(57)【要約】【課題】本発明は、照明ムラの低減効果が高く、かつＥＵＶ光使用のロッドインテグレータ型照明光学系を提供する。【解決手段】ＥＵＶ光を射出する光源（１１）、中空反射型インテグレータ（１５）、及び結像ミラー（１６）を順に配置し、光源（１１）と中空反射型インテグレータ（１５）との間に、中空反射型インテグレータの入射端に複数の点光源を形成する二次光源生成光学系（１２，１３，１４）が配置される。点光源群によれば、他の条件が同じであり単一の点光源しか形成されない場合と比較すると、照明ムラの低減効果が極めて高い。よって、ＥＵＶ光の光量ロスの低減のために中空反射型インテグレータ１５に対する斜入射角度を比較的浅い全反射角度とし、その結果として中空反射型インテグレータ１５における反射回数が減少しても、照明ムラの低減効果は残る。【選択図】      図１
2004288803.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
極端紫外光を射出する光源、中空反射型インテグレータ、及び結像ミラーを順に配置した照明光学系において、
前記光源と前記中空反射型インテグレータとの間に、
前記中空反射型インテグレータの入射端に点光源群を形成する二次光源生成光学系が配置される
ことを特徴とする照明光学系。
【請求項２】
請求項１に記載の照明光学系において、
前記二次光源生成光学系には、
前記光源から射出する光束を平行光束に変換するコリメータミラーと、射出側の先端部が先細状となった複数の中空管を並列配置してなるキャピラリーアレイとが順に配置されている
ことを特徴とする照明光学系。
【請求項３】
請求項２に記載の照明光学系において、
前記コリメータミラーは、
互いに径及び広がり角度の異なる複数のスカート状の単位ミラーを、その広がり部を射出側に向けた状態で光軸の周りに配置してなる
ことを特徴とする照明光学系。
【請求項４】
請求項３に記載の照明光学系において、
前記単位ミラーの反射面は、
円錐の部分側面の形状をしている
ことを特徴とする照明光学系。
【請求項５】
請求項２〜請求項４の何れか一項に記載の照明光学系において、
前記中空管の射出側の先端部は、
ウォルターＩ型の形状をしている
ことを特徴とする照明光学系。
【請求項６】
請求項２〜請求項４の何れか一項に記載の照明光学系において、
前記中空管の射出側の先端部は、
円錐の部分側面の形状をしている
ことを特徴とする照明光学系。
【請求項７】
請求項２〜請求項４の何れか一項に記載の照明光学系において、
前記中空管の射出側の先端部は、
放物面の形状をしている
ことを特徴とする照明光学系。
【請求項８】
請求項１〜請求項７の何れか一項に記載の照明光学系において、
前記中空反射型インテグレータの入射端及び射出端は、
照明領域と相似形状をしている
ことを特徴とする照明光学系。
【請求項９】
請求項８に記載の照明光学系において、
前記中空反射型インテグレータの入射端及び射出端は、
円弧状をしている
ことを特徴とする照明光学系。
【請求項１０】
請求項８又は請求項９に記載の照明光学系において、
前記二次光源生成光学系と前記中空反射型インテグレータとの間に、
極端紫外光用の複数の中空反射型ファイバを並列配置してなるファイバアレイが配置されている
ことを特徴とする照明光学系。
【請求項１１】
請求項１０に記載の照明光学系において、
前記ファイバアレイの射出端は、
前記中空反射型インテグレータの入射端と略同形同大に整えられている
ことを特徴とする照明光学系。
【請求項１２】
請求項１〜請求項１１の何れか一項に記載の照明光学系において、
前記結像ミラーは、
ポリノミアル非球面の形状をした反射面を少なくとも１つ含む３つ以上の単位ミラーを直列配置してなる
ことを特徴とする照明光学系。
【請求項１３】
請求項１〜請求項１２の何れか一項に記載の照明光学系において、
前記光源が射出する前記極端紫外光は、
波長５０ｎｍ以下の極端紫外光であり、
前記中空反射型インテグレータ、前記結像ミラー、及び前記二次光源生成光学系の各反射面は、
入射光の斜入射角度が全反射角度となる姿勢で配置されている
ことを特徴とする照明光学系。
【請求項１４】
請求項１３に記載の照明光学系において、
前記各反射面は、
Ｒｕ又はＭｏの材料からなり、かつ前記斜入射角度が１５°以下となる姿勢で配置されている
