JP3371511B2 - 照明装置及び投影露光装置 - Google Patents
照明装置及び投影露光装置Info
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- JP3371511B2 JP3371511B2 JP02556894A JP2556894A JP3371511B2 JP 3371511 B2 JP3371511 B2 JP 3371511B2 JP 02556894 A JP02556894 A JP 02556894A JP 2556894 A JP2556894 A JP 2556894A JP 3371511 B2 JP3371511 B2 JP 3371511B2
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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
- 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
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- 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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- 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（本願出願時、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（本願出願時、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）１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）１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）１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）１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）１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）１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）１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）１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）１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）１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）１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）１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）１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）１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）１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）１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）１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）１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）１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）１からの平行光束２１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２１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）１からの平行光束２２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）１からの平行光束２１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２１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）１からの平行光束２２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）１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）１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）１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）１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）１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）１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）１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）１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）１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）１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】さらに具体的に説明すると、光源像（又は
光源）１から発散するＸ線のメリジオナル方向の発散角
は、照明領域の幅及び、光源像（又は光源）１と特殊反
射鏡３との距離で決まる。例えば、照明領域の幅を２ｍ
ｍ、前記距離を１２０ｍｍとすると、発散角は約１°と
なる。
光源）１から発散するＸ線のメリジオナル方向の発散角
は、照明領域の幅及び、光源像（又は光源）１と特殊反
射鏡３との距離で決まる。例えば、照明領域の幅を２ｍ
ｍ、前記距離を１２０ｍｍとすると、発散角は約１°と
なる。
【００１４】一方、光源像（又は光源）のサジタル方向
の発散角は、より小さな半径の円で、より大きな円弧の
長さを得ようとすると（実際、この方が結像光学系の反
射鏡を小さくすることができるので好ましい）、メリジ
オナル方向での発散角よりもずっと大きくすることにな
る。この場合、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。例えば、図７に示すようなシリンドリカルミラー
を複数個並べた反射鏡を二個以上用いて、図８に示すよ
うに、それぞれを直交させた状態に配置すれば、サジタ
ル方向とメリジオナル方向とで発散角を大きく相違させ
ることができる。
の発散角は、より小さな半径の円で、より大きな円弧の
長さを得ようとすると（実際、この方が結像光学系の反
射鏡を小さくすることができるので好ましい）、メリジ
オナル方向での発散角よりもずっと大きくすることにな
る。この場合、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。例えば、図７に示すようなシリンドリカルミラー
を複数個並べた反射鏡を二個以上用いて、図８に示すよ
うに、それぞれを直交させた状態に配置すれば、サジタ
ル方向とメリジオナル方向とで発散角を大きく相違させ
ることができる。
【００１５】つまり、インテグレータ４ａはメリジオナ
ル方向に、インテグレータ４ｂはサジタル方向に、各々
Ｘ線を集光して、さらにその焦点位置を光源像（又は光
源）１上となるように構成すると、メリジオナル方向と
サジタル方向とで異なった発散角を有する光源像（又は
光源）１が形成される。
ル方向に、インテグレータ４ｂはサジタル方向に、各々
Ｘ線を集光して、さらにその焦点位置を光源像（又は光
源）１上となるように構成すると、メリジオナル方向と
サジタル方向とで異なった発散角を有する光源像（又は
光源）１が形成される。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図９に示す
様に、オプティカルインテグレータにより形成される光
源像（又は光源）１から射出（出射）するＸ線２に於い
て、サジタル方向（紙面方向）での平行光束についてみ
ると、射出角が０度の時の平行光束２１の径をＰ（０）
＝ｑとすると、射出角がθの時の平行光束２３の径はＰ
（θ）＝ｑＣＯＳθとなり、射出角θが大きくなるに従
い、紙面方向の光束径Ｐ（θ）が小さくなる。
様に、オプティカルインテグレータにより形成される光
源像（又は光源）１から射出（出射）するＸ線２に於い
て、サジタル方向（紙面方向）での平行光束についてみ
ると、射出角が０度の時の平行光束２１の径をＰ（０）
＝ｑとすると、射出角がθの時の平行光束２３の径はＰ
（θ）＝ｑＣＯＳθとなり、射出角θが大きくなるに従
い、紙面方向の光束径Ｐ（θ）が小さくなる。
【００１７】従って、射出角が０度の時の平行光束２１
の断面は、図１０（ａ）に示す様にほぼ円形状となるの
に対して、射出角がθの時の平行光束２３の断面は、図
１０（ｂ）に示す様に、メリジオナル方向ではＰ（０）
の長径を有し、サジタル方向ではＰ（θ）の短径を有す
る楕円形状となる。この結果、射出角が０度の平行光束
２１が特殊反射鏡３により集光作用を受けたときの集光
光束の集光状態は、被照射面上に形成される円弧照明領
域ＢＦ内の集光点ｐ1 に対して、常に等しい角度θを張
りながら円錐状に集光されるのに対し、射出角がθの平
行光束２３が特殊反射鏡３により集光作用を受けたとき
の集光光束の集光状態は、楕円錘状に集光されて、被照
射面上の円弧照明領域ＢＦ内に集光点ｐ2 が形成される
（図１１参照）。
の断面は、図１０（ａ）に示す様にほぼ円形状となるの
に対して、射出角がθの時の平行光束２３の断面は、図
１０（ｂ）に示す様に、メリジオナル方向ではＰ（０）
の長径を有し、サジタル方向ではＰ（θ）の短径を有す
る楕円形状となる。この結果、射出角が０度の平行光束
２１が特殊反射鏡３により集光作用を受けたときの集光
光束の集光状態は、被照射面上に形成される円弧照明領
域ＢＦ内の集光点ｐ1 に対して、常に等しい角度θを張
りながら円錐状に集光されるのに対し、射出角がθの平
行光束２３が特殊反射鏡３により集光作用を受けたとき
の集光光束の集光状態は、楕円錘状に集光されて、被照
射面上の円弧照明領域ＢＦ内に集光点ｐ2 が形成される
（図１１参照）。
【００１８】このため、集光点ｐ2 の半径方向Ｒでは、
集光点ｐ2 に対する集光光束の張る角度は、上記平行光
束２１の集光光束と等しくなるが、集光点ｐ2 の接線方
向Ｔでは集光点ｐ2 に対する集光光束の張る角度は、集
光点ｐ2 の半径方向Ｒの場合よりも小さくなる（ＣＯＳ
θ倍となる）という問題点がある。また、この問題点
は、サジタル方向に対して射出角θが大きい平行光束に
ついて顕著となる。
集光点ｐ2 に対する集光光束の張る角度は、上記平行光
束２１の集光光束と等しくなるが、集光点ｐ2 の接線方
向Ｔでは集光点ｐ2 に対する集光光束の張る角度は、集
光点ｐ2 の半径方向Ｒの場合よりも小さくなる（ＣＯＳ
θ倍となる）という問題点がある。また、この問題点
は、サジタル方向に対して射出角θが大きい平行光束に
ついて顕著となる。
【００１９】このような、断面形状の異なる平行光束を
集光する照明装置で被照明物体を照明し、さらにその像
を結像装置で結像させると、一般に、その解像度は像面
内で不均一になる。これは、被照明物体の一部が結像光
学系の要求する開口数を満たさない条件で照明されるた
めに生じる。このような問題点を解決する方法として、
新たに再結像光学系を設ける方法がある（特願平４−３
１６７１７参照）。しかし、この光学系は複数個のレン
ズで構成されるため、レンズが使用できないＸ線領域で
は役に立たない。また、この光学系を全て反射鏡で構成
したとしても、反射鏡が多数個必要となる為、反射後に
