JPH0541346A - 微細パタン投影露光装置 - Google Patents
微細パタン投影露光装置Info
- Publication number
- JPH0541346A JPH0541346A JP3218099A JP21809991A JPH0541346A JP H0541346 A JPH0541346 A JP H0541346A JP 3218099 A JP3218099 A JP 3218099A JP 21809991 A JP21809991 A JP 21809991A JP H0541346 A JPH0541346 A JP H0541346A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mask
- prism
- illumination
- optical element
- projection
- Prior art date
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- Pending
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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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 光学素子を用いて投影露光装置の照明光学系
の構成に無理を与えることなく、逆円錐状の傾斜照明を
実現する。 【構成】 マスク21の上部に配置される光学素子とし
ての片プリズム11がマスク面に垂直な照明光Iを角度
α傾ける。ここでαは投影光学系の開口数に対応した角
度である。プリズム11により傾斜した照明光はマスク
21を照らす。ここでプリズム11をマスク面に垂直な
軸l−l′を中心として矢印10の方向に回転させる。
マスク21上の任意の一点Qを照明する光IM は、図1
(b)に示すように逆円錐状の傾斜照明となる。。
の構成に無理を与えることなく、逆円錐状の傾斜照明を
実現する。 【構成】 マスク21の上部に配置される光学素子とし
ての片プリズム11がマスク面に垂直な照明光Iを角度
α傾ける。ここでαは投影光学系の開口数に対応した角
度である。プリズム11により傾斜した照明光はマスク
21を照らす。ここでプリズム11をマスク面に垂直な
軸l−l′を中心として矢印10の方向に回転させる。
マスク21上の任意の一点Qを照明する光IM は、図1
(b)に示すように逆円錐状の傾斜照明となる。。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、LSI等の微細パタン
を投影レンズを用いてウエハ(基板)上に形成するとき
の投影露光装置に関するものである。
を投影レンズを用いてウエハ(基板)上に形成するとき
の投影露光装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】LSI等の微細パタンを形成するための
投影露光装置には高い解像力が要求され、投影露光装置
の投影レンズは、光の波長から決まる理論限界に近い解
像度を有している。しかし、さらにより微細なパタンを
形成するため、位相シフト法の検討が最近進んでいる。
投影露光装置には高い解像力が要求され、投影露光装置
の投影レンズは、光の波長から決まる理論限界に近い解
像度を有している。しかし、さらにより微細なパタンを
形成するため、位相シフト法の検討が最近進んでいる。
【0003】位相シフト法では、図7(a)に示すよう
に、マスク21上にパタンが周期dで存在するとき、1
つおきにシフタ22を設ける。これによりシフタ22が
存在する部分で負の振幅とできるので、光から見た周期
が2dとなり、さらに直流成分が零となる。このため、
回折の開き角αは従来の約半分となり、従来法に比べ周
期が1/2までのパタンの像形成が可能となる。なお、
図7中Iはマスク21を照射する照明光を示し、23は
マスク21の下部に配置されるアパーチャ(開口絞り)
である。
に、マスク21上にパタンが周期dで存在するとき、1
つおきにシフタ22を設ける。これによりシフタ22が
存在する部分で負の振幅とできるので、光から見た周期
が2dとなり、さらに直流成分が零となる。このため、
回折の開き角αは従来の約半分となり、従来法に比べ周
期が1/2までのパタンの像形成が可能となる。なお、
図7中Iはマスク21を照射する照明光を示し、23は
マスク21の下部に配置されるアパーチャ(開口絞り)
である。
【0004】この原理に基づき、同一出願人の出願に係
る特願平3ー135317号では、図7(b)に示すよ
うに、マスク21を照射する光線Iに、投影レンズの開
口数に対応した角度の傾きを与える方法が記述されてい
る。この方法では通常のマスク21を用いながら、位相
シフト法と同等の効果を得ることができ、シフタを形成
