JPH0794397A

JPH0794397A - 照明装置及びそれを有する露光装置

Info

Publication number: JPH0794397A
Application number: JP5237654A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Murakami; 勝彦村上; Kiyoto Majima; 清人真島
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1993-09-24
Filing date: 1993-09-24
Publication date: 1995-04-07

Abstract

(57)【要約】【目的】集光光学系の大型化を伴わずに広い照明領域
を得ること。【構成】所定波長の電磁波を供給する電磁波源(10)
と、電磁波源からの電磁波を偏向させる偏向手段(20)と
を持つ電磁波供給手段は、複数の電磁波源像(LS₁〜LS₃)
を形成する。所定の軸(Ax₃₀)を中心とした回転対称放物
面形状の放物反射面を持つ集光手段(30)は、電磁波供給
手段からの電磁波を集光して被照射面(M) を照明する。
ここで、放物反射面は、放物面の焦点が被照射面に位置
すると共に、放物反射面の前側焦点が複数の電磁波源像
に位置するように設けられ、偏向手段と放物反射面と
は、被照射面上に達する電磁波の主光線と平行であり、
偏向手段を通る回転軸(Ax₂₀)を中心として、一体に被照
射面に対して回転可能に設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被照射物体を円弧状に
照明する照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体集積回路素子の微細化に伴
い、光の回折限界によって制限される光学系の解像力を
向上させるために、従来の紫外線に代わってこれより波
長の短いＸ線を使用した縮小投影リソグラフィー技術が
開発されている。この技術に使用されるＸ線露光装置
は、主としてＸ線源、照明光学系、マスク、結像光学系
（縮小投影光学系）、ウエハステージにより構成され
る。Ｘ線源には放射光またはレーザプラズマＸ線源が使
用される。照明光学系は、反射面に斜め方向から入射し
たＸ線を反射させる斜入射ミラー、反射面が多層膜によ
り形成される多層膜ミラー、および所定の波長のＸ線の
みを反射または透過させるフィルタ等により構成され、
マスク上を所望の波長のＸ線で照明する。マスクには透
過型マスクと反射型マスクとがある。透過型マスクは、
Ｘ線をよく透過する物質からなる薄いメンブレンの上に
Ｘ線を吸収する物質を所望の形状に設けることでパター
ンを形成したものである。一方、反射型マスクは、例え
ばＸ線を反射する多層膜上に反射率の低い部分を所望の
形状に設けることでパターンを形成したものである。こ
のようなマスク上に形成されたパターンは、複数の多層
膜ミラー等で構成された縮小投影光学系により、フォト
レジストが塗布されたウエハ上に結像して該レジストに
転写される。なお、Ｘ線は大気（特に、その中の窒素）
に吸収されて減衰するため、その光路は全て所定の真空
度に維持されている。

【０００３】このようなＸ線露光装置では、前記照明光
学系はマスクの広い範囲にＸ線を照射（照明）する必要
がある。例えば、縮小倍率が１／５の縮小投影光学系を
備えたＸ線縮小投影露光装置においては、この縮小投影
光学系によりウエハ上で一辺の長さが20mmの正方形の領
域を露光するためには、マスク上で一辺 100mmの正方形
領域を照明する必要がある。この場合、所望の回折限界
の解像力を得るために縮小投影光学系の開口数全体を使
用することが望まれるが、そのためには、単にマスク上
のパターン面の各点に露光光（Ｘ線）が照射されるだけ
でなく、縮小投影光学系の露光光の入射側開口数に相当
する広がり角を有する光が各点に照射される必要があ
る。

【０００４】ところで、Ｘ線源として使用する放射光や
レーザプラズマＸ線源などは、光源としての大きさがか
なり小さいため、出射される露光光（Ｘ線）の光束もそ
の直径が小さくなる。Ｘ線源の大きさは、放射光の場合
は電子ビームの直径で決まり、レーザプラズマＸ線源の
場合はターゲットに照射するレーザ光のスポット径で決
まる。しかし、いずれの場合も得られるＸ線の光束は直
径が0.1 〜１mm程度でしかなく、マスクに照射すべき領
域と比べて非常に小さい。

【０００５】そのため、斜入射ミラーや多層膜ミラーな
どの曲面ミラーあるいはそれらを複数組み合わせて構成
された従来の照明光学系では、前述のような小さなＸ線
源を使用する限り上記の要求を満たすことはできなかっ
た。例えば、図９(a) に示すように、照明光学系３によ
る光源１の像Ｐの近くにマスクＭを配置した場合（クリ
ティカル照明という）、露光光Ｂの光軸Ａ上およびその
近傍では充分な広がり角をもって露光光Ｂが照射され
る。しかし、ここで露光光Ｂが照射される領域は、光軸
Ａの近傍のごく狭い領域における光源１の像の大きさ程
である。照明光学系３の拡大倍率を大きくしてある程度
光源１の像を大きくすることはできるが、その場合は光
の広がり角が小さくなってしまう。

【０００６】また、図９(b) に示すように結像光学系の
入射瞳４ａ上に照明光学系３による光源１の像Ｐが結ば
れるように配置した場合（ケーラー照明という）、マス
クＭ上ではある程度の広がりで露光光Ｂを照射させるこ
とが可能となる。しかし、マスクＭ上のパターン面の各
点を照射する光の広がり角は著しく小さくなり、結像光
学系の回折限界の解像力を得ることが困難になる。ま
た、図９(a) と図９(b)との中間の位置にマスクＭを配
置した場合でも、露光光ＢがマスクＭに照射される領域
の広さとマスクＭのパターンの各点を照射する光の広が
り角の大きさを両立させることはできない。

