JP3367569B2 - 照明光学装置、露光装置、及び該露光装置を用いた転写方法 - Google Patents
照明光学装置、露光装置、及び該露光装置を用いた転写方法Info
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- JP3367569B2 JP3367569B2 JP27993993A JP27993993A JP3367569B2 JP 3367569 B2 JP3367569 B2 JP 3367569B2 JP 27993993 A JP27993993 A JP 27993993A JP 27993993 A JP27993993 A JP 27993993A JP 3367569 B2 JP3367569 B2 JP 3367569B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は被照明物体を均一に照明
する照明光学装置に関するものであり、特に、被照明物
体を円弧状に照明する照明光学装置、該照明光学装置を
備えた露光装置および該露光装置を用いた露光方法に関
するものである。
する照明光学装置に関するものであり、特に、被照明物
体を円弧状に照明する照明光学装置、該照明光学装置を
備えた露光装置および該露光装置を用いた露光方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の照明光学系を備えた半導
体製造用の露光装置は、物体面としてのフォトマスク
（以下、マスクと称する。）面上に形成された回路パタ
ーンを投影光学系を介してウエハ等の基板（以下、ウエ
ハと称する。）上に投影転写される。この投影光学系は
凹面鏡と凸面鏡との２つの反射鏡を有しており、投影光
学系の軸外の円弧状の良像領域のみが利用されて、マス
ク上の円弧領域のみがウエハ上に投影転写される。従っ
て、マスク全体の回路パターンのウエハ上への転写は、
マスクとウエハとを一定方向に走査することにより行わ
れている。
体製造用の露光装置は、物体面としてのフォトマスク
（以下、マスクと称する。）面上に形成された回路パタ
ーンを投影光学系を介してウエハ等の基板（以下、ウエ
ハと称する。）上に投影転写される。この投影光学系は
凹面鏡と凸面鏡との２つの反射鏡を有しており、投影光
学系の軸外の円弧状の良像領域のみが利用されて、マス
ク上の円弧領域のみがウエハ上に投影転写される。従っ
て、マスク全体の回路パターンのウエハ上への転写は、
マスクとウエハとを一定方向に走査することにより行わ
れている。
【０００３】この走査方式の露光によって、比較的高い
スループットでしかも高解像力が得られるという利点が
ある。この種の露光装置においては、マスク上の円弧領
域全体を均一でしかも一定の開口数（ＮＡ）で照明でき
る照明光学系が望まれており、特開昭60-232552 号公報
には、マスク上を円弧状に均一照明できる照明光学系が
提案されている。
スループットでしかも高解像力が得られるという利点が
ある。この種の露光装置においては、マスク上の円弧領
域全体を均一でしかも一定の開口数（ＮＡ）で照明でき
る照明光学系が望まれており、特開昭60-232552 号公報
には、マスク上を円弧状に均一照明できる照明光学系が
提案されている。
【０００４】この特開昭60-232552 号公報にて提案され
ている照明光学系では、図８の（Ａ）に示す如く、超高
圧水銀灯２１からの光束を楕円鏡２２によってオプティ
カルインテグレータ２３の入射面上で集光している。そ
して、このオプティカルインテグレータ２３は、図８の
（Ｂ）に示す如く、焦点距離ｆ1 のシリンドリカルレン
ズの集合体（２３ａ，２３ｄ）と焦点距離ｆ2 のシリン
ドリカルレンズの集合体（２３ｂ，２３ｃ）とを２枚ず
つ組み合わせられて構成されており、これにより直交方
向において異なる開口数の光束を形成している。オプテ
ィカルインテグレータ２３を介した光束は、コンデンサ
ーレンズ２４により集光されて、図８の（Ｃ）に示す如
き円弧状開口部２５ａを有するスリット板２５を照明
し、その後、集光光学系２６を介して被照明面であるマ
スク２７上を均一に照明する。
ている照明光学系では、図８の（Ａ）に示す如く、超高
圧水銀灯２１からの光束を楕円鏡２２によってオプティ
カルインテグレータ２３の入射面上で集光している。そ
して、このオプティカルインテグレータ２３は、図８の
（Ｂ）に示す如く、焦点距離ｆ1 のシリンドリカルレン
ズの集合体（２３ａ，２３ｄ）と焦点距離ｆ2 のシリン
ドリカルレンズの集合体（２３ｂ，２３ｃ）とを２枚ず
つ組み合わせられて構成されており、これにより直交方
向において異なる開口数の光束を形成している。オプテ
ィカルインテグレータ２３を介した光束は、コンデンサ
ーレンズ２４により集光されて、図８の（Ｃ）に示す如
き円弧状開口部２５ａを有するスリット板２５を照明
し、その後、集光光学系２６を介して被照明面であるマ
スク２７上を均一に照明する。
【０００５】ところが、特開昭60-232552 号公報にて提
案されている照明光学系では、図８の（Ｃ）に示す如
く、スリット板２５上の円弧状開口部２５ａを少なくと
も照射するように長方形状の領域ＢＦを照明しているた
め、円弧照明として利用される光束は僅かである。一般
に、円弧状の弦長は、露光領域を大きくするために長く
設定され、また円弧状のスリット幅２５ｂはマスクをウ
エハ上に投影するミラー投影光学系の良像領域の制約か
ら比較的狭く設定されている。
案されている照明光学系では、図８の（Ｃ）に示す如
く、スリット板２５上の円弧状開口部２５ａを少なくと
も照射するように長方形状の領域ＢＦを照明しているた
め、円弧照明として利用される光束は僅かである。一般
に、円弧状の弦長は、露光領域を大きくするために長く
設定され、また円弧状のスリット幅２５ｂはマスクをウ
エハ上に投影するミラー投影光学系の良像領域の制約か
ら比較的狭く設定されている。
【０００６】従って、照明効率は、円弧状開口部２５ａ
と長方形状の照射領域ＢＦとの面積比で決定されるた
め、図８に示す照明光学系は、原理的に光量損失が大き
いという致命的な欠点を有している。この結果、被照明
面（マスク及びウエハ）上では光量が得られないため、
より高いスループットには対応できない問題がある。そ
こで、上記の如き問題を全て解消するために、本願出願
人は、特願平4-242486号において、例えば図９に示す如
く、特殊反射鏡を備えた照明光学装置を提案した。図９
において、（ａ）は装置を真上から見た時の様子を示す
構成図であり、（ｂ）は装置を横方向（メリジオナル方
向）から見た時の断面構成を示す図である。
と長方形状の照射領域ＢＦとの面積比で決定されるた
め、図８に示す照明光学系は、原理的に光量損失が大き
いという致命的な欠点を有している。この結果、被照明
面（マスク及びウエハ）上では光量が得られないため、
より高いスループットには対応できない問題がある。そ
こで、上記の如き問題を全て解消するために、本願出願
人は、特願平4-242486号において、例えば図９に示す如
く、特殊反射鏡を備えた照明光学装置を提案した。図９
において、（ａ）は装置を真上から見た時の様子を示す
構成図であり、（ｂ）は装置を横方向（メリジオナル方
向）から見た時の断面構成を示す図である。
【０００７】以下、図９を参照しながら特願平4-242486
号において提案した装置を説明すると、まずレーザー等
の光源１から供給される平行光束は複数のレンズ素子の
集合体で構成されるオプティカルインテグレータ２を通
過する。このとき、このオプティカルインテグレータ２
の射出側には、レンズ素子の数に相当する複数の光源像
が形成され、ここには、実質的に２次光源（面光源）が
形成される。この２次光源からの光束は、特殊反射鏡１
２により反射集光されて被照明物体としてのレチクルＲ
上には円弧状の照明領域ＢＦが形成される。
号において提案した装置を説明すると、まずレーザー等
の光源１から供給される平行光束は複数のレンズ素子の
集合体で構成されるオプティカルインテグレータ２を通
過する。このとき、このオプティカルインテグレータ２
の射出側には、レンズ素子の数に相当する複数の光源像
が形成され、ここには、実質的に２次光源（面光源）が
形成される。この２次光源からの光束は、特殊反射鏡１
２により反射集光されて被照明物体としてのレチクルＲ
上には円弧状の照明領域ＢＦが形成される。
【０００８】ここで、図９の（ｂ）に示す如く、特殊反
射鏡４は、放物線ＰＡの頂点Ｏを原点としてこの原点Ｏ
を通る対称軸Ａｘ0 をＹ、原点Ｏを通り対称軸Ａｘ0(Ｙ
軸）と垂直な方向をＸ、放物線ＰＡをｙ＝αｘ2 とする
と、原点Ｏから所定の距離（３(4α) -1）だけ離れた対
称軸Ａｘ0(Ｙ軸）上の位置Ｙ0 を通り対称軸Ａｘ0(Ｙ
軸）と直交する基準軸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部より構成されている。
射鏡４は、放物線ＰＡの頂点Ｏを原点としてこの原点Ｏ
を通る対称軸Ａｘ0 をＹ、原点Ｏを通り対称軸Ａｘ0(Ｙ
軸）と垂直な方向をＸ、放物線ＰＡをｙ＝αｘ2 とする
と、原点Ｏから所定の距離（３(4α) -1）だけ離れた対
称軸Ａｘ0(Ｙ軸）上の位置Ｙ0 を通り対称軸Ａｘ0(Ｙ
軸）と直交する基準軸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部より構成されている。
【０００９】従って、オプティカルインテグレータ２か
らの光束は、点線で示す如く、特殊反射鏡４により平行
光束に変換され、特殊反射鏡４の被照射面側の焦点位置
（被照射面側の焦点距離ｆはｆ＝(2α) -1）には、テレ
セントリック性が維持された状態で円弧状の照射領域Ｂ
