JPH0248090B2 - - Google Patents
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- JPH0248090B2 JPH0248090B2 JP62131848A JP13184887A JPH0248090B2 JP H0248090 B2 JPH0248090 B2 JP H0248090B2 JP 62131848 A JP62131848 A JP 62131848A JP 13184887 A JP13184887 A JP 13184887A JP H0248090 B2 JPH0248090 B2 JP H0248090B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- light beam
- lens
- illumination
- elliptical mirror
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70058—Mask illumination systems
- G03F7/70091—Illumination settings, i.e. intensity distribution in the pupil plane or angular distribution in the field plane; On-axis or off-axis settings, e.g. annular, dipole or quadrupole settings; Partial coherence control, i.e. sigma or numerical aperture [NA]
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Microscoopes, Condenser (AREA)
- Light Sources And Details Of Projection-Printing Devices (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、マスク上の所定のパターンをウエハ
ー上に投影するための照明光学系に関する。
ー上に投影するための照明光学系に関する。
従来、ICパターンの転写装置に用いられる照
明光学系は種々知られている。例えば、米国特許
明細書3296923のごとく、光源、楕円鏡、コール
ドミラー、発散性コリメーシヨンレンズ、2個の
フライアイ(fry−eye)レンズ、収斂性コリメー
シヨンレンズを基本構成とし、物体面(マスク
面)の所定領域を所定のコリメーシヨンハーフア
ングル(照明光が物体面の法線となす最大角)以
内の平行光束で照明するものである。ここでフラ
イアイレンズは、複数の2次光源を形成し、マス
ク面を多数光束で照明することによりマスクによ
る回折像を除去するとともに、ムラのない均一な
照明を得るためのものであり、以下このような手
段をオプテイカルインテグレーターと呼ぶ。一般
に楕円鏡用いた照明光学系はそのパワー配置上2
つに大別される。1つは楕円鏡によつてオプテイ
カルインテグレーターの近傍に光源像を結ばせる
もので、他の1つは上記米国特許明細書3296923
のごとく楕円鏡からの光束を発散性のコリメータ
ーレンズで平行光としてオプテイカルインテグレ
ーターへ導くものである。集光効率の点から見る
と、後者の方がオプテイカルインテグレーターで
の光のケラレが少ないので比較的優れているが、
それでもまだ十分満足できるものではなかつた。
特に、遠紫外光を用いた場合の代表的フオトレジ
ストであるPMMAは感度が低いため、照明光学
系の集光効率を高めることが大きな課題であつ
た。
明光学系は種々知られている。例えば、米国特許
明細書3296923のごとく、光源、楕円鏡、コール
ドミラー、発散性コリメーシヨンレンズ、2個の
フライアイ(fry−eye)レンズ、収斂性コリメー
シヨンレンズを基本構成とし、物体面(マスク
面)の所定領域を所定のコリメーシヨンハーフア
ングル(照明光が物体面の法線となす最大角)以
内の平行光束で照明するものである。ここでフラ
イアイレンズは、複数の2次光源を形成し、マス
ク面を多数光束で照明することによりマスクによ
る回折像を除去するとともに、ムラのない均一な
照明を得るためのものであり、以下このような手
段をオプテイカルインテグレーターと呼ぶ。一般
に楕円鏡用いた照明光学系はそのパワー配置上2
つに大別される。1つは楕円鏡によつてオプテイ
カルインテグレーターの近傍に光源像を結ばせる
もので、他の1つは上記米国特許明細書3296923
のごとく楕円鏡からの光束を発散性のコリメータ
ーレンズで平行光としてオプテイカルインテグレ
ーターへ導くものである。集光効率の点から見る
と、後者の方がオプテイカルインテグレーターで
の光のケラレが少ないので比較的優れているが、
それでもまだ十分満足できるものではなかつた。
