JP2003037060A - 照明光学装置、露光装置、露光方法及び半導体製造方法 - Google Patents
照明光学装置、露光装置、露光方法及び半導体製造方法Info
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- JP2003037060A JP2003037060A JP2002183799A JP2002183799A JP2003037060A JP 2003037060 A JP2003037060 A JP 2003037060A JP 2002183799 A JP2002183799 A JP 2002183799A JP 2002183799 A JP2002183799 A JP 2002183799A JP 2003037060 A JP2003037060 A JP 2003037060A
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】高い照明効率のもとで、被照明面を円弧状もし
くは長方形状に均一照明し、さらには投影光学系の解像
度、焦点深度を改善すること。 【解決手段】照明光学装置は、光束を供給する光供給手
段１０と、光束を入射させるオプティカルインテグレー
タ５００と、オプティカルインテグレータからの光に基
づいて光量損失なく円弧状の光束に変換し、オプティカ
ルインテグレータからの光束を集光して被照射物体に円
弧状の照明領域を形成するコンデンサー光学系６０とを
有する。
くは長方形状に均一照明し、さらには投影光学系の解像
度、焦点深度を改善すること。 【解決手段】照明光学装置は、光束を供給する光供給手
段１０と、光束を入射させるオプティカルインテグレー
タ５００と、オプティカルインテグレータからの光に基
づいて光量損失なく円弧状の光束に変換し、オプティカ
ルインテグレータからの光束を集光して被照射物体に円
弧状の照明領域を形成するコンデンサー光学系６０とを
有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、被照射物体を円弧
状もしくは長方形状に照明する照明光学装置に関するも
のであり、特に、半導体製造用の露光装置に好適な照明
光学装置、露光装置、露光方法及び半導体製造方法に関
するものである。
状もしくは長方形状に照明する照明光学装置に関するも
のであり、特に、半導体製造用の露光装置に好適な照明
光学装置、露光装置、露光方法及び半導体製造方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来においては、例えば、図１４に示す
如き照明光学装置を半導体製造用の露光装置に応用した
ものが知られている。図１４の（ａ）に示す如く、水銀
アーク灯等の光源１からの光束は楕円鏡２により集光さ
れた後、コリメータレンズ３により平行光束に変換され
る。そして、この平行光束は、図１４の（ｂ）に示す如
く、断面が四角形のレンズ素子４ａの集合体よりなるフ
ライアイレンズ４を通過することにより、これの射出側
に複数の光源像が形成される。この光源像位置には、円
形状の開口部を有する開口絞り５が設けられている。こ
の複数の光源像からの光束はコンデンサーレンズ６によ
って集光され、被照射物体としてのレチクルＲを重畳的
に均一照明する。
如き照明光学装置を半導体製造用の露光装置に応用した
ものが知られている。図１４の（ａ）に示す如く、水銀
アーク灯等の光源１からの光束は楕円鏡２により集光さ
れた後、コリメータレンズ３により平行光束に変換され
る。そして、この平行光束は、図１４の（ｂ）に示す如
く、断面が四角形のレンズ素子４ａの集合体よりなるフ
ライアイレンズ４を通過することにより、これの射出側
に複数の光源像が形成される。この光源像位置には、円
形状の開口部を有する開口絞り５が設けられている。こ
の複数の光源像からの光束はコンデンサーレンズ６によ
って集光され、被照射物体としてのレチクルＲを重畳的
に均一照明する。
【０００３】以上の照明光学装置によりレチクルＲ上の
回路パターンは、レンズ７１及び７２よりなる投影光学
系７によって、ウエハＷ上に転写される。このウエハＷ
は２次元的に移動するウエハステージＷＳ上に載置され
ており、図１４の露光装置では、ウエハ上での１ショッ
ト領域の露光が完了すると、次のショット領域への露光
のために、順次、ウエハステージを２次元移動させる所
謂ステップアンドリピート方式の露光が行われる。
回路パターンは、レンズ７１及び７２よりなる投影光学
系７によって、ウエハＷ上に転写される。このウエハＷ
は２次元的に移動するウエハステージＷＳ上に載置され
ており、図１４の露光装置では、ウエハ上での１ショッ
ト領域の露光が完了すると、次のショット領域への露光
のために、順次、ウエハステージを２次元移動させる所
謂ステップアンドリピート方式の露光が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年におい
ては、レチクルＲに対し長方形状又は円弧状の光束を照
射し、投影光学系に関して共役に配置されたレチクルＲ
とウエハＷとを一定方向に走査することにより、高いス
ループットのもとでレチクルＲの回路パターンのウエハ
上への転写しようとする走査露光方式が提案されてい
る。
ては、レチクルＲに対し長方形状又は円弧状の光束を照
射し、投影光学系に関して共役に配置されたレチクルＲ
とウエハＷとを一定方向に走査することにより、高いス
ループットのもとでレチクルＲの回路パターンのウエハ
上への転写しようとする走査露光方式が提案されてい
る。
【０００５】ここで、図１４に示す如き照明光学装置を
応用して走査露光方式とするには、例えば長方形状の光
束をレチクルに照明する必要があり、このため、例え
ば、図１４の（ｃ）に示す如く、フライアイレンズ４を
構成することが考えられる。即ち、フライアイレンズ４
を構成する個々のレンズ素子からの光束がレチクルＲ上
を長方形状に重畳して照明させるために、図１４の
（ｃ）に示す如く、フライアイレンズ４を構成するレン
ズ素子４ａの断面を照射領域の形状と相似になるような
長方形状に構成し、レチクルＲ上の照明領域に対する照
明光学系の開口数を等しくするために、この長方形状の
レンズ断面を持つレンズ素子４ａを全体として開口絞り
５の円形開口部が内接するように正方形に束ねて構成す
る。これにより、高い照明効率のもとでレチクルＲを長
方形状に照明することができる。
応用して走査露光方式とするには、例えば長方形状の光
束をレチクルに照明する必要があり、このため、例え
ば、図１４の（ｃ）に示す如く、フライアイレンズ４を
構成することが考えられる。即ち、フライアイレンズ４
を構成する個々のレンズ素子からの光束がレチクルＲ上
を長方形状に重畳して照明させるために、図１４の
（ｃ）に示す如く、フライアイレンズ４を構成するレン
ズ素子４ａの断面を照射領域の形状と相似になるような
長方形状に構成し、レチクルＲ上の照明領域に対する照
明光学系の開口数を等しくするために、この長方形状の
レンズ断面を持つレンズ素子４ａを全体として開口絞り
５の円形開口部が内接するように正方形に束ねて構成す
る。これにより、高い照明効率のもとでレチクルＲを長
方形状に照明することができる。
【０００６】しかしながら、照明用光源として高出力な
エキシマレーザー等を用いた場合には、フライアイレン
ズ４を構成するレンズ素子４ａの破壊を抑えるために、
レンズ素子４ａの数を増加させて、個々のレンズ素子４
ａでの光強度を低下させる必要があるが、図１４の
（ｃ）に示す如きフライアイレンズでは、レンズ素子４
ａの短手方向での厚さが薄くなり、製造が極めて困難と
なる問題がある。
エキシマレーザー等を用いた場合には、フライアイレン
ズ４を構成するレンズ素子４ａの破壊を抑えるために、
レンズ素子４ａの数を増加させて、個々のレンズ素子４
ａでの光強度を低下させる必要があるが、図１４の
（ｃ）に示す如きフライアイレンズでは、レンズ素子４
ａの短手方向での厚さが薄くなり、製造が極めて困難と
なる問題がある。
【０００７】そこで、本発明では、高い照明効率のもと
で、被照明面を円弧状もしくは長方形状に均一照明する
こと、さらには、前記投影光学系の解像度、焦点深度を
改善しながら、高い照明効率のもとで、被照明面を円弧
状もしくは長方形状に均一照明することを目的としてい
る。
で、被照明面を円弧状もしくは長方形状に均一照明する
こと、さらには、前記投影光学系の解像度、焦点深度を
改善しながら、高い照明効率のもとで、被照明面を円弧
状もしくは長方形状に均一照明することを目的としてい
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、例えば図１及び図１０に示すように、光
束を供給する光供給手段と、光束を入射させるオプティ
カルインテグレータ（５０、５００）と、オプティカル
インテグレータからの光に基づいて光量損失なく円弧状
の光束に変換し、オプティカルインテグレータからの光
束を集光して被照射物体に円弧状の照明領域を形成する
コンデンサー光学系６０とを有するものである。
成するために、例えば図１及び図１０に示すように、光
束を供給する光供給手段と、光束を入射させるオプティ
カルインテグレータ（５０、５００）と、オプティカル
インテグレータからの光に基づいて光量損失なく円弧状
の光束に変換し、オプティカルインテグレータからの光
束を集光して被照射物体に円弧状の照明領域を形成する
コンデンサー光学系６０とを有するものである。
【０００９】また、本発明は、例えば図１及び図２に示
すように、レチクルに円弧状の照明領域を形成する照明
光学装置と、レチクルのパターンをウエハ上に投影する
投影光学系８０とを有し、レチクルおよびウエハを移動
させながら、レチクルのパターンをウエハに転写する露
光装置において、照明光学装置は、多数の光学素子を持
つ第１部材３０と、多数の光学部材を持つ第２部材５０
と、前記第１及び第２部材を介した光に基づいてレチク
ルを照明するコンデンサー光学系６０とを有し、第１部
材の多数の光学素子の形状は第２部材の多数の光学素子
の形状と異なり、投影光学系８０は、レチクルのパター
ンをウエハに形成するための複数の反射部材（８１、８
２）を有するものである。
すように、レチクルに円弧状の照明領域を形成する照明
光学装置と、レチクルのパターンをウエハ上に投影する
投影光学系８０とを有し、レチクルおよびウエハを移動
させながら、レチクルのパターンをウエハに転写する露
光装置において、照明光学装置は、多数の光学素子を持
つ第１部材３０と、多数の光学部材を持つ第２部材５０
と、前記第１及び第２部材を介した光に基づいてレチク
ルを照明するコンデンサー光学系６０とを有し、第１部
材の多数の光学素子の形状は第２部材の多数の光学素子
の形状と異なり、投影光学系８０は、レチクルのパター
ンをウエハに形成するための複数の反射部材（８１、８
２）を有するものである。
【００１０】また、本発明は、例えば図１及び図１０に
示すように、レチクルに円弧状の照明領域を形成する照
明光学装置と、レチクルのパターンをウエハ上に投影す
る投影光学系８０とを有し、レチクルおよびウエハを移
動させながら、レチクルのパターンをウエハに転写する
露光装置において、照明光学装置は、光束を供給する光
供給手段１０と、レチクルに円弧状の照明領域を形成す
るために円弧状の光束に変換する光学系６０と、投影光
学系の解像度、焦点深度を改善するために、レチクルを
斜め方向から照明する手段（Ｓ1，Ｓ11）とを有し、レ
チクルを斜め方向から照明する手段は、光供給手段と光
学系との間の光路中に配置されるものである。
示すように、レチクルに円弧状の照明領域を形成する照
明光学装置と、レチクルのパターンをウエハ上に投影す
る投影光学系８０とを有し、レチクルおよびウエハを移