する工程が無くなるばかりでなく、シフタ配置が困難な
形状のパタンに対しても解像度を向上できる利点を持っ
ている。
る特願平3ー135317号では、図7(b)に示すよ
うに、マスク21を照射する光線Iに、投影レンズの開
口数に対応した角度の傾きを与える方法が記述されてい
る。この方法では通常のマスク21を用いながら、位相
シフト法と同等の効果を得ることができ、シフタを形成
する工程が無くなるばかりでなく、シフタ配置が困難な
形状のパタンに対しても解像度を向上できる利点を持っ
ている。
【0005】マスク面にこのような傾斜照明を与えるに
は、円環状のアパーチャを利用するか、あるいは同一出
願人の出願に係る特願平3ー142782号に述べられ
ているような、マスク直上部に光軸を傾けるための光学
素子を置く方法がある。光学素子は簡便な手法であり、
特にプリズムでは光学素子の製造誤差等が入りにくく、
理想に近い傾斜照明が得られる利点を有している。
は、円環状のアパーチャを利用するか、あるいは同一出
願人の出願に係る特願平3ー142782号に述べられ
ているような、マスク直上部に光軸を傾けるための光学
素子を置く方法がある。光学素子は簡便な手法であり、
特にプリズムでは光学素子の製造誤差等が入りにくく、
理想に近い傾斜照明が得られる利点を有している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】傾斜照明を与えるため
に光学素子としてプリズムを用いる方法では、図6
(a)に示すように一方向からの傾斜照明はマスク21
の転写パタン存在領域とほぼ同じ大きさのプリズム25
でよく、現存する投影露光装置への導入も特に問題とな
らない。しかし、2方向からの傾斜照明とするプリズム
26の場合、図6(b)に示すように傾斜させる方向の
プリズムの大きさを、照射すべきマスク21の大きさの
約2倍とする必要がある。さらにプリズム26とマスク
21との間の距離も傾斜角度に応じて確保する必要があ
る。図6(c)に示す4方向の傾斜照明とするプリズム
27を用いる場合も同様の制約を受ける。これらの制約
は、投影露光装置の照明光学系を組む上で、著しい障害
となる。
に光学素子としてプリズムを用いる方法では、図6
(a)に示すように一方向からの傾斜照明はマスク21
の転写パタン存在領域とほぼ同じ大きさのプリズム25
でよく、現存する投影露光装置への導入も特に問題とな
らない。しかし、2方向からの傾斜照明とするプリズム
26の場合、図6(b)に示すように傾斜させる方向の
プリズムの大きさを、照射すべきマスク21の大きさの
約2倍とする必要がある。さらにプリズム26とマスク
21との間の距離も傾斜角度に応じて確保する必要があ
る。図6(c)に示す4方向の傾斜照明とするプリズム
27を用いる場合も同様の制約を受ける。これらの制約
は、投影露光装置の照明光学系を組む上で、著しい障害
となる。
【0007】半導体集積回路の回路パタンを転写する場
合、一方向からの傾斜照明では、ウエハ面が結像面から
ずれた時、すなわちデフォーカスした時、像の位置がず
れる欠点を有している。この像のずれを生じさせないた
めには、結像点で対称に結像に寄与する光が必要で、こ
の意味から2方向からの傾斜照明が必要となる。さらに
回路パタンでは様々向きのパタンが存在していることか
ら、2方向だけでなく4方向あるいは逆円錐状の傾斜照
明とすることが望ましい。
合、一方向からの傾斜照明では、ウエハ面が結像面から
ずれた時、すなわちデフォーカスした時、像の位置がず
れる欠点を有している。この像のずれを生じさせないた
めには、結像点で対称に結像に寄与する光が必要で、こ
の意味から2方向からの傾斜照明が必要となる。さらに
回路パタンでは様々向きのパタンが存在していることか
ら、2方向だけでなく4方向あるいは逆円錐状の傾斜照
明とすることが望ましい。
【0008】本発明は以上の点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、光学素子を用いて投影露光装置の照
明光学系の構成に無理を与えることなく逆円錐状の傾斜
照明を実現する微細パタン投影露光装置を提供すること
にある。
あり、その目的は、光学素子を用いて投影露光装置の照
明光学系の構成に無理を与えることなく逆円錐状の傾斜
照明を実現する微細パタン投影露光装置を提供すること
にある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明の微細パタン投影露光装置は、マスク面に垂
直な照射光を投影レンズの開口数に対応した角度までの
所定の角度だけ傾ける機能を持つ光学素子を投影露光装
置のマスクの光源側に保持し、かつこの光学素子をマス
ク面に垂直な軸を中心軸として回転させる機構を備えた
ものである。
めに本発明の微細パタン投影露光装置は、マスク面に垂
直な照射光を投影レンズの開口数に対応した角度までの
