JPH06267891A - 投影露光装置 - Google Patents
投影露光装置Info
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- JPH06267891A JPH06267891A JP5256117A JP25611793A JPH06267891A JP H06267891 A JPH06267891 A JP H06267891A JP 5256117 A JP5256117 A JP 5256117A JP 25611793 A JP25611793 A JP 25611793A JP H06267891 A JPH06267891 A JP H06267891A
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- projection exposure
- exposure apparatus
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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
- G03F7/702—Reflective illumination, i.e. reflective optical elements other than folding mirrors, e.g. extreme ultraviolet [EUV] illumination systems
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/001—Axicons, waxicons, reflaxicons
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/04—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings formed by bundles of fibres
-
- G—PHYSICS
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- 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
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- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70058—Mask illumination systems
- G03F7/70091—Illumination settings, i.e. intensity distribution in the pupil plane or angular distribution in the field plane; On-axis or off-axis settings, e.g. annular, dipole or quadrupole settings; Partial coherence control, i.e. sigma or numerical aperture [NA]
- G03F7/70108—Off-axis setting using a light-guiding element, e.g. diffractive optical elements [DOEs] or light guides
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- 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)
- Exposure Control For Cameras (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 フォトリソグラフィー工程に使われる投影露
光装置の変形照明系を提供する。 【構成】 光源とフライアイレンズとの間に設置され入
射される光りの殆どを収容してフライアイレンズの周辺
部に伝達する光伝達部材を備える。光伝達は光パイプと
これと同心的にその内部に位置する円錐形反射鏡により
行われたり、一つに集束された光入射ひとみと変形また
は分岐された光出射ひとみを備える光繊維集束体により
行われる。 【効果】 これにより、入射される光の殆どを露光に使
うので光利用効率が高く露光時間が短縮される。
光装置の変形照明系を提供する。 【構成】 光源とフライアイレンズとの間に設置され入
射される光りの殆どを収容してフライアイレンズの周辺
部に伝達する光伝達部材を備える。光伝達は光パイプと
これと同心的にその内部に位置する円錐形反射鏡により
行われたり、一つに集束された光入射ひとみと変形また
は分岐された光出射ひとみを備える光繊維集束体により
行われる。 【効果】 これにより、入射される光の殆どを露光に使
