JP3371510B2 - 照明装置及び露光装置 - Google Patents
照明装置及び露光装置Info
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- JP3371510B2 JP3371510B2 JP02556594A JP2556594A JP3371510B2 JP 3371510 B2 JP3371510 B2 JP 3371510B2 JP 02556594 A JP02556594 A JP 02556594A JP 2556594 A JP2556594 A JP 2556594A JP 3371510 B2 JP3371510 B2 JP 3371510B2
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- illumination
- light
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- optical integrator
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- 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
- 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
- G03F7/70216—Mask projection systems
- G03F7/70358—Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
- Light Sources And Details Of Projection-Printing Devices (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、被照明物体を円弧状に
照明する照明装置、及び該装置を備えた露光装置に関す
るものであり、特にＸ線光学系等のミラープロジェクシ
ョン方式により、フォトマスク（マスクまたはレチク
ル）上の回路パターンを反射型の結像装置を介して、ウ
エハ等の基板上に転写する際に好適な装置に関するもの
である。
照明する照明装置、及び該装置を備えた露光装置に関す
るものであり、特にＸ線光学系等のミラープロジェクシ
ョン方式により、フォトマスク（マスクまたはレチク
ル）上の回路パターンを反射型の結像装置を介して、ウ
エハ等の基板上に転写する際に好適な装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体製造における露光では、物
体面としてのフォトマスク（以下、マスクと称する）面
上に形成された回路パターンを結像装置を介して、ウエ
ハ等の基板（以下、基板と称する）上に投影転写する。
露光光がＸ線等の場合、その結像装置は反射鏡で構成さ
れ、結像光学系の軸外にある円弧状の良像領域のみが利
用されて、マスク上の円弧領域のみがウエハ上に投影転
写される。さらに、マスク全体の回路パターンのウエハ
上への転写は、マスクとウエハとを一定方向に走査する
ことにより行われている。
体面としてのフォトマスク（以下、マスクと称する）面
上に形成された回路パターンを結像装置を介して、ウエ
ハ等の基板（以下、基板と称する）上に投影転写する。
露光光がＸ線等の場合、その結像装置は反射鏡で構成さ
れ、結像光学系の軸外にある円弧状の良像領域のみが利
用されて、マスク上の円弧領域のみがウエハ上に投影転
写される。さらに、マスク全体の回路パターンのウエハ
上への転写は、マスクとウエハとを一定方向に走査する
ことにより行われている。
【０００３】この走査方式による露光は、比較的高いス
ループットで、しかも高解像力が得られるという利点が
ある。この種の露光においては、マスク上の円弧領域全
体を均一で、しかも一定の開口数（ＮＡ）で照明できる
照明光学系が望まれており、本願と同一出願人による特
願平４−２４２４８６（未公開）には、マスクを円弧状
に均一照明できる照明光学系が提案されている。
ループットで、しかも高解像力が得られるという利点が
ある。この種の露光においては、マスク上の円弧領域全
体を均一で、しかも一定の開口数（ＮＡ）で照明できる
照明光学系が望まれており、本願と同一出願人による特
願平４−２４２４８６（未公開）には、マスクを円弧状
に均一照明できる照明光学系が提案されている。
【０００４】この特願平４−２４２４８６にて提案され
ている光学系を、図５及び図６に示す。放物線をＰＡと
し、この放物線ＰＡの頂点Ｏを原点、この頂点Ｏを通る
放物線ＰＡの対称軸Ａｘ0 をＹ軸、この対称軸Ａｘ
0 （以下、Ｙ軸と称する。）と直交して頂点Ｏを通る軸
をＸ軸として示している。図５に示す様に、特殊反射鏡
３のメリジオナル方向での断面は、放物線ＰＡの一部を
なしており、この特殊反射鏡３は、頂点Ｏから対称軸Ｙ
に沿って所定の距離だけ隔てた位置Ｙ0 を通る基準軸Ａ
ｘ1 （対称軸Ｙに垂直な軸）を中心に回転させた放物ト
ーリック形状の回転体の一部より構成されている。即
ち、図６に示す様に、特殊反射鏡３は、その放物トーリ
ック形状の回転体の二つの緯線３１、３２で挟まれる帯
状領域の一部で構成され、円弧状の形状をなしている。
ている光学系を、図５及び図６に示す。放物線をＰＡと
し、この放物線ＰＡの頂点Ｏを原点、この頂点Ｏを通る
放物線ＰＡの対称軸Ａｘ0 をＹ軸、この対称軸Ａｘ
0 （以下、Ｙ軸と称する。）と直交して頂点Ｏを通る軸
をＸ軸として示している。図５に示す様に、特殊反射鏡
３のメリジオナル方向での断面は、放物線ＰＡの一部を
なしており、この特殊反射鏡３は、頂点Ｏから対称軸Ｙ
に沿って所定の距離だけ隔てた位置Ｙ0 を通る基準軸Ａ
ｘ1 （対称軸Ｙに垂直な軸）を中心に回転させた放物ト
ーリック形状の回転体の一部より構成されている。即
ち、図６に示す様に、特殊反射鏡３は、その放物トーリ
ック形状の回転体の二つの緯線３１、３２で挟まれる帯
状領域の一部で構成され、円弧状の形状をなしている。
【０００５】メリジオナル方向での光束に関する特殊反
射鏡３の機能を図５を参照して説明する。尚、メリジオ
ナル方向での光束とは特殊反射鏡３の基準軸Ａｘ1 を含
む平面（メリジオナル平面）内の光束を意味し、サジタ
ル方向での光束とはメリジオナル平面と直交する平面
（サジタル平面）内の光束を意味する。今、不図示の光
学系により所定の大きさの光源像（又は光源）Ｉを基準
軸Ａｘ1 上の所定の位置に形成すると、この光源像（又
は光源）Ｉ上の任意の一点からの光束は、特殊反射鏡３
の集光作用によって平行光束に変換される。
射鏡３の機能を図５を参照して説明する。尚、メリジオ
ナル方向での光束とは特殊反射鏡３の基準軸Ａｘ1 を含
む平面（メリジオナル平面）内の光束を意味し、サジタ
ル方向での光束とはメリジオナル平面と直交する平面
（サジタル平面）内の光束を意味する。今、不図示の光
学系により所定の大きさの光源像（又は光源）Ｉを基準
軸Ａｘ1 上の所定の位置に形成すると、この光源像（又
は光源）Ｉ上の任意の一点からの光束は、特殊反射鏡３
の集光作用によって平行光束に変換される。
【０００６】例えば、光源像（又は光源）Ｉの中心ａか
らの光束は、特殊反射鏡３により平行光束に変換されて
被照明面の領域ＢＡ0 上を垂直に照明し、光源像（又は
光源）Ｉの下方ｂからの光束は、特殊反射鏡３により平
行光束に変換されて被照射面の領域ＢＡ0 上を右斜め方
向から照明する。そして、光源像（又は光源）Ｉの上方
ｃからの光束は、特殊反射鏡３により平行光束に変換さ
れて被照射面の領域ＢＡ0 上を左斜め方向から照明す
る。
らの光束は、特殊反射鏡３により平行光束に変換されて
被照明面の領域ＢＡ0 上を垂直に照明し、光源像（又は
光源）Ｉの下方ｂからの光束は、特殊反射鏡３により平
行光束に変換されて被照射面の領域ＢＡ0 上を右斜め方
向から照明する。そして、光源像（又は光源）Ｉの上方
ｃからの光束は、特殊反射鏡３により平行光束に変換さ
れて被照射面の領域ＢＡ0 上を左斜め方向から照明す
る。
【０００７】この様に、光源像（又は光源）Ｉの各位置
からの光束は、特殊反射鏡３により平行光束に変換され
て被照射面の領域ＢＡ0 上を重畳的に均一照明する。ま
た、この時の特殊反射鏡３によるメリジオナル方向での
開口数を見ると、光軸ＡＸ20に平行な光源像（又は光
源）Ｉからの平行光束（実線で示す光束）は特殊反射鏡
３により開口数ＮＡM （＝ｓｉｎθM ）のもとで被照射
面の領域ＢＡ0上の中心に集光され、光軸ＡＸ20に対し
て発散角ε1 を持つ光源像（又は光源）Ｉからの平行光
