JP3075381B2 - 投影露光装置及び転写方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体素子又は
液晶表示素子等をフォトリソグラフ技術を用いて製造す
る際に使用される投影露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子等の回路パターンの形成に
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
ンを半導体ウエハ等の基板上に転写する方法が採用され
る。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。投影露光装置（例えばステッパー）では、
レチクル上に描画された転写すべき回路パターンの像
が、投影光学系を介して基板（ウエハ）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、ファイバー等のオプティ
カルインテグレータが使用されており、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、
レチクル側焦点面（射出面側）とレチクル面（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、更に
レチクル側焦点面と光源側焦点面（入射面側）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光学エレメント
（２次光源像）からの照明光がコンデンサーレンズ等を
介することによってそれぞれ加算（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】従来の投影露光装置では、上述のフライア
イレンズ等のオプティカルインテグレータ入射面に入射
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１１は上述の如き従来の投影露光装置
（ステッパー）の概略的な構成を示しており、照明光束
Ｌ１４０は照明光学系中のフライアイレンズ４１ｃ、空
間フィルター（開口絞り）５ａ及びコンデンサーレンズ
８を介してレチクル９のパターン１０を照射する。ここ
で、空間フィルター５ａはフライアイレンズ４１ｃのレ
チクル側焦点面４１４ｃ、即ちレチクルパターン１０に
対するフーリエ変換面１７（以下、「瞳面」と略す）又
はその近傍に配置されており、投影光学系１１の光軸Ａ
Ｘ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。こうして
レチクル９のパターン１０を通過した照明光は、投影光
学系１１を介してウエハ１３のレジスト層に結像され
る。このとき、照明光学系（４１ｃ，５ａ，８）の開口
数と投影光学系１１のレチクル側開口数との比、いわゆ
るσ値は開口絞り（例えば空間フィルター５ａ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】さて、照明光Ｌ１４０はレチクル９にパタ
ーニングされたパターン１０により回折され、パターン
１０からは０次回折光Ｄ₀ 、＋１次回折光Ｄ_p 、及び−
１次回折光Ｄ_m が発生する。それぞれの回折光（Ｄ₀ ，
Ｄ_m ，Ｄ_p ）は投影光学系１１により集光され、ウエハ
（基板）１３上に干渉縞を発生させる。この干渉縞がパ
ターン１０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とがなす角θ（レチクル側）はｓ
ｉｎθ＝λ／Ｐ（λ：露光波長、Ｐ：パターンピッチ）
により決まる。

【０００６】ところで、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１１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１１内の瞳（フーリエ変換
面）１２の有効径で制限され、投影光学系１１を透過で
きなくなる。このとき、ウエハ１３上には０次回折光Ｄ
₀ のみしか到達せず干渉縞は生じない。つまり、ｓｉｎ
θ＞ＮＡ_R となる場合にはパターン１０の像は得られ
ず、パターン１０をウエハ１３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、今までの投影露光装置に
おいては、ｓｉｎθ＝λ／Ｐ≒ＮＡ_R となるピッチＰは
次式で与えられていた。 Ｐ≒λ／ＮＡ_R （１） これより、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工程においてはウエ
ハの湾曲、プロセスによるウエ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／ＮＡ_R 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。レチ
クル側開口数ＮＡ_R とウエハ側開口数ＮＡ_W との比は、
投影光学系の結像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 、ウエ
ハ上の最小パターンサイズは、ｋ・λ／ＮＡ_W ＝ｋ・λ
／Ｂ・ＮＡ_R （但しＢは結像倍率（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。勿論、露光波長と開口数の両方を最適
化する試みも考えられる。しかしながら、上記の如き従
来の投影露光装置において、照明光源を現在より短波長
化（例えば２００ｎｍ以下に）することは、透過光学部
材として使用可能な適当な光学部材が存在しない等の理
由により現時点では困難である。また、投影光学系の開
口数は、現状でも既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。更に、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。

【０００９】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、例えば特公昭６２−５０８１１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。

【００１０】ところが、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ので、多くの問
題が残されている。そこで、位相シフトレチクルを使用
しない投影露光技術として、レチクルの照明方法を改良
することで転写解像力を向上させる試みがなされてい
る。その１つの照明方法は、例えば図１１の空間フィル
ター５ａを輪帯状の開口にし、フーリエ変換面１７上で
照明光学系の光軸の回りに分布する照明光束をカットす
ることにより、レチクル９に達する照明光束に一定の傾
斜を持たせるものである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、照明光
学系のフーリエ変換面内での照明光束分布を輪帯状にす
るような特殊な照明方法を採用すると、確かに通常のレ
チクルでも解像力の向上は認められるが、レチクルの全
面に渡って均一な照度分布を補償することが難しくなる
といった問題点が生じた。また、図１１のように単に空
間フィルター等のような部分的に照明光束をカットする
部材を設けた系では、当然のことながらレチクル上又は
ウエハ上での照明強度（照度）を大幅に低下させること
になり、照明効率の低下に伴う露光処理時間の増大とい
う問題に直面する。さらに、照明光学系中のフーリエ変
換面には、光源からの光束が集中して通るため、空間フ
ィルター等の遮光部材の光吸収による温度上昇が著しく
なり、照明光学系の熱的な変動による性能劣化の対策
（空冷等）も考える必要がある。

