JPS62123423A - 照明光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野） 本発明は、所定のパターンを投影するための照明光学系
、特に、ＩＣパターンをマスク（レティクル）からウェ
ハーへ転写するための照明光学系に関する。

（発明の背景） 縮小投影型露光装置や等倍投影型アライナ−等の露光装
置で使用される従来の照明光学系においては、像側（ウ
ェハー側）に関して照明光のｔ光線が光軸とモ行である
こと、つまり像側から見て射出瞳が無限遠にあるような
テレセントリックな光学系であることが必要である。

その理由は、像側にテレセントリックでない場合には、
焦点深度内でのデフォーカスにより像面が移動したとき
、像の大きさが犬きくなったり、逆に縮んだりして投影
倍率の誤差を生じてしまうからである。

近年、ますます高密度化が進む半導体集積回路のパター
ンの転写に際して、投影されるパターンの最小線幅が微
細化するとともに、パターンの重ね合せのために極めて
高い精度が必要とされてきているが、このような最小線
幅の微細化およびパターンの重ね合せ精度に対して、前
記像の大きさの変化が非常に有害な要因となる。そこで
、縮小投影型露光装置等に用いられる照明装置では、像
側での照明光の主光線と光軸とのモ行度（以ｆ。

テレセントリック性と称す）をなるべく良くしておく必
要がある。

このテレセントリ７り性に関しては、縮小投影型露光装
置に用いられる照明装置だけではなく、プロキシミティ
方式の露光装置に用いられる照明装置に関しても同様の
ことが言える。この場合には、ウェハーに近接して置か
れたマスク面に照明光の一１三光線力＜　、ｉＴｊ直に
当たる必要があり、例えば特刈閉５９−１６０１３４号
公報で示すように、オプティカルインテグレータの２次
光源側の面がコンデンサーレンズの前側焦点に位置させ
である。

しかしながら、像側（ウェハー側）に関して照明光の主
光線が光軸と上行となるように、つまり像側から見て射
出瞳が無限遠にあるようなテレセントリックな光学系と
なるように、オブテイカルインテグレータの２次光源側
の面を配置しても、オプティカルインテグレータに入射
する光束の強度分布にムラがある場合には、照明される
領域に場所によっては前記テレセントリック性がずれて
しまうという問題点があり、またオブテイカルインテグ
レータ付近に可変絞りを設けた場合には。

絞りの大きさによってテレセントリック性がずれてしま
うことがあるという問題点があった。

（発明の目的） 本発明は、このような従来の問題点に着目して成された
もので、オプティカルインテグレータに入射する光束の
強度分布にムラがある場合でも、テレセントリック性が
ずれたりすることがなく、また可変絞りを有する光学系
についても、絞りの大きさによってテレセントリック性
がずれたりすることがない照明光学系を提供することを
目的としている。

（発明のａ要） かかる目的を達成するための本発明の要旨は。

光源もしくは光源像の位置に焦点面を有するコリメータ
ーレンズと、該コリメーターレンズによるモ行光束中に
配置され、多数の２次光源を形成し、該２次光源からの
多光型により物体面を重畳的に照明するオプティカルイ
ンテグレータと、該オプティカルインテグレータの射出
面付近を射出瞳として形成するコンデンサーレンズとを
備えた照明光学系において、該オプティカルインテグレ
ータの入射面における光束の強度分布が不均一性を有す
る場合、該オプティカルインテグレータの位置を、前記
光束の強度分布が均一である場合の位置に対して光軸方
向あるいは光軸と垂直な方向に変移して構成し、前記光
束の強度分布が不均一・性を有していても該オプティカ
ルインテグレータの移動によりテレセントリｙり性を維
持したことを特徴とする照明光学系に存する。

そして、Ｆ記照明光学系では、オプティカルインテグレ
ータの入射面における光束の強度分布に応じて、該オプ
ティカルインテグレータを光軸方向あるいは光軸と垂直
な方向に移動した構成にすることにより、前記光束の強
度分布の不均一性に対してもテレセントリック性が保た
れるように成っている。

