JPH05217855A - 露光用照明装置 - Google Patents
露光用照明装置Info
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- JPH05217855A JPH05217855A JP4046140A JP4614092A JPH05217855A JP H05217855 A JPH05217855 A JP H05217855A JP 4046140 A JP4046140 A JP 4046140A JP 4614092 A JP4614092 A JP 4614092A JP H05217855 A JPH05217855 A JP H05217855A
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- optical
- light source
- lens
- integrator
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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
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
- G02B19/0004—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed
- G02B19/0009—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed having refractive surfaces only
- G02B19/0014—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed having refractive surfaces only at least one surface having optical power
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
- G02B19/0033—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use
- G02B19/0047—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with a light source
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 σ値を大幅に変化させた場合にも照度均一性
を悪化させない。 【構成】 オプティカルインテグレータ２と交換自在に
第２のオプティカルインテグレータ１２を設け、第２の
オプティカルインテグレータ１２を、オプティカルイン
テグレータ２と２次光源の数がほぼ同一で且つそれら２
次光源からなる面光源の大きさが異なる如く構成し、更
にオプティカルインテグレータ２の射出側の開口数と等
しい射出側の開口数を持つ如く構成する。
を悪化させない。 【構成】 オプティカルインテグレータ２と交換自在に
第２のオプティカルインテグレータ１２を設け、第２の
オプティカルインテグレータ１２を、オプティカルイン
テグレータ２と２次光源の数がほぼ同一で且つそれら２
次光源からなる面光源の大きさが異なる如く構成し、更
にオプティカルインテグレータ２の射出側の開口数と等
しい射出側の開口数を持つ如く構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体素子製造
用の露光装置に適用して好適な露光用照明装置に関す
る。
用の露光装置に適用して好適な露光用照明装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＬＳＩ又は超ＬＳＩ等の極微細パ
ターンからなる半導体素子をリソグラフィー技術を用い
て製造する際に縮小投影型露光装置が使用されている。
この種の露光装置においては、より一層微細なパターン
を正確に転写するために多大の努力が続けられている。
斯かるパターンの微細化に対応するため、露光光の短波
長化及び投影光学系の開口数（以下、Ｎ．Ａ．と略称す
る。）の増大が図られており、Ｎ．Ａ．が０．５を超え
る投影光学系も実現されている。そしてこのように大き
なＮ．Ａ．を有する投影光学系を用いた実際の投影露光
においては、対象とするパターンの最小線幅等に応じ
て、投影光学系のＮ．Ａ．及び照明光学系の照明条件を
最適化することが重要となってくる。
ターンからなる半導体素子をリソグラフィー技術を用い
て製造する際に縮小投影型露光装置が使用されている。
この種の露光装置においては、より一層微細なパターン
を正確に転写するために多大の努力が続けられている。
斯かるパターンの微細化に対応するため、露光光の短波
長化及び投影光学系の開口数（以下、Ｎ．Ａ．と略称す
る。）の増大が図られており、Ｎ．Ａ．が０．５を超え
る投影光学系も実現されている。そしてこのように大き
なＮ．Ａ．を有する投影光学系を用いた実際の投影露光
においては、対象とするパターンの最小線幅等に応じ
て、投影光学系のＮ．Ａ．及び照明光学系の照明条件を
最適化することが重要となってくる。
【０００３】この照明光学系の照明条件は、照明光のコ
ヒーレンシィの程度を示す所謂σ値によって決定され
る。一般に、投影光学系の入射側のＮ．Ａ．をＮＡ１、
照明光学系の射出側のＮＡをＮＡ２とすると、σ値はＮ
Ａ２／ＮＡ１で表すことができ、σ値が０ではコヒーレ
ント照明になる。また、別の言い方では、投影光学系の
瞳径をφ１、投影光学系の瞳上に形成される照明光学系
の光源像の径をφ２とすると、σ値はφ２／φ１にな
る。そして、所定のパターンについての解像力とコント
ラストとの適切なバランスを得るように、両光学系の
Ｎ．Ａ．の比を調整してσ値を調整する技術が例えば特
開昭５９−１５５８４３号公報等により提案されてる。
ヒーレンシィの程度を示す所謂σ値によって決定され
る。一般に、投影光学系の入射側のＮ．Ａ．をＮＡ１、
照明光学系の射出側のＮＡをＮＡ２とすると、σ値はＮ
Ａ２／ＮＡ１で表すことができ、σ値が０ではコヒーレ
ント照明になる。また、別の言い方では、投影光学系の
瞳径をφ１、投影光学系の瞳上に形成される照明光学系
の光源像の径をφ２とすると、σ値はφ２／φ１にな
る。そして、所定のパターンについての解像力とコント
ラストとの適切なバランスを得るように、両光学系の
Ｎ．Ａ．の比を調整してσ値を調整する技術が例えば特
開昭５９−１５５８４３号公報等により提案されてる。
【０００４】これに関して近年、レチクルパターン相互
間に適当な位相差を与え、更なる解像力向上を図る所謂
「位相シフト法」が提案され（例えば特開昭５７−６２
０５２号公報参照）、現在実用化への努力がなされてい
る。この位相シフト法の場合は照明条件が本質的に重要
であり、従来方式の場合のσ値が０．５〜０．７である
のに対して、σ値が０．２〜０．３程度の空間コヒーレ
ンシィの高い照明光が必要となる。従って、種々のレチ
クルに対応するために、照明条件の可変範囲拡大への要
求が高まっている。
間に適当な位相差を与え、更なる解像力向上を図る所謂
「位相シフト法」が提案され（例えば特開昭５７−６２
０５２号公報参照）、現在実用化への努力がなされてい
る。この位相シフト法の場合は照明条件が本質的に重要
であり、従来方式の場合のσ値が０．５〜０．７である
のに対して、σ値が０．２〜０．３程度の空間コヒーレ
ンシィの高い照明光が必要となる。従って、種々のレチ
クルに対応するために、照明条件の可変範囲拡大への要
求が高まっている。
【０００５】図６は従来の投影露光装置用の照明光学系
の要部の断面を示し、この図６に示すように、図示省略
した光源系から射出される平行光束よりなる照明光ＩＬ
は、フライアイレンズよりなるオプティカルインテグレ
ータ２の各レンズエレメントにより分割され、それらの
射出面に２次光源像（以下、単に「２次光源」という）
４２Ａ〜４２Ｅが形成される。実際には、２次光源は図
６の紙面に垂直な面内に２次元的に分布しており、ここ
には実質的に面光源が形成される。これら２次光源（面
光源）の全体としての外径は可変開口絞り３により規定
されている。２次光源４２Ａ〜４２Ｅからの光束はそれ
ぞれコンデンサレンズ４により重畳的に重ね合わせられ
て、被照射面としてのレチクルＲを均一に照明する。更
に、そのレチクルＲを透過した照明光により図示省略し
た投影光学系の瞳上に３次光源像が形成され、所謂ケー
ラー照明が実現されている。
の要部の断面を示し、この図６に示すように、図示省略
した光源系から射出される平行光束よりなる照明光ＩＬ
は、フライアイレンズよりなるオプティカルインテグレ
ータ２の各レンズエレメントにより分割され、それらの
射出面に２次光源像（以下、単に「２次光源」という）
４２Ａ〜４２Ｅが形成される。実際には、２次光源は図
６の紙面に垂直な面内に２次元的に分布しており、ここ
には実質的に面光源が形成される。これら２次光源（面
光源）の全体としての外径は可変開口絞り３により規定
されている。２次光源４２Ａ〜４２Ｅからの光束はそれ
ぞれコンデンサレンズ４により重畳的に重ね合わせられ
て、被照射面としてのレチクルＲを均一に照明する。更
に、そのレチクルＲを透過した照明光により図示省略し
た投影光学系の瞳上に３次光源像が形成され、所謂ケー
ラー照明が実現されている。
【０００６】図６において、オプティカルインテグレー
タ２の入射面での照明光ＩＬの照度Ｓ１が分布４１のよ
うな分布を持っているものとすると、単にこの照明光Ｉ
Ｌの径を拡大してレチクルＲを照明したのでは、レチク
ルＲでの照明光ＩＬの照度分布は均一にはできない。そ
こで、オプティカルインテグレータ２により２次光源４
２Ａ〜４２Ｅを形成して、各光源４２Ａ〜４２Ｅからの
光束をそれぞれコンデンサレンズ４を介してレチクルＲ
に照射すると、レチクルＲ上での照度分布は分布４３Ａ
〜４３Ｅの照明光を積分して得られる照明光の照度分布
になる。従って、積分効果により、分布４３の如くレチ
クルＲ上の照度分布の均一性は極めて良好になる。
