JPH10163102A

JPH10163102A - 照明光学装置

Info

Publication number: JPH10163102A
Application number: JP8334442A
Authority: JP
Inventors: Masato Shibuya; 眞人渋谷; Kayo Sugiyama; 香葉杉山
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-12-02
Filing date: 1996-12-02
Publication date: 1998-06-19

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】光源からの供給光量の損失が少なく、また被
照射物体上で効率が良く、均一な光強度分布が得られる
輪帯状光束を形成する照明光学装置を提供する。【解決手段】本照明光学装置は光束を供給する光源装
置１と、光源装置からの光束に基づいて複数の２次光源
５１を形成するための複数の光学素子２ａ、２ｂ、２ｃ
を有する第１オプティカルインテグレータ（光学的積分
器）２と、複数の２次光源５１からの光に基づいて複数
の３次光源５２を形成するための第２光学的積分器５
と、複数の３次光源５２からの光をそれぞれ集光して被
照射物体を照明するコンデンサ光学系７、８とを備える
ので、被照射物体上で均一な光強度分布が得られる。ま
た光源装置１と第１光学的積分器２間の光路中に設けら
れ、前記複数の光学素子の各々に輪帯状光束を導く輪帯
状光束形成系１０、１１、１２を備えるので、光源から
の供給光量の損失が少ない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光源を用いて対象
物を均一に照明するための照明光学装置に関し、特に半
導体デバイスを製造するための露光装置に適した照明光
学装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造装置用の露光装置では、レチ
クル上に施されたパターンが投影光学系によりウエハ上
に縮小投影される。近年においては、このパターンが非
常に微細化しており、これを縮小投影するためには投影
光学系の解像力を向上させなければならない。解像力を
向上させる方法の一つに投影光学系の開口数を大きくす
る手法がある。解像力は、開口数に比例して向上するか
らである。

【０００３】ところが、開口数を大きくすると、その二
乗に比例して焦点深度が浅くなる。そこで焦点深度を浅
くすることなく解像力を向上させるための方法として、
レチクルを傾斜照明する傾斜照明技術が利用されてき
た。

【０００４】従来からこの種の傾斜照明技術として、例
えば図３に示すようなものがあった。

【０００５】図３において、レーザーなどの光源１から
供給された平行光束は、第１オプティカルインテグレー
タであるフライアイレンズ２に入射し、これを通過し複
数の２次光源像５１からなる２次光源に分割形成され
る。この２次光源からの光束は、フィールドレンズの役
目をする正レンズ３を通り、さらにインプットレンズ４
により平行光束に変換される。この平行光束は、第２オ
プティカルインテグレータであるフライアイレンズ５に
入射し、これを通過し複数の３次光源像５２からなる３
次光源に分割形成される。この複数の３次光源像は、光
軸に直交する平面である光源面に形成される。

【０００６】この３次光源面の近傍に配置された開口絞
り６により、所望の照明条件を得られるように光束の形
状を制限することが可能となっている。図３には、光束
の中央部を遮光する、輪帯状（ドーナツ状）の開口を有
する開口絞り６が示されている。このようにして、フラ
イアイレンズ５の射出側に形成された３次光源は開口絞
り６で輪帯状の光束に変形され、この変形された３次光
源からの光束は、レチクルＲ面を均一に照明するように
設計されたコンデンサーレンズ７、８によりレチクルＲ
面上に重ね合わせられる。レチクルＲ面上に施された電
子回路パターンは、投影レンズ９を介してウエハＷ面上
に縮小露光される。ここで、照明に供される光束は開口
絞り６により中央部が遮光されて環状光束に変形されて
おり、レチクルＲはその面に垂直に入射する光束が除か
れた、いわゆる傾斜照明がされる。このような傾斜照明
によれば、投影光学系の解像度並びに焦点深度の改善を
図ることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上のような傾斜照明
技術によれば、所望の照明条件を得るために開口絞りの
開口形状を変更して３次光源の形状を制限するので、遮
光された部分の光量が無駄となり、光源から供給された
光量の損失が大きかった。そこで本発明は、光源から供
給された光量の損失が少なく、また被照射物体上で効率
がよく、しかも均一な光強度分布を得ることのできる、
輪帯状光束を形成する照明光学装置を提供することを目
的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明による照明光学装置は、図１に
示すように、光束を供給する光源装置１と、前記光源装
置１からの光束に基づいて複数の２次光源５１を形成す
るための複数の光学素子２ａ、２ｂ、２ｃを有する第１
オプティカルインテグレータ２と、前記複数の２次光源
５１からの光に基づいて複数の３次光源５２を形成する
第２オプティカルインテグレータ５と、前記複数の３次
光源５２からの光をそれぞれ集光して被照射物体を照明
するコンデンサー光学系７、８と、前記光源装置１と前
記第１オプティカルインテグレータ２との間の光路中に
設けられ、前記複数の光学素子２ａ、２ｂ、２ｃの各々
に輪帯状の光束を導く輪帯状光束形成系１０、１１、１
２とを備える。

