필요에 따라 제 5 구동부(42)를 거쳐 포커스 보정 광학계(38)를 조정함으로써, 각 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5)에 있어서의 상면측[플레이트(P)측]의 초점 위치를 조정한다. 또한, 필요에 따라, 제 6 구동부(41)를 거쳐, 상 회전자로서의 제 2 직각 프리즘(31b)을 구동함으로써, 각 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5)에 있어서의 상 회전을 보정한다. 또한, 주 제어계(20)는 필요에 따라 각 수차의 보정에 효과적인 렌즈를 광축 방향 또는 광축 직교 방향을 따라 이동시키거나, 광축에 대하여 경사시키거나 함으로써, 회전 대칭 수차나 비회전 대칭 수차를 보정한다. 또한, 주 제어계(20)는 필요에 따라 시야 스로틀(AS)을 XY 평면을 따라 이동시키거나 Z축 둘레로 회전시키거나 함으로써, 시야 스로틀 상의 상 위치의 변동 및 상 회전을 보정한다.

또한, 상술한 바와 같이, 각 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5)으로는 노광중인 광 조사에 의한 렌즈의 열 변형이나 편향 부재의 열 변형 등에 의해, 포커스 위치나, 배율이나, 수차 등이 변동할 가능성이 있다. 이 변동량을 보정하기 위해서, 과거에 파장 선택 필터(6)를 사용하여 노광한 시간 및 파장 선택 필터(7)를 사용하여 노광한 시간을 나타내는 노광 광의 조사 이력과 기억 장치(23)에 기억되어 있는 변동 정보를 고려하고, 상술한 제 1 구동부(39a) 내지 제 6 구동부(43)를 구동하는 것이 바람직하다.

또한, 각 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5)의 광학 특성을 조정하는 것 뿐만 아니라, 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5) 각각의 Z 방향의 위치, 마스크 스테이지(MS)의 Z 방향의 위치, 또는 플레이트 스테이지(PS)의 Z 방향의 위치를 조정함으로써, 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5)의 베스트 포커스 위치에 마스크(M) 및 플레이트(P)가 배치되도록 한다.

이상의 단계(S13)에 있어서의 조명 광학계(IL)의 조명 광학 특성의 조정 및 투영 광학계(PL)의 투영 광학 특성의 조정이 종료하면, 얼라인먼트계(27a, 27b)를 조명 광학계(IL)의 조명 영역내에 배치하여, 각각의 얼라인먼트계(27a, 27b)로 기준 부재(28)의 위치를 계측한다(단계(S16)). 여기서, 얼라인먼트계(27a, 27b)는 미리 투영 광학계(PL)를 거쳐 계측한 기준 부재(28)의 위치와 플레이트(P)에 형성된 플레이트 얼라인먼트 마크의 위치의 상대 관계에 의해, 플레이트 스테이지(PS)상에 탑재된 플레이트(P)의 위치를 구하고 있다. 얼라인먼트계(27a, 27b)로 계측을 실행하는 때에는, 노광 광과 동일 파장 폭을 갖는 광, 즉 광로에 배치된 파장 선택 필터를 통과한 광을 사용하기 때문에, 광로에 배치된 파장 선택 필터를 교환하면, 기준 부재(28)의 위치를 변환하지 않음에도 불구하고, 다른 위치로 검출되는 경우가 있다. 이 불량을 해소하기 위해서, 광로에 배치된 파장 선택 필터를 변경한 경우에는, 플레이트 스테이지(PS)의 기준 위치를 정하는 기준 부재(28)의 위치를 계측하고 있다.

이상의 단계가 종료하면, 주 제어계(20)는 노광 데이터 파일에 따라, 마스크(M)를 반입하여 마스크 스테이지(MS)상에 탑재하는 동시에, 플레이트를 반입하여 플레이트 스테이지(PS)상에 탑재한다(단계(S17)). 그리고, 얼라인먼트계(27a, 27b)를 사용하여 플레이트(PS)의 위치를 계측한 후, 이 계측 결과에 기초하여 마스크(M)와 플레이트(P)의 상대적인 위치를 조정한다(단계(S18)). 또한, 플레이트(P)에는 복수의 샷 영역이 미리 설정되어 있기 때문에, 주 제어계(20)의 마스크(M)의 패턴을 전사해야 할 샷 영역이, 노광 영역의 근방에 배치되도록 위치를 조절한다. 그리고, 조명 광학계(IL)로부터 사출되는 노광 광을 마스크(M)의 일부에 조사하고, 마스크(M)와 플레이트(P)를 X 방향으로 이동시키면서, 마스크(M)에 형성되어 있는 패턴(DP)의 일부를 투영 광학계(PL)를 거쳐 플레이트(P)의 샷 영역에 순차 전사한다(단계(S19) : 조명 단계, 노광 단계)).

1개의 샷 영역의 노광이 종료하면, 주 제어계(20)는 노광 데이터 파일의 내용에 기초하여, 다음에 노광해야 할 샷 영역이 있는지 여부를 판단한다(단계(S20)). 노광해야 할 샷 영역이 있다고 판단된 경우(판단 결과가「예」인 경우)에는, 마스크 스테이지(MS)상에 탑재되어 있는 마스크를 교환하여(단계(S21)), 단계(S18, S19)에 의해 다른 샷 영역의 노광을 실행한다. 한편, 단계(S20)에 있어서, 노광해야 할 샷 영역이 없다고 판단된 경우(판단 결과가 「아니오」인 경우)에는, 모든 플레이트에 대하여 노광이 종료했는지 여부가 판단된다(단계S22)). 모든 플레이트에 대하여 노광이 종료한 경우(판단 결과가「아니오」인 경우에는, 마스크 스테이지(MS)상의 마스크(M)를 교환하는 동시에, 노광을 마친 플레이트(P)를 반출해서 새로운 플레이트(P)를 반입하여(단계(S23)), 단계(S18)로 복귀한다. 한편, 모든 플레이트에 대하여 노광이 종료한 경우(판단 결과가 「예」인 경우에는, 일련의 처리가 종료한다.

[제 2 실시 형태]

도 16은 본 발명의 제 2 실시 형태에 의한 노광 장치의 전체의 개략 구성을 나타내는 사시도이고, 도 1에 나타낸 본 발명의 제 1 실시 형태에 노광 장치가 설치되는 부재와 동일한 부재에는 동일한 참조 부호를 사용하고, 그 설명을 생략한다. 도 16에 나타낸 본 발명의 제 2 실시 형태에 의한 노광 장치가, 도 1에 나타낸 본 발명의 제 1 실시 형태에 의한 노광 장치와 상이한 점은, 투영 광학계(PL)의 측방에 설치된 오프·액시스 방식의 플레이트 얼라인먼트 센서(70a 내지 70d)를 구비한 점이다. 이 플레이트 얼라인먼트 센서(70a 내지 70d)는 플레이트(P)에 형성된 플레이트 얼라인먼트 마크의 위치를 측정하는 것이다.

제 1 실시 형태에서는 투영 광학계(PL)를 거친 광을 사용하여 얼라인먼트계(27a, 27b)에 의해 기준 부재(28)의 위치와 플레이트(P)에 형성된 플레이트 얼라인먼트 마크의 위치를 측정하여, 그 상대 위치로부터 플레이트(P)의 위치를 구하고 있었다. 본 실시 형태에서는, 제 1 측정 장치로서의 공간 상 계측 장치(24)를 사용하여 마스크(M)에 형성된 패턴(DP)이 투영되는 위치(투영 중심)를 측정하고, 제 2 측정 장치로서의 플레이트 얼라인먼트 센서(70a 내지 70d)에 의해 측정된 플레이트 얼라인먼트 마크의 위치를 측정하여, 이들 측정 결과로부터 플레이트(P)의 위치를 구하고 있다. 또한, 공간 상 계측 장치(24)의 측정 결과 및 플레이트 얼라인먼트 센서(70a 내지 70d)의 측정 결과는 위치 산출 수단으로서의 주 제어계(20)에 공급되고, 각각의 측정 결과에 기초하여 플레이트(P)의 위치가 구해진다. 또한, 4개의 플레이트 얼라인먼트 센서(70a 내지 70d)를 설치하는 이유는 플레이트 스테이지(PS)의 이동량을 극히 적게 하기 위해서이다.

도 17은 플레이트 얼라인먼트 센서(70a 내지 70d)의 광학계의 구성을 나타내는 도면이다. 또한, 플레이트 얼라인먼트 센서(70a 내지 70d) 각각의 구성은 동일하기 때문에, 도 17에 있어서는, 플레이트 얼라인먼트 센서(70a)의 구성만을 대표하여 도시하고 있다. 도 17에 있어서, 참조부호(80)는 400 내지 800㎚ 정도의 파장 대역폭을 갖는 광을 사출하는 할로겐 램프이다. 할로겐 램프(80)로부터 사출된 광은, 콘덴서 렌즈(81)에 의해 평행 광으로 변환된 후, 투과 파장이 가변적으로 구성된 다이크로익 필터(82)에 입사한다.

다이크로익 필터(82)를 투과한 광은 초점의 한쪽이 광 섬유(84)의 입사단(84a)의 위치에 거의 배치되도록 설정된 집광 렌즈(83)에 입사한다. 광 섬유(84)는 1개의 입사단과 4개의 사출단을 구비하고, 사출단 각각은 플레이트 얼라인먼트 센서(70a 내지 70d) 각각의 내부로 유도되고 있다. 광 섬유(84)중 하나인 사출단(84b)으로부터 사출된 광은 검출광(IL1)으로서 사용된다. 검출광(IL1)은 콘덴서 렌즈(85)를 거쳐 소정 형상의 지표 마크(87)가 형성된 지표판(86)을 조명한다.

지표판(86)을 통과한 검출광(IL1)은 릴레이 렌즈(88)를 거쳐 송광과 수광을 분기하는 하프 미러(89)에 입사한다. 하프 미러(89)로 반사된 검출광(IL1)은 대물 렌즈(90)를 거쳐 결상면(FC)에 결상된다. 플레이트(P)에 형성된 플레이트 얼라인먼트 마크가 결상면(FC)에 배치되어 있는 경우에는, 반사광이 대물 렌즈(90), 하프 미러(89) 및 제 2 대물 렌즈(91)를 순차적으로 거쳐 CCD 등을 구비하는 촬상소자(92)의 촬상면에 결상하고, 촬상 소자(92)의 검출 결과는 주 제어계(20)에 공급된다.

이상의 구성에 있어서, 마스크 스테이지(M)에 탑재된 마스크(M)에 형성된 기준 마크를 조명 영역내로 이동하는 동시에, 공간 상 계측 장치(24)를 투영 영역내에 배치한다. 그리고, 마스크(M)에 형성된 기준 마크에 노광 광을 조사하여 기준 마크의 상을 공간 상 계측 장치(24)로 계측함으로써, 마스크(M)에 형성된 패턴(DP)의 상이 투영되는 위치(투영 중심)가 얻어진다. 다음에, 공간 상 계측 장치(24)를 플레이트 얼라인먼트 센서(70a)의 바로 아래로 이동시켜서, 플레이트 얼라인먼트 센서(70a)에 설치되어 있는 지표 마크(87)가 조사되는 위치를 측정한다. 플레이트 얼라인먼트 센서(70b 내지 70d)에 대해서도 동일하게 지표 마크(87)가 조사되는 위치를 측정한다.

이상의 공간 상 계측 장치(24)의 측정 결과에 의해, 투영 중심에 대한 플레이트 얼라인먼트 센서(70a 내지 70d) 각각의 거리(소위, 베이스 라인량)가 얻어진다. 베이스 라인량이 얻어진 후에, 플레이트(P)에 형성된 플레이트 얼라인먼트 마크를 플레이트 얼라인먼트 센서(70a 내지 70d)중 어느 하나로 측정함으로써, 플레이트(P)의 위치가 얻어진다.

플레이트 얼라인먼트 센서(70a 내지 70d)는 투영 광학계(PL)를 개재하지 않고 플레이트 얼라인먼트 마크를 측정하고 있기 때문에, 검출광(IL)으로서 할로겐 램프(80)로부터 사출된 파장 영역이 넓은 광을 사용할 수 있다. 그러나, 마스크(M)에 형성된 기준 마크의 상을 공간 상 계측 장치(24)로 측정하는 경우에는, 파장 선택 필터(6) 또는 파장 선택 필터(7)를 거친 광으로 기준 마크를 조사하여, 투영 광학계(PL)로 기준 마크의 상을 투영하고 있기 때문에, 투영 광학계(PL)가 색 수차를 갖고 있으면, 광로에 배치된 파장 선택 필터에 따라 투영 중심이 변화되는 경우가 있다.

이 때문에, 본 실시 형태의 노광 장치는, 광로에 배치되는 파장 선택 필터가 변경될 때에, 마스크에 형성된 기준 마크의 상을 공간 상 계측 장치(24)로 측정하고, 또한 공간 상 계측 장치(24)로 플레이트 얼라인먼트 센서(70a 내지 70d)에 의해 조사되는 지표 마크(87)의 상의 위치를 각각 측정하여, 베이스 라인을 구하고 있다. 이와 같이 함으로써, 파장 선택 필터(6) 및 파장 선택 필터(7)중 어느 것이 광로에 배치되어 있어도, 플레이트(P)의 위치를 고정밀도로 구할 수 있다.

또한, 이상 설명한 제 2 실시 형태에서는, 광로의 파장 선택 필터를 변경할 때에 공간 상 계측 장치(24)를 사용하여, 마스크에 형성된 기준 마크의 상 및 플레이트 얼라인먼트 센서(70a 내지 70d)로부터 조사되는 지표 마크(87)의 상을 측정하여 베이스 라인을 구하고 있었다. 그러나, 광로상에 파장 선택 필터(6, 7) 각각을 배치했을 때의, 기준 패턴의 위치 어긋남 양을 미리 측정하여 그 보정량을 기억해 두고, 위치 측정시에는 이 보정량을 사용하여 베이스 라인량을 보정하도록 할 수도 있다. 이와 같이 함으로써, 광로의 파장 선택 필터를 전환할 때의 공간 상 계측 장치(24)에 의한 측정이 불필요하게 되기 때문에 스루풋의 저하를 방지할 수 있다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 조명 광학계(IL)내에 광원(1)으로서 초고압 수은 램프를 구비하고, 파장 선택 필터(6)로 필요하게 되는 g선(436 ㎚)의 광,h선(405㎚) 및 i선(365㎚)의 광을 선택하도록 하고 있었다. 그러나, 이에 한정되지 않고, KrF 엑시머 레이저(248㎚), ArF 엑시머 레이저(193㎚), F₂레이저(157㎚)를 광원(1)으로서 구비하여, 이들 레이저로부터 사출되는 레이저광을 사용하는 경우라도 본 발명을 적용하는 것이 가능하다. 이러한 레이저광을 사용하는 경우에는, 예컨대 협대화한 레이저광과 협대화하지 않은 레이저광을 사용하여, 파장 선택 필터나 협대화 수단의 삽탈 등에 의해 투과시키는 파장 폭을 변경하도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 연속 스펙트럼의 광을 사출하는 광원을 사용하는 것이면, 마스크(M)에 조사하는 광의 파장 폭을 연속적으로 변경하도록 할 수도 있다.

