JPH11271619A - 照明光学装置および該照明光学装置を備えた露光装置 - Google Patents
照明光学装置および該照明光学装置を備えた露光装置Info
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- JPH11271619A JPH11271619A JP10090959A JP9095998A JPH11271619A JP H11271619 A JPH11271619 A JP H11271619A JP 10090959 A JP10090959 A JP 10090959A JP 9095998 A JP9095998 A JP 9095998A JP H11271619 A JPH11271619 A JP H11271619A
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- G03F7/70058—Mask illumination systems
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- G—PHYSICS
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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- G02B27/0938—Using specific optical elements
- G02B27/0994—Fibers, light pipes
Abstract
(57)【要約】
【課題】 エキシマレーザー光源のような高出力の光源
に対してもロッド型インテグレータが破壊されることの
ない照明光学装置。 【解決手段】 光源手段（１）からの光束を集光するた
めのコンデンサー光学系（５）と、集光点（Ｆ）から光
源とは反対側に所定距離だけ間隔を隔てて配置された入
射面を有し、該入射面に入射した光束に基づいて複数の
光源を形成するためのロッド型オプティカルインテグレ
ータ（６）と、複数の光源からの光束を集光して被照射
面（８、１０）を照明するための結像光学系（７）とを
備えている。
に対してもロッド型インテグレータが破壊されることの
ない照明光学装置。 【解決手段】 光源手段（１）からの光束を集光するた
めのコンデンサー光学系（５）と、集光点（Ｆ）から光
源とは反対側に所定距離だけ間隔を隔てて配置された入
射面を有し、該入射面に入射した光束に基づいて複数の
光源を形成するためのロッド型オプティカルインテグレ
ータ（６）と、複数の光源からの光束を集光して被照射
面（８、１０）を照明するための結像光学系（７）とを
備えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は照明光学装置および
該照明光学装置を備えた露光装置に関し、特にロッド型
インテグレータを用いた照明光学装置に関する。
該照明光学装置を備えた露光装置に関し、特にロッド型
インテグレータを用いた照明光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】特開平８−６１７５号公報には、半導体
デバイス等をリソグラフィー工程で製造するための露光
装置などに適した照明光学装置が開示されている。この
照明光学装置では、光源からの光束に基づいて複数の光
源像を形成するためのオプティカルインテグレータとし
て内面反射型のロッド型インテグレータを用い、このロ
ッド型インテグレータの入射面上に光源からの光束を集
光レンズにより集光させている。ロッド型インテグレー
タの入射面に入射した集光光束は角度方向に分割され、
その入射面に沿って多数の光源像が形成される。多数の
光源像からの光束は、コンデンサーレンズを介して、マ
スクのような被照射面を照明する。
デバイス等をリソグラフィー工程で製造するための露光
装置などに適した照明光学装置が開示されている。この
照明光学装置では、光源からの光束に基づいて複数の光
源像を形成するためのオプティカルインテグレータとし
て内面反射型のロッド型インテグレータを用い、このロ
ッド型インテグレータの入射面上に光源からの光束を集
光レンズにより集光させている。ロッド型インテグレー
タの入射面に入射した集光光束は角度方向に分割され、
その入射面に沿って多数の光源像が形成される。多数の
光源像からの光束は、コンデンサーレンズを介して、マ
スクのような被照射面を照明する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、露光装置で
は、製造すべき半導体デバイスの高集積化に伴って、発
振波長が短く且つ出力の高いエキシマレーザー（発振波
長２４８ｎｍまたは１９３ｎｍ）の実用化および開発が
進められている。このように高出力のエキシマレーザー
光源を用いた露光装置に対して上述のような従来の照明
光学装置を適用すると、ロッド型インテグレータの入射
面に形成される集光点におけるエネルギ集中により、硝
子材料で成形されたロッド型インテグレータが破壊され
るという不都合がある。
は、製造すべき半導体デバイスの高集積化に伴って、発
振波長が短く且つ出力の高いエキシマレーザー（発振波
長２４８ｎｍまたは１９３ｎｍ）の実用化および開発が
進められている。このように高出力のエキシマレーザー
光源を用いた露光装置に対して上述のような従来の照明
光学装置を適用すると、ロッド型インテグレータの入射
面に形成される集光点におけるエネルギ集中により、硝
子材料で成形されたロッド型インテグレータが破壊され
るという不都合がある。
【０００４】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、エキシマレーザー光源のような高出力の光源
に対してもロッド型インテグレータが破壊されることの
ない照明光学装置および該照明光学装置を備えた露光装
置を提供することを目的とする。
のであり、エキシマレーザー光源のような高出力の光源
に対してもロッド型インテグレータが破壊されることの
ない照明光学装置および該照明光学装置を備えた露光装
置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の第１発明では、光束を供給するための光源
手段と、前記光源手段からの光束を集光するためのコン
デンサー光学系と、前記コンデンサー光学系を介して形
成される集光点から光源とは反対側に所定距離だけ間隔
を隔てて配置された入射面を有し、該入射面に入射した
光束に基づいて複数の光源を形成するためのロッド型オ
プティカルインテグレータと、前記ロッド型オプティカ
ルインテグレータにより形成された前記複数の光源から
の光束を集光して被照射面を照明するための結像光学系
とを備えていることを特徴とする照明光学装置を提供す
る。
に、本発明の第１発明では、光束を供給するための光源
手段と、前記光源手段からの光束を集光するためのコン
デンサー光学系と、前記コンデンサー光学系を介して形
成される集光点から光源とは反対側に所定距離だけ間隔
を隔てて配置された入射面を有し、該入射面に入射した
光束に基づいて複数の光源を形成するためのロッド型オ
プティカルインテグレータと、前記ロッド型オプティカ
ルインテグレータにより形成された前記複数の光源から
の光束を集光して被照射面を照明するための結像光学系
とを備えていることを特徴とする照明光学装置を提供す
る。
【０００６】第１発明の好ましい態様によれば、前記ロ
ッド型オプティカルインテグレータは、矩形状の断面を
有し、基準光軸と直交する第１軸線に沿った前記ロッド
型オプティカルインテグレータの一方の辺の長さをｄｘ
（ｍｍ）とし、前記基準光軸および前記第１軸線に直交
する第２軸線に沿った前記ロッド型オプティカルインテ
グレータの他方の辺の長さをｄｙ（ｍｍ）とし、前記基
準光軸と前記第１軸線とを含む平面内における前記ロッ
ド型オプティカルインテグレータへ入射する入射光束の
最大入射角をαｘとし、前記基準光軸と前記第２軸線と
を含む平面内における前記ロッド型オプティカルインテ
グレータへ入射する入射光束の最大入射角をαｙとする
と、前記所定距離Ｌは、 ０．１ｍｍ≦Ｌ≦ｄx ／（２× tanαx ） ０．１ｍｍ≦Ｌ≦ｄy ／（２× tanαy ） の条件を満足する。
ッド型オプティカルインテグレータは、矩形状の断面を
有し、基準光軸と直交する第１軸線に沿った前記ロッド
型オプティカルインテグレータの一方の辺の長さをｄｘ
（ｍｍ）とし、前記基準光軸および前記第１軸線に直交
