JPH11195580A - 半導体露光装置及び露光方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 球状半導体に最適な光リソグラフィーを行う
ことができる半導体露光装置及び露光方法の提供と共
に、同装置等の技術的思想を平面状の露光対象物に応用
した半導体露光装置及び露光方法を提供すること。 【解決手段】 第１の半導体露光装置は、光源部１とコ
リメータレンズ２とこのコリメータレンズ２の焦点に配
置された空間フィルターとしてのピンホール３とこのピ
ンホール３を第１焦点に一致させて配置するとともに、
球状の露光対象物としての球状半導体４及びその同心円
状外側に球状マスク５をそれぞれ第２焦点に配置した回
転楕円ミラー６から構成されている。前記光源部１から
出射される平行光束は、コリメータレンズ２のレンズ焦
点にビームスポットを形成し、ビームスポットはピンホ
ール３によってきれいな光束に整形される。整形された
光束は、第１焦点から回転楕円ミラーの反射面６０で反
射して第２焦点に集光し、球状マスク５の回路パターン
が、球状半導体４に焼き付けられる。よって、球状半導
体４に対する一括露光を可能にする半導体露光装置を提
供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、集積回路のパター
ン形成の一方式である光リソグラフィーに用いられ且つ
露光技術の分野で有用な半導体露光装置及び露光方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、光リソグラフィーの中心になって
いる半導体露光装置は、縮小投影型露光装置（ステッパ
ー）であり、その露光光学系は、投影光学系とそれに対
応する照明光学系で構成されている。そして投影光学系
では、物体（レチクル）を照明した光線束を投影レンズ
で結像面に位置するウェハーに照射して、回路パターン
をウェハーに焼付けている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ステッパーの
投影光学系は、平面状のウェハーに光を効率よく供給す
ることをその開発目的としており、現在のステッパーを
球状半導体の露光装置にそのまま流用できなかった。ま
た、パターンの微細加工の進展と共に、使用する光源の
短波長化が進むことにより、投影レンズ系を必須とする
投影光学系も問題点が顕在化してきている。それは、第
１に、エキシマレーザー等の短波長域で使用できるレン
ズ材料が、石英に限定されており、この単一硝材では色
収差の補正が不可能であること、第２に、光学系の大型
化とともに、レンズ特有の「画角」や「視野」等の問題
を解決する必要があること、第３に、レンズ材料の石英
が高価であること等である。

【０００４】そこで、上記課題を解決するため、本願発
明は、球状半導体に最適な光リソグラフィーを行うこと
ができる半導体露光装置及び露光方法を提供すると共
に、同装置等の技術的思想を平面状の露光対象物に応用
した半導体露光装置及び露光方法を提供せんとする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１に記載の発明は、平行光線束を生成する光
源部と、該光源部からの平行光線束を集束するコリメー
タレンズと、該コリメータレンズの焦点に配置された空
間フィルターと、該空間フィルターを第１焦点に一致さ
せて配置するとともに、第２焦点に球状の露光対象物を
配置する回転楕円ミラーと、前記露光対象物と同心円状
に配置されたマスクからなることを特徴とする半導体露
光装置である。なお、ここでコリメータレンズは、ミラ
ーを含む概念である。また、マスクは球状露光対象物に
対する露光範囲に応じて構成され、例えば、略全面に露
光する場合には球状に構成され、露光範囲が狭い場合に
は半球状に構成される。

【０００６】前記光源部から出射される平行光線束は、
コリメータレンズによって集束されて、レンズ焦点にビ
ームスポットを形成する。前記焦点には、空間フィルタ
ーが配置されており、ビームスポットは空間フィルター
によってきれいな光線束に整形される。前記空間フィル
ターは回転楕円ミラーの第１焦点に一致して配置されて
おり、恰も第１焦点を点光源とした光線束が、回転楕円
ミラーの反射面で反射して第２焦点に集光する。この第
２焦点には、球状の露光対象物と球状マスク等が、同心
円状に配置されているので、マスクの転写パターンが球
状の露光対象物に焼き付けられる。よって、球状の露光
対象物に対する一括露光を可能にする半導体露光装置
（以下、第１の半導体露光装置）を提供することができ
る。

【０００７】上記課題を解決するため、請求項２に記載
の発明は第１の半導体露光装置において、前記光源部と
前記コリメータレンズ間にリングビームのリング径を可
変可能なリングビーム生成手段を配置したことを特徴と
する半導体露光装置である。

【０００８】前記リングビーム生成手段によりリングビ
ームのリング径を最大径から徐々に最小径まで縮小する
と、前記コリメータレンズに入射するリングビームのリ
ング径も徐々に縮小する。そして、前記コリメータレン
ズにより集束され、空間フィルターにより整形された
後、前記回転楕円ミラーの第１焦点から放射されるリン
グビームは、その出射角（拡がり角）が、連続的に小さ
くなる。即ちリングビームは、その拡がり角が鋭角的に
なるに従い、第１焦点から第２焦点側に回転楕円ミラー
の反射面を連続的に走査するように移動し、その反射リ
ングビームと光軸とのなす角が連続的に大きくなり、第
２焦点に集光する。よって第２焦点の球状マスクの一極
から他極にかけて、その表面を輪切り状に連続的に走査
して照明するので、球状露光対象物に対する走査露光を
可能にする半導体露光装置（以下、第２の半導体露光装
置）を提供することができる。特に、この第２の露光装
置では、第１の露光装置において、回転楕円ミラーの反
射面で入射角が相違することによる反射率の相違に起因
する照度のむらが問題となっても、走査タイミングに合
わせて光源部の光量の強度を調整できるので、球状の露
光対象物全表面に対し、均一に照明することができる。

【０００９】上記課題を解決するため、請求項３に記載
の発明は、平行光線束を生成する光源部と、該光源部か
らの平行光線束を集束するコリメータレンズと、該コリ
メータレンズの焦点に配置された空間フィルターと、該
空間フィルターを第１焦点に一致させて配置するととも
に、第２焦点に球状の露光対象物を配置する回転楕円ミ
ラーと、前記光源部と前記コリメータレンズ間又は前記
コリメータレンズと前記空間フィルター間に配置された
マスクからなることを特徴とする半導体露光装置であ
る。

【００１０】これらの半導体露光装置の内、マスクが光
源部とコリメータレンズ間に配置された装置を第３の半
導体露光装置とし、マスクがコリメータレンズと空間フ
ィルター間に配置された装置を第４の半導体露光装置と
すると、これらの半導体露光装置が、上記第１の半導体
露光装置と異なる点は、マスクの位置である。即ち、第
３、第４半導体露光装置は、空間フィルターを中心にし
て、マスクと球状の露光対象物が対称的に配置されてお
り、マスクの転写パターンを球状の露光対象物に射影で
きる構成（Projection構成）となっている。具体的に
は、マスクの転写パターン情報（マスクパターン情報）
を含んだ光線束が、空間フィルターによってきれいな光
線束に整形された後、回転楕円ミラーの反射面で反射し
て第２焦点に集光して、球状の露光対象物を一様に照射
し、直接、マスクの転写パターンを焼き付ける。よっ
て、球状の露光対象物に対し、色収差の問題を生じるこ
とがない、最適な光リソグラフィーを可能にする半導体
露光装置を提供できる。またマスクの転写パターンを球
状露光対象物に直接、射影できるので、分解能を高める
ことができる。さらに、回転楕円ミラーの外側にマスク
を配置しているので、マスクのアライメントが向上し且
つその交換も極めて容易となる。

