JP2000353418A

JP2000353418A - 照明装置およびそれを用いた投影露光装置

Info

Publication number: JP2000353418A
Application number: JP11161109A
Authority: JP
Inventors: Kenichiro Mori; 堅一郎森; Kazuhiro Takahashi; 和弘高橋
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-06-08
Filing date: 1999-06-08
Publication date: 2000-12-19
Anticipated expiration: 2019-06-08
Also published as: US6639652B1; JP4521896B2

Abstract

(57)【要約】【課題】矩形の照明領域に対しても、効率よく照明す
ることができるように集光手段を改良した照明装置を提
供する。【解決手段】ある大きさを持った所定の範囲から光束
を発散する光源と、該光源から発散された光束を集光す
る集光手段と、該集光手段によって集光された光束を用
いて、互いに直交する２方向について長さの異なる矩形
形状の被照射領域を形成するため、前記直交する２方向
について長さの異なる矩形断面の素子レンズを前記直交
する２方向に配列したオプティカルインテグレータとを
備えた照明装置であって、前記集光手段によって集光さ
れる光束と光軸とのなす集光角の最大値が前記直交する
２方向で異なるように、前記集光手段を構成したことを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高圧水銀ランプな
どの、ある大きさを持った範囲から光を放射する光源を
用いて照明を行う照明装置に関し、特に、露光シーケン
スで使用されるレチクルに対し、矩形の照明領域での照
明が必要とされる、半導体素子、液晶パネルなどの製造
に用いられる投影露光装置の照明装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】投影露光装置における照明には、例え
ば、特開平６−３３３７９５号公報に記載のような、高
圧水銀ランプなどの、特定の分布を持って特定の範囲
（所定の大きさを持った範囲）から光を放射する光源を
用いて、被照射面上を均一に照明する照明装置が用いら
れるが、この照明装置の事例を、図２９を参照して説明
する。ここで、符号１は光源であり、２は光源１から特
定の角度分布を持って放射された光束を集光するための
集光手段である。なお、この事例では、集光手段として
楕円ミラーが用いられており、楕円ミラーの第１焦点付
近に光源１を配置し、第２焦点００付近に光源から放射
された光束を集光する。

【０００３】図２９の事例においては、オプティカルイ
ンテグレーターを用いたケーラー照明を行って、均一な
照明を実現している。即ち、楕円ミラー（集光手段２）
の第２焦点００付近に集光された光束は、コリメーター
レンズ３により平行光に変換され、オプティカル・イン
テグレーター４に平行に入射する。オプティカル・イン
テグレーター４は、その射出端近傍に多数の集光点を形
成する。図２９の事例においては、それらを２次光源と
し、光学系５によって照明領域６を均一に照明してい
る。

【０００４】なお、照明領域の形状に合わせて照明する
ためには、ケーラー照明であることから、オプティカル
・インテグレーターからの射出角が照明位置に対応する
ように、オプティカル・インテグレーター４であるハエ
ノ目レンズを設計し、採用すればよい。例えば、照明領
域が正方形であれば、断面が正方形である棒レンズを並
べた、図３０に示すような、ハエノ目レンズを用いれば
よく、また、照明領域が矩形であれば、断面が照明領域
と縦横比が同一な矩形である棒レンズを並べた、図３１
の（ａ）のような矩形ハエノ目レンズを用いればよい。

【０００５】なぜなら、矩形ハエノ目レンズに平行な光
束を入射させた場合、図３１（ｂ）および（ｃ）に模式
的に示すように、図３１（ｂ）の、長手方向の断面の方
が図３１（ｃ）の短手方向よりも、入射面への光線の入
射高が高くなるために、出射端からの出射光線と光軸の
なす角の最大値が、長手方向においてより大きくなるか
らである。つまり、φb ＞φc となる。この出射光線を
用いて、ケーラー照明を行えば、矩形領域を効率よく照
明することができる。

【０００６】なお、投影露光装置として用いる場合にお
ける光学系の構成要素について述べると、図２９中、符
号７は投影レンズ系、８は投影レンズ系７の絞り、９は
ウエハー基板である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ハエノ
目レンズをオプティカル・インテグレーターとして用い
た場合には、図３２に示すように、ハエノ目レンズから
射出することのできる光線の入射角には自ずと限度があ
る。つまり、ある入射角度ａで入射した光束は、ハエノ
目レンズの射出端から射出することができるが、ある入
射角以上、例えば入射角ｂで入射した光束は射出するこ
とができない。

【０００８】もし、集光手段２によって集光された光束
が、集光点に完全に集光されるのであるならば、前述の
ように、コリメーターレンズを用いて、ハエノ目レンズ
に、平行光として入射させることができるので、前述の
入射角と射出可能性との関係を配慮することなく、全て
の光束を、ハエノ目レンズより射出でき、効率的に２次
光源を形成することが可能である。しかし、高圧水銀ラ
ンプなどの光源は、特定の分布を持って特定の範囲から
光束を放射するため、光源から放射された光束を１つの
楕円ミラーのみによって、第２焦点に完全に集光させる
ことができない。従って、楕円ミラーで反射された光束
は、楕円ミラーの第２焦点近傍の光軸と直交する面で、
特定の角度分布と特定の位置分布を持つことになる。

【０００９】このように、高圧水銀ランプなどの光源を
用いた場合には、光源より発する光束を１点に集光させ
ることができず、コリメーターレンズを用いても、全て
の光線を平行光に変換することができない。よって、必
ずハエノ目レンズの入射面において特定の角度分布を持
った光束群となり、前述のようなハエノ目レンズにおけ
る入射角と射出可能性との関係を配慮しなければならな
い。もし、射出できない光束が存在すれば、ハエノ目レ
ンズにおいて照度が下がる可能性がある。

【００１０】なお、以後は、集光点において分布する光
束を、ハエノ目レンズ上に結像させて、被照射面におい
て、均一な照明を行うようにした照明装置について説明
する。ただし、このことは本発明の技術的範囲を制限す
るものではなく、第２焦点近傍に分布した光束を、ハエ
ノ目レンズに、どのように入射させるかは自由に選択で
き、例えばコリメーターレンズを用いたとしても本発明
の技術的範囲内である。

【００１１】前述のように、照明領域が矩形で、矩形ハ
エノ目レンズを用いる場合には、矩形の長手方向と短手
方向とで、射出可能な入射角の最大値が異なる。つま
り、図３１（ｂ）の長手方向において射出し得る最大の
入射角θb は、図３１（ｃ）の短手方向において射出し
得る最大の入射角θc よりも大きい。しかし、従来技術
において用いられる集光手段により集光点に至る光束
は、集光手段である楕円ミラーが光軸に対して回転対称
であるために、図４に示すように、第１焦点から放射さ
れた光束が集光点００を頂点とし、光軸を中心とした円
錐を形成していた。なお、本来、注目すべきは、第２焦
点に集光されない光束についてであるが、第１焦点から
離れた位置から放射された光束は、ほぼ円錐に沿って第
２焦点近傍を通る。従って、ここでの説明においては、
第１焦点から放射された光束が形成する錘を持って、代
用することにする。また、以後の説明についても、第１
焦点から放射された光束のみを議論するが、第１焦点か
ら離れた位置から放射された光束が、その光束が形成す
る錘の近傍に分布しており、同様の議論ができる。

【００１２】つまり、従来の回転対称な集光ミラーを用
いた場合に、集光点における光束の角度分布は、長・短
径の両方向で同じであり、これら集光光束によって、矩
形ハエノ目レンズを用いて、効率的に矩形領域を照明し
ようとすると、全ての光束が、矩形ハエノ目レンズから
射出できるように、より射出可能な角度が小さい、短手
方向の射出可能な最大入射角θｃより小さい角度で入射
させる必要があった。

【００１３】しかし、光学系においては、Ｈｅｌｍｈｏ
ｌｔｚ−Ｌａｇｒａｎｇｅの関係式による制限がある。
これは光学系においてＨｅｌｍｈｏｌｔｚ−Ｌａｇｒａ
ｎｇｅの不変量と呼ばれる２つの光線が交わる角度と交
点の光軸からの距離との積が保存されるというものであ
る。前述のように、第１焦点外から放射された光束は集
光点に集光してないため、０ではないＨｅｌｍｈｏｔｚ
−Ｌａｇｒａｎｇｅの不変量を持っている。

【００１４】従って、像点であるハエノ目レンズの入射
面で入射角を小さくしようとすると、像高が高くなる。
つまり、ハエノ目レンズの入射面の面積が大きくなって
しまう。ハエノ目レンズの入射面の面積は、照明装置に
おける有効光源の大きさと対応するため、有効光源の大
きさが定まっている照明装置においては、これに対応す
る特定の面積に定まっている。このため、ある角度より
も入射角を小さくすることはできないので、従来の集光
ミラーにおいては、ハエノ目レンズにおいて出射できな
い光束が存在し、照度が落ちるという問題があった。

【００１５】本発明は、上記事情に基づいてなされたも
ので、矩形の照明領域に対しても、効率よく照明するこ
とができるように集光手段を改良した照明装置を提供す
ることを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明では、ある大きさ
を持った所定の範囲から光束を発散する光源と、該光源
から発散された光束を集光する集光手段と、該集光手段
によって集光された光束を用いて、互いに直交する２方
向について長さの異なる矩形形状の被照射領域を形成す
るため、前記直交する２方向について長さの異なる矩形
断面の素子レンズを前記直交する２方向に配列したオプ
ティカルインテグレータとを備えた照明装置であって、
前記集光手段によって集光される光束と光軸とのなす集
光角の最大値が前記直交する２方向で異なるように、前
記集光手段を構成したことを特徴とする。

