JPH0933852A - 照明装置および該装置を備えた投影露光装置 - Google Patents
照明装置および該装置を備えた投影露光装置Info
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- JPH0933852A JPH0933852A JP7205306A JP20530695A JPH0933852A JP H0933852 A JPH0933852 A JP H0933852A JP 7205306 A JP7205306 A JP 7205306A JP 20530695 A JP20530695 A JP 20530695A JP H0933852 A JPH0933852 A JP H0933852A
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70058—Mask illumination systems
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Lenses (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 長期間に亘るレーザービームのエネルギー照
射に対しても偏向部材が損傷を受けることのない、安定
した性能を有する照明装置および該装置を備えた投影露
光装置を提供すること。 【構成】 本発明の照明装置では、第１リレー光学系
が、光源手段からの光を集光して光源像を形成するため
の第１集光部材と、光源像からの光を集光するための第
２集光部材とを有し、第１集光部材と光源像との間の光
路および光源像と第２集光部材との間の光路のうち少な
くとも一方の光路中には、光を偏向するための偏向部材
が設けられ、偏向部材は、第１集光部材と第２集光部材
との間の光束の光エネルギー密度の変化に依存して規定
される所定距離だけ光源像から光軸に沿って間隔を隔て
て配置されている。
射に対しても偏向部材が損傷を受けることのない、安定
した性能を有する照明装置および該装置を備えた投影露
光装置を提供すること。 【構成】 本発明の照明装置では、第１リレー光学系
が、光源手段からの光を集光して光源像を形成するため
の第１集光部材と、光源像からの光を集光するための第
２集光部材とを有し、第１集光部材と光源像との間の光
路および光源像と第２集光部材との間の光路のうち少な
くとも一方の光路中には、光を偏向するための偏向部材
が設けられ、偏向部材は、第１集光部材と第２集光部材
との間の光束の光エネルギー密度の変化に依存して規定
される所定距離だけ光源像から光軸に沿って間隔を隔て
て配置されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は照明装置および該装
置を備えた投影露光装置に関し、特にエキシマレーザー
のようなレーザー光源を用いた投影露光装置の照明光学
系における光束引き回し技術に関する。
置を備えた投影露光装置に関し、特にエキシマレーザー
のようなレーザー光源を用いた投影露光装置の照明光学
系における光束引き回し技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子や液晶表示素子等を製造する
ための投影露光装置は、全体的にかなり大きな装置であ
り、設置のための所要床面積は大きい。一般に、投影露
光装置では、光源として水銀ランプやレーザー光源など
が用いられる。特にエキシマレーザー光源のようなレー
ザー光源は、水銀ランプのような光源と比較してはるか
に巨大な発光装置である。
ための投影露光装置は、全体的にかなり大きな装置であ
り、設置のための所要床面積は大きい。一般に、投影露
光装置では、光源として水銀ランプやレーザー光源など
が用いられる。特にエキシマレーザー光源のようなレー
ザー光源は、水銀ランプのような光源と比較してはるか
に巨大な発光装置である。
【０００３】したがって、特にエキシマレーザー光源の
ようなレーザー光源を用いる投影露光装置では、レーザ
ー光源装置を投影露光装置本体とは別配置にする必要が
ある。その結果、レーザー光源の使用が、投影露光装置
全体の所要床面積を増大させる要因となっている。
ようなレーザー光源を用いる投影露光装置では、レーザ
ー光源装置を投影露光装置本体とは別配置にする必要が
ある。その結果、レーザー光源の使用が、投影露光装置
全体の所要床面積を増大させる要因となっている。
【０００４】そこで、レーザー光源装置の設置位置と投
影露光装置本体の設置位置とをできるだけ近接させるた
めに、レーザー光源と投影露光装置本体との間の光路中
において、光束をできるだけ短い距離で引き回す必要が
ある。あるいは、反射ミラーのような偏向部材を上述の
光路中に適宜配置して、光束の折り曲げを巧妙に繰り返
す必要がある。
影露光装置本体の設置位置とをできるだけ近接させるた
めに、レーザー光源と投影露光装置本体との間の光路中
において、光束をできるだけ短い距離で引き回す必要が
ある。あるいは、反射ミラーのような偏向部材を上述の
光路中に適宜配置して、光束の折り曲げを巧妙に繰り返
す必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】一般に、投影露光装置
では、マスクを重畳的に均一照明するためにオプチカル
インテグレーターを用いており、このオプチカルインテ
グレーターを効率良く照明しなければならない。しかし
ながら、上述のようにレーザー光源装置と投影露光装置
本体とが別配置されているような場合、レーザー光源と
オプチカルインテグレーターとの間の光路は非常に長く
なる傾向がある。
では、マスクを重畳的に均一照明するためにオプチカル
インテグレーターを用いており、このオプチカルインテ
グレーターを効率良く照明しなければならない。しかし
ながら、上述のようにレーザー光源装置と投影露光装置
本体とが別配置されているような場合、レーザー光源と
オプチカルインテグレーターとの間の光路は非常に長く
なる傾向がある。
【０００６】その結果、たとえば巨大な発光装置である
エキシマレーザー光源の初期位置ずれや露光中の振動に
よる光学部材の位置ずれ等に起因して、オプチカルイン
テグレーターを効率良く照明することができなくなる。
そこで、本出願人の出願による特願平７−５３５７９号
明細書には、レーザー射出面とオプチカルインテグレー
ターの入射面とを共役にするリレーレンズ系を配置する
構成を提案している。この構成によれば、レーザー光の
射出角度が光軸から角度ずれしたとしても、オプチカル
インテグレーターを照明する光束が入射面に対して面内
方向に位置ずれすることがない。
エキシマレーザー光源の初期位置ずれや露光中の振動に
よる光学部材の位置ずれ等に起因して、オプチカルイン
テグレーターを効率良く照明することができなくなる。
そこで、本出願人の出願による特願平７−５３５７９号
明細書には、レーザー射出面とオプチカルインテグレー
ターの入射面とを共役にするリレーレンズ系を配置する
構成を提案している。この構成によれば、レーザー光の
射出角度が光軸から角度ずれしたとしても、オプチカル
インテグレーターを照明する光束が入射面に対して面内
方向に位置ずれすることがない。
【０００７】ところで、レーザー光源とオプチカルイン
テグレーターとの間にリレーレンズ系を配置する構成で
は、レーザー光源とリレーレンズ系との間やリレーレン
ズ系とオプチカルインテグレーターとの間に、シリンダ
