JP3371512B2 - 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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- JP3371512B2 JP3371512B2 JP02556994A JP2556994A JP3371512B2 JP 3371512 B2 JP3371512 B2 JP 3371512B2 JP 02556994 A JP02556994 A JP 02556994A JP 2556994 A JP2556994 A JP 2556994A JP 3371512 B2 JP3371512 B2 JP 3371512B2
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- reflecting mirror
- illumination device
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- 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（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）１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。
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。
【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。つまり、円弧上の照明領域のうち、射出角
度が０度の平行光束で照明される部分の照明光の開口数
を結像装置の開口数に略等しくしてやると、円弧上の照
明領域のうち、射出角度が大きい平行光束で照明される
部分の照明光の開口数は、結像装置の開口数より小さく
なる。従って、この部分では解像度の低い像しか得られ
なくなる。
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。つまり、円弧上の照明領域のうち、射出角
度が０度の平行光束で照明される部分の照明光の開口数
を結像装置の開口数に略等しくしてやると、円弧上の照
明領域のうち、射出角度が大きい平行光束で照明される
部分の照明光の開口数は、結像装置の開口数より小さく
なる。従って、この部分では解像度の低い像しか得られ
なくなる。
【００２０】このような問題を避けるためには、円弧上
の照明領域のうち、射出角度が最も大きい平行光束で照
明される部分の照明光の開口数を結像装置の開口数に略
等しくしてやれば良い。この場合、射出角度が比較的小
さい平行光束で照明される部分は、結像装置の開口数よ
りも大きな開口数で照明されるが、このような余分な照
明光は結像装置にスリット等を設けることにより除去す
ることができる。従ってこのような照明装置で被照明物
体を照明することにより、均一な解像度の像が得られ
る。
の照明領域のうち、射出角度が最も大きい平行光束で照
明される部分の照明光の開口数を結像装置の開口数に略
等しくしてやれば良い。この場合、射出角度が比較的小
さい平行光束で照明される部分は、結像装置の開口数よ
りも大きな開口数で照明されるが、このような余分な照
明光は結像装置にスリット等を設けることにより除去す
ることができる。従ってこのような照明装置で被照明物
体を照明することにより、均一な解像度の像が得られ
る。
【００２１】ところで、前記の様な照明装置で被照明物
体を照明すると、射出角θの平行光束２６（光束径ｐ
（θ））のうち結像に寄与する光束２３の径は、図１２
に示す様に、ｐ1(θ）（ｐ（φ）に等しい）となり、平
行光束２６の光束径ｐ（θ）よりも小さくなる。つま
り、光束径ｐ1(θ）よりも外側のＸ線は結像装置で除去
されてしまう。
体を照明すると、射出角θの平行光束２６（光束径ｐ
（θ））のうち結像に寄与する光束２３の径は、図１２
に示す様に、ｐ1(θ）（ｐ（φ）に等しい）となり、平
行光束２６の光束径ｐ（θ）よりも小さくなる。つま
り、光束径ｐ1(θ）よりも外側のＸ線は結像装置で除去
されてしまう。
【００２２】オプティカルインテグレータの反射率が均
一な場合、光束径ｐ（θ）の各平行光束のＸ線強度が等
しいため、実質的な照明光の光束である光束径ｐ1(θ）
の各平行光束のＸ線強度は、θにより異なることにな
る。つまり、被照明面は実質的に均一な強度で照明され
ず、照明ムラが生じてしまうことになる。そこで、本発
明は前記の問題を解決し、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強度が照明位置に
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。
一な場合、光束径ｐ（θ）の各平行光束のＸ線強度が等
しいため、実質的な照明光の光束である光束径ｐ1(θ）
の各平行光束のＸ線強度は、θにより異なることにな
る。つまり、被照明面は実質的に均一な強度で照明され
ず、照明ムラが生じてしまうことになる。そこで、本発
明は前記の問題を解決し、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強度が照明位置に
