JP2003151897A - 露光方法および投影露光装置 - Google Patents

露光方法および投影露光装置

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JP2003151897A
JP2003151897A JP2002212608A JP2002212608A JP2003151897A JP 2003151897 A JP2003151897 A JP 2003151897A JP 2002212608 A JP2002212608 A JP 2002212608A JP 2002212608 A JP2002212608 A JP 2002212608A JP 2003151897 A JP2003151897 A JP 2003151897A
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Jin-Jun Park
珍 俊 朴
Doo-Hoon Goo
斗 訓 具
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光効率が向上される露光方法及び露光装置を
提供する。 【解決手段】 均一な光束分布を有する光線を生成した
後、光を複数の発散光線に屈折させる。複数の発散光線
を複数の平行光線に屈折させた後、複数の平行光線に目
的物を露光する。従って、初期に生成された光線と目的
物を露光する光線の光束の差異が最少化され光効率を向
上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は露光方法及び露光装
置に関するものであり、より詳細には、半導体装置のフ
ォトリソグラフィ工程で、変形照明を利用した露光方法
及びこれに使用される露光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の超高集積化により、半導体
装置に含まれる各素子のパターンの線幅を決定するフォ
トリソグラフィ工程がさらに活発に研究されている。微
細な線幅を有するパターンを具現するためには、フォト
リソグラフィ工程時に高い解像度と適切な焦点深度を必
要とする。このために、光源の波長を減少させたエキシ
マレーザ（Ｅｘｃｉｍｅｒ Ｌａｓｅｒ）を利用する方
法、位相反転マスク（Ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔ ｍａｓ
ｋ）を利用する方法、及びティルト照明方法（Ｔｉｌｔ
ｅｄ Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）のような変形照明方
法（ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ ｍ
ｅｔｈｏｄ）などが開発された。
【０００３】このうち、ティルト照明方法はレンズ及び
照明系を変更せずに、フライアイレンズの次に配置され
ているアパーチャー（ａｐｅｒｔｕｒｅ）を変更するこ
とにより、ラインとスペースが反復的に形成されている
パターンにおける焦点深度および解像度を向上させるこ
とができる。ティルト照明方法は、アパーチャーの形状
により両極形（ｄｉｐｏｌｅ）照明方法、四極形（ｑｕ
ａｄｒｕｐｏｌｅ）照明方法、シュリンク（ｓｈｒｉｎ
ｋ）照明方法、環状（ａｎｎｕｌａｒ）照明方法などに
区分される。
【０００４】図１乃至図２乃至図４を参照して従来のテ
ィルト照明方法を説明する。
【０００５】図１は従来の露光装置で照明系の構造を示
し、図２乃至図４は従来の露光装置の照明系に装着する
ことができるアパーチャーの形状を示す図である。
【０００６】図１に示すように、光源１０、レンズアレ
イからなったフライアイレンズ（ｆｌｙ’ｓ ｅｙｅ
ｌｅｎｓ）１２、所定形状を有するアパーチャー１４、
及びコンデンサレンズ１６により構成される。アパーチ
ャーは図２乃至図４に示したように、両極形（ｄｉｐｏ
ｌｅ）（図２）、四極形（図３）、環状形（図４）など
に形成することができる。光源で生成された光はフライ
アイレンズ１２により平行光に転換され、アパーチャー
１４により部分的に制限される。アパーチャーは光の垂
直入射成分を遮断し、光のティルト成分のみがレチクル
１８に到達するようにする。レチクル１８に到達した光
は回折され、投影レンズ２０を通過してウェーハを露光
する。
【０００７】変形照明系によるティルト照明について図
５及び図６を参照してより詳細に説明する。
【０００８】図５は、従来のティルト照明による露光方
法を示す概略図であり、図６はティルト照明による露光
方法を示す概略図である。
【０００９】図５に示した従来の露光方法によると、コ
ンデンサレンズ１６を通じてフーリエ変換面（Ｆｏｕｒ
ｉｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ｐｌａｎｅ）と一致する
ようにマスク１８上に光を照射することになる。フーリ
エ変換面上に照射された光の分布は一つの円内に形成さ
れ、０次回折光（ｚｅｒｏ−ｏｒｄｅｒ ｄｉｆｆｒａ
ｃｔｅｄ）は光軸に沿って進行し（垂直入射成分）、＋
１次と−１次に回折された光は回折角θを有して進行し
て（ティルト成分）、投影レンズ２０を通過し、ウェー
ハ上には０次、＋１次及び−１次に回折された光がウェ
ーハ上で相互に干渉しながらイメージを形成する。
【００１０】マスクパターンが微細するほど回折角は増
加し、ｓｉｎθがレンズの開口数ＮＡより大きいと、＋
１次及び−１次に回折された光は投影レンズ２０を通過
せずに、０次に回折された光のみが通過してウェーハの
表面に到達することになり、干渉は起こらない。この
時、最小の解像度Ｒは次のとおりである。
【００１１】Ｒ＝λ／（２ＮＡ）これに対して、図６に
示した変形照明装置においては、アパーチャーを通過し
た光は特定なティルト角αを有し、マスク１８に照明す
る。ティルト角αは下記の式のように光軸とアパーチャ
ー１１４の透明部との距離ｘ及びコンデンサレンズの焦
点距離ｆにより次のように示される。
【００１２】ｆ×ｓｉｎα＝ｘ マスク１８上に照明された光はマスク１８上に形成され
たマスクパターン１８ａにより回折され、０次光は光軸
に対して回折角θの角に回折され、＋１次及び−１次に
回折された光の経路と光軸との角は次のように示され
る。
【００１３】 −１次光の角θ1：ｓｉｎθ1＋ｓｉｎα＝λ／Ｐｒ ＋１次光の角θ2：ｓｉｎθ2＋ｓｉｎα＝λ／Ｐｒ 前記式で、Ｐｒはマスク上のライン及びスペースのピッ
チである。
【００１４】より高次に回折された光は他の経路を経
る。パターンのピッチが微細であり、マスク１８側の第
１投影レンズ２０の開口数がｓｉｎθ2より大きいため
に、−１次又は高次に回折された光は投影レンズに入ら
ない。従って、０次及び１次に回折された光のみが瞳孔
板（ｐｕｐｉｌ ｐｌａｎｅ）上で回折分離され、投影
レンズを通じてウェーハで干渉し、イメージを形成す
る。
【００１５】このような方法により、従来の一般的な投
影露光方法により限界解像度は約１．５倍に増加させる
ことができる。
【００１６】しかし、従来のティルト照明方法を実施す
る場合、いくつ問題点がある。第一に、光が透過する部
位の面積が光の遮断される面積に比べて相当に小さい。
例えば、図４の環状アパーチャーを使用する場合、アパ
ーチャーの一つひとつの開口直径をσ0（図４参照）、
アパーチャーの開口部分を含む全体の寸法をσi（図４
参照）とすると、光が透過する比率は（σ0 2−σi 2）／
σ0 2になるが、一般的にσi＝２／３・σ0が最も適切な
値であると知られており、この場合に透過比率は５／９
になる。従って、露光時間が約２倍増加する。
【００１７】図３の四極形アパーチャーを使用する場合
には、光が透過する比率が４σi 2／σ0 2になり、σi＝
１／４・σ0程度である場合、透過比率は１／４にな
る。従って、露光時間が約４倍増加して生産性が悪くな
る。また、図２の二極形アパーチャーを使用する場合に
は、２σi 2／σ0 2になり、σi＝１／４・σ0程度である
場合、透過比率は１／８になって生産性はさらに悪化す
る。
【００１８】前記環状のティルト照明で露光量を向上さ
せるために、一対の凹形コニカルレンズと凸形コニカル
レンズ（ｃｏｎｃａｖｅ ａｎｄ ｃｏｎｖｅｘ ｃｏ
ｎｉｃａｌ ｌｅｎｓ）を使用して、中央の光を外部へ
分散させ、分散光を収斂して光源から放出された光を環
状に照明する装置が提案されている（米国特許第５，７
５７，４７０号（ｉｓｓｕｅｄ ｔｏ Ｄｅｗａ ｅｔ
ａｌ．）。
【００１９】前記の米国特許によると、光源から発生さ
れた光はフライアイレンズを通過して凹形コニカルレン
ズに入射される。入射された光は示したように周辺部に
一定な角度に分散される。分散された光は凸形コニカル
レンズに入射され、凸形コニカルレンズにより収斂され
ながら、コンデンサレンズに到達することになる。
【００２０】上述した方法によると、光軸の中心部にあ
る光を全て利用することができて光の効率は増大させる
ことができるが、光周辺部の光も分散されながら、環状
アパーチャーに全て収斂できないために、光の効率を向
上させるには限界がある。また、光が照明されるアパー
チャーの大きさが大きくなる場合、光が遮断される部位
の面積も同時に大きくなるために、これを各々調節する
ことが困難である。
【００２１】また、半導体装置の製造のための数回にわ
たった露光工程ごとに、工程に最も適合したアパーチャ
ーを製作し、また各単位工程を実施する際に、作業者が
アパーチャーを毎回交換しなければならない。
【００２２】従って、露光装置では各々のアパーチャー
をレボルバー形式（ｒｅｖｏｌｖｅｒ ｔｙｐｅ）に形
成するが、これにより露光装置の体積が増加される。ま
た、レボルバー形式に形成しても限定された形状のアパ
ーチャーのみを使用するしかない。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、光効
率が向上される露光方法を提供することにある。
【００２４】本発明の他の目的は、光効率が向上される
露光装置を提供することにある。
【００２５】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めの本発明は、均一な光束分布（ｕｎｉｆｏｒｍ ｉｎ
ｔｅｎｓｉｔｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）を有する
光線を生成する段階と、光を複数の発散光線（ｄｉｖｅ
ｒｇｅｎｔ ｌｉｇｈｔ ｂｅａｍ）に屈折させる段階
と、複数の発散光線を複数の平行光線に屈折させる段階
と、前記複数の平行光線に目的物を露光する段階とを含
むことを特徴とする目的物の露光方法を提供する。
【００２６】前記多数の発散光線の光束の合量は屈折前
の光線の光束の量と同一である。従って、目的物に露光
される複数の平行光線は屈折前の光線の光束と同一にな
るので、露光時に光効率を最大化することができる。
【００２７】前記の他の目的を達成するための本発明
は、均一な光束分布を有する光線を生成する光生成部
と、前記光を複数の発散光線（ｄｉｖｅｒｇｅｎｔ ｌ
ｉｇｈｔｂｅａｍ）に屈折させる第１屈折部と、複数の
発散光線を複数の平行光線に屈折させる第２屈折部と、
複数の平行光線に目的物を露光させる露光部とを含む目
的物の露光装置を提供する。
【００２８】本発明の一実施形態によると、第１屈折部
は、光線の進行方向に対して垂直である第１方向の直線
を基準に二つの発散光線に屈折させる。
【００２９】本発明の他の実施形態によると、第１屈折
部は光線の進行方向に対して垂直である第１方向及び第
２方向の直線を基準に四つの発散光線に屈折させる。
【００３０】前記第１屈折部と第２屈折部が離隔されて
