JPH0661121A

JPH0661121A - 照明光学装置

Info

Publication number: JPH0661121A
Application number: JP4211220A
Authority: JP
Inventors: Yuji Kudo; 祐司工藤
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1992-08-07
Filing date: 1992-08-07
Publication date: 1994-03-04
Anticipated expiration: 2016-04-23
Also published as: JP3158691B2; US5392094A

Abstract

(57)【要約】【目的】σ値を変化させた際にも、常に光量損失による
スループットの低下を招くことなく、照射光の有効利用
を図って効率の良く、しかもより均一に被照射面を照明
すること可能とする。【構成】照明光学装置における第１オプティカルインテ
グレータあるいは第１集光光学系に不連続的な変倍機能
を持たせた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体製造用の露光装置
に好適な照明光学装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＬＳＩや超ＬＳＩ等の極微細パタ
ーンからなる半導体素子の製造に縮小投影型露光装置が
使用されており、より一層微細なパターンを転写するた
めに多大の努力が続けられている。このようなパターン
の微細化に対応するために、露光光の短波長化と共に、
投影光学系の開口数（以下、ＮＡと略称する。）の増大
が図られてきており、ＮＡ＝0.5 を越える投影光学系も
実現されてきている。

【０００３】そして、このように大きなＮＡ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、照明条件
を最適化することが重要となっている。このために、投
影光学系のＮＡに対する照明光学系のＮＡの比に相当す
る所謂σ値の調節によって、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ＮＡの比を調整することが、例えば特開昭59
-155843 号公報等により提案されている。

【０００４】この提案されている装置では、照明光学系
における２次光源像が形成されるフライアイレンズの射
出側の位置に開口部が可変な可変開口絞りを配置し、こ
の可変開口絞りの開口部の大きさを変化させて、光源像
の大きさを制御していた。すなわち、σ値は投影光学系
の瞳の大きさに対する投影光学系の瞳上に形成される照
明光学系の光源像の大きさの比に対応する。このため、
実際に形成される光源像の遮光の度合いを変化させて、
光源像の大きさを可変とすることにより、実質的に照明
光学系のＮＡを変化させていた。これにより、投影露光
するパターンの微細化の程度に応じて、所定のパターン
についての解像力とコントラストとが最適状態となるよ
うに照明条件の最適化、すなわちσ値の最適化を図って
いた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一般に、この種の照明
光学装置では、微細なパターンの露光焼付に際のスルー
プットを向上させるために、被照射面（マスクあるいは
レチクル）上では、より高い照度が要求される。ところ
が、上記の従来の装置においては、投影露光するパター
ンの微細化の程度に応じて、所定のパターンについての
解像力とコントラストとが最適状態となるような照明条
件としてのσ値の最適化を達成するために、可変開口絞
りの開口部の大きさを小さくした場合には、２次光源像
の周辺部が可変開口絞りにより遮光されて光量損失が大
きくなる。つまり、σ値を最大とした時（可変開口絞り
の口径を最大とした時）には、被照射面（マスクあるい
はレチクル）上で最大の照度が得られるものの、その値
よりも小さくした時（可変開口絞りの口径を小さくした
時）には、被照射面上での照度の低下が生じるため、ス
ループットの低下を免れないという致命的な欠点があっ
た。

【０００６】本発明は上記の欠点を克服して、σ値を変
化させた際にも常に光量損失によるスループットの低下
を招くことなく、照射光の有効利用を図って効率良く被
照射面へ導き、より高い照度で均一に照射できる高性能
な照明光学装置を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、図１に示す如
く、平行光束を供給するための平行光束供給手段１と、
その平行光束供給手段１からの光束によって複数の２次
光源を形成するための第１オプティカルインテグレータ
20と、その複数の２次光源Ａからの光束を集光する第１
集光光学系４（第１コンデンサーレンズ）と、その第１
集光光学系４によって集光された複数の光束からより複
数の３次光源Ｃを形成するための第２オプティカルイン
テグレータ５と、その第２オプティカルインテグレータ
４により形成された複数の３次光源Ｃ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７（第２
コンデンサーレンズ）とを有する照明光学装置におい
て、その第１オプティカルインテグレータ20は、互いに
交換可能に設けられると共に互いに異なる焦点距離で設
けられた複数の光学素子群（20ａ〜20ｄ）を有し、その
光学素子群を別の光学素子群に交換することにより、被
照射領域の大きさを一定に保ちながら、前記複数の３次
光源Ｃの大きさを変化させるようにしたものである。