動させながら、レチクルのパターンをウエハに転写する
露光装置において、照明光学装置は、光束を供給する光
供給手段１０と、レチクルに円弧状の照明領域を形成す
るために円弧状の光束に変換する光学系６０と、投影光
学系の解像度、焦点深度を改善するために、レチクルを
斜め方向から照明する手段（Ｓ1，Ｓ11）とを有し、レ
チクルを斜め方向から照明する手段は、光供給手段と光
学系との間の光路中に配置されるものである。
【００１１】また、本発明は、例えば図１及び図１０に
示すように、レチクルに所定の照明領域を形成する照明
光学装置と、レチクルのパターンをウエハ上に投影する
投影光学系８０とを有し、レチクルおよびウエハを移動
させながら、レチクルのパターンをウエハに転写する露
光装置において、照明光学装置は、オプティカルインテ
グレータ（５０、５００）と、オプティカルインテグレ
ータを介した光に基づいてレチクルを照明する光学系６
０と、その光学系６０はトーリック形状面を持つ光学部
材６３を有するものである。
示すように、レチクルに所定の照明領域を形成する照明
光学装置と、レチクルのパターンをウエハ上に投影する
投影光学系８０とを有し、レチクルおよびウエハを移動
させながら、レチクルのパターンをウエハに転写する露
光装置において、照明光学装置は、オプティカルインテ
グレータ（５０、５００）と、オプティカルインテグレ
ータを介した光に基づいてレチクルを照明する光学系６
０と、その光学系６０はトーリック形状面を持つ光学部
材６３を有するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１は本発明による第１実施例の
照明光学装置を半導体製造用の露光装置に応用した例を
示すものである。図１における（ａ）は第１実施例の装
置を真上から見た時の構成を示す図であり、（ｂ）は
（ａ）の装置を横方向から見た時の断面構成を示す図で
ある。以下、この図１を参照しながら第１実施例につい
て詳述する。
照明光学装置を半導体製造用の露光装置に応用した例を
示すものである。図１における（ａ）は第１実施例の装
置を真上から見た時の構成を示す図であり、（ｂ）は
（ａ）の装置を横方向から見た時の断面構成を示す図で
ある。以下、この図１を参照しながら第１実施例につい
て詳述する。
【００１３】図１に示す如く、光束断面が長方形状の平
行光束を供給する光供給手段は、平行光束供給部１０と
光束整形部２０とで構成されており、平行光束供給部と
してエキシマレーザー等の光源１０からは、248nm(KrF)
又は192nm(ArF)の波長光の平行光束が出力され、この時
の平行光束の断面形状は矩形状となっている。この光源
１０からの平行光束は、所定の断面形状の光束に整形す
る光束整形部としてのビーム整形光学系２０に入射す
る。このビーム整形光学系２０は、図１の（ａ）の紙面
と垂直方向（図１の（ｂ）の紙面方向）に屈折力を持つ
２つのシリンドリカルレンズ（２１，２２）で構成され
ており、光源側のシリンドリカルレンズ２１は、正の屈
折力を有し、図１の（ｂ）の紙面方向の光束を集光する
一方、被照明面側のシリンドリカルレンズ２２は、負の
屈折力を有し、光源側のシリンドリカルレンズ２１から
の集光光束を発散させて平行光束に変換する。従って、
ビーム整形光学系２０を介した光源１からの平行光束
は、図１の（ｂ）の紙面方向の光束幅が縮小されて光束
断面が長方形状に整形される。なお、ビーム整形光学系
２０としては、正の屈折力を持つシリンドリカルレンズ
を組み合わせたものでも良く、さらにはアナモルフィッ
クプリズム等でも良い。
行光束を供給する光供給手段は、平行光束供給部１０と
光束整形部２０とで構成されており、平行光束供給部と
してエキシマレーザー等の光源１０からは、248nm(KrF)
又は192nm(ArF)の波長光の平行光束が出力され、この時
の平行光束の断面形状は矩形状となっている。この光源
１０からの平行光束は、所定の断面形状の光束に整形す
る光束整形部としてのビーム整形光学系２０に入射す
る。このビーム整形光学系２０は、図１の（ａ）の紙面
と垂直方向（図１の（ｂ）の紙面方向）に屈折力を持つ
２つのシリンドリカルレンズ（２１，２２）で構成され
ており、光源側のシリンドリカルレンズ２１は、正の屈
折力を有し、図１の（ｂ）の紙面方向の光束を集光する
一方、被照明面側のシリンドリカルレンズ２２は、負の
屈折力を有し、光源側のシリンドリカルレンズ２１から
の集光光束を発散させて平行光束に変換する。従って、
ビーム整形光学系２０を介した光源１からの平行光束
は、図１の（ｂ）の紙面方向の光束幅が縮小されて光束
断面が長方形状に整形される。なお、ビーム整形光学系
２０としては、正の屈折力を持つシリンドリカルレンズ
を組み合わせたものでも良く、さらにはアナモルフィッ
クプリズム等でも良い。
【００１４】さて、ビーム整形光学系２０からの整形さ
れた光束は、直線状に配列された複数の光源像を形成す
る第１多光源像形成手段としてのオプティカルインテグ
レータ３０に入射する。このオプティカルインテグレー
タ３０は、図１に示す如く、ほぼ正方形状のレンズ断面
を有する複数の両凸形状のレンズ素子３０ａが図１の
（ａ）の紙面方向に１列状に配置されて構成されてお
り、オプティカルインテグレータ３０全体としては長方
形状の断面を有している。そして、各々の両凸形状のレ
ンズ素子３０ａは、図１の（ａ）の紙面方向と図１の
（ｂ）の紙面方向とで互いに等しい曲率（屈折力）を有
している。
れた光束は、直線状に配列された複数の光源像を形成す
る第１多光源像形成手段としてのオプティカルインテグ
レータ３０に入射する。このオプティカルインテグレー
タ３０は、図１に示す如く、ほぼ正方形状のレンズ断面
を有する複数の両凸形状のレンズ素子３０ａが図１の
（ａ）の紙面方向に１列状に配置されて構成されてお
り、オプティカルインテグレータ３０全体としては長方
形状の断面を有している。そして、各々の両凸形状のレ
ンズ素子３０ａは、図１の（ａ）の紙面方向と図１の
（ｂ）の紙面方向とで互いに等しい曲率（屈折力）を有
している。
【００１５】このため、オプティカルインテグレータ３
０を構成する個々のレンズ素子３０ａを通過する平行光
束は、それぞれ集光されて、各レンズ素子３０ａの射出
側には光源像が形成される。従って、オプティカルイン
テグレータ３０の射出側位置Ａ1 には、レンズ素子３０
ａの数に相当する複数の光源像が直線状（１列状）に配
列されるように形成され、ここには実質的に２次光源が
形成される。
０を構成する個々のレンズ素子３０ａを通過する平行光
束は、それぞれ集光されて、各レンズ素子３０ａの射出
側には光源像が形成される。従って、オプティカルイン
テグレータ３０の射出側位置Ａ1 には、レンズ素子３０
ａの数に相当する複数の光源像が直線状（１列状）に配
列されるように形成され、ここには実質的に２次光源が
形成される。
【００１６】オプティカルインテグレータ３０によって
形成された直線状の２次光源からの光束は、リレー光学
系４０によって集光されて、長方形状に配列された複数
の光源像を形成する第２多光源像形成手段としてのオプ
ティカルインテグレータ５０に入射する。このオプティ
カルインテグレータ５０は、図１に示す如く、長方形状
のレンズ断面を有する複数の両凸形状のレンズ素子５０
ａが図１の（ｂ）の紙面方向に１列状に配置されて構成
されており、このレンズ素子５０ａは、この素子５０ａ
の断面形状（縦横比）がオプティカルインテグレータ３
０の断面形状（縦横比）と相似となるように構成されて
いる。そして、オプティカルインテグレータ５０全体と
しては正方形状の断面を有している。また、各々のレン
ズ素子５０ａは、図１の（ａ）の紙面方向と図１の
（ｂ）の紙面方向とで互いに等しい曲率（屈折力）を有
している。
形成された直線状の２次光源からの光束は、リレー光学
系４０によって集光されて、長方形状に配列された複数
の光源像を形成する第２多光源像形成手段としてのオプ
ティカルインテグレータ５０に入射する。このオプティ
カルインテグレータ５０は、図１に示す如く、長方形状
のレンズ断面を有する複数の両凸形状のレンズ素子５０
ａが図１の（ｂ）の紙面方向に１列状に配置されて構成
されており、このレンズ素子５０ａは、この素子５０ａ
の断面形状（縦横比）がオプティカルインテグレータ３
０の断面形状（縦横比）と相似となるように構成されて
いる。そして、オプティカルインテグレータ５０全体と
しては正方形状の断面を有している。また、各々のレン
ズ素子５０ａは、図１の（ａ）の紙面方向と図１の
（ｂ）の紙面方向とで互いに等しい曲率（屈折力）を有
している。
【００１７】このため、オプティカルインテグレータ５
０を構成する個々のレンズ素子５０ａを通過するオプテ
ィカルインテグレータ３０からの光束は、それぞれ集光
されて、各レンズ素子３０ａの射出側には光源像が形成
される。従って、オプティカルインテグレータ３０の射
出側位置Ａ2 には、正方形状に配列された複数の光源像
が形成され、ここには実質的に３次光源が形成される。
０を構成する個々のレンズ素子５０ａを通過するオプテ
ィカルインテグレータ３０からの光束は、それぞれ集光
されて、各レンズ素子３０ａの射出側には光源像が形成
される。従って、オプティカルインテグレータ３０の射
出側位置Ａ2 には、正方形状に配列された複数の光源像
が形成され、ここには実質的に３次光源が形成される。
【００１８】ここで、オプティカルインテグレータ５０
により形成される正方形状に配列された複数の光源像の
数は、オプティカルインテグレータ３０を構成するレン
ズ素子３０ａの数をＮ個とし、オプティカルインテグレ
ータ５０を構成するレンズ素子５０ａの数をＭ個とする
とき、Ｎ×Ｍ個形成される。すなわち、オプティカルイ
ンテグレータ３０により形成される複数の光源像が、リ
レー光学系４０によってオプティカルインテグレータ５
０を構成する各々のレンズ素子５０ａの光源像位置に形
成されるため、オプティカルインテグレータ５０の射出
側位置Ａ2 には、合計Ｎ×Ｍ個の光源像が形成される。
により形成される正方形状に配列された複数の光源像の
数は、オプティカルインテグレータ３０を構成するレン
ズ素子３０ａの数をＮ個とし、オプティカルインテグレ
ータ５０を構成するレンズ素子５０ａの数をＭ個とする
とき、Ｎ×Ｍ個形成される。すなわち、オプティカルイ
ンテグレータ３０により形成される複数の光源像が、リ
レー光学系４０によってオプティカルインテグレータ５
０を構成する各々のレンズ素子５０ａの光源像位置に形
成されるため、オプティカルインテグレータ５０の射出
側位置Ａ2 には、合計Ｎ×Ｍ個の光源像が形成される。
【００１９】なお、リレー光学系４０は、オプティカル
インテグレータ３０の入射面位置Ｂ 1 とオプティカルイ
ンテグレータ５０の入射面位置Ｂ2 とを共役にすると共
に、オプティカルインテグレータ３０の射出面位置Ａ1
とオプティカルインテグレータ５０の射出面位置Ａ2 と
を共役にしている。この３次光源が形成される位置Ａ 2
には、オプティカルインテグレータ５０の断面を内接す
る円形状の開口部を有する開口絞りＳ1 が設けられてお
り、この開口絞りＳ1 により円形状に形成された３次光
源からの光束は、コンデンサー光学系６０により集光さ
れて被照明物体としてのレチクルＲ上を円弧状に均一照
明する。
インテグレータ３０の入射面位置Ｂ 1 とオプティカルイ
ンテグレータ５０の入射面位置Ｂ2 とを共役にすると共
に、オプティカルインテグレータ３０の射出面位置Ａ1
とオプティカルインテグレータ５０の射出面位置Ａ2 と
を共役にしている。この３次光源が形成される位置Ａ 2
には、オプティカルインテグレータ５０の断面を内接す
る円形状の開口部を有する開口絞りＳ1 が設けられてお
り、この開口絞りＳ1 により円形状に形成された３次光
源からの光束は、コンデンサー光学系６０により集光さ