Ｆが形成される。この照射領域ＢＦが形成される位置に
は、被照明物体としてのレチクルＲが配置されており、
以上の照明光学装置によりレチクルＲは格段に高い照明
効率のもとで円弧上に照明される。
らの光束は、点線で示す如く、特殊反射鏡４により平行
光束に変換され、特殊反射鏡４の被照射面側の焦点位置
（被照射面側の焦点距離ｆはｆ＝(2α) -1）には、テレ
セントリック性が維持された状態で円弧状の照射領域Ｂ
Ｆが形成される。この照射領域ＢＦが形成される位置に
は、被照明物体としてのレチクルＲが配置されており、
以上の照明光学装置によりレチクルＲは格段に高い照明
効率のもとで円弧上に照明される。
【００１０】レチクルＲとウエハＷとの間には等倍で両
側テレセントリックな反射型の投影光学系５が設けられ
ており、オプティカルインテグレータ２により形成され
る光源像は、投影光学系５の入射瞳（凸面鏡５ｂの位置
又はその近傍）と実質的に共役となっており、しかも、
この光源像及び投影光学系５の入射瞳の形状は共に円形
となっている。従って、レチクルＲは、高い照明効率の
もとで円弧状のケーラー照明がなされる。
側テレセントリックな反射型の投影光学系５が設けられ
ており、オプティカルインテグレータ２により形成され
る光源像は、投影光学系５の入射瞳（凸面鏡５ｂの位置
又はその近傍）と実質的に共役となっており、しかも、
この光源像及び投影光学系５の入射瞳の形状は共に円形
となっている。従って、レチクルＲは、高い照明効率の
もとで円弧状のケーラー照明がなされる。
【００１１】ここで、レチクルＲはレチクルステージＲ
Ｓに保持され、ウエハＷはウエハステージＷＳに保持さ
れており、不図示の駆動系によりレチクルステージＲＳ
及びウエハステージＷＳは、露光時において、矢印で示
す方向へ移動する。従って、図９に示す装置によれば、
従来よりも格段に高い照明効率のもとで走査露光が行わ
れるので、より高いスループットのもとでの露光が実現
できる。
Ｓに保持され、ウエハＷはウエハステージＷＳに保持さ
れており、不図示の駆動系によりレチクルステージＲＳ
及びウエハステージＷＳは、露光時において、矢印で示
す方向へ移動する。従って、図９に示す装置によれば、
従来よりも格段に高い照明効率のもとで走査露光が行わ
れるので、より高いスループットのもとでの露光が実現
できる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】ところが、図９の
（ａ）に示す如く、オプティカルインテグレータ２の射
出側に形成される複数の２次光源像（２次光源）を射出
する紙面方向（サジタル方向）での平行光束に関して見
ると、射出角が零度の時の平行光束Ｌ1 の径をＰ(0)＝
Ｐ0 とすると、射出角がψの時の平行光束Ｌ2 の径はＰ
（ψ) ＝Ｐ0 cos ψとなり、射出角ψが大きくなるに従
い紙面方向の光束径が小さくなる。従って、射出角が零
の時の平行光束Ｌ1 の断面は、図１０の（ａ）に示す如
く、ほぼ円形状となっているものの、射出角がψの時の
平行光束Ｌ2 の断面は、図１０の（ｂ）に示す如く、図
９の（ａ）の紙面と垂直な方向（メリジオナル方向）で
はＰ0 の長径を有し、図９の（ａ）の紙面方向（サジタ
ル方向）ではＰ0 cos ψの短径を有する楕円形状とな
る。この結果、射出角が零度の平行光束Ｌ1 が特殊反射
鏡４により集光作用を受けた時の集光光束の集光状態
は、図１１及び図１２の（ａ）に示す如く、被照射面
（レチクルＲ）上に形成される円弧照明領域ＢＦ内の集
光点ｐ1 に対して常に等しい角度φを張りながら（常に
等しい開口数(sin（φ／２))のもとで）円錐状に集光さ
れるのに対し、射出角がψの平行光束Ｌ2 が特殊反射鏡
４により集光作用を受けた時の集光光束の集光状態は、
楕円錐状に集光されて、被照射面上の円弧照明領域ＢＦ
内に集光点ｐ2 が形成される。このため、集光点ｐ2 の
半径方向Ｒでは、図１２の（ｂ）に示す如く、集光点ｐ
2 に対する集光光束の張る角度φR （または開口数(sin
（φR ／２))は、上記平行光束Ｌ1 の集光光束と等しく
なるが、集光点ｐ2 の接線方向Ｔでは、図１２の（ｃ）
に示す如く、集光点ｐ2 に対する集光光束の張る角度φ
T （または開口数(sin（φT ／２))は、集光点ｐ2 の半
径方向Ｒの場合よりもcos ψ倍だけ小さくなる。よっ
て、この問題は、サジタル方向において射出角ψが大き
い平行光束について顕著となる。
（ａ）に示す如く、オプティカルインテグレータ２の射
出側に形成される複数の２次光源像（２次光源）を射出
する紙面方向（サジタル方向）での平行光束に関して見
ると、射出角が零度の時の平行光束Ｌ1 の径をＰ(0)＝
Ｐ0 とすると、射出角がψの時の平行光束Ｌ2 の径はＰ
（ψ) ＝Ｐ0 cos ψとなり、射出角ψが大きくなるに従
い紙面方向の光束径が小さくなる。従って、射出角が零
の時の平行光束Ｌ1 の断面は、図１０の（ａ）に示す如
く、ほぼ円形状となっているものの、射出角がψの時の
平行光束Ｌ2 の断面は、図１０の（ｂ）に示す如く、図
９の（ａ）の紙面と垂直な方向（メリジオナル方向）で
はＰ0 の長径を有し、図９の（ａ）の紙面方向（サジタ
ル方向）ではＰ0 cos ψの短径を有する楕円形状とな
る。この結果、射出角が零度の平行光束Ｌ1 が特殊反射
鏡４により集光作用を受けた時の集光光束の集光状態
は、図１１及び図１２の（ａ）に示す如く、被照射面
（レチクルＲ）上に形成される円弧照明領域ＢＦ内の集
光点ｐ1 に対して常に等しい角度φを張りながら（常に
等しい開口数(sin（φ／２))のもとで）円錐状に集光さ
れるのに対し、射出角がψの平行光束Ｌ2 が特殊反射鏡
４により集光作用を受けた時の集光光束の集光状態は、
楕円錐状に集光されて、被照射面上の円弧照明領域ＢＦ
内に集光点ｐ2 が形成される。このため、集光点ｐ2 の
半径方向Ｒでは、図１２の（ｂ）に示す如く、集光点ｐ
2 に対する集光光束の張る角度φR （または開口数(sin
（φR ／２))は、上記平行光束Ｌ1 の集光光束と等しく
なるが、集光点ｐ2 の接線方向Ｔでは、図１２の（ｃ）
に示す如く、集光点ｐ2 に対する集光光束の張る角度φ
T （または開口数(sin（φT ／２))は、集光点ｐ2 の半
径方向Ｒの場合よりもcos ψ倍だけ小さくなる。よっ
て、この問題は、サジタル方向において射出角ψが大き
い平行光束について顕著となる。
【００１３】例えば、この問題を抱えた照明光学装置を
図９に示す如き投影型の露光装置に応用した場合には、
円弧状に照明されたレチクルパターンが投影光学系８に
よりウエハ上に投影されるが、レチクルパターンの円弧
状の像の両端の領域での投影光学系８による分解能が方
向により大きく異なる問題が生ずる。そこで、本発明
は、上記の問題を解決し、従来よりも格段に照明効率が
高く、円弧状に形成される照明領域での開口数が方向に
よらずほぼ一様とすることを目的とする。
図９に示す如き投影型の露光装置に応用した場合には、
円弧状に照明されたレチクルパターンが投影光学系８に
よりウエハ上に投影されるが、レチクルパターンの円弧
状の像の両端の領域での投影光学系８による分解能が方
向により大きく異なる問題が生ずる。そこで、本発明
は、上記の問題を解決し、従来よりも格段に照明効率が
高く、円弧状に形成される照明領域での開口数が方向に
よらずほぼ一様とすることを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】例えば、上記の目的を達
成するために、本発明による照明光学装置は、図３等に
示す如く、各射出角を持って射出する光束を供給する光
源を形成する光源手段（１、２）と、その光源手段から
の光束を集光して再び光源を形成する光源再形成光学系
３と、その光源再形成光学系により再形成される光源か
ら各射出角を持って射出する光束を集光して被照明物体
を照明するコンデンサー光学系４とを有し、その光源再
形成光学系３は、光源手段からの光束を変換して、コン
デンサー光学系４に入射する光束の各入射方向において
ほぼ一定の光束径を持つ光束を形成する構成としたもの
である。
成するために、本発明による照明光学装置は、図３等に
示す如く、各射出角を持って射出する光束を供給する光
源を形成する光源手段（１、２）と、その光源手段から
の光束を集光して再び光源を形成する光源再形成光学系
３と、その光源再形成光学系により再形成される光源か
ら各射出角を持って射出する光束を集光して被照明物体
を照明するコンデンサー光学系４とを有し、その光源再
形成光学系３は、光源手段からの光束を変換して、コン
デンサー光学系４に入射する光束の各入射方向において
ほぼ一定の光束径を持つ光束を形成する構成としたもの
である。
【００１５】また、以上の基本構成に基づいて、光源再
形成光学系は第１及び第２集光光学系を有し、その第１
及び第２集光光学系の焦点距離をそれぞれｆ1 ，ｆ2 と
し、第１集光光学系に入射角θ1 で入射する主光線を含
む入射光束が第１集光光学系によって集光される集光位
置での光軸からの高さをｙ、その集光位置での光軸から
の高さｙに関する主光線の入射角θ1 の関数をｙ＝ｆ1
ｇ1(θ1)、主光線の入射角θ1 の関数ｇ1(θ1)の導関数
をｇ1'（θ1)、第１集光光学系により入射光束が集光さ
れる集光位置での光軸からの高さｙから発する光束中の
主光線が第２集光光学系を介して射出する際の射出角を
θ2 、その集光位置での光軸からの高さｙに関する主光
線の射出角θ2 の関数をｙ＝ｆ2 ｇ2(θ2)、主光線の射
出角θ2の関数ｇ2(θ2)の導関数をｇ2'（θ2)とすると
き、 ｇ2'（θ2 ）cos θ1 ＝ｇ1'（θ1 ） をほぼ満足することが好ましい。
形成光学系は第１及び第２集光光学系を有し、その第１
