JP3531245B2 - 照明装置及び露光装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被照明物を照明する照
明装置、及び該装置を備えた露光装置に関するものであ
り、特に、Ｘ線光学系等のミラープロジェクション方式
により、フォトマスク（マスクまたはレチクル）上の回
路パターンを反射型の結像装置を介してウエハ等の基板
上に転写する際に好適な軟Ｘ線投影露光装置、及び該装
置の照明装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体製造用の露光装置では、物
体面としてのフォトマスク（以下、マスクと称する）面
上に形成された回路パターンを結像装置を介してウエハ
等の基板上に投影転写する。基板にはレジストが塗布さ
れており、露光することによってレジストが感光してレ
ジストパターンが得られる。所望の面積にてレジストパ
ターンを得るためには、均一な光強度と均一な広がり角
を有する光でマスクを照明しなければならない。

【０００３】従って、かかる露光装置の照明装置は、こ
の条件を満たすために図８に示すようなケーラー照明光
学系を採用してきた。図８は、紫外線を用いた従来の照
明装置の一例（概略構成図）である。従来の照明装置
は、紫外線光源２０、紫外線光学系２１、２２、及びマ
イクロレンズアレイ（インテグレータ）１３で構成され
る。紫外線光源２０から出射した光２３は、放物面鏡等
の紫外線光学系２１で平行光に変換され、マイクロレン
ズアレイ１３に入射する。

【０００４】マイクロレンズアレイ１３は、図９に示す
ような微小レンズを並べた光学素子で、その後焦点面に
複数の微小光源６からなる二次光源を形成する。二次光
源は一般には、図１０（ａ）に示すように、微小な光源
６が二次元的に配列したものである。微小光源６の数や
その配列の仕方は、照明装置の仕様に合わせて設計され
る。

【０００５】さらに、二次光源から出射した光は、紫外
線光学系２２を経て被照射物（マスク）４に照射され
る。このとき、紫外線光学系２２の前焦点位置付近に二
次光源を配置すると、二次光源を構成する微小光源６か
ら発散した光は、紫外線光学系２２を経て平行光とな
る。さらに、各微小光源６が形成する平行光は、異なっ
た角度でマスク４に入射する。従って、マスク４はケー
ラー照明される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の照明装置の重要
な特徴は、微小光源が二次元的に配列した二次光源を形
成することであり、これがケーラー照明を可能にしてい
る。従って、軟Ｘ線投影露光装置においても、その照明
装置は二次光源を形成することが要求される。Ｘ線は電
磁波や電子線（特に、励起エネルギー光）を金属等の標
的部材（ターゲット）に照射することにより発生する。
特に軟Ｘ線投影露光装置用のＸ線の光源としては、高強
度のＸ線が得られるレーザープラズマＸ線源が望まし
い。これは、光源の大きさが0.1 から１ｍｍ程度の点光
源である。

【０００７】従って、このような点光源により二次光源
を形成するためには、従来の照明装置と同様な光学系
（図８における紫外線光学系２１とマイクロレンズアレ
イ１３に相当する光学系）が必要になる。ところで、軟
Ｘ線露光装置が従来の露光装置と大きく異なる点は、露
光光の波長である。つまり、従来の露光装置で用いた紫
外線の波長は約２００から４００ｎｍ程度であったが、
軟Ｘ線露光装置で用いる軟Ｘ線の波長は、約１から１０
０ｎｍ程度と短い。

【０００８】また、従来の露光光である紫外線は、光学
素子としてレンズを用いることが可能であったが、軟Ｘ
線領域では、物質の光学定数が１に極めて近いために、
レンズを用いることができない。そこで軟Ｘ線露光装置
では、光学素子として例えば反射鏡を用いる。さらに、
反射鏡は、その反射面に反射率を高めるための多層膜を
設けることが多い。

【０００９】このように、軟Ｘ線露光装置では、光学素
子として多層膜反射鏡を用いるためその照明装置も多層
膜反射鏡で構成しなければならない。ところが、多層膜
反射鏡は、軟Ｘ線領域での反射率が、あまり高くないと
いう問題点を有する。例えば、多層膜の中で比較的反射
率の高いことで知られる、モリブデンとケイ素からなる
多層膜（Ｍｏ／Ｓｉ）における、波長１３ｎｍのＸ線の
反射率は高々６０％程度である。

