JPH0645216A - 投影型露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レチクルのパターン面のフーリエ変換面にお
いて光軸から偏心した複数の２次光源像からの光束の強
度を夫々等しく、或いは所定の比とする。 【構成】 レチクル１６のパターン面１７に対して所定
の入射角ψで光束を照射するためにパターン面のフーリ
エ変換面１１ｂ，１２ｃにおいて光軸から偏心した複数
の２次光源像を形成するためのフライアイレンズ１１
Ａ，１１Ｂを設け、この２次光源像からの光束の強度を
夫々可変とする光吸収性フィルター１０ａ〜ｄを設け
る。また、複数の２次光源像からの光束の強度を個別に
計測する照度計２１を設ける。 【効果】 光源を交換した場合にもその配光特性の変化
に関わらず、複数の２次光源像からの光束の強度を等し
くすることが可能となる。また照明光のバランスをパタ
ーンの方向性に応じた最適のものとすることが可能とな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積素子等の回
路パターン又は液晶素子のパターンの転写に使用される
投影型露光装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体等の回路パターン形成には、一般
にフォトリソグラフ技術と呼ばれる工程が必要である。
この工程には通常、レチクル（マスク）パターンを半導
体ウェハ等の試料基板上に転写する方法が採用される。
試料基板上には感光性のフォトレジストが塗布されてお
り、照射光像、即ちレチクルパターンの透明部分のパタ
ーン形状に応じて、フォトレジストに回路パターンが転
写される。投影型露光装置では、レチクル上に描画され
た転写すべき回路パターンが、投影光学系を介して試料
基板（ウェハ）上に投影、結像される。

【０００３】また、レチクルを照明するための照明光学
系中には、フライアイレンズ、ファイバーなどのオプチ
カルインテグレーターが使用され、レチクル上に照射さ
れる照明光の強度分布が均一化される。その均一化を最
適に行なうために、フライアイレンズを用いた場合、フ
ライアイレンズのレチクル側焦点面とレチクルのパター
ン面とはほぼフーリエ変換の関係で結ばれており、ま
た、レチクル側焦点面と光源側焦点面ともフーリエ変換
の関係で結ばれている。従って、レチクルのパターン面
とフライアイレンズの光源側焦点面（正確にはフライア
イレンズの個々のレンズの光源側焦点面）とは、結像関
係（共役関係）で結ばれている。このためレチクル上で
は、フライアイレンズの各エレメント（２次光源像）か
らの照明光がそれぞれ加算（重畳）されることで平均化
され、レチクル上の照度均一性を良好とすることが可能
となっている。

【０００４】従来の投影型露光装置では、上述のフライ
アイレンズ等のオプチカルインテグレーターの入射面に
入射する照明光束の光量分布を、照明光学系の光軸を中
心とするほぼ円形内（あるいは矩形内）でほぼ一様にな
るようにしていた。図１０は、上述の従来の投影型露光
装置のオプチカルインテグレータからウェハまでの構成
を模式的に示す図である。照明光束Ｌ１３０は、照明光
学系中のフライアイレンズ１１、空間フィルター１２、
及びコンデンサーレンズ１５を介してレチクル１６のレ
チクルパターン１７を照明する。ここで、空間フィルタ
ー１２はフライアイレンズ１１のレチクル側焦点面１１
ｂ、即ちレチクル１６に対するフーリエ変換面（以後、
瞳面と略す）、若しくはその近傍に配置され、投影光学
系の光軸ＡＸを中心としたほぼ円形領域の開口を有し、
瞳面内にできる２次光源（面光源）像を円形に制限す
る。このとき照明光学系１１，１２，１５の開口数と投
影光学系１８のレチクル側開口数の比、所謂σ値は開口
絞り（例えば空間フィルター１２の開口径）により決定
され、その値は0.３〜0.６程度が一般的である。

【０００５】照明光束Ｌ１３０はレチクル１６にパター
ニングされたパターン１７により回折され、パターン１
７からは０次回折光Ｄ₀ 、＋１次回折光Ｄ_P 、−１次回
折光Ｄ_m が発生する。夫々の回折光Ｄ₀ ，Ｄ_m ，Ｄ_P は
投影光学系１８により集光されウェハ２０上に干渉縞を
発生させる。この干渉縞がパターン１７の像である。こ
のとき０次回折光Ｄ₀ と±１次回折光Ｄ_P ，Ｄ_m とのな
す角θ（レチクル側）はｓｉｎθ＝λ／Ｐ（λ：露光波
長、Ｐ：パターンピッチ）により決まる。ここで、光束
を表す実線は１点から出た光の主光線を表している。

【０００６】パターンピッチが微細化するとｓｉｎθが
大きくなり、ｓｉｎθが投影光学系１８のレチクル側開
口数（ＮＡ_R ) より大きくなると±１次回折光Ｄ_P 、Ｄ
_m は投影光学系を透過できなくなる。すると、ウェハ２
０上には０次回折光Ｄ₀ のみしか到達せず干渉縞は生じ
ない。つまりｓｉｎθ＞ＮＡ_R となる場合にはパターン
１７の像は得られず、パターン１７をウェハ２０上に転
写することができなくなってしまう。

【０００７】以上のことから、従来の露光装置において
は、ｓｉｎθ＝λ／Ｐ≒ＮＡ_R となり、ピッチＰは次式
で与えられていた。 Ｐ≒λ／ＮＡ_R （１） １：１ラインアンドスペースパターンの場合、最小パタ
ーンサイズはピッチＰの半分であるから、最小パターン
サイズは0.５・λ／ＮＡ_R 程度となるが、実際のフォト
リソグラフィーにおいてはウェハの湾曲や、プロセスに
よるウェハの段差等の影響、又はフォトレジスト自体の
厚さのために、ある程度の焦点深度が必要となる。この
ため、実用的な最小解像パターンサイズは、ｋ・λ／Ｎ
Ａとして表される。ここでｋはプロセス係数と呼ばれ0.
６〜0.８程度となる。また、投影光学系のレチクル側開
口数ＮＡ_R とウェハ側開口数ＮＡ_W との比は投影光学系
の投影倍率と同じであるので、レチクル上における最小
解像パターンサイズはｋ・λ／ＮＡ_R となり、ウェハ上
の最小パターンサイズはｋ・λ／ＮＡ_W ＝ｋ・λ／Ｍ・
ＮＡ_R （但し、Ｍは投影倍率（縮小率））となる。