【００１１】上記課題を解決するため、請求項４に記載
の発明は、第３，第４の各半導体露光装置において、前
記マスクを前記光源部と前記コリメータレンズ間に配置
した場合には、前記光源部と前記マスク間にリングビー
ムのリング径を可変可能なリングビーム生成手段を配置
し（第５の半導体露光装置）、一方、前記マスクを前記
コリメータレンズと前記空間フィルター間に配置した場
合には、前記光源部と前記コリメータレンズ間に前記リ
ングビーム生成手段を配置し（第６の半導体露光装置）
たことを特徴とする。これらの第５の半導体露光装置及
び第６の半導体露光装置も、上記第２の半導体露光装置
と同様に、前記リングビーム生成手段を介在させること
により、走査露光を可能にするもので、回転楕円ミラー
の反射面で入射角が相違することによる反射率の相違に
起因する照度のむらが問題となっても、走査タイミング
に合わせて、光源部の光量の強度を調整できるので、球
状の露光対象物に対し均一に照明することができる。そ
の他の構成は、第３，第４の各半導体露光装置と同様で
あるので、同様な作用、効果を奏する。

【００１２】上記課題を解決するため、請求項５に記載
の発明は、平行光線束を生成する光源部と、該光源部か
らの平行光線束を集束する第１コリメータレンズと、該
第１コリメータレンズの焦点に配置された第１空間フィ
ルターと、該第１空間フィルターを第１焦点に一致させ
て配置するとともに、第２焦点に第２空間フィルターを
配置する回転楕円ミラーと、該回転楕円ミラーの後に配
置された第２コリメータレンズと、該第２コリメータレ
ンズの後に配置された平面状の露光対象物と、前記光源
部と前記第１コリメータレンズ間又は前記第１コリメー
タレンズと前記第１空間フィルター間に配置されたマス
クからなることを特徴とする半導体露光装置である。

【００１３】これらの半導体露光装置の内、マスクが光
源部と第１コリメータレンズ間に配置された装置を第７
の半導体露光装置とし、マスクが第１コリメータレンズ
と第１空間フィルター間に配置された装置を第８の半導
体露光装置とすると、これらの半導体露光装置は平面状
の露光対象物に対するProjection構成となっている。即
ち、第７，第８の半導体露光装置によれば、転写パター
ン情報を乗せた光線束が第１の空間フィルターで整形さ
れて、回転楕円ミラーの反射面で反射され、第２焦点に
集光する。そしてこの第２焦点に配置された第２の空間
フィルターにより、ミラーの反射面の傷や欠陥により散
乱光を含んだ光線束が、再びきれいなビームに整形さ
れ、転写パターン情報を乗せた光線束が、第２のコリメ
ータレンズにより平行光線束に変換されて、平面状の露
光対象物に射影される。上記構成では、結像レンズを構
成要素としていないため、光源の短波長化が進んでもレ
ンズによる色収差が問題となることはなく、またレンズ
特有の画角や視野等の問題を無視できる。さらに、平面
状の露光対象物に対し、光線束を垂直に効率よく照射で
きる。

【００１４】上記課題を解決するため、請求項６に記載
の発明は、前記マスクを前記光源部と前記第１コリメー
タレンズ間に配置した場合には、前記光源部と前記マス
ク間にリングビームのリング径を可変可能なリングビー
ム生成手段を配置し（以下、第９の半導体露光装置）、
一方、前記マスクを前記第１コリメータレンズと前記第
１空間フィルター間に配置した場合には、前記光源部と
前記第１コリメータレンズ間に前記リングビーム生成手
段を配置したことを特徴とする半導体露光装置（以下、
第１０の半導体露光装置）である。これらの第９の半導
体露光装置及び第１０の半導体露光装置は、平面状の露
光対象物に対するProjection構成において、前記リング
ビーム生成手段を介在させることにより、走査露光を可
能にするもので、回転楕円ミラーの反射面で入射角が相
違することによる反射率の相違に起因する照度のむらが
問題となっても、走査タイミングに合わせて、光源部の
光量の強度を調整できるので、平面状の露光対象物に対
し、均一に照明することができる。その他の構成は、第
７，第８の各半導体露光装置と同様であるので、同様な
作用、効果を奏する。

【００１５】上記第１乃至第６の各半導体露光装置にお
いて、請求項７に記載の発明は、回転楕円ミラーの第２
焦点側の頂点に、露光対象物を出し入れする開口部を設
けたことを特徴とする半導体露光装置である。このよう
にすれば、球状露光対象物の位置決め、露光のオートメ
ーション化のみらなず、その後の集積回路のアセンブリ
ーまで、球状露光対象物の１個単位の処理が可能にな
る。

【００１６】上記課題を解決するため、請求項８に記載
の発明は、回転楕円ミラーの第２焦点に球状の露光対象
物を配置すると共に、その露光対象物と同心円状にマス
クを配置した後、集束された光線束を前記回転楕円ミラ
ーの第１焦点に配置された空間フィルターにより整形
し、その空間フィルターから発散される光線束を前記回
転楕円ミラーの反射面で折曲げて、前記マスクに一様に
照射することを特徴とする露光方法である。この露光方
法によれば、球状の露光対象物に対する一括露光を可能
にする。

【００１７】上記課題を解決するため、請求項９に記載
の発明は、回転楕円ミラーの第２焦点に球状の露光対象
物を配置すると共に、その露光対象物と同心円状にマス
クを配置した後、集束されたリングビームを前記回転楕
円ミラーの第１焦点に配置された空間フィルターにより
整形し、その空間フィルターから放射されるリングビー
ムを、前記回転楕円ミラーの反射面で折曲げて、前記マ
スクに照射し、さらに前記リングビームのリング径を変
化させ、その変化に応じて前記空間フィルターから放射
されるリングビームを前記回転楕円ミラーの反射面で走
査させると共に折曲げて、前記マスクを走査して照射す
ることを特徴とする露光方法である。この露光方法によ
れば、第２焦点に配置されたマスクが球状の場合、その
一極から他極にかけて、その表面を輪切り状に連続的に
走査して照明するので、球状露光対象物に対する走査露
光を可能にする。

【００１８】上記課題を解決するため、請求項１０に記
載の発明は、回転楕円ミラーの第２焦点に球状の露光対
象物を配置した後、集束され且つマスクパターン情報を
含んだ光線束を、前記回転楕円ミラーの第１焦点に配置
された空間フィルターにより整形し、その空間フィルタ
ーから発散され且つマスクパターン情報を含んだ光線束
を前記回転楕円ミラーの反射面で折曲げて、前記露光対
象物に一様に照射することを特徴とする露光方法であ
る。この露光方法によれば、球状の露光対象物に対し、
色収差の問題を生じることがない、最適な光リソグラフ
ィーを可能にし、またマスクの転写パターンを球状露光
対象物に直接、射影できるので、分解能を高めることが
できる。

【００１９】上記課題を解決するため、請求項１１に記
載の発明は回転楕円ミラーの第２焦点に球状の露光対象
物を配置した後、集束され且つマスクパターン情報を含
んだリングビームを前記回転楕円ミラーの第１焦点に配
置された空間フィルターにより整形し、その空間フィル
ターから放射され且つマスクパターン情報を含んだリン
グビームを前記回転楕円ミラーの反射面で折曲げて前記
露光対象物に照射し、さらに、前記リングビームのリン
グ径を変化させて、その変化に応じて前記空間フィルタ
ーから放射され且つマスクパターン情報を含んだリング
ビームを前記回転楕円ミラーの反射面で走査させると共
に折曲げて、前記露光対象物を走査して照射することを
特徴とする露光方法である。この露光方法によれば走査
露光が可能となり、回転楕円ミラーの反射面で入射角が
相違することによる反射率の相違に起因する照度のむら
が問題となっても、走査タイミングに合わせて、リング
ビームの光量の強度を調整して、球状の露光対象物に対
し均一に照明することができる。

