JP2689341B2 - Ｘ線投影露光装置 - Google Patents
Ｘ線投影露光装置Info
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- JP2689341B2 JP2689341B2 JP32876688A JP32876688A JP2689341B2 JP 2689341 B2 JP2689341 B2 JP 2689341B2 JP 32876688 A JP32876688 A JP 32876688A JP 32876688 A JP32876688 A JP 32876688A JP 2689341 B2 JP2689341 B2 JP 2689341B2
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70058—Mask illumination systems
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体集積回路製造における微細パタン形
成に用いられるＸ線投影露光装置に関し、特に軟Ｘ線露
光装置に関するものである。
成に用いられるＸ線投影露光装置に関し、特に軟Ｘ線露
光装置に関するものである。
Ｘ線マスクを用いたＸ線露光方式は、微細性，生産性
の点で電子ビーム露光等よりも優れている。従来この方
式では、Ｘ線に対して透明な膜の上に形成したＸ線を吸
収するパタンを加工した透過型のＸ線マスクが用いられ
る。Ｘ線マスクは、レジストを塗布したウエハに対して
数10μｍの微小な間隔をおいて設置され、均一にＸ線が
照射される。これにより、Ｘ線マスクを透過したＸ線に
よりレジストが感光し、レジストを現像すれば、レジス
トパタンが得られる。ところで、この従来方式では、等
倍転写であるためにＸ線マスクのパタン描画に用いる電
子ビーム露光装置のパタン精度以上の転写精度は得られ
ない。また、Ｘ線マスクのＸ線を吸収するパタンを支持
している膜はＸ線透過率を確保するために、２μｍ程度
ときわめて薄いものが用いられるため大面積のＸ線マス
クの製造は困難が多い等の問題をきたしている。
の点で電子ビーム露光等よりも優れている。従来この方
式では、Ｘ線に対して透明な膜の上に形成したＸ線を吸
収するパタンを加工した透過型のＸ線マスクが用いられ
る。Ｘ線マスクは、レジストを塗布したウエハに対して
数10μｍの微小な間隔をおいて設置され、均一にＸ線が
照射される。これにより、Ｘ線マスクを透過したＸ線に
よりレジストが感光し、レジストを現像すれば、レジス
トパタンが得られる。ところで、この従来方式では、等
倍転写であるためにＸ線マスクのパタン描画に用いる電
子ビーム露光装置のパタン精度以上の転写精度は得られ
ない。また、Ｘ線マスクのＸ線を吸収するパタンを支持
している膜はＸ線透過率を確保するために、２μｍ程度
ときわめて薄いものが用いられるため大面積のＸ線マス
クの製造は困難が多い等の問題をきたしている。
そこで、このような問題を解決するために、シンクロ
トロン放射光を利用したＸ線縮小投影露光方式（木下ほ
か：第47回応用物理学会講演予稿集1986年10月、p322、
28p−ZF−15）が検討されている。第７図にその光学系
の概略構成図を示す。ここで、70はマスク、71はスリツ
ト、72は反射ミラー光学系、73はウエハ、74は試料ステ
ージ、75は主光線である。この方法は、マスク70の像を
シユワルツシルド光学系からなる反射ミラー光学系72に
よりレジストを塗布したウエハ73上に縮小投影して露光
を行うものである。マスク70としては透過型マスク，反
射型マスクの２種類が考えられている。ところで、Ｘ線
縮小投影露光で用いられる反射型マスクや反射ミラー光
学系には、Ｘ線の反射率を高めるため特定の波長のＸ線
を反射する多層膜を表面にコーテイングしたものが用い
られる。このとき、多層膜には、例えば、タングステン
W/カーボンＣやモリブデンMo/シリコンSiというよう
に、重原子と軽原子を対としたものが用いられる。そし
て、多層膜の形成間隔は、Ｘ線波長と入射角から、ブラ
ツグの回折条件より決まることが知られている。
トロン放射光を利用したＸ線縮小投影露光方式（木下ほ
か：第47回応用物理学会講演予稿集1986年10月、p322、
28p−ZF−15）が検討されている。第７図にその光学系
の概略構成図を示す。ここで、70はマスク、71はスリツ
ト、72は反射ミラー光学系、73はウエハ、74は試料ステ
ージ、75は主光線である。この方法は、マスク70の像を
シユワルツシルド光学系からなる反射ミラー光学系72に
よりレジストを塗布したウエハ73上に縮小投影して露光
を行うものである。マスク70としては透過型マスク，反
射型マスクの２種類が考えられている。ところで、Ｘ線
