(57)【要約】【課題】  例えばＥＵＶＬ露光装置に適用された場合に、照明光学系と反射型マスクとの間の光路中に平面鏡を配置することなく、被照射面としてのマスクを照明することのできる照明光学装置。【解決手段】  照明光学装置は、波長が５ｎｍ〜５０ｎｍの照明光を供給する光源（１）からの照明光を被照射面（Ｍ）へ導く照明光学系（２）を備えている。照明光学系は、開き角制限部材と被照射面との間の光路中に配置されて開き角制限部材を介した光束を被照射面に導くコンデンサー光学系（１９）を備えている。被照射面に形成される照明領域の円弧形状の回転軸が開き角制限部材の開口部の外側に位置している。コンデンサー光学系は複数の反射面を有し、複数の反射面のうち、光路に沿って最も被照射面に近い反射面の形状が凹面である。照明光学装置は、例えばＥＵＶＬ露光装置に適用された場合に、照明光学系と反射型マスクとの間の光路中に平面鏡を配置することなく、被照射面としてのマスクを照明する。【選択図】  図２
2009044147.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光を被照射面の円弧形状の領域へ導く反射型照明光学系において、
照明光路に配置されて前記被照射面を照明する光束の開き角を制限する開き角制限部材と、
前記開き角制限部材と前記被照射面との間の光路中に配置されて前記開き角制限部材を介した光束を前記被照射面に導く反射型コンデンサー光学系とを備え、
前記円弧形状は、前記開き角制限部材の開口部の外側に位置する回転軸を含んでおり、
前記反射型コンデンサー光学系は複数の反射面を有し、前記複数の反射面のうち、光路に沿って最も前記被照射面に近い反射面の形状が凹面である照明光学系。
【請求項２】
前記反射型コンデンサー光学系は２枚の反射面からなる請求項１に記載の照明光学系。
【請求項３】
前記２枚の反射面は全て凹面である請求項２に記載の照明光学系。
【請求項４】
前記２枚の反射面へ入射する光線と該光線の入射位置における光学面の法線とのなす角度の最大値が３０度よりも小さい請求項３に記載の照明光学系。
【請求項５】
前記反射型コンデンサー光学系は、前記開き角制限部材と前記被照射面との間の光路中に前記被照射面と光学的に共役な位置を形成する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項６】
前記反射面は、回転非球面形状の反射面である請求項１乃至５のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項７】
並列に配置された複数の第１ミラー要素を有する第１フライアイ光学系と、
前記第１フライアイ光学系と前記反射型コンデンサー光学系との間に前記複数の第１ミラー要素に一対一対応するように並列に配置された複数の第２ミラー要素を有する第２フライアイ光学系とを更に備え、
前記反射型コンデンサー光学系は、前記複数の第２ミラー要素の各々からの光が前記被照射面を重畳的に照明するように構成されている請求項１乃至６のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項８】
前記開き角制限部材は、前記第２フライアイ光学系の反射面と実質的に同じ位置に配置されている請求項７に記載の照明光学系。
【請求項９】
前記開き角制限部材と前記第２フライアイ光学系との間の距離は、前記第２フライアイ光学系の前記複数の第２ミラー要素全体を包含する円の直径の１／１０以下である請求項７に記載の照明光学系。
【請求項１０】
前記開き角制限部材の中心軸と前記円弧形状の回転軸とは、角度を有して配置される請求項１乃至９のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項１１】
前記円弧形状の回転軸は、前記反射型コンデンサー光学系の反射面が形成される反射ミラーの外形の外側に配置される請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項１２】
照明光を被照射面の所定形状の領域へ導く反射型照明光学系において、
照明光路に配置されて前記被照射面を照明する光束の開き角を制限する開き角制限部材と、
前記開き角制限部材と前記被照射面との間の光路中に配置されて前記開き角制限部材を介した光束を前記被照射面に導く反射型コンデンサー光学系とを備え、
前記照明光学系の射出瞳の中心を通り且つ前記射出瞳の面に垂直な瞳軸線が、前記開き角制限部材の開口部の外側に位置し、
前記反射型コンデンサー光学系は複数の反射面を有し、前記複数の反射面のうち、光路に沿って最も前記被照射面に近い反射面の形状が凹面である照明光学系。
【請求項１３】
前記反射型コンデンサー光学系は２枚の反射面からなる請求項１２に記載の照明光学系。
【請求項１４】
前記２枚の反射面は全て凹面である請求項１３に記載の照明光学系。
【請求項１５】
前記２枚の反射面へ入射する光線と該光線の入射位置における光学面の法線とのなす角度の最大値が３０度よりも小さい請求項１３または１４に記載の照明光学系。
【請求項１６】
前記反射型コンデンサー光学系は、前記開き角制限部材と前記被照射面との間の光路中に前記被照射面と光学的に共役な位置を形成する請求項１２乃至１５のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項１７】
前記反射面は、回転非球面形状の反射面である請求項１２乃至１６  のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項１８】
並列に配置された複数の第１ミラー要素を有する第１フライアイ光学系と、
前記第１フライアイ光学系と前記反射型コンデンサー光学系との間に前記複数の第１ミラー要素に一対一対応するように並列に配置された複数の第２ミラー要素を有する第２フライアイ光学系とを更に備え、
前記反射型コンデンサー光学系は、前記複数の第２ミラー要素の各々からの光が前記被照射面を重畳的に照明するように構成されている請求項１２乃至１７のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項１９】
前記開き角制限部材は、前記第２フライアイ光学系の反射面と実質的に同じ位置に配置されている請求項１８に記載の照明光学系。
【請求項２０】
前記開き角制限部材と前記第２フライアイ光学系との間の距離は、前記第２フライアイ光学系の前記複数の第２ミラー要素全体を包含する円の直径の１／１０以下である請求項１８に記載の照明光学系。
【請求項２１】
前記開き角制限部材の中心軸と前記瞳軸線とは、角度を有して配置される請求項１２乃至２０のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項２２】
前記瞳軸線は、前記反射型コンデンサー光学系の反射面が形成される反射ミラーの外形の外側に配置される請求項１２乃至２１のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項２３】
照明光を被照射面の円弧形状の領域へ導く照明光学系において、
並列に配置された複数の第１ミラー要素を有する第１フライアイ光学系と、
前記第１フライアイ光学系の前記複数の第１ミラー要素に一対一対応するように並列に配置された複数の第２ミラー要素を有する第２フライアイ光学系と、
前記複数の第２ミラー要素の各々からの光を前記円弧形状の領域へ重畳的に導き、且つ前記第２フライアイ光学系と前記被照射面との間に前記被照射面と共役な位置を形成するコンデンサー光学系とを備えた照明光学系。
【請求項２４】
前記コンデンサー光学系は、前記被照射面と共役な位置と前記被照射面との関係が倒立となるように構成されている請求項２３に記載の照明光学系。