得られるＸ線光量は極めて小さくなってしまう。
集光する照明装置で被照明物体を照明し、さらにその像
を結像装置で結像させると、一般に、その解像度は像面
内で不均一になる。これは、被照明物体の一部が結像光
学系の要求する開口数を満たさない条件で照明されるた
めに生じる。このような問題点を解決する方法として、
新たに再結像光学系を設ける方法がある（特願平４−３
１６７１７参照）。しかし、この光学系は複数個のレン
ズで構成されるため、レンズが使用できないＸ線領域で
は役に立たない。また、この光学系を全て反射鏡で構成
したとしても、反射鏡が多数個必要となる為、反射後に
得られるＸ線光量は極めて小さくなってしまう。
【００２０】そこで、本発明は、前記の問題点を解決
し、従来よりも格段に照明効率が高く円弧状に形成され
る照明領域での開口数が照明位置によらず、ほぼ一様と
なる高性能な照明装置、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。
し、従来よりも格段に照明効率が高く円弧状に形成され
る照明領域での開口数が照明位置によらず、ほぼ一様と
なる高性能な照明装置、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、反射域と非反射域を設けたオプティカルインテグレ
ータとを有し、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、反射域と非反射域を設けたオプティカルインテグレ
ータとを有し、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「前記オプティカル
インテグレータの反射域がＸ線反射用多層膜により形成
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Ｘ線反射用多層膜が、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、ロジウム／ケイ素化
合物の各組み合わせのうち、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２記載の照明装置（請求項３）」
を提供する。
インテグレータの反射域がＸ線反射用多層膜により形成
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Ｘ線反射用多層膜が、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、ロジウム／ケイ素化
合物の各組み合わせのうち、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「前記オプティカル
インテグレータの非反射域がＸ線吸収膜により形成され
てなることを特徴とする請求項２記載の照明装置（請求
項４）」を提供する。また、本発明は第五に「前記Ｘ線
吸収膜が、ニッケル、銀、カドミウム、コバルト、銅、
鉄、インジウム、ニッケル、白金、アンチモン、スズ、
テルル、又は亜鉛により、或いはこれらを主成分とする
物質により、形成されてなることを特徴とする請求項４
記載の照明装置（請求項５）」を提供する。
インテグレータの非反射域がＸ線吸収膜により形成され
てなることを特徴とする請求項２記載の照明装置（請求
項４）」を提供する。また、本発明は第五に「前記Ｘ線
吸収膜が、ニッケル、銀、カドミウム、コバルト、銅、
鉄、インジウム、ニッケル、白金、アンチモン、スズ、
テルル、又は亜鉛により、或いはこれらを主成分とする
物質により、形成されてなることを特徴とする請求項４
記載の照明装置（請求項５）」を提供する。
【００２４】また、本発明は第六に「請求項１〜５記載
の照明装置を備えた露光装置（請求項６）」を提供す
る。
の照明装置を備えた露光装置（請求項６）」を提供す
る。
【００２５】
【作用】図５に示す様に、本発明にかかる特殊反射鏡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。
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。
【００２６】図１は本発明にかかる照明装置の一例であ
り、光源像（又は光源）１と、特殊反射鏡（集光光学系
の一例）３のサジタル方向の部分断面図を示している。
ここで、光源像（又は光源）１から射出（出射）する平
行光束２１、２２、２３は、その光束径が全て等しく
（又は略等しく）なるようにしてある。つまり、光源像
（又は光源）１のうち、サジタル方向の幅がｑ（０）で
ある光源像（又は光源）部分から射出することにより、
射出角が０度の平行光束２１は、幅ｐ（０）の光束を形
成する。
り、光源像（又は光源）１と、特殊反射鏡（集光光学系
の一例）３のサジタル方向の部分断面図を示している。
ここで、光源像（又は光源）１から射出（出射）する平
行光束２１、２２、２３は、その光束径が全て等しく
（又は略等しく）なるようにしてある。つまり、光源像
（又は光源）１のうち、サジタル方向の幅がｑ（０）で
ある光源像（又は光源）部分から射出することにより、
射出角が０度の平行光束２１は、幅ｐ（０）の光束を形
成する。
【００２７】また、光源像（又は光源）１のうち、サジ
タル方向の幅がｑ（φ）である光源像（又は光源）部分
から射出することにより、角度φで射出する平行光束２
３は、幅ｐ（φ）の光束を形成する。更に、光源像（又
は光源）１のうち、サジタル方向の幅がｑ（θ）である
光源像（又は光源）部分から射出することにより、角度
θで射出する平行光束２２は、幅ｐ（θ）の光束を形成
する。
タル方向の幅がｑ（φ）である光源像（又は光源）部分
から射出することにより、角度φで射出する平行光束２
３は、幅ｐ（φ）の光束を形成する。更に、光源像（又
は光源）１のうち、サジタル方向の幅がｑ（θ）である
光源像（又は光源）部分から射出することにより、角度
θで射出する平行光束２２は、幅ｐ（θ）の光束を形成
する。
【００２８】そして、平行光束の各幅であるｐ（０）、
ｐ（θ）、ｐ（φ）が等しく（又は略等しく）なるよう
に、光源像（又は光源）部分のサジタル方向の各幅ｑ
（０）、ｑ（θ）、ｑ（φ）をそれぞれ決めている。前
記条件を満足する光源像（又は光源）１について以下に
