JP3794442B2 - 照明装置および露光装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被照明物体を円弧状に照明する照明装置、及び該照明（装置）系を備えた露光装置に関するものであり、特に、軟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等の投影光学系を介して、ウェファー等の基板上に転写するのに用いて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投影光学系を介してウェファー等の基板（以下、ウェファーと称する）上に投影転写している。
この投影光学系は複数の反射鏡を有しており、投影光学系の軸外の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ェファー上に投影転写される。従って、マスク全体の回路パターンのウェファー上への転写は、マスクとウェファー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を均一に、しかも一定の開口数（ＮＡ）にて効率よく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出願（特開平７−２３５４７０）には、平行光束を供給する光源部と反射型のオプティカルインテグレータと放物トーリック面形状の凹面鏡とを有し、マスク上を円弧上に均一照明できる照明光学系が提案されている。その概念図を図５に示す。
【０００４】
この照明光学系では、平行光束を供給する光源部１が用いられ、サジタル面内（紙面に垂直な面）のみにパワーを持つ一次元的なオプティカルインテグレータ２によりサジタル面内で多重化された二次光源Ｉを作る。ただし、メリジオナル面内（紙面に平行な面）では平行な光束のままである。
そして、放物トーリック面形状のミラー３により、この二次光源Ｉからの光束を集光することにより、メリジオナル面内では光源の像をマスク上に結像する臨界照明（クリティカル照明）を行い、またサジタル面内では平行光が異なる方向からマスクを照明するケーラー照明を行うものである。
【０００５】
ケーラー照明は、広い領域で均一な照明を行うのには有効であるが、前記の場合（特開平７−２３５４７０）にはオプティカルインテグレータを使用するので効率が良くない。そこで、特開平７−２３５４７０においては、照明する幅の狭いメリジオナル面内では臨界照明とすることにより光学系の効率を向上させている。
【０００６】
また、Ｘ線波長域にて使用できる反射型のオプティカルインテグレータについては、本願と同一出願人による出願（特開平６−２３５７９７）に記載されている。
なお、ここで用いられている放物トーリック面形状の凹面鏡の機能については、本願と同一出願人による出願（特開平６−９７０４７）に詳しく説明されている。その原理図を図６に示す。
【０００７】
この放物トーリック面反射鏡は、放物線ＰＡの対称軸Ａｘ0 上に、これに垂直な軸ＡX1を設け、この軸ＡX1の回りに放物線ＰＡを回転した形状を有している。対称軸ＡX0に平行な光束は、放物トーリック面反射鏡３で反射して放物線ＰＡの焦点ＣBFへ集光する。
一方、回転中心軸ＡX1上に点光源Ｉを設け、そこから発散する光束に着目すると、点光源Ｉから反射面までの距離と反射面から焦点ＣBFまでの距離が等しいならば、放物トーリック面反射鏡３で反射した後に平行な光束になる。
【０００８】
以上のメリジオナル面（紙面に平行な面）内における光線の挙動は容易に理解できるが、サジタル面（紙面に垂直な面）内においても全く同様に、平行光束は焦点に集まり、回転中心軸ＡX1上から発散する光束は平行光束になることが放物トーリック面形状の凹面鏡の大きな特徴である。
従って、オプティカルインテグレータを用いて回転中心軸ＡX1上に複数の二次光源を形成すれば、マスク上をケーラー照明することができる。また、この光学系は回転中心軸ＡX1の回りに回転対称なので、円弧状の領域が照明されることになる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の技術では、いずれもオプティカルインテグレータを使用して光束を発散させるため、照明に寄与しない光線が多くなり、照明光学系の効率が低下してしまうという問題点があった。
また、平行光束を供給する光源部が必要であるため、放射光光源のような平行光を発生する光源を用いる場合は良いが、レーザープラズマＸ線源のような発散光束を供給する光源を用いる場合には、放物面鏡等により予め発散光束を平行光束に変換する必要がある。
【００１０】
ところが、軟Ｘ線領域では反射鏡の反射率が低いので、反射面の増加は光学系の効率を大幅に低下させるという問題点があった。
露光装置において、照明光学系または照明装置の効率が低下すると、スループット（単位時間に処理できるウェファーの枚数）が低下するので、重大な問題点となる。
【００１１】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、オプティカルインテグレータを使用する必要が無く、単純な構成により効率を向上させることができる照明装置、および該照明（装置）系を備えることにより、スループットを向上させた露光装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
そのため、本発明では第一に「少なくとも、所定の大きさの光源またはその像を形成する光源部と、該光源部からの光束を集光して被照明物体を円弧状に照明する集光光学系とを有する照明装置において、
前記集光光学系は、第１の凹面鏡と第２の凹面鏡とを有し、
前記第１の凹面鏡は、メリジオナル面内においてのみパワーを有する放物シリンドリカル面の一部により構成され、
前記第２の凹面鏡は、メリジオナル面内にある基準軸を中心に放物線を回転させた放物トーリック形状の回転面の一部により構成され、
前記光源部は発散光束を供給する光源部であり、前記第１の凹面鏡のメリジオナル断面である放物線の焦点またはその近傍に配置され、
前記光源部からの光束のうち前記第１の凹面鏡で反射した光束は、メリジオナル面内においては平行光束、サジタル面内では発散光束となり、
前記第２の凹面鏡は、メリジオナル面内においては、その断面である放物線の軸が前記平行光束と平行であり、サジタル面内においては、前記第１の凹面鏡による前記光源部の虚像が前記第２の凹面鏡を構成する放物トーリック面の回転基準軸上またはその近傍に位置するように配置され、
前記第１の凹面鏡で反射した後、前記第２の凹面鏡で反射した光束は、メリジオナル面内においては、前記第２の凹面鏡のメリジオナル断面である放物線の焦点またはその近傍に集束され、サジタル面内においては、前記第２の凹面鏡を構成する放物トーリック面の回転基準軸上またはその近傍に集束され、
主光線に沿った、前記光源部から前記第２の凹面鏡までの距離をａ、前記第２の凹面鏡から前記回転基準軸上のサジタル面内の集束点までの距離をｂ、前記第２の凹面鏡からメリジオナル面内の集束点までの距離をｃとするとき、１／ａ＋１／ｂ＝１／ｃなる関係が成り立つように構成されてなることを特徴とする照明装置（請求項１）」を提供する。
【００１３】
また、本発明は第二に「少なくとも、所定の大きさの光源またはその像を形成する光源部と、該光源部からの光束を集光して被照明物体を円弧状に照明する集光光学系とを有する照明装置において、
前記集光光学系は、第１の凹面鏡と凸面鏡と第２の凹面鏡とを有し、
前記第１の凹面鏡は、メリジオナル面内においてのみパワーを有する楕円シリンドリカル面の一部により構成され、
前記凸面鏡は、メリジオナル面内においてのみパワーを有する放物シリンドリカル面の一部により構成され、
前記第２の凹面鏡は、メリジオナル面内にある基準軸を中心に放物線を回転させた放物トーリック形状の回転面の一部により構成され、
前記光源部は発散光束を供給する光源部であり、前記第１の凹面鏡のメリジオナル断面である楕円の第１の焦点またはその近傍に配置され、
前記凸面鏡は、そのメリジオナル断面である放物線の焦点と、前記第１の凹面鏡のメリジオナル断面である楕円の第２の焦点とが一致するように配置され、
前記光源部からの光束のうち前記第１の凹面鏡で反射した光束は、メリジオナル面内においては集束光束、サジタル面内では発散光束となり、続いて凸面鏡で反射した光束は、メリジオナル面内においては平行光束、サジタル面内では発散光束となり、
前記第２の凹面鏡は、メリジオナル面内においては、その断面である放物線の軸が前記平行光束と平行であり、サジタル面内においては、前記第１の凹面鏡および凸面鏡による前記光源部の虚像が前記第２の凹面鏡を構成する放物トーリック面の回転基準軸上またはその近傍に位置するように配置され、
前記第１の凹面鏡および凸面鏡で反射した後、前記第２の凹面鏡で反射した光束は、メリジオナル面内においては、第２の凹面鏡のメリジオナル断面である放物線の焦点またはその近傍に集束され、サジタル面内においては、前記第２の凹面鏡を構成する放物トーリック面の回転基準軸上またはその近傍に集束され、
主光線に沿った、前記光源部から前記第２の凹面鏡までの距離をａ、前記第２の凹面鏡から前記回転基準軸上のサジタル面内の集束点までの距離をｂ、前記第２の凹面鏡からメリジオナル面内の集束点までの距離をｃとするとき、１／ａ＋１／ｂ＝１／ｃなる関係が成り立つように構成されてなることを特徴とする照明装置（請求項２）」を提供する。
【００１４】
また、本発明は第三に「前記第１の凹面鏡および第２の凹面鏡の反射面に、或いは前記第１の凹面鏡、第２の凹面鏡および凸面鏡の反射面に、所定波長のＸ線を反射する多層膜を設け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。
また、本発明は第四に「前記多層膜が、モリブデン／珪素、モリブデン／珪素化合物、モリブデン／ベリリウム、ルテニウム／珪素、ルテニウム／珪素化合物、ルテニウム／ベリリウム、ロジウム／珪素、ロジウム／珪素化合物、またはロジウム／ベリリウムの組み合わせのうち、いずれか一つの組み合わせで交互に複数回積層した交互多層膜により形成されてなることを特徴とする請求項３記載の照明装置（請求項４）」を提供する。
【００１５】
また、本発明は第五に「所定のパターンが設けられた第１物体の像を投影結像光学系を介して第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う露光装置において、
少なくとも、所定の大きさの光源またはその像を形成する光源部と、該光源部からの光束を集光して前記第１物体を円弧状に照明する集光光学系とを有する照明装置系を備えており、
前記集光光学系は、第１の凹面鏡と第２の凹面鏡とを有し、
前記第１の凹面鏡は、メリジオナル面内においてのみパワーを有する放物シリンドリカル面の一部により構成され、
前記第２の凹面鏡は、メリジオナル面内にある基準軸を中心に放物線を回転させた放物トーリック形状の回転面の一部により構成され、
前記光源部は発散光束を供給する光源部であり、前記第１の凹面鏡のメリジオナル断面である放物線の焦点またはその近傍に配置され、
前記光源部からの光束のうち前記第１の凹面鏡で反射した光束は、メリジオナル面内においては平行光束、サジタル面内では発散光束となり、
前記第２の凹面鏡は、メリジオナル面内においては、その断面である放物線の軸が前記平行光束と平行であり、サジタル面内においては、前記第１の凹面鏡による前記光源部の虚像が前記第２の凹面鏡を構成する放物トーリック面の回転基準軸上またはその近傍に位置するように配置され、
前記第１の凹面鏡で反射した後、前記第２の凹面鏡で反射した光束は、メリジオナル面内においては、第２の凹面鏡のメリジオナル断面である放物線の焦点またはその近傍に集束され、サジタル面内においては、前記第２の凹面鏡を構成する放物トーリック面の回転基準軸上またはその近傍に集束され、
主光線に沿った、前記光源部から前記第２の凹面鏡までの距離をａ、前記第２の凹面鏡から前記回転基準軸上のサジタル面内の集束点までの距離をｂ、前記第２の凹面鏡からメリジオナル面内の集束点までの距離をｃとするとき、１／ａ＋１／ｂ＝１／ｃなる関係が成り立つように構成されてなり、
前記第２の凹面鏡のメリジオナル面内の集束点を含み、該凹面鏡の回転基準軸に対して垂直な面内に被照射物体である前記第１物体が設置され、
前記第２の凹面鏡の回転基準軸が前記投影結像光学系の光軸に一致し、
前記第２の凹面鏡によるサジタル面内の集束点の位置が前記投影結像光学系の入射瞳上に配置されてなることを特徴とする露光装置（請求項 ５）」を提供する。
【００１６】
また、本発明は第六に「所定のパターンが設けられた第１物体の像を投影結像光学系を介して第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う露光装置において、
少なくとも、所定の大きさの光源またはその像を形成する光源部と、該光源部からの光束を集光して前記第１物体を円弧状に照明する集光光学系とを有する照明装置系を備えており、