いる場合には、光を複数の発散光線に屈折させた後、複
数の発散光線を複数の平行光線に屈折させ、第１屈折部
と第２屈折部が密着されている場合には第１屈折部及び
第２屈折部は光線を進行方向とおりに透過させるよう
に、第１屈折部と第２屈折部間の相対的な位置を調節す
るための調節部をさらに備える。
【００３１】前記露光装置は光線を光線の中心を基準に
環状光線に発散するように屈折するための第３屈折部
と、環状に屈折された光を環状の平行光線に転換するた
めの第４屈折部をさらに備える。
【００３２】前記のまた他の目的を達成するための本発
明は、均一な光束分布を有する光線を生成する光生成部
と、前記入射された第１光を複数の発散光線（ｄｉｖｅ
ｒｇｅｎｔ ｌｉｇｈｔ ｂｅａｍ）に屈折させ、複数
の発散光線を複数の平行光線に屈折させ、又は入射され
た第１光線をそのままに透過させるための第１レンズシ
ステムと、入射された第２光線を環状の発散光線に屈折
させ、環状の発散光線を環状の平行光線に屈折させ、又
は入射された第２光線をそのままに通過させるための第
２レンズシステムと、複数の平行光線又は環状の平行光
線に目的物を露光させる露光部を含む。
【００３３】前記露光装置を使用する場合、複数の発散
光線の光束の合量は屈折前の光線の光束の量と同一であ
る。従って、露光時に光効率を最大化することができ
る。また、一つの装置を利用して多様な変形照明方法に
目的物を照明することができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の望
ましい実施形態をより詳細に説明する。
【００３５】［露光装置］ 〈第１実施形態〉図７は、本実施形態による露光装置を
説明するための断面図である。本実施形態による露光装
置は、光線を光線の進行方法に対して垂直である第１方
向の直線を基準に二つの発散光線に屈折させ、二つの発
散光線を平行光線に屈折させ目的物を露光する。
【００３６】本実施形態による露光装置は、図７に示す
ように、均一な光束分布を有する光線を生成する光線生
成部１００が備えられる。光線生成部１００は光を提供
する光源１０１と、光源１０１から提供される光線を平
行光へ転換させるためのマイクロレンズからなったフラ
イアイレンズ１０２からなる。フライアイレンズ１０２
を透過した光線は均一な光束分布を有する平行光線に進
行される。
【００３７】光線生成部１００から進行される光線（以
下、初期光線）を二つの発散光線に屈折させる第１透過
部材１０４と、二つの発散光線を二つの平行光線に屈折
させる第２透過部材を備える。
【００３８】図８は図７に示す第１透過部材及び第２透
過部材の斜視図である。
【００３９】第１透過部材１０４は光線生成部１００を
透過した光線の進行方法に対して垂直する第１方向１１
４の直線を基準にして第１経路及び第２経路を有する二
つの発散光線に屈折させる。
【００４０】具体的には、第１透過部材１０４は初期光
線の進行方向に対して垂直する入射面１０４ａと、入射
面１０４ａに対して垂直であり、初期光線の進行方向に
対して平行な四つの側面１０４ｂと、入射面１０４ａに
対向するように形成され、第１方向１１４に基準にして
対称するようにＶ字形溝形状に折り曲げられた第１及び
第２射出面１０４ｃ、１０４ｄを有する。
【００４１】初期光線は、第１透過部材の入射面に９０
°の入射角に入射されるために、第１透過部材１０４内
で初期光線の進行方向と同一に進行する。また、初期光
線のうちで、折り曲げられた第１射出面１０４ｃに透過
される光線は第１経路を有するように屈折され、第２射
出面１０４ｄに透過される光線は第１方向と反対方向で
ある第２経路を有するように屈折され進行される。この
時、第１射出面１０４ｃと第２射出面１０４ｄは対称で
あるＶ字形溝の形態を有するので、初期光線は二つの発
散光線に射出され進行される。
【００４２】第１透過部材１０４の射出面１０４ｃ、１
０４ｄの形状による光線の屈折経路について説明する。
【００４３】図９は、屈折率が異なる媒質での光の屈折
に対する法則を説明するための図である。
【００４４】知られた屈折法則（あるいはＳｎｅｌｌの
法則）は次のとおりである。
【００４５】ｎ1ｓｉｎθ1＝ｎ2ｓｉｎθ2 前記の式は、等方性媒質から他の等方性媒質に入射して
屈折する場合に成立される。ここで、ｎ1乃至ｎ2は各媒
質の屈折率を示し、θ1は入射光の方向と境界面の法線
となる角である入射角、θ2は屈折光の方向と境界面の
法線となる角である屈折角を各々示す。
【００４６】屈折の法則によると、光を屈折させるため
には９０°未満の入射角を有し、等方性媒質間を入射し
なければならない。即ち、第１透過部材１０４で光を屈
折させ空気中に進行するためには、第１透過部材１０４
の射出面１０４ｃ、１０４ｄと入射する光線が９０°未
満の角を有しなければならない。このために、第１透過
部材１０４の射出面１０４ｃ、１０４ｄに所定の傾斜角
を形成する。
【００４７】第１透過部材１０４を射出した光線は、空
気中に進行される。そして、第１透過部材１０４は空気
に比べて密な媒質からなるので、第１透過部材１０４の
屈折率が空気に比べて大きい。従って、第１透過部材１
０４から空気中に進行される光線の屈折角は入射角に比
べて大きくなる。
【００４８】従って、第１透過部材１０４の射出面１０
４ｃ、１０４ｄの形状を調節することにより、光線が屈
折される経路を変更することができる。また、第１透過
部材１０４の射出面１０４ｃ、１０４ｄを所定の基準か
ら対称して折り曲げさせ、光線の一部は第１射出面１０
４ｃに射出し、その他の光線は第２射出面１０４ｄに射
出するように、光線を集光し、又は、二つの光線に発散
する。具体的に、射出面がＶ字形に突出される場合、光
線は第１射出面１０４ｃと第２射出面１０４ｄに折り曲
げられた辺を基準に集光され、射出面がＶ字形として、
Ｖ字形溝の形状である場合、光線は第１射出面１０４ｃ
と第２射出面１０４ｄに折り曲げられた辺を基準に二つ
の光線に発散される。
【００４９】従って、平行に進行される初期光線が二つ
の発散光線に屈折するためには、上述したように、第１
透過部材１０４の射出面１０４ｃ、１０４ｄが形成され
なければならない。
【００５０】第１射出面１０４ｃと初期光線の進行方向
となる角と、前記第２射出面１０４ｄと初期光線の進行
方向となる角が同一である場合、二つの発散光線は第１
射出面１０４ｃ及び第２射出面１０４ｄに対して同一な
屈折角を有し射出される。また、第１射出面１０４ｃと
初期光線の進行方向となる角と、第２射出面１０４ｄと
初期光線の進行方向となる角が相違する場合、二つの発
散光線は第１射出面１０４ｃ及び第２射出面１０４ｄに
対して相違する屈折角を有し射出される。
【００５１】第１透過部材１０４は初期光線が全て第１
透過部材１０４の入射面１０４ａに入射するように所定
の大きさを有する。
【００５２】前記二つの発散光線を二つの平行光線に屈
折させる第２透過部材１０６を備える。第２透過部材１
０６は第１方向１１４の直線を基準に初期光線の進行方
向と同一な方向に平行に進行して二つの平行光線を形成
させる。
【００５３】具体的には、第２透過部材１０６は初期光
線の進行方向について三角形状の断面を有し、角が第１
方向１１４と同一な方向に形成され突出されている第１
及び第２入射面１０６ａ、１０６ｂと、光線の進行方向
に対して平行な四つの側面１０６ｃと、第１及び第２入
射面１０６ａ、１０６ｂに対して形成され、光線の進行
方向に垂直に形成された射出面１０６ｄを備える。
【００５４】第１透過部材１０４を射出しながら二つの
発散光線に空気中に進行する光は空気に比べて密な媒質
である第２透過部材１０６に入射する。従って、屈折法
則により、第２透過部材１０６の入射角は屈折角より大
きい。また、前記形状を有する第２透過部材１０６に二
つの発散光線を入射すると、第２透過部材１０６の第１
及び第２入射面１０６ａ、１０６ｂに突出されている角
方向へ二つの発散光線が各々屈折される。
【００５５】この時、第２透過部材１０６の第１及び第
２入射面１０６ａ、１０６ｂは、二つの発散光線が各々
第２透過部材１０６に入射しながら平行光線に屈折する
ことができるように形成する。具体的に、第２透過部材
１０６で突出されている第１及び第２入射面１０６ａ、
１０６ｂは、発散光線が進行される角と第２透過部材１
０６の屈折率により、初期光線進行方向となる角を調節
し形成する。従って、第１及び第２入射面１０６ａ、１
０６ｂにより平行光線に屈折することができる入射角を
有し、二つの発散光線が第２透過部材１０６に入射す
る。
【００５６】第２透過部材１０６は、二つの発散光線が
全て第１及び第２入射面１０６ａ、１０６ｂに入射さ
れ、入射された光が平行光線に全て射出されるように所
定のサイズを有する。従って、光線生成部１００で提供
される初期光線と、第２透過部材１０６から射出される
平行光線の光束は同一である。
【００５７】第１透過部材１０４と第２透過部材１０６
間の相対的な位置を調節する調節部１１６をさらに備え
ることができる。調節部１１６により、第１透過部材１
０４と第２透過部材１０６間の離隔距離を調節すること
により、第２透過部材１０６から射出される二つの平行
光線間の離隔距離Ｄを調節することができる。具体的
に、第１透過部材１０４と第２透過部材１０６間の離隔
距離が増加するほど、第１透過部材１０４から射出され
る二つの発散光線が空気中に移動する距離も増加する。
また、二つの発散光線が移動する距離が増加するほど第
２透過部材１０６から射出される二つの平行光間の離隔
距離Ｄも増加する。
【００５８】第１透過部材１０４と第２透過部材１０６
の形状を所定の形状に限定し、調節部１１６を備える
と、第１透過部材１０４と第２透過部材１０６が互いに
離隔されている場合には、初期光線を二つの発散光線に
屈折させた後、二つの発散光線を二つの平行光線に屈折
させ、第１透過部材１０４と第２透過部材１０６が相互
に密着されている場合には、初期光線をそのままに透過
させることができる。
【００５９】第１透過部材１０４及び第２透過部材１０
６は例えば、ガラス、石英、透明なプラスチックのよう
な透明材料を使用して容易に形成することができる。こ
れらは相互に別の材質を使用し形成することもできる
が、屈折率を調節するためには同一な材質を使用して形
成することが望ましい。
【００６０】これについて、図１０を参照してより詳細
に説明する。
【００６１】図１０は図７に示されている第１透過部材
１０４及び第２透過部材１０６と平行光線の離隔距離の
関係を説明するための図である。前記のように、二つの
平行光線を生成するためには、第１透過部材１０４の第
１射出面１０４ｃと第２射出面１０４ｄは、第２透過部
材１０６の第１入射面１０６ａと第２入射面１０６ｂが
各々平行しなければならない。従って、第１透過部材１
０４と第２透過部材１０６を密着させた時、第１透過部
材１０４と第２透過部材１０６間の距離が０になって、
初期光線が屈折されずに、そのままに第２透過部材１０
６から射出する。
【００６２】また、第１透過部材１０４と第２透過部材
１０６が離隔されており、第１透過部材１０４の第１射
出面１０４ｃと第２射出面１０４ｄは、第２透過部材１
０６の第１及び第２入射面１０６ａ、１０６ｂと各々平
行する場合、第２透過部材１０６に入射する二つの発散
光線が平行光線に屈折されるために、第１透過部材１０
４と第２透過部材１０６の屈折率が実質的に同一なもの
が望ましい。
【００６３】所定の屈折率を有する第１透過部材１０４
から空気に進行する光線で入射角はθ1になり、屈折角
はθ2になる。また、第１透過部材１０４の第１射出面
１０４ｃと第２射出面１０４ｄは、第２透過部材１０６
の第１及び第２入射面１０６ａ、１０６ｂと平行するた
めに、空気から第２透過部材１０６に進行する光線で入