【００１０】従って、照明装置を数多くの反射鏡で構成
すると、マスクに到達するＸ線の強度は小さくなってし
まい、露光時間が長くなってしまうという問題点があ
る。一方、露光装置は、露光時間が短い（スループット
が高い）ことが望まれるため、照明装置は、なるべく少
ない枚数の反射鏡で構成することが望まれる。ところ
で、二次光源を、反射型の光学系で形成する方法とし
て、反射型のインテグレータ（フライアイミラー）を採
用することが提案されている（特願平５−２１５７
７）。

【００１１】しかし、この方法は、インテグレータとし
て多層膜反射鏡を用いなければならないため、照明光の
強度が減少してしまうという問題点を有する。しかも、
多層膜の反射率は、基板の表面粗さが大きいと急激に低
下してしまう。例えば、波長１３ｎｍのＸ線の場合、表
面粗さは３Åｒｍｓ程度という極めて小さな値が望まれ
る。

【００１２】従って、インテグレータの基板も、その表
面粗さを極めて小さくしなければならず、作製が困難で
あるという問題点がある。また、反射型インテグレータ
を用いなくても、Ｘ線光学系で二次光源を形成する場合
は、光学素子によりＸ線が損失してしまう。そのため、
マスクに到達するＸ線の強度は小さくなるという問題点
がある。

【００１３】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
ものであり、従来よりも照明強度が高く、しかも作製が
容易な照明装置、及び該照明装置を備えたスループット
の高い露光装置を提供することを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】そのため、本発明は第一
に「少なくとも、励起エネルギー光を発生して標的部材
上の複数箇所に照射する励起エネルギー光発生部と、該
励起エネルギー光の照射を複数箇所で受けることによ
り、複数のＸ線源が形成される標的部材と、該複数のＸ
線源からのＸ線を被照明物にケーラー照明する照明光学
系と、を備えた照明装置（請求項１）」を提供する。

【００１５】また、本発明は第二に「前記標的部材を前
記照明光学系の前焦点位置付近に配置したことを特徴と
する請求項１記載の照明装置（請求項２）」を提供す
る。また、本発明は第三に「前記励起エネルギー光発生
部は、励起エネルギー光の導波経路を変化させる光学素
子であって、前記標的部材上への励起エネルギー光照射
位置を変化させる光学素子を有することを特徴とする請
求項１または２記載の照明装置（請求項３）」を提供す
る。

【００１６】また、本発明は第四に「前記励起エネルギ
ー光発生部は、励起エネルギー光を複数の励起エネルギ
ー光に分割する光学素子であって、該複数の励起エネル
ギー光の前記標的部材上への照射位置をそれぞれ異なる
位置に設定する光学素子を有することを特徴とする請求
項１または２記載の照明装置（請求項４）」を提供す
る。

【００１７】また、本発明は第五に「前記励起エネルギ
ー光発生部は、複数の励起エネルギー光発生源を有する
ことを特徴とする請求項１〜４記載の照明装置（請求項
５）」を提供する。また、本発明は第六に「前記標的部
材は錫、鉛、アンチモン、タングステン、タンタル、ま
たは金を構成材料とすることを特徴とする請求項１〜５
記載の照明装置（請求項６）」を提供する。

【００１８】また、本発明は第七に「前記励起エネルギ
ー光をレーザー光としたことを特徴とする請求項１〜６
記載の照明装置（請求項７）」を提供する。また、本発
明は第八に「前記レーザー光をＹＡＧレーザー、エキシ
マレーザー、ガラスレーザー、またはチタンサファイヤ
レーザーとしたことを特徴とする請求項７記載の照明装
置（請求項８）」を提供する。

【００１９】また、本発明は第九に「前記励起エネルギ
ー光を電子線としたことを特徴とする請求項１〜６記載
の照明装置（請求項９）」を提供する。また、本発明は
第十に「請求項１〜９記載の照明装置を備えた露光装置
（請求項１０）」を提供する。

【００２０】

【作用】図１は、本発明にかかる照明装置の一例を示す
概略構成図である。該照明装置は、励起エネルギー光発
生部１、標的部材（ターゲット）２、及び照明光学系３
で構成される。励起エネルギー光発生部１から出射した
励起エネルギー光５は、標的部材２上の異なる複数の箇
所に照射される。励起エネルギー光５が照射された標的
部材上の複数箇所からはＸ線７がそれぞれ発生する。つ
まり、図８に示した二次光源に相当する複数のＸ線源
（以下、各Ｘ線源と呼ぶ）６が形成される。

【００２１】各Ｘ線源６から出射したＸ線７は、照明光
学系３を通過した後、被照明物であるマスク４上に照射
される。本発明にかかる照明光学系３は、マスク（被照
射物）４を均一な強度且つ均一な広がり角のＸ線で照明
するものが好ましい。特に、標的部材２を照明光学系３
の前焦点位置付近に配置するのが好ましい（請求項
２）。