束（点線で示す光束）は、特殊反射鏡３により開口数Ｎ
ＡM のもとで被照射面の領域ＢＡ0 上の左端で集光され
る。そして、発散角ε1 とは反対方向で発散角ε1 と等
しい角度の発散角ε2 （= ε1 ）を持つ光源像（又は光
源）Ｉからの平行光束（点線で示す光束）は、特殊反射
鏡３により開口数ＮＡM のもとで被照射面の領域ＢＡ0
上の右端で集光される。なお、光軸ＡＸ20は特殊反射鏡
３により９０度折り曲げられる。
からの光束は、特殊反射鏡３により平行光束に変換され
て被照射面の領域ＢＡ0 上を重畳的に均一照明する。ま
た、この時の特殊反射鏡３によるメリジオナル方向での
開口数を見ると、光軸ＡＸ20に平行な光源像（又は光
源）Ｉからの平行光束（実線で示す光束）は特殊反射鏡
３により開口数ＮＡM （＝ｓｉｎθM ）のもとで被照射
面の領域ＢＡ0上の中心に集光され、光軸ＡＸ20に対し
て発散角ε1 を持つ光源像（又は光源）Ｉからの平行光
束（点線で示す光束）は、特殊反射鏡３により開口数Ｎ
ＡM のもとで被照射面の領域ＢＡ0 上の左端で集光され
る。そして、発散角ε1 とは反対方向で発散角ε1 と等
しい角度の発散角ε2 （= ε1 ）を持つ光源像（又は光
源）Ｉからの平行光束（点線で示す光束）は、特殊反射
鏡３により開口数ＮＡM のもとで被照射面の領域ＢＡ0
上の右端で集光される。なお、光軸ＡＸ20は特殊反射鏡
３により９０度折り曲げられる。
【０００８】従って、光源像（又は光源）Ｉからの任意
の発散角を持つ平行光束は、被照射面の領域ＢＡ0 上の
メリジオナル方向のどの位置からでも一定の開口数ＮＡ
M のもとで集光され、しかも光源像（又は光源）Ｉから
の平行光束の主光線（Ｐa ，Ｐb ，Ｐc ）は、光軸Ａｘ
20に対して常に平行で、テレセントリック性が維持され
ていることがわかる。
の発散角を持つ平行光束は、被照射面の領域ＢＡ0 上の
メリジオナル方向のどの位置からでも一定の開口数ＮＡ
M のもとで集光され、しかも光源像（又は光源）Ｉから
の平行光束の主光線（Ｐa ，Ｐb ，Ｐc ）は、光軸Ａｘ
20に対して常に平行で、テレセントリック性が維持され
ていることがわかる。
【０００９】次に、図６を参照して、サジタル方向での
特殊反射鏡３の機能を説明する。基準軸Ａｘ1 上に形成
される光源像（又は光源）Ｉからの平行光束Ｌ0 は、特
殊反射鏡３により被照射面の領域ＢＡ0 で集光され、平
行光束Ｌ0 よりも角度φだけ傾いた発散角を持って出射
する光源像（又は光源）Ｉからの平行光束Ｌ1 は、特殊
反射鏡３により被照明面の領域ＢＡ1 上で集光される。
特殊反射鏡３の機能を説明する。基準軸Ａｘ1 上に形成
される光源像（又は光源）Ｉからの平行光束Ｌ0 は、特
殊反射鏡３により被照射面の領域ＢＡ0 で集光され、平
行光束Ｌ0 よりも角度φだけ傾いた発散角を持って出射
する光源像（又は光源）Ｉからの平行光束Ｌ1 は、特殊
反射鏡３により被照明面の領域ＢＡ1 上で集光される。
【００１０】ここで、被照明面の領域ＢＡ1 を形成する
光源像（又は光源）Ｉからの光束のうちのサジタル方向
の光束についてみる。図５の場合と同様に、光源像（又
は光源）Ｉからの任意の発散角を持つ平行光束は、被照
明面の領域ＢＡ1 上のメリジオナル方向でのどの位置で
も一定の開口数ＮＡM のもとで集光され、しかも光源像
（又は光源）Ｉからの平行光束の主光線は、光軸Ａｘ21
に対して常に平行になり、テレセントリック性が維持さ
れる。
光源像（又は光源）Ｉからの光束のうちのサジタル方向
の光束についてみる。図５の場合と同様に、光源像（又
は光源）Ｉからの任意の発散角を持つ平行光束は、被照
明面の領域ＢＡ1 上のメリジオナル方向でのどの位置で
も一定の開口数ＮＡM のもとで集光され、しかも光源像
（又は光源）Ｉからの平行光束の主光線は、光軸Ａｘ21
に対して常に平行になり、テレセントリック性が維持さ
れる。
【００１１】従って、基準軸Ａｘ1 上に形成される光源
像（又は光源）Ｉから平行光束が、特殊反射鏡３の円弧
方向（放物トーリック形状の回転体の緯線３１，３２方
向）へ放射状に出射しても、テレセントリック性が維持
された状態で円弧状の照明領域ＢＦが形成される。ま
た、円弧状の照明領域ＢＦは被照射面に相当し、この被
照射面に対して光源像又は光源が無限遠位置に存在す
る。ここで、被照射面の下方には、入射側にテレセント
リックな投影光学系が設けられており、この投影光学系
の入射瞳位置に光源像が形成される。従って、被照射面
は所謂ケーラー照明されることが理解できる。
像（又は光源）Ｉから平行光束が、特殊反射鏡３の円弧
方向（放物トーリック形状の回転体の緯線３１，３２方
向）へ放射状に出射しても、テレセントリック性が維持
された状態で円弧状の照明領域ＢＦが形成される。ま
た、円弧状の照明領域ＢＦは被照射面に相当し、この被
照射面に対して光源像又は光源が無限遠位置に存在す
る。ここで、被照射面の下方には、入射側にテレセント
リックな投影光学系が設けられており、この投影光学系
の入射瞳位置に光源像が形成される。従って、被照射面
は所謂ケーラー照明されることが理解できる。
【００１２】前記照明装置において、基準軸Ａｘ1 上に
形成される光源像（又は光源）Ｉは例えば、オプティカ
ルインテグレータによって作り出される。一方、Ｘ線等
の短波長の光の領域で光学系を構成するためには、光学
系のすべての部材を反射型部材としなければならない。
従って、前記短波長領域で用いるオプティカルインテグ
レータも反射型でなければならない。
形成される光源像（又は光源）Ｉは例えば、オプティカ
ルインテグレータによって作り出される。一方、Ｘ線等
の短波長の光の領域で光学系を構成するためには、光学
系のすべての部材を反射型部材としなければならない。
従って、前記短波長領域で用いるオプティカルインテグ
レータも反射型でなければならない。
【００１３】反射型のオプティカルインテグレータに
は、例えば図８（ａ）に示す様な、複数の曲面鏡を２次
元的に配列したフライアイミラーがある。該複数の曲面
鏡は、例えば図８（ｂ）の断面図（図８（ａ）のｅ−
ｅ’断面）に示す様な凹面鏡である。このようなフライ
アイミラーにより、微小光源９が２次元的に配列した光
源像（又は光源）が形成される（図８（ｃ）参照）。
は、例えば図８（ａ）に示す様な、複数の曲面鏡を２次
元的に配列したフライアイミラーがある。該複数の曲面
鏡は、例えば図８（ｂ）の断面図（図８（ａ）のｅ−
ｅ’断面）に示す様な凹面鏡である。このようなフライ
アイミラーにより、微小光源９が２次元的に配列した光
源像（又は光源）が形成される（図８（ｃ）参照）。
【００１４】ここで、軟Ｘ線露光装置に、前記照明光学
系（特願平４−２４２４８６に開示のもの）を用いた場
合について、図７を参照して説明する。図７（ａ）は該
照明光学系のメリジオナル方向の断面を示す。なお、図
では、説明を容易にするために、光学系を透過型で示し
ているが、実際の光学系は反射型となる。Ｘ線源（光源
手段の光源の一例）４から発散するＸ線は、反射鏡５に
よって平行光束に変換され、反射型オプティカルインテ
グレータ２によって、複数の微小光源９からなる光源像
（又は光源）が形成される。さらに、光源像（又は光
源）から発散したＸ線は、特殊反射鏡３によって平行光
に変換され、被照射面ＢＦを照明する。
系（特願平４−２４２４８６に開示のもの）を用いた場
合について、図７を参照して説明する。図７（ａ）は該
照明光学系のメリジオナル方向の断面を示す。なお、図
では、説明を容易にするために、光学系を透過型で示し
ているが、実際の光学系は反射型となる。Ｘ線源（光源
手段の光源の一例）４から発散するＸ線は、反射鏡５に
よって平行光束に変換され、反射型オプティカルインテ
グレータ２によって、複数の微小光源９からなる光源像
（又は光源）が形成される。さらに、光源像（又は光
源）から発散したＸ線は、特殊反射鏡３によって平行光
に変換され、被照射面ＢＦを照明する。
【００１５】このとき、光源像（又は光源）から発散す
るＸ線の発散角θi1は、照明領域の幅Ｌ1 及び、光源像
（又は光源）と特殊反射鏡３との距離で決まる。例え
ば、Ｌ1 を２ｍｍ、前記距離を１２０ｍｍとすると、発
散角θi1は約１°となる。次に、図７（ｂ）を用いて、
前記照明光学系のサジタル方向の断面について説明す
る。Ｘ線源４から発散するＸ線は、反射鏡５によって平
行光束に変換され、反射型オプティカルインテグレータ
２によって、複数の微小光源９からなる光源像（又は光
源）が形成される。さらに、光源像（又は光源）から発
散したＸ線は特殊反射鏡３によって平行光に変換され、
被照射面ＢＦを照明する。
るＸ線の発散角θi1は、照明領域の幅Ｌ1 及び、光源像