及び第２集光光学系の焦点距離をそれぞれｆ1 ，ｆ2 と
し、第１集光光学系に入射角θ1 で入射する主光線を含
む入射光束が第１集光光学系によって集光される集光位
置での光軸からの高さをｙ、その集光位置での光軸から
の高さｙに関する主光線の入射角θ1 の関数をｙ＝ｆ1
ｇ1(θ1)、主光線の入射角θ1 の関数ｇ1(θ1)の導関数
をｇ1'（θ1)、第１集光光学系により入射光束が集光さ
れる集光位置での光軸からの高さｙから発する光束中の
主光線が第２集光光学系を介して射出する際の射出角を
θ2 、その集光位置での光軸からの高さｙに関する主光
線の射出角θ2 の関数をｙ＝ｆ2 ｇ2(θ2)、主光線の射
出角θ2の関数ｇ2(θ2)の導関数をｇ2'（θ2)とすると
き、 ｇ2'（θ2 ）cos θ1 ＝ｇ1'（θ1 ） をほぼ満足することが好ましい。
【００１６】特に上記条件の関係を満足するより好まし
き構成としては、第１集光光学系をｙ＝ｆ1sinθ1の関
係を満足する光学系（所謂、ｆsinθレンズ）で構成
し、第２集光光学系をｙ＝ｆ2θ2の関係を満足する光学
系（所謂、ｆθレンズ）で構成することが良い。また、
本発明による露光装置は、以上にて述べた照明光学装置
と、上記被照射物体に形成されたパターンの像を基板に
投影する投影光学系とを有する構成としたものである。
また、本発明による転写方法は、上記露光装置を用いた
転写方法であって、上記照明光学装置からの光束を被照
射物体に照明する工程と、上記投影光学系を介して被照
射物体に形成されたパターンの像を基板に投影転写する
工程を含むようにしたものである。
き構成としては、第１集光光学系をｙ＝ｆ1sinθ1の関
係を満足する光学系（所謂、ｆsinθレンズ）で構成
し、第２集光光学系をｙ＝ｆ2θ2の関係を満足する光学
系（所謂、ｆθレンズ）で構成することが良い。また、
本発明による露光装置は、以上にて述べた照明光学装置
と、上記被照射物体に形成されたパターンの像を基板に
投影する投影光学系とを有する構成としたものである。
また、本発明による転写方法は、上記露光装置を用いた
転写方法であって、上記照明光学装置からの光束を被照
射物体に照明する工程と、上記投影光学系を介して被照
射物体に形成されたパターンの像を基板に投影転写する
工程を含むようにしたものである。
【００１７】
【作 用】本発明は、光源再形成光学系を射出側から任
意の角度から見た時にも常に円形となる光源像又は射出
瞳を形成することに着目し、光源再形成光学系におい
て、光源又は２次光源（光源像）等から各射出角を持っ
て射出する光束を変換して、コンデンサー光学系への入
射光束の各入射方向においてほぼ一定の光束径を持つ光
束を形成したものである。
意の角度から見た時にも常に円形となる光源像又は射出
瞳を形成することに着目し、光源再形成光学系におい
て、光源又は２次光源（光源像）等から各射出角を持っ
て射出する光束を変換して、コンデンサー光学系への入
射光束の各入射方向においてほぼ一定の光束径を持つ光
束を形成したものである。
【００１８】ここで、図１及び図２を参照しながら本発
明の原理について説明する。今、本発明による光源再形
成光学系３は、正の屈折力を持つ第１集光光学系３０Ａ
と同じく正の屈折力を持つ第２集光光学系３０Ｂとを有
し、全体として望遠鏡系を構成しているものとする。ま
ず、図１に示す如く、第１集光光学系３０Ａの光源側
（物体ＯＢ側）には仮想的に絞りＳH1が設けられ、この
絞りＳH1から光軸方向に沿って距離Ｌaxだけ離れた位置
に光軸からの高さｙobの物体ＯＢより発する斜光束が絞
りＳH1及び第１集光光学系３０Ａを介して光軸からの高
さｙの像Ｉを形成しているものとする。なお、図１にお
いて、（ａ）は光源側の第１集光光学系３０Ａの模式図
であり、（ｂ）は図１（ａ）の絞りＳH1付近の様子を示
す拡大図である。
明の原理について説明する。今、本発明による光源再形
成光学系３は、正の屈折力を持つ第１集光光学系３０Ａ
と同じく正の屈折力を持つ第２集光光学系３０Ｂとを有
し、全体として望遠鏡系を構成しているものとする。ま
ず、図１に示す如く、第１集光光学系３０Ａの光源側
（物体ＯＢ側）には仮想的に絞りＳH1が設けられ、この
絞りＳH1から光軸方向に沿って距離Ｌaxだけ離れた位置
に光軸からの高さｙobの物体ＯＢより発する斜光束が絞
りＳH1及び第１集光光学系３０Ａを介して光軸からの高
さｙの像Ｉを形成しているものとする。なお、図１にお
いて、（ａ）は光源側の第１集光光学系３０Ａの模式図
であり、（ｂ）は図１（ａ）の絞りＳH1付近の様子を示
す拡大図である。
【００１９】ここで、光源再形成光学系３の最適な構成
を求めるに当たって、まず、図１より、第１集光光学系
３０Ａの射出側の斜光束の開口数（ＮＡ）を求める。
今、物体ＯＢの高さｙobの物体点からの絞りＳH1の上端
を通過する光線ｌ1 と物体ＯＢの高さｙobの物点からの
光軸と平行な光線ｌ4 とで形成される第１集光光学系３
０Ａの入射側の開口数をＮＡa とし、物体ＯＢの高さｙ
obの物体点からの絞りＳH1の上端を通過する光線ｌ1 と
物体ＯＢの高さｙobの物体点からの絞りＳH1の中心を通
る光線（主光線）ｌ2 とで形成される第１集光光学系３
０Ａの入射側の開口数をＮＡ0 、物体ＯＢの高さｙobの
物体点からの絞りＳH1の中心を通る光線（主光線）ｌ2
と物体ＯＢの高さｙobの物体点からの光軸と平行な光線
ｌ 4 とで形成される第１集光光学系３０Ａの入射側の開
口数をＮＡb とするとき、図１の（ｂ）より、
を求めるに当たって、まず、図１より、第１集光光学系
３０Ａの射出側の斜光束の開口数（ＮＡ）を求める。
今、物体ＯＢの高さｙobの物体点からの絞りＳH1の上端
を通過する光線ｌ1 と物体ＯＢの高さｙobの物点からの
光軸と平行な光線ｌ4 とで形成される第１集光光学系３
０Ａの入射側の開口数をＮＡa とし、物体ＯＢの高さｙ
obの物体点からの絞りＳH1の上端を通過する光線ｌ1 と
物体ＯＢの高さｙobの物体点からの絞りＳH1の中心を通
る光線（主光線）ｌ2 とで形成される第１集光光学系３
０Ａの入射側の開口数をＮＡ0 、物体ＯＢの高さｙobの
物体点からの絞りＳH1の中心を通る光線（主光線）ｌ2
と物体ＯＢの高さｙobの物体点からの光軸と平行な光線
ｌ 4 とで形成される第１集光光学系３０Ａの入射側の開
口数をＮＡb とするとき、図１の（ｂ）より、
【００２０】
【数１】
【００２１】の関係が成立する。また、第１集光光学系
３０Ａに対する主光線ｌ2 の入射角をθ1 、物体ＯＢの
高さｙobの物体点から絞りＳH1の中心までの主光線ｌ2
の長さをＬP 、物体ＯＢの高さｙobの物体点を中心とし
た半径ＬP の円Ｃがそれぞれ絞りＳH1の中心と交わる位
置をｃ1 ，絞りＳH1の上端を通る光線ｌ1 と交わる位置
をｃ2 、光線ｌ4に対してそれぞれ位置ｃ1 ，ｃ2 を通
る垂線の交点をｃ3 ，ｃ4 、位置ｃ1 と位置ｃ3 との光
軸と垂直な方向での距離をｓ1 、位置ｃ2 と位置ｃ4 と
の光軸と垂直な方向での距離をｓ2 とするとき、図１の
（ｂ）より、上式（１）は、以下の（２）式となる。
３０Ａに対する主光線ｌ2 の入射角をθ1 、物体ＯＢの
高さｙobの物体点から絞りＳH1の中心までの主光線ｌ2
の長さをＬP 、物体ＯＢの高さｙobの物体点を中心とし
た半径ＬP の円Ｃがそれぞれ絞りＳH1の中心と交わる位
置をｃ1 ，絞りＳH1の上端を通る光線ｌ1 と交わる位置
をｃ2 、光線ｌ4に対してそれぞれ位置ｃ1 ，ｃ2 を通
る垂線の交点をｃ3 ，ｃ4 、位置ｃ1 と位置ｃ3 との光
軸と垂直な方向での距離をｓ1 、位置ｃ2 と位置ｃ4 と
の光軸と垂直な方向での距離をｓ2 とするとき、図１の
（ｂ）より、上式（１）は、以下の（２）式となる。
【００２２】
【数２】
【００２３】ここで、ｓ2 とｓ1 との差Δｓは、絞りＳ
H1の開口の直径をＤ1 とすると、図１の（ｂ）より、
H1の開口の直径をＤ1 とすると、図１の（ｂ）より、
【００２４】
【数３】
【００２５】の関係が成立する。従って、（２）式及び
（３）式より、
（３）式より、
【００２６】
【数４】
【００２７】の関係が導出される。一方、図１の（ａ）
に示す如く、物体ＯＢの高さｙob（光軸からの物体ＯＢ
の高さ）の微小変化量をｄｙobとし、第１集光光学系３
０Ａにより形成される像Ｉの像高ｙ（光軸からの像の高
さ）の微小変化量をｄｙとするとき、第１集光光学系３
０Ａの入射側の開口数をＮＡ0 と第１集光光学系３０Ａ
の射出側の開口数ＮＡとの間には、以下の（５）式の関
係が成立する。
に示す如く、物体ＯＢの高さｙob（光軸からの物体ＯＢ
の高さ）の微小変化量をｄｙobとし、第１集光光学系３
０Ａにより形成される像Ｉの像高ｙ（光軸からの像の高
さ）の微小変化量をｄｙとするとき、第１集光光学系３
０Ａの入射側の開口数をＮＡ0 と第１集光光学系３０Ａ
の射出側の開口数ＮＡとの間には、以下の（５）式の関
係が成立する。
【００２８】
【数５】
【００２９】このとき、図１の（ａ）より、ｙob＝Ｌax
・tan θ1 の関係が成立するため、これの導関数は、
・tan θ1 の関係が成立するため、これの導関数は、
【００３０】
【数６】
【００３１】となる。また、第１集光光学系３０Ａの焦
点距離をｆ1 とし、物体ＯＢから発する光束が第１集光
光学系３０Ａに入射する際の主光線の入射角をθ1 とす
るとき、第１集光光学系３０Ａに入射する主光線の入射
角θ1 と、その入射光束が第１集光光学系３０Ａを通過
する事により形成される像高ｙ（光軸からの像Ｉの高
さ）との間には、
点距離をｆ1 とし、物体ＯＢから発する光束が第１集光
光学系３０Ａに入射する際の主光線の入射角をθ1 とす
るとき、第１集光光学系３０Ａに入射する主光線の入射