また、６丁変絞りを有する照明光学系の場合には、該可
変絞りの大きさに応じてオプティカルインテグレータを
光軸方向あるいは光軸と屯直な方向に移動することによ
り、テレセンドリンク性が保たれるように構成すること
もできる。

（実施例） 以ド５図面に基づいて本発明の一実施例を説明する。

第１図は一実施例に係る縮小投影型露光装置に用いられ
る照明光学系を示している。

第１図に示す照明光学系においては、光源としテ水銀ラ
ンプ１が使用されており、該水銀ランプｌの周囲には、
水銀ランプ１からの光線を第２焦点３に結像する楕円鏡
２が配置されている。

この第２焦点３に前側焦点面を−・致させてコリメータ
ーレンズ４が配置されている。コリメーターレンズ４か
らの刊行光束中には、水銀ランプ１の中心部の穴によっ
て光のこない部分、すなわち光束の中抜は部分（図の斜
線で示した部分）をなくすためにコーン状プリズム５が
配置されている。このコーン状プリズム５は、コリメー
ターレンズ４からの平行光束の幅を縮小して光束の中抜
は部分をなくしている。

コーン状プリズム５からの平行光束中には、第２図（ａ
）に示すようなオプティカルインテグレータ６が配置さ
れている。このオプティカルインテグレータ６は第２図
（ｂ）に示すような四角柱状の光学要素６０を集合して
できている。各光学要素６０はその空気換′Ｈ長が入射
面６０ａおよび射出面６０ｂの焦点距離と等しくなって
いる。しだがって、各光学要素６０の入射面６０ａに入
射したｆ行光束は、各光学要ｇ６０の射出面６０ｂに焦
点を結び、各光学要素６０の射出面６０ｂには２次光源
像がそれぞれ形成される。すなわち、オプティカルイン
テグレータ６の入射面６ａに入射した平行光束は、その
射出面６ｂに多数の２次光源像として結像される。

該オプティカルインテグレータ６の射出面６ｂの近傍に
は絞り７が設けられており、該オプティカルインテグレ
ータ６と絞り７とは光軸方向および光軸に垂直な方向に
一体的に移動可能に成っている。

絞り７の後方にはコンデンサーレンズ８およびマスク９
が配置されており、該マスク９はコンデンサーレンズ８
に関してオプティカルインテグレータ６の入射面６ａと
共役な位置に配置されている。したがって、オプティカ
ルインテグレータ６の各光学要素６０の入射面６０ａは
マスク９のＬに重ね合せて結像され、これによってマス
ク９が均一に照明されるように成っている。

該マスク９の後方には、マスク９をウェノ＼−１３に投
影する投影レンズ１０．１２が配置され、該投影レンズ
１０．１２間には対物レンズ絞り１１が配置されている
。ここで、絞り７はコンデンサーレンズ８および投影レ
ンズ前群１０に関して対物レンズ絞り１１と共役な位置
に配置されており、かつ投影レンズ後群１２の前側焦点
は対物レンズ絞り１１とほぼ一致している。

また、絞り７の像がコンデンサーレンズ８．投影レンズ
前群１０を経て対物レンズ絞り１１の付近に球面収差な
く結像するように、該コンデンサーレンズ８が設計され
ている。また、投影レンズ後群１２についてもウェハー
１３の側から入射する平行光線について球面収差が１・
分補正されているものとする。

ヒ記構成を有する照明光学系では、水銀ランプ１を出た
光線は楕円鏡２によって一度その第２焦点３の結像し、
コリメーターレンズ４によって平行光束となる。この平
行光束は、コーン状プリズム５によってその幅を縮小さ
れ、これによって図の斜線で示す光束の中抜は部分がな
くされてオプティカルインテグレータ６の入射面６ａに
入射する。

