(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を、スリットによることなく光の進路を変更することにより、被照射面を円弧状に照射する光に変換する変換光学装置を含み、
前記変換光学装置は、円柱の一部をなす凸曲面を有しかつ前記光源からの光を前記円柱の母線と平行の線状に集束させる集光レンズを有する集光装置を備える発散装置であって前記光を所定の面内で発散する発散光に変換する発散装置と、内面の少なくとも１部に反射面が形成された円錐ミラーであって前記発散光の少なくとも一部を前記反射面で受けて円弧状の光として反射する位置に前記円錐ミラーの中心軸線が前記所定の面に垂直になるように配置された円錐ミラーを備える反射装置とを含む、照明光学装置。
【請求項２】
前記発散光は板状光束の平行光であり、前記円弧状の光は円弧帯状の光の照射軌跡を前記被照射面に形成する、請求項1に記載の装置。
【請求項３】
前記円錐ミラーは、該円錐ミラーの中心軸線が前記発散光の該発散の起点の少なくとも近傍を通るように配置されている、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記集光装置は、さらに、前記集光レンズに入射する光束の輝度分布を均一にするために、円柱の一部をなす曲面を有する副レンズを複数配列して形成されたレンズアレイを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
光源からの光をスリットによることなく光の進路を変更することにより、被照射面を円弧状に照射する光に変換する変換光学装置を含み、
前記変換光学装置は、光を通過させる必要のない部分に光透過防止部材を有し、曲面を有する環の一部分をなしかつ前記光源からの光を前記環の一部の円弧状に集束させる部分環状レンズを備える集光装置を含む、照明光学装置。
【請求項６】
前記集光装置は、前記部分環状レンズの前記光源側に、それぞれ複数のレンズからなるレンズアレイが光軸方向に少なくとも２つ配列されている、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記集光装置は、前記部分環状レンズの前記光源側に、光源側からの光を均一な強度分布の光に変換するロッド状の導光部材と該導光部材からの光を略平行光に変換するコリメータレンズとが光軸方向にこの順に配列されている、請求項５に記載の装置。
【請求項８】
光源からの光を、スリットによることなく光の進路を変更することにより、被照射面を円弧状に照射する光に変換する変換光学装置を含み、
前記変換光学装置は、外面に円錐面を有する円錐プリズムであって前記光源からの光を前記円錐面で屈折させて円弧帯の少なくとも一部をなすように発散させる発散光に変換する円錐プリズムと、
前記円錐プリズムからの円弧帯の少なくとも一部をなすように発散させる発散光が入射する側が平面で、光が出る側が球面の一部をなす平凸レンズで略平行光に変換するコリメータレンズとを含む、照明光学装置。
【請求項９】
光源からの光を、スリットによることなく光の進路を変更することにより、被照射面を円弧状に照射する光に変換する変換光学装置を含み、前記変換光学装置は、内面の少なくとも１部に反射面を有し前記光源からの光を前記反射面で反射させて発散光に変換する円錐反射鏡と、前記円錐反射鏡からの光を略平行光に変換するコリメータレンズとを含む、照明光学装置。
【請求項１０】
光源と、前記光源からの光を変換する、請求項９に記載の前記照明光学装置と、前記照明光学装置からの光が照射される露光用マスクを支持するマスク支持装置と、前記露光用マスクのパターン像が記録される被露光物を支持する被露光物支持装置と、前記被露光物面に光を結像させる結像光学装置と、前記結像光学装置からの光の結像位置に対して前記マスク支持装置と前記被露光物支持装置とを光軸と直交する方向に、同期させて移動させる走査装置とを含み、前記露光用マスクに形成されたパターン像を走査により被露光物に記録する、走査型の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源からの光を円弧状に照射する照明光学装置に関し、特に、半導体集積回路や液晶表示装置等の製造においてフォトリソグラフィ工程で用いる走査型の露光装置に用いることができる照明光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
