JP2727787B2 - X線露光装置 - Google Patents

X線露光装置

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JP2727787B2 JP3106171A JP10617191A JP2727787B2 JP 2727787 B2 JP2727787 B2 JP 2727787B2 JP 3106171 A JP3106171 A JP 3106171A JP 10617191 A JP10617191 A JP 10617191A JP 2727787 B2 JP2727787 B2 JP 2727787B2
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    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058Mask illumination systems
    • G03F7/702Reflective illumination, i.e. reflective optical elements other than folding mirrors, e.g. extreme ultraviolet [EUV] illumination systems

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Particle Accelerators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、X線露光装置に関
し、例えばシンクロトロン放射光を利用したものに関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】ストレージリングから放射するシンクロ
トロン放射光は、硬X線から可視光まで広がる広帯域の
波長域を持ち、水平方向には大きな発散角、垂直方向に
は小さな発散角を持つシート状のX線を放射するX線源
である。このようなシンクロトロン放射をX線源として
利用するX線露光装置として、例えば雑誌(Nucle
ar Instruments and Method
s in Physics Researh A24
6,1986年,第658頁〜第667頁)に掲載され
たものの構成を図6に示す。図において、1は水平方向
及び垂直方向の発散角を持つX線を放射する点光源状の
X線源、4は例えばベリリウム膜等でできた真空窓、5
は露光面、8は平面X線反射ミラーである。
【0003】次にこの装置の動作を説明する。硬X線を
遮断する平面X線反射ミラー8及び数10オングストロ
ーム以上の長波長域を遮断するためのベリリウム膜等で
できた真空窓4でX線光学系を構成し、露光に適当な波
長である10オングストローム近傍の波長帯のX線を取
り出すことができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来のX線露光装置は
以上のように構成されており、シンクロトロン放射光の
点光源1に対するX線光学系のアパーチャーは、下流端
に位置する真空窓4の大きさによって決まり、大きくと
ることができない。このため、水平方向に大きく広がる
シンクロトロン放射光のうちごく一部しかX線露光面5
上に取り出すことができない。特に、半導体装置用の小
型ストレージリングからのシンクロトロン放射光を利用
した場合、シンクロトロン放射光強度があまり強くない
ため、露光面5上のX線強度を充分に大きくすることが
できないという問題点があった。
【0005】また、シンクロトロン放射光の持つ放射発
散角度がそのまま保存されて露光面5に照射される。こ
のため、X線光学系の主光軸と露光面5の交点によって
定義される露光面の原点から特に水平方向に離れれば離
れるほど、X線の露光面5への入射は直入射から大きく
ずれていく。従って露光面5上に形成される転写パター
ンは、原点から水平方向に離れるにしたがいX線マスク
パターンとの位置ずれが大きくなるという問題点もあっ
た。
【0006】この発明は、かかる問題点を解決するため
になされたもので、水平方向に大きく発散するシンクロ
トロン放射光を有効に集光することにより露光面上のX
線強度を充分に大きくでき、さらに露光領域にわたって
限りなく直入射に近い状態のX線の照射を可能にするX
線集光光学系を有するX線露光装置を得ることを目的と
している。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明に係るX線露光