（又は光源）と特殊反射鏡３との距離で決まる。例え
ば、Ｌ1 を２ｍｍ、前記距離を１２０ｍｍとすると、発
散角θi1は約１°となる。次に、図７（ｂ）を用いて、
前記照明光学系のサジタル方向の断面について説明す
る。Ｘ線源４から発散するＸ線は、反射鏡５によって平
行光束に変換され、反射型オプティカルインテグレータ
２によって、複数の微小光源９からなる光源像（又は光
源）が形成される。さらに、光源像（又は光源）から発
散したＸ線は特殊反射鏡３によって平行光に変換され、
被照射面ＢＦを照明する。
【００１６】このとき、光源像（又は光源）から発散す
るＸ線の発散角θi2は、照明領域の幅Ｌ2 及び、光源像
（又は光源）と特殊反射鏡３との距離で決まる。例え
ば、Ｌ2 を２ｍｍ、前記距離を１２０ｍｍとすると、発
散角θi2は約６０°となる。従って、この様な場合に
は、反射型オプティカルインテグレータは、サジタル方
向とメリジオナル方向とで、発散角が大きく異なるよう
にする必要がある。
るＸ線の発散角θi2は、照明領域の幅Ｌ2 及び、光源像
（又は光源）と特殊反射鏡３との距離で決まる。例え
ば、Ｌ2 を２ｍｍ、前記距離を１２０ｍｍとすると、発
散角θi2は約６０°となる。従って、この様な場合に
は、反射型オプティカルインテグレータは、サジタル方
向とメリジオナル方向とで、発散角が大きく異なるよう
にする必要がある。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】このように、方向によ
って発散角が大きく異なる反射型オプティカルインテグ
レータには、例えば図９（ａ）に示す様なフライアイミ
ラーがある。該フライアイミラーを構成する複数の曲面
鏡は、例えば、球面鏡を長方形に切りだしたものであ
る。その断面は、図９（ｂ−１）及び図９（ｂ−２）に
示すような形状になる。ここで、図９（ｂ−１）は、図
９（ａ）のｆ−ｆ’断面であり、図９（ｂ−２）は、図
９（ａ）のｇ−ｇ’断面である。
って発散角が大きく異なる反射型オプティカルインテグ
レータには、例えば図９（ａ）に示す様なフライアイミ
ラーがある。該フライアイミラーを構成する複数の曲面
鏡は、例えば、球面鏡を長方形に切りだしたものであ
る。その断面は、図９（ｂ−１）及び図９（ｂ−２）に
示すような形状になる。ここで、図９（ｂ−１）は、図
９（ａ）のｆ−ｆ’断面であり、図９（ｂ−２）は、図
９（ａ）のｇ−ｇ’断面である。
【００１８】しかし、このようなフライアイミラーで形
成される光源像（又は光源）は、図９（ｃ）に示す様
に、メリジオナル方向とサジタル方向とで、微小光源９
の数が異なる。このように、方向によって微小光源９の
数が異なると、一般に露光装置の解像度に方向ムラを生
じさせるので、好ましくない。また、この場合、微小光
源の数を増やすことにより、前記方向ムラを低減するこ
とも考えられるが、２次光源の数を増やすためには、フ
ライアイミラーを構成する曲面鏡の大きさを小さくする
必要があり、作製が困難であるという問題点がある。
成される光源像（又は光源）は、図９（ｃ）に示す様
に、メリジオナル方向とサジタル方向とで、微小光源９
の数が異なる。このように、方向によって微小光源９の
数が異なると、一般に露光装置の解像度に方向ムラを生
じさせるので、好ましくない。また、この場合、微小光
源の数を増やすことにより、前記方向ムラを低減するこ
とも考えられるが、２次光源の数を増やすためには、フ
ライアイミラーを構成する曲面鏡の大きさを小さくする
必要があり、作製が困難であるという問題点がある。
【００１９】また、反射型オプティカルインテグレータ
を複数のフライアイミラーで構成すれば、メリジオナル
方向とサジタル方向の微小光源の数を等しくすることも
可能であるが、軟Ｘ線領域では、反射鏡の反射率が低い
ので、反射型オプティカルインテグレータとして、複数
のフライアイミラーを用いると、照明光学系全体として
のＸ線反射率が大きく低下するという問題点がある。ま
た、それにより、露光装置のスループットも低下する。
を複数のフライアイミラーで構成すれば、メリジオナル
方向とサジタル方向の微小光源の数を等しくすることも
可能であるが、軟Ｘ線領域では、反射鏡の反射率が低い
ので、反射型オプティカルインテグレータとして、複数
のフライアイミラーを用いると、照明光学系全体として
のＸ線反射率が大きく低下するという問題点がある。ま
た、それにより、露光装置のスループットも低下する。
【００２０】そこで、本発明は前記の問題点を解決し、
従来よりも作製が容易であり、しかもＸ線反射率が大き
く低下することがない照明装置、及び該照明装置を備え
た露光装置を提供することを目的としている。
従来よりも作製が容易であり、しかもＸ線反射率が大き
く低下することがない照明装置、及び該照明装置を備え
た露光装置を提供することを目的としている。
【００２１】
【課題を解決するための手段】そのため、本発明は第一
に「少なくとも、所定の大きさの光源像または光源を形
成する光源手段と、該光源手段からの光束を集光して被
照明物体を照明する集光光学系とからなる照明装置に於
いて、前記光源手段は、平行光束を供給する光源部と、
該光源部からの平行光束により複数の光源像を形成する
反射型のオプティカルインテグレータとを有し、該反射
型のオプティカルインテグレータには、前記集光光学系
のメリジオナル方向に臨界照明をなす反射面と、サジタ
ル方向にケーラー照明をなす反射面を設けてあり、前記
集光光学系は、前記光源像または光源からの光束を平行
光束に変換して前記被照明物体上を円弧状に照明する特
殊反射鏡を有し、該特殊反射鏡は、放物線の頂点から該
放物線の対称軸に沿って所定の距離だけ隔てた位置を該
対称軸に対して垂直に通る基準軸を中心に回転させた放
物トーリック形状の回転体の一部より構成されてなるこ
とを特徴とする照明装置（請求項１）」を提供する。
に「少なくとも、所定の大きさの光源像または光源を形
成する光源手段と、該光源手段からの光束を集光して被
照明物体を照明する集光光学系とからなる照明装置に於
いて、前記光源手段は、平行光束を供給する光源部と、
該光源部からの平行光束により複数の光源像を形成する
反射型のオプティカルインテグレータとを有し、該反射
型のオプティカルインテグレータには、前記集光光学系
のメリジオナル方向に臨界照明をなす反射面と、サジタ
ル方向にケーラー照明をなす反射面を設けてあり、前記
集光光学系は、前記光源像または光源からの光束を平行
光束に変換して前記被照明物体上を円弧状に照明する特
殊反射鏡を有し、該特殊反射鏡は、放物線の頂点から該
放物線の対称軸に沿って所定の距離だけ隔てた位置を該
対称軸に対して垂直に通る基準軸を中心に回転させた放
物トーリック形状の回転体の一部より構成されてなるこ
とを特徴とする照明装置（請求項１）」を提供する。
【００２２】また、本発明は第二に「前記反射型のオプ
ティカルインテグレータには、複数のシリンドリカルな
反射面が一方向にのみ連続的に一体で形成されてなるこ
とを特徴とする請求項１記載の照明装置（請求項２）」
を提供する。また、本発明は第三に「前記反射型のオプ
ティカルインテグレータ及び前記特殊反射鏡の反射面
に、Ｘ線反射多層膜を設けたことを特徴とする請求項１
又は２記載の照明装置（請求項３）」を提供する。
ティカルインテグレータには、複数のシリンドリカルな
反射面が一方向にのみ連続的に一体で形成されてなるこ
とを特徴とする請求項１記載の照明装置（請求項２）」
を提供する。また、本発明は第三に「前記反射型のオプ
ティカルインテグレータ及び前記特殊反射鏡の反射面
に、Ｘ線反射多層膜を設けたことを特徴とする請求項１
又は２記載の照明装置（請求項３）」を提供する。
【００２３】また、本発明は第四に「前記Ｘ線反射多層
膜が、モリブデン／ケイ素、モリブデン／ケイ素化合
物、ルテニウム／ケイ素、ルテニウム／ケイ素化合物、
ロジウム／ケイ素、又はロジウム／ケイ素化合物の組み
合わせのうち、いずれか一つの組み合わせで、交互に複
数回積層したものにより形成されてなることを特徴とす
る請求項３記載の照明装置（請求項４）」を提供する。
膜が、モリブデン／ケイ素、モリブデン／ケイ素化合
物、ルテニウム／ケイ素、ルテニウム／ケイ素化合物、
ロジウム／ケイ素、又はロジウム／ケイ素化合物の組み
合わせのうち、いずれか一つの組み合わせで、交互に複
数回積層したものにより形成されてなることを特徴とす
る請求項３記載の照明装置（請求項４）」を提供する。
【００２４】また、本発明は第五に「請求項１〜４記載
の照明装置を備えた露光装置（請求項５）」を提供す
る。
の照明装置を備えた露光装置（請求項５）」を提供す
る。
【００２５】
