JPH08148415A - 照明装置及び露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来よりも照明強度の高い照明装置、及び該
照明装置を備えたスループットの高い露光装置を提供す
ること。 【構成】 少なくとも、所定の大きさの光源像または光
源を形成する光源部であって、平行光束を供給する光源
１と、複数の全反射鏡により構成され、かつ該光源から
の平行光束を反射して複数の光源像を形成する全反射型
オプティカルインテグレータ２とを有する光源部と、該
複数の光源像からの光束を集光して被照明物５を照明す
る照明光学系４と、を備えた照明装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業状の利用分野】本発明は、被照明物を照明する照
明装置、及び該照明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軟Ｘ線投影露光装置、及び該
露光装置の照明装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体製造用の露光装置は、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
の基板上に投影転写する。基板にはレジストが塗布され
ており、露光することによってレジストが感光してレジ
ストパターンが得られる。所望の面積にてレジストパタ
ーンを得るためには、マスクを均一な光強度と均一な広
がり角の光で照明しなければならない。

【０００３】従って、露光装置の照明装置は、この条件
を満たすために図７に示すようなケーラー照明光学系を
採用してきた。図７は、紫外線を用いた従来の照明装置
の一例である。従来の照明装置は、紫外線光源１１、紫
外線光学系１２、１５、及びマイクロレンズアレイ（イ
ンテグレータ）１３で構成される。

【０００４】紫外線光源１１から出射した光は、放物面
鏡等の紫外線光学系１２で平行光に変換され、マイクロ
レンズアレイ１３に入射する。マイクロレンズアレイ１
３は図８に示すような微小レンズを並べた光学素子であ
り、その後焦点面に複数の微小光源からなる二次光源１
４を形成する。二次光源１４は、一般には図６（ａ）に
示すように、微小な光源が一次元的または二次元的に配
列したものである。微小光源の数やその配列の仕方は、
照明装置の仕様に合わせて設計される。

【０００５】さらに、二次光源１４から出射した光は、
紫外線光学系１５を経て被照射物（マスク）１６に照射
される。このとき、紫外線光学系１５の前焦点位置付近
に二次光源１４を配置すると、二次光源１４から発散し
た光は、紫外線光学系１５を経て平行光となる。さら
に、各平行光は異なった角度でマスク１６に入射する。
従って、マスク１６はケーラー照明される。

【０００６】従来の照明装置の重要な特徴は、微小光源
が二次元的に配列した二次光源を形成することであり、
これがケーラー照明を可能にしている。従って、軟Ｘ線
投影露光装置においても、照明装置はかかる二次光源を
形成することが要求される。軟Ｘ線投影露光装置用のＸ
線光源としては、高強度のＸ線が得られるレーザープラ
ズマＸ線源や、シンクロトロン放射光が望ましい。

【０００７】レーザープラズマＸ線源は、光源の大きさ
が 0.1〜 数ｍｍ程度の点光源である。従って、点光源
から二次光源を形成するためには、従来の照明装置と同
様な光学系（図７における紫外線光学系１２とマイクロ
レンズアレイ１３に相当する光学系）が必要になる。と
ころで、軟Ｘ線露光装置が従来の露光装置と大きく異な
る点は、露光光の波長である。つまり、従来の露光装置
で用いた紫外線の波長は、約２００〜４００ｎｍ程度で
あったが、軟Ｘ線露光装置で用いる軟Ｘ線の波長は、約
１〜１００ｎｍ程度と短い。

【０００８】そして、従来の露光光である紫外線は、光
学素子としてレンズを用いることが可能であったが、軟
Ｘ線領域では、物質の光学定数が１に極めて近いため
に、レンズを用いることができない。そこで軟Ｘ線露光
装置では、光学素子として反射鏡を用いる。さらに直入
射光学系の場合、反射鏡は、その反射面に反射率を高め
るための多層膜を設けることが多い。

【０００９】しかし、軟Ｘ線領域での多層膜反射鏡の反
射率は、あまり高くないという問題点がある。例えば、
波長１３ｎｍのＸ線の場合、多層膜の中で比較的反射率
の高いことで知られるモリブデンとケイ素からなる多層
膜（Ｍｏ／Ｓｉ）の反射率は高々６０％程度である。ま
た、波長７ｎｍのＸ線の場合、モリブデンと炭化ボロン
からなる多層膜（Ｍｏ／Ｂ4 Ｃ）の反射率は高々２０％
程度である。さらに、波長4.5 ｎｍのＸ線の場合、ニク
ロム合金と炭素からなる多層膜（ＮｉＣｒ／Ｃ）の反射
率はわずか５％程度である。