各光学要素６００Å射面６０ａに入射した平行光束は、
各光学要素６０の射出面６０ｂに焦点を結び、各光学要
素６０の射出面６０ｂには２次光源像がそれぞれ形成さ
れる。すなわち、オプテイカルインテグレータ６の射出
面６ｂに多数の２次光源像が形成される。該多数の２次
光源像からの多光束によってマスク９が重畳的に照明さ
れ、これによってマスク９が均一に照明される。そして
、マスク９は投影レンズｉｏ、１２によってウェハー１
３に投影される。

ところで、前記絞り７はコンデンサーレンズ８および投
影レンズ前群１０を経て対物レンズ絞り１１の付近に結
像され（この結像倍率をβｐとする）、かつ投影レンズ
後群１２の前側焦点を対物レンズ絞り１１とほぼ一致さ
せであるので、ウェハー１３側から見た対物レンズ絞り
１１の像は無限遠に見え、すなわちウェハー１３側に関
して照明光の１＝光線が第１図の破線で示すように光軸
とｆ行となり、テレセントリックに照明されるはずであ
る。

ところが、Ｌ記照明光学系において、第５図に示すよう
な強度Ｉの分布が一様でない平行光束がオプティカルイ
ンテグレータ６に入射した場合には、以下に詳しく述べ
る理由からテレセントリック性がくずれてしまう。

絞り７の像を対物レンズ絞り１１の位置に球面収差なく
結像した状態を該対物レンズ絞り１１の部分で見たスポ
ットダイアグラムが第３図で示されている。ここで、第
３図（ａ）はウェハー１３１゜で像面の端の方に結像す
る光線を選んだときのもので、第３図（ｂ）はウェハー
１３ｈで像面の中心に結像する光線を選んだときのもの
である。すなわち、第３図はオプテイカルインテグレー
タ６の２次光源側、つまりオプティカルインテグレータ
６の射出面６ｂの共役像を見たものであり、第３図にお
ける各スポットは前記各光学要素６０の射出面６０ｂに
結像した２次光源の対物レンズ絞りｆｍｌ二での像に対
応する。

第３　［４（ａ）　、　（ｂ）のいずれの場合において
も、スポットダイアグラムは中心に対して幾何学的に対
称に見える（球面収差が補＋Ｅされている）が、第３図
（ａ）では、第３象限（左トの領域）の光源像のスポッ
トダイアグラムと第１象限（右上の領域）の光源像のス
ポットダイアグラムとを比べると、第３象限の方がスポ
ットの数が少なく、光ＨＨが少ない（この場合、光量は
スボ・ノドの較故に比例するように計算し２である）。

そこで、第３図において光量の改心位置を′Ｏ”で示し
である。

先付の改心位置の定義を次のように定めた。

Ｓ、”　　Ｉ（り　ｄｘ ここで、ＣＭ　ｘは光量の改心のＸ座標、Ｉ　（ｘ）は
光量の重心を見る面でのＸ方向における光束の強度分布
、Ｒは光Ｕの重心を定義する有効範囲である。

該（１）式から光量の重心のｘ、ｙ座標ＣＭｘ。

ＣＭ　ｙを求めて光量の改心位置を０”でプロットした
第３図を見ると、第３象限の光計が少ない分だけ光量の
重心位置が第１象限の方にずれていることがわかる。

主光線の定義を光束の強度分布の中心とすると、第３図
（ａ）の場合は、光量の重心が光軸と一致せず、したが
ってウェハー１３上で端の方に結像する光線に関しては
前記テレセントリック性がずれていることになる。

この原因について第４図および第５図を参照して説明す
る。第４図は第３図（ａ）で示した一点鎖線１４を含む
子′Ｆ面で切った断面の光路図である。

第４図で光線ａ、ｂはマスク９（また、マスク９と共役
なウェハー１３）ｈの光軸から離れた点１５に結像する
もので、第３図（δ）の場合に対応している。光線ａは
第３図の第１象限の光線に。