れて被照明物体としてのレチクルＲ上を円弧状に均一照
明する。
【００２０】ここで、コンデンサー光学系６０は、３次
光源をリレーするリレー光学系（６１、６２）と、この
リレー光学系（６１、６２）によりリレーされた３次光
源像からの光束を集光してレチクルＲ上に円弧状の照明
領域を直接的に形成する特殊反射鏡６３とを有してい
る。まず、リレー光学系（６１、６２）は、オプティカ
ルインテグレータ５０の射出面位置Ａ2 に前側焦点位置
が一致するように設けられた第１リレーレンズ６１と、
この第１リレーレンズ６１からの光束を集光して光源像
を後側焦点位置Ａ3 に形成する第２リレーレンズ６２と
から構成されている。そして、第１リレーレンズ６１の
後側焦点位置Ｂ3 には、レチクルＲ上を照明する照明領
域を正確に規定するために長方形状又はほぼ長方形状の
開口部を有する視野絞りＳ2 が設けられている。
光源をリレーするリレー光学系（６１、６２）と、この
リレー光学系（６１、６２）によりリレーされた３次光
源像からの光束を集光してレチクルＲ上に円弧状の照明
領域を直接的に形成する特殊反射鏡６３とを有してい
る。まず、リレー光学系（６１、６２）は、オプティカ
ルインテグレータ５０の射出面位置Ａ2 に前側焦点位置
が一致するように設けられた第１リレーレンズ６１と、
この第１リレーレンズ６１からの光束を集光して光源像
を後側焦点位置Ａ3 に形成する第２リレーレンズ６２と
から構成されている。そして、第１リレーレンズ６１の
後側焦点位置Ｂ3 には、レチクルＲ上を照明する照明領
域を正確に規定するために長方形状又はほぼ長方形状の
開口部を有する視野絞りＳ2 が設けられている。
【００２１】一方、特殊反射鏡６３は、図１に示す如
く、全体として円弧状で所定の曲率を持つ反射面６３ａ
を有しており、具体的には、放物線ＰＡの頂点Ｏからそ
の放物線ＰＡの対称軸Ａｘ0 に沿って所定の距離だけ隔
てた位置Ｙ0 をその対称軸Ａｘ 0 に対して垂直に通る基
準軸Ａｘ1 を中心に回転させた放物トーリック形状の回
転体の１部で構成されている。
く、全体として円弧状で所定の曲率を持つ反射面６３ａ
を有しており、具体的には、放物線ＰＡの頂点Ｏからそ
の放物線ＰＡの対称軸Ａｘ0 に沿って所定の距離だけ隔
てた位置Ｙ0 をその対称軸Ａｘ 0 に対して垂直に通る基
準軸Ａｘ1 を中心に回転させた放物トーリック形状の回
転体の１部で構成されている。
【００２２】ここで、図１の（ｂ）に示す如く、反射面
６３ａを形成する放物線ＰＡの頂点Ｏを原点とし、被照
明面（レチクルＲ）と一致する対称軸Ａｘ0 をＹ軸、対
称軸Ａｘ0 と垂直かつ被照明面（レチクルＲ）と垂直な
軸をＸ軸、反射面６３ａを形成する放物線ＰＡをｙ＝α
ｘ2 （但し、αは定数）とすると、基準軸Ａｘ1 は、原
点Ｏから３／（４α）だけ隔てた対称軸Ａｘ0 上で位置
Ｙ0 を通り、その位置Ｙ0 から１／（２α）隔てた基準
軸Ａｘ1 上の位置には、リレー光学系（６１，６２）に
より再結像されるオプティカルインテグレータ５０の光
源像の中心が形成される。
６３ａを形成する放物線ＰＡの頂点Ｏを原点とし、被照
明面（レチクルＲ）と一致する対称軸Ａｘ0 をＹ軸、対
称軸Ａｘ0 と垂直かつ被照明面（レチクルＲ）と垂直な
軸をＸ軸、反射面６３ａを形成する放物線ＰＡをｙ＝α
ｘ2 （但し、αは定数）とすると、基準軸Ａｘ1 は、原
点Ｏから３／（４α）だけ隔てた対称軸Ａｘ0 上で位置
Ｙ0 を通り、その位置Ｙ0 から１／（２α）隔てた基準
軸Ａｘ1 上の位置には、リレー光学系（６１，６２）に
より再結像されるオプティカルインテグレータ５０の光
源像の中心が形成される。
【００２３】従って、リレー光学系（６１，６２）によ
り再結像されるオプティカルインテグレータ５０の光源
像の中心位置からの光束は特殊反射鏡６３の集光作用に
より円弧状の光束断面を有する平行光束に変換され、原
点Ｏから１／（４α）だけ隔てた対称軸Ａｘ0 上の位置
を中心として円弧状の照明領域がレチクルＲ上に形成さ
れる。
り再結像されるオプティカルインテグレータ５０の光源
像の中心位置からの光束は特殊反射鏡６３の集光作用に
より円弧状の光束断面を有する平行光束に変換され、原
点Ｏから１／（４α）だけ隔てた対称軸Ａｘ0 上の位置
を中心として円弧状の照明領域がレチクルＲ上に形成さ
れる。
【００２４】ここで、特殊反射鏡６３の反射面６３ａの
形状を定量的に示せば、特殊反射鏡６３は、以下の
（１）式及び（２）式を満足する放物トーリック形状の
回転体の１部で構成されることが好ましい。
形状を定量的に示せば、特殊反射鏡６３は、以下の
（１）式及び（２）式を満足する放物トーリック形状の
回転体の１部で構成されることが好ましい。
【００２５】
【数１】
【００２６】
【数２】
【００２７】但し、ｘ，ｙ，ｚは、反射面６３ａを形成
する放物線ＰＡ（ｙ＝αｘ2 ）の頂点Ｏを原点として、
対称軸Ａｘ0 と垂直かつ被照明面と垂直な方向をＸ軸、
対称軸Ａｘ0 と一致する方向をＹ軸、基準軸Ａｘ1 に垂
直かつ対称軸Ａｘ0 に垂直な方向をＺ軸とした時の座標
を示し、またＲは、基準軸Ａｘ1 と対称軸Ａｘ0 との交
点Ｙ0 から反射面６３ａを形成する放物線ＰＡ（ｙ＝α
ｘ2 ）頂点Ｏまでの距離を示している。
する放物線ＰＡ（ｙ＝αｘ2 ）の頂点Ｏを原点として、
対称軸Ａｘ0 と垂直かつ被照明面と垂直な方向をＸ軸、
対称軸Ａｘ0 と一致する方向をＹ軸、基準軸Ａｘ1 に垂
直かつ対称軸Ａｘ0 に垂直な方向をＺ軸とした時の座標
を示し、またＲは、基準軸Ａｘ1 と対称軸Ａｘ0 との交
点Ｙ0 から反射面６３ａを形成する放物線ＰＡ（ｙ＝α
ｘ2 ）頂点Ｏまでの距離を示している。
【００２８】以上の（１）式及び（２）式を満足する
と、位置Ａ3 に形成される光源像から発散する光束は特
殊反射鏡３により円弧状の光束断面を有する平行光束に
変換されて、テレセントリック性及びケーラー照明状態
が維持された円弧状の照明領域が形成される。なお、位
置Ａ3 に形成される光源像の中心は座標（(2α)-1，３
(4α)-1，０）上となり、図１の（ｂ）に示す被照射領
域の中心ＣBFは、以下の（３）式を満足するＹＺ平面内
の円の１部となる。
と、位置Ａ3 に形成される光源像から発散する光束は特
殊反射鏡３により円弧状の光束断面を有する平行光束に
変換されて、テレセントリック性及びケーラー照明状態
が維持された円弧状の照明領域が形成される。なお、位
置Ａ3 に形成される光源像の中心は座標（(2α)-1，３
(4α)-1，０）上となり、図１の（ｂ）に示す被照射領
域の中心ＣBFは、以下の（３）式を満足するＹＺ平面内
の円の１部となる。
【００２９】
【数３】
【００３０】以上のコンデンサー光学系の構成により、
光量損失を招くことなく、高い照明効率のもとで、レチ
クルＲ上には、円弧状の照明領域を直接的に形成するこ
とができる。次に、図１に示した照明光学装置を用いて
レチクルＲ上の回路パターンをウエハＷ上への転写につ
いて図２を参照しながら説明する。
光量損失を招くことなく、高い照明効率のもとで、レチ
クルＲ上には、円弧状の照明領域を直接的に形成するこ
とができる。次に、図１に示した照明光学装置を用いて
レチクルＲ上の回路パターンをウエハＷ上への転写につ
いて図２を参照しながら説明する。
【００３１】図２は、図１に示した照明光学装置を用い
てレチクルＲ上の回路パターンをウエハＷ上に転写する
投影露光部の構成を示している。図２に示す如く、レチ
クルステージＲＳに保持されたレチクルＲとウエハステ
ージＷＳに載置されたウエハＷとは投影光学系８０に関
して共役に配置されており、特殊反射鏡６３の集光作用
により円弧照明されたレチクルＲの回路パターン部分が
投影光学系８０によってウエハＷ上に投影される。
てレチクルＲ上の回路パターンをウエハＷ上に転写する
投影露光部の構成を示している。図２に示す如く、レチ
クルステージＲＳに保持されたレチクルＲとウエハステ
ージＷＳに載置されたウエハＷとは投影光学系８０に関
して共役に配置されており、特殊反射鏡６３の集光作用
により円弧照明されたレチクルＲの回路パターン部分が
投影光学系８０によってウエハＷ上に投影される。
【００３２】投影光学系８０は、基本構成として凹面鏡
８１と凸面鏡８２とを有しており、凹面鏡８１と凸面鏡
８２との曲率中心がほぼ一致するように設けられてい
る。さらにレチクルＲと凹面鏡８１との間、及び凸面鏡
８２とウエハＷとの間には、それぞれ光路を折り曲げる
反射鏡Ｍ1 ，Ｍ2 が設けられている。このとき、投影光
学系８０の入射瞳は、ほぼ凸面鏡８２の近傍に位置して
おり、この入射瞳は、リレー光学系の第２リレーレンズ
６２により形成される光源像と共役となっている。従っ
て、レチクル上方に設けられた照明光学系により形成さ
れる光源像が投影光学系の入射瞳に形成されるため、所
謂ケーラー照明がなされる。
８１と凸面鏡８２とを有しており、凹面鏡８１と凸面鏡
８２との曲率中心がほぼ一致するように設けられてい
る。さらにレチクルＲと凹面鏡８１との間、及び凸面鏡
８２とウエハＷとの間には、それぞれ光路を折り曲げる
反射鏡Ｍ1 ，Ｍ2 が設けられている。このとき、投影光
学系８０の入射瞳は、ほぼ凸面鏡８２の近傍に位置して
おり、この入射瞳は、リレー光学系の第２リレーレンズ
６２により形成される光源像と共役となっている。従っ
て、レチクル上方に設けられた照明光学系により形成さ
れる光源像が投影光学系の入射瞳に形成されるため、所
謂ケーラー照明がなされる。
【００３３】以上の構成による実際の露光においては、
レチクルステージＲＳ及びウエハステージＷＳとが矢印
方向へ移動して、レチクル上の回路パターンがウエハＷ
上に転写されるが、レチクル上の回路パターンは高い照
明効率のもとで円弧状に均一照明されているため、従来
よりも格段に高いスループットで走査露光が実現でき
る。
レチクルステージＲＳ及びウエハステージＷＳとが矢印
方向へ移動して、レチクル上の回路パターンがウエハＷ
上に転写されるが、レチクル上の回路パターンは高い照
明効率のもとで円弧状に均一照明されているため、従来
よりも格段に高いスループットで走査露光が実現でき
る。
【００３４】なお、図１に示す第１実施例では平行光束
供給部として平行光束を供給するエキシマレーザー等と
しているが、これに限るものではなく、例えば、ｇ線
（436nm)又はｉ線（365nm)等の波長光を出力する水銀ア
ーク灯とこの水銀アーク灯からの光を集光する楕円鏡と
この楕円鏡により集光された光束を平行光束に変換する
コリメータレンズ系とを用いて平行光束供給部を構成し
ても良い。また、本実施例では、投影光学系８０を反射
系で構成しているが、この投影光学系８０を屈折系で構
成して良いことは言うまでもない。
供給部として平行光束を供給するエキシマレーザー等と
しているが、これに限るものではなく、例えば、ｇ線
（436nm)又はｉ線（365nm)等の波長光を出力する水銀ア
ーク灯とこの水銀アーク灯からの光を集光する楕円鏡と
この楕円鏡により集光された光束を平行光束に変換する
コリメータレンズ系とを用いて平行光束供給部を構成し
ても良い。また、本実施例では、投影光学系８０を反射
系で構成しているが、この投影光学系８０を屈折系で構
成して良いことは言うまでもない。
【００３５】次に、本発明による第２実施例を図３を参
照しながら説明する。第２実施例は、被照射面としての
レチクルＲ上を長方形状（スリット状）に照明する照明
光学装置を半導体製造用の露光装置に応用した例を示す
ものであり、図１及び図２に示す第１実施例と異なる所
は、図３に示す如く、屈折系のコンデンサー光学系６０
を用いてレチクルＲ上を長方形状に照明するようにした
点、及び屈折系の投影光学系８０を用いてレチクルＲ上
の回路パターンをウエハＷ上に転写するようにした点で
ある。
照しながら説明する。第２実施例は、被照射面としての
レチクルＲ上を長方形状（スリット状）に照明する照明