ーエキスパンダーなどの各種光学部材を配置する必要が
ある。したがって、リレーレンズ系の集光側の光路中に
反射ミラーのような偏向部材を配置して、光束の折り曲
げを行う必要がある。この場合、偏向部材の配置位置に
よっては、入射レーザービームのエネルギー密度が大き
すぎて、偏向部材が損傷を受けてしまうことがある。
テグレーターとの間にリレーレンズ系を配置する構成で
は、レーザー光源とリレーレンズ系との間やリレーレン
ズ系とオプチカルインテグレーターとの間に、シリンダ
ーエキスパンダーなどの各種光学部材を配置する必要が
ある。したがって、リレーレンズ系の集光側の光路中に
反射ミラーのような偏向部材を配置して、光束の折り曲
げを行う必要がある。この場合、偏向部材の配置位置に
よっては、入射レーザービームのエネルギー密度が大き
すぎて、偏向部材が損傷を受けてしまうことがある。
【０００８】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、長期間に亘るレーザービームのエネルギー照
射に対しても偏向部材が損傷を受けることのない、安定
した性能を有する照明装置および該装置を備えた投影露
光装置を提供することを目的とする。
のであり、長期間に亘るレーザービームのエネルギー照
射に対しても偏向部材が損傷を受けることのない、安定
した性能を有する照明装置および該装置を備えた投影露
光装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、第１発明においては、光を供給するための光源手段
と、前記光源手段からの光を被照射面へ導くための導光
光学系とを備えた照明装置において、前記導光光学系
は、前記光源手段からの光を受けて所定の第１面と所定
の第２面とを共役にする第１リレー光学系と、前記第１
リレー光学系からの光を受けて前記第２面と前記被照射
面とを共役にする第２リレー光学系とを有し、前記第１
リレー光学系は、前記光源手段からの光を集光して光源
像を形成するための第１集光部材と、前記光源像からの
光を集光するための第２集光部材とを有し、前記第１集
光部材と前記光源像との間の光路および前記光源像と前
記第２集光部材との間の光路のうち少なくとも一方の光
路中には、光を偏向するための偏向部材が設けられ、前
記偏向部材は、前記第１集光部材と前記第２集光部材と
の間の光束の光エネルギー密度の変化に依存して規定さ
れる所定距離だけ前記光源像から光軸に沿って間隔を隔
てて配置されていることを特徴とする照明装置を提供す
る。
に、第１発明においては、光を供給するための光源手段
と、前記光源手段からの光を被照射面へ導くための導光
光学系とを備えた照明装置において、前記導光光学系
は、前記光源手段からの光を受けて所定の第１面と所定
の第２面とを共役にする第１リレー光学系と、前記第１
リレー光学系からの光を受けて前記第２面と前記被照射
面とを共役にする第２リレー光学系とを有し、前記第１
リレー光学系は、前記光源手段からの光を集光して光源
像を形成するための第１集光部材と、前記光源像からの
光を集光するための第２集光部材とを有し、前記第１集
光部材と前記光源像との間の光路および前記光源像と前
記第２集光部材との間の光路のうち少なくとも一方の光
路中には、光を偏向するための偏向部材が設けられ、前
記偏向部材は、前記第１集光部材と前記第２集光部材と
の間の光束の光エネルギー密度の変化に依存して規定さ
れる所定距離だけ前記光源像から光軸に沿って間隔を隔
てて配置されていることを特徴とする照明装置を提供す
る。
【００１０】第１発明の好ましい態様によれば、前記第
１集光部材からの射出光の光エネルギー密度をＥ0 と
し、前記偏向手段が所定期間に亘って耐えることのでき
る許容光エネルギー密度をＥd とし、前記第１集光部材
と前記光源像との間の光軸に沿った間隔をＤ1 としたと
き、前記所定距離Ｄ0 は、 Ｄ0 ＞Ｄ1 （Ｅ0 ／Ｅd ）1/2 の条件を満足する。
１集光部材からの射出光の光エネルギー密度をＥ0 と
し、前記偏向手段が所定期間に亘って耐えることのでき
る許容光エネルギー密度をＥd とし、前記第１集光部材
と前記光源像との間の光軸に沿った間隔をＤ1 としたと
き、前記所定距離Ｄ0 は、 Ｄ0 ＞Ｄ1 （Ｅ0 ／Ｅd ）1/2 の条件を満足する。
【００１１】また、本発明の別の局面によれば、第１発
明にしたがう照明装置と、前記照明装置の前記被照射面
に位置決めされたマスクに形成されているパターンの像
を感光基板上に形成するための投影光学系とを備え、前
記照明装置の前記第２リレー光学系は、前記第１リレー
光学系からの光に基づいて多数の光源を形成するための
多数光源形成手段と、前記多数光源形成手段からの光を
それぞれ集光して前記マスクを重畳的に照明するための
コンデンサー光学系とを有することを特徴とする投影露
光装置を提供する。
明にしたがう照明装置と、前記照明装置の前記被照射面
に位置決めされたマスクに形成されているパターンの像
を感光基板上に形成するための投影光学系とを備え、前
記照明装置の前記第２リレー光学系は、前記第１リレー
光学系からの光に基づいて多数の光源を形成するための
多数光源形成手段と、前記多数光源形成手段からの光を
それぞれ集光して前記マスクを重畳的に照明するための
コンデンサー光学系とを有することを特徴とする投影露
光装置を提供する。
【００１２】
【発明の実施の形態】図５は、本発明の作用を説明する
ための図であって、本発明の照明装置の一部の構成を概
略的に示している。図５の照明装置は、光源手段とし
て、たとえばエキシマレーザー光源１を備えている。エ
キシマレーザー光源１からの平行光束は、第１集光部材
であるレンズ２ａを介して点Ｆに集光し、光源像を形成
する。光源像からの光は、第２集光部材であるレンズ２
ｂを介して平行光束となり、オプチカルインテグレータ
ー１０を照明する。
ための図であって、本発明の照明装置の一部の構成を概
略的に示している。図５の照明装置は、光源手段とし
て、たとえばエキシマレーザー光源１を備えている。エ
キシマレーザー光源１からの平行光束は、第１集光部材
であるレンズ２ａを介して点Ｆに集光し、光源像を形成
する。光源像からの光は、第２集光部材であるレンズ２
ｂを介して平行光束となり、オプチカルインテグレータ
ー１０を照明する。
【００１３】なお、図５において、エキシマレーザー光
源１の射出点Ａ0 （すなわち所定の第１面上の点）は、
レンズ２ａの前側（物体側）焦点位置に配置されてい
る。また、レンズ２ａの後側（像側）焦点位置とレンズ
２ｂの前側焦点位置とが一致するように構成されてい
る。さらに、オプチカルインテグレーター１０の入射点
Ａ1 （すなわち所定の第２面上の点）は、レンズ２ｂの
後側焦点位置に配置されている。こうして、レンズ２ａ
とレンズ２ｂとは、レーザー射出面（所定の第１面）と
オプチカルインテグレーターの入射面（所定の第２面）
とを共役に結ぶ第１リレーレンズ系を構成している。
源１の射出点Ａ0 （すなわち所定の第１面上の点）は、
レンズ２ａの前側（物体側）焦点位置に配置されてい
る。また、レンズ２ａの後側（像側）焦点位置とレンズ
２ｂの前側焦点位置とが一致するように構成されてい
る。さらに、オプチカルインテグレーター１０の入射点
Ａ1 （すなわち所定の第２面上の点）は、レンズ２ｂの
後側焦点位置に配置されている。こうして、レンズ２ａ
とレンズ２ｂとは、レーザー射出面（所定の第１面）と
オプチカルインテグレーターの入射面（所定の第２面）