露光装置として、走査型のミラー投影露光装置がある。この露光装置においては、露光用マスク及び被露光物を照明光学系及び結像光学系に対して相対的に移動させながら露光用マスクの露光用パターンの１部を被露光物にミラー投影することにより被露光物への露光領域が走査するようにして、露光パターン全体の露光を行う。
【０００３】
このようなミラー投影露光装置において、被露光物への結像のための結像光学系は、該光学系の軸線と同軸の円弧状の狭い領域でのみ無収差となる。結像光学系のこの無収差の円弧状領域を用いて被露光物への露光領域を円弧状にするために、光源からの光を露光用マスクに照射する照明光学系に、露光用マスクに照射される照明光束の断面形状を円弧状にする円弧状スリットを用いることが提案されている（例えば特開平７−９４４０４号公報等）。
【０００４】
このような円弧状スリットを有する照明光学装置においては、光源からの光は、例えば断面が略長方形の均一な強度分布の光束に変換された後、前記した円弧状スリットを経て円弧状の光束に整形されて、均一な強度分布の円弧状の照明光に変換され、この円弧状の照明光が露光用マスクに照射される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような照明光学装置では、円弧状スリットを通過した光のみが露光用マスクに達するので、円弧状スリットで遮蔽されて露光用マスクに達しない光は露光用マスクへの照射に寄与しない。このことから、露光用マスクに達する照明光の強度は光源光の強度と比べて小さい。したがって、露光用マスクを経て被露光物に達する被露光物への露光光の強度は光源光の強度と比べて小さい。
【０００６】
このため、円弧状スリットを有する照明光学装置を用いる露光装置においては、光源光に対する露光光の強度の減少により露光に要する時間が長くなるという不都合があった。また、露光光の強度の減少を補完するためにさらに大きな強度の光源光を有する光源装置を作製することはより困難になるため、光源装置の費用や光源装置の寸法が増大するという不都合もあった。
【０００７】
本発明の目的は、光源光に対して強度の減少が小さく、均一な強度分布の円弧状の照明光を得ることにある。
【０００８】
【課題を解決する解決手段、作用及び効果】
本発明に係る照明光学装置は、いずれも、光源からの光を、スリットによることなく光の進路を変更することにより、被照射面に円弧状に照射される光に変換する変換光学装置を含む。
【０００９】
そのような照明光学装置においては、光源からの光は、その進路が非遮蔽で変更され、被照射面に円弧状に集束するように導かれる。これにより、光源からの光は、遮蔽による光の進路妨害を受けることなく、被照射面に向かって円弧状に集束するように進むことができる。したがって、従来技術のように光を遮蔽した結果該光が円弧状に整形されるような場合と比べて、そのような遮蔽による光の強度の減少が回避され、均一な強度分布の円弧状の照射光を得ることができる。
【００１０】
本発明に係る第１の照明光学装置において、前記変換光学装置は、円柱の一部をなす凸曲面を有しかつ前記光源からの光を前記円柱の母線と平行の線状に集束させる集光レンズを有する集光装置を備える発散装置であって、前記光を前記集光レンズに通して所定の面内で発散する発散光に変換する発散装置と、内面の少なくとも１部に反射面が形成された円錐ミラーであって前記発散光の少なくとも一部を前記反射面で受けて円弧状の光として反射する位置に前記円錐ミラーの中心軸線が前記所定の面に垂直になるように配置された円錐ミラーを備える反射装置とを含む光源からの光を、該光を非遮蔽で進路を変更させることにより被照射面に円弧状に照射する光に変換する変換光学装置を含む。前記光が板状光束の平行光であると、その円弧状の光は、円弧帯状の光の照射軌跡を前記被照射面に形成する。
【００１１】