所定の角度だけ傾ける機能を持つ光学素子を投影露光装
置のマスクの光源側に保持し、かつこの光学素子をマス
ク面に垂直な軸を中心軸として回転させる機構を備えた
ものである。
【0010】
【作用】本発明の作用を片プリズムを用いた場合を例
に、図1により説明する。図1(a)において、マスク
21の上部に配置される片プリズム11がマスク面に垂
直な照明光Iを角度α傾ける。ここでαは投影光学系の
開口数に対応した角度である。プリズム11により傾斜
した照明光はマスク21を照らす。ここでプリズム11
をマスク面に垂直な軸l−l′を中心として矢印10の
方向に回転させる。マスク21上の任意の一点Qを照明
する光IM は、図1(b)に示すように逆円錐状の傾斜
照明となる。
に、図1により説明する。図1(a)において、マスク
21の上部に配置される片プリズム11がマスク面に垂
直な照明光Iを角度α傾ける。ここでαは投影光学系の
開口数に対応した角度である。プリズム11により傾斜
した照明光はマスク21を照らす。ここでプリズム11
をマスク面に垂直な軸l−l′を中心として矢印10の
方向に回転させる。マスク21上の任意の一点Qを照明
する光IM は、図1(b)に示すように逆円錐状の傾斜
照明となる。
【0011】
【実施例】図1は本発明の一実施例を示す原理説明図で
ある。この実施例は、マスク面に垂直な照明光Iを投影
レンズの開口数に対応した角度傾ける光学素子として片
プリズム11を用い、このプリズム11をマスク21の
光源側に保持するとともに、そのプリズム11をマスク
面に垂直な軸l−l′を中心軸として回転させるものと
なっている。なお、図中同一符号は同一または相当部分
を示している。
ある。この実施例は、マスク面に垂直な照明光Iを投影
レンズの開口数に対応した角度傾ける光学素子として片
プリズム11を用い、このプリズム11をマスク21の
光源側に保持するとともに、そのプリズム11をマスク
面に垂直な軸l−l′を中心軸として回転させるものと
なっている。なお、図中同一符号は同一または相当部分
を示している。
【0012】次に本発明の実施例を具体的な数値を例示
して以下に示す。投影露光装置として、投影レンズの開
口数NA=0.5、縮小倍率1/5とする。もしマスク
照明光が完全に平行で光源の大きさがないとみなせるな
ら、投影光学系に対応した傾斜照明角αは、
して以下に示す。投影露光装置として、投影レンズの開
口数NA=0.5、縮小倍率1/5とする。もしマスク
照明光が完全に平行で光源の大きさがないとみなせるな
ら、投影光学系に対応した傾斜照明角αは、
【0013】 sinα=(1/5)*0.5=0.1 ・・・・(1)
【0014】から、α=5.7度となる。しかし一般に
は、光源は大きさを持ち、図2に示すように照明光Iは
開き角ηを有している。プリズム11により光軸を傾斜
させると照明光Iの開き角はηからη′に変化するが、
その差は微小であり、η′=ηとしてかまわない。この
場合(α+η)を投影光学系に対応させる必要から、
は、光源は大きさを持ち、図2に示すように照明光Iは
開き角ηを有している。プリズム11により光軸を傾斜
させると照明光Iの開き角はηからη′に変化するが、
その差は微小であり、η′=ηとしてかまわない。この
場合(α+η)を投影光学系に対応させる必要から、
【0015】 sin(α+η)=(1/5)*0.5=0.1 ・・・(2)
【0016】と設定する。このような傾斜照明角αは、
片プリズム11の頂角φを適正化することで選べる。例
えば、プリズムの材料を屈折率1.465の石英ガラス
とし、η=0.0、sinα=0.1とするとφ=1
2.2度を得る。プリズムの大きさは、マスクのパタン
領域を覆う必要があるから、マスクのパタン領域を75
mm角とするとプリズムの直径が例えば80mm必要と
なる。回転軸を中心とする円形とすれば、空気の不要な
攪絆を避けることができるので望ましい。
片プリズム11の頂角φを適正化することで選べる。例
えば、プリズムの材料を屈折率1.465の石英ガラス
とし、η=0.0、sinα=0.1とするとφ=1
2.2度を得る。プリズムの大きさは、マスクのパタン
領域を覆う必要があるから、マスクのパタン領域を75
mm角とするとプリズムの直径が例えば80mm必要と
なる。回転軸を中心とする円形とすれば、空気の不要な
攪絆を避けることができるので望ましい。
【0017】1回の露光時間が通常0.5秒程度である
から、露光の開始と終了のタイミングに関係なくほぼ均
一な照射とするには、回転数を1分間に2000から3
000回転とする必要がある。このような高回転は振
動、部品の磨耗に伴う信頼性等の観点からできれば避け
ることが望ましい。そこで1回の露光時間の間に丁度n
回転するよう制御する方法がある。ここでnとは、1か
ら10程度であり、回転機構に無理が及ばない範囲であ
れば良い。
から、露光の開始と終了のタイミングに関係なくほぼ均