とを共役に結ぶ第１リレーレンズ系を構成している。
【００１４】したがって、図５中破線で示すように、レ
ーザー光源１の初期位置ずれや振動による光学部材の位
置ずれ等要因により主光線Ｒ0 が設計光軸ＡＸに対して
傾いて光線Ｒ1 のようになった場合も、レーザー光源１
からの全光束がオプチカルインテグレーター１０を効率
良く照明することができる。図５の照明装置では、リレ
ーレンズ２ａおよび２ｂがそれぞれ焦点距離ｆ1 および
ｆ2 を有する。そして、光源像が形成される位置Ｆ（す
なわちリレーレンズ２ａから焦点距離ｆ1 だけ光軸ＡＸ
に沿って離れた位置）とリレーレンズ２ａとの間の光路
中には、反射ミラー３ａが配置されている。
ーザー光源１の初期位置ずれや振動による光学部材の位
置ずれ等要因により主光線Ｒ0 が設計光軸ＡＸに対して
傾いて光線Ｒ1 のようになった場合も、レーザー光源１
からの全光束がオプチカルインテグレーター１０を効率
良く照明することができる。図５の照明装置では、リレ
ーレンズ２ａおよび２ｂがそれぞれ焦点距離ｆ1 および
ｆ2 を有する。そして、光源像が形成される位置Ｆ（す
なわちリレーレンズ２ａから焦点距離ｆ1 だけ光軸ＡＸ
に沿って離れた位置）とリレーレンズ２ａとの間の光路
中には、反射ミラー３ａが配置されている。
【００１５】また、光源像が形成される位置Ｆ（すなわ
ちリレーレンズ２ｂから焦点距離ｆ2 だけ光軸ＡＸに沿
って離れた位置）とリレーレンズ２ｂとの間の光路中に
は、反射ミラー３ｂが配置されている。反射ミラー３ａ
および３ｂは、位置Ｆからそれぞれ距離ｄ1 およびｄ2
だけ光軸ＡＸに沿って離れた位置に配置されている。こ
うして、後述の図１に示すように、レーザー光源１から
の光束が反射ミラー３ａおよび３ｂを介して三次元的に
引き回された後、オプチカルインテグレーター１０の入
射面へ導かれる。
ちリレーレンズ２ｂから焦点距離ｆ2 だけ光軸ＡＸに沿
って離れた位置）とリレーレンズ２ｂとの間の光路中に
は、反射ミラー３ｂが配置されている。反射ミラー３ａ
および３ｂは、位置Ｆからそれぞれ距離ｄ1 およびｄ2
だけ光軸ＡＸに沿って離れた位置に配置されている。こ
うして、後述の図１に示すように、レーザー光源１から
の光束が反射ミラー３ａおよび３ｂを介して三次元的に
引き回された後、オプチカルインテグレーター１０の入
射面へ導かれる。
【００１６】たとえばエキシマレーザー光源１は、元々
紫外光線を発する光源であり、非常に高いエネルギーの
光束を射出する。したがって、レーザー光源１からの平
行光束をリレーレンズ２ａで集光すると、集光光束の光
エネルギー密度はリレーレンズ２ａから離れるにつれて
増大し、集光点Ｆにおいて最大になる。すなわち、反射
ミラー３ａおよび３ｂへの入射光の光エネルギー密度
は、その配置位置に依存して変化することになる。
紫外光線を発する光源であり、非常に高いエネルギーの
光束を射出する。したがって、レーザー光源１からの平
行光束をリレーレンズ２ａで集光すると、集光光束の光
エネルギー密度はリレーレンズ２ａから離れるにつれて
増大し、集光点Ｆにおいて最大になる。すなわち、反射
ミラー３ａおよび３ｂへの入射光の光エネルギー密度
は、その配置位置に依存して変化することになる。
【００１７】具体的に、集光位置Ｆからそれぞれ距離ｄ
1 およびｄ2 だけ間隔を隔てた反射ミラー３ａおよび３
ｂへの入射光の光エネルギー密度Ｅa およびＥb は、そ
れぞれ次の式（１）および（２）によって表される。 Ｅa ＝Ｅ0 （ｆ1 ／ｄ1 ）2 （１） Ｅb ＝Ｅ0 （ｆ1 ／ｄ2 ）2 （２） ここで、 Ｅ0 ：リレーレンズ２ａからの射出光の光エネルギー密
度
1 およびｄ2 だけ間隔を隔てた反射ミラー３ａおよび３
ｂへの入射光の光エネルギー密度Ｅa およびＥb は、そ
れぞれ次の式（１）および（２）によって表される。 Ｅa ＝Ｅ0 （ｆ1 ／ｄ1 ）2 （１） Ｅb ＝Ｅ0 （ｆ1 ／ｄ2 ）2 （２） ここで、 Ｅ0 ：リレーレンズ２ａからの射出光の光エネルギー密
度
【００１８】一方、通常の反射ミラーは、平面ガラス基
板に対して金属薄膜または誘電体薄膜を単層または多層
に蒸着することによって構成されている。以下の表
（１）に、ＫｒＦエキシマレーザービーム（波長２４８
ｎｍ）に対して使用される代表的な反射ミラー膜の材
質、反射率およびエネルギー耐性を示す。なお、ＫｒＦ
エキシマレーザー光はパルスレーザー光であるため、表
（１）中のエネルギー耐性は、単発のエネルギー耐性す
なわち１パルスのレーザービームに対するエネルギー耐
性である。
板に対して金属薄膜または誘電体薄膜を単層または多層
に蒸着することによって構成されている。以下の表
（１）に、ＫｒＦエキシマレーザービーム（波長２４８
ｎｍ）に対して使用される代表的な反射ミラー膜の材
質、反射率およびエネルギー耐性を示す。なお、ＫｒＦ
エキシマレーザー光はパルスレーザー光であるため、表
（１）中のエネルギー耐性は、単発のエネルギー耐性す
なわち１パルスのレーザービームに対するエネルギー耐
性である。
【００１９】
【表１】 材質 反射率 エネルギー耐性 HfO2／SiO2 ９８．４％ １．０Ｊ／cm2 Al2O3 ／NaF ９１．９％ １．７Ｊ／cm2 ThF4／Na3AlF6 ９６．１％ ２．８Ｊ／cm2
【００２０】一例として、狭帯化ＫｒＦエキシマレーザ
ービームの標準的な光エネルギー密度は、約２０ｍＪ／
cm2 である。そして、エキシマレーザー光源１からの射
出光は、通常は平行光束である。したがって、エキシマ
レーザー光源１とリレーレンズ２ａとの間またはリレー
レンズ２ｂとオプチカルインテグレーター１０との間の
平行光束中に反射ミラーを配置しても、表（１）に示す
反射ミラーのエネルギー耐性が平行光束の光エネルギー
密度よりもはるかに大きいので、反射ミラーが損傷を受
けることはない。
ービームの標準的な光エネルギー密度は、約２０ｍＪ／
cm2 である。そして、エキシマレーザー光源１からの射
出光は、通常は平行光束である。したがって、エキシマ
レーザー光源１とリレーレンズ２ａとの間またはリレー
レンズ２ｂとオプチカルインテグレーター１０との間の
平行光束中に反射ミラーを配置しても、表（１）に示す
反射ミラーのエネルギー耐性が平行光束の光エネルギー
密度よりもはるかに大きいので、反射ミラーが損傷を受
けることはない。
【００２１】しかしながら、エキシマレーザー光源１と
リレーレンズ２ａとの間の光路中には、エキシマレーザ
ー光源１からのレーザービームの光軸ＡＸに対する傾き
や位置ずれを調整するための平行平面板やミラーなどの
光学部材を配置する必要がある。また、リレーレンズ２
ｂとオプチカルインテグレーター１０との間の光路中に
は、光束を拡大するためのシリンダーエキスパンダーな
どの光学部材を配置する必要がある。したがって、これ
らの光学部材の配置の都合上、２つのリレーレンズ２ａ
と２ｂとの間の光路中に、反射ミラー３ａおよび３ｂを
配置せざるを得ない。
リレーレンズ２ａとの間の光路中には、エキシマレーザ
ー光源１からのレーザービームの光軸ＡＸに対する傾き
や位置ずれを調整するための平行平面板やミラーなどの
光学部材を配置する必要がある。また、リレーレンズ２
ｂとオプチカルインテグレーター１０との間の光路中に
は、光束を拡大するためのシリンダーエキスパンダーな
どの光学部材を配置する必要がある。したがって、これ
らの光学部材の配置の都合上、２つのリレーレンズ２ａ
と２ｂとの間の光路中に、反射ミラー３ａおよび３ｂを