ことを特徴とする照明光学系。
【請求項１５】
反射型の投影光学系と、
請求項１〜請求項１４の何れか一項に記載の照明光学系と
を備えたことを特徴とする投影露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、投影露光装置に搭載されるロッドインテグレータ型照明光学系に関し、特に、光源に極端紫外光（以下、ＥＵＶ光という。）が用いられたものに関する。
また、本発明は、その投影露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体用の投影露光装置に搭載される照明光学系の１つにロッドインテグレータ型照明光学系がある。
ロッドインテグレータ型照明光学系は、照明ムラを低減するための光学素子として、ロッドインテグレータが用いられたものである。
【０００３】
ロッドインテグレータは、入射端側から入射した光を複数回内面反射することによりその射出端に均一な照明状態を実現する。
近年、半導体の集積密度を向上させるため、投影露光装置の露光波長は短波長化される傾向にあり、それに適用される光源としては、水銀のｉ線（波長３６５．０１５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）、Ｆ２エキシマレーザ（波長１５７ｎｍ）などが挙げられる。現在は、ＥＵＶ光、特に波長５０ｎｍ以下のＥＵＶ光を用いることも検討されている。
【０００４】
上述したロッドインテグレータ型照明光学系では、光源を波長５０ｎｍ以下のＥＵＶ光にする場合、その全体を反射型に構成する必要があるので、ロッドインテグレータとして中空反射型にしたもの（本明細書では「中空反射型インテグレータ」という。）が用いられる（例えば、特許文献１の図１、図２，特許文献２の図２に記載されたものなど。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１１０７１３号公報
【特許文献２】
特開２００１−２８３３２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ＥＵＶ光のような短波長の光をロス無く導光するためには、反射面に対する光の斜入射角度（反射面と光とのなす角度）を浅く採る必要がある。
【０００７】
ところが、斜入射角度を浅く採ると、中空反射型インテグレータの入射端から射出端までの距離を長大化しない限りは内面反射の回数を減らさなければならないため、照明ムラの低減効果が低下する。
なお、長大化は、省スペースの妨げになるばかりか、中空反射型インテグレータの製造に困難が生じるので、非現実的である。
【０００８】
そこで本発明は、照明ムラの低減効果が高く、かつＥＵＶ光使用のロッドインテグレータ型照明光学系を提供することを目的とする。
また、本発明は、高性能な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】
請求項１に記載の照明光学系は、極端紫外光を射出する光源、中空反射型インテグレータ、及び結像ミラーを順に配置した照明光学系において、前記光源と前記中空反射型インテグレータとの間に、前記中空反射型インテグレータの入射端に点光源群を形成する二次光源生成光学系が配置されることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の照明光学系は、請求項１に記載の照明光学系において、前記二次光源生成光学系には、前記光源から射出する光束を平行光束に変換するコリメータミラーと、射出側の先端部が先細状となった複数の中空管を並列配置してなるキャピラリーアレイとが順に配置されていることを特徴とする。
請求項３に記載の照明光学系は、請求項２に記載の照明光学系において、前記コリメータミラーは、互いに径及び広がり角度の異なる複数のスカート状の単位ミラーを、その広がり部を射出側に向けた状態で光軸の周りに配置してなることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の照明光学系は、請求項３に記載の照明光学系において、前記単位ミラーの反射面は、円錐の部分側面の形状をしていることを特徴とする。
請求項５に記載の照明光学系は、請求項２〜請求項４の何れか一項に記載の照明光学系において、前記中空管の射出側の先端部は、ウォルターＩ型の形状をしていることを特徴とする。