光学装置を半導体製造用の露光装置に応用した例を示す
ものであり、図１及び図２に示す第１実施例と異なる所
は、図３に示す如く、屈折系のコンデンサー光学系６０
を用いてレチクルＲ上を長方形状に照明するようにした
点、及び屈折系の投影光学系８０を用いてレチクルＲ上
の回路パターンをウエハＷ上に転写するようにした点で
ある。
【００３６】図３に示す如く、エキシマレーザー１０か
ら出力される平行光束は、ビーム整形光学系２０を通過
して所定のビーム断面の光束に変換された後、正方形状
のレンズ断面を有する複数のレンズ素子３０ａが紙面と
垂直な方向において１列状に配列されて構成されたオプ
ティカルインテグレータ３０にて集光されて、これの射
出側面位置Ａ1 の紙面と垂直な方向には１列状に配列さ
れた複数の光源像が形成される。そして、この複数の光
源像からの光束は、リレー光学系４０を通過後、長方形
状のレンズ断面を有する複数のレンズ素子５０ａが正方
形状に配列されて構成されるオプティカルインテグレー
タ５０により集光作用を受けて、これの射出側面位置Ａ
2 には正方形状に配列された複数の光源像が形成され
る。この光源像位置Ａ2 には円形状の開口部を有する開
口絞りＳ1 が設けられており、この開口絞りＳ1 により
円形状となった複数の光源像からの光束は、被照射面
（レチクルＲ）を長方形状に照明するための屈折系のコ
ンデンサー光学系６０に入射する。このコンデンサー光
学系６０は、これの前側焦点位置がオプティカルインテ
グレータ５０の射出側面の位置Ａ2 と一致し、これの後
側焦点位置がレチクルＲの被照明面に一致するように配
置されている。これにより、オプティカルインテグレー
タ５０により形成される複数の光源像からの光束はコン
デンサー光学系６０の集光作用を受けてレチクルＲ上を
重畳的に長方形状に均一照明する。
ら出力される平行光束は、ビーム整形光学系２０を通過
して所定のビーム断面の光束に変換された後、正方形状
のレンズ断面を有する複数のレンズ素子３０ａが紙面と
垂直な方向において１列状に配列されて構成されたオプ
ティカルインテグレータ３０にて集光されて、これの射
出側面位置Ａ1 の紙面と垂直な方向には１列状に配列さ
れた複数の光源像が形成される。そして、この複数の光
源像からの光束は、リレー光学系４０を通過後、長方形
状のレンズ断面を有する複数のレンズ素子５０ａが正方
形状に配列されて構成されるオプティカルインテグレー
タ５０により集光作用を受けて、これの射出側面位置Ａ
2 には正方形状に配列された複数の光源像が形成され
る。この光源像位置Ａ2 には円形状の開口部を有する開
口絞りＳ1 が設けられており、この開口絞りＳ1 により
円形状となった複数の光源像からの光束は、被照射面
（レチクルＲ）を長方形状に照明するための屈折系のコ
ンデンサー光学系６０に入射する。このコンデンサー光
学系６０は、これの前側焦点位置がオプティカルインテ
グレータ５０の射出側面の位置Ａ2 と一致し、これの後
側焦点位置がレチクルＲの被照明面に一致するように配
置されている。これにより、オプティカルインテグレー
タ５０により形成される複数の光源像からの光束はコン
デンサー光学系６０の集光作用を受けてレチクルＲ上を
重畳的に長方形状に均一照明する。
【００３７】この様に、長方形状に照明されたレチクル
Ｒ上の回路パターンは、投影光学系８０によりウエハＷ
上に縮小転写され、レチクルＲを保持するレチクルステ
ージＲＳとウエハＷを保持するウエハステージＷＳとが
矢印方向へ移動することによりレチクルＲ上の全面に形
成された回路パターンがウエハＷ上に転写される。この
とき、オプティカルインテグレータ５０により形成され
る複数の光源像は、不図示であるが投影光学系８０の瞳
（入射瞳）位置上に形成されるため、ケーラー照明のも
とでレチクルＲ上のパターンがウエハＷ上に転写され
る。
Ｒ上の回路パターンは、投影光学系８０によりウエハＷ
上に縮小転写され、レチクルＲを保持するレチクルステ
ージＲＳとウエハＷを保持するウエハステージＷＳとが
矢印方向へ移動することによりレチクルＲ上の全面に形
成された回路パターンがウエハＷ上に転写される。この
とき、オプティカルインテグレータ５０により形成され
る複数の光源像は、不図示であるが投影光学系８０の瞳
（入射瞳）位置上に形成されるため、ケーラー照明のも
とでレチクルＲ上のパターンがウエハＷ上に転写され
る。
【００３８】なお、第２実施例では、図１に示す第１実
施例と同様に、平行光束供給部として平行光束を供給す
るエキシマレーザー等としているが、例えば、図４に示
す如く、楕円鏡１２と、この楕円鏡１２の第１焦点位置
に配置されたｇ線（436nm)又はｉ線（365nm)等の波長光
を出力する水銀アーク灯１１と、この水銀アーク灯１１
からの光を楕円鏡１２により集光して一旦楕円鏡の第２
焦点位置に光源像を形成した光束を平行光束に変換する
コリメータレンズ系１３とを用いて平行光束供給部を構
成しても良い。
施例と同様に、平行光束供給部として平行光束を供給す
るエキシマレーザー等としているが、例えば、図４に示
す如く、楕円鏡１２と、この楕円鏡１２の第１焦点位置
に配置されたｇ線（436nm)又はｉ線（365nm)等の波長光
を出力する水銀アーク灯１１と、この水銀アーク灯１１
からの光を楕円鏡１２により集光して一旦楕円鏡の第２
焦点位置に光源像を形成した光束を平行光束に変換する
コリメータレンズ系１３とを用いて平行光束供給部を構
成しても良い。
【００３９】ところで、図１〜図４に示した各実施例の
２つのオプティカルインテグレータ（３０，５０）の最
適な構成について説明する。図１及び図２に示した第１
実施例では、図５の（ａ）に示す如く、レチクルＲ上に
円弧状の照明領域を形成し、図３に示した第２実施例と
図４に示した第２実施例の変形例では、図５の（ｂ）に
示す如く、レチクルＲ上に長方形状（スリット状）の照
明領域を形成しているが、２つのオプティカルインテグ
レータ（３０，５０）は、レチクルＲ上に形成される円
弧状又は長方形状の照明領域の大きさに見合う大きさを
持つ光源像を形成することが望ましい。
２つのオプティカルインテグレータ（３０，５０）の最
適な構成について説明する。図１及び図２に示した第１
実施例では、図５の（ａ）に示す如く、レチクルＲ上に
円弧状の照明領域を形成し、図３に示した第２実施例と
図４に示した第２実施例の変形例では、図５の（ｂ）に
示す如く、レチクルＲ上に長方形状（スリット状）の照
明領域を形成しているが、２つのオプティカルインテグ
レータ（３０，５０）は、レチクルＲ上に形成される円
弧状又は長方形状の照明領域の大きさに見合う大きさを
持つ光源像を形成することが望ましい。
【００４０】今、図５及び図６に示す如く、円弧状の照
明領域の中心部の幅又は長方形状の照明領域の短手方向
の長さをｓ、円弧（弦）の長さ又は長方形状の照明領域
の長手方向の長さをｔ、オプティカルインテグレータ３
０全体の断面での長手方向の長さをｍ1 、オプティカル
インテグレータ３０全体の断面での長手方向の長さをｎ
1 とするとき、オプティカルインテグレータ３０は、
明領域の中心部の幅又は長方形状の照明領域の短手方向
の長さをｓ、円弧（弦）の長さ又は長方形状の照明領域
の長手方向の長さをｔ、オプティカルインテグレータ３
０全体の断面での長手方向の長さをｍ1 、オプティカル
インテグレータ３０全体の断面での長手方向の長さをｎ
1 とするとき、オプティカルインテグレータ３０は、
【００４１】
【数４】ｓ／ｔ＝ｎ1 ／ｍ1 ・・・・・ （４）
の関係をほぼ満足するように構成することが望ましい。
このとき、例えば、オプティカルインテグレータ３０を
構成する個々のレンズ素子３０ａの断面の縦横の長さの
比を１対１とすると、このレンズ素子３０ａは、ｍ1 ／
ｎ1 個だけ１列的に配列されることになる。
このとき、例えば、オプティカルインテグレータ３０を
構成する個々のレンズ素子３０ａの断面の縦横の長さの
比を１対１とすると、このレンズ素子３０ａは、ｍ1 ／
ｎ1 個だけ１列的に配列されることになる。
【００４２】また、オプティカルインテグレータ５０を
構成する各々のレンズ素子５０ａの射出側にはそれぞれ
オプティカルインテグレータ３０による複数の光源像が
形成されるため、図７に示す如く、オプティカルインテ
グレータ５０を構成するレンズ素子５０ａの断面での長
手方向の長さをｍ2 、レンズ素子５０ａの断面での長手
方向の長さをｍ2 とするとき、レンズ素子５０ａは
構成する各々のレンズ素子５０ａの射出側にはそれぞれ
オプティカルインテグレータ３０による複数の光源像が
形成されるため、図７に示す如く、オプティカルインテ
グレータ５０を構成するレンズ素子５０ａの断面での長
手方向の長さをｍ2 、レンズ素子５０ａの断面での長手
方向の長さをｍ2 とするとき、レンズ素子５０ａは
【００４３】
【数５】
ｎ1 ／ｍ1 ＝ｎ2 ／ｍ2 （＝ｓ／ｔ） ・・・・・ （５）
を満足することが好ましい。このとき、例えば、オプテ
ィカルインテグレータ５０の全体の断面が正確な正方形
で構成されているとすると、このレンズ素子５０ａは、
ｍ2 ／ｎ2 個だけ１列的に配列されることになる。
ィカルインテグレータ５０の全体の断面が正確な正方形
で構成されているとすると、このレンズ素子５０ａは、
ｍ2 ／ｎ2 個だけ１列的に配列されることになる。
【００４４】ここで、一例として、円弧状の照明領域で
の円弧（弦）の長さｔに対するこの領域の中心部の幅ｓ
の比率、又は長方形状の照明領域での短手方向の長さｔ
に対するこの領域での長手方向の長さｓの比率を１／１
１とし、レンズ素子３０ａの断面の縦横の長さの比を１
対１、オプティカルインテグレータ５０の全体の断面が
正確な正方形でとなるように構成されているものとする
と、オプティカルインテグレータ３０では、図６に示す
如く、１１個のレンズ素子３０ａが１列的に配置され、
オプティカルインテグレータ５０では、図７に示す如
く、１１個のレンズ素子５０ａが１列的に配置されるこ
とになる。従って、オプティカルインテグレータ３０の
射出側には、直線状（１列状）に配列された１１個の光
源像が形成され、オプティカルインテグレータ５０の射
出側には、正方形状に配列された１２１個（１１×１１
個）の光源像が形成される。これにより、高い照明効率
のもとでレチクルＲ上を円弧状又は長方形状に均一照明
することができる。
の円弧（弦）の長さｔに対するこの領域の中心部の幅ｓ
の比率、又は長方形状の照明領域での短手方向の長さｔ
に対するこの領域での長手方向の長さｓの比率を１／１
１とし、レンズ素子３０ａの断面の縦横の長さの比を１
対１、オプティカルインテグレータ５０の全体の断面が
正確な正方形でとなるように構成されているものとする
と、オプティカルインテグレータ３０では、図６に示す
如く、１１個のレンズ素子３０ａが１列的に配置され、
オプティカルインテグレータ５０では、図７に示す如
く、１１個のレンズ素子５０ａが１列的に配置されるこ
とになる。従って、オプティカルインテグレータ３０の
射出側には、直線状（１列状）に配列された１１個の光
源像が形成され、オプティカルインテグレータ５０の射
出側には、正方形状に配列された１２１個（１１×１１
個）の光源像が形成される。これにより、高い照明効率
のもとでレチクルＲ上を円弧状又は長方形状に均一照明
することができる。
【００４５】以上の図１〜図４の各実施例においては２
つのオプティカルインテグレータ（３０，５０）を構成
するレンズ素子を１列的に構成した例について述べた
が、次に、各実施例の変形例として、オプティカルイン
テグレータ３０のレンズ素子３０ａを２列以上構成した
例、さらにはオプティカルインテグレータ５０のレンズ
素子を２列以上に構成した例について説明する。
つのオプティカルインテグレータ（３０，５０）を構成
するレンズ素子を１列的に構成した例について述べた