【０００７】以上のような理由から、従来のＸ線縮小投
影露光装置では、回折限界の解像力を得ようとするとマ
スクのパターンの非常に狭い領域しか露光することがで
きず、露光領域を拡大しようとすると回折限界の解像力
が得られないという問題があった。この問題を解決する
ため、本件出願人と同一の出願人によるＸ線露光装置が
特願平5-21577 号公報において考えられている。この特
願平5-21755 号公報のＸ線露光装置を図１０に示す。図
１０において、ミラー１ｂを介したＸ線源１ａからのＸ
線は、複数の凸部または凹部を有する基板上にＸ線反射
膜が設けられた光学素子２によって２次Ｘ線源を形成す
る。そして、２次Ｘ線源からのＸ線は、集光光学系３を
介してマスクＭ上に重畳的に照明される。そして、マス
クＭからのＸ線は、投影光学系４を介してウェハＷ上に
達し、ウェハＷ上にマスクＭの縮小像を形成する。この
とき、２次Ｘ線源が広い面積と発散角とを有するため、
ウェハＷ上では、マスクＭ上のパターン全面をカバーす
る領域で回折限界の解像力を達成することができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
特願平5-21577 号公報のＸ線露光装置においては、広い
露光領域を達成するためには、集光光学系の大型化を図
る必要がある。ここで、集光光学系の表面をかなり高い
精度とすることが求められ、しかも、その表面荒さを小
さくすることが求められており、集光光学系の大型化に
伴いその製造が困難になるという問題点がある。

【０００９】そこで、本発明は、集光光学系の大型化を
伴わずに広い照明領域を得ることができる照明装置及び
露光装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに本発明による照明装置は、以下の構成を有する。例
えば、図１に示す如く、本発明による照明装置は、所定
波長の電磁波を供給する電磁波源と、電磁波源からの電
磁波を偏向させる偏向手段(20)とを持ち、複数の電磁波
源像(LS₁〜LS₃)を形成する電磁波供給手段と、所定の軸
(Ax₃₀)を中心とした回転対称放物面形状の放物反射面を
持ち、電磁波供給手段からの電磁波を集光して被照射面
(M) を照明する集光手段(30)とを有するように構成され
る。

【００１１】そして、放物反射面は、放物面の焦点が被
照射面に位置すると共に、反射面の前側焦点が複数の電
磁波源像に位置するように設けられ、偏向手段と放物反
射面とは、偏向手段を通りかつ集光手段からの電磁波の
主光線と平行な回転軸(Ax₂₀)を中心として、一体に被照
射面に対して回転可能に設けられる。また、上述の目的
を達成するために、本発明による露光装置は、以下の構
成を有する。例えば図２に示す如く、所定のパターンが
設けられた第１物体(M) の像を投影手段(40)を介して第
２物体(W) 上に形成し、第１物体と第２物体とを移動さ
せつつ露光を行なう露光装置は、所定波長の電磁波を供
給する電磁波源(10)と、電磁波源からの電磁波を偏向さ
せる偏向手段(20)とを持ち、複数の電磁波源像(LS₁〜LS
₃)を形成する電磁波供給手段と、所定の軸(Ax₃₀)を中心
とした回転対称放物面形状の放物反射面を持ち、電磁波
供給手段からの電磁波を集光して被照射面を照明する集
光手段(30)とを有するように構成される。

【００１２】そして、放物反射面は、放物面の焦点が被
照射面に位置すると共に、放物反射面の前側焦点が複数
の電磁波源像に位置するように設けられ、偏向手段と放
物反射面とは、偏向手段を通りかつ集光手段からの電磁
波の主光線と平行な回転軸(Ax₂₀)を中心として、一体に
被照射面に対して回転可能に設けられる。

【００１３】

【作用】上述の構成の如き照明装置において、偏向手段
と放物反射面とを一体に回転させつつ照明を行なうこと
により、被照射面上には、回転軸を中心とする円弧状の
照明領域が形成される。これにより、集光光学系の大型
化を図ることなく、照明領域を拡大することができる。

【００１４】また、上述の構成の如き露光装置において
は、偏向手段と放物反射面とを一体に回転させつつ照明
を行なうことにより、被照射面上には、回転軸を中心と
する円弧状の照明領域が形成される。このとき、円弧状
の照明領域の弦の方向とほぼ直交する方向に沿って、第
１物体と第２物体とを移動させつつ露光を行うことによ
り、第１物体の全面にわたる領域に対する照明が可能と
なり、第２物体上で回折限界の解像力を達成することが
できる。

【００１５】

【実施例】以下、図面を参照して本発明による実施例を
説明する。図２は、本発明をＸ線露光装置に適用した例
の構成を示す図である。なお、図２において、マスクＭ
の法線方向をＺ軸にとり、マスクＭの搬送方向をＸ軸に
とる。そして、ＸＺ平面の法線方向（図１における紙面
垂直方向）をＹ軸にとる。

【００１６】図２において、光源部１０は、ＳＯＲ放射
光を放射するＸ線源と、斜入射ミラー及びフィルター等
を有する前置光学系と、スリットとを有する。そして、
Ｘ線源からの放射光は、前置光学系を介して１３０Å付
近の波長のみが選択され、スリットを経て光束形状が整
形された後、光源部１０から射出される。なお、光源部
１０は、レーザプラズマＸ線源と、このＸ線源からのＸ
線を平行光束に変換する放物面ミラーとを有するように
構成されても良い。

