JP3305119B2 - Ｘ線投影露光装置 - Google Patents
Ｘ線投影露光装置Info
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- 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
-
- 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
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- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70216—Mask projection systems
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、Ｘ線投影露光装置、さ
らに詳しくいえば、微細パターンを転写する半導体製造
技術（リソグラフィ）等に使用され、光源から発散する
Ｘ線をコンデンサミラーで集光して投影すべきパターン
を持つマスクを照明し、上記マスクからの反射光又は透
過光を結像光学手段を介して基板上に投影露光して上記
パターンを転写するＸ線投影露光装置に関するものであ
る。
らに詳しくいえば、微細パターンを転写する半導体製造
技術（リソグラフィ）等に使用され、光源から発散する
Ｘ線をコンデンサミラーで集光して投影すべきパターン
を持つマスクを照明し、上記マスクからの反射光又は透
過光を結像光学手段を介して基板上に投影露光して上記
パターンを転写するＸ線投影露光装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】Ｘ線投影露光装置では高い精度でパター
ンを転写すると共に光源からのＸ線のうち実際に露光に
寄与する割合を高め、単位時間あたりの転写回数、すな
わちスループットを向上することが重要である。
ンを転写すると共に光源からのＸ線のうち実際に露光に
寄与する割合を高め、単位時間あたりの転写回数、すな
わちスループットを向上することが重要である。
【０００３】Ｘ線投影露光装置では、露光波長が１３ｎ
ｍ程度の軟Ｘ線領域の光を用いるために、Ｘ線投影露光
装置の結像光学手段は、透過型レンズが使えなくなり反
射鏡で構成される。この軟Ｘ線領域の露光波長の光を反
射するために反射鏡の表面は多層膜で構成されるが、反
射率は高々６０％程度である。そこで、スループットを
向上させるにはコンデンサミラー及び結像光学系を構成
する反射鏡の枚数を少なくすることが望ましい。
ｍ程度の軟Ｘ線領域の光を用いるために、Ｘ線投影露光
装置の結像光学手段は、透過型レンズが使えなくなり反
射鏡で構成される。この軟Ｘ線領域の露光波長の光を反
射するために反射鏡の表面は多層膜で構成されるが、反
射率は高々６０％程度である。そこで、スループットを
向上させるにはコンデンサミラー及び結像光学系を構成
する反射鏡の枚数を少なくすることが望ましい。
【０００４】高い転写精度で、かつスループットを向上
させることを目的としたＸ線投影露光装置として、公開
特許公報、特開平４−２２５２１５号に記載されている
ようにコンデンサミラーとして回転楕円面ミラー１枚と
結像光学系として３枚の非球面ミラーを組合せたものが
知られている。上記従来技術は、光源の光強度を有効に
利用するために、一個の回転楕円面の反射面を持つコン
デンサミラーを用いてマスク照明領域を円弧状にするも
のである。即ち、図９に示すように３枚組の反射型ミラ
ー１０−１、１０−２及び１０−３の結像光学系１０に
よって、マスク２のパターンをウエハ９に転写する場
合、結像光学系１０を構成する各反射型ミラー同志が影
となり露光光を蹴って、有効な結像領域（マスク照明領
域）は円弧状になる。そこで、光源のＸ線ビームを有効
に利用するために、回転楕円面の反射面をもつコンデン
サミラーを用いてマスク上の照明光の照射領域を上記円
弧状にするものである。
させることを目的としたＸ線投影露光装置として、公開
特許公報、特開平４−２２５２１５号に記載されている
ようにコンデンサミラーとして回転楕円面ミラー１枚と