【００２２】即ち、この場合（請求項２）、各Ｘ線源６
から出射したＸ線７は、照明光学系３を通過した後、平
行光に変換されて、マスク４に照射される。さらに、各
Ｘ線源６から出射したＸ線７は、マスク４上に異なる角
度で照射する。従って、マスク４はケーラー照明、ある
いはケーラー照明に類似した形態で照明される。また、
照明光学系３は、反射鏡で構成することが好ましく、さ
らに反射鏡表面には反射率を増大させるための多層膜を
設けることが好ましい。

【００２３】既に述べたように、励起エネルギー光５
は、標的部材２の複数箇所に照射され各箇所からＸ線７
が発生する。このとき、励起エネルギー光５の照射は、
すべての箇所を同時に照射しても良いし、別々に或いは
順次、照射しても良い。照射する箇所は、照明光学系に
要求される仕様（例えば、マスクを照明するＸ線の強度
や広がり角、及び、これらの均一性など）に基づいて考
えればよく、その方法は従来の照明光学系に於いて、二
次光源を構成する複数の微小光源の配置を決めるのと同
じ或いは類似した方法でよい。

【００２４】従来の露光装置のように、マスクを一括で
照明するときは、図10（ａ）に示したように、各Ｘ線源
６が二次元的に配列するようにすればよい。また、軟Ｘ
線露光装置の場合、結像光学系の設計上の制限で、輪帯
状または帯状の視野を走査して露光する場合がある。こ
のときは、臨界−ケーラー照明することが好ましく（特
願平６−２５５６５）、図10（ｂ）に示すように、各Ｘ
線源６を一次元的に配列すれば良い。

【００２５】本発明の照明装置では、各Ｘ線源６の配列
は励起エネルギー光５を照射する標的部材２上の位置に
より決めることができるので、任意に配列することが可
能である。従って、図10に示したような配列の光源は容
易に得られる。標的部材２の複数箇所に励起エネルギー
光を照射するための励起エネルギー光発生部としては、
励起エネルギー光の導波経路を変化させる光学素子９で
あって、標的部材２上への励起エネルギー光照射位置を
変化させる光学素子９を有する励起エネルギー光発生部
８，９（請求項３、例えば図２）、励起エネルギー光を
複数の励起エネルギー光に分割する光学素子１１であっ
て、該複数の励起エネルギー光の標的部材上への照射位
置をそれぞれ異なる位置に設定する光学素子１１を有す
る励起エネルギー光発生部８，１１（請求項４、例えば
図３）、複数の励起エネルギー光発生源８を有する励起
エネルギー光発生部８，９（請求項５、例えば図５）が
好ましい。

【００２６】励起エネルギー光の導波経路を光学素子９
を動かすことで変化させる場合は、例えば、図２に示す
ように光学素子９を振動させればよい。図２の照明装置
では励起エネルギー光発生部がレーザー光源８とレーザ
ー光学素子９で構成される。レーザー光学素子９が例え
ば、反射鏡である場合は、その角度が変わるようになっ
ており、レーザー光（励起エネルギー光の一例）１０は
様々な方向に反射する。従って、レーザー光１０は標的
部材２上の異なる箇所に照射される。

【００２７】レーザーがパルス発光する場合（一般に、
高エネルギーレーザーはパルス発光である）は、レーザ
ー光学素子９を振動させると、レーザー光１０は標的部
材２上に不連続に照射される。つまり、レーザー光学素
子９の角度を連続的に変えても、ある間隔で配列した微
小光源（各Ｘ線源）６が形成される。レーザーが連続発
光の場合は、密に配列した微小光源（各Ｘ線源）が形成
される。あるいは、レーザー光源８とレーザー光学素子
９の間にチョッパー等を設けてやれば（不図示）、パル
ス発光の場合と同じ光源を形成可能である。

【００２８】レーザー光を照射する標的部材２上の位置
は、レーザー光学素子（例えば、反射鏡）９の動かし方
によって決めることができる。つまり、図１０に示した
光源も含めて、任意に配列した微小光源（各Ｘ線源）６
を容易に形成することが可能である。また、レーザー光
学素子９の動かし方は、振動に限らず、例えば平行移動
等させても良い。

【００２９】励起エネルギー光を複数の励起エネルギー
光に分割する場合は、例えば図３に示すように、ビーム
スプリッター等の光学素子１１を用いればよい。図３の
照明装置は、励起エネルギー光発生部がレーザー光源８
とレーザー光学素子１１で構成される。レーザー光学素
子１１は、例えば図７に示すような半透明鏡１７と反射
鏡１８で構成すると良い。

