JP2742122B2 - 照明系及びｘ線露光装置 - Google Patents
照明系及びｘ線露光装置Info
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- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
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- G02B5/08—Mirrors
- G02B5/0816—Multilayer mirrors, i.e. having two or more reflecting layers
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- G—PHYSICS
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- 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
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は放射光、特にはＸ線から真空紫外線と称され
る波長200nm以下の光に適する照明系及びＸ線露光装置
に関する。
る波長200nm以下の光に適する照明系及びＸ線露光装置
に関する。
〔従来の技術〕 従来、放射光の中でもとりわけＸ線から真空紫外線と
称される波長200nm以下の光を拡大投影するためには凸
面形状の固定ミラーを用いる方法や、平面ミラーや凸面
ミラーを揺動させることにより光を拡散させる方法など
があった。
称される波長200nm以下の光を拡大投影するためには凸
面形状の固定ミラーを用いる方法や、平面ミラーや凸面
ミラーを揺動させることにより光を拡散させる方法など
があった。
しかし、凸面ミラーを用いた場合には有限の幅をもっ
た光が入射した際に、入射位置によって入射角が異なる
ためその反射光には波長分布が生じる。また、平面ミラ
ーを揺動させて用いた場合にも、ミラーの振れ角によっ
て光の入射角が異なるため、凸面ミラーの場合と同様に
波長分布を生じてしまう。
た光が入射した際に、入射位置によって入射角が異なる
ためその反射光には波長分布が生じる。また、平面ミラ
ーを揺動させて用いた場合にも、ミラーの振れ角によっ
て光の入射角が異なるため、凸面ミラーの場合と同様に
波長分布を生じてしまう。
このようなミラーを例えばＸ線露光装置に用い、拡散
光によって一括露光をする場合、生じた波長分布はレジ
スト感度の波長依存性により露光ムラの原因となる。
光によって一括露光をする場合、生じた波長分布はレジ
スト感度の波長依存性により露光ムラの原因となる。
本発明の目的は波長分布の少ない拡散光を得ることの
できる照明系及びＸ線露光装置を提供することにある。
できる照明系及びＸ線露光装置を提供することにある。
本発明は基板上に周期的な多層構造膜による反射面が
形成された反射鏡と該反射鏡を揺動させることによって
入射光を反射拡大する揺動機構とを備える照明系であっ
て、該反射鏡の揺動に伴って該反射鏡の反射面に対する
入射光の入射角ならびに入射位置が変化するものであ
り、該多層構造膜を入射側から出射側に向かって連続的
に周期膜厚が変化するような構造とすると共に前記反射
面上の各位置における周期膜厚は、反射鏡の触れ角によ
って変化する入射角をθx、そのときの入射光束の断面
中心の位置における周期膜厚をｄとして場合に、ｄ・si
nθxがほぼ一定となるように決定されていることを特徴
とする照明系及び該照明系を有するＸ線露光装置であ
る。
形成された反射鏡と該反射鏡を揺動させることによって
入射光を反射拡大する揺動機構とを備える照明系であっ
て、該反射鏡の揺動に伴って該反射鏡の反射面に対する
入射光の入射角ならびに入射位置が変化するものであ
り、該多層構造膜を入射側から出射側に向かって連続的
に周期膜厚が変化するような構造とすると共に前記反射
面上の各位置における周期膜厚は、反射鏡の触れ角によ
って変化する入射角をθx、そのときの入射光束の断面
中心の位置における周期膜厚をｄとして場合に、ｄ・si
nθxがほぼ一定となるように決定されていることを特徴
