(57)【要約】【課題】マスクに対して長期にわたって露光光の照射を行なっても、照明光学系中の光学部材の劣化を防ぐことができ、長期にわたって安定した露光を実現し得る露光装置を提供する。【解決手段】露光用の光を供給する光源手段１０と、その光源手段１０からの光を所定のパターンが形成されたマスクＭ上へ導く照明光学系とを備え、そのマスクＭのパターンを感光性基板Ｗ上に露光する露光装置において、その照明光学系は、２つのオプティカルインテグレータ３０、５０と、その２つのオプティカルインテグレータ３０、５０を介した光を集光してマスクＭを照明するコンデンサー光学系６とを有し、照明光学系を構成する透過性光学部材の少なくとも１つは、蛍石で構成される。【選択図】  図１
2004172441.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光用の光を供給する光源手段と、該光源手段からの光を所定のパターンが形成されたマスク上へ導く照明光学系とを備え、前記マスクのパターンを感光性基板上に露光する露光装置において、
前記照明光学系は、２つのオプティカルインテグレータと、前記２つのオプティカルインテグレータを介した光を集光して前記マスクを照明するコンデンサー光学系とを有し、
前記照明光学系を構成する透過性光学部材の少なくとも１つは、蛍石で構成されることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記光源手段はパルス光を発振する光源を有することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記光源手段から供給されるパルス光が前記蛍石で構成される透過性光学部材に入射する時の１パルス当たりの光エネルギーをＥＳ（ｍＪ）、前記蛍石で構成される透過性光学部材を通過する光束の断面積をＡＢ（ｃｍ２）とするとき、
ＡＢ＜ＥＳ／［２５（ｍＪ／ｃｍ２）］
の関係を満足することを特徴とする請求項２記載の露光装置。
【請求項４】
前記光源手段はエキシマレーザーを有することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項５】
前記蛍石で構成される透過性光学部材は、エネルギー密度が高い位置に配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項６】
前記蛍石で構成される透過性光学部材は、光束が小さくなる位置に配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項７】
前記蛍石で構成される透過性光学部材は、集光点近傍に配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項８】
前記蛍石で構成される透過性光学部材は、正レンズを有することを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項９】
前記光源手段は、２５０ｎｍ以下の波長の光を供給することを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項１０】
前記マスクのパターンの像を前記感光性基板に投影する投影光学系と、
前記マスクを載置するマスクステージと、
前記感光性基板を載置する基板ステージと、をさらに有し、
前記マスクステージと前記基板ステージとを移動させて、前記マスクのパターンを前記感光性基板に転写することを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０の何れか一項に記載の露光装置を用いて前記マスクのパターンを前記感光性基板に露光することを特徴とする露光方法。
【請求項１２】
所定の波長の光を供給する光源手段と、前記光をマスクへ導く照明光学系と、前記マスクのパターンを感光性基板に投影する投影光学系と、前記光源手段と前記照明光学系との間の光路中に配置された蛍石で構成された光学部材とを有することを特徴とする露光装置。
【請求項１３】
所定の波長の光を供給する光源手段と、前記光をマスクへ導く照明光学系と、前記マスクのパターンを感光性基板に投影する投影光学系とを備え、
前記照明光学系はオプティカルインテグレータを有し、