【０００８】従って、より微細なパターンを転写するた
めには、より短い波長の露光光源を使用するか、あるい
はより開口数の大きな投影光学系を使用するかを選択す
る必要があった。もちろん、波長と開口数の両方を最適
化する努力も考えられる。また、レチクルの回路パター
ンの透過部分のうち、特定の部分からの透過光の位相
を、他の透過部分からの透過光の位相よりπだけずら
す、いわゆる位相シフトレチクルが特公昭６２−５０８
１１号公報等で提案されている。この位相シフトレチク
ルを使用すると、従来よりも微細なパターンの転写が可
能となる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の露
光装置においては、照明光源を現在より短波長化（例え
ば２００ｎｍ以下）することは、透過光学部材として使
用可能な適当な光学材料が存在しない等の理由により現
時点では困難である。さらに投影光学系の開口数は、現
状でもすでに理論的限界に近く、これ以上の大開口化は
ほぼ望めない状態である。もし現状以上の大開口化が可
能であるとしても、±λ／２ＮＡ² で表わされる焦点深
度は開口数の増加に伴なって急激に減少し、実使用に必
要な焦点深度がますます少なくなるという問題が顕著に
なってくる。

【００１０】一方、位相シフトレチクルについては、そ
の製造工程が複雑になる分コストも高く、また検査及び
修正方法も未だ確立されていないなど、多くの問題が残
されている。本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
で、通常のレチクルを使用しても、高解像度、且つ大焦
点深度が得られる投影型露光装置の実現を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の投影型露光装置
においては、原理的に図９に示すように構成される。図
９において従来と同じ部材には同一の符号をつけてあ
る。図９において、フライアイレンズ１１Ａ，１１Ｂ
は、そのレチクル側焦点面１１ｂがレチクル１６上の回
路パターン（レチクルパターン）１７に対してほぼフー
リエ変換面となる位置（投影光学系１８の瞳面１９と共
役な位置）に配置され、且つ、上記のフライアイレンズ
１１Ａ，１１Ｂは、複数のフライアイレンズに分散して
配列される。また、フライアイレンズ１１Ａ，１１Ｂの
レチクル側焦点面１１ｂにおける照明光量分布を、上記
複数のフライアイレンズ１１Ａ，１１Ｂの個々のフライ
アイレンズ位置以外でほぼ零とするために、フライアイ
レンズの光源側に遮光板１２を設ける。このためフライ
アイレンズ１１Ａ，１１Ｂのレチクル側焦点面１１ｂに
おける照明光量分布は各フライアイレンズ１１Ａ、１１
Ｂの位置でのみ存在し、それ以外ではほぼ零となる。

【００１２】フライアイレンズ１１Ａ，１１Ｂのレチク
ル側焦点面１１ｂはレチクルパターン１７に対するフー
リエ変換面にほぼ等しいので、フライアイレンズ１１
Ａ，１１Ｂのレチクル側焦点面１１ｂでの光量分布（光
束の位置座標）は、レチクルパターン１７に対する照明
光束の入射角度ψに対応することになる。従って、フラ
イアイレンズ１１Ａ、１１Ｂの個々の位置（光軸に垂直
な面内での位置）を調整することによって、レチクルパ
ターン１７に入射する照明光束の入射角を決定すること
ができる。ここで、フライアイレンズ１１Ａ，１１Ｂは
光軸ＡＸと対称に配置するのが望ましい。

【００１３】上記構成の露光装置において、フライアイ
レンズ１１Ａ，１１Ｂより射出される光束の強度を調節
する吸光性フィルター１０ａ〜ｄを設け、レチクルパタ
ーンの局所的な周期の方向性に応じた所定の強度比とな
るように制御する制御部を設けた。また、各フライアイ
レンズ１１Ａ，１１Ｂからの光束の強度を計測する照度
計２１を設け、この照度計２１からの光強度信号、即
ち、各フライアイレンズより射出される光束の強度に基
づいて、上記吸光性フィルターを制御する制御部を設け
た。

【００１４】さらに本発明においては上記フライアイレ
ンズ１１Ａ、１１Ｂをそれぞれ独立に、光軸と垂直な面
内方向に可動とすることも可能であり、個々のフライア
イレンズをそれぞれ移動、位置調整することにより、レ
チクル１６に入射するそれぞれの照射光束（複数本）の
入射角度を任意に制御することも可能である。

【００１５】

【作用】レチクル（マスク）上に描画された回路パター
ン１７は、一般に周期的なパターンを多く含んでいる。
従って１つのフライアイレンズ１１Ａからの照明光が照
射されたレチクルパターン１７からは０次回折光成分Ｄ
₀ 、±１次回折光成分Ｄ _P ，Ｄ_m 、及びより高次の回折
光成分が、パターンの微細度（ピッチ）に応じた回折角
の方向に発生する。このとき、図９に示すように照明光
束（主光線）Ｌ１２０は光軸に対して傾いた角度ψでレ
チクル１６に入射するから、発生した各次数の回折光成
分も、垂直に照明された場合に比べて傾き（角度ずれ）
をもってレチクルパターン１７から発生する。

【００１６】照明光Ｌ１２０はレチクルパターン１７に
より回折され、光軸ＡＸに対してψだけ傾いた方向に進
む０次回折光Ｄ₀ 、０次回折光Ｄ₀ に対してθ_P だけ傾
いた＋１次回折光Ｄ_P 、及び０次回折光Ｄ₀ に対してθ
_m だけ傾いた−１次回折光Ｄ _m を発生する。従って、＋
１次光Ｄ_P は光軸ＡＸに対して角度（θ_P ＋ψ）の方向
に進行し、−１次回折光Ｄ_m は光軸ＡＸに対して角度
（θ_m −ψ）の方向に進行する。

【００１７】このとき回折角θ_P 、θ_m はそれぞれ sin(θ_P ＋ψ）− sinψ＝λ／Ｐ （２） sin(θ_m −ψ）＋ sinψ＝λ／Ｐ （３） で表される。ここでは、＋１次回折光Ｄ_P 、−１次回折
光Ｄ_m の両方が投影光学系１８の瞳１９を透過している
ものとする。

【００１８】レチクルパターン１７の微細化に伴って回
折角が増大すると、先ず角度（θ_P＋ψ）の方向に進行
する＋１次回折光Ｄ_P が投影光学系１８の瞳１９を透過
できなくなる。即ちｓｉｎ（θ_P ＋ψ）＞ＮＡ_R の関係
になってくる。しかし照明光Ｌ１２０が光軸ＡＸに対し
て傾いて入射しているため、回折角が大きくなっても−
１次回折光Ｄ_m は投影光学系１８に入射可能となる。即
ちｓｉｎ（θ_m −ψ）＜ＮＡ_R の関係になる。よって、
ウェハ２０上には０次回折光Ｄ₀ と−１次回折光Ｄ_m の
２光束による干渉縞が生じる。この干渉縞はレチクルパ
ターン１７の像であり、レチクルパターン１７が１：１
のラインアンドスペースの時、ウェハ２０上に塗布され
たレジストには約９０％のコントラストでレチクルパタ
ーン１７の像をパターニングすることが可能となる。