とする照明系及び該照明系を有するＸ線露光装置であ
る。
本発明によれば前記目的は反射鏡として基板上に周期
的かつその周期が基板水平方向に連続的に変化する多層
構造膜を有するものを用い、この反射鏡を揺動させるこ
とによって達成される。
的かつその周期が基板水平方向に連続的に変化する多層
構造膜を有するものを用い、この反射鏡を揺動させるこ
とによって達成される。
設計の際にはまず放射光の入射角を考慮した上で必要
な照明領域に応じて反射鏡の振れ角を決定し、その後、
多層構造膜の周期の最適化を図る。
な照明領域に応じて反射鏡の振れ角を決定し、その後、
多層構造膜の周期の最適化を図る。
反射鏡の基板材料としては、その研磨精度などの観点
から石英などが最適であるが、これに限らず炭化ケイ素
（SiC）や、各種金属などでもかまわない。
から石英などが最適であるが、これに限らず炭化ケイ素
（SiC）や、各種金属などでもかまわない。
多層構造膜の構成材料としては、対象とする光の波長
において、屈折率の実数部の差が大きく、かつ、互いに
屈折率の虚数部（吸収）の小さな組み合わせとなる材料
対を選択することが好ましい。また、これらの成膜方法
としては高周波マグネトロンスパッタ法やイオンビーム
スパッタ法などが有効であるが、これら以外にも各種ス
パッタ法、電子ビーム蒸着法、各種化学的気相成長法な
どにより成膜しても良い。
において、屈折率の実数部の差が大きく、かつ、互いに
屈折率の虚数部（吸収）の小さな組み合わせとなる材料
対を選択することが好ましい。また、これらの成膜方法
としては高周波マグネトロンスパッタ法やイオンビーム
スパッタ法などが有効であるが、これら以外にも各種ス
パッタ法、電子ビーム蒸着法、各種化学的気相成長法な
どにより成膜しても良い。
また、膜の周期を連続的に変化させるためには成膜
時、基板側に設けたシャッターを時間制御することが一
般的である。即ち、成膜すべき基板上側にシャッターを
設け、このシャッターを膜厚を大きくする側から徐々に
連続的な動きで開放してやる。これを各膜毎に繰り返し
て行なうことにより、でき上がった膜の周期を連続的に
変化させることができるが、これ以外の方法を用いても
かまわない。
時、基板側に設けたシャッターを時間制御することが一
般的である。即ち、成膜すべき基板上側にシャッターを
設け、このシャッターを膜厚を大きくする側から徐々に
連続的な動きで開放してやる。これを各膜毎に繰り返し
て行なうことにより、でき上がった膜の周期を連続的に
変化させることができるが、これ以外の方法を用いても
かまわない。
本発明の照明系の１例を第１図に示す。この例は、基
板の多層構造膜が設けられた面が平面である反射鏡４を
有する素子である。基板３の研磨された表面上に多層構
造膜２が設けられ、かつ多層構造膜の周期が基板水平方
向において連続的に変化している。すなわち、図中、放
射光１の入射側から出射側に向かって前記膜中の各層の
厚さが直線的に増大している。ここでそれぞれの点にお
ける周期膜厚は、反射鏡の振れ角によって変化する入射
角をθx、その時の入射光束断面内特定箇所、例えば断
面中心の位置における周期膜厚をｄとした場合に、dsin
θxがほぼ一定となるように決定される。
板の多層構造膜が設けられた面が平面である反射鏡４を
有する素子である。基板３の研磨された表面上に多層構
造膜２が設けられ、かつ多層構造膜の周期が基板水平方
向において連続的に変化している。すなわち、図中、放
射光１の入射側から出射側に向かって前記膜中の各層の
厚さが直線的に増大している。ここでそれぞれの点にお
ける周期膜厚は、反射鏡の振れ角によって変化する入射
角をθx、その時の入射光束断面内特定箇所、例えば断
面中心の位置における周期膜厚をｄとした場合に、dsin
θxがほぼ一定となるように決定される。
この例において揺動機構は第１図に示すような構成か
ら成り、システムコントロールコンピュータ12、制御装
置11、駆動ドライバ10を通じて駆動アクチュエータ９を
動作させる。これによってアクチュエータ可動部８を回
転軸13を中心として円弧を描くように揺動させ、チャン
バー６内の基本ホルダ５上の反射鏡を回転軸13中心の円
弧揺動させる。７はチャンバー６内部と駆動部とをさえ
ぎるためのベローズである。
ら成り、システムコントロールコンピュータ12、制御装