前記光源手段と前記オプティカルインテグレータとの間の光路中に蛍石で構成された光学部材を配置することを特徴とする露光装置。
【請求項１４】
所定の波長の光を供給する光源手段と、前記光をマスクへ導く照明光学系と、前記マスクのパターンを感光性基板に投影する投影光学系とを備え、
前記照明光学系は、前記照明光学系内に形成された集光位置を挟んで前記光源手段側及び前記マスク側の双方にそれぞれ配置された光学部材を有し、
前記光学部材は蛍石で構成されることを特徴とする露光装置。
【請求項１５】
露光用の光を供給する光源手段と、前記光をマスクへ導く照明光学系と、前記マスクのパターンを感光性基板に投影する投影光学系とを備え、
前記照明光学系は、前記光の角度ずれを補正する光学系を備え、
前記光学系は、蛍石で構成される光学部材を含むことを特徴とする露光装置。
【請求項１６】
前記光学部材は、レンズを有することを特徴とする請求項１２乃至請求項１５の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項１７】
前記光学部材は、エネルギー密度の高い部分に配置されることを特徴とする請求項１２乃至請求項１６の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項１８】
前記光学部材は、光束が小さくなる箇所に配置されることを特徴とする請求項１２乃至請求項１７の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項１９】
前記光学部材は、集光点近傍に配置されることを特徴とする請求項１２乃至請求項１７の何れか一項に記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定のマスクパターンを感光性基板上に転写する露光装置及び露光方法に関するものであり、特に、半導体製造に好適な紫外域の光源を用いた露光装置及び露光方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来においては、例えば、図３に示す如き半導体製造用の露光装置が知られている。図３の（ａ）に示す如く、水銀アーク灯等の光源１からの光束は楕円鏡２により集光された後、コリメータレンズ３により平行光束に変換される。そして、この平行光束は、図３の（ｂ）に示す如く、断面が四角形のレンズ素子４ａの集合体よりなるフライアイレンズ４を通過することにより、これの射出側に複数の光源像が形成される。この光源像位置には、円形状の開口部を有する開口絞り５が設けられている。この複数の光源像からの光束はコンデンサーレンズ６によって集光され、被照射物体としてのマスクＭを重畳的に均一照明する。
【０００３】
以上の照明光学装置によりマスクＭ上の回路パターンは、レンズ７１及び７２よりなる投影光学系７によって、レジストが塗布されたウエハＷ上に転写される。このウエハＷは２次元的に移動するウエハステージＷＳ上に載置されており、図５の露光装置では、ウエハ上での１ショット領域の露光が完了すると、次のショット領域への露光のために、順次、ウエハステージを２次元移動させる所謂ステップアンドリピート方式の露光が行われる。
【０００４】
また、近年においては、マスクＭに対し長方形状又は円弧状の光束を照射し、投影光学系に関して共役に配置されたマスクＭとウエハＷとを一定方向に走査することにより、高いスループットのもとでマスクＭの回路パターンのウエハ上への転写しようとする走査露光方式が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年においては、ウエハ面上により微細なマスクパターン像を転写するために、露光用の光源の出力波長を短波長化することが行われている。例えば、マスクパターンを投影光学系を介してレジストが塗布されたウエハ上に転写する、所謂投影型露光装置では、露光用の光源の出力波長を短波長化することによって投影光学系の解像力を向上させることができる。
【０００６】
しかしながら、より短波長の露光光を出力する光源、例えば紫外線を発振する紫外域のパルス光源を用いた場合には、光の波長が紫外域であることから、紫外線を透過させる光学硝子材料（以下、ガラス材料と称する。）としては、可視域の光を通過させるガラス材料と同じように加工が容易であるという理由から石英ガラスが一般的に用いられている。