【００１９】尚、このときの解像限界は、 ｓｉｎ（θ_m −ψ）＝ＮＡ_R （４） となるときであり、従って ＮＡ_R ＋ｓｉｎψ＝λ／Ｐ Ｐ＝λ／（ＮＡ_R ＋ｓｉｎψ） （５） が転写可能な最小パターンのレチクル側でのピッチＰで
ある。

【００２０】例えばいま、ｓｉｎψを0.５×ＮＡ_R 程度
に定めるとすれば、転写可能なレチクル上のパターンの
最小ピッチは、 Ｐ＝λ／（ＮＡ_R ＋0.５ＮＡ_R ） ＝２λ／３ＮＡ_R （６） となる。

【００２１】一方、図１０に示したように、レチクル１
６の瞳面上での照明光の分布が投影光学系１８の光軸Ａ
Ｘを中心とする円形領域である従来の露光装置の場合、
解像限界は（１）式に示したようにＰ≒λ／ＮＡ_R であ
った。以上のことから、従来の露光装置より高い解像度
が実現できることがわかる。次に、レチクルパターンに
対して特定の入射方向と入射角で光束を照射し、０次回
折光成分と１次回折光成分とを用いてウェハ上に結像パ
ターンを形成する方法によって、焦点深度が大きくなる
理由について説明する。

【００２２】図９のようにウェハ２０が投影光学系１８
の焦点位置（最良結像面）に一致している場合には、レ
チクルパターン１７中の１点を出てウェハ２０上の一点
に達する各回折光は、投影光学系１８のどの部分を通る
ものであってもすべて等しい光路長を有する。このため
従来のように０次回折光成分が投影光学系１８の瞳面１
９のほぼ中心（光軸近傍）を通過する場合でも、０次回
折光成分とその他の回折光成分とで光路長は相等しく、
相互の波面収差も零である。

【００２３】しかし、ウェハ２０が投影光学系１８の焦
点位置に一致していないデフォーカス状態の場合、図１
０に示すような従来の装置では、投影光学系に対して斜
めに入射する高次の回折光の光路長は、光軸近傍を通る
０次回折光に対して焦点前方（投影光学系１８から遠ざ
かる方）では短く、焦点後方（投影光学系１８に近づく
方）では長くなりその差は入射角の差に応じたものとな
る。従って、各回折光は相互に波面収差を形成し、焦点
位置の前後にボケを生じることとなる。

【００２４】前述のデフォーカスによる波面収差は、ウ
ェハ２０の焦点位置からのデフォーカス量をΔＦ、各回
折光がウェハに入射するときの入射角θ_w の正弦をｒ
（ｒ＝ｓｉｎθ_w ）とすると、ΔＦｒ² ／２で与えられ
る量である。このときｒは各回折光の、瞳面１９での光
軸ＡＸからの距離を表わす。図１０に示した従来の投影
型露光装置では０次回折光Ｄ₀ は光軸ＡＸの近傍を通る
ので、ｒ＝０となり、±１次回折光Ｄ_P ，Ｄ_m は、ｒ＝
Ｍ・λ／Ｐとなる（Ｍは投影光学系の倍率）。

【００２５】従って、０次回折光Ｄ₀ と±１次回折光Ｄ
_P ，Ｄ_m とのデフォーカスによる波面収差は、ΔＦ・Ｍ
²(λ／Ｐ)²／２となる。一方、本発明における投影型露
光装置では、図９に示すように０次回折光成分Ｄ₀ は光
軸ＡＸから角度ψだけ傾いた方向に発生するから、瞳面
１９における０次回折光成分の光軸ＡＸからの距離はｒ
＝Ｍ・ｓｉｎψである。また、−１次回折光成分Ｄ_m の
瞳面における光軸からの距離はｒ＝Ｍ・ｓｉｎ（θ_m −
ψ）となる。そしてこのとき、ｓｉｎψ＝ｓｉｎ（θ_m
−ψ）となれば、０次回折光成分Ｄ₀ と−１次回折光成
分Ｄ_m のデフォーカスによる相対的な波面収差は零とな
り、ウェハ２０が焦点位置より光軸方向に若干ずれても
パターン１７の像ボケは従来程大きく生じないことにな
る。即ち、焦点深度が増大することになる。また、
（３）式のように、ｓｉｎ（θ_m −ψ）＋ｓｉｎψ＝λ
／Ｐであるから、照明光束Ｌ１２０のレチクル１６への
入射角ψが、パターンのピッチＰに対してｓｉｎψ＝λ
／２Ｐの関係にあれば、焦点深度を増大することが可能
である。

【００２６】ところで、図９では、２個のフライアイレ
ンズが光軸ＡＸに対して位置的に対称性を保った状態を
示しているが、この２個のフライアイレンズ１１Ａ，１
１Ｂより射出される光量は必ずしも等しいとは限らな
い。従ってフライアイレンズの位置とその位置からの光
束の光量とを考慮した対称性を保つには、両フライアイ
レンズからの光束の光量も等しくしておく必要がある。
この対称性が保たれないと、ウェハ共役面における照明
光束の方向重心（投影光学系の瞳面における光軸から各
光束への位置ベクトルに各光束の光量を乗じたものの総
和）が光軸から外れることとなる。即ち、投影光学系の
ウェハ側のテレセントリシティーが保たれないこととな
り、デフォーカス時にパターン像の横ずれ（所謂テレセ
ンずれ）が生じることとなる。

【００２７】本発明では、各フライアイレンズからの光
束の強度を調整する吸光性フィルターを設けたために、
各フライアイレンズから照射される光束の強度（光量）
を調整することができる。また、各フライアイレンズか
らの光束の強度を計測する照度計を設けたことにより、
各光束の強度比がレチクル上のパターンの局部的な周期
の方向性に応じた所定の値となるように制御することが
可能となる。

【００２８】

【実施例】図１は本発明の実施例による投影型露光装置
（ステッパー）の概略的な構成を示す図である。この構
成において、フライアイレンズ１１Ａ，１１Ｂの夫々の
光源側焦点面１１ａの所定の領域に照明光の光量分布を
集中せしめる光学部材（本発明のインプット光学系の一
部）として、多面体プリズム５を設けることとした。