結像光学系として３枚の非球面ミラーを組合せたものが
知られている。上記従来技術は、光源の光強度を有効に
利用するために、一個の回転楕円面の反射面を持つコン
デンサミラーを用いてマスク照明領域を円弧状にするも
のである。即ち、図９に示すように３枚組の反射型ミラ
ー１０−１、１０−２及び１０−３の結像光学系１０に
よって、マスク２のパターンをウエハ９に転写する場
合、結像光学系１０を構成する各反射型ミラー同志が影
となり露光光を蹴って、有効な結像領域（マスク照明領
域）は円弧状になる。そこで、光源のＸ線ビームを有効
に利用するために、回転楕円面の反射面をもつコンデン
サミラーを用いてマスク上の照明光の照射領域を上記円
弧状にするものである。
【０００５】また、他のＸ線投影露光装置として、結像
光学系を構成しているミラーに欠陥があっても、その欠
陥による悪影響を小さくするため、コンデンサミラーを
２枚のミラーの組み合わせによって構成し、マスク上の
照明光の照射領域を上記円弧状とすると共に、光源から
のＸ線を、光源位置でのＸ線像の垂直方向の結像位置及
び水平方向の結像位置がそれぞれマスクの近傍及び縮小
結像光学系の入射瞳位置に集束させるように構成したも
のが提案されている（公開特許公報、特開平４−２２５
２１５号）。
光学系を構成しているミラーに欠陥があっても、その欠
陥による悪影響を小さくするため、コンデンサミラーを
２枚のミラーの組み合わせによって構成し、マスク上の
照明光の照射領域を上記円弧状とすると共に、光源から
のＸ線を、光源位置でのＸ線像の垂直方向の結像位置及
び水平方向の結像位置がそれぞれマスクの近傍及び縮小
結像光学系の入射瞳位置に集束させるように構成したも
のが提案されている（公開特許公報、特開平４−２２５
２１５号）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記従来知られている
コンデンサミラーとして回転楕円面ミラーを使用したＸ
線投影露光装置は次の２つ問題がある。第１の問題は光
源からの光を有効に使用するため、コンデンサミラーの
回転楕円面を広くすると、図１０に示すように、光軸z
を含む平面における光源３からのビームは広がりｖをも
ち、コンデンサミラー１で反射されたビームは光軸ｚに
ある焦点に収束する。そのため、マスク２が焦点から離
れているときは、マスク２上のマスク照明幅が広がり、
周辺部は無効なビームとなり、ビームの利用効率を低下
させると共に、解像度を低下させる。第２の問題は、結
像光学系の反射鏡の損失を少なくし、さらに、スループ
ットをさらに改善するため、結像光学系を構成できる最
小の２枚組の反射鏡で構成ことが考えられるが、２枚組
の反射鏡で構成した結像光学系にすると、後で詳細に説
明するように、物点高さ（結像光学系の光軸からマスク
上の照射ビームの位置までの距離）に伴う倍率変動（像
歪）の補正が困難になるという不可避の問題が生じる。
コンデンサミラーとして回転楕円面ミラーを使用したＸ
線投影露光装置は次の２つ問題がある。第１の問題は光
源からの光を有効に使用するため、コンデンサミラーの
回転楕円面を広くすると、図１０に示すように、光軸z
を含む平面における光源３からのビームは広がりｖをも
ち、コンデンサミラー１で反射されたビームは光軸ｚに
ある焦点に収束する。そのため、マスク２が焦点から離
れているときは、マスク２上のマスク照明幅が広がり、
周辺部は無効なビームとなり、ビームの利用効率を低下
させると共に、解像度を低下させる。第２の問題は、結
像光学系の反射鏡の損失を少なくし、さらに、スループ
ットをさらに改善するため、結像光学系を構成できる最
小の２枚組の反射鏡で構成ことが考えられるが、２枚組
の反射鏡で構成した結像光学系にすると、後で詳細に説
明するように、物点高さ（結像光学系の光軸からマスク
上の照射ビームの位置までの距離）に伴う倍率変動（像
歪）の補正が困難になるという不可避の問題が生じる。
【０００７】この像歪の影響を軽減するにはマスク照明
幅を狭めれば良いが、２枚組の結像光学系は３枚組の結
像光学系に比べて有効照明幅が狭くなるので、コンデン
サミラーにより集光された光を有効に使うことが出来な
くなり、結局２枚組又は３枚組のどちらの結像光学系を