【０００９】このように構成すると、第１、第２オプテ
ィカルインテグレータとコンデンサー光学系を備えるの
で、被照射物体上で均一な光強度分布を得ることがで
き、また複数の光学素子の各々に輪帯状の光束を導く輪
帯状光束形成系を備えるので、光源から供給された光量
の損失が少ない。

【００１０】ここで輪帯状光束形成系は、請求項２に記
載の照明光学装置のように、複数の光学素子の各々に輪
帯状の光束を導くために、前記複数の光学素子の各々に
対応して設けられた輪帯状光束形成部材を含んでもよ
い。

【００１１】さらに、輪帯状光束形成部材が、円錐面を
有するコーンレンズを有してもよい。

【００１２】このように構成すると、光源から発せられ
た光は遮られることなく、そのほとんど全てが輪帯状光
束として形成されるので、光の損失が最小限に抑えられ
る。

【００１３】請求項４に係る発明による照明光学装置で
は、前記輪帯状光束形成系は、前記光源装置からの光束
を受けてそれぞれ所定の光束径を持つ光に変換する複数
のビーム整形光学部材と、該複数のビーム整形光学部材
からの各々の光を輪帯状の光束断面を持つ光にそれぞれ
変換して該変換された複数の輪帯状の光束をそれぞれ対
応する前記第１オプティカルインテグレータの各光学素
子へ導く複数の輪帯状光束形成部材とを有することを特
徴とする。

【００１４】前記請求項４の発明において、ビーム整形
光学部材は、請求項５に係る発明のように、前記光源装
置側に凸のレンズ面を有すると共に、前記第１オプティ
カルインテグレータ側に凹のレンズ面を有するレンズ素
子で構成され、前記輪帯状光束形成部材は、前記光源装
置側に円錐部分を切欠いたレンズ面を持つコーンレンズ
を有してもよい。

【００１５】さらに、前記輪帯状光束形成部材を構成す
る前記コーンレンズは、請求項６にに係る発明のよう
に、前記コーンレンズに対応する前記第１オプティカル
インテグレータの光学素子と共に一体的に構成してもよ
い。このレンズの構造の例を、図６、図７に示す。

【００１６】このように構成すると、装置の構成要素で
ある光学素子の数を低減できる。

【００１７】以上の照明光学装置は、請求項７に記載さ
れているように、３次光源またはその近傍の位置に配置
されて、前記複数の３次光源のうち中央部の光源の光を
遮る遮光部を有する開口絞りをさらに備えてもよい。

【００１８】このように構成すると、光の損失を最小限
に抑えつつ、輪郭の明瞭な輪帯状光束を得ることがで
き、また開口絞りが輪帯状開口だけではなく、中央部が
遮光された他の変形開口例えば４つ目開口絞りにも対応
できる。

【００１９】さらに以上の照明光学装置は、請求項８に
記載されているように、輪帯状光束形成系を前記光路中
に挿脱可能とする移動装置をさらに備えてもよい。

【００２０】このように構成すると、輪帯状光束を得た
い場合とそうでない場合とに、１つの装置で対応するこ
とができる。

【００２１】また請求項９に係る発明による照明光学装
置は、図２に示されるような装置であるが、図４に示さ
れるような互いに異なる開口形状の開口部を有する複数
の開口絞り６を保持し（図５参照）、該複数の開口絞り
の内の１つを、３次光源５２またはその近傍の位置に設
定する開口形状変更装置１３と、輪帯状光束形成系１
０、１１、１２を少なくとも１つ保持し、前記複数の開
口絞り６の内の１つが前記開口形状変更装置１３によっ
て前記３次光源またはその近傍の位置に設定されること
に応じて、所望の輪帯状光束形成系１０、１１、１２を
前記光路中に挿脱可能とする移動装置１４を、請求項１
乃至請求項３に記載の発明による装置に加えて、さらに
備えてもよい。