する第２軸線に沿った前記ロッド型オプティカルインテ
グレータの他方の辺の長さをｄｙ（ｍｍ）とし、前記基
準光軸と前記第１軸線とを含む平面内における前記ロッ
ド型オプティカルインテグレータへ入射する入射光束の
最大入射角をαｘとし、前記基準光軸と前記第２軸線と
を含む平面内における前記ロッド型オプティカルインテ
グレータへ入射する入射光束の最大入射角をαｙとする
と、前記所定距離Ｌは、 ０．１ｍｍ≦Ｌ≦ｄx ／（２× tanαx ） ０．１ｍｍ≦Ｌ≦ｄy ／（２× tanαy ） の条件を満足する。
【０００７】また、本発明の第２発明では、光束を供給
するための光源手段と、前記光源手段からの光束を集光
するためのコンデンサー光学系と、前記コンデンサー光
学系を介して入射した光束に基づいて複数の光源を形成
するためのロッド型オプティカルインテグレータと、前
記ロッド型オプティカルインテグレータにより形成され
た前記複数の光源からの光束を集光して被照射面を照明
するための結像光学系と、前記ロッド型オプティカルイ
ンテグレータの入射面における入射光束の断面形状が前
記ロッド型オプティカルインテグレータの断面形状とほ
ぼ相似になるように、前記光源手段からの光束を所定の
断面を有する光束に整形するための整形光学系とを備え
ていることを特徴とする照明光学装置を提供する。
するための光源手段と、前記光源手段からの光束を集光
するためのコンデンサー光学系と、前記コンデンサー光
学系を介して入射した光束に基づいて複数の光源を形成
するためのロッド型オプティカルインテグレータと、前
記ロッド型オプティカルインテグレータにより形成され
た前記複数の光源からの光束を集光して被照射面を照明
するための結像光学系と、前記ロッド型オプティカルイ
ンテグレータの入射面における入射光束の断面形状が前
記ロッド型オプティカルインテグレータの断面形状とほ
ぼ相似になるように、前記光源手段からの光束を所定の
断面を有する光束に整形するための整形光学系とを備え
ていることを特徴とする照明光学装置を提供する。
【０００８】さらに、本発明の第３発明では、第１発明
または第２発明の照明光学装置と、前記被照射面上に配
置されたマスクのパターンを感光性基板に投影露光する
ための投影光学系とを備えていることを特徴とする露光
装置を提供する。また、本発明の第４発明では、第１発
明または第２発明の照明光学装置を用いて、前記被照射
面上に配置されたマスクのパターンを感光性基板上に露
光する工程を含むことを特徴とする半導体デバイスの製
造方法を提供する。
または第２発明の照明光学装置と、前記被照射面上に配
置されたマスクのパターンを感光性基板に投影露光する
ための投影光学系とを備えていることを特徴とする露光
装置を提供する。また、本発明の第４発明では、第１発
明または第２発明の照明光学装置を用いて、前記被照射
面上に配置されたマスクのパターンを感光性基板上に露
光する工程を含むことを特徴とする半導体デバイスの製
造方法を提供する。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明では、コンデンサー光学系
を介して形成される集光点とロッド型オプティカルイン
テグレータ（以下、単に「ロッド型インテグレータ」と
いう）の入射面との間には所定の間隔が確保されてい
る。具体的には、この間隔は、ロッド型オプティカルイ
ンテグレータの入射面に作用するエネルギが所定値より
も小さくなるように設定されている。したがって、ロッ
ド型インテグレータの入射面に集光点が形成される従来
技術とは異なり、ロッド型インテグレータの入射面にお
いてエネルギ集中が起こることなく、入射面に作用する
エネルギが従来技術に比べて大幅に低減される。その結
果、エキシマレーザー光源のような高出力の光源に対し
てもロッド型インテグレータが破壊されることなく、ソ
ラリゼーションが良好に抑制され、光化学反応による汚
染物質の形成も低減される。
を介して形成される集光点とロッド型オプティカルイン
テグレータ（以下、単に「ロッド型インテグレータ」と
いう）の入射面との間には所定の間隔が確保されてい
る。具体的には、この間隔は、ロッド型オプティカルイ
ンテグレータの入射面に作用するエネルギが所定値より
も小さくなるように設定されている。したがって、ロッ
ド型インテグレータの入射面に集光点が形成される従来
技術とは異なり、ロッド型インテグレータの入射面にお
いてエネルギ集中が起こることなく、入射面に作用する
エネルギが従来技術に比べて大幅に低減される。その結
果、エキシマレーザー光源のような高出力の光源に対し
てもロッド型インテグレータが破壊されることなく、ソ
ラリゼーションが良好に抑制され、光化学反応による汚
染物質の形成も低減される。
【００１０】したがって、本発明の照明光学装置を組み
込んだ露光装置では、エキシマレーザー光源のような高
出力の光源を用いてもロッド型インテグレータが破壊さ
れることがないので、安定的で良好な露光条件のもと
で、良好な投影露光を行うことができる。また、本発明
の照明光学装置を用いて被照射面上に配置されたマスク
のパターンを感光性基板上に露光する工程を含む半導体
デバイスの製造方法では、安定的で良好な露光条件のも
とで投影露光を行うことができるので、高いスループッ
トで良好な半導体デバイスを製造することができる。
込んだ露光装置では、エキシマレーザー光源のような高
出力の光源を用いてもロッド型インテグレータが破壊さ
れることがないので、安定的で良好な露光条件のもと
で、良好な投影露光を行うことができる。また、本発明
の照明光学装置を用いて被照射面上に配置されたマスク
のパターンを感光性基板上に露光する工程を含む半導体
デバイスの製造方法では、安定的で良好な露光条件のも
とで投影露光を行うことができるので、高いスループッ
トで良好な半導体デバイスを製造することができる。
【００１１】本発明の実施例を、添付図面に基づいて説
明する。図１は、本発明の第１実施例にかかる照明光学
装置を備えた露光装置の構成を概略的に示す図である。
また、図２は、図１の照明光学装置のうちエキシマレー
ザー光源１から結像光学系７までの構成を示す斜視図で
ある。ただし、図２において、一対の円錐プリズム（３
ａ、３ｂ）および一対の角錐プリズム（４ａ、４ｂ）の
図示を省略している。さらに、図３は、図１の照明光学
装置のうちシリンドリカルエキスパンダー（２ａ、２
ｂ）から一対の角錐プリズム（４ａ、４ｂ）までの構成
を示す斜視図である。
明する。図１は、本発明の第１実施例にかかる照明光学
装置を備えた露光装置の構成を概略的に示す図である。
また、図２は、図１の照明光学装置のうちエキシマレー
ザー光源１から結像光学系７までの構成を示す斜視図で
ある。ただし、図２において、一対の円錐プリズム（３
ａ、３ｂ）および一対の角錐プリズム（４ａ、４ｂ）の
図示を省略している。さらに、図３は、図１の照明光学
装置のうちシリンドリカルエキスパンダー（２ａ、２
ｂ）から一対の角錐プリズム（４ａ、４ｂ）までの構成
を示す斜視図である。
【００１２】なお、図１（ａ）において、露光装置の光
軸ＡＸに平行にＺ軸を、光軸ＡＸに垂直な面内において
図１（ａ）の紙面に平行な方向にＹ軸を、光軸ＡＸに垂
直な面内において図１（ａ）の紙面に垂直な方向にＸ軸
をそれぞれ設定している。したがって、Ｙ方向に沿って
露光装置を見た図１（ｂ）では、光軸ＡＸに垂直な面内
において紙面に平行な方向がＸ軸となり、紙面に垂直な
方向がＹ軸となっている。
軸ＡＸに平行にＺ軸を、光軸ＡＸに垂直な面内において
図１（ａ）の紙面に平行な方向にＹ軸を、光軸ＡＸに垂
直な面内において図１（ａ）の紙面に垂直な方向にＸ軸
をそれぞれ設定している。したがって、Ｙ方向に沿って
露光装置を見た図１（ｂ）では、光軸ＡＸに垂直な面内
において紙面に平行な方向がＸ軸となり、紙面に垂直な
方向がＹ軸となっている。
【００１３】図１の露光装置は、露光光を供給するため
の光源として、たとえば２４８ｎｍまたは１９３ｎｍの
波長を持つレーザ光を供給するエキシマレーザー光源１
を備えている。エキシマレーザー光源１は、Ｙ方向に沿
って細長く延びた矩形状の断面を有するほぼ平行な光束
を射出する。エキシマレーザー光源１から射出された矩
形状の光束は、一対のシリンドリカルレンズ２ａおよび
２ｂからなるシリンドリカルエキスパンダー２に入射す
る。各シリンドリカルレンズ２ａおよび２ｂは、図１
（ｂ）の紙面内（ＸＺ平面内）において負の屈折力およ
び正の屈折力をそれぞれ有し、図１（ａ）の紙面内（Ｙ
Ｚ平面内）において平行平面板として機能する。したが