用いてもスループットが向上しないという問題があっ
た。
幅を狭めれば良いが、２枚組の結像光学系は３枚組の結
像光学系に比べて有効照明幅が狭くなるので、コンデン
サミラーにより集光された光を有効に使うことが出来な
くなり、結局２枚組又は３枚組のどちらの結像光学系を
用いてもスループットが向上しないという問題があっ
た。
【０００８】また、前記縮小結像光学系を構成している
ミラーの欠陥の影響を小さくした従来のＸ線投影露光装
置では、コンデンサミラーが２枚のトロイダルミラー、
２枚のトロイダルミラーと１枚の平面ミラー、あるい
は、２枚のシリンドリカルミラー等の、２枚以上のミラ
ーの組み合わせによって構成されている。そのため、コ
ンデンサミラーで２回以上の反射が行われていることに
なり、結像光学系が、２個の反射鏡で構成されているに
もかかわらず、反射損失は改善されていない。そのため
スループットの低下する原因となっている。
ミラーの欠陥の影響を小さくした従来のＸ線投影露光装
置では、コンデンサミラーが２枚のトロイダルミラー、
２枚のトロイダルミラーと１枚の平面ミラー、あるい
は、２枚のシリンドリカルミラー等の、２枚以上のミラ
ーの組み合わせによって構成されている。そのため、コ
ンデンサミラーで２回以上の反射が行われていることに
なり、結像光学系が、２個の反射鏡で構成されているに
もかかわらず、反射損失は改善されていない。そのため
スループットの低下する原因となっている。
【０００９】従って、本発明の主な目的は投影写像の解
像度を低下させることなく、同時に光源からのＸ線ビー
ムの結像に与する割合を高め、スループットが向上でき
るＸ線投影露光装置を実現することである。
像度を低下させることなく、同時に光源からのＸ線ビー
ムの結像に与する割合を高め、スループットが向上でき
るＸ線投影露光装置を実現することである。
【００１０】
【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Ｘ線投影露光装置の１つの形態は、コンデ
ンサミラーで集光してマスクを照明し、上記マスクから
の反射光又は透過光を結像光学手段を介して基板（ウエ
ハ）上に投影露光して上記マスク上のパターンを基板上
に転写する露光装置において、上記コンデンサミラーを
構成する反射面を、Ｘ線を一回のみ反射する複数の回転
楕円面で構成し、上記複数の回転楕円面のそれぞれの１
つの焦点は上記光源の位置と一致し、上記複数の回転楕
円面で反射されたＸ線は上記マスク上の物点高さ方向で
重複して照射するように配置される。すなわち、複数個
のミラーの回転楕円面をマスク上のマスク照明領域の幅
を狭めるように、上記回転楕円面の構成及び位置を特定
した。上記複数の回転楕円面の反射面は単一の固体で構
成しても、複数個のコンデンサミラーで構成してもよ
い。さらに、上記コンデンサミラーを移動するように移
動手段を設けても良い。上記重複は完全に重複する場合
が望ましいが、一部重複でもよい。
め、本発明のＸ線投影露光装置の１つの形態は、コンデ
ンサミラーで集光してマスクを照明し、上記マスクから
の反射光又は透過光を結像光学手段を介して基板（ウエ
ハ）上に投影露光して上記マスク上のパターンを基板上
に転写する露光装置において、上記コンデンサミラーを
構成する反射面を、Ｘ線を一回のみ反射する複数の回転
楕円面で構成し、上記複数の回転楕円面のそれぞれの１
つの焦点は上記光源の位置と一致し、上記複数の回転楕
円面で反射されたＸ線は上記マスク上の物点高さ方向で
重複して照射するように配置される。すなわち、複数個
のミラーの回転楕円面をマスク上のマスク照明領域の幅
を狭めるように、上記回転楕円面の構成及び位置を特定
した。上記複数の回転楕円面の反射面は単一の固体で構
成しても、複数個のコンデンサミラーで構成してもよ
い。さらに、上記コンデンサミラーを移動するように移
動手段を設けても良い。上記重複は完全に重複する場合
が望ましいが、一部重複でもよい。
【００１１】本発明のＸ線投影露光装置の他の形態は、
上記コンデンサミラーを構成する反射面の断面を単一の
楕円とし、上記楕円の一方の焦点に上記光源を配置し、
上記楕円の他方の焦点は上記反射面の断面で切出される
照射領域の中心とし、上記反射面を上記一方の焦点と結