【請求項２５】
前記コンデンサー光学系は複数の反射面を有し、前記複数の反射面のうち、光路に沿って最も前記被照射面に近い反射面の形状が凹面である請求項２３または２４に記載の照明光学系。
【請求項２６】
前記コンデンサー光学系は２枚の反射面からなる反射型コンデンサー光学系である請求項２３乃至２５のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項２７】
前記２枚の反射面は全て凹面である請求項２６に記載の照明光学系。
【請求項２８】
前記２枚の反射面へ入射する光線と該光線の入射位置における光学面の法線とのなす角度の最大値が３０度よりも小さい請求項２７に記載の照明光学系。
【請求項２９】
前記反射面は、回転非球面形状の反射面である請求項２３乃至２８のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項３０】
前記照明光学系は、前記第２フライアイ光学系の反射面と実質的に同じ位置に配置されている開き角制限部材を更に備える請求項２３乃至２９のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項３１】
前記照明光学系は、開き角制限部材を更に備え、前記開き角制限部材と前記第２フライアイ光学系との間の距離は、前記第２フライアイ光学系の前記複数の第２ミラー要素全体を包含する円の直径の１／１０以下である請求項２３乃至２９のいずれか１項に記載の照明光学系。
【請求項３２】
波長が５ｎｍ〜５０ｎｍの照明光を供給する光源からの照明光を被照射面へ導くための請求項１乃至３１のいずれか１項に記載の照明光学系とを備えている照明光学装置。
【請求項３３】
請求項３２に記載の照明光学装置を備え、前記被照射面に配置されたパターンを感光性基板に露光する露光装置。
【請求項３４】
請求項３３に記載の露光装置を用いて前記パターンを前記感光性基板に露光し、
前記パターンが転写された前記感光性基板を現像して、前記パターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成し、
前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工するデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明光学系、照明光学装置、露光装置、およびデバイス製造方法に関する。さらに詳細には、本発明は、半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のデバイスをリソグラフィ工程で製造するのに使用される露光装置に好適な反射型照明光学装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体素子などの製造に使用される露光装置では、マスク（レチクル）上に形成された回路パターンを、投影光学系を介して感光性基板（たとえばウェハ）上に投影転写する。感光性基板にはレジストが塗布されており、投影光学系を介した投影露光によりそのレジストが感光し、マスクパターンに対応したレジストパターンが得られる。露光装置の解像力は、露光光の波長と投影光学系の開口数とに依存する。
【０００３】
すなわち、露光装置の解像力を向上させるには、露光光の波長を短くするとともに、投影光学系の開口数を大きくすることが必要になる。一般に、投影光学系の開口数を所定値以上に大きくすることは光学設計の観点から困難であるため、露光光の短波長化が必要になる。そこで、半導体パターニングの次世代の露光方法（露光装置）として、ＥＵＶＬ（Extreme UltraViolet Lithography：極紫外リソグラフィ）の手法が注目されている。
【０００４】
ＥＵＶＬ露光装置は、波長が２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ光や波長が１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ光を用いる従来の露光方法と比較して短い、５〜５０ｎｍ程度の波長を有するＥＵＶ（Extreme UltraViolet：極紫外線）光を用いる。露光光としてＥＵＶ光を用いる場合、使用可能な光透過性の光学材料が存在しなくなる。このため、ＥＵＶＬ露光装置では、反射型のオプティカルインテグレータ、反射型のマスク、および反射型(catoptric)の投影光学系を用いることになる（たとえば特許文献１を参照）。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６，４５２，６６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
露光装置では、露光領域の全体に亘って露光条件（または照明条件）を同一にするために、照明光学系の射出瞳と投影光学系の入射瞳とを一致させることが一般的に行われている。ただし、ＥＵＶＬ露光装置では、反射型マスクを用いるため、照明光学系の射出瞳と投影光学系の入射瞳とを一致させようとすると、照明光学系と投影光学系とが同一空間に配置されて互いに干渉することになり、装置を構成することが不可能になる。
【０００７】
そこで、従来のＥＵＶＬ露光装置では、照明光学系とマスクとの間の光路中に光路を折り曲げるための平面鏡を配置し、照明光学系の射出瞳を照明光学系の外に出すことにより装置を構成している。ところが、ＥＵＶＬ露光装置では、使用されるＥＵＶ光に対して１００％に近い反射率を有する反射鏡を製作することは不可能であり、装置のスループットの観点から反射面の数を１つでも減らしたいという要望がある。
【０００８】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、例えばＥＵＶＬ露光装置に適用された場合に、照明光学系と反射型マスクとの間の光路中に平面鏡を配置することなく、被照射面を照明することのできる照明光学装置を提供することを目的とする。また、本発明は、被照射面に配置され得る反射型マスクを照明する照明光学装置を用いて、良好な露光条件の下で露光を行うことのできる露光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、本発明の第１形態にかかる反射型照明光学系は、照明光を被照射面の円弧形状の領域へ導く反射型照明光学系であって、
照明光路に配置されて前記被照射面を照明する光束の開き角を制限する開き角制限部材と、
前記開き角制限部材と前記被照射面との間の光路中に配置されて前記開き角制限部材を介した光束を前記被照射面に導く反射型コンデンサー光学系とを備え、
前記円弧形状の回転軸が、前記開き角制限部材の開口部の外側に位置し、
前記反射型コンデンサー光学系は複数の反射面を有し、前記複数の反射面のうち、光路に沿って最も前記被照射面に近い反射面の形状が凹面である。
【００１０】
本発明の第２形態にかかる反射型照明光学系は、照明光を被照射面の所定形状の領域へ導く反射型照明光学系であって、
照明光路に配置されて前記被照射面を照明する光束の開き角を制限する開き角制限部材と、
前記開き角制限部材と前記被照射面との間の光路中に配置されて前記開き角制限部材を介した光束を前記被照射面に導く反射型コンデンサー光学系とを備え、
前記照明光学系の射出瞳の中心を通り且つ前記射出瞳の面に垂直な瞳軸線が、前記開き角制限部材の開口部の外側に位置し、
前記反射型コンデンサー光学系は複数の反射面を有し、前記複数の反射面のうち、光路に沿って最も前記被照射面に近い反射面の形状が凹面である。
【００１１】