射角はθ2になる。そして、入射角がθ2である場合、第
２透過部材１０６から射出される光線が平行な光線に屈
折されるためには、屈折角がθ1になければならない。
屈折角θ1になるためには、第２透過部材１０６の屈折
率は第１透過部材１０４の屈折率と実質的に同一でなけ
ればならない。即ち、第２透過部材１０６は第１透過部
材１０４と同一な材質で形成することが望ましい。
【００６４】第１透過部材１０４と第２透過部材１０６
の形状が限定される場合、第１透過部材１０４と第２透
過部材１０６のうちのいずれか一つの位置を調節するこ
とができる調節部１１６を備えて、前記に説明した機能
を実施することができる。例えば、調節部１１６は第１
透過部材１０４と第２透過部材１０６のうちの少なくと
もいずれか一つにラック及びピニオンのようなギヤを設
け、これを駆動するための電動装置を備えることにより
容易に達成することができる。
【００６５】第１透過部材１０４と第２透過部材１０６
の形状を上述したとおりに限定し、調節部１１６を備え
る場合、第２透過部材１０６から射出される二つの平行
光線間の離隔される距離は次のように示される。
【００６６】Ｄ＝（２ｄｔａｎδｔａｎθ）／（ｔａｎ
θ−ｔａｎδ） 式中、θ：初期光線の進行方向と第１透過部材の第１射
出面（又は第２射出面）とからなる角のうちの鋭角。 δ：初期光線の進行方向と第１透過部材から射出される
発散光線の進行方向となる角のうちの鋭角。 ｄ：第１透過部材と第２透過部材間の離隔距離。
【００６７】前記の数式は初期光線の進行方向と第１透
過部材１０４の第１射出面１０４ｃとなる角と初期光線
の進行方向と第１透過部材１０４の第２射出面１０４ｄ
となる角が同一である時成立される。
【００６８】ここで、θとδは前記に説明した屈折式に
より次のような関係式が求められる。
【００６９】ｎ1×ｃｏｓθ＝ｃｏｓ（θ−δ） 式中、ｎ1：第１透過部材の屈折率 具体的に説明すると、第１透過部材から空気中に光線が
進行するとき、屈折式はｎ1×ｓｉｎθ1＝ｓｉｎθ2に
なる（θ1：入射角、θ2：屈折角、空気の屈折率：１で
あると仮定）。
【００７０】ここで、入射角θ1と屈折角θ2をθとδに
示すと、入射角θ1は９０−θになり、屈折角θ2はδ＋
θ1になる。また、屈折式をθとδの関数に置換する
と、前記表示されたように、ｎ1×ｃｏｓθ＝ｃｏｓ
（θ−δ）になる。
【００７１】前記のように、第１透過部材１０４と第２
透過部材１０６の形状が限定される場合には、第２透過
部材１０６で初期光線が二つの発散光線に屈折される方
向への両側面間の距離Ｘは、初期光線の水平方向の断面
で第１方向１１４への幅と平行光線間の離隔される距離
Ｄの合計Ｘ’より大きいように形成し、第２透過部材１
０６のその他両側面間の距離は、初期光線の水平方向の
断面で第１方向１１４と垂直な方向への幅より大きいよ
うに形成する。従って、前記のサイズを有する第２透過
部材１０６は二つの発散光線が全て入射されながら平行
光線に屈折され射出されることができる。
【００７２】第２透過部材１０６で射出された二つの平
行光線に目的物を露光させる露光部１０９を備える。露
光部１０９は平行光線が通過するコンデンサレンズ１０
８と、レチクルパターン１１０及びレチクルパターン１
１０を通過しながら回折された回折光が入射される投影
レンズ１１２を備える。
【００７３】第２透過部材１０６で射出された二つの平
行光線は、コンデンサレンズ１０８を通過し、続いて、
レチクルパターン１１０にティルト角を有しながら照射
される。また、レチクルパターン１１０上にティルト角
に照射された光線は、レチクルパターン１１０を通過し
ながら回折され、投影レンズ１１２を通過することにな
る。この時、ティルト角を有し、入射した光線中で０次
に回折された光及び１次に回折された光線は投影レンズ
１１２を通過することになるが、−１次に回折された光
線は投影レンズ１１２の外部に向かうことになる。
【００７４】より高次に回折された光線は、他の経路を
経る。投影レンズ１１２を通過した０次に回折された光
と１次に回折された光は目的物上に干渉しながら、目的
物を露光する。この時、目的物はウェーハＷを含み、具
体的に、フォトレジスト膜が形成されているウェーハＷ
を含む。
【００７５】従って、光線生成部１００で提供される初
期光線を屈折させ、目的物を露光することにより、光効
率が向上され半導体装置の生産性が増大される効果があ
る。
【００７６】〈第２実施形態〉図１１は本実施形態によ
る露光装置を説明するための断面図である。
【００７７】本実施形態による露光装置は光線を光線の
進行方向に対して垂直である第１方向及び第２方向の直
線を基準に四つの発散光線に屈折させ、四つの発散光線
を平行光線に屈折させ目的物を露光する。
【００７８】第２実施形態による露光装置は、第１実施
形態による露光装置に使用されるものと同一な第１透過
部材と第２透過部材を使用し、第３透過部材及び第４透
過部材をさらに追加して形成される。
【００７９】図１１に示すように、本実施形態による露
光装置には、均一な光束分布を有する光線を生成する光
線生成部２００が備えられる。光線生成部２００は光を
提供する光源２０１と、光源２０１から提供される光線
を平行光へ転換させるためのマイクロレンズからなった
フライアイレンズ２０２からなる。フライアイレンズ２
０２を透過した光線は均一な光束分布を有する平行光線
に進行される。
【００８０】第２実施形態による露光装置は、光線生成
部２００から進行される光線（以下、初期光線）を四つ
の発散光線に屈折させ、四つの発散光線を四つの平行光
線に屈折される第１乃至第４透過部材を備える。
【００８１】図１２は図１１の示した第１乃至第４透過
部材を示す斜視図である。図１３は図１１に示した各透
過部材を透過した光を示す図である。図１４は図１１に
示した第４透過部材を透過した光が照射される形状を示
す平面図である。
【００８２】本実施形態の露光装置は初期光線３００を
二つの発散光線３０２に屈折させる第１透過部材２０４
を含む。第１透過部材２０４は光線生成部２００を透過
した光線の進行方向に対して垂直する第１方向２２０の
直線を基準にして、第１経路及び第２経路を有する二つ
の発散光線３０２に屈折させる。
【００８３】具体的には、第１透過部材２０４は初期光
線３００の進行方向に対して垂直する入射面２０４ａ
と、入射面２０４ａに対して垂直し、初期光線の進行方
向に対して平行な四つの側面２０４ｂと、入射面２０４
ａに対向するように形成され、第１方向２２０を基準に
対称するようにＶ字形溝形状に折り曲げられた第１及び
第２射出面２０４ｃ、２０４ｄを有する。
【００８４】第１透過部材２０４は初期光線が全て第１
透過部材２０４の入射面２０４ａに入射するように所定
のサイズを有する。
【００８５】二つの発散光線３０２を二つの平行光線３
０４に屈折させる第２透過部材２０６を備える。第２透
過部材２０６は第１方向２２０の直線を基準にし、初期
光線３００の進行方向と同一な方向へ平行に進行して二
つの平行光線３０４を形成させる。
【００８６】具体的に、図１２に示すように、第２透過
部材２０６は初期光線３００の進行方向に対して三角形
状の断面を有し、角が第１方向２２０と同一な方向へ形
成され突出されている第１及び第２入射面２０６ａ、２
０６ｂと、平行光線３０４の進行方向に対して平行な四
つの側面２０６ｃと、第１及び第２入射面２０６ａ、２
０６ｂに対向して形成され、平行光線３０４の進行方向
に垂直に形成された射出面２０６ｄを備える。
【００８７】第２透過部材２０６は、二つの発散光線３
０２が全て第１及び第２入射面２０６ａ、２０６ｂに入
射され、入射された光が平行光線に全て射出されるよう
に所定のサイズを有する。
【００８８】第１透過部材２０４及び第２透過部材２０
６は第１実施形態で説明したものと同一であるので、説
明は省略する。
【００８９】第２透過部材２０６から射出した二つの平
行光線３０４の四つの発散光線３０６に屈折する第３透
過部材２０８を備える。第３透過部材２０８は光線生成
部２００を透過した初期光線３００の進行方向に対して
垂直する第２方向２２２の直線を基準にして、四つの平
行光線３０４に屈折させる。
【００９０】具体的に、図１２に示すように、第３透過
部材２０８は第２透過部材２０６を透過した二つの平行
光線３０４の進行方向に対して垂直する入射面２０８ａ
と、入射面２０８ａに対して垂直し、平行光線３０４の
進行方向に対して平行する四つの側面２０８ｂと、入射
面２０８ａに対向するように形成され、第２方向２２２
を基準にして対称するようにＶ字形溝形状に折り曲げら
れた二つの第３及び第４射出面２０８ｃ、２０８ｄを有
する。
【００９１】第１方向２２０と第２方向２２２となる角
Ｙは４５乃至９０°である。
【００９２】二つの平行光線３０４は第３透過部材２０
８の入射面２０８ａに９０°入射角に入射されるため
に、第３透過部材２０８内では平行光線３０４の進行方
向と同一に進行する。また、二つの平行光線３０４は各
々二つの第３及び第４射出面２０８ｃ、２０８ｄで屈折
しながら四つの発散光線３０６に射出して進行される。
【００９３】二つの平行光線３０４を第１平行光線３０
４ａと第２平行光線３０４ｂに区分して説明する。第１
平行光線３０４ａは第３及び第４射出面２０８ｃ、２０
８ｄに透過され、第３及び第４射出面２０８ｃ、２０８
ｄで各々所定の屈折角を有しながら屈折され、二つの発
散光線に進行する。また、第２平行光線３０４ｂも同様
に第３及び第４射出面２０８ｃ、２０８ｄに透過され、
第３及び第４射出面２０８ｃ、２０８ｄで各々所定の屈
折角を有しながら屈折され、二つの発散光線に各々進行
する。従って、第１及び第２平行光線３０４ａ、３０４
ｂは第３透過部材２０８を射出しながら四つの発散光線
３０６に屈折され進行する。この時、同一な射出面に射
出される第１及び第２平行光線３０４は同一な屈折角に
屈折される。
【００９４】第３透過部材２０８の第３及び第４射出面
２０８ｃ、２０８ｄでＶ字形溝が形成される基準になる
第２方向２２２と、第１透過部材２０４の第１及び第２
射出面２０４ｃ、２０４ｄでＶ字形溝が形成される基準
になる第１方向２２０となる角Ｙは、第１及び第２平行
光線３０４が各々二つの発散光線に屈折するとき、各々
の発散光線の光束と関係がある。具体的に、第１方向２
２０と第２方向２２２となる角Ｙが９０°である場合、
第１及び第２平行光線３０４が同一な光束を有する二つ
の発散光線に各々屈折される。従って、第１方向２２０
と第２方向２２２とからなる角が９０°になることが望
ましい。
【００９５】前記四つの発散光線３０６を四つの平行光
線３０８に屈折させる第４透過部材２１０を備える。第
４透過部材２１０は四つの発散光線３０６を第２方向２
２２の直線を基準に屈折させ、初期光線３００の進行方
向と同一な方向へ平行に進行する四つの平行光線３０８
を形成させる。
【００９６】第４透過部材２１０は初期光線３００の進
行方向に対して三角形状の断面を有し、角が第２方向２
２２と同一な方向へ形成され突出されている第３及び第
４入射面２１０ａ、２１０ｂと、初期光線の進行方向に
対して平行な四つの側面２１０ｃと、第３及び第４入射
面２１０ａ、２１０ｂに対向して形成され、光線の進行
方向に垂直に形成された射出面２１０ｄを備える。
【００９７】第３透過部材２０８を射出しながら四つの
発散光線３０６に空気中に進行する光は、空気に比べて
密な媒質である第４透過部材２１０に入射する。従っ
て、屈折の法則により、第４透過部材２１０に入射する
光の入射角は屈折角より大きい。また、形状を有する第
４透過部材２１０に四つの発散光線３０６を入射する
と、第４透過部材２１０の入射面２１０ａ、２１０ｂに
突出されている角方向へ四つの発散光線３０６が各々屈
折される。
【００９８】この時、第４透過部材２１０の入射面２１