【０００７】
しかしながら、紫外光のパルス発振光源等の紫外域の光を発する光源は、高出力であり、特に、光源からの光束をマスクまで導く露光装置の照明光学系においては、光束径が小さくなる箇所が存在し、その箇所でのエネルギー密度が高くなって、照明光学系を構成する石英ガラスに与えられるダメージは相当のものがある。さらに光源の波長が短くなるに従ってエネルギーはさらにあがり、石英ガラスに与えるダメージはより大きくなり、石英ガラスの耐久性の点で問題がある。
【０００８】
また、露光装置においてはウエハ等の基板の１時間当たりの処理枚数を向上させること、即ちスループットを向上させることが望まれており、ウエハ等の基板上での照度を上げるために光源のパワーをより強くする事が有効な手段であるが、照明光学系中での光束径が小さくなる箇所に存在する石英ガラスに対するエネルギー密度が益々高くなり、この石英ガラスの耐久性に関してより問題がより深刻化する。
【０００９】
そこで、本発明は、マスクに対して長期にわたって露光光の照射を行なっても、照明光学系中の光学部材の劣化を防ぐことができ、長期にわたって安定した露光を実現し得る露光装置及び露光方法を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の露光装置は、露光用の光を供給する光源手段と、該光源手段からの光を所定のパターンが形成されたマスク上へ導く照明光学系とを備え、前記マスクのパターンを感光性基板上に露光する露光装置において、前記照明光学系は、２つのオプティカルインテグレータと、前記２つのオプティカルインテグレータを介した光を集光して前記マスクを照明するコンデンサー光学系とを有し、前記照明光学系を構成する透過性光学部材の少なくとも１つは、蛍石で構成されることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２記載の露光装置は、前記光源手段はパルス光を発振する光源を有することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項３記載の露光装置は、前記光源手段から供給されるパルス光が前記蛍石で構成される透過性光学部材に入射する時の１パルス当たりの光エネルギーをＥＳ（ｍＪ）、前記蛍石で構成される透過性光学部材を通過する光束の断面積をＡＢ（ｃｍ２）とするとき、
ＡＢ＜ＥＳ／［２５（ｍＪ／ｃｍ２）］
の関係を満足することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項４記載の露光装置は、前記光源手段はエキシマレーザーを有することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項５記載の露光装置は、前記蛍石で構成される透過性光学部材がエネルギー密度が高い位置に配置されることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項６記載の露光装置は、前記蛍石で構成される透過性光学部材が光束が小さくなる位置に配置されることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項７記載の露光装置は、前記蛍石で構成される透過性光学部材が集光点近傍に配置されることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項８記載の露光装置は、前記蛍石で構成される透過性光学部材が正レンズを有することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項９記載の露光装置は、前記光源手段が２５０ｎｍ以下の波長の光を供給することを特徴とする。
【００１９】
また、請求項１０記載の露光装置は、前記マスクのパターンの像を前記感光性基板に投影する投影光学系と、前記マスクを載置するマスクステージと、前記感光性基板を載置する基板ステージと、をさらに有し、前記マスクステージと前記基板ステージとを移動させて、前記マスクのパターンを前記感光性基板に転写することを特徴とする。
【００２０】
また、請求項１１記載の露光方法は、請求項１乃至請求項１０の何れか一項に記載の露光装置を用いて前記マスクのパターンを前記感光性基板に露光することを特徴とする。