【００３０】レーザー光学素子１１に入射したレーザー
光は、半透明鏡１７と反射鏡１８で反射または透過し
て、複数のレーザー光１０に分割される。複数のレーザ
ー光１０は標的部材２上の異なる箇所に照射され、複数
の微小光源（各Ｘ線源）６が形成される。各Ｘ線源６か
ら出射するＸ線の強度は、主に標的部材に照射されるレ
ーザー光の強度により決まる。従って、各Ｘ線源６の強
度は、分割された各レーザー光の強度を制御すること
で、自由に調整することが可能である。

【００３１】各レーザー光の強度は、各半透明鏡１７の
透過率及び反射率と反射鏡１８の反射率を所望の値にす
ることにより、自由に決めることができる。従って、各
Ｘ線源６のそれぞれの強度は、自由に決めることがで
き、均一な強度の各Ｘ線源６を配列することも容易であ
る。励起エネルギー光を複数の励起エネルギー光に分割
する他の例として、例えば図４に示すように、マイクロ
レンズアレイ等の光学素子を用いればよい。図４の照明
装置は、励起エネルギー光発生部がレーザー光源８、ビ
ームエキスパンダー１２及びマイクロレンズアレイ１３
で構成される。

【００３２】レーザー光源８から出射したレーザー光
は、ビームエキスパンダー１２に入射して、ビームの断
面積が増大する。さらに、レーザー光はマイクロレンズ
アレイ１３によって複数のレーザー光１０に分割され
る。複数のレーザー光１０は、標的部材２上の異なる箇
所に照射される。複数の励起エネルギー光発生源を有す
る励起エネルギー光発生部を用いる場合は、例えば図５
に示すように、レーザー光を発生する装置を複数台並べ
てやればよい。

【００３３】図５の照明装置は、励起エネルギー光発生
部が複数のレーザー光源（励起エネルギー光発生源の一
例）８とレーザー光学素子９で構成される。複数のレー
ザー光は複数のレーザー光源８によって作られる。各レ
ーザ光源８から出射したレーザー光１０は、例えば反射
鏡９で反射されてから標的部材２上の異なる箇所にそれ
ぞれ照射される。

【００３４】かかる照明装置の場合は、個々のレーザー
光を別々のレーザー光源で供給するのでレーザー光の強
度を大きくすることが可能である。従って、各Ｘ線源６
から発生するＸ線の強度を大きくできるという特徴を有
する。つまり、軟Ｘ線縮小露光装置のスループットを特
に大きくしたいときに、この方法が好ましい。また、励
起エネルギー光発生源の個数は、各Ｘ線源６の個数と一
致させても良いし、各Ｘ線源６の個数より少なくても良
い。後者の場合は、励起エネルギー光（例えば、レーザ
ー光）を図２、３、４に示したような方法等でさらに複
数の励起エネルギー光にすればよい。

【００３５】以上、標的部材２上の複数箇所に励起エネ
ルギー光を照射するための励起エネルギー光発生部につ
いて説明したが、これらは代表的な例であり、光学的な
配置等は既に示したものに限らない。励起エネルギー光
の一例であるレーザー光の導波経路を変えたり、レーザ
ー光を分割するときに光学素子が必要になる場合がある
が、これが、レーザー光の強度を低減させることはな
い。一般に、レーザー用光学素子のレーザー光反射率及
び透過率が略１００％だからである。従って、各Ｘ線源
６からは高強度のＸ線が出射される。

【００３６】標的部材２の材料は、発生させるＸ線によ
り異なり、Ｘ線の発生効率が高い材料を使うことが好ま
しい。例えば、波長１３ｎｍのＸ線を発生させるために
は錫、アンチモン、鉛、タングステン、タンタル、金な
どが好ましい（請求項６）。励起エネルギー光５を標的
部材２に照射して軟Ｘ線を発生させる場合、励起エネル
ギー光５としてレーザー光を用いると、高強度の軟Ｘ線
が発生するので好ましい（請求項７）。このような光源
をレーザープラズマＸ線源という。

【００３７】さらに、レーザー光としては高エネルギー
レーザー光であるＹＡＧレーザー、エキシマレーザー、
ガラスレーザー、チタンサファイヤレーザーなどの各レ
ーザー光が高強度の各Ｘ線源６を得る上で好ましい（請
求項８）。標的部材２に照射する励起エネルギー光はレ
ーザー光に限らず、Ｘ線（特に、軟Ｘ線）を発生できる
ものであればよい（例えば、電子線等、請求項９）。