【００１７】次に、平行光束となった光源１０からのＸ
線は、このＸ線の射出方向に対して４５°で斜設された
平面ミラー１１により、その光路が９０°偏向された
後、Ｘ線の進行方向に対して所定の角度だけ傾けられて
設けられたインテグレータミラー２０へ達する。ここ
で、上述の斜入射ミラー、放物面ミラー、平面ミラー１
１及びインテグレータミラー２０の表面上には、Ｍｏ
（モリブデン）／Ｓｉ（シリコン）の組合せで構成され
た多層膜が設けられている。

【００１８】インテグレータミラー２０は、図３(a) に
示すように、基板２１上に複数の微細な凸部２１ａが設
けられ、この凸部２１ａ上にＸ線を反射する多層膜２２
が形成される構成を有する。ここで、凸部２１ａ上の設
けられた多層膜２２をミラーエレメント２２ａと称す
る。これらのミラーエレメント２２ａの大きさは、イン
テグレータミラー２０自体の寸法に比べて十分に小さけ
れば良い。なお、本実施例においては、ミラーエレメン
ト２２ａは、球面形状で形成されている。これらのミラ
ーエレメント２２ａは、インテグレータミラー２０の斜
視図である図３(b) の如く、凸部２１ａが連続的に形成
されることが望ましい。ここで、複数の凸部２１ａの間
に平面となる部分がある場合には、この平面部分にて反
射されたＸ線が放物面鏡３０によってマスクＭ上で集光
する恐れがあるため好ましくない。

【００１９】図２に戻って、インテグレータミラー２０
へ入射するＸ線は、複数のミラーエレメント２２ａで反
射され、複数の２次Ｘ線源ＬＳ₁〜ＬＳ₃を形成する。
なお、図２では、実際に形成される多数の２次Ｘ線源の
うち、３つの２次Ｘ線源ＬＳ ₁〜ＬＳ₃のみを図示して
いる。このとき、各ミラーエレメント２２ａがＸ線の入
射側に凸面を向けるように構成されているため、平行光
束化されたＸ線は、各ミラーエレメント２２ａの曲率に
応じた所定の発散角で反射され、この発散角を持つＸ線
の虚像が２次Ｘ線源ＬＳ₁〜ＬＳ₃となる。すなわち、
複数の２次Ｘ線源ＬＳ₁〜ＬＳ₃は、インテグレータミ
ラー２０の下側（入射側と反対側）に、インテグレータ
ミラー２０の面と平行な面上に形成される。ここで、複
数の２次Ｘ線源ＬＳ₁〜ＬＳ₃の個数は、インテグレー
タミラー２０の各ミラーエレメント２２ａの個数に対応
する。

【００２０】さて、インテグレータミラー２０から射出
されるＸ線は、所定の発散角で放物面鏡３０に達する。
この放物面鏡３０は、マスクＭの法線に対して傾いた軸
Ax₃₀を中心とした回転対称放物面上に、Ｍｏ（モリブデ
ン）／Ｓｉ（シリコン）の組合せから構成される多層膜
が形成されたものである。ここで、放物面鏡３０は、放
物面の焦点がマスクＭ上に位置するように配置され、か
つ放物面鏡３０の前側焦点が複数の２次Ｘ線源ＬＳ₁〜
ＬＳ₃上に位置するように配置されている。

【００２１】なお、本実施例でいう放物面鏡３０の前側
焦点とは、放物面の焦点から射出される平行光束が放物
面鏡３０を介して集光される点を指す。すなわち、放物
面の焦点に対して放物面鏡の前側焦点は、フーリエ変換
面となっている。従って、２次Ｘ線源ＬＳ₂からの発散
Ｘ線は、放物面鏡３０を経て平行光束となり、マスクＭ
の法線に沿って進行する。また、２次Ｘ線源ＬＳ₁及び
ＬＳ₃からの発散Ｘ線は、放物面鏡３０を経て平行光束
となり、マスクＭの法線と所定の角度をなすように進行
する。すなわち、放物面鏡３０を介した複数の２次Ｘ線
源ＬＳ₁〜ＬＳ₃からのＸ線は、マスクＭ上を重畳的に
照明して、照野ＬＦを形成する。ここで、２次Ｘ線源Ｌ
Ｓ₂から発散される光線が主光線となるため、マスクＭ
上では、テレセントリックな照明が達成される。

【００２２】さて、本実施例によるＸ線露光装置におい
ては、偏向手段としてのインテグレータミラー２０と放
物面鏡３０とが一体となって図示なき支持部材によって
支持されており、この支持部材は、インテグレータミラ
ー２０を通り、放物面鏡３０からの主光線と平行な回転
軸Ax₂₀を中心として回転可能に設けられている。ここ
で、図４の照明領域とマスクとの位置関係を示す平面図
の如く、放物面鏡３０の放物面の焦点がマスクＭの左端
にある場合には、インテグレータミラー２０及び放物面
鏡３０を介した光源部１０からのＸ線は、マスクＭの左
端にほぼ円形状の照野ＬＦ_Lを形成する。また、放物面
鏡３０の放物面の焦点がマスクＭの右端にある場合に
は、インテグレータミラー２０及び放物面鏡３０を介し
た光源部１０からのＸ線は、マスクＭの右端にほぼ円形
状の照野ＬＦ_Rを形成する。そして、インテグレータミ
ラー２０と放物面鏡とを一体に回動させつつ、マスクＭ
上にＸ線を照射すれば、マスクＭ上には回転軸Ax₂₀を中
心とした円弧形状の照明領域ＬＡが形成される。