タ２の入射面での照明光ＩＬの照度Ｓ１が分布４１のよ
うな分布を持っているものとすると、単にこの照明光Ｉ
Ｌの径を拡大してレチクルＲを照明したのでは、レチク
ルＲでの照明光ＩＬの照度分布は均一にはできない。そ
こで、オプティカルインテグレータ２により２次光源４
２Ａ〜４２Ｅを形成して、各光源４２Ａ〜４２Ｅからの
光束をそれぞれコンデンサレンズ４を介してレチクルＲ
に照射すると、レチクルＲ上での照度分布は分布４３Ａ
〜４３Ｅの照明光を積分して得られる照明光の照度分布
になる。従って、積分効果により、分布４３の如くレチ
クルＲ上の照度分布の均一性は極めて良好になる。
【０００７】この場合、コンデンサレンズ４の焦点距離
をｆc 、可変開口絞り３の開口径をＤ、レチクルＲ上で
の照明光ＩＬの開口角を２θR として、コンデンサレン
ズ４が正弦条件を満たしているとすると、照明光学系の
Ｎ．Ａ．であるＮＡILは次のようになる。 ＮＡIL＝ｓｉｎθR ＝Ｄ／（２ｆc ） また、オプティカルインテグレータ２が正弦条件を満足
するとき、これを構成する各レンズエレメントの射出側
の開口角を２θF 、レチクルＲ上での被照射領域の大き
さを２ｙとすると、レチクルＲ上で均一照度を得るため
にはオプティカルインテグレータのＮ．Ａ．であるＮＡ
OIは次のようになる。 ＮＡOI＝ｓｉｎθF ＝ｙ／（ｆc ）
をｆc 、可変開口絞り３の開口径をＤ、レチクルＲ上で
の照明光ＩＬの開口角を２θR として、コンデンサレン
ズ４が正弦条件を満たしているとすると、照明光学系の
Ｎ．Ａ．であるＮＡILは次のようになる。 ＮＡIL＝ｓｉｎθR ＝Ｄ／（２ｆc ） また、オプティカルインテグレータ２が正弦条件を満足
するとき、これを構成する各レンズエレメントの射出側
の開口角を２θF 、レチクルＲ上での被照射領域の大き
さを２ｙとすると、レチクルＲ上で均一照度を得るため
にはオプティカルインテグレータのＮ．Ａ．であるＮＡ
OIは次のようになる。 ＮＡOI＝ｓｉｎθF ＝ｙ／（ｆc ）
【０００８】そして、ＮＡILを変更することにより照明
光学系のσ値は変更できるので、従来は上記の式より、
２次光源面に配された可変開口絞り３の開口径Ｄを変化
させることによりそのσ値を変更するようにしていた。
また、σ値は可変開口絞り３の開口径Ｄに比例し、開口
径Ｄはオプティカルインテグレータ２を構成するレンズ
エレメントの図６の紙面に平行な方向の個数に比例す
る。また、図６の例では２次光源は２次光源４２Ａ〜４
２Ｅ以外に、図６の紙面に垂直な方向にも分布している
ので、そのσ値の自乗がコンデンサレンズ４により積分
される２次光源の個数に比例するとも言える。
光学系のσ値は変更できるので、従来は上記の式より、
２次光源面に配された可変開口絞り３の開口径Ｄを変化
させることによりそのσ値を変更するようにしていた。
また、σ値は可変開口絞り３の開口径Ｄに比例し、開口
径Ｄはオプティカルインテグレータ２を構成するレンズ
エレメントの図６の紙面に平行な方向の個数に比例す
る。また、図６の例では２次光源は２次光源４２Ａ〜４
２Ｅ以外に、図６の紙面に垂直な方向にも分布している
ので、そのσ値の自乗がコンデンサレンズ４により積分
される２次光源の個数に比例するとも言える。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】一般にこの種の露光装
置では、露光領域内で厳密なパターンの寸法精度が要求
される。この為、照明光学系には被照射面で高い照度均
一性が要求される。この高い照度均一性は主に、オプテ
ィカルインテグレータ２により分割された光束をコンデ
ンサレンズ４により被照射面で重畳的に重ね合わせるこ
とで実現されており、この分割数は均一性の精度に応じ
て十分な数が確保されていなければならない。しかる
に、例えばσ値を小さい側に変更するものとして、前記
の如く２次光源面に配した可変開口絞り３の開口径を小
さくした場合、図６に示すように、レチクルＲ上で積分
される２次光源からの光束の個数が急激に減少して、所
望の照度均一性が維持されない虞がある。
置では、露光領域内で厳密なパターンの寸法精度が要求
される。この為、照明光学系には被照射面で高い照度均
一性が要求される。この高い照度均一性は主に、オプテ
ィカルインテグレータ２により分割された光束をコンデ
ンサレンズ４により被照射面で重畳的に重ね合わせるこ
とで実現されており、この分割数は均一性の精度に応じ
て十分な数が確保されていなければならない。しかる
に、例えばσ値を小さい側に変更するものとして、前記
の如く２次光源面に配した可変開口絞り３の開口径を小
さくした場合、図６に示すように、レチクルＲ上で積分
される２次光源からの光束の個数が急激に減少して、所
望の照度均一性が維持されない虞がある。
【００１０】上記のように光束分割に寄与するオプティ
カルインテグレータ２のエレメントの個数はほぼσ値の
自乗に比例する為、逆にσ値が最小の場合に必要な照度
均一性が維持されるのに十分な数のエレメントを確保し
た場合、σ値が最大の場合には必要なエレメントの個数
が莫大となり、製造が困難になる。本発明は斯かる点に
鑑み、σ値を大幅に変化させた場合にも照度均一性が悪
化することがない高性能な露光用照明装置を提供するこ
とを目的とする。
カルインテグレータ２のエレメントの個数はほぼσ値の
自乗に比例する為、逆にσ値が最小の場合に必要な照度
均一性が維持されるのに十分な数のエレメントを確保し
た場合、σ値が最大の場合には必要なエレメントの個数
が莫大となり、製造が困難になる。本発明は斯かる点に
鑑み、σ値を大幅に変化させた場合にも照度均一性が悪
化することがない高性能な露光用照明装置を提供するこ
とを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明による第１の露光
用照明装置は、例えば図１に示す如く、平行光束を供給
する光源系（１）と、この光源系（１）からの平行光束
によって複数の２次光源からなる面光源を形成するオプ
ティカルインテグレータ（２）と、それら複数の２次光
源からの光束を集光して被照射面Ｒを重畳的に照明する
集光光学系（４）とを有する露光用照明装置において、
そのオプティカルインテグレータ（２）と交換自在に第
２のオプティカルインテグレータ（１２）を設け、この
第２のオプティカルインテグレータ（１２）は、そのオ
プティカルインテグレータ（２）と２次光源の数がほぼ
同一で且つその面光源の大きさが異なる如く構成される
と共に、そのオプティカルインテグレータ（２）の射出
側の開口数と等しい射出側の開口数を持つ如く構成さ
れ、その第２のオプティカルインテグレータ（１２）が
その露光用照明装置の光路内に設定された際に、その被
照射面Ｒ上で重畳されるそれら複数の２次光源の個数を
そのオプティカルインテグレータ（２）とほぼ等しくし
つつ、その露光用照明装置の被照射面Ｒ側の開口数を可
変にしたものである。
用照明装置は、例えば図１に示す如く、平行光束を供給
する光源系（１）と、この光源系（１）からの平行光束
によって複数の２次光源からなる面光源を形成するオプ
ティカルインテグレータ（２）と、それら複数の２次光
源からの光束を集光して被照射面Ｒを重畳的に照明する
集光光学系（４）とを有する露光用照明装置において、
そのオプティカルインテグレータ（２）と交換自在に第
２のオプティカルインテグレータ（１２）を設け、この
第２のオプティカルインテグレータ（１２）は、そのオ
プティカルインテグレータ（２）と２次光源の数がほぼ
同一で且つその面光源の大きさが異なる如く構成される
と共に、そのオプティカルインテグレータ（２）の射出
側の開口数と等しい射出側の開口数を持つ如く構成さ
れ、その第２のオプティカルインテグレータ（１２）が
その露光用照明装置の光路内に設定された際に、その被
照射面Ｒ上で重畳されるそれら複数の２次光源の個数を
そのオプティカルインテグレータ（２）とほぼ等しくし
つつ、その露光用照明装置の被照射面Ｒ側の開口数を可
変にしたものである。
【００１２】また、本発明による第２の露光用照明装置
は、例えば図２に示すように、平行光束を供給する光源
系（１）と、この光源系（１）からの平行光束によって
複数の２次光源からなる面光源を形成するオプティカル
インテグレータ（２）と、それら複数の２次光源からの
光束を集光して被照射面Ｒを重畳的に照明する集光光学
系（４）とを有する露光用照明装置において、そのオプ
ティカルインテグレータ（２）及びその集光光学系
（４）と一体的に交換自在に第２のオプティカルインテ
グレータ（１２Ａ）及び第２の集光光学系（１４）を設
け、この第２のオプティカルインテグレータ（１２Ａ）
は、そのオプティカルインテグレータ（２）と２次光源
の数がほぼ同一で且つその面光源の大きさが等しくなる
如く構成されると共に、そのオプティカルインテグレー
タ（２）の射出側の開口数とは異なる射出側の開口数を
持つ如く構成され、その第２の集光光学系（１４）は、
その集光光学系（４）とは異なる焦点距離を持つ如く構
成され、それら第２のオプティカルインテグレータ（１
２Ａ）及び第２の集光光学系（１４）がその露光用照明
装置の光路内に設定された際に、その被照射面Ｒ上で重
畳されるそれら複数の２次光源の個数をそのオプティカ
ルインテグレータ（２）とほぼ等しくしつつ、その露光
用照明装置の被照射面Ｒ側の開口数を可変にしたもので
ある。
は、例えば図２に示すように、平行光束を供給する光源
系（１）と、この光源系（１）からの平行光束によって
複数の２次光源からなる面光源を形成するオプティカル
インテグレータ（２）と、それら複数の２次光源からの
光束を集光して被照射面Ｒを重畳的に照明する集光光学
系（４）とを有する露光用照明装置において、そのオプ
ティカルインテグレータ（２）及びその集光光学系
（４）と一体的に交換自在に第２のオプティカルインテ
グレータ（１２Ａ）及び第２の集光光学系（１４）を設
け、この第２のオプティカルインテグレータ（１２Ａ）
は、そのオプティカルインテグレータ（２）と２次光源
の数がほぼ同一で且つその面光源の大きさが等しくなる
如く構成されると共に、そのオプティカルインテグレー
タ（２）の射出側の開口数とは異なる射出側の開口数を
持つ如く構成され、その第２の集光光学系（１４）は、