配置せざるを得ない。
【００２２】前述したように、集光光束中に反射ミラー
を配置する場合、集光点Ｆに近づけば近づくほど入射光
の光エネルギー密度は増大する。この場合、反射ミラー
の損傷を回避するには、反射ミラーへの入射光の光エネ
ルギー密度Ｅを、反射ミラーの許容光エネルギー密度Ｅ
d よりも小さくしなければならない。ところで、反射ミ
ラーの許容光エネルギー密度Ｅd は、表（１）に示す短
期的なエネルギー耐性ではなく、所定の期間としてたと
えば５年間に亘って耐えることのできる長期的なエネル
ギー耐性に基づいて規定されるべきである。
を配置する場合、集光点Ｆに近づけば近づくほど入射光
の光エネルギー密度は増大する。この場合、反射ミラー
の損傷を回避するには、反射ミラーへの入射光の光エネ
ルギー密度Ｅを、反射ミラーの許容光エネルギー密度Ｅ
d よりも小さくしなければならない。ところで、反射ミ
ラーの許容光エネルギー密度Ｅd は、表（１）に示す短
期的なエネルギー耐性ではなく、所定の期間としてたと
えば５年間に亘って耐えることのできる長期的なエネル
ギー耐性に基づいて規定されるべきである。
【００２３】エキシマレーザー光源１の照射パルスを５
００Ｈｚとして５年間照射し続けると、反射ミラーには
合計で約１×１０11パルスのレーザービームが照射され
ることになる。この程度のパルス数で照射したときの長
期的なエネルギー耐性について具体的な数値は未だ確認
されていないが、表（１）において短期的なエネルギー
耐性の最も低いHfO2／SiO2反射膜の場合、その長期的な
エネルギー耐性は約２５０ｍＪ／cm2 であることが経験
上わかっている。したがって、エキシマレーザー光源１
を使用する場合、反射ミラーの許容光エネルギー密度Ｅ
d をたとえば２５０ｍＪ／cm2 と規定することができ
る。
００Ｈｚとして５年間照射し続けると、反射ミラーには
合計で約１×１０11パルスのレーザービームが照射され
ることになる。この程度のパルス数で照射したときの長
期的なエネルギー耐性について具体的な数値は未だ確認
されていないが、表（１）において短期的なエネルギー
耐性の最も低いHfO2／SiO2反射膜の場合、その長期的な
エネルギー耐性は約２５０ｍＪ／cm2 であることが経験
上わかっている。したがって、エキシマレーザー光源１
を使用する場合、反射ミラーの許容光エネルギー密度Ｅ
d をたとえば２５０ｍＪ／cm2 と規定することができ
る。
【００２４】こうして、規定された許容光エネルギー密
度Ｅd に基づいて、たとえば反射ミラー３ａがエネルギ
ー照射による損傷を受けない条件を求めることができ
る。すなわち、上述の式（１）において、反射ミラー３
ａへの入射光の光エネルギー密度Ｅa が許容光エネルギ
ー密度Ｅd よりも小さくなる条件として、次の条件式
（３）を得ることができる。 Ｅ0 （ｆ1 ／ｄ1 ）2 ＜Ｅd （３）
度Ｅd に基づいて、たとえば反射ミラー３ａがエネルギ
ー照射による損傷を受けない条件を求めることができ
る。すなわち、上述の式（１）において、反射ミラー３
ａへの入射光の光エネルギー密度Ｅa が許容光エネルギ
ー密度Ｅd よりも小さくなる条件として、次の条件式
（３）を得ることができる。 Ｅ0 （ｆ1 ／ｄ1 ）2 ＜Ｅd （３）
【００２５】ここで、リレーレンズ２ａの焦点距離ｆ1
は、リレーレンズ２ａと光源像形成位置Ｆとの間の光軸
に沿った間隔Ｄ1 である。そして、条件式（３）を満足
するように配置された反射ミラー３ａの集光位置Ｆから
の光軸ＡＸに沿った距離ｄ1は、エネルギー照射による
損傷を受けないように配置された反射ミラー３ａの光源
像形成位置Ｆからの所定距離Ｄ0 である。
は、リレーレンズ２ａと光源像形成位置Ｆとの間の光軸
に沿った間隔Ｄ1 である。そして、条件式（３）を満足
するように配置された反射ミラー３ａの集光位置Ｆから
の光軸ＡＸに沿った距離ｄ1は、エネルギー照射による
損傷を受けないように配置された反射ミラー３ａの光源
像形成位置Ｆからの所定距離Ｄ0 である。
【００２６】こうして、反射ミラー３ａのエネルギー照
射による損傷を回避するための条件は、所定距離Ｄ0 が
次の条件式（４）を満足することに他ならない。 Ｄ0 ＞Ｄ1 （Ｅ0 ／Ｅd ）1/2 （４） この条件式（４）は、もう１つの反射ミラー３ｂに対し
てもそのまま適用可能である。このように、本発明で
は、たとえば条件式（４）で規定される所定距離Ｄ0 だ
け光源像形成位置Ｆから反射ミラーを離間させることに
より、エネルギー照射による損傷を確実に回避すること
ができる。
射による損傷を回避するための条件は、所定距離Ｄ0 が
次の条件式（４）を満足することに他ならない。 Ｄ0 ＞Ｄ1 （Ｅ0 ／Ｅd ）1/2 （４） この条件式（４）は、もう１つの反射ミラー３ｂに対し
てもそのまま適用可能である。このように、本発明で
は、たとえば条件式（４）で規定される所定距離Ｄ0 だ
け光源像形成位置Ｆから反射ミラーを離間させることに
より、エネルギー照射による損傷を確実に回避すること
ができる。
【００２７】本発明の実施例を、添付図面に基づいて説
明する。図１は、本発明の実施例にかかる照明装置の構
成を概略的に示す斜視図である。また、図２は図１に対
応する展開光路図であって、（ａ）および（ｂ）はそれ
ぞれ光軸を含む２つの直交面における構成を示してい
る。なお、図２において、図１のエキスパンダー５の図
示を省略している。
明する。図１は、本発明の実施例にかかる照明装置の構
成を概略的に示す斜視図である。また、図２は図１に対
応する展開光路図であって、（ａ）および（ｂ）はそれ
ぞれ光軸を含む２つの直交面における構成を示してい
る。なお、図２において、図１のエキスパンダー５の図
示を省略している。
【００２８】図１の照明装置は、たとえば２４８ｎｍま
たは１９３ｎｍの波長光を射出するエキシマレーザーの
ようなレーザー光源１を備えている。エキシマレーザー
光源１から射出された矩形状の平行光束は、リレーレン
ズ２ａを介して集光され、反射ミラー３ａで図１中鉛直
方向に反射された後、位置Ｆに光源像（二次光源）を形
成する。光源像からの光は、反射ミラー３ｂで図１中水
平方向に反射された後、リレーレンズ２ｂに入射する。
リレーレンズ２ｂを介して平行光束となった照明光は、
シリンドリカル負レンズ４ａとシリンドリカル正レンズ
４ｂとからなるシリンダーエキスパンダー４に入射す
る。
たは１９３ｎｍの波長光を射出するエキシマレーザーの
ようなレーザー光源１を備えている。エキシマレーザー
光源１から射出された矩形状の平行光束は、リレーレン
ズ２ａを介して集光され、反射ミラー３ａで図１中鉛直
方向に反射された後、位置Ｆに光源像（二次光源）を形
成する。光源像からの光は、反射ミラー３ｂで図１中水
平方向に反射された後、リレーレンズ２ｂに入射する。
リレーレンズ２ｂを介して平行光束となった照明光は、
シリンドリカル負レンズ４ａとシリンドリカル正レンズ
４ｂとからなるシリンダーエキスパンダー４に入射す
る。
【００２９】一対のシリンドリカルレンズ４ａおよび４
ｂは、図２（ｂ）に示す面内において屈折力を有し、図
２（ａ）に示す面内において平行平面板として機能す
る。したがって、シリンダーエキスパンダー４に入射し
た光束は、図２（ｂ）に示す面内において拡大され、図
２（ａ）に示す面内においてそのまま通過する。こうし
てシリンダーエキスパンダー４で整形された光束は、エ
キスパンダー５に入射する。エキスパンダー５では、後
述するオプチカルインテグレーター１０の入射面の形状