光線すはｆＪＳ３図の第３象限の光線にそれぞれ対応し
ており、光線ａの方が光線すよりも強度が太きい。

この理由について第５図を用いて説明する。

第５図は第４図のオプティカルインテグレータ６付近を
拡大したもので、前記光線ａ、ｂがオプティカルインテ
グレータ６に入射するところから示しである。ここで、
該オプティカルインテグレータ６の各光学要素６０は光
軸１６に関して対称に配置されているものとし、かつ該
オプティカルインテグレータ６に入射する光束の強度分
子ｉｊは。

図に示すように光軸１６に関して対称であり、光軸１６
から離れるにしたがって減衰しているものとする。

オプティカルインテグレータ６の入射面６ａはマスク９
と共役であるので、第４図で７Ｒすようにマスク９１−
のＦ方の点１５に結像する光線は、第５図に示すように
オプティカルインテグレータ６の各光学要素６０の入射
面においてに方部を′ｄＪ過した光である。そこで、第
５図において光軸１６から２番目の光学要素６０Ａ、６
０Ｂ　Ｃ図の斜線で示した光学要素）のＪ−刃部に入射
した光線ａ。

ｂについて考察すると、入射ｌｌｌ１６ａでは光５ｉＪ
ａの方が光線すより光軸１６に近ぐ、したがっ−ｃ光Ｍ
Ａａの強度Ｉａの方が光線すの強度Ｉｂよりも大きい。

このことは一対の光学要Ｊ６０Ａ、６０Ｂについてだけ
ではなく、光軸１６に関して対称な各一対の光学要素に
ついても同様のことが言えるので、結局、第４図で示す
ようにマスク９にのド方の点１５を通過する光について
は、光軸１６よりも一ド側にある各光学要素６０を通過
したすべての光線（記号ａで代表される光線）は、光軸
１６よりもＬ側にある各光学要素６０を通過したすべて
の光線（記号すで代表される光線）よりも強度が強く、
したがって第３図（ａ）で示したように光量のｍ心が光
軸と一致しない。

また、マスク９ｈの中心（光軸位置）に結像する光線は
、オプティカルインテグレータ６の入射面６ａで各光学
要素６０の中心を通るので、光軸１６に関して対称に配
置されたオプティカルインテグレータ６の内の光軸１６
よりもＬ側にある各光学深索６０を通過する光Ｌａは、
光軸１６よりも下側にある各光学霊素６０を通過する光
量と同じになる。従って、この場合には光（＆￥の改心
のずれは生じない。

このように１第５図に示すような強度分布が−・様でな
いモ行光束がオプティカルインテグレータ６に入射した
場合には、マスク９（ウェハー１３）Ｌで光軸１６から
敲れた位置に結像する光線については、光量の重心位置
が光軸１６からずれてしまい、その結果としてウェハー
１３側にて照明光のＬ光線が光軸１６と平行にならなく
なってしまい、テレセントリック性がくずれる。

これらのことについてさらに考察を加える。第６図は前
記オプティカルインテグレータ６を入射面８ａｌ）［か
ら見た図である。マスク９（ウェハー１３）ｌ、の中心
（光軸位置）に結像する光線はオプティカルインテグレ
ータ６の各光学’ｆｆ　未６０の中心に入射し、この入
射する位置を第６図において“ψ”で示しである。また
、マスク９（ウェハー１３）上で光軸１６から離れた位
置に結像する光線は各光′７要Ｘ６０に中心からずれた
点に入射し、この入射する位置を第６図において”×”
で示しである。これは、上述したようにオプティカルイ
ンテグレータ６の入射面６ａとマスク９（ウェハー１３
）とが共役だからである。第６図で各光学要素６０の“
φ”や“×”を通過した光線はその射出面６ｂで２次光
源となるが、入射面６ａで見た光量の分７σは“・パか
ら“Ｘ”に右上に平行移動しているので、射出面６ｂで
見た２次光源の光層分布は、第７図の矢印で示すように
左下に平行移動することになる。