【００１２】
請求項６に記載の照明光学系は、請求項２〜請求項４の何れか一項に記載の照明光学系において、前記中空管の射出側の先端部は、円錐の部分側面の形状をしていることを特徴とする。
請求項７に記載の照明光学系は、請求項２〜請求項４の何れか一項に記載の照明光学系において、前記中空管の射出側の先端部は、放物面の形状をしていることを特徴とする。
【００１３】
請求項８に記載の照明光学系は、請求項１〜請求項７の何れか一項に記載の照明光学系において、前記中空反射型インテグレータの入射端及び射出端は、照明領域と相似形状をしていることを特徴とする。
請求項９に記載の照明光学系は、請求項８に記載の照明光学系において、前記中空反射型インテグレータの入射端及び射出端は、円弧状をしていることを特徴とする。
【００１４】
請求項１０に記載の照明光学系は、請求項８又は請求項９に記載の照明光学系において、前記二次光源生成光学系と前記中空反射型インテグレータとの間に、極端紫外光用の複数の中空反射型ファイバを並列配置してなるファイバアレイが配置されていることを特徴とする。
請求項１１に記載の照明光学系は、請求項１０に記載の照明光学系において、前記ファイバアレイの射出端は、前記中空反射型インテグレータの入射端と略同形同大に整えられていることを特徴とする。
【００１５】
請求項１２に記載の照明光学系は、請求項１〜請求項１１の何れか一項に記載の照明光学系において、前記結像ミラーは、ポリノミアル非球面の形状をした反射面を少なくとも１つ含む３つ以上の単位ミラーを直列配置してなることを特徴とする。
請求項１３に記載の照明光学系は、請求項１〜請求項１２の何れか一項に記載の照明光学系において、前記光源が射出する前記極端紫外光は、波長５０ｎｍ以下の極端紫外光であり、前記中空反射型インテグレータ、前記結像ミラー、及び前記二次光源生成光学系の各反射面は、入射光の斜入射角度が全反射角度となる姿勢で配置されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項１４に記載の照明光学系は、請求項１３に記載の照明光学系において、前記各反射面は、Ｒｕ又はＭｏの材料からなり、かつ前記斜入射角度が１５°以下となる姿勢で配置されていることを特徴とする。
請求項１５に記載の投影露光装置は、反射型の投影光学系と、請求項１〜請求項１４の何れか一項に記載の照明光学系とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。
［第１実施形態］
図１、図２、図３、図４、図５、図６、図７、図８、図９、図１０に基づいて本発明の第１実施形態について説明する。本実施形態は照明光学系の実施形態である。
【００１８】
図１は、本実施形態の照明光学系の概略構成図である。
この照明光学系は、主に反射型の投影光学系を備えた投影露光装置に適用され、その投影露光装置のレチクル面Ｒを照明するものである。
光源１１は、ＥＵＶ光（以下、波長５０ｎｍ以下のＥＵＶ光とする。）を射出する光源である。
【００１９】
この光源１１としては、効率のよいＸｅをターゲットとして用いたレーザプラズマ光源、又は、放電プラズマ光源などが適用可能である。
特に、放電プラズマ光源は、エネルギー効率が比較的高いので、高いスループットを実現する上で有利である。
照明光学系には、この光源１１の射出側に、コリメータミラー１２、キャピラリーアレイ１３、ファイバアレイ１４、中空反射型インテグレータ１５、結像ミラー１６が順に配置される。
【００２０】
コリメータミラー１２は、複数の単位ミラー１２−１，１２−２，・・・を入射光束に対し並列配置している。
キャピラリーアレイ１３は、複数の中空型ガラス管１３−１，１３−２，・・・を入射光束に対し並列配置している。
ファイバアレイ１４は、ＥＵＶ光用の複数の中空反射型ファイバ１４−１，１４−２，１４−３，・・・を入射光束に対し並列配置している。
【００２１】
結像ミラー１６は、複数の単位ミラー１６−１，１６−２，１６−３，・・・を入射光束に対し直列配置している。
ここで、並列配置とは、入射光束のうち互いに異なる部分光束に対し個別に作用する配置であり、また、直列配置とは、入射光束の全体に対し順に作用する配置である。
【００２２】