【００２０】上記課題を解決するため、請求項１２に記
載の発明は、回転楕円ミラーの第２焦点の後方で且つ同
ミラーの光軸上に平面状の露光対象物を配置した後、集
束され且つマスクパターン情報を含んだ光線束を前記回
転楕円ミラーの第１焦点に配置された第１空間フィルタ
ーにより整形し、その第１空間フィルターから発散され
且つマスクパターン情報を含んだ光線束を、前記回転楕
円ミラーの反射面で折曲げて同ミラーの第２焦点に配置
された第２空間フィルターにより再び整形し、さらに、
その第２空間フィルターから発散され且つマスクパター
ン情報を含んだ光線束をコメリートして、前記露光対象
物に一様に照射することを特徴とする露光方法である。
この露光方法によれば、結像レンズを構成要素としてい
ないため、光源の短波長化が進んでもレンズによる色収
差が問題となることはなく、またレンズ特有の画角や視
野等の問題を無視できる。さらに、平面状の露光対象物
に対し、光線束を垂直に効率よく照射できる。

【００２１】上記課題を解決するため、請求項１３に記
載の発明は、回転楕円ミラーの第２焦点の後方で且つ同
ミラーの光軸上に平面状の露光対象物を配置した後、集
束され且つマスクパターン情報を含んだリングビームを
前記回転楕円ミラーの第１焦点に配置された第１空間フ
ィルターにより整形し、その第１空間フィルターから放
射され且つマスクパターン情報を含んだリングビームを
前記回転楕円ミラーの反射面で折曲げて、同ミラーの第
２焦点に配置された第２空間フィルターにより再び整形
し、その第２空間フィルターから放射され且つマスクパ
ターン情報を含んだリングビームをコメリートして、前
記露光対象物に照射し、さらに、前記リングビームのリ
ング径を変化させ、その変化に応じて前記第２空間フィ
ルターから放射され且つコリメートされるマスクパター
ン情報を含んだリングビームにより、前記露光対象物を
走査して照射することを特徴とする露光方法である。こ
の露光方法によれば、走査露光が可能となり回転楕円ミ
ラーの反射面で入射角が相違することによる反射率の相
違に起因する照度のむらが問題となっても、走査タイミ
ングに合わせて、リングビームの光量の強度を調整でき
るので、平面状の露光対象物に対し、均一に照明するこ
とができる。

【００２２】その他の露光方法として、回転楕円ミラー
の第２焦点の後方で且つ同ミラーの光軸上にマスク及び
平面状の露光対象物を配置した後、集束された光線束を
前記回転楕円ミラーの第１焦点に配置された第１空間フ
ィルターにより整形し、その第１空間フィルターから発
散される光線束を前記回転楕円ミラーの反射面で折曲げ
て、同ミラーの第２焦点に配置された第２空間フィルタ
ーにより再び整形し、さらに、その第２空間フィルター
から発散された光線束をコメリートして、前記マスクに
一様に照射するようにしてもよい（請求項１４に記載の
発明）。また、回転楕円ミラーの第２焦点の後方で且つ
同ミラーの光軸上にマスク及び平面状の露光対象物を配
置した後、集束されたリングビームを前記回転楕円ミラ
ーの第１焦点に配置された第１空間フィルターにより整
形し、その第１空間フィルターから放射されるリングビ
ームを前記回転楕円ミラーの反射面で折曲げて、同ミラ
ーの第２焦点に配置された第２空間フィルターにより再
び整形し、その第２空間フィルターから放射されるリン
グビームをコメリートして、前記マスクに照射し、さら
に前記リングビームのリング径を変化させて、その変化
に応じて前記第２空間フィルターから放射され且つコリ
メートされるリングビームにより、前記マスクを走査し
て照射するようにしてもよい（請求項１５に記載の発
明）。これらの露光方法によれば、平面状の露光対象物
に対し、光線束を垂直に効率よく照射でき、特に後者の
露光方法によれば、走査露光が可能となり、回転楕円ミ
ラーの反射面で入射角が相違することによる反射率の相
違に起因する照度のむらが問題となっても、走査タイミ
ングに合わせて、リングビームの光量の強度を調整でき
るので、平面状の露光対象物に対し、均一に照明するこ
とができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る第１乃至第
１０の各半導体露光装置及び各装置による露光方法の実
施形態を、図面に基づいて説明する。図１は第１の半導
体露光装置の実施形態を示す構成例図、図２及び図３は
第２の半導体露光装置の実施形態を示す構成例図、図４
は同半導体露光装置の作用説明図、図５は第３の半導体
露光装置の実施形態を示す構成例図、図６は第４の半導
体露光装置の実施形態を示す構成例図、図７は第５の半
導体露光装置の実施形態を示す構成例図、図８は第６の
半導体露光装置の実施形態を示す構成例図、図９は第７
の半導体露光装置の実施形態を示す構成例図、図１０は
第８の半導体露光装置の実施形態を示す構成例図、図１
１は第９の半導体露光装置の実施形態を示す構成例図、
図１２は第１０の半導体露光装置の実施形態を示す構成
例図である。また図１３，図１４は、その他の半導体露
光装置の構成例図である。なお、各図において、同一符
号の構成例は、同一内容の構成を示す。

【００２４】第１の半導体露光装置は、図１に示したよ
うに、光源部１と、コリメータレンズ２と、このコリメ
ータレンズ２の焦点に配置された空間フィルターとして
のピンホール３と、このピンホール３を第１焦点に一致
させて配置するとともに、球状の露光対象物としての球
状半導体４及びその同心円状外側に球状マスク５をそれ
ぞれ第２焦点に配置した回転楕円ミラー６から構成され
ている。

【００２５】前記光源部１から出射される平行光線束
は、コリメータレンズ２によって集束されて、レンズ焦
点にビームスポットを形成する。前記焦点には、ピンホ
ール３が配置されており、ビームスポットはピンホール
３によってきれいな光線束に整形される。前記ピンホー
ル３は、回転楕円ミラー６の第１焦点Ｆ１に一致して配
置されており、整形された光線束は、回転楕円ミラーの
反射面６０で反射して第２焦点に集光する。この第２焦
点には、外側に球状マスク５が、その内側に球状半導体
４がそれぞれ同心円状に配置されているので、球状マス
ク５の回路パターンが、球状半導体４に焼き付けられ
る。よって、球状半導体４に対する一括露光を可能にす
る半導体露光装置を提供することができる。

【００２６】前記光源部１は、半導体レーザー、固体レ
ーザー、気体レーザー、色素レーザー、エキシマーレー
ザーもしくは自由電子レーザーなどの各種レーザー光
源、またはＬＥＤ（発光ダイオード）やその他の単色光
などの光源と、その光源からのビームを平行光線束に変
換する平行光線束生成手段等からなる。なお、図示省略
したが、光源には、各種レーザー等に対応した駆動装置
等が接続されている。

【００２７】前記コリメータレンズ２の焦点距離を調整
することにより、そのレンズ２により屈折された光線束
と光軸Ａとでなす入射角θの大きさを調整し、ひいては
前記ピンホール３からの拡がり角や球状マスク５の照射
面積を調整できる。なお、前記コリメータレンズ２の代
わりに、ミラー系を用いて、前記光源部１により生成さ
れた平行光線束を集束させてもよい。