【００１２】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、高解像度かつ大焦点
深度が得られるとともに、照度均一性の優れた投影露光
装置を提供することを目的とする。更に本発明は、その
ような投影露光装置を用いた高精度な転写方法を提供す
ることをも目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明による第１の投影
露光装置は、例えば図１（ｂ）に示す如く、所定のパタ
ーンが形成されたマスク（９）を照明光学系からの光で
照明し、そのパターンの像を投影光学系（１１）を介し
て感光基板（１３）上に結像する投影露光装置におい
て、その照明光学系は、パルス光を発する光源（１）
と、この光源からのパルス光により面光源を形成する面
光源形成手段（４１）と、この面光源形成手段からの光
を集光してそのマスク（９）を照明するコンデンサーレ
ンズ（８）とを有し、その光源（１）とその面光源形成
手段（４１）との間にその光源（１）からのパルス光を
偏向させる偏向手段（４０）を配置する。

【００１４】そして、この偏向手段（４０）を動かすこ
とによりその光源（１）からのパルス光を１個又は複数
個のパルス光毎にその面光源形成手段（４１）のその照
明光学系の光軸から偏心した複数の位置（４２ａ及び４
２ｂに対応する位置）に順次入射させ、その面光源形成
手段により形成される面光源を前記照明光学系の光軸に
対し偏心させるものである。

【００１５】この場合、その面光源形成手段は、例えば
図１（ａ）に示すように、その照明光学系の光軸から偏
心した位置に設けられた複数個のオプティカルインテグ
レータ（４１ａ，４１ｂ）を有し、その偏向手段（４
０）を動かすことにより、その光源（１）からのパルス
光を１個又は複数個のパルス光毎に異なるオプティカル
インテグレータに入射させるようにしてもよい。次に、
本発明による第２の投影露光装置は、所定のパターンが
形成されたマスクを照明光学系からの光で照明し、その
パターンの像を投影光学系を介して感光基板上に結像す
る投影露光装置において、その照明光学系は、光を発す
る光源と、この光源からの光を受けるロッド型インテグ
レータと、このロッド型インテグレータからの光を集光
してそのマスクを照明するコンデンサーレンズとを有
し、その光源とそのロッド型インテグレータとの間に、
そのロッド型インテグレータの入射面に対して斜めに光
を入射させる手段を配置したものである。 また、本発明
による第１及び第２の転写方法は、本発明の第１又は第
２の投影露光装置を用いた転写方法において、その照明
光学系によってそのマスクを照明する照明工程と、その
投影光学系によってそのマスクのパターン像をその感光
基板へ転写する転写工程とを有するものである。

【００１６】

【作用】本発明による作用を図１０を用いて説明する。
説明の便宜上、面光源形成手段は２個のフライアイレン
ズ４１ａ及び４１ｂを含んで構成され、偏向手段は回転
する偏角プリズム４０より構成され、投影光学系１１が
レチクル９のレチクルパターン１０の像をウエハ１３上
に転写するものとする。図１０において、本発明におけ
る実質的に分離した複数の２次光源（面光源）はフライ
アイレンズ４１ａ及び４１ｂの射出側面又はその近傍に
形成される。光源からの光束は光軸を中心に回転する偏
角プリズム４０によって偏向され、１個又は複数個のパ
ルス光毎にフライアイレンズ４１ａ又は４１ｂのどちら
かを照射するように同期がとられている。ここでフライ
アイレンズ４１ａ及び４１ｂの中心は光軸ＡＸより離れ
た位置にあり、形成された２次光源４１４ａ及び４１４
ｂはレチクルパターン１０のフーリエ変換面１７とほぼ
一致しているので、光軸ＡＸとフライアイレンズ４１
ａ，４１ｂとの距離によりこれらフライアイレンズを射
出した光束のレチクル９への入射角が定まる。

【００１７】レチクル（マスク）９上に描画されたレチ
クルパターン１０は、特に回路パターンの場合には一般
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４１ａからの照明光が照射されたレチク
ルパターン１０からは、０次回折光成分Ｄ₀ 、±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
ーンの微細度に応じた方向に発生する。

【００１８】このとき、照明光束（主光線）が傾いた角
度でレチクル９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、傾き（角度ず
れ）をもってレチクルパターン１０から発生する。図１
０中の照明光Ｌ１３０は、光軸に対してψだけ傾いてレ
チクル９に入射する。照明光Ｌ１３０はレチクルパター
ン１０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 だけ傾いて進む−１次回折光Ｄ_mが発生する。しか
しながら、投影光学系１１が両側テレセントリックであ
るとすると、照明光Ｌ１３０は投影光学系１１の光軸Ａ
Ｘに対して角度ψだけ傾いてレチクルパターン１０に入
射するので、０次回折光Ｄ₀ もまた投影光学系の光軸Ａ
Ｘに対して角度ψだけ傾いた方向に進行する。

【００１９】従って、＋１次回折光Ｄ_p は光軸ＡＸに対
して（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（θ_m −ψ）の方向に進行する。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） である。

【００２０】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１１の瞳１２を透過している
ものとする。レチクルパターン１０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１１の瞳１２を透過で
きなくなる。すなわちｓｉｎ（θ_p ＋ψ）＞ＮＡ_R の関
係になってくる。しかし照明光Ｌ１３０が光軸ＡＸに対
して傾いて入射している為、このときの回折角でも−１
次回折光Ｄ_m は、投影光学系１１を透過可能となる。す
なわちｓｉｎ（θ_m −ψ）＜ＮＡ_R の関係になる。

【００２１】従って、ウエハ１３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１０の像であり、レチクル
パターン１０が１：１のラインアンドスペースのとき、
約９０％のコントラストとなってウエハ１３上に塗布さ
れたレジストに、レチクルパターン１０の像をパターニ
ングすることが可能となる。