０ａ、２１０ｂは、四つの発散光線３０６が各々第４透
過部材２１０へ入射しながら各々平行光線に屈折するこ
とができるように形成する。具体的に、第４透過部材２
１０で突出されている入射面２１０ａ、２１０ｂは、発
散光線の角と第４透過部材２１０の屈折率により、初期
光線３００の進行方向となる角を調節して形成する。従
って、入射面２１０ａ、２１０ｂにより平行光線に屈折
することができる入射角を有しながら、四つの発散光線
３０６が第４透過部材２１０に入射し、四つの平行光線
３０８に屈折される。
【００９９】第４透過部材２１０は、四つの発散光線３
０６が全て第３及び第４入射面２１０ａ、２１０ｂに入
射され、入射された光が平行光線に全て射出されるよう
に所定のサイズを有する。従って、光線生成部２００で
提供される初期光線３００の光束と、第４透過部材２１
０から射出される平行光線３０８の光束の合量は同一で
ある。
【０１００】第１透過部材２０４と第２透過部材２０６
間の相対的な位置を調節する第１調節部２３０と第３透
過部材２０８と第４透過部材２１０間の相対的な位置を
調節する第２調節部２３２をさらに備える。第１調節部
２３０により、第１透過部材２０４と第２透過部材２０
６間の離隔距離を調節することにより、第２透過部材２
０６から射出される二つの平行光線３０４間の第１方向
２２０への離隔距離Ｄ１を調節することができる。ま
た、第２調節部２３２により、第３透過部材２０８と第
４透過部材２１０間の離隔距離を調節することにより、
第４透過部材２１０から射出される四つの平行光線３０
８うちで第２方向２２２への離隔距離Ｄ２を調節するこ
とができる。
【０１０１】第１透過部材２０４と第２透過部材２０６
間の離隔距離が増加するほど、第１透過部材２０４から
射出される二つの発散光線３０２が空気中に移動する距
離も増加する。また、二つの発散光線３０２が移動する
距離が増加するほど第２透過部材２０６から射出される
二つの平行光線３０４間の第１方向２２０への離隔距離
が増加する。
【０１０２】また、第３透過部材２０８と第４透過部材
２１０間の離隔距離が増加するほど、第３透過部材２０
８から射出される四つの発散光線３０６が空気中に移動
する距離も増加する。また、四つの発散光線３０６が移
動する距離が増加するほど第４透過部材２１０から射出
される四つの平行光線３０８間の第２方向２２２への離
隔距離も増加する。
【０１０３】第１透過部材２０４と第２透過部材２０６
の形状を所定の形状に限定し、第１調節部２３０を備え
ると、第１透過部材２０４と第２透過部材２０６が互い
に離隔されている場合には、初期光線を第１方向２２０
を基準に二つの発散光線３０２に屈折させた後、二つの
発散光線３０２を二つの平行光線３０４に屈折させ、第
１透過部材２０４と第２透過部材２０６が互いに密着さ
れている場合には、初期光線３００をそのままに透過さ
せることができる。
【０１０４】同様に、第３透過部材２０８と第４透過部
材２１０の形状を所定の形状に限定し、第２調節部２３
２を備えると、第３透過部材２０８と第４透過部材２１
０が互いに離隔されている場合には、入射する光線を第
２方向２２２を基準に屈折させた後、屈折された光線を
再び平行光線に屈折させ、第３透過部材２０８と第４透
過部材２１０が互いに密着されている場合には、入射す
る光線をそのままに透過させることができる。
【０１０５】一方、第１透過部材２０４及び第２透過部
材２０６が互いに密着されており、第３透過部材２０８
及び第４透過部材２１０は互いに離隔されていると、第
１及び第２透過部材２０４、２０６を透過した光は初期
光線３００になり、初期光線３００が第３透過部材２０
８に入射されると、入射光は第２方向２２２を基準に二
つの発散光線３０２へ屈折され、二つの発散光線３０２
が第４透過部材２１０で再び二つの平行光線に屈折され
る。
【０１０６】このように、第１透過部材２０４及び第２
透過部材２０６の離隔距離と第３透過部材２０８及び第
４透過部材２１０の離隔距離を各々第１調節部２３０及
び第２調節部２３２により調節することにより、初期光
線を四つの平行光線、第１方向又は第２方向を基準に離
隔される二つの平行光線へ屈折させることができる。場
合によっては、初期光線を屈折させずに、そのままに進
行させることもできる。
【０１０７】前記のような機能をするために、具体的に
第１透過部材２０４の第１射出面２０４ｃと第２射出面
２０４ｄは、第２透過部材２０６の第１入射面２０６ａ
と第２入射面２０６ｂと各々平行しなければならない。
従って、第１透過部材２０４と第２透過部材２０６を密
着させた時、第１透過部材２０４と第２透過部材２０６
間の距離が０になり、初期光線が屈折されずに、そのま
まに第２透過部材から射出する。
【０１０８】また、第１透過部材２０４と第２透過部材
２０６が離隔されており、第１透過部材２０４の第１射
出面２０４ｃと第２射出面２０４ｄは、第２透過部材２
０６の第１入射面２０６ａと第２入射面２０６ｂと各々
平行する場合、第２透過部材２０６へ入射する二つの発
散光線が平行光線に屈折されるために、第１透過部材２
０４と第２透過部材２０６の屈折率が実質的に同一でな
ければならない。
【０１０９】同様に、第３透過部材２０８の第３射出面
２０８ｃと第４射出面２０８ｄは第２透過部材２０６の
第１入射面２０６ａと第２入射面２０６ｂと各々平行し
なければならない。従って、第３透過部材２０８と第４
透過部材２１０を密着させた時、第３透過部材２０８と
第４透過部材２１０間の距離が０になって、初期光線が
屈折されずに、そのままに第３透過部材２０８から射出
する。
【０１１０】また、第３透過部材２０８と第４透過部材
２１０が離隔されており、第３透過部材２０８の第３射
出面２０８ｃと第４射出面２０８ｄは、第４透過部材２
１０の第３入射面２１０ａと第４入射面２１０ｂと各々
平行する場合、第３透過部材２０８に入射する発散光線
が平行光線に屈折されるために、第３透過部材２０８と
第４透過部材２１０の屈折率が実質的に同一でなければ
ならない。
【０１１１】第１透過部材２０４、第２透過部材２０
６、第３透過部材２０８及び第４透過部材２１０は、例
えば、ガラス、石英、透明なプラスチックのような透明
材料を使用して容易に形成することができる。これらは
相互に別の材質を使用し形成することもできるが、同一
な屈折率を有するためには同一な材質を使用して形成す
ることが望ましい。
【０１１２】露光部２１１は第４透過部材２１０で射出
された複数個の平行光線に目的物を露光させる。露光部
２１１は平行光線が通過するコンデンサレンズ２１２
と、レチクルパターン２１４及びレチクルパターン２１
４を通過しながら回折された回折光が入射される投影レ
ンズ２１６を備える。
【０１１３】第４透過部材２１０で射出された二つの平
行光線は、コンデンサレンズ２１２を通過し、続いて、
レチクルパターン２１４にティルト角を有しながら照射
される。また、レチクルパターン２１４上にティルト角
に照射された光線は、レチクルパターン２１４を通過し
ながら回折され、投影レンズ２１６を通過することにな
る。投影レンズ２１６を通過した光は目的物上に干渉し
ながら、目的物を露光する。
【０１１４】従って、光線生成部２００で提供される初
期光線を屈折させ、目的物を露光することにより、光効
率が向上され半導体装置の生産性が増大される効果があ
る。
【０１１５】〈第３実施形態〉図１５は本実施形態によ
る露光装置を説明するための断面図である。
【０１１６】本実施形態による露光装置は、第２実施形
態による露光装置と同様に、光線を光線の進行方向に対
して垂直である第１方向及び第２方向の直線を基準に、
四つの発散光線に屈折させ、四つの発散光線を平行光線
に屈折させ目的物を露光する。
【０１１７】図１５に示すように、均一な光束分布を有
する光線を生成する光線生成部４００が備えられる。光
線生成部４００は光を提供する光源４０１と、光源４０
１から提供される光線を平行光へ転換させるためのマイ
クロレンズからなったフライアイレンズ４０２からな
る。フライアイレンズ２０２を透過した光線は均一な光
束分布を有する平行光線に進行される。
【０１１８】本実施形態による露光装置は、光線生成部
４００から進行される光線（以下、初期光線）を四つの
発散光線に屈折させ、四つの発散光線を四つの平行光線
に屈折される第１乃至第３透過部材を備える。
【０１１９】図１６は図１５に図示した第１透過部材乃
至第３透過部材を示す斜視図である。
【０１２０】光線生成部４００から進行される光線（以
下、初期光線）を二つの発散光線に屈折させる第１透過
部材４０４が備えられている。第１透過部材４０４は光
線生成部４００を透過した光線の進行方向に対して垂直
する第１方向４２０の直線を基準にして、第１経路及び
第２経路を有する二つの発散光線に屈折させる。
【０１２１】第１透過部材４０４は初期光線の進行方向
に対して垂直する入射面４０４ａと、入射面４０４ａに
対して垂直し、初期光線の進行方向に対して平行な四つ
の側面４０４ｂと、入射面４０４ａに対向するように形
成され、第１方向４２０を基準に対称するようにＶ字形
溝形状に折り曲げられた第１及び第２射出面４０４ｃ、
４０４ｄを有する。
【０１２２】第１透過部材４０４は初期光線が全て第１
透過部材４０４の入射面に入射するように所定のサイズ
を有する。
【０１２３】第１透過部材４０４は第１実施形態及び第
２実施形態と同一であるので、その説明は省略する。
【０１２４】二つの発散光線を二つの平行光線に屈折さ
せ入射し、入射された平行光線を四つの発散光線に屈折
させ射出する第２透過部材４０６を備える。
【０１２５】具体的には、第２透過部材４０６は初期光
線の進行方向に対して三角形状の断面を有し、角が第１
方向４２０と同一な方向へ形成され突出されている第１
及び第２入射面４０６ａ、４０６ｂと、光線の進行方向
に対して平行な四つの側面４０６ｃと、第１及び第２入
射面４０６ａ、４０６ｂに対向して形成され、光線生成
部４００を透過した光線の進行方向に対して垂直する第
２方向４２２を基準に対称するＶ字形溝形状に折り曲げ
られた第３及び第４射出面４０６ｄ、４０６ｅを備え
る。
【０１２６】第２透過部材４０６は、二つの発散光線が
全て入射面４０６ａ、４０６ｂに入射され、入射された
光が平行光線に屈折されながら、全て射出されるように
所定のサイズを有する。
【０１２７】第１方向４２０と第２方向４２２は４５乃
至９０°の角を有する。
【０１２８】第２透過部材４０６に入射しながら屈折さ
れた光線は、第２透過部材４０６で二つの平行光線に進
行する。二つの平行光線は第２透過部材４０６の射出面
４０６ｄ、４０６ｅで屈折しながら四つの発散光線へ射
出し空気中に進行される。
【０１２９】具体的には、二つの平行光線を第１平行光
線と第２平行光線とすると、第１平行光線は第３及び第
４射出面４０６ｄ、４０６ｅに透過され、第３及び第４
射出面４０６ｄ、４０６ｅで各々所定の屈折角を有しな
がら屈折され、二つの発散光線に進行する。また、第２
平行光線も同様に第３及び第４射出面４０６ｄ、４０６
ｅに透過され、第３及び第４射出面４０６ｄ、４０６ｅ
で各々所定の屈折角を有しながら屈折され、二つの発散
光線に各々進行する。従って、第１及び第２平行光線は
第３透過部材４０６を射出しながら四つの発散光線に屈
折され進行する。この時、同一な射出面に射出される第
１及び第２平行光線は同一な屈折角に屈折される。
【０１３０】第２透過部材４０６の射出面にＶ字形溝が
形成される基準になる第２方向４２２と、第２透過部材
４０６の入射面にＶ字形突出部が形成される基準になる
第１方向４２０となる角は、第１及び第２平行光線が各
々二つの発散光線に屈折するとき、各々の発散光線の光
束と関係がある。具体的に、第１方向４２０と第２方向