像光学系の瞳位置を結ぶ軸を回転中心とした回転面にな
るような上記コンデンサミラーをもちいて構成する。
上記コンデンサミラーを構成する反射面の断面を単一の
楕円とし、上記楕円の一方の焦点に上記光源を配置し、
上記楕円の他方の焦点は上記反射面の断面で切出される
照射領域の中心とし、上記反射面を上記一方の焦点と結
像光学系の瞳位置を結ぶ軸を回転中心とした回転面にな
るような上記コンデンサミラーをもちいて構成する。
【００１２】
【作用】光源が水平方向に均等に発散し、厚みは薄いと
いうシート状ビームである場合、シート状ビームを集光
するコンデンサミラーとして回転楕円面を用い、上記光
源を楕円の焦点から発生させると、コンデンサミラーに
よって集光された光は他方の焦点に集光する。従って、
マスクがコンデンサミラーと結像光学系と上記他方の焦
点との間にある場合は、マスク上の照明領域は円弧状に
なり、マスクが他方の焦点にある場合は、マスク上の照
明領域は点になる。この楕円を光源を通るように配置し
た結像光学系の光軸回りに回転する。そのときに得られ
る回転面を反射面とすることでマスク上の照明領域を線
状の円弧にできる。
いうシート状ビームである場合、シート状ビームを集光
するコンデンサミラーとして回転楕円面を用い、上記光
源を楕円の焦点から発生させると、コンデンサミラーに
よって集光された光は他方の焦点に集光する。従って、
マスクがコンデンサミラーと結像光学系と上記他方の焦
点との間にある場合は、マスク上の照明領域は円弧状に
なり、マスクが他方の焦点にある場合は、マスク上の照
明領域は点になる。この楕円を光源を通るように配置し
た結像光学系の光軸回りに回転する。そのときに得られ
る回転面を反射面とすることでマスク上の照明領域を線
状の円弧にできる。
【００１３】本発明の第１の形態によれば、図１に示す
ように、コンデンサミラー１の反射面を光の進行方向に
複数の領域４、５に分割して、それぞれの領域４、５の
回転楕円面の焦点位置を一方は光源３に一致させ、他方
は１４、１５のように、光軸ｚ上に分布させ、段階的に
回転楕円面の焦点位置を変え、各領域の外周光線１１−
４、１１−５がマスク２の有効照明域を重複して照射す
るので、光源３からの開き角度ｖを大きくしても、マス
ク照明幅ΔＨを狭くすることができるので、像歪を増す
ことなくマスク２の有効照明域の狭い２枚組の結像光学
系においても光源３からの照明光の有効利用が可能とな
る。
ように、コンデンサミラー１の反射面を光の進行方向に
複数の領域４、５に分割して、それぞれの領域４、５の
回転楕円面の焦点位置を一方は光源３に一致させ、他方
は１４、１５のように、光軸ｚ上に分布させ、段階的に
回転楕円面の焦点位置を変え、各領域の外周光線１１−
４、１１−５がマスク２の有効照明域を重複して照射す
るので、光源３からの開き角度ｖを大きくしても、マス
ク照明幅ΔＨを狭くすることができるので、像歪を増す
ことなくマスク２の有効照明域の狭い２枚組の結像光学
系においても光源３からの照明光の有効利用が可能とな
る。
【００１４】本発明の第２の形態によれば、コンデンサ
ミラー１の結像光学系の光軸を含む断面は単一の楕円で
あり上記楕円の一方の焦点が光源でマスクが他方の焦点
の近傍に配置される。さらに、上記断面が光源を通るよ
うに配置した結像光学系の光軸回りに回転したときに得
られる回転面をはんしゃめんとすることでマスク上の照
明領域はマスクの移動方向の幅が更に狭められた線状の
円弧となる。よって、像歪は少なく、光源からウエハま
でのＸ線の反射回数がコンデンサミラーの１回と結像光
学系の２回で最小となり、かつ光源の開き角を大きくす
ることができるので、更に照明光の有効利用が可能とな
る。
ミラー１の結像光学系の光軸を含む断面は単一の楕円で
あり上記楕円の一方の焦点が光源でマスクが他方の焦点
の近傍に配置される。さらに、上記断面が光源を通るよ
うに配置した結像光学系の光軸回りに回転したときに得
られる回転面をはんしゃめんとすることでマスク上の照
明領域はマスクの移動方向の幅が更に狭められた線状の
円弧となる。よって、像歪は少なく、光源からウエハま
でのＸ線の反射回数がコンデンサミラーの１回と結像光
学系の２回で最小となり、かつ光源の開き角を大きくす