또한, 상술한 제 1 실시 형태에서는, 광로에 배치하는 파장 선택 필터를 변경할 때에 얼라인먼트계(27a, 27b)로 기준 부재(28)의 위치를 계측하고 있었지만, 노광 광의 파장과 얼라인먼트 광의 파장이 상이한 경우에, 그 파장차에 기인하여 생기는 얼라인먼트계(27a, 27b)의 축상 색 수차를 보정하기 위해서, 투영 광학계(PL)의 상 높이(물체 높이)마다의 색 수차량을 미리 구하여 광축 방향의 결상 위치의 맵을 작성해 두고, 이 맵에 따라 얼라인먼트계(27a, 27b)의 초점 맞춤 위치를 보정하도록 할 수도 있다. 이 기술에 대해서는 예컨대 미국 특허 제 5,726,757 호 공보를 참조하고자 한다. 또한, 노광 광의 파장과 얼라인먼트 광의 파장과의 파장차에 기인하는 얼라인먼트계(27a, 27b)의 결상 위치의 좌우 어긋남에 의해 생기는 얼라인먼트 오차를 보정하기 위해서, 이 횡 어긋남을 미리 구해 두고, 구한 횡 어긋남 양에 따라 얼라인먼트계(27a, 27b)의 오프셋을 조정하도록 할 수도있다. 이 기술에 대해서는, 예컨대 미국 특허 제 5,850,279 호 공보를 참조하고자 한다.

또한, 상술한 실시 형태에서는, 공간 상 계측 장치(24)가 6개의 검출 유닛을 Y 방향을 따라 정렬된 구성이었지만, 그 수 및 배열에 대해서는 각종 변형예가 가능하다. 이 점에 관해서, 예컨대 Y축 방향을 따라 간격을 둔 한쌍의 검출 유닛으로 상 검출을 실행할 수도 있고, 경우에 따라서는 단일체의 검출 유닛으로 상 검출을 실행할 수도 있다.

또한, 상술한 실시 형태에서는, 각 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5)이 한쌍의 결상 광학계를 갖는 멀티 주사형 투영 노광 장치에 대하여 본 발명을 적용하고 있지만, 각 투영 광학 유닛이 1개 또는 3개 이상의 결상 광학계를 갖는 형식의 멀티 주사형 투영 노광 장치에 대하여도 본 발명을 적용할 수 있다. 또한, 상술한 실시 형태에서는, 각 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5)이 반사 굴절형의 결상 광학계를 갖는 멀티 주사형 투영 노광 장치에 대하여 본 발명을 적용하고 있지만, 이에 한정되지 않고, 예컨대 굴절형의 결상 광학계를 갖는 형식의 멀티 주사형 투영 노광 장치에 대해서도 본 발명을 적용할 수 있다.

[제 3 실시 형태]

상술한 실시 형태에서는, 포커스 보정 광학계(38)로서 복수의 렌즈를 사용하고 있지만, 이 포커스 보정 광학계로서 한쌍의 쐐기 형상 광학 소자를 사용하는 것도 가능하다. 도 18은 제 3 실시 형태에 의한 노광 장치에 있어서의 투영 광학 유닛의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 또한, 제 3 실시 형태는, 상술한 제 1 실시 형태에 의한 노광 장치에 있어서의 투영 광학 유닛의 구성이 상이할 뿐이기 때문에, 제 3 실시 형태에 의한 노광 장치의 전체적인 설명은 생략한다.

도 18에 나타내는 제 3 실시 형태의 투영 광학 유닛(PL1)은 제 1 실시 형태의 투영 광학 유닛과 같이, 마스크(M)상의 패턴(DP)의 1차 상을 형성하는 제 1 결상 광학계(30a)와, 상기 패턴(DP)의 2차 상을 플레이트(P)상에 형성하는 제 2 결상 광학계(30b)를 갖고 있다. 이들 제 1 및 제 2 결상 광학계(30a, 30b)의 구성은 상술한 제 1 실시 형태의 것과 동일하기 때문에, 여기서는 설명을 생략한다.

제 3 실시 형태에서는, 마스크(M)와 제 1 결상 광학계(30a)의 제 1 직각 프리즘(31a)의 제 1 반사면 사이의 광로중에 포커스 보정 광학계(58)가 장착되고, 제 1 결상 광학계(30a)의 제 1 직각 프리즘(31a)의 제 2 반사면과 시야 스로틀(AS) 사이의 광로중에 상 시프터로서의 제 1 평행 평면판(36) 및 제 2 평행 평면판(37)이 장착되어 있다. 또한, 제 2 결상 광학계(30b)의 제 2 직각 프리즘(31b)의 제 2 반사면과 플레이트(P) 사이의 광로중에 배율 보정 광학계(59)가 장착되어 있다. 또한, 상 시프터로서의 제 1 평행 평면판(36) 및 제 2 평행 평면판(37)의 기능은 제 1 실시 형태의 그것과 동일하기 때문에 여기서는 설명을 생략한다.

이하, 포커스 보정 광학계(58)의 구성 및 작용에 대하여 설명한다. 도 19는 도 18의 포커스 보정 광학계(58)의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 18 및 도 19에 도시한 바와 같이, 포커스 보정 광학계(58)는 마스크(M)와 제 1 직각 프리즘(31a) 사이의 광로중에 있어서, 마스크(M)측으로부터 순차적으로 광축(AX10)을 포함하는 면내(XZ 평면내)에 있어서 쐐기 단면 형상을 갖고 있는 제 1 쐐기형 광학 부재(58a)와, 광축(AX10)을 포함하는 면내(XZ 평면내)에 있어서 쐐기 단면 형상을 갖고 있는 제 2 쐐기형 광학 부재(58b)를 갖고 있고, 제 1 쐐기형 광학 부재(58a)의 마스크(M)측의 굴절면은 그 법선이 광축(AX10)과 일치하는 평면이며, 제 2 쐐기형 광학 부재(58b)의 제 1 직각 프리즘(31a)측의 굴절면은 그 법선이 광축(AX10)과 일치하고 있는 평면이다. 그리고, 제 1 쐐기형 광학 부재(58a)의 제 1 직각 프리즘(31a)측의 굴절면과 제 2 쐐기형 광학 부재(58b)의 마스크(M)측의 굴절면은 서로 거의 평행한 평면으로 되어 있다.

그리고, 제 1 쐐기형 광학 부재(58a) 및 제 2 쐐기형 광학 부재(58b)중 적어도 어느 한쪽을 X 방향을 따라 상대적으로 이동시킴으로써, 마스크(M)와 제 1 직각 프리즘(31a) 사이의 광로 길이를 변화시킬 수 있고, 이에 따라 투영 광학(PL1)의 광축(AX10) 방향의 결상 위치를 변경하는 것이 가능하다. 또한, 제 1 쐐기형 광학 부재(58a) 및 제 2 쐐기형 광학 부재(58b)의 이동 방향은 광축(AX10)을 포함하는 면내 방향(XZ 면내 방향)으로서 제 1 쐐기형 광학 부재(58a)의 제 1 직각 프리즘(31a)측의 굴절면[제 2 쐐기형 광학 부재(58b)의 마스크(M)측의 굴절면]에 따른 방향일 수도 있다. 이 경우, 제 1 쐐기형 광학 부재(58a) 및 제 2 쐐기형 광학 부재(58b)의 광축 방향의 간격을 일정하게 하면서 광로 길이를 변경할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는 제 1 쐐기형 광학 부재(58a) 및 제 2 쐐기형 광학 부재(58b)중 적어도 어느 한쪽을 광축(AX10)(Z축)을 축으로 하여 회전 가능하게 하고 있다.

제 1 쐐기형 광학 부재(58a) 및 제 2 쐐기형 광학 부재(58b)의 초기 상태에서는, 상술한 바와 같이, 제 1 쐐기형 광학 부재(58a)의 제 1 직각 프리즘(31a)측의 굴절면과 제 2 쐐기형 광학 부재(58b)의 마스크(M)측의 굴절면이 서로 평행하고, 또한 제 1 쐐기형 광학 부재(58a)의 마스크(M)측의 굴절면과 제 2 쐐기형 광학 부재(58b)의 제 1 직각 프리즘(31a)측의 굴절면이 서로 평행하다. 즉, 제 1 쐐기형 광학 부재(58a) 및 제 2 쐐기형 광학 부재(58b) 전체적으로 평행 평면판으로 되어 있어, 입사 광속은 실질적으로 편향 작용을 받지 않는다.

그리고, 제 1 쐐기형 광학 부재(58a) 및 제 2 쐐기형 광학 부재(58b)중 적어도 어느 한쪽을 광축(AX10)(Z축)을 축으로 하여 회전시키면, 제 1 쐐기형 광학 부재(58a) 및 제 2 쐐기형 광학 부재(58b) 전체적으로 소정의 꼭지각을 갖는 쐐기형의 광학 부재로 되기 때문에 입사 광속이 편향되며, 그 결과 투영 광학 유닛(PL1) 상면의 XY 평면[플레이트(P)면]에 대한 전체적인 경사(X축을 축으로 하는 회전 방향의 경사 및 Y축을 축으로 하는 회전 방향의 경사)가 변화된다.

이 때, 제 1 쐐기형 광학 부재(58a) 및 제 2 쐐기형 광학 부재(58b) 양자가 광축(AX10)(Z축)을 축으로 하여 회전 가능하게 하는 것이 바람직하다. 이 구성에 의해, 투영 광학 유닛(PL1) 상면의 경사 방향 및 경사각 양자를 임의로 제어할 수 있다. 이 포커스 보정 광학계(58)는 제 7 구동부(44)에 의해 제어된다.

또한, 제 3 실시 형태에 있어서의 배율 보정 광학계(59)의 구성 및 작용의 상세한 것에 대해서는, 예컨대 미국 재발행 특허 제 37,361 호 공보의 도 11에 개시되어 있는 배율 제어 장치(30)를 참조하고자 한다.

도 18로 되돌아가, 제 3 실시 형태의 노광 장치에 있어서의 제어에 있어서, 상술한 제 1 실시 형태와 다른 점은, 각 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5)의 광학 특성에 있어서 상면의 경사도 고려하여 제어한 점이다. 구체적으로는, 도 15에 나타낸 노광 동작의 흐름도에 있어서의 측정 단계(S14) 및 보정 단계(S15)의 파라미터로서 상면의 경사[쐐기형 광학 부재(58a, 58b)의 회전각]가 더욱 가해질 뿐이기 때문에 여기서는 설명을 생략한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 따른 노광 장치에 대하여 설명한다. 도 20은 본 발명의 제 4 실시 형태에 따른 노광 장치 전체의 개략 구성을 나타내는 사시도이다. 본 실시 형태에 있어서는, 복수의 반사 굴절형 투영 광학 유닛으로 구성되는 투영 광학계에 대하여 마스크(M)와 플레이트(기판)(P)를 상대적으로 이동시키면서 마스크(M)에 형성된 액정표시 소자의 패턴(DP)(패턴)의 상을 감광성 재료(레지스트)가 도포된 감광성 기판으로서의 플레이트(P)상에 전사하는 스텝·앤드·스캔 방식의 노광 장치에 적용한 경우를 예로 들어 설명한다. 또한, 본 실시 형태에서는 플레이트(P)상에 포토 레지스트(감도 : 20mJ/㎠ 또는 수지 레지스트(감도 : 60mJ/㎠)가 도포되는 것으로 한다.

또한, 이하의 설명에 있어서는, 도 20에 나타낸 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. 도면중의 XYZ 좌표계는 실제로는 XY 평면이 수평면에 평행한 면으로 설정되고, Z축이 연직 상향으로 설정된다. 또한, 본 실시 형태에서는 마스크(M) 및 플레이트(P)를 이동시키는 방향(주사 방향)을 X축 방향으로 설정하고 있다.

본 실시 형태의 노광 장치는 마스크 스테이지(도 20에는 도시하지 않음)(MS)상에 있어서 마스크 홀더(도시하지 않음)를 거쳐 XY 평면에 평행하게 지지된 마스크(M)를 균일하게 조명하기 위한 조명 광학계(IL)를 구비하고 있다. 도 21은, 조명 광학계(IL)의 측면도이며, 도 20에 도시한 부재와 동일한 부재에는 동일한 참조 부호를 사용하고 있다. 도 20 및 도 21을 참조하면, 조명 광학계(IL)는, 예컨대 초고압 수은 램프로 구성되는 광원(101)을 구비하고 있다. 광원(101)은 타원 미러(102)의 제 1 초점 위치에 배치되어 있기 때문에, 광원(101)으로부터 사출된 조명 광속은 반사 미러(평면 미러)(103)를 거쳐 g선(436㎚)의 광, h선(405㎚)의 광 및 i선(365㎚)의 광을 포함하는 파장 영역의 광에 의한 광원상이 타원 미러(102)의 제 2 초점 위치에 형성된다. 즉, 노광하는 데에 있어서 불필요하게 되는 g선, h선 및 i선을 포함하는 파장 영역 이외의 성분은 타원 미러(102) 및 반사 미러(103)로 반사될 때에 제거된다.

이 제 2 초점 위치에는 셔터(104)가 배치되어 있다. 셔터(104)는 광축(AX1)에 대하여 경사지게 배치된 개구판(104a)(도 21 참조)과, 개구판(104a)에 형성된 개구를 차폐 또는 개방하는 차폐판(104b)(도 21 참조)으로 구성된다. 셔터(104)를 타원 미러(102)의 제 2 초점 위치에 배치하는 것은, 광원(101)으로부터 사출된 조명 광속이 수렴되어 있기 때문에 차폐판(104b)이 적은 이동량으로 개구판(104a)에 형성된 개구를 차폐할 수 있는 동시에, 개구를 통과하는 조명 광속의 광량을 급격히 가변시켜 펄스 형상의 조명 광속을 얻을 수 있기 때문이다.

반사 미러(103)를 투과한 노출광이 진행하는 방향에는 흡광 부재로서의 흡광판(108a)이 배치되어 있다. 이 흡광판(108a)은 반사 미러(103)를 투과한 노출광을 흡수함으로써, 이 노출광이 노광 장치에 대하여 부여하는 열적인 영향 또는 광학적인 영향(예컨대, 미광)을 방지하기 위해 설치된다. 흡광판(108a)은, 예컨대 블랙 알루마이트에 의해 형성된다. 흡광판(108a)에는 방열 부재로서의 히트 싱크(109a)가 장착되어 있다. 히트 싱크(109a)는 열전도율이 높은 금속(예컨대, 알루미늄 또는 동)으로 형성된 복수의 방열판을 갖고, 흡광판(108a)이 반사 미러(103)를 투과한 노출광을 흡수했을 때에 생기는 열을 방열판을 거쳐 방출한다. 또한, 노출광에는 g선, h선 및 i선의 광을 포함하는 파장 영역의 광, 적외 영역의 광, 가시 영역의 광이 포함된다.

도 22는 흡광판(108a) 및 히트 싱크(109a)의 형상을 나타내는 도면이고, 도 22a는 측면도, 도 22b는 평면도이다. 이 도면에 도시한 바와 같이, 흡광판(108a)의 노출광이 입사하는 위치에는 노출광을 광 센서(130a, 130b)로 유도하기 위한 광섬유(132)의 일단이 배치되어 있다. 즉, 흡광판(108a)에는 광섬유(132)를 관통시키는 관통구가 설치되어 있고, 이 관통구에 광섬유(132)의 한쪽끝이 배치되어 있다.