コリメータミラー１２の単位ミラー１２−１，１２−２，・・・，キャピラリーアレイ１３の中空型ガラス管１３−１，１３−１２，・・・，ファイバアレイ１４の中空反射型ファイバ１４−１，１４−２，・・・及び、結像ミラー１６の単位ミラー１６−１，１６−２，・・・の各反射面に対する入射光（ここでは、波長５０ｎｍ以下のＥＵＶ光）の斜入射角度は、全反射角度に採られる。
【００２３】
なお、理想的な全反射は反射率１００％の反射であるが、実際には若干の光量ロスは許容せざるを得ない。よって、本明細書では、「全反射」を、「反射率８０％以上の反射」とする。また、入射光が全反射する斜入射角度を特に、「全反射角度」という。
また、各単位ミラーの各反射面には、Ｍｏ又はＲｕの材料が使用される。
【００２４】
図２、図３、図４は、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光の斜入射角度と反射率との関係を示す図である。
図２に示すのはＭｏの反射率、図３に示すのはＲｕの反射率、図４に示すのはＭｏＳｉ２の反射率である。
これらは何れも反射面に使用される代表的な材料であるが、何れも、入射光の斜入射角度が小さいほど反射率が高くなる。
【００２５】
図２、図３、図４によると、Ｍｏの全反射角度は約１５°以下、Ｒｕの全反射角度は約１５°以下、ＭｏＳｉ２の全反射角度は約１０°以下である。
特に、反射率が９０％以上得られる全反射角度は、Ｍｏについては約１０°以下、Ｒｕについては約８°以下、ＭｏＳｉ２については約５°以下である。
つまり、Ｍｏ又はＲｕの全反射角度は、ＭｏＳｉ２の全反射角度と比較すると大きい。
【００２６】
上述したように本実施形態の各反射面には、このようなＭｏ又はＲｕの材料が使用されるので、全反射角度は比較的大きい１５°以下となる。
したがって、各反射面の配置設計の自由度は、他の材料を使用した場合よりも高くなる。
但し、光量ロスよりもｓｐ偏光間の反射率の違いによる強度差が問題となるような場合には、各反射面の一部又は全部にＭｏＳｉ２を用いればよい。
【００２７】
図５は、本実施形態のコリメータミラー１２を説明する図である。
図５（ａ）はコリメータミラー１２を光軸Ｚを含む平面で切断した断面図、図５（ｂ）はコリメータミラー１２の斜視図である。
図５（ａ）に示すように、コリメータミラー１２は、互いに径及び広がり角度の異なる複数のスカート状の単位ミラー１２−１，１２−２，・・・を、その裾部を射出側に向けた状態で光軸Ｚの周りに配置している（図では、単位ミラーの数を３とした。）。
【００２８】
単位ミラー１２−１，１２−２，・・・の各々は、内側に反射面を設けており、光源１１から互いに異なる射出角度で射出した光線を個別に平行光束に変換する。
なお、各光束を平行光束に変換するに当たり、周辺光線を偏向する単位ミラー（つまり径が大きく外側に配置された単位ミラー）ほど、その広がり角度を大きくとる必要がある。
【００２９】
単位ミラー１２−１，１２−２，・・・の反射面の各々の形状は、図５（ａ）（ｂ）にも示すように、円錐の部分側面の形状とされる。
ここで、コリメータミラー１２においては、上述したように各単位ミラー１２−１，１２−２，・・・に対する入射光の斜入射角度θ（図５（ａ）参照）が、全反射角度（ここでは１５°以下）に抑えられなければならない。
【００３０】
しかし、この構成では、コリメータミラー１２における全ての入射光の斜入射角度を全反射角度（ここでは１５°以下）にすることはできない可能性がある。特に、径の大きい単位ミラー（外側に配置された単位ミラー）については、その傾向が強い。
その場合、コリメータミラー１２を図６に示すコリメータミラー１２’のように変形するとよい。
【００３１】
図６は、コリメータミラー１２’を説明する図である。
図６（ａ）はコリメータミラー１２’を光軸Ｚを含む平面で切断した断面図、図６（ｂ）はコリメータミラー１２’の斜視図である。
コリメータミラー１２’の単位ミラー１２−１は、複数の単位ミラー１２−１−１，１２−１−２，・・・を直列配置している（図６では、単位ミラーの数を３とした。）。
【００３２】
単位ミラー１２−１−１，１２−１−２，・・・のそれぞれは、図５に示したコリメータミラー１２の単位ミラー１２−１と同様、スカート状をしており、その反射面が円錐の部分側面の形状をしている。