前記集光光学系は、第１の凹面鏡と凸面鏡と第２の凹面鏡とを有し、
前記第１の凹面鏡は、メリジオナル面内においてのみパワーを有する楕円シリンドリカル面の一部により構成され、
前記凸面鏡は、メリジオナル面内においてのみパワーを有する放物シリンドリカル面の一部により構成され、
前記第２の凹面鏡は、メリジオナル面内にある基準軸を中心に放物線を回転させた放物トーリック形状の回転面の一部により構成され、
前記光源部は発散光束を供給する光源部であり、第１の凹面鏡のメリジオナル断面である楕円の第１の焦点またはその近傍に配置され、
前記凸面鏡は、そのメリジオナル断面である放物線の焦点と、前記第１の凹面鏡のメリジオナル断面である楕円の第２の焦点とが一致するように配置され、
前記光源部からの光束のうち前記第１の凹面鏡で反射した光束は、メリジオナル面内においては集束光束、サジタル面内では発散光束となり、続いて凸面鏡で反射した光束は、メリジオナル面内においては平行光束、サジタル面内では発散光束となり、
前記第２の凹面鏡は、メリジオナル面内においては、その断面である放物線の軸が前記平行光束と平行であり、サジタル面内においては、前記第１の凹面鏡および凸面鏡による前記光源部の虚像が前記第２の凹面鏡を構成する放物トーリック面の回転基準軸上またはその近傍に位置するように配置され、
前記第１の凹面鏡および凸面鏡で反射した後、前記第２の凹面鏡で反射した光束は、メリジオナル面内においては、第２の凹面鏡のメリジオナル断面である放物線の焦点またはその近傍に集束され、サジタル面内においては、前記第２の凹面鏡を構成する放物トーリック面の回転基準軸上またはその近傍に集束され、
主光線に沿った、前記光源部から前記第２の凹面鏡までの距離をａ、前記第２の凹面鏡から前記回転基準軸上のサジタル面内の集束点までの距離をｂ、前記第２の凹面鏡からメリジオナル面内の集束点までの距離をｃとするとき、１／ａ＋１／ｂ＝１／ｃなる関係が成り立つように構成されてなり、
前記第２の凹面鏡のメリジオナル面内の集束点を含み、該凹面鏡の回転基準軸に対して垂直な面内に被照射物体である前記第１物体が設置され、
前記第２の凹面鏡の回転基準軸が前記投影結像光学系の光軸に一致し、
前記第２の凹面鏡によるサジタル面内の集束点の位置が前記投影結像光学系の入射瞳上に配置されてなることを特徴とする露光装置（請求項 ６）」を提供する。
【００１７】
また、本発明は第七に「前記第１の凹面鏡および第２の凹面鏡の反射面に、或いは前記第１の凹面鏡、第２の凹面鏡および凸面鏡の反射面に、所定波長のＸ線を反射する多層膜を設けたことを特徴とする請求項５または６記載の露光装置（請求項７）」を提供する。
また、本発明は第八に「前記多層膜が、モリブデン／珪素、モリブデン／珪素化合物、モリブデン／ベリリウム、ルテニウム／珪素、ルテニウム／珪素化合物、ルテニウム／ベリリウム、ロジウム／珪素、ロジウム／珪素化合物、またはロジウム／ベリリウムの組み合わせのうち、いずれか一つの組み合わせで交互に複数回積層した交互多層膜により形成されてなることを特徴とする請求項７記載の露光装置（請求項８）」を提供する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明にかかる第１の照明装置（一例）が有する光学系の原理を示す図である。
第１の凹面鏡１は、放物シリンドリカル面形状を有しており、メリジオナル面内（図１の紙面内）でのみパワーを持つ。
【００１９】
光源部Ｓは、この第１の凹面鏡１のメリジオナル断面である放物線の焦点位置Ｆ１に配置される。光源部Ｓから発散した光束は第１の凹面鏡１で反射した後、メリジオナル面内では放物線の軸ｌ1 と平行な平行光束ＣＲとなり、サジタル面内では光源部Ｓの第１の凹面鏡１による虚像Ｓ’から発散する光束となる。
第２の凹面鏡２は、メリジオナル面内にあり光源の虚像Ｓ’を通る基準軸ｌの回りに放物線を回転して得られる放物トーリック面形状を有する。この第２の凹面鏡２のメリジオナル断面である放物線の軸ｌ2 は、前記の平行光束ＣＲに対して平行になるよう配置され、メリジオナル面内の光束は、第２の凹面鏡２で反射した後、その焦点Ｆ２へ集束する。この位置にマスクＭを配置する。
【００２０】
第２の凹面鏡２は基準軸ｌについて回転対称なので、マスクＭ上では円弧状の領域が照明される。
メリジオナル面内では、図１から容易に理解される用に、光源部Ｓの像（実像）がマスクＭ上に形成される臨界照明（クリティカル照明）が行われる。臨界照明では、光源側の開口数が照明の開口数を決め、光源の大きさが照明領域の大きさを決める。また、サジタル面内では、第２の凹面鏡で反射した光束は基準軸ｌとの交点Ｔに円錐状に集束する。
【００２１】
図１において、主光線ＣＲに沿って、光源Ｓから第１の凹面鏡１の反射面Ｐを経て第２の凹面鏡２の反射面までの距離をａ（これは光源Ｓの虚像Ｓ’から第２の凹面鏡２の反射面Ｑまでの距離に等しい）、反射面Ｑから基準軸ｌとの交点Ｔまでの距離をｂ、反射面ＱからマスクＭまでの距離をｃとする。
ここで理解しやすいように、図２にミラーをレンズ系に置き換えて光線の様子を示す。
【００２２】
まず、メリジオナル面内では、光源Ｓから出た発散光束はＰの位置に置かれたレンズ（以下、レンズＰと称する）で平行光束となり、Ｑの位置に置かれたレンズ（以下、レンズＱと称する）でマスクＭ上に集束する（図２（ａ））。
サジタル面内では、第１の凹面鏡１は単なる平面鏡の役割のみでレンズ作用は無いため、光源Ｓの虚像Ｓ’を作るだけである。光源の虚像Ｓ’から出た発散光束はレンズＱによりＴに集束する（図２（ｂ））。
【００２３】
このとき、
１／ａ＋１／ｂ＝１／ｃ ・・・１式
なる条件を満足すれば、光源上の異なる点から発した互いに平行な光線がマスクＭ上で同一の点に集束する。この条件を満たすときに、マスクＭ上の各点は、均一な照度と均一な開口数で照明されることになる。即ち、ケーラー照明が達成される。ケーラー照明の場合には、光源Ｓの大きさが照明の開口数を決め、光源側の開口数が照明領域の大きさを決める。
【００２４】
図１において、基準軸ｌを投影光学系（不図示）の光軸と一致させ、交点Ｔが投影光学系の入射瞳面ＥＰ上に来るように配置すれば、マスクＭ上の円弧上の領域において、サジタル面内ではケーラー照明が行われ、メリジオナル面内では臨界照明が行われる。
次に、凹面鏡をレンズ系に置き換えた図２により、光源の大きさおよび広がり角と、照明の開口数および照明領域の大きさの関係を説明する。
【００２５】
まず、図２（ａ）に示すメリジオナル面内では、光源Ｓの大きさをＷMO、光源から発散する光束の広がり角をθMO、マスクＭ上での照明領域の大きさをＷM 、照明の開口数（ＮＡ）をｓｉｎθM とし、光源ＳからレンズＰまでの距離（レンズＰの焦点距離）をｆ1 、レンズＱからマスクＭまでの距離（レンズＱの焦点距離）をｆ2 とすると、
ｆ1 ・ｓｉｎθMO＝ｆ2 ・ｓｉｎθM であるから、照明の開口数は、ｓｉｎ
θM ＝（ｆ1 ／ｆ2 ）・ｓｉｎθMOで与えられる。軟Ｘ線縮小投影露光の光学系では開口数はあまり大きくない（0.1 程度以下）ので、メリジオナル方向の照明の開口数ｓｉｎθM は〜θM ＝（ｆ1 ／ｆ2 ）・θMO＝ｋ・θMOとなる。
【００２６】
また、メリジオナル方向の照明領域の大きさはＷM ＝（ｆ2 ／ｆ1 ）・ＷMO＝ｋ・ＷMOで与えられる。
ｋはこの光学系のメリジオナル面内での倍率であるが、レンズＰの位置を動かすことによって任意の値を得ることが出来る。一般に軟Ｘ線の光源として用いられるレーザープラズマ光源は、寸法が小さく（φ数百μｍ程度）等方的な光源であるので、倍率ｋを大きく取ると、光源側の有効立体角を大きくし照明領域を広くすることが出来るので有効である。
【００２７】
以上の様に、メリジオナル面内ではθMOがθM を決め、ＷMOがＷM を決める。θMOはメリジオナル方向における第１の凹面鏡１または第２の凹面鏡２の反射面の寸法により決められる。
次に、図２（ｂ）に示すサジタル面内では、光源の大きさをＷSO、光源から発散する光束の広がり角をθSO、マスクＭ上での照明領域の大きさをＷS 、照明の開口数をｓｉｎθS とすると、
ＷSO＝２ｃ・ｓｉｎθS であるから、サジタル方向の照明の開口数は、ｓｉｎθS ＝ＷSO／２ｃで与えられる。また、サジタル方向の照明領域の大きさはＷS ＝２ｃ・ｔａｎθSOで与えられる。ＷS は円弧上の照明領域の弦の長さを表す。
【００２８】
以上のように、サジタル面内ではＷSOがθS を決め、θSOがＷS を決める。
θSOはサジタル方向における第１の凹面鏡１または第２の凹面鏡２の反射面の寸法により決められる。
各凹面鏡の反射面の範囲は上記のθMOとθSOをカバーするように決められる。本発明の照明系の寸法形状を決めるパラメータは、以下のようにして決められる。
【００２９】
まず、第１の凹面鏡である放物シリンドリカルミラーが満たすべき条件は以下の二つである。
(1) メリジオナル面内の平行光束の幅を所定の値にする。これでメリジオナル面内の照明の開口数が決まる。
(2) 光源の虚像Ｓ’が第２の凹面鏡２である放物トーリック面の回転基準軸ｌ上に来るよう配置する。
【００３０】
これらの条件さえ満たせば第１の凹面鏡１である放物シリンドリカルミラーは自由に配置することができるので、このミラーを光源Ｓに接近させることによって集光立体角を拡大することができる。
次に、第２の凹面鏡２である放物トーリック面の自由度は３であり、例えば図１において、主光線ＣＲのミラー２への入射角θ1 とマスクＭへの入射角θ2 を指定すると全体の形状が決まり、さらに円弧状の照明領域の半径Ｒを指定すると全ての寸法が決定する。
【００３１】
表１〜３に楕円の放物トーリック面の設計値の例を示す。ｆは放物線の焦点距離、ａ、ｂ、ｃはそれぞれ図１の（主光線ＣＲに沿った）距離ＳＱ、ＱＴ、ＱＭである。円弧状の照明領域の半径Ｒは１２０ｍｍとした。表１はマスクへの主光線ＣＲの入射角θ2 が０゜のテレセントリック条件の場合、表２と表３はマスクへの主光線ＣＲの入射角θ2 がそれぞれ５゜と１０゜の非テレセントリック条件の場合である。
【００３２】
第２の凹面鏡２（放物トーリック面）への主光線ＣＲの入射角θ1 を５゜から８０゜まで変えた場合の放物線の設計値はこれらの表の通りになる。露光装置全体の光学系の配置を勘案して適切なパラメータを選択することができる。
【００３３】
【表１】
【００３４】
【表２】
【００３５】
【表３】
【００３６】
以上、第１の凹面鏡１に放物シリンドリカルミラー、第２の凹面鏡２に放物トーリックミラーを用いた場合について詳しく説明したが、本発明では、第１の凹面鏡１の代わりに、凹面鏡と凸面鏡の組み合わせを用いることもできる。
図３は、本発明にかかる第２の照明装置（一例）の光学系の原理を示す図である。
【００３７】
第１の凹面鏡１０１は、楕円シリンドリカル面形状を有しており、メリジオナル面内（図３の紙面内）でのみパワーを持つ。
光源部Ｓは、この第１の凹面鏡１０１のメリジオナル断面である楕円の第１の焦点位置Ｆ１に配置される。光源部Ｓから発散した光束は第１の凹面鏡１０１で反射した後、メリジオナル面内では楕円の第２の焦点Ｆ２へ集束する光束となり、サジタル面内では光源部Ｓの第１の凹面鏡１０１による虚像Ｓ’から発散する光束となる。
【００３８】
凸面鏡１０２は、放物シリンドリカル面形状を有しており、メリジオナル面内でのみパワーを持つ。
メリジオナル断面において、前記第１の凹面鏡１０１の楕円の第２の焦点位置Ｆ２と、凸面鏡１０２の放物線の焦点位置とは一致するよう配置される。
メリジオナル面内では、Ｆ２に向かって集束する光束は、凸面鏡１０２で反射した後、その放物線の軸ｌ1 に平行な平行光束となり、サジタル面内では虚像
Ｓ’の凸面鏡１０２による虚像Ｓ”から発散する光束となる。
【００３９】
第２の凹面鏡２は、メリジオナル面内にあり光源の虚像Ｓ”を通る基準軸ｌの回りに放物線を回転して得られる放物トーリック面形状を有する。この第２の凹面鏡２のメリジオナル断面である放物線の軸ｌ2 は、前記の平行光束に対して平行になるよう配置され、メリジオナル面内の光束は、第２の凹面鏡２で反射した後、その焦点Ｆ３へ集束する。この位置にマスクＭを配置する。
【００４０】
第２の凹面鏡２は基準軸ｌについて回転対称なので、マスクＭ上で円弧状の領域が照明される。
メリジオナル面内では、図３から容易に理解されるように、光源部Ｓの像（実像）がマスクＭ上に形成される臨界照明（クリティカル照明）が行われる。臨界照明では、光源側の開口数が照明の開口数を決め、光源の大きさが照明領域の大きさを決める。また、サジタル面内では、第２の凹面鏡２で反射した光束は基準軸ｌとの交点Ｔに円錐状に集束する。
【００４１】
図３において、主光線ＣＲに沿って、光源Ｓから第１の凹面鏡１０１の反射面Ｐ１および凸面鏡１０２の反射面Ｐ２を経て第２の凹面鏡２の反射面Ｑまでの距離をａ（これは光源Ｓの虚像Ｓ”から第２の凹面鏡２の反射面Ｑまでの距離に等しい）、反射面Ｑから基準軸ｌとの交点Ｔまでの距離をｂ、反射面ＱからマスクＭまでの距離をｃとする。