うので光利用効率が高く露光時間が短縮される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は投影露光装置に係り、特
にフォトリソグラフィー工程に使われる投影露光装置の
変形照明系に関する。
にフォトリソグラフィー工程に使われる投影露光装置の
変形照明系に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶表示素子や半導体素子などの微細パ
ターンを得るための方法としては主にフォトリソグラフ
ィーが適用される。フォトリソグラフィーにおいて投影
露光技術は目的物の集積度と品質を左右する。これと関
連した最近の技術としては光源の波長を減らしたエキサ
イマレーザーステッパと位相反転マスク方式及び斜入射
照明などの変形照明方法がある。
ターンを得るための方法としては主にフォトリソグラフ
ィーが適用される。フォトリソグラフィーにおいて投影
露光技術は目的物の集積度と品質を左右する。これと関
連した最近の技術としては光源の波長を減らしたエキサ
イマレーザーステッパと位相反転マスク方式及び斜入射
照明などの変形照明方法がある。
【０００３】変形照明方法は新たな装備の追加なしに分
解能を改善することができて多くの関心を集めている
が、図１ないし図３を参照して従来の投影露光装置の変
形照明技術を説明する。
解能を改善することができて多くの関心を集めている
が、図１ないし図３を参照して従来の投影露光装置の変
形照明技術を説明する。
【０００４】従来の変形照明系を採用した投影露光装置
は図１に示した通り、光源１、フライアイ（ハエの目）
レンズ２、コンデンサレンズ４、そしてマスク５より構
成された既存の照明装置にフィルターを付着して構成さ
れる。ここでフィルターは図２及び図３に示した通りの
形態より構成されるが、図２の環状照明、図３は四点照
明をそれぞれ示す。図面において斜線を引いた部分は光
遮断部を示し、斜線を引かない部分は光透過部を示す。
は図１に示した通り、光源１、フライアイ（ハエの目）
レンズ２、コンデンサレンズ４、そしてマスク５より構
成された既存の照明装置にフィルターを付着して構成さ
れる。ここでフィルターは図２及び図３に示した通りの
形態より構成されるが、図２の環状照明、図３は四点照
明をそれぞれ示す。図面において斜線を引いた部分は光
遮断部を示し、斜線を引かない部分は光透過部を示す。
【０００５】前記従来の斜入射照明方式において環状照
明の場合、光透過率は （σ0 2 −σi 2 ）／σ0 2 と
なる。
明の場合、光透過率は （σ0 2 −σi 2 ）／σ0 2 と
なる。
【０００６】通常、σi ＝（２／３）σ0 が一番適切な
値と知られているので、この場合の光透過率は５／９と
なり、露光時間は約２倍となって生産性がかなり減少す
る。四点照明の場合は４σi 2 ／σ0 2 ，σi ＝（１／
４）σ0 程度になるので光透過率は１／４となり、露光
時間は約４倍となって生産性はさらに落ちる問題点があ
った。
値と知られているので、この場合の光透過率は５／９と
なり、露光時間は約２倍となって生産性がかなり減少す
る。四点照明の場合は４σi 2 ／σ0 2 ，σi ＝（１／
４）σ0 程度になるので光透過率は１／４となり、露光
時間は約４倍となって生産性はさらに落ちる問題点があ
った。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は光利用効率の高い投影露光装置を提供することであ
る。
は光利用効率の高い投影露光装置を提供することであ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ための本発明の投影露光装置は、光源と、前記光源から
光を伝達されマスクを照明するフライアイレンズと、前
記照明を変形照明にするための変形照明手段を備え、前
記変形照明手段は前記光源とフライアイレンズとの間の
光路上に位置され、前記光源から出てきた光を収容する
光入射ひとみと、前記光入射ひとみを通過した光を分離
して前記フライアイレンズの周辺部に伝達する光出射ひ
とみを備えて前記マスクを斜入射照明する光伝達部材で
あることを特徴とする。
ための本発明の投影露光装置は、光源と、前記光源から
光を伝達されマスクを照明するフライアイレンズと、前
記照明を変形照明にするための変形照明手段を備え、前
記変形照明手段は前記光源とフライアイレンズとの間の
光路上に位置され、前記光源から出てきた光を収容する
光入射ひとみと、前記光入射ひとみを通過した光を分離
して前記フライアイレンズの周辺部に伝達する光出射ひ
とみを備えて前記マスクを斜入射照明する光伝達部材で
あることを特徴とする。
【０００９】本発明において、前記光伝達部材は前記光
入射ひとみと光出射ひとみが備えられた光パイプと、前
記光パイプの内部に前記光パイプと同心的に設置される
円錐形反射鏡を備えて構成でき、一つに集束される光入
射ひとみと分岐される光出射ひとみを備える光繊維束を