ることができるので、更に照明光の有効利用が可能とな
る。
【００１５】
【実施例】図２は本発明によるＸ線投影露光装置の一実
施例の構成を示す要部の構成図である。本実施例は、コ
ンデンサミラー１の反射面が図１で説明したように複数
の回転楕円面で構成され、マスクが楕円の焦点位置から
離れた位置に配置されたものである。光源３からのＸ線
はコンデンサミラー１で集光されたＸ線１１となり、マ
スク２を照射する。マスク２で反射されたＸ線は２枚組
のミラー８−１及び８−２の結像光学手段８によってウ
エハ９にマスク２のパターンを転写投影する。マスク２
とウェハ９は走査駆動手段によって矢印で示す方向、即
ち光軸に垂直方向に同期走査される。結像光学手段８が
縮小倍率をもつときは、マスク２とウェハ９は縮小倍率
分だけ速度を変えて同期走査する。
施例の構成を示す要部の構成図である。本実施例は、コ
ンデンサミラー１の反射面が図１で説明したように複数
の回転楕円面で構成され、マスクが楕円の焦点位置から
離れた位置に配置されたものである。光源３からのＸ線
はコンデンサミラー１で集光されたＸ線１１となり、マ
スク２を照射する。マスク２で反射されたＸ線は２枚組
のミラー８−１及び８−２の結像光学手段８によってウ
エハ９にマスク２のパターンを転写投影する。マスク２
とウェハ９は走査駆動手段によって矢印で示す方向、即
ち光軸に垂直方向に同期走査される。結像光学手段８が
縮小倍率をもつときは、マスク２とウェハ９は縮小倍率
分だけ速度を変えて同期走査する。
【００１６】コンデンサミラー１の反射面は、図１で説
明したように、反射面がＸ線の進行方向に複数の領域に
分割され、各領域ごとに回転楕円面の１つの焦点は光源
３の位置と一致し、他の焦点は互いに異なる反射面で構
成されている。即ち、各領域で反射されたＸ線は、図１
で説明したように、マスク走査方向のマスク照明幅で重
複する。光源３は結像光学手段８の光軸上に配置されて
いる。光源３はシンクロトロンで、その放射光は断面形
状が水平方向に均一に発散し、厚みは薄いシート状ビー
ムである。従って、シート状ビームが回転楕円面の反射
面で反射されると、マスク２上で円弧状（輪帯）照明領
域が形成される。物点高さ（結像光学手段８の光軸から
マスクの照明位置までの距離）を６０ｍｍ、結像光学手
段８の縮小倍率を１／５、上記円弧状照明領域の幅を１
００ｍｍとすると、ウエハ９の項軸から下側に１２ｍｍ
のところに幅２０ｍｍの円弧状照明領域のパターンが転
写される。上記実施例はマスク２からの反射光を利用す
るものであるが、透過光を利用するようにしても良いこ
とは図１の説明からも明らかである。また、本実施例に
おいて、光源はシンクロトロン放射光でもよいし、レー
ザプラズマＸ線源であってもよい。さらに、露光波長
は、ミラーを構成する多層膜の製造技術、材料の観点よ
り、３ｎｍから２０ｎｍとすることが望ましい。
明したように、反射面がＸ線の進行方向に複数の領域に
分割され、各領域ごとに回転楕円面の１つの焦点は光源
３の位置と一致し、他の焦点は互いに異なる反射面で構
成されている。即ち、各領域で反射されたＸ線は、図１
で説明したように、マスク走査方向のマスク照明幅で重
複する。光源３は結像光学手段８の光軸上に配置されて
いる。光源３はシンクロトロンで、その放射光は断面形
状が水平方向に均一に発散し、厚みは薄いシート状ビー
ムである。従って、シート状ビームが回転楕円面の反射
面で反射されると、マスク２上で円弧状（輪帯）照明領
域が形成される。物点高さ（結像光学手段８の光軸から
マスクの照明位置までの距離）を６０ｍｍ、結像光学手
段８の縮小倍率を１／５、上記円弧状照明領域の幅を１
００ｍｍとすると、ウエハ９の項軸から下側に１２ｍｍ
のところに幅２０ｍｍの円弧状照明領域のパターンが転
写される。上記実施例はマスク２からの反射光を利用す
るものであるが、透過光を利用するようにしても良いこ
とは図１の説明からも明らかである。また、本実施例に
おいて、光源はシンクロトロン放射光でもよいし、レー
ザプラズマＸ線源であってもよい。さらに、露光波長
は、ミラーを構成する多層膜の製造技術、材料の観点よ
り、３ｎｍから２０ｎｍとすることが望ましい。
【００１７】作用の欄で説明したように、コンデンサミ