【００４２】
ここで理解しやすいように、図４に凹面鏡をレンズ系に置き換えて光線の様子を示す。
まず、メリジオナル面内では、光源Ｓから出た発散光束はＰ１の位置に置かれたレンズ（以下、レンズＰ１と称する）とＰ２の位置に置かれたレンズ（以下、レンズＰ２と称する）により平行光束となり、Ｑの位置に置かれたレンズ（以下、レンズＱと称する）でマスクＭ上に集束する（図４（ａ））。
【００４３】
サジタル面内では、第１の凹面鏡１０１と凸面鏡１０２は単なる平面鏡の役割のみでレンズ作用は無いので、光源Ｓの虚像Ｓ”を作るだけである。光源の虚像Ｓ”から出た発散光束はレンズＱによりＴに集束する（図４（ｂ））。
このとき、
１／ａ＋１／ｂ＝１／ｃ ・・・１式
なる条件を満足すれば、光源上の異なる点から発した互いに平行な光線がマスクＭ上で同一の点に集束する。この条件を満たすときに、マスクＭ上の各点は、均一な照度と均一な開口数で照明されることになる。即ち、ケーラー照明が達成される。ケーラー照明の場合には、光源Ｓの大きさが照明の開口数を決め、光源側の開口数が照明領域の大きさを決める。
【００４４】
図３において、基準軸ｌを投影光学系（不図示）の光軸と一致させ、交点Ｔが投影光学系の入射瞳面ＥＰ上に来るように配置すれば、マスクＭ上の円弧上の領域で、サジタル面内ではケーラー照明が行われ、メリジオナル面内は臨界照明が行われる。
光源の大きさおよび広がり角と、照明の開口数および照明領域の大きさの関係、および照明系の寸法形状を決めるパラメータの決め方は、本発明にかかる第１の照明装置と同様であるので、説明は省略する。
【００４５】
本発明にかかる第２の照明装置は、本発明にかかる第１の照明装置と比べて、反射面の数が増加してしまうものの、メリジオナル面内で光源Ｓからの集光角（図４のθMO）が大きく取れるので、光源の利用効率が高まり、露光装置に適用したときにスループットが増加するという利点がある。
以上のように、本発明の照明光学系は、２枚または３枚という比較的少ない反射面により、メリジオナル面内では臨界照明（クリティカル照明）を、サジタル面内ではケーラー照明を実現することが出来る。
【００４６】
図１および図３では、マスクＭに対する照明光の主光線ＣＲの入射が垂直ではない（マスク側）非テレセントリックの場合を示してある。
一般に、軟Ｘ線縮小投影露光においては、大面積の透過マスクを作製することが困難であり、反射マスクが使用される。反射マスクを使用する場合には、マスクへの入射光線と反射光線とが重ならないようにするために、非テレセントリックにする必要があり、本発明はそのような使用法に適している。
【００４７】
但し、本発明による照明系をテレセントリックの場合に適用することも可能であり、その場合はｂが無限大となり円筒状の光束がマスクを照明し、基準軸ｌとは交わらない（表１の場合）。
本発明にかかる凹面鏡および凸面鏡の反射面は、所定波長の軟Ｘ線を反射する多層膜により形成することが好ましい。
【００４８】
また、かかる多層膜は、モリブデン／珪素、モリブデン／珪素化合物、、モリブデン／ベリリウム、ルテニウム／珪素、ルテニウム／珪素化合物、ルテニウム／ベリリウム、ロジウム／珪素、ロジウム／珪素化合物、またはロジウム／ベリリウムの組み合わせのうち、いずれか一つの組み合わせで、交互に複数回積層した交互多層膜により形成することが好ましい。
【００４９】
但し、本発明はこれらに限定されることはなく、他の材料の組み合わせの多層膜を使用することもできる。
これらの多層膜のうち、特に、珪素または珪素化合物を一方の材料に用いた多層膜は、波長１３ｎｍ付近の軟Ｘ線を使用する場合に好ましく、ベリリウムを一方の材料に用いた多層膜は、波長１１ｎｍ付近の軟Ｘ線を使用する場合に好ましい。
【００５０】
以上のように、本発明によれば、オプティカルインテグレータ等を用いることなく、２枚または３枚という少ない枚数のミラーで照明光学系を構成することができるので、オプティカルインテグレータで光束を発散させることによる光量の損失が無くなり、また、反射面の枚数の増加による光量の損失も最小限に抑えられるので、照明装置の効率を向上させることができる。
【００５１】
また、その結果、該照明（装置）系を備えた露光装置のスループットを向上させることが出来る。
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。
【００５２】
【実施例１】
図７は本発明の第１の実施例である照明装置（系）およびこれを備えた露光装置を示す概略構成図である。
軟Ｘ線光学系は空気による軟Ｘ線の吸収を防ぐために、すべて真空容器中に配置されている。
【００５３】
光源ＳにはレーザープラズマＸ線源を用いた。Ｎｄ：ＹＡＧレーザーのパルス状発光を集光して、タンタル（Ｔａ）の板からなるターゲット表面へ照射する（これらは不図示）ことにより、ターゲット表面近傍にプラズマが発生し、このプラズマからＸ線が放出される。
なお、ターゲット材料は、Ｔａに限定されるものではなく、例えば、Ｓｎ、
Ｐｂ、Ｓｂ、Ｗ、Ａｕ等でも良い。また、合金や化合物でもかまわない。
【００５４】
Ｎｄ：ＹＡＧレーザー光源は大気中に設置し、レーザー光は真空容器の窓から真空容器中へ導入される。レーザー光を集光する光学系は、大気中に設置しても真空中に設置してもいずれでもかまわない。
このようなレーザープラズマ光源の大きさは、レーザーの集光径によって決まるが、一般に0.1 〜１ｍｍ程度の直径になる。これを大きくし過ぎると、投入されるエネルギー密度が低下してしまいＸ線が発生しなくなる。
【００５５】
本実施例では、サジタル面内に大きさを持つ光源Ｓを得るために、メリジオナル面内では0.3 ｍｍ、サジタル面内では4.8 ｍｍの寸法の偏平な楕円形状にレーザーを集光して照射した。
なお、レーザープラズマＸ線源に使用するレーザーはＮｄ：ＹＡＧレーザーに限定されることはなく、高出力のパルスレーザーならば良い。例えば、エキシマレーザー、ガラスレーザー、チタンサファイヤレーザー等のレーザーを使用することができる。
【００５６】
このような光源Ｓから発散する光束は放物シリンドリカル面の一部からなる第１の凹面鏡１で反射される。光源Ｓは、その第１の凹面鏡１による虚像Ｓ’が第２の凹面鏡２である放物トーリック面の回転基準軸５上に来るよう配置される。本実施例では、円弧上の照明領域の半径を１２０ｍｍ、第２の凹面鏡２への主光線４の入射角θ1 は４５゜、マスク３への主光線４の入射角θ2 は５゜とするために、
放物シリンドリカル面の放物線の焦点距離ｆ1 を５０ｍｍ、放物トーリック面の放物線の焦点距離ｆ2 を１２０ｍｍ、光源Ｓ（の虚像Ｓ’）から第２の凹面鏡２までの距離ａを130.997 ｍｍ、第２の凹面鏡２から回転基準軸５上のサジタル面内の集光点Ｔまでの距離ｂを1497.304ｍｍ、第２の凹面鏡２からマスク３までの距離ｃを120.458 ｍｍとした。
【００５７】
メリジオナル面内では、光源Ｓから発散する光束は、第１の凹面鏡１で反射したあと平行光束となり、第２の凹面鏡２で反射してマスク３上に集光する。即ち、メリジオナル面内では臨界照明（クリティカル照明）が行われる。マスク３上の幅0.8 ｍｍの領域が照明される。照明の開口数は0.02となるように第１の凹面鏡１のメリジオナル面内の幅を決めた。
【００５８】
サジタル面内では、光源Ｓから発散する光束のうち±２０゜の範囲を取り込むように第１の凹面鏡１のサジタル面内で光軸に垂直方向の幅を決めたので、円弧状の照明領域の長さ（弦の長さ）は８２ｍｍである。
サジタル面内では、光源Ｓ上の異なる位置から発して同じ方向に進む光線は、異なる角度でマスク３上の同一の位置に入射する。即ち、サジタル面内ではケーラー照明が行われる。
【００５９】
照明の開口数は、光源Ｓの大きさと第２の凹面鏡２とマスク３の距離ｃによって決まり0.02となっている。また、照明光の主光線４は、円錐状にマスク３に入射してトーリック面の回転基準軸５上で交わる。
なお、各凹面鏡の反射面には、波長１３ｎｍの軟Ｘ線を選択的に反射するように構成されたＭｏ（モリブデン）／Ｓｉ（シリコン）多層膜を形成した。
【００６０】
マスク３は反射型のＸ線マスクであり、波長１３ｎｍの軟Ｘ線を反射するように構成されたＭｏ／Ｓｉ多層膜の上にＮｉ（ニッケル）の回路パターンが形成されたものである。
反射型のマスクを使用するために、照明装置（系）は非テレセントリックになっている。照明光の主光線４のマスク３への入射角は５゜とした。マスク３はマスクステージ６上に保持されている。
【００６１】
マスク３の直前には、所定の照明領域以外の領域へ入射する光線を遮蔽するためのスリット７が設けられているが、本実施例による照明装置（系）においてはその様な光線はごく僅かであるので、スリット７は省略することも出来る。
投影光学系８は、４枚の非球面ミラーからなる光学系であり、各ミラーの反射面には波長１３ｎｍの軟Ｘ線を選択的に反射するように構成されたＭｏ／Ｓｉ多層膜が形成されている。
【００６２】
また、投影光学系８は、円弧状の領域で収差が補正された像側テレセントリックな光学系であり、縮小倍率は１／４、縮小側の開口数は0.08である。投影光学系８の光軸９は、照明装置（系）の第２の凹面鏡である放物トーリック面の回転基準軸５と一致するように、また、投影光学系８の入射瞳ＥＰ上に照明装置（系）のサジタル面内の集光点Ｔが来るように配置される。
【００６３】
この投影光学系８により、マスク３上の円弧状照明領域の回路パターンは、フォトレジストを塗布したウェファー１０上へ縮小転写される。ウェファー１０はウェファーホルダー１１に保持されている。
この露光装置では一度に円弧状の領域しか露光出来ないので、マスクステージ６とウェファーステージ１１とを同期して矢印の方向へ動かすことによってマスク３上の回路パターン全体をウェファー１０へ転写する。
【００６４】
本露光装置は、幅0.2 ｍｍ、長さ20.5ｍｍの円弧状の領域全体で、0.1 μｍ以下の解像力を有する。
【００６５】
【実施例２】
図８は本発明の第２の実施例である照明装置（系）およびこれを備えた露光装置を表す概略構成図である。
光源Ｓは第１の実施例と同様のレーザープラズマＸ線源であるので説明は省略する。
【００６６】
光源Ｓから発散する光束は放物シリンドリカル面の一部からなる第１の凹面鏡１で反射される。光源Ｓは、その第１の凹面鏡１による虚像Ｓ’が第２の凹面鏡２である放物トーリック面の回転基準軸５上に来るよう配置される。
本実施例では、円弧上の照明領域の半径を１２０ｍｍ、第２の凹面鏡２への主光線４の入射角θ1 は４５゜、マスク３への主光線４の入射角θ2 は０゜（テレセントリック）とするために、
放物シリンドリカル面の放物線の焦点距離ｆ1 を５０ｍｍ、放物トーリック面の放物線の焦点距離ｆ2 を１２０ｍｍ、光源Ｓ（の虚像Ｓ’）から第２の凹面鏡２までの距離ａを１２０ｍｍ、第２の凹面鏡２から回転基準軸５上のサジタル面内の集光点Ｔまでの距離ｂは無限大、第２の凹面鏡２からマスク３までの距離ｃを１２０ｍｍとした。
【００６７】
メリジオナル面内では、光源Ｓから発散する光束は、第１の凹面鏡１で反射したあと平行光束となり、第２の凹面鏡２で反射してマスク３上に集光する。即ち、メリジオナル面内では臨界照明（クリティカル照明）が行われる。マスク３上の幅0.8 ｍｍの領域が照明される。照明の開口数は0.02となるように第１の凹面鏡１のメリジオナル面内の幅を決めた。
【００６８】
サジタル面内では、光源Ｓから発散する光束のうち±２０゜の範囲を取り込むように第１の凹面鏡１のサジタル面内で光軸に垂直方向の幅を決めたので、円弧状の照明領域の長さ（弦の長さ）は８２ｍｍである。
サジタル面内では、光源Ｓ上の異なる位置から発して同じ方向に進む光線は、異なる角度でマスク３上の同一の位置に入射する。即ち、サジタル面内ではケーラー照明が行われる。
【００６９】
照明の開口数は、光源Ｓの大きさと第２の凹面鏡２とマスク３の距離ｃによって決まり0.02となっている。また、照明光の主光線４は、円筒状にマスク３に垂直に入射しテレセントリック条件を満たす。
なお、各凹面鏡の反射面には、波長１１ｎｍの軟Ｘ線を選択的に反射するように構成されたＭｏ（モリブデン）／Ｂｅ（ベリリウム）多層膜を形成した。
【００７０】
マスク３は透過型のＸ線マスクであり、厚さ0.1 μｍのＳｉＮx （窒化シリコン）からなるメンブレン（自立膜）上にＡｕ（金）の回路パターンが形成されたものである。
マスク３の周辺部（Ｘ線を透過させない部分）にはＳｉ（シリコン）とガラスからなる支持枠が形成されている。マスク３はマスクステージ６上に保持されている。
【００７１】
マスク３の直前には、所定の照明領域以外の領域へ入射する光線を遮蔽するためのスリット７が設けられているが、本実施例による照明装置（系）においてはその様な光線はごく僅かであるので、スリット７は省略することも出来る。
投影光学系８は、４枚の非球面ミラーからなる光学系であり、各ミラーの反射面には波長１１ｎｍの軟Ｘ線を選択的に反射するように構成されたＭｏ／Ｂｅ多層膜が形成されている。
【００７２】