備えて構成されることもできる。
入射ひとみと光出射ひとみが備えられた光パイプと、前
記光パイプの内部に前記光パイプと同心的に設置される
円錐形反射鏡を備えて構成でき、一つに集束される光入
射ひとみと分岐される光出射ひとみを備える光繊維束を
備えて構成されることもできる。
【００１０】
【作用】本発明の光伝達部材は光出射ひとみの形状によ
り所定の変形照明系を形成すると共に、光源から出てき
た光の大部分を収容してこれを必要とする所定部位に伝
達することにより光利用効率を極大化する。
り所定の変形照明系を形成すると共に、光源から出てき
た光の大部分を収容してこれを必要とする所定部位に伝
達することにより光利用効率を極大化する。
【００１１】
【実施例】以下、添付した図面に基づき本発明をさらに
詳しく説明する。
詳しく説明する。
【００１２】図４には本発明による第１実施例が示され
ている。これを参照すれば、光源１０と、この光源１０
から光を伝達されマスク６０を照明するフライアイレン
ズ３０と、フライアイレンズ３０とマスク６０との間に
位置され光線の方向を所望の方向に集束させるコンデン
サレンズ４０が光進行経路上に配列される。本実施例に
おいて変形照明、即ち斜入射照明は光パイプ２０と円錐
形反射鏡５０によりなされる。光パイプ２０及び円錐形
反射鏡５０は本発明の特徴により入射される光の殆どを
収容して、これを必要とする部位に伝達するよう形成さ
れるが、これをさらに詳しく説明すれば次のとおりであ
る。
ている。これを参照すれば、光源１０と、この光源１０
から光を伝達されマスク６０を照明するフライアイレン
ズ３０と、フライアイレンズ３０とマスク６０との間に
位置され光線の方向を所望の方向に集束させるコンデン
サレンズ４０が光進行経路上に配列される。本実施例に
おいて変形照明、即ち斜入射照明は光パイプ２０と円錐
形反射鏡５０によりなされる。光パイプ２０及び円錐形
反射鏡５０は本発明の特徴により入射される光の殆どを
収容して、これを必要とする部位に伝達するよう形成さ
れるが、これをさらに詳しく説明すれば次のとおりであ
る。
【００１３】光パイプ２０は光源１０とフライアイレン
ズ３０との間の光進行経路上に位置されその内部を通じ
て光が通過するよう形成される。光源１０側の光パイプ
２０の光入射ひとみ２３は光源１０から出てきた光の殆
どを収容できるほどの大きさに形成すべきである。
ズ３０との間の光進行経路上に位置されその内部を通じ
て光が通過するよう形成される。光源１０側の光パイプ
２０の光入射ひとみ２３は光源１０から出てきた光の殆
どを収容できるほどの大きさに形成すべきである。
【００１４】円錐形反射境５０は光パイプ２０の内部に
これと同心的に配置される。この際円錐形反射境５０の
頂点が光源１０に向かうよう配置されるべきであり、そ
の底面の直径は光パイプ２０の内径より小さく形成され
るべきである。
これと同心的に配置される。この際円錐形反射境５０の
頂点が光源１０に向かうよう配置されるべきであり、そ
の底面の直径は光パイプ２０の内径より小さく形成され
るべきである。
【００１５】光パイプ２０の内面と円錐形反射鏡５０の
側面は高反射率の反射面より形成するのが好適である
が、例えばこれらの面に高反射率の金属膜であるＡｌ膜
を蒸着してこれらの面に入射される光の殆どを反射させ
るのが好適である。また、光パイプ２０の内面は円錐形
反射鏡５０の側面と平行に傾いて形成されているので、
入射される光が垂直に反射される。
側面は高反射率の反射面より形成するのが好適である
が、例えばこれらの面に高反射率の金属膜であるＡｌ膜
を蒸着してこれらの面に入射される光の殆どを反射させ
るのが好適である。また、光パイプ２０の内面は円錐形
反射鏡５０の側面と平行に傾いて形成されているので、
入射される光が垂直に反射される。
【００１６】光パイプ２０の光入射ひとみ２３と光出射
ひとみ２４の直径及び円錐形反射鏡５０の底面の直径、
そして光パイプ２０と反射鏡５０の形状は変形照明のパ
ターンにより変形されうる。通常の投影露光装置におい
て、光パイプの内径は４０〜５０ｍｍ程度、長さは１５
０ｍｍ程度が適当であり、円錐形反射鏡の底面の直径は
光パイプの光出射ひとみの内径の約２／３が望ましい。
ひとみ２４の直径及び円錐形反射鏡５０の底面の直径、
そして光パイプ２０と反射鏡５０の形状は変形照明のパ
ターンにより変形されうる。通常の投影露光装置におい
て、光パイプの内径は４０〜５０ｍｍ程度、長さは１５
０ｍｍ程度が適当であり、円錐形反射鏡の底面の直径は
光パイプの光出射ひとみの内径の約２／３が望ましい。
【００１７】一方、円錐形反射境５０は図５に示した通
り、その軸方向に移動自在に設置され、光通過孔の開口
面積を調整させることにより、光照射領域を微細調節で
きるようにした方が好適である。
り、その軸方向に移動自在に設置され、光通過孔の開口
面積を調整させることにより、光照射領域を微細調節で
きるようにした方が好適である。
【００１８】このように構成された本発明の第１実施例