【作用】図１は本発明にかかる照明装置（一例）の光学
系であり、光源部１、反射型オプティカルインテグレー
タ２、光源像（又は光源）Ｉ、及び特殊反射鏡（集光光
学系）３のメリジオナル方向での断面図である。図５に
示す様に、特殊反射鏡３のメリジオナル方向での断面
は、放物線ＰＡの一部をなしており、この特殊反射鏡３
は、頂点Ｏから対称軸Ｙに沿って所定の距離だけ隔てた
位置Ｙ0 を通る基準軸Ａｘ1 （対称軸Ｙに垂直な軸）を
中心に回転させた放物トーリック形状の回転体の一部よ
り構成されている。即ち、図６に示す様に、特殊反射鏡
３は、その放物トーリック形状の回転体の二つの緯線３
１、３２で挟まれる帯状領域の一部で構成され、円弧状
の形状をなしている。
系であり、光源部１、反射型オプティカルインテグレー
タ２、光源像（又は光源）Ｉ、及び特殊反射鏡（集光光
学系）３のメリジオナル方向での断面図である。図５に
示す様に、特殊反射鏡３のメリジオナル方向での断面
は、放物線ＰＡの一部をなしており、この特殊反射鏡３
は、頂点Ｏから対称軸Ｙに沿って所定の距離だけ隔てた
位置Ｙ0 を通る基準軸Ａｘ1 （対称軸Ｙに垂直な軸）を
中心に回転させた放物トーリック形状の回転体の一部よ
り構成されている。即ち、図６に示す様に、特殊反射鏡
３は、その放物トーリック形状の回転体の二つの緯線３
１、３２で挟まれる帯状領域の一部で構成され、円弧状
の形状をなしている。
【００２６】光源部１は、平行光束または平行に近い光
束を供給し、この光束は反射型オプティカルインテグレ
ータ２に入射する。反射型オプティカルインテグレータ
２にはメリジオナル方向に臨界照明をなす反射面と、サ
ジタル方向にケーラー照明をなす反射面を設けてある。
このような反射型オプティカルインテグレータ２は、図
３（ａ）及び図３（ｂ）（図３（ａ）のｄ−ｄ’断面）
に示す様に、例えば、シリンドリカルな反射面（曲面鏡
の一例）が一方向にのみ連続的に一体で形成されたもの
である。即ち、本発明にかかる反射型オプティカルイン
テグレータ２は、構造がフライアイミラーを用いた従来
の反射型オプティカルインテグレータよりも単純であ
る。また、露光装置に於ける解像度の方向ムラを解消す
るために、反射面をフライアイミラーのように小さくす
る必要がない。そのため、本発明にかかる反射型オプテ
ィカルインテグレータ２は作製が容易である。
束を供給し、この光束は反射型オプティカルインテグレ
ータ２に入射する。反射型オプティカルインテグレータ
２にはメリジオナル方向に臨界照明をなす反射面と、サ
ジタル方向にケーラー照明をなす反射面を設けてある。
このような反射型オプティカルインテグレータ２は、図
３（ａ）及び図３（ｂ）（図３（ａ）のｄ−ｄ’断面）
に示す様に、例えば、シリンドリカルな反射面（曲面鏡
の一例）が一方向にのみ連続的に一体で形成されたもの
である。即ち、本発明にかかる反射型オプティカルイン
テグレータ２は、構造がフライアイミラーを用いた従来
の反射型オプティカルインテグレータよりも単純であ
る。また、露光装置に於ける解像度の方向ムラを解消す
るために、反射面をフライアイミラーのように小さくす
る必要がない。そのため、本発明にかかる反射型オプテ
ィカルインテグレータ２は作製が容易である。
【００２７】また、本発明にかかる反射型オプティカル
インテグレータ２は、複数の反射面が一体で形成されて
いるので、反射型オプティカルインテグレータとして、
複数のフライアイミラーを用いるときのように、照明光
学系全体としてのＸ線反射率が大きく低下することがな
い。この反射型オプティカルインテグレータ２は、入射
する平行光束を前記基準軸Ａｘ1 上で、サジタル方向に
線状に集光する。従って、集光場所には、前記シリンド
リカルな反射面（曲面鏡の一例）の数に相当する線光源
９の集合体からなる光源像（又は光源）Ｉが形成される
（図３（ｃ）参照）。
インテグレータ２は、複数の反射面が一体で形成されて
いるので、反射型オプティカルインテグレータとして、
複数のフライアイミラーを用いるときのように、照明光
学系全体としてのＸ線反射率が大きく低下することがな
い。この反射型オプティカルインテグレータ２は、入射
する平行光束を前記基準軸Ａｘ1 上で、サジタル方向に
線状に集光する。従って、集光場所には、前記シリンド
リカルな反射面（曲面鏡の一例）の数に相当する線光源
９の集合体からなる光源像（又は光源）Ｉが形成される
（図３（ｃ）参照）。
【００２８】このようにして形成された光源像（又は光
源）Ｉからの光束は、前記特殊反射鏡３により反射集光
されて、被照射面は円弧状に照明される。本発明にかか
る照明装置の光学系について、図２を参照して説明す
る。図２では、説明を容易にするため、光学系を透過型
で示しているが、実際の光学系は反射型である。
源）Ｉからの光束は、前記特殊反射鏡３により反射集光
されて、被照射面は円弧状に照明される。本発明にかか
る照明装置の光学系について、図２を参照して説明す
る。図２では、説明を容易にするため、光学系を透過型
で示しているが、実際の光学系は反射型である。
【００２９】図２（ａ）は該照明装置の光学系のメリジ
オナル方向の断面図を示す。Ｘ線源４から発散するＸ線
は、反射鏡５等によって平行光束に変換され、反射型オ
プティカルインテグレータ（不図示）に入射する。ここ
で、反射型オプティカルインテグレータは、メリジオナ
ル方向の光束に対しては集光作用を持たないので、反射
型オプティカルインテグレータからメリジオナル方向に
は、平行光束が射出される。
オナル方向の断面図を示す。Ｘ線源４から発散するＸ線
は、反射鏡５等によって平行光束に変換され、反射型オ
プティカルインテグレータ（不図示）に入射する。ここ
で、反射型オプティカルインテグレータは、メリジオナ
ル方向の光束に対しては集光作用を持たないので、反射
型オプティカルインテグレータからメリジオナル方向に
は、平行光束が射出される。
【００３０】反射型オプティカルインテグレータからメ
リジオナル方向に射出したＸ線は、特殊反射鏡３により
集光されて、被照射面ＢＦを照明する。このとき、特殊
反射鏡３に入射した平行光は、被照射面ＢＦ上で一点に
集光される。即ち、Ｘ線源４上の一点から発散したＸ線
は、メリジオナル方向（断面）に於いては、前記光学系
を経て、被照射面ＢＦ上の一点に集光される。そのた
め、被照射面はメリジオナル方向（円弧状被照射面ＢＦ
の円弧の半径方向、前記Ａx0軸に平行な方向）に於い
て、臨界照明され、開口数の均一性が満たされるように
照明される。
リジオナル方向に射出したＸ線は、特殊反射鏡３により
集光されて、被照射面ＢＦを照明する。このとき、特殊
反射鏡３に入射した平行光は、被照射面ＢＦ上で一点に
集光される。即ち、Ｘ線源４上の一点から発散したＸ線
は、メリジオナル方向（断面）に於いては、前記光学系
を経て、被照射面ＢＦ上の一点に集光される。そのた
め、被照射面はメリジオナル方向（円弧状被照射面ＢＦ
の円弧の半径方向、前記Ａx0軸に平行な方向）に於い
て、臨界照明され、開口数の均一性が満たされるように
照明される。
【００３１】メリジオナル方向に於ける強度の均一性
は、Ｘ線源４の空間的強度分布が不均一であると、不均
一となる。しかし、露光装置では、マスクとウェハを一
方向に走査するので、走査方向に於ける強度分布の不均
一は解消される。即ち、走査方向をメリジオナル方向に
一致させることにより、メリジオナル方向に於ける強度
分布の不均一は解消される。従って、被照射面ＢＦのメ
リジオナル方向は、臨界照明により充分満足な照明が行
われる。
は、Ｘ線源４の空間的強度分布が不均一であると、不均
一となる。しかし、露光装置では、マスクとウェハを一
方向に走査するので、走査方向に於ける強度分布の不均
一は解消される。即ち、走査方向をメリジオナル方向に
一致させることにより、メリジオナル方向に於ける強度
分布の不均一は解消される。従って、被照射面ＢＦのメ
リジオナル方向は、臨界照明により充分満足な照明が行
われる。
【００３２】なお、被照射面ＢＦ上に於ける照明光の幅
（メリジオナル方向の幅）Ｌ1 は、Ｘ線源４の大きさＬ
3 と、照明光学系のメリジオナル方向に於ける倍率によ
って決まる（図２（ａ）参照）。代表的な軟Ｘ線源であ
るシンクロトロン放射光（ＳＲ）やレーザープラズマＸ
線源（ＬＰＸ）は、その線源の大きさが１ｍｍ程度、又
はそれ以下と小さいので、照明光学系の倍率を極めて大
きくしない限り、前記幅Ｌ1 は充分小さくすることがで
き、空間的な光損失も充分小さくすることができる。
（メリジオナル方向の幅）Ｌ1 は、Ｘ線源４の大きさＬ
3 と、照明光学系のメリジオナル方向に於ける倍率によ
って決まる（図２（ａ）参照）。代表的な軟Ｘ線源であ