また、投影光学系８は、円弧状の領域で収差が補正された像側テレセントリックな光学系であり、縮小倍率は１／４、縮小側の開口数は0.08である。投影光学系８の光軸９は、照明装置（系）の第２の凹面鏡２である放物トーリック面の回転基準軸５と一致するように、また、投影光学系８の入射瞳ＥＰ上に照明装置（系）のサジタル面内の集光点Ｔが来るように配置される。
【００７３】
この投影光学系８により、マスク３上の円弧状照明領域の回路パターンは、フォトレジストを塗布したウェファー１０上へ縮小転写される。ウェファー１０はウェファーホルダー１１に保持されている。
この露光装置では一度に円弧状の領域しか露光できないので、マスクステージ６とウェファーステージ１１とを同期して矢印の方向へ動かすことにより、マスク３上の回路パターン全体をウェファー１０へ転写する。
【００７４】
本露光装置は、幅0.2 ｍｍ、長さ20.5ｍｍの円弧状の領域全体で、0.085 μｍ以下の解像力を有する。
【００７５】
【実施例３】
図９は本発明の第３の実施例である照明装置（系）およびこれを備えた露光装置を表す概略構成図である。
光源Ｓは第１の実施例と同様のレーザープラズマＸ線源であるので説明は省略する。
【００７６】
光源Ｓから発散する光束は、楕円シリンドリカル面の一部からなる第１の凹面鏡１０１及び放物シリンドリカル面の一部からなる凸面鏡１０２で反射される。メリジオナル断面において、第１の凹面鏡１０１の断面である楕円の一方の焦点位置に光源Ｓが配置され、この楕円のもう一方の焦点位置と凸面鏡１０２の断面である放物線の焦点位置とは一致するよう配置される。
【００７７】
さらに、光源Ｓ、第１の凹面鏡１０１および凸面鏡１０２は、光源Ｓの第１の凹面鏡１０１および凸面鏡１０２による虚像Ｓ”が第２の凹面鏡２である放物トーリック面の回転基準軸５上にくるように配置される。
本実施例では、円弧上の照明領域の半径を１２０ｍｍ、第２の凹面鏡２への主光線４の入射角θ1 は３０゜、マスク３への主光線４の入射角θ2 は１０゜とするために、
第２の凹面鏡２である放物トーリック面の放物線の焦点距離ｆ2 を192 ｍｍ、光源Ｓ（の虚像Ｓ”）から第２の凹面鏡２までの距離ａを151.300 ｍｍ、第２の凹面鏡２から回転基準軸上のサジタル面内の集光点Ｔまでの距離ｂを818.754 ｍｍ、第２の凹面鏡２からマスク３までの距離ｃを127.701 ｍｍとした。
【００７８】
メリジオナル面内では、光源Ｓから発散する光束は、第１の凹面鏡１０１および凸面鏡１０２で反射した後、平行光束となり、第２の凹面鏡２で反射してマスク３上に集光する。
即ち、メリジオナル面内では臨界照明（クリティカル照明）が行われる。マスク３上の幅1.6 ｍｍの領域が照明される。照明の開口数は0.02となるように、第１の凹面鏡１０１のメリジオナル面内の幅を決めた。
【００７９】
サジタル面内では、光源Ｓから発散する光束のうち±２０゜の範囲を取り込むように第１の凹面鏡１０１のサジタル面内で光軸に垂直方向の幅を決めたので、円弧状の照明領域の長さ（弦の長さ）は８２ｍｍである。
サジタル面内では、光源Ｓ上の異なる位置から発して同じ方向に進む光線は、異なる角度でマスク３上の同一の位置に入射する。即ち、サジタル面内ではケーラー照明が行われる。
【００８０】
照明の開口数は、光源Ｓの大きさと第２の凹面鏡２とマスク３の距離ｃによって決まり0.02となっている。また、照明光の主光線４は、円錐状にマスク３に入射してトーリック面の回転基準軸５上で交わる。
なお、各凹面鏡の反射面には、波長１３ｎｍの軟Ｘ線を選択的に反射するように構成されたＭｏ（モリブデン）／Ｓｉ（シリコン）多層膜を形成した。
【００８１】
マスク３は反射型のＸ線マスクであり、波長１３ｎｍの軟Ｘ線を反射するように構成されたＭｏ／Ｓｉ多層膜の上にＮｉ（ニッケル）の回路パターンが形成されたものである。
反射型のマスクを使用するために、照明装置（系）は非テレセントリックになっている。照明光の主光線４のマスク３への入射角は１０゜とした。マスク３はマスクステージ６上に保持されている。
【００８２】
マスク３の直前には、所定の照明領域以外の領域へ入射する光線を遮蔽するためのスリット７が設けられているが、本実施例による照明装置（系）においてはその様な光線はごく僅かであるので、スリット７は省略することもできる。
投影光学系８は、４枚の非球面ミラーからなる光学系であり、各ミラーの反射面には波長１３ｎｍの軟Ｘ線を選択的に反射するように構成されたＭｏ／Ｓｉ多層膜が形成されている。
【００８３】
また、投影光学系８は、円弧状の領域で収差が補正された像側テレセントリックな光学系であり、縮小倍率は１／４、縮小側の開口数は0.08である。投影光学系８の光軸９は、照明装置（系）の第２の凹面鏡である放物トーリック面の回転基準軸５と一致するように、また、投影光学系８の入射瞳ＥＰ上に照明装置（系）のサジタル面内の集光点Ｔが来るように配置される。
【００８４】
この投影光学系８により、マスク３上の円弧状照明領域の回路パターンは、フォトレジストを塗布したウェファー１０上へ縮小転写される。ウェファー１０はウェファーホルダー１１に保持されている。
この露光装置では一度に円弧状の領域しか露光出来ないので、マスクステージ６とウェファーステージ１１とを同期して矢印の方向へ動かすことによってマスク３上の回路パターン全体をウェファー１０へ転写する。
【００８５】
本露光装置は、幅0.4 ｍｍ、長さ20.5ｍｍの円弧状の領域全体で、0.1 μｍ以下の解像力を有する。
【００８６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、オプティカルインテグレータを用いることなく、小数（２〜３枚）のミラーにより照明光学系を構成することができる。そのため、オプティカルインテグレータで光束を発散させることによる光量の損失が無くなり、また反射面の増加による光量の損失も最小限に抑えられるので、照明装置の効率を向上させることができる。
【００８７】
また、その結果、該照明装置系を備えた露光装置のスループットを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】は、本発明にかかる照明装置（一例）の光学系であり、メリジオナル面内の断面図である。
【図２】は、本発明による照明装置（一例）の機能を示す説明図である。
【図３】は、本発明にかかる照明装置（一例）の光学系であり、メリジオナル面内の断面図である。
【図４】は、本発明による照明装置（一例）の機能を示す説明図である。
【図５】は、オプティカルインテグレータを用いた従来の照明装置の構成図である。
【図６】は、放物トーリック面形状を有する反射鏡による照明装置（一例）の概念図である。
【図７】は、本発明による照明装置を備えた露光装置の第１の実施例（軟Ｘ線縮小投影露光装置）を示す概略構成図である。
【図８】は、本発明による照明装置を備えた露光装置の第２の実施例（軟Ｘ線縮小投影露光装置）を示す概略構成図である。
【図９】は、本発明による照明装置を備えた露光装置の第３の実施例（軟Ｘ線縮小投影露光装置）を示す概略構成図である。
【主要部分の符号の説明】
Ｓ ・・・光源
１ ・・・第１の凹面鏡
２ ・・・第２の凹面鏡
３ ・・・マスク
４ ・・・照明光の主光線
５ ・・・トーリック面の回転基準軸（回転中心軸）
６ ・・・マスクステージ
７ ・・・スリット
８ ・・・投影光学系
９ ・・・投影光学系の光軸
１０・・・ウェファー
１１・・・ウェファーステージ
以上
【発明の属する技術分野】
本発明は、被照明物体を円弧状に照明する照明装置、及び該照明（装置）系を備えた露光装置に関するものであり、特に、軟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等の投影光学系を介して、ウェファー等の基板上に転写するのに用いて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投影光学系を介してウェファー等の基板（以下、ウェファーと称する）上に投影転写している。
この投影光学系は複数の反射鏡を有しており、投影光学系の軸外の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ェファー上に投影転写される。従って、マスク全体の回路パターンのウェファー上への転写は、マスクとウェファー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を均一に、しかも一定の開口数（ＮＡ）にて効率よく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出願（特開平７−２３５４７０）には、平行光束を供給する光源部と反射型のオプティカルインテグレータと放物トーリック面形状の凹面鏡とを有し、マスク上を円弧上に均一照明できる照明光学系が提案されている。その概念図を図５に示す。
【０００４】
この照明光学系では、平行光束を供給する光源部１が用いられ、サジタル面内（紙面に垂直な面）のみにパワーを持つ一次元的なオプティカルインテグレータ２によりサジタル面内で多重化された二次光源Ｉを作る。ただし、メリジオナル面内（紙面に平行な面）では平行な光束のままである。
そして、放物トーリック面形状のミラー３により、この二次光源Ｉからの光束を集光することにより、メリジオナル面内では光源の像をマスク上に結像する臨界照明（クリティカル照明）を行い、またサジタル面内では平行光が異なる方向からマスクを照明するケーラー照明を行うものである。
【０００５】
ケーラー照明は、広い領域で均一な照明を行うのには有効であるが、前記の場合（特開平７−２３５４７０）にはオプティカルインテグレータを使用するので効率が良くない。そこで、特開平７−２３５４７０においては、照明する幅の狭いメリジオナル面内では臨界照明とすることにより光学系の効率を向上させている。
【０００６】
また、Ｘ線波長域にて使用できる反射型のオプティカルインテグレータについては、本願と同一出願人による出願（特開平６−２３５７９７）に記載されている。
なお、ここで用いられている放物トーリック面形状の凹面鏡の機能については、本願と同一出願人による出願（特開平６−９７０４７）に詳しく説明されている。その原理図を図６に示す。
【０００７】
この放物トーリック面反射鏡は、放物線ＰＡの対称軸Ａｘ0 上に、これに垂直な軸ＡX1を設け、この軸ＡX1の回りに放物線ＰＡを回転した形状を有している。対称軸ＡX0に平行な光束は、放物トーリック面反射鏡３で反射して放物線ＰＡの焦点ＣBFへ集光する。
一方、回転中心軸ＡX1上に点光源Ｉを設け、そこから発散する光束に着目すると、点光源Ｉから反射面までの距離と反射面から焦点ＣBFまでの距離が等しいならば、放物トーリック面反射鏡３で反射した後に平行な光束になる。
【０００８】
以上のメリジオナル面（紙面に平行な面）内における光線の挙動は容易に理解できるが、サジタル面（紙面に垂直な面）内においても全く同様に、平行光束は焦点に集まり、回転中心軸ＡX1上から発散する光束は平行光束になることが放物トーリック面形状の凹面鏡の大きな特徴である。
従って、オプティカルインテグレータを用いて回転中心軸ＡX1上に複数の二次光源を形成すれば、マスク上をケーラー照明することができる。また、この光学系は回転中心軸ＡX1の回りに回転対称なので、円弧状の領域が照明されることになる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の技術では、いずれもオプティカルインテグレータを使用して光束を発散させるため、照明に寄与しない光線が多くなり、照明光学系の効率が低下してしまうという問題点があった。
また、平行光束を供給する光源部が必要であるため、放射光光源のような平行光を発生する光源を用いる場合は良いが、レーザープラズマＸ線源のような発散光束を供給する光源を用いる場合には、放物面鏡等により予め発散光束を平行光束に変換する必要がある。
【００１０】
ところが、軟Ｘ線領域では反射鏡の反射率が低いので、反射面の増加は光学系の効率を大幅に低下させるという問題点があった。
露光装置において、照明光学系または照明装置の効率が低下すると、スループット（単位時間に処理できるウェファーの枚数）が低下するので、重大な問題点となる。
【００１１】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、オプティカルインテグレータを使用する必要が無く、単純な構成により効率を向上させることができる照明装置、および該照明（装置）系を備えることにより、スループットを向上させた露光装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
そのため、本発明では第一に「少なくとも、所定の大きさの光源またはその像を形成する光源部と、該光源部からの光束を集光して被照明物体を円弧状に照明する集光光学系とを有する照明装置において、
前記集光光学系は、第１の凹面鏡と第２の凹面鏡とを有し、