の作用は次のとおりである。
の作用は次のとおりである。
【００１９】水銀ランプなどの光源１０から出てきた殆
どの光は光パイプ２０の光入射ひとみ２３で収容され、
円錐形反射鏡５０の側面と光パイプ２０の内面で反射さ
れ、光出射ひとみ２４を通じてフライアイレンズ３０に
入っていく。即ち、円錐形反射鏡５０が設置されている
光パイプ２０の中央部に入射される光は円錐形反射鏡５
０と光パイプ２０により反射されフライアイレンズ３０
の周辺部に入射され、円錐形反射鏡５０の外側を通過し
た光りはそのまま通過してフライアイレンズ３０の周辺
部に入射される。このようにフライアイレンズ３０の周
辺部を通過する光は２次光源を形成してコンデンサレン
ズ４０を通じてマスク５０を照明することにより斜入射
照明を行う。
どの光は光パイプ２０の光入射ひとみ２３で収容され、
円錐形反射鏡５０の側面と光パイプ２０の内面で反射さ
れ、光出射ひとみ２４を通じてフライアイレンズ３０に
入っていく。即ち、円錐形反射鏡５０が設置されている
光パイプ２０の中央部に入射される光は円錐形反射鏡５
０と光パイプ２０により反射されフライアイレンズ３０
の周辺部に入射され、円錐形反射鏡５０の外側を通過し
た光りはそのまま通過してフライアイレンズ３０の周辺
部に入射される。このようにフライアイレンズ３０の周
辺部を通過する光は２次光源を形成してコンデンサレン
ズ４０を通じてマスク５０を照明することにより斜入射
照明を行う。
【００２０】図６には本発明の第２実施例が示されてい
る。これは第１実施例と同一に光パイプ２０’と円錐形
反射鏡５０’により斜入射照明を行うと共に、光利用効
率を高めて本発明の目的を達成する。第１実施例と異な
る点は円錐形反射鏡５０’の長さが光パイプ２０’の長
さより短く、光パイプ２０’の内面が傾いていないとい
うことである。本実施例において円錐形反射鏡の長さは
光パイプの長さの９０％程度になるよう形成した方が好
適である。第２実施例の作用は前述した第１実施例の作
用と同様である。
る。これは第１実施例と同一に光パイプ２０’と円錐形
反射鏡５０’により斜入射照明を行うと共に、光利用効
率を高めて本発明の目的を達成する。第１実施例と異な
る点は円錐形反射鏡５０’の長さが光パイプ２０’の長
さより短く、光パイプ２０’の内面が傾いていないとい
うことである。本実施例において円錐形反射鏡の長さは
光パイプの長さの９０％程度になるよう形成した方が好
適である。第２実施例の作用は前述した第１実施例の作
用と同様である。
【００２１】かかる第１実施例と第２実施例は環状照明
による変形照明を行うに適合である。
による変形照明を行うに適合である。
【００２２】図７には本発明の第３実施例が示されてい
る。これを参照すれば、第１、第２実施例と同様に光源
１０と、この光源１０から光を伝達されマスク６０を照
明するフライアイレンズ３０と、フライアイレンズ３０
とマスク６０との間に位置され光線の方向を所望の方向
に集束させるコンデンサレンズ４０が光進行経路上に配
列される。ただし、変形照明を光伝達手段が光繊維集束
体２０”により行われる点が第１、第２実施例と異な
る。この光繊維集束体２０”は入射される光の殆どを収
容してこれを必要とする部位に伝達するよう形成される
が、これをさらに詳しく説明すれば次のとおりである。
る。これを参照すれば、第１、第２実施例と同様に光源
１０と、この光源１０から光を伝達されマスク６０を照
明するフライアイレンズ３０と、フライアイレンズ３０
とマスク６０との間に位置され光線の方向を所望の方向
に集束させるコンデンサレンズ４０が光進行経路上に配
列される。ただし、変形照明を光伝達手段が光繊維集束
体２０”により行われる点が第１、第２実施例と異な
る。この光繊維集束体２０”は入射される光の殆どを収
容してこれを必要とする部位に伝達するよう形成される
が、これをさらに詳しく説明すれば次のとおりである。
【００２３】光繊維集束体２０”は一つに集束され光源
から出てきた殆どの光を収容できるよう形成された光入
射ひとみと変形照明の形式により所定形状に変形または
分割される光出射ひとみを備える。即ち、光出射ひとみ
は多数に分岐され２点または４点照明のような多点照明
がなせ、光出射ひとみが環状に形成され環状照明をなす
ことができる。図８は環状照明を示し、図９は４点照明
を示す。
から出てきた殆どの光を収容できるよう形成された光入
射ひとみと変形照明の形式により所定形状に変形または
分割される光出射ひとみを備える。即ち、光出射ひとみ
は多数に分岐され２点または４点照明のような多点照明
がなせ、光出射ひとみが環状に形成され環状照明をなす
ことができる。図８は環状照明を示し、図９は４点照明
を示す。
【００２４】光繊維集束体の各光繊維は使われる光源に
よりその材質が変更されるべきである。通常Ｇ線（４３
６ｎｍ）、Ｉ線（３６５ｎｍ）が使われ、特にＫｒＦエ
キシマレーザーについては純粋石英ファイバを使う。
よりその材質が変更されるべきである。通常Ｇ線（４３
６ｎｍ）、Ｉ線（３６５ｎｍ）が使われ、特にＫｒＦエ