４２２となる角が９０°である場合、第１及び第２平行
光線は同一な光束を有する二つの発散光線に各々屈折さ
れる。従って、第１方向４２０と第２方向４２２とから
なる角が９０°になることが望ましい。
【０１３１】また、この露光装置は前記四つの発散光線
を四つの平行光線に屈折させる第３透過部材４０８を備
える。第３透過部材４０８は四つの発散光線を第２方向
４２２の直線を基準に初期光線の進行方向と同一な方向
へ平行に屈折させ四つの平行光線に進行させる。
【０１３２】第３透過部材４０８は初期光線の進行方向
に対して三角形状の断面を有し、角が第２方向４２２と
同一な方向へ形成され突出されている第３及び第４入射
面４０８ａ、４０８ｂと、初期光線の進行方向に対して
平行な四つの側面４０８ｃと、第３及び第４入射面４０
８ａ、４０８ｂに対向して形成され、光線の進行方向に
垂直に形成された射出面４０８ｄを備える。
【０１３３】第２透過部材４０６を射出しながら四つの
発散光線に空気中に進行する光は、空気に比べて密な媒
質である第３透過部材４０８に入射する。従って、屈折
の法則により、第３透過部材４０８に入射する光の入射
角は屈折角より大きい。また、形状を有する第３透過部
材４０８に四つの発散光線を入射すると、第３透過部材
４０８の入射面４０８ｂ、４０８ｃで突出された角方向
へ四つの発散光線が各々屈折される。
【０１３４】この時、第３透過部材４０８の入射面４０
８ａ、４０８ｂは、四つの発散光線が各々第３透過部材
４０８に入射しながら各々平行光線に屈折することがで
きるように形成する。具体的に、第３透過部材４０８で
突出されている第３及び第４入射面４０８ａ、４０８ｂ
は、発散光線の角と第３透過部材４０８の屈折率によ
り、初期光線の進行方向となる角を調節して形成する。
従って、第３及び第４入射面４０８ａ、４０８ｂにより
平行光線に屈折することができる入射角を有しながら、
四つの発散光線が第３透過部材４０８に入射し、四つの
平行光線に屈折される。
【０１３５】第３透過部材４０８は、四つの発散光線が
全て入射面４０８ａ、４０８ｂに入射され、入射された
光が平行光線に全て射出されるように所定のサイズを有
する。従って、光線生成部４００で提供される初期光線
の光束と、第３透過部材４０８ａ、４０８ｂから射出さ
れる平行光線の光束は同一である。
【０１３６】第１透過部材４０４と第２透過部材４０６
間の相対的な位置を調節する第１調節部４３０と第２透
過部材４０６と第３透過部材４０８と間の相対的な位置
を調節する第２調節部４３２をさらに備えることができ
る。第１調節部４３０により、第１透過部材４０４と第
２透過部材４０６間の離隔距離を調節することにより、
第２透過部材４０６から射出される二つの平行光線間の
第１方向４２０への離隔距離を調節することができる。
また、第２調節部４３２により、第２透過部材４０６と
第３透過部材４０８間の離隔距離を調節することによ
り、第３透過部材４０８から射出される四つの平行光線
３０８のうちで第２方向４２２への離隔距離を調節する
ことができる。
【０１３７】第１透過部材４０４と第２透過部材４０６
間の離隔距離が増加するほど、第１透過部材４０４から
射出される二つの発散光線が空気中に移動する距離が増
加する。また、二つの発散光線が移動する距離が増加す
るほど第２透過部材４０６から射出される二つの平行光
線間の第１方向４２０への離隔距離が増加する。
【０１３８】また、第２透過部材４０６と第３透過部材
４０８間の離隔距離が増加するほど、第３透過部材４０
８から射出される四つの発散光線が空気中に移動する距
離も増加する。また、四つの発散光線が移動する距離が
増加するほど第３透過部材４０８から射出される四つの
平行光線間の第２方向４２２への離隔距離も増加する。
【０１３９】第１透過部材４０４と第２透過部材４０６
の形状を所定の形状に限定し、第１調節部４３０を備え
ると、第１透過部材４０４と第２透過部材４０６が互い
に離隔されている場合には、初期光線を第１方向４２０
を基準に二つの発散光線に屈折させた後、二つの発散光
線を二つの平行光線に屈折させ、第１透過部材４０４と
第２透過部材４０６が互いに密着されている場合には、
初期光線をそのままに透過させることができる。
【０１４０】同様に、第２透過部材４０６と第３透過部
材４０８の形状を所定の形状に限定し、第２調節部４３
２を備えると、第２透過部材４０６と第３透過部材４０
８が互いに離隔されている場合には、入射する光線を第
２方向４２２を基準に屈折させた後、屈折された光線を
再び平行光線に屈折させ、第２透過部材４０６と第３透
過部材４０８が互いに密着されている場合には、入射す
る光線をそのままに透過させることができる。
【０１４１】前記のような機能のために、具体的には第
１透過部材４０４の第１射出面４０４ｃと第２射出面４
０４ｄは、第２透過部材４０６の第１入射面４０６ａと
第２入射面４０６ｂと各々平行しなければならない。従
って、第１透過部材４０４と第２透過部材４０６を密着
させた時、第１透過部材４０４と第２透過部材４０６間
の距離が０になって、初期光線が屈折されずに、そのま
まに第２透過部材４０６から射出する。
【０１４２】また、第１透過部材４０４と第２透過部材
４０６が離隔されており、第１透過部材４０４の第１射
出面４０４ｃと第２射出面４０４ｄは、第２透過部材４
０６の第１入射面４０６ａと第２入射面４０６ｂと各々
平行する場合、第２透過部材４０６へ入射する二つの発
散光線が平行光線に屈折されるために、第１透過部材４
０４と第２透過部材４０６の屈折率が実質的に同一でな
ければならない。
【０１４３】同様に、第２透過部材４０６の第３射出面
４０６ｄと第４射出面４０６ｅは第３透過部材４０８の
第３入射面４０８ａと第４入射面４０８ｂと各々平行し
なければならない。従って、第２透過部材４０６と第３
透過部材４０８を密着させた時、第２透過部材４０６と
第３透過部材４０８間の距離が０になって、初期光線が
屈折されずに、そのままに第３透過部材４０８から射出
する。
【０１４４】また、第２透過部材４０６と第３透過部材
４０８が離隔されており、第２透過部材４０６の第３射
出面４０６ｄと第４射出面４０６ｅは第３透過部材４０
８の第３入射面４０８ａと第４入射面４０８ｂと各々平
行する場合、第３透過部材４０８に入射する発散光線が
平行光線に屈折されるために、第２透過部材４０６と第
３透過部材４０８の屈折率が実質的に同一でなければな
らない。
【０１４５】第３透過部材４０８で射出された複数個の
平行光線へ目的物を露光させる露光部４０９を備える。
露光部４０９は平行光線が通過するコンデンサレンズ４
１０と、レチクルパターン４１２及びレチクルパターン
４１２を通過しながら回折された回折光が入射される投
影レンズ４１４を備える。
【０１４６】第３透過部材４０８で射出され複数個の平
行光線は、コンデンサレンズ４１０を通過し、続いて、
レチクルパターン４１２にティルト角を有しながら照射
される。また、レチクルパターン４１２上にティルト角
に照射された光線は、レチクルパターン４１２を通過し
ながら回折され、投影レンズ４１４を通過することにな
る。投影レンズ４１４を通過した光は目的物上に干渉し
ながら、目的物を露光する。
【０１４７】従って、光線生成部４００で提供される初
期光線を屈折させ、光量の損失なしに目的物を露光する
ことができるので、半導体装置の製造工程での生産性が
向上される。
【０１４８】〈第４実施形態〉図１７は本実施形態によ
る露光装置を説明するための断面図である。
【０１４９】本実施形態による露光装置は初期光線を屈
折させ、二つ又は四つの平行光線に目的物を露光また
は、場合によっては初期光線を屈折させ、環状の光線に
目的物を露光することができる装置である。
【０１５０】図１７に示すように、露光装置には均一な
光束分布を有する光線を生成する光線生成部５００が備
えられる。光線生成部５００は光を提供する光源５０１
と、光源５０１から提供される光線を平行光へ転換させ
るためのマイクロレンズからなったフライアイレンズ５
０２からなる。フライアイレンズ５０２を透過した光線
は均一な光束分布を有する平行光線に進行される。
【０１５１】本実施形態による露光装置は、平行光線を
複数の発散光線に屈折させ、複数の発散光線を複数の平
行光線に屈折させ、又は平行光線をそのままに通過させ
る第１レンズシステム５０４が備えられている。
【０１５２】第１レンズシステム５０４は、光線生成部
から進行される光線（以下、初期光線）を二つの発散光
線に屈折させる第１透過部材５０６と、二つの発散光線
を二つの平行光線に屈折させ入射し、入射された平行光
線を四つの発散光線に屈折させ射出する第２透過部材５
０８及び四つの発散光線を平行光線に屈折させる第３透
過部材５１０を含み、各透過部材の相対的な位置を調節
する第１及び第２調節部５１２、５１４が備えられる。
【０１５３】以下で、第１レンズシステム５０４の構成
について詳細に説明する。
【０１５４】光線生成部５００から進行される光線（以
下、初期光線）を二つの発散光線に屈折させる第１透過
部材５０６が備えられる。第１透過部材５０６は光線生
成部５００を透過した光線の進行方向に対して垂直する
第１方向５３０の直線を基準にして第１経路及び第２経
路を有する二つの発散光線に屈折させる。
【０１５５】具体的には、第１透過部材５０６は初期光
線の進行方向に対して垂直する入射面と、入射面に対し
て垂直し、初期光線の進行方向に対して平行な四つの側
面と、入射面に対向するように形成され、第１方向５３
０を基準に対称するようにＶ字形溝形状に折り曲げられ
た第１及び第２射出面を有する。
【０１５６】第１透過部材５０６は初期光線が全て第１
透過部材５０６の入射面に入射するように所定のサイズ
を有する。
【０１５７】第１透過部材５０６は第１実施形態及び第
２実施形態と同一であるので、その説明は省略する。
【０１５８】また、この露光装置は二つの発散光線を二
つの平行光線に屈折させ入射し、入射された平行光線を
四つの発散光線に屈折させ射出する第２透過部材５０８
を備える。
【０１５９】具体的には、第２透過部材５０８は初期光
線の進行方向に対して三角形状の断面を有し、角が第１
方向５３０と同一な方向へ形成され突出されている第１
及び第２入射面と、光線の進行方向に対して平行な四つ
の側面と、第１及び第２入射面に対向して形成され、光
線生成部を透過した光線の進行方向に対して垂直する第
２方向５３２を基準に対称するＶ字形溝形状に折り曲げ
られた第３及び第４射出面を備える。
【０１６０】第２透過部材５０８の第１及び第２入射面
は、第１透過部材５０６の第１及び第２射出面と各々平
行しなければならない。従って、第１透過部材５０６と
第２透過部材５０８を密着させた時、第１透過部材５０
６と第２透過部材５０８間の距離が０になって、初期光
線が屈折されずに、そのままに第２透過部材５０８から
射出する。
【０１６１】また、第２透過部材５０８は第１透過部材
５０６の屈折率と実質的に同一な屈折率を有する。第１
透過部材５０６の第１及び第２射出面と第２透過部材５
０８の第１及び第２入射面が各々平行することにより、
第２透過部材５０８に入射する二つの発散光線が平行光
線に屈折される。
【０１６２】第２透過部材５０８は、二つの発散光線が
全て入射面に入射され、入射された光が平行光線に屈折
されながら、全て射出されるように所定のサイズを有す
る。
【０１６３】第１方向５３０と第２方向５３２となる角
のうちの鋭角は４５乃至９０°の角を有し、望ましくは
９０°の角を有する。
【０１６４】第２透過部材５０８に入射しながら屈折さ
れた光線は、第２透過部材５０８内で二つの平行光線に
進行する。二つの平行光線は第２透過部材５０８の射出
面で屈折しながら、四つの発散光線に射出して空気中に
進行される。
【０１６５】四つの発散光線を四つの平行光線に屈折さ