【００１７】この場合、本発明の実施の形態として、前
記集光手段は、前記光源から発散された光束を反射する
ことにより、前記オプティカルインテグレータへ光束を
指向する主反射鏡と、該主反射鏡に直接到達しない光束
を反射することにより、前記主反射鏡へ光束を指向する
補助反射鏡とを有し、前記主反射鏡は、前記光源の中心
付近を第１焦点とする少なくとも１つの楕円ミラーから
構成され、前記補助反射鏡は、前記主反射鏡の第１焦点
もしくは第２焦点付近を中心とする球面ミラー、主反射
鏡の第１焦点付近を１つの焦点とする双曲面ミラー、主
反射鏡の第１焦点付近を１つの焦点とする楕円ミラー、
主反射鏡の第１焦点付近を焦点とする放物面ミラー、も
しくは平面ミラーの少なくとも１つ以上から構成され、
前記集光手段以降の光学系は、該光学系の光軸に対し
て、前記集光手段によって集光された光束の最大集光角
が対称になるように配置されていることが好ましいので
ある。

【００１８】同様に、本発明の実施の形態として、前記
集光手段は、前記光源から発散された光束を反射するこ
とにより、前記オプティカルインテグレータへの光束を
指向する主反射鏡と、該主反射鏡に直接到達しない光束
を反射することにより、前記主反射鏡へ光束を指向する
補助反射鏡とを有し、前記主反射鏡は、前記光源の中心
付近を第１焦点とする少なくとも１つの楕円ミラーと、
前記楕円ミラーの２つの焦点とほぼ同じ位置に２つの焦
点を持つ少なくとも１つの双曲線ミラーとから構成さ
れ、前記補助反射鏡は、前記主反射鏡の第１焦点もしく
は第２焦点付近を中心とする球面ミラー、主反射鏡の第
１焦点付近を１つの焦点とする双曲面ミラー、前記主反
射鏡の第１焦点付近を１つの焦点とする楕円ミラー、主
反射鏡の第１焦点付近を焦点とする放物面ミラー、もし
くは平面ミラーの少なくとも１つ以上から構成され、前
記集光手段以降の光学系は、該光学系の光軸に対して、
前記集光手段によって集光された光束の最大集光角が対
称になるように配置されていることが好ましい。

【００１９】なお、これら実施の形態における照明装置
では、前記主反射鏡と補助反射鏡とは、前記集光手段以
降の光軸を含み、前記直交方向の内の短手方向に平行な
面に対して、ほぼ面対称な形状であるのがよい。

【００２０】前記主反射鏡は、前記光源の近傍を一方の
焦点とする楕円ミラーであって、該楕円ミラーの２つの
焦点を結ぶ直線を含み、前記直交する２方向の長手方向
に平行な面の片側のみに存在するような形状であること
が、本発明の実施の形態として好ましい。

【００２１】また、前記補助反射鏡は、光源の中心付近
を中心とする球面ミラーであって、前記楕円ミラーと前
記球面ミラーとは、前記楕円ミラーの２つの焦点を結ぶ
直線を含み、前記直交する２方向の内の長手方向に平行
な面の近傍を境界として配置されていること、あるい
は、前記補助反射鏡は、光源の中心付近を焦点とする少
なくとも２つの放物面ミラーで構成され、前記楕円ミラ
ーと前記２つの放物面ミラーとは、前記楕円ミラーの２
つの焦点を結ぶ直線を含み、前記直交する２方向の内の
長手方向に平行な面の近傍を境界として配置されている
ことが、本発明の実施の形態として好ましい。

【００２２】また、前記補助反射鏡は、光源の中心付近
を焦点とする放物面ミラーと平面ミラーとで構成され、
前記楕円ミラーと前記放物面ミラーは、前記楕円ミラー
の２つの焦点を結ぶ直線を含み、前記直交する２方向の
内の長手方向に平行な面の近傍を境界として配置され、
前記平面ミラーは、前記放物面ミラーで反射された平行
光束に対して垂直に配置されていることが、本発明の実
施の形態として好ましい。

【００２３】また、前記補助反射鏡は、前記光源の中心
付近を焦点とする少なくとも２つの放物面ミラーと、前
記楕円ミラーの２つの焦点とほぼ同じ位置にある２つの
焦点を有する双曲面ミラーとで構成され、前記楕円ミラ
ーと前記放物面ミラーとは、前記楕円ミラーの２つの焦
点を結ぶ直線を含み、前記直交する２方向の内の長手方
向に平行な面の近傍を境界として配置され、前記双曲面
ミラーは、前記楕円ミラーによって前記オプティカルイ
ンテグレータへ指向された光束の内、前記光軸となす角
が所望角度以上の光を反射するように配置されているこ
とが、本発明の実施の形態として好ましい。

【００２４】また、前記補助反射鏡は、前記光源の中心
付近を焦点とする少なくとも２つの放物面ミラーと、前
記楕円ミラーの前記光源から遠い方の焦点付近を中心と
する球面ミラーとで構成され、前記楕円ミラーと前記放
物面ミラーとは、前記楕円ミラーの２つの焦点を結ぶ直
線を含み、前記直交する２方向の内の長手方向に平行な
面の近傍を境界として配置され、前記球面ミラーは、前
記楕円ミラーによって前記オプティカルインテグレータ
へ指向された光束の内、前記光軸となす角が所望角度以
上のものを反射するように配置されていることが、本発
明の実施の形態として好ましい。

【００２５】更に、前記補助反射鏡は、前記光源の中心
付近を焦点とする少なくとも２つの放物面ミラーと、前
記光源の中心付近を中心とする球面ミラーとで構成さ
れ、前記楕円ミラーと前記放物面ミラーとは、楕円ミラ
ーの２つの焦点を結ぶ直線を含み、前記直交する２方向
の内の長手方向に平行な面の近傍を境界として配置さ
れ、前記楕円ミラーは、前記オプティカルインテグレー
タに指向される光束が光軸となす角が所望角度以内にな
るように構成されており、前記球面ミラーは、前記楕円
ミラーからの漏れ光を反射すると共に前記楕円ミラーに
よって前記オプティカルインテグレータへ指向される光
束を遮らないように配置されていることが、本発明の実
施の形態として好ましい。

【００２６】なお、要すれば、前記集光手段の開口を前
記直交する２方向で長さが異なるように設定したこと、
前記集光手段は、前記直交する２方向で異なる反射面形
状を有すること、前記集光手段は、焦点位置が同じで、
短径と長径の長さが異なる２つの楕円ミラーで構成され
ていること、あるいは、前記集光手段は、前記オプティ
カルインテグレータへ光束を指向する主反射鏡と、前記
光源から該主反射鏡に直接到達しない光束を、前記主反
射鏡に指向する補助反射鏡を有することが有効である。
また、ここでは、前記主反射鏡の開口が、ほぼ矩形であ
ることが特徴である。

【００２７】また、前記主反射鏡が、前記光源の中心付
近を第１焦点とする楕円ミラーであり、前記補助反射鏡
が前記光源の中心付近を中心とする球面ミラーであっ
て、前記楕円ミラーの開口は、ほぼ矩形になるように構
成され、前記球面ミラーは、前記楕円ミラーからの漏れ
光を反射すると共に前記楕円ミラーによって前記オプテ
ィカルインテグレータへ指向される光束を遮らないよう
に配置されていること、あるいは、前記主反射鏡が前記
光源の中心付近を第１焦点とする楕円ミラーであり、前
記補助反射鏡が前記楕円ミラーの２つの焦点とほぼ同じ
位置に２つの焦点を有する双曲面ミラーであって、前記
双曲面ミラーの開口は、ほぼ矩形であることが、実施の
形態として好ましい。

【００２８】また、前記主反射鏡が前記光源の中心付近
を第１焦点とする楕円ミラーであり、前記補助反射鏡が
前記楕円ミラーの２つの焦点の中間で、該２つの焦点を
結ぶ直線と直交する平面ミラーであって、該平面ミラー
の開口は、ほぼ矩形であること、あるいは、前記主反射
鏡が前記光源の中心付近を第１焦点とする楕円ミラー
と、前記楕円ミラーの２つの焦点とほぼ同じ位置に２つ
の焦点を持つ双曲面ミラーとで構成され、前記補助反射
鏡が前記楕円ミラーの２つの焦点の中間で、該２つの焦
点を結ぶ直線と直交する双曲面ミラーであって、前記補
助ミラーとしての双曲面ミラーの開口が、ほぼ矩形にな
るように構成すると共に、前記主反射鏡の一部としての
双曲面ミラーは、前記補助ミラーとしての双曲線ミラー
で反射された光束を反射することにより、前記オプティ
カルインテグレータに指向するように配置されているこ
とが、他の実施の形態として好ましい。

【００２９】更に、前記主反射鏡が前記光源の中心付近
を第１焦点とする楕円ミラーと、前記楕円ミラーの２つ
の焦点とほぼ同じ位置に２つの焦点を持つ双曲面ミラー
とで構成され、前記補助反射鏡が前記楕円ミラーの２つ
の焦点の中間で、該２つの焦点を結ぶ直線と直交する平
面ミラーであって、前記平面ミラーの開口が、ほぼ矩形
になるように構成すると共に、前記主反射鏡の一部とし
ての双曲面ミラーは、前記平面ミラーで反射された光束
を反射することにより、前記オプティカルインテグレー
タへ指向するように配置されていることが、他の実施の
形態として好ましい。