置11、駆動ドライバ10を通じて駆動アクチュエータ９を
動作させる。これによってアクチュエータ可動部８を回
転軸13を中心として円弧を描くように揺動させ、チャン
バー６内の基本ホルダ５上の反射鏡を回転軸13中心の円
弧揺動させる。７はチャンバー６内部と駆動部とをさえ
ぎるためのベローズである。
揺動機構は、反射鏡を揺動させることのできるもので
あれば良く、例えば反射鏡を支持する支持手段と、この
支持手段あるいは反射鏡に接続され、これを動かす駆動
手段を備える。上記の例はコンピュータ制御の機能も備
えた例である。
あれば良く、例えば反射鏡を支持する支持手段と、この
支持手段あるいは反射鏡に接続され、これを動かす駆動
手段を備える。上記の例はコンピュータ制御の機能も備
えた例である。
本発明の照明系の他の例を第２図に示す。この例では
基板の多層構造膜が設けられた面が２次曲面である反射
鏡を有する素子である。このような素子における揺動機
構は、上述の例のように円弧方向に反射鏡４を動揺させ
るものでも良いし（第１図に示す。）、反射鏡４を直線
的に揺動させるものでも良い（第２図）。駆動手段はこ
の場合も上述のもので良い。
基板の多層構造膜が設けられた面が２次曲面である反射
鏡を有する素子である。このような素子における揺動機
構は、上述の例のように円弧方向に反射鏡４を動揺させ
るものでも良いし（第１図に示す。）、反射鏡４を直線
的に揺動させるものでも良い（第２図）。駆動手段はこ
の場合も上述のもので良い。
実施例１および比較例１ 表面を平面度λ/20（λ＝6328Å）、表面粗さ4.6Årm
sに超平面研磨した石英基板（サイズ40×40×15mm）に
対して、イオンビームスパッタ法によりルテニウム（R
u）４層とアルミニウム（Al）３層を交互に計７層積層
させた。各層の膜厚は基板の端から端までの間で、ルテ
ニウムに関しては17.2Åから51.4Å、アルミニウムに関
しては7.8Åから78.9Å、それぞれシャッター制御によ
り１次関数的に連続的に変化させた。ここで、本実施例
におけるシャッター制御は基板側に矩形のシャッターを
設け、これを基板水平方向に定速運動させて行なった。
sに超平面研磨した石英基板（サイズ40×40×15mm）に
対して、イオンビームスパッタ法によりルテニウム（R
u）４層とアルミニウム（Al）３層を交互に計７層積層
させた。各層の膜厚は基板の端から端までの間で、ルテ
ニウムに関しては17.2Åから51.4Å、アルミニウムに関
しては7.8Åから78.9Å、それぞれシャッター制御によ
り１次関数的に連続的に変化させた。ここで、本実施例
におけるシャッター制御は基板側に矩形のシャッターを
設け、これを基板水平方向に定速運動させて行なった。
このようにして得た反射鏡をミラーチャンバー内に設
置し、回転半径1mの円弧方向に揺動させて放射光を入射
した。その際、振れ角は±0.86度とした。振れ角ゼロの
時の放射光入射角は４度とした。この反射光を反射鏡か
ら1m離れた点で測定したところ、反射鏡直前で縦方向5m
mの広がりを持っていた入射光が30mmに拡大投影されて
いた。また、中心波長も照明領域の上端、下端ともにほ
ぼ９Åであり、全域にわたって分布の少ないことが確認
された。照明領域の上端、下端の波長分布を第３図に示
す。
置し、回転半径1mの円弧方向に揺動させて放射光を入射
した。その際、振れ角は±0.86度とした。振れ角ゼロの
時の放射光入射角は４度とした。この反射光を反射鏡か
ら1m離れた点で測定したところ、反射鏡直前で縦方向5m
mの広がりを持っていた入射光が30mmに拡大投影されて
いた。また、中心波長も照明領域の上端、下端ともにほ
ぼ９Åであり、全域にわたって分布の少ないことが確認
された。照明領域の上端、下端の波長分布を第３図に示
す。
また、比較のため、波長９Åの光に対して最適設計し
た多層膜を基板上に一様に成膜して同様の実験を試み
た。基板として前記と同様の石英基板を用い、ルテニウ
ム、アルミニウムの膜厚はそれぞれ33.8Å,38.9Åで全
面にわたり均一にした。また、層数、反射鏡の振れ角、
放射光入射角も前期実験と共通にした。その結果、反射
鏡から1m離れた点における照明領域は30mmと変化ない
が、その照明領域内上端と下端での中心波長はそれぞ
れ、11Å,7Åとなり、照明領域全域にわたって約４Åの