本発明の第３形態にかかる反射型照明光学系は、照明光を被照射面の円弧形状の領域へ導く照明光学系であって、
並列に配置された複数の第１ミラー要素を有する第１フライアイ光学系と、
前記第１フライアイ光学系の前記複数の第１ミラー要素に一対一対応するように並列に配置された複数の第２ミラー要素を有する第２フライアイ光学系と、
前記複数の第２ミラー要素の各々からの光を前記円弧形状の領域へ重畳的に導き、且つ前記第２フライアイ光学系と前記被照射面との間に前記被照射面と共役な位置を形成するコンデンサー光学系とを備える。
【００１２】
本発明の第４形態にかかる照明光学装置は、波長が５ｎｍ〜５０ｎｍの照明光を供給する光源と、該光源からの照明光を被照射面へ導くための第１形態、第２形態または第３形態の照明光学系とを備える。
【００１３】
本発明の第５形態にかかる露光装置は、第４形態の照明光学装置を備え、前記被照射面に配置されたパターンを感光性基板に露光する。
【００１４】
本発明の第６形態にかかるデバイス製造方法は、第５形態の露光装置を用いて前記パターンを前記感光性基板に露光し、
前記パターンが転写された前記感光性基板を現像して、前記パターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成し、
前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工する。
【発明の効果】
【００１５】
上記形態にかかる照明光学系では、被照射面に形成される円弧形状の照明領域の回転軸あるいは射出瞳の中心を通り且つ射出瞳の面に垂直な瞳軸線が、開き角制限部材の開口部の外側に位置している。その結果、例えばＥＵＶＬ露光装置に適用された場合、照明光学系と反射型マスクとの間の光路中に光路を折り曲げるための平面鏡を配置しなくても、照明光学系と投影光学系とを機械的に干渉させることなく、照明光学系の射出瞳と投影光学系の入射瞳とを一致させることができる。換言すれば、照明光学系の射出瞳と投影光学系の入射瞳とを一致させたとしても、照明光学系と投影光学系とが機械的に干渉することを防止することができ、また、照明光学系の光路と投影光学系の光路とが重なり合うことも防止することができる。
【００１６】
すなわち、上記形態にかかる照明光学装置では、照明光学系と反射型マスクとの間の光路中に平面鏡を配置することなく、被照射面に配置され得るマスクを照明することができる。したがって、上記形態にかかる露光装置では、反射型マスクを照明する照明光学装置を用いて、良好な露光条件の下で露光を行うことにより、性能の良好なデバイスを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる露光装置の全体構成を概略的に示す図である。図２は、図１の光源、照明光学系および投影光学系の内部構成を概略的に示す図である。図１において、投影光学系の光軸方向すなわち感光性基板であるウェハの法線方向に沿ってＺ軸を、ウェハ面内において図１の紙面に平行な方向にＹ軸を、ウェハ面内において図１の紙面に垂直な方向にＸ軸をそれぞれ設定している。
【００１８】
図１を参照すると、本実施形態の露光装置には、たとえばレーザプラズマ光源１を備える光源から露光光が供給される。光源１から射出された光は、波長選択フィルタ（不図示）を介して、照明光学系２に入射する。この波長選択フィルタは、光源１から射出された光から、所定波長（たとえば１３．４ｎｍ）のＥＵＶ光だけを選択的に透過させ、他の波長の光を遮る特性を有する。波長選択フィルタを透過したＥＵＶ光は、照明光学系２を介して、転写すべきパターンが形成された反射型のマスク（レチクル）Ｍを照明する。
【００１９】
マスクＭは、マスクＭのパターン面がＸＹ平面に沿って延びるように、マスクステージＭＳによって保持されている。マスクステージＭＳはＹ方向に沿って移動可能であり、その移動は、レーザ干渉計ＭＩＦにより計測されるように構成されている。照明されたマスクＭのパターンからの光は、反射型の投影光学系ＰＬを介して、感光性基板であるウェハＷ上にマスクパターンの像を形成する。すなわち、ウェハＷ上には、後述するように、たとえばＹ軸に関して対称な円弧形状の静止露光領域（実効露光領域）が形成される。
【００２０】
ウェハＷは、ウェハＷの露光面がＸＹ平面に沿って延びるように、ウェハステージＷＳによって保持されている。ウェハステージＷＳはＸ方向およびＹ方向に沿って二次元的に移動可能であり、その移動は、マスクステージＭＳと同様に、レーザ干渉計ＷＩＦにより計測されるように構成されている。こうして、マスクステージＭＳおよびウェハステージＷＳをＹ方向に沿って移動させながら、すなわち投影光学系ＰＬに対してマスクＭおよびウェハＷをＹ方向に沿って相対移動させながら走査露光（スキャン露光）を行うことにより、ウェハＷの１つの矩形状のショット領域（露光領域）にマスクＭのパターンが転写される。
【００２１】
このとき、投影光学系ＰＬの投影倍率（転写倍率）が例えば１／４である場合、ウェハステージＷＳの移動速度をマスクステージＭＳの移動速度の１／４に設定して同期走査を行う。また、ウェハステージＷＳをＸ方向およびＹ方向に沿って二次元的に移動させながら走査露光を繰り返すことにより、ウェハＷの各ショット領域にマスクＭのパターンが逐次転写される。
【００２２】
図２を参照すると、図１に示したレーザプラズマ光源１は、レーザ光源１１、集光レンズ１２、ノズル１４、楕円反射鏡１５、ダクト１６などにより構成されている。レーザ光源１１から発した光（非ＥＵＶ光）は、集光レンズ１２を介して気体ターゲット１３上に集光する。気体ターゲット１３は、高圧ガス源からノズル１４に供給されて、ノズル１４から噴射されたガスであり、たとえばキセノン（Ｘｅ）ガスである。気体ターゲット１３は、集光されたレーザ光によりエネルギーを得てプラズマ化し、ＥＵＶ光を発する。なお、気体ターゲット１３は、楕円反射鏡１５の第１焦点に位置決めされている。
【００２３】
したがって、レーザプラズマ光源１から放射されたＥＵＶ光は、楕円反射鏡１５の第２焦点に集光する。一方、発光を終えたガスはダクト１６を介して吸引されて外部へ導かれる。楕円反射鏡１５の第２焦点に集光したＥＵＶ光は、凹面反射鏡１７を介してほぼ平行光束となり、一対のフライアイ光学系１８ａおよび１８ｂからなるオプティカルインテグレータ１８に導かれる。
【００２４】
第１フライアイ光学系１８ａは、例えば図３（ａ）に示すように並列に配置された円弧状の外形形状を有する複数の反射ミラー要素１８ａａにより構成されている。第２フライアイ光学系１８ｂは、第１フライアイ光学系１８ａの複数の反射ミラー要素１８ａａに一対一対応付けられた、並列に配置された複数の反射ミラー要素１８ｂａにより構成されている。例えば図３（ｂ）に示すように、各反射ミラー要素１８ｂａは矩形状の外形形状を有する並列に配置された複数の反射ミラー要素１８ｂａにより構成されている。第１フライアイ光学系１８ａおよび第２フライアイ光学系１８ｂの具体的な構成および作用については、米国特許６，４５２，６６１号公報を参照し、可能な限り本発明の一部として援用する。
【００２５】
こうして、オプティカルインテグレータ１８の射出面の近傍、すなわち第２フライアイ光学系１８ｂの反射面の近傍には、所定の形状を有する実質的な面光源が形成される。実質的な面光源は、照明光学系２の射出瞳位置、すなわち投影光学系ＰＬの入射瞳と光学的に共役な位置に形成される。第２フライアイ光学系１８ｂの反射面の近傍、すなわち実質的な面光源の形成位置には、開口絞りＡＳ（図２では不図示であるが、後述する）が配置されている。
【００２６】