【００２１】
また、請求項１２記載の露光装置は、所定の波長の光を供給する光源手段と、前記光をマスクへ導く照明光学系と、前記マスクのパターンを感光性基板に投影する投影光学系と、前記光源手段と前記照明光学系との間の光路中に配置された蛍石で構成された光学部材とを有することを特徴とする。
【００２２】
また、請求項１３記載の露光装置は、所定の波長の光を供給する光源手段と、前記光をマスクへ導く照明光学系と、前記マスクのパターンを感光性基板に投影する投影光学系とを備え、前記照明光学系はオプティカルインテグレータを有し、前記光源手段と前記オプティカルインテグレータとの間の光路中に蛍石で構成された光学部材を配置することを特徴とする。
【００２３】
また、請求項１４記載の露光装置は、所定の波長の光を供給する光源手段と、前記光をマスクへ導く照明光学系と、前記マスクのパターンを感光性基板に投影する投影光学系とを備え、前記照明光学系は、前記照明光学系内に形成された集光位置を挟んで前記光源手段側及び前記マスク側の双方にそれぞれ配置された光学部材を有し、前記光学部材は蛍石で構成されることを特徴とする。
【００２４】
また、請求項１５記載の露光装置は、露光用の光を供給する光源手段と、前記光をマスクへ導く照明光学系と、前記マスクのパターンを感光性基板に投影する投影光学系とを備え、前記照明光学系は、前記光の角度ずれを補正する光学系を備え、前記光学系は、蛍石で構成される光学部材を含むことを特徴とする。
【００２５】
また、請求項１６記載の露光装置は、前記光学部材がレンズを有することを特徴とする。
【００２６】
また、請求項１７記載の露光装置は、前記光学部材がエネルギー密度の高い部分に配置されることを特徴とする。
【００２７】
また、請求項１８記載の露光装置は、前記光学部材が光束が小さくなる箇所に配置されることを特徴とする。
【００２８】
また、請求項１９記載の露光装置は、前記光学部材が集光点近傍に配置されることを特徴とする。
【００２９】
本発明では、蛍石が高いエネルギー密度に対しても耐久性に富んでいるという物理的な特性に着目し、以上の構成によって、マスクに対して長期にわたって露光光の照射を行なっても、照明光学系中の光学部材の劣化を防ぐことができ、長期にわたって安定した露光を実現し得ることを見出したものである。
【００３０】
特に、露光装置の照明光学系における蛍石化に関する決定手法について述べると、光学部材に照射される光束の有するエネルギー密度は、もともとの光源からの光束の面積比で求めることが出来るので、この手法を用いて照明光学系を設計する段階で、光学部材に照射される光束のエネルギー密度をあらかじめ計算しても良い。この場合、蛍石は照射実験を事前に行ない、耐久性を測っておくことが望ましく、先の計算結果と合計照射時間の予測とから、エネルギー密度の高いところには蛍石を用いて照明光学系を設計することがより望ましい。
【００３１】
このような観点から、本願発明者は、パルス光を供給する光源を用いて、各種のシュミレーション及び各種の実験を行った結果、照明光学系を構成する各光学部材にパルス状の光が入射する時の１パルス当たりの光エネルギーをＥＳ  （ｍＪ）、照明光学系中の各光学部材を通過する光束の断面積をＡＢ  （ｃｍ２）  とするとき、
（１）  ＡＢ  ＜ＥＳ  ／〔２５（ｍＪ／ｃｍ２）〕
の関係を満足する光束の断面積となる位置に配置されている照明光学系中の光学部材を蛍石で構成する事が好ましいことを事を見出した。これにより、露光装置の照明光学系においては、光束径が小さくなる箇所が存在し、その箇所でのエネルギー密度が高くなって、照明光学系を構成する光学部材にダメージを与えるという問題が解消され、耐久性に優れた装置が保証される。
【００３２】
なお、露光装置の照明光学系における耐久性を持たせるためには、上記条件（１）を満足することが望ましいが、上記の条件（１）を満足している箇所の光学部材のみならずそれ以外の箇所の光学部材を蛍石で構成して、照明系全体を蛍石化すれば、露光装置の照明光学系の耐久性をより一層高めることができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態にかかる半導体製造用の露光装置の構成を示すものである。図１における（ａ）はこの実施の形態にかかる露光装置を真上から見た時の構成を示す図であり、（ｂ）は（ａ）の露光装置を横方向から見た時の断面構成を示す図である。以下、この図１を参照しながらについて詳述する。