【００２８】前記ピンホール３の径は、回転楕円ミラー
６の第１焦点Ｆ１を点光源に近似させるため、可及的に
微小であることが必要である。即ち、球状半導体４の表
面を照射する光線束の分解能を高めるためには、前記球
状マスク５への入射角が垂直であることが望ましい。球
状マスク５上で、９０°±１′に入射角誤差を押さえる
ためには、前記ピンホール３を１．５μｍの径にし、厚
さは１μｍに抑えることが好ましい。またピンホール３
の形は、円に限定されるものではなく、クロス形、菱形
でもよい。このようなピンホール３は、回転楕円ミラー
６の第１焦点Ｆ１側の頂点の開口部を塞ぐように配置さ
れている。

【００２９】前記回転楕円ミラー６は、その光軸Ａ−Ａ
を中心に回転した楕円反射面を備えたミラーであり、第
１焦点Ｆ１の位置に前記ピンホール３を配置しており、
恰も整形された光線束の点光源を第１焦点に配置するよ
うになっている。

【００３０】一方、前記回転楕円ミラー６の第２焦点Ｆ
２には、例えば、直径１ｍｍの単結晶シリコンの球状半
導体４に、直径約１０ｍｍの球状マスク５を被せて同心
円状に配置する。よって第１焦点の第２次光源から、反
射面６０で反射して第２焦点Ｆ２に集光する光線束は、
球状マスク５の表面に対し、垂直方向から一様に照射す
るので、球状半導体４に対する一括露光を可能にする。

【００３１】前記回転楕円ミラー６の第２焦点側の頂点
には、球状半導体４や球状マスク５を出し入れする開口
部６１を設ける。これは露光後の球状半導体４等を取出
すと共に、次に露光する球状半導体４等をセットできる
ようにするためである。なお、回転楕円ミラー６の反射
面６０は、前記ピンホール３からの所定波長の光線束の
入射角が異なっても、反射率が略同一となるように加工
されている。これは、前記球状マスク５、ひいては球状
半導体４の表面を、むらなく、照度の均一を保ちつつ、
一括露光できるようにするためである。

【００３２】以上の第１の半導体露光装置による露光方
法は、以下の手順による。まず、第１に、前記球状半導
体４の電極想定領域を利用して、その半導体４を所定の
手段、例えば真空吸着手段により、回転楕円ミラー６の
第２焦点Ｆ２に配置すると共に、分割した球状マスク５
を前記半導体４に被せてセットする。第２に、光源部１
をオンすると、集束された光線束が前記ピンホール３に
より整形され、そのピンホール３から発散される光線束
が、前記回転楕円ミラー６の反射面６０で折曲げられ、
前記マスク５を一様に照射する。露光が終了すれば前記
開口部６１から露光後の球状半導体４を取出すと共に、
次に露光する球状半導体４をセットする。以上の露光方
法においても第１の半導体露光装置と同様な作用効果を
奏する。

【００３３】次に、図２乃至図４に基づいて、第２の半
導体露光装置の構成例を説明する。この第２半導体露光
装置が、上記第１半導体露光装置と異なる点は、前記光
源部１と前記コリメータレンズ２間にリングビームのリ
ング径を可変可能なリングビーム生成手段７を配置した
点である。その他の構成は、前記第１の半導体露光装置
と同様であるので、同一符号を付して、詳細な説明を省
略する。

【００３４】前記リングビーム生成手段７は、前記光源
部１からの平行光線束を、光軸Ａに対して垂直な仮想平
面への照射形状が円環状のリングビームに変換すると共
に、そのリングビームのリング径を可変調整できるよう
にしたもので、例えば、図３（イ）に示すように、光フ
ァイバー７０とその光軸Ａに沿って移動可能な円錐プリ
ズム７１からなっている。前記光ファイバー７０は入射
端面７０ａに傾斜角θfが付けられており、光源部１方
向から平行光線束が入射するとその光線束は所定の入射
角θinで入射し、入射端面７０ａにより屈折され、光フ
ァイバー２０のコア部とクラッド部の境界面においてス
キュー反射を繰り返した後に、出射端面７０ｂより、拡
がり角（出射角）θoutを持ったリングビームとして射
出する。

【００３５】前記円錐プリズム７１は、頂角αを備えた
面を第２面７１ｂにして前記ファイバー７０の光軸Ａに
一致して配置される。該頂角αは、第１面７１ａに入射
したリングビームが、第２面７１ｂの屈折点において光
軸Ａと略平行に出射するように成形されている。そして
円錐プリズム７１をファイバー７０の出射端面７０ｂか
ら遠ざけるように移動させると、光軸Ａから高い位置の
第１面７１ａにリングビームが入射するので、第２面７
１ｂから出射するリングビームのリング径を大きくする
ことができる。逆に、円錐プリズム７１をファイバー７
０の出射端面７０ｂに近づけるように移動させると、光
軸Ａから低い位置の第１面７１ａにリングビームが入射
するので、第２面７１ｂから出射するリングビームのリ
ング径を小さくすることができる。このようなリング径
の縮小拡大に応じて、前記コリメータレンズ２への入射
高が調整され、ひいては前記ピンホール３への入射角θ
が調整される。

【００３６】この第２の半導体露光装置や後述する第
５，第６，第９，第１０の各半導体露光装置、或いは図
１４の装置のリングビーム生成手段は、上記構成に限定
されるものではなく、例えば、上記円錐プリズム７１を
固定しておいて、光ファイバー７０を光軸Ａに沿って移
動させるようにしてもよい。また、凸レンズとその焦点
に位置する光源とリングスリットから構成し、光源から
の光線を凸レンズで平行光線束に変換させて、さらにス
リット径の異なる多数のリングスリットにより、リング
ビームを生成するようにしてもよい。また、光軸Ａを中
心にして、前記光ファイバー７０を回転させることによ
り、平行光線束に対する入射角を連続的に変化させるこ
とによって、拡がり角を連続的に変化させ、リングビー
ム生成手段としてもよい。

【００３７】なお前記ファイバー７０に代えて、石英製
の円柱状ロッドを用いてもよい。また、前記光ファイバ
ー７０に代えて、入射端面が、光軸Ａに対して略垂直に
形成された光ファイバーを用い、この入射端面に対し
て、平行光線束を斜めに入射させることにより、前記フ
ァイバー７０と同様な作用効果を奏する。さらに、前記
光ファイバー７０に代えて、図３（ロ）に示したような
入射端面を円錐状に成形した光ファイバーを用いてもよ
い。このファイバー７０によれば、その入射端面に対
し、同時に３６０度の方向から平行光線束が入射するの
で、綺麗なリングビームを射出することができる。

【００３８】上記構成の半導体露光装置による作用を説
明する。上述のように、前記円錐プリズム７１を光ファ
イバー７０から遠ざけた位置（以下、初期位置）ではリ
ングビームの径が大きくなり、そのリングビームは、前
記コリメータレンズ２により、そのリング幅とリング径
が集束されて焦点に集光され、前記ピンホール３にてビ
ームスポットを形成する。そして前記ピンホール３、即
ち回転楕円ミラー６の第１焦点Ｆ２から出射角θoutで
出射したリングビームＬ１は反射面６０で反射し、図４
に示したように、球状マスク５の一極Ｎ近辺を照射す
る。その後、除除に前記円錐プレズム７１を光ファイバ
ー７０の出射端面７０ｂに向けて移動させるに従い、出
射角θoutは鋭角化し、反射面６０で反射したリングビ
ームは、一極Ｎ近辺から他極Ｓに連続的に移動し、球状
マスク５の表面を、略垂直に輪切りするように走査しつ
つ他極Ｓ近辺を照射する。