って、シリンドリカルエキスパンダー２に入射した矩形
状の光束は、図１（ｂ）の紙面内において拡大され、ほ
ぼ正方形の断面を有する光束に整形される。
の光源として、たとえば２４８ｎｍまたは１９３ｎｍの
波長を持つレーザ光を供給するエキシマレーザー光源１
を備えている。エキシマレーザー光源１は、Ｙ方向に沿
って細長く延びた矩形状の断面を有するほぼ平行な光束
を射出する。エキシマレーザー光源１から射出された矩
形状の光束は、一対のシリンドリカルレンズ２ａおよび
２ｂからなるシリンドリカルエキスパンダー２に入射す
る。各シリンドリカルレンズ２ａおよび２ｂは、図１
（ｂ）の紙面内（ＸＺ平面内）において負の屈折力およ
び正の屈折力をそれぞれ有し、図１（ａ）の紙面内（Ｙ
Ｚ平面内）において平行平面板として機能する。したが
って、シリンドリカルエキスパンダー２に入射した矩形
状の光束は、図１（ｂ）の紙面内において拡大され、ほ
ぼ正方形の断面を有する光束に整形される。
【００１４】なお、ビーム断面の矩形比を適宜変化させ
ることができるように、一対のシリンドリカルレンズ２
ａおよび２ｂが全体としてアフォーカルズームレンズを
構成していることが好ましい。シリンドリカルエキスパ
ンダー２からの射出光束は、一対の円錐プリズム（３
ａ、３ｂ）および一対の角錐プリズム（４ａ、４ｂ）を
介して、焦点距離が可変のコンデンサー光学系５に入射
する。一対の円錐プリズム（３ａ、３ｂ）および一対の
角錐プリズム（４ａ、４ｂ）の構成および作用について
は後述する。以下の説明では、シリンドリカルエキスパ
ンダー２からの射出光束が一対の円錐プリズム（３ａ、
３ｂ）および一対の角錐プリズム（４ａ、４ｂ）をその
まま（断面形状を保持したまま）通過するものとする。
ることができるように、一対のシリンドリカルレンズ２
ａおよび２ｂが全体としてアフォーカルズームレンズを
構成していることが好ましい。シリンドリカルエキスパ
ンダー２からの射出光束は、一対の円錐プリズム（３
ａ、３ｂ）および一対の角錐プリズム（４ａ、４ｂ）を
介して、焦点距離が可変のコンデンサー光学系５に入射
する。一対の円錐プリズム（３ａ、３ｂ）および一対の
角錐プリズム（４ａ、４ｂ）の構成および作用について
は後述する。以下の説明では、シリンドリカルエキスパ
ンダー２からの射出光束が一対の円錐プリズム（３ａ、
３ｂ）および一対の角錐プリズム（４ａ、４ｂ）をその
まま（断面形状を保持したまま）通過するものとする。
【００１５】コンデンサー光学系５を介した光束は、光
軸ＡＸ上の点Ｆで集光した後に、ほぼ正方形の断面を有
するロッド型インテグレータ６に入射する。ロッド型イ
ンテグレータ６は、石英ガラスや蛍石のような硝子材料
からなる内面反射型のガラスロッドであり、内部と外部
との境界面すなわち内面での全反射を利用して集光点を
通りロッド入射面に平行な面に沿って内面反射数に応じ
た数の光源像を形成する。ここで、形成される光源像の
ほとんどは虚像であるが、中心（集光点）の光源像のみ
が実像となる。すなわち、ロッド型インテグレータ６に
入射した光束は、内面反射により角度方向に分割され、
集光点Ｆを通りその入射面６ａに平行な面に沿って多数
の光源像が形成される。
軸ＡＸ上の点Ｆで集光した後に、ほぼ正方形の断面を有
するロッド型インテグレータ６に入射する。ロッド型イ
ンテグレータ６は、石英ガラスや蛍石のような硝子材料
からなる内面反射型のガラスロッドであり、内部と外部
との境界面すなわち内面での全反射を利用して集光点を
通りロッド入射面に平行な面に沿って内面反射数に応じ
た数の光源像を形成する。ここで、形成される光源像の
ほとんどは虚像であるが、中心（集光点）の光源像のみ
が実像となる。すなわち、ロッド型インテグレータ６に
入射した光束は、内面反射により角度方向に分割され、
集光点Ｆを通りその入射面６ａに平行な面に沿って多数
の光源像が形成される。
【００１６】ロッド型インテグレータ６によりその入射
側に形成された多数の光源像からの光束は、その射出面
において重畳された後、結像光学系７を介して所定のパ
ターンが形成されたマスク８を均一照明する。ここで、
結像光学系７は、ロッド型インテグレータ６の射出面と
マスク８（ひいては後述するウエハ１０）とを共役に結
んでいる。したがって、マスク８上には、ロッド型イン
テグレータ６の断面形状と相似なほぼ正方形の照野が形
成される。マスク８のパターンを透過した光束は、投影
光学系９を介して、感光性基板であるウエハ１０上にマ
スクパターンの像を形成する。こうして、投影光学系９
の光軸ＡＸと直交する平面（ＸＹ平面）内においてウエ
ハ１０を二次元的に駆動制御しながら投影露光を行うこ
とにより、ウエハ１０の各露光領域にはマスク８のパタ
ーンが逐次露光される。
側に形成された多数の光源像からの光束は、その射出面
において重畳された後、結像光学系７を介して所定のパ
ターンが形成されたマスク８を均一照明する。ここで、
結像光学系７は、ロッド型インテグレータ６の射出面と
マスク８（ひいては後述するウエハ１０）とを共役に結
んでいる。したがって、マスク８上には、ロッド型イン
テグレータ６の断面形状と相似なほぼ正方形の照野が形
成される。マスク８のパターンを透過した光束は、投影
光学系９を介して、感光性基板であるウエハ１０上にマ
スクパターンの像を形成する。こうして、投影光学系９
の光軸ＡＸと直交する平面（ＸＹ平面）内においてウエ
ハ１０を二次元的に駆動制御しながら投影露光を行うこ
とにより、ウエハ１０の各露光領域にはマスク８のパタ
ーンが逐次露光される。
【００１７】第１実施例では、図１および図２に示すよ
うに、コンデンサー光学系５を介して形成される集光点
Ｆとロッド型インテグレータ６の入射面６ａとの間には
所定の間隔Ｌ１が確保されている。したがって、ロッド
型インテグレータの入射面に集光点が形成される従来技
術とは異なり、第１実施例のロッド型インテグレータ６
の入射面６ａにおいてエネルギ集中が起こることなく、
入射面６ａに作用するエネルギが従来技術に比べて大幅
に低減される。その結果、エキシマレーザー光源のよう
な高出力の光源に対してもロッド型インテグレータ６が
破壊されることなく、ソラリゼーションが良好に抑制さ
れ、光化学反応による汚染物質の形成も低減される。
うに、コンデンサー光学系５を介して形成される集光点
Ｆとロッド型インテグレータ６の入射面６ａとの間には
所定の間隔Ｌ１が確保されている。したがって、ロッド
型インテグレータの入射面に集光点が形成される従来技
術とは異なり、第１実施例のロッド型インテグレータ６
の入射面６ａにおいてエネルギ集中が起こることなく、
入射面６ａに作用するエネルギが従来技術に比べて大幅
に低減される。その結果、エキシマレーザー光源のよう
な高出力の光源に対してもロッド型インテグレータ６が
破壊されることなく、ソラリゼーションが良好に抑制さ
れ、光化学反応による汚染物質の形成も低減される。
【００１８】第１実施例では、ロッド型インテグレータ
６の破壊を回避するとともにロッド型インテグレータ６
の入射面６ａでの光損失を回避するために、集光点Ｆと
ロッド型インテグレータ６の入射面６ａとの間に確保す
べき間隔Ｌ１は、次の条件式（１）を満足することが好
ましい。 ０．１ｍｍ≦Ｌ１≦ｄ／（２× tanα） （１） ここで、ｄはロッド型インテグレータ６の正方形断面に
おける一辺の長さ（ｍｍ）である。また、αはロッド型
インテグレータ６へ入射する入射光束の最大入射角であ
る。
６の破壊を回避するとともにロッド型インテグレータ６
の入射面６ａでの光損失を回避するために、集光点Ｆと
ロッド型インテグレータ６の入射面６ａとの間に確保す
べき間隔Ｌ１は、次の条件式（１）を満足することが好
ましい。 ０．１ｍｍ≦Ｌ１≦ｄ／（２× tanα） （１） ここで、ｄはロッド型インテグレータ６の正方形断面に
おける一辺の長さ（ｍｍ）である。また、αはロッド型
インテグレータ６へ入射する入射光束の最大入射角であ
る。
【００１９】間隔Ｌ１が条件式（１）の下限値を下回る
と、集光点Ｆとロッド型インテグレータ６の入射面６ａ
との間隔が短くなりすぎて、入射面６ａに作用するエネ
ルギが大きくなり、ロッド型インテグレータ６の破壊が
起こるので好ましくない。一方、間隔Ｌ１が条件式
（１）の上限値を上回ると、集光点Ｆとロッド型インテ
グレータ６の入射面６ａとの間隔が広くなりすぎて、入
射光束の全部が入射面６ａに入射することができなくな
り、入射面６ａで光損失（エネルギ損失）が発生するの
で好ましくない。なお、最適な間隔Ｌ１opは、使用する