実質的な面光源からの光は、曲面反射鏡（凸面反射鏡または凹面反射鏡）１９ａと凹面反射鏡１９ｂとにより構成されたコンデンサー光学系１９を介して、照明光学系２から射出される。ここで、コンデンサー光学系１９は、第２フライアイ光学系１８ｂの複数の反射ミラー要素１８ｂａの各々からの光がマスクＭを重畳的に照明するように構成されている。照明光学系２から射出された光は、例えばマスクＭに近接して配置された視野絞り２１の円弧形状の開口部（光透過部）を介して、マスクＭ上に円弧形状の照明領域を形成する。このように、照明光学系２（１７〜１９）、および視野絞り２１は、所定のパターンが設けられたマスクＭをケーラー照明するための照明系を構成している。
【００２７】
照明されたマスクＭのパターンからの光は、投影光学系ＰＬを介して、ウェハＷ上の円弧形状の静止露光領域にマスクパターンの像を形成する。投影光学系ＰＬは、マスクＭのパターンの中間像を形成するための第１反射結像光学系と、マスクパターンの中間像の像（マスクＭのパターンの二次像）をウェハＷ上に形成するための第２反射結像光学系とにより構成されている。第１反射結像光学系は４つの反射鏡Ｍｌ〜Ｍ４により構成され、第２反射結像光学系は２つの反射鏡Ｍ５およびＭ６により構成されている。また、投影光学系ＰＬはウェハ側（像側）にテレセントリックな光学系である。
【００２８】
図４は、本実施形態における１回の走査露光を概略的に説明する図である。図４を参照すると、本実施形態の露光装置では、投影光学系ＰＬの円弧形状の有効結像領域および有効視野に対応するように、Ｙ軸に関して対称な円弧形状の静止露光領域（実効露光領域）ＥＲが形成される。この円弧形状の静止露光領域ＥＲは、１回の走査露光（スキャン露光）によりウェハＷの矩形状の１つのショット領域ＳＲにマスクＭのパターンを転写する間に、図中実線で示す走査開始位置から図中破線で示す走査終了位置まで移動する。
【００２９】
図５は、マスクＭ上に形成される円弧形状の照明領域ＩＲの回転軸ＩＲａが照明領域ＩＲの外側（凸側）外形線ＩＲｏｕｔまたは内側（凹側）外形線ＩＲｉｎを定義する円の中心として定義される様子を示す図である。ウェハＷ上の円弧形状の静止露光領域ＥＲに対応して、図５に示すように、マスクＭ上には円弧形状の照明領域ＩＲが形成される。照明領域ＩＲの円弧形状の回転軸ＩＲａは、外側外形線ＩＲｏｕｔまたは内側外形線ＩＲｉｎを定義する円の中心として定義される。より詳しくは、その中心を通り図５の面に直交する直線が回転軸ＩＲａである。図５の例では、照明領域ＩＲの外側外形線ＩＲｏｕｔを定義する円の中心は内側外形線ＩＲｉｎを定義する円の中心と一致しているが、外側外形線ＩＲｏｕｔを定義する円と内側外形線ＩＲｉｎを定義する円とが同心にならない場合には、一方の円の中心と他方の円の中心との中点を、照明領域ＩＲの回転軸ＩＲａとして定義しても良い。また、照明領域ＩＲの外側（凸側）外形線を定義する曲線または内側（凹側）外形線を定義する曲線が完全な円の一部ではなく、例えば楕円の一部になるような場合は、その楕円の中心を照明領域ＩＲの回転軸ＩＲａと見なすことができる。本明細書では、これらを総じて「円弧形状の回転軸」または「照明領域の回転軸」と称する。後述するように、照明領域ＩＲの円弧形状の回転軸ＩＲａは、照明光学系の射出瞳の中心を通り且つ射出瞳の面に垂直な瞳軸線とほぼ一致する。
【００３０】
以下、本実施形態の照明光学系２の具体的な構成および作用の説明に先立ち、比較例としての従来の照明光学系の構成およびその不都合な点について説明する。図６は、比較例にかかる照明光学系の要部構成を概略的に示す図である。図６を参照すると、比較例の照明光学系の要部を構成するコンデンサー光学系２９は、第２フライアイ光学系１８ｂの反射面と実質的に同じ位置に配置された開口絞りＡＳから光の入射順に、凸面反射鏡２９ａと、凹面反射鏡２９ｂとにより構成されている。図６の例は、従来用いられていた平面反射鏡を取り除いた場合を示しており、投影光学系と照明光学系とが分離されていない状態を示す例である。また、図２に示す投影光学系ＰＬのうち、最も照明光学系の近くに配置される反射ミラーＭ１を図示している。
【００３１】
図６では、無限遠物体（不図示）からの光束が、開口絞りＡＳと第２フライアイ光学系１８ｂとを経た後に、凸面反射鏡２９ａおよび凹面反射鏡２９ｂを介してマスクＭ上に結像する様子を示している。図６では、開口絞りＡＳの開口部（光透過部）の中心を通り且つ開口絞りＡＳの面に垂直な基準軸線をｚ軸とし、開口絞りＡＳの面において図６の紙面に垂直な軸線をｘ軸とし、開口絞りＡＳの面において図６の紙面に平行な軸線をｙ軸としている。座標（ｘ，ｙ，ｚ）の設定は、以下の各実施例においても同様である。
【００３２】
次の表（１）に、比較例にかかる照明光学系の要部の諸元の値を掲げる。表（１）の諸元は、ＯＲＡ（Optical Research Associates）社の光学設計ソフトである「Code V」の書式に従って記述されている。表（１）の光線追跡設定値の欄において、ＥＰＤは開口絞りＡＳの開口部の直径（単位：ｍｍ）を、ＸＡＮは光線追跡に用いられた１５本の光線の開口絞りＡＳへの入射角度のｘ方向成分（単位：度）であり、ＹＡＮは１５本の光線の開口絞りＡＳへの入射角度のｙ方向成分（単位：度）である。
【００３３】
表（１）のレンズデータの欄において、ＲＤＹは面の曲率半径（非球面の場合には頂点曲率半径；単位：ｍｍ）を、ＴＨＩは当該面から次の面までの距離すなわち面間隔（単位：ｍｍ）を、ＲＭＤは当該面が反射面であるか屈折面であるかを、ＧＬＡは当該面から次の面までの媒質を示している。REFLは、反射面を意味する。INFINITYは無限大を意味し、ＲＤＹが INFINITYであれば、その面が平面であることを意味している。ＯＢＪは物体面としての無限遠物体の面を、ＳＴＯは開口絞りＡＳの面を、面番号２および３は第２フライアイ光学系１８ｂの各反射ミラー要素と光学的に等価な仮想の極薄レンズを示している。つまり、第２フライアイ光学系１８ｂは全体として正のパワーを持つ凹面ミラーと見なせるため、このパワー値を仮想の極薄レンズとして表現している。
【００３４】
面番号４は凸面反射鏡２９ａの反射面を、面番号５は凹面反射鏡２９ｂの反射面を、面番号６およびＩＭＧは像面としてのマスクＭのパターン面を示している。SPS XYPは、その面（レンズデータでは面番号２の面）が、以下の式（１）に示すｘｙのベキ級数で表現される自由曲面であることを表す。SPS XYP面は、基準コーニックに追加された１０次の多項式面である。多項式は、ｘmｙn（ｍ＋ｎ≦１０）の単項式に展開される。
【００３５】
【数１】
2009044147.tif 000003
【００３６】
式（１）において、ｓはｚ軸に平行な面のサグ量（単位：ｍｍ）であり、ｃは頂点曲率（単位：ｍｍ-1）であり、ｒは頂点からの距離（ｘ2＋ｙ2の平方根の値）（単位：ｍｍ）であり、ｋはコーニック定数であり、Ｃｊは単項式ｘmｙnの係数である。表（１）のレンズデータの欄において、Ｋはコーニック定数ｋであり、Ｙはｙの係数であり、Ｘ２はｘ2の係数であり、Ｙ２はｙ2の係数であり、Ｘ２Ｙはｘ2ｙの係数であり、Ｙ３はｙ3の係数であり、Ｘ４はｘ4の係数であり、Ｘ２Ｙ２はｘ2ｙ2の係数であり、Ｙ４はｙ4の係数であり、Ｘ４Ｙはｘ4ｙの係数であり、Ｘ２Ｙ３はｘ2ｙ3の係数であり、Ｙ５はｙ5の係数である。
【００３７】
第２フライアイ光学系１８ｂでは、各反射ミラー要素が傾いて自由曲面に相当する光学面のパワーを光学系に与えるが、Code Vではこの状態をそのまま表現することができない。そこで、極端に屈折率の高いガラス'kari'により形成された仮想極薄レンズ（レンズデータでは第２面および第３面に対応）を用いて、第２フライアイ光学系１８ｂの各反射ミラー要素と光学的に等価な状態を表現している。なお、ガラス'kari'の屈折率は、１００００である。