【００３０】そして、パターンを照射する照明装置と、
該パターンを基板上に投影する投影光学系とを有する投
影露光装置において、前記照明装置が上述の構成である
ことが、また、この投影露光装置を用いてデバイスを製
造することも、本発明の技術的範疇にある。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の照明装置を半導体
素子などの製造用の投影露光装置に適用した実施の形態
を、図面を参照して具体的に説明する。なお、図１
（ａ）は本発明の基本となる投影露光装置の実施形態を
示す、ｘ−ｚ平面での断面図、図１（ｂ）は、そのｙ−
ｚ平面での断面図である。ここで、符号１は光源として
用いる高圧水銀ランプであり、ある分布を持って特定の
範囲（所定の大きさを持った範囲）から光を放射してい
る。また、符号２は光源から放射された光束を集光する
ミラーであり、このミラーの開口の形状を、集光点００
から見て、例えば、矩形とすることにより、矩形開口の
長手方向と短手方向とで、集光点００における光束の角
度分布を異ならせている。光学系３は、集光点００にお
ける分布を、断面が矩形の複数の棒レンズ（素子レン
ズ）で構成された矩形ハエノ目レンズ４の入射面上に投
影している。矩形開口を有するミラー２の作用により、
矩形ハエノ目レンズに入射する光束の角度分布は、各素
子レンズ断面の長・短手の方向について異なっており、
光軸となす最大集光角が、素子レンズの矩形断面の短手
方向では小さく、長手方向では大きくなるようになって
いる。これにより、矩形ハエノ目レンズ４は、射出面近
傍に、各素子レンズ毎に効率よく、集光点群（２次光
源）を形成できる。

【００３２】矩形ハエノ目レンズ４によって形成された
集光点群からの光束は、各素子レンズ断面の矩形の長手
方向と短手方向の直交する２方向で射出角度の分布が異
なっており、長手方向では、光軸となす角が短手方向に
比べてより大きい角度まで射出光束が分布している。こ
れにより、矩形の照明領域を効率よく形成している。

【００３３】また、符号５はハエノ目レンズ４により形
成された集光点群を用いて、被照明面であるレチクル６
を矩形の照明領域でケーラー照明し、均一に照明するた
めの光学系である。更に、符号７は投影光学系であり、
レチクル６上のパターンをウエハー基板９上に縮小投影
している。また、符号８は絞りであり、投影光学系７の
開口数を決めている。

【００３４】本発明のポイントは、集光手段である集光
ミラー２の集光点００における角度分布が、直交する２
つの方向で異なっていることであり、以後、この集光手
段である、図１の集光ミラー２の様々な実施の形態につ
いて詳細に説明する。

【００３５】（第１の実施の形態）図５（ａ）は、第１
の実施の形態における集光ミラー２の光軸を含み、集光
点において小さい角度で集光する方向の断面（ｘ−ｚ平
面）を示しており、図５（ｂ）は同じく、集光ミラー２
の光軸を含み、集光点において大きい角度で集光する方
向の断面（ｙ−ｚ平面）を示している。集光ミラー２
は、光源付近を第１焦点とする楕円ミラー１０１と光源
付近を中心とする球面ミラー２０１の組み合わせからな
る。

【００３６】即ち、ここでの集光手段は、楕円ミラー１
０１と球面ミラー２０１とを組み合わせたもので、楕円
ミラー１０１、球面ミラー２０１共に図５（ａ）の光軸
（ｚ軸）を中心に回転させた、光軸に対して回転対称な
形状であるが、楕円ミラー１０１の直交する２断面にお
ける開口の大きさが、図５（ａ）および（ｂ）のように
それぞれ異なっている。即ち、楕円ミラー１０１の開口
形状は、図６に示すように、集光点００（楕円ミラー１
０１の第２焦点近傍）から見て、矩形である。

【００３７】第１の実施の形態において、光源１から球
面ミラー２０１の方向に放射された光は、球面ミラー２
０１で反射され、光源の中心付近に戻されるが、高圧水
銀ランプの中心は空洞であるから、そのまま、光源の中
心付近を通過し、楕円ミラー１０１で反射されて、集光
点００に集光される。一方、楕円ミラー１０１の方向に
放射された光束は、楕円ミラー１０１で反射されて、直
接に集光点００近傍に集光される。ここでの楕円ミラー
１０１の開口は矩形であるから、集光点００に至る光束
群は、二つの直交する方向で、集光角度が異なってお
り、集光点００を頂点とする四角錐を形成する。従っ
て、矩形の照明領域を照明をするのに適した矩形断面の
素子レンズで構成される矩形ハエノ目レンズに効率よく
光を入射できる。

【００３８】第１の実施の形態における集光ミラーの形
状の具体例としては、長径２ａ、短径２ｂの楕円ミラー
１０１と球面ミラー２０１とを用いると共に、集光点０
０に至る光束群を、仰ぎ角がｘ方向にΦ、ｙ方向にΨの
四角錐（図２を参照）状に集光するような集光手段の形
状が挙げられる。

【００３９】ここでは、２つの焦点の中心を原点とし、
直交座標系を楕円ミラー１０１の２つの焦点が（０，
０，±√ａ²−ｂ²）となるように取り、光源位置を
（０，０，−√ａ²−ｂ²）、集光点を（０，０，√ａ
²−ｂ²）とすると（図７を参照）、φ＝±Φのもとで
元でψを−Ψ＜ψ＜Ψの範囲で、ψ＝±Ψのもとでφを
−Φ＜φ＜Φの範囲で変化させた時に、ｘ＝（ｂ²／ａ−ｃｃｏｓθ）ｃｏｓθｔａｎφ （１）ｙ＝（ｂ²／ａ−ｃｃｏｓθ）ｃｏｓθｔａｎψ （２）ｚ＝−（ｂ²／ａ−ｃｃｏｓθ）ｃｏｓθ＋ｃ（３）が楕円ミラーの境目であり、球面ミラーは、その境目か
ら反射された光線が当たらないような、半径を持ち、
（０，０，√ａ²−ｂ²）を中心としている。ただし、
ｔａｎ²θ＝ｔａｎ²ψ＋ｔａｎ²φ、ｃ＝√ａ²−ｂ
²である。

【００４０】勿論、製造上の問題から加工ができない場
合には、加工し易い形状、例えば、楕円ミラー１０１
を、前述の座標系において、ｘ＝±Ｘ、ｙ＝±Ｙとなる
位置で切断し、ミラーの射影が、長方形になるようにし
てもよい。この条件で、矩形ハエノ目レンズを照明した
場合でも、等方的な開口形状の従来技術に比べれば、無
駄になる光量を減らすことができる。

【００４１】（第２の実施の形態）図８は、本発明の第
２の実施の形態の集光ミラーを示すもので、その集光ミ
ラーの光軸を含む断面で示されている。集光ミラー以外
の構成は、図１に示した形態と同じであるから、その点
は説明を省略する。本実施形態の集光ミラーは、光源付
近を第１焦点とする楕円ミラー１０１と、この楕円ミラ
ー１０１に対して２つの焦点がほぼ同じ位置にある双曲
面ミラー２３１とからなる。そして、双曲面ミラー２３
１の開口部は、集光点００から見て矩形である。

【００４２】第１の実施の形態においては、光源から放
射された光束の内、集光点００から見て、矩形である楕
円ミラー１０１に当たらない光束を、球面ミラー２０１
で反射し、光源の中心付近に戻していたが、第２の実施
の形態においては、楕円ミラー１０１で反射された光束
の内、集光点００から見て、矩形の開口内に入らない光
束を、双曲面ミラー２３１で反射し、光源の中心付近に
戻している。

【００４３】即ち、楕円ミラー１０１で反射されて集光
点００へ向う光束の内、集光点００に至る光束群は、集
光点００から矩形の開口内にあるから、集光点００に至
る光束群が集光点００を頂点とする四角錐を形成する。
これは、ハエノ目レンズの光利用効率を向上させるのに
適している。

【００４４】第２の実施の形態での集光ミラーの形状の
具体例として、主反射鏡である楕円ミラー１０１と、そ
の楕円ミラーに対して２つの焦点が同じ位置にある双曲
面ミラー２３１とで、断面が（ｘ²／ａ²）−（ｙ²−
ｂ²）＝１で描ける双曲面ミラー２３１を用いて、集光
点００に集光する光束を、仰ぎ角がｘ方向にΦ、ｙ方向
にΨの四角錐（図２を参照）から集光するような形状を
挙げることができる。

【００４５】ここでは、２つの焦点の中心を原点とし、
直交座標系を２つの焦点が（０，０，±√ａ²＋ｂ²）
となるようにとり、光源を（０，０，√ａ²＋ｂ²）、
集光点を（０，０，−√ａ²＋ｂ²）とすると（図９を
参照）、φ＝±Φのもとで元でψを−Ψ＜ψ＜Ψの範囲
で、ψ＝±Ψのもとでφを−Φ＜φ＜Φの範囲で変化さ
せた時に、ｘ＝｛（ｂ²（±ａ＋ｃｃｏｓθ）／（ｂ²ｃｏｓ²θ−ａ²ｓｉｎ²θ）｝ｃｏｓθｔａｎφ （４）ｙ＝｛（ｂ²（±ａ＋ｃｃｏｓθ）／（ｂ²ｃｏｓ²θ−ａ²ｓｉｎ²θ）｝ｃｏｓθｔａｎψ （５）ｚ＝｛（ｂ²（±ａ＋ｃｃｏｓθ）／（ｂ²ｃｏｓ²θ−ａ²ｓｉｎ²θ）｝ｃｏｓθ＋ｃ（６）上式で、ｘ、ｙ、ｚが、双曲面ミラー２３１の開口の位
置であり、楕円ミラー１０１は、光源からの光を集める
のに十分な、開口を持っていればよい。なお、ここで、
±が存在するのは、双曲面のどちらの焦点に近い方の面
を用いても良いことを示している。

【００４６】但し、ｔａｎ²θ＝ｔａｎ²ψ＋ｔａｎ²
φ、ｃ＝√ａ²＋ｂ²である。勿論、製造上の問題で加
工ができない場合には、加工し易い形状、例えば、双曲
面ミラー２３１を、前述の座標系で、ｘ＝±Ｘ、ｙ＝±
Ｙなる位置で切断し、ミラーの射影が長方形の開口とな
るようにしてもよい。これでも、等方的な開口形状のミ
ラーを使用した従来技術に比べれば、矩形ハエノ目レン
ズに入射させた際に無駄になる光量を減らすことができ
る。