せる第３透過部材５１０を備える。第３透過部材５１０
は第２方向５３２の直線を基準に初期光線の進行方向と
同一な方向へ平行に進行して四つの平行光線を形成させ
る。
【０１６６】具体的には、第３透過部材５１０は初期光
線の進行方向に対して、三角形状の断面を有し、角が第
２方向５３２と同一な方向へ形成され屈折されている第
３及び第４入射面と、初期光線の進行方向に対して平行
な四つの側面と、第３及び第４入射面に対向し形成さ
れ、光線の進行方向に垂直に形成された射出面を備え
る。
【０１６７】第３透過部材５１０の第３及び第４入射面
は、第２透過部材５０８の第３及び第４入射面と各々平
行しなければならない。従って、第２透過部材５０８と
第３透過部材５１０を密着させた時、第２透過部材５０
８と第３透過部材５１０間の距離が０になって、初期光
線が屈折されずに、そのままに第３透過部材５１０から
射出する。
【０１６８】また、第３透過部材５１０は第２透過部材
５０８の屈折率と実質的に同一な屈折率を有する。第２
透過部材５０８の第３及び第４射出面と第３透過部材５
１０の第３及び第４入射面が各々平行することにより、
第３透過部材５１０に入射する四つの発散光線が平行光
線に屈折される。
【０１６９】第３透過部材５１０は、四つの発散光線が
全て入射面に入射され、入射された光の平行光線が屈折
されながら、全て射出されるように所定のサイズを有す
る。
【０１７０】第３透過部材５１０を入射しながら屈折さ
れた光線は、第３透過部材５１０内で四つの平行光線に
進行され、四つの平行光線が第３透過部材を射出して空
気中に進行される。
【０１７１】第１透過部材５０６と第２透過部材５０８
間の相対的な位置を調節する第１調節部５１２が備えら
れる。
【０１７２】第１調節部５１２により第１透過部材５０
６と第２透過部材５０８が互いに離隔されている場合に
は、初期光線を第１方向５３０を基準に二つの発散光線
に屈折させた後、二つの発散光線を二つの平行光線に屈
折させる。また、第１透過部材５０６と第２透過部材５
０８が互いに密着されている場合には、初期光線をその
ままに透過させる。また、第１透過部材５０６と第２透
過部材５０８間の離隔距離を調節することにより、第２
透過部材５０８から射出される二つの平行光線間の第１
方向５３０への離隔距離を調節することができる。
【０１７３】第２透過部材５０８と第３透過部材５１０
間の相対的な位置を調節する第２調節部５１４が備えら
れている。
【０１７４】第１調節部５１２と同様に、第２調節部５
１４により、第２透過部材５０８と第３透過部材５１０
が互いに離隔されている場合には、光線を第２方向５３
２を基準により発散光線に屈折させた後、発散光線を平
行光線に屈折させる。また、第２透過部材５０８と第３
透過部材５１０が互いに密着されている場合には、光線
をそのままに透過させる。また、第２透過部材５０８と
第３透過部材５１０間の離隔距離を調節することによ
り、第３透過部材５１０から射出される平行光線間の第
２方向５３２への離隔距離を調節することができる。
【０１７５】従って、透過部材間の離隔距離を調節し
て、初期光線を四つの平行光線、第１方向又は第２方向
を基準に離隔される二つの平行光線に屈折させることが
できる。場合によっては、初期光線を屈折させずに、そ
のままに進行させることもできる。
【０１７６】第１レンズシステム５０４を透過した光
で、第１方向５３０へ離隔距離及び第２方向５３２への
離隔距離は、第１実施形態で説明した式により計算する
ことができる。
【０１７７】第１レンズシステム５０４を透過した平行
な光を環状の発散光線に屈折させ、環状の発散光線を環
状の平行光線に屈折させ、又は第１レンズシステム５０
４を透過した平行な光をそのままに通過させるための第
２レンズシステム５１６を備える。
【０１７８】第２レンズシステム５１６は第１レンズシ
ステム５０４を透過した平行な光で、中心部の光が周辺
部の光より屈折角度を大きくするように進行させる第１
円錐形レンズ５１８、第１円錐形レンズ５１８を透過し
た光を平行な光へ転換させ、環状に収斂するための第２
円錐形レンズ５２０及び第１円錐形レンズ５１８と第２
円錐形レンズ５２０間の相対的な位置を調節する第３調
節部５２２により構成される。
【０１７９】具体的には、第１円錐形レンズ５１８は平
行に進行される光が経路の変化なしに入射されるよう
に、光の進行方向と垂直な平面に形成される入射面と、
中心部が凹形状を有する円錐形の射出面を有する。
【０１８０】第２円錐形レンズ５２０は入射面が第１円
錐形レンズ５１８の射出面と平行するように形成され
る。
【０１８１】従って、第１及び第２円錐形レンズ５１
８、５２０を密着させると、第１円錐形レンズ５１８及
び第２円錐形レンズ５２０間の離隔距離が０になる。ま
た、第１円錐形レンズ５１８と第２円錐形レンズ５２０
が互いに離隔されている場合、第２円錐形レンズ５２０
は第１円錐形レンズ５１８により環状に屈折される光を
平行光に屈折させる。これのために、第２円錐形レンズ
５２０の屈折率は第１円錐形レンズ５１８の屈折率と実
質的に同一に形成される。
【０１８２】また、第２円錐形レンズ５２０の射出面
は、第２円錐形レンズ５２０内で平行に進行される光が
光経路の変化なしに透過するように、光経路と垂直する
ように平面に備えられる射出面を有する。
【０１８３】第２レンズシステム５１６を透過した複数
の平行光線又は環状の平行光線に目的物を露光させる露
光部５２３を備える。露光部５２３は平行光線が通過す
るコンデンサレンズ５２４と、レチクルパターン５２６
及びレチクルパターン５２６を通過しながら回折された
回折光が入射される投影レンズ５２８を備える。
【０１８４】この時、露光部に提供される光は第１レン
ズシステム及び第２レンズシステムを使用して多様な形
状を有することができる。
【０１８５】図１８乃至図２０は第１レンズシステム及
び第２レンズシステムにより露光部に提供される光の形
状を説明するための図面である。
【０１８６】図１８に示すように、光線を環状の平行光
線へ屈折させ、目的物を露光する場合を説明する。
【０１８７】光線生成部から提供される初期光線が第２
レンズシステムに入射する。入射された光線は第１円錐
形レンズ５１８を射出しながら、中心部の光が周辺部の
光より屈折角度を大きくするように進行され、屈折され
た光は平行な光へ転換させ環状に収斂する。
【０１８８】これのために、第１及び第２調節部５１
２、５１４を使用して、第１レンズシステム５０４の第
１乃至第３透過部材５０６、５０８、５１０を互いに密
着し、第３調節部５２２を使用して第２レンズシステム
５１６の第１及び第２円錐形レンズ５１８、５２０を互
いに離隔させる。
【０１８９】複数の平行光線へ目的物を露光する場合を
説明する。
【０１９０】初期光線は第１レンズシステムを透過して
複数の平行光線へ進行される。続いて、複数の平行光線
は屈折されずに、第２レンズシステムを透過しなければ
ならない。これのために、第１レンズシステムの第１及
び第２透過部材間及び第２及び第３透過部材間のうちの
少なくとも一つを互いに離隔させ、第２レンズシステム
の第１及び第２円錐形レンズを互いに密着する。
【０１９１】図１９は四つの平行光線に目的物を露光す
る場合を示す。
【０１９２】第１及び第２調節部５１２、５１４を使用
して第１レンズシステム５０４の第１及び第２透過部材
５０６、５０８と第２及び第３透過部材５０８、５１０
を互いに離隔する。第３調節部５２２を使用して第２レ
ンズシステム５１６の第１及び第２円錐形レンズ５１
８、５２０を互いに密着させる。従って、第１レンズシ
ステム５０４で四つの平行光線に屈折され、四つの平行
光線は第２レンズシステム５１６で屈折されなく透過し
て目的物を露光することができる。
【０１９３】第２レンズシステム５１６で射出された光
線はコンデンサレンズ５２４を通過し、続いて、レチク
ルパターン５２６にティルト角を有しながら照射され
る。また、レチクルパターン５２６上にティルト角に照
射された光線はレチクルパターン５２６を通過しながら
回折され、投影レンズ５２８を通過する。投影レンズ５
２８を通過した光は目的物上に干渉しながら、目的物を
露光する。
【０１９４】従って、第１レンズシステム５０４及び第
２レンズシステム５１６により、目的物を露光させるた
めの入射光を多様に使用することができる。また、光線
生成部５００で提供される初期光線を屈折させ、目的物
を露光させるための入射光に使用するので、光効率が向
上される効果がある。
【０１９５】図２０は二つの平行光線に目的物を露光す
る場合を示す。
【０１９６】第１及び第２調節部５１２、５１４を使用
して第１レンズシステム５０４の第１及び第２透過部材
５０６、５０８を離隔させ、第２及び第３透過部材５０
８、５１０を互いに密着させる。また、第３調節部５２
２を使用して第２レンズシステム５１６の第１及び第２
円錐形レンズ５１８、５２０を互いに密着させる。従っ
て、第１レンズシステム５０４で二つの平行光線に屈折
され、二つの平行光線は第２レンズシステム５１６で屈
折されなく透過して目的物を露光することができる。
【０１９７】第２レンズシステム５１６で射出された光
線は、コンデンサレンズ５２４を通過し、レチクルパタ
ーン５２６上にティルト角を有しながら照射される。ま
た、レチクルパターン５２６上にティルト角に照射され
た光線はレチクルパターン５２６を通過しながら回折さ
れ、投影レンズ５２８を通過することになる。投影レン
ズ５２８を通過した光は目的物上に干渉しながら、目的
物を露光する。
【０１９８】第１レンズシステム５０４及び第２レンズ
システム５１６により目的物を露光させるための入射光
を多様に変形し使用することができる。また、光線生成
部５００で提供される初期光線を屈折させ、目的物を露
光させるための入射光に使用するので、光効率が向上さ
れる効果がある。
【０１９９】本実施形態では、第１透過部材５０６、第
２透過部材５０８及び第３透過部材５１０を使用した
が、これらに代って第２実施形態による露光装置に備え
られた第１透過部材、第２透過部材、第３透過部材及び
第４透過部材を使用して露光装置を構成することもでき
る。
【０２００】［露光方法］以下では、本発明による目的
物を露光する方法について説明する。
【０２０１】〈第５実施形態〉図２１は本発明の第１露
光方法を説明するための工程図である。
【０２０２】図７に示す露光装置により、光線生成部１
００で均一な光束分布を有する光線を生成する。光源１
０１で生産された光線は平行光線に転換させるためのマ
イクロレンズからなったフライアイレンズ１０２を透過
して均一な光束分布を有する平行光線へ進行される（段
階Ｓ１０）。
【０２０３】続いて、光を二つの発散光線に屈折させ
る。具体的に、初期光線を初期光線の進行方向に垂直な
第１方向を基準に屈折させ、二つの発散光線に進行させ
る（段階Ｓ１２）。光線生成部１００から進行される光
線（以下、初期光線）は図７に示した第１透過部材１０
４を通過して二つの発散光線に屈折させる。
【０２０４】この時、二つの発散光線の光束の合量は屈
折前の光線の光束と同一である。二つの発散光線は各々
同一な角に屈折され、又は各々相違する角に屈折され
る。
【０２０５】二つの発散光線は、各々の光束が同一であ
るように屈折され、各々同一な角に屈折されることが望
ましい。
【０２０６】続いて、二つの発散光線を二つの平行光線
に屈折させる（段階Ｓ１４）。この時、二つの平行光線
は初期光線の進行方向と同一な方向へ進行する。
【０２０７】第１透過部材１０４により発散された二つ
の発散光線は、第２透過部材１０６により初期光線の進
行方向と同一な方向へ進行するように屈折される。
【０２０８】二つの平行光線間に第１方向への離隔距離
は二つの発散光線に屈折される角と、二つの発散光線が