【００１０】従って、照明装置を数多くの多層膜反射鏡
で構成すると、マスクに到達するＸ線の強度は小さくな
ってしまい、露光時間が長くなってしまう。一方、露光
装置は、露光時間が短い（スループットが高い）ことが
望まれるため、照明装置は、なるべく少ない枚数の多層
膜反射鏡で構成することが望まれる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、二次光源を
反射型の光学系で形成する方法として、反射型のインテ
グレータ（フライアイミラー）を採用することが考えら
れている（特願平５−２１５７７）。従来の反射型イン
テグレータの例を図１０及び図１１に示す。インテグレ
ータ８の反射面には多層膜９が積層される。反射型イン
テグレータを用いた照明装置の一例を図９に示す。図に
示すように、反射型インテグレータ８を配置することに
よって、二次光源３が形成される。

【００１２】図１０に示すインテグレータを用いれば、
図６（ａ）に示すような二次光源が形成され、図１１に
示すインテグレータを用いれば、図６（ｂ）に示すよう
な二次光源が形成される。しかし、この方法は、インテ
グレータとして多層膜反射鏡を用いなければならないの
で、照明光の強度が減少してしまうという問題点を有す
る。

【００１３】また、多層膜の反射率は、基板の表面粗さ
が大きいと急激に低下してしまう。例えば、波長１３ｎ
ｍのＸ線の場合、表面粗さは３Åｒｍｓ程度という極め
て小さな値が望まれる。したがって、インテグレータの
基板の表面粗さが大きい場合は、多層膜の反射率が小さ
くなるという問題点があった。本発明は、前記問題点を
解決し、従来よりも照明強度の高い照明装置、及び該照
明装置を備えたスループットの高い露光装置を提供する
ことを目的とする。

【００１４】

【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
成する光源部であって、平行光束を供給する光源と、複
数の全反射鏡により構成され、かつ該光源からの平行光
束を反射して複数の光源像を形成する全反射型オプティ
カルインテグレータとを有する光源部と、該複数の光源
像からの光束を集光して被照明物を照明する照明光学系
と、を備えた照明装置（請求項１）」を提供する。

【００１５】また、本発明は第二に「前記複数の光源像
を前記照明光学系の前焦点位置付近に形成してなること
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。また、本発明は第三に「前記全反射型オプテ
ィカルインテグレータを構成する複数の全反射鏡を各反
射面が互いに平行または略平行となるように配置したこ
とを特徴とする請求項１または２記載の照明装置（請求
項３）」を提供する。

【００１６】また、本発明は第四に「前記全反射鏡の厚
さを１ｍｍ以下としたことを特徴とする請求項１〜３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「前記全反射鏡を放物シリンドリカル面鏡とし
たことを特徴とする請求項１〜４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「前記全反
射鏡を放物トロイダル面鏡としたことを特徴とする請求
項１〜４記載の照明装置（請求項６）」を提供する。

【００１７】また、本発明は第七に「前記全反射鏡を複
数の放物トロイダル面が配列した面からなる反射鏡とし
たことを特徴とする請求項１〜４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。

【００１８】

【作用】図１は、本発明にかかる照明装置の一例を示す
概略構成図である。図１の照明装置は、光源１とインテ
グレータ（複数の全反射鏡で構成される）２とを有する
光源部、及び照明（集光）光学系４を備えている。光源
１からは、Ｘ線６の平行光束が出射してインテグレータ
２に入射する。インテグレータ２は、複数の全反射鏡で
構成され、それぞれの全反射鏡は入射平行光束の一部を
反射集光して二次光源３を形成する。このとき、二次光
源は図６（ｂ）に示したような形態となる。

【００１９】二次光源３から発散したＸ線６は、照明光
学系４で集光されて、マスク５に照射される。インテグ
レータ２は、Ｘ線が全反射鏡表面に小さな斜入射角で入
射するように配置するとよい。このとき、Ｘ線は全反射
される。例えば、全反射鏡としてその反射面がモリブデ
ンからなる反射鏡を用いた場合は、波長１３ｎｍＸ線を
反射率９０％以上の高い反射率で反射することが可能で
ある。