縮小投影露光で用いられる反射型マスクや反射ミラー光
学系には、Ｘ線の反射率を高めるため特定の波長のＸ線
を反射する多層膜を表面にコーテイングしたものが用い
られる。このとき、多層膜には、例えば、タングステン
W/カーボンＣやモリブデンMo/シリコンSiというよう
に、重原子と軽原子を対としたものが用いられる。そし
て、多層膜の形成間隔は、Ｘ線波長と入射角から、ブラ
ツグの回折条件より決まることが知られている。
また、シユワルツシルド光学系のほかに、従来、第８
図のような光学系（例えばK.Hoh and H.Tanino:Bulleti
n of Electrotechnical Laboratory,vol.49 No.12（198
5）p47−54）が考えられている。ここで、80は反射ミラ
ー光学系、81は主光線、82はマスク、83は試料面であ
る。これは、３枚のミラー801〜803による光学系80で構
成されており、より低収差の光学特性が得られる。
図のような光学系（例えばK.Hoh and H.Tanino:Bulleti
n of Electrotechnical Laboratory,vol.49 No.12（198
5）p47−54）が考えられている。ここで、80は反射ミラ
ー光学系、81は主光線、82はマスク、83は試料面であ
る。これは、３枚のミラー801〜803による光学系80で構
成されており、より低収差の光学特性が得られる。
しかし、従来のシユワルツシルド光学系を用いた反射
ミラー光学系では、ウエハ73つまり試料面への主光線の
入射方向は第７図のように斜めとなる。主光線75が像面
である試料面に斜めに入射すると、試料面が所定の位置
からずれたときを考えると、投影されたパタンの位置に
ずれが生じる。例えば、主光線が、入射角20゜で試料面
に入射した時を考える。ここで試料面が１μｍ上下にず
れたとすると、露光されるパタン位置は、設計位置より
0.36μｍずれる。微細パタンの露光では、きわめて高精
度な位置合わせ精度が要求されるので、試料面上下変動
によるパタン位置誤差は無視することができない。ウエ
ハは、試料台の傾きやウエハ自体反りや素子の段差を考
えると、１μｍ程度以下の平坦度を得ることは、実際上
きわめて困難である。したがつて、従来の光学系では、
高精度な位置合わせを実現することが困難であるという
問題がある。
ミラー光学系では、ウエハ73つまり試料面への主光線の
入射方向は第７図のように斜めとなる。主光線75が像面
である試料面に斜めに入射すると、試料面が所定の位置
からずれたときを考えると、投影されたパタンの位置に
ずれが生じる。例えば、主光線が、入射角20゜で試料面
に入射した時を考える。ここで試料面が１μｍ上下にず
れたとすると、露光されるパタン位置は、設計位置より
0.36μｍずれる。微細パタンの露光では、きわめて高精
度な位置合わせ精度が要求されるので、試料面上下変動
によるパタン位置誤差は無視することができない。ウエ
ハは、試料台の傾きやウエハ自体反りや素子の段差を考
えると、１μｍ程度以下の平坦度を得ることは、実際上
きわめて困難である。したがつて、従来の光学系では、
高精度な位置合わせを実現することが困難であるという
問題がある。
一方、第８図のように３枚のミラーによる反射ミラー
光学系80で、主光線81を垂直に試料面83に入射させる光
学系もあるが、Ｘ線の反射回数が増えるという問題が生
じる。すなわち、Ｘ線反射ミラーに用いる多層膜反射面
のＸ線反射率はあまり大きくとることができないので、
試料に入射するＸ線強度が小さくなり、露光時間が増大
してスループツトが小さくなる問題がある。特に反射マ
スクを用いるときは、４回反射にもなるため、スループ
ツト低下が無視できないという問題がある。
光学系80で、主光線81を垂直に試料面83に入射させる光
学系もあるが、Ｘ線の反射回数が増えるという問題が生
じる。すなわち、Ｘ線反射ミラーに用いる多層膜反射面
のＸ線反射率はあまり大きくとることができないので、
試料に入射するＸ線強度が小さくなり、露光時間が増大
してスループツトが小さくなる問題がある。特に反射マ
スクを用いるときは、４回反射にもなるため、スループ
ツト低下が無視できないという問題がある。
上記の問題点を解決するために、本発明は、Ｘ線を用
いてマスク上のパタンを試料面に投影し露光するＸ線投
影露光装置において、Ｘ線を集光して前記マスクを照明
する集光ミラーと、該集光ミラーよりの主光線を前記試
料面に入射させる曲面ミラーからなる反射ミラー光学系
とを具備し、前記集光ミラーよりの主光線がマスクを介
して前記反射ミラー光学系の焦点近傍に結像し、前記反
射ミラー光学系が凸ミラーと凹ミラーで構成され、両者
の曲率半径がほぼ等しく、凸ミラー、凹ミラーのミラー
間隔と各曲率半径との比がそれぞれ0.5＜ミラー間隔／