【００２２】このように構成すると、開口形状変更装置
１３によって設定される開口絞りに応じて、所望の輪帯
状光束形成系を装置内に配置できるので、光量の損失が
少なく、また被照射物体上で効率がよく、しかも均一な
光強度分布の輪帯状光束を望み通り得ることができる。

【００２３】また請求項１０に係る発明による半導体デ
バイスを製造する方法は、以上のような請求項１乃至請
求項９のいずれかに記載の照明光学装置を用いて、所定
のパターンが形成されたマスクを照明し、前記所定のパ
ターンを感光性基板に露光する工程を備える。

【００２４】このように構成すると、該照明光学装置を
用いるので、光量の損失が少なく、また被照射物体上で
効率がよく、しかも均一な光強度分布の輪帯状光束をマ
スクに照射するので、効率の高い傾斜照明ができ、効率
的な半導体デバイス製造が可能となる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。なお、各図において互い
に同一あるいは相当する部材には同一符号を付し、重複
した説明は省略する。

【００２６】図１は、本発明による照明光学装置の第１
の実施形態の概略構成を示す展開光路図であり、斜線部
分は光束の通る範囲を示している（複数の２次光源像の
うち中央の像に対応する光束についてのみ図示）。

【００２７】図１に示すごとく、光源１は、所定の露光
波長を持ち実質的にコリメートされたパルス状の光束を
発振するエキシマレーザで構成され、例えば、２４８ｎ
ｍの露光波長の光を供給するＫｒＦエキシマレーザ、あ
るいは１９３ｎｍの露光波長の光を供給するＡｒＦエキ
シマレーザで構成されている。

【００２８】図１において、光源１から供給された平行
光束の光路中には、輪帯状光束形成系であるレンズ系１
０、１１と、コ−ンレンズ系１２と、第１オプティカル
インテグレータの一例であるフライアイレンズ２がこの
順番で配置されている。

【００２９】なお、実質的にコリメートされた光束を供
給する光源１は、楕円鏡、その楕円鏡の第１の焦点の位
置に配置された高圧水銀ランプおよびその楕円鏡の第２
焦点位置に光源側焦点（前側焦点）を持つコリメート光
学系で構成し、高圧水銀ランプからの露光波長を含む光
（例えば、４３６ｎｍ、３６５ｎｍ等の波長を持つ光）
を楕円鏡によってそれの第２焦点位置に光源像を形成し
た後、その光源像からの光をコリメート光学系によって
平行光束に変換するようにしても良い。

【００３０】先ずレンズ系１０は、光束の進行方向に直
交する平面上に並べて配列された複数の同一パワーの正
レンズ素子（１０ａ、１０ｂ、１０ｃの３個のみが図示
されている）を含んで構成されており、レンズ系１１
は、やはり光束の進行方向に直交する平面上に並べて配
列された複数の同一パワーの負レンズ素子（１１ａ、１
１ｂ、１１ｃの３個のみが図示されている）を含んで構
成されている。

【００３１】すなわち、レンズ系１０および１１は、光
源１からの平行光束などの光束をそれぞれ所定の光束径
を持つ平行光束等の光に変換するビーム整形系を構成し
ており、このビーム整形系は、正レンズ素子（１０ａ〜
１０ｃ）これに対応する負レンズ素子（１１ａ〜１１
ｃ）とで構成される複数のビーム整形光学部材を有して
いる。

【００３２】そして、各ビーム整形光学部材を介するこ
とによりそれに入射する光束径よりも小さい所定の光束
径を持つ光に変換された光は、コーンレンズ系１２を構
成する複数の輪帯状光束形成部材としての複数のコーン
レンズ素子（１２ａ〜１２ｃ）のそれぞれに入射する。

【００３３】コ−ンレンズ系１２も、光束の進行方向に
直交する平面上に並べて配列された複数の同一パワーの
（例えば同材質でコーンの頂角が同一の）コーンレンズ
素子（１２ａ、１２ｂ、１２ｃの３個のみが図示されて
いる）を含んで構成されている。

【００３４】ここで、コーンレンズ素子（１２ａ〜１２
ｃ）は、それぞれ入射側に円錐部分を切欠いたレンズ面
を持つと共に射出側に円錐状のレンズ面を持ち、これら
のレンズ面の作用によって入射する光束を２分割して、
輪帯状光束として射出させる。