レーザー光源の出力エネルギの大きさおよび出力ビーム
の断面形状などに応じて、条件式（１）の範囲内で規定
される。
と、集光点Ｆとロッド型インテグレータ６の入射面６ａ
との間隔が短くなりすぎて、入射面６ａに作用するエネ
ルギが大きくなり、ロッド型インテグレータ６の破壊が
起こるので好ましくない。一方、間隔Ｌ１が条件式
（１）の上限値を上回ると、集光点Ｆとロッド型インテ
グレータ６の入射面６ａとの間隔が広くなりすぎて、入
射光束の全部が入射面６ａに入射することができなくな
り、入射面６ａで光損失（エネルギ損失）が発生するの
で好ましくない。なお、最適な間隔Ｌ１opは、使用する
レーザー光源の出力エネルギの大きさおよび出力ビーム
の断面形状などに応じて、条件式（１）の範囲内で規定
される。
【００２０】ここで、一例として、第１実施例の数値例
を示す。今、ロッド型インテグレータ６の長さＬINを１
０００ｍｍとし、ロッド型インテグレータ６により形成
される光源像の数（ロッド型インテグレータ６による分
割数）を１０２４個（３２個×３２個）とし、ロッド型
インテグレータ６の断面の一辺の長さｄを１０ｍｍとす
ると、α＝tan -1〔３２×（ｄ／２）／ＬIN〕＝９．１
°となる。従って、この場合には、上記条件式（１）よ
り、間隔Ｌ１は、０．１ｍｍから３１．２５ｍｍの範囲
内に設定すれば良い。なお、ロッド型インテグレータ６
の長さＬINは、所定の光学性能を維持する事、製造上並
びに装置のコンパクト化の観点から１．５ｍ以下、即ち
ＬIN≦１５００ｍｍとすることが望ましい。
を示す。今、ロッド型インテグレータ６の長さＬINを１
０００ｍｍとし、ロッド型インテグレータ６により形成
される光源像の数（ロッド型インテグレータ６による分
割数）を１０２４個（３２個×３２個）とし、ロッド型
インテグレータ６の断面の一辺の長さｄを１０ｍｍとす
ると、α＝tan -1〔３２×（ｄ／２）／ＬIN〕＝９．１
°となる。従って、この場合には、上記条件式（１）よ
り、間隔Ｌ１は、０．１ｍｍから３１．２５ｍｍの範囲
内に設定すれば良い。なお、ロッド型インテグレータ６
の長さＬINは、所定の光学性能を維持する事、製造上並
びに装置のコンパクト化の観点から１．５ｍ以下、即ち
ＬIN≦１５００ｍｍとすることが望ましい。
【００２１】次に、一対の円錐プリズム（３ａ、３ｂ）
および一対の角錐プリズム（４ａ、４ｂ）の構成および
作用について説明する。図１および図３に示すように、
第１円錐プリズム３ａの光源側の面は、光軸ＡＸに垂直
な平面状に形成されている。また、第１円錐プリズム３
ａのマスク側の面は、光軸ＡＸに関して対称で且つマス
クに向かって凹状の円錐面（円錐体の側面）状に形成さ
れている。一方、第２円錐プリズム３ｂの光源側の面
は、光軸ＡＸに関して対称で且つ光源に向かって凸状の
円錐面状に形成されている。また、第２円錐プリズム３
ｂのマスク側の面は、光軸ＡＸに垂直な平面状に形成さ
れている。
および一対の角錐プリズム（４ａ、４ｂ）の構成および
作用について説明する。図１および図３に示すように、
第１円錐プリズム３ａの光源側の面は、光軸ＡＸに垂直
な平面状に形成されている。また、第１円錐プリズム３
ａのマスク側の面は、光軸ＡＸに関して対称で且つマス
クに向かって凹状の円錐面（円錐体の側面）状に形成さ
れている。一方、第２円錐プリズム３ｂの光源側の面
は、光軸ＡＸに関して対称で且つ光源に向かって凸状の
円錐面状に形成されている。また、第２円錐プリズム３
ｂのマスク側の面は、光軸ＡＸに垂直な平面状に形成さ
れている。
【００２２】第１円錐プリズム３ａのマスク側の偏角面
と第２円錐プリズム３ｂの光源側の偏角面とは互いに平
行であり、第１円錐プリズム３ａおよび第２円錐プリズ
ム３ｂのうち少なくとも一方が光軸ＡＸに沿って移動可
能に構成されている。したがって、第１円錐プリズム３
ａのマスク側の偏角面と第２円錐プリズム３ｂの光源側
の偏角面とが接する第１状態において、一対の円錐プリ
ズム（３ａ、３ｂ）は平行平面板として機能する。すな
わち、第１状態では、一対の円錐プリズム（３ａ、３
ｂ）への入射光束は断面形状を保持したまま射出され
る。
と第２円錐プリズム３ｂの光源側の偏角面とは互いに平
行であり、第１円錐プリズム３ａおよび第２円錐プリズ
ム３ｂのうち少なくとも一方が光軸ＡＸに沿って移動可
能に構成されている。したがって、第１円錐プリズム３
ａのマスク側の偏角面と第２円錐プリズム３ｂの光源側
の偏角面とが接する第１状態において、一対の円錐プリ
ズム（３ａ、３ｂ）は平行平面板として機能する。すな
わち、第１状態では、一対の円錐プリズム（３ａ、３
ｂ）への入射光束は断面形状を保持したまま射出され
る。
【００２３】これに対して、第１円錐プリズム３ａのマ
スク側の偏角面と第２円錐プリズム３ｂの光源側の偏角
面とが間隔を隔てた第２状態では、一対の円錐プリズム
（３ａ、３ｂ）への入射光線は光軸ＡＸを中心とした径
方向に沿って外側へ等距離だけシフトされる。その結
果、第２状態では、正方形の断面を有する入射光束は、
一対の円錐プリズム（３ａ、３ｂ）を介して、図３に示
すように中空正方形断面を有する光束に整形される。こ
こで、中空正方形とは、共通の中心（この場合光軸Ａ
Ｘ）を有する外側正方形と内側正方形とで画成される形
状である。
スク側の偏角面と第２円錐プリズム３ｂの光源側の偏角
面とが間隔を隔てた第２状態では、一対の円錐プリズム
（３ａ、３ｂ）への入射光線は光軸ＡＸを中心とした径
方向に沿って外側へ等距離だけシフトされる。その結
果、第２状態では、正方形の断面を有する入射光束は、
一対の円錐プリズム（３ａ、３ｂ）を介して、図３に示
すように中空正方形断面を有する光束に整形される。こ
こで、中空正方形とは、共通の中心（この場合光軸Ａ
Ｘ）を有する外側正方形と内側正方形とで画成される形
状である。
【００２４】第１角錐プリズム４ａの光源側の面は、図
１および図３に示すように、光軸ＡＸに垂直な平面状に
形成されている。また、第１角錐プリズム４ａのマスク
側の面は、光軸ＡＸに関して対称で且つマスクに向かっ
て凹状の正四角錐面（正四角錐体の側面）状に形成され
ている。一方、第２角錐プリズム４ｂの光源側の面は、
光軸ＡＸに関して対称で且つ光源に向かって凸状の正四
角錐面状に形成されている。また、第２角錐プリズム４
ｂのマスク側の面は、光軸ＡＸに垂直な平面状に形成さ
れている。
１および図３に示すように、光軸ＡＸに垂直な平面状に
形成されている。また、第１角錐プリズム４ａのマスク
側の面は、光軸ＡＸに関して対称で且つマスクに向かっ
て凹状の正四角錐面（正四角錐体の側面）状に形成され
ている。一方、第２角錐プリズム４ｂの光源側の面は、
光軸ＡＸに関して対称で且つ光源に向かって凸状の正四
角錐面状に形成されている。また、第２角錐プリズム４
ｂのマスク側の面は、光軸ＡＸに垂直な平面状に形成さ
れている。
【００２５】第１角錐プリズム４ａのマスク側の４つの
偏角面と第２角錐プリズム４ｂの光源側の４つの偏角面
とは互いに平行であり、第１角錐プリズム４ａおよび第
２角錐プリズム４ｂのうち少なくとも一方が光軸ＡＸに
沿って移動可能に構成されている。したがって、第１角
錐プリズム４ａのマスク側の偏角面と第２角錐プリズム
４ｂの光源側の偏角面とが接する第１状態において、一
対の角錐プリズム（４ａ、４ｂ）は平行平面板として機
能する。すなわち、第１状態では、一対の角錐プリズム
（４ａ、４ｂ）への入射光束は断面形状を保持したまま
射出される。
偏角面と第２角錐プリズム４ｂの光源側の４つの偏角面
とは互いに平行であり、第１角錐プリズム４ａおよび第
２角錐プリズム４ｂのうち少なくとも一方が光軸ＡＸに
沿って移動可能に構成されている。したがって、第１角
錐プリズム４ａのマスク側の偏角面と第２角錐プリズム
４ｂの光源側の偏角面とが接する第１状態において、一
対の角錐プリズム（４ａ、４ｂ）は平行平面板として機
能する。すなわち、第１状態では、一対の角錐プリズム
（４ａ、４ｂ）への入射光束は断面形状を保持したまま
射出される。
【００２６】一方、第１角錐プリズム４ａのマスク側の
偏角面と第２角錐プリズム４ｂの光源側の偏角面とが間
隔を隔てた第２状態では、一対の角錐プリズム（４ａ、
４ｂ）への入射光束はＸ軸およびＹ軸に対してそれぞれ
４５度だけ傾いた４本の放射軸線に沿って光軸ＡＸから
４隅に向かって平行移動する。その結果、第２状態で
は、正方形の断面を有する入射光束は、一対の角錐プリ
ズム（４ａ、４ｂ）を介して、図３に示すように正方形
断面を有する４つの光束からなる光束群に整形される。