광섬유(132)의 다른 끝은 2개의 출력단으로 분기되어 있다. 한쪽 출력단으로부터 사출되는 노출광이 필터(138a)를 거쳐 광 센서(130a)에 입사하고, 다른쪽 출력단으로부터 사출되는 노출광이 필터(138b)를 거쳐 광 센서(130b)에 입사한다.여기서 필터(138a)는 3장의 필터, 즉 g선, h선 및 i선의 광을 투과시키는 필터, 더미 필터 및 감광 필터에 의해 구성되고, g선, h선 및 i선의 광을 포함하는 파장 영역의 광을 투과시킨다. 또한, 필터(138b)는 3장의 필터, 즉 g선, h선 및 i선의 광을 투과시키는 필터, i선의 광을 투과시키는 필터 및 감광 필터에 의해 구성되고, i선의 광만 포함하는 파장 영역의 광을 투과시킨다.

또한, 여기서 복수의 파장에 의한 노출광의 모니터링, 즉 광 센서(130a)에 의해 g선, h선 및 i선의 광을 포함하는 파장 영역의 광의 조도를 검출하고, 광 센서(130b)에 의해 i선의 광을 포함하는 파장 영역의 광의 조도를 검출하는 것은, 광원(101)의 경시적인 출력의 저하는 일반적으로는 단파장의 광의 출력의 저하(경시적 열화)가 일찍 일어나는 것과 그리고 레지스트의 종류에 따라 각 파장에 대한 감도가 상이하기 때문이다. 즉, 단파장에 대한 레지스트 감도가 장파장에 대한 레지스트 감도에 비해 높은 경우에는, g선, h선 및 i선의 광의 조도만을 검출하여, 이 검출한 조도에 기초하여 광원의 출력을 제어해도 적정 노광량을 얻을 수 없으며, i선의 광의 조도를 검출하고, 이 검출한 조도에 기초하여 광원의 출력을 제어해야 한다. 또한, 단파장으로부터 장파장에 걸쳐 대략 일정한 레지스트 감도를 갖는 경우에는, g선, h선 및 i선의 광의 조도를 검출하여, 이 검출한 조도에 기초하여 광원의 출력을 제어함으로써, 적정 노광량을 얻을 수 있다.

광 센서(130a, 130b)에 의해 검출된 광량의 검출 신호는, 광원(101)에 공급되는 전력량을 제어하는 전원 제어 장치(134)에 입력되고, 전원 제어 장치(134)로부터의 제어 신호에 기초하여 전원 장치(136)로부터 광원(101)에 공급되는 전력량이 제어된다. 즉, 광 센서(130a, 130b)로부터의 검출 신호에 기초하여, 광원(101)으로부터의 광의 조도, 즉 g선, h선 및 i선의 광을 포함하는 파장 영역의 광의 조도 또는 i선의 광을 포함하는 파장 영역의 광의 조도가, 후술하는 플레이트(P)에 도포되어 있는 레지스트의 분광 특성에 기초하는 일정한 값이 되도록 전원 제어 장치(134)에 의해 전원 장치(136)를 제어한다.

타원 미러(102)의 제 2 초점 위치에 형성된 광원 상으로부터의 발산 광속은 릴레이 렌즈(105)에 의해 거의 평행 광속으로 전환되어 파장 선택 필터(106a 또는 106b)에 입사한다. 파장 선택 필터(106a)는 소망하는 파장 영역의 광속만을 투과시키는 것이며, 광로[광축(AX1)]에 대하여 진퇴가능하게 구성되어 있다. 또한, 파장 선택 필터(106a)와 같이, 광로에 대해 진퇴 가능하게 구성된 파장 선택 필터(106b)가 파장 선택 필터(106a)와 함께 설치되어 있고, 이들 파장 선택 필터(106a, 106b)내의 어느 한쪽이 광로에 배치된다. 또한, 도 21중의 주 제어계(120)가 구동 장치(118)를 제어함으로써 파장 선택 필터(106a, 106b)중 어느 것을 광로중에 배치한다.

본 실시 형태에서는, 파장 선택 필터(106a)가 i선만을 포함하는 파장 영역의 광을 투과시켜, 파장 선택 필터(106b)가 g선, h선 및 i선의 광을 포함하는 파장 영역의 광을 투과시키는 것으로 한다. 이와 같이, 본 실시 형태에서는, 광로에 파장 선택 필터(106a, 106b)중 어느 것을 배치하는지에 따라 마스크에 조사하는 광의 파장 폭(파장 영역)을 변경하고 있다. 또한, 파장 선택 필터(106a, 106b)는 본 발명에 언급하는 파장 영역 선택 수단에 해당한다.

여기서, 파장 선택 필터(106a, 106b)를 투과한 광의 스펙트럼에 관해서 설명한다. 도 23은 파장 선택 필터(106a, 106b)를 투과한 광의 스펙트럼을 설명하기 위한 도면이다. 도 23에 도시한 바와 같이, 광원(1)으로부터는 파장 300 내지 600㎛ 정도의 넓은 파장 영역에 걸쳐 복수의 피크(휘선)가 포함되는 스펙트럼의 광이 사출된다. 광원(1)으로부터 사출된 광중, 노광을 실행하는데 있어서 불필요한 파장 성분은 상술한 바와 같이, 타원 미러(102) 및 반사 미러(103)로 반사될 때에 제거된다. 노광에 불필요한 성분이 제거된 광이 광로에 배치된 파장 선택 필터(106a)에 입사하면, 도 23에 도시한 i선을 포함하는 파장 폭(파장 영역) △λ1인 광이 투과한다. 한편, 파장 선택 필터(106b)가 광로에 배치되어 있는 경우에는, g선, h선 및 i선을 포함하는 파장 폭(파장 영역) △λ2인 광이 투과한다.

또한, 파장 선택 필터(106a)를 투과한 광의 파워는 △λ1내의 스펙트럼을 적분한 것으로, 파장 선택 필터(106b)를 투과한 광의 파워는 파장 폭 △λ2내의 스펙트럼을 적분한 것이다. 여기서, 도 23에 도시한 바와 같이, g선, h선 및 i선 각각의 스펙트럼은 대략 동일한 분포를 나타내고 있기 때문에, 파장 선택 필터(106a)를 투과한 광의 파워와 파장 선택 필터(106b)를 투과한 광의 파워의 비는 대략 1 대 3 정도로 된다.

여기서, 상술한 바와 같이, 본 실시 형태에서는 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 선택필터(106a)를 광로상에 배치하여 노광 파워를 낮게 하고, 감도가 낮은 수지 레지스트가 도포되어 있을 때에는, 투과광의 파워가 높은 파장 선택 필터(106b)를 광로상에 배치하여, 노광 파워를 높게 한다. 이와 같이, 본 실시 형태에서는, 플레이트(P)에 도포되는 레지스트의 감도(레지스트의 분광 특성)에 따라, 광로에 배치하는 파장 선택 필터를 교환하여 투과광의 파장 폭을 변경함으로써, 플레이트(P)에 조사되는 광의 파워를 변경하고 있다.

또한, 광원(101)으로부터의 광의 광량을 복수의 파장으로 모니터, 즉 파장 선택 필터(106a)를 광로상에 배치한 경우의 광의 조도(i선만을 포함하는 파장 영역의 광의 조도) 및 파장 선택 필터(106b)를 광로상에 배치한 경우의 광의 조도(g선, h선, i선을 포함하는 파장 영역의 광의 조도)를 모니터할 수 있기 때문에, 플레이트(P)에 조사되는 광의 파장 폭을 변경한 경우에 있어서도 플레이트(P)상에 있어서의 조도의 검출을 실행할 수 있다.

또한, 투영 광학계의 색 수차 보정의 관점으로 보면, 사용하는 광의 파장 폭이 좁은 쪽이 보다 높은 해상도를 달성할 수 있기 때문에, 예컨대 노광 파워가 필요할 때에는, 파장 선택 필터(106b)를 광로상에 배치하고, 해상도를 다소 희생하여 넓은 파장 폭으로 노광을 실행하며, 높은 해상도가 요구되는 경우에는, 파장 선택 필터(106a)를 광로상에 배치하고, 노광 파워, 나아가서는 스루풋을 다소 희생하여 좁은 파장 폭으로 노광을 실행함으로써, 단순히 파장 폭을 변경하기만 함으로써, 요구되는 각종 해상도에 대응할 수 있다. 이와 같이, 본 실시 형태에서는, 플레이트(P)에 전사하는 패턴의 해상도에 따라 광로에 배치하는 파장 선택 필터를 교환하여 투과 광의 파장 폭을 변경함으로써, 요구되는 각종 해상도에 대응할 수도 있다.

릴레이 렌즈(105)와 파장 선택 필터(106a, 106b)의 사이에는 광로[광축(AX1)]에 대하여 진퇴 가능하게 배치된 감광 필터(107)가 배치되어 있다. 이 감광 필터(107)는 고감도의 포토 레지스트가 도포되어 있는 플레이트(P)를 노광할 때에 광로중에 배치된다. 또한, 감광 필터(107)를 광로중에 배치하는 제어는 도 21중의 주 제어계(120)가 구동 장치(118)를 제어함으로써 실행된다.

감광 필터(107)로 반사된 광이 진행하는 방향에는 흡광 부재로서의 흡광판(108b)이 배치되어 있다. 이 흡광판(108b)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(108b)은 흡광판(108a)과 마찬가지로 예컨대 블랙 알루마이트에 의해 형성된다. 흡광판(108b)에는 방열 부재로서의 히트 싱크(109b)가 장착되어 있다. 히트 싱크는 열 전도율이 높은 금속(예컨대, 알루미늄 또는 동)으로 형성된 복수의 방열판을 갖고, 흡광판(108b)이 감광 필터(107)의 반사광을 흡수했을 때에 생기는 열을 방열판을 거쳐 방출한다.

감광 필터(107) 및 파장 선택 필터(106a 또는 106b)를 거친 광은 릴레이 렌즈(110)를 거쳐 다시 집광한다. 이 집광 위치의 근방에는 라이트 가이드(111)의 입사단(111a)이 배치되어 있다. 라이트 가이드(111)는, 예컨대 다수의 섬유 소선을 랜덤하게 묶어 구성된 랜덤 라이트 가이드 섬유로서, 광원(101)의 수(도 20에는 1개)와 동일한 수의 입사단(111a)과, 투영 광학계(PL)를 구성하는 투영 광학 유닛의 수(도 20에는 5개)와 동일한 수의 사출단(111b 내지 111f)[도 21에는사출단(111b)만을 나타냄]을 구비하고 있다. 이렇게 해서, 라이트 가이드(111)의 입사단(111a)에 입사된 광은, 그 내부를 전파한 후, 5개의 사출단(111b 내지 111f)으로부터 분할되어 사출된다.

라이트 가이드(111)의 사출단(111b)과 마스크(M)의 사이에는 시준 렌즈(112b), 농도 경사 필터에 의해 구성되는 감광 필터(조광 수단)(114b), 플라이아이·인티그레이터(115b), 개구 스로틀(116b), 하프 미러(127b) 및 콘덴서 렌즈계(117b)가 순차적으로 배치되어 있다. 마찬가지로, 라이트 가이드(111)의 각 사출단(111c 내지 111f)과 마스크(M)의 사이에는 시준 렌즈(112c 내지 112f), 감광 필터(조광 수단)(114c 내지 114f), 플라이아이·인티그레이터(115c 내지 115f), 개구 스로틀(116c 내지 116f), 하프 미러(127b 내지 127f) 및 콘덴서 렌즈계(117c 내지 117f)가 각각 순차적으로 배치되어 있다. 여기서는, 설명의 간단화를 위해, 라이트 가이드(111)의 사출단(111c 내지 111)과 마스크(M) 사이에 설치되는 광학 부재의 구성을, 라이트 가이드(111)의 사출단(111b)과 마스크(M) 사이에 설치된 시준 렌즈(112b), 감광 필터(114b), 플라이아이·인티그레이터(115b), 개구 스로틀(116b), 하프 미러(127b) 및 콘덴서 렌즈계(117b)를 대표로 하여 설명한다.

라이트 가이드(111)의 사출단(111b)으로부터 사출된 발산 광속은 시준 렌즈(112b)에 의해 거의 평행한 광속으로 전환된 후 감광 필터(114b)에 입사한다. 여기서 감광 필터(114b)는 플레이트(P)에 도포된 레지스트의 분광 특성에 따른 적절한 조명광의 조도를 얻기 위해서 광로내에 배치된다. 이 감광 필터(114b)를 광로내에 배치하는 제어는, 후술하는 플레이트(P)에 도포된 레지스트의 분광 특성 및플레이트(P)상의 조명광의 조도에 기초하여, 주 제어계(120)가 구동 수단(119)을 제어하고, 감광 필터(114b)의 X축 방향의 위치를 설정함으로써 실행된다.

감광 필터(114b)를 거친 광속은 플라이아이·인티그레이터(옵티컬 인티그레이터)(115b)에 입사한다. 플라이아이·인티그레이터(115b)는 다수의 정렌즈 엘리먼트를 그 중심 축선이 광축(AX2)을 따라 연장되도록 종횡으로 또한 조밀하게 배열함으로써 구성되어 있다. 따라서, 플라이아이·인티그레이터(115b)에 입사한 광속은 다수의 렌즈 엘리먼트에 의해 파면 분할되고, 그 후측 초점면(즉, 사출면의 근방)에 렌즈 엘리먼트의 수와 동일한 수의 광원상으로 구성되는 2차 광원을 형성한다. 즉, 플라이아이·인티그레이터(115b)의 후측 초점면에는, 실질적인 면 광원이 형성된다.

플라이아이·인티그레이터(115b)의 후측 초점면에 형성된 다수의 2차 광원으로부터의 광속은 플라이아이·인티그레이터(115b)의 후측 초점면의 근방에 배치된 개구 스로틀(116b)(도 20에는 도시하지 않음)에 의해 제한된 후, 하프 미러(127b)에 입사한다. 하프 미러(127b)에 의해 반사된 광속은 렌즈(128b)를 거쳐 조도 센서(129b)에 입사한다. 이 조도 센서(129b)는 플레이트(P)와 광학적으로 공역인 위치의 조도를 검출하기 위한 센서이며, 이 조도 센서(129b)에 의해, 노광중에 있어서도 스루풋을 저하시키는 일 없이 플레이트(P)상의 조도를 검출할 수 있다. 또한, 조도 센서(129b)에 있어서는, 파장 선택 필터(106a)를 투과한 i선만을 포함하는 파장 영역의 광의 조도 또는 파장 선택 필터(6b)를 투과한 g선, h선 및 i선을 포함하는 파장 영역의 광의 조도를 검출한다. 또한, 조도 센서(129b)의 검출값은주 제어계(120) 및 전원 제어 장치(134)에 입력된다.

한편, 하프 미러(127b)를 투과한 광속은 콘덴서 렌즈계(117b)에 입사한다. 또한, 개구 스로틀(116b)은 대응하는 투영 광학 유닛(PL1)의 동면과 광학적으로 거의 공역인 위치에 배치되고, 조명에 기여하는 2차 광원의 범위를 규정하기 위한 개구부를 갖는다. 이 개구 스로틀(116b)의 개구부는 개구 직경이 고정적이어도 무방하고, 또한 개구 직경이 가변적이어도 무방하다. 여기서는 개구 스로틀(116b)의 개구부가 가변인 것으로 하여 설명한다. 개구 스로틀(116b)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(117b)를 거친 광속은 패턴(DP)이 형성된 마스크(M)를 중첩적으로 조명한다. 라이트 가이드(111)의 다른 사출단(111c 내지 111f)으로부터 사출된 발산 광속도 마찬가지로, 시준 렌즈(112c 내지 112f), 감광 필터(114c 내지 114f), 플라이아이·인티그레이터(115c 내지 115f), 개구 스로틀(116c 내지 116f), 하프 미러(127c 내지 127f) 및 콘덴서 렌즈계(117c 내지 117f)를 순차적으로 거쳐 마스크(M)를 중첩적으로 각각 조명한다. 즉, 조명 광학계(IL)는 마스크(M)상에 있어서 Y축 방향으로 정렬한 복수(도 20에서는 합계로 5개)의 사다리꼴 형상의 영역을 조명한다.