角θ1 と、その入射光束が第１集光光学系３０Ａを通過
する事により形成される像高ｙ（光軸からの像Ｉの高
さ）との間には、
【００３２】
【数７】
【００３３】の関係が成立しているものとすると、これ
の導関数は、
の導関数は、
【００３４】
【数８】
【００３５】となる。但し、ｇ1(θ1 ）はθ1 の関数、
ｇ1'（θ1 ）はｇ1(θ1 ）の導関数である。従って、
（４）式、（５）式、（６）式及び（８）式より、
ｇ1'（θ1 ）はｇ1(θ1 ）の導関数である。従って、
（４）式、（５）式、（６）式及び（８）式より、
【００３６】
【数９】
【００３７】の関係が導出される。この（９）式から、
第１集光光学系３０Ａの射出側の開口数ＮＡ1 は、絞り
Ｓ H1から物体ＯＢまでの距離Ｌaxとは無関係であるた
め、第１集光光学系３０Ａに対して物体ＯＢが無限遠の
位置に存在する場合にも（９）式の関係が常に成立する
ことが理解できる。
第１集光光学系３０Ａの射出側の開口数ＮＡ1 は、絞り
Ｓ H1から物体ＯＢまでの距離Ｌaxとは無関係であるた
め、第１集光光学系３０Ａに対して物体ＯＢが無限遠の
位置に存在する場合にも（９）式の関係が常に成立する
ことが理解できる。
【００３８】次に、図２を参照しながら光源再形成光学
系３の最適な構成を求める。ここで、図２では、説明を
簡単にするために、絞りＳH1から物体ＯＢまでの距離Ｌ
axが無限遠となる場合（絞りＳH1に対して物体ＯＢが無
限遠の位置にある場合）を例として示している。図２に
おいて、（ａ）は光源再形成光学系３全体の模式図を示
しており、（ｂ）は光源再形成光学系３の射出瞳の付近
の様子を示す拡大図である。
系３の最適な構成を求める。ここで、図２では、説明を
簡単にするために、絞りＳH1から物体ＯＢまでの距離Ｌ
axが無限遠となる場合（絞りＳH1に対して物体ＯＢが無
限遠の位置にある場合）を例として示している。図２に
おいて、（ａ）は光源再形成光学系３全体の模式図を示
しており、（ｂ）は光源再形成光学系３の射出瞳の付近
の様子を示す拡大図である。
【００３９】今、第２集光光学系３０Ｂの射出側の射出
瞳位置（但し、この位置は第２集光光学系３０Ｂの射出
側（被照明面側）の焦点位置とは限らない。）には仮想
的な絞りＳH2が設けられ、また、光源再形成光学系３０
内部の像Ｉは第１集光光学系３０Ａの後側（像側又は被
照明面側）の焦点位置かつ第２集光光学系３０Ｂの前側
（物体側又は光源側）の焦点位置に形成されているもの
とすると、図２の（ａ）に示す如く、仮想的な絞りＳH1
を介して第１集光光学系３０Ａに対し入射角θ 1 で入射
する光束は平行光束となる。
瞳位置（但し、この位置は第２集光光学系３０Ｂの射出
側（被照明面側）の焦点位置とは限らない。）には仮想
的な絞りＳH2が設けられ、また、光源再形成光学系３０
内部の像Ｉは第１集光光学系３０Ａの後側（像側又は被
照明面側）の焦点位置かつ第２集光光学系３０Ｂの前側
（物体側又は光源側）の焦点位置に形成されているもの
とすると、図２の（ａ）に示す如く、仮想的な絞りＳH1
を介して第１集光光学系３０Ａに対し入射角θ 1 で入射
する光束は平行光束となる。
【００４０】従って、入射角θ1 で入射する光束（平行
光束）が第１集光光学系３０Ａによって結像される像Ｉ
の像高（光軸からの像Ｉの高さ）をｙとし、この像高ｙ
から発する光束が第２集光光学系３０Ｂにより集光作用
を受けた後、この第２集光光学系３０Ｂを射出する光束
（平行光束）の射出角をθ2 、第１集光光学系３０Ａの
焦点距離をｆ1 、第２集光光学系３０Ｂの焦点距離をｆ
2 とするとき、
光束）が第１集光光学系３０Ａによって結像される像Ｉ
の像高（光軸からの像Ｉの高さ）をｙとし、この像高ｙ
から発する光束が第２集光光学系３０Ｂにより集光作用
を受けた後、この第２集光光学系３０Ｂを射出する光束
（平行光束）の射出角をθ2 、第１集光光学系３０Ａの
焦点距離をｆ1 、第２集光光学系３０Ｂの焦点距離をｆ
2 とするとき、
【００４１】
【数１０】
【００４２】の関係が成立するものとする。但し、ｇ
1(θ1 ）はθ1 の関数であり、ｇ2(θ2）はθ2 の関数
である。また、第２集光光学系３０Ｂを射出する射出瞳
位置または絞りＳH2の位置（但し、この位置は第２集光
光学系３０Ｂの射出側（被照明面側）の焦点位置とは限
らない。）での射出光束の直径をＤ2 、ｇ2(θ2 ）の導
関数をｇ2'（θ2 ）とするとき、上述した（９）式の関
係は、第２集光光学系３０Ｂにおいても成立するため、
次式（１１）の如くなる。
1(θ1 ）はθ1 の関数であり、ｇ2(θ2）はθ2 の関数
である。また、第２集光光学系３０Ｂを射出する射出瞳
位置または絞りＳH2の位置（但し、この位置は第２集光
光学系３０Ｂの射出側（被照明面側）の焦点位置とは限
らない。）での射出光束の直径をＤ2 、ｇ2(θ2 ）の導
関数をｇ2'（θ2 ）とするとき、上述した（９）式の関
係は、第２集光光学系３０Ｂにおいても成立するため、
次式（１１）の如くなる。
【００４３】
【数１１】
【００４４】従って、（９）式及び（１１）式より次式
の関係が導出される。
の関係が導出される。
【００４５】
【数１２】
【００４６】ここで、図２の（ｂ）に示す如く、射出角
がθ2 の時の射出光束径をＤ2(θ2)とするとき、射出角
が零度（θ2 ＝０°）の時の射出光束径Ｄ2(０）を射出
角がθ2 の時の射出光束径と等しくするためには、次式
の関係を満足することが好ましい。
がθ2 の時の射出光束径をＤ2(θ2)とするとき、射出角
が零度（θ2 ＝０°）の時の射出光束径Ｄ2(０）を射出
角がθ2 の時の射出光束径と等しくするためには、次式
の関係を満足することが好ましい。
【００４７】
【数１３】
【００４８】よって、（１２）式及び（１３）式より、
【００４９】
【数１４】
【００５０】の関係が導出され、最終的には、次式（１
５）の如くなる。
５）の如くなる。
【００５１】
【数１５】
【００５２】このとき、光源再形成光学系３の倍率ｍ
は、
は、
【００５３】
【数１６】
【００５４】となるため、（１４）式は最終的に次式
（１７）の如くなる。
（１７）の如くなる。
【００５５】
【数１７】
【００５６】従って、光源再形成光学系３を上式（１
７）を満足するように構成すれば、光源再形成光学系３
を射出する射出光束径は、射出角θ2 によらず一定とな
る。なお、説明を簡単にするために、物体ＯＢ（又は光
源）が第１集光光学系３０Ａに対して無限遠の位置にあ
る場合（第１集光光学系３０Ａに入射する光束を平行光
束とした場合）を前提として（１７）式を導出したが、
物体ＯＢ（又は光源）が有限の位置にある場合でも（１
７）式の関係は成立することは勿論である。この場合に
おける（１７）式は、第１集光光学系３０Ａに入射角θ
1 で入射する主光線を含む入射光束が第１集光光学系３
０Ａによって集光される集光位置での光軸からの高さを
ｙ、その集光位置での光軸からの高さｙに関する主光線
の入射角θ1 の関数をｙ＝ｆ1 ｇ1(θ1)、その主光線の
入射角θ1 の関数ｇ1(θ1)の導関数をｇ1'（θ1)、第１
集光光学系３０Ａにより入射光束が集光される集光位置
での光軸からの高さｙから発する光束中の主光線が第２
集光光学系３０Ｂを介して射出する際の射出角をθ2 、
その集光位置での光軸からの高さｙに関する主光線の射
出角θ2 の関数をｙ＝ｆ2 ｇ2(θ2)、その主光線の射出
角θ2 の関数ｇ2(θ2)の導関数をｇ2'（θ2)としたとき
の関係を示す。
７）を満足するように構成すれば、光源再形成光学系３
を射出する射出光束径は、射出角θ2 によらず一定とな
る。なお、説明を簡単にするために、物体ＯＢ（又は光
源）が第１集光光学系３０Ａに対して無限遠の位置にあ
る場合（第１集光光学系３０Ａに入射する光束を平行光
束とした場合）を前提として（１７）式を導出したが、
物体ＯＢ（又は光源）が有限の位置にある場合でも（１
７）式の関係は成立することは勿論である。この場合に
おける（１７）式は、第１集光光学系３０Ａに入射角θ
1 で入射する主光線を含む入射光束が第１集光光学系３
０Ａによって集光される集光位置での光軸からの高さを
ｙ、その集光位置での光軸からの高さｙに関する主光線
の入射角θ1 の関数をｙ＝ｆ1 ｇ1(θ1)、その主光線の
入射角θ1 の関数ｇ1(θ1)の導関数をｇ1'（θ1)、第１
集光光学系３０Ａにより入射光束が集光される集光位置
での光軸からの高さｙから発する光束中の主光線が第２
集光光学系３０Ｂを介して射出する際の射出角をθ2 、
その集光位置での光軸からの高さｙに関する主光線の射
出角θ2 の関数をｙ＝ｆ2 ｇ2(θ2)、その主光線の射出
角θ2 の関数ｇ2(θ2)の導関数をｇ2'（θ2)としたとき
の関係を示す。
【００５７】ここで、（１７）式の解の一例を説明する
と、例えば以下の解が存在する。
と、例えば以下の解が存在する。
【００５８】
【数１８】
【００５９】但し、ｋ1 〜ｋ3 は定数である。このた
め、第１集光光学系３０Ａではｙ＝ｆ1 ｋ1 sin θ1 ＋
ｋ2 の関係を満足するレンズで構成し、第２集光光学系
３０Ｂではｙ＝ｆ2 ｋ1 θ2 ＋ｋ3 の関係を満足するレ
ンズで構成すれば良いことが理解できる。例えば、ｋ1
＝１，ｋ2 ＝ｋ3 ＝０の場合には、第１集光光学系３０
Ａをｙ＝ｆ1sinθ1 の関係を満足するｆ sinθレンズで
構成し、第２集光光学系３０Ｂをｙ＝ｆ2 θ2 の関係を
満足するｆθレンズで構成すれば良いことが理解でき
る。
め、第１集光光学系３０Ａではｙ＝ｆ1 ｋ1 sin θ1 ＋
ｋ2 の関係を満足するレンズで構成し、第２集光光学系
３０Ｂではｙ＝ｆ2 ｋ1 θ2 ＋ｋ3 の関係を満足するレ
ンズで構成すれば良いことが理解できる。例えば、ｋ1