【００３４】
図１に示す如く、エキシマレーザー等の所定の波長の光を供給する光源１０からは、２２２ｎｍ（ＫｒＣｌ）、２４８ｎｍ（ＫｒＦ）、１９２ｎｍ（ＡｒＦ）、又は１５７ｎｍ（Ｆ２）等の波長を持つほぼ平行な光束が出力され、この時の平行光束の断面形状は矩形状となっている。この光源１０からの平行光束は、所定の断面形状の光束に整形する光束整形部としてのビーム整形光学系２０に入射する。このビーム整形光学系２０は、図１の（ａ）の紙面と垂直方向（図１の（ｂ）の紙面方向）に屈折力を持つ２つのシリンドリカルレンズ（２０Ａ，２０Ｂ）で構成されており、光源側のシリンドリカルレンズ２０Ａは、負の屈折力を有し、図１の（ｂ）の紙面方向の光束を発散させる一方、被照明面側のシリンドリカルレンズ２０Ｂは、正の屈折力を有し、光源側のシリンドリカルレンズ２０Ａからの発散光束を集光して平行光束に変換する。従って、ビーム整形光学系２０を介した光源１からの平行光束は、図１の（ｂ）の紙面方向の光束幅が拡大されて光束断面が所定の大きさを持つ長方形状に整形される。なお、ビーム整形光学系２０としては、正の屈折力を持つシリンドリカルレンズを組み合わせたものでも良く、さらにはアナモルフィックプリズム等でも良い。
【００３５】
さて、ビーム整形光学系２０からの整形された光束は、第１リレー光学系２１に入射する。ここで、第１リレー光学系２１は、２枚の正レンズから成る正の屈折力の前群（２１Ａ，２１Ｂ）と、２枚の正レンズから成る正の屈折力の後群（２１Ｃ，２１Ｄ）とを有しており、第１リレー光学系２１の前群（２１Ａ，２１Ｂ）は、この前群のマスクＭ側（後側）の焦点位置に集光点（光源像）Ｉを形成し、第１リレー光学系２１の後群（２１Ｃ，２１Ｄ）は、その前群（２１Ａ，２１Ｂ）の焦点位置に光源側（前側）の焦点位置が一致するように配置されている。そして、この第１リレー光学系２１は、光源１０の射出面と後述する第１多光源像形成手段としてのオプティカルインテグレータ３０の入射面とを共役にする機能を有している。この第１リレー光学系２１の機能によって、光源１０からの光の角度ずれに伴うオプティカルインテグレータ３０を照明する光束のずれを補正し、光源１０からの光の角度ずれに対する許容度を大きくしている。なお、光源１０からの光を第１多光源形成手段へ導くこの実施の形態にかかる導光光学系は、ビーム整形光学系２０と第１リレー光学系２１とで構成されている。
【００３６】
第１リレー光学系２１を介した光束は、直線状に３列配列された複数の光源像を形成する第１多光源像形成手段としてのオプティカルインテグレータ３０に入射する。このオプティカルインテグレータ３０は、図２（ａ）に示す如く、ほぼ正方形状のレンズ断面を有する複数の両凸形状のレンズ素子３０ａが複数（３列×９行＝２７個）配置されて構成されており、オプティカルインテグレータ３０全体としては長方形状の断面を有している。そして、各々の両凸形状のレンズ素子３０ａは、図１の（ａ）の紙面方向と図１の（ｂ）の紙面方向とで互いに等しい曲率（屈折力）を有している。
【００３７】
このため、オプティカルインテグレータ３０を構成する個々のレンズ素子３０ａを通過する平行光束は、それぞれ集光されて、各レンズ素子３０ａの射出側には光源像が形成される。従って、オプティカルインテグレータ３０の射出側位置Ａ１  には、レンズ素子３０ａの数に相当する複数（３列×９行＝２７個）の光源像が形成され、ここには実質的に２次光源が形成される。
【００３８】
オプティカルインテグレータ３０によって形成された複数の２次光源からの光束は、第２リレー光学系４０によって集光されて、さらに複数の光源像を形成する第２多光源像形成手段としてのオプティカルインテグレータ５０に入射する。このオプティカルインテグレータ５０は、図２（ｂ）に示す如く、長方形状のレンズ断面を有する複数の両凸形状のレンズ素子５０ａが複数（９列×３行＝２７個）に配置されて構成されており、このレンズ素子５０ａは、この素子５０ａの断面形状（縦横比）がオプティカルインテグレータ３０の断面形状（縦横比）と相似となるように構成されている。そして、オプティカルインテグレータ５０全体としては正方形状の断面を有している。また、各々のレンズ素子５０ａは、図１の（ａ）の紙面方向と図１の（ｂ）の紙面方向とで互いに等しい曲率（屈折力）を有している。