ここで、一対の角錐プリズム（４ａ、４ｂ）を介して形
成される各光束の断面はほぼ正方形であり、各光束の中
心は光軸ＡＸを中心とする正方形の４隅とほぼ一致して
いる。
偏角面と第２角錐プリズム４ｂの光源側の偏角面とが間
隔を隔てた第２状態では、一対の角錐プリズム（４ａ、
４ｂ）への入射光束はＸ軸およびＹ軸に対してそれぞれ
４５度だけ傾いた４本の放射軸線に沿って光軸ＡＸから
４隅に向かって平行移動する。その結果、第２状態で
は、正方形の断面を有する入射光束は、一対の角錐プリ
ズム（４ａ、４ｂ）を介して、図３に示すように正方形
断面を有する４つの光束からなる光束群に整形される。
ここで、一対の角錐プリズム（４ａ、４ｂ）を介して形
成される各光束の断面はほぼ正方形であり、各光束の中
心は光軸ＡＸを中心とする正方形の４隅とほぼ一致して
いる。
【００２７】したがって、一対の円錐プリズム（３ａ、
３ｂ）および一対の角錐プリズム（４ａ、４ｂ）をとも
に第１状態に設定することにより、コンデンサー光学系
５の瞳面において正方形状の光源を形成して、いわゆる
通常照明を行うことができる。また、一対の円錐プリズ
ム（３ａ、３ｂ）を第１状態または第２状態に設定する
とともに一対の角錐プリズム（４ａ、４ｂ）を第２状態
に設定することにより、コンデンサー光学系５の瞳面に
おいて４極状の光源（正方形断面または中空正方形断面
を有する４つの光束からなる）を形成して、いわゆる４
極変形照明を行うことができる。さらに、一対の円錐プ
リズム（３ａ、３ｂ）を第２状態に設定するとともに一
対の角錐プリズム（４ａ、４ｂ）を第１状態に設定する
ことにより、コンデンサー光学系５の瞳面において輪帯
状の光源を形成して、いわゆる輪帯変形照明を行うこと
ができる。
３ｂ）および一対の角錐プリズム（４ａ、４ｂ）をとも
に第１状態に設定することにより、コンデンサー光学系
５の瞳面において正方形状の光源を形成して、いわゆる
通常照明を行うことができる。また、一対の円錐プリズ
ム（３ａ、３ｂ）を第１状態または第２状態に設定する
とともに一対の角錐プリズム（４ａ、４ｂ）を第２状態
に設定することにより、コンデンサー光学系５の瞳面に
おいて４極状の光源（正方形断面または中空正方形断面
を有する４つの光束からなる）を形成して、いわゆる４
極変形照明を行うことができる。さらに、一対の円錐プ
リズム（３ａ、３ｂ）を第２状態に設定するとともに一
対の角錐プリズム（４ａ、４ｂ）を第１状態に設定する
ことにより、コンデンサー光学系５の瞳面において輪帯
状の光源を形成して、いわゆる輪帯変形照明を行うこと
ができる。
【００２８】以上のように、一対の円錐プリズム（３
ａ、３ｂ）および一対の角錐プリズム（４ａ、４ｂ）
は、コンデンサー光学系５の瞳面において輪帯状の光源
または光軸ＡＸに対して偏心した複数（この場合は４
つ）の光源を形成するための光源形状変更手段を構成し
ている。第１実施例では、一対の円錐プリズム（３ａ、
３ｂ）および一対の角錐プリズム（４ａ、４ｂ）をシリ
ンドリカルエキスパンダー２とコンデンサー光学系５の
瞳面との間の光路中に配置することによってコンデンサ
ー光学系５の瞳面において変形光源を形成しているが、
ロッド型インテグレータ６と結像光学系７の瞳面との間
の光路中に配置することによって結像光学系７の瞳面に
おいて変形光源を形成することもできる。
ａ、３ｂ）および一対の角錐プリズム（４ａ、４ｂ）
は、コンデンサー光学系５の瞳面において輪帯状の光源
または光軸ＡＸに対して偏心した複数（この場合は４
つ）の光源を形成するための光源形状変更手段を構成し
ている。第１実施例では、一対の円錐プリズム（３ａ、
３ｂ）および一対の角錐プリズム（４ａ、４ｂ）をシリ
ンドリカルエキスパンダー２とコンデンサー光学系５の
瞳面との間の光路中に配置することによってコンデンサ
ー光学系５の瞳面において変形光源を形成しているが、
ロッド型インテグレータ６と結像光学系７の瞳面との間
の光路中に配置することによって結像光学系７の瞳面に
おいて変形光源を形成することもできる。
【００２９】ところで、ロッド型インテグレータ６の入
射側に形成される光源像の数は、ロッド型インテグレー
タ６における内面反射数に依存する。ここで、内面反射
数はロッド型インテグレータ６の長さおよび入射光束の
ＮＡに依存し、入射光束のＮＡはコンデンサー光学系５
の焦点距離に依存して変化する。第１実施例では、コン
デンサー光学系５の焦点距離を適宜変化させることによ
り、集光点Ｆの位置を不変に保ちながらロッド型インテ
グレータ６に入射する光束の集光状態（ＮＡなど）を変
化させることができる。換言すると、コンデンサー光学
系５の焦点距離を適宜変化させることにより、ロッド型
インテグレータ６の破壊を確実に回避しながら形成され
る光源像の数を調整することができる。
射側に形成される光源像の数は、ロッド型インテグレー
タ６における内面反射数に依存する。ここで、内面反射
数はロッド型インテグレータ６の長さおよび入射光束の
ＮＡに依存し、入射光束のＮＡはコンデンサー光学系５
の焦点距離に依存して変化する。第１実施例では、コン
デンサー光学系５の焦点距離を適宜変化させることによ
り、集光点Ｆの位置を不変に保ちながらロッド型インテ
グレータ６に入射する光束の集光状態（ＮＡなど）を変
化させることができる。換言すると、コンデンサー光学
系５の焦点距離を適宜変化させることにより、ロッド型
インテグレータ６の破壊を確実に回避しながら形成され
る光源像の数を調整することができる。
【００３０】図４は、本発明の第２実施例にかかる照明
光学装置を備えた露光装置の構成を概略的に示す図であ
る。第２実施例は、第１実施例と類似の構成を有する。
しかしながら、第１実施例ではほぼ正方形の断面を有す
るロッド型インテグレータ６を用いているのに対し、第
２実施例ではＹ方向に沿って細長く延びた矩形状の断面
を有するロッド型インテグレータ６０を用いている点だ
けが基本的に相違している。したがって、図４におい
て、第１実施例の構成要素と同様の機能を有する要素に
は図１と同じ参照符号を付している。以下、第１実施例
との相違点に着目して、第２実施例を説明する。
光学装置を備えた露光装置の構成を概略的に示す図であ
る。第２実施例は、第１実施例と類似の構成を有する。
しかしながら、第１実施例ではほぼ正方形の断面を有す
るロッド型インテグレータ６を用いているのに対し、第
２実施例ではＹ方向に沿って細長く延びた矩形状の断面
を有するロッド型インテグレータ６０を用いている点だ
けが基本的に相違している。したがって、図４におい
て、第１実施例の構成要素と同様の機能を有する要素に
は図１と同じ参照符号を付している。以下、第１実施例
との相違点に着目して、第２実施例を説明する。
【００３１】第２実施例において、エキシマレーザー光
源１は、Ｙ方向に沿って細長く延びた矩形状の断面を有
するほぼ平行な光束を射出する。エキシマレーザー光源
１から射出された矩形状の光束は、第１実施例と同様に
一対のシリンドリカルレンズからなるシリンドリカルエ
キスパンダー２０に入射する。ただし、第２実施例で
は、シリンドリカルエキスパンダー２０の各シリンドリ
カルレンズは、図４（ａ）の紙面内（ＹＺ平面内）にお
いて負の屈折力および正の屈折力をそれぞれ有し、図４
（ｂ）の紙面内（ＸＺ平面内）において平行平面板とし
て機能する。したがって、シリンドリカルエキスパンダ
ー２０に入射した光束は、図４（ａ）の紙面内において
拡大され、Ｙ方向に沿ってさらに細長く延びた矩形断面
を有する光束に整形される。
源１は、Ｙ方向に沿って細長く延びた矩形状の断面を有
するほぼ平行な光束を射出する。エキシマレーザー光源
１から射出された矩形状の光束は、第１実施例と同様に
一対のシリンドリカルレンズからなるシリンドリカルエ
キスパンダー２０に入射する。ただし、第２実施例で
は、シリンドリカルエキスパンダー２０の各シリンドリ
カルレンズは、図４（ａ）の紙面内（ＹＺ平面内）にお
いて負の屈折力および正の屈折力をそれぞれ有し、図４
（ｂ）の紙面内（ＸＺ平面内）において平行平面板とし
て機能する。したがって、シリンドリカルエキスパンダ
ー２０に入射した光束は、図４（ａ）の紙面内において
拡大され、Ｙ方向に沿ってさらに細長く延びた矩形断面
を有する光束に整形される。
【００３２】シリンドリカルエキスパンダー２０からの
射出光束は、一対の円錐プリズム（３ａ、３ｂ）および
一対の角錐プリズム（４ａ、４ｂ）を介して、焦点距離
が可変のコンデンサー光学系５に入射する。コンデンサ
ー光学系５を介した光束は、光軸ＡＸ上の点Ｆで集光し