【００２９】水銀ランプ１より発生した照明光束は、楕
円鏡２の第２焦点ｆ₀ に集光した後、ミラー３、リレー
系等のレンズ系４を介して多面体プリズム５に照射され
る。このときの照明方法は、ケーラー照明法であっても
クリチカル照明であっても良い。多面体プリズム５から
発生した光束は、リレーレンズ９によりフライアイレン
ズ１１Ａ，１１Ｂの夫々に集中して入射する。このと
き、フライアイレンズ１１Ａ，１１Ｂの光源側焦点面１
１ａと、多面体プリズム５とは、リレーレンズ９を介し
て、ほぼフーリエ変換の関係となっている。尚、図１で
は、多面体プリズム５への照明光を平行光束として図示
したが、実際は発散光束となっているため、フライアイ
レンズ１１Ａ，１１Ｂへの入射光束はある大きさ（面
積）を持っている。

【００３０】一方、フライアイレンズ１１Ａ，１１Ｂの
レチクル側焦点面１１ｂは、レチクルパターン１７のフ
ーリエ変換面（瞳共役面）とほぼ一致するように、光軸
ＡＸと垂直な面内の方向に配置されている。また、個々
のフライアイレンズ１１Ａ，１１Ｂは光軸ＡＸと垂直な
面内の方向に夫々独立に可動であり、且つ、そのための
可動部材（本発明の位置調整部材）に保持されている
が、その詳細は後述する。

【００３１】個々のフライアイレンズ１１Ａ，１１Ｂは
同一の形状、同一の材質（屈折率）のものであることが
望ましい。また図１に示した個々のフライアイレンズ１
１Ａ，１１Ｂの各レンズエレメントは、両凸レンズと
し、且つ光源側焦点面１１ａと入射面、レチクル側焦点
面１１ｂと射出面がそれぞれ一致する場合の例であった
が、フライアイのレンズエレメントはこの関係を厳密に
満たさなくても良く、また平凸レンズや、凸平レンズ或
いは平凹レンズであってもよい。

【００３２】尚、フライアイレンズの光源側焦点面１１
ａとレチクル側焦点面１１ｂとは、当然ながらフーリエ
変換の関係である。従って図１の例の場合、フライアイ
レンズのレチクル側焦点面１１ｂ、即ちフライアイレン
ズ１１Ａ，１１Ｂの射出面は、多面体プリズム５と結像
関係（共役）になっている。図２は、投影型露光装置の
フライアイレンズ１１Ａ、１１Ｂから投影光学系１８ま
での構成を模式的に表す図であり、フライアイレンズの
レチクル側焦点面１１ｂが、レチクルパターン１７のフ
ーリエ変換面１２ｃと一致している。またこのとき、レ
チクル側焦点面１１ｂとレチクルパターン１７とをフー
リエ変換の関係とならしめる光学系を一枚のレンズ１
５′として表わしてある。さらに、レンズ１５′のフラ
イアイレンズ側主点Ｈからフライアイレンズ１１Ａ，Ｂ
のレチクル側焦点面１１ｂまでの距離と、レンズ１５′
のレチクル側主点Ｈ′からレチクルパターン１７までの
距離は共にｆであるとする。

【００３３】さて、フライアイレンズ１１Ａ，１１Ｂの
レチクル側焦点面１１ｂより射出される光束は、コンデ
ンサーレンズ１３，１５、及びミラー１４を介して、レ
チクル１６を均一な照度分布で照明する。遮光板１２
Ａ，１２Ｂは、それぞれフライアイレンズ１１Ａ，１１
Ｂの各位置に対応し、可動となっている。このため、フ
ライアイレンズ１１Ａ，１１Ｂからの照明光束を夫々任
意に遮光、透光することが可能である。このためレチク
ルパターン１７に照明される照明光を、フライアイレン
ズ１１Ａ，１１Ｂのうちいずれか一方からの光束（２次
光源像からの光束）のみとすることができ、従って、例
えばウェハ２０表面との共役面にその受光面を持った後
述の照度計２１を用いて光束の強度を計測する際、各フ
ライアイレンズからの光束の強度を独立して計測するこ
とができる。この照度計は、ウェハ共役面に配置される
ものに限定されず、例えば、ミラー１４の裏面に１１ｂ
と共役な面を作り、そこに配置して計測してもよい。そ
の場合、遮光板１２Ａは必要ない。

【００３４】こうして照明されたレチクル１６上のレチ
クルパターン１７から発生した回折光は、図９で説明し
たのと同様に、テレセントリックな投影光学系１８によ
り集光、結像され、ウェハ２０上にレチクルパターン１
７の像を転写する。前述の多面体プリズム５を使って照
明光束を分割して、その光束をフライアイレンズ１１
Ａ，１１Ｂの光源側焦点面内の特定の位置（フライアイ
レンズ）に集中させる際、その集中位置は、多面体プリ
ズム５の傾斜角や方向性によって変化する。従って、各
フライアイレンズ１１Ａ、１１Ｂの位置に照明光を集中
させるべく、多面体プリズム５の傾斜角や方向性を決定
する。

【００３５】上記実施例では、多面体プリズム５とフラ
イアイレンズ１１Ａ，１１Ｂの光源側焦点面をフーリエ
変換の関係としたが、結像関係としてもよい。但し、フ
ーリエ変換の関係とした方が、多面体プリズム５上のゴ
ミ等によるレチクル１６上の照度均一性の悪化を防ぐこ
とができる。また図中では、多面体プリズム５により照
明光束を２光束に分割するものとしたが、多面体プリズ
ムの面数を増すことでより多くの光束に分割することが
できる。さらに多面体プリズムの代わりに回折格子状パ
ターンを用い、複数の方向に回折光を発生する構成とし
ても構わない。

【００３６】さて、図１中フライアイレンズ１１Ａ，１
１Ｂの光源側には、光強度可変手段として吸光性フィル
ター（又は金網等）１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを
各フライアイレンズへの光路中に独立して進退可能に設
けた。フライアイレンズ１１Ａより光源側の２つのフィ
ルター１０ａ，１０ｃは夫々透過率が異なるものとす
る。例えばフィルター１０ａの透過率を９９％、フィル
ター１０ｃの透過率を９８％とすると、この２枚の組み
合わせにより、透過率１００％（どちらも使用しな
い）、９９％（フィルター１０ａのみ使用）、９８％
（フィルター１０ｃのみ使用）、９７％（フィルター１
０ａ，１０ｃ共に使用）の４通りの透過率が実現でき
る。尚、フライアイレンズ１１Ｂより光源側のフィルタ
ー１０ｂ，１０ｄについても同様である。各フィルター
１０ａ〜１０ｄの各光路中への進退は駆動系５１によっ
て制御される。また、駆動系５１は、前述の遮光板１２
Ａ，１２Ｂの各光路（各フライアイレンズ射出面近傍）
への出し入れも制御するものとする。さらに各フライア
イレンズ１１Ａ，１１Ｂが可動であれば、各フライアイ
レンズの移動も行うものとする。