説明する。まず、光源像（又は光源）１の中心Ｏと、そ
の中心Ｏからサジタル方向にｑ（０）／２の距離にある
点Ｓ2 との間にある点光源は、光（例えば、Ｘ線等）を
発散角２φで射出する。また、これより外側、つまり点
Ｓ2 と光源像（又は光源）の中心Ｏからサジタル方向に
ｑ（φ）／２の距離の点Ｓ1 との間にある点光源は、θ
を０＜θ＜φを満足する任意の角度とすると、射出角度
θと射出角度φとの間の角度で光（例えば、Ｘ線等）を
射出する。
ｐ（θ）、ｐ（φ）が等しく（又は略等しく）なるよう
に、光源像（又は光源）部分のサジタル方向の各幅ｑ
（０）、ｑ（θ）、ｑ（φ）をそれぞれ決めている。前
記条件を満足する光源像（又は光源）１について以下に
説明する。まず、光源像（又は光源）１の中心Ｏと、そ
の中心Ｏからサジタル方向にｑ（０）／２の距離にある
点Ｓ2 との間にある点光源は、光（例えば、Ｘ線等）を
発散角２φで射出する。また、これより外側、つまり点
Ｓ2 と光源像（又は光源）の中心Ｏからサジタル方向に
ｑ（φ）／２の距離の点Ｓ1 との間にある点光源は、θ
を０＜θ＜φを満足する任意の角度とすると、射出角度
θと射出角度φとの間の角度で光（例えば、Ｘ線等）を
射出する。
【００２９】本発明にかかる照明装置について、図２の
オプティカルインテグレータ（本発明にかかるオプティ
カルインテグレータの一例）の部分断面図を用いてさら
に詳しく説明する。図２は、オプティカルインテグレー
タ４のサジタル面での部分断面図を示している。図２で
は、オプティカルインテグレータ４が対称軸Ａ0 を中心
に対称形を成しているとして、その片側半分のみを示し
ている。また図２では、説明し易いように、オプティカ
ルインテグレータ４を構成する複数の曲面反射鏡（以
下、曲面鏡という）のうち、その一部のみを示してい
る。即ち、実際には曲面鏡は互いに隣接するように、多
数配置される場合が多い。
オプティカルインテグレータ（本発明にかかるオプティ
カルインテグレータの一例）の部分断面図を用いてさら
に詳しく説明する。図２は、オプティカルインテグレー
タ４のサジタル面での部分断面図を示している。図２で
は、オプティカルインテグレータ４が対称軸Ａ0 を中心
に対称形を成しているとして、その片側半分のみを示し
ている。また図２では、説明し易いように、オプティカ
ルインテグレータ４を構成する複数の曲面反射鏡（以
下、曲面鏡という）のうち、その一部のみを示してい
る。即ち、実際には曲面鏡は互いに隣接するように、多
数配置される場合が多い。
【００３０】曲面鏡が図２に示した様な凸面の場合は、
光源像（又は光源、不図示）は紙面上において、反射面
の左側に形成される。逆に凹面の場合は、光源像（又は
光源不図示）は紙面上において反射面の右側に形成され
る。曲面鏡４１は、オプティカルインテグレータ４の対
称軸Ａ0 上にあるが、この曲面鏡に入射した光（例え
ば、Ｘ線等）は、発散角２φの発散光となって射出され
る。対称軸Ａ0 からｑ（０）／２の位置にある曲面鏡４
２の場合も曲面鏡４１と同様に、入射した光（例えば、
Ｘ線等）は、発散角２φの発散光となって射出される。
一方、対称軸Ａ0 からｑ（φ）／２の位置にある曲面鏡
４４では、光（例えば、Ｘ線等）を射出角度φでのみ反
射し、その他の角度では反射しないようになっている。
さらに、曲面鏡４２と曲面鏡４４の間にある曲面鏡４３
は、射出角度がθとφの間でのみ光（例えば、Ｘ線等）
が反射する。
光源像（又は光源、不図示）は紙面上において、反射面
の左側に形成される。逆に凹面の場合は、光源像（又は
光源不図示）は紙面上において反射面の右側に形成され
る。曲面鏡４１は、オプティカルインテグレータ４の対
称軸Ａ0 上にあるが、この曲面鏡に入射した光（例え
ば、Ｘ線等）は、発散角２φの発散光となって射出され
る。対称軸Ａ0 からｑ（０）／２の位置にある曲面鏡４
２の場合も曲面鏡４１と同様に、入射した光（例えば、
Ｘ線等）は、発散角２φの発散光となって射出される。
一方、対称軸Ａ0 からｑ（φ）／２の位置にある曲面鏡
４４では、光（例えば、Ｘ線等）を射出角度φでのみ反
射し、その他の角度では反射しないようになっている。
さらに、曲面鏡４２と曲面鏡４４の間にある曲面鏡４３
は、射出角度がθとφの間でのみ光（例えば、Ｘ線等）
が反射する。
【００３１】曲面鏡４３について、図３を用いてさらに
詳しく説明する。図３は曲面鏡４３のサジタル面での断
面図である。曲面鏡４３の表面には、光（例えば、Ｘ線
等）が反射する反射域（反射部）５と、前記光が反射し
ない非反射域（非反射部）６が設けられている。例え
ば、光がＸ線の場合に、非反射域６を設けるに当たって
は、Ｘ線が反射しないように曲面鏡の表面に多層膜を形
成しない（或いは多層膜を除去する）ようにしてもよい
し、図３に示した様に、Ｘ線を吸収し易い物質からなる
吸収体７を前記多層膜の表面に形成しても良い。
詳しく説明する。図３は曲面鏡４３のサジタル面での断
面図である。曲面鏡４３の表面には、光（例えば、Ｘ線
等）が反射する反射域（反射部）５と、前記光が反射し
ない非反射域（非反射部）６が設けられている。例え
ば、光がＸ線の場合に、非反射域６を設けるに当たって
は、Ｘ線が反射しないように曲面鏡の表面に多層膜を形
成しない（或いは多層膜を除去する）ようにしてもよい
し、図３に示した様に、Ｘ線を吸収し易い物質からなる
吸収体７を前記多層膜の表面に形成しても良い。
【００３２】角度θは、吸収体７の幅ｍの大きさで決ま
り、θとｍは曲面鏡の反射面の曲率半径をｒとすると、
（１）式の関係になる。 ｍ＝２ｒ・ｓｉｎ（θ／２）・・・（１） 即ち、吸収体７の幅ｍを調整することにより、θを０か
らφの間の任意の値にすることができる。
り、θとｍは曲面鏡の反射面の曲率半径をｒとすると、
（１）式の関係になる。 ｍ＝２ｒ・ｓｉｎ（θ／２）・・・（１） 即ち、吸収体７の幅ｍを調整することにより、θを０か
らφの間の任意の値にすることができる。
【００３３】また、図１に於ける、Ｐ（θ）が０＜θ＜
φの範囲で常に一定の値をとるようにするためには、
（２）式の関係を成立させればよい。 ｑ（０）＝ｑ（φ）・ｃｏｓφ＝ｑ（θ）・ｃｏｓθ・・・（２） この（２）式から次に示す（３）式が得られる。 ｃｏｓθ＝ｑ（０）／ｑ（θ）＝ｑ（０）／｛ｑ（０）＋２ｘ｝・・（３） なお、式中のｘは図２に示された距離ｘである。
φの範囲で常に一定の値をとるようにするためには、