一な照射とするには、回転数を1分間に2000から3
000回転とする必要がある。このような高回転は振
動、部品の磨耗に伴う信頼性等の観点からできれば避け
ることが望ましい。そこで1回の露光時間の間に丁度n
回転するよう制御する方法がある。ここでnとは、1か
ら10程度であり、回転機構に無理が及ばない範囲であ
れば良い。
【0018】回転機構では、回転軸が回転体の重心を通
ることが必要となる。図3(a)は片プリズム11を円
形とし、その周囲に円柱状のつば12を付けたもので、
石英で一体化して加工する。図3(b)は、同図(a)
の断面図で、さらにつば12の部分に金属製の枠13を
はめ、この金属枠13にバランサを取り付けて回転軸が
回転体の重心を通るよう調整できる構造としている。金
属枠13の外側の側面は、例えば回転力を与えるための
回転軸を押し当てる面として使用できる。
ることが必要となる。図3(a)は片プリズム11を円
形とし、その周囲に円柱状のつば12を付けたもので、
石英で一体化して加工する。図3(b)は、同図(a)
の断面図で、さらにつば12の部分に金属製の枠13を
はめ、この金属枠13にバランサを取り付けて回転軸が
回転体の重心を通るよう調整できる構造としている。金
属枠13の外側の側面は、例えば回転力を与えるための
回転軸を押し当てる面として使用できる。
【0019】片プリズム11をそのまま用いると、回転
のバランスをとるためにこのような工夫が必要となる
が、もっと簡便な光学素子として図4のような波状にし
たプリズム15がある。このプリズム15では、ほぼ平
面と見なしてよいことから回転バランスをとる必要がな
いか、あるいは僅かのバランス調整で回転が可能にな
り、また片プリズムに比べ厚みが全体として薄いため、
高速回転させやすい。
のバランスをとるためにこのような工夫が必要となる
が、もっと簡便な光学素子として図4のような波状にし
たプリズム15がある。このプリズム15では、ほぼ平
面と見なしてよいことから回転バランスをとる必要がな
いか、あるいは僅かのバランス調整で回転が可能にな
り、また片プリズムに比べ厚みが全体として薄いため、
高速回転させやすい。
【0020】図5は、光学素子として位相型の一次元グ
レーティング16を用いた場合である。傾斜角αをsi
nα=0.1とし、使用する波長を水銀灯のi線(36
5nm)とすると、グレーティング16の周期は3.6
5μmとなる。一次元グレーティング16では回転させ
なくても2方向からの傾斜照明が実現できるが、回転さ
せることで逆円錐状の傾斜照明が可能となる。
レーティング16を用いた場合である。傾斜角αをsi
nα=0.1とし、使用する波長を水銀灯のi線(36
5nm)とすると、グレーティング16の周期は3.6
5μmとなる。一次元グレーティング16では回転させ
なくても2方向からの傾斜照明が実現できるが、回転さ
せることで逆円錐状の傾斜照明が可能となる。
【0021】なお、図4および図5には照明光をある方
向に傾ける光学素子だけを示したが、実際にはこれらの
素子を回転させるため、図3のように周囲に突き出た部
分や回転力を伝える機構部品が必要となる。
向に傾ける光学素子だけを示したが、実際にはこれらの
素子を回転させるため、図3のように周囲に突き出た部
分や回転力を伝える機構部品が必要となる。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、マスクの
光源側に置いた光学素子を回転させることにより、限ら
れた方向だけからの傾斜した照明光を回転させ、マスク
上の任意の点が逆円錐状に照明され、その結果、様々な
方向をもつ集積回路パターンを投影光学系の持つ最高の
解像度で転写することができる。
光源側に置いた光学素子を回転させることにより、限ら
れた方向だけからの傾斜した照明光を回転させ、マスク
上の任意の点が逆円錐状に照明され、その結果、様々な
方向をもつ集積回路パターンを投影光学系の持つ最高の
解像度で転写することができる。
【図1】本発明の一実施例を示す原理説明図であって、
(a)はその概略構成図、(b)はその逆円錐状の傾斜
照明を示す図である。
(a)はその概略構成図、(b)はその逆円錐状の傾斜
照明を示す図である。
【図2】本実施例における照明光の開く様子を示す図で
ある。
ある。
【図3】(a)は図1のプリズムの具体例を示す斜視
図、(b)はその断面図である。
図、(b)はその断面図である。
【図4】(a)は本実施例において光学素子として用い
る波状にしたプリズムの平面図、(b)は(a)のA部
の拡大図である。
る波状にしたプリズムの平面図、(b)は(a)のA部
の拡大図である。
【図5】(a)は本実施例において光学素子として用い
る位相型一次元グレーティングの平面図、(b)は
(a)のA部の拡大図である。
る位相型一次元グレーティングの平面図、(b)は
(a)のA部の拡大図である。
【図6】同一出願人にて提案された傾斜照明による露光
方法の一例をそれぞれ示す説明図である。