【０００８】

【作用】図７には、本発明の構成の前提となる照明光
学系のレンズ構成及び光路図を示している。図７に示す
如く、レーザ等の光源１からの平行光束は、第１オプテ
ィカルインテグレータ２によりこれの射出側Ａに多数の
２次光源が形成され、この位置に固定開口絞り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、第
１コンデンサーレンズ４により第２オプティカルインテ
グレータ５の入射面上を重畳的に照射する。その後、第
２オプティカルインテグレータ５によりこれの射出側に
より多数の３次光源が形成され、この位置に可変開口絞
り６が設けられている。この３次光源らの多数の光束
は、第２コンデンサーレンズ７により被照射面（レチク
ル）Ｒを重畳的に照明し、より均一な照明がなされる。
そしてレチクルＲ上の所定のパターンが投影対物レンズ
８によってウエハＷ上に転写される。このような照明装
置により、投影レンズ８の瞳上に３次光源像が形成され
る、所謂ケーラー照明が達成される。

【０００９】図７の照明装置において、上述の如きσ値
を変更するには、３次光源が形成される位置に設けられ
た可変開口絞り６の口径を点線で示す如く絞り込んで、
光束の一部を遮光することにより達成することができ
る。しかしながら、光量損失を招くため、最適なσ値の
もとで効率の良い照明を行うことは不可能である。そこ
で、本発明は、σ値が投影対物レンズの瞳上に形成され
る照明光学系の光源像の大きさと投影対物レンズの瞳の
大きさの比に対応するため、光量損失を全く招くことな
く照明光学系の光源像の大きさ変化させることに着目し
た。そして、複数の２次光源を形成する第１オプティカ
ルインテグレータが互いに交換可能に設けられると共に
互いに異なる焦点距離で設けられた複数の光学素子群
（フライアイレンズ等）を有するように構成し、光学素
子群を交換することにより、被照射領域の大きさを一定
に保ちながら、第２オプティカルインテグレータによっ
て形成される３次光源の大きさを可変とすることが可能
となった。これにより、照射光の光量損失を全く招くこ
となく被照射領域をより均一かつ高効率で照射しなが
ら、σ値を変化させることが原理的に可能となった。

【００１０】また、第１集光光学系が、互いに交換可能
に設けられると共に互いに異なる焦点距離で設けられた
複数のレンズ系を有するように構成し、レンズ系を交換
することにより、被照射領域の大きさを一定に保ちなが
ら、前記複数の３次光源の大きさを変化させるようにし
ても良い。

【００１１】

【実施例】図１及び図２は本発明を露光装置に適用した
第１実施例の概略的構成を示す図である。図１（Ａ）
は、第１オプティカルインテグレータ20の１部を構成す
る最も焦点距離の短いフライアイレンズ20ａを照明光路
内に挿入した状態を示しており、図１（Ｂ）はオプティ
カルインテグレータ20の構成を示している。また、図２
は、第１オプティカルインテグレータ20の１部を構成す
る最も焦点距離の長いフライアイレンズ20ｃを照明光路
内に挿入した状態を示している。

【００１２】まず、図１（Ａ）に示す如く、エキシマレ
ーザ等のレーザ光源１（平行光束供給手段）からの矩形
状の光束断面形状を有する平行光束は、変倍機能を有す
る第１オプティカルインテグレータ20の１部を構成する
第１光学素子群としてのフライアイレンズ20ａに入射す
る。第１オプティカルインテグレータ20は、図１（Ｂ）
に示す如く、第１〜第４第１光学素子群としての４つの
フライアイレンズ（20ａ〜20ｄ）を有しており、これら
のフライアイレンズは円形状の回転支持部材Ｐに設けら
れている。ここで、フライアイレンズ20a 〜20ｄの焦点
距離をそれぞれf_20a，f_20b，f_20c，f_20dとするとき、各
フライアイレンズの焦点距離は、f_20a＞f_20b＞f_20c＞f
_20dの関係となっている。