【００３９】
このため、オプティカルインテグレータ５０を構成する個々のレンズ素子５０ａを通過するオプティカルインテグレータ３０からの光束は、それぞれ集光されて、各レンズ素子３０ａの射出側には光源像が形成される。従って、オプティカルインテグレータ３０の射出側位置Ａ２  には、正方形状に配列された複数の光源像が形成され、ここには実質的に３次光源が形成される。
【００４０】
ここで、オプティカルインテグレータ５０により形成される正方形状に配列された複数の光源像の数は、オプティカルインテグレータ３０を構成するレンズ素子３０ａの数をＮ個とし、オプティカルインテグレータ５０を構成するレンズ素子５０ａの数をＭ個とするとき、Ｎ×Ｍ個形成される。すなわち、オプティカルインテグレータ３０により形成される複数の光源像が、リレー光学系４０によってオプティカルインテグレータ５０を構成する各々のレンズ素子５０ａの光源像位置に形成されるため、オプティカルインテグレータ５０の射出側位置Ａ２  には、合計Ｎ×Ｍ個の光源像が形成される。
【００４１】
なお、第２リレー光学系４０は、オプティカルインテグレータ３０の入射面位置Ｂ１  とオプティカルインテグレータ５０の入射面位置Ｂ２  とを共役にすると共に、オプティカルインテグレータ３０の射出面位置Ａ１  とオプティカルインテグレータ５０の射出面位置Ａ２  とを共役にしている。この３次光源が形成される位置Ａ２  もしくはその近傍位置には、所定形状の開口部を有する開口絞りＡＳが設けられており、この開口絞りＡＳにより円形状に形成された３次光源からの光束は、集光光学系としてのコンデンサー光学系６０により集光されて被照明物体としてのマスクＭ上をスリット状（長辺と短辺を有する長方形状）に均一照明する。
【００４２】
マスクＭは、マスクステージＭＳに保持され、感光性基板としてのウエハＷはウエハステージに保持されている。そして、マスクステージＭＳに保持されたマスクＭとウエハステージＷＳに載置されたウエハＷとは投影光学系ＰＬに関して共役に配置されており、スリット状に照明されたマスクＭの回路パターン部分が投影光学系ＰＬによってウエハＷ上に投影される。
【００４３】
以上の構成による実際の露光においては、マスクステージＭＳとウエハステージＷＳとは図１（ｂ）に示す如く矢印方向へ互いに反対方向へ移動して、レチクル上の回路パターンがウエハＷ上に転写される。
【００４４】
さて、次に、この実施の形態にかかる照明光学系のレンズ構成について詳述する。図１に示したこの実施の形態において、エキシマレーザー等の光源１０からの光束を引き回す際に、特に、エネルギー密度がかなり高くなる箇所は、第１リレー光学系２１中である。その理由として、エネルギー密度は光束の断面の面積に反比例するため、光束径の小さい光が入射するレンズエレメントのエネルギー密度は高くなる。従って、第１リレー光学系２１は、前群（２１Ａ，２１Ｂ）と後群（２１Ｃ，２１Ｄ）との間の光路中に、光源１０からの全光束の集光点（光源像）Ｉを形成するため、光束断面の面積が小さくなる第１リレー光学系２１における前群の正レンズ２１Ｂ及び後群の正レンズ２１Ｃでのエネルギー密度がかなり高くなる。
【００４５】
そこで、具体的に数値例を挙げてこの実施の形態を説明すると、光源１０は、出力光の光断面積が１．２５ｃｍ２  で１パルス当たりの光エネルギーＥＳ  が１０ｍＪの光を供給し、ビーム整形光学系２０は１．６倍の拡大倍率を有し、第１リレー光学系２１における前群（２１Ａ，２１Ｂ）の焦点距離と第１リレー光学系２１における後群（２１Ｃ，２１Ｄ）の焦点距離はともに１００ｍｍ  であり、第１リレー光学系２１は等倍系で構成されている。そして、正レンズ２１Ｂは、第１リレー光学系２１の前群（２１Ａ，２１Ｂ）により形成される光源像Ｉの位置から光源側に４３．６ｍｍの位置に配置され、正レンズ２１Ｃは、第１リレー光学系２１の前群（２１Ａ，２１Ｂ）により形成される光源像Ｉの位置からマスク側に４３．６ｍｍの位置に配置されている。この場合には、ビーム整形光学系２０を通過した光束の断面積は２．０  ｃｍ２  となり、正レンズ２１Ｂを通過する光束の断面積ＡＢ１は０．３８ｃｍ２  、正レンズ２１Ｃを通過する光束の断面積ＡＢ２は０．３８ｃｍ２  である。ここで、ビーム整形光学系２０及び第１リレー光学系２１を通過する光源１０からの光の光量損失は殆どないため、正レンズ２１Ｂ及び正レンズ２１Ｃに入射する時の光エネルギーＥＳ  はともに１０ｍＪとなる。従って、以上の数値例から、第１リレー光学系２１における前群の正レンズ２１Ｂ及び後群の正レンズ２１Ｃとも上記条件（１）を満足していることが理解される。よって、この実施の形態においては、上記条件（１）を満足する箇所の光束断面積となる正レンズ２１Ｂ及び正レンズ２１Ｃを蛍石で構成しているため、耐久性に優れた構成となっている。