特に、遠紫外光を用いた場合の代表的フオトレジ
ストであるPMMAは感度が低いため、照明光学
系の集光効率を高めることが大きな課題であつ
た。
本発明の目的は、マスクによるウエハ一面上で
の回折の影響を除去しつつ、均一でしかも集光効
率のより高い照明が可能であり、マスク上での照
明光束の角度の変更に際しても効率を低下させる
ことのないマスク照明光学系を提供することにあ
る。
の回折の影響を除去しつつ、均一でしかも集光効
率のより高い照明が可能であり、マスク上での照
明光束の角度の変更に際しても効率を低下させる
ことのないマスク照明光学系を提供することにあ
る。
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。第
1図は本発明による照明光学系の実施例を示す概
略断面図である。
1図は本発明による照明光学系の実施例を示す概
略断面図である。
発光管1は紫外線及び遠紫外線を発する高輝度
光源aを有しており、この光源aは楕円鏡2の第
1の焦点にほぼ位置している。楕円鏡2はその第
2焦点位置に光源aの像a′を形成する。コールド
ミラー3は赤外光の大部分を透過し、遠紫外光の
大部分を反射するもので、一般には多層膜を被覆
されて作られている。2個の正レンズからなるコ
リメーシヨンレンズ4はその前進焦点を光源像
a′に合致して配置されており、光源像a′からの光
を平行光束にする。この平行光束中に多数の2次
光源を形成するためのオプテイカルインテグレー
ター5が配置されており、実質的に多数の光束を
発生させている。オプテイカルインテグレーター
5は具体的には第2図aの縦断面図、bの横断面
図に示すごとく、六角柱のガラスの両端面を凸レ
ンズに加工したものをはちの巣状に束ねたもので
ある。前側の小レンズ11と後側の小レンズ12
とはほぼ等しい屈折力を有し、両者の間隔は前側
小レンズ11の後側焦点距離に等しく、もちろん
後側小レンズ12の前側焦点距離にも等しい。そ
して、前側の小レンズ11と後側の小レンズ12
とは各々1対1に対応しており、後側小レンズ1
2はこれに対応する前側小レンズ11の像を物体
面(マスク面)に結ばせる働きを有している。こ
のため、前側小レンズ11の口径の形状と物体面
上の照明領域は相似形となり、ここでは、小レン
ズの個々の形が六角形であるから照明領域も六角
形になつている。このようなオプテイカルインテ
グレーターとしては第3図aの縦断面図及びbの
横断面図に示すごとく、前側小レンズ11と後側
小レンズ12とをそれぞれ有する2個のフライア
イレンズ5a,5bによつて構成することも可能
である。
光源aを有しており、この光源aは楕円鏡2の第
1の焦点にほぼ位置している。楕円鏡2はその第
2焦点位置に光源aの像a′を形成する。コールド
ミラー3は赤外光の大部分を透過し、遠紫外光の
大部分を反射するもので、一般には多層膜を被覆
されて作られている。2個の正レンズからなるコ
リメーシヨンレンズ4はその前進焦点を光源像
a′に合致して配置されており、光源像a′からの光
を平行光束にする。この平行光束中に多数の2次
光源を形成するためのオプテイカルインテグレー
ター5が配置されており、実質的に多数の光束を
発生させている。オプテイカルインテグレーター
5は具体的には第2図aの縦断面図、bの横断面
図に示すごとく、六角柱のガラスの両端面を凸レ
ンズに加工したものをはちの巣状に束ねたもので
ある。前側の小レンズ11と後側の小レンズ12
とはほぼ等しい屈折力を有し、両者の間隔は前側
小レンズ11の後側焦点距離に等しく、もちろん
後側小レンズ12の前側焦点距離にも等しい。そ
して、前側の小レンズ11と後側の小レンズ12
とは各々1対1に対応しており、後側小レンズ1
2はこれに対応する前側小レンズ11の像を物体
面(マスク面)に結ばせる働きを有している。こ
のため、前側小レンズ11の口径の形状と物体面
上の照明領域は相似形となり、ここでは、小レン
ズの個々の形が六角形であるから照明領域も六角
形になつている。このようなオプテイカルインテ
グレーターとしては第3図aの縦断面図及びbの
横断面図に示すごとく、前側小レンズ11と後側
小レンズ12とをそれぞれ有する2個のフライア
イレンズ5a,5bによつて構成することも可能
である。
第1図にもどつてオプテイカルインテグレータ
ー5の直後には、正レンズ6が配置され、さらに
この直後には絞り7が設けられ、反射鏡8で反射
された光束はコリメーターレンズ9によつて物体
面10上に集光される。正レンズ6の作用により
コリメーターレンズ9の口径を小さくすることが
でき、またコリメーターレンズ9と物体面10と
の距離を小さくできるので装置全体をよりコンパ
クトに構成することが可能である。しかし、コリ
メーターレンズ9と物体面との距離はいわゆる作
動距離であり、何らかの目的のために作動距離を
大きくしたい場合には、正レンズ6の代りに負レ
ンズを配置することができる。絞り7はその口径
を変えることによつて照明光のコリメーシヨンハ
ーフアングルを変えるためのものである。反射鏡