この移動沿δは、ウェハー１３とオプティカルインテグ
レータ６の入射面６ａとの倍率関係をβｌとし、ウェハ
ー１３Ｌでの像点の中心からの距離をｈとすると、 δ＝ｈ・βｌ　　　　　　　　　　　　・・・・・・・
（２）で表わされる。

ところで、オプティカルインテグレータ６の入射面６ａ
に入射する光束の実際の強度分布は第８図に示すような
形になっている。この図において、縦軸は光強度を、Ｍ
ＩＪＪＡｂは光軸からの距離をそれぞれ表わしている。

第８図に示すように、前記コーン状プリズム５を設けた
ことにより光束の中抜は部分はないが、水銀ランプ１の
光源像の大きさが有限であることなどにより、やや中央
部がへこんだ形になっている。

第８図に示す強度分布を簡単のためにガウス曲線で近似
して考えてみると、 １　（Ｘ）　　＝　Ｃ６ｅ　　ａ’　　　　　　　　　
　　　００．１１０．（３）となる。

ここで、上述したようにウェハーｌ　３　にで光軸１６
からｈだけ離れた位置に結像する点から見た射出瞳は、
絞り７の位置、すなわちオプティカルインテグレータ６
の射出面６　ｂ　ｌ二でその強度分７１】がδ（＝ｈ・
β１）だけずれている。

そこで、強度分４ｊがδだけずれたときに光；ａ−の重
心位置がどれだけずれるかを見積もると次のようになる
。

餐］：　　６−ａＬ”“ ］；式でＲに比べてδが小さいとすると。

−δ・ｇ　（Ｒ） と表わされる。ここで、ｇ　（Ｒ）は筒中な考察により
常にＥｆｆｉ、　Ｈに関して単調増加である。

この（４）から、先回の重心位置のずれ丑、すなわち、
前記テレセントリック性のずれ量は画角（ウェハー１３
Ｉ：、での結像点の位置、すなわちｈ＝δ／β１）に比
例し１絞り７の径Ｒについて増加関数であることがわか
る。

絞り７の径Ｒを大きくすることは、照明光のσ値を大き
くすることであり、このσ値は次のように定義される。

σ＝（照明光学径のＮ、Ａ、）／　（投影レンズの＋４
．Ａ−）実際にテレセンドリンク性のずれはをウェハー
１３１、での画角、σ値（絞り７の径Ｒ）を変えてシミ
ュレーションしたものを第９図に示しである。

第９図に示すように、画角が小さい（δが小さい）とき
には、（４）式で示すように画角（Ｌ：ｙ−δ）が大き
くなるに従ってテレセントリック性のずれら１が大きく
なる。該テレセントリック性のずれ墨は、光軸と主光線
との傾き（ｒａｄ）で示しである。

ところで、テレセントリック性のずれ笛が画角（にδ）
にほぼ比例していることは、それを補正することに関し
て好都合なことである。

瞳の光ａ　ｋ心が画角に比例してずれることが、画角に
比例してテレセントリック性のずれが起ることの原因で
あるが、いま瞳の光だ重心が画角によらず光軸りにある
ような仮想的な瞳を考える。

投影レンズ後群１２の前側焦点面（第１１図でＡの位置
）にできる実際の瞳像の光罎重心が画角に比例してずれ
るということは、前記仮想的な瞳が第１１図でＡの位置
からＢの位置までデフォーカスしたことと等価である。

第１１図において、投影レンズ後群１２の焦点距離をｆ
２、ウェハー１３−Ｌでの像の位置（画角）を光軸から
ｈとし、また、その画角における実際の瞳像の光！３．
毛心０ずれをΔｙ、仮想的な瞳の、実際の瞳像からのず
れ漬（デフォーカス酸）をΔＺとしである。（第１１図
の場合、Δ２はＡの位置を原点に左に正の値をとる） このデフォーカス清ΔＺは、 Δｚ　＝　ｆ　２／　（ｈ／Δｙ−１）　　　　−・−
（５）で表わされる。