装置は、水平方向及び垂直方向の発散角を持つX線を放
射する点光源状のX線源、X線を水平方向及び垂直方向
に同時に焦点を結ばせる集光作用を有し、その反射面の
曲面形状は、回転楕円面或はトロイダル面の2焦点系の
集光特性を持つ曲面によって表わされる第1段反射ミラ
ー、第1段反射ミラーによって集光された焦点から放射
するX線をX線の光学系の主光軸に平行なX線にコリメ
ートする作用を有し、その反射面の曲面形状が回転放物
面で表わされる第2段反射ミラーを備え、第1段反射ミ
ラーの第1焦点を点光源に配置すると共に、第1段反射
ミラーの第2焦点と第2段反射ミラーの焦点を実質的に
一致させるようにしたものである。
【0008】
【作用】この発明におけるX線露光装置では、シンクロ
トロン放射光の光源サイズはストレージリングを周回す
る充分に小さい電子ビームサイズに等しい点光源とみな
すことができる。また、点光源に第1段反射ミラーの極
点を近づけることができるので点光源に対するX線光学
系のアパーチャーが大きくなり、水平方向に大きく広が
るシート状のシンクロトロン放射光を全て第1段反射ミ
ラー面に取り込んで、第2焦点に焦点を結ぶように集光
することができる。さらに、第1段反射ミラーの第2焦
点に集光したシンクロトロン放射光は、第2段反射ミラ
ーの焦点にある点光源とみなすことができるため、第2
段反射ミラーを反射した後、主光軸に平行なX線にコリ
メートされる。このため、真空窓を通ったX線は露光領
域にわたって直入射に限りなく近い状態で入射する。
【0009】
【実施例】
実施例1.図1はこの発明の一実施例によるX線露光装
置を示す構成図である。図において、1は水平方向及び
垂直方向の発散角を持つX線を放射する点光源状のX線
源で、例えばシンクロトロン放射光の光源点、2は第1
段反射ミラーで、シンクロトロン放射光を水平方向及び
垂直方向に同時に焦点を結ばせる集光作用を有し、その
反射面の曲面形状は、例えば回転楕円面の2焦点系の集
光特性を持つ曲面によって表わされる。3は第2段反射
ミラーで、第1段反射ミラー2によって集光された焦点
から放射するシンクロトロン放射光を光学系の主光軸に
平行なX線にコリメートする作用を有し、その反射面の
曲面形状が回転放物面で表わされるミラ−である。ま
た、4は真空窓、5は露光面、6は第1段反射ミラー2
の第2焦点及び第2段反射ミラー3の焦点である。な
お、図示はしていないが転写されるべきX線マスクが真
空窓4と露光面5の間に位置している。第1段反射ミラ
ー2の第1焦点を光源点1に配置し、第1段反射ミラー
2の第2焦点6と第2段反射ミラー3の焦点を実質的に
一致させるようにしたものである。
【0010】また、図2は図1のX線露光装置のX線集
光光学系の主光軸を含む縦断面図である。図2におい
て、7はX線集光光学系の主光軸、d1 はシンクロトロ
ン放射光の光源点1から第1段反射ミラー2の極点まで
の距離、d2 は第1段反射ミラー2の極点から第2焦点
6までの距離、d3 は第2焦点6から第2段反射ミラー
3までの距離、d4 は第2段反射ミラー3から露光面5
までの距離、θ1 は主光軸7の第1段反射ミラーへの入
射角度、θ2 は主光軸7の第2段反射ミラーへの入射角
度を示すものである。
【0011】上記のように構成されたX線露光装置で
は、シンクロトロン放射光の光源サイズはストレージリ
ングを周回する充分に小さい電子ビームサイズに等しい
点光源とみなすことができる。さらに光源点に第1段反
射ミラー2の極点を近づけたことにより光源点1に対す
るX線光学系のアパーチャーが大きくなり、水平方向に
大きく広がるシート状のシンクロトロン放射光を全て第
1段反射ミラー2面に取り込み、第2焦点6に焦点を結
ぶように集光することができる。さらに第1段反射ミラ
ー2の第2焦点6に集光したシンクロトロン放射光は、
第2段反射ミラー3の焦点にある点光源とみなすことが
できるため、第2段反射ミラー3を反射した後、主光軸
7に平行なX線にコリメートされる。このため、真空窓
4を通ったX線は露光領域5にわたって直入射に限りな
く近い状態で入射する。しかも放射した全てのシンクロ
トロン放射光を露光領域5に集めているため、X線反射
ミラー2,3を2回反射させることによる反射率の影響
を考慮してもなお従来例に比べて、露光面上のX線強度
は5〜10倍程度に大きくなる。
【0012】なお、シンクロトロン放射光の光源点から
第1段反射ミラー2の極点までの距離d1 を縮めること
により、シンクロトロン放射光の光源点1に対するX線
光学系のアパーチャーが大きくなり、上記効果を容易に
実現できる。