【００４７】（第３の実施の形態）図１０は、本発明の
第３の実施の形態における集光ミラーの光軸を含む断面
を示している。集光ミラー以外の構成は、図１に示した
形態と同じである。ここでの集光ミラーは、光源付近を
第１焦点とする楕円ミラー１０１と、楕円ミラー１０１
に対して２つの焦点のほぼ中間に存在する平面ミラー２
４１とからなる。なお、平面ミラー２４１の開口部は、
集光点００（楕円ミラー１０１の第２焦点近傍）から見
て、矩形である。

【００４８】第３の実施の形態においては、第２の実施
の形態と同様に、楕円ミラー１０１で反射された光束の
内、集光点００から見て、平面シラー２４１の矩形の開
口内に入らない光束を、平面ミラー２４１で反射して、
光源の中心付近に戻している。また、楕円ミラー１０１
で反射されて集光点００に向う光束の内、集光点００に
至る光束群は、集光点００から矩形の開口内にあるもの
であるから、集光点００に至る光束群が集光点００を頂
点とする四角錐を形成している。従って、矩形ハエノ目
レンズの光利用効率を向上させるのに適している。な
お、使用するミラーが平面ミラー２４１であるから、加
工が容易であり、矩形の開口を作るのにも、単に、矩形
の開口を作ればよいという加工状の利点もある。

【００４９】（第４の実施の形態）図１１は、本発明の
第４の実施の形態における集光ミラーの光軸を含む断面
を示している。集光ミラー以外の構成は、図１に示した
形態と同じである。ここでの集光ミラーは、光源付近を
第１焦点とする楕円ミラー１０１と、楕円ミラー１０１
に対して２つの焦点がほぼ同じ位置にある第１の双曲面
ミラー２３１と、楕円ミラー１０１に対して２つの焦点
がほぼ同じ位置にある、別の第２の双曲面ミラー１３１
とからなる。双曲面ミラー２３１の開口部は、集光点０
０（楕円ミラー１０１の第２焦点近傍）から見て、矩形
である。

【００５０】なお、第１、２、３の実施の形態において
は、矩形開口外に向かう光束を光源の中心付近に戻して
いたが、第４の実施の形態では、第２の双曲面ミラー１
３１により、光源の中心付近に戻る光線を反射して、集
光点００に集光させている。この実施の形態において
は、ランプによる中抜きの量を小さくすることができ、
更なる均一な照明をする際に有効である。

【００５１】また、双曲面ミラー２３１の形状は、第２
の実施の形態の双曲面ミラー２３１と同じである。な
お、開口を決めている双曲面ミラー２３１の代わりに、
第３の実施の形態で用いた平面ミラー２４１を用いても
良い。

【００５２】（第５の実施の形態）図１２、図１３は、
本発明の第５の実施の形態における集光ミラーの光軸を
含み、直交する２つの面での断面を示している。集光ミ
ラー以外の構成は図１に示した形態と同じである。従来
の楕円ミラーは、ある長軸と短軸の長さを持った楕円
を、長軸を中心に回転させた形状をしていたが、本実施
の形態の集光ミラーは、楕円ミラー１０１に対して、２
つの焦点の位置がほぼ同じで、長径と短径との長さの異
なる楕円ミラーの一部１０２を重ねて、直交する２つの
方向で、開口差を付けていることを特徴とする。

【００５３】なお、図１４は、第５の実施の形態におけ
る集光ミラーを、集光点００から臨んだ図である。ここ
では、上下方向に放射された光束は、それぞれ長径と短
径とが小さい楕円ミラー１０２で反射され、小さい角度
で集光点００に集光しており、左右方向に放射された光
束は、長径と短径とが大きい楕円ミラー１０１で反射さ
れ、より大きな角度を持って集光される。

【００５４】そして、集光点００に至る光線群は、図１
４の斜線部を底辺とし、集光点００を頂点とする錐を形
成している。従って、矩形ハエノ目レンズを照明をする
際に、従来のミラーを使用した場合に比べて、光源から
放射されたエネルギーを効率的に使用することができ
る。

【００５５】なお、第５の実施の形態において、長径と
短径との大きい楕円ミラー１０１は完全な楕円ミラーの
構造にしているが、光源から見て、長径と短径との小さ
い楕円ミラー１０２にて覆われていない部分だけでも十
分であり、図１４の斜線部のみあれば、良いことは言う
までもない。

【００５６】（第６の実施の形態）図１５は、本発明の
第６の実施の形態における集光ミラーの光軸を含み、直
交する２つの方向の内、集光点において最大集光角の光
線がより小さい角度で集光する方向を含む断面を示して
いる。なお、集光ミラー以外の構成は、図１に示した形
態と同じである。ここでは、集光ミラーは、光源付近を
第１焦点とする楕円ミラー１１１と、光源付近を中心と
する球面ミラー２０１とからなる。集光ミラーの開口部
は、集光点００（楕円ミラー１１１の第２焦点近傍）か
ら見て、半円である。

【００５７】図１６は、第６の実施の形態における集光
ミラーを、集光点００から臨んだ図であり、下部の半円
が楕円ミラー１１１の端部であり、上部の半円が、球面
ミラー２０１である。半円分の球面ミラーの反射面は、
全て光源側を向いていて、集光点００から臨んだ際に
は、反射面は臨めないので、球面ミラー２０１部に集光
点００から見た開口は存在しない。よって、集光点００
から見て、楕円ミラー１１１の開口部である半円だけ
が、集光ミラーとしての開口である。ここでは、光源か
ら球面ミラー２０１の方向に放射された光束は、球面ミ
ラー２０１で反射され、光源の中心付近に戻される。高
圧水銀ランプの中心は空洞であるから、そのまま、光源
の中心付近を通過し、楕円ミラー１１１で反射されて、
集光点００に集光される。一方、楕円ミラー１１１の方
向に放射された光束は、楕円ミラー１１１で反射され、
集光点００に集光されるが、集光ミラーの開口が半円で
あるため、集光点００に至る光束群は、集光点００を頂
点とする円錐を、半分にした錐を形成している。従っ
て、矩形ハエノ目レンズを照明する際に、従来のミラー
を使用した場合に比べて、光源から放射されたエネルギ
ーを効率的に使用することができる。

【００５８】なお、第６の実施例においては、集光手段
以降の光学系の光軸は、直交する２つの方向で、光軸と
なる角の最大値が対象になるように配置する。つまり、
図１５の直線Ａを、集光手段以降の光学系の光軸とす
る。なぜなら、前述のように、矩形ハエノ目レンズを効
率よく照明するには、少しでもＨｅｌｍｈｏｌｔｚ−Ｌ
ａｇｒａｎｇｅの不変量を小さくする方のが好ましいか
らである。

【００５９】（第７の実施の形態）図１７は、本発明の
第７の実施の形態における集光ミラーの光軸を含み、直
交する２つの方向の内、集光点において最大集光角の光
線がより小さい角度で集光する方向を含む断面を示して
いる。なお、集光ミラー以外の構成は、図１に示した形
態と同じである。本実施形態の集光ミラーは、光源の中
心付近に第１焦点を持つ楕円ミラー１１１と、光源の中
心付近に焦点を持つ放物面ミラー２２１と、平面ミラー
２４１からなる。集光ミラーの開口部は、集光点００
（楕円ミラー１１１の第２焦点近傍）から見て半円であ
る。

【００６０】既述の第６の実施の形態においては、球面
ミラー２０１によって、開口をなしている楕円ミラー１
１１とは別方向に向う光束を反射して、光源の中心付近
に戻していたが、本実施の形態においては、放物面ミラ
ー２２１と平面ミラー２４１とにより反射され、光源の
中心付近に戻される。つまり、楕円ミラー１１１とは別
方向に放射された光束は、放物面ミラー２２１によって
反射され、平行光となり、その平行光は、平行光と垂直
に配置された平面ミラー２４１で反射され、再び、平行
光として、放物面ミラー２２１に返される。この平行光
は放物面ミラー２２１で反射されて、再び、光源の中心
付近の位置に戻される。

【００６１】なお、集光ミラーの開口は半円であるた
め、集光点００に至る光束群は、集光点００を頂点とす
る円錐を半分にした錐を形成し、矩形ハエノ目レンズを
照明をする際に、従来のミラーを使用した場合に比べ
て、光源から放射されたエネルギーを効率的に使用する
ことができる。

【００６２】第７の実施の形態において、集光手段以降
の光学系の光軸は、直交する２つの方向で、光軸となす
角の最大値が対称になるように配置する。つまり、図１
７の直線Ａが集光手段以降の光学系の光軸となる。なぜ
なら、前述のように矩形ハエノ目レンズを効率よく照明
するには、少しでも、Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ−Ｌａｇｒａ
ｎｇｅの不変量が小さい方が好ましいからである。

【００６３】なお、図中においては、放物面ミラーが形
成する平行光は、光軸と平行であるが、必ずしもその必
要はなく、実質的に開口をなす楕円ミラーからの光束を
遮らない限り任意であってもよい。

【００６４】（第８の実施の形態）図１８は、本発明の
第８の実施の形態における集光ミラーの光軸を含み、直
交する２つの方向の内、集光点において、最大集光角の
光線がより小さく角度で集光する方向を含む断面を示し
ている。なお、集光ミラー以外の構成は、図１に示した
形態と同じである。本実施形態の集光ミラーは、光源の
中心付近に第１焦点を持つ楕円ミラー１１１と、光源の
中心付近に焦点を持つ２つの放物面ミラー２２１、２２
２とからなる。なお、集光ミラーの開口部は、集光点０
０（楕円ミラー１１１の第２焦点近傍）から見て半円で
ある。