その集光光学系（４）とは異なる焦点距離を持つ如く構
成され、それら第２のオプティカルインテグレータ（１
２Ａ）及び第２の集光光学系（１４）がその露光用照明
装置の光路内に設定された際に、その被照射面Ｒ上で重
畳されるそれら複数の２次光源の個数をそのオプティカ
ルインテグレータ（２）とほぼ等しくしつつ、その露光
用照明装置の被照射面Ｒ側の開口数を可変にしたもので
ある。
【００１３】この場合、それら第１又は第２の露光用照
明装置の光源系（１）に、その平行光束の径を変化させ
る変倍光学系を設け、その平行光束の径を変化させるこ
とにより面光源の大きさを変化させるようにしてもよ
い。
明装置の光源系（１）に、その平行光束の径を変化させ
る変倍光学系を設け、その平行光束の径を変化させるこ
とにより面光源の大きさを変化させるようにしてもよ
い。
【００１４】
【作用】先ず本発明の原理から説明する。図３は本発明
の前提となる露光用照明系のレンズ構成及び光路図の概
略を示し、この図３において、光源系（１）からの平行
光束はオプティカルインテグレータ（２）に入射し、こ
の射出側に多数の２次光源が形成されると共に、この２
次光源面には固定又は可変の開口絞り（３）が設けられ
ている。そして２次光源からの多数の光束は集光光学系
（４）により被照射面Ｒ上を重畳的に照明し、均一照明
が達成される。この照明により被照射面Ｒ上の所定のパ
ターンが投影光学系（５）によって感光基板Ｗ上に転写
される。また、図３の例では集光光学系（４）は同時に
投影光学系（５）の瞳面（５ａ）に３次光源像を形成
し、所謂ケーラー照明が達成される。
の前提となる露光用照明系のレンズ構成及び光路図の概
略を示し、この図３において、光源系（１）からの平行
光束はオプティカルインテグレータ（２）に入射し、こ
の射出側に多数の２次光源が形成されると共に、この２
次光源面には固定又は可変の開口絞り（３）が設けられ
ている。そして２次光源からの多数の光束は集光光学系
（４）により被照射面Ｒ上を重畳的に照明し、均一照明
が達成される。この照明により被照射面Ｒ上の所定のパ
ターンが投影光学系（５）によって感光基板Ｗ上に転写
される。また、図３の例では集光光学系（４）は同時に
投影光学系（５）の瞳面（５ａ）に３次光源像を形成
し、所謂ケーラー照明が達成される。
【００１５】ところで従来は開口絞り（３）によりσ値
の変更を行っていた。即ち、図３の照明装置において２
次光源が形成される位置に配置された開口絞り（３）の
口径を点線に示す如く絞り込むことで上述のσ値の変更
が達成されるものであった。しかしながら、開口絞り
（３）による遮光に伴い、光束の重畳に寄与する２次光
源の数が減少し、照度均一性が悪化する。これに対し
て、本発明ではσ値の変更に際し、２次光源の数が極力
変化しないようにすることにより、照度均一性を保つこ
とにした。
の変更を行っていた。即ち、図３の照明装置において２
次光源が形成される位置に配置された開口絞り（３）の
口径を点線に示す如く絞り込むことで上述のσ値の変更
が達成されるものであった。しかしながら、開口絞り
（３）による遮光に伴い、光束の重畳に寄与する２次光
源の数が減少し、照度均一性が悪化する。これに対し
て、本発明ではσ値の変更に際し、２次光源の数が極力
変化しないようにすることにより、照度均一性を保つこ
とにした。
【００１６】次に図４（Ａ）及び図４（Ｂ）を参照して
本発明の原理につき説明する。図４（Ａ）及び図４
（Ｂ）は被照射面Ｒ上を垂直に（テレセントリックに）
照明する場合を示す。ただし、テレセントリックでない
場合も扱いは同様である。図４（Ａ）において、開口絞
り（３）の開口径をＤ、オプティカルインテグレータ
（２）がフライアイレンズであるとした場合の射出側の
Ｎ．Ａ．をｓｉｎθF 、集光光学系（４）の焦点距離を
ｆc 、被照射面高をｙ、σ値を決定する照明光学系の
Ｎ．Ａ．をｓｉｎθR とし、オプティカルインテグレー
タ（２）及び集光光学系（４）が正弦条件を満足してい
るとすると、次式が成立している。 ｆc ｓｉｎθF ＝ｙ …(1) ｆc ｓｉｎθR ＝Ｄ／２ …(2)
本発明の原理につき説明する。図４（Ａ）及び図４
（Ｂ）は被照射面Ｒ上を垂直に（テレセントリックに）
照明する場合を示す。ただし、テレセントリックでない
場合も扱いは同様である。図４（Ａ）において、開口絞
り（３）の開口径をＤ、オプティカルインテグレータ
（２）がフライアイレンズであるとした場合の射出側の
Ｎ．Ａ．をｓｉｎθF 、集光光学系（４）の焦点距離を
ｆc 、被照射面高をｙ、σ値を決定する照明光学系の
Ｎ．Ａ．をｓｉｎθR とし、オプティカルインテグレー
タ（２）及び集光光学系（４）が正弦条件を満足してい
るとすると、次式が成立している。 ｆc ｓｉｎθF ＝ｙ …(1) ｆc ｓｉｎθR ＝Ｄ／２ …(2)
【００１７】(2) 式より、照明光学系のＮ．Ａ．（＝ｓ
ｉｎθR ）の変更は、Ｄ又はｆc を変更する事で達成さ
れることが分かる。その際、光束の重畳に寄与する２次
光源の個数を極力変化させない事が、本発明の目的であ
る。先ず、本発明の第１の露光用照明装置では、例えば
図１に示すように、開口絞り（３）上に形成される複数
の２次光源としての面光源の大きさ、換言すればオプテ
ィカルインテグレータ（２）の外径を変化させる事によ
り、ｓｉｎθR を可変とした。(1) 式より明かなよう
に、焦点距離ｆc が一定の場合、被照射面高ｙ、ひいて
は被照射領域の大きさは開口半角θF のみにより決定さ
れるが、照明光学系のＮ．Ａ．（＝ｓｉｎθR ）が変化
してもその被照明領域の大きさは一定であることが必要
である。このため、オプティカルインテグレータ（２）
としてのフライアイレンズを別のフライアイレンズに交
換する時には、交換された別のフライアイレンズは交換
前のフライアイレンズと比べて比例的に拡大又は縮小し
た大きさとなるが、交換前後でのフライアイレンズの各
レンズエレメントの開口半角θF は等しい。
ｉｎθR ）の変更は、Ｄ又はｆc を変更する事で達成さ
れることが分かる。その際、光束の重畳に寄与する２次
光源の個数を極力変化させない事が、本発明の目的であ
る。先ず、本発明の第１の露光用照明装置では、例えば
図１に示すように、開口絞り（３）上に形成される複数
の２次光源としての面光源の大きさ、換言すればオプテ
ィカルインテグレータ（２）の外径を変化させる事によ
り、ｓｉｎθR を可変とした。(1) 式より明かなよう
に、焦点距離ｆc が一定の場合、被照射面高ｙ、ひいて
は被照射領域の大きさは開口半角θF のみにより決定さ
れるが、照明光学系のＮ．Ａ．（＝ｓｉｎθR ）が変化
してもその被照明領域の大きさは一定であることが必要
である。このため、オプティカルインテグレータ（２）
としてのフライアイレンズを別のフライアイレンズに交
換する時には、交換された別のフライアイレンズは交換
前のフライアイレンズと比べて比例的に拡大又は縮小し
た大きさとなるが、交換前後でのフライアイレンズの各
レンズエレメントの開口半角θF は等しい。
【００１８】従って、オプティカルインテグレータの交
換によって面光源の大きさ（開口径Ｄ）を変更して必要
なｓｉｎθR を得るのに際し、オプティカルインテグレ
ータ（２）としてのフライアイレンズをそれとほぼ比例
した大きさをもつと共にオプティカルインテグレータ
（２）とほぼ等しい数のレンズエレメントを持つ第２の
フライアイレンズよりなるオプティカルインテグレータ
（１２）に交換すれば、２次光源の数はほぼ不変に保た
れ、照度均一性が維持されると共に、被照明領域の大き
さも不変に保たれる。但し、この場合は被照射面Ｒでの
照度維持の為、開口絞り（３）で光を遮光する事なく面
光源の大きさ（開口径Ｄ）に応じて光源系（１）からの
平行光束の径を変えることが望ましい。この様に本発明
では、照度均一性の悪化を招く事なく、σ値を段階的に
変化させる事が可能となった。
換によって面光源の大きさ（開口径Ｄ）を変更して必要
なｓｉｎθR を得るのに際し、オプティカルインテグレ
ータ（２）としてのフライアイレンズをそれとほぼ比例
した大きさをもつと共にオプティカルインテグレータ
（２）とほぼ等しい数のレンズエレメントを持つ第２の
フライアイレンズよりなるオプティカルインテグレータ
（１２）に交換すれば、２次光源の数はほぼ不変に保た
れ、照度均一性が維持されると共に、被照明領域の大き
さも不変に保たれる。但し、この場合は被照射面Ｒでの
照度維持の為、開口絞り（３）で光を遮光する事なく面
光源の大きさ（開口径Ｄ）に応じて光源系（１）からの
平行光束の径を変えることが望ましい。この様に本発明
では、照度均一性の悪化を招く事なく、σ値を段階的に
変化させる事が可能となった。
【００１９】また、本発明の第１の露光用照明装置で
は、図４（Ｂ）に示す如く、フライアイレンズを構成す
る各レンズエレメントを通過する平行光束がレチクル上
の照明領域をカバーする大きさで照明することが望まし
い。この場合、フライアイレンズを構成する各レンズエ
レメントの焦点距離をｆF、各レンズエレメントの太さ
（レンズエレメントの断面形状が矩形状の時には一辺の
長さ、レンズエレメントの断面形状が円形状の時には直
径）をＬF 、集光光学系の焦点距離をｆC 、被照射面と
してのレチクルの照明領域の大きさを２ｙとするとき、
以下の関係が成立する。 ２ｙ＝ｆC ＬF ／ｆF …(3)
は、図４（Ｂ）に示す如く、フライアイレンズを構成す
る各レンズエレメントを通過する平行光束がレチクル上
の照明領域をカバーする大きさで照明することが望まし
い。この場合、フライアイレンズを構成する各レンズエ
レメントの焦点距離をｆF、各レンズエレメントの太さ
（レンズエレメントの断面形状が矩形状の時には一辺の
長さ、レンズエレメントの断面形状が円形状の時には直
径）をＬF 、集光光学系の焦点距離をｆC 、被照射面と
してのレチクルの照明領域の大きさを２ｙとするとき、
以下の関係が成立する。 ２ｙ＝ｆC ＬF ／ｆF …(3)
【００２０】ここで、第１のフライアイレンズと第２の
フライアイレンズとが互いに交換可能に設けられている
時には、第１のフライアイレンズを構成する各レンズエ
レメントの焦点距離をｆ1F、第１のフライアイレンズを
構成する各レンズエレメントの太さをＬ1F、第２のフラ