【００３８】励起エネルギー光に電子線を採用した例を
図６に示す。本照明装置は、励起エネルギー光発生部が
電子銃１４と電子レンズ１５で構成される。電子銃１４
から出射した電子線１６は、電子レンズ１５で電子線の
軌道を変えるか或いは、結晶等による電子回折パターン
を標的部材２上に投影することにより、標的部材２上の
異なる箇所に照射される。電子線が照射された標的部材
２上の各箇所は、電子線励起Ｘ線源６となり、Ｘ線が出
射される。

【００３９】本発明にかかる照明装置のＸ線光学系（特
に、軟Ｘ線光学系）は、空気等によるＸ線の吸収が大き
いので、真空中に置かれることが多い。従って、真空雰
囲気が必要な電子線を本発明にかかる照明装置に用いる
ことは容易である。本発明の照明装置は、Ｘ線用のイン
テグレータを使わずに、従来の照明装置の二次光源に相
当する光源を形成できる点が優れている。図８に示す様
な従来の照明装置では、二次光源を形成するために、Ｘ
線を少なくとも二回反射しなければならなかった。例え
ば、Ｘ線反射多層膜の反射率を６０％とすると、二次光
源に達するまでにＸ線の強度は３６％以下に減少してし
まう。

【００４０】これに対して、本発明の照明装置では、複
数の励起エネルギー光を標的部材上の異なる箇所に照射
することにより二次光源（各Ｘ線源）を作り出す。励起
エネルギー光（例えばレーザー光）は、光学系による強
度の損失が極めて小さいので、高強度のＸ線光源（各Ｘ
線源）６を得ることが可能となる。従って、本発明の照
明装置は高強度の照明光を供給することが可能であり、
この照明装置を露光装置（特に、軟Ｘ線露光装置）に備
えれば（請求項10）、露光のスループットを高めること
ができる。

【００４１】さらに、Ｘ線領域で用いるインテグレータ
は、その基板の表面粗さが極めて小さくなければなら
ず、その作製が困難であった。一方、本発明に用いられ
る光学素子（例えば、レーザー用光学素子）は、従来か
ら用いられているものであり、その作製は極めて容易で
ある。従って、本発明の照明装置は作製も容易であると
いう利点を有する。

【００４２】以下、本発明を実施例により更に詳細に説
明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。

【００４３】

【実施例１】図２は本実施例の照明装置の概略構成図で
ある。照明装置は、レーザー光（励起エネルギー光の一
例）源８とレーザー反射鏡９からなる励起エネルギー光
発生部、ターゲット（標的部材）２、及び照明光学系３
で構成される。

【００４４】レーザー光源８は、ＹＡＧレーザー光源で
ある。レーザー反射鏡９は、レーザー光の導波経路を変
化させる光学素子であって、ターゲット（標的部材）２
上へのレーザー光照射位置を変化させる光学素子の一例
であり、ｘ、ｙの二方向に傾けることができ、レーザを
任意の方向に反射することができる。ターゲット材料に
は錫を用いた。

【００４５】レーザー１０がターゲット２上に照射され
ると、そこがＸ線の微小光源６となってＸ線７が発生す
る。反射鏡９が動くことにより、ターゲット上における
レーザー光照射位置が変化して、二次元的に配列した微
小光源（各Ｘ線源）６が形成される。即ち、従来の照明
装置の二次光源に相当する光源が形成される。本実施例
では、図１０に示すような光源を形成した。

【００４６】各Ｘ線源６から出射したＸ線７は、照明光
学系３を経て、マスク４に照射される。照明光学系３
は、表面にＭｏ／Ｓｉ多層膜を形成した反射鏡で構成さ
れ、波長１３ｎｍ付近のＸ線を反射する。照明光学系３
によるＸ線の照射領域は、１２０×８０ｍｍであり、マ
スク４の全面が一括で照明される。このとき、ターゲッ
ト２を照明光学系３の前焦点位置付近に配置することに
より、マスク４はケーラー照明される。この結果、マス
クは従来の約５倍の強度で照明された。

【００４７】

【実施例２】図３は本実施例の照明装置の概略構成図で
ある。照明装置は、レーザー光（励起エネルギー光の一
例）源８とレーザー光学素子１１からなる励起エネルギ
ー光発生部、ターゲット２、及び照明光学系３で構成さ
れる。