【0013】図3は第1段反射ミラー2の反射面の曲面
形状を説明する説明図であり、この実施例1では例えば
数1で示される回転楕円面の2焦点系の集光特性を持つ
曲面によって表わされている。
【0014】
【数1】
【0015】ただし、eは離心率を表わし、数2とな
る。
【0016】
【数2】
【0017】この楕円面の関数系を図4のようにミラ−
面上の座標系(x,y,z)で展開すると、数3のよう
になる。
【0018】
【数3】
【0019】ここで、第1焦点と第1段反射ミラー2面
の極点間の距離d1 をできるだけ縮めた曲面形状を持た
せれば、露光面5上でのX線強度を最大にできる。
【0020】また、図5は第2段反射ミラー3の反射面
の曲面形状を説明する説明図で、この実施例1では例え
ば数4で示される回転放物面で表わされている。
【0021】
【数4】
【0022】上記と同様にミラ−面上の座標系(x,
y,z)で展開すると、数5のようになる。
【0023】
【数5】
【0024】また、第1段,第2段反射ミラー2,3へ
の入射角度及び第1段反射ミラー2の極点と第2焦点6
までの距離、第2段反射ミラー3とその焦点の距離等の
パラメーターを最適化することにより露光面上のX線強
度分布を水平方向に均一にすることができる。即ち上記
のパラメーター(d2 ,d3 ,d4 ,θ1 ,θ2 )を最
適化することにより、露光面6上のX線強度分布を水平
方向に均一にすることができる。
【0025】さらに、露光領域の垂直方向に広げる手法
として、X線マスクと露光面5を一体にして垂直方向に
掃引する機構を用いることもできる。
【0026】また、第1段反射ミラ−2の反射面の曲面
形状は、回転楕円面に限るものではなく、トロイダル面
の2焦点系の集光特性を持つ曲面によって表わされるも
ので構成してもよい。
【0027】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、水平
方向及び垂直方向の発散角を持つX線を放射する点光源
状のX線源、X線を水平方向及び垂直方向に同時に焦点
を結ばせる集光作用を有し、その反射面の曲面形状は、
回転楕円面或はトロイダル面の2焦点系の集光特性を持
つ曲面によって表わされる第1段反射ミラー、第1段反
射ミラーによって集光された焦点から放射するX線をX
線の光学系の主光軸に平行なX線にコリメートする作用
を有し、その反射面の曲面形状が回転放物面で表わされ
る第2段反射ミラーを備え、第1段反射ミラーの第1焦
点を点光源に配置し、第1段反射ミラーの第2焦点と第
2段反射ミラーの焦点を実質的に一致させるようにした
ので、水平方向に大きく広がるX線を有効に露光面に集
め、強度の大きいX線を露光領域にわたって直入射に限
りなく近い状態で露光することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1によるX線露光装置を示す
構成図である。
【図2】図1に示すX線露光装置のX線集光光学系の主
光軸を含む縦断面図である。
【図3】この発明の実施例1に係る第1段反射ミラ−の
反射面の曲面形状を説明する説明図である。
【図4】この発明の実施例1に係る第1段反射ミラ−の
反射面の曲面形状を説明する説明図である。
【図5】この発明の実施例1に係る第2段反射ミラ−の
反射面の曲面形状を説明する説明図である。
【図6】従来のX線露光装置の構成を示す構成図であ
る。
【符号の説明】
1 X線源 2 第1段反射ミラー 3 第2段反射ミラー 4 真空窓 5 露光面

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水平方向及び垂直方向の発散角を持つX
    線を放射する点光源状のX線源、上記X線を水平方向及
    び垂直方向に同時に焦点を結ばせる集光作用を有し、そ
    の反射面の曲面形状は、回転楕円面或はトロイダル面の
    2焦点系の集光特性を持つ曲面によって表わされる第1
    段反射ミラー、上記第1段反射ミラーによって集光され
    た焦点から放射するX線を上記X線の光学系の主光軸に
    平行なX線にコリメートする作用を有し、その反射面の
    曲面形状が回転放物面で表わされる第2段反射ミラーを
    備え、第1段反射ミラーの第1焦点を上記点光源に配置
    し、上記第1段反射ミラーの第2焦点と第2段反射ミラ
    ーの焦点を実質的に一致させるようにしたことを特徴と
    するX線露光装置。
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