光源１１側からの入射光は、単位ミラー１２−１−１，１２−１−２，１２−１−３，・・・にて順に反射されることにより光軸Ｚに平行な光線となって射出する。
【００３３】
なお、図６（ａ）では、単位ミラー１２−２，１２−３のそれぞれについても、複数の単位ミラーが直列配置されたものを示した（１２−２−１，１２−２−２，１２−２−３，１２−３−１，１２−３−２，１２−３−３）。
図７は、本実施形態のキャピラリーアレイ１３を説明する図である。
図７（ａ）はキャピラリーアレイ１３を光軸Ｚを含む平面で切断した断面図、図７（ｂ）はキャピラリーアレイ１３の斜視図である。
【００３４】
図７（ａ）（ｂ）に示すとおり、キャピラリーアレイ１３は、複数の中空型ガラス管１３−１，１３−２，・・・を入射光束に対し並列配置している。
中空型ガラス管１３−１，１３−２，・・・は、キャピラリーアレイ１３の入射端１３ｉｎと射出端１３ｏｕｔとが互いに同大の円状となるよう束ねられている。
【００３５】
中空型ガラス管１３−１，１３−２，・・・の各々の射出側の先端部１３−１ｏｕｔ，１３−２ｏｕｔ，・・・のそれぞれは、互いに同じ先細形状をしている。
先端部１３−１ｏｕｔ，１３−２ｏｕｔ，・・・それぞれの形状は、互いに同じウォルターＩ型の形状をしている。
このような先端部１３−１ｏｕｔ，１３−２ｏｕｔ，・・・それぞれの射出側には、互いに同じ開口数ＮＡの点光源群が生成される。
【００３６】
図８は、ウォルターＩ型の形状を説明する図である。
図８に太線の斜線で示すように、ウォルターＩ型の形状は、双曲面の一部と、その双曲面の一方の焦点Ｆ２と同じ位置に焦点を結ぶ放物面の一部との組み合わせからなる。
図９は、本実施形態のファイバアレイ１４を説明する図である。
【００３７】
ファイバアレイ１４は、キャピラリーアレイ１３の射出端１３ｏｕｔの側に形成された点光源群を、中空反射型インテグレータ１５の入射端１５ｉｎ上に中継する。
ファイバアレイ１４を構成する中空反射型ファイバ１４−１，１４−２，・・・は、入射端１４ｉｎ、射出端１４ｏｕｔが互いに異なる形状になるよう束ねられている。ファイバアレイ１４の入射端１４ｉｎは円状に、射出端１４ｏｕｔは後述する中空反射型インテグレータ１５の入射端１５ｉｎと同型同大（ここでは円弧状）に整えられている。
【００３８】
図１０は、本実施形態の中空反射型インテグレータ１５を説明する図である。
中空反射型インテグレータ１５の入射端１５ｉｎ及び射出端１５ｏｕｔは、投影露光装置の露光領域（すなわち照明領域）と同じ形状（ここでは円弧状）をしている。このため、中空反射型インテグレータ１５の外観は、瓦状をしている。この中空反射型インテグレータ１５の後段に配置される結像ミラー１６は、中空反射型インテグレータ１５の射出端１５ｏｕｔをレチクル面Ｒ上に投影する。
【００３９】
また、単位ミラー１６−１，１６−２，・・・の少なくとも１つの反射面の形状は、後述する式（１）により定義される「拡張されたポリノミアル非球面」である。
以上の構成の本実施形態の照明光学系では、中空反射型インテグレータ１５の入射端１５ｉｎに点光源群が形成されるので、他の条件が同じであり単一の点光源しか形成されない場合と比較すると、照明ムラの低減効果が極めて高い。
【００４０】
よって、ＥＵＶ光の光量ロスの低減のために中空反射型インテグレータ１５に対する斜入射角度が全反射角度（ここでは１５°）となるよう設計し、たとえその結果として中空反射型インテグレータ１５における反射回数が減少しても、照明ムラの低減効果は残る。
したがって、この照明光学系では、光源１１にＥＵＶ光を用いているにも拘わらず、照明ムラと光量ロスとの双方の低減が図られる。
【００４１】
このような照明光学系によれば、レチクル面Ｒは高強度のＥＵＶ光により均一照明される。
また、本実施形態の照明光学系では、各反射面に対する斜入射角度を積極的に全反射角度（ここでは１５°）としているので、それら各反射面に多層膜を設ける必要は無い。
【００４２】
また、本実施形態の照明光学系では、コリメータミラー１２の単位ミラー１２−１，１２−２，・・・の反射面を比較的単純な円錐の部分側面の形状としているが、円錐の部分側面は、発散する光束を平行光束に変換するための理想的形状である部分放物面（放物面の一部の面）に似ているだけでなく、その部分放物面よりも単純な曲面である。
【００４３】