と光束の形状がほぼ一致するように、光軸ＡＸに垂直な
面内において二次元的に光束を拡大する。
ｂは、図２（ｂ）に示す面内において屈折力を有し、図
２（ａ）に示す面内において平行平面板として機能す
る。したがって、シリンダーエキスパンダー４に入射し
た光束は、図２（ｂ）に示す面内において拡大され、図
２（ａ）に示す面内においてそのまま通過する。こうし
てシリンダーエキスパンダー４で整形された光束は、エ
キスパンダー５に入射する。エキスパンダー５では、後
述するオプチカルインテグレーター１０の入射面の形状
と光束の形状がほぼ一致するように、光軸ＡＸに垂直な
面内において二次元的に光束を拡大する。
【００３０】エキスパンダー５を介した光は、多数光源
形成手段であるオプティカルインテグレータ１０に入射
する。オプティカルインテグレータ１０に入射した光束
は、オプティカルインテグレータ１０を構成する複数の
レンズエレメントにより二次元的に分割され、オプティ
カルインテグレータ１０の後側焦点位置に複数の光源像
すなわち三次光源を形成する。複数の光源像からの光束
は、図示を省略した集光光学系によりそれぞれ集光され
た後、被照射面を重畳的に照明する。
形成手段であるオプティカルインテグレータ１０に入射
する。オプティカルインテグレータ１０に入射した光束
は、オプティカルインテグレータ１０を構成する複数の
レンズエレメントにより二次元的に分割され、オプティ
カルインテグレータ１０の後側焦点位置に複数の光源像
すなわち三次光源を形成する。複数の光源像からの光束
は、図示を省略した集光光学系によりそれぞれ集光され
た後、被照射面を重畳的に照明する。
【００３１】なお、図２において、エキシマレーザー光
源１の射出面は、リレーレンズ２ａの前側焦点位置に配
置されている。また、リレーレンズ２ａの後側焦点位置
とリレーレンズ２ｂの前側焦点位置とが一致するように
構成されている。さらに、オプチカルインテグレーター
１０の入射面は、リレーレンズ２ｂの後側焦点位置に配
置されている。こうして、リレーレンズ２ａとリレーレ
ンズ２ｂとは、エキシマレーザー光源１の射出面とオプ
チカルインテグレーター１０の入射面とを共役に結ぶ第
１リレーレンズ系を構成している。
源１の射出面は、リレーレンズ２ａの前側焦点位置に配
置されている。また、リレーレンズ２ａの後側焦点位置
とリレーレンズ２ｂの前側焦点位置とが一致するように
構成されている。さらに、オプチカルインテグレーター
１０の入射面は、リレーレンズ２ｂの後側焦点位置に配
置されている。こうして、リレーレンズ２ａとリレーレ
ンズ２ｂとは、エキシマレーザー光源１の射出面とオプ
チカルインテグレーター１０の入射面とを共役に結ぶ第
１リレーレンズ系を構成している。
【００３２】また、オプチカルインテグレーター１０と
集光光学系（不図示）とは、オプチカルインテグレータ
ー１０の入射面と被照射面とを共役に結ぶ第２リレーレ
ンズ系を構成している。したがって、図２中破線で示す
ように、レーザー光源１からの射出光束の主光線が設計
光軸ＡＸに対して傾いても、レーザー光源１からの全光
束がオプチカルインテグレーター１０を効率良く照明す
ることができる。
集光光学系（不図示）とは、オプチカルインテグレータ
ー１０の入射面と被照射面とを共役に結ぶ第２リレーレ
ンズ系を構成している。したがって、図２中破線で示す
ように、レーザー光源１からの射出光束の主光線が設計
光軸ＡＸに対して傾いても、レーザー光源１からの全光
束がオプチカルインテグレーター１０を効率良く照明す
ることができる。
【００３３】図２に示すように、リレーレンズ２ａおよ
び２ｂは、それぞれ焦点距離ｆ1 およびｆ2 を有する。
そして、光源像が形成される位置Ｆからそれぞれ距離ｄ
1 およびｄ2 だけ光軸ＡＸに沿って離れた位置に、反射
ミラー３ａおよび３ｂが配置されている。なお、距離ｄ
1 およびｄ2 は、反射ミラー３ａおよび３ｂがエネルギ
ー照射による損傷を受けることがないように、本発明に
したがって規定された所要距離Ｄ0 に基づいて規定され
ている。
び２ｂは、それぞれ焦点距離ｆ1 およびｆ2 を有する。
そして、光源像が形成される位置Ｆからそれぞれ距離ｄ
1 およびｄ2 だけ光軸ＡＸに沿って離れた位置に、反射
ミラー３ａおよび３ｂが配置されている。なお、距離ｄ
1 およびｄ2 は、反射ミラー３ａおよび３ｂがエネルギ
ー照射による損傷を受けることがないように、本発明に
したがって規定された所要距離Ｄ0 に基づいて規定され
ている。
【００３４】以下、具体的な数値例に基づいて、レーザ
ー光源１として狭帯化ＫｒＦエキシマレーザー光源を、
反射ミラー３ａおよび３ｂとしてHfO2／SiO2反射膜が蒸
着された反射ミラーを用いた場合の所要距離Ｄ0 につい
て検証する。クリーンルーム内の床面積の制約により、
レーザー光源１のレーザー射出面とオプチカルインテグ
レーター１０の入射面との間においてたとえば１ｍの光
路長しか確保することができないものとする。
ー光源１として狭帯化ＫｒＦエキシマレーザー光源を、
反射ミラー３ａおよび３ｂとしてHfO2／SiO2反射膜が蒸
着された反射ミラーを用いた場合の所要距離Ｄ0 につい
て検証する。クリーンルーム内の床面積の制約により、
レーザー光源１のレーザー射出面とオプチカルインテグ
レーター１０の入射面との間においてたとえば１ｍの光
路長しか確保することができないものとする。
【００３５】この場合、レーザー射出面とオプチカルイ
ンテグレーター１０の入射面とが光学的に共役であるか
ら、第１リレーレンズ系（２ａ、２ｂ）を一対の正レン
ズで構成すると、各リレーレンズ２ａおよび２ｂの焦点
距離は、１ｍ／４＝２５０ｍｍの計算に基づいて、それ
ぞれ約２５０ｍｍとほぼ一義的に決まってしまう。すな
わち、光源像形成位置Ｆとリレーレンズ２ａまたは２ｂ
との距離Ｄ1 は、約２５０ｍｍになる。
ンテグレーター１０の入射面とが光学的に共役であるか
ら、第１リレーレンズ系（２ａ、２ｂ）を一対の正レン
ズで構成すると、各リレーレンズ２ａおよび２ｂの焦点
距離は、１ｍ／４＝２５０ｍｍの計算に基づいて、それ
ぞれ約２５０ｍｍとほぼ一義的に決まってしまう。すな
わち、光源像形成位置Ｆとリレーレンズ２ａまたは２ｂ
との距離Ｄ1 は、約２５０ｍｍになる。
【００３６】また、前述したように、HfO2／SiO2反射膜
が蒸着された反射ミラーの許容光エネルギー密度Ｅd
は、約２５０ｍＪ／cm2 である。さらに、リレーレンズ
２ａからの射出光の光エネルギー密度Ｅ0 は、狭帯化Ｋ
ｒＦエキシマレーザービームからの平行光束の標準的な
光エネルギー密度とほぼ等しいから、約２０ｍＪ／cm2
である。したがって、距離Ｄ1 、許容光エネルギー密度
Ｅd および光エネルギー密度Ｅ0 の具体的な数値を前述
の式（４）に代入することにより、所要距離Ｄ0 を次の
式（５）により求めることができる。
が蒸着された反射ミラーの許容光エネルギー密度Ｅd
は、約２５０ｍＪ／cm2 である。さらに、リレーレンズ
２ａからの射出光の光エネルギー密度Ｅ0 は、狭帯化Ｋ
ｒＦエキシマレーザービームからの平行光束の標準的な
光エネルギー密度とほぼ等しいから、約２０ｍＪ／cm2
である。したがって、距離Ｄ1 、許容光エネルギー密度
Ｅd および光エネルギー密度Ｅ0 の具体的な数値を前述
の式（４）に代入することにより、所要距離Ｄ0 を次の
式（５）により求めることができる。
【００３７】 Ｄ0 ＞２５０（２０／２５０）1/2 ＝７０．７ｍｍ （５） このように、光源像形成位置Ｆから所要距離Ｄ0 ＝約７