【００３７】図１中、ウェハ２０を保持するウェハホル
ダー２２は、ウェハステージ２３によって光軸ＡＸと垂
直な面内に可動である。またウェハステージ２３上に
は、照度計２１があり、ウェハ上の像面と共役な位置で
の照明光強度を計測することができる。従って前述の遮
光板１２Ａ，１２Ｂを操作し、各フライアイレンズ１１
Ａ，１１Ｂのうちの１つを残してそれ以外からの照明光
束を全て遮光することで、１つのフライアイレンズから
の光束の強度を計測することができる。この計測を各フ
ライアイレンズについて夫々行うことにより、各フライ
アイレンズからの光束の強度を知ることができる。強度
計測時にはレチクル１６は装填されていない方が好まし
いが、レチクルの入った状態で計測をしてもよい。計測
した各光束の強度により、特に強度の強いものを低減す
べく、フィルター１０ａ〜ｄを操作する。これによって
各フライアイレンズからの光束の強度を等しくすること
ができる。また、各フライアイレンズの配置は、光軸Ａ
Ｘに対して対称とする。このため、前述の投影光学系の
瞳面における光軸から各光束への位置ベクトルに各光束
の光量を乗じたものの総和（方向重心）が零となり、前
述のテレセンずれを零とすることができる。或いは後述
のように、レチクル１６のパターンの方向性（各方向に
延びたパターンの存在比率等）に応じて、各フライアイ
レンズからの光束の強度の比率を任意に設定することも
可能である。

【００３８】尚、上記の吸光性フィルター１０ａ〜１０
ｄは、各フライアイレンズ１１Ａ，１１Ｂから射出され
た各光束中に挿入しても良いが、各フライアイレンズに
よってレチクル上（即ち、ウェハ共役面）で均一化され
た照明光の均一性を悪化しないためにも各フライアイレ
ンズよりも光源側に設けることが望ましい。或いは各フ
ライアイレンズよりもレチクル側に設ける場合には、光
強度可変手段として可変絞りを各フライアイレンズのレ
チクル側焦点面近傍に設けるとよい。この可変絞りも主
制御系５０、及び駆動系５１により開閉される。

【００３９】ところで、光源である水銀ランプ１には使
用時間の限界（寿命）があり、現在のところ約６００時
間毎に新品と交換して使用している。水銀ランプには、
製造段階で生じる個体差があり、光量の配向特性等がラ
ンプ毎に異なる。従って、以前のランプ使用時には各々
のフライアイレンズからの光束の強度が等しかった場合
でも、ランプを交換することによってそれに伴う配向特
性等の変化が生じ、各フライアイレンズからの光束の強
度が等しくならない可能性がある。またこのことは、１
個の水銀ランプを使用中の経時変化によっても発生し得
るものである。従って、上記の吸光性フィルターの調整
は、ランプ交換毎、或いはランプ使用中の例えば１００
時間毎に行うと良い。

【００４０】ところで、フライアイレンズのレチクル側
焦点面内での２次光源像の位置は、使用するレチクルの
パターンのピッチ（周期性）に応じて変更できることが
望ましい。以下に、フライアイレンズを可動とする実施
例について説明する。図３はフライアイレンズの可動部
を光軸方向から見た図であり、図４は光軸と垂直な方向
から見た図である。複数のフライアイレンズとして図３
では４個のフライアイレンズ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，
１１Ｄを光軸からほぼ等距離に配置している。また、フ
ライアイレンズ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄの夫々
は、図３には３２個のレンズエレメントで構成されるよ
うに示しているが、これに限定されるものではなく、極
端な場合２個のレンズエレメントで構成されたフライア
イレンズとしてもよい。

【００４１】さて図３、図４において、フライアイレン
ズ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄは夫々治具８０Ａ，
８０Ｂ，８０Ｃ，８０Ｄにより保持され、これら治具８
０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃ，８０Ｄはさらに支持棒７０Ａ，
７０Ｂ，７０Ｃ，７０Ｄを介して可動部材７１Ａ，７１
Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄにより夫々支持されている。この支
持棒７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ，７０Ｄは、可動部材７１
Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄに含まれるモーター及びギ
ア等の駆動素子により、光軸ＡＸを中心とした放射方向
に伸縮可能となっている。また、可動部材７１Ａ，７１
Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ自体も、固定ガイド７２Ａ，７２
Ｂ，７２Ｃ，７２Ｄに沿って移動可能であり、従って個
々のフライアイレンズ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ
は光軸ＡＸと垂直な面内の任意の位置に夫々独立に移動
可能である。

【００４２】また、図４に示す如く各フライアイレンズ
の入射側には、吸光性フィルター１０ａ，１０ｂ，１０
ｃ，１０ｄが設けられており、これらは夫々支持棒１０
ｅ，１０ｆ，１０ｇ，１０ｈによって各光束中に出し入
れ可能となっている。また、各フライアイレンズ１１
Ａ，１１Ｂが移動した場合には、減光手段１０ａ，ｂ，
ｃ，ｄもそれに追従して移動すればよい。また遮光板１
２Ａ，１２Ｂもフライアイレンズ１１Ａ，Ｂの移動に応
じて移動可能であり、フライアイレンズ１１Ａ，Ｂの位
置に係わらず、任意のフライアイレンズからの光束のみ
を透過させ、他の光束全てを遮光することができる。さ
らに、各フライアイレンズ１１Ａ，１１Ｂを保持する治
具８０Ａ，８０Ｂが夫々遮光羽根８１Ａ，８１Ｂを有し
ていれば、図９に示すような遮光板１２の開口部はフラ
イアイレンズの径よりかなり大きくて良くなる。また、
各遮光羽根８１Ａ，８１Ｂは、光軸方向にわずかずつず
れていると、各フライアイレンズの移動範囲に与える制
限が減少される。