イアイレンズを構成する各レンズエレメントの焦点距離
をｆ2F、第２のフライアイレンズを構成する各レンズエ
レメントの太さをＬ2Fとするとき、上の（３）式の関係
より、以下の（４）式をほぼ満足することが望ましい。 Ｌ1F／ｆ1F＝Ｌ2F／ｆ2F …(4)
フライアイレンズとが互いに交換可能に設けられている
時には、第１のフライアイレンズを構成する各レンズエ
レメントの焦点距離をｆ1F、第１のフライアイレンズを
構成する各レンズエレメントの太さをＬ1F、第２のフラ
イアイレンズを構成する各レンズエレメントの焦点距離
をｆ2F、第２のフライアイレンズを構成する各レンズエ
レメントの太さをＬ2Fとするとき、上の（３）式の関係
より、以下の（４）式をほぼ満足することが望ましい。 Ｌ1F／ｆ1F＝Ｌ2F／ｆ2F …(4)
【００２１】また、第１のフライアイレンズを構成する
レンズエレメントの個数と第２のフライアイレンズを構
成するレンズエレメントの個数とを必ずしも等しくする
必要はなく、第１のフライアイレンズの外径をｄ1 、第
２のフライアイレンズの外径をｄ2 、第１のフライアイ
レンズを構成するレンズエレメントの個数をｋ1 、第２
のフライアイレンズを構成するレンズエレメントの個数
をｋ2 とすれば、 ０．７５ｋ1 ≦ｋ2 ≦１．２５ｋ1 ，ｄ1 ＞ｄ2 …(5) の条件を満足することが好ましい。この条件の範囲にお
いては、実用上、ほぼ均一な照明状態を確保することが
できる。この条件（５）の下限を越えて、第２フライア
イレンズのレンズエレメントの個数が少なくなると、均
一な照明状態を確保することが困難となる。逆に条件
（５）を越えて、第２フライアイレンズのレンズエレメ
ントの個数が多くなると、第２オプティカルインテグレ
ータを構成する各レンズエレメントは、太さ（径）をよ
り小さく、しかもより多数で構成されなければならない
ため、製造することが難しくなる。
レンズエレメントの個数と第２のフライアイレンズを構
成するレンズエレメントの個数とを必ずしも等しくする
必要はなく、第１のフライアイレンズの外径をｄ1 、第
２のフライアイレンズの外径をｄ2 、第１のフライアイ
レンズを構成するレンズエレメントの個数をｋ1 、第２
のフライアイレンズを構成するレンズエレメントの個数
をｋ2 とすれば、 ０．７５ｋ1 ≦ｋ2 ≦１．２５ｋ1 ，ｄ1 ＞ｄ2 …(5) の条件を満足することが好ましい。この条件の範囲にお
いては、実用上、ほぼ均一な照明状態を確保することが
できる。この条件（５）の下限を越えて、第２フライア
イレンズのレンズエレメントの個数が少なくなると、均
一な照明状態を確保することが困難となる。逆に条件
（５）を越えて、第２フライアイレンズのレンズエレメ
ントの個数が多くなると、第２オプティカルインテグレ
ータを構成する各レンズエレメントは、太さ（径）をよ
り小さく、しかもより多数で構成されなければならない
ため、製造することが難しくなる。
【００２２】このように、ｎ個のフライアイレンズが交
換可能に設けられている場合について上の（４）式及び
（５）式を一般的に示せば、それぞれ（６）式及び
（７）式の如くなる。 Ｌ1F／ｆ1F＝ＬmF／ｆmF，２＜ｍ≦ｎ …(6) ０．７５ｋ1 ≦ｋm ≦１．２５ｋ1 ，ｄ1 ＞ｄm …(7) 但し、 ｆmF：第ｍフライアイレンズを構成する各レンズエレメ
ントの焦点距離、 ＬmF：第ｍフライアイレンズを構成する各レンズエレメ
ントの太さ、 ｄ1 ：第１フライアイレンズの外径、 ｄm ：第ｍフライアイレンズの外径、 ｋ1 ：第１フライアイレンズを構成するレンズエレメン
トの個数、 ｋm ：第ｍフライアイレンズを構成するレンズエレメン
トの個数、 である。
換可能に設けられている場合について上の（４）式及び
（５）式を一般的に示せば、それぞれ（６）式及び
（７）式の如くなる。 Ｌ1F／ｆ1F＝ＬmF／ｆmF，２＜ｍ≦ｎ …(6) ０．７５ｋ1 ≦ｋm ≦１．２５ｋ1 ，ｄ1 ＞ｄm …(7) 但し、 ｆmF：第ｍフライアイレンズを構成する各レンズエレメ
ントの焦点距離、 ＬmF：第ｍフライアイレンズを構成する各レンズエレメ
ントの太さ、 ｄ1 ：第１フライアイレンズの外径、 ｄm ：第ｍフライアイレンズの外径、 ｋ1 ：第１フライアイレンズを構成するレンズエレメン
トの個数、 ｋm ：第ｍフライアイレンズを構成するレンズエレメン
トの個数、 である。
【００２３】一方、本発明による第２の露光用照明装置
では、(2) 式における焦点距離ｆcを変化させることに
より、照明光学系のＮ．Ａ．（＝ｓｉｎθR ）を変化さ
せるものである。その焦点距離ｆc を変化させること
は、例えば図２に示すように、集光光学系（４）を焦点
距離の異なる第２の集光光学系（１４）と交換すること
を意味する。この場合にも(1) 式における被照射面高
ｙ、ひいては被照明領域の大きさは一定であることが必
要である。そのためには、(1) 式より、オプティカルイ
ンテグレータ（２）を焦点距離ｆc に反比例したＮ．
Ａ．（＝ｓｉｎθF ）をもつ第２のオプティカルインテ
グレータ（１２Ａ）と交換すればよいことが分かる。即
ち、オプティカルインテグレータ（２）及び集光光学系
（４）は一体として第２のオプティカルインテグレータ
（１２Ａ）及び第２の集光光学系（１４）と交換され
る。
では、(2) 式における焦点距離ｆcを変化させることに
より、照明光学系のＮ．Ａ．（＝ｓｉｎθR ）を変化さ
せるものである。その焦点距離ｆc を変化させること
は、例えば図２に示すように、集光光学系（４）を焦点
距離の異なる第２の集光光学系（１４）と交換すること
を意味する。この場合にも(1) 式における被照射面高
ｙ、ひいては被照明領域の大きさは一定であることが必
要である。そのためには、(1) 式より、オプティカルイ
ンテグレータ（２）を焦点距離ｆc に反比例したＮ．
Ａ．（＝ｓｉｎθF ）をもつ第２のオプティカルインテ
グレータ（１２Ａ）と交換すればよいことが分かる。即
ち、オプティカルインテグレータ（２）及び集光光学系
（４）は一体として第２のオプティカルインテグレータ
（１２Ａ）及び第２の集光光学系（１４）と交換され
る。
【００２４】この際、更にオプティカルインテグレータ
（２）を構成する個々のレンズエレメントの大きさをそ
れぞれ第２のオプティカルインテグレータ（１２Ａ）を
構成する個々のレンズエレメントの大きさと同じにすれ
ば、面光源の大きさ（開口径Ｄ）は一定であるため、レ
ンズエレメントの個数も同じになる。従って、被照射面
Ｒ上で重畳される光束の数は一定であり、照度均一性が
維持される。この場合は光源系（１）からの光束径は一
定であって良い。また、オプティカルインテグレータ及
び集光光学系を一体として光学調整できる為、製造上の
精度維持にも有利となる。この様に本発明でも、照度均
一性の悪化を招く事なく、σ値を段階的に変化させる事
が可能となった。
（２）を構成する個々のレンズエレメントの大きさをそ
れぞれ第２のオプティカルインテグレータ（１２Ａ）を
構成する個々のレンズエレメントの大きさと同じにすれ
ば、面光源の大きさ（開口径Ｄ）は一定であるため、レ
ンズエレメントの個数も同じになる。従って、被照射面
Ｒ上で重畳される光束の数は一定であり、照度均一性が
維持される。この場合は光源系（１）からの光束径は一
定であって良い。また、オプティカルインテグレータ及
び集光光学系を一体として光学調整できる為、製造上の
精度維持にも有利となる。この様に本発明でも、照度均
一性の悪化を招く事なく、σ値を段階的に変化させる事
が可能となった。
【００２５】なお、それら第１及び第２の露光用照明装
置において、光源系（１）に平行光束の径を変化させる
変倍光学系を設けて、任意のオプティカルインテグレー
タが設定された状態でその平行光束の径を変化させる場
合には、(2) 式における開口径Ｄに対応する面光源の大
きさを実質的に連続的に変化させ、ひいては照明光学系
のＮ．Ａ．であるｓｉｎθR を均一照明可能な範囲まで
連続的に変化させることができる。
置において、光源系（１）に平行光束の径を変化させる
変倍光学系を設けて、任意のオプティカルインテグレー
タが設定された状態でその平行光束の径を変化させる場
合には、(2) 式における開口径Ｄに対応する面光源の大
きさを実質的に連続的に変化させ、ひいては照明光学系
のＮ．Ａ．であるｓｉｎθR を均一照明可能な範囲まで
連続的に変化させることができる。
【００２６】また、本発明の第２の露光用照明装置で
は、前述した図４（Ｂ）に示す如く、フライアイレンズ
を構成する各レンズエレメントを通過する平行光束がレ
チクル上の照明領域をほぼカバーする大きさで照明する
ことが望ましく、この場合にも、本発明の第２の露光用
照明装置と同様に上記の（３）式の関係が成立する。こ
のため、第２のフライアイレンズ及び第２の集光光学系
が第１のフライアイレンズと第１の集光光学系とに対し
て一体的に交換可能に設けられると共に、第１及び第２
のフライアイレンズを構成する各レンズエレメントの太
さが互いに等しい（Ｌ1F＝Ｌ2F）場合には、第１のフラ
イアイレンズを構成する各レンズエレメントの焦点距離
をｆ1F、第１の集光光学系の焦点距離をｆ1C、第２のフ
ライアイレンズを構成する各レンズエレメントの焦点距
離をｆ2F、第２の集光光学系の焦点距離をｆ2Cとすると
き、上の（３）式の関係より、以下の（８）式をほぼ満
足することが望ましい。 ｆ1C／ｆ1F＝ｆ2C／ｆ2F …(8)
は、前述した図４（Ｂ）に示す如く、フライアイレンズ
を構成する各レンズエレメントを通過する平行光束がレ
チクル上の照明領域をほぼカバーする大きさで照明する
ことが望ましく、この場合にも、本発明の第２の露光用
照明装置と同様に上記の（３）式の関係が成立する。こ
のため、第２のフライアイレンズ及び第２の集光光学系
が第１のフライアイレンズと第１の集光光学系とに対し
て一体的に交換可能に設けられると共に、第１及び第２
のフライアイレンズを構成する各レンズエレメントの太
さが互いに等しい（Ｌ1F＝Ｌ2F）場合には、第１のフラ
イアイレンズを構成する各レンズエレメントの焦点距離
をｆ1F、第１の集光光学系の焦点距離をｆ1C、第２のフ
ライアイレンズを構成する各レンズエレメントの焦点距