るシンクロトロン放射光（ＳＲ）やレーザープラズマＸ
線源（ＬＰＸ）は、その線源の大きさが１ｍｍ程度、又
はそれ以下と小さいので、照明光学系の倍率を極めて大
きくしない限り、前記幅Ｌ1 は充分小さくすることがで
き、空間的な光損失も充分小さくすることができる。
【００３３】次に、図２（ｂ）を参照して、本発明にか
かる照明装置の光学系のサジタル方向について説明す
る。図２（ｂ）は、該照明装置の光学系のサジタル方向
の断面図を示す。Ｘ線源４から発散するＸ線は、反射鏡
５等によって平行光束に変換され、反射型オプティカル
インテグレータ２に入射する。反射型オプティカルイン
テグレータ２は、サジタル方向の光束に対しては集光作
用を持つので、サジタル方向には複数の微小光源（線状
光源）９からなる光源像（又は光源）を形成する。この
光源像（又は光源）は、図３（ｃ）に示す様に、線状の
微小光源９がサジタル方向に一列に並んだものである。
かる照明装置の光学系のサジタル方向について説明す
る。図２（ｂ）は、該照明装置の光学系のサジタル方向
の断面図を示す。Ｘ線源４から発散するＸ線は、反射鏡
５等によって平行光束に変換され、反射型オプティカル
インテグレータ２に入射する。反射型オプティカルイン
テグレータ２は、サジタル方向の光束に対しては集光作
用を持つので、サジタル方向には複数の微小光源（線状
光源）９からなる光源像（又は光源）を形成する。この
光源像（又は光源）は、図３（ｃ）に示す様に、線状の
微小光源９がサジタル方向に一列に並んだものである。
【００３４】複数の微小光源（線状光源）９からなる光
源像（又は光源）からサジタル方向発散したＸ線は、特
殊反射鏡３により平行光に変換されて被照射面ＢＦを照
明する。即ち、被照射面ＢＦは、サジタル方向にはケー
ラー照明され、開口数と照明強度の均一性が同時に満た
されるように照明される。本発明にかかる反射型オプテ
ィカルインテグレータを構成する反射面は、凹面でも凸
面でもよい。反射面が凹面の場合は、光源像（又は光
源）Ｉは反射面の出射側に形成されるので、反射型オプ
ティカルインテグレータ２を、図１の紙面上に於いて、
基準軸Ａｘ1 の左側に配置することにより、光源像（又
は光源）Ｉを基準軸Ａｘ1 上に形成できる。また、反射
面が凸面の場合は、光源像（又は光源）Ｉは反射面の出
射側とは反対側に形成されるので、反射型オプティカル
インテグレータ２を、図１の紙面上に於いて、基準軸Ａ
ｘ1 の右側に配置することにより、光源像（又は光源）
Ｉを基準軸Ａｘ1 上に形成できる。
源像（又は光源）からサジタル方向発散したＸ線は、特
殊反射鏡３により平行光に変換されて被照射面ＢＦを照
明する。即ち、被照射面ＢＦは、サジタル方向にはケー
ラー照明され、開口数と照明強度の均一性が同時に満た
されるように照明される。本発明にかかる反射型オプテ
ィカルインテグレータを構成する反射面は、凹面でも凸
面でもよい。反射面が凹面の場合は、光源像（又は光
源）Ｉは反射面の出射側に形成されるので、反射型オプ
ティカルインテグレータ２を、図１の紙面上に於いて、
基準軸Ａｘ1 の左側に配置することにより、光源像（又
は光源）Ｉを基準軸Ａｘ1 上に形成できる。また、反射
面が凸面の場合は、光源像（又は光源）Ｉは反射面の出
射側とは反対側に形成されるので、反射型オプティカル
インテグレータ２を、図１の紙面上に於いて、基準軸Ａ
ｘ1 の右側に配置することにより、光源像（又は光源）
Ｉを基準軸Ａｘ1 上に形成できる。
【００３５】本発明にかかる反射型オプティカルインテ
グレータ及び特殊反射鏡の反射面はＸ線反射多層膜によ
り形成することが好ましい。また、Ｘ線反射多層膜はモ
リブデン／ケイ素、モリブデン／ケイ素化合物、ルテニ
ウム／ケイ素、ルテニウム／ケイ素化合物、ロジウム／
ケイ素、又はロジウム／ケイ素化合物の組み合わせのう
ち、いずれか一つの組み合わせで、交互に複数回積層し
たものにより形成することが好ましい（特に、波長が約
１３ｎｍのＸ線の場合に好ましい）。
グレータ及び特殊反射鏡の反射面はＸ線反射多層膜によ
り形成することが好ましい。また、Ｘ線反射多層膜はモ
リブデン／ケイ素、モリブデン／ケイ素化合物、ルテニ
ウム／ケイ素、ルテニウム／ケイ素化合物、ロジウム／
ケイ素、又はロジウム／ケイ素化合物の組み合わせのう
ち、いずれか一つの組み合わせで、交互に複数回積層し
たものにより形成することが好ましい（特に、波長が約
１３ｎｍのＸ線の場合に好ましい）。
【００３６】以上の様に、本発明にかかる反射型オプテ
ィカルインテグレータは、従来よりも作製が容易であ
り、しかもＸ線反射率が大きく低下することがない。ま
た、かかる反射型オプティカルインテグレータを備えた
照明装置では、被照射面はメリジオナル方向に於いて、
臨界照明され、開口数の均一性が満たされるように照明
される。また被照射面は、サジタル方向にはケーラー照
明され、開口数と照明強度の均一性が同時に満たされる
ように照明される。
ィカルインテグレータは、従来よりも作製が容易であ
り、しかもＸ線反射率が大きく低下することがない。ま
た、かかる反射型オプティカルインテグレータを備えた
照明装置では、被照射面はメリジオナル方向に於いて、
臨界照明され、開口数の均一性が満たされるように照明
される。また被照射面は、サジタル方向にはケーラー照
明され、開口数と照明強度の均一性が同時に満たされる
ように照明される。
【００３７】即ち、本発明の照明装置によれば、被照射
面を円弧状に均一な強度で照明することができる。その
ため、本発明の照明装置を備えた露光装置では、被照射
面である円弧上の全面において均一な露光量で像が得ら
れ、その結果、高いスループットで、被照射面にあるマ
スクのパターンを正確に基板上に転写することができ
る。
面を円弧状に均一な強度で照明することができる。その
ため、本発明の照明装置を備えた露光装置では、被照射
面である円弧上の全面において均一な露光量で像が得ら
れ、その結果、高いスループットで、被照射面にあるマ
スクのパターンを正確に基板上に転写することができ
る。
【００３８】以下、本発明を実施例により具体的に説明
するが、本発明はこの例に限定されるものではない。
するが、本発明はこの例に限定されるものではない。
【００３９】
【実施例】本実施例の照明装置は、光源部１及び反射型
オプティカルインテグレータ２を有する光学手段と、放
物トーリック形状の回転体の一部より構成される特殊反
射鏡である放物トーリック面ミラー（集光光学系の一
例）３と、により構成されている（図１参照）。
オプティカルインテグレータ２を有する光学手段と、放
物トーリック形状の回転体の一部より構成される特殊反
射鏡である放物トーリック面ミラー（集光光学系の一
例）３と、により構成されている（図１参照）。
【００４０】図５に示す様に、特殊反射鏡３のメリジオ
ナル方向での断面は、放物線ＰＡの一部をなしており、
この特殊反射鏡３は、頂点Ｏから対称軸Ｙに沿って所定
の距離だけ隔てた位置Ｙ0 を通る基準軸Ａｘ1 （対称軸
Ｙに垂直な軸）を中心に回転させた放物トーリック形状
の回転体の一部より構成されている。即ち、図６に示す
様に、特殊反射鏡３は、その放物トーリック形状の回転
体の二つの緯線３１、３２で挟まれる帯状領域の一部で
構成され、円弧状の形状をなしている。
ナル方向での断面は、放物線ＰＡの一部をなしており、
この特殊反射鏡３は、頂点Ｏから対称軸Ｙに沿って所定
の距離だけ隔てた位置Ｙ0 を通る基準軸Ａｘ1 （対称軸
Ｙに垂直な軸）を中心に回転させた放物トーリック形状
の回転体の一部より構成されている。即ち、図６に示す
様に、特殊反射鏡３は、その放物トーリック形状の回転
体の二つの緯線３１、３２で挟まれる帯状領域の一部で
構成され、円弧状の形状をなしている。
【００４１】光源部１は、平行光束または平行に近い光
束を供給し、この光束は反射型オプティカルインテグレ
ータ２に入射する。反射型オプティカルインテグレータ
２は、図３（ａ）及び図３（ｂ）（図３（ａ）のｄ−
ｄ’断面）に示す様に、シリンドリカルな反射面（曲面
鏡の一例）が一方向にのみ連続的に一体で形成されたも
のである。
束を供給し、この光束は反射型オプティカルインテグレ
ータ２に入射する。反射型オプティカルインテグレータ
２は、図３（ａ）及び図３（ｂ）（図３（ａ）のｄ−
ｄ’断面）に示す様に、シリンドリカルな反射面（曲面
鏡の一例）が一方向にのみ連続的に一体で形成されたも
のである。
【００４２】即ち、本実施例の反射型オプティカルイン
テグレータ２は、構造がフライアイミラーを用いた従来
の反射型オプティカルインテグレータよりも単純であ
る。また露光装置に於ける解像度の方向ムラを解消する
ために、反射面をフライアイミラーのように小さくする