【００２０】このように、本発明にかかる照明装置は、
高強度の照明光を供給することが可能であり、その結
果、該照明装置を備えた露光装置（例えば、軟Ｘ線露光
装置）のスループットを高めることができる。全反射鏡
の反射率は、Ｘ線が入射する斜入射角度が小さいほど高
くなる。従って、インテグレータは、斜入射角がなるべ
く小さくなるように配置することが好ましい。特に、全
反射が起こる角度（臨界角）よりも小さな角度で反射さ
せることが好ましい。

【００２１】臨界角は、Ｘ線の波長と反射面の物質によ
り異なる。従って、反射面の物質は反射率が高く、しか
も臨界角が大きいものが好ましい。例えば、波長１３ｎ
ｍのＸ線に対しては、モリブデン、ロジウム、ルテニウ
ムなどが、波長７ｎｍのＸ線に対しては、ランタン、モ
リブデンなどが、波長4.5 ｎｍのＸ線に対しては、ニッ
ケル、クロムなどがよい。

【００２２】また、全反射鏡は、反射面の表面粗さが小
さいほど散乱が小さくなり、その結果、反射率が高くな
る。従って、全反射鏡の表面は平滑であることが好まし
い。インテグレータを構成する全反射鏡は、その後ろ焦
点位置に二次光源を形成する。従って、二次光源の位置
および形態は、全反射鏡の形状、焦点距離、及び配置な
どによって決まる。従って、これらの組み合わせにより
様々な形態の二次光源を作り出すことができる。

【００２３】本発明にかかる照明光学系は、被照明物を
均一な強度かつ均一な広がり角のＸ線で照明するものが
好ましい。そのため、二次光源を構成する複数の光源像
を照明光学系の前焦点位置付近に形成することが好まし
い（請求項２）。また、インテグレータを構成するそれ
ぞれの全反射鏡は、入射する平行光束を空間的に効率よ
く反射するように配置することが好ましい。つまり、入
射光束のうち、インテグレータで反射されない部分がな
るべく少なくなるように全反射鏡を配置すれば、照明光
の強度を高めることができる。

【００２４】ところで、全反射鏡を図１に示すように、
その反射面が互いに平行または略平行となるように配列
すると、入射する平行光束を空間的に効率よく反射する
ことができるので好ましい（請求項３）。また、入射光
束の一部が反射鏡の側面に入射してしまうと、そのＸ線
は反射されない（Ｘ線が損失する）。従って、かかるＸ
線の損失を少なくするために、全反射鏡の厚さを薄くす
ることが好ましく、特に全反射鏡の厚さを１ｍｍ以下と
することが好ましい（請求項４）。

【００２５】インテグレータで反射したＸ線は、集光さ
れて二次光源を形成する。全反射鏡を、その反射面が互
いに平行または略平行となるように配列すると、二次光
源を光軸にほぼ垂直な平面内に作り出すことが容易とな
る。つまり、各全反射鏡の後ろ焦点距離が略同じで、全
反射鏡の二次光源からの距離が略同じになるように配置
してやれば、微小な光源が光軸にほぼ垂直な平面内に配
列する。

【００２６】このとき、全反射鏡は斜入射光学系とな
る。そのため、例えば球面鏡では、収差が大きくなり、
二次光源がぼけて広がってしまう。従って、全反射鏡は
収差の小さな曲面鏡であることが好ましく、例えば、放
物シリンドリカル面鏡や放物トロイダル面鏡等が好まし
い（請求項５〜７）。二次光源を構成する微小光源の位
置は、全反射鏡の焦点位置であるから、全反射鏡の配置
や焦点距離で自由に決めることができる。微小光源の位
置は、照明光学系に要求される仕様（例えば、マスクを
照明するＸ線の強度や広がり角、およびこれらの均一性
など）に基づいて考えればよく、その方法は従来の照明
光学系に於いて、微小光源の配置を決めるのと同じ方法
または類似した方法でよい。

【００２７】軟Ｘ線露光装置の場合、結像光学系の設計
上の制限で、輪帯状あるいは帯状の視野を走査して露光
する場合がある。このときは、臨界ケーラー照明するこ
とが好ましく（「特願平６−２５５６５」参照）、図６
（ｂ）に示すように、微小光源を一次元的に配列すれば
良い。本発明にかかる照明装置では、インテグレータで
平行光束を一方向にのみ集光することにより、図６
（ｂ）に示すような二次光源を形成できる。このような
インテグレータを構成する全反射鏡としては、例えば、
図５（ａ）に示すような放物シリンドリカル面鏡が好ま
しい（請求項５）。