【００２２】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であ
る。

【００２３】一例として今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。

【００２４】一方、図１１に示したように、照明光の瞳
１７上での分布が投影光学系１１の光軸ＡＸを中心とす
る円形領域内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。従っ
て、従来の露光装置より高い解像度が実現できることが
分かる。次に、レチクルパターンに対して特定の入射方
向と入射角で露光光を照射して、０次回折光成分と１次
回折光成分とを用いてウエハ上に結像パターンを形成す
る方法によって、焦点深度も大きくなる理由について説
明する。

【００２５】図１０のようにウエハ１３が投影光学系１
１の焦点位置（最良結像面）に一致している場合は、レ
チクルパターン１０中の１点を出てウエハ１３上の１点
に達する各回折光は、投影光学系１１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１１の瞳面１
２のほぼ中心（光軸近傍）を貫通する場合でも、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、
相互の波長収差も零である。しかし、ウエハ１３が投影
光学系１１の焦点位置に一致していないデフォーカス状
態の場合、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１
１から遠ざかる方）では短く、焦点後方（投影光学系１
１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、０次、１次、・・・の各回折光
は相互に波面収差を形成して焦点位置の前後におけるボ
ケを生じることとなる。

【００２６】前述のデフォーカスによる波面収差は、ウ
エハ１３の焦点位置からのずれ量をΔＦ、各回折光がウ
エハ上の１点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１２での光
軸ＡＸからの距離を表わす）。従来の図１１に示した投
影露光装置では、０次回折光Ｄ₀ は光軸ＡＸの近傍を通
るので、ｒ（０次）＝０となり、一方±１次回折光Ｄ
_p 、Ｄ_m は、ｒ（１次）＝Ｍ・λ／Ｐとなる（Ｍは投影
光学系の倍率）。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以下の
ようになる。 ΔＦ・Ｍ² （λ／Ｐ）² ／２

【００２７】一方、本発明における投影露光装置では、
図１０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１２におけ
る０次回折光成分の光軸ＡＸからの距離はｒ（０次）＝
Ｍ・ｓｉｎψである。一方、−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（−１次）＝Ｍ・ｓｉｎ
（θ_m −ψ）となる。そしてこのとき、ｓｉｎψ＝ｓｉ
ｎ（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、ウエハ１３が焦点位置より光軸方向に若干
ずれてもレチクルパターン１０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Ｌ１３０のレチ
クル９への入射角ψが、ピッチＰのパターンに対して、
ｓｉｎψ＝λ／２Ｐの関係にすれば照度深度をきわめて
増大させることが可能である。

【００２８】更に、本発明は光源より発せられる照明光
束（パルス光）を１個又は複数個のパルス光毎に、順番
に各フライアイレンズ４１ａ，４１ｂに導くために、光
源からの光束を光量的にわずかの損失のみで利用して、
上記の高解像、大焦点深度の投影露光方式を実現するこ
とができる。

【００２９】

【実施例】以下、本発明による投影露光装置の種々の実
施例につき図面を参照して説明する。図１（ａ）は本発
明の一実施例を示し、この図１（ａ）において、１はレ
ーザー光をパルス的に発生するパルスレーザーの光源で
ある。光源１としては、例えばパルス発光するＫｒＦエ
キシマレーザー等の光源を使用することができる。光源
１から発生された光束（レーザー光）は回転する偏角プ
リズム４０によって偏向される。偏角プリズム４０は図
示省略した回転機構により照明光学系の光軸を中心に回
転するように支持され、偏角プリズム４０の回転ととも
にレーザー光の偏向方向が変化する様になっている。そ
の偏角プリズム４０の回転に同期させて所望の偏向方向
になった瞬間に光源１をパルス発光させる事により、照
明光学系の光軸から離れた位置にほぼ軸対称に配置され
たフライアイレンズ４１ａ又は４１ｂのどちらでもレー
ザー光で照射する事が可能となる。

【００３０】即ち、図１（ａ）に示す状態では光束は回
転する偏角プリズム４０により偏向された後に、固定さ
れた一方の偏角プリズム４２ａによって同じ角度だけ光
軸方向に偏向されてフライアイレンズ４１ａに対して垂
直に入射する。この瞬間に光源１をパルス発光させれ
ば、図１（ａ）に実線で示されている様にフライアイレ
ンズ４１ａをレーザー光が照射する。このフライアイレ
ンズ４１ａにより形成された２次光源からの光はコンデ
ンサーレンズ８によりほぼ平行な光束に変換されてレチ
クル９をフライアイレンズ４１ａの偏心量に応じて傾い
た角度でほぼ均一な照度で照明する。このレチクル９の
パターンの像が投影光学系１１によりウエハ１３上のレ
ジストに転写される。

【００３１】次に、偏角プリズム４０が１８０°回転し
た瞬間に光源１をパルス発光させれば、図１（ａ）に破
線で示すように、レーザー光は偏角プリズム４０によっ
て逆方向に偏向された後に、固定された他方の偏角プリ
ズム４２ｂによって同じ角度だけ光軸方向に偏向されて
フライアイレンズ４１ｂに対して垂直に入射する。この
フライアイレンズ４１ｂにより形成された２次光源から
の光もコンデンサーレンズ８によりほぼ平行な光束に変
換されてレチクル９をほぼ均一な照度で照明する。この
レチクル９のパターンの像が投影光学系１１によりウエ
ハ１３上のレジストに転写される。