１ｍｍ以上離れた位置に各反射ミラー３ａおよび３ｂを
配置することにより、反射ミラー３ａおよび３ｂのエネ
ルギー照射による損傷を所定の条件のもとで確実に回避
することができる。
１ｍｍ以上離れた位置に各反射ミラー３ａおよび３ｂを
配置することにより、反射ミラー３ａおよび３ｂのエネ
ルギー照射による損傷を所定の条件のもとで確実に回避
することができる。
【００３８】図３は、図１の照明装置の変形例を示す斜
視図である。図３の照明装置の構成は、図１の照明装置
の構成と類似している。しかしながら、図３の変形例で
は、エキシマレーザー光源１とリレーレンズ２ａとの間
の光路中にエキスパンダー６が付設されている点だけが
図１の実施例と基本的に相違する。したがって、図３に
おいて、図１の装置の構成要素を基本的に同じ機能を有
する要素には図１と同じ参照符号を付している。
視図である。図３の照明装置の構成は、図１の照明装置
の構成と類似している。しかしながら、図３の変形例で
は、エキシマレーザー光源１とリレーレンズ２ａとの間
の光路中にエキスパンダー６が付設されている点だけが
図１の実施例と基本的に相違する。したがって、図３に
おいて、図１の装置の構成要素を基本的に同じ機能を有
する要素には図１と同じ参照符号を付している。
【００３９】このように、図３の変形例では、エキシマ
レーザー光源１から射出された矩形状の平行光束を、所
定の拡大倍率で拡大することができる。したがって、リ
レーレンズ２ａからの射出光の光エネルギー密度Ｅ0 を
エキスパンダー６の拡大倍率の二乗で小さくすることが
できる。その結果、エネルギー照射による損傷を回避す
るための所要距離Ｄ0 の値を小さくすることができるの
で、反射ミラーをリレーレンズにあまり近づけることが
できないような制約がある場合には極めて有利である。
レーザー光源１から射出された矩形状の平行光束を、所
定の拡大倍率で拡大することができる。したがって、リ
レーレンズ２ａからの射出光の光エネルギー密度Ｅ0 を
エキスパンダー６の拡大倍率の二乗で小さくすることが
できる。その結果、エネルギー照射による損傷を回避す
るための所要距離Ｄ0 の値を小さくすることができるの
で、反射ミラーをリレーレンズにあまり近づけることが
できないような制約がある場合には極めて有利である。
【００４０】図４は、本発明の実施例にかかる投影露光
装置の構成を概略的に示す斜視図である。なお、本実施
例では、投影光学系に対してマスクおよび感光基板をそ
れぞれ相対的に移動させながら露光を行う、いわゆるス
キャン型の投影露光装置に本発明を適用している。図４
のスキャン型の投影露光装置には、図１の照明装置と基
本的に同じ構成を有する照明装置が組み込まれている。
したがって、図４において、図１の構成要素と基本的に
同じ機能を有する要素には、図１と同じ参照符号を付し
ている。
装置の構成を概略的に示す斜視図である。なお、本実施
例では、投影光学系に対してマスクおよび感光基板をそ
れぞれ相対的に移動させながら露光を行う、いわゆるス
キャン型の投影露光装置に本発明を適用している。図４
のスキャン型の投影露光装置には、図１の照明装置と基
本的に同じ構成を有する照明装置が組み込まれている。
したがって、図４において、図１の構成要素と基本的に
同じ機能を有する要素には、図１と同じ参照符号を付し
ている。
【００４１】図４の投影露光装置は、たとえば２４８ｎ
ｍまたは１９３ｎｍの波長光を射出するエキシマレーザ
ーのようなレーザー光源１を備えている。エキシマレー
ザー光源１から供給された矩形状の平行光束は、リレー
レンズ２ａを介して集光され、反射ミラー３ａで図４中
鉛直方向に反射された後、位置Ｆに光源像（二次光源）
を形成する。光源像からの光は、反射ミラー３ｂで図４
中水平方向に反射された後、リレーレンズ２ｂに入射す
る。リレーレンズ２ｂを介して平行光束となった照明光
は、シリンドリカルレンズ４ａとシリンドリカルレンズ
４ｂとからなるシリンダーエキスパンダー４およびエキ
スパンダー５に順次入射する。
ｍまたは１９３ｎｍの波長光を射出するエキシマレーザ
ーのようなレーザー光源１を備えている。エキシマレー
ザー光源１から供給された矩形状の平行光束は、リレー
レンズ２ａを介して集光され、反射ミラー３ａで図４中
鉛直方向に反射された後、位置Ｆに光源像（二次光源）
を形成する。光源像からの光は、反射ミラー３ｂで図４
中水平方向に反射された後、リレーレンズ２ｂに入射す
る。リレーレンズ２ｂを介して平行光束となった照明光
は、シリンドリカルレンズ４ａとシリンドリカルレンズ
４ｂとからなるシリンダーエキスパンダー４およびエキ
スパンダー５に順次入射する。
【００４２】シリンダーエキスパンダー４およびエキス
パンダー５では、後述する第１オプティカルインテグレ
ータ１０の入射面の形状にほぼ合致するように光束を整
形する。こうして、シリンダーエキスパンダー４および
エキスパンダー５を介して整形された光束は、多数光源
形成手段である第１オプチカルインテグレーター１０に
入射する。第１オプティカルインテグレータ１０に入射
した光束は、第１オプティカルインテグレータ１０を構
成する複数のレンズエレメントにより二次元的に分割さ
れ、第１オプティカルインテグレータ１０の後側焦点位
置に複数の光源像すなわち三次光源を形成する。
パンダー５では、後述する第１オプティカルインテグレ
ータ１０の入射面の形状にほぼ合致するように光束を整
形する。こうして、シリンダーエキスパンダー４および
エキスパンダー５を介して整形された光束は、多数光源
形成手段である第１オプチカルインテグレーター１０に
入射する。第１オプティカルインテグレータ１０に入射
した光束は、第１オプティカルインテグレータ１０を構
成する複数のレンズエレメントにより二次元的に分割さ
れ、第１オプティカルインテグレータ１０の後側焦点位
置に複数の光源像すなわち三次光源を形成する。
【００４３】複数の光源像からの光束は、たとえば一対
のレンズからなる集光光学系１２により集光された後、
同じく多数光源形成手段である第２オプティカルインテ
グレータ１１を重畳的に照明する。第２オプティカルイ
ンテグレータ１１に入射した光束は、第２オプティカル
インテグレータ１１を構成する複数のレンズエレメント
により二次元的に分割され、第２オプティカルインテグ
レータ１１の後側焦点位置に複数の光源像すなわち四次
光源を形成する。
のレンズからなる集光光学系１２により集光された後、
同じく多数光源形成手段である第２オプティカルインテ
グレータ１１を重畳的に照明する。第２オプティカルイ
ンテグレータ１１に入射した光束は、第２オプティカル
インテグレータ１１を構成する複数のレンズエレメント
により二次元的に分割され、第２オプティカルインテグ
レータ１１の後側焦点位置に複数の光源像すなわち四次
光源を形成する。
【００４４】なお、集光光学系１２は、第１オプティカ
ルインテグレータ１０の入射面と第２オプティカルイン
テグレータ１１の入射面とを共役にするとともに、第１
オプティカルインテグレータ１０の射出面と第２オプテ
ィカルインテグレータ１１の射出面とを共役にしてい
る。第１オプティカルインテグレータ１０および第２オ
プティカルインテグレータ１１の各レンズエレメント
は、たとえば両凸レンズ形状を有する。そして、各レン
ズエレメントに入射した平行光束はそれぞれ集光され、
各レンズエレメントの射出側に光源像が形成される。
ルインテグレータ１０の入射面と第２オプティカルイン