したがって、円錐の部分側面が採用されれば、単位ミラー１２−１，１２−２，・・・は、所望の機能を果たしながら薄化可能である。単位ミラー１２−１，１２−２，・・・を薄化すれば、コリメータミラー１２の入射端におけるケラレが低減されるので、光量ロスは、さらに低減される。
さらに、図６に示したコリメータミラー１２’が照明光学系に用いられれば、互いに直列に配置された単位ミラー１２−１−１，１２−１−２，・・・のそれぞれに割り当てられる光線の偏向角度が、直列に配置される単位ミラーが一枚であるとき（図５参照）よりも小さいので、入射光の斜入射角度をそれぞれ確実に全反射角度（ここでは１５°以下）とし、コリメータミラー１２’における光量ロスを確実に抑えることができる。
【００４４】
このコリメータミラー１２’においては、直列に配置される単位ミラーの数を多くした分だけ、各反射の斜入射角度を小さくする（例えば６°程度。その場合の反射率は９０％以上）ことができる。このようにすれば、より高い反射率での全反射が可能である。
また、本実施形態の照明光学系において、キャピラリーアレイ１３には、コリメータミラー１２からの射出光束に含まれる非平行な光線（コリメータミラー１２において平行化され損なったものである。）を除去すると共に、その射出光束に含まれる飛散物（光源１１において発生したものである。）を除去するという機能もある。この機能によれば、照明ムラの低減効果はさらに高まる。
【００４５】
また、キャピラリーアレイ１３の中空型ガラス管１３−１，１３−２，・・・の各々の射出側の先端部１３−１ｏｕｔ，１３−２ｏｕｔ，・・・は、ウォルターＩ型の形状をしているので、上述した光源群が高い精度で生成される。これによっても、照明ムラの低減効果が高まる。
なお、ウォルターＩ型に代えて放物面又は円錐の部分側面の形状を採用しても、一定の精度で光源群を生成することができる。
【００４６】
因みに、本実施形態の照明光学系においては、中空反射型インテグレータ１５に入射させるべき各光束の開口数ＮＡ（基本的には、投影光学系の像側のＮＡを倍率で除した値である。）は十分に小さく、各点光源から射出する光束の開口数ＮＡも十分に小さい。
よって、キャピラリーアレイ１３の中空型ガラス管１３−１，１３−２，・・・の先端部１３−１ｏｕｔ，１３−２ｏｕｔ，・・・の各々に付与されるべき光学的パワーは小さく、その先端部１３−１ｏｕｔ，１３−２ｏｕｔ，・・・の各々の反射で生じる光量ロスは、無視できる程度である。
【００４７】
また、本実施形態の照明光学系においては、そのキャピラリーアレイ１３と中空反射型インテグレータ１５との間にファイバアレイ１４が挿入されているので、生成された当初は円形に分布していた点光源群が、円弧状の領域に中継される。
このようにしてキャピラリーアレイ１３からの射出光の略全部が必要な領域に無駄なく中継されれば、照明光学系の光量ロスはさらに抑えられる。
【００４８】
なお、中空反射型インテグレータ１５の入射端１５ｉｎについては、原理的には露光領域と同じ（ここでは円弧状）でなくてもよい。
但し、中空反射型インテグレータ１５の内面反射を無理なく行わせるために、入射端１５ｉｎの形状は射出端１５ｏｕｔの形状と同じであることが望ましい。
【００４９】
また、結像ミラー１６の単位ミラー１６−１，１６−２，・・・の反射面には、「拡張されたポリノミアル非球面」（式（１）参照）が用いられるので、この結像ミラー１６において不可避的に発生する非点収差は、効率的に除去される。
この結像ミラー１６においては、単位ミラーを３つ程度設けると共に、それらの全ての形状を「拡張されたポリノミアル非球面」（式（１）参照）とすれば、より効率的に非点収差を除去できる。
【００５０】
なお、本実施形態の説明では、反射面に対する入射光の斜入射角度をなるべく小さくすることが望ましいとしたが、そのために単位ミラーを複数化する場合は、反射回数の増加による光量ロスの増加を考慮し、複数の単位ミラーの全体における光量ロスが低減されるように設計がなされる必要がある。
［第２実施形態］
図１１に基づいて本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は投影露光装置の実施形態である。
【００５１】
図１１は、本実施形態の投影露光装置の構成図である。