【００３２】この様に偏角プリズム４０の回転に同期し
てパルスレーザーの光源１を発光させ、フライアイレン
ズ４１ａ及び４１ｂをレーザー光で交互に照射すれば、
時間平均では２つのフライアイレンズ４１ａ及び４１ｂ
によってレチクル９を照射しているとの実質的に等しい
と言える。

【００３３】これに対して、例えば図４（ａ）に示すよ
うに、ハーフミラー３２及びミラー３１を用いて光源１
からの光束を２分割する構成では２つのフライアイレン
ズ４１ａ及び４１ｂからの光の間に可干渉性があるため
ウエハ１３上での結像に好ましくない影響を及ぼす虞が
ある。しかしながら、図１（ａ）に示した構成では２つ
のフライアイレンズ４１ａ，４１ｂを交互に照射するた
め可干渉性の影響を除く事ができる。この様にしてフラ
イアイレンズ４１ａ，４１ｂの射出面に２つの分離した
２次光源が形成され、コンデンサーレンズ８によりレチ
クル９がケーラー照明により照明される。

【００３４】ただし、図４（ａ）のハーフミラー３２
を、図４（ｂ）に示すように、モーター３２Ｂにより回
転又は振動されるミラー３２Ａで置換すれば図１（ａ）
と同様な作用効果が得られる。即ち、図４（ｂ）におい
ては、ミラー３２Ａが光源１からの光束から外れている
ので、光源１からのレーザー光はそのままフライアイレ
ンズ４１ｂに入射する。これに対して、図４（ｃ）に示
すように、ミラー３２Ａが光源１からのレーザー光を反
射する位置に来ると、この反射されたレーザー光はミラ
ー３１で反射されてフライアイレンズ４１ａに入射す
る。従って、ミラー３２Ａを回転又は振動させるのに同
期して光源１をパルス発光させることにより、フライア
イレンズ４１ａ及び４１ｂに交互にレーザー光を入射さ
せることができる。従って、このような回転又は振動す
るミラー３２Ａとミラー３１との組合せも偏向手段の一
例とみなすことができる。

【００３５】次に、図１（ｂ）は図１（ａ）のフライア
イレンズ４１ａ，４１ｂを一体化してフライアイレンズ
４１とした場合の実施例である。この図１（ｂ）におい
ては、偏角プリズム４０を回転させると、光源１からの
レーザー光は固定された偏角プリズム４２ａ又は４２ｂ
を介してフライアイレンズ４１の異なる部分に入射す
る。これらフライアイレンズ４１の異なる部分に入射す
るレーザー光により形成された２次光源からの光がそれ
ぞれコンデンサーレンズ８を介して順次レチクル９を照
明する。

【００３６】また、図５（ａ）及び図５（ｂ）はそれぞ
れフライアイレンズ６１ａ〜６１ｄが４つの場合の実施
例を示し、これら図５（ａ）及び図５（ｂ）はそれぞれ
フライアイレンズを光源側から見た図である。図５
（ａ）の如くフライアイレンズ６１ａ〜６１ｄを配置し
た場合には、図１（ａ）の偏角プリズム４０の回転によ
り、仮に光源１から発生される光が連続光であれば、偏
向された光の中心は円周７１上を移動する。本実施例で
はパルス発光する光源を用い、光束がフライアイレンズ
上に来た時に発光させることにより、偏角プリズム４０
の１回転ごとに４回のパルス発光で４つの光源を形成す
るものである。勿論、光源の発光を制御することで４つ
全てではなく一部のフライアイレンズだけに光をあてる
こともできる。更に、１個のパルス光毎に別のフライア
イレンズに移動するのではなく、例えば２パルス毎又は
３パルス毎等に別のフライアイレンズに移動するように
してもよい。

【００３７】また、図５（ｂ）はフライアイレンズ６１
ａ〜６１ｄの間隔を狭くしてフライアイレンズの中心を
通る円周７２が図５（ａ）の円周７１よりも小さくな
り、且つ４個のフライアイレンズの配置位置がそれぞれ
４５°回転された例である。このように円周の大きさが
変わり、フライアイレンズの配置位置が変わった場合に
は、偏角プリズム４０による偏向角の大きさ及び光源１
のパルス発光のタイミングを変えればよい。

【００３８】また、図６は図５（ａ）と等価な構成例を
示し、この例では１つの大型のフライアイレンズ６０を
用意し、太線の枠で囲んだ矩形の領域６２ａ，６２ｂ，
６２ｃ及び６２ｄに順次レーザー光を照射する。これに
より図５（ａ）と同じ効果を得る事ができ、偏角プリズ
ム４０の偏向角と光源のパルス発光のタイミングを調整
すれば、図５（ｂ）と等価にする事も可能となる。

【００３９】更に、任意のフライアイレンズの配置に対
応するためには偏角プリズム４０を図７（ａ）に示すよ
うに、偏角プリズム４００ａ及び４００ｂの２枚重ねに
置き換えて、これら偏角プリズム４００ａ及び４００ｂ
を光軸を中心に相対的に回転可能とすればよい。その相
対的な回転により、レーザー光の偏向角ηを可変にする
事が出来る。この場合、図１（ａ）に示すフライアイレ
ンズ４１ａ，４１ｂ側の偏角プリズム４２ａ，４２ｂ
も、偏向角可変とするための図７（ａ）に示すように、
２枚の偏角プリズム４２０ａ及び４２０ｂで置き換え
る。そして、偏角プリズム４２０ａ及び４２０ｂの合成
偏向角が偏角プリズム４００ａ及び４００ｂの合成偏向
角を打ち消すように、偏角プリズム４２０ａと４２０ｂ
との間の相対回転角を定める事は言うまでもない。ま
た、相対回転角が固定された状態で、１対の偏角プリズ
ム４００ａ，４００ｂともう１対の偏角プリズム４２０
ａ，４２０ｂとを一体として光軸を中心に回転すること
により、レーザー光を順次異なるフライアイレンズに入
射させる。