【００１３】図１（Ａ）に示す如く、回転支持部材Ｐは
モータ等の駆動手段13を介して回転し、任意のフライア
イレンズが照明光路内に設定され、後述する３次光源の
大きさを変化させることができる。さて、各フライアイ
レンズ（20ａ〜20ｄ）とも、棒状レンズ素子の集合体か
ら成っており、図３の斜示図に示す如く、光束断面形状
に対応して断面が四角形でその入射側に凸レンズ面200A
を有し、射出側には平面200Bを有している。なお、これ
らのフライアイレンズ（20ａ〜20ｄ）の焦点距離の差異
は、図３に示す如く、レンズ面200Aの曲率半径等を異な
らせしめることで達成される。

【００１４】このため、図１（Ａ）に示す如く、フライ
アイレンズ20a が照明光路内に設定されている場合に
は、フライアイレンズ20a を通過した光源１からの平行
光束は、個々のレンズ素子200 の集光作用を受けてこの
レンズ素子と同数の集光点が形成され、フライアイレン
ズ20a の射出側には実質的に面光源（２次光源）Ａが形
成される。

【００１５】なお、本実施例では、各フライアイレンズ
（20ａ〜20ｄ）の各レンズ素子200は、入射側面にはレ
ンズ面を射出側には平面を有しているが、水銀アーク
灯，その水銀アーク灯の光束を集光する楕円鏡，及びそ
の集光した光をコリメートするコリメータレンズとで平
行光束供給手段を構成した場合には、各レンズ素子200
の射出側面にレンズ作用を持たせることが好ましい。

【００１６】この面光源（２次光源）Ａは、これが形成
される位置Ａまたはその近傍に設けられて所定形状の開
口部を有する固定開口絞り３によりこの面光源Ａを所定
の大きさに設定し、この実質的面光源（２次光源）Ａか
らの光束は、第１コンデンサーレンズ４により平行光束
化されて、第２オプティカルインテグレータ５へ導かれ
る。ここで、フライアイレンズ20a を構成する各レンズ
素子200 による複数の集光点（２次光源）Ａからの光束
が、第２オプティカルインテグレータ５の入射側面Ｂ上
を重畳的に照射する。

【００１７】この第２オプティカルインテグレータ５
は、並列的に配置された複数のレンズ素子の群からなる
フライアイレンズで構成されており、図５に示す如く、
四角形の棒状レンズ素子50が複数束ねられて構成された
ものである。そして、各棒状レンズ素子50の入射側面50
A 及び射出側面50B は凸レンズ面に構成されており、個
々の棒状レンズ素子50の射出側面、即ち後側焦点位置に
集光点が形成され、この点に光源像が形成される。従っ
て、第２オプティカルインテグレータ全体として見れ
ば、これの射出側（後側焦点位置）に多数の集光点が形
成され、これは第１オプティカルインテグレータ２中の
１つのフライアイレンズの棒状レンズ素子の数200 と、
第２オプティカルインテグレータとしてのフライアイレ
ンズを構成する棒状レンズ素子50の数との積に相当する
数の集光点が形成され、この面Ｃ上により均一な面光源
（３次光源）が形成される。

【００１８】なお、第１コンデンサーレンズ４と第２オ
プティカルインテグレータの入射側面50Ａを含めた系に
関して、複数の集光点が形成される２次光源としてのＡ
面と、複数の集光点が形成される３次光源としての第２
オプティカルインテグレータ５の射出側面Ｃとが共役に
構成されている。ここで、駆動手段13を介して回転支持
部材Ｐを回転させて、既に照明光路内に設定されている
フライアイレンズとは別のフライアイレンズを照明光路
内に設定すれば、この面光源（３次光源）Ｃの大きさは
変化する。従って、この面光源（３次光源）Ｃの大きさ
を正確に規定するために、口径が可変で所定形状の開口
部を有する可変開口絞り６が面光源（３次光源）が形成
される位置Ｃまたはそれの近傍に設けられている。