テグレータ１１の入射面とを共役にするとともに、第１
オプティカルインテグレータ１０の射出面と第２オプテ
ィカルインテグレータ１１の射出面とを共役にしてい
る。第１オプティカルインテグレータ１０および第２オ
プティカルインテグレータ１１の各レンズエレメント
は、たとえば両凸レンズ形状を有する。そして、各レン
ズエレメントに入射した平行光束はそれぞれ集光され、
各レンズエレメントの射出側に光源像が形成される。
【００４５】第２オプティカルインテグレータ１１を介
して形成された複数の光源像からの光束は、折曲げミラ
ー１３で図中鉛直方向に反射された後、コンデンサーレ
ンズ１５に入射する。コンデンサーレンズ１５により集
光された光束は、所定のパターンが形成されたマスク１
５を重畳的に照明する。マスク１５を透過した光束は、
投影光学系１６を介して、その像面に位置決めされたウ
エハ１７に達する。こうして、感光基板であるウエハ１
７上には、マスク１５のパターン像が形成される。この
ように、第１オプチカルインテグレーター１０、集光光
学系１２、第２オプチカルインテグレーター１１および
コンデンサーレンズ１５は、第１オプチカルインテグレ
ーター１０の入射面（所定の第２面）と被照射面である
マスク１５とを共役に結ぶ第２リレーレンズ系を構成し
ている。
して形成された複数の光源像からの光束は、折曲げミラ
ー１３で図中鉛直方向に反射された後、コンデンサーレ
ンズ１５に入射する。コンデンサーレンズ１５により集
光された光束は、所定のパターンが形成されたマスク１
５を重畳的に照明する。マスク１５を透過した光束は、
投影光学系１６を介して、その像面に位置決めされたウ
エハ１７に達する。こうして、感光基板であるウエハ１
７上には、マスク１５のパターン像が形成される。この
ように、第１オプチカルインテグレーター１０、集光光
学系１２、第２オプチカルインテグレーター１１および
コンデンサーレンズ１５は、第１オプチカルインテグレ
ーター１０の入射面（所定の第２面）と被照射面である
マスク１５とを共役に結ぶ第２リレーレンズ系を構成し
ている。
【００４６】なお、ウエハ１７は、光軸ＡＸに対して垂
直な平面内において二次元的に移動可能なウエハステー
ジ１８上に載置されている。一方、マスク１５も、光軸
ＡＸに対して垂直な平面内において二次元的に移動可能
なマスクステージ（不図示）上に載置されている。こう
して、投影光学系１６に対してマスク１５およびウエハ
１７を相対移動させながら露光を行うことにより、ウエ
ハ１７上の各露光領域にマスク１５のパターン領域に形
成されたパターンを逐次転写することができる。
直な平面内において二次元的に移動可能なウエハステー
ジ１８上に載置されている。一方、マスク１５も、光軸
ＡＸに対して垂直な平面内において二次元的に移動可能
なマスクステージ（不図示）上に載置されている。こう
して、投影光学系１６に対してマスク１５およびウエハ
１７を相対移動させながら露光を行うことにより、ウエ
ハ１７上の各露光領域にマスク１５のパターン領域に形
成されたパターンを逐次転写することができる。
【００４７】上述のようなスキャン露光では、露光中に
マスクステージおよびウエハステージがともに移動する
ので、振動が発生し易い。そこで、振動の影響を回避す
るためにリレーレンズ系を用いて光束を引き回すと光路
が長くなり、図示のように反射ミラーを用いて光路を折
り曲げる必要が生じる。図４の本実施例においては、２
つの反射ミラー２ａおよび２ｂが、たとえば条件式
（４）で規定される所定距離Ｄ0 だけ光源像形成位置Ｆ
から離れて位置決めされている。したがって、露光中に
おいて、２つの反射ミラー２ａおよび２ｂがエネルギー
照射による損傷を受けることなく、長期間に亘って安定
した露光を行うことができる。
マスクステージおよびウエハステージがともに移動する
ので、振動が発生し易い。そこで、振動の影響を回避す
るためにリレーレンズ系を用いて光束を引き回すと光路
が長くなり、図示のように反射ミラーを用いて光路を折
り曲げる必要が生じる。図４の本実施例においては、２
つの反射ミラー２ａおよび２ｂが、たとえば条件式
（４）で規定される所定距離Ｄ0 だけ光源像形成位置Ｆ
から離れて位置決めされている。したがって、露光中に
おいて、２つの反射ミラー２ａおよび２ｂがエネルギー
照射による損傷を受けることなく、長期間に亘って安定
した露光を行うことができる。
【００４８】なお、上述の各実施例では、光源としてエ
キシマレーザーを使用した例を示したが、他の光供給手
段に対しても本発明を適用することができる。また、上
述の各実施例では、偏向手段として反射ミラーを使用し
た例を示したが、反射膜が形成されたプリズム等の他の
偏向手段に対して本発明を適用することができる。ま
た、スキャン露光でないステップアンドリピート型露光
装置にも、本発明を適用することができる。
キシマレーザーを使用した例を示したが、他の光供給手
段に対しても本発明を適用することができる。また、上
述の各実施例では、偏向手段として反射ミラーを使用し
た例を示したが、反射膜が形成されたプリズム等の他の
偏向手段に対して本発明を適用することができる。ま
た、スキャン露光でないステップアンドリピート型露光
装置にも、本発明を適用することができる。
【００４９】
【効果】以上説明したように、本発明では、長期間に亘
るレーザービームのエネルギー照射に対しても偏向部材
が損傷を受けることのないような照明装置を実現するこ
とができる。また、本発明を投影露光装置に適用した場
合、長期間に亘って安定した露光を行うことができる。
るレーザービームのエネルギー照射に対しても偏向部材
が損傷を受けることのないような照明装置を実現するこ
とができる。また、本発明を投影露光装置に適用した場
合、長期間に亘って安定した露光を行うことができる。
【図１】本発明の実施例にかかる照明装置の構成を概略
的に示す斜視図である。
的に示す斜視図である。
【図２】図１に対応する展開光路図であって、（ａ）お
よび（ｂ）はそれぞれ光軸を含む２つの直交面における
構成を示している。
よび（ｂ）はそれぞれ光軸を含む２つの直交面における
構成を示している。
【図３】図１の照明装置の変形例を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施例にかかる投影露光装置の構成を
概略的に示す斜視図である。
概略的に示す斜視図である。
【図５】本発明の作用を説明するための図であって、本
発明の照明装置の一部の構成を概略的に示している。
発明の照明装置の一部の構成を概略的に示している。
１ レーザー光源 ２ａ，２ｂ 第１リレーレンズ系 ３ａ，３ｂ 反射ミラー ４ シリンダーエキスパンダー ５ エキスパンダー ６ エキスパンダー １０ 第１オプチカルインテグレーター １１ 第２オプチカルインテグレーター １２ 集光光学系（第１リレーレンズ系） １３ 折曲げミラー １４ コンデンサーレンズ １５ マスク １６ 投影光学系 １７ ウエハ １８ ウエハステージ
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５１５Ｂ ５１８
Claims (6)
- 【請求項１】 光を供給するための光源手段と、前記光
源手段からの光を被照射面へ導くための導光光学系とを
備えた照明装置において、 前記導光光学系は、前記光源手段からの光を受けて所定
の第１面と所定の第２面とを共役にする第１リレー光学
系と、前記第１リレー光学系からの光を受けて前記第２
