JP3202046B2 - 照明用光学装置 - Google Patents

照明用光学装置

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JP3202046B2 JP28928591A JP28928591A JP3202046B2 JP 3202046 B2 JP3202046 B2 JP 3202046B2 JP 28928591 A JP28928591 A JP 28928591A JP 28928591 A JP28928591 A JP 28928591A JP 3202046 B2 JP3202046 B2 JP 3202046B2
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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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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Particle Accelerators (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、荷電粒子蓄積リング
(シンクロトロンリング)により発生されるシンクロト
ロン放射光を光源とする照明用光学装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来、前記シンクロトロン放射光を光源
とし、超LSI等の微細なマスクパターンをウエハに転
写する露光装置には、次に説明するものがある。
【0003】その一つは、図4に示すように、シンクロ
トロンリング11の発光点12から放射されたシンクロ
トロン放射光を、図示矢印方向に揺動するミラー15に
よって反射させることで、シンクロトロンリング11の
軌道面に垂直な方向(以下Y方向という)に拡大し、マ
スク13を照明してマスクパターンをウエハ14に転写
するものである(第1の従来例という)。
【0004】この第1の従来例は、例えば、発光点12
からミラー15までの距離が5m、ミラー15からマス
ク13までの距離が5m程度、マスク13からウエハ1
4までの距離、いわゆるプロキシミティギャップ30μ
m程度であり、転写領域の大きさは20mm角程度であ
る。
【0005】この場合、シンクロトロンリングの軌道面
に平行な方向(以下X方向という)の取り込み角は2m
radであり、マスク13に照射されるシンクロトロン
放射光の傾きは最大でX方向に1mrad、Y方向に2
mradである。このため、ウエハ14に転写されるマ
スクパターンにいわゆるランアウトエラーと呼ばれる歪
が生じ、この歪は最大でY方向に0.06μmである。
【0006】上述のようなランアウトエラーの発生の問
題点を解決する放射光露光装置として、図5に示す装置
が考えられる。
【0007】図5に示す装置は、シンクロトロンリング
31の発光点32より放射されたビームを、回転双曲面
反射鏡35で反射させ、さらに回転放物面反射鏡36に
よってX方向およびY方向に平行化させてマスク33の
マスクパターンをウエハ34に転写するものである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図5に示すも
のでは、反射鏡35,36より成る系のX方向およびY
方向の焦点距離が等しいのでシンクロトロン放射光のX
方向およびY方向の取り込み角は等しい。
【0009】しかしながら、シンクロトロン放射光はY
方向に比較してX方向の発散角度が大きいため、この系
ではX方向のごく一部の光しか取り込めない。つまり、
シンクロトロンから放射された光の大部分を無駄にして
しまい、シンクロトロン放射光の利用効率が低い。その
ため露光時間も長時間必要とするという問題点がある。
【0010】本発明は、上記従来の技術の有する問題点
に鑑みてなされたものであって、シンクロトロン放射光
をX方向およびY方向に平行化することが可能であり、
加えて前記シンクロトロン放射光をX方向に大きな角度
で取り込むことかできる照明用光学装置を実現すること
を目的とするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の照明用光学装置は、シンクロトロンリング
の発光点と被照射体との間に配設された複数のミラーを
備え、該発光点からのシンクロトロン放射光を前記シン
クロトロンリングの軌道面に平行な方向及び該軌道面に
垂直な方向のいずれの方向に関してほぼ平行にして前
記被照射体上の露光領域全体を一括して照明する装置で
あって、前記シンクロトロンリングの軌道面に平行な方
向の合成焦点距離の絶対値を前記シンクロトロンリング
の軌道面に垂直な方向の合成焦点距離の絶対値より小と