が、次に、各実施例の変形例として、オプティカルイン
テグレータ３０のレンズ素子３０ａを２列以上構成した
例、さらにはオプティカルインテグレータ５０のレンズ
素子を２列以上に構成した例について説明する。
【００４６】まず、図１〜図４の各実施例においては、
図６に示す如き複数のレンズ素子が１列状に配列された
オプティカルインテグレータ３０を用いているが、これ
の代わりに図８に示す如きオプティカルインテグレータ
３０を設けた例について説明する。図８には、Ｘ方向と
これと垂直なＺ方向とで等しい曲率（屈折力）を持つ複
数のレンズ素子３０ａを２列状に配列して構成したオプ
ティカルインテグレータ３０を示しており、ここで、こ
のレンズ素子３０ａは正方形状のレンズ断面を有し、オ
プティカルインテグレータ３０全体としては上記（４）
式を満足するレンズ断面を有しているものとする。
図６に示す如き複数のレンズ素子が１列状に配列された
オプティカルインテグレータ３０を用いているが、これ
の代わりに図８に示す如きオプティカルインテグレータ
３０を設けた例について説明する。図８には、Ｘ方向と
これと垂直なＺ方向とで等しい曲率（屈折力）を持つ複
数のレンズ素子３０ａを２列状に配列して構成したオプ
ティカルインテグレータ３０を示しており、ここで、こ
のレンズ素子３０ａは正方形状のレンズ断面を有し、オ
プティカルインテグレータ３０全体としては上記（４）
式を満足するレンズ断面を有しているものとする。
【００４７】今、図８に示す如きオプティカルインテグ
レータ３０を構成するレンズ素子３０ａの列の数をＮ1
とすると、複数のレンズ素子３０ａがＮ1 列で構成され
るオプティカルインテグレータ３０は、Ｎ1 2ｍ1 ／ｎ1
個のレンズ素子３０ａで構成されることになり、これの
射出側には、Ｎ1 2ｍ1 ／ｎ1 個の長方形状に配列された
複数の光源像が形成される。
レータ３０を構成するレンズ素子３０ａの列の数をＮ1
とすると、複数のレンズ素子３０ａがＮ1 列で構成され
るオプティカルインテグレータ３０は、Ｎ1 2ｍ1 ／ｎ1
個のレンズ素子３０ａで構成されることになり、これの
射出側には、Ｎ1 2ｍ1 ／ｎ1 個の長方形状に配列された
複数の光源像が形成される。
【００４８】従って、図７に示す如きオプティカルイン
テグレータ５０を構成するレンズ素子５０ａが上記
（５）式を満足し、レンズ素子５０ａがｍ2 ／ｎ2 個だ
け１列的に配列されてオプティカルインテグレータ５０
の全体の断面が正確な正方形で構成されている場合、オ
プティカルインテグレータ５０の射出側には、正方形状
に配列されたＮ1 2ｍ1 ｍ2 ／（ｎ1 ｎ2 ）個の光源像が
形成され、第１実施例の場合よりも、Ｎ1 2倍もの多くの
光源像を形成することが可能となり、被照射面としての
レチクルＲ上でのより均一な照度を得ることができる。
テグレータ５０を構成するレンズ素子５０ａが上記
（５）式を満足し、レンズ素子５０ａがｍ2 ／ｎ2 個だ
け１列的に配列されてオプティカルインテグレータ５０
の全体の断面が正確な正方形で構成されている場合、オ
プティカルインテグレータ５０の射出側には、正方形状
に配列されたＮ1 2ｍ1 ｍ2 ／（ｎ1 ｎ2 ）個の光源像が
形成され、第１実施例の場合よりも、Ｎ1 2倍もの多くの
光源像を形成することが可能となり、被照射面としての
レチクルＲ上でのより均一な照度を得ることができる。
【００４９】ここで、一例として、円弧状の照明領域で
の円弧（弦）の長さｔに対する中心部の幅ｓの比率、又
は長方形状の照明領域での短手方向の長さｔに対するこ
の領域での長手方向の長さｓの比率を１／１１とし、レ
ンズ素子３０ａの断面の縦横の長さを比を１対１、オプ
ティカルインテグレータ５０の全体の断面が正確な正方
形で構成されているものとすると、図８に示す如く、オ
プティカルインテグレータ３０では、４４個のレンズ素
子３０ａが２列状に配置され、オプティカルインテグレ
ータ５０では、図７に示す如く、１１個のレンズ素子５
０ａが１列的に配置されることになる。従って、オプテ
ィカルインテグレータ３０の射出側には、２列状に配列
された４４個の光源像が形成され、オプティカルインテ
グレータ５０の射出側には、正方形状に配列された４８
４個（４４×１１個）の光源像が形成される。
の円弧（弦）の長さｔに対する中心部の幅ｓの比率、又
は長方形状の照明領域での短手方向の長さｔに対するこ
の領域での長手方向の長さｓの比率を１／１１とし、レ
ンズ素子３０ａの断面の縦横の長さを比を１対１、オプ
ティカルインテグレータ５０の全体の断面が正確な正方
形で構成されているものとすると、図８に示す如く、オ
プティカルインテグレータ３０では、４４個のレンズ素
子３０ａが２列状に配置され、オプティカルインテグレ
ータ５０では、図７に示す如く、１１個のレンズ素子５
０ａが１列的に配置されることになる。従って、オプテ
ィカルインテグレータ３０の射出側には、２列状に配列
された４４個の光源像が形成され、オプティカルインテ
グレータ５０の射出側には、正方形状に配列された４８
４個（４４×１１個）の光源像が形成される。
【００５０】次に、図１〜図４の各実施例においては、
図７に示す如く、複数のレンズ素子５０ａが１列状に配
置されたオプティカルインテグレータ５０を示したが、
これの代わりに図９に示す如きオプティカルインテグレ
ータ５０を設けた例について説明する。図９には、Ｘ方
向とこれと垂直なＺ方向とで等しい曲率（屈折力）を持
つ複数の複数のレンズ素子５０ａを２列状に配列して構
成したオプティカルインテグレータ５０を示しており、
ここで、オプティカルインテグレータ５０全体が正方形
状となるように個々のレンズ素子５０ａは上記（５）式
を満足するように構成されているものとする。
図７に示す如く、複数のレンズ素子５０ａが１列状に配
置されたオプティカルインテグレータ５０を示したが、
これの代わりに図９に示す如きオプティカルインテグレ
ータ５０を設けた例について説明する。図９には、Ｘ方
向とこれと垂直なＺ方向とで等しい曲率（屈折力）を持
つ複数の複数のレンズ素子５０ａを２列状に配列して構
成したオプティカルインテグレータ５０を示しており、
ここで、オプティカルインテグレータ５０全体が正方形
状となるように個々のレンズ素子５０ａは上記（５）式
を満足するように構成されているものとする。
【００５１】今、図９に示す如きオプティカルインテグ
レータ５０を構成するレンズ素子５０ａの列の数をＮ2
とすると、レンズ素子５０ａがＮ2 列で構成されるオプ
ティカルインテグレータ５０は、Ｎ2 2ｍ2 ／ｎ2 個のレ
ンズ素子５０ａで構成されることになる。このため、前
述の如く、ｍ1 ／ｎ1 個のレンズ素子３０ａが１列的に
配列された構成を有するオプティカルインテグレータ３
０の射出側には、直線状に配列されたｍ1 ／ｎ1 個の光
源像が形成され、Ｎ2 2ｍ2 ／ｎ2 個のレンズ素子５０ａ
がＮ1 列で構成されるオプティカルインテグレータ５０
の射出側には、Ｎ2 2ｍ1 ｍ2 ／（ｎ1 ｎ2 ）個の正方形
状に配列された複数の光源像が形成される。従って、第
１実施例の場合よりも、Ｎ2 2倍もの多くの光源像を形成
することが可能となり、被照射面としてのレチクルＲ上
でのより均一な照度を得ることができる。
レータ５０を構成するレンズ素子５０ａの列の数をＮ2
とすると、レンズ素子５０ａがＮ2 列で構成されるオプ
ティカルインテグレータ５０は、Ｎ2 2ｍ2 ／ｎ2 個のレ
ンズ素子５０ａで構成されることになる。このため、前
述の如く、ｍ1 ／ｎ1 個のレンズ素子３０ａが１列的に
配列された構成を有するオプティカルインテグレータ３
０の射出側には、直線状に配列されたｍ1 ／ｎ1 個の光
源像が形成され、Ｎ2 2ｍ2 ／ｎ2 個のレンズ素子５０ａ
がＮ1 列で構成されるオプティカルインテグレータ５０
の射出側には、Ｎ2 2ｍ1 ｍ2 ／（ｎ1 ｎ2 ）個の正方形
状に配列された複数の光源像が形成される。従って、第
１実施例の場合よりも、Ｎ2 2倍もの多くの光源像を形成
することが可能となり、被照射面としてのレチクルＲ上
でのより均一な照度を得ることができる。
【００５２】ここで、一例として、円弧状の照明領域で
の円弧（弦）の長さｔに対する中心部の幅ｓの比率、又
は長方形状の照明領域での短手方向の長さｔに対するこ
の領域での長手方向の長さｓの比率を１／１１とし、レ
ンズ素子３０ａの断面の縦横の長さを比を１対１、オプ
ティカルインテグレータ５０の全体の断面が正確な正方
形で構成されているものとすると、オプティカルインテ
グレータ３０では、図６に示す如く、１１個のレンズ素
子３０ａが１列状に配置され、オプティカルインテグレ
ータ５０では、図９に示す如く、４４個のレンズ素子５
０ａが２列状に配置されることになる。従って、オプテ
ィカルインテグレータ３０の射出側には、１列状に配列
された１１個の光源像が形成され、オプティカルインテ
グレータ５０の射出側には、正方形状に配列された４８
４個（１１×４４個）の光源像が形成される。
の円弧（弦）の長さｔに対する中心部の幅ｓの比率、又
は長方形状の照明領域での短手方向の長さｔに対するこ
の領域での長手方向の長さｓの比率を１／１１とし、レ
ンズ素子３０ａの断面の縦横の長さを比を１対１、オプ
ティカルインテグレータ５０の全体の断面が正確な正方
形で構成されているものとすると、オプティカルインテ
グレータ３０では、図６に示す如く、１１個のレンズ素
子３０ａが１列状に配置され、オプティカルインテグレ
ータ５０では、図９に示す如く、４４個のレンズ素子５
０ａが２列状に配置されることになる。従って、オプテ
ィカルインテグレータ３０の射出側には、１列状に配列
された１１個の光源像が形成され、オプティカルインテ
グレータ５０の射出側には、正方形状に配列された４８
４個（１１×４４個）の光源像が形成される。
【００５３】以上の如く、各オプティカルインテグレー
タ（３０，５０）の内の一方を複数のレチクル素子が１
列に配置されたオプティカルインテグレータとし、他方
を複数のレンズ素子が２列以上に配置されたオプティカ
ルインテグレータとして構成することが可能であるが、
さらには、図８及び図９に示す如く、複数のレンズ素子
が２列以上に配置された２つのオプティカルインテグレ
ータ（３０，５０）を組み合わせても良い。
タ（３０，５０）の内の一方を複数のレチクル素子が１
列に配置されたオプティカルインテグレータとし、他方
を複数のレンズ素子が２列以上に配置されたオプティカ
ルインテグレータとして構成することが可能であるが、
さらには、図８及び図９に示す如く、複数のレンズ素子
が２列以上に配置された２つのオプティカルインテグレ
ータ（３０，５０）を組み合わせても良い。
【００５４】この場合、複数のレンズ素子３０ａがＮ1
列で構成されるオプティカルインテグレータ３０は、Ｎ
1 2ｍ1 ／ｎ1 個のレンズ素子３０ａで構成されることに
なり、複数のレンズ素子５０ａがＮ2 列で構成されるオ
プティカルインテグレータ５０は、Ｎ2 2ｍ2 ／ｎ2 個の
レンズ素子５０ａで構成されることになる。従って、オ
プティカルインテグレータ３０の射出側には、Ｎ1 2ｍ1
／ｎ1 個の長方形状に配列された複数の光源像が形成さ
れ、オプティカルインテグレータ５０の射出側には、Ｎ
1 2Ｎ2 2ｍ1 ｍ2 ／（ｎ1 ｎ2 ）個の正方形状に配列され
た複数の光源像が形成される。
列で構成されるオプティカルインテグレータ３０は、Ｎ
1 2ｍ1 ／ｎ1 個のレンズ素子３０ａで構成されることに
なり、複数のレンズ素子５０ａがＮ2 列で構成されるオ
プティカルインテグレータ５０は、Ｎ2 2ｍ2 ／ｎ2 個の
レンズ素子５０ａで構成されることになる。従って、オ
プティカルインテグレータ３０の射出側には、Ｎ1 2ｍ1
／ｎ1 個の長方形状に配列された複数の光源像が形成さ
れ、オプティカルインテグレータ５０の射出側には、Ｎ
1 2Ｎ2 2ｍ1 ｍ2 ／（ｎ1 ｎ2 ）個の正方形状に配列され