前記第１の凹面鏡は、メリジオナル面内においてのみパワーを有する放物シリンドリカル面の一部により構成され、
前記第２の凹面鏡は、メリジオナル面内にある基準軸を中心に放物線を回転させた放物トーリック形状の回転面の一部により構成され、
前記光源部は発散光束を供給する光源部であり、前記第１の凹面鏡のメリジオナル断面である放物線の焦点またはその近傍に配置され、
前記光源部からの光束のうち前記第１の凹面鏡で反射した光束は、メリジオナル面内においては平行光束、サジタル面内では発散光束となり、
前記第２の凹面鏡は、メリジオナル面内においては、その断面である放物線の軸が前記平行光束と平行であり、サジタル面内においては、前記第１の凹面鏡による前記光源部の虚像が前記第２の凹面鏡を構成する放物トーリック面の回転基準軸上またはその近傍に位置するように配置され、
前記第１の凹面鏡で反射した後、前記第２の凹面鏡で反射した光束は、メリジオナル面内においては、前記第２の凹面鏡のメリジオナル断面である放物線の焦点またはその近傍に集束され、サジタル面内においては、前記第２の凹面鏡を構成する放物トーリック面の回転基準軸上またはその近傍に集束され、
主光線に沿った、前記光源部から前記第２の凹面鏡までの距離をａ、前記第２の凹面鏡から前記回転基準軸上のサジタル面内の集束点までの距離をｂ、前記第２の凹面鏡からメリジオナル面内の集束点までの距離をｃとするとき、１／ａ＋１／ｂ＝１／ｃなる関係が成り立つように構成されてなることを特徴とする照明装置（請求項１）」を提供する。
【００１３】
また、本発明は第二に「少なくとも、所定の大きさの光源またはその像を形成する光源部と、該光源部からの光束を集光して被照明物体を円弧状に照明する集光光学系とを有する照明装置において、
前記集光光学系は、第１の凹面鏡と凸面鏡と第２の凹面鏡とを有し、
前記第１の凹面鏡は、メリジオナル面内においてのみパワーを有する楕円シリンドリカル面の一部により構成され、
前記凸面鏡は、メリジオナル面内においてのみパワーを有する放物シリンドリカル面の一部により構成され、
前記第２の凹面鏡は、メリジオナル面内にある基準軸を中心に放物線を回転させた放物トーリック形状の回転面の一部により構成され、
前記光源部は発散光束を供給する光源部であり、前記第１の凹面鏡のメリジオナル断面である楕円の第１の焦点またはその近傍に配置され、
前記凸面鏡は、そのメリジオナル断面である放物線の焦点と、前記第１の凹面鏡のメリジオナル断面である楕円の第２の焦点とが一致するように配置され、
前記光源部からの光束のうち前記第１の凹面鏡で反射した光束は、メリジオナル面内においては集束光束、サジタル面内では発散光束となり、続いて凸面鏡で反射した光束は、メリジオナル面内においては平行光束、サジタル面内では発散光束となり、
前記第２の凹面鏡は、メリジオナル面内においては、その断面である放物線の軸が前記平行光束と平行であり、サジタル面内においては、前記第１の凹面鏡および凸面鏡による前記光源部の虚像が前記第２の凹面鏡を構成する放物トーリック面の回転基準軸上またはその近傍に位置するように配置され、
前記第１の凹面鏡および凸面鏡で反射した後、前記第２の凹面鏡で反射した光束は、メリジオナル面内においては、第２の凹面鏡のメリジオナル断面である放物線の焦点またはその近傍に集束され、サジタル面内においては、前記第２の凹面鏡を構成する放物トーリック面の回転基準軸上またはその近傍に集束され、
主光線に沿った、前記光源部から前記第２の凹面鏡までの距離をａ、前記第２の凹面鏡から前記回転基準軸上のサジタル面内の集束点までの距離をｂ、前記第２の凹面鏡からメリジオナル面内の集束点までの距離をｃとするとき、１／ａ＋１／ｂ＝１／ｃなる関係が成り立つように構成されてなることを特徴とする照明装置（請求項２）」を提供する。
【００１４】
また、本発明は第三に「前記第１の凹面鏡および第２の凹面鏡の反射面に、或いは前記第１の凹面鏡、第２の凹面鏡および凸面鏡の反射面に、所定波長のＸ線を反射する多層膜を設け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。
また、本発明は第四に「前記多層膜が、モリブデン／珪素、モリブデン／珪素化合物、モリブデン／ベリリウム、ルテニウム／珪素、ルテニウム／珪素化合物、ルテニウム／ベリリウム、ロジウム／珪素、ロジウム／珪素化合物、またはロジウム／ベリリウムの組み合わせのうち、いずれか一つの組み合わせで交互に複数回積層した交互多層膜により形成されてなることを特徴とする請求項３記載の照明装置（請求項４）」を提供する。
【００１５】
また、本発明は第五に「所定のパターンが設けられた第１物体の像を投影結像光学系を介して第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う露光装置において、
少なくとも、所定の大きさの光源またはその像を形成する光源部と、該光源部からの光束を集光して前記第１物体を円弧状に照明する集光光学系とを有する照明装置系を備えており、
前記集光光学系は、第１の凹面鏡と第２の凹面鏡とを有し、
前記第１の凹面鏡は、メリジオナル面内においてのみパワーを有する放物シリンドリカル面の一部により構成され、
前記第２の凹面鏡は、メリジオナル面内にある基準軸を中心に放物線を回転させた放物トーリック形状の回転面の一部により構成され、
前記光源部は発散光束を供給する光源部であり、前記第１の凹面鏡のメリジオナル断面である放物線の焦点またはその近傍に配置され、
前記光源部からの光束のうち前記第１の凹面鏡で反射した光束は、メリジオナル面内においては平行光束、サジタル面内では発散光束となり、
前記第２の凹面鏡は、メリジオナル面内においては、その断面である放物線の軸が前記平行光束と平行であり、サジタル面内においては、前記第１の凹面鏡による前記光源部の虚像が前記第２の凹面鏡を構成する放物トーリック面の回転基準軸上またはその近傍に位置するように配置され、
前記第１の凹面鏡で反射した後、前記第２の凹面鏡で反射した光束は、メリジオナル面内においては、第２の凹面鏡のメリジオナル断面である放物線の焦点またはその近傍に集束され、サジタル面内においては、前記第２の凹面鏡を構成する放物トーリック面の回転基準軸上またはその近傍に集束され、
主光線に沿った、前記光源部から前記第２の凹面鏡までの距離をａ、前記第２の凹面鏡から前記回転基準軸上のサジタル面内の集束点までの距離をｂ、前記第２の凹面鏡からメリジオナル面内の集束点までの距離をｃとするとき、１／ａ＋１／ｂ＝１／ｃなる関係が成り立つように構成されてなり、
前記第２の凹面鏡のメリジオナル面内の集束点を含み、該凹面鏡の回転基準軸に対して垂直な面内に被照射物体である前記第１物体が設置され、
前記第２の凹面鏡の回転基準軸が前記投影結像光学系の光軸に一致し、
前記第２の凹面鏡によるサジタル面内の集束点の位置が前記投影結像光学系の入射瞳上に配置されてなることを特徴とする露光装置（請求項 ５）」を提供する。
【００１６】
また、本発明は第六に「所定のパターンが設けられた第１物体の像を投影結像光学系を介して第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う露光装置において、
少なくとも、所定の大きさの光源またはその像を形成する光源部と、該光源部からの光束を集光して前記第１物体を円弧状に照明する集光光学系とを有する照明装置系を備えており、
前記集光光学系は、第１の凹面鏡と凸面鏡と第２の凹面鏡とを有し、
前記第１の凹面鏡は、メリジオナル面内においてのみパワーを有する楕円シリンドリカル面の一部により構成され、
前記凸面鏡は、メリジオナル面内においてのみパワーを有する放物シリンドリカル面の一部により構成され、
前記第２の凹面鏡は、メリジオナル面内にある基準軸を中心に放物線を回転させた放物トーリック形状の回転面の一部により構成され、
前記光源部は発散光束を供給する光源部であり、第１の凹面鏡のメリジオナル断面である楕円の第１の焦点またはその近傍に配置され、
前記凸面鏡は、そのメリジオナル断面である放物線の焦点と、前記第１の凹面鏡のメリジオナル断面である楕円の第２の焦点とが一致するように配置され、
前記光源部からの光束のうち前記第１の凹面鏡で反射した光束は、メリジオナル面内においては集束光束、サジタル面内では発散光束となり、続いて凸面鏡で反射した光束は、メリジオナル面内においては平行光束、サジタル面内では発散光束となり、
前記第２の凹面鏡は、メリジオナル面内においては、その断面である放物線の軸が前記平行光束と平行であり、サジタル面内においては、前記第１の凹面鏡および凸面鏡による前記光源部の虚像が前記第２の凹面鏡を構成する放物トーリック面の回転基準軸上またはその近傍に位置するように配置され、
前記第１の凹面鏡および凸面鏡で反射した後、前記第２の凹面鏡で反射した光束は、メリジオナル面内においては、第２の凹面鏡のメリジオナル断面である放物線の焦点またはその近傍に集束され、サジタル面内においては、前記第２の凹面鏡を構成する放物トーリック面の回転基準軸上またはその近傍に集束され、
主光線に沿った、前記光源部から前記第２の凹面鏡までの距離をａ、前記第２の凹面鏡から前記回転基準軸上のサジタル面内の集束点までの距離をｂ、前記第２の凹面鏡からメリジオナル面内の集束点までの距離をｃとするとき、１／ａ＋１／ｂ＝１／ｃなる関係が成り立つように構成されてなり、
前記第２の凹面鏡のメリジオナル面内の集束点を含み、該凹面鏡の回転基準軸に対して垂直な面内に被照射物体である前記第１物体が設置され、
前記第２の凹面鏡の回転基準軸が前記投影結像光学系の光軸に一致し、
前記第２の凹面鏡によるサジタル面内の集束点の位置が前記投影結像光学系の入射瞳上に配置されてなることを特徴とする露光装置（請求項 ６）」を提供する。
【００１７】
また、本発明は第七に「前記第１の凹面鏡および第２の凹面鏡の反射面に、或いは前記第１の凹面鏡、第２の凹面鏡および凸面鏡の反射面に、所定波長のＸ線を反射する多層膜を設けたことを特徴とする請求項５または６記載の露光装置（請求項７）」を提供する。
また、本発明は第八に「前記多層膜が、モリブデン／珪素、モリブデン／珪素化合物、モリブデン／ベリリウム、ルテニウム／珪素、ルテニウム／珪素化合物、ルテニウム／ベリリウム、ロジウム／珪素、ロジウム／珪素化合物、またはロジウム／ベリリウムの組み合わせのうち、いずれか一つの組み合わせで交互に複数回積層した交互多層膜により形成されてなることを特徴とする請求項７記載の露光装置（請求項８）」を提供する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明にかかる第１の照明装置（一例）が有する光学系の原理を示す図である。
第１の凹面鏡１は、放物シリンドリカル面形状を有しており、メリジオナル面内（図１の紙面内）でのみパワーを持つ。
【００１９】
光源部Ｓは、この第１の凹面鏡１のメリジオナル断面である放物線の焦点位置Ｆ１に配置される。光源部Ｓから発散した光束は第１の凹面鏡１で反射した後、メリジオナル面内では放物線の軸ｌ1 と平行な平行光束ＣＲとなり、サジタル面内では光源部Ｓの第１の凹面鏡１による虚像Ｓ’から発散する光束となる。
第２の凹面鏡２は、メリジオナル面内にあり光源の虚像Ｓ’を通る基準軸ｌの回りに放物線を回転して得られる放物トーリック面形状を有する。この第２の凹面鏡２のメリジオナル断面である放物線の軸ｌ2 は、前記の平行光束ＣＲに対して平行になるよう配置され、メリジオナル面内の光束は、第２の凹面鏡２で反射した後、その焦点Ｆ２へ集束する。この位置にマスクＭを配置する。
【００２０】
第２の凹面鏡２は基準軸ｌについて回転対称なので、マスクＭ上では円弧状の領域が照明される。
メリジオナル面内では、図１から容易に理解される用に、光源部Ｓの像（実像）がマスクＭ上に形成される臨界照明（クリティカル照明）が行われる。臨界照明では、光源側の開口数が照明の開口数を決め、光源の大きさが照明領域の大きさを決める。また、サジタル面内では、第２の凹面鏡で反射した光束は基準軸ｌとの交点Ｔに円錐状に集束する。
【００２１】
図１において、主光線ＣＲに沿って、光源Ｓから第１の凹面鏡１の反射面Ｐを経て第２の凹面鏡２の反射面までの距離をａ（これは光源Ｓの虚像Ｓ’から第２の凹面鏡２の反射面Ｑまでの距離に等しい）、反射面Ｑから基準軸ｌとの交点Ｔまでの距離をｂ、反射面ＱからマスクＭまでの距離をｃとする。
ここで理解しやすいように、図２にミラーをレンズ系に置き換えて光線の様子を示す。
【００２２】
まず、メリジオナル面内では、光源Ｓから出た発散光束はＰの位置に置かれたレンズ（以下、レンズＰと称する）で平行光束となり、Ｑの位置に置かれたレンズ（以下、レンズＱと称する）でマスクＭ上に集束する（図２（ａ））。
サジタル面内では、第１の凹面鏡１は単なる平面鏡の役割のみでレンズ作用は無いため、光源Ｓの虚像Ｓ’を作るだけである。光源の虚像Ｓ’から出た発散光束はレンズＱによりＴに集束する（図２（ｂ））。
【００２３】
このとき、
１／ａ＋１／ｂ＝１／ｃ ・・・１式