離をｆ2F、第２の集光光学系の焦点距離をｆ2Cとすると
き、上の（３）式の関係より、以下の（８）式をほぼ満
足することが望ましい。 ｆ1C／ｆ1F＝ｆ2C／ｆ2F …(8)
【００２７】また、第１のフライアイレンズを構成する
レンズエレメントの個数と第２のフライアイレンズを構
成するレンズエレメントの個数とを必ずしも等しくする
必要はなく、第１のフライアイレンズの焦点距離を
ｆ1F、第２のフライアイレンズの焦点距離をｆ2F、第１
のフライアイレンズを構成するレンズエレメントの個数
をｋ1 、第２のフライアイレンズを構成するレンズエレ
メントの個数をｋ2 とすれば、 ０．７５ｋ1 ≦ｋ2 ≦１．２５ｋ1 ，ｆ1F＜ｆ2F …(9) の条件を満足すれば良い。この条件の範囲においては、
実用上、ほぼ均一な照明状態を確保しながらσ値を変更
することができる。この条件（９）の下限を越えて、第
２フライアイレンズのレンズエレメントの個数が少なく
なると、均一な照明状態を確保することが困難となる。
逆に条件（９）を越えて、第２フライアイレンズのレン
ズエレメントの個数が多くなると、第２フライアイレン
ズの製造が難しくなるばかりか、第２フライアイレンズ
の外径が大きくなる。このため、第２フライアイレンズ
及び第２集光光学系の設定によるσ値の変更の効果が大
幅に薄れてしまう。
レンズエレメントの個数と第２のフライアイレンズを構
成するレンズエレメントの個数とを必ずしも等しくする
必要はなく、第１のフライアイレンズの焦点距離を
ｆ1F、第２のフライアイレンズの焦点距離をｆ2F、第１
のフライアイレンズを構成するレンズエレメントの個数
をｋ1 、第２のフライアイレンズを構成するレンズエレ
メントの個数をｋ2 とすれば、 ０．７５ｋ1 ≦ｋ2 ≦１．２５ｋ1 ，ｆ1F＜ｆ2F …(9) の条件を満足すれば良い。この条件の範囲においては、
実用上、ほぼ均一な照明状態を確保しながらσ値を変更
することができる。この条件（９）の下限を越えて、第
２フライアイレンズのレンズエレメントの個数が少なく
なると、均一な照明状態を確保することが困難となる。
逆に条件（９）を越えて、第２フライアイレンズのレン
ズエレメントの個数が多くなると、第２フライアイレン
ズの製造が難しくなるばかりか、第２フライアイレンズ
の外径が大きくなる。このため、第２フライアイレンズ
及び第２集光光学系の設定によるσ値の変更の効果が大
幅に薄れてしまう。
【００２８】このように、ｎ個のフライアイレンズが交
換可能に設けられている場合について上の（８）式及び
（９）式を一般的に示せば、それぞれ（１０）式及び
（１１）式の如くなる。 ｆ1C／ｆ1F＝ｆmC／ｆmF，２＜ｍ≦ｎ …(10) ０．７５ｋ1 ≦ｋm ≦１．２５ｋ1 ，ｆ1F＜ｆmF …(11) 但し、 ｆ1F：第１フライアイレンズを構成する各レンズエレメ
ントの焦点距離、 ｆ1C：第１集光光学系の焦点距離、 ｆmF：第ｍフライアイレンズを構成する各レンズエレメ
ントの焦点距離、 ｆmC：第ｍ集光光学系の焦点距離、 ｋ1 ：第１フライアイレンズを構成するレンズエレメン
トの個数、 ｋm ：第ｍフライアイレンズを構成するレンズエレメン
トの個数、 である。
換可能に設けられている場合について上の（８）式及び
（９）式を一般的に示せば、それぞれ（１０）式及び
（１１）式の如くなる。 ｆ1C／ｆ1F＝ｆmC／ｆmF，２＜ｍ≦ｎ …(10) ０．７５ｋ1 ≦ｋm ≦１．２５ｋ1 ，ｆ1F＜ｆmF …(11) 但し、 ｆ1F：第１フライアイレンズを構成する各レンズエレメ
ントの焦点距離、 ｆ1C：第１集光光学系の焦点距離、 ｆmF：第ｍフライアイレンズを構成する各レンズエレメ
ントの焦点距離、 ｆmC：第ｍ集光光学系の焦点距離、 ｋ1 ：第１フライアイレンズを構成するレンズエレメン
トの個数、 ｋm ：第ｍフライアイレンズを構成するレンズエレメン
トの個数、 である。
【００２９】
【実施例】以下、本発明による露光用照明装置の第１実
施例につき図１を参照して説明する。本例は、縮小投影
型露光装置に本発明を適用したものである。図１（Ａ）
及び（Ｂ）は本実施例の光学系を簡略化して示し、図１
（Ａ）はσ値を第１の値に設定した状態、図１（Ｂ）は
σ値を第２の値に設定した状態を示す。図１（Ａ）にお
いて、１は径が可変の平行光束を発生する光源系、２は
フライアイレンズ（複数の棒状レンズエレメントの集合
体）よりなる第１のオプティカルインテグレータを示
し、光源系１からの平行光束は、第１のオプティカルイ
ンテグレータ２に入射し、その射出面に多数の２次光源
（２次光源像）が形成される。また、これら２次光源の
形成面には、第１の可変開口絞り３を配置する。
施例につき図１を参照して説明する。本例は、縮小投影
型露光装置に本発明を適用したものである。図１（Ａ）
及び（Ｂ）は本実施例の光学系を簡略化して示し、図１
（Ａ）はσ値を第１の値に設定した状態、図１（Ｂ）は
σ値を第２の値に設定した状態を示す。図１（Ａ）にお
いて、１は径が可変の平行光束を発生する光源系、２は
フライアイレンズ（複数の棒状レンズエレメントの集合
体）よりなる第１のオプティカルインテグレータを示
し、光源系１からの平行光束は、第１のオプティカルイ
ンテグレータ２に入射し、その射出面に多数の２次光源
（２次光源像）が形成される。また、これら２次光源の
形成面には、第１の可変開口絞り３を配置する。
【００３０】４は焦点距離ｆc のコンデンサレンズ、Ｒ
は所定のパターンが形成されたレチクルを示し、それら
２次光源及びレチクルＲをそれぞれコンデンサレンズ４
の物側焦平面及び像側焦平面に配置する。それら２次光
源を射出した光束は、コンデンサレンズ４によりそれぞ
れ平行光束に変換されてレチクルＲ上を重畳的に照明す
る。そして、レチクルＲを透過した照明光が投影レンズ
５を介してウェハＷ上に集束され、ウェハＷ上にレチク
ルＲ上の所定のパターンが投影される。また、投影レン
ズ５の瞳面はオプティカルインテグレータ２の射出面の
２次光源形成面と共役であり、所謂ケーラー照明が実現
されている。そして、その投影レンズ５の瞳面にも可変
開口絞り５ａを配置する。
は所定のパターンが形成されたレチクルを示し、それら
２次光源及びレチクルＲをそれぞれコンデンサレンズ４
の物側焦平面及び像側焦平面に配置する。それら２次光
源を射出した光束は、コンデンサレンズ４によりそれぞ
れ平行光束に変換されてレチクルＲ上を重畳的に照明す
る。そして、レチクルＲを透過した照明光が投影レンズ
５を介してウェハＷ上に集束され、ウェハＷ上にレチク
ルＲ上の所定のパターンが投影される。また、投影レン
ズ５の瞳面はオプティカルインテグレータ２の射出面の
２次光源形成面と共役であり、所謂ケーラー照明が実現
されている。そして、その投影レンズ５の瞳面にも可変
開口絞り５ａを配置する。
【００３１】図１（Ｂ）において、２１はキーボード又
はレチクルＲ用のバーコードリーダ等の入力手段、２２
は全体の動作を制御するコンピュータ等よりなる制御手
段を示し、使用するレチクルパターン等に応じて、入力
手段２１より最適な投影レンズの開口数及び照明光学系
のσ値を制御手段２２に入力する。制御手段２２は入力
情報によって、第２口径可変手段２６を介して投影レン
ズ５の開口数を変化させ、交換手段２４を介してオプテ
ィカルインテグレータ及び開口絞りを一体として交換す
る。図１（Ｂ）では、光源系１とコンデンサレンズ４と
の間に第２のオプティカルインテグレータ１２及び第２
の可変開口絞り１３が装着されている。
はレチクルＲ用のバーコードリーダ等の入力手段、２２
は全体の動作を制御するコンピュータ等よりなる制御手
段を示し、使用するレチクルパターン等に応じて、入力
手段２１より最適な投影レンズの開口数及び照明光学系
のσ値を制御手段２２に入力する。制御手段２２は入力
情報によって、第２口径可変手段２６を介して投影レン
ズ５の開口数を変化させ、交換手段２４を介してオプテ
ィカルインテグレータ及び開口絞りを一体として交換す
る。図１（Ｂ）では、光源系１とコンデンサレンズ４と
の間に第２のオプティカルインテグレータ１２及び第２
の可変開口絞り１３が装着されている。
【００３２】第２のオプティカルインテグレータ１２も
フライアイレンズよりなるが、そのエレメントの個数は
第１のオプティカルインテグレータ２と同じである。そ
して、第２のオプティカルインテグレータの外径の比率
をαとするとき、その第２のオプティカルインテグレー
タの外径及び焦点距離は、第１のオプティカルインテグ
レータ２に対して比例的に１／αに設定されている。従
って、第１のオプティカルインテグレータ２及び第２の
オプティカルインテグレータ１２の射出側のＮ．Ａ．は
同じである。なお、可変開口絞り３及び１３は交換する
ことなく同一のものを使用してもよい。
フライアイレンズよりなるが、そのエレメントの個数は
第１のオプティカルインテグレータ２と同じである。そ
して、第２のオプティカルインテグレータの外径の比率
をαとするとき、その第２のオプティカルインテグレー
タの外径及び焦点距離は、第１のオプティカルインテグ
レータ２に対して比例的に１／αに設定されている。従
って、第１のオプティカルインテグレータ２及び第２の
オプティカルインテグレータ１２の射出側のＮ．Ａ．は
同じである。なお、可変開口絞り３及び１３は交換する
ことなく同一のものを使用してもよい。
【００３３】制御手段２２は更に、第１口径可変手段２
５を介して可変開口絞り１３の開口径を変化させること
により、必要なσ値に対応した照明光学系のＮ．Ａ．を
設定する。また、２３は第１口径可変手段２５に連動し
て動作する光束径可変手段を示し、光束径可変手段２３
により、光源系１からオプティカルインテグレータ２又
１２に供給される光束径は可変開口絞り３又は１３の開
口径にほぼ等しくなるように変化する。これにより、光
源系１の光束が有効に利用される。
５を介して可変開口絞り１３の開口径を変化させること
により、必要なσ値に対応した照明光学系のＮ．Ａ．を
設定する。また、２３は第１口径可変手段２５に連動し
て動作する光束径可変手段を示し、光束径可変手段２３
により、光源系１からオプティカルインテグレータ２又
１２に供給される光束径は可変開口絞り３又は１３の開