本実施形態の投影露光装置は、露光ビームとしてＥＵＶ光（例えば波長５０ｎｍ以下のＥＵＶ光）を用いて、ステップ・アンド・スキャン方式により走査露光動作を行う縮小投影型の投影露光装置である。
投影露光装置には、投影光学系２００、及び上述した第１実施形態の照明光学系１００が搭載される。
【００５２】
照明光学系１００は、投影光学系２００の物体面に配置されたレチクル１０２の表面（レチクル面）Ｒを照明する。
投影光学系２００は、レチクル面Ｒにおける反射光束の主光線を、像面側に配置されるウエハ１０上に実質的に垂直に投射する。
【００５３】
投影光学系２００は、物体面側が非テレセントリックで、且つ像面側がテレセントリックであるとともに、複数枚（例えば２〜８枚程度であり、図１１では４枚）の反射ミラー１０６，１０７，１０８，１０９からなる反射系（投影倍率は１／４、１／５、１／６など）である。
投影露光装置には、その他、レチクル１０２を保持するレチクルステージ１０３、ウエハ１０を保持するウエハステージ１１０等が備えられる。
【００５４】
第１実施形態で説明したとおり、照明光学系１００によれば、レチクル１０２は高強度のＥＵＶ光により均一照明される。
したがって、たとえ投影光学系２００が従来と同じ構成であったとしても、投影露光装置は高性能化される。
【００５５】
【実施例】
図１２、図１３、表１、表２、表３、表４、表５、表６に基づいて本発明の実施例について説明する。
【００５６】
本実施例は、上述した第１実施形態の照明光学系におけるコリメータミラー１２、結像ミラー１６の実施例である。
図１２は、本実施例のコリメータミラー１２の構成を示す断面図である。
図１２に示すように、本実施例のコリメータミラー１２は、径の大きい方から順に、単位ミラー１２−１（円錐１），１２−２（円錐２），・・・，１２−１７（円錐１７）の合計１７の単位ミラーからなる。
【００５７】
また、円錐１，円錐２，・・・，円錐１７はそれぞれ、入射側から反射側へ第１ブロック、第２ブロック、第３ブロック、第４ブロックの合計４つのブロックに複数化されている。
表１、表２、表３、表４は、コリメータミラー１２のデータである。表中の数値の単位は、特に指定が無い限り［ｍｍ］である（以下の各表も同様）。
【００５８】
表１、表２、表３、表４には、各円錐の各ブロックのデータを、ブロック毎に示した。表１は第１ブロックの各円錐のデータ、表２は第２ブロックの各円錐のデータ、表３は第３ブロックの各円錐のデータ、表４は第４ブロックの各円錐のデータである。
なお、各表では、各ブロックの各円錐の形状を、２点の座標（Ｚ１，Ｒａｄｉｕｓ１），（Ｚ２，Ｒａｄｉｕｓ２）で示した。
【００５９】
２点の座標（Ｚ１，Ｒａｄｉｕｓ１），（Ｚ２，Ｒａｄｉｕｓ２）は、図１２中円枠内に示すように、光軸Ｚを含む平面（ＹＺ平面）で円錐を切断してできる断面の両端の座標である。
なお、各表中、各円錐の「規格化径高」とは、各円錐の半径（光軸Ｚに垂直な方向の高さ）を、同一ブロック内で最も開き角（光軸と円錐が成す角）の大きいものを１とし、各円錐の開き角をこの最大開き角で割った値である。
【表１】
2004288803.tif 000003
【表２】
2004288803.tif 000004
【表３】
2004288803.tif 000005
【表４】
2004288803.tif 000006
図１３は、本実施例の結像ミラー１６の構成を示す光路図である。
図１３に示すように結像ミラー１６は、中空反射型インテグレータ１５の側から順に、単位ミラー１６−１，１６−２，１６−３の合計３つの単位ミラーを配置している。
【００６０】
各単位ミラー１６−１，１６−２，１６−３の各反射面は、それぞれ光軸に対し１５°ずつ傾斜している。
表５は、この結像ミラー１６のデータである。
因みに、この表５のデータは、ＮＡ＝０．２６、倍率１／４系、露光領域２６×２ｍｍの円弧フィールドの投影光学系に適用される結像ミラー１６についてのデータである。
【００６１】
なお、表５において、光線追跡の方向（面の順序）は実際の光の進行方向とは反対（レチクル面Ｒから中空反射型インテグレータ１５の方向、単位ミラー１６−３，１６−２，１６−１の順）である。
【表５】
2004288803.tif 000007
また、このような結像ミラー１６の単位ミラー１６−１，１６−２，１６−３の各反射面は、それぞれ「拡張されたポリノミアル非球面」からなる。