曲率半径＜1.0の関係を満たすようにしたものである。
いてマスク上のパタンを試料面に投影し露光するＸ線投
影露光装置において、Ｘ線を集光して前記マスクを照明
する集光ミラーと、該集光ミラーよりの主光線を前記試
料面に入射させる曲面ミラーからなる反射ミラー光学系
とを具備し、前記集光ミラーよりの主光線がマスクを介
して前記反射ミラー光学系の焦点近傍に結像し、前記反
射ミラー光学系が凸ミラーと凹ミラーで構成され、両者
の曲率半径がほぼ等しく、凸ミラー、凹ミラーのミラー
間隔と各曲率半径との比がそれぞれ0.5＜ミラー間隔／
曲率半径＜1.0の関係を満たすようにしたものである。
本発明においては、集光ミラーは、入射Ｘ線を集光し
て、反射ミラー光学系の光軸上の一点に集光するように
マスクを照明する。そして、この反射ミラー光学系は、
マスク上のパタンを主光線が試料面にほぼ垂直に入射す
るように投影することができる。このとき、反射ミラー
光学系は、マスク上のパタンからの反射または透過Ｘ線
を試料上に所定の倍率で投影する。
て、反射ミラー光学系の光軸上の一点に集光するように
マスクを照明する。そして、この反射ミラー光学系は、
マスク上のパタンを主光線が試料面にほぼ垂直に入射す
るように投影することができる。このとき、反射ミラー
光学系は、マスク上のパタンからの反射または透過Ｘ線
を試料上に所定の倍率で投影する。
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説
明する。
明する。
第１図は本発明によるＸ線投影露光装置の一実施例を
示す概略構成図である。同図において、10は光源（図示
せず）より放射されるシンクロトロン放射光、11は集光
ミラー、12はスリツト、13はマスク、14はマスクステー
ジ、15は反射ミラー光学系、16はウエハ、17は試料ステ
ージである。ここで、シンクロトロン放射光10が集光ミ
ラー11に入射されると、この集光ミラー11はその入射光
を集光してマスク13上のパタンを照明する。すなわち、
集光ミラー11はトロイダルミラーで構成されており、シ
ンクロトロン放射光10の光源像を反射ミラー光学系15の
光軸Ｚ上のある点Zaに向かつて結像させるようにして集
光する働きをする。この様子を第２図に示す。同図にお
いて第１図と同一符号は同一または相当部分を示し、20
はマスク13上の照射領域、21は光軸である。ここでは反
射型のマスク13を用いた例を示す。シンクロトロン放射
光10は扇状に広がつた放射分布を持つていて、垂直方向
Ｙの幅は狭いが、水平方向Ｘの幅は広くとることができ
る。したがつて、スリツト12で成形されたマスク照射領
域20は、後で述べるように横長の円弧状領域となるよう
にする。また集光ミラー11により、光軸21上にシンクロ
トロン放射光10を水平方向，垂直方向とも、ほぼ一点Za
に向かつて集光させる。そのマスク照射領域20を第３図
に示す。
示す概略構成図である。同図において、10は光源（図示
せず）より放射されるシンクロトロン放射光、11は集光
ミラー、12はスリツト、13はマスク、14はマスクステー
ジ、15は反射ミラー光学系、16はウエハ、17は試料ステ
ージである。ここで、シンクロトロン放射光10が集光ミ
ラー11に入射されると、この集光ミラー11はその入射光
を集光してマスク13上のパタンを照明する。すなわち、
集光ミラー11はトロイダルミラーで構成されており、シ
ンクロトロン放射光10の光源像を反射ミラー光学系15の
光軸Ｚ上のある点Zaに向かつて結像させるようにして集
光する働きをする。この様子を第２図に示す。同図にお
いて第１図と同一符号は同一または相当部分を示し、20
はマスク13上の照射領域、21は光軸である。ここでは反
射型のマスク13を用いた例を示す。シンクロトロン放射
光10は扇状に広がつた放射分布を持つていて、垂直方向
Ｙの幅は狭いが、水平方向Ｘの幅は広くとることができ
る。したがつて、スリツト12で成形されたマスク照射領
域20は、後で述べるように横長の円弧状領域となるよう
にする。また集光ミラー11により、光軸21上にシンクロ
トロン放射光10を水平方向，垂直方向とも、ほぼ一点Za
に向かつて集光させる。そのマスク照射領域20を第３図
に示す。
第３図において第１図ないし第２図と同一符号は同一
または相当部分を示し、30はマスク13つまりマスク基板
13上に形成されるパタン領域、31はスリツト12上でのシ
ンクロトロン放射光ビーム形状であり、パタン領域30は
LSIの１チツプ分のパタンが形成されている。ここで、
マスク13上の照射領域20は、光軸を中心とした円弧状の
スリツト12を介して得られる円弧状の細長い照射領域で
ある。そして、この照射領域20は、転写するパタンが存
在するパタン領域30の横方向領域を十分覆うようにす