必要がない。そのため、本実施例の反射型オプティカル
インテグレータ２は作製が容易である。
テグレータ２は、構造がフライアイミラーを用いた従来
の反射型オプティカルインテグレータよりも単純であ
る。また露光装置に於ける解像度の方向ムラを解消する
ために、反射面をフライアイミラーのように小さくする
必要がない。そのため、本実施例の反射型オプティカル
インテグレータ２は作製が容易である。
【００４３】また、本実施例の反射型オプティカルイン
テグレータ２は、複数の反射面が一体で形成されている
ので、反射型オプティカルインテグレータとして、複数
のフライアイミラーを用いるときのように、照明光学系
全体としてのＸ線反射率が大きく低下することがない。
この反射型オプティカルインテグレータ２は、入射する
平行光束を前記基準軸Ａｘ1 上で、サジタル方向に線状
に集光する。従って、集光場所には、前記シリンドリカ
ルな反射面（曲面鏡の一例）の数に相当する線状の光源
９の集合体からなる光源像（又は光源）Ｉが形成される
（図３（ｃ）参照）。
テグレータ２は、複数の反射面が一体で形成されている
ので、反射型オプティカルインテグレータとして、複数
のフライアイミラーを用いるときのように、照明光学系
全体としてのＸ線反射率が大きく低下することがない。
この反射型オプティカルインテグレータ２は、入射する
平行光束を前記基準軸Ａｘ1 上で、サジタル方向に線状
に集光する。従って、集光場所には、前記シリンドリカ
ルな反射面（曲面鏡の一例）の数に相当する線状の光源
９の集合体からなる光源像（又は光源）Ｉが形成される
（図３（ｃ）参照）。
【００４４】このようにして形成された光源像（又は光
源）Ｉからの光束は、前記特殊反射鏡３により反射集光
されて、被照射面は円弧状に照明される。被照射面はメ
リジオナル方向（円弧状被照射面ＢＦの円弧の半径方
向、前記Ａx0軸に平行な方向）に於いて、臨界照明さ
れ、開口数の均一性が満たされるように照明される。ま
た被照射面ＢＦは、サジタル方向にはケーラー照明さ
れ、開口数と照明強度の均一性が同時に満たされるよう
に照明される。
源）Ｉからの光束は、前記特殊反射鏡３により反射集光
されて、被照射面は円弧状に照明される。被照射面はメ
リジオナル方向（円弧状被照射面ＢＦの円弧の半径方
向、前記Ａx0軸に平行な方向）に於いて、臨界照明さ
れ、開口数の均一性が満たされるように照明される。ま
た被照射面ＢＦは、サジタル方向にはケーラー照明さ
れ、開口数と照明強度の均一性が同時に満たされるよう
に照明される。
【００４５】図４は本実施例の照明装置と、該装置を備
えた露光装置（一例）の構成及び配置を示す説明図であ
る。光源部は、レーザープラズマＸ線源４１と放物面ミ
ラー５１で構成した。レーザープラズマＸ線源４１は、
光源サイズが１００μｍ程度の点光源で、ここからＸ線
がほぼ等方的に発散する。この発散光を放物面ミラー５
１で反射させることにより、レーザープラズマＸ線源４
１から発散するＸ線を所望の断面形状の平行光束に変換
できる。これにより、高強度の平行光束又は平行に近い
光束が供給される。この光束は反射型オプティカルイン
テグレータ２に入射する。
えた露光装置（一例）の構成及び配置を示す説明図であ
る。光源部は、レーザープラズマＸ線源４１と放物面ミ
ラー５１で構成した。レーザープラズマＸ線源４１は、
光源サイズが１００μｍ程度の点光源で、ここからＸ線
がほぼ等方的に発散する。この発散光を放物面ミラー５
１で反射させることにより、レーザープラズマＸ線源４
１から発散するＸ線を所望の断面形状の平行光束に変換
できる。これにより、高強度の平行光束又は平行に近い
光束が供給される。この光束は反射型オプティカルイン
テグレータ２に入射する。
【００４６】尚、平行光束を供給する手段は、前記の様
な、光源に放物面ミラー等の曲面鏡を組み合わせたもの
に限らない。例えば、シンクロトロン放射光光源の様な
平行光に近い光を放出する光源の場合には、光源から直
接、反射型オプティカルインテグレータ２に入射させて
も良い。レーザープラズマＸ線源の場合でも、レーザー
プラズマＸ線源とインテグレータ２とを十分離して配置
することにより、放物面ミラーを用いずに直接、光源か
らオプティカルインテグレータ２に平行光に近い光を入
射させることができるが本実施例の様な配置にした方が
光の空間的利用効率が格段に高くなるので好ましい。
な、光源に放物面ミラー等の曲面鏡を組み合わせたもの
に限らない。例えば、シンクロトロン放射光光源の様な
平行光に近い光を放出する光源の場合には、光源から直
接、反射型オプティカルインテグレータ２に入射させて
も良い。レーザープラズマＸ線源の場合でも、レーザー
プラズマＸ線源とインテグレータ２とを十分離して配置
することにより、放物面ミラーを用いずに直接、光源か
らオプティカルインテグレータ２に平行光に近い光を入
射させることができるが本実施例の様な配置にした方が
光の空間的利用効率が格段に高くなるので好ましい。
【００４７】この様に、光源部は、平行光束又は平行に
近い光束を供給し、この光束は反射型オプティカルイン
テグレータ２に入射する。反射型オプティカルインテグ
レータ２を射出したＸ線は、特殊反射鏡３により反射さ
れて、マスク６上を円弧状に照明した。このとき、円弧
状の被照射面の幅（メリジオナル方向の幅）は、結像装
置７に於いて、良好な像が得られる幅よりも小さくなる
ようにした。被照射面（マスク面）はメリジオナル方向
に於いて、臨界照明され、開口数の均一性が満たされる
ように照明された。また被照射面は、サジタル方向には
ケーラー照明され、開口数と照明強度の均一性が同時に
満たされるように照明された。
近い光束を供給し、この光束は反射型オプティカルイン
テグレータ２に入射する。反射型オプティカルインテグ
レータ２を射出したＸ線は、特殊反射鏡３により反射さ
れて、マスク６上を円弧状に照明した。このとき、円弧
状の被照射面の幅（メリジオナル方向の幅）は、結像装
置７に於いて、良好な像が得られる幅よりも小さくなる
ようにした。被照射面（マスク面）はメリジオナル方向
に於いて、臨界照明され、開口数の均一性が満たされる
ように照明された。また被照射面は、サジタル方向には
ケーラー照明され、開口数と照明強度の均一性が同時に
満たされるように照明された。
【００４８】照明装置の照明光学系のメリジオナル方向
に於ける倍率（臨界照明光学系の倍率）は、２０倍とし
た。前記レーザープラズマＸ線源の光源サイズは、約１
００μｍであるので、被照射面であるマスク上の照明領
域（円弧状）の幅（メリジオナル方向の幅）は、約２ｍ
ｍとなった。本実施例の結像装置７に於いて、良好な像
が得られる幅は約２ｍｍであるため殆どの照明光は結像
装置の結像光学系に導入されて、結像に寄与した。結像
装置７に於いて、良好な像が得られる領域以外を照射す
る光は、例えばスリット等（不図示）により除去する必
要があるが、本実施例の場合は、被照射面であるマスク
上の照明領域（円弧状）の幅（メリジオナル方向の幅）
と、結像装置７に於いて、良好な像が得られる幅とが略
等しい（約２ｍｍ）ので、スリット等により除去すべき
光（Ｘ線）は極めて少なかった。そのため、本実施例で
は、Ｘ線の空間的利用効率が高い。
に於ける倍率（臨界照明光学系の倍率）は、２０倍とし
た。前記レーザープラズマＸ線源の光源サイズは、約１
００μｍであるので、被照射面であるマスク上の照明領
域（円弧状）の幅（メリジオナル方向の幅）は、約２ｍ
ｍとなった。本実施例の結像装置７に於いて、良好な像
が得られる幅は約２ｍｍであるため殆どの照明光は結像
装置の結像光学系に導入されて、結像に寄与した。結像
装置７に於いて、良好な像が得られる領域以外を照射す
る光は、例えばスリット等（不図示）により除去する必
要があるが、本実施例の場合は、被照射面であるマスク
上の照明領域（円弧状）の幅（メリジオナル方向の幅）
と、結像装置７に於いて、良好な像が得られる幅とが略
等しい（約２ｍｍ）ので、スリット等により除去すべき
光（Ｘ線）は極めて少なかった。そのため、本実施例で
は、Ｘ線の空間的利用効率が高い。
【００４９】マスク６を透過したＸ線は、倍率１／４の
結像装置７を経て、基板８上に照射された。このとき、
マスク６のパターンが基板８上に転写された。本実施例
では基板にシリコンウエハを用い、その表面に塗布した
レジストをＸ線で露光した。この状態で、マスク６と基
板８とを、図４に示す矢印の方向に走査することによっ
て、マスク全面のパターンを基板上に転写した。
結像装置７を経て、基板８上に照射された。このとき、
マスク６のパターンが基板８上に転写された。本実施例
では基板にシリコンウエハを用い、その表面に塗布した