前記円錐ミラーは、該円錐ミラーの中心軸線が前記発散光の該発散の起点の少なくとも近傍を通るように配置されていてもよい。
【００１２】
前記集光装置は、さらに、前記集光レンズに入射する光束の輝度分布を均一にするために、円柱の一部をなす曲面を有する副レンズを複数配列して形成されたレンズアレイを備えていてもよい。
【００１４】
本発明に係る第２の照明光学装置において、前記変換光学装置は、光を通過させる必要のない部分に光透過防止部材を有し、曲面を有する環の一部分をなしかつ前記光源からの光を前記環の一部の円弧状に集束させる部分環状レンズを備える集光装置を含む。そのような変換光学装置は、光源からの光を前記部分環状レンズにより被照射面に円弧状に照射する光に変換する。
【００１５】
前記集光装置は、前記部分環状レンズの前記光源側に、それぞれ複数のレンズからなるレンズアレイが光軸方向に少なくとも２つ配列されていてもよい。
【００１６】
前記集光装置は、前記部分環状レンズの前記光源側に、光源側からの光を均一な強度分布の光に変換するロッド状の導光部材と該導光部材からの光を略平行光に変換するコリメータレンズとが光軸方向にこの順に配列されていてもよい。
【００１７】
前記変換光学装置は、好ましくは、少なくとも１部に円錐面を有し前記光源からの光を前記円錐面で屈折させて発散光に変換する円錐プリズムと、前記円錐プリズムからの光を略平行光に変換するコリメータレンズとを含むことができる。そのような変換光学装置は、光源からの光を前記円錐プリズム及び前記コリメータレンズにより被照射面に円弧状に照射する光に変換する。
【００１８】
本発明に係る第３の照明光学装置において、前記変換光学装置は、外面に円錐面を有し前記光源からの光を前記円錐面で屈折させて円弧帯の少なくとも一部をなすように発散させる発散光に変換する円錐プリズムと、
前記円錐プリズムからの円弧帯の少なくとも一部をなすように発散させる発散光が入射する側が平面で、光が出る側が球面の一部をなす平凸レンズで略平行光に変換するコリメータレンズとを含む。そのような変換光学装置は、光源からの光を前記円錐プリズム及び前記コリメータレンズにより被照射面に円弧状に照射する光に変換する。
【００１９】
本発明に係る第４の照明光学装置において、前記変換光学装置は、好ましくは、内面の少なくとも１部に反射面を有し前記光源からの光を前記反射面で反射させて発散光に変換する円錐反射鏡と、前記円錐反射鏡からの光を略平行光に変換するコリメータレンズとを含むことができる。そのような変換光学装置は、光源からの光を前記円錐プリズム及び前記コリメータレンズにより被照射面に円弧状に照射する光に変換する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１を参照するに、照明光学装置１０は、光源（図示しない）からの光１２を、その進路を非遮蔽で（光束の一部をスリットで遮ることなく）変更することにより、被照射面１４に円弧状に照射する光１６に変換する変換器１８を含む。
【００２１】
照明用の光源として、ｉ線、ｇ線及びｈ線を含む光を発する超高圧水銀灯や、ＡｒＦガス、ＫｒＦガス、Ｆ２ガス等を成分とするエキシマレーザ等の各種のレーザを用ることができる。各実施例においては、これらの光源より選択して光源として用いた。
【００２２】
変換器１８は、曲面２０と平面２２とを有し入射光を集光する第１のレンズ２４を備える集光器２６と、反射面２８を有する円錐ミラー３０を備える反射器３２とを含む。第１のレンズ２４として、いわゆるシリンドリカルレンズを用いることができる。
【００２３】
第１のレンズ２４の曲面２０は、仮想の中心軸線３４からＲだけ離れかつ中心軸線３４と平行な仮想の母線３６を中心軸線３４の周りに回転させたときに、母線３６が形成する円柱面の一部である。また、第１のレンズ２４の平面２２は、中心軸線３４に平行な面すなわち母線３６に平行な面である。略平行光である光１２が平面２２にほぼ垂直に入射するように、第１のレンズ２４はその位置を調整されている。
【００２４】
図示しない光源光は、図示しないレンズ光学系により非遮蔽で変形されることにより、断面形状が第１のレンズ２４の平面２２の形状に近い長楕円形状をなす板状光束の略平行光１２に変換される。