前記（２）、（４）式によりΔｙを Δｙ＝βｌ−ｈ−ｇ（Ｒ） として北記（５）式に代入すると。

Δｚ＝ｆ２／（１／β１・ｇ（Ｒ）−１）・・・（８）
となる。

従って、に記（６）式で表わされるデフォーカス酸ΔＺ
を補正してやれば（第１１図でＡの位置にできた実際の
瞳像を右の方へΔＺだけ移動してやれば）、画角に比例
したテレセントリック性のずれはなくなる。具体的には
、対物レンズ絞り１１での絞り７の倍率がβＰであるか
ら、前記オプティカルインテグレータ６と、該オプティ
カルインテグレータ６と一体の絞り７とを−ΔＺ／βＰ
２だけ移動すればよい。

また、ｌ；記（６）式をみると、Δ２の丑はＲの関数、
つまり、照明光学系のσ値によって変る。従って、絞り
７の大きさを可変にしてσ値を変えられるような照明光
学系の場合には、σ値によって１７ｉｊ記オプテイカル
インテグレータ６および絞り７を光軸に沿って前後に移
動させてやれば、常にテレセンドリンク性のずれは起ら
ない。

なお、オプティカルインテグレータ６の移動によって入
射面６ａでの強度分７Ｉｊが変化し、これに伴ってマス
ク９Ｅでの照明ムラが若ト変化する場合があるので、そ
の場合には、コーン状プリズム５とオプティカルインテ
グレータ６との間に光路補正用のモ行Ｆ面ガラスを挿入
することにょって、照明ムシを防Ｉ卜することが可能で
ある。

また、オプティカルインテグレータ６を実際に前後動さ
せる代りにオプティカルインテグレータ６とコンデンサ
ーレンズ８との間にモ行モ面ガラスを挿脱してもよい。

以１−述べたようにして補正したテレセントリック性の
ずれと画角との関係を第１０図で示しである。この図に
おいて、絞り７の開口径を変えて前記σイ１ａをσ−０
，５にした場合と、σ＝０．８５にした場合の２種類が
示されている。

第９図と第１０図とを比べてみると、オプティカルイン
テグレータ６の移動によって前記テレセントリック性の
ずれが非常に良く補正されているのがわかる。

また、第１２図は、σ＝０．５としてテレセント）ノン
ク性のずれを補正した後に、対物レンズ絞り１１の部分
で見た瞳の像のスポットダイアグラムを示している。同
様に、第１３図は、σ；０．８５としてテレセントリー
２り性のずれを補正した後に、対物レンズ絞り１１の部
分で見た瞳の像のスポットダイアグラムを示している。

ここで、第１２図および第１３図は、トニ記第３図（ａ
）の場合と同様に、ウェハー１３）−、で端の方に結像
する光線を選んだときのものである。

第１２図および第１３図に示すように、オプティカルイ
ンテグレータ６の射出面６ｂに形成される２次光源像が
、第３図（ａ）で示した場合に比べて全体的に左下（第
３象限側）に移動しており、この移！！！］ｉは前記テ
レセントリック性のずれについての補正鼾の大きい第１
３図の場合の方が第１２図の場合より大きい、また、第
１２図および第１３図に示すように、テレセントリック
性のずれを補正した後の光φの改心位置は“Ｏ”で示し
たように光軸と一致している。

ここまでの説明においては、オプティカルインテグレー
タ６の入射面６ａでの光束の第８図のごとき強度分布を
ガウス曲線で近似した場合について説明したが、その他
の分布形状であっても該入射面６ａでの光束の強度分布
が光軸に対称で、δが比較的小さい場合には、光量の爪
心位２ｔ　ＣＭ　ｘは近似的にδに比例するので、−ヒ
に述べてきたことと同様にテレセントリック性の補正が
可能である。