【００２３】なお、インテグレータミラー２０と放物面
鏡３０とを回動させる代わりに、インテグレータミラー
２０と放物面鏡３０とを１回転させれば、円環形状の照
明領域が形成される。ここで、マスクＭ上とは異なる箇
所にＸ線が照射される如き位置（図４中における照明領
域ＬＡとは異なる位置）にインテグレータミラー２０と
放物面鏡３０とが位置する場合には、光源部１０からの
Ｘ線を遮断するように構成することが望ましい。

【００２４】ここで、回転軸Ax₂₀は、インテグレータミ
ラー２０の有効反射領域の重心位置を通るように設定さ
れることが望ましい。ここで、回転軸Ax₂₀がインテグレ
ータミラー２０の有効反射領域の重心位置から大幅に外
れる場合には、平面鏡１１からのＸ線を反射させる際に
ロスが生じるため好ましくない。なお、インテグレータ
ミラー２０の有効反射領域とは、多層膜２２が設けられ
ている領域を指す。

【００２５】図２に戻って、マスクＭは、図中Ｘ方向に
移動可能なマスクステージＭＳ上に載置されている。こ
こで、インテグレータミラー２０と放物面鏡３０とを回
転（回動）させつつ、マスクＭをＸ方向に搬送すること
により、マスクＭの全面に渡ってＸ線を照射することが
できる。以下、図５を参照して、マスクＭに対する露光
動作について説明する。図５は、マスクＭと照明領域と
の関係を示す平面図である。なお、以下の説明において
は、インテグレータミラー２０と放物面鏡３０とが回転
軸Ax₂₀を中心として回動するように往復する場合につい
て述べる。

【００２６】図５(a) において、インテグレータミラー
２０と放物面鏡３０とを回転軸Ax₂₀を中心として右方向
（図中矢印方向）に回動させると、マスクＭ上には、円
弧形状の照明領域ＬＡ₁が形成される。このとき、マス
クＭも図中Ｘ方向に沿って搬送される。なお、照明領域
ＬＡ₁を形成するための回動の速度は、マスクＭの搬送
速度に比べて十分に速くすることが望ましい。ここで、
マスクＭの搬送速度と回動速度との速度差がない場合に
は、マスクＭ上の搬送方向と直交する方向（Ｙ軸方向）
において露光量のばらつきを招く恐れがあるため好まし
くない。

【００２７】次に、インテグレータミラー２０と放物面
鏡３０との右方向の回動動作が終了すると（照明領域Ｌ
Ａ₁の右端を形成し終わると）、図５(b) の如く、イン
テグレータミラー２０と放物面鏡３０とは、回転軸Ax₂₀
を中心として左方向（図中矢印方向）の回動動作を始め
る。この左方向の回動動作により、マスクＭ上には、照
明領域ＬＡ₂が形成される。ここで、マスクＭ上に基準
をとると、照明領域ＬＡ₁と照明領域ＬＡ₂とが一部重
複して形成されることになる。

【００２８】そして、インテグレータミラー２０と放物
面鏡３０との左方向の回動動作が終了すると（照明領域
ＬＡ₂の左端を形成し終わると）、図５(c) に示す如
く、インテグレータミラー２０と放物面鏡３０とは、回
転軸Ax₂₀を中心として右方向（図中矢印方向）の回動動
作を始める。これにより、マスクＭ上には、照明領域Ｌ
Ａ₃が形成される。このとき、マスクＭ上に基準をとる
と、照明領域ＬＡ₂と照明領域ＬＡ₃とが一部重複して
形成される。

【００２９】このように、マスクＭを搬送させつつ、照
野ＬＦを円弧状に走査することで、マスクＭの全面に渡
ってＸ線を照射することができる。尚、インテグレータ
ミラー２０と放物面鏡３０との回動（回転）動作は、マ
スクＭが照明領域ＬＡから外れる位置にあるときから始
めることが良い。さて、マスクＭ上には、遮光パターン
が設けられており、マスクＭからのＸ線は、マスクＭの
下方に設けられた投影光学系４０を介して、表面上にレ
ジストが塗布されたウェハＷ上に、マスクＭのパターン
像を形成する。この投影光学系４０は、等倍で両側テレ
セントリックである。この投影光学系４０は、凹面鏡４
２と凸面鏡４３とを有する構成を基本とする所謂オフナ
ー型光学系であり、マスクＭと凹面鏡４２との間の光路
及び凹面鏡４２とウェハＷとの間の光路の間には、それ
ぞれ光路をほぼ９０°偏向させる反射鏡４１及び４４が
設けられている。ここで、凹面鏡４２と凸面鏡４３と
は、それぞれの曲率中心がほぼ一致するように構成され
ており、このとき、凸面鏡４３の曲率半径は、凹面鏡４
３の曲率半径の半分となっている。なお、投影光学系４
０を構成する凹面鏡４２、凸面鏡４３及び平面鏡４１，
４４の表面上には、Ｍｏ（モリブデン）／Ｓｉ（シリコ
ン）の組合せから構成される多層膜が形成されている。

【００３０】なお、本実施例では、インテグレータミラ
ー２０が形成する複数の２次Ｘ線源ＬＳ₁〜ＬＳ₃の像
が、投影光学系４０の瞳面上に形成される。このとき、
投影光学系４０の瞳面上に形成される複数の２次Ｘ線源
ＬＳ₁〜ＬＳ₃の像は、投影光学系４０の瞳とほぼ同じ
大きさになる。すなわち、インテグレータミラー２０及
び放物面鏡３０によるマスクＭ側の開口数と、投影光学
系４０のマスクＭ側の開口数とがほぼ等しくなる。これ
により、投影光学系４０の回折限界の解像力のもとでウ
ェハＷ上にマスクＭの像を形成することができる。ここ
で、インテグレータミラー２０の有効反射領域の面積を
変化させることにより、照明装置の開口数を可変にでき
ることは言うまでもない。