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。
【００２３】
【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、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り、前
記オプティカルインテグレータ及び／又は前記特殊反射
鏡の反射面に、所望のＸ線反射率分布を付与してなるこ
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、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り、前
記オプティカルインテグレータ及び／又は前記特殊反射
鏡の反射面に、所望のＸ線反射率分布を付与してなるこ
とを特徴とする照明装置（請求項１）」を提供する。
【００２４】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面から射出するＸ線の射出角を
θ、そのときの該反射面における反射率をＲ1(θ）、該
反射面から射出角θで射出したＸ線が前記特殊反射鏡で
反射されるときの反射率をＲ2(θ）、としたとき、Ｒ
1(θ）・Ｒ2(θ）／ｃｏｓθ の値が一定又は略一定と
なるように、前記所望のＸ線反射率分布を付与してなる
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。
インテグレータの反射面から射出するＸ線の射出角を
θ、そのときの該反射面における反射率をＲ1(θ）、該
反射面から射出角θで射出したＸ線が前記特殊反射鏡で
反射されるときの反射率をＲ2(θ）、としたとき、Ｒ
1(θ）・Ｒ2(θ）／ｃｏｓθ の値が一定又は略一定と
なるように、前記所望のＸ線反射率分布を付与してなる
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。
【００２５】また、本発明は第三に「前記オプティカル
インテグレータ及び／又は前記特殊反射鏡の反射面に、
周期長の面内分布を有するＸ線反射多層膜を設けること
により、前記所望のＸ線反射率分布を付与してなること
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。また、本発明は第四に「前記オプテ
ィカルインテグレータ及び／又は前記特殊反射鏡の反射
面に、周期数の面内分布を有するＸ線反射多層膜を設け
ることにより、前記所望のＸ線反射率分布を付与してな
る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）」を提供する。
インテグレータ及び／又は前記特殊反射鏡の反射面に、
周期長の面内分布を有するＸ線反射多層膜を設けること
により、前記所望のＸ線反射率分布を付与してなること
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。また、本発明は第四に「前記オプテ
ィカルインテグレータ及び／又は前記特殊反射鏡の反射
面に、周期数の面内分布を有するＸ線反射多層膜を設け
ることにより、前記所望のＸ線反射率分布を付与してな
る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）」を提供する。
【００２６】また、本発明は第五に「前記オプティカル
インテグレータ及び／又は前記特殊反射鏡の反射面に、
Ｘ線反射多層膜及び、その上の膜厚分布を有するＸ線吸
収膜、を設けることにより、前記所望のＸ線反射率分布
を付与してなる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５）」を提供する。また、本発明は第
六に「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３〜５記載の照明装置
（請求項６）」を提供する。
インテグレータ及び／又は前記特殊反射鏡の反射面に、
Ｘ線反射多層膜及び、その上の膜厚分布を有するＸ線吸
収膜、を設けることにより、前記所望のＸ線反射率分布
を付与してなる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５）」を提供する。また、本発明は第
六に「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３〜５記載の照明装置
（請求項６）」を提供する。
【００２７】また、本発明は第七に「前記Ｘ線吸収膜
が、ケイ素、ベリリウム、ジルコニウム、ホウ素、炭
素、又はモリブデンにより、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
５記載の照明装置（請求項７）」を提供する。また、本
発明は第八に「請求項１〜７記載の照明装置を備えた露
光装置（請求項８）」を提供する。
が、ケイ素、ベリリウム、ジルコニウム、ホウ素、炭
素、又はモリブデンにより、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
５記載の照明装置（請求項７）」を提供する。また、本
発明は第八に「請求項１〜７記載の照明装置を備えた露
光装置（請求項８）」を提供する。