【００３８】
面番号４〜６におけるＸＤＥ，ＹＤＥ，およびＺＤＥは、面の偏心のｘ方向成分（単位：ｍｍ）、ｙ方向成分（単位：ｍｍ）、およびｚ方向成分（単位：ｍｍ）を示している。ＡＤＥ，ＢＤＥ，およびＣＤＥは、面の回転のθｘ方向成分（ｘ軸廻りの回転成分；単位：度）、θｙ方向成分（ｙ軸廻りの回転成分；単位：度）、およびθｚ方向成分（ｚ軸廻りの回転成分；単位：度）を示している。面番号４、５におけるＤＡＲは、当該面より後ろの座標（ｘ，ｙ，ｚ）が変化しないことを意味している。すなわち、ＤＡＲと記載してある面で偏心していても、その後側の面は偏心した新たな座標に従うことなく、ＤＡＲと記載してある面だけの単独の偏心である。なお、表（１）における表記は、以降の表（２）および表（３）においても同様である。
【００３９】
表（１）
<<<光線追跡設定値>>>
EPD      166.40000
XAN        0.00000     0.00000     0.00000     0.46553     0.46553
0.46553     0.93110     0.93110     0.93110     1.39672
1.39672     1.39672     1.86244     1.86244     1.86244
YAN        4.73228     4.87602     5.01980     4.70990     4.85364
4.99741     4.64215     4.78588     4.92963     4.52707
4.67077     4.81450     4.36106     4.50473     4.64843
<<<レンズデータ>>>
RDY             THI          RMD          GLA
OBJ:        INFINITY        INFINITY
STO:        INFINITY        0.000000
2:     29753283.62        0.000000                    'kari'
SPS XYP:
K: -3.4368E+08         Y: -5.7819E-06       X2: -8.3388E-09
Y2: -8.6408E-09       X2Y:  2.0799E-12       Y3:  2.0777E-12
X4: -8.2059E-17      X2Y2: -2.9658E-16       Y4: -5.1558E-17
X4Y: -1.1652E-19      X2Y3: -2.4719E-18       Y5: -3.0454E-19
3:    -29753283.62      973.472162
4:      1307.30000     -788.472162       REFL
XDE:    0.000000   YDE:   69.285474   ZDE:    0.000000   DAR
ADE:    0.000000   BDE:    0.000000   CDE:    0.000000
5:      1593.85000     1149.331775       REFL
XDE:    0.000000   YDE:  145.662143   ZDE:    0.000000   DAR
ADE:    0.000000   BDE:    0.000000   CDE:    0.000000
6:        INFINITY        0.000000
XDE:    0.000000   YDE:  213.343794   ZDE:    0.000000
ADE:    6.378665   BDE:    0.000000   CDE:    0.000000
IMG:        INFINITY        0.000000
【００４０】
図６には、比較例にかかる照明光学系の射出瞳ＥＰの中心を通り且つ射出瞳ＥＰの面に垂直でマスクＭと交わる線分を瞳軸線ＰＡで示している。瞳軸線ＰＡは、マスクＭ上に形成される照明領域ＩＲの円弧形状の回転軸ＩＲａとほぼ一致する。図６において、瞳軸線ＰＡが、コンデンサー光学系の凸面反射鏡２９ａ、および開口絞りＡＳの開口部と交わっている。図５に示した円弧領域ＩＲの回転軸ＩＲａと瞳軸線ＰＡとはほぼ同じ軸となる。また、投影光学系の入射瞳を図６に示す射出瞳ＥＰと一致させた場合、投影光学系の光軸と、円弧領域の回転軸ＩＲａと、瞳軸線とはほぼ同じ軸となる。
【００４１】
尚、照明光学系の射出瞳と投影光学系の入射瞳とを一致させるという事は、厳密に一致していない場合も含む。換言すれば、装置が要求される仕様の範囲で両者を一致させれば良い。ここで、３つの軸がほぼ同じ軸となるという意味は、前述したような円弧領域の回転軸の定義にある程度の幅があるという事に起因するズレや、入射瞳と射出瞳とが厳密には一致しない事に起因するズレを含むと言うことである。尚、投影光学系に偏心光学系を用いた場合には、厳密な意味の光軸は存在しなくなる。しかし、この場合においても、ミラーのズレ量は大きくなく、ほぼ一つの軸に沿って各ミラーが配置されているため、このような１つの軸を実質的な光軸とみなすことができ、このような実質的な光軸とも前述の回転軸と瞳軸線とはほぼ一致する。
【００４２】
このように、照明光学系の射出瞳と投影光学系の入射瞳とを一致させた時に照明光学系に最も近く配置される事になる反射鏡Ｍ１を、図６に示した。図６から明らかなように、照明光学系の光路中に投影光学系の反射鏡Ｍ１が配置されてしまう。したがって、比較例にかかる照明光学系と反射型マスクとの間の光路中に光路を折り曲げるための平面鏡を配置しない限り、照明光学系の射出瞳と投影光学系の入射瞳とを一致させた場合に照明光学系と投影光学系とを分離する事ができず、両者が機械的に干渉したり光路が重なったりしてしまい、露光装置として機能しなくなる。以下、本実施形態の各実施例を説明する。
【００４３】
［第１実施例］
図７は、第１実施例にかかる照明光学系の要部構成を概略的に示す図である。図７を参照すると、第１実施例の照明光学系２の要部を構成するコンデンサー光学系１９は、第２フライアイ光学系１８ｂの反射面と実質的に同じ位置に配置された開口絞りＡＳから光の入射順に、凸面反射鏡１９ａと、凹面反射鏡１９ｂとにより構成された反射型コンデンサー光学系である。なお、開口絞りＡＳは第２フライアイ光学系１８ｂの反射面とある程度の距離をおいて配置してもよい。例えば、光路に沿って第２フライアイ光学系の最も突出した位置から２ｍｍ程度離して配置しても構わない。この場合、離間距離が開口絞りの機能に影響を与え、これが問題となる場合には、その影響が緩和されるように形状を変更することができる。例えば、円形状を楕円形状にすることによって緩和する事が可能である。本明細書では、このように開口絞りを第２フライアイ光学系から若干離間して配置する場合（具体的には、開口絞りと第２フライアイ光学系との間の距離が、第２フライアイ光学系１８ｂの反射面（複数の反射ミラー要素１８ｂａ）全体を包含する円の直径の１／１０以下の距離である場合）も実質的に同じ位置に配置しているとする。図７では、無限遠物体（不図示）からの光束が、開口絞りＡＳと第２フライアイ光学系１８ｂとを経た後に、凸面反射鏡１９ａおよび凹面反射鏡１９ｂを介してマスクＭ上に結像する様子を示している。
【００４４】
次の表（２）に、第１実施例にかかる照明光学系２の要部の諸元の値を掲げる。表（２）のレンズデータの欄において、ASPは、その面（レンズデータでは面番号４，５の面）が、以下の式（２）に示す非球面であることを表す。