8は光束の進行方向を単に90゜曲げるためのもの
である。コリメーターレンズ9は、オプテイカル
インテグレーター5の後面即ちオプテイカルイン
テグレーターの前側小レンズ11による2次光源
像の位置にその前側焦点を合致するように配置さ
れており、オプテイカルインテグレーター5の後
側小レンズ12のそれぞれからの発散光束を平行
光束に変換し、物体面10上で完全に重ね合わせ
るものである。
ー5の直後には、正レンズ6が配置され、さらに
この直後には絞り7が設けられ、反射鏡8で反射
された光束はコリメーターレンズ9によつて物体
面10上に集光される。正レンズ6の作用により
コリメーターレンズ9の口径を小さくすることが
でき、またコリメーターレンズ9と物体面10と
の距離を小さくできるので装置全体をよりコンパ
クトに構成することが可能である。しかし、コリ
メーターレンズ9と物体面との距離はいわゆる作
動距離であり、何らかの目的のために作動距離を
大きくしたい場合には、正レンズ6の代りに負レ
ンズを配置することができる。絞り7はその口径
を変えることによつて照明光のコリメーシヨンハ
ーフアングルを変えるためのものである。反射鏡
8は光束の進行方向を単に90゜曲げるためのもの
である。コリメーターレンズ9は、オプテイカル
インテグレーター5の後面即ちオプテイカルイン
テグレーターの前側小レンズ11による2次光源
像の位置にその前側焦点を合致するように配置さ
れており、オプテイカルインテグレーター5の後
側小レンズ12のそれぞれからの発散光束を平行
光束に変換し、物体面10上で完全に重ね合わせ
るものである。
以上のごとき本発明の構成において、光源aは
完全な点光源ではなく、光源像a′にある大きさが
あるため、コリメーシヨンレンズ4を射出する光
束は光源像a′の大きさに相当する角度で広がる発
散光束となる。ここで、コリメーシヨンレンズ4
の収斂作用により、楕円鏡2の開口面bの像b′が
第4図に示すごとく、コリメーシヨンレンズ4の
後方距離dの位置に形成されるので、この位置に
オプテイカルインテグレーター5を位置すること
によつて、ケラレを防ぐことができる。もし、コ
リメーシヨンレンズが従来のように発散性の凹レ
ンズであるならば、楕円鏡2の開口面bの像b′は
コリメーシヨンレンズの前方に形成されるためケ
ラレを防ぐことはできない。
完全な点光源ではなく、光源像a′にある大きさが
あるため、コリメーシヨンレンズ4を射出する光
束は光源像a′の大きさに相当する角度で広がる発
散光束となる。ここで、コリメーシヨンレンズ4
の収斂作用により、楕円鏡2の開口面bの像b′が
第4図に示すごとく、コリメーシヨンレンズ4の
後方距離dの位置に形成されるので、この位置に
オプテイカルインテグレーター5を位置すること
によつて、ケラレを防ぐことができる。もし、コ
リメーシヨンレンズが従来のように発散性の凹レ
ンズであるならば、楕円鏡2の開口面bの像b′は
コリメーシヨンレンズの前方に形成されるためケ
ラレを防ぐことはできない。
第4図に示すごとく、コリメーシヨンレンズ4
の焦点距離をf、楕円鏡2の開口面bとコリメー
シヨンレンズ4との距離をlとすると、コリメー
シヨンレンズ4と楕円鏡2の開口面bの像b′との
距離dは、周知のごとく、 d=f・l/l−f と表わされる。
の焦点距離をf、楕円鏡2の開口面bとコリメー
シヨンレンズ4との距離をlとすると、コリメー
シヨンレンズ4と楕円鏡2の開口面bの像b′との
距離dは、周知のごとく、 d=f・l/l−f と表わされる。
上記のように、コリメーシヨンレンズ4に関し
て楕円鏡の開口面と共役な位置に、オプテイカル
インテグレーターを配置することによつてケラレ
をほぼ完全に防ぐことができるが、楕円鏡による
集光の不均一性が問題となる。すなわち、実際の
楕円鏡による集光系において、コリメーシヨンレ
ンズ4に関して楕円鏡2の開口面bと共役な位置
では、楕円鏡2の開口面bの光量分布を反映して
環状の光量分布となるため、物体面10上への照
明にも不均一性を生じてしまうのである。第5図
はコリメーシヨンレンズ4と楕円鏡の開開口面像
b′との間の4ケ所A、B、C、Dにおける光量分
布を示したものである。A、B、C、Dの各位置
における光束断面にそつた光強度は各位置での基
準線x1,x2,x3,x4を零強度とし、左側を高い強
度として示されている。図示のごとく、楕円鏡の
開口面の像b′が形成されるD位置では光強度が中
央部でほとんど零であるが、C位置でいくぶん平
均化され、ほぼ中間のB位置では中央部の強度が
かなり高まつており、A位置ではほぼ均一になつ
ている。このため、オプテイカルインテグレータ
ー5はできる限りコリメーシヨンレンズ4に近づ
けることが望ましい。しかしながら、光源に大き
さがあるため、コリメーシヨンレンズ4に近いほ
ど光束巾は大きくなり、オプテイカルインテグレ
ーター5の口径をより大きくする必要が生ずる。
実際にはオプテイカルインテグレーター5を中間
のC位置よりはコリメーシヨンレンズ4に近い位