【００６５】第６の実施の形態においては、球面ミラー
２０１によって、開口をなしている楕円ミラー１１１と
は別方向に向う光束を反射し、光源の中心付近に戻して
いたが、本実施の形態では、２枚の放物面ミラー２２
１、２２２により反射し、光源の中心付近に戻す。つま
り、楕円ミラー１１１とは別方向に放射された光束は、
放物面ミラー２２１もしくは２２２によって反射され、
平行光となる。平行光は、もう１つの放物面ミラー２２
２もしくは２２１で反射されて、再び、光源の中心付近
の位置に戻される。なお、集光ミラーの開口は半円であ
るために、集光点００に至る光束群は、集光点００を頂
点とする円錐を半分にした錐を形成している。従って、
矩形ハエノ目レンズを照明する際に、従来のミラーを使
用した場合に比べて、光源から放射されたエネルギーを
効率的に使用することができる。

【００６６】なお、第８の実施の形態においては、集光
手段以降の光学系の光軸は、直交する２つの方向で、光
軸となる角の最大値が対称になるように配置する。つま
り、図１８の直線Ａが集光手段以降の光学系の光軸とな
る。なぜなら、前述のように矩形ハエノ目レンズを効率
よく照明するには、少しでも、Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ−Ｌ
ａｇｒａｎｇｅの不変量が小さい方法が好ましいからで
ある。

【００６７】図中においては、放物面ミラーが形成する
平行光は、光軸と平行であるが、必ずしも、その必要は
なく、開口をなす楕円ミラー１１１からの光束を遮らな
い限り任意である。

【００６８】（第９の実施の形態）図１９は、本発明の
第９の実施の形態における集光ミラーの光軸を含み、直
交する２つの方向の内、集光点において、最大集光角の
光線がより小さい角度で分布する方向を含む断面を示し
ている。なお、集光ミラー以外の構成は、図１に示した
形態と同じである。ここでの集光ミラーは、光源の中心
付近に第１焦点を持つ楕円ミラー１１１と、光源の中心
付近に焦点を持つ２つの放物面ミラー２２１、２２２
と、楕円ミラー１１１に対して２つの焦点がほぼ同じ位
置にある双曲面ミラー２３１の一部とからなる。なお、
集光ミラーの開口部は、焦点００側から見て放物面ミラ
ー２２２と双曲面ミラー２３１とがなす開口の形状であ
る。

【００６９】第８の実施の形態においては、楕円ミラー
１１１で反射した光束を全て集光点００に到達させてい
たが、本実施の形態では、楕円ミラー１１１で反射し集
光点００に向かう光束の一部を、双曲面ミラー２３１に
よって反射して、光源の中心付近に戻し、２つの直交方
向における集光角度の差（Ｎ．Ａ．差）をより大きくし
ている。集光ミラーの開口は、放物面ミラー２２２と双
曲面ミラー２３１がなす開口であるために、集光点００
に至る光束群は、集光点００を頂点とし、放物面ミラー
２２２と双曲面ミラー２３１のなす開口を底面とする錐
を形成する。従って、矩形ハエノ目レンズを照明する際
に、従来のミラーを使用した場合に比べて、光源から放
射されたエネルギーを効率的に使用することができる。

【００７０】なお、第９の実施例において、集光手段以
降の光学系の光軸は、直交する２つの方向で、光軸とな
す角の最大値が対称になるように配置する。つまり、図
１９の直線Ａが集光手段以降の光学系の光軸となる。な
ぜなら、前述のように矩形ハエノ目レンズを効率よく照
明するには、少しでも、Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ−Ｌａｇｒ
ａｎｇｅの不変量が小さい方が好ましいからである。

【００７１】図中においては、放物面ミラーが形成する
平行光は光軸と平行であるが、必ずしもその必要はな
く、楕円ミラー１１１からの光束を遮らない限り任意で
ある。

【００７２】（第１０の実施の形態）図２０は、本発明
の第１０の実施の形態における集光ミラーの光軸を含
み、直交する２つの方向の内、集光点において、最大集
光角の光線がより小さい角度で集光する方向を含む断面
を示している。なお、集光ミラー以外の構成は、図１に
示した形態と同じである。ここでの集光ミラーは、光源
の中心付近に第１焦点を持つ楕円ミラー１１１と、光源
の中心付近に焦点を持つ２つの放物面ミラー２２１、２
２２と、楕円ミラー１１１の光源の中心付近と異なる位
置にある、もう１つの焦点００付近に中心を持つ球面ミ
ラー２０１とで構成されている。なお、集光ミラーの開
口部は、焦点００側から見て放物面ミラー２２２と球面
ミラー２０１とがなす開口の形状である。

【００７３】第９の実施の形態においては、楕円ミラー
１１１で反射した光束の一部を双曲面ミラー２３１によ
って反射して光源の中心付近に戻していたが、本実施の
形態では、楕円ミラーで反射した光束の一部を球面ミラ
ー２０１によって反射して楕円ミラーで反射した後、光
源の中心付近に戻してＮ．Ａ．差をより付けるにしてい
る。集光ミラーの開口は、放物面ミラー２２２と球面ミ
ラー２０１のなす開口であるために、集光点００に至る
光束群は、集光点００を頂点とし、放物面ミラー２２２
と球面ミラー２０１のなす開口を底面とする錐を形成す
る。従って、矩形ハエノ目レンズを照明をする際に、従
来のミラーを使用した場合に比べて、光源から放射され
たエネルギーを効率的に使用することができる。

【００７４】なお、第１０の実施の形態において、集光
手段以降の光学系の光軸は、直交する２つの方向で、光
軸となす角の最大値が対称となるように配置する。つま
り、図２０の直線Ａが集光手段以降の光学系の光軸とな
る。なぜなら、前述のように矩形ハエノ目レンズを効率
よく照明するには、少しでも、Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ−Ｌ
ａｇｒａｎｇｅの不変量が小さい方が好ましいからであ
る。

【００７５】図中においては、放物面ミラーが形成する
平行光は光軸と平行であるが、必ずしもその必要はな
く、楕円ミラー１１１からの光束を遮らない限り任意で
ある。

【００７６】（第１１の実施の形態）図２１は、本発明
の第１１の実施の形態における集光ミラーの光軸を含
み、直交する２つの方向の内、集光点において、最大集
光角の光線がより小さい角度で集光する方向を含む断面
を示している。なお、集光ミラー以外の構成は、図１に
示した形態と同じである。ここでの集光ミラーは、光源
の中心付近に第１焦点を持つ楕円ミラー１１１と、光源
の中心付近に焦点を持つ２つの放物面ミラー２２１、２
２２と、光源の中心付近に中心を持つ球面ミラー２０１
とからなる。なお、集光ミラーの開口部は、焦点００か
ら見て楕円ミラー１１１と放物面ミラー２２２とがなす
開口の形状である。

【００７７】第８の実施の形態においては、図の下方向
に放射された光束は、全て楕円ミラー１１１によって反
射されていたが、本実施の形態では、下方向に放射され
た光束の一部を球面ミラー２０１によって反射し、光源
の中心付近に戻して、開口のＮ．Ａ．差をより付けるよ
うにしている。なお、集光ミラーの開口は、楕円ミラー
１１１と放物面ミラー２２２を集光点００から臨んだ時
の形状であり、集光点００に至る光束群は集光点００を
頂点とし、楕円ミラー１１１の開口を底面とする錐を形
成する。従って、矩形ハエノ目レンズを照明する際に、
従来のミラーを使用した場合に比べて、光源から放射さ
れたエネルギーを効率的に使用することができる。

【００７８】第１１の実施の形態において、集光手段以
降の光学系の光軸は、直交する２つの方向で、光軸とな
す角の最大値が対称となるように配置する。つまり、図
２１の直線Ａが集光手段以降の光学系の光軸となる。な
ぜなら、前述のように矩形ハエノ目レンズを効率よく照
明するには、少しでもＨｅｌｍｈｏｌｔｚ−Ｌａｇｒａ
ｎｇｅの不変量が小さい方が好ましいからである。

【００７９】図中においては、放物面ミラーが形成する
平行光は、光軸と平行であるが、必ずしも、その必要は
なく、楕円ミラー１１１からの光束を遮らない限り、任
意である。

【００８０】（第１２の実施の形態）図２２は、本発明
の第１２の実施の形態における集光ミラーの光軸を含
み、直交する２つの方向の内、集光点において、最大集
光角の光線がより小さい角度を集光する方向を含む断面
を示す。なお、集光ミラー以外の構成は図１ｓに示した
形態と同じである。ここでの集光ミラーは、光源の中心
付近に第１焦点を持つ２つの楕円ミラー１１１、２１１
と、楕円ミラー２１１の２つの焦点（光源の中心と０
１）と、ほぼ同じ位置に焦点を持つ双曲面ミラー２３１
とからなる。なお、集光ミラーの開口部は、集光点００
（楕円ミラー１１１の第２焦点付近）から見て、半円で
ある。

【００８１】第６の実施の形態においては、球面ミラー
２０１によって、開口をなしている楕円ミラー１１１と
は別方向に向う光束を反射し、光源の中心付近に戻して
いたが、本実施の形態においては、楕円ミラー２１１と
双曲面ミラー２３１とにより反射され光源の中心付近に
戻される。つまり、楕円ミラー１１１とは別方向に放射
された光束は、楕円ミラー２１１によって反射され楕円
ミラー２１１のもう１つの焦点０１に向う。楕円ミラー
２１１の焦点０１に向った光束は、双曲面ミラー２３１
によって反射され、再び光源の中心付近の位置に戻され
る。集光ミラーの開口が半円であるから、集光点００に
至る光束群は、集光点００を頂点とする円錐を半分にし
た錐を形成する。従って、矩形ハエノ目レンズを照明を
する際に、従来のミラーを使用した場合に比べて、光源
から放射されたエネルギーを効率的に使用することがで
きる。

【００８２】なお、第１２の実施の形態において、集光
手段以降の光軸は、直交する２つの方向で光軸となす角
の最大値が対称になるように配置する。つまり、図２２
の直線Ａが集光手段以降の光軸となる。なぜなら、前述
のように、矩形ハエノ目レンズを効率よく照明するに
は、すこしでも、Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ−Ｌａｇｒａｎｇ
ｅの不変量が小さい方が好ましいからである。