【００４０】次に、図７（ａ）の構成について数値的に
解析する。先ず、光源側の偏角プリズム４００ａ及び４
００ｂの頂角をそれぞれδ₁ 及びδ₂ 、偏角プリズム４
００ａ及び４００ｂの屈折率をそれぞれｎ₁ 及びｎ₂ と
する。これに対応して、フライアイレンズ側の偏角プリ
ズム４２０ａ及び４２０ｂの頂角をそれぞれδ₂ 及びδ
₁ として、偏角プリズム４２０ａ及び４２０ｂの屈折率
をそれぞれｎ₂ 及びｎ₁ とする。また、偏角プリズム４
００ａ，４００ｂ（の偏向中心）から偏角プリズム４２
０ａ，４２０ｂ（の偏向中心）までの軸上距離をＬ、フ
ライアイレンズ４１ａ又は４１ｂに入射するレーザー光
の光軸と照明光学系の光軸との間隔をｄとすると、図７
（ｂ）に示すように、間隔ｄはフライアイレンズ４１
ａ，４１ｂの中心と照明光学系の光軸との距離に等しい
ことが望ましい。

【００４１】また、光源側の偏角プリズム４００ａと偏
角プリズム４００ｂとを図７（ｃ）に示すように、相対
的に回転させるとレーザー光の偏向角ηを変化させるこ
とができ、これに対応してフライアイレンズ側の偏角プ
リズム４２０ａと偏角プリズム４２０ｂとを同じ角度だ
け相対的に回転させることにより、レーザー光を照明光
学系の光軸に平行にしてフライアイレンズに供給するこ
とができる。そして、２枚の偏角プリズム４００ａ及び
４００ｂの間の相対的な回転角をΔとすると、レーザー
光と照明光学系の光軸との間隔ｄは次のようになる。

【００４２】 ｄ＝Ｌ｛φ₁ ² ＋φ₂ ² −２φ₁ φ₂ ｃｏｓ（π−Δ）｝^1/2 ただし、φ₁ 及びφ₂ は次のように表される。 φ₁ ＝δ₁ （ｎ₁ −１）、φ₂ ＝δ₂ （ｎ₂ −１） 従って、例えばフライアイレンズ４１ｂ，４１ａの間隔
が変化したような場合には、それに追従して相対的な回
転角Δを変化させることにより、フライアイレンズに入
射するレーザー光の照明光学系の光軸からの距離を変化
させることができる。

【００４３】次に、図２（ａ）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の代わりにロッド型イン
テグレータ５２を用いた実施例である。図２（ａ）にお
いて、光源１からの光束は回転する偏角プリズム４０に
より偏向された後に、偏角プリズム４２ａ又は４２ｂに
よって照明光学系の光軸に平行になる。偏角プリズム４
２ａ又は４２ｂを射出した光束は集光レンズ５１によっ
てロッド型インテグレータ５２の入射面近傍に斜めに集
光された後にこのロッド型インテグレータ５２に入射
し、内面反射を繰り返しながらロッド型インテグレータ
５２の射出面を均一に照明する。このときロッド型イン
テグレータ５２からの射出光の角度はロッド型インテグ
レータ５２への入射光の角度に対応する。ロッド型イン
テグレータ５２の射出面からの光はレンズ５３により集
光されて、面５５上に２つの分離した２次光源を形成す
る。この２次光源は図１（ｂ）においてフライアイレン
ズ４１の射出面に形成される２光源と実質的に等価であ
る。

【００４４】図２（ｂ）は、図１（ａ）におけるフライ
アイレンズ４１ａ，４１ｂをロッド型インテグレータに
置き換えた実施例を示す。この図２（ｂ）において、回
転する偏角プリズム４０により偏向された光束は、一方
の偏角プリズム４２ａにより照明光学系の光軸に平行に
戻された後に、集光レンズ５１ａにより一方のロッド型
インテグレータ５２ａの入射面近傍に集光されてそのロ
ッド型インテグレータ５２ａに入射する。その後、光束
は内面反射を繰り返してロッド型インテグレータ５２ａ
の射出面を均一に照明し、この射出面からの光はレンズ
５３ａにより集光されて面５５上に２次光源を形成す
る。

【００４５】一方、偏角プリズム４０が図２（ｂ）の状
態から１８０°回転した状態では、偏角プリズム４０に
より偏向された光束は、他方の偏角プリズム４２ｂによ
り照明光学系の光軸に平行に戻された後に、集光レンズ
５１ｂにより他方のロッド型インテグレータ５２ｂの入
射面近傍に集光されてそのロッド型インテグレータ５２
ｂに入射する。その後、光束は内面反射を繰り返してロ
ッド型インテグレータ５２ｂの射出面を均一に照明し、
この射出面からの光はレンズ５３ｂにより集光されて面
５５上に２次光源を形成する。従って、面５５上には等
価的に互いに分離された２個の２次光源が形成される
が、これら２次光源は図１（ａ）においてフライアイレ
ンズ４１ａ，４１ｂの射出面に形成される２次光源と実
質的に等価である。