【００２５】
光１２は、平面２２で第１のレンズ２４に入射し、第１のレンズ２４内を通って曲面２０より出て集光される。より詳細には、第１のレンズ２４を経た光３８は、板状光束の略平行光１２の厚さとしての寸法Ｄに対応する長さ寸法を有する仮想の線Ｌの近傍に、母線３６と平行に略線状に集光される。光３８は、集光した後、仮想の線Ｌの近傍を発散の起点として光４０として発散する。光４０は、前記の寸法Ｄに対応する厚さ寸法の扇形板状の光束として発散する。
【００２６】
光１２が板状光束の略平行光であることから、第１のレンズ２４を経た光３８は、板状光束１２の厚さ方向とほぼ直角かつ板状光束１２の光軸とほぼ平行な面内で進んで集束し、該面内で光４０として発散する。したがって、板状光束１２に対して相対的に傾斜する面内で進む光の発生が抑制される。
【００２７】
第１のレンズ２４を経た光に、板状光束１２に対して相対的に傾斜する面内で進む光が含まれる場合において、光１６によって被照射面１４に形成される円弧Ａの大きさが相対的に大きくないときは、そのような傾斜する面内で進む光の影響を無視することができる。
【００２８】
反射面２８は、円錐ミラー３０の内面に形成されており、円錐の内面の少なくとも１部をなしている。円錐ミラー３０は、中心軸線４２が第１のレンズ２４の母線３６と平行になるように傾きを調整されている。また、円錐ミラー３０は、発散した光４０が被照射面１４に到達するように発散光４０を反射面２８で反射することができる位置に、円錐ミラー３０の中心軸線４２が発散光４０の該発散の起点である線Ｌの少なくとも近傍を通るように配置されている、
【００２９】
光４０は、反射面２８上の円Ｃに到達して、円Ｃの円弧形状に対応して反射面２８で反射される。反射面２８で反射された光１６は、被照射面１４を円弧Ａの形状に照射する。円錐ミラー３０の勾配φは４５度が最も好ましい。
【００３０】
図１において、第１のレンズ２４の曲面２０は、円柱の一部すなわち断面が円形の一部であるとしたが、収差を少なくするために非円形の形状であってもよい。また、第１のレンズ２４は、光の入射側を平面形状及び光の出射側を凸面形状としたが、この逆であってもよく、両側とも凸面形状としてもよい。
【００３１】
また、図１において、被照射面１４に形成される円弧帯状の光の照射形状に関して、必要によりその幅寸法を均一でないものとするために、曲面２０又は反射面２８は、その曲率等の変更により形状を適宜に変更することができる。
【００３２】
図２を参照するに、図１に示す集光器２６に代えて、集光器４４を用いてもよい。図２に示す実施例においては、光源光としてレーザビーム等の光ビームを用いることができる。
【００３３】
集光器４４は、第１のレンズ２４に加えて、さらに、第１のレンズ２４より光源側に配置された第２のレンズ４６と、第２のレンズ４６より第１のレンズ２４側に配置された複数の第３のレンズ４８からなるレンズアレイ５０と、レンズアレイ５０と第２のレンズ４６との間に配置された第４のレンズ５２と、レンズアレイ５０より第１のレンズ２４側に配置された第５のレンズ５４とを備える。
【００３４】
第２のレンズ４６は、光源からの光ビーム５６が入射する側が円柱の一部をなす曲面５８に形成され、光ビーム５６が通過する側が光軸Ｘ１に対してほぼ垂直の平面６０に形成されている。光ビーム５６は、第２のレンズ４６を経て光６２として発散され、第４のレンズ５２に入射する。
【００３５】
レンズアレイ５０は、第１のレンズ２４より小さい寸法の第３のレンズ４８を複数配列して形成されたレンズ群である。
【００３６】
第４のレンズ５２を経た光６４は、第３のレンズ４８を経て光６６として、第５のレンズ５４に入射する。第５のレンズ５４を経た光６８は、第１のレンズ２４に入射する。第１のレンズ２４を経た光は、図１に示すような反射器３２に進む。
【００３７】
図２において、レンズアレイ５０と第４のレンズ５２と第５のレンズ５４とでホモジナイザを構成し、これによりレーザ光の強度分布の均一化が促進される。
【００３８】