レジストをＸ線で露光した。この状態で、マスク６と基
板８とを、図４に示す矢印の方向に走査することによっ
て、マスク全面のパターンを基板上に転写した。
【００５０】本実施例では、レーザープラズマＸ線源の
パルス発光の周波数を５００Ｈｚとし、マスクの走査速
度を２４ｍｍ／秒とした。照明光の走査方向の幅（メリ
ジオナル方向の幅）は、約２ｍｍであるため、走査によ
りマスク上の各点は、約４０パルスのＸ線で照明され
る。レーザープラズマＸ線源は、その空間的及び時間的
強度分布が必ずしも均一ではないので、各パルスのＸ線
強度は一定ではない。しかし、前記の様に走査の際に、
マスク上の各点を多数のパルスで照明することにより、
その積算値はマスク上の各点で一定となり、均一な強度
で照明することができる。
パルス発光の周波数を５００Ｈｚとし、マスクの走査速
度を２４ｍｍ／秒とした。照明光の走査方向の幅（メリ
ジオナル方向の幅）は、約２ｍｍであるため、走査によ
りマスク上の各点は、約４０パルスのＸ線で照明され
る。レーザープラズマＸ線源は、その空間的及び時間的
強度分布が必ずしも均一ではないので、各パルスのＸ線
強度は一定ではない。しかし、前記の様に走査の際に、
マスク上の各点を多数のパルスで照明することにより、
その積算値はマスク上の各点で一定となり、均一な強度
で照明することができる。
【００５１】以上の結果、長さ３０ｍｍの円弧状の露光
領域を基板上で約３５ｍｍ走査することにより、基板上
に最小パターンサイズ0.1 μｍのパターンを大面積（約
１０ｃｍ2 ）にわたって得ることができた。このような
微小パターンが大面積で得られたことは、本発明の照明
装置が露光装置の照明装置として充分な性能を持ってい
ることを示している。さらに、大面積が露光できるの
で、露光装置のスループットも大幅に向上した。
領域を基板上で約３５ｍｍ走査することにより、基板上
に最小パターンサイズ0.1 μｍのパターンを大面積（約
１０ｃｍ2 ）にわたって得ることができた。このような
微小パターンが大面積で得られたことは、本発明の照明
装置が露光装置の照明装置として充分な性能を持ってい
ることを示している。さらに、大面積が露光できるの
で、露光装置のスループットも大幅に向上した。
【００５２】尚、平行光束を供給する手段として、シン
クロトロン放射光光源を用いた場合照明装置のメリジオ
ナル方向に於ける臨界照明光学系の倍率は１よりも十分
小さくなるので、照明光の幅（メリジオナル方向の幅）
は小さくなるが、シンクロトロン放射光は連続発光の光
源であるため、走査方向に露光ムラは生じない。また、
本実施例では、照明装置のメリジオナル方向に於ける臨
界照明光学系の倍率を２０としたが、本発明はこれに限
らない。例えば、倍率をさらに大きくしてもよく、この
とき、メリジオナル方向の断面に於ける光源側の開口数
が大きくなるので、レーザープラズマＸ線源の様な発散
光源の場合では、発散するＸ線を大きな立体角で照明装
置に取り込むことができるので、照明光の強度を増大す
ることができる。
クロトロン放射光光源を用いた場合照明装置のメリジオ
ナル方向に於ける臨界照明光学系の倍率は１よりも十分
小さくなるので、照明光の幅（メリジオナル方向の幅）
は小さくなるが、シンクロトロン放射光は連続発光の光
源であるため、走査方向に露光ムラは生じない。また、
本実施例では、照明装置のメリジオナル方向に於ける臨
界照明光学系の倍率を２０としたが、本発明はこれに限
らない。例えば、倍率をさらに大きくしてもよく、この
とき、メリジオナル方向の断面に於ける光源側の開口数
が大きくなるので、レーザープラズマＸ線源の様な発散
光源の場合では、発散するＸ線を大きな立体角で照明装
置に取り込むことができるので、照明光の強度を増大す
ることができる。
【００５３】本実施例では、照明装置にスリットを設け
たが、円弧状照明領域の円弧の幅（メリジオナル方向の
幅）を、結像装置に於いて良好な像が得られる幅よりも
十分小さくすることにより、スリットを省略することも
できる。前記円弧の幅は、照明光学系の倍率調整によ
り、容易に設定できる。本実施例の反射型オプティカル
インテグレータは、従来よりも作製が容易であり、しか
もＸ線反射率が大きく低下することがなかった。
たが、円弧状照明領域の円弧の幅（メリジオナル方向の
幅）を、結像装置に於いて良好な像が得られる幅よりも
十分小さくすることにより、スリットを省略することも
できる。前記円弧の幅は、照明光学系の倍率調整によ
り、容易に設定できる。本実施例の反射型オプティカル
インテグレータは、従来よりも作製が容易であり、しか
もＸ線反射率が大きく低下することがなかった。
【００５４】また、かかる反射型オプティカルインテグ
レータを備えた照明装置では、被照射面はメリジオナル
方向に於いて、臨界照明され、開口数の均一性が満たさ
れるように照明された。また被照射面は、サジタル方向
にはケーラー照明され、開口数と照明強度の均一性が同
時に満たされるように照明された。即ち、本実施例の照
明装置によれば、被照射面を円弧状に均一な強度で照明
することができた。そのため、本実施例の照明装置を備
えた露光装置では、被照射面である円弧上の全面におい
て均一な露光量で像が得られ、その結果、高いスループ
ットで、被照射面にあるマスクのパターンを正確に基板
上に転写することができた。
レータを備えた照明装置では、被照射面はメリジオナル
方向に於いて、臨界照明され、開口数の均一性が満たさ
れるように照明された。また被照射面は、サジタル方向
にはケーラー照明され、開口数と照明強度の均一性が同
時に満たされるように照明された。即ち、本実施例の照
明装置によれば、被照射面を円弧状に均一な強度で照明
することができた。そのため、本実施例の照明装置を備
えた露光装置では、被照射面である円弧上の全面におい
て均一な露光量で像が得られ、その結果、高いスループ
ットで、被照射面にあるマスクのパターンを正確に基板
上に転写することができた。
【００５５】本実施例では、マスクとして透過型のマス
クを用いたが、反射型のマスクを用いても同様の効果が
得られた。本実施例ではＸ線の波長を１３ｎｍとし、反
射型オプティカルインテグレータ及び特殊反射鏡の反射
面には、反射率向上のためのＸ線反射多層膜（モリブデ
ンとケイ素を複数回、交互に積層したもの）をコーティ
ングした。
クを用いたが、反射型のマスクを用いても同様の効果が
得られた。本実施例ではＸ線の波長を１３ｎｍとし、反
射型オプティカルインテグレータ及び特殊反射鏡の反射
面には、反射率向上のためのＸ線反射多層膜（モリブデ
ンとケイ素を複数回、交互に積層したもの）をコーティ
ングした。
【００５６】
【発明の効果】以上の様に、本発明にかかる反射型オプ
ティカルインテグレータは、従来よりも作製が容易であ
り、しかもＸ線反射率が大きく低下することがない。ま
た、かかる反射型オプティカルインテグレータを備えた
照明装置では、被照射面はメリジオナル方向に於いて、
臨界照明され、開口数の均一性が満たされるように照明
される。また被照射面は、サジタル方向にはケーラー照
明され、開口数と照明強度の均一性が同時に満たされる
ように照明される。
ティカルインテグレータは、従来よりも作製が容易であ
り、しかもＸ線反射率が大きく低下することがない。ま
た、かかる反射型オプティカルインテグレータを備えた
照明装置では、被照射面はメリジオナル方向に於いて、
臨界照明され、開口数の均一性が満たされるように照明
される。また被照射面は、サジタル方向にはケーラー照
明され、開口数と照明強度の均一性が同時に満たされる
ように照明される。
【００５７】即ち、本発明の照明装置によれば、被照射
面を円弧状に均一な強度で照明することができる。その
ため、本発明の照明装置を備えた露光装置では、被照射
面である円弧上の全面において均一な露光量で像が得ら
れ、その結果、高いスループットで、被照射面にあるマ
スクのパターンを正確に基板上に転写することができ
る。
面を円弧状に均一な強度で照明することができる。その
ため、本発明の照明装置を備えた露光装置では、被照射
面である円弧上の全面において均一な露光量で像が得ら
れ、その結果、高いスループットで、被照射面にあるマ
スクのパターンを正確に基板上に転写することができ
る。
【図１】は本発明にかかる照明装置（一例）の光学系で
あり、光源部１、反射型オプティカルインテグレータ
２、光源像（又は光源）Ｉ、及び特殊反射鏡（集光光学
系）３のメリジオナル方向での断面図である。
あり、光源部１、反射型オプティカルインテグレータ
２、光源像（又は光源）Ｉ、及び特殊反射鏡（集光光学
系）３のメリジオナル方向での断面図である。