【００３１】なお、本実施例においては、投影光学系４
０として、マスクＭの等倍像を形成するオフナー型光学
系を適用しているが、その代わりに、マスクＭの縮小像
を形成する縮小投影光学系を配置しても良い。このよう
な縮小投影光学系としては、例えばシュバルツシルド光
学系などが適用できる。ここで、ウェハＷは、図中Ｘ軸
に沿って移動可能なウェハステージＷＳ上に載置されて
いる。本実施例では、投影光学系が等倍であるため、ウ
ェハステージＷＳは、マスクステージＭＳと同じ速度で
移動するように構成されている。尚、投影光学系として
縮小投影光学系を用いた場合には、ウェハステージＷＳ
の移動量をマスクステージＭＳの移動量より縮小倍率分
だけ小さくすれば良い。

【００３２】インテグレータミラー２０と放物面鏡３０
とを回動（回転）させつつ、マスクＭとウェハＷとを移
動させることで、ウェハＷ上には、マスクＭの像がマス
クＭとウェハＷとの移動に伴って逐次形成される。これ
により、放物面鏡３０の大きさが小さい場合（照野ＬＦ
が小さい場合）でも、インテグレータミラー２０と放物
面鏡３０との回転（回動）により搬送方向と直交する方
向（Ｙ軸方向）における照明領域を拡大させることがで
きる。すなわち、本実施例によれば、放物面鏡３０の大
型化を伴わずに大きな照明領域（露光領域）を得ること
ができる。

【００３３】なお、本実施例において、インテグレータ
ミラー２０は、Ｘ線の入射方向に対して所定の角度で斜
設されており、これにより、インテグレータミラー２０
へ入射するＸ線の光束（入射光束）と、インテグレータ
ミラー２０から射出されるＸ線の光束（射出光束）とを
空間的に分離することができる。ここで、インテグレー
タミラー２０へ入射するＸ線の入射角（インテグレータ
ミラー２０の法線とインテグレータミラー２０へ入射す
るＸ線とがなす角度）は、なるべく小さい角度であるこ
とが望ましい。ただし、この入射角は、少なくとも入射
光束と射出光束とを空間的に分離できるような角度で規
定されている。

【００３４】特に、光源部１０として、ＳＯＲ放射光を
用いた場合には、この放射光がほぼ直線偏光となるた
め、インテグレータミラー２０への入射角が大きくなる
と、インテグレータミラー２０の回転に伴いインテグレ
ータミラー２０上に入射するＸ線の偏光状態が変化する
ため、反射されるＸ線の強度が変化する恐れがあるので
好ましくない。

【００３５】次に、図６を参照して本発明による第２実
施例を説明する。図６は、第２実施例の照明装置の要部
を示す図である。なお、図６においては、図２と同様の
座標系を採用しており、説明を簡単にするために、図２
に示す第１実施例と同様の機能を有する部材には、同じ
符号を付してある。図６において、図２の第１実施例と
は異なる構成は、表面上に凸部を有するインテグレータ
ミラー２０の代わりに、表面上に凹部を有するインテグ
レータミラー２５を設けた点である。このインテグレー
タミラー２５は、図３(c) の断面図に示すように、基板
２１上に複数の微細な凹部２１ｂが設けられ、この凹部
２１ｂ上にＸ線を反射する多層膜２２が形成される構成
を有する。ここで、凹部２１ｂ上の設けられた多層膜２
２をミラーエレメント２２ｂと称する。これらのミラー
エレメント２２ｂの大きさは、インテグレータミラー２
０自体の寸法に比べて十分に小さくければ良い。なお、
本実施例においては、ミラーエレメント２２ｂは、球面
形状で形成されている。これらのミラーエレメント２２
ｂは、前述の第１実施例と同様に、凹部２１ｂが連続的
に形成されることが望ましい。

【００３６】さて、図６に戻って、図示なき光源部から
の所定波長（例えば 130Å）のＸ線は、第１実施例と同
様に、平面鏡１１により光路をほぼ９０°偏向され、偏
向された光路に対して斜設されたインテグレータミラー
２５に達する。このとき、インテグレータミラー２５に
入射するＸ線は、平行光束である。従って、この平行光
束（Ｘ線）は、インテグレータミラー２５上の複数のミ
ラーエレメント２２ｂで集光され、インテグレータミラ
ー２５の反射側の離れた位置に、複数の２次Ｘ線源ＬＳ
₁〜ＬＳ₃を形成する。なお、図６では、実際に形成さ
れる多数の２次Ｘ線源のうち、３つの２次Ｘ線源ＬＳ₁
〜ＬＳ₃のみを図示している。ここで、複数の２次Ｘ線
源ＬＳ₁〜ＬＳ₃は、インテグレータミラー２５の面と
ほぼ平行に形成される。

【００３７】複数の２次Ｘ線源ＬＳ₁〜ＬＳ₃からのＸ
線は、インテグレータミラー２５の各ミラーエレメント
２２ｂの曲率に応じた所定の発散角で放物面鏡３０へ向
かう。このとき、放物面鏡３０がマスクＭの法線に対し
て傾いた軸Ax₃₀を中心とした回転対称放物面で構成され
ており、放物面の焦点がマスクＭ上に位置するように配
置され、かつ放物面鏡３０の前側焦点が複数の２次Ｘ線
源ＬＳ₁〜ＬＳ₃上に位置するように配置されているた
め、２次Ｘ線源ＬＳ₂からの発散Ｘ線は、放物面鏡３０
を経て平行光束となりマスクＭの法線に沿って進行す
る。すなわち、２次Ｘ線源ＬＳ₂からのＸ線は主光線で
あるため、マスクＭ上ではテレセントリックな照明が達
成される。また、２次Ｘ線源ＬＳ₁及びＬＳ₃からの発
散Ｘ線は、放物面鏡３０を経て平行光束となり、マスク
Ｍの法線と所定の角度をなすように進行する。すなわ
ち、放物面鏡３０を介した複数の２次Ｘ線源ＬＳ₁〜Ｌ
Ｓ₃からのＸ線は、マスクＭ上を重畳的に照明して、照
野ＬＦを形成する。