【００８３】また、楕円ミラー２１１の第２焦点０１の
位置は、開口をなす楕円ミラー１１１からの光束を遮ら
ない限り任意であり、双曲面ミラー２３１は光源に近い
方の双曲面を利用しても構わない。

【００８４】（第１３の実施の形態）図２３は、本発明
の第１３の実施の形態における集光ミラーの光軸を含
み、直交する２つの方向の内、集光点において、最大集
光角の光線がより小さい角度で集光する方向を含む断面
を示している。なお、集光ミラー以外の構成は、図１に
示した形態と同じである。ここでの集光ミラーは、光源
の中心付近に第１焦点を持つ２つの楕円ミラー１１１、
２１１と、楕円ミラー２１１の光源と第２焦点０１とほ
ぼ同じ位置に中心を持つ球面ミラー２０１とからなる。
集光ミラーの開口部は、集光点００（楕円ミラー２１１
の第２焦点近傍）から見て半円である。

【００８５】第６の実施の形態においては、開口をなし
ている楕円ミラー１１１とは別方向に向う光束を球面ミ
ラー２０１によって反射し、光源の中心付近に戻してい
たが、本実施の形態においては、楕円ミラー２１１と球
面ミラー２０１により、楕円ミラー１１１に向かう光束
以外の光束が反射され光源の中心付近に戻される。つま
り、楕円ミラー１１１とは別方向に放射された光束は、
楕円ミラー２１１によって反射され、楕円ミラー２１１
のもう１つの焦点０１に向う。焦点０１に向った光束
は、球面ミラー２０１によって反射され、再び楕円ミラ
ー２１１に反射され、光源の中心付近の位置に戻され
る。集光ミラーの開口は半円であるから、集光点００に
至る光束群は、集光点００を頂点とする円錐を半分にし
た錐を形成する。従って、矩形ハエノ目レンズを照明す
る際に、従来のミラーを使用した場合に比べて、光源か
ら放射されたエネルギーを効率的に使用することができ
る。

【００８６】なお、第１３の実施の形態において、集光
手段以降の光学系の光軸は、直交する２つの方向で光軸
となす角の最大値が対称になるように配置する。つま
り、図２３の直線Ａが集光手段以降の光軸となる。なぜ
なら、前述のように矩形ハエノ目レンズを効率よく照明
するには、少しでもＨｅｌｍｈｏｌｔｚ−Ｌａｇｒａｎ
ｇｅの不変量が小さい方が好ましいからである。

【００８７】楕円ミラー２０１の第２焦点０１の位置
は、開口をなす楕円ミラー１１１からの光束を遮らない
限り任意である。

【００８８】（第１４の実施の形態）図２４は、本発明
の第１４の実施の形態における集光ミラーの光軸を含
み、直交する２つの方向の内、集光点において、最大集
光角の光線がより小さい角度で集光する方向を含む断面
を示している。なお、集光ミラー以外の構成は、図１に
示した形態と同じである。ここでの集光ミラーは、光源
の中心付近に第１焦点を持つ楕円ミラー１１１と、光源
の中心付近に第１焦点を持ち、楕円ミラー１１１の集光
点００と異なる位置に第２焦点０１を持つ楕円ミラー２
１１とからなる。なお、集光ミラーの開口部は、集光点
００（楕円ミラー２１１の第２焦点近傍）から見て半円
である。

【００８９】なお、第６の実施の形態においては、開口
をなしている楕円ミラー１１１とは別方向に向う光束を
球面ミラー２０１によって反射し、光源の中心付近に戻
していたが、本実施の形態においては、楕円ミラー１１
１とは別方向に向かう光束は楕円ミラー２１１により反
射されて光源の中心付近に戻される。つまり、楕円ミラ
ー１１１とは別方向に放射された光束は、楕円ミラー２
１１によって反射され、楕円ミラー２１１の第２焦点０
１を通り、再び楕円ミラー２１１によって反射され光源
の中心付近の位置に戻される。なお、集光ミラーの開口
は半円であるから、集光点００に至る光束群は、集光点
００を頂点とする円錐を半分にした錐を形成する。従っ
て、矩形ハエノ目レンズを照明する際に、従来のミラー
を使用した場合に比べて光源から放射されたエネルギー
を効率的に使用することができる。

【００９０】また、第１４の実施の形態において、集光
手段以降の光学系の光軸は、直交する２つの方向で光軸
となす角の最大値が対称になるように配置する。つま
り、図２４の直線Ａが集光手段以降の光学系の光軸とな
る。なぜなら、前述のように、矩形ハエノ目レンズを効
率よく照明するには、少しでもＨｅｌｍｈｏｌｔｚ−Ｌ
ｌａｇｒａｎｇｅの不変量が小さい方が好ましいからで
ある。

【００９１】なお、楕円ミラー２１１の第２焦点０１の
位置は、開口をなす楕円ミラー１１１からの光束を遮ら
ない限り任意である。

【００９２】（第１５の実施の形態）図２５は、本発明
の第１５の実施の形態における集光ミラーの光軸を含
み、直交する２つの方向の内、集光点において、最大集
光角の光線がより小さい角度で集光する方向を含む面で
の断面を示す。なお、集光ミラー以外の構成は、図１に
示した形態と同じである。ここでの集光ミラーは、光源
の中心付近に第１焦点を持つ楕円ミラー１１１と、楕円
ミラー１１１の２つの焦点の中間に配置した平面ミラー
２４１とからなる。

【００９３】第６の実施の形態においては、開口をなし
ている楕円ミラー１１１とは別方向に向う光束を球面ミ
ラー２０１によって反射し、光源の中心付近に戻してい
たが、本実施の形態においては、楕円ミラー１１１とは
別方向に向かう光束は、楕円ミラー１１１と平面ミラー
２４１とにより、反射されて光源の中心付近に戻され
る。つまり、開口をなす楕円ミラー（図２５中では下半
分）とは別方向に放射された光束は、開口をなさない楕
円ミラー（図２５中では上半分）によって反射され、楕
円ミラー１１１の第２焦点００に向って放射される。０
０に向った光束は、平面ミラー２４１で反射され、光源
の中心付近の位置に戻される。集光ミラーの開口は半円
であるから、集光点００に至る光束群は、集光点００を
頂点とする円錐を半分にした錐を形成する。従って、矩
形ハエノ目レンズを照明する際に、従来のミラーを使用
した場合に比べて、光源から放射されたエネルギーを効
率的に使用することができる。

【００９４】なお、第１５の実施の形態において、集光
手段以降の光学系の光軸は直交する２つの方向で光軸と
なす角の最大値が対称になるように配置する。つまり、
図２５の直線Ａが集光手段以降の光学系の光軸となる。
なぜなら、前述のように矩形ハエノ目レンズを効率よく
照明するには、少しでもＨｅｌｍｈｏｌｔｚ−Ｌａｇｒ
ａｎｇｅの不変量が小さい方が好ましいからである。

【００９５】図中では、１つの楕円ミラー１１１を用い
て、上方向に放射された光束を反射しているが、必ずし
もその必要はなく、別に楕円ミラーを用意してもよい。
その場合、平面ミラー２４１は、別に設けた楕円ミラー
の２つの焦点の中心付近に配置すればよい。また、主反
射鏡や補助反射鏡を分割した実施の形態もあり得る。図
２６は、第８の実施の形態において、２枚であった放物
面の補助反射鏡を、３枚に分割したもので、それぞれの
放物面は、光源の中心付近に焦点を持っている。このよ
うに分割することによって、光源に戻ってくる光束の角
度分布を所望に選択することができる。

【００９６】（その他の実施の形態）図２７は、第１０
の実施の形態において、楕円面の主反射鏡を分割したも
のである。それぞれの楕円面は、光源の中心付近と、集
光点００付近とに焦点を持っている。このように分割す
ることによって、双曲面によって戻される光線と、楕円
ミラーによって集光される光束が楕円ミラーに当たる位
置の集光点００からの仰ぎ角が、境界不連続になるの
で、双曲面ミラーを配置する際に、ミラー相互の組立て
誤差の許容範囲を大きくとることができる。

【００９７】また、他の実施の形態についても同様であ
り、放物面ミラー、楕円ミラー、双曲線ミラーを、ほぼ
同じ位置に焦点を持つ、幾つかの集光ミラーに分割する
ことが可能であり、また、球面ミラーを同じ中心を持
つ、幾つかの集光ミラーに分割することが可能であり、
また、平面ミラーを平行な幾つかのミラーに分割するこ
とも可能である。

【００９８】図１９〜２１において使用する２つの放物
面ミラー２２１、２２２の代わりに、図２２に示す楕円
ミラー２１１と双曲面ミラー２３１、図２３に示す楕円
ミラー２１１と球面ミラー２０１、図２４に示す楕円ミ
ラー２１１、および、図２５に示す、開口をなさない楕
円ミラー１１１と平面ミラー２４１を用いても、前者の
もの（図１９〜２１）と同じ効果を実現できる。

【００９９】なお、ここで、「境界」とは、光束がそこ
を境に反射されるミラーが異なるのとを言い、必ずし
も、ミラーが境界で切れていなくてはならないという訳
ではない。

【０１００】本発明では、以上の実施の形態において、
説明の簡単のために、光軸を含む面に境界を配置した
が、必ずしもこのように構成する必要はない。例えば、
図２８では、第６の実施の形態での境界面を、光軸を含
まない面に持つ実施の形態を示している。ここでは、図
中、Ｃの点が境界面となっている。また、境界面で平面
である必要もなく、その境界は、必要に応じて自由に設
定できる。