なる条件を満足すれば、光源上の異なる点から発した互いに平行な光線がマスクＭ上で同一の点に集束する。この条件を満たすときに、マスクＭ上の各点は、均一な照度と均一な開口数で照明されることになる。即ち、ケーラー照明が達成される。ケーラー照明の場合には、光源Ｓの大きさが照明の開口数を決め、光源側の開口数が照明領域の大きさを決める。
【００２４】
図１において、基準軸ｌを投影光学系（不図示）の光軸と一致させ、交点Ｔが投影光学系の入射瞳面ＥＰ上に来るように配置すれば、マスクＭ上の円弧上の領域において、サジタル面内ではケーラー照明が行われ、メリジオナル面内では臨界照明が行われる。
次に、凹面鏡をレンズ系に置き換えた図２により、光源の大きさおよび広がり角と、照明の開口数および照明領域の大きさの関係を説明する。
【００２５】
まず、図２（ａ）に示すメリジオナル面内では、光源Ｓの大きさをＷMO、光源から発散する光束の広がり角をθMO、マスクＭ上での照明領域の大きさをＷM 、照明の開口数（ＮＡ）をｓｉｎθM とし、光源ＳからレンズＰまでの距離（レンズＰの焦点距離）をｆ1 、レンズＱからマスクＭまでの距離（レンズＱの焦点距離）をｆ2 とすると、
ｆ1 ・ｓｉｎθMO＝ｆ2 ・ｓｉｎθM であるから、照明の開口数は、ｓｉｎ
θM ＝（ｆ1 ／ｆ2 ）・ｓｉｎθMOで与えられる。軟Ｘ線縮小投影露光の光学系では開口数はあまり大きくない（0.1 程度以下）ので、メリジオナル方向の照明の開口数ｓｉｎθM は〜θM ＝（ｆ1 ／ｆ2 ）・θMO＝ｋ・θMOとなる。
【００２６】
また、メリジオナル方向の照明領域の大きさはＷM ＝（ｆ2 ／ｆ1 ）・ＷMO＝ｋ・ＷMOで与えられる。
ｋはこの光学系のメリジオナル面内での倍率であるが、レンズＰの位置を動かすことによって任意の値を得ることが出来る。一般に軟Ｘ線の光源として用いられるレーザープラズマ光源は、寸法が小さく（φ数百μｍ程度）等方的な光源であるので、倍率ｋを大きく取ると、光源側の有効立体角を大きくし照明領域を広くすることが出来るので有効である。
【００２７】
以上の様に、メリジオナル面内ではθMOがθM を決め、ＷMOがＷM を決める。θMOはメリジオナル方向における第１の凹面鏡１または第２の凹面鏡２の反射面の寸法により決められる。
次に、図２（ｂ）に示すサジタル面内では、光源の大きさをＷSO、光源から発散する光束の広がり角をθSO、マスクＭ上での照明領域の大きさをＷS 、照明の開口数をｓｉｎθS とすると、
ＷSO＝２ｃ・ｓｉｎθS であるから、サジタル方向の照明の開口数は、ｓｉｎθS ＝ＷSO／２ｃで与えられる。また、サジタル方向の照明領域の大きさはＷS ＝２ｃ・ｔａｎθSOで与えられる。ＷS は円弧上の照明領域の弦の長さを表す。
【００２８】
以上のように、サジタル面内ではＷSOがθS を決め、θSOがＷS を決める。
θSOはサジタル方向における第１の凹面鏡１または第２の凹面鏡２の反射面の寸法により決められる。
各凹面鏡の反射面の範囲は上記のθMOとθSOをカバーするように決められる。本発明の照明系の寸法形状を決めるパラメータは、以下のようにして決められる。
【００２９】
まず、第１の凹面鏡である放物シリンドリカルミラーが満たすべき条件は以下の二つである。
(1) メリジオナル面内の平行光束の幅を所定の値にする。これでメリジオナル面内の照明の開口数が決まる。
(2) 光源の虚像Ｓ’が第２の凹面鏡２である放物トーリック面の回転基準軸ｌ上に来るよう配置する。
【００３０】
これらの条件さえ満たせば第１の凹面鏡１である放物シリンドリカルミラーは自由に配置することができるので、このミラーを光源Ｓに接近させることによって集光立体角を拡大することができる。
次に、第２の凹面鏡２である放物トーリック面の自由度は３であり、例えば図１において、主光線ＣＲのミラー２への入射角θ1 とマスクＭへの入射角θ2 を指定すると全体の形状が決まり、さらに円弧状の照明領域の半径Ｒを指定すると全ての寸法が決定する。
【００３１】
表１〜３に楕円の放物トーリック面の設計値の例を示す。ｆは放物線の焦点距離、ａ、ｂ、ｃはそれぞれ図１の（主光線ＣＲに沿った）距離ＳＱ、ＱＴ、ＱＭである。円弧状の照明領域の半径Ｒは１２０ｍｍとした。表１はマスクへの主光線ＣＲの入射角θ2 が０゜のテレセントリック条件の場合、表２と表３はマスクへの主光線ＣＲの入射角θ2 がそれぞれ５゜と１０゜の非テレセントリック条件の場合である。
【００３２】
第２の凹面鏡２（放物トーリック面）への主光線ＣＲの入射角θ1 を５゜から８０゜まで変えた場合の放物線の設計値はこれらの表の通りになる。露光装置全体の光学系の配置を勘案して適切なパラメータを選択することができる。
【００３３】
【表１】
【表２】
【表３】
以上、第１の凹面鏡１に放物シリンドリカルミラー、第２の凹面鏡２に放物トーリックミラーを用いた場合について詳しく説明したが、本発明では、第１の凹面鏡１の代わりに、凹面鏡と凸面鏡の組み合わせを用いることもできる。
図３は、本発明にかかる第２の照明装置（一例）の光学系の原理を示す図である。
【００３７】
第１の凹面鏡１０１は、楕円シリンドリカル面形状を有しており、メリジオナル面内（図３の紙面内）でのみパワーを持つ。
光源部Ｓは、この第１の凹面鏡１０１のメリジオナル断面である楕円の第１の焦点位置Ｆ１に配置される。光源部Ｓから発散した光束は第１の凹面鏡１０１で反射した後、メリジオナル面内では楕円の第２の焦点Ｆ２へ集束する光束となり、サジタル面内では光源部Ｓの第１の凹面鏡１０１による虚像Ｓ’から発散する光束となる。
【００３８】
凸面鏡１０２は、放物シリンドリカル面形状を有しており、メリジオナル面内でのみパワーを持つ。
メリジオナル断面において、前記第１の凹面鏡１０１の楕円の第２の焦点位置Ｆ２と、凸面鏡１０２の放物線の焦点位置とは一致するよう配置される。
メリジオナル面内では、Ｆ２に向かって集束する光束は、凸面鏡１０２で反射した後、その放物線の軸ｌ1 に平行な平行光束となり、サジタル面内では虚像
Ｓ’の凸面鏡１０２による虚像Ｓ”から発散する光束となる。
【００３９】
第２の凹面鏡２は、メリジオナル面内にあり光源の虚像Ｓ”を通る基準軸ｌの回りに放物線を回転して得られる放物トーリック面形状を有する。この第２の凹面鏡２のメリジオナル断面である放物線の軸ｌ2 は、前記の平行光束に対して平行になるよう配置され、メリジオナル面内の光束は、第２の凹面鏡２で反射した後、その焦点Ｆ３へ集束する。この位置にマスクＭを配置する。
【００４０】
第２の凹面鏡２は基準軸ｌについて回転対称なので、マスクＭ上で円弧状の領域が照明される。
メリジオナル面内では、図３から容易に理解されるように、光源部Ｓの像（実像）がマスクＭ上に形成される臨界照明（クリティカル照明）が行われる。臨界照明では、光源側の開口数が照明の開口数を決め、光源の大きさが照明領域の大きさを決める。また、サジタル面内では、第２の凹面鏡２で反射した光束は基準軸ｌとの交点Ｔに円錐状に集束する。
【００４１】
図３において、主光線ＣＲに沿って、光源Ｓから第１の凹面鏡１０１の反射面Ｐ１および凸面鏡１０２の反射面Ｐ２を経て第２の凹面鏡２の反射面Ｑまでの距離をａ（これは光源Ｓの虚像Ｓ”から第２の凹面鏡２の反射面Ｑまでの距離に等しい）、反射面Ｑから基準軸ｌとの交点Ｔまでの距離をｂ、反射面ＱからマスクＭまでの距離をｃとする。
【００４２】
ここで理解しやすいように、図４に凹面鏡をレンズ系に置き換えて光線の様子を示す。
まず、メリジオナル面内では、光源Ｓから出た発散光束はＰ１の位置に置かれたレンズ（以下、レンズＰ１と称する）とＰ２の位置に置かれたレンズ（以下、レンズＰ２と称する）により平行光束となり、Ｑの位置に置かれたレンズ（以下、レンズＱと称する）でマスクＭ上に集束する（図４（ａ））。
【００４３】
サジタル面内では、第１の凹面鏡１０１と凸面鏡１０２は単なる平面鏡の役割のみでレンズ作用は無いので、光源Ｓの虚像Ｓ”を作るだけである。光源の虚像Ｓ”から出た発散光束はレンズＱによりＴに集束する（図４（ｂ））。
このとき、
１／ａ＋１／ｂ＝１／ｃ ・・・１式
なる条件を満足すれば、光源上の異なる点から発した互いに平行な光線がマスクＭ上で同一の点に集束する。この条件を満たすときに、マスクＭ上の各点は、均一な照度と均一な開口数で照明されることになる。即ち、ケーラー照明が達成される。ケーラー照明の場合には、光源Ｓの大きさが照明の開口数を決め、光源側の開口数が照明領域の大きさを決める。
【００４４】
図３において、基準軸ｌを投影光学系（不図示）の光軸と一致させ、交点Ｔが投影光学系の入射瞳面ＥＰ上に来るように配置すれば、マスクＭ上の円弧上の領域で、サジタル面内ではケーラー照明が行われ、メリジオナル面内は臨界照明が行われる。
光源の大きさおよび広がり角と、照明の開口数および照明領域の大きさの関係、および照明系の寸法形状を決めるパラメータの決め方は、本発明にかかる第１の照明装置と同様であるので、説明は省略する。
【００４５】
本発明にかかる第２の照明装置は、本発明にかかる第１の照明装置と比べて、反射面の数が増加してしまうものの、メリジオナル面内で光源Ｓからの集光角（図４のθMO）が大きく取れるので、光源の利用効率が高まり、露光装置に適用したときにスループットが増加するという利点がある。
以上のように、本発明の照明光学系は、２枚または３枚という比較的少ない反射面により、メリジオナル面内では臨界照明（クリティカル照明）を、サジタル面内ではケーラー照明を実現することが出来る。
【００４６】
図１および図３では、マスクＭに対する照明光の主光線ＣＲの入射が垂直ではない（マスク側）非テレセントリックの場合を示してある。
一般に、軟Ｘ線縮小投影露光においては、大面積の透過マスクを作製することが困難であり、反射マスクが使用される。反射マスクを使用する場合には、マスクへの入射光線と反射光線とが重ならないようにするために、非テレセントリックにする必要があり、本発明はそのような使用法に適している。
【００４７】
但し、本発明による照明系をテレセントリックの場合に適用することも可能であり、その場合はｂが無限大となり円筒状の光束がマスクを照明し、基準軸ｌとは交わらない（表１の場合）。
本発明にかかる凹面鏡および凸面鏡の反射面は、所定波長の軟Ｘ線を反射する多層膜により形成することが好ましい。
【００４８】
また、かかる多層膜は、モリブデン／珪素、モリブデン／珪素化合物、、モリブデン／ベリリウム、ルテニウム／珪素、ルテニウム／珪素化合物、ルテニウム／ベリリウム、ロジウム／珪素、ロジウム／珪素化合物、またはロジウム／ベリリウムの組み合わせのうち、いずれか一つの組み合わせで、交互に複数回積層した交互多層膜により形成することが好ましい。
【００４９】
但し、本発明はこれらに限定されることはなく、他の材料の組み合わせの多層膜を使用することもできる。
これらの多層膜のうち、特に、珪素または珪素化合物を一方の材料に用いた多層膜は、波長１３ｎｍ付近の軟Ｘ線を使用する場合に好ましく、ベリリウムを一方の材料に用いた多層膜は、波長１１ｎｍ付近の軟Ｘ線を使用する場合に好ましい。
【００５０】
以上のように、本発明によれば、オプティカルインテグレータ等を用いることなく、２枚または３枚という少ない枚数のミラーで照明光学系を構成することができるので、オプティカルインテグレータで光束を発散させることによる光量の損失が無くなり、また、反射面の枚数の増加による光量の損失も最小限に抑えられるので、照明装置の効率を向上させることができる。
【００５１】
また、その結果、該照明（装置）系を備えた露光装置のスループットを向上させることが出来る。
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。
【００５２】
【実施例１】
図７は本発明の第１の実施例である照明装置（系）およびこれを備えた露光装置を示す概略構成図である。
軟Ｘ線光学系は空気による軟Ｘ線の吸収を防ぐために、すべて真空容器中に配置されている。
【００５３】
光源ＳにはレーザープラズマＸ線源を用いた。Ｎｄ：ＹＡＧレーザーのパルス状発光を集光して、タンタル（Ｔａ）の板からなるターゲット表面へ照射する（これらは不図示）ことにより、ターゲット表面近傍にプラズマが発生し、このプラズマからＸ線が放出される。
なお、ターゲット材料は、Ｔａに限定されるものではなく、例えば、Ｓｎ、
Ｐｂ、Ｓｂ、Ｗ、Ａｕ等でも良い。また、合金や化合物でもかまわない。
【００５４】
Ｎｄ：ＹＡＧレーザー光源は大気中に設置し、レーザー光は真空容器の窓から真空容器中へ導入される。レーザー光を集光する光学系は、大気中に設置しても真空中に設置してもいずれでもかまわない。
このようなレーザープラズマ光源の大きさは、レーザーの集光径によって決まるが、一般に0.1 〜１ｍｍ程度の直径になる。これを大きくし過ぎると、投入されるエネルギー密度が低下してしまいＸ線が発生しなくなる。
【００５５】
本実施例では、サジタル面内に大きさを持つ光源Ｓを得るために、メリジオナル面内では0.3 ｍｍ、サジタル面内では4.8 ｍｍの寸法の偏平な楕円形状にレーザーを集光して照射した。