口径にほぼ等しくなるように変化する。これにより、光
源系１の光束が有効に利用される。
【００３４】交換手段２４としては例えばターレット方
式の回転機構等が使用できる。また、光束径可変手段２
３としては、例えば図５に示すような変倍光学系の駆動
手段４８を使用することができる。即ち、図５（Ａ）に
おいて、光源４４から射出される平行光束ＩＬが、正の
第１レンズ群４５、負のレンズ群４６及び正の第２レン
ズ群４７を介して光束径が拡大されて第１のオプティカ
ルインテグレータ２を照明している。また、負のレンズ
群４６及び正の第２レンズ群４７は駆動手段４８により
光軸に沿って移動自在に支持されており、駆動手段４８
により第１の可変開口絞り３の開口径と入射する光束の
径とが同程度になるように、負のレンズ群４６及び正の
第２レンズ群４７の位置が調整される。更に、例えば図
５（Ｂ）に示すように、第２のオプティカルインテグレ
ータ１２及び第２の可変開口絞り１３が装着された場合
には、負のレンズ群４６及び正の第２レンズ群４７の位
置を比較的大きく変えることにより、入射する光束の径
を第２の可変開口絞り１３の開口径にほぼ合わせること
ができる。このような変倍光学系については、例えば特
開平１−９６９２９号公報に開示されている。
式の回転機構等が使用できる。また、光束径可変手段２
３としては、例えば図５に示すような変倍光学系の駆動
手段４８を使用することができる。即ち、図５（Ａ）に
おいて、光源４４から射出される平行光束ＩＬが、正の
第１レンズ群４５、負のレンズ群４６及び正の第２レン
ズ群４７を介して光束径が拡大されて第１のオプティカ
ルインテグレータ２を照明している。また、負のレンズ
群４６及び正の第２レンズ群４７は駆動手段４８により
光軸に沿って移動自在に支持されており、駆動手段４８
により第１の可変開口絞り３の開口径と入射する光束の
径とが同程度になるように、負のレンズ群４６及び正の
第２レンズ群４７の位置が調整される。更に、例えば図
５（Ｂ）に示すように、第２のオプティカルインテグレ
ータ１２及び第２の可変開口絞り１３が装着された場合
には、負のレンズ群４６及び正の第２レンズ群４７の位
置を比較的大きく変えることにより、入射する光束の径
を第２の可変開口絞り１３の開口径にほぼ合わせること
ができる。このような変倍光学系については、例えば特
開平１−９６９２９号公報に開示されている。
【００３５】図１に戻り、第１実施例の動作につき説明
するに、可変開口絞り３及び１３の開口径はそれぞれオ
プティカルインテグレータ２及び１２の外径に合わせて
設定してあるものとする。先ず、図１（Ａ）の場合に
は、第１のオプティカルインテグレータ２の外径をｄ、
レチクルＲを照明する光束の開口角を２θW として、コ
ンデンサレンズ４が正弦条件を満たすとすると、レチク
ルＲに対する照明光学系のＮ．Ａ．であるＮＡIL１は次
のようになる。 ＮＡIL１＝ｓｉｎθW ＝ｄ／（２ｆc ） …(12)
するに、可変開口絞り３及び１３の開口径はそれぞれオ
プティカルインテグレータ２及び１２の外径に合わせて
設定してあるものとする。先ず、図１（Ａ）の場合に
は、第１のオプティカルインテグレータ２の外径をｄ、
レチクルＲを照明する光束の開口角を２θW として、コ
ンデンサレンズ４が正弦条件を満たすとすると、レチク
ルＲに対する照明光学系のＮ．Ａ．であるＮＡIL１は次
のようになる。 ＮＡIL１＝ｓｉｎθW ＝ｄ／（２ｆc ） …(12)
【００３６】また、図１（Ｂ）の場合には、第２のオプ
ティカルインテグレータの外径に対する第１のオプティ
カルインテグレータの外径の比率をαとするとき、第２
のオプティカルインテグレータ１２の外径はｄ／αであ
るため、レチクルＲを照明する光束の開口角を２θT と
すると、照明光学系のＮ．Ａ．であるＮＡIL２は次のよ
うになる。 ＮＡIL２＝ｓｉｎθT ＝ｄ／（２αｆc ） …(13) 従って、照明光学系のＮ．Ａ．は１／αに変化してい
る。これに対して、第１のオプティカルインテグレータ
２及び第２のオプティカルインテグレータ１２を構成す
るレンズレンズエレメントの個数は同じであるため、レ
チクルＲ上で重畳される２次光源からの光束の個数も同
じであり、照度均一性は保たれている。更に、第１のオ
プティカルインテグレータ２及び第２のオプティカルイ
ンテグレータ１２の共通な射出側の開口数をｓｉｎθF
とすると、図１（Ａ）のレチクルＲ上の照明領域の半分
の大きさ及び図１（Ｂ）のレチクルＲ上の照明領域の半
分の大きさは、共にｆc ｓｉｎθF で等しい。
ティカルインテグレータの外径に対する第１のオプティ
カルインテグレータの外径の比率をαとするとき、第２
のオプティカルインテグレータ１２の外径はｄ／αであ
るため、レチクルＲを照明する光束の開口角を２θT と
すると、照明光学系のＮ．Ａ．であるＮＡIL２は次のよ
うになる。 ＮＡIL２＝ｓｉｎθT ＝ｄ／（２αｆc ） …(13) 従って、照明光学系のＮ．Ａ．は１／αに変化してい
る。これに対して、第１のオプティカルインテグレータ
２及び第２のオプティカルインテグレータ１２を構成す
るレンズレンズエレメントの個数は同じであるため、レ
チクルＲ上で重畳される２次光源からの光束の個数も同
じであり、照度均一性は保たれている。更に、第１のオ
プティカルインテグレータ２及び第２のオプティカルイ
ンテグレータ１２の共通な射出側の開口数をｓｉｎθF
とすると、図１（Ａ）のレチクルＲ上の照明領域の半分
の大きさ及び図１（Ｂ）のレチクルＲ上の照明領域の半
分の大きさは、共にｆc ｓｉｎθF で等しい。
【００３７】従って、本例によれば、オプティカルイン
テグレータを交換することにより、照度均一性及びレチ
クルＲ上の照明領域を一定に保ちつつ、照明光学系の
Ｎ．Ａ．、ひいてはσ値をレチクルＲの種類又は投影レ
ンズ５の特性等に応じて大きく変化させることができる
利点がある。即ち、本例によれば使用するレチクルＲに
応じてσ値を変化させた場合にも高い照度均一性が維持
され、それにより画面内のパターン寸法の精度を保つこ
とができる利点がある。また、可変開口絞り３又は１３
の開口径を変えることにより、照明光学系のＮ．Ａ．を
微調整することができる。
テグレータを交換することにより、照度均一性及びレチ
クルＲ上の照明領域を一定に保ちつつ、照明光学系の
Ｎ．Ａ．、ひいてはσ値をレチクルＲの種類又は投影レ
ンズ５の特性等に応じて大きく変化させることができる
利点がある。即ち、本例によれば使用するレチクルＲに
応じてσ値を変化させた場合にも高い照度均一性が維持
され、それにより画面内のパターン寸法の精度を保つこ
とができる利点がある。また、可変開口絞り３又は１３
の開口径を変えることにより、照明光学系のＮ．Ａ．を
微調整することができる。
【００３８】さらに、任意のフライアイレンズが照明系
の光路内に設定された際に、均一照明が可能となる範囲
まで光源系１からの平行光束の径を変化させてσ値を連
続的に変更しても良い。これにより、任意のフライアイ
レンズを設定した時には段階的にσ値を変更でき、光源
系１からの平行光束の径を変化させた時には連続的にσ
値を変更できるため、全体として見れば実質的に広い範
囲でσ値を変化させることができる。また、第１実施例
の如く、第１のオプティカルインテグレータ２を構成す
るレンズエレメントの個数と第２のオプティカルインテ
グレータ１２を構成するレンズエレメントの個数とを必
ずしも等しくする必要はなく、前述の（５）式を満足す
れば、レチクルＲを均一に照明することができる。
の光路内に設定された際に、均一照明が可能となる範囲
まで光源系１からの平行光束の径を変化させてσ値を連
続的に変更しても良い。これにより、任意のフライアイ
レンズを設定した時には段階的にσ値を変更でき、光源
系１からの平行光束の径を変化させた時には連続的にσ
値を変更できるため、全体として見れば実質的に広い範
囲でσ値を変化させることができる。また、第１実施例
の如く、第１のオプティカルインテグレータ２を構成す
るレンズエレメントの個数と第２のオプティカルインテ
グレータ１２を構成するレンズエレメントの個数とを必
ずしも等しくする必要はなく、前述の（５）式を満足す
れば、レチクルＲを均一に照明することができる。
【００３９】次に、図２を参照して本発明の第２実施例
を説明する。本実施例は、図１に示した第１実施例に対
して、更にコンデンサレンズをも変更可能としたもので
あり、図２において、図１に対応する部分には同一符号
を付してその詳細説明を省略する。図２（Ａ）及び
（Ｂ）は本実施例の光学系を簡略化して示し、図２
（Ａ）はσ値を第１の値に設定した状態、図２（Ｂ）は
σ値を第２の値に設定した状態を示す。図２（Ａ）は、
図１（Ａ）と基本的に同一構成であるが、焦点距離ｆc
のコンデンサレンズ４も交換可能となっているので、４
を第１のコンデンサレンズと呼ぶ。
を説明する。本実施例は、図１に示した第１実施例に対
して、更にコンデンサレンズをも変更可能としたもので
あり、図２において、図１に対応する部分には同一符号
を付してその詳細説明を省略する。図２（Ａ）及び
（Ｂ）は本実施例の光学系を簡略化して示し、図２
（Ａ）はσ値を第１の値に設定した状態、図２（Ｂ）は
σ値を第２の値に設定した状態を示す。図２（Ａ）は、
図１（Ａ）と基本的に同一構成であるが、焦点距離ｆc
のコンデンサレンズ４も交換可能となっているので、４
を第１のコンデンサレンズと呼ぶ。
【００４０】図２（Ｂ）において、２４Ａは交換手段を
示し、この交換手段２４Ａは制御手段２２からの指示に
より、オプティカルインテグレータ、可変開口絞り及び
コンデンサレンズを一体として他のオプティカルインテ
グレータ、他の可変開口絞り及び他のコンデンサレンズ
と交換する。図２（Ｂ）では光源系１からレチクルＲの
方向に順に、フライアイレンズよりなる第２のオプティ
カルインテグレータ１２Ａ、第２の可変開口絞り１３Ａ
及び第２のコンデンサレンズ１４が配置されている。
示し、この交換手段２４Ａは制御手段２２からの指示に
より、オプティカルインテグレータ、可変開口絞り及び
コンデンサレンズを一体として他のオプティカルインテ
グレータ、他の可変開口絞り及び他のコンデンサレンズ
と交換する。図２（Ｂ）では光源系１からレチクルＲの
方向に順に、フライアイレンズよりなる第２のオプティ