【００４３】ところで、上述の如くフライアイレンズ１
１Ａ〜Ｄが移動する場合、多面体プリズム等のインプッ
ト光学系から射出される光束の通過する位置（光軸ＡＸ
を中心として光軸と垂直な面内の位置）もフライアイレ
ンズの移動に応じて変更する必要がある。このためのイ
ンプット光学系の構成について図５に示す。インプット
光学系は２つの多面体プリズム５ａ，５ｂで構成され、
このプリズムの間隔を変更することにより、分割された
各光束の光軸からの距離を変更することができる。ま
た、このプリズム５ａ，５ｂを光軸ＡＸについて回転す
ることで、光軸を中心とした円周方向の光束の位置も変
更できる。尚、光束の通過位置を変更する構成はこの方
式に限定されず、例えば上述の回折格子状パターンを用
いた場合、パターンのピッチや方向性の異なるパターン
と交換する構成とすればよい。

【００４４】さて、図３、及び図４に示したフライアイ
レンズ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄの各位置（光軸
と垂直な面内での位置）は、転写すべきレチクルパター
ンに応じて決定（変更）するのが良い。つまり、作用の
項で述べたように各フライアイレンズからの照明光束
が、転写すべきパターンの微細度（ピッチ）に対して最
適な解像度、及び焦点深度の向上効果を得られるような
入射角ψでレチクルパターンに入射するようにすればよ
い。

【００４５】次に各フライアイレンズの位置決定の具体
例について、図６を用いて説明する。図６（Ａ），
（Ｃ）は、共にレチクルパターン１７中に形成される一
部分のパターンの例を示す図である。図６（Ｂ）は、図
６（Ａ）に示すようなパターンを照明するのに最適な、
レチクルパターンのフーリエ変換面（又は投影光学系の
瞳面）での各フライアイレンズの中心の位置を示し、同
様に図６（Ｄ）は、図６（Ｃ）に示すようなパターンを
照明するのに最適な、各フライアイレンズの中心の位置
を示す図である。

【００４６】図６（Ａ）は、所謂１次元ラインアンドス
ペースパターンであって、Ｙ方向に帯状に延びた透過部
と遮光部とが等しい幅で、且つＸ方向にピッチＰで規則
的に並んでいる。このとき、個々のフライアイレンズの
最適位置は図６（Ｂ）に示すようにフーリエ変換面１２
ｃ内に仮定したＹ方向の線分Ｌα上、及び線分Ｌβ上の
任意の位置となる。図６（Ｂ）はレチクルパターン１７
に対するフーリエ変換面１２ｃ（フライアイレンズのレ
チクル側焦点面１１ｂ）を光軸ＡＸ方向から見た図であ
り、且つ、面１２ｃ内の座標系Ｘ，Ｙは、同一方向から
レチクルパターン１７を見た図６（Ａ）と同一にしてあ
る。さて、図６（Ｂ）において光軸ＡＸが通る中心Ｃか
ら、各線分Ｌα、Ｌβまでの距離α、βはα＝βであ
り、露光波長をλとしたとき、α＝β＝ｆ・λ／２Ｐに
等しい。この距離α，βをｆ・ｓｉｎψと表わせれば、
ｓｉｎψ＝λ／２Ｐであり、これは作用の項で述べた数
値と一致している。従って各フライアイレンズの各中心
（各フライアイレンズの夫々によって作られる２次光源
像の光量分布の各重心）位置が線分Ｌα、Ｌβ上にあれ
ば、図６（Ａ）に示す如きラインアンドスペースパター
ンに対して、各フライアイレンズからの光束を照射した
際に発生する±１次回折光のうちのどちらか一方と０次
回折光との２つの回折光は、投影光学系瞳面１９におい
て光軸ＡＸからほぼ等距離となる位置を通る。従って前
述の如く、ラインアンドスペースパターン（図６
（Ａ））に対する焦点深度を最大とすることができ、且
つ高解像度を得ることができる。

【００４７】次に図６（Ｃ）は、レチクルパターンが所
謂２次元島状パターンである場合であり、且つ、パター
ンのＸ方向のピッチがＰｘ、Ｙ方向のピッチがＰｙとな
っている。図６（Ｄ）はこのようなパターンを照明する
場合の各フライアイレンズの最適位置を表わす図であ
り、図６（Ｃ）の座標系Ｘ，Ｙの関係は図６（Ａ），
（Ｂ）の関係と同じである。図６（Ｃ）の如き２次元パ
ターンに照明光が入射するとパターンの２次元方向の周
期性（Ｘ方向はＰｘ、Ｙ方向はＰｙ）に応じた２次元方
向に回折光が発生する。この場合も、回折光中の±１次
回折光のうちのいずれか一方と０次回折光とが投影光学
系瞳面１９において光軸ＡＸからほぼ等距離となるよう
にすれば、焦点深度を最大とすることができる。つま
り、図６（Ｃ）のパターンのＸ方向のピッチはＰｘであ
るから、図６（Ｄ）に示すようにα＝β＝ｆ・λ／２Ｐ
ｘとなる線分Ｌα、Ｌβ上に各フライアイレンズの中心
があれば、パターンのＸ方向成分について焦点深度を最
大とすることができる。同様に、γ＝ε＝ｆ・λ／２Ｐ
ｙとなる線分Ｌγ、Ｌε上に各フライアイレンズの中心
があれば、パターンＹ方向成分について焦点深度を最大
とすることができる。

【００４８】以上、図６（Ｂ）、又は（Ｄ）に示した各
位置に配置したフライアイレンズからの照明光束がレチ
クルパターン１７に入射すると、＋１次回折光成分
Ｄ_R 、又は−１次回折光成分Ｄ_m のいずれか一方と０次
光回折光成分Ｄ₀ とが、投影光学系１８内の瞳面１９で
光軸ＡＸからほぼ等距離となる光路を通る。従って作用
の項で述べたとおり、高解像及び大焦点深度の投影型露
光装置が実現できる。

【００４９】以上、レチクルパターン１７として図６
（Ａ）、又は（Ｃ）に示した２例のみを考えたが、他の
パターンであってもその周期性（微細度）に着目し、そ
のパターンからの＋１次回折光成分、又は−１次回折光
成分のいずれか一方と０次回折光成分との２光束が、投
影光学系内の瞳面１９では光軸ＡＸからほぼ等距離にな
る光路を通る様な位置に各フライアイレンズの中心を配
置すればよい。

【００５０】また図６（Ａ）、（Ｃ）のパターン例は、
遮光部と透過部との比（デューティ比）が１：１のパタ
ーンであったため、発生する回折光中では±１次回折光
が強くなる。このため、±１次回折光のうちの一方と０
次回折光との関係のみに着目した。しかし、デューティ
比が１：１から異なるパターンの場合等では他の回折
光、例えば±２次回折光のうちの一方と０次回折光との
位置関係が、投影光学系瞳面１９において光軸ＡＸから
ほぼ等距離となるようにしてもよい。