ｓ＝（ｈ2／ｒ）／［１＋｛１−（１＋κ）・ｈ2／ｒ2｝1/2］＋Ｃ4・ｈ4
＋Ｃ6・ｈ6＋Ｃ8・ｈ8＋Ｃ10・ｈ10    （２）
【００４５】
式（２）において、ｈは光軸に垂直な方向の高さ（単位：ｍｍ）であり、ｓは非球面の頂点における接平面から高さｈにおける非球面上の位置までの光軸に沿った距離（サグ量）（単位：ｍｍ）であり、ｒは頂点曲率半径（単位：ｍｍ）であり、κは円錐係数であり、Ｃnはｎ次の非球面係数である。表（２）のレンズデータの欄において、Ｋは円錐係数κ、Ａはｈ4の係数Ｃ4、Ｂはｈ6の係数Ｃ6、Ｃはｈ8の係数Ｃ8、Ｄはｈ10の係数Ｃ10である。また、表（２）のレンズデータの欄において、面番号４は凸面反射鏡１９ａの反射面を、面番号５は凹面反射鏡１９ｂの反射面を示している。
【００４６】
表（２）
<<<光線追跡設定値>>>
EPD      166.40000
XAN        0.00000     0.00000     0.00000     0.46553     0.46553
0.46553     0.93110     0.93110     0.93110     1.39672
1.39672     1.39672     1.86244     1.86244     1.86244
YAN        4.73228     4.87602     5.01980     4.70990     4.85364
4.99806     4.64215     4.78588     4.93226     4.52707
4.67077     4.82061     4.36106     4.50473     4.65987
<<<レンズデータ>>>
RDY             THI         RMD          GLA
OBJ:        INFINITY        INFINITY
STO:        INFINITY        0.000000
2:        INFINITY        0.000000                   'kari'
SPS XYP:
Y:  1.3142E-05        X2:  2.4936E-08       Y2:  2.4830E-08
X2Y:  1.0718E-13      X2Y2: -4.5746E-15
3:        INFINITY      993.569523
4:      1328.06125     -793.569523       REFL
ASP:
K:    0.000000
A:0.130995E-09  B:-0.269561E-13  C:0.125038E-17  D:-0.207780E-22
XDE:    0.000000   YDE:   35.582377   ZDE:    0.000000   DAR
ADE:    0.000000   BDE:    0.000000   CDE:    0.000000
5:      1602.12924     1150.000000       REFL
ASP:
K:    0.000000
A:0.337539E-10  B:-0.918963E-15  C:0.100831E-19   D:-0.415420E-25
XDE:    0.000000   YDE:  -20.921051   ZDE:    0.000000   DAR
ADE:    0.000000   BDE:    0.000000   CDE:    0.000000
6:        INFINITY        0.000000
XDE:    0.000000   YDE: -280.927289   ZDE:    0.000000
ADE:    7.792657   BDE:    0.000000   CDE:    0.000000
IMG:        INFINITY        0.000000
【００４７】
第１実施例の照明光学系２では、コンデンサー光学系１９が、回転非球面形状の反射面を有する凸面反射鏡１９ａと、回転非球面形状の反射面を有する凹面反射鏡１９ｂとにより構成されている。そして、凸面反射鏡１９ａおよび凹面反射鏡１９ｂの回転非球面の回転対称軸が、開口絞りＡＳの開口部の中心を通り且つ開口絞りＡＳの面に垂直な基準軸線ｚに対して角度及び／または位置がずれて配置されている。尚、回転対称軸と基準軸線とが交差してもよいが必ずしも一点で交わる必要は無い。
【００４８】
図７には、第１実施例にかかる照明光学系２の射出瞳ＥＰの瞳軸線を線分ＰＡで示している。なお、図示していないが、上述したように、マスクＭ上に形成される照明領域ＩＲの円弧形状の回転軸ＩＲａは線分ＰＡとほぼ同軸となる。図７において、瞳軸線ＰＡまたは照明領域の円弧形状の回転軸ＩＲａはコンデンサー光学系１９の凸面反射鏡１９ａおよび凹面反射鏡１９ｂと交わることなく、且つ開口絞りＡＳの開口部の外側に位置している。また、射出瞳ＥＰの瞳軸線ＰＡまたは照明領域の円弧形状の回転軸ＩＲａは、コンデンサー光学系を構成する２つの反射鏡の外形、すなわち回転非球面形状の反射面を有する凸面反射鏡１９ａの外形および回転非球面形状の反射面を有する凹面反射鏡１９ｂの外形よりも外側に位置していることも明らかである。
【００４９】
図７では、照明光学系の射出瞳ＥＰに投影光学系の入射瞳を一致させた場合に最も照明光学系に近接して配置される投影光学系の反射鏡Ｍ１を示した。図７からわかるように、平面鏡を配置しなくても照明光学系と投影光学系とを分離することが可能となっている。換言すれば、投影光学系と照明光学系とを機械的に干渉させることなく配置する事が可能となり、また、照明光学系の光路中に投影光学系を構成する反射鏡が配置されない。
【００５０】
［第２実施例］
図８は、第２実施例にかかる照明光学系の要部構成を概略的に示す図である。図８を参照すると、第２実施例の照明光学系２の要部を構成するコンデンサー光学系１９は、第２フライアイ光学系１８ｂの反射面と実質的に同じ位置に配置された開口絞りＡＳから光の入射順に、凹面反射鏡１９ａと、凹面反射鏡１９ｂとにより構成されている。図８では、無限遠物体（不図示）からの光束が、開口絞りＡＳと第２フライアイ光学系１８ｂとを経て一旦結像した後に、凹面反射鏡１９ａおよび凹面反射鏡１９ｂを介してマスクＭ上に再び結像する様子を示している。次の表（３）に、第２実施例にかかる照明光学系の要部の諸元の値を掲げる。表（３）のレンズデータの欄において、面番号４は凹面反射鏡１９ａの反射面を、面番号５は凹面反射鏡１９ｂの反射面を示している。
【００５１】
表（３）
<<<光線追跡設定値>>>
EPD      166.40000
XAN        0.00000     0.00000     0.00000     0.46553     0.46553
0.46553     0.93110     0.93110     0.93110     1.39672
1.39672     1.39672     1.86244     1.86244     1.86244
YAN        4.73228     4.87602     5.01980     4.70990     4.85364
4.99741     4.64215     4.78588     4.92963     4.52707
4.67077     4.81450     4.36106     4.50473     4.64843
<<<レンズデータ>>>
RDY             THI        RMD          GLA