る。このとき、縦方向の照射領域は、反射ミラー光学系
15の収差の許容値の満たす必要があるため、横方向に較
べて狭くとる。この領域を通る光線は光軸に対して回転
対称であるため、収差は円弧方向に均一になる特長があ
る。縦方向の照射領域は狭いので、後で述べる方法で、
マスク13を矢印18の縦方向に走査することで照射領域20
を走査することにより大面積を露光することができる。
そして、マスク13上のパタンの反射Ｘ線の像は、反射ミ
ラー光学系15によりウエハ16上に縮小されて投影され
る。このウエハ16へ入射する主光線は、該ウエハにほぼ
垂直になるように、集光ミラー11による集光点の位置を
決め、あらかじめ低収差となる反射ミラー光学系15を設
計しておく。このとき、反射ミラー光学系15のミラー面
は多層膜を形成して、特定波長のＸ線に対する反射率を
高めておく。例えば、露光に用いるＸ線の波長を、レジ
スト中のカーボン（Ｃ）による吸収が少ない波長50Å程
度とすると、W/C、Rh/C、Ru/C、Cr/C、Re/C、Os/C、Ir/
C等の多層膜は反射率が大きくできるので、反射ミラー
用として望ましい。ウエハ16にはＸ線に感光するレジス
トが塗布されており、マスクステージ14,試料ステージ1
7を同期して走査しながら、マスクパタンを順次レジス
トに転写していく。これにより、マスクステージ14,試
料ステージ17は光学系の縮小率と同じ比率で同期しなが
ら走査させる。また、パタンの位置合わせは、マスク1
3,ウエハ16にあらかじめマークを形成しておき、レーザ
ー等の手段でマーク位置検出をすることで行う。なお、
第１図中19はウエハ16の走査方向を示す。
または相当部分を示し、30はマスク13つまりマスク基板
13上に形成されるパタン領域、31はスリツト12上でのシ
ンクロトロン放射光ビーム形状であり、パタン領域30は
LSIの１チツプ分のパタンが形成されている。ここで、
マスク13上の照射領域20は、光軸を中心とした円弧状の
スリツト12を介して得られる円弧状の細長い照射領域で
ある。そして、この照射領域20は、転写するパタンが存
在するパタン領域30の横方向領域を十分覆うようにす
る。このとき、縦方向の照射領域は、反射ミラー光学系
15の収差の許容値の満たす必要があるため、横方向に較
べて狭くとる。この領域を通る光線は光軸に対して回転
対称であるため、収差は円弧方向に均一になる特長があ
る。縦方向の照射領域は狭いので、後で述べる方法で、
マスク13を矢印18の縦方向に走査することで照射領域20
を走査することにより大面積を露光することができる。
そして、マスク13上のパタンの反射Ｘ線の像は、反射ミ
ラー光学系15によりウエハ16上に縮小されて投影され
る。このウエハ16へ入射する主光線は、該ウエハにほぼ
垂直になるように、集光ミラー11による集光点の位置を
決め、あらかじめ低収差となる反射ミラー光学系15を設
計しておく。このとき、反射ミラー光学系15のミラー面
は多層膜を形成して、特定波長のＸ線に対する反射率を
高めておく。例えば、露光に用いるＸ線の波長を、レジ
スト中のカーボン（Ｃ）による吸収が少ない波長50Å程
度とすると、W/C、Rh/C、Ru/C、Cr/C、Re/C、Os/C、Ir/
C等の多層膜は反射率が大きくできるので、反射ミラー
用として望ましい。ウエハ16にはＸ線に感光するレジス
トが塗布されており、マスクステージ14,試料ステージ1
7を同期して走査しながら、マスクパタンを順次レジス
トに転写していく。これにより、マスクステージ14,試
料ステージ17は光学系の縮小率と同じ比率で同期しなが
ら走査させる。また、パタンの位置合わせは、マスク1
3,ウエハ16にあらかじめマークを形成しておき、レーザ
ー等の手段でマーク位置検出をすることで行う。なお、
第１図中19はウエハ16の走査方向を示す。
つぎに、上記実施例のＸ線投影露光装置の反射ミラー
光学系の具体例を示す。この反射ミラー光学系15は、そ
の倍率を1/5とし、２枚の凸ミラー151,凹ミラー152から
成り頂点の曲率半径Roをそれぞれ500mmとする非球面ミ
ラーから構成されている。ここで、各ミラー151,152の
曲率半径Roを同じとしたのは、ペツツバール和をゼロと
して、像面を平坦にするためである。また、収差補正
は、３次収差が小さくなる付近で、非球面形状，ミラー
間隔等を変えて、高次収差とのバランスを考慮して全収
差が小さくなるようにする。この場合、Ｘ線領域では回
折の影響が少ないため、NA（開口数）は光に較べて小さ
くすることができるので、NAの３乗できく球面収差は小
さい。そこで、特に、コマ収差と非点収差を小さくする
ように、非球面形状の初期値を選んで最適設計を行う。
特に第４図に一例を示すように２枚の凸ミラー151,凹ミ
ラー152のミラー間隔Ｌを、Ro/2より大きく（L/Ro＞0.