＝１，ｋ2 ＝ｋ3 ＝０の場合には、第１集光光学系３０
Ａをｙ＝ｆ1sinθ1 の関係を満足するｆ sinθレンズで
構成し、第２集光光学系３０Ｂをｙ＝ｆ2 θ2 の関係を
満足するｆθレンズで構成すれば良いことが理解でき
る。
【００６０】また、ｋ2 ＝ｋ3 ＝０の場合には、第１集
光光学系３０Ａをｙ＝ｆ1 ｋ1 sinθ1 の関係を満足す
るｆｋ1sinθレンズで構成し、第２集光光学系３０Ｂを
ｙ＝ｆ2 θ2 の関係を満足するｆｋ1 θレンズで構成す
れば良い。
光光学系３０Ａをｙ＝ｆ1 ｋ1 sinθ1 の関係を満足す
るｆｋ1sinθレンズで構成し、第２集光光学系３０Ｂを
ｙ＝ｆ2 θ2 の関係を満足するｆｋ1 θレンズで構成す
れば良い。
【００６１】
【実施例】図３及び図４は本発明による照明光学系を露
光装置に応用した例を示す図であり、この図を参照しな
がら本発明による第１実施例を説明する。図３におい
て、（ａ）は第１実施例の装置を真上から見た時の様子
を示す図であり、（ｂ）は（ａ）の装置を横から見た時
の断面構成を示す図である。
光装置に応用した例を示す図であり、この図を参照しな
がら本発明による第１実施例を説明する。図３におい
て、（ａ）は第１実施例の装置を真上から見た時の様子
を示す図であり、（ｂ）は（ａ）の装置を横から見た時
の断面構成を示す図である。
【００６２】図３に示す如く、被照射面としてのレチク
ルＲの上方にはレチクルＲを均一な円弧照明する照明光
学系が設けられており、図４に示す如く、レチクルＲの
下方にはレチクルＲのパターンをウエハＷ上に転写する
投影光学系５が設けられている。まず、エキシマレーザ
ー等の光源１からは露光のための平行光束が供給され、
この平行光束は、不図示のビームエキスパンダを介して
所望のビーム径に整形された後、多光源形成手段として
のオプティカルインテグレータ２に入射する。
ルＲの上方にはレチクルＲを均一な円弧照明する照明光
学系が設けられており、図４に示す如く、レチクルＲの
下方にはレチクルＲのパターンをウエハＷ上に転写する
投影光学系５が設けられている。まず、エキシマレーザ
ー等の光源１からは露光のための平行光束が供給され、
この平行光束は、不図示のビームエキスパンダを介して
所望のビーム径に整形された後、多光源形成手段として
のオプティカルインテグレータ２に入射する。
【００６３】オプティカルインテグレータ２は、例えば
複数のレンズ素子の集合体よりなり、各レンズ素子に入
射する平行光束を射出側で集光する。この射出側の位置
Ａ1には、レンズ素子の数に相当する点光源の集合体よ
りなる複数の光源像Ｉが形成され、ここには、実質的に
面光源としての２次光源が形成される。この２次光源が
形成される位置Ａ1 もしくはその近傍には、円形状の開
口部を有する開口絞りＳが設けられており、これによ
り、オプティカルインテグレータ２により形成される２
次光源は円形状にされる。
複数のレンズ素子の集合体よりなり、各レンズ素子に入
射する平行光束を射出側で集光する。この射出側の位置
Ａ1には、レンズ素子の数に相当する点光源の集合体よ
りなる複数の光源像Ｉが形成され、ここには、実質的に
面光源としての２次光源が形成される。この２次光源が
形成される位置Ａ1 もしくはその近傍には、円形状の開
口部を有する開口絞りＳが設けられており、これによ
り、オプティカルインテグレータ２により形成される２
次光源は円形状にされる。
【００６４】開口絞りＳにより円形状となった２次光源
の各光源像からは各々光束が射出し、２次光源全体とし
て見れば、図３（ａ）に示す如く、各射出角を持った平
行光束が射出し、光源再形成光学系としてのリレー光学
系３に入射する。リレー光学系３は、オプティカルイン
テグレータ２により形成された複数の光源像（２次光
源）を再形成する機能を有し、このリレー光学系３の入
射瞳位置（後述する第１集光光学系３０Ａの光源側焦点
位置もしくはその近傍）がオプティカルインテグレータ
２により形成される光源像位置Ａ1 と一致するように配
置されている。
の各光源像からは各々光束が射出し、２次光源全体とし
て見れば、図３（ａ）に示す如く、各射出角を持った平
行光束が射出し、光源再形成光学系としてのリレー光学
系３に入射する。リレー光学系３は、オプティカルイン
テグレータ２により形成された複数の光源像（２次光
源）を再形成する機能を有し、このリレー光学系３の入
射瞳位置（後述する第１集光光学系３０Ａの光源側焦点
位置もしくはその近傍）がオプティカルインテグレータ
２により形成される光源像位置Ａ1 と一致するように配
置されている。
【００６５】このリレー光学系３は、正の屈折力を持つ
第１集光光学系３０Ａと同じく正の屈折力を持つ第２集
光光学系３０Ｂとで構成されており、第１集光光学系３
０Ａは、両凸形状の正レンズ３１Ａ，両凹形状の負レン
ズ３２Ａ及び両凸形状の正レンズ３３Ａの３枚よりなる
ｆsin θレンズで構成され、第２集光光学系３０Ｂは、
両凸形状の正レンズ３１Ｂ，両凹形状の負レンズ３２
Ｂ，両凸形状の正レンズ３３Ｂ及び光源側に凹面を向け
たメニスカス形状の負レンズ３４Ｂの４枚よりなるｆθ
レンズで構成されている。
第１集光光学系３０Ａと同じく正の屈折力を持つ第２集
光光学系３０Ｂとで構成されており、第１集光光学系３
０Ａは、両凸形状の正レンズ３１Ａ，両凹形状の負レン
ズ３２Ａ及び両凸形状の正レンズ３３Ａの３枚よりなる
ｆsin θレンズで構成され、第２集光光学系３０Ｂは、
両凸形状の正レンズ３１Ｂ，両凹形状の負レンズ３２
Ｂ，両凸形状の正レンズ３３Ｂ及び光源側に凹面を向け
たメニスカス形状の負レンズ３４Ｂの４枚よりなるｆθ
レンズで構成されている。
【００６６】ここで、第１集光光学系３０Ａは、第１集
光光学系３０Ａの焦点距離をｆ1 、２次光源からの入射
光束（平行光束）の入射角（あるいは開口絞りＳにより
規定される２次光源からの主光線の入射角）をθ1 、入
射角θ1 の入射光束（平行光束）が第１集光光学系３０
Ａにより結像される像の光軸からの高さ（像高）をｙと
するとき、ｙ＝ｆ1 sin θ1 の関係を満足し、一方、第
２集光光学系３０Ｂは、第２集光光学系３０Ｂの焦点距
離をｆ2 、第１集光光学系３０Ａにより形成される像の
光軸からの高さｙ（像高）から発する光束が第２集光光
学系３０Ｂを射出するときの射出光束（あるいは射出す
る主光線）の射出角θ2 とするとき、ｙ＝ｆ2 θ2 の関
係を満足する。
光光学系３０Ａの焦点距離をｆ1 、２次光源からの入射
光束（平行光束）の入射角（あるいは開口絞りＳにより
規定される２次光源からの主光線の入射角）をθ1 、入
射角θ1 の入射光束（平行光束）が第１集光光学系３０
Ａにより結像される像の光軸からの高さ（像高）をｙと
するとき、ｙ＝ｆ1 sin θ1 の関係を満足し、一方、第
２集光光学系３０Ｂは、第２集光光学系３０Ｂの焦点距
離をｆ2 、第１集光光学系３０Ａにより形成される像の
光軸からの高さｙ（像高）から発する光束が第２集光光
学系３０Ｂを射出するときの射出光束（あるいは射出す
る主光線）の射出角θ2 とするとき、ｙ＝ｆ2 θ2 の関
係を満足する。
【００６７】以上のリレー光学系３の構成により、位置
Ａ1 の２次光源から各射出角を持って射出する平行光束
は第１集光光学系３０Ａにより集光されて位置Ｂ1 には
長方形状の空間像Ｉが形成され、この長方形状の空間像
Ｉからの光束は第２集光光学系３０Ｂにより集光されて
平行光束に変換されてコンデンサー光学系としての特殊
反射鏡４へ向かう。これを換言すれば、位置Ａ1 の２次
光源を形成する各点光源からの光束は、例えば図３の
（ｂ）の点線で示す如く、第１集光光学系３０Ａにより
集光されて、位置Ｂ1 の空間像Ｉを重畳的に照明するよ
うな平行光束に変換された後、その平行光束は、第２集
光光学系３０Ｂに入射して、第２集光光学系３０Ｂ中の
負レンズ３２Ｂ内部の位置Ａ2 で一旦集光されて、コン
デンサー光学系としての特殊反射鏡４へ向かう。なお、
この特殊反射鏡４の具体的な構成は後で詳述するが、特
殊反射鏡４は、直交した方向で反射面の曲率半径が異な
るトーリック面（トロイダル面）の反射面を持ってい
る。
Ａ1 の２次光源から各射出角を持って射出する平行光束
は第１集光光学系３０Ａにより集光されて位置Ｂ1 には
長方形状の空間像Ｉが形成され、この長方形状の空間像
Ｉからの光束は第２集光光学系３０Ｂにより集光されて
平行光束に変換されてコンデンサー光学系としての特殊
反射鏡４へ向かう。これを換言すれば、位置Ａ1 の２次
光源を形成する各点光源からの光束は、例えば図３の
（ｂ）の点線で示す如く、第１集光光学系３０Ａにより
集光されて、位置Ｂ1 の空間像Ｉを重畳的に照明するよ
うな平行光束に変換された後、その平行光束は、第２集
光光学系３０Ｂに入射して、第２集光光学系３０Ｂ中の
負レンズ３２Ｂ内部の位置Ａ2 で一旦集光されて、コン
デンサー光学系としての特殊反射鏡４へ向かう。なお、
この特殊反射鏡４の具体的な構成は後で詳述するが、特
殊反射鏡４は、直交した方向で反射面の曲率半径が異な
るトーリック面（トロイダル面）の反射面を持ってい
る。
【００６８】このとき、第２集光光学系３０Ｂ中の負レ
ンズ３２Ｂ内部の位置Ａ2 には２次光源の実像が形成さ
れ、リレー光学系３の射出瞳位置Ａ20（第２集光光学系
３０Ｂの被照明面側の焦点位置）には、リレー光学系３
の射出側を任意の角度から見ても常に円形状となる２次
光源の虚像が形成される。従って、リレー光学系３を射
出する射出角が零度（ψ＝０°）の時の平行光束の光束
径Ｐ(0) とリレー光学系３を射出する射出角がψの時の
平行光束の光束径Ｐ（ψ) とは等しくなり、リレー光学
系３の射出瞳からは一定の径Ｐ0 を持つ平行光束が供給