마스크(M)상의 각 조명 영역에서의 광은 각 조명 영역에 대응하도록 Y축 방향을 따라 배열된 복수(도 20에는 합계로 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. 이렇게 해서, 복수의 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5)으로 구성된 투영 광학계(PL)를 거친 광은 플레이트 스테이지(도 20에는 도시하지 않음)(PS)상에 있어서 도시하지 않은 플레이트 홀더를 거쳐 XY 평면에 평행하게 지지된 플레이트(P)상에 패턴(DP)의 상을 형성한다.

상술한 주 제어계(120)에는 하드 디스크 등의 기억 장치(123)가 접속되어 있고, 이 기억 장치(123)내에 노광 데이터 파일이 저장되어 있다. 노광 데이터 파일에는 플레이트(P)의 노광을 실행하는데 있어서 필요로 하는 처리 및 그 처리 순서가 기억되어 있고, 이 처리마다 플레이트(P)상에 도포되어 있는 레지스트에 관한 정보(예컨대, 레지스트의 분광 특성), 필요로 하는 해상도, 사용하는 마스크(M), 사용하는 파장 선택 필터, 조명 광학계(IL)의 보정량(조명 광학 특성 정보), 투영 광학계(PL)의 보정량(투영 광학 특성 정보) 및 기판의 평탄성에 관한 정보 등(소위, 레시피 데이터)이 포함되어 있다. 또한, 주 제어계(120)는 전원 제어 장치(134)에도 접속되어 있고, 레지스트의 분광 특성에 기초하여, 전원 제어 장치(134) 및 전원 장치(136)를 거쳐 광원(101)의 조도를 제어한다.

또한, 상술한 레시피 데이터(노광 데이터 파일)를 통신 등의 수단에 의해 갱신 또는 추가 가능하게 하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 본 실시 형태의 노광 장치와, 상기 노광 장치가 설치되는 디바이스 제조 공장내의 관리 시스템을 지역 정보 통신망(local area network)(LAN)으로 연결하고, 이 관리 시스템으로부터 노광 장치의 레시피 데이터를 갱신 혹은 추가하는 구성을 취한다. 이 관리 시스템은 노광 장치 이외의 각종 프로세스용 제조 장치, 예컨대 레지스트 처리 장치, 에칭 장치, 성막 장치 등의 전 공정용 기기, 조립 장치, 검사 장치 등의 후 공정 장치와도 지역 정보 통신망(LAN)으로 연결되어 있다. 따라서, 이 관리 시스템으로는 어떤 장치에 어떤 로드가 흐르고 있는지를 관리하는 것이 가능하기 때문에, 그 로드에 적합한 레시피 데이터를 노광 장치로 보내고, 이 노광 장치는 보내진 레시피 데이터에 기초한 제어를 실행하는 것이 가능해진다.

도 20으로 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 미소량만 이동시키는 동시에 Z축 둘레로 미소량만 회전시키기 위한 한쌍의 얼라인먼트 구동계(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 그리고, 마스크 스테이지(MS)의 위치 좌표가 이동 미러를 사용한 레이저 간섭계(도시하지 않음)에 의해 계측되고 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 갖는 주사 구동계(도시하지 않음), 플레이트 스테이지(PS)를 주사 직교 방향인 Y축 방향을 따라 미소량만 이동시키는 동시에 Z축 둘레로 미소량만 회전시키기 위한 한쌍의 얼라인먼트 구동계(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 그리고, 플레이트 스테이지(PS)의 위치 좌표가 이동 미러(122)를 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 조절하기 위한 수단으로서, 한쌍의 얼라인먼트계(123a, 123b)가 마스크(M)의 상측에 배치되어 있다. 또한, 플레이트 스테이지(PS)상에는 플레이트(P)상의 조명광의 조도, 즉 g선, h선 및 i선을 포함하는 파장 영역의 광과, i선만을 포함하는 파장 영역의 광 양자를 검출하기 위한 조도 센서(124)가 설치되어 있고, 검출값이 조명 광학계(IL)의 주 제어계(120)에 입력된다.

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 영역 전체에 전사(주사 노광)된다.

여기서, 상술한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 광 센서(130a)에 의해 g선, h선 및 i선의 광을 포함하는 파장 영역의 광의 조도를 검출하고, 광 센서(130b)에 의해 i선의 광을 포함하는 파장 영역의 광의 조도를 검출하고 있다. 즉, 플레이트(P)에 도포된 레지스트의 분광 특성에 기초하여, 광로중에 파장 선택 필터(106a)가 배치된 경우에는, 광 센서(130b)에 의해 i선의 광을 포함하는 파장 영역의 광의 조도를 검출하고, 광원으로부터의 광중에 i선의 광을 포함하는 파장 영역의 광의 조도가 레지스트의 분광 특성에 따른 최적, 또한 일정한 값이 되도록, 전원 제어 장치(134)를 거쳐 전원 장치(136)를 제어하고 있다.

한편, 플레이트(P)에 도포된 레지스트의 분광 특성에 기초하여, 광로중에 파장 선택 필터(106b)가 배치된 경우에는, 광 센서(130a)에 의해 g선, h선 및 i선의 광을 포함하는 파장 영역의 광의 조도를 검출하고, 광원으로부터의 광중에 g선, h선 및 i선의 광을 포함하는 파장 영역의 광의 조도가 레지스트의 분광 특성에 따른 최적, 또한 일정한 값이 되도록, 전원 제어 장치(134)를 거쳐 전원 장치(136)를 제어하고 있다. 따라서, 광원(1)으로부터의 광중 소정의 파장 영역의 광의 플레이트상에 있어서의 조도가 레지스트의 분광 특성에 따른 최적의 또한 일정한 조도가 되도록 제어할 수 있다.

또한, 광 센서(130a)에 의해 g선, h선 및 i선의 광을 포함하는 파장 영역의 광의 조도를 검출하고, 광 센서(130b)에 의해 i선의 광을 포함하는 파장 영역의 광의 조도를 검출하고 있기 때문에, 광원(101)의 조도가 경시적으로 저하하는 경우에 있어서도, 레지스트의 분광 특성에 따른 최적의 또한 일정한 조도로 제어할 수 있다. 즉, 광원(101)의 경시적인 조도의 저하는 일반적으로는, 단파장의 광의 조도의 저하가 일찍 일어나기 때문에, 광 센서(130b)에 의해 i선의 광을 포함하는 파장 영역의 광의 조도를 검출함으로써, 조도의 경시적 저하가 일찍 일어나는 i선의 광의 조도의 저하를 확실히 검출할 수 있다. 따라서, 광원(1)에 공급되는 전력량을 제어함으로써, i선의 광을 포함하는 파장 영역의 광의 조도가 일정하게 되도록 제어할 수 있다.

또한, 플레이트(P)에 도포되어 있는 레지스트가 특정한 파장 영역의 광에만 감도를 갖는 경우에는, 파장 선택 필터(106a, 106b)는 필수 구성이 아니다. 즉, 플레이트(P)에 도포되어 있는 레지스트가 감도를 갖는 파장 영역의 광의 조도를 검출하여, 이 파장 영역의 광의 조도를 레지스트의 분광 특성에 따른 최적의 또한 일정한 값으로 제어함으로써, 최적의 조도의 조명광을 사용하여 레지스트의 노광을 실행할 수 있다.

본 실시 형태에서는 플레이트(P)상에 감도가 20mJ/㎠인 포토 레지스트 또는 감도가 60mJ/㎠인 수지 레지스트가 도포되는 경우를 상정하고 있고, 이들 감도의 비는 1 대 3이다. 그리고, 이 포토 레지스트 및 수지 레지스트의 분광 특성을 포함하는 레시피 데이터가 기억 장치(123)에 기억되어 있다. 따라서, 플레이트(P)에 감도가 높은 포토 레지스트가 도포되어 있을 때에는, 구동 장치(118)에 의해 파장 선택 필터(106a)를 광로중에 배치하는 동시에, 기억 장치(123)에 기억되어 있는 포토 레지스트의 분광 특성을 포함하는 레시피 데이터에 기초하여, 구동 장치(119)에 의해 감광 필터(114b 내지 114f)를 제어하여 조명광의 조도를 플레이트에 도포된 감광성 재료의 분광 특성에 따른 최적의 또한 일정한 조도로 할 수 있다.

한편, 플레이트(P)에 감도가 낮은 수지 레지스트가 도포되어 있을 때에는, 구동 장치(118)에 의해 파장 선택 필터(6b)를 광로중에 배치하는 동시에, 기억 장치(123)에 기억되어 있는 레지스트의 분광 특성을 포함하는 레시피 데이터에 기초하여, 구동 장치(119)에 의해 감광 필터(114b 내지 114f)를 제어하여 조명광의 조도를 플레이트에 도포된 감광성 재료의 분광 특성에 따른 최적의 또한 일정한 조도로 할 수 있다.

즉, 조도 센서(124)에 의해 플레이트(P)상의 조명광의 조도를 검출하고, 이 검출값이 조명 광학계(IL)의 주 제어계(120)에 입력된다. 주 제어계(120)는 구동장치(118)에 의해 파장 선택 필터(106a, 106b)를 광로중에 배치하는 동시에 구동 장치(119)에 의해 감광 필터(114b 내지 114f)를 제어하여 플레이트(P)상의 조명광의 조도를 플레이트(P)에 도포되어 있는 레지스트의 분광 특성에 적합한 조도, 즉 감도가 20mJ/㎠인 포토 레지스트 또는 감도가 60mJ/㎠인 수지 레지스트에 적합한 조도로 제어한다. 이와 같이, 구동 장치(118)에 의해 파장 선택 필터(106a, 106b)를 제어하는 동시에, 구동 장치(119)에 의해 감광 필터(114b 내지 114f)를 제어하여, 플레이트(P)상의 조명광의 조도를 플레이트(P)에 도포되어 있는 레지스트의 분광 특성에 따른 최적의 또한 일정한 조도로 할 수 있다. 또한, 조도 센서(124)에 의해 검출한 플레이트(P)상의 조도에 기초하여, 전원(1)에 전력을 공급하는 전원 장치(136)를 제어함으로써, 플레이트(P)상의 조명광의 조도를 플레이트(P)에 도포되어 있는 레지스트의 분광 특성에 따른 최적의 또한 일정한 조도로 할 수 있다.

따라서, 기판에 도포되어 있는 레지스트의 분광 특성에 따른 최적의 또한 일정한 조명광을 사용하여, 기판에 도포되어 있는 레지스트의 노광을 실행할 수 있다.

또한, 노광중에 있어서는, 플레이트(P)상과 광학적으로 공역인 위치의 조도를 검출하는 조도 센서(129b)에 있어서 검출된 조도에 기초하여, 플레이트(P)상의 조도를 얻을 수 있다. 즉, 노광중에 있어서도 스루풋을 저하시키는 일 없이 플레이트상의 조도를 검출할 수 있다. 따라서, 이 검출된 조도에 기초하여, 파장 선택 필터(106a, 106b) 및 감광 필터(114b 내지 114f)를 제어함으로써 또는 광원(101)에 전력을 공급하는 전원 장치(136)를 제어함으로써, 플레이트(P)상의 조명광의 조도를 플레이트(P)에 도포되어 있는 레지스트의 분광 특성에 따른 적절한 조도로 할 수 있다.

다음에, 도면을 참조하여 본 발명의 제 5 실시 형태에 따른 노광 장치에 대하여 설명한다. 또한, 이 제 5 실시 형태의 설명에 있어서는, 제 4 실시 형태에 따른 노광 장치의 부재와 동일한 부재에는 제 4 실시 형태의 설명에서 사용한 것과 동일한 참조 부호를 사용하여 설명한다.

도 24는 본 발명의 제 5 실시 형태에 따른 노광 장치의 조명 광학계(IL)의 측면도이다. 본 제 5 실시 형태의 노광 장치는 조명 광학계(IL) 이외의 부분에 대해서는 제 4 실시 형태에 따른 노광 장치와 동일한 구성을 갖는다.

본 제 5 실시 형태에 따른 노광 장치는 조명 광학계(IL)에 3개의 광원을 갖고, 3개의 광원으로부터의 조명광을 랜덤성이 양호한 라이트 가이드(111)를 거쳐 5개의 조명광으로 분할한다. 또한, 본 실시 형태에 있어서도 플레이트(P)상에 포토 레지스트(감도 : 20mJ/㎠) 또는 수지 레지스트(감도 : 60mJ/㎠)가 도포되는 것으로 한다. 또한, 도 24중에 도시한 XYZ 직교 좌표계는 제 4 실시 형태에서 사용되고 있는 XYZ 직교 좌표계와 동일한 것이다.

도 24에 도시한 바와 같이, 조명 광학계(IL)에는 3개의 광원 유닛(140a, 140b, 140c)이 설치되어 있고, 광원 유닛(140a)으로부터 사출되는 조명광이 라이트 가이드(111)의 입사단(111a1)에, 광원 유닛(140b)으로부터 사출되는 조명광이 입사단(111a2)에 그리고 광원 유닛(140c)으로부터 사출되는 조명광이 입사단(111a3)에 입사한다.

도 25는 광원 유닛(140a)의 구성을 도시하는 것이다. 광원(101)은 타원 미러(102)의 제 1 초점 위치에 배치되어 있기 때문에, 광원(101)으로부터 사출된 조명 광속은 반사 미러(103)를 거쳐, g선, h선 및 i선의 광을 포함하는 파장 영역의 광에 의한 광원 상이 타원 미러(102)의 제 2 초점 위치에 형성된다. 이 제 2 초점 위치에는 셔터(104)가 배치되어 있다. 셔터(104)는 광축(AX1)에 대하여 경사지게 배치된 개구판(104a)과, 개구판(104a)에 형성된 개구를 차폐 또는 개방하는 차폐판(104b)으로 구성된다.

반사 미러(103)를 투과한 노출광이 진행하는 방향에는 흡광 부재로서의 흡광판(108a)이 배치되어 있다. 흡광판(108a)에는 방열 부재로서의 히트 싱크(109a)가 장착되어 있다. 흡광판(108a)에는 광섬유(132)를 관통시키는 관통구가 설치되어 있고, 이 관통구에 광섬유(1132)의 한쪽끝이 배치되어 있다. 라이트 가이드(132)의 다른쪽 끝으로부터 사출되는 노출광이 광 센서(130a, 130b)에 입사한다.

광 센서(130a, 130b)에 의해 검출된 노출광의 조도의 검출 신호는 광원(101)에 공급되는 전력량을 제어하는 전원 제어 장치(134)에 입력되고, 전원 제어 장치(134)로부터의 제어 신호에 기초하여 전원 장치(136)로부터 광원(101)에 공급되는 전력량이 제어된다. 즉, 광 센서(130a, 130b)로부터의 검출 신호에 기초하여, 광원(1)으로부터 사출되는 조명광의 조도, 즉 g선, h선 및 i선의 광을 포함하는 파장 영역의 광의 조도 또는 i선의 광을 포함하는 파장 영역의 광의 조도가 일정한 값이 되도록 전원 제어 장치(134)에 의해 전원 장치(136)를 제어한다.