【００５１】さらに、レチクルパターン１７が図６
（Ｃ）の如く２次元の周期性パターンを含む場合、特定
の１つの０次回折光成分に着目したとき、投影光学系の
瞳面１９上ではその１つの０次回折光成分を中心として
Ｘ方向に分布する１次以上の高次回折光成分と、Ｙ方向
に分布する１次以上の高次回折光成分とが存在し得る。
そこで、特定の１つの０次回折光成分に対して２次元の
パターンの結像を良好に行うものとすると、Ｘ方向に分
布する高次回折光成分の１つと、Ｙ方向に分布する高次
回折光成分の１つ、及び特定の０次回折光成分との３つ
の回折光成分が、瞳面１９上で光軸ＡＸからほぼ等距離
に分布するように、特定の０次回折光成分（１つのフラ
イアイレンズ）の位置を調節すればよい。例えば、図６
（Ｄ）中でフライアイレンズ中心位置を点Ｐζ、Ｐη、
Ｐκ、Ｐμのいずれかと一致させるとよい。点Ｐζ、Ｐ
η、Ｐκ、Ｐμはいずれも線分ＬαまたはＬβ（Ｘ方向
の周期性について最適な位置、即ちＸ方向の±１次回折
光の一方と０次回折光とが投影光学系瞳面１９上で光軸
からほぼ等距離となる位置）と線分ＬγまたはＬε（Ｙ
方向の周期性について最適な位置）との交点であるため
Ｘ方向、Ｙ方向のいずれのパターン方向についても最適
な光源位置である。

【００５２】以上の実施例においては、２次元パターン
としてレチクル上の同一箇所に２次元の方向性を有する
パターンを仮定したが、同一レチクルパターン中の異な
る位置に異なる方向性を有する複数のパターンが存在す
る場合にも上記の方法を適用することが出来る。レチク
ル上のパターンが複数の方向性又は微細度を有している
場合、フライアイレンズの最適位置は、上述の様にパタ
ーンの各方向性及び微細度に応じたものとなる。或いは
各最適位置の平均位置にフライアイレンズを配置しても
よい。また、この平均位置は、パターンの微細度や重要
度に応じた重みを加味した加重平均としてもよい。尚、
上記のようにフライアイレンズを移動した際は、照度計
２１で各フライアイレンズからの光束の強度を計測し、
夫々所定の強度になっているかを確認するのが望まし
い。

【００５３】以上の実施例では、複数のフライアイレン
ズの各々からレチクル面（ウェハ共役面）に照明される
光量は夫々等しいものとしたが、本発明による光強度可
変手段により、より積極的に各フライアイレンズからの
光束の強度を異ならせるようにすれば、新たな効果が生
じてくる。このことについて、以下に説明する。例えば
図７（Ａ）に示すような、Ｘ，Ｙ方向に対して４５°傾
斜した方向にその周期を有するパターン１７ａの場合、
２次光源像の位置（フライアイレンズ位置）は、図７
（Ｂ）に示す領域１１０ａ，１１０ｂが好ましい。但
し、座標系の位置関係は図６に示すものと同様である。

【００５４】一方、図７（Ｃ）に示すようなＸ，Ｙ方向
に沿った２次元方向にその周期を有するパターン１７ｃ
の場合は、図７（Ｄ）に示す領域１１０ｃ，ｄ，ｅ，ｆ
が望ましい。ここで、図８（Ｅ）に示すようなパターン
１７ｅについて考える。このパターンは図７（Ａ）に示
すパターンと図７（Ｃ）に示すパターンとの組み合わせ
と考えることができる。このうちのＸ，Ｙ方向に沿った
パターンについては図７（Ｄ）に示す４領域からの光束
が最適であるが、Ｘ，Ｙ方向に対して傾斜したパターン
については図７（Ｄ）中の領域１１０ｃ，１１０ｅの２
領域からの光束のみが有効であって（図７（Ｂ）中の１
１０ａ，１１０ｂと等価）、領域１１０ｄ，１１０ｆか
らの光束はむしろ悪影響を及ぼすことになる。従って図
８（Ｅ）に示すようなパターンに対しては、図８（Ｆ）
に示すような領域１１０ｇ，１１０ｈからの光束の強度
を強くし、領域１１０ｉ，１１０ｊからの光束の強度を
弱くすれば、領域１１０ｉ，１１０ｊの傾斜パターンに
与える悪影響を低減することができる。尚、領域１１０
ｇと１１０ｈ、及び１１０ｉと１１０ｊとは夫々光軸Ａ
Ｘに対して対称であるため、領域１１０ｇと１１０ｈ、
及び１１０ｉと１１０ｊとの２組の領域からの光束の強
度が等しければ、光量重心の方向は光軸からずれること
がなく、従ってテレセンずれも生じない。尚、この各領
域の強度比は、レチクル内に存在する各方向のパターン
の存在比率等を考慮して決定すればよい。また強度比の
調整は、吸光性フィルター１０ａ〜１０ｄを用いて行え
ばよく、このときのフィルターの透過率は、５０％以下
であった方が好都合である。但し、このフィルターの透
過率や数は、使用するパターンの種類に応じて適宜選択
すればよい。

【００５５】以上のようにレチクルパターンの周期の方
向性を考慮する場合、上記の各情報、或いは各２次光源
像からの光束の強度比は、図１中のキーボード５２から
入力可能とする。入力する情報がパターンの方向性であ
る場合、それに応じた各フライアイレンズの位置、及び
光束の強度比は、主制御系５０で決定すればよい。とこ
ろで、各フライアイレンズ夫々からレチクルへ照射され
る光束の開口数は、σ値として0.１から0.３程度である
とよい。σ値が小さすぎると、照度の低下や照度むらを
生じやすく、大きすぎると本発明による高解像度、大焦
点深度の効果が低下する以上の実施例においては、光源
として水銀ランプ１を用いたが、他の輝線ランプやレー
ザー（ＫｒＦ等）光源、或るいは連続スペクトルの光源
であっても良い。また照明光学系中の光学部材の大部分
をレンズとしたが、ミラー（凹面鏡、凸面鏡）であって
も構わない。さらに投影光学系としては屈折系であって
も、反射系、或るいは反射屈折系であってもよい。ま
た、以上の実施例においては両側テレセントリックな投
影光学系を使用したが片側テレセントリック系でも、非
テレセントリック系でも同様である。その他、光源から
発生する照明光のうち、特定の波長の光のみを利用する
ために、照明光学系中に干渉フィルター等の単色化手段
を設けてもよい。