【００４８】レーザー光源８は、エキシマレーザー光源
である。レーザー光学素子１１は、レーザー光を複数の
レーザー光に分割する光学素子であって、複数のレーザ
ー光のターゲット２上への照射位置をそれぞれ異なる位
置に設定する光学素子の一例であり、図７に示すビーム
スプリッターである。レーザー光学素子１１に入射した
レーザー光１０は、複数の互いに平行なレーザー光とな
って出射する。ターゲット材料には鉛を用いた。レーザ
ー１０がターゲット２上の複数箇所に照射されると、各
照射箇所がＸ線の微小光源（各Ｘ線源）６となってＸ線
７が発生する。

【００４９】レーザー光の照射位置は、レーザー光学素
子１１を構成する半透明鏡１７および反射鏡１８の位置
と角度により調整した。さらに、光学素子１１を出射す
る複数のレーザー光強度が等しくなるように、半透明鏡
１７の反射率及び透過率と反射鏡１８の反射率を調整し
た。この結果、微小光源（各Ｘ線源）６は、ターゲット
２上に二次元的に配列し、従来の照明装置の二次光源に
相当する光源が形成される。本実施例では、図１０
（ａ）に示すような光源を形成した。

【００５０】各Ｘ線源６から出射したＸ線７は、照明光
学系３を経て、マスク４に照射される。照明光学系３
は、表面にＭｏ／Ｓｉ多層膜を形成した反射鏡で構成さ
れ、波長１３ｎｍ付近のＸ線を反射する。照明光学系３
によるＸ線の照射領域は、１２０×８０ｍｍであり、マ
スク４の全面が一括で照明される。このとき、ターゲッ
ト２を照明光学系３の前焦点位置付近に配置することに
より、マスク４はケーラー照明される。この結果、マス
クは従来の約５倍の強度で照明された。

【００５１】

【実施例３】図４は本実施例の照明装置の概略構成図で
ある。照明装置は、レーザー光（励起エネルギー光の一
例）源８とレーザー光学素子（ビームエキスパンダー１
２及びマイクロレンズアレイ１３）からなる励起エネル
ギー光発生部、ターゲット２、及び照明光学系３で構成
される。

【００５２】レーザー光源８は、ガラスレーザー光源で
ある。レーザー光学素子（ビームエキスパンダー１２及
びマイクロレンズアレイ１３）は、レーザー光を複数の
レーザー光に分割する光学素子であって、複数のレーザ
ー光のターゲット２上への照射位置をそれぞれ異なる位
置に設定する光学素子の一例である。マイクロレンズア
レイ１３は、図９に示すような従来の照明装置に用いら
れるインテグレータと同じ形態のものであり、しかもガ
ラスレーザー用に最適化したものである。

【００５３】ビームエキスパンダー１２に入射したレー
ザー光１０は、断面積の大きなレーザー光となって、マ
イクロレンズアレイ１３に入射する。そして、マイクロ
レンズアレイ１３を通過したレーザー光は複数の集光光
となって、ターゲット２上の複数箇所に入射する。この
とき、集光光は、ターゲット付近で焦点を結ぶようにし
た。ターゲット材料にはタングステンを用いた。

【００５４】レーザー光１０がターゲット２上の複数箇
所に照射されると、各箇所がＸ線の微小光源（各Ｘ線
源）６となってＸ線７が発生する。レーザー光の照射位
置は、マイクロレンズアレイ１３を構成する複数のレン
ズの配置により調整した。この結果、各Ｘ線源６はター
ゲット２上に二次元的に配列し、従来の照明装置の二次
光源に相当する光源が形成される。本実施例では、図１
０（ａ）に示すような光源を形成した。

【００５５】各Ｘ線源６から出射したＸ線７は、照明光
学系３を経て、マスク４に照射される。照明光学系３は
表面にＭｏ／Ｓｉ多層膜を形成した反射鏡で構成され、
波長１３ｎｍ付近のＸ線を反射する。照明光学系３によ
るＸ線の照射領域は、１２０×８０ｍｍであり、マスク
４の全面が一括で照明される。このとき、ターゲット２
を照明光学系３の前焦点位置付近に配置することによ
り、マスク４はケーラー照明される。この結果、マスク
は従来の約５倍の強度で照明された。

【００５６】

【実施例４】図５は本実施例の照明装置の概略構成図で
ある。照明装置は、複数のレーザー光（励起エネルギー
光の一例）源８と複数のレーザー反射鏡９からなる励起
エネルギー光発生部、ターゲット２、及び照明光学系３
で構成される。