置に配置することが望ましい。即ち、コリメーシ
ヨンレンズ4とオプテイカルインテグレーター5
との距離Dは D<d/2=f・l/2(l−f) の条件を満足することが望ましい。
て楕円鏡の開口面と共役な位置に、オプテイカル
インテグレーターを配置することによつてケラレ
をほぼ完全に防ぐことができるが、楕円鏡による
集光の不均一性が問題となる。すなわち、実際の
楕円鏡による集光系において、コリメーシヨンレ
ンズ4に関して楕円鏡2の開口面bと共役な位置
では、楕円鏡2の開口面bの光量分布を反映して
環状の光量分布となるため、物体面10上への照
明にも不均一性を生じてしまうのである。第5図
はコリメーシヨンレンズ4と楕円鏡の開開口面像
b′との間の4ケ所A、B、C、Dにおける光量分
布を示したものである。A、B、C、Dの各位置
における光束断面にそつた光強度は各位置での基
準線x1,x2,x3,x4を零強度とし、左側を高い強
度として示されている。図示のごとく、楕円鏡の
開口面の像b′が形成されるD位置では光強度が中
央部でほとんど零であるが、C位置でいくぶん平
均化され、ほぼ中間のB位置では中央部の強度が
かなり高まつており、A位置ではほぼ均一になつ
ている。このため、オプテイカルインテグレータ
ー5はできる限りコリメーシヨンレンズ4に近づ
けることが望ましい。しかしながら、光源に大き
さがあるため、コリメーシヨンレンズ4に近いほ
ど光束巾は大きくなり、オプテイカルインテグレ
ーター5の口径をより大きくする必要が生ずる。
実際にはオプテイカルインテグレーター5を中間
のC位置よりはコリメーシヨンレンズ4に近い位
置に配置することが望ましい。即ち、コリメーシ
ヨンレンズ4とオプテイカルインテグレーター5
との距離Dは D<d/2=f・l/2(l−f) の条件を満足することが望ましい。
そして、上記の構成において、絞りの開口径を
変えることによつてコリメーシヨンハーフアング
ルを変えることができるが、第6図aのごとく絞
り径を大きくする時にはコリメーシヨンレンズを
焦点距離の大きなものに、また第6図bをごとく
絞り径を小さくする時には焦点距離の小さなもの
に交換することにより、常に損失なく最高の集光
効率を維持することができる。
変えることによつてコリメーシヨンハーフアング
ルを変えることができるが、第6図aのごとく絞
り径を大きくする時にはコリメーシヨンレンズを
焦点距離の大きなものに、また第6図bをごとく
絞り径を小さくする時には焦点距離の小さなもの
に交換することにより、常に損失なく最高の集光
効率を維持することができる。
以上のごとく本発明によれば、マスクによるウ
エハー面での回折の影響を十分に除去しつつ、均
一で極めて集光効率の高いマスク照明光学系が達
成され、マスク上での照明光束の角度の変更に際
しても効率を低下させる恐れがない。
エハー面での回折の影響を十分に除去しつつ、均
一で極めて集光効率の高いマスク照明光学系が達
成され、マスク上での照明光束の角度の変更に際
しても効率を低下させる恐れがない。
第1図は本発明における照明光学系の実施例を
示す概略断面図、第2図aはオプテイカルインテ
グレーターの縦断面図、第2図bはその横断面
図、第3図aはオプテイカルインテグレーターの
別の実施例の縦断面図、第3図bはその横断面
図、第4図は楕円鏡の開口面の像がコリメーシヨ
ンレンズの後方距離の位置に形成される説明図、
第5図はコリメーシヨンレンズと楕円鏡の開口面
像との間の4ケ所A、B、C、Dにおける光量分
布を示す説明図、第6図aは絞りの開口径を大き
くするときの、第6図bは絞り径を小さくすると
きのコリメーシヨンレンズの種類を示す説明図で
ある。 [主要部分の符号の説明]、1……発光管、2
……楕円鏡、3……コールドミラー、4……コリ
メーシヨンレンズ、5……オプテイカルインテグ
レーター。
示す概略断面図、第2図aはオプテイカルインテ
グレーターの縦断面図、第2図bはその横断面
図、第3図aはオプテイカルインテグレーターの
別の実施例の縦断面図、第3図bはその横断面
図、第4図は楕円鏡の開口面の像がコリメーシヨ
ンレンズの後方距離の位置に形成される説明図、
第5図はコリメーシヨンレンズと楕円鏡の開口面
像との間の4ケ所A、B、C、Dにおける光量分
布を示す説明図、第6図aは絞りの開口径を大き
くするときの、第6図bは絞り径を小さくすると
きのコリメーシヨンレンズの種類を示す説明図で
ある。 [主要部分の符号の説明]、1……発光管、2
……楕円鏡、3……コールドミラー、4……コリ
メーシヨンレンズ、5……オプテイカルインテグ
レーター。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 第1と第2の焦点を持つ楕円鏡と、該楕円鏡
の第1焦点に配置された発光管とを有し、該楕円
鏡の開口面上にて環状の光量分布をもつて前記発
光管からの光束を第2焦点上に集光する光源装置
と、該光源装置からの光束を平行光束に変換する
ための平行光束変換手段と、該平行光束から多数
の2次光源像と該2次光源像による多数光束を形
成するオプテイカルインテグレーターと、該オプ
テイカルインテグレーターからの光束を被照明物
体へ導くための収斂性レンズとを有する照明光学
系において、 前記平行光束変換手段は収斂性コリメーシヨン
レンズであり、前記被照明物体上での照明光束の
角度を変更するために前記収斂性コリメーシヨン
レンズを異なる焦点距離に切り換え可能に構成し
たことを特徴とする照明光学系。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62131848A JPS63113412A (ja) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | マスク照明光学系 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62131848A JPS63113412A (ja) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | マスク照明光学系 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15874079A Division JPS5681813A (en) | 1979-12-08 | 1979-12-08 | Mask lighting optical system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63113412A JPS63113412A (ja) | 1988-05-18 |
| JPH0248090B2 true JPH0248090B2 (ja) | 1990-10-24 |
Family
ID=15067524
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62131848A Granted JPS63113412A (ja) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | マスク照明光学系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63113412A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6885433B2 (en) | 1990-11-15 | 2005-04-26 | Nikon Corporation | Projection exposure apparatus and method |
| US6897942B2 (en) | 1990-11-15 | 2005-05-24 | Nikon Corporation | Projection exposure apparatus and method |
| US6967710B2 (en) | 1990-11-15 | 2005-11-22 | Nikon Corporation | Projection exposure apparatus and method |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2696360B2 (ja) * | 1988-10-28 | 1998-01-14 | 旭光学工業株式会社 | 照明光学装置 |
| US5121160A (en) * | 1989-03-09 | 1992-06-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Exposure method and apparatus |
-
1987
- 1987-05-29 JP JP62131848A patent/JPS63113412A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6885433B2 (en) | 1990-11-15 | 2005-04-26 | Nikon Corporation | Projection exposure apparatus and method |
| US6897942B2 (en) | 1990-11-15 | 2005-05-24 | Nikon Corporation | Projection exposure apparatus and method |
| US6967710B2 (en) | 1990-11-15 | 2005-11-22 | Nikon Corporation | Projection exposure apparatus and method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63113412A (ja) | 1988-05-18 |
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