た後に、Ｙ方向に沿って細長く延びた矩形断面を有する
ロッド型インテグレータ６０に入射する。ロッド型イン
テグレータ６０に入射した光束は、内面反射により角度
方向に分割され、その入射面側に多数の光源像が形成さ
れる。ロッド型インテグレータ６０により形成された多
数の光源像からの光束は、結像光学系７を介して、マス
ク８を均一照明する。第２実施例において、マスク８上
には、ロッド型インテグレータ６０の断面形状と相似な
矩形状の照野が形成される。
射出光束は、一対の円錐プリズム（３ａ、３ｂ）および
一対の角錐プリズム（４ａ、４ｂ）を介して、焦点距離
が可変のコンデンサー光学系５に入射する。コンデンサ
ー光学系５を介した光束は、光軸ＡＸ上の点Ｆで集光し
た後に、Ｙ方向に沿って細長く延びた矩形断面を有する
ロッド型インテグレータ６０に入射する。ロッド型イン
テグレータ６０に入射した光束は、内面反射により角度
方向に分割され、その入射面側に多数の光源像が形成さ
れる。ロッド型インテグレータ６０により形成された多
数の光源像からの光束は、結像光学系７を介して、マス
ク８を均一照明する。第２実施例において、マスク８上
には、ロッド型インテグレータ６０の断面形状と相似な
矩形状の照野が形成される。
【００３３】第２実施例においても第１実施例と同様
に、コンデンサー光学系５を介して形成される集光点Ｆ
とロッド型インテグレータ６０の入射面６０ａとの間に
は所定の間隔Ｌ２が確保されている。したがって、ロッ
ド型インテグレータ６０の入射面６０ａにおいてエネル
ギ集中が起こることなく、入射面６０ａに作用するエネ
ルギが従来技術に比べて大幅に低減される。その結果、
エキシマレーザー光源のような高出力の光源に対しても
ロッド型インテグレータ６０が破壊されることなく、ソ
ラリゼーションが良好に抑制され、光化学反応による汚
染物質の形成も低減される。
に、コンデンサー光学系５を介して形成される集光点Ｆ
とロッド型インテグレータ６０の入射面６０ａとの間に
は所定の間隔Ｌ２が確保されている。したがって、ロッ
ド型インテグレータ６０の入射面６０ａにおいてエネル
ギ集中が起こることなく、入射面６０ａに作用するエネ
ルギが従来技術に比べて大幅に低減される。その結果、
エキシマレーザー光源のような高出力の光源に対しても
ロッド型インテグレータ６０が破壊されることなく、ソ
ラリゼーションが良好に抑制され、光化学反応による汚
染物質の形成も低減される。
【００３４】第２実施例では、ロッド型インテグレータ
６０が矩形断面を有するため、集光点Ｆとロッド型イン
テグレータ６０の入射面６０ａとの間に確保すべき間隔
Ｌ２は、次の条件式（２）および（３）を満足すること
が好ましい。 ０．１ｍｍ≦Ｌ２≦ｄx ／（２× tanαx ） （２） ０．１ｍｍ≦Ｌ２≦ｄy ／（２× tanαy ） （３）
６０が矩形断面を有するため、集光点Ｆとロッド型イン
テグレータ６０の入射面６０ａとの間に確保すべき間隔
Ｌ２は、次の条件式（２）および（３）を満足すること
が好ましい。 ０．１ｍｍ≦Ｌ２≦ｄx ／（２× tanαx ） （２） ０．１ｍｍ≦Ｌ２≦ｄy ／（２× tanαy ） （３）
【００３５】ここで、ｄx はＸ方向に沿ったロッド型イ
ンテグレータ６０の一方の辺の長さ（ｍｍ）であり、ｄ
y はＹ方向に沿ったロッド型インテグレータ６０の他方
の辺の長さ（ｍｍ）である。また、αx はＸＺ面内にお
けるロッド型インテグレータ６０への入射光束の最大入
射角であり、αy はＹＺ面内におけるロッド型インテグ
レータ６０への入射光束の最大入射角である。
ンテグレータ６０の一方の辺の長さ（ｍｍ）であり、ｄ
y はＹ方向に沿ったロッド型インテグレータ６０の他方
の辺の長さ（ｍｍ）である。また、αx はＸＺ面内にお
けるロッド型インテグレータ６０への入射光束の最大入
射角であり、αy はＹＺ面内におけるロッド型インテグ
レータ６０への入射光束の最大入射角である。
【００３６】間隔Ｌ２が条件式（２）および（３）の下
限値を下回ると、集光点Ｆとロッド型インテグレータ６
０の入射面６０ａとの間隔が短くなりすぎて、ロッド型
インテグレータ６０の破壊が起こるので好ましくない。
一方、間隔Ｌ２が条件式（２）および（３）の上限値を
上回ると、集光点Ｆとロッド型インテグレータ６０の入
射面６０ａとの間隔が広くなりすぎて、入射面６０ａで
光損失（エネルギ損失）が発生するので好ましくない。
限値を下回ると、集光点Ｆとロッド型インテグレータ６
０の入射面６０ａとの間隔が短くなりすぎて、ロッド型
インテグレータ６０の破壊が起こるので好ましくない。
一方、間隔Ｌ２が条件式（２）および（３）の上限値を
上回ると、集光点Ｆとロッド型インテグレータ６０の入
射面６０ａとの間隔が広くなりすぎて、入射面６０ａで
光損失（エネルギ損失）が発生するので好ましくない。
【００３７】なお、ロッド型インテグレータ６０の長さ
ＬINは、前述の第１実施例と同様に、所定の光学性能を
維持する事、製造上並びに装置のコンパクト化の観点か
ら１．５ｍ以下、即ちＬIN≦１５００ｍｍとすることが
望ましい。また、第２実施例においても、一対の円錐プ
リズム（３ａ、３ｂ）および一対の角錐プリズム（４
ａ、４ｂ）をロッド型インテグレータ６０と結像光学系
７の瞳面との間の光路中に配置することによって、結像
光学系７の瞳面において変形光源を形成することができ
ることはいうまでもない。
ＬINは、前述の第１実施例と同様に、所定の光学性能を
維持する事、製造上並びに装置のコンパクト化の観点か
ら１．５ｍ以下、即ちＬIN≦１５００ｍｍとすることが
望ましい。また、第２実施例においても、一対の円錐プ
リズム（３ａ、３ｂ）および一対の角錐プリズム（４
ａ、４ｂ）をロッド型インテグレータ６０と結像光学系
７の瞳面との間の光路中に配置することによって、結像
光学系７の瞳面において変形光源を形成することができ
ることはいうまでもない。
【００３８】前述したように、ロッド型インテグレータ
の入射側に形成される光源像の数は、ロッド型インテグ
レータにおける内面反射数に依存する。ここで、内面反
射数はロッド型インテグレータの長さおよび入射光束の
ＮＡに依存し、入射光束のＮＡはコンデンサー光学系の
焦点距離に依存して変化する。したがって、第１実施例
や第２実施例では、ロッド型インテグレータの断面（す
なわち入射面の形状）とロッド型インテグレータへの入
射光束の断面とが相似でない場合、ロッド型インテグレ
ータの入射側においてＸ方向に沿って形成される光源像
の数とＹ方向に沿って形成される光源像の数とが異なる
ことになる。
の入射側に形成される光源像の数は、ロッド型インテグ
レータにおける内面反射数に依存する。ここで、内面反
射数はロッド型インテグレータの長さおよび入射光束の
ＮＡに依存し、入射光束のＮＡはコンデンサー光学系の
焦点距離に依存して変化する。したがって、第１実施例
や第２実施例では、ロッド型インテグレータの断面（す
なわち入射面の形状）とロッド型インテグレータへの入
射光束の断面とが相似でない場合、ロッド型インテグレ
ータの入射側においてＸ方向に沿って形成される光源像
の数とＹ方向に沿って形成される光源像の数とが異なる
ことになる。
【００３９】たとえば、第２実施例の場合、Ｙ方向に沿
って細長く延びた矩形断面を有するロッド型インテグレ
ータ６０へ正方形断面の光束を入射させると、Ｘ方向に
沿って形成される光源像の数の方がＹ方向に沿って形成
される光源像の数よりも多くなる。その結果、投影光学
系９の解像度が露光面の直交方向（Ｘ軸およびＹ軸に対
応する方向）で一致しなくなり、ウエハ１０上に形成さ
れるパターンの線幅が露光面の直交方向で一致しなくな
ってしまう恐れがある。したがって、Ｘ方向に沿って形
成される光源像の数とＹ方向に沿って形成される光源像
の数とをほぼ一致させるために、ロッド型インテグレー
タの断面とロッド型インテグレータの入射面における入
射光束の断面とがほぼ相似になるようにシリンドリカル
エキスパンダーを設定することが好ましい。
って細長く延びた矩形断面を有するロッド型インテグレ
ータ６０へ正方形断面の光束を入射させると、Ｘ方向に
沿って形成される光源像の数の方がＹ方向に沿って形成
される光源像の数よりも多くなる。その結果、投影光学
系９の解像度が露光面の直交方向（Ｘ軸およびＹ軸に対
応する方向）で一致しなくなり、ウエハ１０上に形成さ
れるパターンの線幅が露光面の直交方向で一致しなくな
ってしまう恐れがある。したがって、Ｘ方向に沿って形
成される光源像の数とＹ方向に沿って形成される光源像
の数とをほぼ一致させるために、ロッド型インテグレー