カルインテグレータ１２Ａ、第２の可変開口絞り１３Ａ
及び第２のコンデンサレンズ１４が配置されている。
【００４１】この場合、第１のコンデンサレンズ４の焦
点距離に対する第２のコンデンサレンズ１４の焦点距離
の比率をβとすれば、第２のコンデンサレンズ１４の焦
点距離はβｆc であり、第１のオプティカルインテグレ
ータ２の射出側のＮ．Ａ．をｓｉｎθF とすると、第２
のオプティカルインテグレータ１２Ａの射出側のＮ．
Ａ．はｓｉｎθF ／βに設定されている。更に、第１の
オプティカルインテグレータ２及び第２のオプティカル
インテグレータ１２Ａを構成するレンズエレメントの個
数は同じであり、且つ外径も同じである。また、第２の
可変開口絞り１３Ａは第２のオプティカルインテグレー
タ１２Ａによる２次光源形成面に配置され、この２次光
源形成面及びレチクルＲはそれぞれ第２のコンデンサレ
ンズ１４の物側焦平面及び像側焦平面に位置している。
その他の構成は第１実施例と同様である。
点距離に対する第２のコンデンサレンズ１４の焦点距離
の比率をβとすれば、第２のコンデンサレンズ１４の焦
点距離はβｆc であり、第１のオプティカルインテグレ
ータ２の射出側のＮ．Ａ．をｓｉｎθF とすると、第２
のオプティカルインテグレータ１２Ａの射出側のＮ．
Ａ．はｓｉｎθF ／βに設定されている。更に、第１の
オプティカルインテグレータ２及び第２のオプティカル
インテグレータ１２Ａを構成するレンズエレメントの個
数は同じであり、且つ外径も同じである。また、第２の
可変開口絞り１３Ａは第２のオプティカルインテグレー
タ１２Ａによる２次光源形成面に配置され、この２次光
源形成面及びレチクルＲはそれぞれ第２のコンデンサレ
ンズ１４の物側焦平面及び像側焦平面に位置している。
その他の構成は第１実施例と同様である。
【００４２】この第２実施例の動作につき説明するに、
可変開口絞り３及び１３Ａの開口径はそれぞれオプティ
カルインテグレータ２及び１２Ａの外径に合わせて設定
してあるものとする。先ず、図２（Ａ）の場合には、第
１のオプティカルインテグレータ２の外径をｄ、レチク
ルＲを照明する光束の開口角を２θW として、第１のコ
ンデンサレンズ４が正弦条件を満たすとすると、レチク
ルＲに対する照明光学系のＮ．Ａ．であるＮＡIL３は次
のようになる。 ＮＡIL３＝ｓｉｎθW ＝ｄ／（２ｆc ） …(14)
可変開口絞り３及び１３Ａの開口径はそれぞれオプティ
カルインテグレータ２及び１２Ａの外径に合わせて設定
してあるものとする。先ず、図２（Ａ）の場合には、第
１のオプティカルインテグレータ２の外径をｄ、レチク
ルＲを照明する光束の開口角を２θW として、第１のコ
ンデンサレンズ４が正弦条件を満たすとすると、レチク
ルＲに対する照明光学系のＮ．Ａ．であるＮＡIL３は次
のようになる。 ＮＡIL３＝ｓｉｎθW ＝ｄ／（２ｆc ） …(14)
【００４３】また、図２（Ｂ）の場合には、第２のオプ
ティカルインテグレータ１２の外径はｄ、第２のコンデ
ンサレンズ１４の焦点距離はβｆc であるため、レチク
ルＲを照明する光束の開口角を２θT とすると、照明光
学系のＮ．Ａ．であるＮＡIL４は次のようになる。 ＮＡIL４＝ｓｉｎθT ＝ｄ／（２βｆc ） …(15) 従って、照明光学系のＮ．Ａ．は１／βに変化してい
る。これに対して、第１のオプティカルインテグレータ
２及び第２のオプティカルインテグレータ１２Ａを構成
するレンズエレメントの個数は同じであるため、レチク
ルＲ上で重畳される２次光源からの光束の個数も同じで
あり、照度均一性は保たれている。
ティカルインテグレータ１２の外径はｄ、第２のコンデ
ンサレンズ１４の焦点距離はβｆc であるため、レチク
ルＲを照明する光束の開口角を２θT とすると、照明光
学系のＮ．Ａ．であるＮＡIL４は次のようになる。 ＮＡIL４＝ｓｉｎθT ＝ｄ／（２βｆc ） …(15) 従って、照明光学系のＮ．Ａ．は１／βに変化してい
る。これに対して、第１のオプティカルインテグレータ
２及び第２のオプティカルインテグレータ１２Ａを構成
するレンズエレメントの個数は同じであるため、レチク
ルＲ上で重畳される２次光源からの光束の個数も同じで
あり、照度均一性は保たれている。
【００４４】更に、図２（Ａ）の場合のレチクルＲ上の
照明領域の半分の大きさはｆc ｓｉｎθF である。ま
た、図２（Ｂ）の場合には、第２のオプティカルインテ
グレータ１２Ａの射出側のＮ．Ａ．はｓｉｎθF ／β、
第２のコンデンサレンズ１４の焦点距離はβｆc である
ため、図２（Ｂ）の場合のレチクルＲ上の照明領域の半
分の大きさもｆc ｓｉｎθF になる。
照明領域の半分の大きさはｆc ｓｉｎθF である。ま
た、図２（Ｂ）の場合には、第２のオプティカルインテ
グレータ１２Ａの射出側のＮ．Ａ．はｓｉｎθF ／β、
第２のコンデンサレンズ１４の焦点距離はβｆc である
ため、図２（Ｂ）の場合のレチクルＲ上の照明領域の半
分の大きさもｆc ｓｉｎθF になる。
【００４５】従って、本例によれば、オプティカルイン
テグレータ及びコンデンサレンズを交換することによ
り、照度均一性及びレチクルＲ上の照明領域を一定に保
ちつつ、照明光学系のＮ．Ａ．をレチクルＲの種類又は
投影レンズ５の特性等に応じて大きく変化させることが
できる利点がある。また、可変開口絞り３又は１３Ａの
開口径を変えることにより、照明光学系のＮ．Ａ．を微
調整することができる。
テグレータ及びコンデンサレンズを交換することによ
り、照度均一性及びレチクルＲ上の照明領域を一定に保
ちつつ、照明光学系のＮ．Ａ．をレチクルＲの種類又は
投影レンズ５の特性等に応じて大きく変化させることが
できる利点がある。また、可変開口絞り３又は１３Ａの
開口径を変えることにより、照明光学系のＮ．Ａ．を微
調整することができる。
【００４６】さらに、第１実施例と同様に、任意のフラ
イアイレンズが照明系の光路内に設定された際に、均一
照明が可能となる範囲まで光源系１からの平行光束の径
を変化させてσ値を連続的に変更しても良い。これによ
り、任意のフライアイレンズを設定した時には段階的に
σ値を変更でき、光源系１からの平行光束の径を変化さ
せた時には連続的にσ値を変更できるため、全体として
見れば実質的に広い範囲でσ値を変化させることができ
る。また、第２実施例の如く、第１のオプティカルイン
テグレータ２を構成するレンズエレメントの個数と第２
のオプティカルインテグレータ１２を構成するレンズエ
レメントの個数とを必ずしも等しくする必要はなく、前
述の（９）式を満足すれば、レチクルＲを均一に照明す
ることができる。
イアイレンズが照明系の光路内に設定された際に、均一
照明が可能となる範囲まで光源系１からの平行光束の径
を変化させてσ値を連続的に変更しても良い。これによ
り、任意のフライアイレンズを設定した時には段階的に
σ値を変更でき、光源系１からの平行光束の径を変化さ
せた時には連続的にσ値を変更できるため、全体として
見れば実質的に広い範囲でσ値を変化させることができ
る。また、第２実施例の如く、第１のオプティカルイン
テグレータ２を構成するレンズエレメントの個数と第２
のオプティカルインテグレータ１２を構成するレンズエ
レメントの個数とを必ずしも等しくする必要はなく、前
述の（９）式を満足すれば、レチクルＲを均一に照明す
ることができる。
【００４７】なお、一般にオプティカルインテグレータ
の外径をｄ、コンデンサレンズの焦点距離をｆc とする
と、照明光学系のＮ．Ａ．（＝ｓｉｎθF ）はｄ／（２
ｆc）で表され、上述の第１実施例では外径ｄを変える
ことにより、また、第２実施例では焦点距離ｆc を変え
ることにより、それぞれ照明光学系のＮ．Ａ．を変えて
いる。その外に、オプティカルインテグレータの外径ｄ
及びコンデンサレンズの焦点距離ｆc を同時に変えるこ
とによって、より大きく照明光学系のＮ．Ａ．を変える
ことができるのは明かである。この場合にも、オプティ
カルインテグレータを構成するレンズエレメントの個数
を一定にしておくことにより、レチクルＲ上で重畳され
る２次光源からの光束の個数をほぼ一定にして、照度均
一性を保つことができる。更に、コンデンサレンズの焦
点距離ｆc とオプティカルインテグレータのＮ．Ａ．で
あるｓｉｎθFの積が一定になるようにしておくことに
より、レチクルＲ上での被照明領域の大きさを一定に保
つことができる。
の外径をｄ、コンデンサレンズの焦点距離をｆc とする
と、照明光学系のＮ．Ａ．（＝ｓｉｎθF ）はｄ／（２
ｆc）で表され、上述の第１実施例では外径ｄを変える
ことにより、また、第２実施例では焦点距離ｆc を変え
ることにより、それぞれ照明光学系のＮ．Ａ．を変えて
いる。その外に、オプティカルインテグレータの外径ｄ
及びコンデンサレンズの焦点距離ｆc を同時に変えるこ
とによって、より大きく照明光学系のＮ．Ａ．を変える
ことができるのは明かである。この場合にも、オプティ
カルインテグレータを構成するレンズエレメントの個数
を一定にしておくことにより、レチクルＲ上で重畳され
る２次光源からの光束の個数をほぼ一定にして、照度均
一性を保つことができる。更に、コンデンサレンズの焦
点距離ｆc とオプティカルインテグレータのＮ．Ａ．で
あるｓｉｎθFの積が一定になるようにしておくことに
より、レチクルＲ上での被照明領域の大きさを一定に保
つことができる。
【００４８】また、上述実施例ではオプティカルインテ
グレータとしてフライアイレンズを使用した場合を示し
ているが、その外にオプティカルインテグレータとして
例えばロッド状オプティカルインテグレータ（ロッドレ
ンズ等）をも使用することができる。さらに、上述の各
実施例のオプティカルインテグレータとしてのフライア
イレンズは、入射側及び射出側にレンズ面を持つレンズ
エレメントの集合体で構成されているが、エキシマレー
ザ等のレーザ光源を用いた場合には、入射側面のみにレ
ンズ面を持つレンズエレメントの集合体でフライアイレ
ンズを構成しても良い。また、オプティカルインテグレ
ータをフライアイレンズで構成した場合、各レンズエレ
メントの断面形状は、四角形を始めとする多角形、円形
等で構成して良いことは言うまでもない。
グレータとしてフライアイレンズを使用した場合を示し