5）選ぶことで収差を小さくすることができる。この例
では、NA＝0.01,0.005、像高は50mmとしたときの特性I,
IIをそれぞれ示す。ただし、L/Roが１に近づいてくると
収差は小さいが、像面がミラー光学系の中になつてしま
うので、実用的ではない。L/Ro＞0.5の条件のときは、
光軸Ｚ上の点Zaを凸ミラー151の後方にすると、ウエハ1
6つまり試料面への垂直入射の条件が得られる。ここで
は像高は50mmとした。この考えに基ずいて設計例を示す
と、ミラー間隔Ｌ＝400mmとすると、非球面係数ｋは、
凸ミラーがｋ＝13.35、凹ミラーがｋ＝0.0811の楕円面
となる。なお、２次の非球面形状は、 で表わされる。ただし、ｈは軸高、ｚは光軸方向の座標
である。光学長は689mmである。この収差特性の一例を
第５図（Ａ）に示す。ここで、Ｘ線の波長λを50Åに選
ぶと、回折による像のぼけｄは、ｄ＝0.5λ/NAの関係か
ら、NA＝0.0125とするとｄ＝0.2μｍとなる。NA＝0.012
5とすると、光学系の収差はX,Y方向とも0.1μｍ以下と
なり、回折によるぼけが支配的になることがわかる。ま
た、NA＝0.025としても収差は0.2μｍ以下である。この
例では、横方向の露光領域は、15mm程度となることが可
能である。
光学系の具体例を示す。この反射ミラー光学系15は、そ
の倍率を1/5とし、２枚の凸ミラー151,凹ミラー152から
成り頂点の曲率半径Roをそれぞれ500mmとする非球面ミ
ラーから構成されている。ここで、各ミラー151,152の
曲率半径Roを同じとしたのは、ペツツバール和をゼロと
して、像面を平坦にするためである。また、収差補正
は、３次収差が小さくなる付近で、非球面形状，ミラー
間隔等を変えて、高次収差とのバランスを考慮して全収
差が小さくなるようにする。この場合、Ｘ線領域では回
折の影響が少ないため、NA（開口数）は光に較べて小さ
くすることができるので、NAの３乗できく球面収差は小
さい。そこで、特に、コマ収差と非点収差を小さくする
ように、非球面形状の初期値を選んで最適設計を行う。
特に第４図に一例を示すように２枚の凸ミラー151,凹ミ
ラー152のミラー間隔Ｌを、Ro/2より大きく（L/Ro＞0.