波長分布があることがわかった。周期均一の多層膜を用
いた場合の照明領域上端、下端の波長分布を第４図に示
す。
た多層膜を基板上に一様に成膜して同様の実験を試み
た。基板として前記と同様の石英基板を用い、ルテニウ
ム、アルミニウムの膜厚はそれぞれ33.8Å,38.9Åで全
面にわたり均一にした。また、層数、反射鏡の振れ角、
放射光入射角も前期実験と共通にした。その結果、反射
鏡から1m離れた点における照明領域は30mmと変化ない
が、その照明領域内上端と下端での中心波長はそれぞ
れ、11Å,7Åとなり、照明領域全域にわたって約４Åの
波長分布があることがわかった。周期均一の多層膜を用
いた場合の照明領域上端、下端の波長分布を第４図に示
す。
実施例２ 基板として面精度λ/10,表面粗さ5.0Årmsの研磨した
石英円筒面（サイズ350×80×50mm、Ｒ＝50m）を用い
た。これに対して、高周波マグネトロンスパッタ法によ
り、ルテニウム（Ru）８層とアルミニウム（Al）７層を
交互に計15層積層させた。各層の膜厚は基板中心から円
弧方向に沿って±35mmの領域でルテニウムは15.0Åから
35.5Å、アルミニウムは9.5Åから106.5Å、それぞれシ
ャッター制御により連続的に変化させた。
石英円筒面（サイズ350×80×50mm、Ｒ＝50m）を用い
た。これに対して、高周波マグネトロンスパッタ法によ
り、ルテニウム（Ru）８層とアルミニウム（Al）７層を
交互に計15層積層させた。各層の膜厚は基板中心から円
弧方向に沿って±35mmの領域でルテニウムは15.0Åから
35.5Å、アルミニウムは9.5Åから106.5Å、それぞれシ
ャッター制御により連続的に変化させた。
このようにして得た反射鏡をミラーチャンバー内に設
置し、回転半径1mの円弧方向に揺動させて放射光を入射
した。その際、反射鏡の振れ角は±0.86度、振れ角ゼロ
の時の反射鏡表面中心部への放射光入射角は５度とし
た。
置し、回転半径1mの円弧方向に揺動させて放射光を入射
した。その際、反射鏡の振れ角は±0.86度、振れ角ゼロ
の時の反射鏡表面中心部への放射光入射角は５度とし
た。
この反射光を反射鏡から1m離れた点で測定したとこ
ろ、反射鏡直前で縦方向5mmの広がり幅を持っていた入
射光が93mmに拡大投影された。また、中心波長も照明領
域の上端、下端ともにほぼ10Åであり、全域にわたって
波長分布の少ないことが確認された。
ろ、反射鏡直前で縦方向5mmの広がり幅を持っていた入
射光が93mmに拡大投影された。また、中心波長も照明領
域の上端、下端ともにほぼ10Åであり、全域にわたって
波長分布の少ないことが確認された。
以上説明したように本発明の照明系は発散角の小さい
放射光を広範囲にわたって拡大照明できるばかりでな
く、その照射光は波長分布が少ないという特徴をもつ。
放射光を広範囲にわたって拡大照明できるばかりでな
く、その照射光は波長分布が少ないという特徴をもつ。
この照明系を例えばＸ線露光機などに用いた場合、レ
ジストの分光感度に応じた露光ムラの補正が不要であ
り、レジストを変えるたびに毎回条件出しをして補正を
加えるといった作業が不要となる。また、この照明系を
用いた場合、露光領域内で照度が異なっていてもそれに
対応して露光時間を局所的に異ならせることによりウエ
ハ上のレジストへの露光量を均一にすることは可能であ
り、既に提案されている方法を用いることができる（日
本電気、'88春の応物学会予稿集31a−ｋ−９）。この場
合、照明強度を何らかの方法で測定する必要があるが、
この照明強度はレジストの吸収特性（波長依存性）に対
応していなければならない。
ジストの分光感度に応じた露光ムラの補正が不要であ
り、レジストを変えるたびに毎回条件出しをして補正を
加えるといった作業が不要となる。また、この照明系を
用いた場合、露光領域内で照度が異なっていてもそれに
対応して露光時間を局所的に異ならせることによりウエ
ハ上のレジストへの露光量を均一にすることは可能であ
り、既に提案されている方法を用いることができる（日
本電気、'88春の応物学会予稿集31a−ｋ−９）。この場
合、照明強度を何らかの方法で測定する必要があるが、
この照明強度はレジストの吸収特性（波長依存性）に対
応していなければならない。
また、最近放射線用光学素子の放射線損傷が問題とな