【００２８】
【作用】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、及び円弧状の照射領域ＢＦの斜視図
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。
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、及び円弧状の照射領域ＢＦの斜視図
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。
【００２９】光源像（又は光源）１から射出（出射）し
て結像に寄与する平行光束２１ａ、２２ａ、２３ａは、
特殊反射鏡３で反射されて集光光束２１ｂ、２２ｂ、２
３ｂとなり、円弧状照射領域ＢＦ上の点ｐ1 、ｐ2 、ｐ
3 に集光される。この時、結像に寄与する平行光束２１
ａ、２２ａ、２３ａは光束径が等しく、さらに結像に寄
与する集光光束２１ｂ、２２ｂ、２３ｂはそのＸ線強度
が等しくなっている。
て結像に寄与する平行光束２１ａ、２２ａ、２３ａは、
特殊反射鏡３で反射されて集光光束２１ｂ、２２ｂ、２
３ｂとなり、円弧状照射領域ＢＦ上の点ｐ1 、ｐ2 、ｐ
3 に集光される。この時、結像に寄与する平行光束２１
ａ、２２ａ、２３ａは光束径が等しく、さらに結像に寄
与する集光光束２１ｂ、２２ｂ、２３ｂはそのＸ線強度
が等しくなっている。
【００３０】即ち、本発明にかかる照明装置では、例え
ば、集光光束２１ｂ、２２ｂ、２３ｂにおけるＸ線強度
が等しくなるように、オプティカルインテグレータ及び
／又は前記特殊反射鏡の反射面に、所望のＸ線反射率分
布を付与してある。即ち、本発明にかかる照明装置は、
所望のＸ線反射率分布を有するオプティカルインテグレ
ータ及び／又は特殊反射鏡を用いることにより、照明領
域を照明位置によらず充分な開口数で照明し、さらに均
一な強度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
状に均一な強度で照明することができる。
ば、集光光束２１ｂ、２２ｂ、２３ｂにおけるＸ線強度
が等しくなるように、オプティカルインテグレータ及び
／又は前記特殊反射鏡の反射面に、所望のＸ線反射率分
布を付与してある。即ち、本発明にかかる照明装置は、
所望のＸ線反射率分布を有するオプティカルインテグレ
ータ及び／又は特殊反射鏡を用いることにより、照明領
域を照明位置によらず充分な開口数で照明し、さらに均
一な強度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
状に均一な強度で照明することができる。
【００３１】所望のＸ線反射率分布は、例えば、Ｒ
1(θ）・Ｒ2(θ）／ｃｏｓθ の値が一定又は略一定と
なるように設定することにより、付与することができ
る。集光光束２１ｂ、２２ｂ、２３ｂのＸ線強度は、例
えば、図２に示す様に（本図では説明を容易にするた
め、オプティカルインテグレータ４を拡大し、その一部
を示している）、オプティカルインテグレータ４を構成
する曲面反射鏡４１が射出角θで射出するＸ線２の該曲
面反射鏡４１における反射率Ｒ1(θ）と、該曲面反射鏡
４１が射出角θで射出するＸ線２が特殊反射鏡３で反射
されるときの反射率Ｒ2(θ）によって決まる。
1(θ）・Ｒ2(θ）／ｃｏｓθ の値が一定又は略一定と
なるように設定することにより、付与することができ
る。集光光束２１ｂ、２２ｂ、２３ｂのＸ線強度は、例
えば、図２に示す様に（本図では説明を容易にするた
め、オプティカルインテグレータ４を拡大し、その一部
を示している）、オプティカルインテグレータ４を構成
する曲面反射鏡４１が射出角θで射出するＸ線２の該曲
面反射鏡４１における反射率Ｒ1(θ）と、該曲面反射鏡
４１が射出角θで射出するＸ線２が特殊反射鏡３で反射
されるときの反射率Ｒ2(θ）によって決まる。
【００３２】反射率Ｒ1(θ）、Ｒ2(θ）を設定するため
の基本的な方法について、以下に説明する。光源像（又
は光源）１から射出される平行光束２６の各射出角にお
ける強度Ｉ（θ）は、射出角０度に於ける平行光束２４
の強度をＩ（０）とすると（１）式で表される。 Ｉ（θ）＝Ｉ（０）・Ｒ1(θ）／Ｒ1(０）・・・（１） Ｉ（θ）は、光束２６の強度であり、実質的な光束２３
ａの強度Ｉ1(θ）は（２）式となる。
の基本的な方法について、以下に説明する。光源像（又
は光源）１から射出される平行光束２６の各射出角にお
ける強度Ｉ（θ）は、射出角０度に於ける平行光束２４
の強度をＩ（０）とすると（１）式で表される。 Ｉ（θ）＝Ｉ（０）・Ｒ1(θ）／Ｒ1(０）・・・（１） Ｉ（θ）は、光束２６の強度であり、実質的な光束２３
ａの強度Ｉ1(θ）は（２）式となる。
【００３３】
Ｉ1(θ）＝Ｉ（θ）・ｃｏｓφ／ｃｏｓθ・・・（２）
一方、被照明面に入射する光束２３ｂの強度Ｉ2(θ）は
（３）式となる。 Ｉ2(θ）＝Ｉ1(θ）・Ｒ2(θ） ＝Ｉ（０）・Ｒ1(θ）・Ｒ2(θ）・ｃｏｓφ／｛Ｒ1(０）・ｃｏｓθ｝ ・・・（３） 従って、被照明面に入射する光束の強度Ｉ2(θ）を均一
（又は略均一）にするためには、Ｒ1(θ）・Ｒ2(θ）／
ｃｏｓθ の値が射出角θに対して一定（又は略一定）
の値をとるような組み合わせを選択すれば良い。