【００５７】レーザー光源８は、すべてＹＡＧレーザー
である。複数のレーザー光源８を出射した複数のレーザ
ー光１０は、それぞれ反射鏡９で反射されて、ターゲッ
ト２上の異なる位置に入射する。ターゲット材料にはタ
ンタルを用いた。レーザー光１０がターゲット２上の複
数箇所に照射されると、各箇所がＸ線の微小光源（各Ｘ
線源）６となってＸ線７が発生する。

【００５８】レーザー光源８とレーザー反射鏡９は、微
小光源６の個数と同じ個数だけ配置し、一組のレーザー
光源８及びレーザー反射鏡９により、一つの微小光源６
を作るようにした。また、ターゲット２上へのレーザー
光１０の照射位置は、反射鏡９の位置や角度により調整
した。この結果、各Ｘ線源６はターゲット２上に二次元
的に配列し、従来の照明装置の二次光源に相当する光源
が形成される。本実施例では、図１０（ａ）に示すよう
な光源を形成した。

【００５９】各Ｘ線源６から出射したＸ線７は、照明光
学系３を経て、マスク４に照射される。照明光学系３
は、表面にＭｏ／Ｓｉ多層膜を形成した反射鏡で構成さ
れ、波長１３ｎｍ付近のＸ線を反射する。照明光学系３
によるＸ線の照射領域は、１２０×８０ｍｍであり、マ
スク４の全面が一括で照明される。このとき、ターゲッ
ト２を照明光学系３の前焦点位置付近に配置することに
より、マスク４はケーラー照明される。この結果、マス
クは従来の約２００倍の強度で照明された。

【００６０】

【実施例５】図６は本実施例の照明装置の概略構成図で
ある。照明装置は、電子銃１４と電子レンズ１５からな
る励起エネルギー光発生部、ターゲット２、及び照明光
学系３で構成される。電子銃１４を出射した電子線１６
は、電子レンズ１５でその軌道を曲げられてターゲット
２上に入射する。さらに、電子レンズの作る磁場を変え
ることにより電子線を様々な方向に曲げて、ターゲット
２上への入射位置を変えた。

【００６１】電子線１６がターゲット２に照射される
と、そこがＸ線の微小光源６となってＸ線７が発生す
る。電子線１６の照射位置は、電子レンズ１５の作る磁
場により変化させた。この結果、微小光源（各Ｘ線源）
６はターゲット２上に二次元的に配列し、従来の照明装
置の二次光源に相当する光源が形成される。本実施例で
は、図１０（ａ）に示すような光源を形成した。

【００６２】各Ｘ線源６から出射したＸ線７は、照明光
学系３を経て、マスク４に照射される。照明光学系３に
よるＸ線の照射領域は、１２０×８０ｍｍであり、マス
ク４の全面が一括で照明される。このとき、ターゲット
２を照明光学系３の前焦点位置付近に配置することによ
り、マスク４はケーラー照明される。この結果、マスク
は従来の約５倍の強度で照明された。

【００６３】以上の実施例は、本発明の一例であり、本
発明を限定するものではない。励起エネルギー光光源と
光学素子等の配置も本実施例に限らない。微小光源（Ｘ
線源）の個数や配置も本実施例に限らず、図１０（ｂ）
に示したような一次元的に配列した光源も容易に作り出
せることは言うまでもない。従って、本発明は臨界−ケ
ーラー照明にも適応できる。

【００６４】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の照明装
置は従来よりも照明強度が高く、しかも作製が容易であ
る。また、本発明の照明装置において、標的部材を照明
光学系の前焦点位置付近に配置することで、高い照明効
率で被照射面をケーラー照明することができる。つま
り、被照射面を高い照明効率で、均一な強度且つ均一な
広がりを有するＸ線で照明することができる。

【００６５】また、本発明の照明装置は、従来の照明装
置の二次光源に相当する光源を、Ｘ線用のインテグレー
タを用いずに形成することができるため、従来のものに
比べてＸ線の透過率が高く、さらにその作製が容易であ
るという利点を有する。また、本発明にかかる高い照明
強度を有する照明装置を備えた露光装置は、高いスルー
プットで、マスクのパターンを忠実に基板上に転写する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、本発明にかかる照明装置の一例を示す概略
構成図である。

【図２】は、実施例１の照明装置の概略構成図である。

【図３】は、実施例２の照明装置の概略構成図である。

【図４】は、実施例３の照明装置の概略構成図である。

【図５】は、実施例４の照明装置の概略構成図である。

【図６】は、実施例５の照明装置の概略構成図である。

【図７】は、励起エネルギー光を複数の励起エネルギー
光に分割する光学素子であって、複数の励起エネルギー
光のターゲット上への照射位置をそれぞれ異なる位置に
設定する光学素子の一例であるビームスプリッターの例
を示す概略構成図（ａ：上から見た図、ｂ：横から見た
図）である。