【００３５】次に、フライアイレンズ２は、円形または
多角形の断面形状を有する複数の同一パワーのフライア
イレンズ素子（２ａ、２ｂ、２ｃの３個のみが図示され
ている）を束ねた集合体として構成されている。

【００３６】ここで、レンズ系１０、１１、コ−ンレン
ズ系１２、フライアイレンズ２は、各凸レンズ素子（１
０ａ、１０ｂ、１０ｃ）、各凹レンズ素子（１１ａ、１
１ｂ、１１ｃ）、各コーンレンズ素子（１２ａ、１２
ｂ、１２ｃ）、各フライアイレンズ素子（２ａ、２ｂ、
２ｃ）の光軸がそれぞれ一致するように設定されてい
る。

【００３７】図１において、光源１から供給された光束
は、レンズ系１０に入射するが、複数の凸レンズ素子の
うち例えば図示するように素子１０ｂに入射した光束
は、次に複数の凹レンズ素子のうち対応する素子１１ｂ
を介して、対応するコーンレンズ素子１２ｂに入射し、
次にやはり対応するフライアイレンズ素子２ｂに入射
し、その出射側に２次光源像５１ｂを形成する。同様
に、他の各凸レンズ素子に入射した光束は、それぞれ対
応する２次光源像を形成することとなり、その結果フラ
イアイレンズ２の出射側に複数の２次光源像５１（５１
ｂのみ図示）が形成される。即ち、光源１から供給され
た光束は、分割され複数の２次光源像５１が形成され
る。

【００３８】次に、フライアイレンズ２の光束進行方向
前方には、フィールドレンズの役目をする凸レンズ（正
レンズ）３とやはり凸レンズのインプットレンズ４と第
２オプティカルインテグレータの一例であるフライアイ
レンズ５がこの順番で配置されている。

【００３９】フライアイレンズ５は、フライアイレンズ
２と同様に、円形または多角形の断面形状を有する複数
のフライアイレンズ素子（５ａ〜５ｅの５個のみが図示
されている）を束ねた集合体として構成されている。

【００４０】前記複数の２次光源像からの光束は凸レン
ズ３を通り、インプットレンズ４により平行光束に変換
され、第２オプティカルインテグレータであるフライア
イレンズ５により、その出射側に複数のフライアイレン
ズ素子に対応する複数の３次光源像５２を形成し、３次
光源像５２の位置あるいはその近傍に配置された開口絞
り６により所望の形状に制限される。図１には、中央が
遮光された輪帯状開口を有する開口絞りの場合を示して
ある。

【００４１】次に、開口絞り６の光束進行方向前方に
は、図３の場合と同様に、コンデンサーレンズである凸
レンズ７、８、レチクルＲ、投影レンズ系９そしてウエ
ハＷがこの順で配置されている。コンデンサーレンズ
７、８は、レチクルＲ面を均一に照明するように設計さ
れている。

【００４２】開口絞り６を通過した複数の光束は、コン
デンサーレンズ７、８によりレチクルＲ面上に重ね合わ
せられ、レチクルＲ面上に配置された電子回路パターン
は投影レンズ９を介してウエハＷ面上に縮小露光され
る。

【００４３】以上の図１に示した装置による露光の工程
（フォトリソグラフィ工程）を経たウエハは、現像する
工程を経てから現像したレジスト以外の部分を除去する
エッチングの工程、エッチングの工程後の不要なレジス
トを除去するレジスト除去の工程等を経てウエハプロセ
スが終了する。そして、ウエハプロセスが終了すると、
実際の組立工程にて、焼き付けられた回路毎にウエハを
切断してチップ化するダイシング、各チップに配線等を
付与するボンディング、各チップ毎にパッケージングす
るパッケージング等の各工程を経て、最終的に半導体装
置としての半導体デバイス（ＬＳＩ等）が製造される。
なお、以上には、投影露光装置を用いたウエハプロセス
でのフォトリソグラフィ工程により半導体素子を製造す
る例を示したが、露光装置を用いたフォトリソグラフィ
工程によって、半導体デバイスとして、液晶表示素子、
薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ等）を製造すること
ができる。