二つの平行光線に屈折される以前まで進行する距離によ
り異なる。前記の関係は簡単な三角関数により求められ
るので、数式は省略する。
【０２０９】二つの平行光線に目的物を露光させる（段
階Ｓ１６）。
【０２１０】目的物が露光される以前に、二つの平行光
線はコンデンサレンズ１０８を通過し、続いて、レチク
ルパターンが形成されたレチクルパターン１１０を通過
して回折される。
【０２１１】前記目的物は半導体ウェーハであり、具体
的にはウェーハ上に形成されているフォトレジスト膜で
ある。
【０２１２】従って、二つの平行光線はレチクルパター
ンにティルト角を有しながら照射される。また、レチク
ルパターン上にティルト角に照射された光線はレチクル
パターンを通過しながら回折され、投影レンズ１１２を
通過することになる。この時、ティルト角を有して入射
した光線うちで０次に回折された光及び１次に回折され
た光線は投影レンズを通過することになるが、−１次に
回折された光線は投影レンズ１１２の外部に向かう。
【０２１３】より高次に回折された光線は、他の経路を
経る。投影レンズを通過した０次に回折された光と１次
に回折された光は、目的物上に干渉しながら、目的物を
露光する。
【０２１４】前記の方法により、初期光線を屈折させ形
成された二つの平行光線をレチクルパターン上に照射す
ることにより、目的物を露光するとき、焦点深度および
解像度を向上させることができる。また、レチクルパタ
ーンに照射される二つの平行光線は、初期光線の光束と
殆ど同一であるので、光効率が向上され露光時間を短縮
させることができる。
【０２１５】〈第６実施形態〉図２２は本発明の第２の
露光方法を説明するための工程図である。
【０２１６】第２の実施形態において説明した図１１に
示す露光装置により、光線生成部２００で均一な光束分
布を有する光線を生成する。光源２０１で生産された光
線は平行光に転換させるためのマイクロレンズからなっ
たフライアイレンズ２０２を透過して均一な光束分布を
有する平行光線に進行される（段階Ｓ２０）。
【０２１７】続いて、光を四つの発散光線に屈折させる
（段階Ｓ２２）。具体的に、図１１に示すように、第１
透過部材２０４は初期光線を光線生成部２００を透過し
た光線の進行方向に対して垂直する第１方向２２０の直
線を基準にして、第１経路及び第２経路を有する二つの
発散光線３０２に屈折させる。
【０２１８】次に、第２透過部材２０６は第１方向２２
０の直線を基準に、初期光線３００の進行方向と同一な
方向へ平行に進行して二つの平行光線３０４を形成させ
る。次に、第３透過部材２０８は光線生成部２００を透
過した初期光線３００の進行方向に対して垂直する第２
方向２２２の直線を基準にして、四つの平行光線３０４
に屈折させる。
【０２１９】この時、四つの発散光線の光束の合量は屈
折前の光線の光束と同一である。二つの発散光線に屈折
される基準になる第１方向と四つの発散光線に屈折され
る第２方向とからなる角のうち、鋭角は互いに４５乃至
９０°を有する。
【０２２０】四つの発散光線は、各々の光束が同一であ
るように屈折され、各々同一な角に屈折されることが最
も望ましい。これのためには、まず、初期光線は同一な
角に屈折され二つの発散光線に進行された後、二つの平
行光線に屈折される。この時、初期光線は各々の光束が
同一であるように屈折され、二つの発散光線に進行され
る。従って、二つの平行光線の各々の光束も同一であ
る。続いて、二つの平行光線が四つの発散光線に屈折さ
れる基準になる第２方向は第１方向と垂直になるように
する。二つの平行光線は、各々同一な角に屈折され四つ
の発散光線に進行するようにする。この時、二つの発散
光線は各々の光束が同一であるように屈折され、四つの
発散光線に進行される。
【０２２１】続いて、図１１に示した第４透過部材２１
０は四つの発散光線を四つの平行光線に屈折させる（段
階Ｓ２４）。この時、四つの平行光線は初期光線の進行
方向と同一な方向に進行する。
【０２２２】第３透過部材２０８を射出しながら、四つ
の発散光線３０６に空気中に進行する光は、空気に比べ
て密な媒質である第４透過部材２１０に入射すると、第
４透過部材２１０の入射面２１０ａ、２１０ｂに突出さ
れている角方向へ四つの発散光線３０６が各々屈折され
る。
【０２２３】四つの平行光線で第１方向への離隔距離は
二つの発散光線に屈折される角と二つの発散光線が二つ
の平行光線に屈折される前まで進行する距離によって異
なる。また、四つの平行光線で第２方向への離隔距離は
四つの発散光線に屈折される角と四つの発散光線が四つ
の平行光線に屈折される以前まで進行する距離によって
異なる。
【０２２４】四つの平行光線に目的物を露光させる（段
階Ｓ２６）。
【０２２５】目的物が露光される以前に、四つの平行光
線はコンデンサレンズ２１２を通過し、続いて、レチク
ルパターンが形成されているレチクル２１４を通過して
回折される。回折された光は投影レンズ２１６を通過し
て目的物を露光させる。
【０２２６】目的物は半導体装置ウェーハであり、具体
的にはウェーハ上に形成されているフォトレジスト膜で
ある。
【０２２７】前記の方法により、初期光線を屈折させ形
成された四つの平行光線をレチクルパターン上に照射す
ることにより、目的物を露光するとき、焦点深度および
解像度を向上させることができる。また、レチクルパタ
ーンに照射される四つの平行光線の光束の合量は、初期
光線の光束と殆ど同一であるので、光効率が向上され露
光時間を短縮させることができる。
【０２２８】本実施形態では、第２実施形態に開示され
た装置を使用して露光方法を説明したが、第３実施形態
に開示された装置を使用して実施することもできる。
【０２２９】以上、本発明の実施形態によって詳細に説
明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する
技術分野において通常の知識を有するものであれば本発
明の思想と精神を離れることなく、本発明を修正または
変更できるであろう。
【０２３０】
【発明の効果】本発明によると、初期光線を屈折させて
光束の損失なしに、多様な形態のティルト光を形成し、
ティルト光をレチクルパターン上に照射することができ
る。従って、焦点深度および解像度を向上させることが
でき、光効率が向上され生産性が増加される効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の露光装置で照明系の構造を示す図であ
る。
【図２】 従来の露光装置照明系に装着することができ
るアパーチャーの形状を示す図である。
【図３】 従来の露光装置照明系に装着することができ
るアパーチャーの形状を示す図である。
【図４】 従来の露光装置照明系に装着することができ
るアパーチャーの形状を示す図である。
【図５】 従来のティルト照明による露光方法を示す概
略図である。
【図６】 ティルト照明による露光方法を示す概略図で
ある。
【図７】 本発明の第１実施形態による露光装置を説明
するための断面図である。
【図８】 図７に示した第１透過部材及び第２透過部材
の斜視図である。
【図９】 屈折率が相違する媒質での光の屈折に対する
法則を説明するための図である。
【図１０】 図７に示した第１透過部材及び第２透過部
材と平行光線の離隔距離の関係を説明するための図であ
る。
【図１１】 本発明の第２実施形態による露光装置を説
明するための断面図である。
【図１２】 図１１に示した第１透過部材及び第４透過
部材の斜視図である。
【図１３】 図１１に示した各透過部材を透過した光を
示す図である。
【図１４】 図１１に示した第４透過部材を透過した光
が照射される形状を示す図である。
【図１５】 本発明の第３実施形態による露光装置を説
明するための断面図である。
【図１６】 図１５に示した第１透過部材乃至第３透過
部材を示す斜視図である。
【図１７】 本発明の第４実施形態による露光装置を説
明するための断面図である。
【図１８】 第１レンズシステム及び第２レンズシステ
ムにより露光部に提供される光の形状を説明するための
図である。
【図１９】 第１レンズシステム及び第２レンズシステ
ムにより露光部に提供される光の形状を説明するための
図である。
【図２０】 第１レンズシステム及び第２レンズシステ
ムにより露光部に提供される光の形状を説明するための
図である。
【図２１】 本発明の第１方法の実施形態（第５実施形
態）を説明するための工程図である。
【図２２】 本発明の第１方法の実施形態（第６実施形
態）を説明するための工程図である。
【符号の説明】
１００ 光線生成部 １０４、２０４ 第１透過部材 １０６、２０６ 第２透過部材 １０８ コンデンサレンズ １１０ レチクルパターン １１２ 投影レンズ ３００ 初期光線 ３０４ 平行光線 ５００ 光線生成部

Claims (36)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】均一な光束分布を有する光線を生成する段
    階と、 前記光を複数の発散光線に屈折させる段階と、 前記複数の発散光線を複数の平行光線に屈折させる段階
    と、 前記複数の平行光線に目的物を露光する段階と、を含む
    ことを特徴とする目的物の露光方法。
  2. 【請求項２】前記複数の発散光線の光束の合量は屈折前
    の光線の光束と同一であることを特徴とする請求項１に
    記載の露光方法。
  3. 【請求項３】前記複数の発散光線は同一な角に屈折され
    ることを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
  4. 【請求項４】前記複数の発散光線は相違する角に屈折さ
    れることを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
  5. 【請求項５】前記光線は二つの発散光線に屈折させるこ
    とを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
  6. 【請求項６】前記光線は四つの発散光線に屈折させるこ
    とを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
  7. 【請求項７】前記光線を四つの発散光線に屈折させる方
    法は、 前記光線を二つの発散光線に屈折させる段階と、 前記二つの発散光線を二つの平行な光線に屈折させる段
    階と、 前記二つの平行な光線を四つの発散光線に屈折させる段
    階により実施することを特徴とする請求項６に記載の露
    光方法。
  8. 【請求項８】前記光線を二つの発散光線に屈折させる方
    向と前記二つの平行な光線を四つの発散光線に屈折させ
    る方向は一定の角度からなることを特徴とする請求項７
    に記載の露光方法。
  9. 【請求項９】前記角度は４５ないし９０度であることを
    特徴とする請求項８に記載の露光方法。
  10. 【請求項１０】前記目的物が露光される前に、前記複数
    の平行な光線はパターンを通過して回折されることを特
    徴とする請求項１に記載の露光方法。
  11. 【請求項１１】前記パターンはレチクルパターンである
    ことを特徴とする請求項１０に記載の露光方法。
  12. 【請求項１２】前記目的物は半導体ウェーハであること
    を特徴とする請求項１に記載の露光方法。
  13. 【請求項１３】前記目的物は半導体ウェーハ上のフォト
    レジスト膜であることを特徴とする請求項１に記載の露
    光方法。
  14. 【請求項１４】均一な光束分布を有する光線を生成する
    手段と、 前記光を複数の発散光線に屈折させる第１屈折手段と、 前記複数の発散光線を複数の平行光線に屈折させる第２