ラー１の回転楕円面の組み合わせにによって、光源３か
らの開き角ｖを大きくしてもマスク照明幅を狭くできる
ので、２枚組の結像光学系８を利用する場合でも像歪を
大きくすることなく光源３からの光を効率良く露光に用
いることが可能となり、従来にないスループットの向上
が実現できる。なお、上記説明においては、光源３と光
軸上の点１４、１５を対応させたが、光源３と対応させ
る点はこれに限定されないことは自明である。例えば、
図３に示すように、結像光学系の入射瞳面上に対応する
点をとるように、コンデンサミラー１の回転楕円面を複
数の回転楕円面６、７で構成すれば、結像光学系の子午
方向（メリジオナル）についてインコヒーレント照明に
近づけることができ、結果的に像質が向上する効果があ
る。
ラー１の回転楕円面の組み合わせにによって、光源３か
らの開き角ｖを大きくしてもマスク照明幅を狭くできる
ので、２枚組の結像光学系８を利用する場合でも像歪を
大きくすることなく光源３からの光を効率良く露光に用
いることが可能となり、従来にないスループットの向上
が実現できる。なお、上記説明においては、光源３と光
軸上の点１４、１５を対応させたが、光源３と対応させ
る点はこれに限定されないことは自明である。例えば、
図３に示すように、結像光学系の入射瞳面上に対応する
点をとるように、コンデンサミラー１の回転楕円面を複
数の回転楕円面６、７で構成すれば、結像光学系の子午
方向（メリジオナル）についてインコヒーレント照明に
近づけることができ、結果的に像質が向上する効果があ
る。
【００１８】さらに、コンデンサミラー１を図４に示す
ように、ｘ軸方向に揺動することにより、結像光学系の
球欠方向（サジタル）のインコヒーレント照明も可能と
なる。なお、この揺動軌道は、図４に示すように、マス
ク２照明位置（円弧状照明領域の中心線と光軸と垂直な
軸の交わる点）を回転中心とし、コンデンサミラー１が
存在する水平面内における円弧軌道が望ましい。その
他、コンデンサミラー１を各領域ごとに分離して複数の
コンデンサミラーを用いても全く同様の効果があるのは
自明である。
ように、ｘ軸方向に揺動することにより、結像光学系の
球欠方向（サジタル）のインコヒーレント照明も可能と
なる。なお、この揺動軌道は、図４に示すように、マス
ク２照明位置（円弧状照明領域の中心線と光軸と垂直な
軸の交わる点）を回転中心とし、コンデンサミラー１が
存在する水平面内における円弧軌道が望ましい。その
他、コンデンサミラー１を各領域ごとに分離して複数の
コンデンサミラーを用いても全く同様の効果があるのは
自明である。
【００１９】図５及び図６によって本実施例による像歪
の改善を説明する。図５は２枚組の結像光学手段を用い
た場合の物点高さと像歪の関係を示す図である。図に示
すように物点高さ６０ｍｍの近傍において−０．２６％
程度の像歪Ｅを有する。これは、既に述べたように、結
像光学系８が２枚組ミラーにより構成されているために
像歪の補正が出来ないことに起因して生じる収差であ
る。この収差がどのような影響を及ぼすかについて図６
によって説明する。
の改善を説明する。図５は２枚組の結像光学手段を用い
た場合の物点高さと像歪の関係を示す図である。図に示
すように物点高さ６０ｍｍの近傍において−０．２６％
程度の像歪Ｅを有する。これは、既に述べたように、結
像光学系８が２枚組ミラーにより構成されているために
像歪の補正が出来ないことに起因して生じる収差であ
る。この収差がどのような影響を及ぼすかについて図６
によって説明する。
【００２０】図６はマスク照明領域とウエハ上の露光領
域の関係を説明する図である。なお、ウエハ上の露光領
域はマスク照明領域と比較しやすいように、拡大して向
きを逆にして示している。図６に示すように、物点高さ
によって像歪による縮小倍率変動がある場合、図示する
ように転写される像が走査位置によって横ずれｓを起こ
し、転写パターンのボケにつながる。ここで、０．１μ
ｍの転写を行なうのに充分な転写パターンの寸法許容値
を１０％以内とし、図６に示すように物点高さの中心値
Ｈを６０ｍｍ、結像光学系の縮小倍率ｍを１／５倍、円
弧状のマスク照明領域の片幅Ｗを５０ｍｍとすると、転
写による寸法シフトＳは次式で与えられる。