타원 미러(102)의 제 2 초점 위치에 형성된 광원상으로부터의 발산 광속은릴레이 렌즈(105)에 의해 거의 평행 광속으로 전환되어 릴레이 렌즈(110)에 입사한다. 릴레이 렌즈(105)와 릴레이 렌즈(110) 사이에는 광로[광축(AX1)]에 대하여 진퇴 가능하게 배치된 감광 부재로서의 감광 필터(107) 및 파장 선택 필터(파장 선택 수단)(106a, 106b)가 배치되어 있다. 또한, 감광 필터(107), 파장 선택 필터(106a, 106b)를 광로중에 배치하는 제어는 주 제어계(120)가 구동 장치(118)를 제어함으로써 실행된다.

감광 필터(107)로 반사된 광이 진행하는 방향에는 흡광 부재로서의 흡광판(108b)이 배치되어 있다. 감광 필터(107), 파장 선택 필터(106a, 106b)를 거친 광은 릴레이 렌즈(110)를 거쳐 다시 집광한다. 이 집광 위치의 근방에는 라이트 가이드(111)의 입사단(111a1)이 배치되어 있다. 따라서, 광원 유닛(140a)으로부터 사출되는 일정한 조도의 조명광이 라이트 가이드(111)의 입사단(111a1)에 입사한다.

마찬가지로, 광원 유닛(140b)으로부터 사출되는 일정한 조도의 조명광이 입사단(111a2)에, 광원 유닛(40c)으로부터 사출되는 일정한 조도의 조명광이 입사단(111a3)에 입사한다. 또한, 광원 유닛(140b) 및 광원 유닛(140c)의 구성은 광원 유닛(140c)의 구성과 동일하기 때문에 설명을 생략한다.

도 24에 도시하는 라이트 가이드(111)는, 예컨대 다수의 섬유 소선을 랜덤하게 묶어서 구성된 랜덤 라이트 가이드 섬유로서, 광원 유닛의 수와 동일한 수의 입사단(111a1, 111a2,111a3)을 구비하고, 투영 광학계(PL)를 구성하는 투영 광학 유닛의 수와 동일한 수의 사출단(111b 내지 111f)[도 24에는 사출단(111b)만을 도시함]을 구비하고 있다. 라이트 가이드(111)의 입사단(111a1, 111a2, 111a3)에 입사한 광은 그 내부를 전파한 후, 5개의 사출단(111b 내지 111f)으로부터 분할되어 사출된다. 또한, 라이트 가이드(111)의 각 사출단(111b 내지 111f)으로부터 사출된 조명광의 조도는 각 입사단(111a1, 111a2, 111a3)으로 입사하는 조명광의 조도가 일정하게 되도록 제어되어 있기 때문에, 일정한 조도로 된다.

이 라이트 가이드(111)는 복수의 라이트 가이드 다발을 갖는 것이 바람직하다. 즉, 이 경우에는, 입사단(111a1)과 사출단(111b)을 광학적으로 접속하여 입사단(111a1)으로부터 입사하는 광의 일부를 사출단(111b)으로 유도하는 라이트 가이드 다발, 입사단(111a2)과 사출단(111b)을 광학적으로 접속하여 입사단(111a2)으로부터 입사하는 광의 일부를 사출단(111b)으로 유도하는 라이트 가이드 다발, 입사단(111a3)과 사출단(111b)을 광학적으로 접속하여 입사단(111a3)으로부터 입사하는 광의 일부를 사출단(111b)으로 유도하는 라이트 가이드 다발을 갖는다. 마찬가지로, 입사단(111a1), 입사단(111a2), 입사단(111a3)과 사출단(111c 내지 111f)을 각각 광학적으로 접속하는 라이트 가이드 다발을 갖는다.

라이트 가이드(111)의 사출단(111b 내지 111f)으로부터 사출된 발산 광속은 시준 렌즈(112b 내지 112f), 감광 필터(114b 내지 114f), 플라이아이·인티그레이터(115b 내지 115f), 개구 스로틀(116b 내지 116f), 하프 미러(127b 내지 127f) 및 콘덴서 렌즈계(117b 내지 117f)를 순차적으로 거쳐 마스크(M)를 중첩적으로 각각 조명한다. 즉, 조명 광학계(IL)는 마스크(M)상에 있어서 Y축 방향으로 정렬한 복수(도 20에서는 합계로 5개)의 사다리꼴 형상의 영역을 조명한다.

마스크(M)상의 각 조명 영역에서의 광은 각 조명 영역에 대응하도록 Y축 방향을 따라 배열된 복수(도 20에서는 합계 5개)의 투영 광학 유닛(PL1 내지 PL5)으로 구성되는 투영 광학계(PL)에 입사한다.

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 영역 전체가 플레이트(P)상의 노광 영역 전체로 전사(주사 노광)된다.

여기서, 본 제 5 실시 형태에서는, 광원 유닛(140a, 140b, 140c) 각각에 있어서, 광 센서(130a)에 의해 g선, h선 및 i선의 광을 포함하는 파장 영역의 광의 조도를 검출하여, 광 센서(130b)에 의해 i선의 광을 포함하는 파장 영역의 광의 조도를 검출하고 있다. 즉, 플레이트(P)에 도포된 레지스트의 분광 특성에 기초하여, 광로중에 파장 선택 필터(106a)가 배치된 경우에는, 광 센서(130b)에 의해 i선의 광을 포함하는 파장 영역의 광의 조도를 검출하고, 광원으로부터의 광중에 i선의 광을 포함하는 파장 영역의 광의 조도가 레지스트의 분광 특성에 따른 최적의 또한 일정한 값이 되도록, 전원 제어 장치(134)를 거쳐 전원 장치(136)를 제어하고 있다.

한편, 플레이트(P)에 도포된 레지스트의 분광 특성에 기초하여, 광로중에 파장 선택 필터(106b)가 배치된 경우에는, 광 센서(130a)에 의해 g선, h선 및 i선의 광을 포함하는 파장 영역의 광의 조도를 검출하고, 광원으로부터의 광중에 g선, h선 및 i선의 광을 포함하는 파장 영역의 광의 조도가 레지스트의 분광 특성에 따른 최적의 또한 일정한 값이 되도록, 전원 제어 장치(134)를 거쳐 전원 장치(136)를 제어하고 있다. 따라서, 각 광원(101)으로부터의 광중 소정의 파장 영역의 광의 플레이트(P)상에 있어서의 조도가 레지스트의 분광 특성에 따른 최적의 또한 일정한 조도가 되도록 제어할 수 있다.

또한, 각 광원(101)의 조도가 경시적으로 저하하는 경우에 있어서도, 제 4 실시 형태에 따른 노광 장치와 같이, 레지스트의 분광 특성에 따른 최적의 또한 일정한 조도로 제어할 수 있다.

또한, 플레이트(P)에 도포되어 있는 레지스트가 특정한 파장 영역의 광에만 감도를 갖는 경우에는 제 4 실시 형태에 따른 노광 장치와 같이 각 파장 선택 필터(106a, 106b)는 필수적인 구성이 아니다.

본 실시 형태에 있어서도, 플레이트(P)상에 감도가 20mJ/㎠인 포토레지스트 또는 감도가 60mJ/㎠인 수지 레지스트가 도포되는 경우를 상정하고 있고, 이 포토 레지스트 및 수지 레지스트의 분광 특성을 포함하는 레시피 데이터가 기억 장치(123)에 기억되어 있다. 따라서, 레지스트의 분광 특성을 포함하는 레시피 데이터에 기초하여, 구동 장치(118)에 의해 파장 선택 필터(106a, 106b)를 광로중에 배치하는 동시에, 구동 장치(119)에 의해 감광 필터(114b 내지 114f)를 제어하여 조명광의 조도를 플레이트(P)에 도포된 감광성 재료의 분광 특성에 따른 최적의 또한 일정한 조도로 할 수 있다. 또한, 조도 센서(124)에 의해 검출한 플레이트(P)상의 조도에 기초하여, 광원(101)에 전력을 공급하는 전원 장치(136)를 제어함으로써, 플레이트(P)상의 조명광의 조도를 플레이트(P)에 도포되어 있는 레지스트의 분광 특성에 따른 적절하며 일정한 조도로 할 수 있다.

또한, 제 4 실시 형태에 따른 노광 장치와 같이, 노광중에 있어서도 조도 센서(129b)로부터 검출된 조도에 기초하여, 플레이트(P)상의 조도를 얻을 수 있다. 따라서, 이 검출된 조도에 기초하여, 파장 선택 필터(106a, 106b) 및 감광 필터(114b 내지 114f)를 제어함으로써 또는 광원(101)에 전력을 공급하는 전원 장치(136)를 제어함으로써, 플레이트(P)상의 조명광의 조도를 플레이트(P)에 도포되어 있는 레지스트의 분광 특성에 따른 적절하며 일정한 조도로 할 수 있다.

다음에, 도면을 참조하여 본 발명의 제 6 실시 형태에 따른 노광 장치에 대하여 설명한다. 또한, 본 제 6 실시 형태의 설명에 있어서는, 제 4 실시 형태에 따른 노광 장치의 부재와 동일한 부재에는 제 4 실시 형태의 설명에서 사용한 것과 동일한 참조 부호를 사용하여 설명한다. 또한, 도 26에 도시하는 XYZ 직교 좌표계는 제 4 실시 형태로 설명되는 XYZ 직교 좌표계와 동일한 것이다.

도 26은 본 발명의 제 6 실시 형태에 따른 노광 장치의 조명 광학계(IL)의 측면도이다. 본 제 6 실시 형태의 노광 장치는 조명 광학계(IL) 이외의 부분에 대해서는 제 4 실시 형태에 따른 노광 장치와 동일한 구성을 갖는다.

본 제 6 실시 형태에 따른 노광 장치는, 제 4 실시 형태에 따른 노광 장치에 있어서, 반사 미러(103)의 노출광에 의해 광원(101)으로부터의 조명광의 조도를 검출하고 있었던 것을, 라이트 가이드(111)의 입력단(111a)으로 입사한 조명광을 사용하여 광원(101)으로부터의 조명광의 조도를 검출하도록 변경하고, 또한 하프 미러(127b 내지 127f)에 의해 분기시킨 조명광을 사용하여 플레이트(P)와 광학적으로 공역인 위치에 있어서의 조명광의 조도를 검출하고 있었던 것을, 라이트 가이드(111)의 사출단(111b)에서 사출한 조명광을 사용하고 플레이트(P)와 광학적으로 공역인 위치에 있어서의 조명광의 조도를 검출하도록 변경한 것이다.

즉, 라이트 가이드(111)의 입사단(111a)으로부터 분기시킨 라이트 가이드의 다른쪽 끝으로부터 사출되는 조명광을 센서(130a, 130b)에 입사시켜, 센서(130a, 130b)에 의해 조명광의 조도를 검출한다. 이 센서(130a, 130b)에 의한 검출값은 전원 제어 장치(134)로 입력되고, 전원 장치(136)에 의해 광원(101)으로부터의 조명광의 조도, 즉 g선, h선 및 i선의 광을 포함하는 파장 영역의 광의 조도 또는 i선의 광을 포함하는 파장 영역의 광의 조도가 일정한 값이 되도록 제어한다. 또한, 사출단(111b)으로부터 분기시킨 광섬유의 다른쪽 끝으로부터 사출되는 조명광을 센서(130)로 입사시켜, 센서(130)에 의해 조명광의 조도를 검출한다. 센서(130)에 의한 검출값은 주 제어계(120) 및 전원 제어 장치(134)에 입력된다.

여기서, 이 제 6 실시 형태에 있어서도, 광 센서(130a)에 의해 g선, h선 및 i선의 광을 포함하는 파장 영역의 광의 조도를 검출하고, 광 센서(130b)에 의해 i선의 광을 포함하는 파장 영역의 광의 조도를 검출하고 있다. 즉, 플레이트(P)에 도포된 레지스트의 분광 특성에 기초하여, 광로중에 파장 선택 필터(106a)가 배치된 경우에는, 광 센서(130b)에 의해 i선의 광을 포함하는 파장 영역의 광의 조도를 검출하여, 광원으로부터의 광중에 i선의 광을 포함하는 파장 영역의 광의 조도가 레지스트의 분광 특성에 따른 최적의 또한 일정한 값으로 되도록, 전원 제어장치(134)를 거쳐 전원 장치(136)를 제어하고 있다. 한편, 플레이트(P)에 도포된 레지스트의 분광 특성에 기초하여, 광로중에 파장 선택 필터(106b)가 배치된 경우에는, 광 센서(130a)에 의해 g선, h선 및 i선의 광을 포함하는 파장 영역의 광의 조도를 검출하여, 광원으로부터의 광중에 g선, h선 및 i선의 광을 포함하는 파장 영역의 광의 조도가 레지스트의 분광 특성에 따른 최적의 또한 일정한 값이 되도록, 전원 제어 장치(134)를 거쳐 전원 장치(136)를 제어하고 있다. 따라서, 각 광원(101)으로부터의 광중 소정의 파장 영역의 광의 조도가 레지스트의 분광 특성에 따른 최적의 또한 일정한 조도로 되도록 제어할 수 있다.

또한, 각 광원(101)의 조도가 경시적으로 저하하는 경우에 있어서도, 제 4 및 제 5 실시 형태에 따른 노광 장치와 같이, 레지스트의 분광 특성에 따른 최적의 또한 일정한 조도로 제어할 수 있다.

또한, 플레이트(P)에 도포되어 있는 레지스트가 특정한 파장 영역의 광에만 감도를 갖는 경우에는, 제 4 및 제 5 실시 형태에 따른 노광 장치와 같이, 각 파장 선택 필터(106a, 106b)는, 필수적인 구성이 아니다.

본 제 6 실시 형태에 있어서도, 플레이트(P)상에 감도가 20mJ/㎠의 포토 레지스트 또는 감도가 60mJ/㎠의 수지 레지스트가 도포되는 경우를 상정하고 있고, 이 포토 레지스트 및 수지 레지스트의 분광 특성을 포함하는 레시피 데이터가 기억 장치(123)에 기억되어 있다. 따라서, 레지스트의 분광 특성을 포함하는 레시피 데이터에 기초하여, 구동 장치(118)에 의해 파장 선택 필터(106a, 106b)를 광로중에 배치하는 동시에, 구동 장치(119)에 의해 감광 필터(114b 내지 114f)를 제어하여조명광의 조도를 플레이트(P)에 도포된 감광성 재료의 분광 특성에 따른 최적의 또한 일정한 조도로 할 수 있다. 또한, 조도 센서(124)에 의해 검출한 플레이트(P)상의 조도에 기초하여, 광원(101)에 전력을 공급하는 전원 장치(136)를 제어하는 것, 혹은 감광 필터(114b 내지 114f)를 제어함으로써, 플레이트(P)상의 조명광의 조도를 플레이트(P)에 도포되어 있는 레지스트의 분광 특성에 따른 적절하며 일정한 조도로 할 수 있다.

또한, 제 4 및 제 5 실시 형태에 따른 노광 장치와 같이, 노광중에 있어서도 조도 센서(129b)에 있어서 검출된 조도에 기초하여, 플레이트(P)상의 조도를 얻을 수 있다. 따라서, 이 검출된 조도에 기초하여, 파장 선택 필터(106a, 106b) 및 감광 필터(114b 내지 114f)를 제어함으로써 또는 광원(101)에 전력을 공급하는 전원 장치(136)를 제어함으로써, 플레이트(P)상의 조명광의 조도를 플레이트(P)에 도포되어 있는 레지스트의 분광 특성에 따른 적절하며 일정한 조도로 할 수 있다.