面と前記被照射面とを共役にする第２リレー光学系とを
有し、 前記第１リレー光学系は、前記光源手段からの光を集光
して光源像を形成するための第１集光部材と、前記光源
像からの光を集光するための第２集光部材とを有し、 前記第１集光部材と前記光源像との間の光路および前記
光源像と前記第２集光部材との間の光路のうち少なくと
も一方の光路中には、光を偏向するための偏向部材が設
けられ、 前記偏向部材は、前記第１集光部材と前記第２集光部材
との間の光束の光エネルギー密度の変化に依存して規定
される所定距離だけ前記光源像から光軸に沿って間隔を
隔てて配置されていることを特徴とする照明装置。 - 【請求項２】 前記第１集光部材からの射出光の光エネ
ルギー密度をＥ0 とし、前記偏向手段が所定期間に亘っ
て耐えることのできる許容光エネルギー密度をＥd と
し、前記第１集光部材と前記光源像との間の光軸に沿っ
た間隔をＤ1 としたとき、前記所定距離Ｄ0 は、 Ｄ0 ＞Ｄ1 （Ｅ0 ／Ｅd ）1/2 の条件を満足す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】 前記第２リレー光学系は、前記第１リレ
ー光学系からの光に基づいて多数の光源を形成するため
の多数光源形成手段と、前記多数光源形成手段からの光
をそれぞれ集光して前記被照射面を重畳的に照明するた
めのコンデンサー光学系とを有し、 前記所定の第１面は、前記光源手段の射出面であること
を特徴とする請求項１または２に記載の照明装置。 - 【請求項４】 前記光源手段はエキシマレーザー光源で
あり、前記偏向手段は反射ミラーであることを特徴とす
る請求項１乃至３のいずれか１項に記載の照明装置。 - 【請求項５】 前記エキシマレーザー光源と前記第１集
光部材との間の光路中に、前記エキシマレーザー光源か
らの平行光束を拡大するための光束拡大手段を備えてい
ることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記
載の照明装置。 - 【請求項６】 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の
照明装置と、 前記照明装置の前記被照射面に位置決めされたマスクに
形成されているパターンの像を感光基板上に形成するた
めの投影光学系とを備え、 前記照明装置の前記第２リレー光学系は、前記第１リレ
ー光学系からの光に基づいて多数の光源を形成するため
の多数光源形成手段と、前記多数光源形成手段からの光
をそれぞれ集光して前記マスクを重畳的に照明するため
のコンデンサー光学系とを有することを特徴とする投影
露光装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7205306A JPH0933852A (ja) | 1995-07-19 | 1995-07-19 | 照明装置および該装置を備えた投影露光装置 |
| KR1019960027860A KR970007502A (ko) | 1995-07-19 | 1996-07-11 | 조명장치 및 그 장치를 구비한 투영 노광장치 |
| US08/684,656 US5986744A (en) | 1995-02-17 | 1996-07-19 | Projection optical system, illumination apparatus, and exposure apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7205306A JPH0933852A (ja) | 1995-07-19 | 1995-07-19 | 照明装置および該装置を備えた投影露光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0933852A true JPH0933852A (ja) | 1997-02-07 |
Family
ID=16504775
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7205306A Pending JPH0933852A (ja) | 1995-02-17 | 1995-07-19 | 照明装置および該装置を備えた投影露光装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0933852A (ja) |
| KR (1) | KR970007502A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5955243A (en) * | 1997-01-16 | 1999-09-21 | Nikon Corporation | Illumination optical system and method of manufacturing semiconductor devices |
| JP2007150272A (ja) * | 2005-10-26 | 2007-06-14 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | レーザ照射装置及び半導体装置の製造方法 |
| JP2008270571A (ja) * | 2007-04-20 | 2008-11-06 | Canon Inc | 照明光学装置、引き回し光学系、露光装置及びデバイス製造方法 |
| JP2010278431A (ja) * | 2009-05-26 | 2010-12-09 | Asml Holding Nv | 光学コンポーネント上のエネルギ密度が低下したパルスストレッチャー |
| US8891170B2 (en) | 2005-10-26 | 2014-11-18 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser irradiation apparatus and manufacturing method of semiconductor device |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001326171A (ja) * | 2000-05-18 | 2001-11-22 | Canon Inc | 照明装置 |
-
1995
- 1995-07-19 JP JP7205306A patent/JPH0933852A/ja active Pending
-
1996
- 1996-07-11 KR KR1019960027860A patent/KR970007502A/ko not_active Ceased
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5955243A (en) * | 1997-01-16 | 1999-09-21 | Nikon Corporation | Illumination optical system and method of manufacturing semiconductor devices |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR970007502A (ko) | 1997-02-21 |
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