なお、レーザープラズマＸ線源に使用するレーザーはＮｄ：ＹＡＧレーザーに限定されることはなく、高出力のパルスレーザーならば良い。例えば、エキシマレーザー、ガラスレーザー、チタンサファイヤレーザー等のレーザーを使用することができる。
【００５６】
このような光源Ｓから発散する光束は放物シリンドリカル面の一部からなる第１の凹面鏡１で反射される。光源Ｓは、その第１の凹面鏡１による虚像Ｓ’が第２の凹面鏡２である放物トーリック面の回転基準軸５上に来るよう配置される。本実施例では、円弧上の照明領域の半径を１２０ｍｍ、第２の凹面鏡２への主光線４の入射角θ1 は４５゜、マスク３への主光線４の入射角θ2 は５゜とするために、
放物シリンドリカル面の放物線の焦点距離ｆ1 を５０ｍｍ、放物トーリック面の放物線の焦点距離ｆ2 を１２０ｍｍ、光源Ｓ（の虚像Ｓ’）から第２の凹面鏡２までの距離ａを130.997 ｍｍ、第２の凹面鏡２から回転基準軸５上のサジタル面内の集光点Ｔまでの距離ｂを1497.304ｍｍ、第２の凹面鏡２からマスク３までの距離ｃを120.458 ｍｍとした。
【００５７】
メリジオナル面内では、光源Ｓから発散する光束は、第１の凹面鏡１で反射したあと平行光束となり、第２の凹面鏡２で反射してマスク３上に集光する。即ち、メリジオナル面内では臨界照明（クリティカル照明）が行われる。マスク３上の幅0.8 ｍｍの領域が照明される。照明の開口数は0.02となるように第１の凹面鏡１のメリジオナル面内の幅を決めた。
【００５８】
サジタル面内では、光源Ｓから発散する光束のうち±２０゜の範囲を取り込むように第１の凹面鏡１のサジタル面内で光軸に垂直方向の幅を決めたので、円弧状の照明領域の長さ（弦の長さ）は８２ｍｍである。
サジタル面内では、光源Ｓ上の異なる位置から発して同じ方向に進む光線は、異なる角度でマスク３上の同一の位置に入射する。即ち、サジタル面内ではケーラー照明が行われる。
【００５９】
照明の開口数は、光源Ｓの大きさと第２の凹面鏡２とマスク３の距離ｃによって決まり0.02となっている。また、照明光の主光線４は、円錐状にマスク３に入射してトーリック面の回転基準軸５上で交わる。
なお、各凹面鏡の反射面には、波長１３ｎｍの軟Ｘ線を選択的に反射するように構成されたＭｏ（モリブデン）／Ｓｉ（シリコン）多層膜を形成した。
【００６０】
マスク３は反射型のＸ線マスクであり、波長１３ｎｍの軟Ｘ線を反射するように構成されたＭｏ／Ｓｉ多層膜の上にＮｉ（ニッケル）の回路パターンが形成されたものである。
反射型のマスクを使用するために、照明装置（系）は非テレセントリックになっている。照明光の主光線４のマスク３への入射角は５゜とした。マスク３はマスクステージ６上に保持されている。
【００６１】
マスク３の直前には、所定の照明領域以外の領域へ入射する光線を遮蔽するためのスリット７が設けられているが、本実施例による照明装置（系）においてはその様な光線はごく僅かであるので、スリット７は省略することも出来る。
投影光学系８は、４枚の非球面ミラーからなる光学系であり、各ミラーの反射面には波長１３ｎｍの軟Ｘ線を選択的に反射するように構成されたＭｏ／Ｓｉ多層膜が形成されている。
【００６２】
また、投影光学系８は、円弧状の領域で収差が補正された像側テレセントリックな光学系であり、縮小倍率は１／４、縮小側の開口数は0.08である。投影光学系８の光軸９は、照明装置（系）の第２の凹面鏡である放物トーリック面の回転基準軸５と一致するように、また、投影光学系８の入射瞳ＥＰ上に照明装置（系）のサジタル面内の集光点Ｔが来るように配置される。
【００６３】
この投影光学系８により、マスク３上の円弧状照明領域の回路パターンは、フォトレジストを塗布したウェファー１０上へ縮小転写される。ウェファー１０はウェファーホルダー１１に保持されている。
この露光装置では一度に円弧状の領域しか露光出来ないので、マスクステージ６とウェファーステージ１１とを同期して矢印の方向へ動かすことによってマスク３上の回路パターン全体をウェファー１０へ転写する。
【００６４】
本露光装置は、幅0.2 ｍｍ、長さ20.5ｍｍの円弧状の領域全体で、0.1 μｍ以下の解像力を有する。
【００６５】
【実施例２】
図８は本発明の第２の実施例である照明装置（系）およびこれを備えた露光装置を表す概略構成図である。
光源Ｓは第１の実施例と同様のレーザープラズマＸ線源であるので説明は省略する。
【００６６】
光源Ｓから発散する光束は放物シリンドリカル面の一部からなる第１の凹面鏡１で反射される。光源Ｓは、その第１の凹面鏡１による虚像Ｓ’が第２の凹面鏡２である放物トーリック面の回転基準軸５上に来るよう配置される。
本実施例では、円弧上の照明領域の半径を１２０ｍｍ、第２の凹面鏡２への主光線４の入射角θ1 は４５゜、マスク３への主光線４の入射角θ2 は０゜（テレセントリック）とするために、
放物シリンドリカル面の放物線の焦点距離ｆ1 を５０ｍｍ、放物トーリック面の放物線の焦点距離ｆ2 を１２０ｍｍ、光源Ｓ（の虚像Ｓ’）から第２の凹面鏡２までの距離ａを１２０ｍｍ、第２の凹面鏡２から回転基準軸５上のサジタル面内の集光点Ｔまでの距離ｂは無限大、第２の凹面鏡２からマスク３までの距離ｃを１２０ｍｍとした。
【００６７】
メリジオナル面内では、光源Ｓから発散する光束は、第１の凹面鏡１で反射したあと平行光束となり、第２の凹面鏡２で反射してマスク３上に集光する。即ち、メリジオナル面内では臨界照明（クリティカル照明）が行われる。マスク３上の幅0.8 ｍｍの領域が照明される。照明の開口数は0.02となるように第１の凹面鏡１のメリジオナル面内の幅を決めた。
【００６８】
サジタル面内では、光源Ｓから発散する光束のうち±２０゜の範囲を取り込むように第１の凹面鏡１のサジタル面内で光軸に垂直方向の幅を決めたので、円弧状の照明領域の長さ（弦の長さ）は８２ｍｍである。
サジタル面内では、光源Ｓ上の異なる位置から発して同じ方向に進む光線は、異なる角度でマスク３上の同一の位置に入射する。即ち、サジタル面内ではケーラー照明が行われる。
【００６９】
照明の開口数は、光源Ｓの大きさと第２の凹面鏡２とマスク３の距離ｃによって決まり0.02となっている。また、照明光の主光線４は、円筒状にマスク３に垂直に入射しテレセントリック条件を満たす。
なお、各凹面鏡の反射面には、波長１１ｎｍの軟Ｘ線を選択的に反射するように構成されたＭｏ（モリブデン）／Ｂｅ（ベリリウム）多層膜を形成した。
【００７０】
マスク３は透過型のＸ線マスクであり、厚さ0.1 μｍのＳｉＮx （窒化シリコン）からなるメンブレン（自立膜）上にＡｕ（金）の回路パターンが形成されたものである。
マスク３の周辺部（Ｘ線を透過させない部分）にはＳｉ（シリコン）とガラスからなる支持枠が形成されている。マスク３はマスクステージ６上に保持されている。
【００７１】
マスク３の直前には、所定の照明領域以外の領域へ入射する光線を遮蔽するためのスリット７が設けられているが、本実施例による照明装置（系）においてはその様な光線はごく僅かであるので、スリット７は省略することも出来る。
投影光学系８は、４枚の非球面ミラーからなる光学系であり、各ミラーの反射面には波長１１ｎｍの軟Ｘ線を選択的に反射するように構成されたＭｏ／Ｂｅ多層膜が形成されている。
【００７２】
また、投影光学系８は、円弧状の領域で収差が補正された像側テレセントリックな光学系であり、縮小倍率は１／４、縮小側の開口数は0.08である。投影光学系８の光軸９は、照明装置（系）の第２の凹面鏡２である放物トーリック面の回転基準軸５と一致するように、また、投影光学系８の入射瞳ＥＰ上に照明装置（系）のサジタル面内の集光点Ｔが来るように配置される。
【００７３】
この投影光学系８により、マスク３上の円弧状照明領域の回路パターンは、フォトレジストを塗布したウェファー１０上へ縮小転写される。ウェファー１０はウェファーホルダー１１に保持されている。
この露光装置では一度に円弧状の領域しか露光できないので、マスクステージ６とウェファーステージ１１とを同期して矢印の方向へ動かすことにより、マスク３上の回路パターン全体をウェファー１０へ転写する。
【００７４】
本露光装置は、幅0.2 ｍｍ、長さ20.5ｍｍの円弧状の領域全体で、0.085 μｍ以下の解像力を有する。
【００７５】
【実施例３】
図９は本発明の第３の実施例である照明装置（系）およびこれを備えた露光装置を表す概略構成図である。
光源Ｓは第１の実施例と同様のレーザープラズマＸ線源であるので説明は省略する。
【００７６】
光源Ｓから発散する光束は、楕円シリンドリカル面の一部からなる第１の凹面鏡１０１及び放物シリンドリカル面の一部からなる凸面鏡１０２で反射される。メリジオナル断面において、第１の凹面鏡１０１の断面である楕円の一方の焦点位置に光源Ｓが配置され、この楕円のもう一方の焦点位置と凸面鏡１０２の断面である放物線の焦点位置とは一致するよう配置される。
【００７７】
さらに、光源Ｓ、第１の凹面鏡１０１および凸面鏡１０２は、光源Ｓの第１の凹面鏡１０１および凸面鏡１０２による虚像Ｓ”が第２の凹面鏡２である放物トーリック面の回転基準軸５上にくるように配置される。
本実施例では、円弧上の照明領域の半径を１２０ｍｍ、第２の凹面鏡２への主光線４の入射角θ1 は３０゜、マスク３への主光線４の入射角θ2 は１０゜とするために、
第２の凹面鏡２である放物トーリック面の放物線の焦点距離ｆ2 を192 ｍｍ、光源Ｓ（の虚像Ｓ”）から第２の凹面鏡２までの距離ａを151.300 ｍｍ、第２の凹面鏡２から回転基準軸上のサジタル面内の集光点Ｔまでの距離ｂを818.754 ｍｍ、第２の凹面鏡２からマスク３までの距離ｃを127.701 ｍｍとした。
【００７８】
メリジオナル面内では、光源Ｓから発散する光束は、第１の凹面鏡１０１および凸面鏡１０２で反射した後、平行光束となり、第２の凹面鏡２で反射してマスク３上に集光する。
即ち、メリジオナル面内では臨界照明（クリティカル照明）が行われる。マスク３上の幅1.6 ｍｍの領域が照明される。照明の開口数は0.02となるように、第１の凹面鏡１０１のメリジオナル面内の幅を決めた。
【００７９】
サジタル面内では、光源Ｓから発散する光束のうち±２０゜の範囲を取り込むように第１の凹面鏡１０１のサジタル面内で光軸に垂直方向の幅を決めたので、円弧状の照明領域の長さ（弦の長さ）は８２ｍｍである。
サジタル面内では、光源Ｓ上の異なる位置から発して同じ方向に進む光線は、異なる角度でマスク３上の同一の位置に入射する。即ち、サジタル面内ではケーラー照明が行われる。
【００８０】
照明の開口数は、光源Ｓの大きさと第２の凹面鏡２とマスク３の距離ｃによって決まり0.02となっている。また、照明光の主光線４は、円錐状にマスク３に入射してトーリック面の回転基準軸５上で交わる。
なお、各凹面鏡の反射面には、波長１３ｎｍの軟Ｘ線を選択的に反射するように構成されたＭｏ（モリブデン）／Ｓｉ（シリコン）多層膜を形成した。
【００８１】
マスク３は反射型のＸ線マスクであり、波長１３ｎｍの軟Ｘ線を反射するように構成されたＭｏ／Ｓｉ多層膜の上にＮｉ（ニッケル）の回路パターンが形成されたものである。
反射型のマスクを使用するために、照明装置（系）は非テレセントリックになっている。照明光の主光線４のマスク３への入射角は１０゜とした。マスク３はマスクステージ６上に保持されている。
【００８２】
マスク３の直前には、所定の照明領域以外の領域へ入射する光線を遮蔽するためのスリット７が設けられているが、本実施例による照明装置（系）においてはその様な光線はごく僅かであるので、スリット７は省略することもできる。
投影光学系８は、４枚の非球面ミラーからなる光学系であり、各ミラーの反射面には波長１３ｎｍの軟Ｘ線を選択的に反射するように構成されたＭｏ／Ｓｉ多層膜が形成されている。
【００８３】
また、投影光学系８は、円弧状の領域で収差が補正された像側テレセントリックな光学系であり、縮小倍率は１／４、縮小側の開口数は0.08である。投影光学系８の光軸９は、照明装置（系）の第２の凹面鏡である放物トーリック面の回転基準軸５と一致するように、また、投影光学系８の入射瞳ＥＰ上に照明装置（系）のサジタル面内の集光点Ｔが来るように配置される。
【００８４】
この投影光学系８により、マスク３上の円弧状照明領域の回路パターンは、フォトレジストを塗布したウェファー１０上へ縮小転写される。ウェファー１０はウェファーホルダー１１に保持されている。
この露光装置では一度に円弧状の領域しか露光出来ないので、マスクステージ６とウェファーステージ１１とを同期して矢印の方向へ動かすことによってマスク３上の回路パターン全体をウェファー１０へ転写する。
【００８５】
本露光装置は、幅0.4 ｍｍ、長さ20.5ｍｍの円弧状の領域全体で、0.1 μｍ以下の解像力を有する。
【００８６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、オプティカルインテグレータを用いることなく、小数（２〜３枚）のミラーにより照明光学系を構成することができる。そのため、オプティカルインテグレータで光束を発散させることによる光量の損失が無くなり、また反射面の増加による光量の損失も最小限に抑えられるので、照明装置の効率を向上させることができる。