図２に示すようなホモジナイザにおいては、該ホモジナイザを経たレーザ光は平行度に乱れを生じており、このような乱れは、図１に示す被照射面１４に形成された円弧Ａの像が不鮮明になる、いわゆる像がぼける原因になり、円弧Ａの寸法精度に影響する。
【００３９】
しかし、第５のレンズ５４を経た所定の光Ｎと光軸Ｘ１との角度すなわちホモジナイザの発散角をθ（図２に示す角度θ）、図１に示す円Ｃの半径をＲＣ、レンズ２４の主点と前記した仮想線Ｌの近傍の集光点（発散の起点）との距離をＬＲとし、以下の式（１）を満たすように、θ、ＬＲ、ＲＣの少なくとも１つの値を適切な値にすることにより、円弧Ａの像はぼけの少ない鮮明な像となり、円弧Ａの所定の寸法精度が得られる。
【００４０】
【数１】
0003984821.tif 000002
【００４１】
ここで、式（１）は、ＲＣの値がＬＲ×sinθの値に比べて十分に大きい（すなわち、ＬＲ×sinθの値がＲＣの値に比べて十分に小さい。）ことを表している。ＲＣとＬＲ×sinθとの相違の程度は、必要な寸法精度に依存する。
【００４２】
図３を参照するに、図１に示す集光器２６、図２に示す集光器４４に代えて、光発散用の変換器７０を用いてもよい。変換器７０は、外面の少なくとも１部に反射面７２が形成された円錐ミラー７４を備える発散器７６を含む。光源からの光７８は、コリメータレンズ８０を経て、ほぼ円形の断面を有する略平行光８２として進む。コリメータレンズ８０の適宜な選択により、光源として種々の光源を用いることができる。円錐ミラー７４は、中心軸線が光軸Ｘ２の延長線上にあるように配置されている。
【００４３】
また、図３において図示を省略しているが、図３に示す実施例においては、照明光学装置は、図１に示す円錐ミラー３０と同様の第２の円錐ミラーを備える反射器を含む。第２の円錐ミラーは、発散器７６からの発散光を反射することができる位置に、第２の円錐ミラーの中心軸線が円錐ミラー７４の中心軸線の少なくとも近傍を通るように配置されている。
【００４４】
光８２は、円錐ミラー７４の反射面７２で反射されて、光源からの光の光軸Ｘ２に対してほぼ垂直な面Ｐ内で、光８４として放射状に発散される。このように、ほぼ円形の断面を有する略平行光８３が円錐形状の反射面７２で反射され、発散されるので、発散光８４の強度分布が均一になる。発散光８４は、図１に示す円錐ミラー３０と同様の第２の円錐ミラーに入射し、第２の円錐ミラーで反射されて、被照射面に円弧状に照射される。
【００４５】
図１、図２、図３に示す実施例において、被照射面に形成される光の照射形状をより輪郭の明確な円弧状にするために、さらに好ましくは、光の進行方向をそろえることがより容易な特性を有するレーザ光源を用いることができる。
【００４６】
また、図１、図２に示す実施例において発散光を光源光の光軸とほぼ平行な面内で発散する光とし、図３に示す実施例において発散光を光源光の光軸とほぼ垂直な面内で発散する光とした。しかし、光源光の光軸と発散光の発散面との関係はこれらに限定されず、光源光の光軸に対して所定の面内で発散する発散光が形成されればよい。
【００４７】
図４を参照するに、本発明に係る照明光学装置に用いられる変換光学装置の他の実施例において、変換器８６は、環状レンズ８８を備える集光器９０を含む。環状レンズ８８は、その断面が円弧の少なくとも１部をなしており、そのような断面形状の曲面９２を有する。
【００４８】
環状レンズ８８の中央開口部には、光の透過を防止する防止部材９４が形成されている。防止部材９４は、中央開口部に達した光が被照射面に照射されることを防止するために、光を透過しない材料で形成されている。
【００４９】
防止部材９４に入射した光が防止部材９４で反射すると、その反射光がさらに他の部分で反射して被照射面に至る現象が誘起される。このような現象を回避するために、防止部材９４を、反射を防ぐ材料を用いて形成することは、さらに好ましい。
【００５０】
光源からの光束Ｆは、環状レンズ８８を経て、光９６として、環状レンズ８８の中心軸線Ｍの周りに周方向に曲線Ｃ２状に集光される。
【００５１】