方法の一例をそれぞれ示す説明図である。
【図7】(a)は従来例による位相シフト法の説明図、
(b)は同一出願人にて提案された傾斜照明法の説明図
である。
(b)は同一出願人にて提案された傾斜照明法の説明図
である。
11 プリズム 12 プリズムのつば 13 プリズムの枠 15 波状にしたプリズム 16 位相型一次元グレーティング 21 マスク
フロントページの続き (72)発明者 竹内 良亘 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 原田 勝征 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 三村 義昭 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内
Claims (1)
- 【請求項1】 マスク上のパタンを投影光学系を介して
ウエハ上に投影露光する投影露光装置において、マスク
面に垂直な照射光を投影レンズの開口数に対応した角度
までの所定の角度だけ傾ける機能を持つ光学素子を投影
露光装置のマスクの光源側に保持し、かつ該光学素子を
マスク面に垂直な軸を中心軸として回転させる機構を有
することを特徴とする微細パタン投影露光装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3218099A JPH0541346A (ja) | 1991-08-05 | 1991-08-05 | 微細パタン投影露光装置 |
| EP92302512A EP0507487B1 (en) | 1991-04-05 | 1992-03-24 | Optical projection exposure method and system using the same |
| DE69215942T DE69215942T2 (de) | 1991-04-05 | 1992-03-24 | Verfahren und System zur optischen Projetkionsbelichtung |
| US07/863,454 US5208629A (en) | 1991-04-05 | 1992-04-03 | Optical projection exposure method and system using the same |
| KR1019920005715A KR970004682B1 (ko) | 1991-04-05 | 1992-04-06 | 투영노광방법 및 그 사용시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3218099A JPH0541346A (ja) | 1991-08-05 | 1991-08-05 | 微細パタン投影露光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0541346A true JPH0541346A (ja) | 1993-02-19 |
Family
ID=16714620
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3218099A Pending JPH0541346A (ja) | 1991-04-05 | 1991-08-05 | 微細パタン投影露光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0541346A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009151257A (ja) * | 2007-12-24 | 2009-07-09 | Ind Technol Res Inst | 傾斜露光リソグラフシステム |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01165187A (ja) * | 1987-12-22 | 1989-06-29 | Canon Inc | 照明装置 |
-
1991
- 1991-08-05 JP JP3218099A patent/JPH0541346A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01165187A (ja) * | 1987-12-22 | 1989-06-29 | Canon Inc | 照明装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009151257A (ja) * | 2007-12-24 | 2009-07-09 | Ind Technol Res Inst | 傾斜露光リソグラフシステム |
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