【００１９】さて、可変開口絞り６により適切な大きさ
に設定された面光源（３次光源）Ｃからの光束は、第２
コンデンサーレンズ７（第２集光光学系）により平行光
束化されて、被照射面としてのレチクル（マスク）Ｒ上
へ導かれ、レチクルＲ上を重畳的に照射し、極めて均一
な照明がなされる。このレチクルＲには、所定の回路パ
ターンが形成されており、投影レンズ８に関してこのレ
チクルＲと共役な位置に配置されたウエハＷ上にレチク
ルＲ上の所定の回路パターンの像が投影される。

【００２０】一般には微細なパターンの露光焼付けに際
して、投影対物レンズのＮＡを大きくすると限界解像力
が良くなる反面焦点深度が浅くなり、逆にＮＡを小さく
すると限界解像力が悪化する反面焦点深度が深くなる。
このため、これに対応するために、投影レンズ８の瞳
（入射瞳）位置には口径が可変な可変開口絞り8aが設け
られている。従って、これの口径を適宜変化させること
により、露光焼付けすべき所定の最小線幅パターンに最
適な口径に設定され、比較的大きな焦点深度を維持しつ
つ微細パターンをより鮮明にウエハ上に転写することが
可能となる。

【００２１】なお、３次光源が形成される位置Ｃに設け
られた照明光学系の可変開口絞り６と投影対物レンズ８
の瞳位置に設けられた可変開口絞り8aは互いに共役に構
成されている。また、第１オプティカルインテグレータ
20により形成される２次光源Ａからの多数の光束が重畳
する位置、すなわち第２オプティカルインテグレータ20
の入射側面（第２オプティカルインテグレータの前側焦
点位置）Ｂは、第２オプティカルインテグレータの射出
側のレンズ面50b と第２コンデンサーレンズ７に関し
て、レチクル（被照射面）Ｒと共役に構成されている。

【００２２】次に、図４を参照しながら、本発明による
照明光学系の開口数ＮＡの変更に関する原理を説明す
る。図４には第１オプティカルインテグレータ20の構成
及び光路図を示しており、（Ａ）は最も焦点距離の短い
フライアイレンズ20ａが照明光路内に設定された状態、
（Ｂ）は最も焦点距離の長いフライアイレンズ20ｄが照
明光路内に設定された状態を示している。

【００２３】図４では、フライアイレンズ20ａ，20ｄし
か示していないが、各フライアイレンズ20ａ〜20ｄと
も、各レンズ素子の後側焦点位置20Ｆ_a〜20Ｆ_dが常に
同一の位置、即ちコンデンサーレンズ４の前側焦点位置
に設定されるように構成されている。まず、図４（Ａ）
に示す如く、最も焦点距離が短いレンズ素子の集合体で
構成されるフライアイレンズ20ａが照明光路内に設定さ
れた時には、図１に示す如く、コンデンサーレンズ４を
介したフライアイレンズ20ａの各レンズ素子200 からの
光束は、第２オプティカルインテグレータ５の入射面Ｂ
のほぼ全体をカバーするの大きさ（光束径または光束
幅）で第２オプティカルインテグレータ５の入射面Ｂを
重畳的に照射する。

【００２４】これによって、２次光源と共役な位置、す
なわち第２オプティカルインテグレータ５の射出面Ｃに
形成されるより複数の実質的面光源（３次光源）の位置
を変化させることなく、大きさのみが効率良く変化し、
図１に示す如く、照明光学系の開口数ＮＡはsin θ_Wと
なる。次に、駆動手段13を介して回転支持部材Ｐを回転
させて、最も長い焦点距離のフライアイレンズ20ｄを照
明光路内に設定すれば、図４（Ｂ）に示す如く、フライ
アイレンズ20ａの射出側空間Ａに形成される実質的な面
光源（２次光源）の大きさ及び位置を変化させることな
く射出角が変化する。なお、この事は、その他のフライ
アイレンズ20ａ〜20ｃが設定される場合も同様である。