【００４４】さて、図１に示した例では、開口絞り６の
開口形状を照明光束の範囲が輪帯状になるように制限し
ているが、コーンレンズ１２によりフライアイレンズ２
に入射する前の段階で光束を輪帯状に形成してあるの
で、開口絞り中央に光束が入射しないため（図１では図
示し易いように、中央のフライアイレンズ素子５ｃから
の光束が開口絞り中央を通過してレチクルＲを照射する
ように描かれているがこの部分は実際は遮光されてい
る）、光源の光量の損失を少なくすることができる。コ
ーンレンズ１２は、前述のようにフライアイレンズ２を
構成する複数個のレンズ素子と同個数のレンズで構成さ
れ、光束の範囲を輪帯状に変更することができる。ま
た、レンズ系１０、１１を構成する複数のレンズ素子
も、フライアイレンズ２を構成する複数個のレンズと同
個数のレンズで構成され、コーンレンズ１２の個々のレ
ンズの中央に平行光束が入射するように凸レンズと凹レ
ンズを組み合わせて、コーンレンズの側面で光束が入反
射しないような構成となっている。さらに、レンズ系１
０、１１およびコーンレンズ１２は取り外し可能な組立
となっているので、取り外すことによって輪帯状以外の
所望の照明光束の範囲にも対応できる。

【００４５】図１に示す第１の実施の形態において、光
束はコーンレンズ１２を含む輪帯状光束形成系で輪帯状
に形成されているので、輪帯状開口絞り６を用いなくて
も輪帯状変形照明ができることに注目すべきである。た
だし、開口絞り６を用いれば輪帯状光束の輪郭を整える
ことができる他、コーンレンズ１２を含む輪帯状光束形
成系で形成される輪帯よりもさらに絞った輪帯も、コー
ンレンズ系を変更することなく得られる利点がある。ま
た開口絞り６を用いれば、輪帯状に限らず中央部を遮光
した種々の変形照明に対応することができる。

【００４６】また輪帯状光束形成系は、第１オプティカ
ルインテグレータの光束出射側に設ける構成をとっても
よい。

【００４７】図２は、本発明による第２の実施形態の概
略構成を示す展開光路図であり、斜線部分は光束の通る
範囲を示しているのは、図１の場合と同様である。第１
の実施形態と異なる点は、開口絞り６の開口形状が変更
装置１３によって変更されるのに伴い、光量をより損す
ることのないようにレンズ系１０、１１およびコーンレ
ンズ１２が移動装置１４によって光束の通る範囲から移
動あるいは挿入され、種々の輪帯幅の輪帯状開口絞りま
たは４つ目等の輪帯状以外の所望の照明光束の範囲にも
対応できるように構成されている点である。この実施形
態では、開口絞り６の開口部をできるだけぎりぎりカバ
ーする輪帯状の光束を形成するようにレンズ系１０、１
１及びコーンレンズ系１２を選択し、変更装置１３と移
動装置１４によって設定することができる。このように
して、所望の照明光束の範囲を得ながら光源の光量を損
することが少なく均一な光強度分布を得ることができ
る。またこの構成では、開口絞り６を通常の中央を遮光
しない開口とし、あるいは輪帯状光束形成系を使わない
選択も、変更装置１３と移動装置１４とを用いてするこ
とができる。

【００４８】さらに、レチクルＲに施されたパターンの
特徴に応じて最適な照明ひいては開口形状を選択するた
めに、レチクルＲ上にパターンに関する情報を例えばバ
ーコード等により記録しておき、これをディテクタで読
みとり、その情報に応じて最適な開口形状を選択し、変
更装置１３と移動装置１４によりその設定を行ってもよ
い。

【００４９】あるいは、使用するレチクルＲの順序や情
報が予め分かっている場合は、それをキーボード等の入
力装置を通して入力し、その情報に従って変更装置１３
と移動装置１４を用いて設定を行ってもよい。

【００５０】図４に、輪帯状以外の開口形状の例を示
す。ａは通常の円形開口であるがかなり絞る場合、ｂは
円形開口でａよりも開口が大きい即ち絞り度の小さい場
合、ｃは輪帯状の開口で絞り度の小さい場合、ｄは輪帯
状の開口でｃよりも絞り度の大きい場合、ｅは４個の円
形開口をその開口中心が正方形の頂点にあるように開口
絞り上で等配した場合、ｆはｅよりも絞り度が大きい場
合、ｇはｂの場合で開口絞りの中心に中心を有する十文
字状の遮光部を設け、都合４個の等しいサイズの扇形状
の開口を有する場合、ｈはｇの場合で十文字の太さを太
くして、都合４個の扇形状の開口を小さくした場合であ
る。もちろん、ｅ、ｆ、ｇ、ｈの場合、開口の数は４個
に限らず、パターンの特徴に合わせて例えば８つ目とし
てもよい。その他にも、中央部を遮光した開口絞りは種
々考えられるが、本発明では、そのような種々の開口絞
りを用いることができる。