다음에, 도면을 참조하여 본 발명의 제 7 실시 형태에 따른 노광 장치에 대하여 설명한다. 또한, 본 제 7 실시 형태의 설명에 있어서는, 제 4 내지 제 6 실시 형태에 따른 노광 장치의 부재와 동일한 부재에는 제 4 내지 제 6 실시 형태의 설명에서 사용한 것과 동일한 참조 부호를 사용하여 설명한다. 또한, 도 27에 도시하는 XYZ 직교 좌표계는 제 4 실시 형태에서 사용되고 있는 XYZ 직교 좌표계와 동일한 것이다.

도 27은 본 발명의 제 7 실시 형태에 따른 노광 장치의 조명 광학계(IL)의 측면도이다. 본 제 7 실시 형태의 노광 장치는 조명 광학계(IL) 이외의 부분에 대해서는 제 4 실시 형태에 따른 노광 장치와 동일한 구성을 갖는다.

본 제 7 실시 형태에 따른 노광 장치는, 제 5 실시 형태에 따른 노광 장치의 광원 유닛(140a, 140b, 140c)에 있어서, 반사 미러(103)의 노출광에 의해 광원(101)으로부터의 조명광의 조도를 검출하고 있었던 것을, 라이트 가이드(111)의 입사단(111a1, 111a2, 111a3)으로 입사한 조명광을 사용하여 광원으로부터의 조명광의 조도를 검출하도록 변경하고, 또한 하프 미러(127b 내지 127f)에 의해 분기시킨 조명광을 사용하여 플레이트(P)와 광학적으로 공역인 위치에 있어서의 조명광의 조도를 검출하고 있었던 것을, 라이트 가이드(111)의 사출단(111b)으로부터 사출한 조명광을 사용하여 플레이트(P)와 광학적으로 공역인 위치에 있어서의 조명광의 조도를 검출하도록 변경한 것이다.

도 28은 광원 유닛(140a)의 구성을 도시하는 도면이다. 이 도면에 도시하는 바와 같이, 광원 유닛(140a)에 있어서, 라이트 가이드(111)의 입사단(111a)으로부터 분기시킨 광섬유의 다른쪽 끝으로부터 사출되는 조명광을 센서(130a, 130b)에 입사시켜, 센서(130a, 130b)에 의해 조명광의 조도를 검출한다. 센서(130a, 130b)에 의한 검출값은 전원 제어 장치(134)로 입력되고, 전원 장치(136)에 의해 광원(101)으로부터의 조명광의 조도, 즉 g선, h선 및 i선의 광을 포함하는 파장 영역의 광의 조도 또는 i선의 광을 포함하는 파장 영역의 광의 조도가 일정하게 되도록 제어한다. 광원 유닛(140b, 140c)에 있어서도, 동일한 구성에 의해 조명광의 조도를 검출하고, 광원(101)으로부터의 조명광의 조도, 즉 g선, h선 및 i선의 광을 포함하는 파장 영역의 광의 조도 또는 i선의 광을 포함하는 파장 영역의 광의 조도가 일정하게 되도록 제어한다.

또한, 도 27에 도시한 바와 같이, 사출단(111b)으로부터 분기시킨 광섬유의 다른쪽 끝으로부터 사출되는 조명광을 센서(130)에 입사시켜, 센서(130)에 의해 조명광의 조도를 검출한다. 센서(130)에 의한 검출값은 주 제어계(120) 및 전원 제어 장치(134)에 입력된다.

본 제 7 실시 형태에 따른 라이트 가이드(111)는 복수의 라이트 가이드 다발을 갖는 것이 바람직하다. 즉, 이 경우에는, 입사단(111a1)과 사출단(111b)을 광학적으로 접속하는 라이트 가이드 다발, 입사단(111a2)과 사출단(111b)을 광학적으로 접속하는 라이트 가이드 다발, 입사단(111a3)과 사출단(111b)을 광학적으로 접속하는 라이트 가이드 다발을 갖는다. 마찬가지로 입사단(111a1), 입사단(111a2), 입사단(111a3)과 사출단(111c 내지 111f)을 각각 광학적으로 접속하는 광섬유 다발을 갖는다.

또한, 라이트 가이드(111)는 검출용 사출단을 구비하고 있을 수도 있다. 이 경우에 있어서는, 상술한 입사단과 사출단을 광학적으로 접속하는 각 광섬유 다발 외에, 입사단(111a1)과 검출용 사출단을 광학적으로 접속하는 광섬유 다발, 입사단(111a2)과 검출용 사출단을 광학적으로 접속하는 광섬유 다발, 입사단(111a3)과 검출용 사출단을 광학적으로 접속하는 라이트 가이드 다발을 갖는다.

여기서, 본 제 7 실시 형태에서는, 광원 유닛(140a, 140b, 140c)의 각각에 있어서, 광 센서(130a)에 의해 g선, h선 및 i선의 광을 포함하는 파장 영역의 광의조도를 검출하고, 광 센서(130b)에 의해 i선의 광을 포함하는 파장 영역의 광의 조도를 검출하고 있다. 즉, 플레이트(P)에 도포된 레지스트의 분광 특성에 기초하여, 광로중에 파장 선택 필터(106a)가 배치된 경우에는, 광 센서(130b)에 의해 i선의 광을 포함하는 파장 영역의 광의 조도를 검출하여, 광원으로부터의 광중에 i선의 광을 포함하는 파장 영역의 광의 조도가 레지스트의 분광 특성에 따른 최적의 또한 일정한 값으로 되도록, 전원 제어 장치(134)를 거쳐 전원 장치(136)를 제어하고 있다.

한편, 플레이트(P)에 도포된 레지스트의 분광 특성에 기초하여, 광로중에 파장 선택 필터(106b)가 배치된 경우에는, 광 센서(130a)에 의해 g선, h선 및 i선의 광을 포함하는 파장 영역의 광의 조도를 검출하고, 광원으로부터의 광중에 g선, h선 및 i선의 광을 포함하는 파장 영역의 광의 조도가 레지스트의 분광 특성에 따른 최적의 또한 일정한 값이 되도록, 전원 제어 장치(134)를 거쳐 전원 장치(136)를 제어하고 있다. 따라서, 각 광원(101)으로부터의 광중 소정의 파장 영역의 광의 조도가 레지스트의 분광 특성에 따른 최적의 또한 일정한 조도가 되도록 제어할 수 있다.

또한, 각 광원(101)의 조도가 경시적으로 저하하는 경우에는, 제 4 내지 제 6 실시 형태에 따른 노광 장치와 같이, 레지스트의 분광 특성에 따른 최적의 또한 일정한 조도로 제어할 수 있다.

또한, 플레이트(P)에 도포되어 있는 레지스트가 특정한 파장 영역의 광에만 감도를 갖는 경우에는, 제 4 내지 제 6 실시 형태에 따른 노광 장치와 같이, 각 파장 선택 필터(106a, 106b)는 필수 구성이 아니다.

본 제 7 실시 형태에 있어서도, 플레이트(P)상에 감도가 20mJ/㎠인 포토 레지스트 또는 감도가 60mJ/㎠인 수지 레지스트가 도포되는 경우를 상정하고 있고, 이 포토 레지스트 및 수지 레지스트의 분광 특성을 포함하는 레시피 데이터가 기억 장치(123)에 기억되어 있다. 따라서, 레지스트의 분광 특성을 포함하는 레시피 데이터에 기초하여, 구동 장치(118)에 의해 파장 선택 필터(106a, 106b)를 광로중에 배치하는 동시에, 구동 장치(119)에 의해 감광 필터(114b 내지 114f)를 제어하여 조명광의 조도를 플레이트(P)에 도포된 감광성 재료의 분광 특성에 따른 최적의 또한 일정한 조도로 할 수 있다. 또한, 조도 센서(124)에 의해 검출한 플레이트(P)상의 조도에 기초하여, 광원(101)에 전력을 공급하는 전원 장치(136)를 제어함으로써, 플레이트(P)상의 조명광의 조도를 플레이트(P)에 도포되어 있는 레지스트의 분광 특성에 따른 적절하며 일정한 조도로 할 수 있다.

또한, 제 4 내지 제 6 실시 형태에 따른 노광 장치와 같이, 노광중에 있어서도 조도 센서(129b)에 있어서 검출된 조도에 기초하여, 플레이트(P)상의 조도를 얻을 수 있다. 따라서, 이 검출된 조도에 기초하여, 파장 선택 필터(106a, 106b) 및 감광 필터(114b 내지 114f)를 제어함으로써 또는 광원(101)에 전력을 공급하는 전원 장치(136)를 제어함으로써, 플레이트(P)상의 조명광의 조도를 플레이트(P)에 도포되어 있는 레지스트의 분광 특성에 따른 적절하며 일정한 조도로 할 수 있다.

또한, 상술한 실시 형태에 있어서는, 플레이트(P)상에 감도가 20mJ/㎠인 포토 레지스트 또는 감도가 60mJ/㎠인 수지 레지스트가 도포되어 있는 경우에 대하여설명했지만, 플레이트(P)상에 도포되는 레지스트의 감도가, 예컨대 20mJ/㎠ 내지 200mJ/㎠인 경우 등, 여러 종류의 레지스트가 사용되는 경우에 있어서도, 플레이트(P)에 도포되어 있는 레지스트의 감도에 따라 감광 필터(114b 내지 114f)를 제어함으로써, 기판에 도포되어 있는 레지스트의 분광 특성에 따른 최적의 또한 일정한 조명광을 사용하여, 기판에 도포되어 있는 레지스트의 노광을 실행할 수 있다.

또한, 상술한 실시 형태에 따른 노광 장치에 있어서는, 조도 센서(124)에 의해 플레이트(P)상의 조명광의 조도를 검출할 때에, g선, h선 및 i선을 포함하는 파장 영역의 광과 i선만을 포함하는 파장 영역의 광 양자를 검출했지만, 구체적으로는 g선, h선 및 i선을 포함하는 파장 영역의 광을 검출하는 제 1 조도 센서와 i선만을 포함하는 파장 영역의 광을 검출하는 제 2 조도 센서를 플레이트 스테이지상에 병렬설치하여 조도 센서(124)를 구성하는 방법, 조도 센서중에 예컨대 다이크로익 미러 등으로 구성되는 파장 분기 수단을 설치하고, 이 파장 분기 수단에 의해 g선, h선 및 i선을 포함하는 파장 영역의 광을 제 1 조도 센서로 유도하는 동시에, i선만을 포함하는 파장 영역의 광을 제 2 조도 센서로 유도하는 방법, 조도 센서의 바로 앞에 파장 필터를 전환 가능하게 설치하여 조도 센서로 유도하는 광을 g선, h선 및 i선을 포함하는 파장 영역의 광과 i선만을 포함하는 파장 영역의 광으로 전환하는 방법 등이 있다.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상기 실시 형태에 제한되지 않고, 본 발명의 범위내에서 자유롭게 변경이 가능하다. 예컨대, 상기 실시 형태에서는 스텝·앤드·스캔 방식의 노광 장치를 예로 들어 설명했지만, 스텝·앤드·리피트 방식의 노광 장치에도 적용 가능하다.

또한, 상술한 실시 형태에 있어서는, 액정 표시 소자를 제조하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 물론 액정 표시 소자의 제조에 사용되는 노광 장치 뿐만 아니라 반도체 소자 등을 포함하는 디스플레이의 제조에 사용되는 디바이스 패턴을 반도체 기판상으로 전사하는 노광 장치, 박막 자기 헤드의 제조에 사용되어 디바이스 패턴을 세라믹 웨이퍼상으로 전사하는 노광 장치 및 CCD 등의 촬상 소자의 제조에 사용되는 노광 장치 등에도 본 발명을 적용할 수 있다.

다음에, 본 발명의 실시 형태에 의한 노광 장치를 리소그래피 공정으로 사용한 마이크로 디바이스의 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 29는 마이크로 디바이스로서의 반도체 디바이스를 얻을 때의 방법의 흐름도이다. 우선, 도 29의 단계(S40)에 있어서, 1로트의 웨이퍼상에 금속막이 증착된다. 다음 단계(S42)에 있어서, 그 1로트의 웨이퍼상의 금속막상에 포토 레지스트가 도포된다. 그후, 단계(S44)에 있어서, 본 발명의 실시 형태에 따른 노광 장치를 사용하여, 마스크(M)상의 패턴의 상이 그 투영 광학계(투영 광학 유닛)를 거쳐, 그 1로트의 웨이퍼상의 각 샷 영역에 순차 노광 전사된다. 즉, 조명 장치를 사용하여 마스크(M)가 조명되고, 투영 광학계를 사용하여 마스크(M)상의 패턴의 상이 기판상에 투영되어 노광 전사된다.

그후, 단계(S46)에 있어서, 그 1로트의 웨이퍼상의 포토 레지스트의 현상이 실행된 후, 단계(S48)에 있어서, 그 1로트의 웨이퍼상에서 레지스트 패턴을 마스크로서 에칭함으로써, 마스크상의 패턴에 대응하는 회로 패턴이 각 웨이퍼상의 각 샷 영역에 형성된다. 그후, 그 위에 회로 패턴의 형성 등을 실행함으로써, 반도체 소자 등의 디바이스가 제조된다. 상술한 반도체 디바이스 제조 방법에 의하면, 극히 미세한 회로 패턴을 갖는 반도체 디바이스를 스루풋 양호하게 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 형태에 따른 노광 장치에는 플레이트(유리 기판)상에 소정의 패턴(회로 패턴, 전극 패턴 등)을 형성함으로써, 마이크로 디바이스로서의 액정 표시 소자를 얻을 수도 있다. 이하, 도 30의 흐름도를 참조하여, 이 때의 방법의 일 예에 대하여 설명한다. 도 30은 본 실시 형태의 노광 장치를 사용하여 플레이트상에 소정의 패턴을 형성함으로써, 마이크로 디바이스로서의 액정 표시 소자를 제조하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 30의 패턴 형성 단계(S50)에서는, 본 실시 형태의 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 박리 공정 등의 각 공정을 거침으로써, 기판상에 소정의 패턴이 형성되고, 다음 컬러 필터 형성 단계(S52)로 이행한다.

다음에, 컬러 필터 형성 단계(S52)에서는 R(Red), G(Green), B(Blue)에 대응한 3개의 도트의 세트가 매트릭스 형상으로 다수 배열되거나, 또는 R, G, B의 3개의 스트라이프의 필터의 세트를 복수 수평 주사선 방향으로 배열한 컬러 필터를 형성한다. 그리고, 컬러 필터 형성 단계(S52) 후에, 셀 조립 단계(S54)가 실행된다.셀 조립 단계(S54)에서는 패턴 형성 단계(S50)로 얻어진 소정 패턴을 갖는 기판 및 컬러 필터 형성 단계(S52)로 얻어진 컬러 필터 등을 사용하여 액정 패널(액정 셀)을 조립한다.