た複数の光源像が形成される。
【００５５】従って、複数のレンズ素子が２列以上に配
置された２つのオプティカルインテグレータ（３０，５
０）を組み合わせることにより、２つのオプティカルイ
ンテグレータによる相乗的な照度均一性の効果を得るこ
とができ極めて有効である。なお、以上にて述べた各実
施例では、オプティカルインテグレータ３０を第２多光
源像形成手段として機能させて、正方形状に配列された
複数の光源像を形成しているが、この光源像位置に設け
られた開口絞りＳ1 により円形状の光束に制限している
ため、オプティカルインテグレータ３０の断面形状を正
方形状からやや崩して、開口絞りＳ1 の円形開口部の形
状に見合う円形に近い形状で構成して良いことは言うま
でもない。
置された２つのオプティカルインテグレータ（３０，５
０）を組み合わせることにより、２つのオプティカルイ
ンテグレータによる相乗的な照度均一性の効果を得るこ
とができ極めて有効である。なお、以上にて述べた各実
施例では、オプティカルインテグレータ３０を第２多光
源像形成手段として機能させて、正方形状に配列された
複数の光源像を形成しているが、この光源像位置に設け
られた開口絞りＳ1 により円形状の光束に制限している
ため、オプティカルインテグレータ３０の断面形状を正
方形状からやや崩して、開口絞りＳ1 の円形開口部の形
状に見合う円形に近い形状で構成して良いことは言うま
でもない。
【００５６】さて、次に、本発明による第３実施例を図
１０及び図１１を参照しながら説明する。図１０におけ
る（ａ）は第３実施例の装置を真上から見た時の構成を
示す図であり、（ｂ）は（ａ）の装置を横方向から見た
時の断面構成を示す図である。第３実施例は、図１及び
図２に示した第１実施例の２つのオプティカルインテグ
レータ（３０，５０）の代わりに図１２に示す如くガラ
スロッド等の内面反射型の光学部材（角柱状の内面反射
型インテグレータ）を用いてレチクルＲ上を円弧状に均
一照明する例を示すものである。
１０及び図１１を参照しながら説明する。図１０におけ
る（ａ）は第３実施例の装置を真上から見た時の構成を
示す図であり、（ｂ）は（ａ）の装置を横方向から見た
時の断面構成を示す図である。第３実施例は、図１及び
図２に示した第１実施例の２つのオプティカルインテグ
レータ（３０，５０）の代わりに図１２に示す如くガラ
スロッド等の内面反射型の光学部材（角柱状の内面反射
型インテグレータ）を用いてレチクルＲ上を円弧状に均
一照明する例を示すものである。
【００５７】図１０に示す如く、エキシマレーザー１０
から出力される平行光束は、ビーム整形光学系２０を通
過して所定のビーム断面の光束に変換された後、直線状
に配列された複数の光源像を形成する第１多光源像形成
手段３００に入射する。この第１多光源像形成手段３０
０は、ビーム整形光学系２０からの平行光束を集光する
集光レンズ３０１と、ほぼ正方形状の断面を有する内面
反射型の光学部材３０２とで構成されており、集光レン
ズ３０１を通過した光束は内面反射型の光学部材３０２
の入射面位置Ａ11に光源像が形成された後、この光源像
からの光束は内面反射型の光学部材内で内面反射を繰り
返し、部材３０２の射出端から射出する。このとき、内
面反射型の光学部材３０２の入射面位置Ａ11には、直線
状または長方形状の複数の光源像（虚像）が形成され、
入射面位置Ａ11上に複数の光源像があるかの如く部材３
０２の射出端から光束が射出する。
から出力される平行光束は、ビーム整形光学系２０を通
過して所定のビーム断面の光束に変換された後、直線状
に配列された複数の光源像を形成する第１多光源像形成
手段３００に入射する。この第１多光源像形成手段３０
０は、ビーム整形光学系２０からの平行光束を集光する
集光レンズ３０１と、ほぼ正方形状の断面を有する内面
反射型の光学部材３０２とで構成されており、集光レン
ズ３０１を通過した光束は内面反射型の光学部材３０２
の入射面位置Ａ11に光源像が形成された後、この光源像
からの光束は内面反射型の光学部材内で内面反射を繰り
返し、部材３０２の射出端から射出する。このとき、内
面反射型の光学部材３０２の入射面位置Ａ11には、直線
状または長方形状の複数の光源像（虚像）が形成され、
入射面位置Ａ11上に複数の光源像があるかの如く部材３
０２の射出端から光束が射出する。
【００５８】内面反射型の光学部材３０２を射出した光
束は、リレー光学系４０を通過した後、正方形状に配列
された複数の光源像を形成する第２多光源像形成手段と
しての長方形状の断面を有する内面反射型の光学部材５
００に入射し、この部材の入射面位置Ａ21には、部材３
０２による直線状または長方形状の複数の光源像（実
像）が形成される。その後、この複数の光源像（実像）
からの光束は内面反射型の光学部材５００を内で内面反
射を繰り返してこの部材５００の射出端から射出する。
このとき、内面反射型の光学部材５００の入射面位置Ａ
21には、部材３０２による複数の光束から正方形状の複
数の光源像（虚像）が形成され、入射面位置Ａ21上に複
数の光源像があるかの如く部材５００の射出端から光束
が射出する。
束は、リレー光学系４０を通過した後、正方形状に配列
された複数の光源像を形成する第２多光源像形成手段と
しての長方形状の断面を有する内面反射型の光学部材５
００に入射し、この部材の入射面位置Ａ21には、部材３
０２による直線状または長方形状の複数の光源像（実
像）が形成される。その後、この複数の光源像（実像）
からの光束は内面反射型の光学部材５００を内で内面反
射を繰り返してこの部材５００の射出端から射出する。
このとき、内面反射型の光学部材５００の入射面位置Ａ
21には、部材３０２による複数の光束から正方形状の複
数の光源像（虚像）が形成され、入射面位置Ａ21上に複
数の光源像があるかの如く部材５００の射出端から光束
が射出する。
【００５９】なお、リレー光学系４０は、内面反射型の
光学部材３０２の入射面位置Ａ11と内面反射型の光学部
材５００の入射面位置Ａ21とを共役にすると共に、内面
反射型の光学部材３０２の射出面位置Ｂ11と内面反射型
の光学部材５００の射出面位置Ｂ21とを共役にしてい
る。さて、内面反射型の光学部材５００を射出した光束
は、コンデンサー光学系６０により集光作用を受けて、
被照射面（レチクルＲ）を重畳的に円弧状に照明する。
光学部材３０２の入射面位置Ａ11と内面反射型の光学部
材５００の入射面位置Ａ21とを共役にすると共に、内面
反射型の光学部材３０２の射出面位置Ｂ11と内面反射型
の光学部材５００の射出面位置Ｂ21とを共役にしてい
る。さて、内面反射型の光学部材５００を射出した光束
は、コンデンサー光学系６０により集光作用を受けて、
被照射面（レチクルＲ）を重畳的に円弧状に照明する。
【００６０】ここで、コンデンサー光学系６０は、屈折
系の第１コンデンサーレンズ６４と反射系の第２コンデ
ンサーレンズ６３とで構成され、第１コンデンサーレン
ズ６４の後側焦点位置Ａ31には円形状又は楕円状の開口
部を有する開口絞りＳ11が設けられている。このため、
内面反射型の光学部材５００からの射出光束は、第１コ
ンデンサーレンズ６４により集光されて、開口絞りＳ11
の位置Ａ31には、内面反射型の光学部材５００により形
成される複数の光源像の実像が形成される。そして、こ
の開口絞りＳ11によって円形状に形成された複数の光源
像からの光束は、第２コンデンサーレンズ６３の集光作
用によって、被照射面（レチクルＲ）上には円弧状の照
明領域を直接的に形成する。
系の第１コンデンサーレンズ６４と反射系の第２コンデ
ンサーレンズ６３とで構成され、第１コンデンサーレン
ズ６４の後側焦点位置Ａ31には円形状又は楕円状の開口
部を有する開口絞りＳ11が設けられている。このため、
内面反射型の光学部材５００からの射出光束は、第１コ
ンデンサーレンズ６４により集光されて、開口絞りＳ11
の位置Ａ31には、内面反射型の光学部材５００により形
成される複数の光源像の実像が形成される。そして、こ
の開口絞りＳ11によって円形状に形成された複数の光源
像からの光束は、第２コンデンサーレンズ６３の集光作
用によって、被照射面（レチクルＲ）上には円弧状の照
明領域を直接的に形成する。
【００６１】この様に、円弧形状に照明されたレチクル
Ｒ上の回路パターンは、図１１に示す如く、投影光学系
８０によりウエハＷ上に転写され、レチクルＲを保持す
るレチクルステージＲＳとウエハＷを保持するウエハス
テージＷＳとが矢印方向へ移動することによりレチクル
Ｒ上の全面に形成された回路パターンがウエハＷ上に転
写される。
Ｒ上の回路パターンは、図１１に示す如く、投影光学系
８０によりウエハＷ上に転写され、レチクルＲを保持す
るレチクルステージＲＳとウエハＷを保持するウエハス
テージＷＳとが矢印方向へ移動することによりレチクル
Ｒ上の全面に形成された回路パターンがウエハＷ上に転
写される。
【００６２】このとき、内面反射型の光学部材５００に
より形成される複数の光源像は、不図示であるが投影光
学系８０の瞳（入射瞳）位置上に形成されるため、ケー
ラー照明のもとでレチクルＲ上のパターンがウエハＷ上
に転写される。なお、本実施例の反射系の第２コンデン
サーレンズ６４の代わりに屈折系のレンズを用いて、こ
の屈折系のレンズの前側焦点位置を第１コンデンサーレ
ンズ６４により形成される複数の光源像位置Ａ31に一致
させ、屈折系のレンズの後側焦点位置をレチクルＲに一
致させて配置すれば、レチクルＲ上を長方形状（スリッ
ト状）に照明することができる。
より形成される複数の光源像は、不図示であるが投影光
学系８０の瞳（入射瞳）位置上に形成されるため、ケー
ラー照明のもとでレチクルＲ上のパターンがウエハＷ上
に転写される。なお、本実施例の反射系の第２コンデン
サーレンズ６４の代わりに屈折系のレンズを用いて、こ
の屈折系のレンズの前側焦点位置を第１コンデンサーレ
ンズ６４により形成される複数の光源像位置Ａ31に一致
させ、屈折系のレンズの後側焦点位置をレチクルＲに一
致させて配置すれば、レチクルＲ上を長方形状（スリッ
ト状）に照明することができる。
【００６３】また、第３実施例では平行光束供給部とし
て平行光束を供給するエキシマレーザー等としている
が、これに限るものではなく、例えば、ｇ線（436nm)又
はｉ線（365nm)等の波長光を出力する水銀アーク灯とこ
の水銀アーク灯からの光を集光する楕円鏡とこの楕円鏡
により集光された光束を平行光束に変換するコリメータ
レンズ系とを用いて平行光束供給部を構成しても良い。
て平行光束を供給するエキシマレーザー等としている
が、これに限るものではなく、例えば、ｇ線（436nm)又
はｉ線（365nm)等の波長光を出力する水銀アーク灯とこ
の水銀アーク灯からの光を集光する楕円鏡とこの楕円鏡
により集光された光束を平行光束に変換するコリメータ
レンズ系とを用いて平行光束供給部を構成しても良い。
【００６４】さらに、内面反射型の光学部材５００とし
てはガラスロッドに限らす、中空の角柱状内面反射型の
光学部材を用いても良い事は言うまでもない。以上の如
く、第３実施例では、極めて簡単な構造を持つ２つの内
面反射型光学部材（３０２，５００）で構成でき、しか
も各内面反射型光学部材（３０２，５００）の入射面に
形成される複数の光源像（虚像）中の各光源像からの光
線の光路長は、各内面反射型光学部材（３０２，５０
０）内での内面反射の回数に応じて異なるため、光束の
コヒーレンシィを下げる効果があるため、特にレーザー
等の光源を用いた場合に有効である。
てはガラスロッドに限らす、中空の角柱状内面反射型の
光学部材を用いても良い事は言うまでもない。以上の如
く、第３実施例では、極めて簡単な構造を持つ２つの内
面反射型光学部材（３０２，５００）で構成でき、しか
も各内面反射型光学部材（３０２，５００）の入射面に
形成される複数の光源像（虚像）中の各光源像からの光