【００５６】照明光の均一化については、フライアイレ
ンズ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄの光源側焦点面１
１ａ近傍に、拡散板や光ファイバー束等の光散乱部材を
用いることで、照明光の均一化を行なっても良い。或る
いは本発明の実施例で使用されたフライアイレンズ１１
Ａ，１１Ｂとは別に、さらにフライアイレンズ（以後、
別フライアイレンズと称する）等のオプチカルインテグ
レーターを用いて、照明光の均一化を行なっても良い。
このとき別フライアイレンズは、上記フライアイレンズ
１１Ａ，１１Ｂの光源側焦点面１１ａ近傍での照明光量
分布を可変とする光学部材（即ち、インプット光学
系）、例えば図１に示した多面体プリズム５等よりも光
源側であることが望ましい。

【００５７】

【発明の効果】以上の様に本発明によれば、通常のマス
クを使用しながら、従来よりも高解像度、大焦点深度の
投影型露光装置を実現することが可能である。しかも本
発明によれば、すでに半導体生産現場で稼働中の投影型
露光装置の照明系部分、及び主制御系の一部分を替える
だけでよく、稼働中の装置の投影光学系をそのまま利用
して，それまで以上の高解像力化が可能となる。

【００５８】また、露光装置のランプ交換、或いはレー
ザ交換等に伴って、光源の配向特性、或いは位置が変化
した場合にもこれを補償することができ、安定した露光
装置を実現することができる。さらに、複数の２次光源
像からの光束のうち任意のものの強度を変更することに
より、種々の方向性のパターンを有するレチクルに対し
て最適な結像性能を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による投影型露光装置の概略的
な構成を示す図

【図２】本発明の実施例による投影型露光装置における
フライアイレンズから投影光学系までの構成を模式的に
表す図

【図３】本発明の実施例による投影露光装置におけるフ
ライアイレンズの配置とその可動部材との構成を光軸方
向からみた図

【図４】本発明の実施例による投影露光装置におけるフ
ライアイレンズの配置とその可動部材との構成を光軸と
垂直な方向からみた図

【図５】インプット光学系の他の構成を示す図

【図６】（Ａ），（Ｃ）は、マスク上に形成されたレチ
クルパターンの一例を示す図 （Ｂ），（Ｄ）は、図６（Ａ），（Ｃ）に示すようなパ
ターンを照明するのに最適な、レチクルパターンのフー
リエ変換面でのフライアイレンズの位置を示す図

【図７】（Ａ），（Ｃ）は、本発明の実施例による投影
型露光装置に使用するレチクルパターンの例を示す図 （Ｂ），（Ｄ）は、図７（Ａ），（Ｂ）に示すパターン
を照明するのに最適な光束のレチクルのフーリエ変換面
における領域を示す図

【図８】（Ｅ）は、本発明の実施例による投影型露光装
置に使用するレチクルパターンの他の例を示す図 （Ｆ）は、図８（Ｅ）に示すパターンを照明するのに最
適な、レチクルパターンのフーリエ変換面におけるフラ
イアイレンズの位置を示す図

【図９】本発明の原理を説明する図

【図１０】従来の投影型露光装置の構成を示す図

【符号の説明】

５ 多面体プリズム ９ レンズ系 10 吸光性フィルター 11A,11B,11C,11D フライアイレンズ 12,12A,12B 遮光板（空間フィルター） 12c レチクルパターンのフーリエ変換面 21 照度計 50 主制御系 70A,70B,70C,70D 支持棒 71A,71B,71C,71D 可動部材 72A,72B,72C,72D 固定ガイド

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源からの照明光をほぼ均一な強度分布
   に成形するとともに、該均一な照明光を周期的なパター
   ン部分を有するマスクに照射する照明光学系と、前記マ
   スクのパターンの像を感光基板に結像投影する投影光学
   系とを備えた投影型露光装置において、 前記照明光学系の光路中の、前記マスクのパターンのフ
   ーリエ変換相当面、若しくはその共役面の位置近傍の面
   内で、前記照明光学系、若しくは前記投影光学系の光軸
   に対して偏心した離散的な位置の夫々に複数の２次光源
   像を形成する光学部材と；前記複数の２次光源像の各々
   から射出された光束の強度を個別に調整可能な光強度可
   変手段と；前記マスクのパターン部分の局所的な周期の
   方向性に応じて前記光強度可変手段を制御する制御手段
   とを備えたことを特徴とする投影型露光装置。
2. 【請求項２】 光源からの照明光をほぼ均一な強度分布
   に成形するとともに、該均一な照明光を周期的なパター
   ン部分を有するマスクに照射する照明光学系と、前記マ
   スクのパターンの像を感光基板に結像投影する投影光学
   系とを備えた投影型露光装置において、 前記照明光学系の光路中の、前記マスクのパターンのフ
   ーリエ変換相当面、若しくはその共役面の位置近傍の面
   内で、前記照明光学系、若しくは前記投影光学系の光軸
   に対して偏心した離散的な位置の夫々に複数の２次光源
   像を形成する光学部材と；前記複数の２次光源像の各々
   から射出された光束の強度を個別に調整可能な光強度可
   変手段と；前記複数の２次光源像の各々から射出された
   光束の強度を個別に測定する光強度測定手段と；該光強
   度測定手段からの情報に基づいて、前記光強度可変手段
   を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする投影型
   露光装置。
3. 【請求項３】 前記制御手段は、前記複数の２次光源像
   のうち前記照明光学系、若しくは前記投影光学系の光軸
   に対してほぼ対称に位置する２つの２次光源像からの光
   束同志の強度比が、前記マスクのパターン部分の局所的
   な方向性に応じた所定の値となるように前記光強度可変
   手段を制御することを特徴とする請求項２に記載の投影
   型露光装置。
4. 【請求項４】 前記光学部材は、前記マスクのパターン
   部分の周期性に応じて決まる量だけ、前記複数の２次光
   源像の夫々の中心を、前記照明光学系、若しくは前記投
   影光学系の光軸に対して偏心した離散的な位置に設定す
   る位置調整部材を有することを特徴とする請求項２に記
   載の投影型露光装置。
5. 【請求項５】 前記照明光学系は、前記位置調整部材に
   よって設定された後の前記光学部材に前記光源からの照
   明光を入射させるインプット光学系とを備えたことを特
   徴とする請求項１、２、及び４に記載の投影型露光装
   置。