域の関係を説明する図である。なお、ウエハ上の露光領
域はマスク照明領域と比較しやすいように、拡大して向
きを逆にして示している。図６に示すように、物点高さ
によって像歪による縮小倍率変動がある場合、図示する
ように転写される像が走査位置によって横ずれｓを起こ
し、転写パターンのボケにつながる。ここで、０．１μ
ｍの転写を行なうのに充分な転写パターンの寸法許容値
を１０％以内とし、図６に示すように物点高さの中心値
Ｈを６０ｍｍ、結像光学系の縮小倍率ｍを１／５倍、円
弧状のマスク照明領域の片幅Ｗを５０ｍｍとすると、転
写による寸法シフトＳは次式で与えられる。
【００２１】 S＝ｍ＊Ｈ＊Ｗ＊cos θ （１）
【００２２】また、マスク照明幅ΔＨは、次式のように
定義できる。
定義できる。
【００２３】
【数２】
【００２４】ここで、Ｈ１とＨ２は図６にあるようにマ
スク照明領域の照明幅の上下限である。（１）と（２）
式を用いて有効寸法シフト量を０．１μｍの１０％の１
０ｎｍとすると、物点高さの幅（マスク照明幅）ΔＨ
は、３５μｍしかないことがわかる。この際、反射（又
は透過）光はマスク位置では円弧状に成形されている。
図１で説明したように、本発明の第１の実施例では、２
つの回転楕円の反射面４、５によるＸ線はマスク２上で
同じ領域、即ちマスク照明幅ΔＨを照射することにな
り、シフトＳを小さくし、像歪を少なくできる。
スク照明領域の照明幅の上下限である。（１）と（２）
式を用いて有効寸法シフト量を０．１μｍの１０％の１
０ｎｍとすると、物点高さの幅（マスク照明幅）ΔＨ
は、３５μｍしかないことがわかる。この際、反射（又
は透過）光はマスク位置では円弧状に成形されている。
図１で説明したように、本発明の第１の実施例では、２
つの回転楕円の反射面４、５によるＸ線はマスク２上で
同じ領域、即ちマスク照明幅ΔＨを照射することにな
り、シフトＳを小さくし、像歪を少なくできる。
【００２５】図７は、本発明によるＸ線投影露光装置の
他の実施例の構成を示す構成図である。本実施例は図示
のように、結像光学系の光軸を含む断面が楕円で、上記
楕円の断面を光源を通るように配置した結像光学系の光
軸回りに回転したときにできる回転面を反射面とするコ
ンデンサミラー１に対して、上記楕円の一方の第１焦点
に光源３を配置し、上記楕円の他方の第２焦点にマスク
２の照射位置がくるようにマスクを配置している。本実
施例においてもコンデンサミラー１はＸ線の進行方向に
おける反射の回数が一回である複数個の回転楕円面を持
つ構成としてもよい。本実施例はマスクの照射位置が楕
円の焦点に位置するため、照射領域幅ΔＨを極めて狭く
することができるため、横方向の像歪を少なくすると同
時に光ビームの利用効率を高め、従ってスループットを
向上できる。また、コンデンサミラー１の反射面が単一
であるため、前記のＸ線の進行方向において複数の反射
を行うコンデンサミラーに比較してスループット改善効
果は極めて高く、かつ製造が容易となる。
他の実施例の構成を示す構成図である。本実施例は図示
のように、結像光学系の光軸を含む断面が楕円で、上記
楕円の断面を光源を通るように配置した結像光学系の光
軸回りに回転したときにできる回転面を反射面とするコ
ンデンサミラー１に対して、上記楕円の一方の第１焦点
に光源３を配置し、上記楕円の他方の第２焦点にマスク
２の照射位置がくるようにマスクを配置している。本実
施例においてもコンデンサミラー１はＸ線の進行方向に
おける反射の回数が一回である複数個の回転楕円面を持
つ構成としてもよい。本実施例はマスクの照射位置が楕
円の焦点に位置するため、照射領域幅ΔＨを極めて狭く
することができるため、横方向の像歪を少なくすると同
時に光ビームの利用効率を高め、従ってスループットを
向上できる。また、コンデンサミラー１の反射面が単一
であるため、前記のＸ線の進行方向において複数の反射
を行うコンデンサミラーに比較してスループット改善効
果は極めて高く、かつ製造が容易となる。
【００２６】図８は上記他の実施例のスループット改善
効果を説明する特性図である。図において横軸はウエハ
のレジスト感度、横軸はＸ線投影露光装置のスループッ
ト（時間あたりの露光処理されるウエハの枚数）を示