【０１０１】また、本発明が適用される光学系におい
て、上述のような集光手段によって集光された光束を用
いて、どのように被照射面を照射するとしても、本発明
の技術的範疇にあると考えられる。また、本発明は、上
述の実施の形態において、ハエノ目レンズを用いたケー
ラー照明を行ったが、上述のような光源の集光手段を用
いれば、パイプを用いたケーラー照明など、その後の構
成にどのような光学系を介在させるかを問わないのであ
って、換言すれば、如何なる照明方法を用いても、その
点で、本発明の技術的範囲に属すると考える。

【０１０２】その一例として、図３３には、光源１と矩
形ハエノ目レンズ４との間に、内面反射型のオプティカ
ル・インテグレータとして、正方形（断面）パイプ１０
を配置した照明装置の実施の形態が示されている。ここ
で、（ａ）は矩形照明領域の短辺方向に相当するｙ−ｚ
平面における断面図であり、（ｂ）は長辺方向に相当す
るｘ−ｚ平面における断面図である。なお、図１で説明
した実施形態の投影露光装置での同一部材は同一符号で
示している。また、本実施の形態においては、光源１に
よって放射された光を集光する集光手段として、図１
５、図１６に示した第６の実施の形態と同じ集光ミラー
を採用している。

【０１０３】ここでは、光源１を発した光は、球面ミラ
ー２０１および／または楕円ミラー１１１で反射した
後、ｉ線以外の波長の光を大部分カットするためのｉ線
フィルター１２を介して、正方形パイプ１０の入射面近
傍に集光する。正方形パイプ１０に入射した光は、その
内面反射面で多重反射しながら、その内部を通過して、
光軸と垂直な面に光源１の複数の虚像を形成する。この
ため、正方形パイプ１０の射出面では、これら複数の虚
像からあたかも射出したように見える複数の光束が互い
に重ね合わされるので、均一な照度分布が得られる。

【０１０４】結像光学系１１は、正方形パイプ１０の射
出面の像を矩形ハエノ目レンズ４の入射面に形成するよ
うに構成される。正方形パイプ１０によって照度分布が
均一化された光を矩形ハエノ目レンズ４によって波面分
割し、レクチル６上で再び重ね合わせる。従って、図１
の系に比べて、本実施の形態での照明装置は更なる照明
領域での照度均一化が実現できる。

【０１０５】図３３から理解されるように、矩形ハエノ
目レンズの前方に、正方形パイプなどの他の光学要素が
存在したとしても、矩形ハエノ目レンズに入射する光の
角度分布は、集光ミラーの集光点における角度分布に依
存して決まるので、本発明のように、集光ミラーの集光
点における角度分布を、照明領域の長辺方向と短辺方向
で異ならせることによって、図３３に示したような照明
装置においても、光源から発した光の有効利用が図れる
ことになる。

【０１０６】（本発明に係わる露光装置を用いた半導体
デバイスの製造方法）次に、上述の露光装置を利用した
半導体デバイスの製造方法の実施例を説明する。図３４
は半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、
あるいは、液晶パネルやＣＣＤなど）の製造のフローを
示す。ここで、ステップ１において、半導体デバイスの
回路設計がなされる。また、ステップ２では設計した回
路パターンを形成したマスクを製作する。一方、ステッ
プ３では、シリコンなどの材料を用いて、ウエハを製造
する。

【０１０７】ステップ４は、前工程（ウエハプロセス）
と呼ばれていて、先に用意されたマスクとウエハを用い
て、リソグラフィ技術によって、ウエハ上に実際の回路
を形成する。次のステップは、後工程（組立て）と呼ば
れていて、ステップ４により作成されたウエハを用い
て、半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程
（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程
（チップ封入）などの工程を含む。

【０１０８】ステップ６では、ステップ５で作成された
半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの
検査を行う。こうした工程を経て、半導体デバイスを完
成して、最終的に出荷（ステップ７）するのである。

【０１０９】図３５は、上述のウエハプロセスの詳細を
示すフローである。ステップ１１ではウエハの表面を酸
化させる。ステップ１２では、ウエハ表面に絶縁膜を形
成する。ステップ１３では、ウエハ上に電極を蒸着によ
って、形成する。ステップ１４では、ウエハにイオンを
打ち込む。また、ステップ１５では、レジスト処理でウ
エハに感光剤を塗布し、ステップ１６では、上述の露光
装置によって、マスクの回路パターンをウエハ上に焼き
付け露光する。

【０１１０】更に、ステップ１７では、露光したウエハ
を現像し、ステップ１８では、エッチングによって、現
像したレジスト像以外の部分を削り取る。そして、ステ
ップ１９では、エッチングが済んで、不要となったレジ
ストを取り除く（レジスト剥離）。これらのステップを
繰り返すことにより、ウエハ上に多重の回路パターンが
形成されるから、本発明の実施の形態による照明装置、
それを用いた投影照明装置により、従来では製造が難し
かった高集積度の半導体デバイスも容易に製造できる。

【０１１１】

【発明の効果】本発明は、以上詳述したように照明装置
を構成することにより、集光手段による集光光束の光軸
となす角の最大値が、直交する２つの方向で異なる集光
光束が得られ、その結果、矩形断面の複数素子レンズに
よって構成される矩形ハエノ目レンズを、光量の無駄な
く、効率的に照明できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本的な投影露光装置の実施の形態を
示す断面図である。