【００３９】よってこの第２の半導体露光装置では、球
状半導体４に対する走査露光を可能にする半導体露光装
置を提供することができる。特に、第２の露光装置では
走査露光を可能にするので、回転楕円ミラーの反射面６
０の各反射点Ｑ１，Ｑ２・・・Ｑｎ（図２参照）で反射
する段階で、入射角が相違することによる反射率の相違
に起因する照度のむらが問題となっても、走査タイミン
グに合わせて光源部１の出力を調整し、照度の均一を図
ることができる。

【００４０】その他、光源の後にホモナイザを配置し
て、照度ムラの原因の一つである光源の光線束の強さの
ムラを一様にすることもできる。また光ファイバー７０
の前に偏光器、アテェニュエータを配置してもよいし、
また光ファイバー７０の後に検光子を配置してもよい。

【００４１】以上の第２の半導体露光装置による露光方
法は、以下の手順による。その第１手順は、上記第１の
半導体露光装置による露光方法と同一であるが、第２
に、前記円錐プリズム７１の初期位置において、光源部
１をオンすると、前記リングビームが前記ピンホール３
により整形され、そのピンホール３から放射されるリン
グビームが前記回転楕円ミラー６の反射面６０で折曲げ
られ、前記マスク５の一極Ｎ近辺を照射する。第３に、
前記円錐プリズム７１をファイバー７０に除除に近づけ
て、前記リングビームのリング径を変化させると、その
変化に応じて前記ピンホール３から放射されるリングビ
ームが前記反射面６０上を走査すると共に折曲がり、前
記マスク５走査して照射する。露光が終了すれば前記開
口部６１から露光後の球状半導体を取出すと共に、次に
露光する球状半導体を挿入し、前記プリズム７１を逆移
動させればよい。以上の露光方法においても第２の半導
体露光装置と同様な作用効果を奏する。

【００４２】次に、図５に基づいて、第３の半導体露光
装置の構成例を説明する。第３半導体露光装置と上記第
１半導体露光装置とが異なる点は、マスクの形と配置位
置であって、この第３半導体露光装置では、前記光源部
１と前記コリメータレンズ間に平面状のマスク５を配置
して、Projection構成としている。その他の構成は、前
記第１の半導体露光装置と同様であるので、同一符号を
伏して、詳細な説明を省略する。

【００４３】この第３半導体露光装置では、前記光源部
１からの平行光線束が、前記マスク５を照射して透過す
ることにより、マスクパターン情報を含んだ光線束が、
コリメータレンズ２により集束され、ピンホール３によ
って、きれいな光線束（集束光線束）に整形された後、
回転楕円ミラー６の反射面６０で反射して第２焦点Ｆ２
に集光し、球状半導体４の表面を一様に照射し、直接、
マスクパターンを焼き付ける。よって、球状半導体４に
対し、色収差の問題を生じることがない、最適な光リソ
グラフィーを可能にする半導体露光装置を提供できる。
また、マスクパターンを球状半導体４に直接、射影でき
るので、回折の影響を受けず、分解能を高めることがで
きる。さらに、回転楕円ミラー６の外側で且つ光軸Ａを
共通にして平面状のマスク５を配置しているので、マス
ク５の作成やアライメントが向上すると共に、その交換
も極めて容易となる。

【００４４】次に、図６に基づいて、第４半導体露光装
置の構成例を説明する。この第４半導体露光装置は、上
記第３半導体露光装置と同様に、Projection構成の構成
例を示したもので、両者の差異点は、半球状のマスク５
をコリメータタレンズ２とピンホール３間に配置してい
る点である。前記マスク５は、前記コリメータレンズ２
により集束されるビームに対応できるように、前記ピン
ホール３を覆う半球状に成形されている。

【００４５】その他の構成は、前記第３の半導体露光装
置と同様であるので、この第４実施形態に係る半導体露
光装置においても、第３の半導体露光装置と同様の作用
効果を奏する。

【００４６】以上の第３，第４の半導体露光装置による
露光方法は、以下の手順による。第１に、回転楕円ミラ
ー６の第２焦点Ｆ２に球状半導体４を配置した後に、第
３半導体露光装置による場合は、光源部１の後ろに光軸
を一致させてマスク５をセットし、第４半導体露光装置
による場合は、前記ピンホール３を覆うようにマスク５
をセットする。第２に、光源部１をオンすると、集束さ
れ且つマスクパターン情報を含んだ光線束が、前記ピン
ホール３により整形され、そのピンホール３から発散さ
れる前記光線束が、前記回転楕円ミラー６の反射面６０
で折曲げられ、前記半導体４を一様に照射する。露光が
終了すれば前記開口部６１から露光後の球状半導体４を
取出すと共に、次に露光する球状半導体４をセットす
る。以上の露光方法においても、第３，第４の半導体露
光装置と同様な作用効果を奏する。

【００４７】次に、図７及び図８に基づいて、第５，第
６半導体露光装置の構成例を説明する。第５半導体露光
装置は、図５に示した上記第３半導体露光装置の光源部
１とマスク５間に前記リングビーム生成手段７を配置し
たものであり、一方、第６半導体露光装置は、図６に示
した上記第４半導体露光装置の光源部１とコリメータレ
ンズ２間に前記リングビーム生成手段７を配置したもの
である。それぞれ前記リングビーム生成手段７を配置し
たので、前記円錐プリズム７１の初期位置では、マスク
パターン情報を含んだ光線束が、回転楕円ミラー６で反
射して、球状半導体４の一極Ｎ近辺を照射して、マスク
パターンを射影する。その後、除除に前記円錐プレズム
７１を光ファイバー７０の出射端面７０ｂに向けて移動
させるに従い、マスクパターン情報を含んだ光線束が、
一極Ｎ近辺から他極Ｓに連続的に移動し、球状半導体４
の表面を、略垂直に輪切りするように走査しつつ、マス
クパターンを射影する。

【００４８】よって、これらの第５，第６の半導体露光
装置では、Projection構成においても、球状半導体５に
対する走査露光を可能にする半導体露光装置を提供する
ことができる。特に、回転楕円ミラーの反射面６０の各
反射点Ｑ１，Ｑ２・・・Ｑｎで反射する段階で、入射角
が相違することによる反射率の相違に起因する照度のむ
らが問題となっても、走査タイミングに合わせて光源部
１の出力を調整し、照度の均一を図ることができる。ま
た、第５，第６の半導体露光装置は、Projection構成で
あるので、第３，第４の半導体露光装置と同様の作用効
果を奏する。

【００４９】以上の第５，第６の半導体露光装置による
露光方法は、以下の手順による。その第１手順は、上記
第３，第４の半導体露光装置による露光方法と同一であ
るが、第２に光源部１をオンすると、集束され且つマス
クパターン情報を含んだリングビームが、前記ピンホー
ル３により整形され、そのピンホール３から放射される
前記リングビームが、前記回転楕円ミラー６の反射面６
０で折曲げられて前記半導体４を照射し、回路パターン
を焼き付ける。第３に、前記リングビーム生成手段７に
より、前記リングビームのリング径を変化させると、そ
の変化に応じて前記ピンホール３から放射される前記リ
ングビームが、前記回転楕円ミラー６の反射面６０を走
査すると共に折曲げられ、前記半導体４を走査して照射
する。以上の露光方法においても、第５，第６の半導体
露光装置と同様な作用効果を奏する。