【００５１】また変更手段１３は、図４に示すような形
状の開口絞りを図５に示すように同心円上に配置したタ
ーレットを含んで構成することができる。

【００５２】また、本発明においてはレンズ系１０とレ
ンズ系１１との間隔を変えてズーム化することにより、
照度ムラの調整が可能である。

【００５３】なお、第１オプティカルインテグレータの
代わりに単なる１つのレンズでもよい。また、コヒーレ
ンス低減のため、光源１と第１オプティカルインテグレ
ータ２の間にコヒーレンス低減用の光学素子（不図示）
を挿入すると、レーザー光源による照明には有効であ
る。

【００５４】以上においては、２つのレンズ系（１０、
１１）、コーンレンズ系１２およびフライアイレンズ２
を独立の光学素子で構成した例を示したが、次に、図６
及び図７において、２つのレンズ系（１０、１１）を構
成する各光学素子を一体的に構成すると共に、コーンレ
ンズ系１２とフライアイレンズ２とを構成する各光学素
子を一体的に構成した例を示す。

【００５５】レンズ系１０中の正レンズ素子（１０ａ〜
１０ｃ）とこれに対応するレンズ系１１中の負レンズ素
子（１１ａ〜１１ｃ）とをそれぞれ設ける代わりに、図
６および図７に示す如く、入射側に凸面を向けた正レン
ズ面と射出側に凹面を向けた負レンズ面を持つメニスカ
スレンズ（ビーム整形光学部材）１０１で構成しても良
い。そして、このメニスカスレンズ１０１を光軸と直交
する平面にて並列的に複数配置することにより、複数の
整形された光束を形成するビーム整形光学系として機能
する２つのレンズ系（１０、１１）と同じ機能を持たせ
ることができる。

【００５６】また、コーンレンズ系１２中のコーンレン
ズ素子（１２ａ〜１２ｃ）とこれに対応するフライアイ
レンズ２中のフライアイレンズ素子（２ａ〜２ｃ)とを
それぞれ設ける代わりに、図６及び図７に示すごとく、
入射側に円錐部分を切欠いたレンズ面を持ち射出側にレ
ンズ面を持つレンズ素子（輪帯状光束形成部材）１０
２、１０３で構成しても良い。そして、このレンズ素子
１０２、１０３を光軸と直交する平面にて並列的に複数
配置することにより、輪帯状光束形成系とフライアイレ
ンズとの２つの機能を持たせることができる。このと
き、レンズ素子１０２、１０３の入射面は輪帯状光束形
成部材の作用を持ち、レンズ素子１０２、１０３の射出
面はフライアイレンズの作用を持っている。そして、こ
のレンズ素子１０２の射出面において、図６に示す如
く、正レンズ作用を持たせてレンズ素子１０２の射出側
に光源像（２次光源像の虚像）を形成しても良く、ある
いは、レンズ素子１０３の射出面において、図７に示す
ごとく、負レンズ作用を持たせてレンズ素子１０３の内
部に光源像（２次光源像の虚像）を形成しても良い。

【００５７】以上のように、図６及び図７に示す如く、
２つのレンズ系（１０、１１）を構成する各光学素子を
一体的に構成すると共に、コーンレンズ系１２とフライ
アイレンズ２とを構成する各光学素子を一体的に構成す
ることにより、各光学系の小型化、光学素子の製造並び
に調整が容易となり、実用上非常に有効である。

【００５８】なお、以上投影型露光装置の照明光学装置
で説明したが、本発明はこれに限らず、様々な露光装置
の照明光学装置としても有効である。

【００５９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、輪帯状光
束形成系を設けたので、所望の照明条件を得ながら、光
源から供給された光量の損失が少なく、また照射物体上
で効率がよく、しかも均一な光強度分布を得ることので
きる輪帯状光束を形成する照明光学装置を提供すること
が可能となる。

【００６０】また、中央部の光を遮る遮光部を有する開
口絞りを備える場合は、その開口形状を変更することに
よってさらに多様な変形照明が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第１の実施の形態の概略構成を示
す展開光路図である。