【００２８】また、同じく臨界ケーラー照明において、
「特願平６−２１６１３２」に記載の照明装置の二次光
源は、図６（ｃ）のようになるが、この場合のインテグ
レータを構成する全反射鏡としては、例えば、図５
（ｂ）に示すような放物トロイダル面鏡が好ましい（請
求項６）。また、マスク全面を一括で照明するときは、
図６（ａ）に示したように、微小光源が二次元的に配列
するようにすればよい。この場合のインテグレータを構
成する全反射鏡としては、例えば、図５（ｃ）に示すよ
うな複数の放物トロイダル面が配列した反射鏡が好まし
い（請求項７）。

【００２９】また、放物シリンドリカル面の全反射鏡か
らなるインテグレータを二個用意しこれらを図２に示す
ように、反射面が互いに直交するように配置しても良
い。このとき、二つのインテグレータは、その焦点面が
一致するようにすればよい。以上のように、本発明にか
かる照明装置は、高強度の照明光を供給することが可能
であり、その結果、該照明装置を備えた露光装置（例え
ば、軟Ｘ線露光装置）のスループットを高めることがで
きる。

【００３０】以下、本発明を実施例によって更に詳細に
説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではない。

【００３１】

【実施例１】図１は、本実施例の照明装置の概略構成図
である。照明装置は、光源１とインテグレータ（複数の
全反射鏡で構成される）２とを有する光源部、及び照明
（集光）光学系４を備えている。光源１はシンクロトロ
ン放射光光源とビームラインで構成され（不図示）、波
長１３ｎｍのＸ線６の平行光束を供給する。Ｘ線６は、
インテグレータ２に入射してから反射される。

【００３２】インテグレータ２は、複数の全反射鏡で構
成される。全反射鏡は図５（ａ）に示すような放物シリ
ンドリカル鏡であり、平行光束を線状に集光する。ま
た、全反射鏡には、厚さ１ｍｍのアルミニウム製基板上
に、厚さ１００ｎｍのモリブデンを成膜したものを用い
た。Ｘ線は、全反射鏡に斜入射角約１０度で入射する。
このときの、反射率は約９０％である。

【００３３】全反射鏡をその反射面が互いに平行となる
ように配置することにより、インテグレータ２に入射し
た平行光束６は、空間的に分割されて反射する。そし
て、各全反射鏡が微小光源を形成し、図６（ｂ）に示す
ような二次光源３を照明光学系４の前焦点位置付近に形
成する。二次光源３から出射したＸ線６は、照明光学系
４に入射する。照明光学系４は複数の多層膜反射鏡で構
成され、マスク５を輪帯状に照明する。このとき、輪帯
の半径方向には臨界照明し、輪帯の円周方向にはケーラ
ー照明する。この結果、マスクは均一な強度と広がり角
を有するＸ線で照明される。

【００３４】本実施例では、インテグレータを全反射鏡
で構成するため、マスクを高強度のＸ線で照明できる。
その強度は、従来の照明装置の約２倍である。そして、
この照明装置を備えた軟Ｘ線投影露光装置は、従来の露
光装置に比べてスループットが約２倍に向上する。

【００３５】

【実施例２】図２は、本実施例の照明装置の概略構成図
である。照明装置は、光源１とインテグレータ（複数の
全反射鏡で構成される）２とを有する光源部、及び照明
（集光）光学系４を備えている。光源１は、シンクロト
ロン放射光光源とビームラインで構成され（不図示）、
波長１３ｎｍのＸ線６の平行光束を供給する。Ｘ線６
は、インテグレータに入射してから反射される。

【００３６】本実施例では、インテグレータを二つ用い
る。平行光束は、第一のインテグレータ２で反射した
後、さらに第二のインテグレータ２’で反射される。イ
ンテグレータ２，２’は、複数の全反射鏡で構成され
る。全反射鏡は図５（ａ）に示すような放物シリンドリ
カル鏡であり、平行光束を線状に集光する。また、全反
射鏡には、厚さ１ｍｍのアルミニウム製基板上に、厚さ
１００ｎｍのモリブデンを成膜したものを用いた。Ｘ線
は、全反射鏡に斜入射角約１０度で入射する。このとき
の、反射率は約９０％である。