【００４６】図３（ａ）は、図２（ｂ）における集光レ
ンズ５１ａ及び５１ｂをそれぞれフライアイレンズ５４
ａ及び５４ｂで置き換えた例を示す。偏角プリズム４２
ａ又は４２ｂを射出した光束は、それぞれフライアイレ
ンズ５４ａ又は５４ｂを介してロッド型インテグレータ
５２ａ又は５２ｂに入射する。これによれば、レチクル
９における照明光の照度均一性をより改善できる利点が
ある。

【００４７】図３（ｂ）は、図１（ａ）における偏角プ
リズム４０，４２ａ，４２ｃを３枚のミラー３３〜３５
に置き換えた例を示す。この図３（ｂ）において、光源
１からのレーザービームは、第１のミラー３３、第２の
ミラー３４及び第３のミラー３５で順次反射された後に
フライアイレンズ４１ａ又は４１ｂに入射する。ミラー
３３〜３５は図示省略した回転機構により一体的に照明
光学系の光軸を中心として回転されるようになってい
る。従って、３枚のミラー３３〜３５を光軸を中心に一
体として回転する事によりレーザービームのフライアイ
レンズへの入射位置を変えるものであり、基本的には偏
角プリズムを回転させる構成と同様の機能を果たす。し
かしながら、図３（ｂ）の例では、レーザービームの反
射回数が奇数回の場合にはミラーの回転の２倍の回転数
でレーザービームも回転するためレーザービーム断面の
対称性が悪い場合等には好都合である。

【００４８】次に露光すべきレチクルパターンに応じ
て、上述の照明光学系をどのように最適にするかを説明
する。分離した複数の２次光源の各位置（光軸と垂直な
面内での位置）は、転写すべきレチクパターンに応じて
決定（変更）するのが良い。この場合の位置決定方法は
作用の項で述べた通り、各２次光源からの照明光束が転
写すべきパターンの微細化（ピッチ）に対して最適な解
像度及び焦点深度の向上効果が得られるようにレチクル
パターンに入射する位置（入射角ψ）を決定すればよ
い。

【００４９】次に、各２次光源の位置決定の具体例を図
８及び図９（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。図８はフ
ライアイレンズ４１ａ，４１ｂからレチクルパターン１
０までの部分を模式的に表す図であり、フライアイレン
ズ４１ａ，４１ｂのレチクル側焦点面４１４ａ，４１４
ｂが、レチクルパターン１０のフーリエ変換面１７と一
致している。またこのとき両者をフーリエ変換の関係と
ならしめるレンズ又はレンズ群を一枚のレンズ６として
表してある。更に、レンズ６のフライアイレンズ側主点
からフライアイレンズ４１ａ，４１ｂのレチクル側焦点
面４１４ａ，４１４ｂまでの距離と、レンズ６のレチク
ル側主点からレチクルパターン１０までの距離は共にｆ
であるとする。

【００５０】図９（ａ）及び（ｃ）は共にレチクルパタ
ーン１０中に形成される一部分のパターンの例を表わす
図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）のレチクルパターン
の場合に最適なフライアイレンズの中心のフーリエ変換
面１７（投影光学系の瞳面）での位置を示し、図９
（ｄ）は図９（ｃ）のレチクルパターンの場合に最適な
各フライアイレンズの位置（最適な各フライアイレンズ
の中心の位置、即ち各２次光源の中心）を表わす図であ
る。

【００５１】図９（ａ）は、いわゆる１次元ラインアン
ドスペースパターンであって、透過部と遮光部が等しい
幅でＹ方向に帯状に並び、それらが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９（ｂ）に示すようにフーリエ変換面
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９（ｂ）はレチクルパターン１０に対
するフーリエ変換面１７を光軸ＡＸ方向から見た図であ
り、且つ、面１７内の座標系Ｘ，Ｙは、同一方向からレ
チクルパターン１０を見た図９（ａ）と同一にしてあ
る。

【００５２】さて、図９（ｂ）において、光軸ＡＸが通
る中心Ｃから各線分Ｌα及びＬβまでの距離α及びβは
α＝βであり、λを露光波長としたとき、α＝β＝ｆ・
（１／２）・（λ／Ｐ）に等しい。この距離α・βをｆ
・ｓｉｎψで表わせば、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
ライアイレンズの中心（各フライアイレンズのそれぞれ
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９（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
ンズからの照明光により発生する０次回折光と±１次回
折光の内のどちらか一方との２つの回折光は、投影光学
系瞳面１２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９（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。

【００５３】次に図９（ｃ）はレチクルパターンがいわ
ゆる孤立スペースパターンである場合であり、パターン
のＸ方向（横方向）ピッチがＰｘ、Ｙ方向（縦方向）ピ
ッチがＰｙとなっている。図９（ｄ）は、この場合の各
フライアイレンズの最適位置を表わす図であり、図９
（ｃ）との位置及び回転の関係は図９（ａ）、（ｂ）の
関係と同じである。図９（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：Ｐｘ、Ｙ：Ｐｙ）に応じた２次元方向に回折光が
発生する。図９（ｃ）の如き２次元パターンにおいても
回折光中の±１次回折光の内のいずれか一方と０次回折
光とが投影光学系瞳面１２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。図９（ｃ）のパターンではＸ方向のピッチはＰ
ｘであるから、図９（ｄ）に示す如く、α＝β＝ｆ・
（１／２）・（λ／Ｐｘ）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
ｒ＝ε＝ｆ・（１／２）・（λ／Ｐｙ）となる線分Ｌ
γ、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。