キシマレーザーについては純粋石英ファイバを使う。
【００２５】以上のように構成された本発明の第３実施
例の投影装置は２点、４点そして環状光源を用いる照明
装置として有用である。
例の投影装置は２点、４点そして環状光源を用いる照明
装置として有用である。
【００２６】
【発明の効果】以上述べたように、本発明による投影露
光装置は光源から入射される殆どの光を収容してこれを
必要とする所定部位に伝達する光伝達部材により斜入射
照明を行うので従来のフィルターにより傾入射照明を行
う方式に比べて光利用効率が極めて高い。従って、露光
時間が著しく短縮され、よって生産性が大幅に向上され
る。
光装置は光源から入射される殆どの光を収容してこれを
必要とする所定部位に伝達する光伝達部材により斜入射
照明を行うので従来のフィルターにより傾入射照明を行
う方式に比べて光利用効率が極めて高い。従って、露光
時間が著しく短縮され、よって生産性が大幅に向上され
る。
【００２７】かかる本発明の投影露光装置は半導体関連
ディバイスの製造に限らず、投影光を用いる多様なディ
バイス製造に用いられる。
ディバイスの製造に限らず、投影光を用いる多様なディ
バイス製造に用いられる。
【図１】 は従来の投影露光装置の変形照明系を概略的
に示した側面図である。
に示した側面図である。
【図２】 は図１に示した投影露光装置の変形照明系の
環状照明を示した図面である。
環状照明を示した図面である。
【図３】 は図１に示した投影露光装置の変形照明系の
４点照明を示した図面である。
４点照明を示した図面である。
【図４】 は本発明による投影露光装置の変形照明系の
第１実施例を概略的に示した図面である。
第１実施例を概略的に示した図面である。
【図５】 は図４に示した光伝達部材の抜粋図である。
【図６】 は本発明による投影露光装置の変形照明系の
第２実施例を概略的に示した側面図である。
第２実施例を概略的に示した側面図である。
【図７】 は本発明による投影露光装置の変形照明系の
第３実施例を概略的に示した側面図である。
第３実施例を概略的に示した側面図である。
【図８】 は図７に示した変形照明系の環状照明を示し
たものである。
たものである。
【図９】 は図７に示した変形照明系の４点照明を示し
た図面である。
た図面である。
１０・・・光源、 ２０、２０’
・・・光パイプ、２０”・・・光繊維集束体、
２３・・・光入射ひとみ、２４・・・光出射ひと
み、 ３０・・・フライアイレンズ、５
０、５０’・・・円錐形反射鏡。
・・・光パイプ、２０”・・・光繊維集束体、
２３・・・光入射ひとみ、２４・・・光出射ひと
み、 ３０・・・フライアイレンズ、５
０、５０’・・・円錐形反射鏡。
Claims (10)
- 【請求項１】 光源と、前記光源から光を伝達されマス
クを照明する蠅目レンズと、前記照明を変形照明にする
ための変形照明手段を備える投影露光装置において、 前記変形照明手段は前記光源とフライアイレンズとの間
の光路上に位置され、前記光源から出てきた光を収容す
るよう形成された光入射ひとみと、前記光入射ひとみを
通過した光を前記フライアイレンズの周辺部に伝達する
ように形成した光出射ひとみを備えて前記マスクを斜入
射照明する光伝達部材であることを特徴とする投影露光
装置。 - 【請求項２】 前記光伝達部材は前記光入射ひとみと光
出射ひとみが備えられた光パイプと、前記光パイプと同
心的にその内部に設置され、その頂点が前記光源に向か
うよう配置され、その底面の直径が前記光出射ひとみの
内径より小さく形成する円錐形反射鏡を備えることを特
徴とする請求項１項記載の投影露光装置。 - 【請求項３】 前記光パイプの内面と前記円錐形反射鏡
の外面が高反射率の反射面よりなることを特徴とする請
求項２項記載の投影露光装置。 - 【請求項４】 前記光パイプの内面と前記円錐形反射鏡
の外面が入射光を垂直に反射するよう傾斜されたことを
特徴とする請求項３項記載の投影露光装置。 - 【請求項５】 前記円錐形反射鏡がその軸方向に移動自
在に設置されることを特徴とする請求項２項記載の投影
露光装置。 - 【請求項６】 前記円錐形反射鏡の底面の直径が前記光
パイプの光出射ひとみの内径の２／３であることを特徴
とする請求項２項記載の投影露光装置。 - 【請求項７】 前記光伝達部材は一つに集束された光入
射ひとみと変形照明の形式により所定形状に変形または
分割される光出射ひとみを備える光繊維集束体であるこ
とを特徴とする請求項１項記載の投影露光装置。 - 【請求項８】 前記光繊維集束体の光出射ひとみが多数
に分岐され多点照明をなすことを特徴とする請求項７項
記載の投影露光装置。 - 【請求項９】 前記光繊維集束体の光出射ひとみが環状
に形成され環状照明をなすことを特徴とする請求項７項
記載の投影露光装置。 - 【請求項１０】 前記光繊維集束体は石英ガラスよりな
ることを特徴とする請求項７項記載の投影露光装置。
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