【００５０】次に、図９に基づいて、第７の半導体露光
装置の構成例を説明する。この第７半導体露光装置が、
上記第１乃至第６半導体露光装置と異なる点は、露光対
象物として、通常のウエハーを想定した点であり、この
ウエハーに対し前記Projection構成を適用するものであ
る。具体的には、第７半導体露光装置は、回転楕円ミラ
ー６を中心に、マスク５、第１のコリメータレンズとし
てのレンズ２及び回転楕円ミラー６の第１焦点Ｆ１に配
置された第１の空間フィルターとしてのピンホール３
と、平面状の露光対象物としてのウエハー４、第２のコ
リメータレンズとしてのレンズ８及び回転楕円ミラー６
の第２焦点Ｆ２に配置された第２の空間フィルターとし
てのピンホール９を対称的に配置して構成している。

【００５１】このような構成において、光源部１からの
平行光線束が、マスク５を透過すると、マスクパターン
情報を乗せた光線束が、レンズ２によって集束され、ピ
ンホール３で整形されて集束光線束となり、回転楕円ミ
ラー６の反射面６０で反射し第２焦点に集光する。そし
てこの第２焦点に配置されたピンホール９により、ミラ
ー６の反射面６０の傷や欠陥により散乱光を含んだ光線
束が、再びきれいなビームに整形され、レンズ８により
平行光線束に変換されて、マスクパターンがウエハー４
に射影される。

【００５２】上記構成では、結像レンズを構成要素とし
ていないため、光源部１の短波長化が進んでも色収差の
問題を無視できる。またレンズ特有の画角や視野等の問
題を考慮する必要がなくなる。さらにマスクパターン情
報を乗せた光線束が、ウエハー４に対し、垂直に効率よ
く照射される。また回転楕円ミラー６の第２焦点Ｆ２に
第２の空間フィルター９を配置したので、ミラー６の反
射面６０の傷や欠陥で散乱光を含んだ光線束あっても、
きれいなビームに整形される。なお、上記第７実施形態
において、第２の空間フィルターを省略してもよい。

【００５３】次に、図１０に基づいて、第８半導体露光
装置の構成例を説明する。この第８半導体露光装置は、
上記第７半導体露光装置と同様に、通常のウエハーに対
するProjection構成の構成例を示したもので、異なる点
は、半球状のマスクをレンズ２とピンホール３間に配置
している点である。

【００５４】その他の構成は、前記第７の半導体露光装
置と同様であるので、この第８実施形態に係る半導体露
光装置においても、第７の半導体露光装置と同様の作用
効果を奏する。

【００５５】以上の第７，第８の半導体露光装置による
露光方法は、以下の手順による。第１に、回転楕円ミラ
ー６の第２焦点Ｆ２の後方で且つ同ミラー６の光軸Ａ−
Ａ上にウエハー４を配置した後に、第７半導体露光装置
による場合は、光源部１の後ろに光軸を一致させてマス
ク５をセットし、第８半導体露光装置による場合は、前
記ピンホール３を覆うようにマスク５をセットする。第
２に、光源部１をオンすると、集束され且つマスクパタ
ーン情報を含んだ光線束が、前記ピンホール３により整
形され、そのピンホール３から発散される前記光線束
が、前記回転楕円ミラー６の反射面６０で折曲げられ、
再び前記ピンホール９により整形され、コメリートされ
て、前記ウエハー４を一様に照射する。以上の露光方法
においても、第７，第８の半導体露光装置と同様な作用
効果を奏する。

【００５６】次に、図１１及び図１２に基づいて、第
９，第１０半導体露光装置の構成例を説明する。第９半
導体露光装置は上記第７半導体露光装置の光源部１とマ
スク５間に前記リングビーム生成手段７を配置したもの
であり、一方第１０半導体露光装置は、上記第８半導体
露光装置の光源部１とレンズ２間に前記リングビーム生
成手段７を配置したものである。それぞれ前記リングビ
ーム生成手段７を配置したので、前記円錐プリズム７１
の初期位置では、マスクパターン情報を含んだリングビ
ームが、回転楕円ミラー６の反射面６０で反射して第２
焦点Ｆ２に集光し、この第２焦点Ｆ２に配置されたピン
ホール９により、ミラー６の反射面６０の傷や欠陥によ
り散乱光を含んだリングビームが再びきれいなビームに
整形され、レンズ８により平行光線束に変換されて、マ
スクパターンが、ウエハー４の中心部に射影される。そ
の後、除除に前記円錐プレズム７１を光ファイバー７０
の出射端面７０ｂに向けて移動させるに従い、マスクパ
ターン情報を含んだリングビームがマスク中心から周辺
方向に、リングの径を除除に拡大するように、連続的に
走査しつつ照射する。

【００５７】よって、これらの第９，第１０の半導体露
光装置では、Projection構成において、ウエハー５に対
する走査露光を可能にする半導体露光装置を提供するこ
とができる。特に、回転楕円ミラーの反射面６０の各反
射点Ｑ１，Ｑ２・・・Ｑｎで反射する段階で、入射角が
相違することによる反射率の相違に起因する光量のむら
が問題となっても、走査タイミングに合わせて光源部１
の出力を調整し、照度の均一を図ることができる。また
第９，第１０の半導体露光装置は、Projection構成であ
るので、第７，第８の半導体露光装置と同様の作用効果
を奏する。

【００５８】以上の第９，第１０の半導体露光装置によ
る露光方法は、以下の手順による。その第１手順は、上
記第７，第８の半導体露光装置による露光方法と同一で
あるが、第２に光源部１をオンすると、前記リングビー
ムが、前記ピンホール３により整形され、前記反射面６
０で折曲げられて、さらにピンホール９により整形さ
れ、コリメートされて前記半導体４を照射し、回路パタ
ーンを焼き付ける。第３に前記リングビーム生成手段７
により、前記リングビームのリング径を変化させると、
その変化に応じて前記ピンホール９から放射される前記
リングビームが、前記ウエハー４を走査して照射する。
以上の露光方法においても、第９，第１０の半導体露光
装置と同様な作用効果を奏する。

【００５９】なお、図１３に示したように、マスク５を
第２のコリメータレンズ８とウエハー４間に配置しても
よい。この場合、図１４に示したように、光源部１と第
１のコリメータレンズ２間にリングビーム生成手段７を
配置してもよい。図１３の半導体露光装置による露光方
法は、次の手順による。まず第１に、回転楕円ミラー６
の第２焦点Ｆ２の後方で且つ同ミラー６の光軸Ａ−Ａ上
にマスク５及びウエハー４を配置する。第２に、光源部
１をオンすると、集束された光線束が、前記ピンホール
３により整形され、前記回転楕円ミラー６の反射面６０
で折曲げられ、同ミラー６の第２焦点Ｆ２に配置された
ピンホール９により再び整形される。そしてそのピンホ
ール９から発散された光線束がコメリートして、前記マ
スク５を一様に照射し、回路パターンを焼き付ける。一
方、図１４の半導体露光装置による露光方法は、上記第
１手順の後、光源部１をオンすると、集束されたリング
ビームがピンホール３により整形された後、前記回転楕
円ミラー６の反射面６０で折曲げられ、ピンホール９に
より再び整形されてコメリートされ、前記マスク５に照
射する。その後、リングビーム生成手段７により、前記
リングビームのリング径を変化させると、その変化に応
じて前記ピンホール９から放射されるリングビームによ
り、前記マスク５を走査して照射する。図１３，図１４
の半導体露光装置及び露光方法によれば、平面状の露光
対象物に対し、光線束を垂直に効率よく照射でき、特に
図１４の半導体露光装置によれば、走査露光が可能とな
り、回転楕円ミラーの反射面で入射角が相違することに
よる反射率の相違に起因する照度のむらが問題となって
も、走査タイミングに合わせて、リングビームの光量の
強度を調整できるので、平面状の露光対象物に対し、均
一に照明することができる。