【００２５】そして、図３に示す如く、コンデンサーレ
ンズ４を介したフライアイレンズ20ｄの各レンズ素子20
0 からの光束は、第２オプティカルインテグレータ５の
入射面Ｂの１部をカバーするの大きさ（光束径または光
束幅）で第２オプティカルインテグレータ５の入射面Ｂ
を重畳的に照射する。これによって、２次光源と共役な
位置、すなわち第２オプティカルインテグレータ５の射
出面Ｃに形成されるより複数の集光点からなる面光源
（３次光源）の位置を変化させることなく、大きさのみ
が効率良く変化する。この結果、図１及び図３に示す如
く、照明光学系の開口数ＮＡがＮＡ＝sin θ_WからＮＡ
＝sin θ _Tへ変化し、照明光学系の実質的な開口数ＮＡ
は小さくなる。

【００２６】この様に、第１オプティカルインテグレー
タ20に不連続的な変倍機能を持たせることによって、レ
チクル（被照射面）Ｒでの照射領域を変化させることな
く、このレチクルＲを照射する照明光学系からの光束の
実質的な開口数（ＮＡ）の変更が達成され、高い照明効
率を維持させながら最適なσ値に変更することが可能と
なる。

【００２７】以上においては、主に光学的構成について
説明したが、次に、最適なσ値の設定についての動作を
図１及び図３を参照しながら説明する。露光焼付けを行
うべき最小線幅、投影対物レンズ８の焦点深度、σ値あ
るいは照明光学系の開口数ＮＡと投影対物レンズの開口
数ＮＡ等の情報を入力手段11に入力すると、この入力手
段11のメモリー部に格納される一方、これらの情報が不
図示の表示部等のＣＲＴモニターにこれらの情報が表示
される。次に、入力手段11のメモリー部に格納された情
報が制御手段12へ出力され、この制御手段12内部のＣＰ
Ｕによって、投影対物レンズのＮＡが最適値となるよう
に、可変開口絞り8aの最適な口径の大きさに見合う口径
の変化量が算出される。また、制御手段12内部のＣＰＵ
は、投影対物レンズの最適なＮＡ値に基づいて、第２オ
プティカルインテグレータ６により形成される最適な３
次光源像Ｃの大きさを算出すると共に、第１の第１オプ
ティカルインテグレータ20を構成する各フライアイレン
ズ（20ａ〜20ｄ）の１つをを選択する。

【００２８】次に、制御手段12は、投影対物レンズ８の
可変開口絞り8aを適切な大きさの口径に変化される旨を
第２口径可変手段15へ指令し、照明光学系の可変開口絞
り６を適切な大きさの口径に変化される旨を第１口径可
変手段14へ指令すると共に、各フライアイレンズ（20ａ
〜20ｄ）の内の適切なフライアイレンズを照明光路内に
設定させる旨を駆動手段13へ指令する。駆動手段13に
は、モータ等を含む駆動部の他に、各フライアイレンズ
（20ａ〜20ｄ）の配置位置を検知するエンコーダ等の変
位検出器が内蔵されており、また第１口径可変手段14及
び第２口径可変手段15もモータ等を含む駆動部の他に、
口径の大きさを検知できる口径変位検出器が内蔵されて
いる。従って、制御手段12からの出力により、投影対物
レンズ８の可変開口絞り8a及び照明光学系の可変開口絞
り６の口径の大きさが正確に設定されると共に、第１の
オプティカルインテグレータ20での不連続的な変倍が正
確に行われる。よって、第２オプティカルインテグレー
タ５により形成される３次光源像Ｃの大きさと、投影対
物レンズ８の瞳の大きさが適切に設定されため、高い照
明効率状態のもとで所望の最適なσ値での露光焼付けが
可能となる。

【００２９】このように、高い照明効率のもとで、適切
なσ値に変更できるため、スループットの低下を招くこ
となく、焼付けるべきパターンの最小線幅及び焦点深度
に応じた最適な照明状態での照明が達成できる。なお、
図１に示した入力手段11は、入力された最小線幅のみの
情報から適切なσ値を算出し、このσ値の算出結果に基
づいて制御手段12は投影レンズ８の可変開口絞り8a及び
照明光学系の可変開口絞り６の絞り量を算出しても良
い。