【００３７】全反射鏡をその反射面が互いに平行となる
ように配置することにより、インテグレータに入射した
平行光束６は、空間的に分割されて反射する。第一のイ
ンテグレータ２及び第二のインテグレータ２’は、反射
面が直交するように配置される。さらに、二つのインテ
グレータ２，２’は、焦点距離が異なっており、焦点位
置が一致するようになっている。各インテグレータ２，
２’は、一方向にのみＸ線を集光するが、このような直
交配置にすることによりＸ線は点に集光される。そし
て、図６（ａ）に示すような二次光源３を照明光学系４
の前焦点位置付近に形成する。

【００３８】二次光源３から出射したＸ線６は、照明光
学系４に入射する。照明光学系４は複数の多層膜反射鏡
で構成され、マスク５全面を照明する。このとき、マス
クをケーラー照明する。この結果、マスクは均一な強度
と広がり角を有するＸ線で照明される。本実施例では、
インテグレータを全反射鏡で構成するため、マスクを高
強度のＸ線で照明できる。その強度は、従来の照明装置
の約４倍である。そして、この照明装置を備えた軟Ｘ線
投影露光装置は、従来の露光装置に比べてスループット
が約４倍に向上する。

【００３９】

【実施例３】図３は、本実施例の照明装置の概略構成図
である。照明装置は、光源１とインテグレータ（複数の
全反射鏡で構成される）２とを有する光源部、及び照明
（集光）光学系４を備えている。光源１は、シンクロト
ロン放射光光源とビームラインで構成され（不図示）、
波長１３ｎｍのＸ線６の平行光束を供給する。Ｘ線６
は、インテグレータ２に入射してから反射される。

【００４０】インテグレータ２は、複数の全反射鏡で構
成される。全反射鏡は、図５（ｂ）に示すような放物ト
ロイダル鏡であり、平行光束を点状に集光する。また、
全反射鏡には、厚さ１ｍｍのアルミニウム製基板上に、
厚さ１００ｎｍのモリブデンを成膜したものを用いた。
Ｘ線は、全反射鏡に斜入射角約１０度で入射する。この
ときの反射率は約９０％である。

【００４１】全反射鏡をその反射面が互いに平行となる
ように配置することにより、インテグレータ２に入射し
た平行光束６は、空間的に分割されて反射する。そし
て、各全反射鏡が微小光源を形成し、図６（ｃ）に示す
ような二次光源３を照明光学系４の前焦点位置付近に形
成する。二次光源３から出射したＸ線６は、照明光学系
４に入射する。照明光学系４は複数の多層膜反射鏡で構
成され、マスク５を輪帯状に照明する。このとき、輪帯
の半径方向には臨界照明し、輪帯の円周方向にはケーラ
ー照明する。この結果、マスクは均一な強度と広がり角
を有するＸ線で照明される。

【００４２】本実施例では、インテグレータを全反射鏡
で構成するため、マスクを高強度のＸ線で照明できる。
その強度は、従来の照明装置の約２倍である。そして、
この照明装置を備えた軟Ｘ線投影露光装置は、従来の露
光装置に比べてスループットが約２倍に向上する。

【００４３】

【実施例４】図４は、本実施例の照明装置の概略構成図
である。照明装置は、光源１とインテグレータ（複数の
全反射鏡で構成される）２とを有する光源部、及び照明
（集光）光学系４を備えている。光源１は、シンクロト
ロン放射光光源とビームラインで構成され（不図示）、
波長１３ｎｍのＸ線６の平行光束を供給する。Ｘ線６
は、インテグレータ２に入射してから反射される。

【００４４】インテグレータ２は、複数の全反射鏡で構
成される。全反射鏡は、図５（ｃ）に示すような複数の
放物トロイダル面が配列した鏡であり、平行光束を複数
の点に集光する。また、全反射鏡には、厚さ１ｍｍのア
ルミニウム製基板上に、厚さ１００ｎｍのモリブデンを
成膜したものを用いた。Ｘ線は、全反射鏡に斜入射角約
１０度で入射する。このときの、反射率は約９０％であ
る。