線の光路長は、各内面反射型光学部材（３０２，５０
０）内での内面反射の回数に応じて異なるため、光束の
コヒーレンシィを下げる効果があるため、特にレーザー
等の光源を用いた場合に有効である。
【００６５】次に、第３実施例における２つの内面反射
型光学部材（３０２，５００）の最適な構成に図５及び
図１２を参照しながら説明する。ここで、図１２におけ
る（ａ）は内面反射型光学部材３０２の斜示図であり、
（ｂ）は内面反射型光学部材５００の斜示図である。図
１０及び図１１に示した第３実施例では、図５の（ａ）
に示す如く、レチクルＲ上に円弧状の照明領域を形成
し、この第３実施例のコンデンサー光学系６０の構成を
上述の如く若干変更することにより、図５の（ｂ）に示
す如く、レチクルＲ上に長方形状（スリット状）の照明
領域を形成することができるが、２つの内面反射型光学
部材（３０２，５００）は、レチクルＲ上に形成される
円弧状又は長方形状の照明領域の大きさに見合う大きさ
の光源像を形成することが望ましい。
型光学部材（３０２，５００）の最適な構成に図５及び
図１２を参照しながら説明する。ここで、図１２におけ
る（ａ）は内面反射型光学部材３０２の斜示図であり、
（ｂ）は内面反射型光学部材５００の斜示図である。図
１０及び図１１に示した第３実施例では、図５の（ａ）
に示す如く、レチクルＲ上に円弧状の照明領域を形成
し、この第３実施例のコンデンサー光学系６０の構成を
上述の如く若干変更することにより、図５の（ｂ）に示
す如く、レチクルＲ上に長方形状（スリット状）の照明
領域を形成することができるが、２つの内面反射型光学
部材（３０２，５００）は、レチクルＲ上に形成される
円弧状又は長方形状の照明領域の大きさに見合う大きさ
の光源像を形成することが望ましい。
【００６６】今、図５及び図１２に示す如く、円弧状の
照明領域の中心部の幅又は長方形状の照明領域の短手方
向の長さをｓ、円弧（弦）の長さ又は長方形状の照明領
域の長手方向の長さをｔ、内面反射型光学部材５００の
断面の短手方向の長さをｕ2、内面反射型光学部材５０
０の断面の長手方向の長さをｖ2 とするとき、
照明領域の中心部の幅又は長方形状の照明領域の短手方
向の長さをｓ、円弧（弦）の長さ又は長方形状の照明領
域の長手方向の長さをｔ、内面反射型光学部材５００の
断面の短手方向の長さをｕ2、内面反射型光学部材５０
０の断面の長手方向の長さをｖ2 とするとき、
【００６７】
【数６】ｓ／ｔ＝ｕ2 ／ｖ2 ・・・・・（６）
の関係を満足することが望ましい。さらに、内面反射型
光学部材３０３の断面の一辺の長さをｕ1 、リレー光学
系の結像倍率をβとするとき、
光学部材３０３の断面の一辺の長さをｕ1 、リレー光学
系の結像倍率をβとするとき、
【００６８】
【数７】ｕ1 ＝βｕ2 ・・・・・（７）
の関係を満足することがより望ましい。このように、２
つの内面反射型光学部材（３０２，５００）が照明領域
の大きさに見合う大きさの光源像を形成するように構成
されていれば、格段に高い照明効率のもとでレチクルＲ
上を円弧状又は長方形状に均一照明することができる。
つの内面反射型光学部材（３０２，５００）が照明領域
の大きさに見合う大きさの光源像を形成するように構成
されていれば、格段に高い照明効率のもとでレチクルＲ
上を円弧状又は長方形状に均一照明することができる。
【００６９】なお、本発明においては、複数のレンズ素
子で構成されるオプティカルインテグレータと内面反射
型の光学部材との内の一方を第１多光源像形成手段と
し、他方を第２多光源像形成手段として構成しても良い
ことは言うまでもない。また、上述した各実施例に説明
した如く、平行光束供給部１０からの光束を長方形状の
断面形状の光束に整形するビーム整形光学系２０は、円
弧状又は長方形状の照明領域の大きさに見合うようにビ
ーム整形することが望ましく、これにより、光量の有効
利用が図れる。このとき、円弧状の照明領域の中心部の
幅又は長方形状の照明領域の短手方向の長さをｓ、円弧
（弦）の長さ又は長方形状の照明領域の長手方向の長さ
をｔ、ビーム整形光学系２０を射出する光束の断面の短
手方向の長さをＢS 、ビーム整形光学系２０を射出する
光束の断面の長手方向の長さをＢlとするとき、ｓ／ｔ
＝ＢS ／Ｂl の関係をほぼ満足することがより好まし
い。
子で構成されるオプティカルインテグレータと内面反射
型の光学部材との内の一方を第１多光源像形成手段と
し、他方を第２多光源像形成手段として構成しても良い
ことは言うまでもない。また、上述した各実施例に説明
した如く、平行光束供給部１０からの光束を長方形状の
断面形状の光束に整形するビーム整形光学系２０は、円
弧状又は長方形状の照明領域の大きさに見合うようにビ
ーム整形することが望ましく、これにより、光量の有効
利用が図れる。このとき、円弧状の照明領域の中心部の
幅又は長方形状の照明領域の短手方向の長さをｓ、円弧
（弦）の長さ又は長方形状の照明領域の長手方向の長さ
をｔ、ビーム整形光学系２０を射出する光束の断面の短
手方向の長さをＢS 、ビーム整形光学系２０を射出する
光束の断面の長手方向の長さをＢlとするとき、ｓ／ｔ
＝ＢS ／Ｂl の関係をほぼ満足することがより好まし
い。
【００７０】さらに、上述した各実施例では、平行光束
を供給する平行光束供給部１０とこの平行光束を長方形
状の断面形状の光束に整形するビーム整形光学系２０と
で光供給手段を構成しているが、光供給手段の１部を構
成するビーム整形光学系２０は本発明の原理においては
必須のものではない。即ち、長方形状の断面形状の平行
光束を供給する光源等を光供給手段として用いればビー
ム整形光学系２０を設けなくても、円弧状又は長方形状
の照明領域を被照明面（レチクルＲ）上に形成しなが
ら、高い照明効率のもとで被照明面（レチクルＲ）を均
一な照明（ケーラー照明）が実現できる。
を供給する平行光束供給部１０とこの平行光束を長方形
状の断面形状の光束に整形するビーム整形光学系２０と
で光供給手段を構成しているが、光供給手段の１部を構
成するビーム整形光学系２０は本発明の原理においては
必須のものではない。即ち、長方形状の断面形状の平行
光束を供給する光源等を光供給手段として用いればビー
ム整形光学系２０を設けなくても、円弧状又は長方形状
の照明領域を被照明面（レチクルＲ）上に形成しなが
ら、高い照明効率のもとで被照明面（レチクルＲ）を均
一な照明（ケーラー照明）が実現できる。
【００７１】例えば、エキシマレーザー等の光源は、通
常、長方形状の断面を有するほぼ平行な光束を供給する
ため、円弧状の照明領域の中心部の幅又は長方形状の照
明領域の短手方向の長さをｓ、円弧（弦）の長さ又は長
方形状の照明領域の長手方向の長さをｔ、エキシマレー
ザー光束の断面の短手方向の長さをＬS 、エキシマレー
ザー光束の断面の長手方向の長さをＬl とするとき、ｓ
／ｔ＝ＬS ／Ｌl の関係をほぼ満足している場合には、
光供給手段をエキシマレーザー等の光源だけで構成して
も、格段に高い照明効率のもとで被照明面（レチクル
Ｒ）を円弧状又は長方形状に均一照明することができ
る。また、光供給手段は単に平行光束を供給する光源等
であっても良く、この場合でも比較的高い照明効率のも
とで被照明面（レチクルＲ）を円弧状又は長方形状に均
一照明（ケーラー照明）することができる。
常、長方形状の断面を有するほぼ平行な光束を供給する
ため、円弧状の照明領域の中心部の幅又は長方形状の照
明領域の短手方向の長さをｓ、円弧（弦）の長さ又は長
方形状の照明領域の長手方向の長さをｔ、エキシマレー
ザー光束の断面の短手方向の長さをＬS 、エキシマレー
ザー光束の断面の長手方向の長さをＬl とするとき、ｓ
／ｔ＝ＬS ／Ｌl の関係をほぼ満足している場合には、
光供給手段をエキシマレーザー等の光源だけで構成して
も、格段に高い照明効率のもとで被照明面（レチクル
Ｒ）を円弧状又は長方形状に均一照明することができ
る。また、光供給手段は単に平行光束を供給する光源等
であっても良く、この場合でも比較的高い照明効率のも
とで被照明面（レチクルＲ）を円弧状又は長方形状に均
一照明（ケーラー照明）することができる。
【００７２】なお、図１，図３，図４及び図１０に示し
た各実施例では、図１３の（ａ）に示す如く、円形状の
開口部を有する開口絞り（Ｓ1 ，Ｓ11）を配置した例を
示しているが、この開口絞り（Ｓ1 ，Ｓ11）の代わり
に、図１３の（ｂ）及び（ｃ）に示す如き開口絞り（Ｓ
1 ，Ｓ11）を配置しても良い。但し、図１３の（ａ）〜
（ｃ）中のａｘは図１３の（ｃ）の視野絞りが照明光学
系内に設定された時の照明光学系の光軸位置を示してい
る。
た各実施例では、図１３の（ａ）に示す如く、円形状の
開口部を有する開口絞り（Ｓ1 ，Ｓ11）を配置した例を
示しているが、この開口絞り（Ｓ1 ，Ｓ11）の代わり
に、図１３の（ｂ）及び（ｃ）に示す如き開口絞り（Ｓ
1 ，Ｓ11）を配置しても良い。但し、図１３の（ａ）〜
（ｃ）中のａｘは図１３の（ｃ）の視野絞りが照明光学
系内に設定された時の照明光学系の光軸位置を示してい
る。
【００７３】図１３の（ｂ）に示す如く、輪帯形状の開
口部を有する開口絞り（Ｓ1 ，Ｓ11）を配置すれば、被
照射面Ｒ（レチクル）に対して照明光が斜め方向から照
明しながら、レチクルＲ上に円弧状又は長方形状の照明
領域を形成することができるため、投影光学系８０の解
像度と焦点深度とを改善することが可能となる。また、
図１３の（ａ）に示した如き円形状の開口部を有する開
口絞り（Ｓ1 ，Ｓ11）の代わりに、図１３の（ｃ）に示
す如く、照明光学系の光軸ａｘに対して偏心するような
複数（例えば、偏心した２つ或いは４つ）の開口部を有
する開口絞り（Ｓ1 ，Ｓ11）を配置すれば、投影光学系
８０の解像度と焦点深度とをより一層改善することが可
能となる。これについての詳細な技術は、例えば、特開
平４−２２５５１４号にて開示されている。
口部を有する開口絞り（Ｓ1 ，Ｓ11）を配置すれば、被
照射面Ｒ（レチクル）に対して照明光が斜め方向から照
明しながら、レチクルＲ上に円弧状又は長方形状の照明
領域を形成することができるため、投影光学系８０の解
像度と焦点深度とを改善することが可能となる。また、
図１３の（ａ）に示した如き円形状の開口部を有する開
口絞り（Ｓ1 ，Ｓ11）の代わりに、図１３の（ｃ）に示
す如く、照明光学系の光軸ａｘに対して偏心するような
複数（例えば、偏心した２つ或いは４つ）の開口部を有
する開口絞り（Ｓ1 ，Ｓ11）を配置すれば、投影光学系
８０の解像度と焦点深度とをより一層改善することが可
能となる。これについての詳細な技術は、例えば、特開
平４−２２５５１４号にて開示されている。
【００７４】
【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、光量損失
を招くことなく高い照明効率のもとで、被照明面を円弧
状もしくは長方形状に均一照明（ケーラー照明）がで
き、例えば、エキシマレーザー等の高い出力の光源を用
いた場合にも十分対応できる。また、本発明を走査方式
の半導体製造用の露光装置に適用すれば、被照射面上で
の照度分布のみならず、光源像が形成される投影光学系
の瞳面での照度分布が均一にできるため、投影光学系の
十分なる解像力及び焦点深度を引き出すことができる。
を招くことなく高い照明効率のもとで、被照明面を円弧
状もしくは長方形状に均一照明（ケーラー照明）がで
き、例えば、エキシマレーザー等の高い出力の光源を用
いた場合にも十分対応できる。また、本発明を走査方式
の半導体製造用の露光装置に適用すれば、被照射面上で
の照度分布のみならず、光源像が形成される投影光学系
の瞳面での照度分布が均一にできるため、投影光学系の
十分なる解像力及び焦点深度を引き出すことができる。
【図１】本発明による第１実施例の照明光学装置を半導
体製造用の露光装置に応用した時の構成を示す図であ