【００６０】なお、上記各実施形態での半導体露光装置
及び露光方法では、フォトリソグラフィーによる露光装
置を例に採り説明しているが、荷電粒子ビームによる電
子線リソグラフィーまたはＸ線リソグラフィーに用いて
もよい。

【００６１】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、球状露
光対象物に対する一括露光を可能にする半導体露光装置
を提供することができる。

【００６２】請求項２に記載の発明によれば、第２焦点
のマスクの一極から他極にかけて、その表面を輪切り状
に連続的に走査して照明するので、球状露光対象物に対
する走査露光を可能にする半導体露光装置を提供するこ
とができる。特に、回転楕円ミラーの反射面で入射角が
相違することによる反射率の相違に起因する光量のむら
が問題となっても、走査タイミングに合わせて光源部の
光量の強度を調整できるので、球状マスク等の全面を均
一に照明することができる。

【００６３】請求項３に記載の発明によれば、Projecti
on構成であるので、球状の露光対象物に対し色収差の問
題を生じることがない、最適な光リソグラフィーを可能
にする半導体露光装置を提供できる。またマスクの転写
パターンを球状露光対象物に直接、射影できるので、分
解能を高めることができる。さらに、回転楕円ミラーの
外側にマスクを配置しているので、マスクのアライメン
トが向上し且つその交換も極めて容易となる。

【００６４】請求項４に記載の発明によれば、Projecti
on構成において走査露光を可能にするもので、回転楕円
ミラーの反射面で入射角が相違することによる反射率の
相違に起因する照度むらが問題となっても、走査タイミ
ングに合わせて、光源部の光量の強度を調整できるの
で、均一に照明することができる。その他の構成は、請
求項３に記載の半導体露光装置と同様であるので、同様
な作用、効果を奏する。

【００６５】請求項５に記載の発明は、Projection構成
を平面状の露光対象物に応用したもので、結像レンズを
構成要素としていないため、光源の短波長化が進んでも
レンズによる色収差が問題となることはなく、またレン
ズ特有の画角や視野等の問題を無視できる。さらに、平
面状の露光対象物に対し、垂直に光線束を効率よく照射
できる。

【００６６】請求項６に記載の発明は、リングビーム生
成手段を介在させることにより、Projection構成におい
ても走査露光を可能にするもので、回転楕円ミラーの反
射面で入射角が相違することによる反射率の相違に起因
する照度むらが問題となっても、走査タイミングに合わ
せて、光源部の光量の強度を調整できるので、平面状の
露光対象物に対し、均一に照明することができる。その
他の構成は、請求項５の半導体露光装置と同様であるの
で、同様な作用、効果を奏する。

【００６７】請求項７に記載の発明によれば、球状半導
体の位置決め、露光のオートメーション化のみらなず、
その後の集積回路のアセンブリーまで、球状半導体の１
個単位の処理が可能になる。

【００６８】請求項８に記載の発明によれば、球状の露
光対象物に対する一括露光を可能にする。

【００６９】請求項９に記載の発明によれば、第２焦点
に配置されたマスクが球状の場合、その一極から他極に
かけて、その表面を輪切り状に連続的に走査して照明す
るので、球状露光対象物に対する走査露光を可能にす
る。特に、回転楕円ミラーの反射面で入射角が相違する
ことによる反射率の相違に起因する照度のむらが問題と
なっても、走査タイミングに合わせて、リングビームの
光量の強度を調整することにより、球状の露光対象物全
表面に対し、均一に照明することができる。

【００７０】請求項１０に記載の発明によれば、球状の
露光対象物に対し、色収差の問題を生じることがない、
最適な光リソグラフィーを可能にし、またマスクの転写
パターンを球状露光対象物に直接、射影できるので、分
解能を高めることができる。さらに回転楕円ミラーの外
側にマスクを配置することを前提としているので、マス
クのアライメントが向上し且つその交換も極めて容易と
なる。

【００７１】請求項１１に記載の発明によれば、走査露
光が可能となり、回転楕円ミラーの反射面で入射角が相
違することによる反射率の相違に起因する照度のむらが
問題となっても、走査タイミングに合わせて、リングビ
ームの光量の強度を調整して球状の露光対象物に対し均
一に照明することができる。

【００７２】請求項１２に記載の発明によれば、結像レ
ンズを構成要素としていないため、光源の短波長化が進
んでもレンズによる色収差が問題となることはなく、ま
たレンズ特有の画角や視野等の問題を無視できる。さら
に、平面状の露光対象物に対し光線束を垂直に効率よく
照射できる。

【００７３】請求項１３に記載の発明によれば、走査露
光が可能となり、回転楕円ミラーの反射面で入射角が相
違することによる反射率の相違に起因する照度のむらが
問題となっても、走査タイミングに合わせて、リングビ
ームの光量の強度を調整できるので、平面状の露光対象
物に対し、均一に照明することができる。

【００７４】請求項１４及び請求項１５に記載の各発明
によれば、平面状の露光対象物に対し、光線束を垂直に
効率よく照射でき、特に請求項１５の露光方法によれ
ば、走査露光が可能となり、回転楕円ミラーの反射面で
入射角が相違することによる反射率の相違に起因する照
度のむらが問題となっても、走査タイミングに合わせて
リングビームの光量の強度を調整できるので、平面状の
露光対象物に対し、均一に照明することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の半導体露光装置の概略構成図、

【図２】 第２の半導体露光装置の概略構成図、

【図３】 （イ）は同半導体露光装置の概略構成図、
（ロ）は別例のファイバーの断面図、

【図４】 同半導体露光装置の作用を説明する説明図、

【図５】 第３の半導体露光装置の概略構成図、

【図６】 第４の半導体露光装置の概略構成図、

【図７】 第５の半導体露光装置の概略構成図、

【図８】 第６の半導体露光装置の概略構成図、

【図９】 第７の半導体露光装置の概略構成図、

【図１０】 第８の半導体露光装置の概略構成図、

【図１１】 第９の半導体露光装置の概略構成図、

【図１２】 第１０の半導体露光装置の概略構成図、

【図１３】 別例の半導体露光装置の概略構成図、

【図１４】 別例の半導体露光装置の概略構成図であ
る。

【符号の説明】

Ａ−Ａ 光軸 １ 光源部 ２ ８ コリメータレンズ ３ ９ 空間フィルター ４ 露光対象物 Ｎ 一極 Ｓ
他極 ５ マスク ６ 回転楕円ミラー ６０ 反射面 ７ リングビーム生成手段 ７０ 光ファイバー ７１ 円錐プリズム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 仲野 英志 千葉県流山市南流山４丁目１番地の７ ボ ールセミコンダクター株式会社内 (72)発明者 向井 二郎 神奈川県横浜市青葉区寺家町167番地 株 式会社川口光学産業内 (72)発明者 山元 弘治 神奈川県横浜市青葉区寺家町167番地 株 式会社川口光学産業内