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

이상, 설명한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 의한 노광 장치에 의하면, 감광성 기판의 감광 특성에 따라 마스크에 조사하는 광의 파장 폭을 변경함으로써 그 노광 파워를 전환하고, 노광하는데 있어서 필요로 하는 노광 파워를 감광성 기판의 감광 특성에 따라 얻도록 하고 있기 때문에, 각종 감광 특성을 갖는 감광성 기판을 적절히 노광할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 제 2 실시예에 의한 노광 장치에 의하면, 감광성 기판에 전사하는 패턴의 해상도에 따라 마스크에 조사하는 광의 파장 폭을 변경하고 있기 때문에, 높은 해상도가 요구되는 미세한 패턴을 전사하는 경우 및 높은 해상도가 별로 요구되지 않는 패턴을 전사하는 경우중 어느 경우에도 필요하게 되는 충분한 해상도로 패턴을 전사할 수 있다. 또한, 마스크에 조사하는 광의 파장 폭을 변경하면, 노광 파워가 변화된다. 따라서, 예컨대 높은 노광 파워가 요구되지 않는 감광 특성을 갖는 감광성 기판에 높은 해상도로 패턴을 형성해야 하는 경우 및 높은 노광 파워가 요구되는 감광 특성을 갖는 감광성 기판에 그다지 높지 않은 해상도로 패턴을 형성하는 경우중 어느 경우라도 양호하게 필요하게 되는 해상도의 패턴을 형성할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 제 3 실시예에 의한 노광 장치에 의하면, 마스크에 조사하는 광의 파장 폭마다 마스크의 패턴을 감광성 기판에 전사하는데 있어서 적절한 조명 광학계의 광학 특성을 나타내는 조명 광학 특성 정보를 미리 구해 두고, 마스크에 조사하는 광의 파장 폭을 변경했을 때에 조명 광학 특성 정보에 기초하여 조명 광학계의 광학 특성을 조정하고, 마스크에 조사하는 광의 파장 폭마다 마스크의 조명 조건을 최적으로 할 수 있기 때문에, 마스크의 패턴을 충실히 감광성 기판에 전사할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 제 4 실시예에 의한 노광 장치에 의하면, 마스크에 조사하는 광의 파장 폭을 변경했을 때에 조명 광학계의 광학 특성을 검출하고, 이 검출 결과에 기초하여 조명 광학계의 광학 특성을 조정하고 있기 때문에, 실제 검출된 광학 특성에 따라 조명 광학계의 광학 특성을 적절하게 조정함으로써 마스크의 패턴을 충실히 감광성 기판에 전사할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 제 5 실시예에 의한 노광 장치에 의하면, 마스크에 조사하는 광의 파장 폭을 변경할 때에, 마스크에 조사되는 광의 강도를 검출하는 센서의 특성을 조정하고 있기 때문에, 예컨대 센서가 파장 의존성을 갖고 있어도, 마스크에 조사되는 광의 파장 폭마다의 강도를 정확히 검출할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 제 6 실시예에 의한 노광 장치에 의하면, 마스크에 조사하는 광의 파장 폭마다 마스크의 패턴을 감광성 기판에 전사하는데 있어서 적절한 투영 광학계의 광학 특성을 나타내는 투영 광학 특성 정보를 미리 구해 두고, 마스크에 조사하는 광의 파장 폭을 변경했을 때에 투영 광학 특성 정보에 기초하여 투영 광학계의 광학 특성, 광축 방향에 따른 투영 광학계의 위치, 광축 방향에 따른 마스크의 위치 및 광축 방향에 따른 감광성 기판의 위치중 적어도 하나를 조정하여, 마스크에 조사하는 광의 파장 폭마다 감광성 기판에 전사되는 패턴의 투영 조건을 최적으로 할 수 있기 때문에, 마스크의 패턴을 충실히 감광성 기판에 전사할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 제 7 실시예에 의한 노광 장치에 의하면, 마스크에 조사하는 광의 파장 폭을 변경했을 때에 투영 광학계의 광학 특성을 검출하고, 이 검출 결과에 기초하여 투영 광학계의 광학 특성, 광축 방향에 따른 투영 광학계의 위치, 광축 방향에 따른 마스크의 위치 및 광축 방향에 따른 감광성 기판의 위치중 적어도 하나를 조정하고 있기 때문에, 실제 검출된 광학 특성에 따라 투영 광학계의 광학 특성을 최적으로 조정함으로써, 마스크의 패턴을 충실히 감광성 기판에 전사할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 제 8 실시예에 의한 노광 장치에 의하면, 변경되는 파장 폭마다 투영 광학계에 대한 조사 시간과 투영 광학계의 광학 특성의 변동량의 관계를 나타내는 변동 정보를 미리 구해 두고, 마스크에 조사하는 광의 파장 폭을 변경했을 때에 변동 정보에 기초하여 투영 광학계의 광학 특성, 광축 방향에 따른 투영 광학계의 위치, 광축 방향에 따른 마스크의 위치 및 광축 방향에 따른 감광성 기판의 위치중 적어도 하나를 조정하고, 마스크에 조사하는 광의 파장 폭마다 감광성 기판에 전사되는 패턴의 투영 조건을 최적으로 할 수 있기 때문에, 마스크의 패턴을 충실히 감광성 기판에 전사할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 제 9 실시예에 의한 노광 장치에 의하면, 마스크에 조사하는 광의 파장 폭을 변경했을 때에, 그 광을 사용하여 기판 스테이지상에 탑재된 감광성 기판의 위치를 계측하는 위치 계측 장치가, 기판 스테이지에 설치된 기판 스테이지의 기준 위치를 정하는 기준 부재의 위치를 계측하여 기판 스테이지의 기준 위치를 구하고 있기 때문에, 마스크에 조사되는 광의 파장 폭이 변경되어도 감광성 기판의 기판 스테이지상에 있어서의 위치를 정확히 계측할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 제 10 실시예에 의한 노광 장치에 의하면, 마스크에 조사하는 광의 파장 폭을 변경했을 때에, 마스크에 형성된 패턴의 투영되는 위치를 제 1 측정 장치에 의해 측정하고 있기 때문에, 마스크에 조사하는 광의 파장 폭이 변경되어도, 제 1 측정 장치의 측정 결과와, 투영 광학계의 측방에 설치된 제 2 측정 장치에 의한 감광성 기판상의 마크의 측정 결과로부터 패턴의 투영 위치에 대한 감광성 기판의 위치가 정확한 값을 구할 수 있다는 효과가 있다.

본 발명의 제 11 실시예에 의한 노광 장치에 의하면, 조명 장치에 구비되어있는 조도 검출 수단에 의해 광원으로부터의 광의 조도를 검출하여, 이 검출값과 감광성 재료의 분광 특성에 관한 정보를 포함하는 레시피 데이터에 기초하여, 광원으로부터의 광의 조도가 감광성 재료의 분광 특성에 따른 최적의 또한 일정한 조도의 되도록 제어한다. 따라서, 기판에 도포된 감광성 재료의 분광 특성에 따른 최적의 또한 일정한 조도의 조명광을 사용하여 감광성 재료의 노광을 실행할 수 있다.

또한, 본 발명의 노광 방법에 의하면, 조명 단계에 의해 기판에 도포된 감광성 재료의 감도에 기초한 조도로 마스크가 조명되기 때문에, 기판에 도포된 감광성 재료의 분광 특성에 따른 최적의 또한 일정한 조도의 조명광을 사용하여 감광성 재료의 노광을 실행할 수 있다.

Claims (41)

1. 광원과, 상기 광원으로부터의 광을 마스크에 조명하는 조명 광학계를 구비하고, 상기 마스크를 거친 광을 감광성 기판상에 조사함으로써, 상기 마스크에 형성된 패턴을 상기 감광성 기판에 전사하는 노광 장치에 있어서,

   상기 조명 광학계는 상기 감광성 기판의 감광 특성에 따라 상기 마스크에 조사하는 광의 파장 폭을 변경하는 파장 폭 변경 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는

   노광 장치.
2. 광원과, 상기 광원으로부터의 광을 마스크에 조명하는 조명 광학계를 구비하고, 상기 마스크를 거친 광을 감광성 기판상에 조사함으로써, 상기 마스크에 형성된 패턴을 상기 감광성 기판에 전사하는 노광 장치에 있어서,

   상기 조명 광학계는 상기 감광성 기판상에 전사하는 패턴의 해상도에 따라 상기 마스크에 조사하는 광의 파장 폭을 변경하는 파장 폭 변경 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는

   노광 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 감광성 기판에 대한 처리 및 그 처리 순서를 나타내는 처리 정보를 기억하는 기억 수단과,

   상기 처리 정보에 기초하여 상기 파장 폭 변경 수단을 제어하는 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는

   노광 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 기억 수단은 상기 파장 폭 변경 수단에 의해 변경되는 파장 폭마다 상기 패턴을 상기 감광성 기판에 전사하는데 있어서 적절한 상기 조명 광학계의 광학 특성을 나타내는 조명 광학 특성 정보를 미리 기억하고 있고,

   상기 제어 수단은, 상기 파장 폭 변경 수단을 제어하여 상기 마스크에 조사하는 광의 파장 폭을 변경할 때에, 상기 기억 수단에 기억되어 있는 상기 조명 광학 특성 정보에 기초하여 상기 조명 광학계의 광학 특성을 조정하는 것을 특징으로 하는

   노광 장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 조명 광학계의 광학 특성을 검출하는 조명 광학 특성 검출 수단을 구비하고,

   상기 제어 수단은, 상기 파장 폭 변경 수단을 제어하여 상기 마스크에 조사하는 광의 파장 폭을 변경할 때에, 상기 조명 광학 특성 검출 수단의 검출 결과를참조하면서, 상기 조명 광학계의 광학 특성을 조정하는 것을 특징으로 하는

   노광 장치.
6. 광원과, 상기 광원으로부터의 광을 마스크에 조명하는 조명 광학계를 구비하고, 상기 마스크를 거친 광을 감광성 기판상에 조사함으로써, 상기 마스크에 형성된 패턴을 상기 감광성 기판에 전사하는 노광 장치에 있어서,

   상기 조명 광학계는,

   상기 마스크에 조사하는 광의 파장 폭을 변경하는 파장 폭 변경 수단과,

   상기 파장 폭 변경 수단에 의해 변경되는 파장 폭마다 상기 패턴을 상기 감광성 기판에 전사하는데 있어서 적절한 상기 조명 광학계의 광학 특성을 나타내는 조명 광학 특성 정보가 기억된 기억 수단과,

   상기 파장 폭 변경 수단을 제어하여 상기 마스크에 조사하는 광의 파장 폭을 변경할 때에, 상기 기억 수단에 기억되어 있는 상기 조명 광학 특성 정보에 기초하여 상기 조명 광학계의 광학 특성을 조정하는 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는

   노광 장치.
7. 광원과, 상기 광원으로부터의 광을 마스크에 조명하는 조명 광학계를 구비하고, 상기 마스크를 거친 광을 감광성 기판상에 조사함으로써, 상기 마스크에 형성된 패턴을 상기 감광성 기판에 전사하는 노광 장치에 있어서,

   상기 조명 광학계는,

   상기 마스크에 조사하는 광의 파장 폭을 변경하는 파장 폭 변경 수단과,

   상기 조명 광학계의 광학 특성을 검출하는 조명 광학 특성 검출 수단과,

   상기 파장 폭 변경 수단을 제어하여 상기 마스크에 조사하는 광의 파장 폭을 변경할 때에, 상기 조명 광학 특성 검출 수단의 검출 결과에 기초하여 상기 조명 광학계의 광학 특성을 조정하는 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는

   노광 장치.
8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,

   상기 조명 광학계의 광학 특성은 상기 조명 광학계의 텔레센트리시티와, 상기 마스크에 조명되는 광의 조도 불균형중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는

   노광 장치.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 조명 광학계는 상기 마스크상에 복수의 조명 영역을 형성하기 위한 복수의 조명 광로를 구비하고,

   상기 제어 수단은 상기 복수의 조명 광로마다 상기 조명 광학계의 광학 특성을 조정하는 것을 특징으로 하는

   노광 장치.
10. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,

    상기 조명 광학계는 상기 마스크에 조사되는 광의 강도를 검출하는 센서를 구비하고,

    상기 제어 수단은, 상기 파장 폭 변경 수단을 제어하여 상기 마스크에 조사하는 광의 파장 폭을 변경할 때에, 상기 파장 폭에 따라 상기 센서의 특성을 조정하는 것을 특징으로 하는

    노광 장치.
11. 광원과, 상기 광원으로부터의 광을 마스크에 조명하는 조명 광학계를 구비하고, 상기 마스크를 거친 광을 감광성 기판상에 조사함으로써, 상기 마스크에 형성된 패턴을 상기 감광성 기판에 전사하는 노광 장치에 있어서,

    상기 조명 광학계는,

    상기 마스크에 조사하는 광의 파장 폭을 변경하는 파장 폭 변경 수단과,

    상기 마스크로 조사되는 광의 강도를 검출하는 센서와,

    상기 파장 폭 변경 수단을 제어하여 상기 마스크에 조사하는 광의 파장 폭을 변경할 때에, 상기 파장 폭에 따라 상기 센서의 특성을 조정하는 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는

    노광 장치.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 조명 광학계는 상기 마스크상에 복수의 조명 영역을 형성하기 위한 복수의 조명 광로를 구비하고,

    상기 센서는 상기 복수의 조명 광로마다의 광의 강도를 검출하기 위한 복수의 센서를 구비하는 것을 특징으로 하는

    노광 장치.
13. 제 1 항, 제 6 항, 제 7 항 또는 제 11 항중 어느 한 항에 있어서,

    상기 마스크의 패턴을 상기 감광성 기판상에 투영하는 투영 광학계와,

    상기 마스크를 탑재하는 마스크 스테이지와,

    상기 감광성 기판을 탑재하는 기판 스테이지를 더 구비하고,

    상기 마스크 스테이지와 상기 기판 스테이지중 적어도 한쪽은 상기 투영 광학계의 광축에 따른 방향으로 이동 가능하게 구성되는 것을 특징으로 하는

    노광 장치.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 기억 수단은 상기 파장 폭 변경 수단에 의해 변경되는 파장 폭마다 상기 패턴을 상기 감광성 기판으로 전사하는데 있어서 적절한 상기 투영 광학계의 광학 특성을 나타내는 투영 광학 특성 정보를 미리 기억하고 있고,

    상기 제어 수단은, 상기 파장 폭 변경 수단을 제어하여 상기 마스크에 조사하는 광의 파장 폭을 변경할 때에, 상기 기억 수단에 기억되어 있는 상기 투영 광학 특성 정보에 기초하여 상기 투영 광학계의 광학 특성, 상기 광축 방향에 따른 상기 마스크의 위치 및 상기 광축 방향에 따른 상기 감광성 기판의 위치중 적어도 하나를 조정하는 것을 특징으로 하는

    노광 장치.
15. 제 14 항에 있어서,

    상기 투영 광학계의 광학 특성을 검출하는 투영 광학 특성 검출 수단을 구비하고,

    상기 제어 수단은, 상기 파장 폭 변경 수단을 제어하여 상기 마스크에 조사하는 광의 파장 폭을 변경할 때에, 상기 투영 광학 특성 검출 수단의 검출 결과를 참조하면서 상기 투영 광학계의 광학 특성, 상기 광축 방향에 따른 상기 마스크의 위치 및 상기 광축 방향에 따른 상기 감광성 기판의 위치중 적어도 하나를 조정하는 것을 특징으로 하는

    노광 장치.
16. 제 15 항에 있어서,

    상기 기억 수단은 상기 파장 폭 변경 수단에 의해 변경되는 파장 폭마다 상기 투영 광학계에 대한 조사 시간과 상기 투영 광학계의 광학 특성의 변동량의 관계를 나타낸 변동 정보를 미리 기억하고 있고,