5）選ぶことで収差を小さくすることができる。この例
では、NA＝0.01,0.005、像高は50mmとしたときの特性I,
IIをそれぞれ示す。ただし、L/Roが１に近づいてくると
収差は小さいが、像面がミラー光学系の中になつてしま
うので、実用的ではない。L/Ro＞0.5の条件のときは、
光軸Ｚ上の点Zaを凸ミラー151の後方にすると、ウエハ1
6つまり試料面への垂直入射の条件が得られる。ここで
は像高は50mmとした。この考えに基ずいて設計例を示す
と、ミラー間隔Ｌ＝400mmとすると、非球面係数ｋは、
凸ミラーがｋ＝13.35、凹ミラーがｋ＝0.0811の楕円面
となる。なお、２次の非球面形状は、 で表わされる。ただし、ｈは軸高、ｚは光軸方向の座標
である。光学長は689mmである。この収差特性の一例を
第５図（Ａ）に示す。ここで、Ｘ線の波長λを50Åに選
ぶと、回折による像のぼけｄは、ｄ＝0.5λ/NAの関係か
ら、NA＝0.0125とするとｄ＝0.2μｍとなる。NA＝0.012
5とすると、光学系の収差はX,Y方向とも0.1μｍ以下と
なり、回折によるぼけが支配的になることがわかる。ま
た、NA＝0.025としても収差は0.2μｍ以下である。この
例では、横方向の露光領域は、15mm程度となることが可
能である。
また、別の例として、凸ミラー151,凹ミラー152ともR
o＝300mmとして、Ｌ＝250mmとすると、非球面係数を凸
ミラーで、ｋ＝10.67、凹ミラーでｋ＝0.094とすると、
光学長を407.6mmと小さくすることもできる。このとき
の収差は、第５図（Ｂ）に示すように、NA＝0.06と大き
くしても0.2μｍ以下と小さいが、歪は上記実施例より
３倍ほど大きく、スリツト幅は大きくとれなくなる。な
お、収差は多少大きくなるが、どちらか１枚のミラーを
球面とすることもできる。また、２枚の凸ミラー，凹ミ
ラーの曲率を同じでなく、数％程度変えても、ある程度
までは収差を小さくすることができる。ここでは、２次
曲面を用いた例を示したが、さらに高次の曲面を用いる
こともできる。このようなことから、本発明の構成を基
に、種々の２枚ミラーによる光学系を設計することがで
きる。
o＝300mmとして、Ｌ＝250mmとすると、非球面係数を凸
ミラーで、ｋ＝10.67、凹ミラーでｋ＝0.094とすると、
光学長を407.6mmと小さくすることもできる。このとき
の収差は、第５図（Ｂ）に示すように、NA＝0.06と大き
くしても0.2μｍ以下と小さいが、歪は上記実施例より
３倍ほど大きく、スリツト幅は大きくとれなくなる。な
お、収差は多少大きくなるが、どちらか１枚のミラーを
球面とすることもできる。また、２枚の凸ミラー，凹ミ
ラーの曲率を同じでなく、数％程度変えても、ある程度
までは収差を小さくすることができる。ここでは、２次
曲面を用いた例を示したが、さらに高次の曲面を用いる
こともできる。このようなことから、本発明の構成を基
に、種々の２枚ミラーによる光学系を設計することがで
きる。
このように、上述した実施例のＸ線投影露光装置によ
ると、シンクロトロン放射光10を集光しマスク13を照明
する集光レンズ11と、凸，凹２枚の非球面ミラーを用い
て該ミラーの曲率半径をほぼ同じとしかつミラー間隔を
曲率半径の1/2以上にした反射ミラー光学系15を備え、
集光ミラー11により、反射ミラー光学系15の光軸Ｚ上の
一点に向かつてシンクロトロン放射光10を集光してマス
ク13上のパタンを照明する。そして該パタンを、反射ミ
ラー光学系15により主光線がウエハ16面（像面）にほぼ
垂直に入射するように縮小投影することにより、このウ
エハ面の上下変動によるパタンの位置ずれが生じること
はなくなり、高精度なパタン位置精度が得られる。ま
た、シンクロトロン放射光を用いる場合、本実施例のよ
うに円弧状の露光領域であれば、光の分布が横長であ
り、照明しやすく、２次元に広い領域を照射する必要が
なく、均一な光強度が得やすい。また、２枚の非球面ミ
ラーからなる反射ミラー光学系15を用いることによつ
て、ウエハへの垂直入射の条件を確保しつつ、低収差を
得ることができる。さらに、そのミラー枚数が２枚と少
ないので、多層膜ミラーの反射率による光強度の低下
は、従来より小さく高速にパタン転写を可能とする利点
もある。また、２枚ミラーのように偶数枚では、マスク
13とウエハ16の位置が光学系をはさんでそれぞれ反対側
になるので、ウエハ16の試料ステージ17がマスク13から
の反射や透過Ｘ線を遮ることがないので、装置構成の点
で有利であり、大口径のウエハへのパタン転写が容易に
できる等の利点を有する。
ると、シンクロトロン放射光10を集光しマスク13を照明
する集光レンズ11と、凸，凹２枚の非球面ミラーを用い
て該ミラーの曲率半径をほぼ同じとしかつミラー間隔を
曲率半径の1/2以上にした反射ミラー光学系15を備え、
集光ミラー11により、反射ミラー光学系15の光軸Ｚ上の
一点に向かつてシンクロトロン放射光10を集光してマス
ク13上のパタンを照明する。そして該パタンを、反射ミ
ラー光学系15により主光線がウエハ16面（像面）にほぼ
垂直に入射するように縮小投影することにより、このウ
エハ面の上下変動によるパタンの位置ずれが生じること
はなくなり、高精度なパタン位置精度が得られる。ま
た、シンクロトロン放射光を用いる場合、本実施例のよ
うに円弧状の露光領域であれば、光の分布が横長であ