【００４５】全反射鏡をその反射面が互いに平行となる
ように配置することにより、インテグレータ２に入射し
た平行光束６は、空間的に分割されて反射する。そし
て、各全反射鏡が微小光源を形成し、図６（ａ）に示す
ような二次光源３を照明光学系４の前焦点位置付近に形
成する。二次光源３から出射したＸ線６は、照明光学系
４に入射する。照明光学系４は複数の多層膜反射鏡で構
成され、マスク５全面を照明する。このとき、マスクを
ケーラー照明する。この結果、マスクは均一な強度と広
がり角を有するＸ線で照明される。

【００４６】本実施例では、インテグレータを全反射鏡
で構成するため、マスクを高強度のＸ線で照明できる。
その強度は、従来の照明装置の約５倍である。そして、
この照明装置を備えた軟Ｘ線投影露光装置は、従来の露
光装置に比べスループットが約５倍に向上する。

【００４７】

【実施例５】図１は、本実施例の照明装置の概略構成図
である。照明装置は、光源１とインテグレータ（複数の
全反射鏡で構成される）２とを有する光源部、及び照明
（集光）光学系４を備えている。光源１は、シンクロト
ロン放射光光源とビームラインで構成され（不図示）、
波長７ｎｍのＸ線６の平行光束を供給する。Ｘ線６は、
インテグレータ２に入射してから反射される。

【００４８】インテグレータ２は、複数の全反射鏡で構
成される。全反射鏡は、図５（ａ）に示すような放物シ
リンドリカル鏡であり、平行光束を線状に集光する。ま
た、全反射鏡には、厚さ１ｍｍのアルミニウム製基板上
に、厚さ１００ｎｍのランタンを成膜したものを用い
る。Ｘ線は、全反射鏡に斜入射角約５度で入射する。こ
のときの、反射率は約９０％である。

【００４９】全反射鏡をその反射面が互いに平行となる
ように配置することにより、インテグレータ２に入射し
た平行光束６は、空間的に分割されて反射する。そし
て、各全反射鏡が微小光源を形成し、図６（ｂ）に示す
ような二次光源３を照明光学系４の前焦点位置付近に形
成する。二次光源３から出射したＸ線６は、照明光学系
４に入射する。照明光学系４は複数の多層膜反射鏡で構
成され、マスク５を輪帯状に照明する。このとき、輪帯
の半径方向には臨界照明し、輪帯の円周方向にはケーラ
ー照明する。この結果、マスクは均一な強度と広がり角
を有するＸ線で照明される。

【００５０】本実施例では、インテグレータを全反射鏡
で構成するため、マスクを高強度のＸ線で照明できる。
その強度は、従来の照明装置の約５倍である。そして、
この照明装置を備えた軟Ｘ線投影露光装置は、従来の露
光装置に比べスループットが約５倍に向上する。

【００５１】

【実施例６】図１は、本実施例の照明装置の概略構成図
である。照明装置は、光源１とインテグレータ（複数の
全反射鏡で構成される）２とを有する光源部、及び照明
（集光）光学系４を備えている。光源１は、シンクロト
ロン放射光光源とビームラインで構成され（不図示）、
波長4.5 ｎｍのＸ線６の平行光束を供給する。Ｘ線６
は、インテグレータ２に入射してから反射される。

【００５２】インテグレータ２は、複数の全反射鏡で構
成される。全反射鏡は、図５（ａ）に示すような放物シ
リンドリカル鏡であり、平行光束を線状に集光する。ま
た、全反射鏡には、厚さ１ｍｍのアルミニウム製基板上
に、厚さ１００ｎｍのクロムを成膜したものを用いた。
Ｘ線は、全反射鏡に斜入射角約５度で入射する。このと
きの、反射率は約６５％である。

【００５３】全反射鏡をその反射面が互いに平行となる
ように配置することにより、インテグレータ２に入射し
た平行光束６は、空間的に分割されて反射する。そし
て、各全反射鏡が微小光源を形成し、図６（ｂ）に示す
ような二次光源３を照明光学系４の前焦点位置付近に形
成する。二次光源３から出射したＸ線６は、照明光学系
４に入射する。照明光学系４は複数の多層膜反射鏡で構
成され、マスク５を輪帯状に照明する。このとき、輪帯
の半径方向には臨界照明し、輪帯の円周方向にはケーラ
ー照明する。この結果、マスクは均一な強度と広がり角
を有するＸ線で照明される。