OBJ:        INFINITY        INFINITY
STO:       833.13494        0.000000
2:       833.13494        0.000000                   'kari'
SPS XYP:
K:  4.6188E-05         Y:  1.3338E-06       X2: -3.4240E-09
Y2: -3.2735E-09       X2Y:  6.2076E-13       Y3:  7.0758E-13
X4: -1.3820E-14      X2Y2: -3.0355E-14       Y4: -1.8768E-14
X4Y:  3.0059E-18      X2Y3:  9.8523E-18       Y5:  1.2828E-17
3:       833.22730      789.807305
4:      -364.70403     -689.810205       REFL
ASP:
K:    0.000000
A:0.512135E-07  B:-0.395727E-11  C:0.982223E-16  D:-0.845328E-21
XDE:    0.000000   YDE: -108.042431   ZDE:    0.000000   DAR
ADE:  -38.143024   BDE:    0.000000   CDE:    0.000000
5:       960.28537     1000.002899       REFL
ASP:
K:    0.000000
A:-0.802933E-10  B:0.357499E-15  C:-0.134622E-20  D:0.215556E-26
XDE:    0.000000   YDE: -140.131266   ZDE:    0.000000   DAR
ADE:   16.050740   BDE:    0.000000   CDE:    0.000000
6:        INFINITY        0.000000
XDE:    0.000000   YDE:  363.354866   ZDE:    0.000000
ADE:   -4.128691   BDE:    0.000000   CDE:    0.000000
IMG:        INFINITY        0.000000
【００５２】
第２実施例の照明光学系２では、コンデンサー光学系１９が、回転非球面形状の反射面を有する凹面反射鏡１９ａと、回転非球面形状の反射面を有する凹面反射鏡１９ｂとにより構成されている。そして、凹面反射鏡１９ａおよび凹面反射鏡１９ｂの回転非球面の回転対称軸が、開口絞りＡＳの開口部の中心を通り且つ開口絞りＡＳの面に垂直な基準軸線ｚに対して角度及び／または位置がずれて配置されている。尚、回転対称軸と基準軸線とが交差してもよいが必ずしも一点で交わる必要は無い。
【００５３】
図８には、第２実施例にかかる照明光学系２の射出瞳ＥＰの瞳軸線を線分ＰＡで示している。第１実施例と同様に、照明領域ＩＲの円弧形状の回転軸ＩＲａは線分ＰＡとほぼ同軸となる。図８において瞳軸線ＰＡまたは照明領域の円弧形状の回転軸ＩＲａはコンデンサー光学系１９の凹面反射鏡１９ａおよび凹面反射鏡１９ｂと交わることなく、且つ開口絞りＡＳの開口部の外側に位置している。また、射出瞳ＥＰの瞳軸線ＰＡまたは照明領域の円弧形状の回転軸ＩＲａは、コンデンサー光学系を構成する２つの反射鏡の外形、すなわち回転非球面形状の反射面を有する凹面反射鏡１９ａの外形および回転非球面形状の反射面を有する凹面反射鏡１９ｂの外形よりも外側に位置していることも明らかである。
【００５４】
図８では、照明光学系の射出瞳ＥＰに投影光学系の入射瞳を一致させた場合に最も照明光学系に近接して配置される投影光学系の反射鏡Ｍ１を示した。図８からわかるように、平面鏡を配置しなくても照明光学系と投影光学系とを分離することが可能となっている。換言すれば、投影光学系と照明光学系とを機械的に干渉させることなく配置する事が可能となり、また、照明光学系の光路中に投影光学系を構成する反射鏡が配置されない。
【００５５】
また、第２実施例の照明光学系２では、コンデンサー光学系１９が、第２フライアイ光学系１８ｂ（ひいては開口絞りＡＳ）とマスクＭとの間の光路中に、さらに詳細には第２フライアイ光学系１８ｂと凹面反射鏡１９ａとの間の光路中に、マスクＭと光学的に共役な位置Ｃを形成している。また、位置ＣとマスクＭの各々の位置で形成される円弧形状の向きは、図示したように逆向きとなる。すなわち、コンデンサー光学系１９は、この共役位置ＣにマスクＭ上の円弧形状の照明領域の倒立像を形成する結像光学系として機能している。このように、円弧領域の向きが逆になるので、２つの円弧領域の回転軸ＩＲａ間の距離を相対的に大きくすることができる。この回転軸ＩＲａに沿って照明光学系や投影光学系の各光学要素は配置される。従って、倒立像を形成する本実施例の光学系を採用すると、投影光学系と照明光学系とを分離する事が容易となる。換言すれば、投影光学系の光路と照明光学系の光路との分離及び各光学要素の機械的な干渉の回避をより確実に行うことが可能となる。尚、上述したように偏心光学系を用いた場合においても、おおよそ一つの軸に沿って各反射鏡が配置されるため、照明光学系と投影光学系との分離は容易となる。
【００５６】
また、第２実施例では、マスクＭに近接して配置される視野絞り２１の一部または全部に代えて、あるいは視野絞り２１の一部または全部に加えて、第２フライアイ光学系１８ｂと凹面反射鏡１９ａとの間の共役位置に視野絞りを配置することもできる。
【００５７】
なお、第１実施例および第２実施例では、コンデンサー光学系１９を構成する２つの反射鏡１９ａおよび１９ｂのうち、光路に沿って最もマスク（被照射面）Ｍに近い反射鏡１９ｂの反射面の形状が凹面である。マスクＭから光の進行方向を逆にたどると、光束は広がりながら反射鏡１９ｂに到達する。このため、反射鏡１９ｂの反射面の形状を凹面にすることにより、コンデンサー光学系１９を、ひいては照明光学系２をコンパクトに設計することができる。
【００５８】
また、第１実施例および第２実施例では、コンデンサー光学系１９を構成する２つの反射鏡１９ａおよび１９ｂにおいて、２枚の反射面へ入射する光線と該光線の入射位置における光学面の法線とのなす角度の最大値が３０度よりも小さくなっている。具体的には、第１実施例における上記角度の最大値は８．３度であり、第２実施例における上記角度の最大値は１２．７度である。このように、コンデンサー光学系１９を構成する２枚の反射面へ入射する光線と光学面の法線とのなす角度の最大値を３０度よりも小さく抑えることにより、コンデンサー光学系１９において高い反射率を実現することができる。
【００５９】
ところで、第１実施例および第２実施例において、照明条件を変更するために、複数極状（２極状、４極状など）、輪帯状など様々な形状の開口部を有する開口絞りを用いることが考えられる。この場合、照明光学系２の射出瞳の瞳軸線（ひいては照明領域の円弧形状の回転軸ＩＲａ）が、開口絞りの開口部（複数極状、輪帯状などの開口部）の最外殻よりも外側に位置することが重要である。
【００６０】