り、照明しやすく、２次元に広い領域を照射する必要が
なく、均一な光強度が得やすい。また、２枚の非球面ミ
ラーからなる反射ミラー光学系15を用いることによつ
て、ウエハへの垂直入射の条件を確保しつつ、低収差を
得ることができる。さらに、そのミラー枚数が２枚と少
ないので、多層膜ミラーの反射率による光強度の低下
は、従来より小さく高速にパタン転写を可能とする利点
もある。また、２枚ミラーのように偶数枚では、マスク
13とウエハ16の位置が光学系をはさんでそれぞれ反対側
になるので、ウエハ16の試料ステージ17がマスク13から
の反射や透過Ｘ線を遮ることがないので、装置構成の点
で有利であり、大口径のウエハへのパタン転写が容易に
できる等の利点を有する。
なお、以上の実施例では、シンクロトロン放射光を用
いた例を示したが、レーザプラズマＸ線源，電子線励起
Ｘ線源等他のＸ線源を用いても同様である。そのほか、
光源としてＸ線だけでなく真空紫外光を用いることも可
能である。
いた例を示したが、レーザプラズマＸ線源，電子線励起
Ｘ線源等他のＸ線源を用いても同様である。そのほか、
光源としてＸ線だけでなく真空紫外光を用いることも可
能である。
また、解像度があまり要求されなければ、第６図に示
すように、１枚の非球面ミラーを用いても装置を構成す
ることができる。ここで、60は主光線、61は集光ミラ
ー、62はスリツト、63はマスク、64は１枚の非球面ミラ
ーからなる反射ミラー光学系、65は試料面である。この
ときは、集光ミラー61の集光点Zaが反射ミラー光学系64
の焦点付近になるように集光すれば、ほぼ垂直入射の条
件とすることができる。
すように、１枚の非球面ミラーを用いても装置を構成す
ることができる。ここで、60は主光線、61は集光ミラ
ー、62はスリツト、63はマスク、64は１枚の非球面ミラ
ーからなる反射ミラー光学系、65は試料面である。この
ときは、集光ミラー61の集光点Zaが反射ミラー光学系64
の焦点付近になるように集光すれば、ほぼ垂直入射の条
件とすることができる。
さらに、マスクとしては反射型マスクを用いた例を示
したが、波長50Å程度では、Ｃ（カーボン），波長70Å
程度ではBC（ボロンカーバイド）等材料主としたメンブ
レンを用いた透過型マスクは、構成材料のＸ線吸収端付
近を少し越えた波長帯で透過率が大きいので、同様に用
いることができる。透過型マスクを用いる場合でも、集
光ミラーがマスクの反対側に位置するだけで、反射ミラ
ー光学系自体は、反射型マスクを用いた時と全く同様で
よい。
したが、波長50Å程度では、Ｃ（カーボン），波長70Å
程度ではBC（ボロンカーバイド）等材料主としたメンブ
レンを用いた透過型マスクは、構成材料のＸ線吸収端付
近を少し越えた波長帯で透過率が大きいので、同様に用
いることができる。透過型マスクを用いる場合でも、集
光ミラーがマスクの反対側に位置するだけで、反射ミラ
ー光学系自体は、反射型マスクを用いた時と全く同様で
よい。
以上説明したように、本発明のＸ線投影露光装置は、
Ｘ線を集光する集光ミラーと、１枚或は２枚の非球面ミ
ラーまたはそ２枚ミラーのどちらか１つのミラーが球面
からなる反射ミラー光学系を具備し、前記集光ミラーに
より、その反射ミラー光学系の光軸上の一点に向かつて
Ｘ線を集光してマスク上のパタンを照明し、該パタン
を、前記反射ミラー光学系により主光線が試料面にほぼ
垂直に入射するように投影することにより、その試料面
つまりウエハ面の上下変動によるパタンの位置ずれが生
じないので、高精度なパタンの位置精度が得られる。ま
た、反射ミラー光学系のミラー枚数が１〜２枚と少ない
ので、多層膜ミラーの反射率による光強度の低下は従来
より小さく、高速にパタン転写が可能になると共に、２
枚の非球面ミラーを用いることによつて、ウエハへの垂
直入射の条件を確保しつつ、低収差を得ることができる
等の優れた効果がある。
Ｘ線を集光する集光ミラーと、１枚或は２枚の非球面ミ
ラーまたはそ２枚ミラーのどちらか１つのミラーが球面
からなる反射ミラー光学系を具備し、前記集光ミラーに
より、その反射ミラー光学系の光軸上の一点に向かつて
Ｘ線を集光してマスク上のパタンを照明し、該パタン
を、前記反射ミラー光学系により主光線が試料面にほぼ
垂直に入射するように投影することにより、その試料面
つまりウエハ面の上下変動によるパタンの位置ずれが生
じないので、高精度なパタンの位置精度が得られる。ま
た、反射ミラー光学系のミラー枚数が１〜２枚と少ない
ので、多層膜ミラーの反射率による光強度の低下は従来
より小さく、高速にパタン転写が可能になると共に、２
枚の非球面ミラーを用いることによつて、ウエハへの垂
直入射の条件を確保しつつ、低収差を得ることができる
等の優れた効果がある。
第１図は本発明によるＸ線投影露光装置の一実施例の概
略構成図、第２図はその実施例の集光法を説明するため
の図、第３図は同じく上記実施例のマスクの照射領域の
説明図、第４図及び第５図はそれぞれ上記実施例の反射
ミラー光学系の収差とミラー間隔の関係を示す特性図及
び収差特性図、第６図は本発明の別の実施例による１枚
の非球面ミラーを用いた光学系の概略図、第７図，第８
図はそれぞれ従来のＸ線投影露光装置の例を示す概略図
である。 10……シンクロトロン放射光、11,61……集光ミラー、1
2,62……スリツト、13,63……マスク、14……マスクス