っているが、本照明系においては、反射鏡を揺動させて
用いるため放射線の反射鏡上への入射位置が変化し、局
部的な損傷を受けにくい。更には反射鏡の形状、振れ角
などを適正化することにより、画角や距離を調節でき、
多層膜の構成材料や層数、膜厚、膜厚分布を適正化する
ことにより、所望の波長分布を得ることができる。
っているが、本照明系においては、反射鏡を揺動させて
用いるため放射線の反射鏡上への入射位置が変化し、局
部的な損傷を受けにくい。更には反射鏡の形状、振れ角
などを適正化することにより、画角や距離を調節でき、
多層膜の構成材料や層数、膜厚、膜厚分布を適正化する
ことにより、所望の波長分布を得ることができる。
第１図は本発明の照明系の構成の１例を示す概略図で円
弧方向揺動の場合を示し、第２図は本発明の照明系の構
成の他の例を示す概略図であって上下方向揺動の場合を
示す。また、第３図は本発明の照明系を使用した時の照
明領域における波長分布図、第４図は膜厚分布をもたな
い多層膜使用時の照明領域における波長分布図である。 1:放射光、2:多層構造膜、3:基板、4:反射鏡、5:基板ホ
ルダー、6:チャンバー、7:ベローズ、8:アクチュエータ
可動部、9:駆動アクチュエータ、10:駆動ドライバ、11:
制御装置、12:システムコントロールコンピュータ、13:
回転軸。
弧方向揺動の場合を示し、第２図は本発明の照明系の構
成の他の例を示す概略図であって上下方向揺動の場合を
示す。また、第３図は本発明の照明系を使用した時の照
明領域における波長分布図、第４図は膜厚分布をもたな
い多層膜使用時の照明領域における波長分布図である。 1:放射光、2:多層構造膜、3:基板、4:反射鏡、5:基板ホ
ルダー、6:チャンバー、7:ベローズ、8:アクチュエータ
可動部、9:駆動アクチュエータ、10:駆動ドライバ、11:
制御装置、12:システムコントロールコンピュータ、13:
回転軸。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−154034（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−226122（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−61200（ＪＰ，Ａ)
Claims (6)
- 【請求項１】基板上に周期的な多層構造膜による反射面
が形成された反射鏡と、該反射鏡を揺動させることによ
って入射光を反射拡大する揺動機構とを備える照明系で
あって、該反射鏡の揺動に伴って該反射鏡の反射面に対
する入射光の入射角ならびに入射位置が変化するもので
あり、該多層構造膜を入射光の入射側から出射側に向か
って連続的に周期膜厚が変化するような構造とすると共
に前記反射面上の各位置における周期膜厚は、反射鏡の
触れ角によって変化する入射角をθx、そのときの入射
光束の断面中心の位置における周期膜厚をｄとして場合
に、ｄ・sinθxがほぼ一定となるように決定されている
ことを特徴とする照明系。 - 【請求項２】前記基板の多層構造膜が設けられた面が平
面である請求項１に記載の照明系。 - 【請求項３】前記基板の多層構造膜が設けられた面が２
次曲面である請求項１に記載の照明系。 - 【請求項４】前記揺動機構が前記反射鏡を円弧方向に揺
動させるように設けられた請求項２または３に記載の照
明系。 - 【請求項５】前記揺動機構が前記反射鏡を直線方向に揺
動させるように設けられた請求項３に記載の照明系。 - 【請求項６】請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載
の照明系を有するＸ線露光装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1344842A JP2742122B2 (ja) | 1989-12-28 | 1989-12-28 | 照明系及びｘ線露光装置 |
| DE1990626056 DE69026056T2 (de) | 1989-12-28 | 1990-12-24 | Scanner-Vorrichtung |
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