る。
体製造用の露光装置に応用した時の構成を示す図であ
る。
【図２】図１に示した装置の露光部の構成を示す図であ
る。
る。
【図３】本発明による第２実施例の照明光学装置を半導
体製造用の露光装置に応用した時の構成を示す図であ
る。
体製造用の露光装置に応用した時の構成を示す図であ
る。
【図４】図３に示した装置の変形例の構成をを示す図で
ある。
ある。
【図５】被照明面上に形成される照明領域の様子を示す
図である。
図である。
【図６】複数のレンズ素子が１列状に配置されて構成さ
れたオプティカルインテグレータ３０の断面の様子を示
す図。
れたオプティカルインテグレータ３０の断面の様子を示
す図。
【図７】複数のレンズ素子が１列状に配置されて構成さ
れたオプティカルインテグレータ５０の断面の様子を示
す図。
れたオプティカルインテグレータ５０の断面の様子を示
す図。
【図８】複数のレンズ素子が２列状に配置されて構成さ
れたオプティカルインテグレータ３０の断面の様子を示
す図。
れたオプティカルインテグレータ３０の断面の様子を示
す図。
【図９】複数のレンズ素子が２列状に配置されて構成さ
れたオプティカルインテグレータ５０の断面の様子を示
す図。
れたオプティカルインテグレータ５０の断面の様子を示
す図。
【図１０】本発明による第３実施例の照明光学装置を半
導体製造用の露光装置に応用した時の構成を示す図であ
る。
導体製造用の露光装置に応用した時の構成を示す図であ
る。
【図１１】図１０に示した装置の露光部の構成を示す図
である。
である。
【図１２】内面反射型光学部材の様子を示す斜示図であ
る。
る。
【図１３】（ａ）は開口部を円形状とした時の開口絞り
（Ｓ1 ，Ｓ11）の様子を示す平面図であり、（ｂ）は開
口部を輪帯状とした時の開口絞り（Ｓ1 ，Ｓ11）の様子
を示す平面図であり、（ｃ）は開口絞り（Ｓ1 ，Ｓ11）
に照明光学系の光軸ａｘに対して偏心するような複数の
開口部を形成した時の開口絞り（Ｓ1 ，Ｓ 11）の様子を
示す平面図である。
（Ｓ1 ，Ｓ11）の様子を示す平面図であり、（ｂ）は開
口部を輪帯状とした時の開口絞り（Ｓ1 ，Ｓ11）の様子
を示す平面図であり、（ｃ）は開口絞り（Ｓ1 ，Ｓ11）
に照明光学系の光軸ａｘに対して偏心するような複数の
開口部を形成した時の開口絞り（Ｓ1 ，Ｓ 11）の様子を
示す平面図である。
【図１４】従来の照明光学装置を半導体製造用の露光装
置に応用した時の構成を示す図である。
置に応用した時の構成を示す図である。
１０・・・・・ エキシマレーザー
２０・・・・・ ビーム整形光学系
３０，５０・・・・・ オプティカルインテグレータ
４０・・・・・ リレー光学系
６０・・・・・ コンデンサー光学系
３００，５００・・・・・ 内面反射型光学部材
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０１Ｌ 21/30 ５１８
５１５Ｄ
５１７
Ｆターム(参考） 2H052 BA02 BA03 BA06 BA09 BA12
2H087 KA21 NA04 TA01 TA02 TA03
TA04 TA06
5F046 BA05 CA04 CB02 CB03 CB05
CB12 CB13 CB23 CB25
Claims (19)
- 【請求項１】光束を供給する光供給手段と、前記光束を
入射させるオプティカルインテグレータと、前記オプテ
ィカルインテグレータからの光に基づいて光量損失なく
円弧状の光束に変換し、前記オプティカルインテグレー
タからの光束を集光して被照射物体に円弧状の照明領域
を形成するコンデンサー光学系とを有することを特徴と
する照明光学装置。 - 【請求項２】前記オプティカルインテグレータは、内面
反射型インテグレータを有することを特徴とする請求項
１に記載の照明光学装置。 - 【請求項３】前記コンデンサー光学系は、レチクルに円
弧状の照明領域を形成するために円弧状の光束に変換す
る反射部材を有することを特徴とする請求項１または請
求項２に記載の照明光学装置。 - 【請求項４】請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記
載の照明光学装置と、前記照明光学装置によって円弧状
に照明された被照射物体のパターンの像を形成する投影
光学系とを有し、 前記投影光学系は、前記被照射物体のパターンの像を形
成するための複数の反射部材を有することを特徴とする
露光装置。 - 【請求項５】請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記
載の照明光学装置と、前記照明光学装置によって円弧状
に照明された被照射物体のパターンの像を形成する投影
光学系とを有し、 前記投影光学系は、凸面鏡と凹面鏡とを有することを特
徴とする露光装置。 - 【請求項６】前記凸面鏡と前記凹面鏡とは曲率中心がほ
ぼ一致することを特徴とする請求項５に記載の露光装
置。 - 【請求項７】前記投影光学系の解像度、焦点深度を改善
するために、前記レチクルを斜め方向から照明する手段
をさらに有することを特徴とする請求項４乃至請求項６
のいずれか１項に記載の露光装置。 - 【請求項８】前記照明光学装置を用いて前記被照射物体
を照明し、前記投影光学系を用いて前記被照射物体のパ
ターン像を投影露光することを特徴とする請求項４乃至
請求項７のいずれか１項に記載の露光方法。 - 【請求項９】レチクルに円弧状の照明領域を形成する照
明光学装置と、前記レチクルのパターンをウエハ上に投
影する投影光学系とを有し、前記レチクルおよび前記ウ
エハを移動させながら、前記レチクルのパターンを前記
ウエハに転写する露光装置において、 前記照明光学装置は、多数の光学素子を持つ第１部材
と、多数の光学部材を持つ第２部材と、前記第１及び第
２部材を介した光に基づいてレチクルを照明するコンデ
ンサー光学系とを有し、 前記第１部材の多数の光学素子の形状は前記第２部材の
多数の光学素子の形状と異なり、 前記投影光学系は、前記レチクルのパターンを前記ウエ
ハに形成するための複数の反射部材を有することを特徴
とする露光装置。 - 【請求項１０】前記照明光学装置は、前記投影光学系の
解像度、焦点深度を改善するために、前記レチクルを斜
め方向から照明する手段を有することを特徴とする請求
項９に記載の露光装置。 - 【請求項１１】レチクルに円弧状の照明領域を形成する
照明光学装置と、前記レチクルのパターンをウエハ上に
投影する投影光学系とを有し、前記レチクルおよび前記
ウエハを移動させながら、前記レチクルのパターンを前
記ウエハに転写する露光装置において、 前記照明光学装置は、光束を供給する光供給手段と、レ
チクルに円弧状の照明領域を形成するために円弧状の光
束に変換する光学系と、前記投影光学系の解像度、焦点
深度を改善するために、前記レチクルを斜め方向から照
明する手段とを有し、 前記レチクルを斜め方向から照明する手段は、前記光供
給手段と前記光学系との間の光路中に配置されることを
特徴とする露光装置。 - 【請求項１２】前記投影光学系は、前記レチクルのパタ
ーンを前記ウエハに形成するための複数の反射部材を有
することを特徴とする請求項１１に記載の露光装置。 - 【請求項１３】前記照明光学装置は、多数の光学素子を
持つ第１部材と、多数の光学部材を持つ第２部材とをさ
らに有することを特徴とする請求項１１または請求項１
２に記載の露光装置。 - 【請求項１４】レチクルに所定の照明領域を形成する照
明光学装置と、前記レチクルのパターンをウエハ上に投
影する投影光学系とを有し、前記レチクルおよび前記ウ
エハを移動させながら、前記レチクルのパターンを前記
ウエハに転写する露光装置において、 前記照明光学装置は、オプティカルインテグレータと、
前記オプティカルインテグレータを介した光に基づいて
レチクルを照明する光学系と、 前記光学系は、トーリック形状面を持つ光学部材を有す
ることを特徴とする露光装置。 - 【請求項１５】前記オプティカルインテグレータは、多
数の光学素子を持つ部材またはロッド状光学部材を有す
ることを特徴とする請求項１４に記載の露光装置。 - 【請求項１６】前記照明光学装置は、前記投影光学系の
解像度、焦点深度を改善するために、前記レチクルを斜
め方向から照明する手段を有することを特徴とする請求
項１４または請求項１５に記載の露光装置。 - 【請求項１７】前記照明光学装置は、多数の光学素子を
持つ部材またはロッド状光学部材を有し、 前記多数の光学素子を持つ部材または前記ロッド状光学
部材を介した光を前記オプティカルインテグレータへ導
くことを特徴とする請求項１４乃至請求項１６のいずれ
か１項に記載の露光装置。 - 【請求項１８】請求項９乃至請求項１７のいずれか１項
に記載の露光装置を用いた露光方法であって、前記照明
光学装置を用いて前記レチクル上に照明領域を形成し、
前記投影光学系を用いて前記レチクルのパターンをウエ
ハに転写することを特徴とする露光方法。 - 【請求項１９】請求項９乃至請求項１７のいずれか１項
に記載の露光装置を用いた半導体製造方法であって、前
記照明光学装置を用いて前記レチクル上に照明領域を形
成し、前記投影光学系を用いて前記レチクルのパターン
をウエハに転写することを特徴とする半導体製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002183799A JP2003037060A (ja) | 1992-11-05 | 2002-06-25 | 照明光学装置、露光装置、露光方法及び半導体製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29545892 | 1992-11-05 | ||
| JP4-295458 | 1992-11-05 | ||
| JP2002183799A JP2003037060A (ja) | 1992-11-05 | 2002-06-25 | 照明光学装置、露光装置、露光方法及び半導体製造方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01909893A Division JP3428055B2 (ja) | 1992-11-05 | 1993-02-05 | 照明光学装置、露光装置、半導体製造方法および露光方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003037060A true JP2003037060A (ja) | 2003-02-07 |
Family
ID=26560289
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002183799A Pending JP2003037060A (ja) | 1992-11-05 | 2002-06-25 | 照明光学装置、露光装置、露光方法及び半導体製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003037060A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006184443A (ja) * | 2004-12-27 | 2006-07-13 | Nikon Corp | 照明光学装置 |
-
2002
- 2002-06-25 JP JP2002183799A patent/JP2003037060A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006184443A (ja) * | 2004-12-27 | 2006-07-13 | Nikon Corp | 照明光学装置 |
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