具体的には、図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、２極状、４極状、または輪帯状の開口部ＡＳ１（図中ハッチングを施した部分）を有する開口絞りＡＳを用いる場合、瞳軸線が２極状、４極状、または輪帯状の開口部ＡＳ１に外接する円ＡＳａにより定義される最外殻よりも外側に位置することが重要である。本明細書では、各種形状の開口部ＡＳ１に外接する円ＡＳａを実質的な開口絞りの開口部と定義する。照明光学系の射出瞳の中心とは、この円ＡＳａの像の中心（すなわち円ＡＳａの中心ＡＳｃの像）として定義される。なお、開口絞りが平面と見なせない場合、例えば凹面や凸面の場合も同様に、開口部の中心を射出瞳の中心として定義可能である。
【００６１】
第１実施例及び第２実施例では、実質的な開口絞りの開口部ＡＳａは開口絞りＡＳによって提供される。しかしながら、第２フライアイ光学系１８ｂが、実質的な開口絞りの開口部ＡＳａを提供することもできる。例えば、図１０（ａ）に示すように、第２フライアイ光学系１８ｂの複数の反射ミラー要素１８ｂａ全体が、実質的な開口絞りの開口部ＡＳａを提供する。図１０（ｂ）の例では、第２フライアイ光学系１８ｂの複数の局所的領域に光を導く技術を採用した場合（例えば上記米国特許６，４５２，６６１号公報に加え、米国特許６，７０４，０９５号公報、米国公開公報ＵＳ２００４／０１１９９６１Ａ１、米国公開公報２００７／０１３２９７７Ａ１を参照されたい。これらの文献をここに援用する。）、当該複数の局所的領域の各々が開口部ＡＳ１として機能し、当該複数の局所的領域ＡＳ１に外接する円が実質的な開口絞りの開口部ＡＳａとして機能する。言い換えると、第２フライアイ光学系１８ｂの一部が実質的な開口絞りの開口部ＡＳａを提供することができる。
【００６２】
そこで本願明細書では、用語「実質的な開口絞り」は、開口絞りＡＳ、第２フライアイ光学系１８ｂの一部または全体のような、照明光路に配置されて被照射面（マスクＭ）を照明する光束の開き角を制限する開き角制限部材を指す。
【００６３】
なお、上述の第１、第２実施例ではコンデンサー光学系を構成する２枚の反射鏡として回転対称な非球面を用いたが、自由曲面を用いても構わない。自由曲面を用いた場合、回転対称な軸は存在しなくなるが、中心軸を有する自由曲面を用いる場合にはこの中心軸が上述した開口絞りの中心を通る基準軸とずれていても構わない。
【００６４】
なお、上述の実施形態にかかるＥＵＶＬ露光装置では、ＥＵＶ光を供給するための光源としてレーザプラズマ光源を用いている。しかしながら、これに限定されることなく、ＥＵＶ光を供給する他の適当な光源、たとえばシンクロトロン放射（ＳＯＲ）光源や放電プラズマ光源などを用いることができる。
【００６５】
また、上述の実施形態では、反射型マスクの代わりに、所定の電子データに基づいて所定パターンを形成するパターン形成装置を用いることができる。なお、パターン形成装置としては、たとえば所定の電子データに基づいて駆動される複数の反射素子を含む反射型空間光変調器を用いることができる。反射型空間光変調器を用いた露光装置は、例えば特開平８−３１３８４２号公報、特開２００４−３０４１３５号公報に開示されている。
【００６６】
上述の実施形態の露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行ってもよい。
【００６７】
上述の実施形態にかかる露光装置では、照明系によってマスクを照明し（照明工程）、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に露光する（露光工程）ことにより、マイクロデバイス（半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等）を製造することができる。以下、本実施形態の露光装置を用いて感光性基板としてのウェハ等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図１１のフローチャートを参照して説明する。
【００６８】
先ず、図１１のステップ３０１において、１ロットのウェハ上に金属膜が蒸着される。次のステップ３０２において、その１ロットのウェハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップ３０３において、本実施形態の露光装置を用いて、マスク（レチクル）上のパターンの像がその投影光学系を介して、その１ロットのウェハ上の各ショット領域に順次露光転写される。
【００６９】
その後、ステップ３０４において、その１ロットのウェハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ３０５において、その１ロットのウェハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウェハ上の各ショット領域に形成される。その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。なお、ステップ３０１〜ステップ３０５では、ウェハ上に金属を蒸着し、その金属膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチングの各ステップを行っているが、これらのステップに先立って、ウェハ上にシリコンの酸化膜を形成後、そのシリコンの酸化膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチング等の各ステップを行っても良いことはいうまでもない。
【００７０】
本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の範囲を超えることなく、構成要素の様々な変形や改変をなすことができる。また、上記実施形態に開示された構成要素は、本発明を実施するためにあらゆる組み合わせ方法によって組み合わせられる。例えば、構成用度のいくつかは、上記実施形態で開示された全ての構成要素から省略することができる。さらに、異なる実施形態における構成要素は、適切に組み合わせられる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施形態にかかる露光装置の全体構成を概略的に示す図である。
【図２】図１の光源、照明光学系および投影光学系の内部構成を概略的に示す図である。
【図３】図２のオプティカルインテグレータの構成例を概略的に示す図である。
【図４】本実施形態における１回の走査露光を概略的に説明する図である。
【図５】マスク上に形成される照明領域の円弧形状の回転軸が外側円弧または内側円弧を定義する円の中心として定義される様子を示す図である。
【図６】比較例にかかる照明光学系の要部構成を概略的に示す図である。
【図７】第１実施例にかかる照明光学系の要部構成を概略的に示す図である。
【図８】第２実施例にかかる照明光学系の要部構成を概略的に示す図である。
【図９】２極状、４極状、輪帯状の開口部を有する開口絞りにおける、実質的な開口部の定義を説明する図である。
【図１０】（ａ），（ｂ）は実質的な開口絞りの開口部の別例を示す図である。
【図１１】マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例について、そのフローチャートを示す図である。
【符号の説明】
【００７２】
１  レーザプラズマ光源
２  照明光学系
１１  レーザ光源
１３  気体ターゲット
１４  ノズル
１５  楕円反射鏡
１８ａ，１８ｂ  フライアイ光学系
１９ａ，１９ｂ  コンデンサー光学系
２１  視野絞り
Ｍ  マスク
ＭＳ  マスクステージ
ＡＳ  開口絞り
ＰＬ  投影光学系
Ｗ  ウェハ
ＷＳ  ウェハステージ
ＥＲ  静止露光領域
【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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