図４において、曲線Ｃ２を閉曲線すなわち円で示す。曲線Ｃ２を所定の中心角すなわち開き角αを有する円弧状すなわち扇形とするときは、そのような扇形に形成した環状レンズ８８を用いる。他の方法として、環状レンズ８８の、光の入射を必要としない部分を光透過防止部材で覆ってもよい。さらに他の方法として、環状レンズ８８の、光の入射を必要としない部分に光透過防止膜を形成してもよい。
【００５２】
環状レンズ８８への入射光Ｆが散乱光であっても、散乱程度に応じた円弧状の像Ｃ２が被照射面に形成されるので、レーザ以外の光源を用いることができる。また、光Ｆの強度分布が均一でなくても、その強度分布が環状レンズ８８の中心軸線Ｍに関して回転対称となるような分布態様であれば、円弧状の像Ｃ２は均一な強度分布を有する。環状レンズ８８の曲面９２の曲率を変更することで、照明光学装置の照明系のＮＡ（開口数）を変更することができる。
【００５３】
図４に示す実施例に関して、図５から図７を参照してより具体的に説明する。環状レンズ８８として、図５に断面斜視図で示す環状レンズを用いている。このレンズにおいて、外径は３００ｍｍ、環の断面における幅は１００ｍｍである。環の断面における曲率半径ｒは１００ｍｍである。屈折率ｎは１．５０である。環状レンズ８８の焦点距離ｆは式ｆ＝ｒ／（ｎ−１）で計算することができ、その値は２００ｍｍである。
【００５４】
図６（ａ）を参照するに、光源９８として、ｇ線、ｈ線、ｉ線を含む光を発する超高圧水銀灯を用いている。光源９８からの光１００は、コリメータレンズ１０２を経て略平行光１０４として環状レンズ８８に入射する。
【００５５】
環状レンズ８８は、防止部材９４により、中央開口部分での光の透過が防止されている。図６（ａ）に示す例においては、光１０４が環状レンズ８８の中心軸線の周りの開き角１２０度の範囲を通過するように、環状レンズ８８は、光１０４を通過させる必要のない所定の表面に光透過防止膜１０６が形成されている。
【００５６】
環状レンズ８８を経た光１０８は、被照射物１１０の面１１２に、円弧状の曲線Ｃ３の形状に集束される。図６（ｂ）に示すように、被照射物１１０の面１１２に円弧状の照射パターン１１８の光が照射される。
【００５７】
図７に示すように、円弧状の照射パターン１１８は、開き角１２０度、パターン幅１０ｍｍ、走査幅１７３ｍｍ、走査方向の長さ５０ｍｍであるパターン１１８として形成された。
【００５８】
図７に示す円弧状パターンにおいては、光の利用効率を以下のように計算することができる。コリメータレンズ１０２に入射した光の量をＱｓ、被照射物１１０の面１１２に照射された光の量をＱｍとすると、光量比Ｑｍ／Ｑｓを百分率で表した光の利用効率η（単位は％）は、以下の式（２）になる。
【００５９】
【数２】
η（％）＝１００×（Ｑｍ／Ｑｓ）＝１００×Ｔ１×Ｔ２×ｋ×ｐ・・・（２）
【００６０】
ここで、Ｔ１はコリメータレンズ１０２の光透過率、Ｔ２は環状レンズ８８の光透過率、ｋは環状レンズ８８の中央開口部に起因する損失に係る係数、ｐは環状レンズ８８の光透過防止膜１０６が形成されていない光透過部分の開き角と全周角（３６０度）との比を表す。
【００６１】
具体的に、Ｔ１＝０．９０、Ｔ２＝０．９０、ｋ＝７／８、ｐ＝１２０度／３６０度＝１／３として、式（２）を計算すると、以下の式（３）になる。
【００６２】
【数３】
η（％）＝１００×（Ｑｍ／Ｑｓ）
＝１００×Ｔ１×Ｔ２×ｋ×ｐ
＝１００×０．９０×０．９０×（７／８）×（１／３）
≒２４（％）・・・（３）
【００６３】
コリメータレンズ１０２及び環状レンズ８８の吸収や反射等を無視することができる程度に抑制することにより透過率Ｔ１、Ｔ２を１００として、光の利用効率ηを約２９（％）にすることができる。また、環状レンズ８８の中央開口部の占める比率を減少させれば、さらに光の利用効率が向上する。
【００６４】
比較のため従来のスリットを用いたときの光の利用効率を計算する。照射パターン１１８をスリットとして形成したときは、１７０ｍｍ×５０ｍｍの矩形面積Ｓｒに照射された光のうち、円弧状パターン１１８と同じ面積Ｓａのスリットを通過した光のみが照射に寄与する。矩形面積Ｓｒに対するスリットの面積Ｓａの比を百分率で表した値が光の利用効率であり、単純な幾何学的計算により、光の利用効率は約２３％になる。