【００５４】以上、図９（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１０に入射すると、０次回折光成分Ｄ₀ と、
＋１次回折光成分Ｄ_R 又は−１次回折光成分Ｄ_m のいず
れか一方とが、投影光学系１１内の瞳面１２では光軸Ａ
Ｘ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、高解像度及び大焦点深度の投影露光装置
が実現できる。

【００５５】以上、レチクルパターン１０として図９
（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次回折光成分または−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１２では光軸ＡＸからほぼ等距離になる
光路を通るような位置に各フライアイレンズの中心を配
置すればよい。また、図９（ａ）及び（ｃ）のパターン
例は、ライン部とスペース部の比（デューティ比）が
１：１のパターンであった為、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次回折光との位置関係に着目したが、パター
ンがデューティ比１：１から異なる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１２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。

【００５６】また、レチクルパターン１０が図９（ｄ）
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１
２上ではその１つの０次回折光成分を中心としてＸ方向
（第１方向）に分布する１次以上の高次回折光成分と、
Ｙ方向（第２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、第１方向に分布する高次回折光成分の１つと、
第２方向に分布する高次回折光成分の１つと、特定の０
次回折光成分との３つが、瞳面１２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９（ｄ）中でフライアイレンズ中心位置を点Ｐ
ζ，Ｐη，Ｐκ，Ｐμのいずれかと一致させるとよい。
点Ｐζ，Ｐη，Ｐκ，Ｐμはいずれも線分Ｌα又はＬβ
（Ｘ方向の周期性について最適な位置）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
適な光源位置となる。

【００５７】尚、上述において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できる。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
ライアイレンズ群の最適位置は、上述の様にパターンの
各方向性及び微細度に対応したものとなるが、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。

【００５８】また、各フライアイレンズを射出した光束
の０次回折光成分は、それぞれウエハに対して傾いて入
射する。このときこれらの傾いた入射光束（複数）の光
量重心の方向がウエハに対して垂直でないと、ウエハ１
３の微小デフォーカス時に、転写像の位置がウエハ面内
方向にシフトするという問題が発生する。これを防止す
る為には、各フライアイレンズからの照明光束（複数）
の結像面又はその近傍の面上での光量重心の方向は、ウ
エハと垂直、即ち光軸ＡＸと平行であるようにする。

【００５９】つまり、各フライアイレンズに光軸（中心
線）を仮定したとき投影光学系１１の光軸ＡＸを基準と
したその光軸（中心線）のフーリエ変換面内での位置ベ
クトルと、各フライアイレンズ群から射出される光量と
の積のベクトル和が零になる様にすればよい。また、よ
り簡単な方法としては、フライアイレンズを２ｍ個（ｍ
は自然数）とし、その内のｍ個の位置を前述の最適化方
法（図９）により決定し、残るｍ個は前記ｍ個と光軸Ａ
Ｘについて対称となる位置に配置すればよい。

【００６０】尚、以上の系において、各動作部にはエン
コーダ等の位置検出器を備えておくと良い。例えば主制
御系又は各駆動系は、これらの位置検出器からの位置情
報を基に各構成要素の移動、回転、交換を行なう。ま
た、各フライアイレンズのレンズエレメントの形状であ
るが、通常レチクルの有効エリア又は回路パターンエリ
アは直方形であることが多い。従って、フライアイレン
ズの各エレメントの入射面（レチクルパターンと結像関
係：なぜなら射出面とレチクルパターン面はフーリエ変
換の関係であり、入射面（光源側焦点面）と射出面（レ
チクル側焦点面）も当然フーリエ変換の関係であるた
め）は、レチクルパターン面の平面形状に応じた矩形で
あると、効率よくレチクルのパターン部のみを照射でき
る。

【００６１】また、各２次光源の大きさは、射出する各
光束の１つあたりの開口数（レチクル上の角度分布の片
幅）が、投影光学系のレチクル側開口数に対して０．１
から０．３倍程度であるとよい。これは０．１倍以下で
は転写パターン（像）の忠実度が低下し、０．３倍以上
では、高解像度かつ大焦点深度の効果が薄らぐからであ
る。

【００６２】また、本発明の実施例で示した装置におい
て、面光源形成手段は、例えば図２（ａ）、図２（ｂ）
又は図３（ａ）に示す如くフライアイレンズと等価なロ
ッド型インテグレータに置き換えても良い。更に、上述
実施例では、偏角プリズム又はミラーの回転により光束
を異なる位置に入射させているが、その外に、例えば光
源の前に配置された平行平面板を振動させることによ
り、光源からの光を照明光学系の光軸の上下に振るよう
にしてもよい。

【００６３】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。

【００６４】

【発明の効果】本発明によれば、マスクとして通常の透
過及び遮光パターンが形成されたレチクルを使用して
も、従来より高解像度且つ大焦点深度の投影露光装置を
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動中の投影露光装置の照明光学
系部分を替えるだけでよく、稼動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度化、即ち大
集積化が可能となる利点がある。この場合、光源からの
パルス光を１個又は複数個パルス光毎に面光源形成手段
の複数の位置に順次入射させているので、途中の光学系
によるパルス光の損失が少ない。

【００６５】また、面光源形成手段が複数のオプティカ
ルインテグレータを有する場合には、例えば１つの大き
なオプティカルインテグレータを部分的に順次使用する
のに比べて、オプティカルインテグレータの製造が容易
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明による投影露光装置の一実施例
の光学系を示す構成図、（ｂ）は図１（ａ）の複数のフ
ライアイレンズを１個のフライアイレンズで置き換えた
実施例を示す構成図である。