    屈折手段と、 前記複数の平行光線に目的物を露光させる手段と、を含
    むことを特徴とする目的物の露光装置。
  15. 【請求項１５】前記光線は二つの発散光線に屈折させる
    ことを特徴とする請求項１４に記載の露光装置。
  16. 【請求項１６】前記第１屈折手段は、前記光線の進行方
    向に対して垂直である第１方向の直線を基準にし、前記
    二つの発散光線に屈折させるための第１透過部材である
    ことを特徴とする請求項１５に記載の露光装置。
  17. 【請求項１７】前記第１透過部材は前記光線の進行方向
    に対して垂直である入射面と、前記入射面に対して垂直
    であり、前記光線の進行方向に対して平行な４個の側面
    と、前記入射面に対向して形成され、前記第１方向を基
    準にして対称にＶ字形溝形状に折り曲げられた２個の射
    出面を備えることを特徴とする請求項１６に記載の露光
    装置。
  18. 【請求項１８】前記第２屈折手段は前記光線の進行方向
    に対して垂直である第１方向の直線を基準に前記光線の
    進行方向と同一な方向へ平行に進行するように、前記二
    つの発散光線を二つの平行光線に屈折させるための第２
    透過部材であることを特徴とする請求項１５に記載の露
    光装置。
  19. 【請求項１９】前記第２透過部材は、前記光線の進行方
    向に対して三角形状の断面を有し、角が前記第１方向と
    同一に形成され突出されている二つの入射面と、 前記光線の進行方向に対して平行な４個の側面と、前記
    二つの入射面に対向して形成され、前記光線の進行方向
    に垂直に形成された射出面と、を備えることを特徴とす
    る請求項１８に記載の露光装置。
  20. 【請求項２０】前記第１屈折手段は前記光線の進行方向
    に対して垂直である第１方向及び第２方向の直線を基準
    に四つの発散光線に屈折させることを特徴とする請求項
    １４に記載の露光装置。
  21. 【請求項２１】前記第１屈折手段は、 前記光線を二つの発散光線に屈折させる第１透過部材
    と、 前記二つの発散光線を二つの平行な光線に屈折させる第
    ２透過部材と、 前記二つの平行な光線を四つの発散光線に屈折させる第
    ３透過部材からなることを特徴とする請求項２０に記載
    の露光装置。
  22. 【請求項２２】前記第１透過部材は、前記光線の進行方
    向に対して垂直である第１入射面と、前記第１入射面に
    対して垂直であり、前記光線の進行方向に対して平行な
    ４個の第１側面と、前記入射面に対向して形成され、前
    記第１方向を基準にして対称にＶ字形溝形状に折り曲げ
    られた２個の第１射出面を備え、 前記第２透過部材は前記光線の進行方向に対して三角形
    状の断面を有し、角が前記第１方向と同一に形成され突
    出されている二つの第２入射面と、 前記光線の進行方向に対して平行な４個の側面と、前記
    二つの入射面に対向して形成され、前記光線の進行方向
    に垂直に形成された第２射出面を備え、 前記第３透過部材は前記光線の進行方向に対して垂直で
    ある第３入射面と、前記第３入射面に対して垂直であ
    り、前記光線の進行方向に対して平行な４個の第３側面
    と、前記第３入射面に対向して形成され、前記第２方向
    を基準にして対称にＶ字形溝形状に折り曲げられた２個
    の第３射出面を備えることを特徴とする請求項２１に記
    載の露光装置。
  23. 【請求項２３】前記第１屈折手段は、 前記光線を二つの発散光線に屈折させる第１透過部材
    と、 前記二つの発散光線を二つの平行な光線に屈折させ、前
    記二つの平行な光線を四つの発散光線に屈折させる第２
    透過部材からなることを特徴とする請求項２０に記載の
    露光装置。
  24. 【請求項２４】前記第１透過部材は、前記光線の進行方
    向に対して垂直である第１入射面と、前記第１入射面に
    対して垂直であり、前記光線の進行方向に対して平行な
    ４個の第１側面と、前記入射面に対向して形成され、前
    記第１方向を基準にして対称にＶ字形溝形状に折り曲げ
    られた２個の第１射出面を備え、 前記第２透過部材は前記光線の進行方向に対して三角形
    状の断面を有し、角が前記第１方向と同一に形成され突
    出されている二つの第２入射面と、 前記光線の進行方向に対して平行な４個の側面と、前記
    第２入射面に対向して形成され、前記第２方向を基準に
    して対称にＶ字形溝形状に折り曲げられた２個の第２射
    出面を備えることを特徴とする請求項２３に記載の露光
    装置。
  25. 【請求項２５】前記第１屈折手段と第２屈折手段が離隔
    されている場合には、前記光を複数の発散光線に屈折さ
    せた後、前記複数の発散光線を複数の平行光線に屈折さ
    せ、 前記第１屈折手段と第２屈折手段が密着されている場合
    には前記第１屈折手段及び第２屈折手段は前記光線をそ
    のままに透過させるように、 前記第１屈折手段と前記第２屈折手段間の相対的な位置
    を調節するための調節手段をさらに含むことを特徴とす
    る請求項１４に記載の露光装置。
  26. 【請求項２６】前記光線は二つの発散光線に屈折し、前
    記第１屈折手段は前記光線の進行方向に対して垂直であ
    る第１方向の直線を基準にし、前記二つの発散光線に屈
    折させるための第１透過部材であり、 前記第２屈折手段は前記光線の進行方向に対して垂直で
    ある第１方向の直線を基準に、前記光線の進行方向と同
    一な方向へ平行に進行するように、前記二つの発散光線
    を二つの平行光線に屈折させるための第２透過部材であ
    ることを特徴とする請求項２５に記載の露光装置。
  27. 【請求項２７】前記複数の平行光線を複数の２次発散光
    線に屈折させる第３屈折手段と、 前記複数の２次発散光線を複数の２次平行光線に屈折さ
    せる第４屈折手段をさらに含むことを特徴とする請求項
    ２５に記載の露光装置。
  28. 【請求項２８】前記第３屈折手段と第４屈折手段が離隔
    されている場合には、前記第２屈折手段を通過した光を
    複数の２次発散光線に屈折させた後、前記複数の２次発
    散光線を複数の２次平行光線に屈折させ、 前記第３屈折手段と第４屈折手段が密着されている場合
    には、前記光をそのまま透過させるように、前記第３屈
    折手段と第４屈折手段間の相対的な位置を調節するため
    の第２調節手段をさらに含むことを特徴とする請求項２
    ７に記載の露光装置。
  29. 【請求項２９】前記第１屈折手段は、 前記光線を二つの発散光線に屈折する第１透過部材及び
    前記二つの発散光線を二つの平行な光線に屈折し、前記
    二つの平行な光線を四つの発散光線に屈折させる第２透
    過部材からなり、 前記第２屈折手段は、前記第２透過部材を透過した四つ
    の発散光線を四つの平行な光線に屈折させるための第３
    透過部材を備えることを特徴とする請求項１４に記載の
    露光装置。
  30. 【請求項３０】前記第１透過部材と第２透過部材が離隔
    されている場合には、前記第１透過部材を通過した光を
    複数の１次発散光線に屈折させた後、前記複数の１次発
    散光線を平行光線に屈折させ、 前記第１透過部材と第２透過部材が密着されている場合
    には、前記光をそのまま透過させるように、前記第１透
    過部材と第２透過部材間の相対的な位置を調節するため
    の第１調節手段をさらに含むことを特徴とする請求項２
    ９に記載の露光装置。
  31. 【請求項３１】前記第２透過部材と第３透過部材が離隔
    されている場合には、前記第２透過部材を通過した光を
    複数の２次発散光線に屈折させ、前記複数の２次発散光
    線を複数の平行光線に屈折させ、 前記第２透過部材と第３透過部材が密着されている場合
    には、前記光をそのまま透過させるように、前記第２透
    過部材と前記第３透過部材間の相対的な位置を調節する
    ための第２調節手段をさらに含むことを特徴とする請求
    項２９に記載の露光装置。
  32. 【請求項３２】前記露光装置は前記光線を、前記光線の
    中心を基準に環状光線に発散するように屈折するための
    第３屈折手段と、 前記環状に屈折された光を環状の平行光線に転換するた
    めの第４屈折手段をさらに備えることを特徴とする請求
    項１４に記載の露光装置。
  33. 【請求項３３】前記第３屈折手段と第４屈折手段が離隔
    されている場合には、前記第３屈折手段が入射された光
    線を前記環状光線に屈折させた後、前記環状光線を環状
    の平行光線に屈折させ、 前記第３屈折手段と第４屈折手段が密着されている場合
    には、前記第３屈折手段及び第４屈折手段は前記第３屈
    折手段に入射した光線がそのまま透過させるように、前
    記第３屈折手段と前記第４屈折手段間の相対的な位置を
    調節するための第２調節手段をさらに含むことを特徴と
    する請求項３２に記載の露光装置。
  34. 【請求項３４】均一な光束分布を有する光線を生成する
    手段と、 前記入射された第１光線を複数の発散光線に屈折させ、
    前記複数の発散光線を複数の平行光線に屈折させ、又は
    前記入射された第１光線をそのままに透過させるための
    第１レンズシステムと、 入射された第２光線を環状の発散光線に屈折させ、前記
    環状の発散光線を環状の平行光線に屈折させ、又は入射
    された前記第２光線をそのままに通過させるための第２
    レンズシステムと、 前記複数の平行光線又は前記環状の平行光線に目的物を
    露光させる手段とを含むことを特徴とする目的物の露光
    装置。
  35. 【請求項３５】前記第１レンズシステムは、 前記光線を二つの発散光線に屈折する第１透過部材と、 前記二つの発散光線を二つの平行な光線に屈折する第２
    透過部材と、 前記第１透過部材と前記第２透過部材が離隔されている
    場合には、前記光を二つの発散光線に屈折させた後、前
    記複数の発散光線を複数の平行光線に屈折させ、 前記第１透過部材と第２透過部材が密着されている場合
    には、前記第１透過部材及び第２透過部材は前記光線を
    そのまま透過させるように、前記第１透過部材と前記第
    ２透過部材間の相対的な位置を調節するための調節手段
    を含むことを特徴とする請求項３４に記載の目的物の露
    光装置。
  36. 【請求項３６】前記第２レンズシステムは、 前記光線を、前記光線の中心を基準に環状の光線に発散
    するように屈折するための第３透過部材と、 前記環状に屈折された光を環状の平行光線に転換するた
    めの第４透過部材と、 前記第３透過部材と第４透過部材が離隔されている場合
    には、前記第３透過部材に入射された光線を前記環状の
    光線に屈折させた後、前記環状光線を環状の平行光線に
    屈折させ、 前記第３透過部材と第４透過部材が密着されている場合
    には、前記第３透過部材及び第４透過部材は前記第２レ
    ンズシステムに入射した光線がそのまま透過されるよう
    に、 前記第３透過部材と第４透過部材間の相対的な位置を調
    節するための第２調節手段を備えることを特徴とする請
    求項３４に記載の露光装置。
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