【図８】は、従来の照明装置の概略構成図である。

【図９】は、励起エネルギー光を複数の励起エネルギー
光に分割する光学素子であって、複数の励起エネルギー
光のターゲット上への照射位置をそれぞれ異なる位置に
設定する光学素子の一例であるマイクロレンズアレイの
例を示す概略構成図（ａ：上から見た図、ｂ：横から見
た図）である。

【図１０】は、従来の照明装置の二次光源、或いは本発
明の照明装置にかかる微小光源（Ｘ線源）を示す説明図
（ａ：二次元的配列、ｂ：一次元的配列）である。

【主要部分の符号の説明】

１・・・励起エネルギー光発生部 ２・・・標的部材（ターゲット） ３・・・照明光学系 ４・・・被照射物（例えば、マスク） ５・・・励起エネルギー光（例えば、レーザー光） ６・・・微小光源（二次光源、各Ｘ線源） ７・・・Ｘ線 ８・・・レーザー光源（励起エネルギー光源の一例） ９・・・レーザー光学素子（例えば反射鏡、励起エネル
ギー光の導波経路を変化させる光学素子であって、標的
部材上への励起エネルギー光照射位置を変化させる光学
素子の一例） １０・・・レーザー光（励起エネルギー光の一例） １１・・・レーザー光学素子（ビームスプリッター、励
起エネルギー光を複数の励起エネルギー光に分割する光
学素子であって、複数の励起エネルギー光のターゲット
上への照射位置をそれぞれ異なる位置に設定する光学素
子の一例） １２・・・ビームエキスパンダー １３・・・マイクロレンズアレイ（ビームスプリッタ
ー、励起エネルギー光を複数の励起エネルギー光に分割
する光学素子であって、複数の励起エネルギー光のター
ゲット上への照射位置をそれぞれ異なる位置に設定する
光学素子の一例） １４・・・電子銃 １５・・・電子レンズ １６・・・電子線（励起エネルギー光の一例） １７・・・半透明鏡 １８・・・反射鏡 ２０・・・紫外線光源 ２１、２２・・・紫外線光学系 ２３・・・紫外線 以 上

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/30 ５３１Ａ (56)参考文献 特開 昭63−311515（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−250122（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−126532（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−212018（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−96637（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−55527（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−117561（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−235797（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−36588（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−139822（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−177033（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭54−94159（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027 G03B 27/32 G03F 7/20

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも、 励起エネルギー光を発生して標的部材上の複数箇所に照
   射する励起エネルギー光発生部と、 該励起エネルギー光の照射を複数箇所で受けることによ
   り、複数のＸ線源が形成される標的部材と、 該複数のＸ線源からのＸ線を被照明物にケーラー照明す
   る照明光学系と、 を備えた照明装置。
2. 【請求項２】 前記標的部材を前記照明光学系の前焦点
   位置付近に配置したことを特徴とする請求項１記載の照
   明装置。
3. 【請求項３】 前記励起エネルギー光発生部は、励起エ
   ネルギー光の導波経路を変化させる光学素子であって、
   前記標的部材上への励起エネルギー光照射位置を変化さ
   せる光学素子を有することを特徴とする請求項１または
   ２記載の照明装置。
4. 【請求項４】 前記励起エネルギー光発生部は、励起エ
   ネルギー光を複数の励起エネルギー光に分割する光学素
   子であって、該複数の励起エネルギー光の前記標的部材
   上への照射位置をそれぞれ異なる位置に設定する光学素
   子を有することを特徴とする請求項１または２記載の照
   明装置。
5. 【請求項５】 前記励起エネルギー光発生部は、複数の
   励起エネルギー光発生源を有することを特徴とする請求
   項１〜４記載の照明装置。
6. 【請求項６】 前記標的部材は錫、鉛、アンチモン、タ
   ングステン、タンタル、または金を構成材料とすること
   を特徴とする請求項１〜５記載の照明装置。
7. 【請求項７】 前記励起エネルギー光をレーザー光とし
   たことを特徴とする請求項１〜６記載の照明装置。
8. 【請求項８】 前記レーザー光をＹＡＧレーザー、エキ
   シマレーザー、ガラスレーザー、またはチタンサファイ
   ヤレーザーとしたことを特徴とする請求項７記載の照明
   装置。
9. 【請求項９】 前記励起エネルギー光を電子線としたこ
   とを特徴とする請求項１〜６記載の照明装置。
10. 【請求項１０】 請求項１〜９記載の照明装置を備えた
    露光装置。