【００５４】本実施例では、インテグレータを全反射鏡
で構成するため、マスクを高強度のＸ線で照明できる。
その強度は、従来の照明装置の約１３倍である。そし
て、この照明装置を備えた軟Ｘ線投影露光装置は、従来
の露光装置に比べスループットが約１３倍に向上する。
以上の実施例は、本発明の一例であり、本発明を限定す
るものではない。光源や光学素子等の配置も本実施例に
限らない。微小光源の個数や配置も本実施例に限らな
い。全反射鏡で二次光源を形成する照明装置は本発明の
範囲内である。

【００５５】

【発明の効果】以上の様に、本発明の照明装置によれ
ば、高い照明強度で、被照射面を照明することができ
る。そのため、本発明にかかる照明装置を備えた露光装
置では、高いスループットで、マスクのパターンを忠実
に基板上に転写することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、実施例１，５，６の各照明装置の概略構成
図である（ａ：正面図、ｂ：側面図）。

【図２】は、実施例２の照明装置の概略構成図である
（ａ：正面図、ｂ：側面図）。

【図３】は、実施例３の照明装置の概略構成図である
（ａ：正面図、ｂ：側面図）。

【図４】は、実施例４の照明装置の概略構成図である
（ａ：正面図、ｂ：側面図）。

【図５】は、本発明にかかるインテグレータを構成する
全反射鏡の例を示す斜視図である（ａ：放物シリンドリ
カル面反射鏡、ｂ：放物トロイダル面反射鏡、ｃ：複数
の放物トロイダル面からなる反射鏡）

【図６】は、二次光源の例を示す説明図である。

【図７】は、従来の照明装置の一例を示す概略構成図で
ある。

【図８】は、従来の照明装置に用いられているインテグ
レータ（マイクロレンズアレイ）の一例を示す説明図で
ある（ａ：上から見た図、ｂ：横から見た図）。

【図９】は、従来の照明装置の一例を示す概略構成図で
ある。

【図１０】は、従来の照明装置に用いられているインテ
グレータ（多層膜反射型）の一例を示す説明図である
（ａ：上から見た図、ｂ：断面図）。

【図１１】は、従来の照明装置に用いられるインテグレ
ータ（多層膜反射型）の一例を示す図である（ａ：上か
ら見た図、ｂ：断面図）。

【主要部分の符号の説明】

１・・・光源 ２・・・本発明にかかるインテグレータ（全反射型） ３・・・二次光源 ４・・・照明（集光）光学系 ５・・・マスク（被照射物の一例） ６・・・Ｘ線 ７・・・全反射鏡 ８・・・従来のインテグレータ（多層膜反射型） ９・・・多層膜 １１・・・紫外線光源 １２・・・紫外線光学系 １３・・・従来のインテグレータ（マイクロレンズアレ
イ） １４・・・二次光源 １５・・・紫外線光学系 １６・・・マスク（被照射物の一例） １７・・・紫外線 以 上

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【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部であ
   って、平行光束を供給する光源と、複数の全反射鏡によ
   り構成され、かつ該光源からの平行光束を反射して複数
   の光源像を形成する全反射型オプティカルインテグレー
   タとを有する光源部と、 該複数の光源像からの光束を集光して被照明物を照明す
   る照明光学系と、を備えた照明装置。
2. 【請求項２】 前記複数の光源像を前記照明光学系の前
   焦点位置付近に形成してなることを特徴とする請求項１
   記載の照明装置。
3. 【請求項３】 前記全反射型オプティカルインテグレー
   タを構成する複数の全反射鏡を各反射面が互いに平行ま
   たは略平行となるように配置したことを特徴とする請求
   項１または２記載の照明装置。
4. 【請求項４】 前記全反射鏡の厚さを１ｍｍ以下とした
   ことを特徴とする請求項１〜３記載の照明装置。
5. 【請求項５】 前記全反射鏡を放物シリンドリカル面鏡
   としたことを特徴とする請求項１〜４記載の照明装置。
6. 【請求項６】 前記全反射鏡を放物トロイダル面鏡とし
   たことを特徴とする請求項１〜４記載の照明装置。
7. 【請求項７】 前記全反射鏡を複数の放物トロイダル面
   が配列した面からなる反射鏡としたことを特徴とする請
   求項１〜４記載の照明装置。
8. 【請求項８】 請求項１〜７記載の照明装置を備えた露
   光装置。