【図２】は本発明にかかる照明装置（一例）の光学系で
ある。（ａ）は該光学系のメリジオナル方向での断面図
であり、（ｂ）は該光学系のサジタル方向での断面図で
ある。
ある。（ａ）は該光学系のメリジオナル方向での断面図
であり、（ｂ）は該光学系のサジタル方向での断面図で
ある。
【図３】は本発明にかかる反射型オプティカルインテグ
レータの一例であり（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図、
（ｃ）は該反射型オプティカルインテグレータにより形
成された光源像（又は光源）の平面図である。
レータの一例であり（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図、
（ｃ）は該反射型オプティカルインテグレータにより形
成された光源像（又は光源）の平面図である。
【図４】は実施例の照明装置と、該装置を備えた露光装
置（一例）の構成及び配置を示す説明図である。
置（一例）の構成及び配置を示す説明図である。
【図５】は本発明にかかる照明装置の光学系（一例）で
あり、光源像（又は光源）Ｉと、特殊反射鏡（集光光学
系）３、及び被照射面の領域ＢＡ0 のメリジオナル方向
の断面図である。
あり、光源像（又は光源）Ｉと、特殊反射鏡（集光光学
系）３、及び被照射面の領域ＢＡ0 のメリジオナル方向
の断面図である。
【図６】本発明にかかる照明装置の光学系（一例）であ
り、光源像（又は光源）Ｉと、特殊反射鏡（集光光学
系）３、及び円弧状の被照射領域ＢＦの斜視図である。
り、光源像（又は光源）Ｉと、特殊反射鏡（集光光学
系）３、及び円弧状の被照射領域ＢＦの斜視図である。
【図７】は従来の照明装置（一例）の光学系である。
（ａ）は該光学系のメリジオナル方向での断面図であ
り、（ｂ）は該光学系のサジタル方向での断面図であ
る。
（ａ）は該光学系のメリジオナル方向での断面図であ
り、（ｂ）は該光学系のサジタル方向での断面図であ
る。
【図８】は従来の反射型オプティカルインテグレータ
（発散角の異方性がないもの）の一例であるフライアイ
ミラーの平面図（ａ）、断面図（ｂ）、及び該ミラーに
より形成された光源像（又は光源）の平面図（ｃ）であ
る。
（発散角の異方性がないもの）の一例であるフライアイ
ミラーの平面図（ａ）、断面図（ｂ）、及び該ミラーに
より形成された光源像（又は光源）の平面図（ｃ）であ
る。
【図９】は従来の反射型オプティカルインテグレータ
（方向によって発散角が大きく異なるもの）の一例であ
るフライアイミラーの平面図（ａ）、断面図（ｂ−１，
ｂ−２）、及び該ミラーにより形成された光源像（又は
光源）の平面図（ｃ）である。
（方向によって発散角が大きく異なるもの）の一例であ
るフライアイミラーの平面図（ａ）、断面図（ｂ−１，
ｂ−２）、及び該ミラーにより形成された光源像（又は
光源）の平面図（ｃ）である。
１・・・光源部
２・・・反射型オプティカルインテグレータ
３・・・特殊反射鏡（集光光学系）
４，４１・・・光源（一例としてＸ線源）
５，５１・・・反射鏡
６・・・マスク
７・・・結像装置
８・・・基板
ＢＦ・・・円弧状の被照射領域
Ｉ・・・光源像（又は光源）
以 上
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｇ２１Ｋ 5/02 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５３１Ａ
５３１Ｓ
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/027
G02B 5/10
G03B 27/54
G03F 7/20 521
G21K 1/06
Claims (5)
- 【請求項１】 少なくとも、所定の大きさの光源像また
は光源を形成する光源手段と、該光源手段からの光束を
集光して被照明物体を照明する集光光学系とからなる照
明装置に於いて、 前記光源手段は、平行光束を供給する光源部と、該光源
部からの平行光束により複数の光源像を形成する反射型
のオプティカルインテグレータとを有し、 該反射型のオプティカルインテグレータには、前記集光
光学系のメリジオナル方向に臨界照明をなす反射面と、
サジタル方向にケーラー照明をなす反射面を設けてあ
り、 前記集光光学系は、前記光源像または光源からの光束を
平行光束に変換して前記被照明物体上を円弧状に照明す
る特殊反射鏡を有し、 該特殊反射鏡は、放物線の頂点から該放物線の対称軸に
沿って所定の距離だけ隔てた位置を該対称軸に対して垂
直に通る基準軸を中心に回転させた放物トーリック形状
の回転体の一部より構成されてなることを特徴とする照
明装置。 - 【請求項２】 前記反射型のオプティカルインテグレー
タには、複数のシリンドリカルな反射面が一方向にのみ
連続的に一体で形成されてなることを特徴とする請求項
１記載の照明装置。 - 【請求項３】 前記反射型のオプティカルインテグレー
タ及び前記特殊反射鏡の反射面に、Ｘ線反射多層膜を設
けたことを特徴とする請求項１又は２記載の照明装置。 - 【請求項４】 前記Ｘ線反射多層膜が、モリブデン／ケ
イ素、モリブデン／ケイ素化合物、ルテニウム／ケイ
素、ルテニウム／ケイ素化合物、ロジウム／ケイ素、又
はロジウム／ケイ素化合物の組み合わせのうち、いずれ
か一つの組み合わせで、交互に複数回積層したものによ
り形成されてなることを特徴とする請求項３記載の照明
装置。 - 【請求項５】 請求項１〜４記載の照明装置を備えた露
光装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02556594A JP3371510B2 (ja) | 1994-02-23 | 1994-02-23 | 照明装置及び露光装置 |
| US08/392,526 US5677939A (en) | 1994-02-23 | 1995-02-23 | Illuminating apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02556594A JP3371510B2 (ja) | 1994-02-23 | 1994-02-23 | 照明装置及び露光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07235470A JPH07235470A (ja) | 1995-09-05 |
| JP3371510B2 true JP3371510B2 (ja) | 2003-01-27 |
Family
ID=12169461
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02556594A Expired - Lifetime JP3371510B2 (ja) | 1994-02-23 | 1994-02-23 | 照明装置及び露光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3371510B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3706691B2 (ja) * | 1996-08-26 | 2005-10-12 | キヤノン株式会社 | Ｘ線縮小投影露光装置及びこれを用いた半導体デバイス製造方法 |
| JP3547591B2 (ja) * | 1997-07-29 | 2004-07-28 | アルプス電気株式会社 | 反射体および反射型液晶表示装置 |
| JP4551666B2 (ja) * | 2004-02-19 | 2010-09-29 | キヤノン株式会社 | 照明装置及び露光装置 |
| JP2006253487A (ja) * | 2005-03-11 | 2006-09-21 | Nikon Corp | 照明装置、投影露光方法、投影露光装置、及びマイクロデバイスの製造方法 |
| JP5241270B2 (ja) * | 2008-02-27 | 2013-07-17 | キヤノン株式会社 | 照明光学系、これを用いた露光装置及びデバイス製造方法 |
-
1994
- 1994-02-23 JP JP02556594A patent/JP3371510B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07235470A (ja) | 1995-09-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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