【００４６】
なお、この実施の形態においては、第１リレー光学系２１における前群の正レンズ２１Ｂ及び後群の正レンズ２１Ｃを蛍石で構成しているが、より十分なる収差補正を達成するには、より多数のレンズで第１リレー光学系２１を構成する事が可能である。この場合には、空間的な制約からどうしてもエネルギー密度が高くなる集光点Ｉ近傍に複数のレンズを配置しなければならならないが、この集光点Ｉ近傍に位置するレンズを全て蛍石で構成すれば良い。
【００４７】
従って、図１では、エネルギー密度がかなり高く、第１リレー光学系２１における前群の正レンズ２１Ｂ及び後群の正レンズ２１Ｃでは蛍石で構成しているが、上式の条件を満足する箇所のレンズ等の光学部材に関しては全て蛍石で構成することが好ましい事は言うまでもない。また、第１リレー光学系２１以外にもエネルギーの高い部分例えばオプティカルインテグレータ（３０，５０）なども蛍石を使用するのが好ましく、さらに、光源１０をより高い出力の光を発振するエキシマレーザーを用いる場合には照明系全体を蛍石にすることによってより装置の耐久性を高めることが出来る。
【００４８】
また、本発明の実施の形態においては、第１リレー光学系２１を構成する１部のレンズを蛍石で構成した例を示したが、本発明は、ビーム整形光学系２０及び第１リレー光学系２１を具備しない図３に示した照明光学系のオプティカルインテグレータ４やコンデンサー光学系６とを構成するレンズを蛍石で構成しても良い。この場合にも上記条件（１）を満足することが好ましく、この時の上記条件（１）の光エネルギーＥＳ  は、オプティカルインテグレータ４やコンデンサー光学系６に入射するそれぞれ光束にけられ等による光量損失がある恐れがあるため、オプティカルインテグレータ４やコンデンサー光学系６に入射するそれぞれの光エネルギーとなる。
【００４９】
本発明の実施の形態においてはステップスキャン型露光装置の例を示したが、一括露光型の露光装置でもエネルギー密度の高い部分に蛍石を用いることで照明系の耐久性を増すことが出来るのは言うまでもない。また、本発明の実施の形態においては光源１０としてエキシマレーザーを用いたが、例えば、固体レーザに高調波を用いて２５０ｎｍ  以下の波長としたものを光源として利用しても良い。
【００５０】
【発明の効果】
以上の如く、本発明によれば、被露光体（マスク）に対し長期にわたって高出力の露光光の照射を行なっても、露光装置の照明光学系中の光学部材の劣化を防ぐことができ、長期にわたって安定した露光を実現し得る耐久性に富んだ露光装置が達成できる。また、より高出力の光源を用いたとしても、露光装置の照明光学系中の光学部材の劣化を防ぎならが、高スループットを維持し得る露光が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明による実施の形態にかかる露光装置の構成を示す図であり、（ｂ）は（ａ）の露光装置を横方向から見た時の構成を示す図である。
【図２】（ａ）は図１の第１オプティカルインテグレータ３０の断面形状の様子を示す図であり、（ｂ）は図１の第２オプティカルインテグレータ５０の断面形状の様子を示す図である。
【図３】従来の露光装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１０…エキシマレーザー、２０…ビーム整形光学系、２１…第１リレー光学系、３０、５０…オプティカルインテグレータ、４０…第２リレー光学系、６０…コンデンサー光学系、ＡＳ…開口絞り、ＰＬ…投影光学系
【図１】
2004172441.tif 000003
【図２】
2004172441.tif 000004
【図３】
2004172441.tif 000005