（３）式となる。 Ｉ2(θ）＝Ｉ1(θ）・Ｒ2(θ） ＝Ｉ（０）・Ｒ1(θ）・Ｒ2(θ）・ｃｏｓφ／｛Ｒ1(０）・ｃｏｓθ｝ ・・・（３） 従って、被照明面に入射する光束の強度Ｉ2(θ）を均一
（又は略均一）にするためには、Ｒ1(θ）・Ｒ2(θ）／
ｃｏｓθ の値が射出角θに対して一定（又は略一定）
の値をとるような組み合わせを選択すれば良い。
【００３４】また、前記条件で照明したにもかかわらず
照明ムラが生じる場合（例えば、照明光学系の収差等に
より照明ムラが生じる場合）でも、照明強度Ｉ2(θ）が
均一（又は略均一）になるように、（３）式に基づいて
補正してやれば良い。このように、本発明にかかる照明
装置は、射出角θに依存する実質的な光束径の変化以外
の原因により生じる照明ムラ（原因が不明な照明ムラを
含む）も解消して、均一（又は略均一）に照明すること
が可能である。
照明ムラが生じる場合（例えば、照明光学系の収差等に
より照明ムラが生じる場合）でも、照明強度Ｉ2(θ）が
均一（又は略均一）になるように、（３）式に基づいて
補正してやれば良い。このように、本発明にかかる照明
装置は、射出角θに依存する実質的な光束径の変化以外
の原因により生じる照明ムラ（原因が不明な照明ムラを
含む）も解消して、均一（又は略均一）に照明すること
が可能である。
【００３５】さらに、光学素子作製上の制限のため、Ｒ
1(θ）又はＲ2(θ）の一方の分布が決められてしまう場
合でも、もう一方の調整を行うことにより、補正するこ
とができる。即ち、オプティカルインテグレータと特殊
反射鏡のうちの一方だけによる調整でも、補正が可能で
ある。前記オプティカルインテグレータ及び／又は前記
特殊反射鏡の反射面への所望のＸ線反射率分布の付与
は、反射面に周期長の面内分布を有するＸ線反射多層膜
を設けることにより行うことができる。つまり、前記多
層膜の周期長によりＸ線反射率が変化するので、反射面
内で周期長に分布を持たせることにより、反射率に所望
の分布を持たせることができる。
1(θ）又はＲ2(θ）の一方の分布が決められてしまう場
合でも、もう一方の調整を行うことにより、補正するこ
とができる。即ち、オプティカルインテグレータと特殊
反射鏡のうちの一方だけによる調整でも、補正が可能で
ある。前記オプティカルインテグレータ及び／又は前記
特殊反射鏡の反射面への所望のＸ線反射率分布の付与
は、反射面に周期長の面内分布を有するＸ線反射多層膜
を設けることにより行うことができる。つまり、前記多
層膜の周期長によりＸ線反射率が変化するので、反射面
内で周期長に分布を持たせることにより、反射率に所望
の分布を持たせることができる。
【００３６】また、同様のＸ線反射率分布の付与は、反
射面に周期数の面内分布を有するＸ線反射多層膜を設け
ることにより行うことができる。つまり、前記多層膜の
周期数によりＸ線反射率が変化するので、反射面内で周
期数に分布を持たせることにより、反射率に所望の分布
を持たせることができる。さらに、同様のＸ線反射率分
布の付与は、反射面にＸ線反射多層膜及び、その上の膜
厚分布を有するＸ線吸収膜、を設けることにより行うこ
とができる。
射面に周期数の面内分布を有するＸ線反射多層膜を設け
ることにより行うことができる。つまり、前記多層膜の
周期数によりＸ線反射率が変化するので、反射面内で周
期数に分布を持たせることにより、反射率に所望の分布
を持たせることができる。さらに、同様のＸ線反射率分
布の付与は、反射面にＸ線反射多層膜及び、その上の膜
厚分布を有するＸ線吸収膜、を設けることにより行うこ
とができる。
【００３７】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）。
【００３８】また、前記Ｘ線吸収膜は、使用するＸ線を
吸収する物質であればよいが、膜厚を変化させること
で、Ｘ線透過率を容易に制御できる物質により形成する
ことが好ましい。例えば、比較的Ｘ線吸収率が小さいケ
イ素、ベリリウム、ジルコニウム、ホウ素、炭素、又は
モリブデンにより、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）。
吸収する物質であればよいが、膜厚を変化させること
で、Ｘ線透過率を容易に制御できる物質により形成する
ことが好ましい。例えば、比較的Ｘ線吸収率が小さいケ
イ素、ベリリウム、ジルコニウム、ホウ素、炭素、又は
モリブデンにより、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）。
【００３９】Ｘ線吸収膜を、これらの物質で形成する
と、所望の透過率分布を得るための（最終的には、所望
の反射率分布を得るための）膜厚制御が容易となる。な
お、Ｘ線反射用多層膜に好適な前記材料も、膜厚を変化
させることで、Ｘ線透過率を容易に制御できるので、こ
れらによりＸ線吸収膜を形成してもよい。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。
と、所望の透過率分布を得るための（最終的には、所望
の反射率分布を得るための）膜厚制御が容易となる。な
お、Ｘ線反射用多層膜に好適な前記材料も、膜厚を変化
させることで、Ｘ線透過率を容易に制御できるので、こ
れらによりＸ線吸収膜を形成してもよい。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。