タの断面とロッド型インテグレータの入射面における入
射光束の断面とがほぼ相似になるようにシリンドリカル
エキスパンダーを設定することが好ましい。
【００４０】なお、上述の第１実施例および第２実施例
に限定されることなく、ロッド型インテグレータを用い
た一般の照明光学装置において、ロッド型インテグレー
タの入射側において直交方向に形成される光源像の数を
ほぼ一致させ、ひいては露光面の直交方向で投影光学系
の解像度をほぼ一致させるためには、ロッド型インテグ
レータの断面とロッド型インテグレータの入射面におけ
る入射光束の断面とがほぼ相似になるように設定するこ
とが必要である。したがって、たとえば光源として水銀
ランプを用いた露光装置において水銀ランプからの光束
をロッド型インテグレータの入射面上に集光させて入射
面上に光源像を形成するような場合にも、ロッド型イン
テグレータの断面とその入射面上に形成される光源像の
形状とがほぼ相似になるように構成することにより、投
影光学系の解像度を露光面の直交方向でほぼ一致させる
ことができる。
に限定されることなく、ロッド型インテグレータを用い
た一般の照明光学装置において、ロッド型インテグレー
タの入射側において直交方向に形成される光源像の数を
ほぼ一致させ、ひいては露光面の直交方向で投影光学系
の解像度をほぼ一致させるためには、ロッド型インテグ
レータの断面とロッド型インテグレータの入射面におけ
る入射光束の断面とがほぼ相似になるように設定するこ
とが必要である。したがって、たとえば光源として水銀
ランプを用いた露光装置において水銀ランプからの光束
をロッド型インテグレータの入射面上に集光させて入射
面上に光源像を形成するような場合にも、ロッド型イン
テグレータの断面とその入射面上に形成される光源像の
形状とがほぼ相似になるように構成することにより、投
影光学系の解像度を露光面の直交方向でほぼ一致させる
ことができる。
【００４１】以上のように、上述の各実施例では、エキ
シマレーザー光源のような高出力の光源に対してもロッ
ド型インテグレータが破壊されることなく、さらにロッ
ド型インテグレータの入射面において光損失を発生させ
ることなく、安定的で良好な露光条件のもとで、良好な
投影露光を行うことができる。各実施例の露光装置によ
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
終的にデバイスとしての半導体装置（ＬＳＩ等）が製造
される。
シマレーザー光源のような高出力の光源に対してもロッ
ド型インテグレータが破壊されることなく、さらにロッ
ド型インテグレータの入射面において光損失を発生させ
ることなく、安定的で良好な露光条件のもとで、良好な
投影露光を行うことができる。各実施例の露光装置によ
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
終的にデバイスとしての半導体装置（ＬＳＩ等）が製造
される。
【００４２】なお、以上の説明では、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。こうして、本発明の照明
光学装置を用いて半導体デバイスを製造する場合、安定
的で良好な露光条件のもとで投影露光を行うことができ
るので、高いスループットで良好な半導体デバイスを製
造することができる。
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。こうして、本発明の照明
光学装置を用いて半導体デバイスを製造する場合、安定
的で良好な露光条件のもとで投影露光を行うことができ
るので、高いスループットで良好な半導体デバイスを製
造することができる。
【００４３】なお、上述の各実施例では、ＫｒＦ（２４
８ｎｍ）またはＡｒＦ（１９３ｎｍ）のエキシマレーザ
ー光源を用いた照明光学装置を例にとって本発明を説明
したが、エキシマレーザー光源以外の他の高出力な光源
を備えた照明光学装置に本発明を適用することができる
ことは明らかである。例えば、１５７ｎｍの波長を持つ
光を供給するＦ2 レーザ等のレーザ光源、あるいは所定
の波長の光を供給するレーザ光源とそのレーザ光源から
の光を２００ｎｍ以下の短波長の光に変換する非線型光
学素子との組合せ等からなる光源ユニット等を本発明の
光源手段として用いることも可能である。また、上述の
各実施例では、照明光学装置を備えた投影露光装置を例
にとって本発明を説明したが、マスク以外の被照射面を
均一照明するための一般的な照明光学装置に本発明を適
用することができることは明らかである。
８ｎｍ）またはＡｒＦ（１９３ｎｍ）のエキシマレーザ
ー光源を用いた照明光学装置を例にとって本発明を説明
したが、エキシマレーザー光源以外の他の高出力な光源
を備えた照明光学装置に本発明を適用することができる
ことは明らかである。例えば、１５７ｎｍの波長を持つ
光を供給するＦ2 レーザ等のレーザ光源、あるいは所定
の波長の光を供給するレーザ光源とそのレーザ光源から
の光を２００ｎｍ以下の短波長の光に変換する非線型光
学素子との組合せ等からなる光源ユニット等を本発明の
光源手段として用いることも可能である。また、上述の
各実施例では、照明光学装置を備えた投影露光装置を例
にとって本発明を説明したが、マスク以外の被照射面を
均一照明するための一般的な照明光学装置に本発明を適
用することができることは明らかである。
【００４４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の照明光学
装置では、ロッド型インテグレータの入射面に集光点が
形成される従来技術とは異なり、ロッド型インテグレー
タの入射面においてエネルギ集中が起こることなく、入
射面に作用するエネルギが従来技術に比べて大幅に低減
されるので、エキシマレーザー光源のような高出力の光
源に対してもロッド型インテグレータが破壊されること
なく、ソラリゼーションが良好に抑制され、光化学反応
による汚染物質の形成も低減される。
装置では、ロッド型インテグレータの入射面に集光点が
形成される従来技術とは異なり、ロッド型インテグレー
タの入射面においてエネルギ集中が起こることなく、入
射面に作用するエネルギが従来技術に比べて大幅に低減
されるので、エキシマレーザー光源のような高出力の光
源に対してもロッド型インテグレータが破壊されること
なく、ソラリゼーションが良好に抑制され、光化学反応
による汚染物質の形成も低減される。
【００４５】したがって、本発明の照明光学装置を組み
込んだ露光装置では、エキシマレーザー光源のような高
出力の光源を用いてもロッド型インテグレータが破壊さ
れることがないので、安定的で良好な露光条件のもと
で、スループットの高い良好な投影露光を行うことがで
きる。また、本発明の照明光学装置を用いて被照射面上
に配置されたマスクのパターンを感光性基板上に露光す
る工程を含む半導体デバイスの製造方法では、安定的で
良好な露光条件のもとで投影露光を行うことができるの
で、良好な半導体デバイスを製造することができる。
込んだ露光装置では、エキシマレーザー光源のような高
出力の光源を用いてもロッド型インテグレータが破壊さ
れることがないので、安定的で良好な露光条件のもと
で、スループットの高い良好な投影露光を行うことがで
きる。また、本発明の照明光学装置を用いて被照射面上
に配置されたマスクのパターンを感光性基板上に露光す
る工程を含む半導体デバイスの製造方法では、安定的で
良好な露光条件のもとで投影露光を行うことができるの
で、良好な半導体デバイスを製造することができる。
【図１】本発明の第１実施例にかかる照明光学装置を備
えた露光装置の構成を概略的に示す図である。
えた露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】図１の照明光学装置のうちエキシマレーザー光
源１から結像光学系７までの構成を示す斜視図である。
源１から結像光学系７までの構成を示す斜視図である。
【図３】図１の照明光学装置のうちシリンドリカルエキ
スパンダー（２ａ、２ｂ）から一対の角錐プリズム（４
ａ、４ｂ）までの構成を示す斜視図である。
スパンダー（２ａ、２ｂ）から一対の角錐プリズム（４
ａ、４ｂ）までの構成を示す斜視図である。
【図４】本発明の第２実施例にかかる照明光学装置を備
えた露光装置の構成を概略的に示す図である。
えた露光装置の構成を概略的に示す図である。
１ 光源 ２、２０ シリンドリカルエキスパンダー ３ 一対の円錐プリズム ４ 一対の角錐プリズム ５ コンデンサー光学系 ６、６０ ロッド型インテグレータ ７ 結像光学系 ８ マスク ９ 投影光学系 １０ ウエハ