次に、前記オプティカルインテグレータ６および絞り７
の移動方向について説明する。

オプティカルインテグレータ６の入射面６ａでの光束の
強度分布が第５図で示すように光軸から離れるに従って
減少するような場合には、該オプティカルインテグレー
タ６および絞り７を水銀ランプ１から離れる方向（第１
図で右方向）に移動すればよい、なぜなら、（４）式に
おけるｇ　（Ｒ）が正であり、従って（６）式のΔＺの
値がｉＥになるからである。また、該入射＋ｍ６ａでの
光束の強度分布が第１４図で示すように光軸から離れる
に従って増加するような場合には（ｇ（Ｒ）＜ＯでΔ２
くＯだから）、該オプティカルインテグレータ６および
絞り７を水銀ランプ１に近づける方向（第１図で左方向
）に移動すればよい。

また、入射面６ａでの光束の強度分布が第１５図で示す
ように傾いている場合には、その強度分布を ｆ（ｘ）＝ａｘ＋ｂ と近似すると、光量の改心位２ＣＭＫはとなり、とくに
その傾きが大きくない場合には、ｂ／ａ〉）δより ＣＭｘχ□・Ｒ・・・・・・・（７） ｂ となって、画角によらない一定値となる。

このような場合には、オプティカルインテグレータ６お
よび絞り７を光！ｂ１６と眞直な方向に移動すれば前記
テレセントリック性のずれが補＋ＩＦ、される。

また、前記σ値（絞り７の経Ｒ）を変えた場合、前記オ
プティカルインテグレータ６を前後動させてテレセント
リック性のずれを補正したが。

該オプティカルインテグレータ６を移動する代りにσ値
に応じてコリメーターレンズ４の焦点距離を変えるよう
に構成してもよいし、またコーン状プリズム５とオプテ
ィカルインテグレータ６との間にアフォーカル光学系を
挿入してその倍率を変換するように構成してもよい。

すなわち、入射面６ａでの光束の強度分布をσ値に応じ
て拡大あるいは縮小することにより、σ値を変えても光
漬の改心位置ＣＭｘが変化しないようにする。これは、
（４）式でｇ　（Ｒ）の中でＲ（にσ値）を変えるとき
にａを変えてやり、結果としてｇ　（Ｒ）の萌を変えな
いことに相当する。そして、ａを変えることはコリメー
ターレンズ４の焦点距離やアフォーカル系の倍率を変え
ることによって実現できる。

第１６図にコリメーターレンズ４の焦点距離を変えたと
きの光束の強度分布を、第１７図にそのときの光学系の
図を示しである。なお、第１７図（ａ）、（ｂ）のコリ
メーターレンズ４は構成レンズの位置を変えることによ
り、その焦点距離が可変になっている。第１６図におい
て、実線はσ値が小さく、絞り７の半径をＲ１とした場
合を１点線はσ値が太きく、絞り７の平［をＲ２とした
場合をそれぞれ示している。これと対応して第１７図（
ａ）はコリメーターレンズ４の焦点距離が短くてσ値の
小さい場合を、第１７図（ｂ）はコリメーターレンズ４
の焦点圧着が長くてσ値が大きい場合なそれぞれ示して
いる。この場合においても、当然のことながら、オズテ
ィカルインテグレータ６および絞り７は予めテレセント
リー２り性が良くなるような位置にセ・・ノドされてい
る。

尚、１．記の説明では、レチクルｌ−のパターンを投影
対物レンズによってウニへ十に投影する場合について述
べたが、投影対物レンズを用いる場合に限らず、所謂プ
ロキシミティ方式の場合にも、同様にオプティカルイン
テグレータ６に入射する光束の強度分布に不均一性が有
ってもテレセントリック性を維持することが可能である
。この場合には、コンデンサーレンズ８の光源側焦点位
置にオプティカルインテグレータの射出面が位置する状
態を基準（光束の強度分布が均一である場合）として、
オプティカルインテグレータを強度分布の状態に応じて
変位した位置に配置する構成とすれば良い。