テージ、15,64……反射ミラー光学系、151……凸ミラ
ー、152……凹ミラー、16……ウエハ、17……試料ステ
ージ。
略構成図、第２図はその実施例の集光法を説明するため
の図、第３図は同じく上記実施例のマスクの照射領域の
説明図、第４図及び第５図はそれぞれ上記実施例の反射
ミラー光学系の収差とミラー間隔の関係を示す特性図及
び収差特性図、第６図は本発明の別の実施例による１枚
の非球面ミラーを用いた光学系の概略図、第７図，第８
図はそれぞれ従来のＸ線投影露光装置の例を示す概略図
である。 10……シンクロトロン放射光、11,61……集光ミラー、1
2,62……スリツト、13,63……マスク、14……マスクス
テージ、15,64……反射ミラー光学系、151……凸ミラ
ー、152……凹ミラー、16……ウエハ、17……試料ステ
ージ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ２１Ｋ 1/06 Ｇ２１Ｋ 1/06 Ａ 5/02 5/02 Ｘ (72)発明者 竹内 信行 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 鳥居 康弘 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−311315（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−62231（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−222932（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−208831（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】Ｘ線を用いてマスク上のパタンを試料面に
投影し露光するＸ線投影露光装置において、 Ｘ線を集光して前記マスクを照明する集光ミラーと、該
集光ミラーよりの主光線を前記試料面に入射させる曲面
ミラーからなる反射ミラー光学系とを具備し、前記集光
ミラーよりの主光線がマスクを介して前記反射ミラー光
学系の焦点近傍に結像し、前記反射ミラー光学系が凸ミ
ラーと凹ミラーで構成され、両者の曲率半径がほぼ等し
く、凸ミラー、凹ミラーのミラー間隔と各曲率半径との
比がそれぞれ0.5＜ミラー間隔／曲率半径＜1.0の関係を
満たすことを特徴とするＸ線投影露光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32876688A JP2689341B2 (ja) | 1988-12-26 | 1988-12-26 | Ｘ線投影露光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32876688A JP2689341B2 (ja) | 1988-12-26 | 1988-12-26 | Ｘ線投影露光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02174111A JPH02174111A (ja) | 1990-07-05 |
| JP2689341B2 true JP2689341B2 (ja) | 1997-12-10 |
Family
ID=18213903
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32876688A Expired - Fee Related JP2689341B2 (ja) | 1988-12-26 | 1988-12-26 | Ｘ線投影露光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2689341B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100604942B1 (ko) * | 2005-06-18 | 2006-07-31 | 삼성전자주식회사 | 비축상(ｏｆｆ-ａｘｉｓ) 프로젝션 광학계 및 이를 적용한극자외선 리소그래피 장치 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59222932A (ja) * | 1983-06-02 | 1984-12-14 | Sharp Corp | 半導体装置 |
| JPS60208831A (ja) * | 1984-04-03 | 1985-10-21 | Canon Inc | Ｘ線露光装置 |
| JPS63311315A (ja) * | 1987-06-15 | 1988-12-20 | Canon Inc | 物体・像変換装置 |
| JPH0789537B2 (ja) * | 1986-09-02 | 1995-09-27 | 日本電信電話株式会社 | Ｘ線縮小投影露光装置 |
-
1988
- 1988-12-26 JP JP32876688A patent/JP2689341B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02174111A (ja) | 1990-07-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |