JPH04250455A - 円弧照明装置 - Google Patents
円弧照明装置Info
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- JPH04250455A JPH04250455A JP3008205A JP820591A JPH04250455A JP H04250455 A JPH04250455 A JP H04250455A JP 3008205 A JP3008205 A JP 3008205A JP 820591 A JP820591 A JP 820591A JP H04250455 A JPH04250455 A JP H04250455A
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- Japan
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- light beam
- parallel light
- mirror
- arc
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- 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
-
- 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
- G03F7/70216—Mask projection systems
- G03F7/70233—Optical aspects of catoptric systems, i.e. comprising only reflective elements, e.g. extreme ultraviolet [EUV] projection systems
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Lenses (AREA)
- Projection-Type Copiers In General (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は集積回路製造用の微細パ
ターン焼付け装置に用いる照明光学系に関するものであ
る。集積回路を製造するために微細パターンをウェハに
焼き付けるのに投影光学系が使用される。なかでも反射
投影光学系あるいは反射屈折投影光学系は、複数枚の反
射鏡を含み、円弧状照明光束を使用して焼付けを行う光
学系である。本発明は、この種の光学系の照明系として
、特にエキシマレーザ等のレーザを光源とした円弧状照
明光束をつくる装置に関するものである。
ターン焼付け装置に用いる照明光学系に関するものであ
る。集積回路を製造するために微細パターンをウェハに
焼き付けるのに投影光学系が使用される。なかでも反射
投影光学系あるいは反射屈折投影光学系は、複数枚の反
射鏡を含み、円弧状照明光束を使用して焼付けを行う光
学系である。本発明は、この種の光学系の照明系として
、特にエキシマレーザ等のレーザを光源とした円弧状照
明光束をつくる装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体集積回路はますます高集積
化が進み、露光装置の微細パターン焼付けの精度に関し
ても高度のものが要求されてきている。図6は、例えば
、1:1の反射型投影露光装置の結像光学系構成を示し
たものである。凹面鏡61、凸面鏡62からなり、マス
ク63に円弧状の照明光64を照射し、マスク状のパタ
ーンをウェハ65に投影し、マスク63とウェハ65を
逆方向に走査して露光するものである。一方、周知のよ
うに、露光に関してはより短い波長の光を用いて分解能
を上げてきているが、遠紫外線露光を行う場合、従来の
超高圧水銀灯に比べて高い出力を有するエキシマレーザ
等を光源とすることが有望視されている。ここで、エキ
シマレーザ等のレーザを光源とする場合には、レーザ光
の可干渉性に起因するスペックルを除去し、均一にマス
クを照明することが必要となる。また、光源像が結像光
学系の入射瞳において適度な広がりを持つようにするこ
とも必要である。ここで、入射瞳の系をR、光源の像の
大きさをrとすると、照明光学系のコヒーレンス係数σ
は、 σ=r/R で表される。一般に、光露光方式においては、このコヒ
ーレンス係数が0.5程度と大きい方が望ましい。一方
、位相マスク法などの超解像マスクを用いた場合は、0
.2程度と比較的小さいほうが適している。従って、マ
スクの種類に応じて所望の光源像の広がりを与え得る照
明光学系が望ましい。
化が進み、露光装置の微細パターン焼付けの精度に関し
ても高度のものが要求されてきている。図6は、例えば
、1:1の反射型投影露光装置の結像光学系構成を示し
たものである。凹面鏡61、凸面鏡62からなり、マス
ク63に円弧状の照明光64を照射し、マスク状のパタ
ーンをウェハ65に投影し、マスク63とウェハ65を
逆方向に走査して露光するものである。一方、周知のよ
うに、露光に関してはより短い波長の光を用いて分解能
を上げてきているが、遠紫外線露光を行う場合、従来の
超高圧水銀灯に比べて高い出力を有するエキシマレーザ
等を光源とすることが有望視されている。ここで、エキ
シマレーザ等のレーザを光源とする場合には、レーザ光
の可干渉性に起因するスペックルを除去し、均一にマス
クを照明することが必要となる。また、光源像が結像光
学系の入射瞳において適度な広がりを持つようにするこ
とも必要である。ここで、入射瞳の系をR、光源の像の
大きさをrとすると、照明光学系のコヒーレンス係数σ
は、 σ=r/R で表される。一般に、光露光方式においては、このコヒ
ーレンス係数が0.5程度と大きい方が望ましい。一方
、位相マスク法などの超解像マスクを用いた場合は、0
.2程度と比較的小さいほうが適している。従って、マ
スクの種類に応じて所望の光源像の広がりを与え得る照
明光学系が望ましい。
【0003】図7に特開昭59−216118において
開示された、コリメートされた光束を光源とする従来の
円弧照明装置を示す。図に示すように、球面レンズ71
,72、反射鏡73、円柱型レンズ74、円筒型反射鏡
75、拡散板76からなり、平行光束77を拡散板76
の位置において円弧状に集光するものである。ここで、
円柱型反射鏡75により均一な照明を図り、拡散板76
によって光源像に広がりを与えるものである。
開示された、コリメートされた光束を光源とする従来の
円弧照明装置を示す。図に示すように、球面レンズ71
,72、反射鏡73、円柱型レンズ74、円筒型反射鏡
75、拡散板76からなり、平行光束77を拡散板76
の位置において円弧状に集光するものである。ここで、
円柱型反射鏡75により均一な照明を図り、拡散板76
によって光源像に広がりを与えるものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来例においては、光源像の広がりが拡散板によって決
ってしまうため、各種のマスクに応じた所望のコヒーレ
ンス係数を得ることはできない。そこで本発明は、エキ
シマレーザのような高強度の遠紫外コヒーレント光源を
用いた露光装置において、所望のコヒーレンス係数を得
ることができる機構を有する露光用照明装置を提供する
ものである。
従来例においては、光源像の広がりが拡散板によって決
ってしまうため、各種のマスクに応じた所望のコヒーレ
ンス係数を得ることはできない。そこで本発明は、エキ
シマレーザのような高強度の遠紫外コヒーレント光源を
用いた露光装置において、所望のコヒーレンス係数を得
ることができる機構を有する露光用照明装置を提供する
ものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明の円弧照明装置は、矩形の断面を持つ第1
の平行光束を第2の平行光束へと幅を変換する光学手段
と、前記第2の平行光束中に配置され、前記平行光束を
所定の光路に向け線状に集束する光学手段と、前記光路
に配置され、円弧状に成形された開口を有する半透過鏡
と、前記半透過鏡からの反射光を前記第2の平行光束と
一致させる光学手段を備えたものである。また、第1の
平行光束を第2の平行光束へと幅を変換する光学手段が
変換の倍率を変化させる手段を備えている。
めに、本発明の円弧照明装置は、矩形の断面を持つ第1
の平行光束を第2の平行光束へと幅を変換する光学手段
と、前記第2の平行光束中に配置され、前記平行光束を
所定の光路に向け線状に集束する光学手段と、前記光路
に配置され、円弧状に成形された開口を有する半透過鏡
と、前記半透過鏡からの反射光を前記第2の平行光束と
一致させる光学手段を備えたものである。また、第1の
平行光束を第2の平行光束へと幅を変換する光学手段が
変換の倍率を変化させる手段を備えている。
【0006】
【作用】本発明は、特にエキシマレーザ等の矩形の形状
を持つビームを円弧状に成形した出射開口に導くもので
ある。この出射開口により、マスク面の上に結像光学系
の良像域、すなわち、収差の補正された円弧状の領域に
厳密に一致した照射域をつくる。従って、本発明は円弧
状の良像域を用いてマスクとウェハを同期走査してパタ
ーンの転写を行う半導体露光装置に使用するのに好都合
である。
を持つビームを円弧状に成形した出射開口に導くもので
ある。この出射開口により、マスク面の上に結像光学系
の良像域、すなわち、収差の補正された円弧状の領域に
厳密に一致した照射域をつくる。従って、本発明は円弧
状の良像域を用いてマスクとウェハを同期走査してパタ
ーンの転写を行う半導体露光装置に使用するのに好都合
である。
【0007】エキシマレーザを露光光源として用いる場
合に、まず懸念されることは上述のようにスペックルの
発生である。これはエキシマレーザ光の可干渉性に起因
するものであり、照明系においてレーザ光のコヒーレン
ト長よりも長い光路差を与えた光束を混合することによ
り回避し得る。本発明においては、半透過鏡により照明
光の一部を再び入射光に混合することによりこれらを実
現することが可能である。さらに、入射光の幅を変換す
る手段により、光源像が結像光学系の入射瞳において任
意の広がりを持たせることにより、簡便に所望のコヒー
レンス係数を得ることができる。
合に、まず懸念されることは上述のようにスペックルの
発生である。これはエキシマレーザ光の可干渉性に起因
するものであり、照明系においてレーザ光のコヒーレン
ト長よりも長い光路差を与えた光束を混合することによ
り回避し得る。本発明においては、半透過鏡により照明
光の一部を再び入射光に混合することによりこれらを実
現することが可能である。さらに、入射光の幅を変換す
る手段により、光源像が結像光学系の入射瞳において任
意の広がりを持たせることにより、簡便に所望のコヒー
レンス係数を得ることができる。
【0008】
【実施例】次に、図面を用いて本発明の実施例について
説明する。簡単のため主にエキシマレーザを光源とする
場合を考える。
説明する。簡単のため主にエキシマレーザを光源とする
場合を考える。
【0009】図1は本発明の第1の実施例における断面
図である。図1において例えば、矩形開口絞り11によ
って、第1の平行光束12を第2の平行光束13へと変
換する。つぎに、第2の平行光束13を曲率を与えたシ
リンドリカル反射鏡14によって半透過鏡15上に線状
に集束する。ここで、図8(a)にエキシマレーザのビ
ームの強度分布の測定例、図8(b)にこれを励起放電
と平行な方向(X方向)を垂直な方向(Y方向)からみ
た強度分布の測定例をそれぞれ示す。これによりエキシ
マレーザのビーム強度分布は、レーザの励起放電と平行
な方向では比較的均一であり、励起放電と垂直な方向で
はガウス分布状の分布であることがわかる。従って、図
1に示すY方向と図8のY方向とが合致するように、第
1の平行光束12としてエキシマレーザのビームを入射
することにより均一な強度の線状集光が得られる。ここ
で半透過鏡15の裏面に円弧状の開口16を設け、シリ
ンドリカル反射鏡14の曲率と半透過鏡15の位置を図
1のような焦点位置に配置することにより、円弧状の照
明を得ることができる。図3に円弧状の開口16を設け
た半透過鏡15の実施例を示す。さらに、円弧状の開口
16と半透過鏡15は一体である必要はなく、円弧状の
開口16は、図2(a),(b)のように、光軸に対し
て垂直な面内等に配置してもよい。さらに、半透過鏡1
5より反射した光束を、曲率を与えたシリンドリカル半
透過鏡17により第2の平行光束13と一致させる。こ
れにより、半透過鏡15により反射された光が複数回、
シリンドリカル半透過鏡17、シリンドリカル反射鏡1
4、半透過鏡15より構成される光路を周回し、半透過
鏡15を透過する照明光はその1回周回、2回周回〜光
の混合となる。この過程において周回光はレーザ光のコ
ヒーレント長よりも長い光路差が与えられ、それらの混
合である照明光のコヒーレンシィは低減し、スペックル
の発生を回避することができる。また、本実施例におい
て任意の光源像の広がりを得るためには、第2の平行光
束13の幅を変えるだけでよく、所望の広がりに応じた
矩形開口絞り11を設ければよい。
図である。図1において例えば、矩形開口絞り11によ
って、第1の平行光束12を第2の平行光束13へと変
換する。つぎに、第2の平行光束13を曲率を与えたシ
リンドリカル反射鏡14によって半透過鏡15上に線状
に集束する。ここで、図8(a)にエキシマレーザのビ
ームの強度分布の測定例、図8(b)にこれを励起放電
と平行な方向(X方向)を垂直な方向(Y方向)からみ
た強度分布の測定例をそれぞれ示す。これによりエキシ
マレーザのビーム強度分布は、レーザの励起放電と平行
な方向では比較的均一であり、励起放電と垂直な方向で
はガウス分布状の分布であることがわかる。従って、図
1に示すY方向と図8のY方向とが合致するように、第
1の平行光束12としてエキシマレーザのビームを入射
することにより均一な強度の線状集光が得られる。ここ
で半透過鏡15の裏面に円弧状の開口16を設け、シリ
ンドリカル反射鏡14の曲率と半透過鏡15の位置を図
1のような焦点位置に配置することにより、円弧状の照
明を得ることができる。図3に円弧状の開口16を設け
た半透過鏡15の実施例を示す。さらに、円弧状の開口
16と半透過鏡15は一体である必要はなく、円弧状の
開口16は、図2(a),(b)のように、光軸に対し
て垂直な面内等に配置してもよい。さらに、半透過鏡1
5より反射した光束を、曲率を与えたシリンドリカル半
透過鏡17により第2の平行光束13と一致させる。こ
れにより、半透過鏡15により反射された光が複数回、
シリンドリカル半透過鏡17、シリンドリカル反射鏡1
4、半透過鏡15より構成される光路を周回し、半透過
鏡15を透過する照明光はその1回周回、2回周回〜光
の混合となる。この過程において周回光はレーザ光のコ
ヒーレント長よりも長い光路差が与えられ、それらの混
合である照明光のコヒーレンシィは低減し、スペックル
の発生を回避することができる。また、本実施例におい
て任意の光源像の広がりを得るためには、第2の平行光
束13の幅を変えるだけでよく、所望の広がりに応じた
矩形開口絞り11を設ければよい。
【0010】図4は本発明の第2の実施例で、アフォー
カル変倍光学系41を備えている。第1の平行光束12
を第2の平行光束13へと変換する手段として矩形開口
11を用いると、第2の平行光束13の幅が第1の平行
光束12の幅に比べて十分に小さいことが必要となった
場合に、矩形開口11においてけられが生じ、第1の平
行光束12を有効に利用することができなくなる。こう
した場合にアフォーカル変倍光学系41が有効である。 アフォーカル変倍光学系41としては従来のシリンドリ
カルレンズの組合せによるビームエクスパンダーが周知
である。しかし、エキシマレーザを用いた場合、そのビ
ームは強力な遠紫外線であるため、硝材による吸収や材
料自体の劣化などが問題となり、透過光学系の数が多く
なることは得策ではない。そこで、反射型のアフォーカ
ル変倍光学系がさらに有効であり、一例として、図4中
に示した共焦点放物面鏡42が挙げられる。このとき、
上述のようにエキシマレーザのビームの強度分布から放
物面は回転対称である必要はなく、図4の断面の示す方
向にのみ放物面であればよい。
カル変倍光学系41を備えている。第1の平行光束12
を第2の平行光束13へと変換する手段として矩形開口
11を用いると、第2の平行光束13の幅が第1の平行
光束12の幅に比べて十分に小さいことが必要となった
場合に、矩形開口11においてけられが生じ、第1の平
行光束12を有効に利用することができなくなる。こう
した場合にアフォーカル変倍光学系41が有効である。 アフォーカル変倍光学系41としては従来のシリンドリ
カルレンズの組合せによるビームエクスパンダーが周知
である。しかし、エキシマレーザを用いた場合、そのビ
ームは強力な遠紫外線であるため、硝材による吸収や材
料自体の劣化などが問題となり、透過光学系の数が多く
なることは得策ではない。そこで、反射型のアフォーカ
ル変倍光学系がさらに有効であり、一例として、図4中
に示した共焦点放物面鏡42が挙げられる。このとき、
上述のようにエキシマレーザのビームの強度分布から放
物面は回転対称である必要はなく、図4の断面の示す方
向にのみ放物面であればよい。
【0011】図5は、第1の平行光束12を第2の平行
光束13へと変換する際に、変換の倍率を変化させる手
段の実施例である、回転板に軸対称に矩形開口52を配
置した回転矩形開口板51である。回転矩形開口板51
を回転し、適当な矩形開口52を選択して、第1の平行
光束を入射することにより、所望の光源像の広がりを得
ることを実現するものである。矩形開口51の替わりに
共焦点放物面鏡42を配置しても同様の効果が得られる
。
光束13へと変換する際に、変換の倍率を変化させる手
段の実施例である、回転板に軸対称に矩形開口52を配
置した回転矩形開口板51である。回転矩形開口板51
を回転し、適当な矩形開口52を選択して、第1の平行
光束を入射することにより、所望の光源像の広がりを得
ることを実現するものである。矩形開口51の替わりに
共焦点放物面鏡42を配置しても同様の効果が得られる
。
【0012】
【発明の効果】以上のように本発明の円弧照明装置によ
れば、エキシマレーザ等のレーザを光源とする露光にお
いて、結像光学系の入射瞳における光源像の広がりを、
簡便に所望の広がりにすることが可能となり、マスクに
応じて所望のコヒーレンス係数を得ることができる。
れば、エキシマレーザ等のレーザを光源とする露光にお
いて、結像光学系の入射瞳における光源像の広がりを、
簡便に所望の広がりにすることが可能となり、マスクに
応じて所望のコヒーレンス係数を得ることができる。
【図1】本発明の第1の実施例における断面図。
【図2】円弧状の開口を設けた半透過鏡の実施例を示す
図。
図。
【図3】円弧状の開口の配置例を示す図。
【図4】本発明の第2の実施例における断面図。
【図5】平行光束の幅を変換する手段の実施例の図。
【図6】反射型露光装置の結像光学系の従来例を示す図
。
。
【図7】コリメートされた光束を光源とする従来の円弧
照明装置の図。
照明装置の図。
【図8】エキシマレーザのビームの強度分布の測定を示
す図。
す図。
11 矩形開口絞り
12 第1の平行光束
13 第2の平行光束
14 シリンドリカル全反射鏡
15 半透過鏡
16 円弧状の開口
17 シリンドリカル半透過鏡
41 アフォーカル変倍光学系
42 共焦点放物面鏡
51 回転矩形開口板
52 矩形開口
61 凹面鏡
62 凸面鏡
63 マスク
64 円弧状の照明光
65 ウェハ
71,72 球面鏡
73 反射鏡
74 円柱型レンズ
75 円筒型反射鏡
76 拡散板
Claims (2)
- 【請求項1】 矩形の断面を持つ第1の平行光束を第
2の平行光束へと光束幅を変換する光学手段と、前記第
2の平行光束中に配置され、前記平行光束を所定の光路
に向け線状に集束する光学手段と、前記光路に配置され
、円弧状に成形された開口を有する半透過鏡と、前記半
透過鏡からの反射光を前記第2の平行光束と一致させる
光学手段を備えたことを特徴とする円弧照明装置。 - 【請求項2】 矩形の断面を持つ第1の平行光束を第
2の平行光束への光束幅を変換する光学手段と、前記第
2の平行光束中に配置され、前記平行光束を所定の光路
に向け線状に集束する光学手段と、前記光路に配置され
、円弧状に成形された開口を有する半透過鏡と、前記半
透過鏡からの反射光を前記第2の平行光束と一致させる
光学手段を備えたことを特徴とする円弧照明装置におい
て、前記第1の平行光束を第2の平行光束へと幅を変換
する光学手段が変換の倍率を変化させる手段を備えたこ
とを特徴とする円弧照明装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3008205A JPH04250455A (ja) | 1991-01-28 | 1991-01-28 | 円弧照明装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3008205A JPH04250455A (ja) | 1991-01-28 | 1991-01-28 | 円弧照明装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04250455A true JPH04250455A (ja) | 1992-09-07 |
Family
ID=11686749
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3008205A Pending JPH04250455A (ja) | 1991-01-28 | 1991-01-28 | 円弧照明装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04250455A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6480262B1 (en) | 1993-06-30 | 2002-11-12 | Nikon Corporation | Illumination optical apparatus for illuminating a mask, method of manufacturing and using same, and field stop used therein |
| KR100588941B1 (ko) * | 2004-08-03 | 2006-06-09 | 주식회사 대우일렉트로닉스 | 실린드리컬 방식의 홀로그래픽 데이터 기록 장치 및 그제어 방법 |
| JP2007227973A (ja) * | 2007-05-29 | 2007-09-06 | Nikon Corp | 光遅延素子、照明光学装置、露光装置及び方法、並びに半導体素子製造方法 |
| JP2007306007A (ja) * | 2007-05-29 | 2007-11-22 | Nikon Corp | 照明光学装置および露光装置 |
-
1991
- 1991-01-28 JP JP3008205A patent/JPH04250455A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6480262B1 (en) | 1993-06-30 | 2002-11-12 | Nikon Corporation | Illumination optical apparatus for illuminating a mask, method of manufacturing and using same, and field stop used therein |
| US6795169B2 (en) | 1993-06-30 | 2004-09-21 | Nikon Corporation | Exposure apparatus, optical projection apparatus and a method for adjusting the optical projection apparatus |
| US7023527B2 (en) | 1993-06-30 | 2006-04-04 | Nikon Corporation | Exposure apparatus, optical projection apparatus and a method for adjusting the optical projection apparatus |
| US7088425B2 (en) | 1993-06-30 | 2006-08-08 | Nikon Corporation | Exposure apparatus, optical projection apparatus and a method for adjusting the optical projection apparatus |
| KR100588941B1 (ko) * | 2004-08-03 | 2006-06-09 | 주식회사 대우일렉트로닉스 | 실린드리컬 방식의 홀로그래픽 데이터 기록 장치 및 그제어 방법 |
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