【００３０】また、例えばウエハ上での最小線幅等の情
報が盛り込まれたバーコード等のマークがレチクルＲの
照射領域外に刻印されたレチクルＲを用いた場合、この
マークを検知するマーク検知手段を適切な箇所に設け、
マーク検知手段により出力された情報に基づいて、制御
手段12が投影レンズ８の可変開口絞り8aの口径、照明光
学系の可変開口絞り６の口径及びオプティカルインテグ
レータ20中の各フライアイレンズ（20ａ〜20ｄ）の設定
を制御するようにしても良い。さらには、開口部の口径
の大きさが変化する照明光学系の可変開口絞り６の代わ
りに、円形形状等を有する基板上に互いに異なる口径を
有する開口部を円周方向に複数設け、σ値を変更する際
に、この基板を回転させるターレット式（レボルバー
式）の可変開口絞りとしても良い。

【００３１】次に、本発明による別の実施例について図
６を参照しながら説明する。図６の（Ａ）は第１レンズ
系（40ａ，40ｂ）の配置により第１コンデンサーレンズ
40の焦点距離が最小となる状態、（Ｂ）は第２レンズ系
（40ｃ，40ｄ）の配置により第１コンデンサーレンズ40
の焦点距離が最大となる状態を示している。なお、図１
に示した同一の機能を持つ部材については同一の符号を
付してある。本実施例において図１に示した実施例と異
なる所は、不連続的な変倍機能を持つ第１オプティカル
インテグレータ21を固定のオプティカルインテグレータ
（フライアイレンズ）２とし、第１コンデンサーレンズ
に不連続的な変倍機能を持たせた点である。

【００３２】不連続的な変倍機能を有する第１コンデン
サーレンズ40は、互いに交換可能に設けられかつ異なる
焦点距離を有する２つのレンズ系を有しており、図６に
示す如く、第１レンズ系（40ａ，40ｂ）及び第２レンズ
系（40ｃ，40ｄ）は、これらの前側焦点位置がフライア
イレンズ２の後側焦点位置とそれぞれ一致するように駆
動手段13を介して交換可能に構成されている。

【００３３】まず、図６（Ａ）に示す如く、最も焦点距
離の長い第１レンズ系（40ａ，40ｂ）が照明光路内に設
定された時には、フライアイレンズ２を構成する各レン
ズ素子からの光束は、第２オプティカルインテグレータ
５の入射面Ｂのほぼ全体をカバーするの大きさ（光束径
または光束幅）に変換されて第２オプティカルインテグ
レータ５の入射面Ｂを重畳的に照射する。

【００３４】これによって、２次光源と共役な位置、す
なわち第２オプティカルインテグレータ５の射出面Ｃに
形成されるより複数の実質的面光源（３次光源）の位置
を変化させることなく、大きさのみが効率良く変化し、
図１に示す如く、照明光学系の開口数ＮＡはsin θ_Wと
なる。次に、駆動手段13を介して最も焦点距離の短い第
２レンズ系（40ｃ，40ｄ）を照明光路内に設定すれば、
図６（Ｂ）に示す如く、フライアイレンズ２を構成する
各レンズ素子200 からの光束は、第２オプティカルイン
テグレータ５の入射面Ｂの１部をカバーするの大きさ
（光束径または光束幅）に変換され、第２オプティカル
インテグレータ５の入射面Ｂを重畳的に照射する。

【００３５】これによって、２次光源と共役な位置、す
なわち第２オプティカルインテグレータ５の射出面Ｃに
形成されるより複数の面光源（３次光源）の位置を変化
させることなく、大きさのみが効率良く変化する。この
結果、図６に示す如く、照明光学系の開口数ＮＡがＮＡ
＝sin θ_WからＮＡ＝sin θ_Tへ変化し、照明光学系の
実質的な開口数ＮＡは小さくなる。

【００３６】この様に、第１コンデンサーレンズ40に不
連続的な変倍機能を持たせることによって、レチクル
（被照射面）Ｒでの照射領域を変化させることなく、こ
のレチクルＲを照射する照明光学系からの光束の実質的
な開口数（ＮＡ）の変更が達成され、高い照明効率を維
持させながら最適なσ値に変更することが可能となる。
なお、最適なσ値の自動設定は、第１実施例で述べた如
き手法により達成できるため、説明を省略する。