【００３８】さて、本実施例においても、インテグレー
タミラー２５と放物面鏡３０とは、回転軸Ax₂₅を中心と
して回転可能に構成されている。このとき、回転軸Ax₂₅
は、インテグレータミラー２５を通り、かつ放物面鏡３
０からのＸ線の主光線と平行である。ここで、前述の第
１実施例と同様の理由から、回転軸Ax₂₅がインテグレー
タミラー２５の有効反射領域の重心位置を通過するよう
に設定されることが望ましい。

【００３９】インテグレータミラー２５と放物面鏡３０
とを回転軸Ax₂₅を中心として回転させつつ、図示なき光
源部からのＸ線によりマスクＭ上に照野ＬＦを形成すれ
ば、マスクＭ上には、回転軸Ax₂₅を中心とした円弧状の
照明領域が形成される。このとき、マスクＭをＸ軸に沿
って搬送させれば、マスクＭ上の全面に渡ってＸ線を照
射することができる。

【００４０】このように、本実施例においても、インテ
グレータミラー２５と放物面鏡３０とを回転（回動）さ
せることにより、マスクＭの搬送方向と直交する方向
（Ｙ軸方向）における照明領域を拡大することができ
る。これにより、放物面鏡３０を大型化することなく、
広い照明領域を得ることができる。なお、本実施例によ
る照明装置を図２の第１実施例の投影光学系と組合せれ
ば、広い露光領域にわたって回折限界の解像力を達成で
きる露光装置を提供できる。

【００４１】上述の第１及び第２実施例より、複数の２
次Ｘ線源を形成する電磁波供給手段としてのインテグレ
ータミラーは、その表面が凸面であっても凹面であって
も良いことが分かる。また、上述の第１及び第２実施例
においては、被照射面が透過型マスクであったが、被照
射面が反射型マスクであっても良い。ここで、反射型マ
スクを適用する場合には、反射型のマスクの法線と放物
面鏡からのＸ線の主光線とが所定の角度をなすように、
マスクを傾ける構成とする。これにより、マスクに対し
て照射される照明装置からのＸ線と、マスクにて反射さ
れて投影光学系へ向かうＸ線との光路を空間的に分離す
ることができ、照明装置と投影光学系との機械的な干渉
を避けることができる。このとき、マスクの搬送方向
は、マスク面内に沿った方向であり、かつマスク上に形
成される円弧状の照明領域の弦と直交する方向となる。

【００４２】さて、第１及び第２実施例においては、電
磁波として所定波長のＸ線としているが、本発明は、そ
れに限られるものではない。次に図７を参照して、電磁
波として紫外光を用いた第３実施例について説明する。
なお、図７においては、図２及び図６と同様の座標系を
採用してあり、説明を簡単にするために、図２及び図６
と同様の機能を有する部材には、同じ符号を付してあ
る。

【００４３】図７において、光源部１５は、例えばＡｒ
Ｆ(193nm) ，ＫｒＦ(249nm) 等のエキシマレーザ光を供
給するレーザ光源と、このエキシマレーザ光のビーム径
を拡大させるビームエキスパンダーとを有するように構
成される。なお、光源部としては、水銀ランプ等の光源
と、この光源位置に第１焦点が配置される楕円鏡と、楕
円鏡を介した光源からの光を集光して平行光束に変換す
るコリメータレンズとを有するように構成されても良
い。

【００４４】光源部１５からの照明光は、この照明光の
光路に対して４５°で斜設された平面鏡１６により、そ
の光路がほぼ９０°偏向され、フライアイレンズ５０に
入射する。このフライアイレンズ５０は、複数のレンズ
エレメント５０ａ₁〜５０ａ ₃を有し、平面鏡１６を介
した光源部１５からの平行光束に基づいて、フライアイ
レンズ５０の射出面側に複数の２次光源像ＬＳ₁〜ＬＳ
₃を形成する。なお、図７では、実際に設けられる多数
のレンズエレメントのうち３つのレンズエレメント５０
ａ₁〜５０ａ₃を図示し、実際に形成される多数の２次
光源像のうち３つの２次光源像ＬＳ₁〜ＬＳ₃を図示し
ている。ここで、複数の２次光源像ＬＳ ₁〜ＬＳ₃は、
複数のレンズエレメント５０ａ₁〜５０ａ₃の個数に応
じた数となる。そして、各レンズエレメントの大きさ
は、フライアイレンズ５０の大きさに比べて十分に小さ
ければ良い。また、本実施例では、フライアイレンズ５
０の射出面側から離れた位置に複数の２次光源像を形成
しているが、光源部１５が供給する照明光の強度が低い
場合には、フライアイレンズ５０の射出面に複数の２次
光源像を形成しても良い。

【００４５】次に、複数の２次光源像ＬＳ₁〜ＬＳ₃か
らの照明光は、各レンズエレメント５０ａ₁〜５０ａ₃
の焦点距離に応じた所定の発散角の光束となり、この照
明光の光路に対して所定の角度で斜設された偏向ミラー
５１により反射された後、放物面鏡３５へ向かう。この
とき、偏向ミラー５１が斜設される角度は、偏向ミラー
５１へ入射する入射光束と偏向ミラー５１から射出され
る射出光束とを空間的に分離できる角度であれば良い。