【００８７】
また、その結果、該照明装置系を備えた露光装置のスループットを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】は、本発明にかかる照明装置（一例）の光学系であり、メリジオナル面内の断面図である。
【図２】は、本発明による照明装置（一例）の機能を示す説明図である。
【図３】は、本発明にかかる照明装置（一例）の光学系であり、メリジオナル面内の断面図である。
【図４】は、本発明による照明装置（一例）の機能を示す説明図である。
【図５】は、オプティカルインテグレータを用いた従来の照明装置の構成図である。
【図６】は、放物トーリック面形状を有する反射鏡による照明装置（一例）の概念図である。
【図７】は、本発明による照明装置を備えた露光装置の第１の実施例（軟Ｘ線縮小投影露光装置）を示す概略構成図である。
【図８】は、本発明による照明装置を備えた露光装置の第２の実施例（軟Ｘ線縮小投影露光装置）を示す概略構成図である。
【図９】は、本発明による照明装置を備えた露光装置の第３の実施例（軟Ｘ線縮小投影露光装置）を示す概略構成図である。
【主要部分の符号の説明】
Ｓ ・・・光源
１ ・・・第１の凹面鏡
２ ・・・第２の凹面鏡
３ ・・・マスク
４ ・・・照明光の主光線
５ ・・・トーリック面の回転基準軸（回転中心軸）
６ ・・・マスクステージ
７ ・・・スリット
８ ・・・投影光学系
９ ・・・投影光学系の光軸
１０・・・ウェファー
１１・・・ウェファーステージ
以上
Claims (8)
- 少なくとも、所定の大きさの光源またはその像を形成する光源部と、該光源部からの光束を集光して被照明物体を円弧状に照明する集光光学系とを有する照明装置において、
前記集光光学系は、第１の凹面鏡と第２の凹面鏡とを有し、
前記第１の凹面鏡は、メリジオナル面内においてのみパワーを有する放物シリンドリカル面の一部により構成され、
前記第２の凹面鏡は、メリジオナル面内にある基準軸を中心に放物線を回転させた放物トーリック形状の回転面の一部により構成され、
前記光源部は発散光束を供給する光源部であり、前記第１の凹面鏡のメリジオナル断面である放物線の焦点またはその近傍に配置され、
前記光源部からの光束のうち前記第１の凹面鏡で反射した光束は、メリジオナル面内においては平行光束、サジタル面内では発散光束となり、
前記第２の凹面鏡は、メリジオナル面内においては、その断面である放物線の軸が前記平行光束と平行であり、サジタル面内においては、前記第１の凹面鏡による前記光源部の虚像が前記第２の凹面鏡を構成する放物トーリック面の回転基準軸上またはその近傍に位置するように配置され、
前記第１の凹面鏡で反射した後、前記第２の凹面鏡で反射した光束は、メリジオナル面内においては、前記第２の凹面鏡のメリジオナル断面である放物線の焦点またはその近傍に集束され、サジタル面内においては、前記第２の凹面鏡を構成する放物トーリック面の回転基準軸上またはその近傍に集束され、
主光線に沿った、前記光源部から前記第２の凹面鏡までの距離をａ、前記第２の凹面鏡から前記回転基準軸上のサジタル面内の集束点までの距離をｂ、前記第２の凹面鏡からメリジオナル面内の集束点までの距離をｃとするとき、１／ａ＋１／ｂ＝１／ｃなる関係が成り立つように構成されてなることを特徴とする照明装置。 - 少なくとも、所定の大きさの光源またはその像を形成する光源部と、該光源部からの光束を集光して被照明物体を円弧状に照明する集光光学系とを有する照明装置において、
前記集光光学系は、第１の凹面鏡と凸面鏡と第２の凹面鏡とを有し、
前記第１の凹面鏡は、メリジオナル面内においてのみパワーを有する楕円シリンドリカル面の一部により構成され、
前記凸面鏡は、メリジオナル面内においてのみパワーを有する放物シリンドリカル面の一部により構成され、
前記第２の凹面鏡は、メリジオナル面内にある基準軸を中心に放物線を回転させた放物トーリック形状の回転面の一部により構成され、
前記光源部は発散光束を供給する光源部であり、前記第１の凹面鏡のメリジオナル断面である楕円の第１の焦点またはその近傍に配置され、
前記凸面鏡は、そのメリジオナル断面である放物線の焦点と、前記第１の凹面鏡のメリジオナル断面である楕円の第２の焦点とが一致するように配置され、
前記光源部からの光束のうち前記第１の凹面鏡で反射した光束は、メリジオナル面内においては集束光束、サジタル面内では発散光束となり、続いて凸面鏡で反射した光束は、メリジオナル面内においては平行光束、サジタル面内では発散光束となり、
前記第２の凹面鏡は、メリジオナル面内においては、その断面である放物線の軸が前記平行光束と平行であり、サジタル面内においては、前記第１の凹面鏡および凸面鏡による前記光源部の虚像が前記第２の凹面鏡を構成する放物トーリック面の回転基準軸上またはその近傍に位置するように配置され、
前記第１の凹面鏡および凸面鏡で反射した後、前記第２の凹面鏡で反射した光束は、メリジオナル面内においては、第２の凹面鏡のメリジオナル断面である放物線の焦点またはその近傍に集束され、サジタル面内においては、前記第２の凹面鏡を構成する放物トーリック面の回転基準軸上またはその近傍に集束され、
主光線に沿った、前記光源部から前記第２の凹面鏡までの距離をａ、前記第２の凹面鏡から前記回転基準軸上のサジタル面内の集束点までの距離をｂ、前記第２の凹面鏡からメリジオナル面内の集束点までの距離をｃとするとき、１／ａ＋１／ｂ＝１／ｃなる関係が成り立つように構成されてなることを特徴とする照明装置。 - 前記第１の凹面鏡および第２の凹面鏡の反射面に、或いは前記第１の凹面鏡、第２の凹面鏡および凸面鏡の反射面に、所定波長のＸ線を反射する多層膜を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の照明装置。
- 前記多層膜が、モリブデン／珪素、モリブデン／珪素化合物、モリブデン／ベリリウム、ルテニウム／珪素、ルテニウム／珪素化合物、ルテニウム／ベリリウム、ロジウム／珪素、ロジウム／珪素化合物、またはロジウム／ベリリウムの組み合わせのうち、いずれか一つの組み合わせで交互に複数回積層した交互多層膜により形成されてなることを特徴とする請求項３記載の照明装置。
- 所定のパターンが設けられた第１物体の像を投影結像光学系を介して第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う露光装置において、
少なくとも、所定の大きさの光源またはその像を形成する光源部と、該光源部からの光束を集光して前記第１物体を円弧状に照明する集光光学系とを有する照明装置系を備えており、
前記集光光学系は、第１の凹面鏡と第２の凹面鏡とを有し、
前記第１の凹面鏡は、メリジオナル面内においてのみパワーを有する放物シリンドリカル面の一部により構成され、
前記第２の凹面鏡は、メリジオナル面内にある基準軸を中心に放物線を回転させた放物トーリック形状の回転面の一部により構成され、
前記光源部は発散光束を供給する光源部であり、前記第１の凹面鏡のメリジオナル断面である放物線の焦点またはその近傍に配置され、
前記光源部からの光束のうち前記第１の凹面鏡で反射した光束は、メリジオナル面内においては平行光束、サジタル面内では発散光束となり、
前記第２の凹面鏡は、メリジオナル面内においては、その断面である放物線の軸が前記平行光束と平行であり、サジタル面内においては、前記第１の凹面鏡による前記光源部の虚像が前記第２の凹面鏡を構成する放物トーリック面の回転基準軸上またはその近傍に位置するように配置され、
前記第１の凹面鏡で反射した後、前記第２の凹面鏡で反射した光束は、メリジオナル面内においては、第２の凹面鏡のメリジオナル断面である放物線の焦点またはその近傍に集束され、サジタル面内においては、前記第２の凹面鏡を構成する放物トーリック面の回転基準軸上またはその近傍に集束され、
主光線に沿った、前記光源部から前記第２の凹面鏡までの距離をａ、前記第２の凹面鏡から前記回転基準軸上のサジタル面内の集束点までの距離をｂ、前記第２の凹面鏡からメリジオナル面内の集束点までの距離をｃとするとき、１／ａ＋１／ｂ＝１／ｃなる関係が成り立つように構成されてなり、
前記第２の凹面鏡のメリジオナル面内の集束点を含み、該凹面鏡の回転基準軸に対して垂直な面内に被照射物体である前記第１物体が設置され、
前記第２の凹面鏡の回転基準軸が前記投影結像光学系の光軸に一致し、
前記第２の凹面鏡によるサジタル面内の集束点の位置が前記投影結像光学系の入射瞳上に配置されてなることを特徴とする露光装置。 - 所定のパターンが設けられた第１物体の像を投影結像光学系を介して第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う露光装置において、
少なくとも、所定の大きさの光源またはその像を形成する光源部と、該光源部からの光束を集光して前記第１物体を円弧状に照明する集光光学系とを有する照明装置系を備えており、
前記集光光学系は、第１の凹面鏡と凸面鏡と第２の凹面鏡とを有し、
前記第１の凹面鏡は、メリジオナル面内においてのみパワーを有する楕円シリンドリカル面の一部により構成され、
前記凸面鏡は、メリジオナル面内においてのみパワーを有する放物シリンドリカル面の一部により構成され、
前記第２の凹面鏡は、メリジオナル面内にある基準軸を中心に放物線を回転させた放物トーリック形状の回転面の一部により構成され、
前記光源部は発散光束を供給する光源部であり、第１の凹面鏡のメリジオナル断面である楕円の第１の焦点またはその近傍に配置され、
前記凸面鏡は、そのメリジオナル断面である放物線の焦点と、前記第１の凹面鏡のメリジオナル断面である楕円の第２の焦点とが一致するように配置され、
前記光源部からの光束のうち前記第１の凹面鏡で反射した光束は、メリジオナル面内においては集束光束、サジタル面内では発散光束となり、続いて凸面鏡で反射した光束は、メリジオナル面内においては平行光束、サジタル面内では発散光束となり、
前記第２の凹面鏡は、メリジオナル面内においては、その断面である放物線の軸が前記平行光束と平行であり、サジタル面内においては、前記第１の凹面鏡および凸面鏡による前記光源部の虚像が前記第２の凹面鏡を構成する放物トーリック面の回転基準軸上またはその近傍に位置するように配置され、
前記第１の凹面鏡および凸面鏡で反射した後、前記第２の凹面鏡で反射した光束は、メリジオナル面内においては、第２の凹面鏡のメリジオナル断面である放物線の焦点またはその近傍に集束され、サジタル面内においては、前記第２の凹面鏡を構成する放物トーリック面の回転基準軸上またはその近傍に集束され、
主光線に沿った、前記光源部から前記第２の凹面鏡までの距離をａ、前記第２の凹面鏡から前記回転基準軸上のサジタル面内の集束点までの距離をｂ、前記第２の凹面鏡からメリジオナル面内の集束点までの距離をｃとするとき、１／ａ＋１／ｂ＝１／ｃなる関係が成り立つように構成されてなり、
前記第２の凹面鏡のメリジオナル面内の集束点を含み、該凹面鏡の回転基準軸に対して垂直な面内に被照射物体である前記第１物体が設置され、
前記第２の凹面鏡の回転基準軸が前記投影結像光学系の光軸に一致し、
前記第２の凹面鏡によるサジタル面内の集束点の位置が前記投影結像光学系の入射瞳上に配置されてなることを特徴とする露光装置。 - 前記第１の凹面鏡および第２の凹面鏡の反射面に、或いは前記第１の凹面鏡、第２の凹面鏡および凸面鏡の反射面に、所定波長のＸ線を反射する多層膜を設けたことを特徴とする請求項５または６記載の露光装置。
- 前記多層膜が、モリブデン／珪素、モリブデン／珪素化合物、モリブデン／ベリリウム、ルテニウム／珪素、ルテニウム／珪素化合物、ルテニウム／ベリリウム、ロジウム／珪素、ロジウム／珪素化合物、またはロジウム／ベリリウムの組み合わせのうち、いずれか一つの組み合わせで交互に複数回積層した交互多層膜により形成されてなることを特徴とする請求項７記載の露光装置。
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| JP (1) | JP3794442B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5641958B2 (ja) * | 2011-01-31 | 2014-12-17 | ギガフォトン株式会社 | チャンバ装置およびそれを備える極端紫外光生成装置 |
-
1996
- 1996-12-19 JP JP33942396A patent/JP3794442B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10177948A (ja) | 1998-06-30 |
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