ているが、その外にオプティカルインテグレータとして
例えばロッド状オプティカルインテグレータ（ロッドレ
ンズ等）をも使用することができる。さらに、上述の各
実施例のオプティカルインテグレータとしてのフライア
イレンズは、入射側及び射出側にレンズ面を持つレンズ
エレメントの集合体で構成されているが、エキシマレー
ザ等のレーザ光源を用いた場合には、入射側面のみにレ
ンズ面を持つレンズエレメントの集合体でフライアイレ
ンズを構成しても良い。また、オプティカルインテグレ
ータをフライアイレンズで構成した場合、各レンズエレ
メントの断面形状は、四角形を始めとする多角形、円形
等で構成して良いことは言うまでもない。
【００４９】このように、本発明は上述実施例に限定さ
れず本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り
得る。
れず本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り
得る。
【００５０】
【発明の効果】本発明の第１の露光用照明装置によれ
ば、オプティカルインテグレータを２次光源の個数がほ
ぼ同一でそれら２次光源により形成される面光源の大き
さが異なる第２のオプティカルインテグレータと交換す
ることにより、被照射面上で重畳される２次光源からの
光束の個数をほぼ等しくして被照射面側での露光用照明
装置の開口数を変化させることができる。従って、照明
装置のσ値を大幅に変化させた場合でも、照度均一性が
悪化することがない利点がある。
ば、オプティカルインテグレータを２次光源の個数がほ
ぼ同一でそれら２次光源により形成される面光源の大き
さが異なる第２のオプティカルインテグレータと交換す
ることにより、被照射面上で重畳される２次光源からの
光束の個数をほぼ等しくして被照射面側での露光用照明
装置の開口数を変化させることができる。従って、照明
装置のσ値を大幅に変化させた場合でも、照度均一性が
悪化することがない利点がある。
【００５１】また、第２の露光用照明装置によれば、オ
プティカルインテグレータを２次光源の個数がほぼ同一
でその２次光源により形成される面光源の大きさが異な
ると共に射出側の開口数が異なる第２のオプティカルイ
ンテグレータと交換し、集光光学系を焦点距離の異なる
第２の集光光学系と交換することにより、被照射面上で
重畳される２次光源からの光束の個数をほぼ等しくして
被照射面側での露光用照明装置の開口数を変化させるこ
とができる。従って、照明装置のσ値を大幅に変化させ
た場合でも、照度均一性が悪化することがない利点があ
る。更に、集光光学系の焦点距離とオプティカルインテ
グレータの射出側の開口数とをほぼ反比例するように変
化させることにより、被照明領域の大きさをほぼ一定に
することができる。
プティカルインテグレータを２次光源の個数がほぼ同一
でその２次光源により形成される面光源の大きさが異な
ると共に射出側の開口数が異なる第２のオプティカルイ
ンテグレータと交換し、集光光学系を焦点距離の異なる
第２の集光光学系と交換することにより、被照射面上で
重畳される２次光源からの光束の個数をほぼ等しくして
被照射面側での露光用照明装置の開口数を変化させるこ
とができる。従って、照明装置のσ値を大幅に変化させ
た場合でも、照度均一性が悪化することがない利点があ
る。更に、集光光学系の焦点距離とオプティカルインテ
グレータの射出側の開口数とをほぼ反比例するように変
化させることにより、被照明領域の大きさをほぼ一定に
することができる。
【００５２】また、光源系に変倍光学系を設けることに
より、実質的に２次光源としての面光源の大きさを変化
させて、ひいてはσ値を連続的に変化させることができ
る。
より、実質的に２次光源としての面光源の大きさを変化
させて、ひいてはσ値を連続的に変化させることができ
る。
【図１】本発明による露光用照明装置の第１実施例を示
す構成図であり、（Ａ）はσ値を第１の値に設定した状
態を示し、（Ｂ）はσ値を第２の値に設定した状態を示
す。
す構成図であり、（Ａ）はσ値を第１の値に設定した状
態を示し、（Ｂ）はσ値を第２の値に設定した状態を示
す。
【図２】本発明の第２実施例を示す構成図であり、
（Ａ）はσ値を第１の値に設定した状態を示し、（Ｂ）
はσ値を第２の値に設定した状態を示す。
（Ａ）はσ値を第１の値に設定した状態を示し、（Ｂ）
はσ値を第２の値に設定した状態を示す。
【図３】従来の露光用照明装置を示す構成図である。
【図４】本発明の原理図であり、（Ａ）はオプティカル
インテグレータと集光光学系との関係の説明に供する線
図、（Ｂ）はオプティカルインテグレータ中のレンズエ
レメントの大きさと照明領域の大きさとの関係を示す線
図である。
インテグレータと集光光学系との関係の説明に供する線
図、（Ｂ）はオプティカルインテグレータ中のレンズエ
レメントの大きさと照明領域の大きさとの関係を示す線
図である。
【図５】光源系の平行光束の径を変えるための変倍光学
系の一例を示し、（Ａ）は平行光束の径が大きい状態を
示す線図、（Ｂ）は平行光束の径が小さい状態を示す線
図である。
系の一例を示し、（Ａ）は平行光束の径が大きい状態を
示す線図、（Ｂ）は平行光束の径が小さい状態を示す線
図である。
【図６】従来の露光用照明装置のオプティカルインテグ
レータの積分作用の説明に供する線図である。
レータの積分作用の説明に供する線図である。
１ 光源系 ２ 第１のオプティカルインテグレータ ３ 可変開口絞り ４ コンデンサレンズ（第１のコンデンサレンズ） Ｒ レチクル ５ 投影レンズ Ｗ ウェハ １２，１２Ａ 第２のオプティカルインテグレータ １３，１３Ａ 第２の可変開口絞り １４ 第２のコンデンサレンズ ２４，１４Ａ 交換手段
Claims (3)
- 【請求項１】 平行光束を供給する光源系と、該光源系
からの平行光束によって複数の２次光源からなる面光源
を形成するオプティカルインテグレータと、前記複数の
２次光源からの光束を集光して被照射面を重畳的に照明
する集光光学系とを有する露光用照明装置において、 前記オプティカルインテグレータと交換自在に第２のオ
プティカルインテグレータを設け、 該第２のオプティカルインテグレータは、前記オプティ
カルインテグレータと２次光源の数がほぼ同一で且つ前
記面光源の大きさが異なる如く構成されると共に、前記
オプティカルインテグレータの射出側の開口数と等しい
射出側の開口数を持つ如く構成され、 前記第２のオプティカルインテグレータが前記露光用照
明装置の光路内に設定された際に、前記被照射面上で重
畳される前記複数の２次光源の個数を前記オプティカル
インテグレータとほぼ等しくしつつ、前記露光用照明装
置の被照射面側の開口数を可変にした事を特徴とする露
光用照明装置。 - 【請求項２】 平行光束を供給する光源系と、該光源系
からの平行光束によって複数の２次光源からなる面光源
を形成するオプティカルインテグレータと、前記複数の
２次光源からの光束を集光して被照射面を重畳的に照明
する集光光学系とを有する露光用照明装置において、 前記オプティカルインテグレータ及び前記集光光学系と
一体的に交換自在に第２のオプティカルインテグレータ
及び第２の集光光学系を設け、 該第２のオプティカルインテグレータは、前記オプティ
カルインテグレータと２次光源の数がほぼ同一で且つ前
記面光源の大きさが等しくなる如く構成されると共に、
前記オプティカルインテグレータの射出側の開口数とは
異なる射出側の開口数を持つ如く構成され、 前記第２の集光光学系は、前記集光光学系とは異なる焦
点距離を持つ如く構成され、 前記第２のオプティカルインテグレータ及び第２の集光
光学系が前記露光用照明装置の光路内に設定された際
に、前記被照射面上で重畳される前記複数の２次光源の
個数を前記オプティカルインテグレータとほぼ等しくし
つつ、前記露光用照明装置の被照射面側の開口数を可変
にした事を特徴とする露光用照明装置。 - 【請求項３】 前記光源系は、前記平行光束の径を変化
させる変倍光学系を有し、前記平行光束の径を変化させ
ることにより前記面光源の大きさを変化させる事を特徴
とする請求項１又は請求項２記載の露光用照明装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4046140A JPH05217855A (ja) | 1992-02-01 | 1992-02-01 | 露光用照明装置 |
| US08/008,370 US5296892A (en) | 1992-02-01 | 1993-01-22 | Illuminating apparatus and projection exposure apparatus provided with such an illuminating apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4046140A JPH05217855A (ja) | 1992-02-01 | 1992-02-01 | 露光用照明装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05217855A true JPH05217855A (ja) | 1993-08-27 |
Family
ID=12738673
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4046140A Pending JPH05217855A (ja) | 1992-02-01 | 1992-02-01 | 露光用照明装置 |
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| JP (1) | JPH05217855A (ja) |
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Legal Events
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| A02 | Decision of refusal |
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