    상기 제어 수단은, 상기 마스크에 대한 조사 이력과 상기 변동 정보에 기초하여 상기 투영 광학계의 광학 특성, 상기 광축 방향에 따른 상기 마스크의 위치 및 상기 광축 방향에 따른 상기 감광성 기판의 위치중 적어도 하나를 조정하는 것을 특징으로 하는

    노광 장치.
17. 광원과, 상기 광원으로부터의 광을 마스크에 조명하는 조명 광학계와, 상기 조명 광학계로부터의 광에 기초하여 상기 마스크에 형성된 패턴을 상기 감광성 기판에 투영하는 투영 광학계를 구비하는 노광 장치에 있어서,

    상기 마스크를 탑재하는 마스크 스테이지와,

    상기 감광성 기판을 탑재하는 기판 스테이지와,

    상기 마스크에 조사하는 광의 파장 폭을 변경하는 파장 폭 변경 수단과,

    상기 파장 폭 변경 수단에 의해 변경되는 파장 폭마다 상기 패턴을 상기 감광성 기판에 전사하는데 있어서 적절한 투영 광학계의 광학 특성을 나타내는 투영 광학 특성 정보를 기억하고 있는 기억 수단과,

    상기 파장 폭 변경 수단을 제어하는 제어 수단을 구비하고,

    상기 마스크 스테이지와 상기 기판 스테이지중 적어도 한쪽은 상기 투영 광학계의 광축에 따른 방향으로 이동 가능하게 구성되며,

    상기 제어 수단은, 상기 파장 폭 변경 수단을 제어하여 상기 마스크에 조사하는 광의 파장 폭을 변경할 때에, 상기 기억 수단에 기억되어 있는 투영 광학 특성 정보에 기초하여 상기 투영 광학계의 광학 특성, 상기 광축 방향에 따른 상기 마스크의 위치 및 상기 광축 방향에 따른 상기 감광성 기판의 위치중 적어도 하나를 조정하는 것을 특징으로 하는

    노광 장치.
18. 광원과, 상기 광원으로부터의 광을 마스크에 조명하는 조명 광학계와, 상기 조명 광학계로부터의 광에 기초하여 상기 마스크에 형성된 패턴을 상기 감광성 기판에 투영하는 투영 광학계를 구비하는 노광 장치에 있어서,

    상기 마스크를 탑재하는 마스크 스테이지와,

    상기 감광성 기판을 탑재하는 기판 스테이지와,

    상기 마스크에 조사하는 광의 파장 폭을 변경하는 파장 폭 변경 수단과,

    상기 투영 광학계의 광학 특성을 검출하는 투영 광학 특성 검출 수단과,

    상기 파장 폭 변경 수단을 제어하는 제어 수단을 구비하고,

    상기 마스크 스테이지와 상기 기판 스테이지중 적어도 한쪽은 상기 투영 광학계의 광축에 따른 방향으로 이동 가능하게 구성되며,

    상기 제어 수단은, 상기 파장 폭 변경 수단을 제어하여 상기 마스크에 조사하는 광의 파장 폭을 변경할 때에, 상기 투영 광학 특성 검출 수단의 검출 결과에 기초하여 상기 투영 광학계의 광학 특성, 상기 광축 방향에 따른 상기 마스크의 위치 및 상기 광축 방향에 따른 상기 감광성 기판의 위치중 적어도 하나를 조정하는 것을 특징으로 하는

    노광 장치.
19. 광원과, 상기 광원으로부터의 광을 마스크에 조명하는 조명 광학계와, 상기 조명 광학계로부터의 광에 기초하여 상기 마스크에 형성된 패턴을 상기 감광성 기판에 투영하는 투영 광학계를 구비하는 노광 장치에 있어서,

    상기 마스크를 탑재하는 마스크 스테이지와,

    상기 감광성 기판을 탑재하는 기판 스테이지와,

    상기 마스크에 조사하는 광의 파장 폭을 변경하는 파장 폭 변경 수단과,

    상기 파장 폭 변경 수단에 의해 변경되는 파장 폭마다 상기 투영 광학계에 대한 조사 시간과 상기 투영 광학계의 광학 특성의 변동량의 관계를 나타낸 변동 정보를 기억하고 있는 기억 수단과,

    상기 파장 폭 변경 수단을 제어하는 제어 수단을 구비하고,

    상기 마스크 스테이지와 상기 기판 스테이지중 적어도 한쪽은 상기 투영 광학계의 광축에 따른 방향으로 이동 가능하게 구성되며,

    상기 제어 수단은, 상기 파장 폭 변경 수단을 제어하여 상기 마스크에 조사하는 광의 파장 폭을 변경할 때에, 상기 기억 수단에 기억되어 있는 변동 정보에 기초하여 상기 투영 광학계의 광학 특성, 상기 광축 방향에 따른 상기 마스크의 위치 및 상기 광축 방향에 따른 상기 감광성 기판의 위치중 적어도 하나를 조정하는 것을 특징으로 하는

    노광 장치.
20. 제 17 항 내지 제 19 항중 어느 한 항에 있어서,

    상기 투영 광학계의 광학 특성은 상기 투영 광학계의 초점 위치, 배율, 상 위치, 상 회전, 상면 만곡 수차, 비점 수차 및 왜곡 수차중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는

    노광 장치.
21. 제 20 항에 있어서,

    상기 투영 광학계는 각각 상기 마스크의 상을 상기 감광성 기판상에 투영하는 복수의 투영 광학계를 구비하고,

    상기 제어 수단은 상기 복수의 투영 광학계마다 상기 투영 광학계의 광학 특성을 조정하는 것을 특징으로 하는

    노광 장치.
22. 제 17 항 내지 제 19 항중 어느 한 항에 있어서,

    상기 파장 폭 변경 수단에 의해 변경된 파장 폭을 갖는 광을 사용하여, 상기 기판 스테이지상에 형성된 기준 부재의 위치 및 상기 감광성 기판상에 형성된 마크를 측정하고, 각각의 측정 결과로부터 상기 기판 스테이지상에 탑재된 감광성 기판의 위치를 구하는 위치 계측 장치를 구비하며,

    상기 위치 계측 장치는, 상기 제어 수단이 상기 파장 폭 변경 수단을 제어하여 상기 마스크에 조사하는 광의 파장 폭을 변경할 때에, 상기 기준 부재의 위치를 계측하여 상기 기판 스테이지의 기준 위치를 구하는 것을 특징으로 하는

    노광 장치.
23. 제 17 항 내지 제 19 항중 어느 한 항에 있어서,

    상기 마스크에 형성된 패턴이 투영되는 위치를 측정하는 제 1 측정 장치와,

    상기 투영 광학계의 측방에 설치되어, 상기 기판 스테이지상에 탑재된 상기 감광성 기판상에 형성된 마크를 측정하는 제 2 측정 장치와,

    상기 제 1 측정 장치의 측정 결과 및 상기 제 2 측정 장치의 측정 결과에 기초하여, 상기 패턴이 투영되는 위치에 대한 상기 감광성 기판의 위치를 구하는 위치 산출 수단을 구비하고,

    제 1 측정 장치는 상기 제어 수단이 상기 파장 폭 변경 수단을 제어하여 상기 마스크에 조사하는 광의 파장 폭을 변경할 때에, 상기 패턴이 투영되는 위치를 측정하는 것을 특징으로 하는

    노광 장치.
24. 광원과, 상기 광원으로부터의 광을 마스크에 조명하는 조명 광학계와, 상기 조명 광학계로부터의 광에 기초하여 상기 마스크에 형성된 패턴을 상기 감광성 기판에 투영하는 투영 광학계를 구비하는 노광 장치에 있어서,

    상기 마스크를 탑재하는 마스크 스테이지와,

    상기 감광성 기판을 탑재하는 기판 스테이지와,

    상기 마스크에 조사하는 광의 파장 폭을 변경하는 파장 폭 변경 수단과,

    상기 파장 폭 변경 수단을 제어하는 제어 수단과,

    상기 파장 폭 변경 수단에 의해 변경된 파장 폭을 갖는 광을 사용하여, 상기 기판 스테이지상에 형성된 기준 부재의 위치 및 상기 감광성 기판상에 형성된 마크를 측정하고, 각각의 계측 결과로부터 상기 기판 스테이지상에 탑재된 감광성 기판의 위치를 구하는 위치 계측 장치를 구비하며,

    상기 위치 계측 장치는, 상기 제어 수단이 상기 파장 폭 변경 수단을 제어하여 상기 마스크에 조사하는 광의 파장 폭을 변경할 때에, 상기 기준 부재의 위치를 계측하여 상기 기판 스테이지의 기준 위치를 구하는 것을 특징으로 하는

    노광 장치.
25. 광원과, 상기 광원으로부터의 광을 마스크에 조명하는 조명 광학계와, 상기 조명 광학계로부터의 광에 기초하여 상기 마스크에 형성된 패턴을 상기 감광성 기판에 투영하는 투영 광학계를 구비하는 노광 장치에 있어서,

    상기 마스크를 탑재하는 마스크 스테이지와,

    상기 감광성 기판을 탑재하는 기판 스테이지와,

    상기 마스크에 조사하는 광의 파장 폭을 변경하는 파장 폭 변경 수단과,

    상기 파장 폭 변경 수단을 제어하는 제어 수단과,

    상기 마스크에 형성된 패턴이 투영되는 위치를 측정하는 제 1 측정 장치와,

    상기 투영 광학계의 측방에 설치되어, 상기 기판 스테이지상에 탑재된 상기 감광성 기판상에 형성된 마크를 측정하는 제 2 측정 장치와,

    상기 제 1 측정 장치의 측정 결과 및 상기 제 2 측정 장치의 측정 결과에 기초하여, 상기 패턴이 투영되는 위치에 대한 상기 감광성 기판의 위치를 구하는 위치 산출 수단을 구비하고,

    상기 제 1 측정 장치는, 상기 제어 수단이 상기 파장 폭 변경 수단을 제어하여 상기 마스크에 조사하는 광의 파장 폭을 변경할 때에, 상기 패턴이 투영되는 위치를 측정하는 것을 특징으로 하는

    노광 장치.
26. 노광 방법에 있어서,

    제 1 항, 제 2 항, 제 6 항, 제 7 항, 제 11 항, 제 17 항 내지 제 19 항, 제 24 항 또는 제 25 항에 기재된 노광 장치를 사용하여 상기 마스크를 조명하는 조명 단계와,

    상기 마스크상에 형성된 패턴을 상기 감광성 기판상에 전사하는 노광 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는

    노광 방법.
27. 광원으로부터의 광을 마스크에 조명하여, 상기 마스크에 형성된 패턴을 감광성 기판에 전사하는 노광 방법에 있어서,

    상기 감광성 기판의 감광 특성에 따라 상기 마스크에 조사하는 광의 파장 폭을 변경하는 전환 단계를 갖는 것을 특징으로 하는

    노광 방법.
28. 제 27 항에 있어서,

    상기 전환 단계는 또한 상기 감광성 기판상에 전사하는 패턴의 해상도에 따라 상기 마스크에 조사하는 광의 파장 폭을 변경하는 것을 특징으로 하는

    노광 방법.
29. 제 27 항 또는 제 28 항에 있어서,

    상기 전환 단계의 실행에 수반하여, 상기 파장 폭의 변경에 기인하여 생기는 광학 특성의 변화를 보정하는 보정 단계를 더 갖는 것을 특징으로 하는

    노광 방법.
30. 마스크상에 형성된 패턴을 감광성 재료가 도포된 기판상에 전사하는 노광 장치에 있어서,

    광원과, 상기 광원으로부터의 광의 조도를 검출하는 조도 검출 수단을 구비하고, 상기 조도 검출 수단으로부터의 검출값과 상기 감광성 재료의 분광 특성에 관한 정보를 포함하는 레시피 데이터에 기초하여 상기 광원으로부터의 광이 일정한 조도로 되도록 제어하는 조명 장치와,

    상기 조명 장치로부터의 광에 의해 조명된 마스크상의 상기 패턴을 상기 기판상에 투영하는 투영 광학계를 구비하는 것을 특징으로 하는

    노광 장치.
31. 제 30 항에 있어서,

    상기 조명 장치는 상기 광원으로부터의 광의 파장 영역을 변경하는 파장 영역 변경 수단을 더 구비하고,

    상기 감광성 재료의 분광 특성에 관한 정보를 포함하는 상기 레시피 데이터와 상기 조도 검출 수단으로부터의 검출값에 기초하여, 상기 파장 영역 변경 수단에 의해 변경된 파장의 광이 일정한 조도로 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는

    노광 장치.
32. 제 30 항에 있어서,

    상기 조명 장치는 복수의 광원과, 각 광원의 조도를 검출하는 복수의 조도 검출 수단과, 상기 각 광원으로부터의 광의 파장 영역을 변경하는 복수의 파장 영역 변경 수단을 구비하고,

    상기 각 조도 검출 수단에 의한 검출값에 기초하여, 상기 각 파장 영역 변경 수단에 의해 변경된 파장 영역의 광이 일정한 조도로 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는

    노광 장치.
33. 제 32 항에 있어서,

    상기 조도 검출 수단은 서로 다른 파장 분포를 갖는 복수의 파장 영역의 광의 조도를 각각 검출하는 것을 특징으로 하는

    노광 장치.
34. 제 33 항에 있어서,

    상기 조명 장치는 상기 광원으로부터의 조명광을 상기 마스크측으로 반사시키는 반사 미러를 구비하고,

    상기 조도 검출 수단은 상기 반사 미러로부터의 노출광에 기초하여 상기 광원으로부터의 광의 조도를 검출하는 것을 특징으로 하는

    노광 장치.
35. 제 30 항 내지 제 34 항중 어느 한 항에 있어서,

    상기 기판상의 조도를 검출하는 조도 센서를 더 구비하는 것을 특징으로 하는

    노광 장치.
36. 제 35 항에 있어서,

    상기 기판상의 조도를 검출하는 상기 조도 센서는 상기 기판 스테이지상에탑재되어 있는 것을 특징으로 하는

    노광 장치.
37. 제 35 항에 있어서,

    상기 기판상의 조도를 검출하는 상기 조도 센서는 상기 기판과 광학적으로 공역인 위치의 조도를 검출하는 센서인 것을 특징으로 하는

    노광 장치.
38. 제 35 항에 있어서,

    상기 조도 센서는 서로 다른 파장 분포를 갖는 복수의 파장 영역의 광의 조도를 각각 검출하는 것을 특징으로 하는

    노광 장치.
39. 제 38 항에 있어서,

    상기 광원으로부터의 광의 조도를 조정하는 조광 수단을 더 구비하고, 상기 조도 센서에 의해 검출된 서로 다른 파장 분포를 갖는 복수의 파장 영역의 광의 조도에 기초하여, 상기 광원 또는 상기 조광 수단을 제어하는 것을 특징으로 하는

    노광 장치.
40. 제 30 항에 있어서,

    상기 조도 검출 수단은 서로 다른 파장 분포를 갖는 복수의 파장 영역의 광의 조도를 각각 검출하는 것을 특징으로 하는

    노광 장치.
41. 제 30 항 내지 제 40 항중 어느 한 항에 기재된 노광 장치를 사용한 노광 방법에 있어서,

    상기 조명 장치를 사용하여 마스크를 조명하는 조명 단계와,

    상기 투영 광학계를 사용하여 상기 마스크의 패턴 상을 상기 기판상에 투영하는 투영 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는

    노광 방법.