【００６５】
したがって、光の利用効率に関して、環状レンズを用いた場合には、従来のスリットを用いた場合と比べてより高い光の利用効率が得られる。
【００６６】
図４から図７においては、１つの環状レンズ８８を用いるとしているが、複数の環状レンズを用いてもよく、複数の環状レンズを用いることにより、収差をより低減して円弧像Ｃ２をさらに細くすることができる。また、環状レンズの断面形状は、上記の実施例に限定されない。
【００６７】
また、図４から図７においては、閉じた円環状のレンズ８８としているが、環の部分をなす部分環状レンズとしてもよい。
【００６８】
図８を参照するに、集光器９０は、環状レンズ８８の光源側に、光軸方向に少なくとも２つ配列されたレンズアレイ１２０、１２２を備えてもよい。レンズアレイ１２０、１２２は、正方格子状配列のレンズアレイや、蜂の巣状いわゆるハニカム状配列のレンズアレイを用いることができる。
【００６９】
ハニカム状配列のレンズアレイを用いれば、正方格子状配列のレンズアレイを用いる場合と比べて、レンズアレイは断面形状がより円形になる。したがって、レンズアレイを経た光束はより円形の断面形状を有し、有効に環状レンズ８８に入射することができる。
【００７０】
図８において、光源からの光１２４は、レンズアレイ１２０、１２２を経ることにより、強度分布が均一化された光として進み、中間面１２６に配置された環状レンズ８８に入射する。一般的に光軸近傍の最も強い光エネルギーを光路の周辺側に分散できるので、均一な強度分布の照射を行うことができる。
【００７１】
さらに、レンズアレイ１２２の環状レンズ８８側の中間面１２３の位置にフィールドレンズを備えてもよく、これにより、さらに均一な強度分布の光束が得られる。
【００７２】
図８に示すレンズアレイを用いる代わりに、入射光を均一な強度分布の光に変換するために、図９に示すようなロッド形状すなわち円柱又は角柱状の導光部材１２８を用いてもよい。図９を参照するに、集光器９０は、環状レンズ８８の光源側に、ロッド形状の導光部材１２８と、入射光を略平行光に変換するコリメータレンズ１３０とがこの順に配列されている。また、ロッド形状の導光部材１２８の光源側にレンズ１３２が配置されている。
【００７３】
図９において、光源からの光１３４は、レンズ１３２、導光部材１２８及びコリメータレンズ１３０を経て進む。導光部材１２８に入射した光は、ロッド形状の導光部材１２８内での繰り返しの反射をすることにより光軸近傍の強い光エネルギーが光路の周辺側に分散されるようにして導光部材１２８内を進むので、導光部材１２８を経た光は、均一な強度分布を有し、コリメータレンズ１３０に入射する。したがって、光源からの光１３４は、光の強度分布が均一化された光として環状レンズ８８に入射する。
【００７４】
図１０を参照するに、変換器１３６は、円錐面１３８が形成された円錐プリズム１４０と、円錐プリズム１４０からの光が透過するコリメータレンズ１４２とを含む。
【００７５】
円錐面１３８は、円錐プリズム１４０の外面の少なくとも１部に形成されている。円錐プリズム１４０は、光源からの光１４４を、円錐面１３８に入射させ、径方向幅寸法ｄを有する円弧帯Ｂの少なくとも１部をなすように発散させる。
【００７６】
コリメータレンズ１４２は、円錐プリズム１４０からの光１４６が入射する側が平面に形成され、光が出る側が球面の一部をなす、いわゆる平凸レンズである。コリメータレンズ１４２は、コリメータレンズ１４２の径方向幅寸法ｄを有する円弧帯Ｂの少なくとも１部に入射した光１４６を、被照射面１４８に円弧１５０の少なくとも１部をなすように集光させる。
【００７７】
図１０において、光源からの光１４４は、円錐プリズム１４０の円錐面１３８に入射し、円錐プリズム１４０を経て、直径寸法を拡大されるように発散しながら径方向幅寸法ｄを有する円弧状の光１４６として進む。光１４６は、コリメータレンズ１４２を経て光１５４として進み、円弧１５０の形状に集光されて被照射面１４８に照射される。
【００７８】