【００６２】
ポリノミアル非球面の定義式は、式（１）で表される。
【数１】
2004288803.tif 000008
式（１）において「ｚ」は、非球面の光軸方向のＳａｇ量である。
式（１）の第２項のｘｙ多項式が、非球面成分によるｓａｇ量である。この第２項を、以下では「非球面成分によるｓａｇ量」と称す。
【００６３】
式（１）において「ｉ」はｘｙ多項式中の項Ｅｉ及びその係数Ａｉの番号である。
ここで、規格化半径ρを、「非球面成分によるｓａｇ量が係数Ａｉと等しくなる位置の実座標（Ｘ，Ｙ）の径方向成分ｒの値」で定義すると、例えば、規格化半径ρ＝１００ｍｍであり、ｘｙ多項式のｙ８の項Ｅｊの係数Ａｊ＝４であるとき、実座標Ｙ＝１００ｍｍで表される位置の非球面成分によるｓａｇ量は、Ａｊ×（Ｙ／ρ）ｍ＝４ｍｍである。
【００６４】
また、規格化半径ρ＝１００ｍｍであり、ｘｙ多項式のｙ８の項Ｅｊの係数Ａｊ＝４であるとき、実座標Ｙ＝７５ｍｍで表される位置の非球面成分によるｓａｇ量は、Ａｊ×（Ｙ／ρ）ｍ＝０．４００４５２ｍｍである。
表６は、結像ミラー１６の各反射面の非球面データ（ｘｙ多項式の各係数）である。
【００６５】
因みに、この表６のデータは、ＮＡ＝０．２６、倍率１／４系、露光領域２６×２ｍｍの円弧フィールドの投影光学系に適用される結像ミラー１６についてのデータである。
【００６６】
なお、表６において、ＸｎをＸｎ、ＹｍをＹｍと示した。
また、表６において、光線追跡の方向（面の順序）は実際の光の進行方向とは反対（レチクル面Ｒから中空反射型インテグレータ１５の方向、単位ミラー１６−３，１６−２，１６−１の順）である。
【表６】
2004288803.tif 000009
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したとおり本発明によれば、照明ムラの低減効果が高く、かつＥＵＶ光使用のロッドインテグレータ型照明光学系が実現する。
【００６８】
また、本発明によれば、高性能な投影露光装置が実現する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の照明光学系の概略構成図である。
【図２】波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光の斜入射角度と反射率との関係（Ｍｏについて）を示す図である。
【図３】波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光の斜入射角度と反射率との関係（Ｒｕについて）を示す図である。
【図４】波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光の斜入射角度と反射率との関係（ＭｏＳｉ２について）を示す図である。
【図５】第１実施形態のコリメータミラー１２を説明する図である。
【図６】第１実施形態のコリメータミラー１２’を説明する図である。
【図７】第１実施形態のキャピラリーアレイ１３を説明する図である。
【図８】ウォルターＩ型の形状を説明する図である。
【図９】本実施形態のファイバアレイ１４を説明する図である。
【図１０】本実施形態の中空反射型インテグレータ１５を説明する図である。
【図１１】第２実施形態の投影露光装置の構成図である。
【図１２】実施例のコリメータミラー１２の構成を示す断面図である。
【図１３】実施例の結像ミラー１６の構成を示す光路図である。
【符号の説明】
１１  光源
１２  コリメータミラー
１３  キャピラリーアレイ
１４  ファイバアレイ
１５  中空反射型インテグレータ
１６  結像ミラー
１２−１，１２−２，・・・，１６−１，１６−２，・・・  単位ミラー
１３−１，１３−２，・・・  中空型ガラス管
１４−１，１４−２，・・・  ＥＵＶ光用の中空反射型ファイバ
Ｒ  レチクル面
１００  照明光学系
２００  投影光学系
１０２  レチクル
１０３  レチクルステージ
１０６，１０７，１０８，１０９  反射ミラー
１０  ウエハ
１１０  ウエハステージ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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