（２）式の関係を成立させればよい。 ｑ（０）＝ｑ（φ）・ｃｏｓφ＝ｑ（θ）・ｃｏｓθ・・・（２） この（２）式から次に示す（３）式が得られる。 ｃｏｓθ＝ｑ（０）／ｑ（θ）＝ｑ（０）／｛ｑ（０）＋２ｘ｝・・（３） なお、式中のｘは図２に示された距離ｘである。
【００３４】従って、図２に示した曲面鏡４３におい
て、θが距離ｘとの間で（４）式の関係を満たすとき、
Ｐ（θ）は常に一定となって、その値はｑ（０）にな
る。 θ＝ｃｏｓ-1〔ｑ（０）／｛ｑ（０）＋２ｘ｝〕・・・（４） さらに、このようなθを得るためには、吸収体７の幅ｍ
を（１）式で与えられる値にすると良い。
て、θが距離ｘとの間で（４）式の関係を満たすとき、
Ｐ（θ）は常に一定となって、その値はｑ（０）にな
る。 θ＝ｃｏｓ-1〔ｑ（０）／｛ｑ（０）＋２ｘ｝〕・・・（４） さらに、このようなθを得るためには、吸収体７の幅ｍ
を（１）式で与えられる値にすると良い。
【００３５】このようなオプティカルインテグレータを
用いることにより、光源像（又は光源）からは同じ断面
形状を有する平行光束が各射出角度に射出される。従っ
て、本発明にかかる照明装置は、従来の照明装置に比較
して反射鏡を増やさずに（Ｘ線光量を低下させずに）、
被照明面をどの位置に於いても同じ開口数で照明するこ
とができる。即ち、ケーラー照明でテレセントリック性
を維持しながら、被照射面を円弧状に均一な開口数で照
明することができる。
用いることにより、光源像（又は光源）からは同じ断面
形状を有する平行光束が各射出角度に射出される。従っ
て、本発明にかかる照明装置は、従来の照明装置に比較
して反射鏡を増やさずに（Ｘ線光量を低下させずに）、
被照明面をどの位置に於いても同じ開口数で照明するこ
とができる。即ち、ケーラー照明でテレセントリック性
を維持しながら、被照射面を円弧状に均一な開口数で照
明することができる。
【００３６】なお、前記Ｘ線反射用多層膜は、使用する
Ｘ線に対して反射率が高くなるように、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、ロ
ジウム／ケイ素化合物の各組み合わせのうち、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１３ｎｍのＸ線使
用の場合に好ましい）。
Ｘ線に対して反射率が高くなるように、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、ロ
ジウム／ケイ素化合物の各組み合わせのうち、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１３ｎｍのＸ線使
用の場合に好ましい）。
【００３７】また、前記Ｘ線吸収膜は、使用するＸ線に
対して吸収率の高い物質により形成することが好まし
い。例えば、ニッケル（特に、好ましい）、銀、カドミ
ウム、コバルト、銅、鉄、インジウム、ニッケル、白
金、アンチモン、スズ、テルル、又は亜鉛により、或い
はこれらを主成分とする物質により、Ｘ線吸収膜を形成
することが好ましい（特に、波長１３ｎｍのＸ線使用の
場合に好ましい）。
対して吸収率の高い物質により形成することが好まし
い。例えば、ニッケル（特に、好ましい）、銀、カドミ
ウム、コバルト、銅、鉄、インジウム、ニッケル、白
金、アンチモン、スズ、テルル、又は亜鉛により、或い
はこれらを主成分とする物質により、Ｘ線吸収膜を形成
することが好ましい（特に、波長１３ｎｍのＸ線使用の
場合に好ましい）。
【００３８】オプティカルインテグレータを構成する反
射曲面は、シリンドリカルミラーの他にフライアイミラ
ーによっても形成できる。以上の様に、本発明の照明装
置によれば、ケーラー照明でテレセントリック性を維持
しながら、被照射面を円弧状に均一な開口数で照明する
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
な解像度で像が得られ、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。
射曲面は、シリンドリカルミラーの他にフライアイミラ
ーによっても形成できる。以上の様に、本発明の照明装
置によれば、ケーラー照明でテレセントリック性を維持
しながら、被照射面を円弧状に均一な開口数で照明する
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
な解像度で像が得られ、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。
【００３９】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。
【００４０】
【実施例】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。本実施例の照明装置は、光源部８及び反射型オプテ
ィカルインテグレータ４ａ、４ｂを有する光源手段と、
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。
た露光装置（一例）の構成及び配置を示す説明図であ
る。本実施例の照明装置は、光源部８及び反射型オプテ
ィカルインテグレータ４ａ、４ｂを有する光源手段と、
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。
【００４１】図５に示す様に、本発明にかかる特殊反射
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。
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。
【００４２】光源部８は、レーザープラズマＸ線源８１
と放物面ミラー８２で構成した。レーザープラズマＸ線
源８１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８２で反射させることにより、レーザープラズ
マＸ線源８１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４ａに入射する。
と放物面ミラー８２で構成した。レーザープラズマＸ線
源８１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８２で反射させることにより、レーザープラズ