したことを特徴とするものである。
【0012】また、複数のミラーのうち、前記発光点に
近い部位に、シンクロトロン放射光を前記シンクロトロ
ンリングの軌道面に平行な方向に集光するトロイダル形
状のミラーを配設し、前記発光点から遠い部位に前記シ
ンクロトロン放射光を前記シンクロトロンリングの軌道
面に垂直な方向に集光するシリンドリカル形状のミラー
を配設してもよい。
【0013】
【作用】前記複数のミラーによって、シンクロトロン放
射光を該光を放射するシンクロトロンリングの軌道面に
平行な方向(X方向)およびシンクロトロンリングの軌
道面に垂直な方向(Y方向)に集光する。シンクロトロ
ン放射光はX方向の発散角度がY方向の発散角度より大
きいため、X方向のシンクロトロン放射光の取り込み角
を大きくして、無駄になるシンクロトロン放射光を少く
する。
【0014】
【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【0015】図1は第1実施例を示し、(A)は模式立
面図、(B)は模式平面図である。
【0016】本実施例では、シンクロトロンリング1a
で発生したシンクロトロン放射光は、発光点2aから放
射され、第 1ミラー5aおよび第2ミラー6aによって
集光、平行化されてマスク3aを照明し、マスクパター
ンがウエハ4aに塗布されたレジストに転写される。
【0017】ここで、第 1および第2ミラー5a,6a
の反射面は、SiCまたはPt等の単層膜、あるいは多
層膜が形成されており、第1ミラー5aはX方向には
凹、Y方向には凸の曲率を持ったトロイダル形状を有
し、第2ミラー6aはX方向には無限大、Y方向には凹
の曲率を持ったシリンドリカル形状を有する。
【0018】このため、シンクロトロン放射光は、第1
ミラー5aによって反射されてX方向に集光されるので
大きな角度で取り込まれて平行化され、ついで第2ミラ
ー6aによって反射されてY方向に平行化される。この
ように2つの方向に平行化されたシンクロトロン放射光
はマスク3aを経てウエハ4aの露光領域全体を一括し
照明し、マスクパターンをウエハ4aに転写する。
【0019】上記第1実施例の第 1ミラーおよび第2ミ
ラーの具体例を表1に示す。
【0020】
【表1】 表1中において、正の曲率半径は凹面を負の曲率半径は
凸面を示す。発光点から第1ミラーまでの距離は4m、
第1ミラーから第2ミラーまでの距離は4m、ミラーに
対するシンクロトロン放射光の主入射角はいずれも88
°である。合成焦点距離はX方向に関しては4m、Y方
向に関しては100mである。
【0021】マスク上の露光領域の大きさが20mm角
の場合には、シンクロトロン放射光の取り込み角はX方
向0.29°、Y方向は0.011°である。つまりX
方向にはY方向に比較して25倍の集光が行なわれ、従
ってマスク上の照度が向上し露光時間を大幅に短縮でき
る。
【0022】図2は第2実施例を示し、(A)は模式立
面図、(B)は模式平面図である。
【0023】本実施例では、シンクロトロンリング1b
で発生したシンクロトロン放射光は、発光点2bから放
射され、第1ミラー5bおよび第2ミラー6bによって
集光、平行化されてマスク3bを照明し、マスクパター
ンがウエハ4bに塗布されたレジストに転写される。
【0024】ここで、第 1ミラー5bはX方向には凹、
Y方向にも凹の曲率を持ったトロイダル形状のものであ
り、第2ミラー6bはX方向に凹、Y方向には凹の曲率
を持ったトロイダル形状のものである点で上記第1実施
例と相違する。
【0025】上記第2実施例の第1ミラーおよび第2ミ
ラーの具体例を表2に示す。
【0026】
【表2】 表2において、発光点から第1ミラーまでの距離は5
m、第1ミラーから第2ミラーまでの距離は5m、ミラ
ーに対する光線の主入射角はいずれも88.5°であ
る。合成焦点距離はX方向に関して3m、Y方向に関し
ては100mである。
【0027】露光領域の大きさが20mm角の場合に
は、シンクロトロン放射光の取り込み角はX方向0.3
8°、Y方向は0.011°である。つまりX方向には
Y方向に比較して33倍の集光が行なわれ、従ってマス
ク上の照度が大幅に向上している。
【0028】X線の反射率は入射角に大きく依存する。
通常の金属等を用いた反射鏡の場合、入射角が90°よ
り僅かに小さい場合には高い反射率が得られるが、入射
角が小さくなると反射率が急激に低下する。従って、極
めて斜入射の角度で入射させなければならない。曲面鏡
を斜入射で用いた場合の焦点距離Fは鏡の曲率半径R、
入射角をθとすれば、入射光に平行な直線とその鏡面の
接平面への射影とで定まる平面内では F=(R×cosθ)/2 上記平面に垂直かつ入射光に平行な直線を含む平面内で
は F=R/(2×cosθ) で与えられる。また複数の反射鏡を用いた場合、第1ミ