Claims (10)
- 【請求項１】 光束を供給するための光源手段と、 前記光源手段からの光束を集光するためのコンデンサー
光学系と、 前記コンデンサー光学系を介して形成される集光点から
光源とは反対側に所定距離だけ間隔を隔てて配置された
入射面を有し、該入射面に入射した光束に基づいて複数
の光源を形成するためのロッド型オプティカルインテグ
レータと、 前記ロッド型オプティカルインテグレータにより形成さ
れた前記複数の光源からの光束を集光して被照射面を照
明するための結像光学系とを備えていることを特徴とす
る照明光学装置。 - 【請求項２】 前記ロッド型オプティカルインテグレー
タは、矩形状の断面を有し、 基準光軸と直交する第１軸線に沿った前記ロッド型オプ
ティカルインテグレータの一方の辺の長さをｄｘ（ｍ
ｍ）とし、前記基準光軸および前記第１軸線に直交する
第２軸線に沿った前記ロッド型オプティカルインテグレ
ータの他方の辺の長さをｄｙ（ｍｍ）とし、前記基準光
軸と前記第１軸線とを含む平面内における前記ロッド型
オプティカルインテグレータへ入射する入射光束の最大
入射角をαｘとし、前記基準光軸と前記第２軸線とを含
む平面内における前記ロッド型オプティカルインテグレ
ータへ入射する入射光束の最大入射角をαｙとすると、
前記所定距離Ｌは、 ０．１ｍｍ≦Ｌ≦ｄx ／（２× tanαx ） ０．１ｍｍ≦Ｌ≦ｄy ／（２× tanαy ） の条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の照
明光学装置。 - 【請求項３】 前記ロッド型オプティカルインテグレー
タの入射面における入射光束の断面形状が前記ロッド型
オプティカルインテグレータの断面形状とほぼ相似にな
るように、前記光源手段からの光束を所定の断面を有す
る光束に整形するための整形光学系を備えていることを
特徴とする請求項１または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、前記集光点
の位置を不変に保ちながら、前記ロッド型オプティカル
インテグレータに入射する光束の集光状態を変化させる
ために、焦点距離が可変に構成されていることを特徴と
する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の照明光学装
置。 - 【請求項５】 前記コンデンサー光学系の瞳面または前
記結像光学系の瞳面において、輪帯状の光源または基準
光軸に対して偏心した複数の光源を形成するための光源
形状変更手段を配置したことを特徴とする請求項１乃至
４のいずれか１項に記載の照明光学装置。 - 【請求項６】 前記光源形状変更手段は、第１円錐プリ
ズムと第２円錐プリズムとを有し、 前記第１円錐プリズムの被照射面側の面は、前記基準光
軸に関して対称で且つ前記被照射面に向かって凹状の円
錐面状に形成され、 前記第２円錐プリズムの光源側の面は、前記基準光軸に
関して対称で且つ前記被照射面に向かって凸状の円錐面
状に形成され、 前記第１円錐プリズムおよび前記第２円錐プリズムのう
ちの少なくとも一方が前記基準光軸に沿って移動可能に
構成されてい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】 前記光源形状変更手段は、第１角錐プリ
ズムと第２角錐プリズムとを有し、 前記第１角錐プリズムの被照射面側の面は、前記基準光
軸に関して対称で且つ前記被照射面に向かって凹状の四
角錐面状に形成され、 前記第２角錐プリズムの光源側の面は、前記基準光軸に
関して対称で且つ前記被照射面に向かって凸状の四角錐
面状に形成され、 前記第１角錐プリズムおよび前記第２角錐プリズムのう
ちの少なくとも一方が前記基準光軸に沿って移動可能に
構成されていることを特徴とする請求項５または６に記
載の照明光学装置。 - 【請求項８】 光束を供給するための光源手段と、 前記光源手段からの光束を集光するためのコンデンサー
光学系と、 前記コンデンサー光学系を介して入射した光束に基づい
て複数の光源を形成するためのロッド型オプティカルイ
ンテグレータと、 前記ロッド型オプティカルインテグレータにより形成さ
れた前記複数の光源からの光束を集光して被照射面を照
明するための結像光学系と、 前記ロッド型オプティカルインテグレータの入射面にお
ける入射光束の断面形状が前記ロッド型オプティカルイ
ンテグレータの断面形状とほぼ相似になるように、前記
光源手段からの光束を所定の断面を有する光束に整形す
るための整形光学系とを備えていることを特徴とする照
明光学装置。 - 【請求項９】 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の
照明光学装置と、前記被照射面上に配置されたマスクの
パターンを感光性基板に投影露光するための投影光学系
とを備えていることを特徴とする露光装置。 - 【請求項１０】 請求項１乃至８のいずれか１項に記載
の照明光学装置を用いて、前記被照射面上に配置された
マスクのパターンを感光性基板上に露光する工程を含む
ことを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10090959A JPH11271619A (ja) | 1998-03-19 | 1998-03-19 | 照明光学装置および該照明光学装置を備えた露光装置 |
| US09/271,081 US6236449B1 (en) | 1998-03-19 | 1999-03-17 | Illumination optical apparatus and exposure apparatus |
| DE19912464A DE19912464A1 (de) | 1998-03-19 | 1999-03-19 | Beleuchtungsoptik und mit der Beleuchtungsoptik versehene Belichtungsvorrichtung |
| US09/824,056 US20010017692A1 (en) | 1998-03-19 | 2001-04-03 | Illumination optical apparatus and exposure apparatus |
| US10/305,961 US20040012766A1 (en) | 1998-03-19 | 2002-11-29 | Illumination optical apparatus and exposure apparatus |
| US10/609,557 US20040090608A1 (en) | 1998-03-19 | 2003-07-01 | Illumination optical apparatus and exposure apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10090959A JPH11271619A (ja) | 1998-03-19 | 1998-03-19 | 照明光学装置および該照明光学装置を備えた露光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11271619A true JPH11271619A (ja) | 1999-10-08 |
Family
ID=14013043
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10090959A Pending JPH11271619A (ja) | 1998-03-19 | 1998-03-19 | 照明光学装置および該照明光学装置を備えた露光装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (4) | US6236449B1 (ja) |
| JP (1) | JPH11271619A (ja) |
| DE (1) | DE19912464A1 (ja) |
Cited By (4)
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| KR20170089952A (ko) * | 2007-11-06 | 2017-08-04 | 가부시키가이샤 니콘 | 조명 광학계, 노광 장치 및 노광 방법 |
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