【００４０】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。
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。
【００４１】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。
【００４２】
【実施例】図３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５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。
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５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。
【００４３】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。
【００４４】光源部５は、レーザープラズマＸ線源５１
と放物面ミラー５２で構成した。レーザープラズマＸ線
源５１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５２で反射させることにより、レーザープラズ
マＸ線源５１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５２で構成した。レーザープラズマＸ線
源５１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５２で反射させることにより、レーザープラズ
マＸ線源５１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。
【００４５】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
源からオプティカルインテグレータ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
源からオプティカルインテグレータ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。
【００４６】この様に、光源部５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）に示す様に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）に示す様に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。
【００４７】本実施例の反射型オプティカルインテグレ
ータ４ｂの発散角２φは６０゜とした。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交互に複数回
積層した層）をコーティングした。特に、反射型オプテ
ィカルインテグレータ４ｂを構成する反射鏡には、多層
膜の周期長が射出角θに対して変化する様な分布を持た
せた。つまり、射出角が大きい部分ほど周期長が大きく
なるようにし、周期長は6.7 〜6.95ｎｍの間で変化させ
た。
ータ４ｂの発散角２φは６０゜とした。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交互に複数回
積層した層）をコーティングした。特に、反射型オプテ
ィカルインテグレータ４ｂを構成する反射鏡には、多層
膜の周期長が射出角θに対して変化する様な分布を持た
せた。つまり、射出角が大きい部分ほど周期長が大きく
なるようにし、周期長は6.7 〜6.95ｎｍの間で変化させ
た。
【００４８】この反射型オプティカルインテグレータの
反射率分布Ｒ1(θ）は図４のようになる。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６の表面）
は円弧状にケーラー照明され、しかも被照射面は均一な
開口数で照明された。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、被照射面は円弧状に均一な強
度で照明された。
反射率分布Ｒ1(θ）は図４のようになる。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６の表面）
は円弧状にケーラー照明され、しかも被照射面は均一な
開口数で照明された。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、被照射面は円弧状に均一な強
度で照明された。
【００４９】特殊反射鏡３の表面にはＸ線反射多層膜
（モリブデンとケイ素を交互に複数回積層した層）を設
け、そのサジタル方向の反射率分布Ｒ2(θ）は図４に示
すような分布とした。この反射率分布は、サジタル方向
に多層膜の周期数分布をつくることで得ることができ
た。つまり、射出角が大きいＸ線が反射する部分ほど周
期数が小さくなるようにした。具体的には、周期数は１
１〜２０周期の間で変化させた。
（モリブデンとケイ素を交互に複数回積層した層）を設
け、そのサジタル方向の反射率分布Ｒ2(θ）は図４に示
すような分布とした。この反射率分布は、サジタル方向