ラーの焦点距離をF1、第2ミラーの焦点距離をF2、
第1ミラーから第2ミラーまでの距離をLとすればこの
系の合成焦点距離FOは FO=(F1×F2)/(F1+F2−L) で与えられる。これらの関係を用いれば、第1および第
2実施例の如く複数の斜め入射反射鏡を用いてX方向と
Y方向とで合成焦点距離が異なる平行化光学系の設計を
することができる。
【0029】図3は第3実施例を示す模式立面図であ
る。
【0030】発光点2c直後に設けた平面反射鏡7cに
よってシンクロトロン放射光をX方向に3本のビームに
分割する。その後2枚のミラー5c,6cによって集
光、平行化が行なわれ3台の露光機に導かれマスクパタ
ーンの転写を行う。
【0031】このような系では1本のポートで複数の露
光機を同時に稼働させることができるのでシンクロトロ
ン放射光の利用効率が高い。また装置全体の床面積も小
さくて済む。
【0032】なお、上記3つの実施例に限定されること
なく、X方向およびY方向に集光するミラーの組合わせ
であって、X方向の合成焦点距離の絶対値がY方向の合
成焦点距離の絶対値より小であればいかなるミラーの組
合わせでも用いることができる。
【0033】また、本発明の装置の他の用途として、X
線顕微鏡、光CVD、光エッチング等が挙げられる。
【0034】
【発明の効果】本発明は、上述のとおり構成されている
ので以下に記載するような効果を奏する。
【0035】(1)ほぼ平行化したシンクロトロン放射
光でマスクを照明するのでランアウトエラーが小さいか
又は発生しない。よって転写パターンの位置精度が向上
する。
【0036】(2)シンクロトロン放射光を有効に取り
込めるので照明強度が高くなり露光時間短縮、スループ
ット向上が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例を示し、(A)は模式立面図、
(B)は模式平面図である。
【図2】第2実施例を示し、(A)は模式立面図、
(B)は模式平面図である。
【図3】第3実施例の模式平面図である。
【図4】第1の従来例を示し、(A)は模式立面図、
(B)は模式平面図である。
【図5】第2の従来例を示し、(A)は模式立面図、
(B)は模式平面図である。
【符号の説明】
1a,1b,1c シンクロトロンリング 2a,2b,2c 発光点 5a,5b,5c 第1のミラー 6a,6b,6c 第2のミラー 7c 平面反射鏡
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−335514(JP,A) 特開 平4−294300(JP,A) 特開 平3−215800(JP,A) 特開 平2−153520(JP,A) 特開 平2−141700(JP,A) 特開 昭64−7620(JP,A) 特開 昭62−290131(JP,A) 特開 平5−60898(JP,A) 特開 昭61−117830(JP,A) 特開 平1−201183(JP,A) 特開 平2−46717(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G21K 1/06 G03F 7/20 521 G21K 5/02 H05K 13/04

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シンクロトロンリングの発光点と被照射
    体との間に配設された複数のミラーを備え、該発光点か
    らのシンクロトロン放射光を前記シンクロトロンリング
    の軌道面に平行な方向及び該軌道面に垂直な方向のいず
    れの方向に関してほぼ平行にして前記被照射体上の露
    光領域全体を一括して照明する装置であって、前記シン
    クロトロンリングの軌道面に平行な方向の合成焦点距離
    の絶対値を前記シンクロトロンリングの軌道面に垂直な
    方向の合成焦点距離の絶対値より小としたことを特徴と
    する照明用光学装置。
  2. 【請求項2】 複数のミラーのうち、発光点に近い部位
    に、シンクロトロン放射光を前記シンクロトロンリング
    の軌道面に平行な方向に集光するトロイダル形状のミラ
    ーを配設し、前記発光点から遠い部位に前記シンクロト
    ロン放射光を前記シンクロトロンリングの軌道面に垂直
    な方向に集光するシリンドリカル形状のミラーを配設し
    たことを特徴とする請求項1記載の照明用光学装置。
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DE69226231T DE69226231T2 (de) 1991-10-08 1992-10-08 Optische Anordnung für einen Belichtungsapparat
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