されるようにリレー光学系３を射出する。なお、第１集
光光学系３０Ａにより形成される空間像Ｉの位置Ｂ
1 は、第１集光光学系３０Ａの後側（被照明側）の焦点
位置と一致すると共に、第２集光光学系３０Ｂの前側
（光源側）の焦点位置と一致している。
ンズ３２Ｂ内部の位置Ａ2 には２次光源の実像が形成さ
れ、リレー光学系３の射出瞳位置Ａ20（第２集光光学系
３０Ｂの被照明面側の焦点位置）には、リレー光学系３
の射出側を任意の角度から見ても常に円形状となる２次
光源の虚像が形成される。従って、リレー光学系３を射
出する射出角が零度（ψ＝０°）の時の平行光束の光束
径Ｐ(0) とリレー光学系３を射出する射出角がψの時の
平行光束の光束径Ｐ（ψ) とは等しくなり、リレー光学
系３の射出瞳からは一定の径Ｐ0 を持つ平行光束が供給
されるようにリレー光学系３を射出する。なお、第１集
光光学系３０Ａにより形成される空間像Ｉの位置Ｂ
1 は、第１集光光学系３０Ａの後側（被照明側）の焦点
位置と一致すると共に、第２集光光学系３０Ｂの前側
（光源側）の焦点位置と一致している。
【００６９】さて、各射出角を持ってリレー光学系３を
射出した平行光束は、被照明面としてのレチクルＲ上で
特殊反射鏡４により円弧状に集光される。図３の（ｂ）
に示す如く、特殊反射鏡４は、放物線ＰＡの頂点Ｏを原
点としてこの原点Ｏを通る対称軸Ａｘ0 をＹ軸、原点Ｏ
を通り対称軸Ａｘ0(Ｙ軸）と垂直な方向をＸ軸、放物線
ＰＡをｙ＝αｘ2 とするとき、対称軸Ａｘ0(Ｙ軸）にお
いて頂点Ｏから所定の距離（３(4α) -1）だけ離れた位
置Ｙ0 を通り対称軸Ａｘ0(Ｙ軸）と直交する基準軸Ａｘ
1 を中心に回転させた放物型トーリック形状の回転体の
１部よりなり、特殊反射鏡３を上方から見た時には、図
３の（ａ）に示す如く、放物トーリック形状の回転体の
２つの緯線（４ａ，４ｂ）間で形成される円弧型帯状の
形状を成している。
射出した平行光束は、被照明面としてのレチクルＲ上で
特殊反射鏡４により円弧状に集光される。図３の（ｂ）
に示す如く、特殊反射鏡４は、放物線ＰＡの頂点Ｏを原
点としてこの原点Ｏを通る対称軸Ａｘ0 をＹ軸、原点Ｏ
を通り対称軸Ａｘ0(Ｙ軸）と垂直な方向をＸ軸、放物線
ＰＡをｙ＝αｘ2 とするとき、対称軸Ａｘ0(Ｙ軸）にお
いて頂点Ｏから所定の距離（３(4α) -1）だけ離れた位
置Ｙ0 を通り対称軸Ａｘ0(Ｙ軸）と直交する基準軸Ａｘ
1 を中心に回転させた放物型トーリック形状の回転体の
１部よりなり、特殊反射鏡３を上方から見た時には、図
３の（ａ）に示す如く、放物トーリック形状の回転体の
２つの緯線（４ａ，４ｂ）間で形成される円弧型帯状の
形状を成している。
【００７０】この時、放物型トーリック形状の回転体
は、基準軸Ａｘ1 と対称軸Ａｘ0 とに対して垂直で原点
（頂点）Ｏを通る方向をＺ軸、基準軸Ａｘ1 と対称軸Ａ
ｘ0 との交点Ｙ0 から頂点までの距離（被照明領域の半
径）をＲとするとき、
は、基準軸Ａｘ1 と対称軸Ａｘ0 とに対して垂直で原点
（頂点）Ｏを通る方向をＺ軸、基準軸Ａｘ1 と対称軸Ａ
ｘ0 との交点Ｙ0 から頂点までの距離（被照明領域の半
径）をＲとするとき、
【００７１】
【数１９】
【００７２】
【数２０】
【００７３】の関係をほぼ満足する関数として表現され
る。なお、特殊反射鏡４は、基準軸Ａｘ1 がリレー光学
系３の射出瞳位置Ａ20を通るように構成されており、す
なわち、リレー光学系３の射出瞳位置Ａ20と特殊反射鏡
４の前側（光源側）の焦点位置（光源側の焦点距離ｆは
ｆ＝(2α) -1）とが一致するように構成されている。
る。なお、特殊反射鏡４は、基準軸Ａｘ1 がリレー光学
系３の射出瞳位置Ａ20を通るように構成されており、す
なわち、リレー光学系３の射出瞳位置Ａ20と特殊反射鏡
４の前側（光源側）の焦点位置（光源側の焦点距離ｆは
ｆ＝(2α) -1）とが一致するように構成されている。
【００７４】従って、リレー光学系３により形成される
２次光源の虚像からの平行光束は、特殊反射鏡４の被照
射面側の焦点位置（被照射面側の焦点距離ｆはｆ＝(2
α) -1）上に配置されたレチクルＲ上の位置Ｂ2 におい
て、特殊反射鏡４により円弧状に集光される。これを換
言すれば、位置Ａ20の２次光源の虚像を形成する複数の
点光源の虚像からの光束は、特殊反射鏡４によりそれぞ
れ集光されて、レチクルＲ上を円弧状に重畳的に均一照
明する。よって、レチクルＲ上にはテレセントリック性
が維持された状態で円弧状の照明領域ＢＦが形成され
る。
２次光源の虚像からの平行光束は、特殊反射鏡４の被照
射面側の焦点位置（被照射面側の焦点距離ｆはｆ＝(2
α) -1）上に配置されたレチクルＲ上の位置Ｂ2 におい
て、特殊反射鏡４により円弧状に集光される。これを換
言すれば、位置Ａ20の２次光源の虚像を形成する複数の
点光源の虚像からの光束は、特殊反射鏡４によりそれぞ
れ集光されて、レチクルＲ上を円弧状に重畳的に均一照
明する。よって、レチクルＲ上にはテレセントリック性
が維持された状態で円弧状の照明領域ＢＦが形成され
る。
【００７５】さて、図４に示す如く、レチクルＲとウエ
ハＷとの間には等倍で両側テレセントリックな投影光学
系５が設けられており、この投影光学系５は、基本構成
として凹面鏡５１と凸面鏡５２とを有し、さらにレチク
ルＲと凹面鏡５１との間及び凹面鏡５１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Ｍ51，Ｍ52を有
している。そして、凹面鏡５１と凸面鏡５２との曲率中
心とがほぼ一致しており、この時、凹面鏡５２の曲率半
径は凹面鏡５１の曲率半径の半分となっている。
ハＷとの間には等倍で両側テレセントリックな投影光学
系５が設けられており、この投影光学系５は、基本構成
として凹面鏡５１と凸面鏡５２とを有し、さらにレチク
ルＲと凹面鏡５１との間及び凹面鏡５１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Ｍ51，Ｍ52を有
している。そして、凹面鏡５１と凸面鏡５２との曲率中
心とがほぼ一致しており、この時、凹面鏡５２の曲率半
径は凹面鏡５１の曲率半径の半分となっている。
【００７６】ここで、オプティカルインテグレータ２に
より形成される光源像位置Ａ1 、リレー光学系３により
再形成される光源像位置Ａ2 、リレー光学系３の射出瞳
位置Ａ20、及び投影光学系５の入射瞳位置（凸面鏡５２
の位置又はその近傍の位置）は互いに共役となってお
り、しかも各位置での光源像及び瞳の形状は共に円形と
なっている。
より形成される光源像位置Ａ1 、リレー光学系３により
再形成される光源像位置Ａ2 、リレー光学系３の射出瞳
位置Ａ20、及び投影光学系５の入射瞳位置（凸面鏡５２
の位置又はその近傍の位置）は互いに共役となってお
り、しかも各位置での光源像及び瞳の形状は共に円形と
なっている。
【００７７】従って、レチクルＲ上には、テレセントリ
ック性が維持されながら円弧状照明領域が形成されてい
るのみならず、ケーラー照明されていることが理解でき
る。なお、オプティカルインテグレータ２からそれぞれ
の射出角で射出する平行光束が第１集光光学系３０Ａに
より形成される位置Ｂ1 とレチクルＲ上の物体面位置Ｂ
2 とは共役となっている。
ック性が維持されながら円弧状照明領域が形成されてい
るのみならず、ケーラー照明されていることが理解でき
る。なお、オプティカルインテグレータ２からそれぞれ
の射出角で射出する平行光束が第１集光光学系３０Ａに
より形成される位置Ｂ1 とレチクルＲ上の物体面位置Ｂ
2 とは共役となっている。
【００７８】ここで、レチクルＲはレチクルステージＲ
Ｓに保持され、ウエハＷはウエハステージＷＳに保持さ
れており、不図示の駆動系によりレチクルステージＲＳ
及びウエハステージＷＳは、露光時において、矢印で示
す方向へ移動し、これによって、レチクルＲ上のパター
ン全体がウエハＷ上に露光される。以上のように、本実
施例では、高い照明効率及び一様な開口数のもとで円弧
状にしかも均一にレチクルが照明されるため、レチクル
Ｒ上の回路パターンを短い露光時間でしかも高解像力の
もとでウエハＷ上へ円弧状に転写することができる。
Ｓに保持され、ウエハＷはウエハステージＷＳに保持さ
れており、不図示の駆動系によりレチクルステージＲＳ
及びウエハステージＷＳは、露光時において、矢印で示
す方向へ移動し、これによって、レチクルＲ上のパター
ン全体がウエハＷ上に露光される。以上のように、本実
施例では、高い照明効率及び一様な開口数のもとで円弧
状にしかも均一にレチクルが照明されるため、レチクル
Ｒ上の回路パターンを短い露光時間でしかも高解像力の
もとでウエハＷ上へ円弧状に転写することができる。
【００７９】なお、図３及び図４に示した第１実施例で
は、投影光学系５を等倍系とした例を示しているが、言
うまでもなく投影光学系５を縮小系または拡大系で構成
して良い。次に、図５及び図６には本発明による第２実
施例の装置を露光装置に応用した例を示しており、図３
及び図４と同じ機能を持つ部材には同じ符号を付してあ
る。第１実施例では開口絞りＳをオプティカルインテグ
レータ２の射出側に設けた例を示したが、第２実施例で
は、図５に示す如く、リレー光学系３の第２集光光学系
内の空間にオプティカルインテグレータ２の２次光源の
実像を形成し、この実像が形成される位置に開口絞りＳ
を設け、さらに図６に示す如く投影光学系を屈折型の縮
小投影系で構成した例を示している。これにより、上述
した第１実施例と全く同様な効果が期待できる。
は、投影光学系５を等倍系とした例を示しているが、言
うまでもなく投影光学系５を縮小系または拡大系で構成
して良い。次に、図５及び図６には本発明による第２実
施例の装置を露光装置に応用した例を示しており、図３