【図２】本発明による第２の実施の形態で、開口形状変
更装置と輪帯状光束形成系の移動装置を備える場合の概
略構成を示す展開光路図である。

【図３】従来の照明光学装置の概略構成を示す展開光路
図である。

【図４】本発明に用いることのできる開口形状の例を示
す図である。

【図５】本発明に用いることのできる開口形状変更装置
用タレットの正面図の一例を示す図である。

【図６】本発明の輪帯状光束形成部材の変形例を示す図
である。

【図７】図６に示した輪帯状光束形成部材のさらなる変
形例を示す図である。

【符号の説明】

１光源２第１オプティカルインテグレータ５第２オプティカルインテグレータ６開口絞り１２コーンレンズ１３変更装置１４移動装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光束を供給する光源装置と；前記光源装
置からの光束に基づいて複数の２次光源を形成するため
の複数の光学素子を有する第１オプティカルインテグレ
ータと；前記複数の２次光源からの光に基づいて複数の
３次光源を形成する第２オプティカルインテグレータ
と；前記複数の３次光源からの光をそれぞれ集光して被
照射物体を照明するコンデンサー光学系と；前記光源装
置と前記第１オプティカルインテグレータとの間の光路
中に設けられ、前記複数の光学素子の各々に輪帯状の光
束を導く輪帯状光束形成系とを備えることを特徴とす
る；照明光学装置。
【請求項２】前記輪帯状光束形成系は、前記複数の光
学素子の各々に輪帯状の光束を導くために、前記複数の
光学素子の各々に対応して設けられた輪帯状光束形成部
材を含むことを特徴とする、請求項１に記載の照明光学
装置。
【請求項３】前記輪帯状光束形成部材が、円錐面を有
するコーンレンズを有す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】前記輪帯状光束形成系は、前記光源装置
からの光束を受けてそれぞれ所定の光束径を持つ光に変
換する複数のビーム整形光学部材と、該複数のビーム整
形光学部材からの各々の光を輪帯状の光束断面を持つ光
にそれぞれ変換して該変換された複数の輪帯状の光束を
それぞれ対応する前記第１オプティカルインテグレータ
の各光学素子へ導く複数の輪帯状光束形成部材とを有す
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５】前記ビーム整形光学部材は、前記光源装
置側に凸のレンズ面を有すると共に、前記第１オプティ
カルインテグレータ側に凹のレンズ面を有するレンズ素
子で構成され、前記輪帯状光束形成部材は、前記光源装
置側に円錐部分を切欠いたレンズ面を持つコーンレンズ
を有することを特徴とする、請求項４に記載の照明光学
装置。
【請求項６】前記輪帯状光束形成部材を構成する前記
コーンレンズは、前記コーンレンズに対応する前記第１
オプティカルインテグレータの光学素子と共に一体的に
構成されることを特徴とする、請求項５に記載の照明光
学装置。
【請求項７】前記３次光源またはその近傍の位置に配
置されて、前記複数の３次光源のうち中央部の光源の光
を遮る遮光部を有する開口絞りをさらに備えることを特
徴とする、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の照
明光学装置。
【請求項８】前記輪帯状光束形成系を前記光路中に挿
脱可能とする移動装置をさらに備えることを特徴とす
る、請求項１乃至請求項５と請求項７のいずれかに記載
の照明光学装置。
【請求項９】互いに異なる開口形状の開口部を有する
複数の開口絞りを保持し、該複数の開口絞りの内の１つ
を、前記３次光源またはその近傍の位置に設定する開口
形状変更装置と；前記輪帯状光束形成系を少なくとも１
つ保持し、前記複数の開口絞りの内の１つが前記開口形
状変更装置によって前記３次光源またはその近傍の位置
に設定されることに応じて、所望の輪帯状光束形成系を
前記光路中に挿脱可能とする移動装置を；さらに備える
ことを特徴とする、請求項１ないし請求項６のいずれか
に記載の照明光学装置。
【請求項１０】請求項１乃至請求項９のいずれかに記
載の照明光学装置を提供する工程と；前記被照明物体と
して所定のパターンが形成されたマスクを提供する工程
と；感光性基板を提供する工程と；前記照明光学装置に
より前記マスクを照明し、前記所定のパターンを前記感
光性基板に露光する工程とを備えることを特徴とする；
半導体デバイスを製造する方法。