（発明の効果） 本発明に係る照明光学系によれば、オプティ力ルインテ
グレータに入射する光束の強度分布にムラがある場合で
も、該光束の強度分布に応じて該オプティカルインテグ
レータを光軸方向あるいは光軸と昨直な方向に移動する
ことにより、非常に良いテレセントリック性を保つこと
ができ、また、可変絞りを口する照明光学系の場合には
、該可変絞りの大きさに応じてオプティカルインテグレ
ータを光軸方向あるいは光軸と昨直な方向に移動するこ
とにより、テレセンドリンク性を保つことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第１７図は本発明の−・実施例を示しており
、第１図は照明光学系の概略的な配置図。 第２図（ａ）はオプティカルインテグレータの全体を示
す斜視図、第２図（ｂ）はオプティカルインテグレータ
を構成する光学要素の−・つを示す斜視Ｍ　　　笛　９
　【Ｊ　！斗　　　卆　１．　　ｋ　・／　　Ｌ　　１
１　−、　　Ｍ　　←１　の　上ｉ　丁　１市　Ｌヂオ
プティカルインテグレータの射出面を絞りの位置で見た
ときのスポットダイアグラムで、第３図（ａ）はマスク
Ｌで光軸から離れた位置に結像する光線についてのスポ
ットダイアグラム、第３図（ｂ）はマスクにの光軸位置
に結像する光線についてのスポットダイアグラム、第４
図は第３図（ａ）の一点鎖線を含む子午面で切った断面
での光路図、第５図は第４図の＝一部を拡大して示した
説明図、第６図はオプティカルインテグレータの入射面
での画角ごとの光線の入射点を示した説明図。 第７図はオプティカルインテグレータの射出面側での先
着の移動を示した説明図、第８図はオプティカルインテ
グレータの入射面での光束の強度分布図、第９図は補正
前における画角とテレセンＩ・リー、り性のずれ昨との
関係を示すグラフ、第１０図は補正後における画角とテ
レセントリック性のずれ諺との関係を示すグラフ、第１
１図は第１図の一部を拡大した説明図、第１ｚ図および
第１３図はテレセントリック性の補し！Ｅ後に、マスク
Ｌで光軸から敲れた位置に結像する光線について、オプ
ティカルインテグレータの射出面を絞りの位とで見たと
きのスポットタイアゲラムで、第１２図はσ＝０．５の
場合のスポットダイアグラム、第１３図はσ＝０．８５
の場合のスポットダイアグラム、第１４図、第１５図お
よび第１６図はそれぞれオプティカルインテグレータの
入射面での光重の強度分布図、第１７図（ａ）、（ｂ）
はコリメーターレンズの焦点距離が変った場合の光路の
部分図である。 １・・・水銀ランプ（光源） ３・・・第２焦点（光源像の位置） ４・・・コリメーターレンズ ６・・・オプティカルインテグレータ ６ａ・・・入射面　　　　　　６ｂ・・・射出面７・・
・絞り（可変絞り） 第１図 （（２）　　　　　（ｂ） 第２図 第４図 第６図　第７図　第８図 第９図　　　　　第７０図 第１ｆ図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源もしくは光源像の位置に焦点面を有するコリ
   メーターレンズと、該コリメーターレンズによる平行光
   束中に配置され、多数の２次光源を形成し、該２次光源
   からの多光束により物体面を重畳的に照明するオプティ
   カルインテグレータと、該オプティカルインテグレータ
   の射出面付近を射出瞳として形成するコンデンサーレン
   ズとを備えた照明光学系において、該オプティカルイン
   テグレータの入射面における光束の強度分布が不均一性
   を有する場合、該オプティカルインテグレータの位置を
   、前記光束の強度分布が均一である場合の位置に対して
   光軸方向あるいは光軸と垂直な方向に変移して構成し、
   前記光束の強度分布が不均一性を有していても該オプテ
   ィカルインテグレータの移動によりテレセントリック性
   を維持したことを特徴とする照明光学系。
2. （２）前記オプティカルインテグレータの射出面近傍に
   可変絞りを設け、該可変絞りの大きさに応じて該オプテ
   ィカルインテグレータを光軸方向あるいは光軸と垂直な
   方向に移動可能に構成したことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載の照明光学系。