及び図４と同じ機能を持つ部材には同じ符号を付してあ
る。第１実施例では開口絞りＳをオプティカルインテグ
レータ２の射出側に設けた例を示したが、第２実施例で
は、図５に示す如く、リレー光学系３の第２集光光学系
内の空間にオプティカルインテグレータ２の２次光源の
実像を形成し、この実像が形成される位置に開口絞りＳ
を設け、さらに図６に示す如く投影光学系を屈折型の縮
小投影系で構成した例を示している。これにより、上述
した第１実施例と全く同様な効果が期待できる。
【００８０】ところで、近年においては、例えはオプテ
ィカルインテグレータにより形成される２次光源の形状
を変形させて、レチクルＲを傾斜照明することにより、
投影光学系が本来有する解像度並びに焦点深度よりも大
幅に向上させようという傾斜照明技術が提案されてお
り、大きな注目を集めている。例えば、通常、オプティ
カルインテグレータの射出側に配置されている開口絞り
において輪帯状（ドーナツ状）の開口部を設けて輪帯状
の２次光源を形成し、レチクルＲを傾斜照明することに
より、投影光学系の解像度並びに焦点深度の改善を図ろ
うとする輪帯状照明法が知られている。また、この開口
絞りに２つあるいは４つの偏心した開口部を設けて２つ
あるいは４つの偏心した２次光源を形成し、レチクルＲ
を傾斜照明することにより、輪帯状照明法よりも大きな
解像度並びに深い焦点深度を得ようとする特殊傾斜照明
法も知られており、この技術は例えば特開平４−１０１
１４８号公報に開示されている。
ィカルインテグレータにより形成される２次光源の形状
を変形させて、レチクルＲを傾斜照明することにより、
投影光学系が本来有する解像度並びに焦点深度よりも大
幅に向上させようという傾斜照明技術が提案されてお
り、大きな注目を集めている。例えば、通常、オプティ
カルインテグレータの射出側に配置されている開口絞り
において輪帯状（ドーナツ状）の開口部を設けて輪帯状
の２次光源を形成し、レチクルＲを傾斜照明することに
より、投影光学系の解像度並びに焦点深度の改善を図ろ
うとする輪帯状照明法が知られている。また、この開口
絞りに２つあるいは４つの偏心した開口部を設けて２つ
あるいは４つの偏心した２次光源を形成し、レチクルＲ
を傾斜照明することにより、輪帯状照明法よりも大きな
解像度並びに深い焦点深度を得ようとする特殊傾斜照明
法も知られており、この技術は例えば特開平４−１０１
１４８号公報に開示されている。
【００８１】従って、第２実施例の装置をさらに応用
し、リレー光学系３の第２集光光学系内に図７の（ａ）
に示す如き輪帯状の開口部を有する開口絞りＳを配置す
れば、この開口絞りＳにより形成される輪帯状の光源か
らの光束は、レチクルＲ上を一様な開口数のもとで円弧
状に均一に傾斜照明できるため、より微細なレチクルパ
ターンを深い焦点深度のもとでウエハＷ上に忠実に転写
することができる。
し、リレー光学系３の第２集光光学系内に図７の（ａ）
に示す如き輪帯状の開口部を有する開口絞りＳを配置す
れば、この開口絞りＳにより形成される輪帯状の光源か
らの光束は、レチクルＲ上を一様な開口数のもとで円弧
状に均一に傾斜照明できるため、より微細なレチクルパ
ターンを深い焦点深度のもとでウエハＷ上に忠実に転写
することができる。
【００８２】また、例えば、図７の（ａ）に示す如き偏
心した４つの開口部を有する開口絞りＳをリレー光学系
３の第２集光光学系内に配置すれば、この開口絞りＳに
より形成される４つの偏心光源からの光束は、レチクル
Ｒ上を一様な開口数のもとで円弧状に均一に傾斜照明で
き、より一層微細なレチクルパターンを深い焦点深度の
もとでウエハＷ上に忠実に転写することができるため極
めて有効である。
心した４つの開口部を有する開口絞りＳをリレー光学系
３の第２集光光学系内に配置すれば、この開口絞りＳに
より形成される４つの偏心光源からの光束は、レチクル
Ｒ上を一様な開口数のもとで円弧状に均一に傾斜照明で
き、より一層微細なレチクルパターンを深い焦点深度の
もとでウエハＷ上に忠実に転写することができるため極
めて有効である。
【００８３】なお、図７に示した開口絞りＳを図３及び
図４に示した第１実施例に適用しても傾斜照明法による
効果を期待できる。この場合、図４に示した反射型の投
影光学系５を縮小系で構成することが望ましい。また、
各実施例では、平行光束を供給するための手段（光源
部）としてレーザー等の光源を用いた例を示したが、こ
れに限るものでなく、例えば、楕円鏡と、この楕円鏡の
第１焦点位置に設けられた水銀アーク灯の光源と、楕円
鏡により集光された水銀アーク灯の光を平行光束に変換
するコリメータレンズとで平行光束を供給するための手
段（光源部）を構成しても良い。
図４に示した第１実施例に適用しても傾斜照明法による
効果を期待できる。この場合、図４に示した反射型の投
影光学系５を縮小系で構成することが望ましい。また、
各実施例では、平行光束を供給するための手段（光源
部）としてレーザー等の光源を用いた例を示したが、こ
れに限るものでなく、例えば、楕円鏡と、この楕円鏡の
第１焦点位置に設けられた水銀アーク灯の光源と、楕円
鏡により集光された水銀アーク灯の光を平行光束に変換
するコリメータレンズとで平行光束を供給するための手
段（光源部）を構成しても良い。
【００８４】さらに、各実施例では、平行光束を供給す
る光源１（光源部）とオプティカルインテグレータ２と
を含む光学系より、複数の光源像よりなる２次光源（所
定の大きさを持つ面光源）を形成し、これにより実質的
に各射出角を持って射出する光束を供給する光源手段と
して機能させているがこれに限るものではなく、例え
ば、各放射角を持って放射される光束を供給する水銀ア
ーク灯と、この水銀アーク灯から発する光束を光学系へ
有効へ導くための凹面反射鏡とで光源手段を構成しても
良い。この場合、水銀アーク灯を挟んで凹面反射鏡と反
対側にリレー光学系を配置し、水銀アーク灯の発光点を
光源再形成光学系の入射瞳と一致するように配置するこ
とが良い。
る光源１（光源部）とオプティカルインテグレータ２と
を含む光学系より、複数の光源像よりなる２次光源（所
定の大きさを持つ面光源）を形成し、これにより実質的
に各射出角を持って射出する光束を供給する光源手段と
して機能させているがこれに限るものではなく、例え
ば、各放射角を持って放射される光束を供給する水銀ア
ーク灯と、この水銀アーク灯から発する光束を光学系へ
有効へ導くための凹面反射鏡とで光源手段を構成しても
良い。この場合、水銀アーク灯を挟んで凹面反射鏡と反
対側にリレー光学系を配置し、水銀アーク灯の発光点を
光源再形成光学系の入射瞳と一致するように配置するこ
とが良い。
【００８５】また、各実施例では光源再形成光学系とし
て機能するリレー光学系３を屈折性の光学部材（レン
ズ）で構成した例を示したが、反射性の光学部材（反射
鏡）で構成しても良く、さらにはリレー光学系３以外の
光学系を反射性の光学部材（反射鏡）で構成しても良
い。また、各実施例では多光源形成手段の一例であるオ
プティカルインテグレータ２をレンズ素子の集合体で構
成した例を示したが、これの代わりに特開平１−２７１
７１８号に開示されている内面反射型のロッド状の光学
部材を用いても良い。さらには、多光源形成手段として
複数の光ファイバーを束ねた光ファイバー束を用いても
良い。
て機能するリレー光学系３を屈折性の光学部材（レン
ズ）で構成した例を示したが、反射性の光学部材（反射
鏡）で構成しても良く、さらにはリレー光学系３以外の
光学系を反射性の光学部材（反射鏡）で構成しても良
い。また、各実施例では多光源形成手段の一例であるオ
プティカルインテグレータ２をレンズ素子の集合体で構
成した例を示したが、これの代わりに特開平１−２７１
７１８号に開示されている内面反射型のロッド状の光学
部材を用いても良い。さらには、多光源形成手段として
複数の光ファイバーを束ねた光ファイバー束を用いても
良い。
【００８６】
【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、従来より
も格段に照明効率が高く、円弧状に形成される照明領域
での開口数が方向によらずほぼ一様となる高性能な照明
光学装置を達成できる。特に、本発明を投影型の露光装
置に応用した場合には、投影像の方向による投影光学系
の分解能差が全く生ずることなく、忠実なレチクルパタ
ーンをウエハ上に転写することができる。
も格段に照明効率が高く、円弧状に形成される照明領域
での開口数が方向によらずほぼ一様となる高性能な照明
光学装置を達成できる。特に、本発明を投影型の露光装
置に応用した場合には、投影像の方向による投影光学系
の分解能差が全く生ずることなく、忠実なレチクルパタ
ーンをウエハ上に転写することができる。
【００８７】なお、本発明は投影型の露光装置用の照明
光学系に限ることなく、その他の装置の光学系にも応用
することができる事は言うまでもない。
光学系に限ることなく、その他の装置の光学系にも応用
することができる事は言うまでもない。
【図１】本発明の原理を説明するための図である。
【図２】図１を基にして本発明の原理をより具体的に説
明するための図である。
明するための図である。
【図３】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４】図３に示した装置の露光部の構成を示す図であ
る。
る。
【図５】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６】図５に示した装置の露光部の構成を示す図であ
る。
る。
【図７】（ａ）は開口絞りに輪帯状の開口部を設けた様
子を示す平面図であり、（ｂ）は開口絞りに偏心した４
つの開口部を設けた様子を示す平面図である。