【図２】集光ミラーの開口が矩形である場合の集光点に
至る光束群を示す平面および側面図である。

【図３】集光ミラーの開口が半円である場合の集光点に
至る光束群を示す斜視図である。

【図４】従来の集光ミラーにおいて、集光点に至る光束
群を示す斜視図である。

【図５】本発明の第１の実施の形態の集光ミラーの平面
断面および側面断面図を示す。

【図６】本発明の第１の実施の形態の集光ミラーを集光
点から臨んだ形状を示す。

【図７】第１の実施の形態の具体的な形状を表示する際
の座標を示す。

【図８】本発明の第２の実施の形態の集光ミラーの断面
図を示す。

【図９】第２の実施例の具体的な形状を表示する際の座
標を示す。

【図１０】本発明の第３の実施の形態の集光ミラーの断
面図を示す。

【図１１】本発明の第４の実施の形態の集光ミラーの断
面図を示す。

【図１２】本発明の第５の実施の形態の集光ミラーのあ
る面での断面図を示す。

【図１３】第５の実施例の集光ミラーの、図１２と直交
する面での断面図を示す。

【図１４】本発明の第５の実施の形態の集光ミラーを集
光点から臨んだ形状を示す。

【図１５】本発明の第６の実施の形態の集光ミラーの断
面図を示す。

【図１６】第６の実施例の集光ミラーを集光点から臨ん
だ形状を示す。

【図１７】本発明の第７の実施の形態の集光ミラーの断
面図を示す。

【図１８】本発明の第８の実施の形態の集光ミラーの断
面図を示す。

【図１９】本発明の第９の実施の形態の集光ミラーの断
面図を示す。

【図２０】本発明の第１０の実施の形態の集光ミラーの
断面図を示す。

【図２１】本発明の第１１の実施の形態の集光ミラーの
断面図を示す。

【図２２】本発明の第１２の実施の形態の集光ミラーの
断面図を示す。

【図２３】本発明の第１３の実施の形態の集光ミラーの
断面図を示す。

【図２４】本発明の第１４の実施の形態の集光ミラーの
断面図を示す。

【図２５】本発明の第１５の実施の形態の集光ミラーの
断面図を示す。

【図２６】本発明の第８の実施の形態において、ミラー
を分割した事例を示す。

【図２７】本発明の第１０の実施の形態において、ミラ
ーを分割した事例を示す。

【図２８】本発明の第６の実施の形態において、境界
を、光軸を含まない面にした事例を示す。

【図２９】従来の照明装置の光束群を示す。

【図３０】正方形の照明領域に対するハエノ目レンズの
断面を示す。

【図３１】矩形の照明領域に対するハエノ目レンズの断
面、平面および側面を示す。

【図３２】ハエノ目レンズにおける光線を示す。

【図３３】光源とハエノ目レンズとの間に、オプティカ
ルインテグレータとして、正方形パイプを配置した照明
装置の実施の形態を示す平面および側面図である。

【図３４】本発明に係わる照明装置を用いた半導体デバ
イスの製造プロセスを示すフローチャートである。

【図３５】同じく、ウエハプロセスの詳細を示すフロー
チャートである。

【符号の説明】

１光源２集光手段３コリメータレンズ４オプティカル・インテグレータ５光学系６照明領域（レチクル）７投影光学系８絞り９ウエハー基板１０正方形パイプ００主反射鏡の第２焦点近傍にある集光点０１補助反射鏡のの第２焦点１０１，１０２主反射鏡となる楕円ミラー１１１主反射鏡となる半楕円ミラー１２１主反射鏡となる楕円ミラーの一部１３１主反射鏡となる双曲面ミラー２０１補助反射鏡となる球面ミラー２１１補助反射鏡となる楕円ミラー２２１，２２２，２２３補助反射鏡となる放物面ミラ
ー２３１補助反射鏡となる双曲面ミラー２４１補助反射鏡となる平面ミラーＡ集光手段以降の光軸を示す。（ｚ軸と等しいものは
省略）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｆ２１Ｖ 7/12 ＤＭＨ０１Ｌ 21/30 ５１５Ｄ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ある大きさを持った所定の範囲から光束
を発散する光源と、該光源から発散された光束を集光す
る集光手段と、該集光手段によって集光された光束を用
いて、互いに直交する２方向について長さの異なる矩形
形状の被照射領域を形成するため、前記直交する２方向
について長さの異なる矩形断面の素子レンズを前記直交
する２方向に配列したオプティカルインテグレータとを
備えた照明装置であって、前記集光手段によって集光さ
れる光束と光軸とのなす集光角の最大値が前記直交する
２方向で異なるように、前記集光手段を構成したことを
特徴とする照明装置。
【請求項２】前記集光手段は、前記光源から発散され
た光束を反射することにより、前記オプティカルインテ
グレータへ光束を指向する主反射鏡と、該主反射鏡に直
接到達しない光束を反射することにより、前記主反射鏡
へ光束を指向する補助反射鏡とを有し、前記主反射鏡
は、前記光源の中心付近を第１焦点とする少なくとも１
つの楕円ミラーから構成され、前記補助反射鏡は、前記
主反射鏡の第１焦点もしくは第２焦点付近を中心とする
球面ミラー、主反射鏡の第１焦点付近を１つの焦点とす
る双曲面ミラー、主反射鏡の第１焦点付近を１つの焦点
とする楕円ミラー、主反射鏡の第１焦点付近を焦点とす
る放物面ミラー、もしくは平面ミラーの少なくとも１つ
以上から構成され、前記集光手段以降の光学系は、該光
学系の光軸に対して、前記集光手段によって集光された
光束の最大集光角が対称になるように配置されているこ
とを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】前記集光手段は、前記光源から発散され
た光束を反射することにより、前記オプティカルインテ
グレータへの光束を指向する主反射鏡と、該主反射鏡に
直接到達しない光束を反射することにより、前記主反射
鏡へ光束を指向する補助反射鏡とを有し、前記主反射鏡
は、前記光源の中心付近を第１焦点とする少なくとも１
つの楕円ミラーと、前記楕円ミラーの２つの焦点とほぼ
同じ位置に２つの焦点を持つ少なくとも１つの双曲線ミ
ラーとから構成され、前記補助反射鏡は、前記主反射鏡
の第１焦点もしくは第２焦点付近を中心とする球面ミラ
ー、主反射鏡の第１焦点付近を１つの焦点とする双曲面
ミラー、前記主反射鏡の第１焦点付近を１つの焦点とす
る楕円ミラー、主反射鏡の第１焦点付近を焦点とする放
物面ミラー、もしくは平面ミラーの少なくとも１つ以上
から構成され、前記集光手段以降の光学系は、該光学系
の光軸に対して、前記集光手段によって集光された光束
の最大集光角が対称になるように配置されていることを
特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項４】前記主反射鏡と補助反射鏡とは、前記集
光手段以降の光軸を含み、前記直交方向の内の短手方向
に平行な面に対して、ほぼ面対称な形状であることを特
徴とする請求項２または３に記載の照明装置。
【請求項５】前記主反射鏡は、前記光源の近傍を一方
の焦点とする楕円ミラーであって、該楕円ミラーの２つ
の焦点を結ぶ直線を含み、前記直交する２方向の長手方
向に平行な面の片側のみに存在するような形状であるこ
とを特徴とする請求項４に記載の照明装置。
【請求項６】前記補助反射鏡は、光源の中心付近を中
心とする球面ミラーであって、前記楕円ミラーと前記球
面ミラーとは、前記楕円ミラーの２つの焦点を結ぶ直線
を含み、前記直交する２方向の内の長手方向に平行な面
の近傍を境界として配置されていることを特徴とする請
求項５に記載の照明装置。
【請求項７】前記補助反射鏡は、光源の中心付近を焦
点とする少なくとも２つの放物面ミラーで構成され、前
記楕円ミラーと前記２つの放物面ミラーとは、前記楕円
ミラーの２つの焦点を結ぶ直線を含み、前記直交する２
方向の内の長手方向に平行な面の近傍を境界として配置
されていることを特徴とする請求項５に記載の照明装
置。
【請求項８】前記補助反射鏡は、光源の中心付近を焦
点とする放物面ミラーと平面ミラーとで構成され、前記
楕円ミラーと前記放物面ミラーは、前記楕円ミラーの２
つの焦点を結ぶ直線を含み、前記直交する２方向の内の
長手方向に平行な面の近傍を境界として配置され、前記
平面ミラーは、前記放物面ミラーで反射された平行光束
に対して垂直に配置されていることを特徴とする請求項
５に記載の照明装置。
【請求項９】前記補助反射鏡は、前記光源の中心付近
を焦点とする少なくとも２つの放物面ミラーと、前記楕
円ミラーの２つの焦点とほぼ同じ位置にある２つの焦点
を有する双曲面ミラーとで構成され、前記楕円ミラーと
前記放物面ミラーとは、前記楕円ミラーの２つの焦点を
結ぶ直線を含み、前記直交する２方向の内の長手方向に
平行な面の近傍を境界として配置され、前記双曲面ミラ
ーは、前記楕円ミラーによって前記オプティカルインテ
グレータへ指向された光束の内、前記光軸となす角が所
望角度以上の光を反射するように配置されていることを
特徴とする請求項５に記載の照明装置。
【請求項１０】前記補助反射鏡は、前記光源の中心付
近を焦点とする少なくとも２つの放物面ミラーと、前記
楕円ミラーの前記光源から遠い方の焦点付近を中心とす
る球面ミラーとで構成され、前記楕円ミラーと前記放物
面ミラーとは、前記楕円ミラーの２つの焦点を結ぶ直線
を含み、前記直交する２方向の内の長手方向に平行な面
の近傍を境界として配置され、前記球面ミラーは、前記
楕円ミラーによって前記オプティカルインテグレータへ
指向された光束の内、前記光軸となす角が所望角度以上
のものを反射するように配置されていることを特徴とす
る請求項５に記載の照明装置。
【請求項１１】前記補助反射鏡は、前記光源の中心付
近を焦点とする少なくとも２つの放物面ミラーと、前記
光源の中心付近を中心とする球面ミラーとで構成され、
前記楕円ミラーと前記放物面ミラーとは、楕円ミラーの
２つの焦点を結ぶ直線を含み、前記直交する２方向の内
の長手方向に平行な面の近傍を境界として配置され、前
記楕円ミラーは、前記オプティカルインテグレータに指
向される光束が光軸となす角が所望角度以内になるよう
に構成されており、前記球面ミラーは、前記楕円ミラー
からの漏れ光を反射すると共に前記楕円ミラーによって
前記オプティカルインテグレータへ指向される光束を遮
らないように配置されていることを特徴とする請求項５
に記載の照明装置。
【請求項１２】前記集光手段の開口を前記直交する２
方向で長さが異なるように設定したことを特徴とする請
求項１に記載の照明装置。
【請求項１３】前記集光手段は、前記直交する２方向
で異なる反射面形状を有することを特徴とする請求項１
２に記載の照明装置。
【請求項１４】前記集光手段は、焦点位置が同じで、
短径と長径の長さが異なる２つの楕円ミラーで構成され
ていることを特徴とする請求項１３に記載の照明装置。
【請求項１５】前記集光手段は、前記オプティカルイ
ンテグレータへ光束を指向する主反射鏡と、前記光源か
ら該主反射鏡に直接到達しない光束を、前記主反射鏡に
指向する補助反射鏡を有することを特徴とする請求項１
２に記載の照明装置。
【請求項１６】前記主反射鏡の開口が、ほぼ矩形であ
ることを特徴とする請求項１５に記載の照明装置。
【請求項１７】前記主反射鏡が前記光源の中心付近を
第１焦点とする楕円ミラーであり、前記補助反射鏡が前
記光源の中心付近を中心とする球面ミラーであって、前
記楕円ミラーの開口は、ほぼ矩形になるように構成さ
れ、前記球面ミラーは、前記楕円ミラーからの漏れ光を
反射すると共に前記楕円ミラーによって前記オプティカ
ルインテグレータへ指向される光束を遮らないように配
置されていることを特徴とする請求項１５に記載の照明
装置。
【請求項１８】前記主反射鏡が前記光源の中心付近を
第１焦点とする楕円ミラーであり、前記補助反射鏡が前
記楕円ミラーの２つの焦点とほぼ同じ位置に２つの焦点
を有する双曲面ミラーであって、前記双曲面ミラーの開
口は、ほぼ矩形であることを特徴とする請求項１５に記
載の照明装置。
【請求項１９】前記主反射鏡が前記光源の中心付近を
第１焦点とする楕円ミラーであり、前記補助反射鏡が前
記楕円ミラーの２つの焦点の中間で、該２つの焦点を結
ぶ直線と直交する平面ミラーであって、該平面ミラーの
開口は、ほぼ矩形であることを特徴とする請求項１５に
記載の照明装置。
【請求項２０】前記主反射鏡が前記光源の中心付近を
第１焦点とする楕円ミラーと、前記楕円ミラーの２つの
焦点とほぼ同じ位置に２つの焦点を持つ双曲面ミラーと
で構成され、前記補助反射鏡が前記楕円ミラーの２つの
焦点の中間で、該２つの焦点を結ぶ直線と直交する双曲
面ミラーであって、前記補助ミラーとしての双曲面ミラ
ーの開口が、ほぼ矩形になるように構成すると共に、前
記主反射鏡の一部としての双曲面ミラーは、前記補助ミ
ラーとしての双曲線ミラーで反射された光束を反射する
ことにより、前記オプティカルインテグレータに指向す
るように配置されていることを特徴とする請求項１５に
記載の照明装置。
【請求項２１】前記主反射鏡が前記光源の中心付近を
第１焦点とする楕円ミラーと、前記楕円ミラーの２つの
焦点とほぼ同じ位置に２つの焦点を持つ双曲面ミラーと
で構成され、前記補助反射鏡が前記楕円ミラーの２つの
焦点の中間で、該２つの焦点を結ぶ直線と直交する平面
ミラーであって、前記平面ミラーの開口が、ほぼ矩形に
なるように構成すると共に、前記主反射鏡の一部として
の双曲面ミラーは、前記平面ミラーで反射された光束を
反射することにより、前記オプティカルインテグレータ
へ指向するように配置されていることを特徴とする請求
項１５に記載の照明装置。
【請求項２２】パターンを照射する照明装置と、該パ
ターンを基板上に投影する投影光学系とを有する投影露
光装置において、前記照明装置が請求項１ないし２１の
何れかに記載の照明装置であることを特徴とする投影露
光装置。
【請求項２３】請求項２２に記載の投影露光装置を用
いてデバイスを製造することを特徴とするデバイスの製
造方法。