【００４６】ここで、放物面鏡３５は、マスクＭの法線
に対して傾いた軸Ax₃₅を中心とした回転対称放物面で構
成されている。ここで、放物面鏡３５は、放物面の焦点
がマスクＭ上に位置するように配置され、かつ放物面鏡
３５の前側焦点が複数の２次光源像ＬＳ₁〜ＬＳ₃上に
位置するように配置されている。これにより、２次光源
像ＬＳ₂からの発散光束は、放物面鏡３５を経て平行光
束となりマスクＭの法線に沿って進行する。すなわち、
２次光源像ＬＳ₂からの光線が主光線であるため、マス
クＭ上ではテレセントリックな照明が達成される。ま
た、２次光源像ＬＳ₁及びＬＳ₃からの発散光束は、放
物面鏡３５を経て平行光束となり、マスクＭの法線と所
定の角度をなすように進行する。すなわち、放物面鏡３
５を介した複数の２次光源像ＬＳ₁〜ＬＳ₃からの照明
光は、マスクＭ上を重畳的に照明して、照野ＬＦを形成
する。

【００４７】なお、本実施例では、平面鏡１６、偏向ミ
ラー５１及び放物面鏡３５の表面上に、反射増加膜が形
成されている。本実施例においても、偏向ミラー５１と
放物面鏡３５とは、回転軸Ax₅₁を中心として回転可能と
なるように構成されている。ここで、回転軸Ax₅₁は、偏
向ミラー５１上を通り、かつ放物面鏡３５からの照明光
の主光線と平行な軸となる。尚、本実施例においても、
回転軸Ax₅₁は、偏向ミラー５１の有効反射領域の重心位
置を通ることが望ましい。

【００４８】偏向ミラー５１と放物面鏡３５とを回転軸
Ax₅₁を中心として回転させつつ、光源部１５からの照明
光によりマスクＭ上に照野ＬＦを形成すれば、マスクＭ
上には、回転軸Ax₅₁を中心とした円弧状の照明領域が形
成される。このとき、マスクＭをＸ軸に沿って搬送させ
れば、マスクＭ上の全面に渡って照明光を照射すること
ができる。尚、本実施例においては、フライアイレンズ
５０と偏向ミラー５１と放物面鏡３５とを一体に回転
（回動）させるように構成しても良い。

【００４９】このように、本実施例においても、偏向ミ
ラー５１と放物面鏡３５とを回転（回動）させることに
より、マスクＭの搬送方向と直交する方向（Ｙ軸方向）
における照明領域を拡大することができる。これによ
り、放物面鏡３５を大型化することなく、広い照明領域
を得ることができる。尚、本実施例では、マスクＭを照
明する照明装置として説明したが、マスクＭを搬送させ
るマスクステージと、マスクＭの像をウェハ上に形成す
る投影光学系と、ウェハをマスクと連動させて移動させ
るウェハステージとの構成を加えることにより、広い露
光領域にわたって回折限界の解像力を達成し得る露光装
置を提供することができる。

【００５０】次に、図８を参照して本発明による第４実
施例を説明する。図８は、第４実施例の構成を示す図で
あり、図７と同様の座標系である。なお、説明を簡単に
するために、図７に示す第３実施例と同様の機能を有す
る部材には、同じ符号を付してある。

【００５１】図８において、図示なき光源部からの照明
光は、照明光の光路に対して４５°で斜設された平面鏡
１６で反射され、その光路がほぼ９０°偏向されてフラ
イアイレンズ５０に入射する。フライアイレンズ５０
は、その射出面側から離れた位置に、複数の２次光源像
ＬＳ₁〜ＬＳ₃を形成する。複数の２次光源像ＬＳ₁〜
ＬＳ₃からの照明光は、所定の発散角を持つ発散光束と
なり、照明光の光路に対して４５°で斜設された偏向ミ
ラー５２によって、その光路がほぼ９０°偏向され、放
物面鏡３６に達する。ここで、図示なき光源部から供給
される照明光が偏光特性を持たない場合には、本実施例
の如く、偏向ミラー５２へ入射する照明光の入射角を４
５°程度まで大きくすることができる。

【００５２】さて、放物面鏡３６は、マスクＭの面内の
軸Ax₃₆を中心とした回転対称放物面で構成されている。
このとき、放物面鏡３６は、放物面の焦点がマスクＭ上
に配置され、放物面鏡３６の前側焦点が複数の２次光源
像ＬＳ₁〜ＬＳ₃に位置するように配置される。これに
より、２次光源像ＬＳ₂からの発散光束は、放物面鏡３
５を経て平行光束となりマスクＭの法線に沿って進行す
る。すなわち、２次光源像ＬＳ₂からの光線が主光線で
あるため、マスクＭ上ではテレセントリックな照明が達
成される。また、２次光源像ＬＳ₁及びＬＳ₃からの発
散光束は、放物面鏡３５を経て平行光束となり、マスク
Ｍの法線と所定の角度をなすように進行する。すなわ
ち、放物面鏡３５を介した複数の２次光源像ＬＳ₁〜Ｌ
Ｓ₃からの照明光は、マスクＭ上を重畳的に照明して、
照野ＬＦを形成する。