に多層膜の周期数分布をつくることで得ることができ
た。つまり、射出角が大きいＸ線が反射する部分ほど周
期数が小さくなるようにした。具体的には、周期数は１
１〜２０周期の間で変化させた。
【００５０】本実施例に於ける、Ｒ1(θ）・Ｒ2(θ）／
ｃｏｓθ の分布を図４に示す。Ｒ1(θ）・Ｒ2(θ）／
ｃｏｓθは、θの値にかかわらず一定の値を示してい
る。従って、本実施例の照明装置は均一な強度で被照明
面（マスク６の表面）を照明することができる。マスク
６を透過したＸ線は結像装置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３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。
ｃｏｓθ の分布を図４に示す。Ｒ1(θ）・Ｒ2(θ）／
ｃｏｓθは、θの値にかかわらず一定の値を示してい
る。従って、本実施例の照明装置は均一な強度で被照明
面（マスク６の表面）を照明することができる。マスク
６を透過したＸ線は結像装置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３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。
【００５１】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、照明光の強度が不均一であったため、レジストの
一部が過剰露光又は過小露光されて、前記の様な微細パ
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、照明光の強度が不均一であったため、レジストの
一部が過剰露光又は過小露光されて、前記の様な微細パ
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。
【００５２】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及び／又は特
殊反射鏡の反射率分布で照明光の強度を制御する照明装
置は、本発明の範囲内である。
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及び／又は特
殊反射鏡の反射率分布で照明光の強度を制御する照明装
置は、本発明の範囲内である。
【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。
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、及び円弧状の照射領域ＢＦの斜視図であ
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、及び円弧状の照射領域ＢＦの斜視図であ
る。
【図２】は本発明にかかる照明装置の光学系（一例）で
あり、反射型オプティカルインテグレータ４と特殊反射
鏡３のサジタル方向での断面図である。
あり、反射型オプティカルインテグレータ４と特殊反射
鏡３のサジタル方向での断面図である。
【図３】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４】は本発明にかかる照明装置におけるＸ線強度分
布を示すデータ図である。
布を示すデータ図である。
【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）１と、特殊反射鏡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）１と、特殊反射鏡３、及び円弧
状の被照射領域ＢＦの斜視図である。
【図７】は反射型オプティカルインテグレータの例を示
す斜視図である。
す斜視図である。
【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のサジタル方向での断
面図である。
源像（又は光源）１と、反射鏡３のサジタル方向での断
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。
【図１２】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のサジタル方向での
断面図である。
光源像（又は光源）１と、反射鏡３のサジタル方向での
断面図である。
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・・・反射型オプティカルインテグレータ ５・・・光源部 ６・・・マスク ７・・・結像装置 ８・・・基板 ＢＦ・・・円弧状の被照射領域 以 上
例） ４・・・反射型オプティカルインテグレータ ５・・・光源部 ６・・・マスク ７・・・結像装置 ８・・・基板 ＢＦ・・・円弧状の被照射領域 以 上
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｇ２１Ｋ 1/06 Ｇ２１Ｋ 5/02 Ｘ
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 7/20 503
G03F 7/20 521
G21K 1/06
G21K 5/02
Claims (8)