マＸ線源８１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４ａに入射する。
【００４３】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４ａ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４ａ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
源からインテグレータ４ａ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４ａ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４ａ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
源からインテグレータ４ａ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。
【００４４】この様に、光源部８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４ａに入射し、更にその反射光は反射型オ
プティカルインテグレータ４ｂに入射する。反射型オプ
ティカルインテグレータ４ａは、図７（ａ）に示す様な
複数の凹面を有するシリンドリカルミラーの集合体から
なり、入射する平行光束をメリジオナル方向に集光す
る。また、反射型オプティカルインテグレータ４ｂは、
図７（ｂ）に示す様な複数の凸面を有するシリンドリカ
ルミラーの集合体からなり、入射する平行光束をサジタ
ル方向に集光する。
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４ａに入射し、更にその反射光は反射型オ
プティカルインテグレータ４ｂに入射する。反射型オプ
ティカルインテグレータ４ａは、図７（ａ）に示す様な
複数の凹面を有するシリンドリカルミラーの集合体から
なり、入射する平行光束をメリジオナル方向に集光す
る。また、反射型オプティカルインテグレータ４ｂは、
図７（ｂ）に示す様な複数の凸面を有するシリンドリカ
ルミラーの集合体からなり、入射する平行光束をサジタ
ル方向に集光する。
【００４５】例えば、反射型オプティカルインテグレー
タ４ｂを構成するシリンドリカルミラーの径ｔ1 （図２
参照）を約２２μｍ、高さｔ2 を約1.5 μｍとすること
により、その発散角２φは約６０度となる。反射型オプ
ティカルインテグレータ４ｂは、図３に示す様に、その
反射面に非反射領域（非反射部）６を設けてある。本実
施例では、この非反射領域６をＸ線の吸収体（膜厚約４
０ｎｍのニッケル膜の層）７で形成した。Ｘ線の波長が
１３ｎｍの場合、前記吸収体による反射率は、反射面に
よる反射率の１００分の１以下に減少した。
タ４ｂを構成するシリンドリカルミラーの径ｔ1 （図２
参照）を約２２μｍ、高さｔ2 を約1.5 μｍとすること
により、その発散角２φは約６０度となる。反射型オプ
ティカルインテグレータ４ｂは、図３に示す様に、その
反射面に非反射領域（非反射部）６を設けてある。本実
施例では、この非反射領域６をＸ線の吸収体（膜厚約４
０ｎｍのニッケル膜の層）７で形成した。Ｘ線の波長が
１３ｎｍの場合、前記吸収体による反射率は、反射面に
よる反射率の１００分の１以下に減少した。
【００４６】また、本実施例では、前記吸収体をリフト
オフ法で形成した。つまり、反射型オプティカルインテ
グレータ４ｂの表面に所望のレジストパターンを形成
し、吸収体を形成する表面以外をマスキングして、蒸着
法やスパッタリング法等の真空薄膜形成法により吸収体
の薄膜を形成した。そして、レジスト及びレジスト上に
積層した薄膜を溶剤等で除去することにより、所望のパ
ターンを有する吸収体が得られた。
オフ法で形成した。つまり、反射型オプティカルインテ
グレータ４ｂの表面に所望のレジストパターンを形成
し、吸収体を形成する表面以外をマスキングして、蒸着
法やスパッタリング法等の真空薄膜形成法により吸収体
の薄膜を形成した。そして、レジスト及びレジスト上に
積層した薄膜を溶剤等で除去することにより、所望のパ
ターンを有する吸収体が得られた。
【００４７】レジストパターンは、ステッパー等を用い
ることにより、極めて精密なパターンに作製することが
できた。従って、吸収体の幅ｍ（図３参照）を精密に制
御できた。そのため、光源像（又は光源）から発散する
平行光束の幅Ｐ（θ）も高い精度で均一にすることがで
きた。即ち、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）から各方向に、等しい断面形状
を有する平行光束が射出された。
ることにより、極めて精密なパターンに作製することが
できた。従って、吸収体の幅ｍ（図３参照）を精密に制
御できた。そのため、光源像（又は光源）から発散する
平行光束の幅Ｐ（θ）も高い精度で均一にすることがで
きた。即ち、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）から各方向に、等しい断面形状
を有する平行光束が射出された。
【００４８】反射型オプティカルインテグレータ４ａ、
４ｂにより形成された光源像（又は光源）からの光束
は、特殊反射鏡３により反射集光された。これにより、
被照明面（マスク９の表面）は円弧状にケーラー照明さ
れ、しかも被照明面は均一な開口数で照明された。マス
ク９を透過したＸ線は結像装置１０を経て、基板１１上
に照射された。このとき、マスク９のパターンが基板１
１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９と基板１１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。
４ｂにより形成された光源像（又は光源）からの光束
は、特殊反射鏡３により反射集光された。これにより、
被照明面（マスク９の表面）は円弧状にケーラー照明さ
れ、しかも被照明面は均一な開口数で照明された。マス
ク９を透過したＸ線は結像装置１０を経て、基板１１上
に照射された。このとき、マスク９のパターンが基板１