子を示す平面図であり、（ｂ）は開口絞りに偏心した４
つの開口部を設けた様子を示す平面図である。
【図８】従来の装置の構成を示す図である。
【図９】特願平４−２４２４８６号において提案した装
置の概略的な構成を示す図である。
置の概略的な構成を示す図である。
【図１０】（ａ）はオプティカルインテグレータを零度
の射出角で射出する平行光束の断面の様子を示す図であ
り、（ｂ）はオプティカルインテグレータをψの射出角
で射出する平行光束の断面の様子を示す図である。
の射出角で射出する平行光束の断面の様子を示す図であ
り、（ｂ）はオプティカルインテグレータをψの射出角
で射出する平行光束の断面の様子を示す図である。
【図１１】被照明面上にて集光される光束の様子を示す
図である。
図である。
【図１２】（ａ）は図１１の集光点ｐ1 を通る各方向か
ら集光光束Ｌ1 を縦に切断した時の集光光束Ｌ1 の断面
の様子を示す図であり、（ｂ）は図１１の集光点ｐ2 を
通る半径方向Ｒから集光光束Ｌ2 を縦に切断した時の集
光光束Ｌ2 の断面の様子を示す図であり、（ｃ）は図１
１の集光点ｐ2 を通る接線方向Ｔから集光光束Ｌ2 を縦
に切断した時の集光光束Ｌ2 の断面の様子を示す図であ
る。
ら集光光束Ｌ1 を縦に切断した時の集光光束Ｌ1 の断面
の様子を示す図であり、（ｂ）は図１１の集光点ｐ2 を
通る半径方向Ｒから集光光束Ｌ2 を縦に切断した時の集
光光束Ｌ2 の断面の様子を示す図であり、（ｃ）は図１
１の集光点ｐ2 を通る接線方向Ｔから集光光束Ｌ2 を縦
に切断した時の集光光束Ｌ2 の断面の様子を示す図であ
る。
１・・・・・ 光源
２・・・・・ 多光源形成光学系（オプティカルインテグレー
タ） ３・・・・・ 光源再形成光学系（リレー光学系） ４・・・・・ 特殊反射鏡（トーリック型反射鏡） ５・・・・・ 投影光学系 Ｒ・・・・・ レチクル Ｗ・・・・・ ウエハ
タ） ３・・・・・ 光源再形成光学系（リレー光学系） ４・・・・・ 特殊反射鏡（トーリック型反射鏡） ５・・・・・ 投影光学系 Ｒ・・・・・ レチクル Ｗ・・・・・ ウエハ
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/027
G03B 27/32
G03B 27/54
G03F 7/20
Claims (14)
- 【請求項１】 各射出角を持って射出する光束を供給す
る光源を形成する光源手段と、該光源手段からの光束を
集光して再び光源を形成する光源再形成光学系と、該光
源再形成光学系により再形成される光源から各射出角を
持って射出する光束を集光して被照明物体を照明するコ
ンデンサー光学系とを有し、 前記光源再形成光学系は、前記光源手段からの光束を変
換して、前記コンデンサー光学系に入射する光束の各入
射方向においてほぼ一定の光束径を持つ光束を形成する
ことを特徴とする照明光学装置。 - 【請求項２】 前記光源再形成光学系は第１及び第２集
光光学系を有し、前記第１及び第２集光光学系の焦点距
離をそれぞれｆ1，ｆ2とし、前記第１集光光学系に入射
角θ1で入射する主光線を含む入射光束が前記第１集光
光学系によって集光される集光位置での光軸からの高さ
をｙ、該集光位置での光軸からの高さｙに関する前記主
光線の入射角θ1の関数をｙ＝ｆ1ｇ1（θ1）、前記主光
線の入射角θ1の関数ｇ1（θ1）の導関数をｇ1'
（θ1）、前記第１集光光学系により前記入射光束が集
光される集光位置での光軸からの高さｙから発する光束
中の主光線が前記第２集光光学系を介して射出する際の
射出角θ2、前記集光位置での光軸からの高さｙに関す
る前記主光線の射出角θ2の関数をｙ＝ｆ2ｇ2（θ2）、
前記主光線の射出角θ2の関数ｇ2（θ2）の導関数を
ｇ2'（θ2）とするとき、 ｇ2'（θ2）cosθ1＝ｇ1'（θ1） をほぼ満足することを特徴とする請求項１記載の照明光
学装置。 - 【請求項３】 前記第１集光光学系はｙ＝ｆ1sinθ1の
関係を満足する光学系で構成され、前記第２集光光学系
はｙ＝ｆ2θ2の関係を満足する光学系で構成されること
を特徴とする請求項２に記載の照明光学装置。 - 【請求項４】 前記コンデンサー光学系は、該光源再形
成光学系により再形成される光源から各射出角を持って
射出する光束を集光して前記被照明物体上に円弧状の照
明領域を形成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３記載の照明光学装置。 - 【請求項５】 前記光源手段は、平行光束を供給する光
源部と、該光源部からの光束により複数の光源を形成す
る多光源形成手段とを有し、前記光源再形成光学系は前
記複数の光源からの光束を集光して再び複数の光源を形
成することを特徴とする請求項１または請求項４記載の
照明光学装置。 - 【請求項６】 前記光源再形成光学系は、前記被照明物
体を傾斜照明する手段を有することを特徴とする請求項
１乃至請求項５の何れか１項に記載の照明光学装置。 - 【請求項７】 前記被照明物体を傾斜照明する手段は、
輪帯状の２次光源、２つの偏心した２次光源、あるいは
４つの偏心した２次光源を形成することを特徴とする請
求項６に記載の照明光学装置。 - 【請求項８】 請求項１乃至請求項７の何れか１項に記
載の照明光学装置と、前記被照射物体に形成されたパタ
ーンの像を基板に投影する投影光学系とを有することを
特徴とする露光装置。 - 【請求項９】 請求項８に記載の露光装置を用いた転写
方法において、前記照明光学装置からの光束を前記被照
射物体に照明する工程と、前記投影光学系を介して前記
前記被照射物体上に形成されたパターンの像を前記基板
に投影転写する工程を含むことを特徴とする転写方法。 - 【請求項１０】 レチクルを照明するために、前記レチ
クル上に円弧状の照明領域を形成する照明工程と、 前記レチクルのパターン像を基板に投影転写するため
に、前記レチクルと基板とを走査する投影転写工程とを
含み、 前記照明工程は、前記円弧状の照明領域での照明開口数
が方向によらず一様とする工程を含むことを特徴とする
転写方法。 - 【請求項１１】 前記投影転写工程は、投影光学系を用
いて前記レチクルのパターン像を前記基板に投影する工
程を含み、 前記投影光学系は、前記レチクルのパターン像を前記基
板に投影するための複数の反射鏡を含むことを特徴とす
る請求項１０に記載の転写方法。 - 【請求項１２】 前記複数の反射鏡は、凸面反射鏡と凹
面反射鏡とを含むことを特徴とする請求項１１に記載の
転写方法。 - 【請求項１３】 前記照明工程は、前記レチクルを傾斜
照明する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１０
乃至請求項１２の何れか１項に記載の転写方 法。 - 【請求項１４】 前記レチクルを傾斜照明する工程は、
輪帯状の２次光源、２つの偏心した２次光源、あるいは
４つの偏心した２次光源を形成する工程を含むことを特
徴とする請求項１３に記載の転写方法。
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|---|---|---|---|
| JP27993993A JP3367569B2 (ja) | 1992-11-26 | 1993-11-09 | 照明光学装置、露光装置、及び該露光装置を用いた転写方法 |
Applications Claiming Priority (3)
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|---|---|---|---|
| JP31671792 | 1992-11-26 | ||
| JP4-316717 | 1992-11-26 | ||
| JP27993993A JP3367569B2 (ja) | 1992-11-26 | 1993-11-09 | 照明光学装置、露光装置、及び該露光装置を用いた転写方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06267894A JPH06267894A (ja) | 1994-09-22 |
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Family
ID=26553553
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP27993993A Expired - Fee Related JP3367569B2 (ja) | 1992-11-26 | 1993-11-09 | 照明光学装置、露光装置、及び該露光装置を用いた転写方法 |
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| JP (1) | JP3367569B2 (ja) |
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| JPH0950958A (ja) * | 1995-05-29 | 1997-02-18 | Nikon Corp | 照明光学装置及びそれを備えた投影露光装置 |
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-
1993
- 1993-11-09 JP JP27993993A patent/JP3367569B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH06267894A (ja) | 1994-09-22 |
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