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平行光線束を生成する光源部と、 該光源部からの平行光線束を集束するコリメータレンズ
   と、 該コリメータレンズの焦点に配置された空間フィルター
   と、 該空間フィルターを第１焦点に一致させて配置するとと
   もに、第２焦点に球状の露光対象物を配置する回転楕円
   ミラーと、 前記露光対象物と同心円状に配置したマスクからなるこ
   とを特徴とする半導体露光装置。
2. 【請求項２】 前記光源部と前記コリメータレンズ間
   に、リングビームのリング径を可変可能なリングビーム
   生成手段を配置したことを特徴とする請求項１に記載の
   半導体露光装置。
3. 【請求項３】 平行光線束を生成する光源部と、 該光源部からの平行光線束を集束するコリメータレンズ
   と、 該コリメータレンズの焦点に配置された空間フィルター
   と、 該空間フィルターを第１焦点に一致させて配置するとと
   もに、第２焦点に球状の露光対象物を配置する回転楕円
   ミラーと、 前記光源部と前記コリメータレンズ間又は前記コリメー
   タレンズと前記空間フィルター間に配置されたマスクか
   らなることを特徴とする半導体露光装置。
4. 【請求項４】 前記マスクを前記光源部と前記コリメー
   タレンズ間に配置した場合には、前記光源部と前記マス
   ク間にリングビームのリング径を可変可能なリングビー
   ム生成手段を配置し、 一方、前記マスクを前記コリメータレンズと前記空間フ
   ィルター間に配置した場合には、前記光源部と前記コリ
   メータレンズ間に前記リングビーム生成手段を配置した
   ことを特徴とする請求項３に記載の半導体露光装置。
5. 【請求項５】 平行光線束を生成する光源部と、 該光源部からの平行光線束を集束する第１コリメータレ
   ンズと、 該第１コリメータレンズの焦点に配置された第１空間フ
   ィルターと、 該第１空間フィルターを第１焦点に一致させて配置する
   とともに、第２焦点に第２空間フィルターを配置する回
   転楕円ミラーと、 該回転楕円ミラーの後に配置された第２コリメータレン
   ズと、 該第２コリメータレンズの後に配置された平面状の露光
   対象物と、 前記光源部と前記第１コリメータレンズ間又は前記第１
   コリメータレンズと前記第１空間フィルター間に配置さ
   れたマスクからなることを特徴とする半導体露光装置。
6. 【請求項６】 前記マスクを前記光源部と前記第１コリ
   メータレンズ間に配置した場合には、前記光源部と前記
   マスク間にリングビームのリング径を可変可能なリング
   ビーム生成手段を配置し、 一方、前記マスクを前記第１コリメータレンズと前記第
   １空間フィルター間に配置した場合には、前記光源部と
   前記第１コリメータレンズ間に前記リングビーム生成手
   段を配置したことを特徴とする請求項５に記載の半導体
   露光装置。
7. 【請求項７】 前記回転楕円ミラーの第２焦点側の頂点
   に、露光対象物を出し入れする開口部を設けたことを特
   徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の半導体
   露光装置。
8. 【請求項８】 回転楕円ミラーの第２焦点に球状の露光
   対象物を配置すると共に、その露光対象物と同心円状に
   マスクを配置した後、 集束された光線束を前記回転楕円ミラーの第１焦点に配
   置された空間フィルターにより整形し、その空間フィル
   ターから発散される光線束を前記回転楕円ミラーの反射
   面で折曲げて前記マスクに一様に照射することを特徴と
   する露光方法。
9. 【請求項９】 回転楕円ミラーの第２焦点に球状の露光
   対象物を配置すると共に、その露光対象物と同心円状に
   マスクを配置した後、 集束されたリングビームを前記回転楕円ミラーの第１焦
   点に配置された空間フィルターにより整形し、その空間
   フィルターから放射されるリングビームを、前記回転楕
   円ミラーの反射面で折曲げて、前記マスクに照射し、 さらに、前記リングビームのリング径を変化させ、その
   変化に応じて前記空間フィルターから放射されるリング
   ビームを前記回転楕円ミラーの反射面で走査させると共
   に折曲げて前記マスクを走査して照射することを特徴と
   する露光方法。
10. 【請求項１０】 回転楕円ミラーの第２焦点に球状の露
    光対象物を配置した後、集束され且つマスクパターン情
    報を含んだ光線束を、前記回転楕円ミラーの第１焦点に
    配置された空間フィルターにより整形し、その空間フィ
    ルターから発散される前記光線束を前記回転楕円ミラー
    の反射面で折曲げて、前記露光対象物に一様に照射する
    ことを特徴とする露光方法。
11. 【請求項１１】 回転楕円ミラーの第２焦点に球状の露
    光対象物を配置した後、 集束され且つマスクパターン情報を含んだリングビーム
    を前記回転楕円ミラーの第１焦点に配置された空間フィ
    ルターにより整形し、その空間フィルターから放射され
    る前記リングビームを前記回転楕円ミラーの反射面で折
    曲げて前記露光対象物に照射し、 さらに、前記リングビームのリング径を変化させて、そ
    の変化に応じて前記空間フィルターから放射される前記
    リングビームを前記回転楕円ミラーの反射面で走査させ
    ると共に折曲げて、前記露光対象物を走査して照射する
    ことを特徴とする露光方法。
12. 【請求項１２】 回転楕円ミラーの第２焦点の後方で且
    つ同ミラーの光軸上に平面状の露光対象物を配置した
    後、 集束され且つマスクパターン情報を含んだ光線束を前記
    回転楕円ミラーの第１焦点に配置された第１空間フィル
    ターにより整形し、その第１空間フィルターから発散さ
    れる前記光線束を、前記回転楕円ミラーの反射面で折曲
    げて、同ミラーの第２焦点に配置された第２空間フィル
    ターにより再び整形し、 さらにその第２空間フィルターから発散される前記光線
    束をコメリートして、前記露光対象物に一様に照射する
    ことを特徴とする露光方法。
13. 【請求項１３】 回転楕円ミラーの第２焦点の後方で且
    つ同ミラーの光軸上に平面状の露光対象物を配置した
    後、 集束され且つマスクパターン情報を含んだリングビーム
    を前記回転楕円ミラーの第１焦点に配置された第１空間
    フィルターにより整形し、その第１空間フィルターから
    放射される前記リングビームを前記回転楕円ミラーの反
    射面で折曲げて同ミラーの第２焦点に配置された第２空
    間フィルターにより再び整形し、 その第２空間フィルターから放射される前記リングビー
    ムをコメリートして前記露光対象物に照射し、 さらに、前記リングビームのリング径を変化させ、その
    変化に応じて前記第２空間フィルターから放射される前
    記リングビームにより、前記露光対象物を走査して照射
    することを特徴とする露光方法。
14. 【請求項１４】 回転楕円ミラーの第２焦点の後方で且
    つ同ミラーの光軸上にマスク及び平面状の露光対象物を
    配置した後、 集束された光線束を前記回転楕円ミラーの第１焦点に配
    置された第１空間フィルターにより整形し、その第１空
    間フィルターから発散される光線束を前記回転楕円ミラ
    ーの反射面で折曲げて、同ミラーの第２焦点に配置され
    た第２空間フィルターにより再び整形し、 さらに、その第２空間フィルターから発散された光線束
    をコメリートして、前記マスクに一様に照射することを
    特徴とする露光方法。
15. 【請求項１５】 回転楕円ミラーの第２焦点の後方で且
    つ同ミラーの光軸上にマスク及び平面状の露光対象物を
    配置した後、 集束されたリングビームを前記回転楕円ミラーの第１焦
    点に配置された第１空間フィルターにより整形し、その
    第１空間フィルターから放射されるリングビームを前記
    回転楕円ミラーの反射面で折曲げて、同ミラーの第２焦
    点に配置された第２空間フィルターにより再び整形し、 その第２空間フィルターから放射されるリングビームを
    コメリートして、前記マスクに照射し、 さらに、前記リングビームのリング径を変化させて、そ
    の変化に応じて前記第２空間フィルターから放射され且
    つコリメートされるリングビームにより、前記マスクを
    走査して照射することを特徴とする露光方法。