１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９と基板１１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。
【００４９】以上の結果、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。従来の照明装置を備えた露光装置
では、照明光の開口数が不均一であったため解像力も不
均一となり、前記のような微細パターンを大面積で得る
事は極めて困難であった。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する。
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。従来の照明装置を備えた露光装置
では、照明光の開口数が不均一であったため解像力も不
均一となり、前記のような微細パターンを大面積で得る
事は極めて困難であった。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する。
【００５０】なお、露光光として使用するＸ線の波長を
１３ｎｍとしたので、前記の反射鏡には、すべて反射率
向上のための多層膜（モリブデンとケイ素を交互に複数
回積層した膜）をコーティングした。このとき、耐熱性
の高い多層膜として、モリブデンとケイ素化合物（例え
ば、炭化ケイ素）を交互に複数回積層した膜をコーティ
ングしてもよい。
１３ｎｍとしたので、前記の反射鏡には、すべて反射率
向上のための多層膜（モリブデンとケイ素を交互に複数
回積層した膜）をコーティングした。このとき、耐熱性
の高い多層膜として、モリブデンとケイ素化合物（例え
ば、炭化ケイ素）を交互に複数回積層した膜をコーティ
ングしてもよい。
【００５１】また、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。また、本実施例では、反射型オプティカ
ルインテグレータを構成する反射曲面をシリンドリカル
ミラーとしたが、フライアイミラーとしてもよい。ま
た、本実施例では反射型オプティカルインテグレータを
２個使用した場合を取りあげたが、本発明はこれに限ら
ない。つまり、反射型オプティカルインテグレータの表
面に非反射部を設けることにより、その発散角を制限或
いは調整している照明装置は、本発明の範囲内である。
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。また、本実施例では、反射型オプティカ
ルインテグレータを構成する反射曲面をシリンドリカル
ミラーとしたが、フライアイミラーとしてもよい。ま
た、本実施例では反射型オプティカルインテグレータを
２個使用した場合を取りあげたが、本発明はこれに限ら
ない。つまり、反射型オプティカルインテグレータの表
面に非反射部を設けることにより、その発散角を制限或
いは調整している照明装置は、本発明の範囲内である。
【００５２】さらに、オプティカルインテグレータの吸
収体或いは非反射部の形成はリフトオフ法に限らず、一
般的なフォトリソグラフィーによる形成でもよい。
収体或いは非反射部の形成はリフトオフ法に限らず、一
般的なフォトリソグラフィーによる形成でもよい。
【００５３】
【発明の効果】以上の様に、本発明の照明装置によれ
ば、ケーラー照明でテレセントリック性を維持しなが
ら、被照射面を円弧状に均一な開口数で照明することが
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解像
度で像が得られ、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。
ば、ケーラー照明でテレセントリック性を維持しなが
ら、被照射面を円弧状に均一な開口数で照明することが
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解像
度で像が得られ、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の光学系（一例）で
あり、光源像（又は光源）１と、特殊反射鏡３からなる
集光光学系のサジタル方向の部分断面図である。
あり、光源像（又は光源）１と、特殊反射鏡３からなる
集光光学系のサジタル方向の部分断面図である。
【図２】は本発明の照明装置にかかるオプティカルイン
テグレータの一例であり、該オプティカルインテグレー
タのサジタル方向での部分断面図である。
テグレータの一例であり、該オプティカルインテグレー
タのサジタル方向での部分断面図である。
【図３】は本発明の照明装置にかかるオプティカルイン
テグレータの一例であるオプティカルインテグレータを
構成する曲面反射鏡のサジタル方向での断面図である。
テグレータの一例であるオプティカルインテグレータを
構成する曲面反射鏡のサジタル方向での断面図である。
【図４】は実施例の照明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。
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）１と、特殊反射鏡（集光光学
系の一例）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）１と、特殊反射鏡（集光光学
系の一例）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】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）１と、特殊反射鏡（集光光学
系の一例）３、及び円弧状の被照射領域ＢＦの斜示図で
ある。
あり、光源像（又は光源）１と、特殊反射鏡（集光光学
系の一例）３、及び円弧状の被照射領域ＢＦの斜示図で
ある。
【図７】はオプティカルインテグレータの例を示す斜視
図である。
図である。
【図８】は従来の照明装置のメリジオナル方向での断面
図である。
図である。
【図９】は従来の照明装置の光学系（一例）であり、光
源像（又は光源）１と、反射鏡３からなる集光光学系の
サジタル方向の部分断面図である。
源像（又は光源）１と、反射鏡３からなる集光光学系の
サジタル方向の部分断面図である。
【図１０】は従来の照明装置に於ける平行光束の断面を