【００５３】なお、本実施例においても、図７の第３実
施例と同様に、平面鏡１６、偏向ミラー５１及び放物面
鏡３５の表面上に、反射増加膜が形成されている。さ
て、本実施例では、偏向ミラー５２と放物面鏡３６とが
図示なき支持部材によって一体に支持され、この支持部
材は、回転軸Ax₅₂を中心として回転（回動）可能に設け
られている。ここで、回転軸Ax₅₂は、偏向ミラー５２を
通りかつ放物面鏡３６からの照明光の主光線と平行な軸
となる。ここで、回転軸Ax₅₂は、偏向ミラー５２の有効
反射領域の重心位置を通過するように設定されることが
望ましい。

【００５４】そして、偏向ミラー５２と放物面鏡３６と
を回転軸Ax₅₂を中心として回転（回動）させつつ、図示
なき光源部からの照明光によりマスクＭ上に照野ＬＦを
形成すれば、マスクＭ上には、回転軸Ax₅₂を中心とした
円弧状の照明領域が形成される。このとき、マスクＭを
Ｘ軸に沿って搬送させれば、マスクＭ上の全面に渡って
照明光を照射することができる。尚、本実施例において
は、偏向ミラー５２と放物面鏡３６とを支持する支持部
材によって、フライアイレンズ５０を支持するように構
成し、照明時にフライアイレンズ５０、偏向ミラー５２
及び放物面鏡３６を一体に回転（回動）させるように構
成しても良い。

【００５５】このように、本実施例においても、偏向ミ
ラー５２と放物面鏡３６とを回転（回動）させることに
より、マスクＭの搬送方向と直交する方向（Ｙ軸方向）
における照明領域を拡大することができる。これによ
り、放物面鏡３６を大型化することなく、広い照明領域
を得ることができる。なお、上述の各実施例において、
照明領域を規定するために、マスク近傍に視野絞りとし
てのブラインドを配置することも可能である。また、放
物面鏡のマスク側にリレー系を設けても良い。このとき
には、マスクと共役な面に視野絞りを配置することがで
きる。

【００５６】また、各実施例においては、光源部からの
電磁波（Ｘ線，照明光）を９０°偏向させた後、インテ
グレータミラーまたはフライアイレンズに入射させる構
成としているが、光源部からの電磁波を回転軸に沿っ
て、直接にインテグレータミラーまたはフライアイレン
ズへ入射させる構成を採用しても良い。このように、本
発明は、上述の実施例に限定されることなく、本発明の
要旨を逸脱しない限り種々の構成を取り得る。

【００５７】

【発明の効果】以上の通り本発明によれば、集光光学系
の大型化を伴わずに広い露光領域を達成し得る照明装置
及び露光装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を説明する図である。

【図２】本発明による第１実施例の構成を示す図であ
る。

【図３】インテグレータミラーの構成を示す図である。

【図４】マスクと照明領域との位置関係を示す平面図で
ある。

【図５】照明動作の一例を示す平面図である。

【図６】本発明による第２実施例の構成を示す図であ
る。

【図７】本発明による第３実施例の構成を示す図であ
る。

【図８】本発明による第４実施例の構成を示す図であ
る。

【図９】従来の照明装置の構成を説明する図である。

【図１０】本件出願人による特願平5-21577 号公報の露
光装置の構成を示す図である。

【符号の説明】１０ … 光源部、２０ … インテグレータミラー、３０ … 放物面鏡、４０ … 投影光学系、５０ … フライアイレンズ、 Ax₂₀ … 回転軸、 Ax₃₀ … 放物面鏡の軸、

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定波長の電磁波を供給する電磁波源と、
該電磁波源からの電磁波を偏向させる偏向手段とを持
ち、複数の電磁波源像を形成する電磁波供給手段と、所定の軸を中心とした回転対称放物面形状の放物反射面
を持ち、前記電磁波供給手段からの電磁波を集光して被
照射面を照明する集光手段とを有し、前記放物反射面は、前記放物面の焦点が前記被照射面に
位置すると共に、前記反射面の前側焦点が前記複数の電
磁波源像に位置するように設けられ、前記偏向手段を通りかつ前記集光手段からの前記電磁波
の主光線と平行な回転軸を中心として、前記偏向手段と
前記放物反射面とを一体に前記被照射面に対して回転可
能に設けることを特徴とする照明装置。
【請求項２】前記放物反射面の軸は、前記被照射面の法
線の方向とは異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】前記偏向手段は、複数の凸部または凹部が
表面上に設けられていることを特徴とする請求項１記載
の照明装置。
【請求項４】前記偏向手段へ入射する前記電磁波源から
の前記電磁波は、前記回転軸に沿って入射すること特徴
とする請求項１記載の照明装置。
【請求項５】所定のパターンが設けられた第１物体の像
を投影手段を介して第２物体上に形成し、前記第１物体
と前記第２物体とを移動させつつ露光を行なう露光装置
において、所定波長の電磁波を供給する電磁波源と、該電磁波源か
らの電磁波を偏向させる偏向手段とを持ち、複数の電磁
波源像を形成する電磁波供給手段と、所定の軸を中心とした回転対称放物面形状の放物反射面
を持ち、前記電磁波供給手段からの電磁波を集光して被
照射面を照明する集光手段とを有し、前記放物反射面は、前記放物面の焦点が前記被照射面に
位置すると共に、前記反射面の前側焦点が前記複数の電
磁波源像に位置するように設けられ、前記偏向手段を通りかつ前記集光手段からの前記電磁波
の主光線と平行な回転軸を中心として、前記偏向手段と
前記放物反射面とを一体に前記被照射面に対して回転可
能に設けることを特徴とする露光装置。
【請求項６】前記集光手段を介した前記電磁波は、前記
投影手段の入射瞳上に前記複数の電磁波源像を形成する
ことを特徴とする請求項５記載の露光装置。