【００３７】また、図１及び図６に示した本発明による
各実施例とも、第１オプティカルインテグレータ2,20の
射出側空間に形成される２次光源の大きさを規定する開
口絞り３は原理的に固定絞りで構成することができる
が、光量調節のためにこの開口絞り３の口径を可変にす
ることも可能である。さらに、本実施例では平行光束供
給手段として平行光束を供給するレーザ等の光源を用い
たが、これに限ることなく、高圧水銀アーク灯等からの
光束を楕円鏡で集光し、その後コリメータレンズで平行
光束化したものを用いても良いことは言うまでもない。
また、各オプティカルインテグレータを構成する棒状レ
ンズ素子の断面形状を適宜、円形、多角形にすることも
可能である。また、図６に示した実施例において、第１
コンデンサーレンズ40を構成する各レンズ系の間隔を変
化させて、照明光学系の開口数ＮＡを不連続的に変化さ
せることもできる。

【００３８】

【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、光量損失
を招くことなく、高い照度で被照射面を均一に照射する
ことができるので、露光焼付けを行うべき最小線幅，焦
点深度に応じて、最適なσ値に設定した際にも、スルー
プットの低下を全く招くことが全くない高性能な照明光
学装置を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は照明光学系の開口数を最大とした時の
第１実施例の構成及び光路を示す図であり、（Ｂ）は第
１オプティカルインテグレータの構成を示す図である。

【図２】照明光学系の開口数を最小とした時の第１実施
例の構成及び光路を示す図である。

【図３】第１実施例の第１オプティカルインテグレータ
を構成するレンズ素子の様子を示す斜示図である。

【図４】本発明による第１実施例の原理を示す図であ
る。

【図５】第１実施例の第２オプティカルインテグレータ
を構成するレンズ素子の様子を示す斜示図である。

【図６】本発明による第２実施例の光路及び構成の様子
を示す図である。

【図７】本発明の照明光学装置の構成の前提となる照明
光学系の構成及び光路を示す図である。

【主要部分の符号の説明】

１・・・・・光源２,20・・・・・第１オプティカルインテグレータ３・・・・・固定開口絞り４,40・・・・・第１コンデンサーレンズ５・・・・・第２オプティカルインテグレータ６・・・・・可変開口絞り７・・・・・第２コンデンサーレンズ８・・・・・投影対物レンズ 8a・・・・・可変開口絞りＲ・・・・・レチクルＷ・・・・・ウエハ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平行光束を供給するための平行光束供給手
段と、該平行光束供給手段からの光束によって複数の２
次光源を形成するための第１オプティカルインテグレー
タと、該複数の２次光源からの光束を集光する第１集光
光学系と、該第１集光光学系によって集光された複数の
光束からより複数の３次光源を形成するための第２オプ
ティカルインテグレータと、該第２オプティカルインテ
グレータにより形成された複数の３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第２集光光学系と
を有する照明光学装置において、前記第１オプティカルインテグレータは、互いに交換可
能に設けられると共に互いに異なる焦点距離で設けられ
た複数の光学素子群を有し、前記光学素子群を別の光学素子群に交換することによ
り、被照射領域の大きさを一定に保ちながら、前記複数
の３次光源の大きさを変化させることを特徴とする照明
光学装置。
【請求項２】前記第１オプティカルインテグレータの後
側焦点位置と前記第２オプティカルインテグレータの後
側焦点位置とが共役関係となるように構成することを特
徴とする請求項１記載の照明光学装置。
【請求項３】平行光束を供給するための平行光束供給手
段と、該平行光束供給手段からの光束によって複数の２
次光源を形成するための第１オプティカルインテグレー
タと、該複数の２次光源からの光束を集光する第１集光
光学系と、該第１集光光学系によって集光された複数の
光束からより複数の３次光源を形成するための第２オプ
ティカルインテグレータと、該第２オプティカルインテ
グレータにより形成された複数の３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第２集光光学系と
を有する照明光学装置において、前記第１集光光学系は、互いに交換可能に設けられると
共に互いに異なる焦点距離で設けられた複数のレンズ系
を有し、前記レンズ系を別のレンズ系に交換することにより、被
照射領域の大きさを一定に保ちながら、前記複数の３次
光源の大きさを変化させることを特徴とする照明光学装
置。