- 【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、 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り、 前記オプティカルインテグレータ及び／又は前記特殊反
射鏡の反射面に、所望のＸ線反射率分布を付与してなる
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
面から射出するＸ線の射出角をθ、そのときの該反射面
における反射率をＲ1(θ）、該反射面から射出角θで射
出したＸ線が前記特殊反射鏡で反射されるときの反射率
をＲ2(θ）、としたとき、 Ｒ1(θ）・Ｒ2(θ）／ｃｏｓθ の値が一定又は略一定
となるように、前記所望のＸ線反射率分布を付与してな
ることを特徴とする請求項１記載の照明装置。 - 【請求項３】 前記オプティカルインテグレータ及び／
又は前記特殊反射鏡の反射面に、周期長の面内分布を有
するＸ線反射多層膜を設けることにより、前記所望のＸ
線反射率分布を付与してなる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】 前記オプティカルインテグレータ及び／
又は前記特殊反射鏡の反射面に、周期数の面内分布を有
するＸ線反射多層膜を設けることにより、前記所望のＸ
線反射率分布を付与してなる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５】 前記オプティカルインテグレータ及び／
又は前記特殊反射鏡の反射面に、Ｘ線反射多層膜及び、
その上の膜厚分布を有するＸ線吸収膜、を設けることに
より、前記所望のＸ線反射率分布を付与してなることを
特徴とする請求項１又は２記載の照明装置。 - 【請求項６】 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３〜５記載
の照明装置。 - 【請求項７】 前記Ｘ線吸収膜が、ケイ素、ベリリウ
ム、ジルコニウム、ホウ素、炭素、又はモリブデンによ
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５記載の照明装置。 - 【請求項８】 請求項１〜７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 |
|---|---|---|---|
| JP02556994A JP3371512B2 (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 |
|---|---|---|---|
| JP02556994A JP3371512B2 (ja) | 1994-02-23 | 1994-02-23 | 照明装置及び露光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07235472A JPH07235472A (ja) | 1995-09-05 |
| JP3371512B2 true JP3371512B2 (ja) | 2003-01-27 |
Family
ID=12169569
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02556994A Expired - Lifetime JP3371512B2 (ja) | 1994-02-23 | 1994-02-23 | 照明装置及び露光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3371512B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6438199B1 (en) * | 1998-05-05 | 2002-08-20 | Carl-Zeiss-Stiftung | Illumination system particularly for microlithography |
| TW594847B (en) | 2001-07-27 | 2004-06-21 | Canon Kk | Illumination system, projection exposure apparatus and method for manufacturing a device provided with a pattern to be exposed |
| JP4241281B2 (ja) | 2003-09-17 | 2009-03-18 | キヤノン株式会社 | 露光装置 |
| US7720197B2 (en) * | 2008-05-30 | 2010-05-18 | Rigaku Innovative Technologies, Inc. | High intensity x-ray beam system |
-
1994
- 1994-02-23 JP JP02556994A patent/JP3371512B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07235472A (ja) | 1995-09-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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