示す図であり、（ａ）は光源像（又は光源）１から０度
の射出角で射出する平行光束の断面図であり、（ｂ）は
光源像（又は光源）１からθの射出角で射出する平行光
束の断面図である。
示す図であり、（ａ）は光源像（又は光源）１から０度
の射出角で射出する平行光束の断面図であり、（ｂ）は
光源像（又は光源）１からθの射出角で射出する平行光
束の断面図である。
【図１１】は従来の照明装置に於いて、被照明面上に集
光される光束の様子を示す説明図である。
光される光束の様子を示す説明図である。
１・・・光源像（又は光源）
２・・・Ｘ線
３・・・特殊反射鏡（本発明にかかる集光光学系の一
例） ４・・・オプティカルインテグレータ ５・・・反射領域 ６・・・非反射領域 ７・・・吸収体 ８・・・光源部 ９・・・マスク １０・・・結像装置 １１・・・基板 以 上
例） ４・・・オプティカルインテグレータ ５・・・反射領域 ６・・・非反射領域 ７・・・吸収体 ８・・・光源部 ９・・・マスク １０・・・結像装置 １１・・・基板 以 上
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(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
Claims (6)
- 【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
域と非反射域を設けたオプティカルインテグレータとを
有し、 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】 前記オプティカルインテグレータの反射
域がＸ線反射用多層膜により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Ｘ線反射用多層膜が、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、ロ
ジウム／ケイ素化合物の各組み合わせのうち、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２記載の照明装
置。 - 【請求項４】 前記オプティカルインテグレータの非反
射域がＸ線吸収膜により形成されてなることを特徴とす
る請求項２記載の照明装置。 - 【請求項５】 前記Ｘ線吸収膜が、ニッケル、銀、カド
ミウム、コバルト、銅、鉄、インジウム、ニッケル、白
金、アンチモン、スズ、テルル、又は亜鉛により、或い
はこれらを主成分とする物質により、形成されてなるこ
とを特徴とする請求項４記載の照明装置。 - 【請求項６】 請求項１〜５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 |
|---|---|---|---|
| JP02556894A JP3371511B2 (ja) | 1994-02-23 | 1994-02-23 | 照明装置及び投影露光装置 |
| US08/392,526 US5677939A (en) | 1994-02-23 | 1995-02-23 | Illuminating apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02556894A JP3371511B2 (ja) | 1994-02-23 | 1994-02-23 | 照明装置及び投影露光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07235471A JPH07235471A (ja) | 1995-09-05 |
| JP3371511B2 true JP3371511B2 (ja) | 2003-01-27 |
Family
ID=12169539
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02556894A Expired - Lifetime JP3371511B2 (ja) | 1994-02-23 | 1994-02-23 | 照明装置及び投影露光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3371511B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI243287B (en) * | 1999-03-12 | 2005-11-11 | Asml Netherlands Bv | Lithographic projection apparatus and device manufacturing method using the same |
| JP4635610B2 (ja) * | 2005-01-07 | 2011-02-23 | 凸版印刷株式会社 | 反射型フォトマスクブランク、反射型フォトマスク、及び反射型フォトマスクの製造方法 |
| 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 |
| FR2894690B1 (fr) * | 2005-12-13 | 2008-02-15 | Commissariat Energie Atomique | Masque de lithographie en reflexion et procede de fabrication du masque |
| DE102017220586A1 (de) * | 2017-11-17 | 2019-05-23 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Pupillenfacettenspiegel, Beleuchtungsoptik und optisches System für eine Projek-tionsbelichtungsanlage |
-
1994
- 1994-02-23 JP JP02556894A patent/JP3371511B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07235471A (ja) | 1995-09-05 |
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