図１０において、円錐プリズム１４０の円錐面１３８側を光が入射する側としたが、円錐プリズム１４０の底面側を光が入射する側としてもよい。円錐プリズム１４０の底面側を光が入射する側とした場合には、光源からの光１４４は、円錐プリズム１４０の底面に入射し、円錐面１３８で屈折されて直径寸法を拡大されるように発散しながら径方向幅寸法ｄを有する円弧状の光１４６として進む。
【００７９】
図１１を参照するに、円錐プリズム１４０の代わりに、円錐反射鏡１５６を用いてもよい。円錐反射鏡１５６は、その内面の少なくとも１部に反射面１５８が形成されており、光源からの光１６０を反射面１５８で反射させ、光１６０を、径方向幅寸法ｄを有する円弧の少なくとも１部をなすように発散させる。
【００８０】
前記したすべての照明光学装置のいずれをも、円弧状の領域領域を用いる走査型の露光装置に用いることができる。このような走査型の露光装置は、光源と、照明光学装置と、マスク支持台と、被露光物支持台と、結像光学装置と、走査装置とを含む。
【００８１】
マスク支持台は、照明光学装置からの光が照射される露光用マスクを支持する。被露光物支持台は、露光用マスクのパターン像が記録される被露光物を支持する。結像光学装置は、被露光物面に光を結像させる。走査装置は、結像光学装置からの光の結像位置に対してマスク支持装置と被露光物支持装置とを光軸と直交する方向に、同期させて移動させる。
【００８２】
露光は、マスク支持台と被露光物支持台とを、光軸と直交する方向に、結像光学装置からの光の結像位置に対して同期させて移動させながら、光源からの光を照明光学装置で変換し、露光用マスクに照射し、露光用マスクを経た光を結像光学装置により被露光物面に結像させることにより行われる。
【００８３】
このような走査露光により、露光用マスクに形成されたパターン像が被露光物に記録される。
【００８４】
本発明は、上記実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない限り、種々変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る照明光学装置の実施例を示す斜視図。
【図２】本発明に係る照明光学装置に用いられる集光装置の他の実施例を示す斜視図。
【図３】本発明に係る照明光学装置に用いられる変換光学装置の他の実施例を示す斜視図。
【図４】本発明に係る照明光学装置に用いられる変換光学装置の他の実施例を示す斜視図。
【図５】図４に示す変換光学装置に用いられる環状レンズを示す断面斜視図。
【図６】図４に示す変換光学装置を含む照明光学装置を示す斜視図。
【図７】図６に示す照明光学置を用いて形成された円弧状パターンを示す図。
【図８】本発明に係る照明光学装置に用いられる集光装置の他の実施例を示す斜視図。
【図９】本発明に係る照明光学装置に用いられる集光装置の他の実施例を示す斜視図。
【図１０】本発明に係る照明光学装置に用いられる変換光学装置の他の実施例を示す図。
【図１１】本発明に係る照明光学装置に用いられる変換光学装置の他の実施例を示す図。
【符号の説明】
１０  照明光学装置
１４  被照射面
１８、１３６  変換器
２４  第１のレンズ
２６、４４、９０  集光器
３０、７４  円錐ミラー
３２  反射器
４６  第２のレンズ
４８  第３のレンズ
５０、１２０、１２２  レンズアレイ
７０  光発散用の変換器
７６  発散器
８８  環状レンズ
１２８  導光部材
１３０、１４２  コリメータレンズ
１４０  円錐プリズム
１５６  円錐反射鏡
【図１】
0003984821.tif 000003
【図２】
0003984821.tif 000004
【図３】
0003984821.tif 000005
【図４】
0003984821.tif 000006
【図５】
0003984821.tif 000007
【図６】
0003984821.tif 000008
【図７】
0003984821.tif 000009
【図８】
0003984821.tif 000010
【図９】
0003984821.tif 000011
【図１０】
0003984821.tif 000012
【図１１】
0003984821.tif 000013