【図２】（ａ）は面光源形成手段として１個のロッド型
インテグレータを用いた実施例を示す構成図、（ｂ）は
複数のロッド型インテグレータを用いた実施例を示す構
成図である。

【図３】（ａ）は図２（ｂ）の変形例を示す構成図、
（ｂ）は複数のミラーを回転させて光束を異なる位置に
入射させる実施例を示す構成図である。

【図４】（ａ）はハーフミラーを用いて光束を分割する
場合を示す構成図、（ｂ）は動くミラーと固定ミラーと
を用いて光束を一方のフライアイレンズに入射させる場
合を示す要部の構成図、（ｃ）は動くミラーと固定ミラ
ーとを用いて光束を他方のフライアイレンズに入射させ
る場合を示す要部の構成図である。

【図５】（ａ）は４個のフライアイレンズを光源側から
見た正面図、（ｂ）は間隔が狭く角度位置が異なる４個
のフライアイレンズを光源側から見た正面図である。

【図６】１個の大きなフライアイレンズを光源側から見
た正面図である。

【図７】（ａ）は偏向角が可変の偏角プリズムを用いた
実施例の要部を示す構成図、（ｂ）は図７（ａ）のフラ
イアイレンズの正面図、（ｃ）は２枚の偏角プリズムの
相対的な回転の説明図である。

【図８】実施例におけるフライアイレンズを含む照明光
学系の要部を示す構成図である。

【図９】（ａ）〜（ｄ）はそれぞれフライアイレンズの
配置方法の説明に供する線図である。

【図１０】本発明の原理の説明に供する光学系の構成図
である。

【図１１】従来の投影露光装置の投影原理の説明に供す
る光学系の構成図である。

【符号の説明】

１ 光源 ８ コンデンサーレンズ ９ レチクル １１ 投影光学系 １２ 瞳 １３ ウエハ ４０，４２ａ，４２ｂ 偏角プリズム ４１，４１ａ，４１ｂ フライアイレンズ ５２，５２ａ，５２ｂ ロッド型インテグレータ ５４ａ，５４ｂ フライアイレンズ ４００ａ，４００ｂ，４２０ａ，４２０ｂ 偏角プリズ
ム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 7/20 521

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定のパターンが形成されたマスクを照
   明光学系からの光で照明し、前記パターンの像を投影光
   学系を介して感光基板上に結像する投影露光装置におい
   て、 前記照明光学系は、パルス光を発する光源と、該光源か
   らのパルス光により面光源を形成する面光源形成手段
   と、該面光源形成手段からの光を集光して前記マスクを
   照明するコンデンサーレンズとを有し、 前記光源と前記面光源形成手段との間に前記光源からの
   パルス光を偏向させる偏向手段を配置し、 該偏向手段を動かすことにより前記光源からのパルス光
   を１個又は複数個のパルス光毎に前記面光源形成手段の
   前記照明光学系の光軸から偏心した複数の位置に入射さ
   せ、 前記面光源形成手段により形成される面光源を前記照明
   光学系の光軸に対し偏心させる事を特徴とする投影露光
   装置。
2. 【請求項２】 前記面光源形成手段は、前記照明光学系
   の光軸から偏心した位置に設けられた複数個のオプティ
   カルインテグレータを有し、前記偏向手段を動かすこと
   により、前記光源からのパルス光を１個又は複数個のパ
   ルス光毎に異なるオプティカルインテグレータに入射さ
   せる事を特徴とする請求項１記載の投影露光装置。
3. 【請求項３】 前記面光源形成手段は、オプティカルイ
   ンテグレータを有し、前記偏向手段を動かすことによ
   り、前記光源からのパルス光を１個または複数個のパル
   ス光毎に異なる角度又は異なる位置で前記オプティカル
   インテグレータに導く事を特徴とする請求項１又は２記
   載の投影露光装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３の何れか一項記載の投影露
   光装置を用いた転写方法において、 前記照明光学系によって前記マスクを照明する照明工程
   と、 前記投影光学系によって前記マスクのパターン像を前記
   感光基板へ転写する転写工程とを有する事を特徴とする
   転写方法。
5. 【請求項５】 所定のパターンが形成されたマスクを照
   明光学系からの光で照明し、前記パターンの像を投影光
   学系を介して感光基板上に結像する投影露光装置におい
   て、 前記照明光学系は、光を発する光源と、該光源からの光
   を受けるロッド型インテグレータと、該ロッド型インテ
   グレータからの光を集光して前記マスクを照明するコン
   デンサーレンズとを有し、 前記光源と前記ロッド型インテグレータとの間に、前記
   ロッド型インテグレータの入射面に対して斜めに光を入
   射させる手段を配置した事を特徴とする投影露光装置。
6. 【請求項６】 前記ロッド型インテグレータは２次光源
   を形成し、前記手段は前記照明光学系の光軸に対して偏
   心した２次光源を形成する事を特徴とする請求項５記載
   の投影露光装置。
7. 【請求項７】 前記ロッド型インテグレータの入射面に
   対して斜めに入射する光は、集光している事を特徴とす
   る請求項５又は６記載の投影露光装置。
8. 【請求項８】 請求項５〜７の何れか一項記載の投影露
   光装置を用いた転写方法において、 前記照明光学系によって前記マスクを照明する照明工程
   と、 前記投影光学系によって前記マスクのパターン像を前記
   感光基板へ転写する転写工程とを有する事を特徴とする
   転写方法。