す。レジスト感度をＳｍｊ／ｃｍ2、ウエハの露光面積
をＡ、ウエハ面上に到達するＸ線強度をＰ、ステージの
移動によるオーバヘッド時間をｔ0とすると、
効果を説明する特性図である。図において横軸はウエハ
のレジスト感度、横軸はＸ線投影露光装置のスループッ
ト（時間あたりの露光処理されるウエハの枚数）を示
す。レジスト感度をＳｍｊ／ｃｍ2、ウエハの露光面積
をＡ、ウエハ面上に到達するＸ線強度をＰ、ステージの
移動によるオーバヘッド時間をｔ0とすると、
【００２７】
【数３】
【００２８】で表される。ここでＸ線強度をＰは
【００２９】
【数４】
【００３０】で表される。Ｐｓは光源の輝度、θはビー
ムの水平取得角度、Ｉはビーム電流、Ｒｃはコンデンサ
ミラーの反射率、長波長光のカットに用いるフィルタの
透過率、Ｒｍは多層膜面の反射率、ｎは多層膜反射回
数、Δλ／λはバンド幅である。
ムの水平取得角度、Ｉはビーム電流、Ｒｃはコンデンサ
ミラーの反射率、長波長光のカットに用いるフィルタの
透過率、Ｒｍは多層膜面の反射率、ｎは多層膜反射回
数、Δλ／λはバンド幅である。
【００３１】図８の斜線部に示すように、化学増幅型レ
ジストの実用感度は３〜５ｍＪ／ｃｍ2である。また、
Ｘ線露光装置で実用できるスループットは量産効果を考
慮し２０枚／ｈｒ以上である。上記（３）、（４）式に
基づいて、図７に示した本発明の実施例による特性及び
従来の結像光学系を２枚のミラーで構成し、コンデンサ
ミラーとして２つのミラーを組み合わせた従来の装置の
特性をそれぞれ曲線ａ及びｂで示す。図から明らかなよ
うに、本発明の実施例ではスループットを著しく改善
し、実用レジスト感度範囲３〜５ｍＪ／ｃｍ2におい
て、実用可能な２０〜３０枚／ｈｒが実現できる。
ジストの実用感度は３〜５ｍＪ／ｃｍ2である。また、
Ｘ線露光装置で実用できるスループットは量産効果を考
慮し２０枚／ｈｒ以上である。上記（３）、（４）式に
基づいて、図７に示した本発明の実施例による特性及び
従来の結像光学系を２枚のミラーで構成し、コンデンサ
ミラーとして２つのミラーを組み合わせた従来の装置の
特性をそれぞれ曲線ａ及びｂで示す。図から明らかなよ
うに、本発明の実施例ではスループットを著しく改善
し、実用レジスト感度範囲３〜５ｍＪ／ｃｍ2におい
て、実用可能な２０〜３０枚／ｈｒが実現できる。
【００３２】
【発明の効果】本発明により、光源からウエハまでの反
射を最小の３組のミラーとすることによりミラーによる
損失を軽減することによりＸ線投影露光装置のスループ
ットが向上すると共に、コンデンサミラーを回転楕円面
で構成することによって生ずる像の横方向の歪を軽減す
ることが可能となる。また、結像光学系の像質を改善す
る照明のインコヒーレント化も可能とする副次的な効果
がある。
射を最小の３組のミラーとすることによりミラーによる
損失を軽減することによりＸ線投影露光装置のスループ
ットが向上すると共に、コンデンサミラーを回転楕円面
で構成することによって生ずる像の横方向の歪を軽減す
ることが可能となる。また、結像光学系の像質を改善す
る照明のインコヒーレント化も可能とする副次的な効果
がある。
【図１】本発明によるＸ線投影露光装置の要部の原理を
説明する図である。
説明する図である。
【図２】本発明によるＸ線投影露光装置の一実施例の構
成を示す図である。
成を示す図である。
【図３】本発明によるＸ線投影露光装置の他の実施例の
要部構成を示す図である。
要部構成を示す図である。
【図４】本発明によるＸ線投影露光装置の更に他の実施
例の要部構成を示す図である。
例の要部構成を示す図である。
【図５】２枚組の結像光学系の像歪特性を説明する図で
ある。
ある。
【図６】２枚組の結像光学系のマスク照明領域と投影像
の関係を示す図である。
の関係を示す図である。
【図７】本発明によるＸ線投影露光装置の一実施例の構
成を示す図である。
成を示す図である。
【図８】本発明によるＸ線投影露光装置の一実施例と従
来例のスループット特性を示す図である。
来例のスループット特性を示す図である。
【図９】従来のＸ線投影露光装置の結像光学系の構成を
示す図である。
示す図である。
【図１０】従来のＸ線投影露光装置のコンデンサミラー
部の構成を示す図である。
部の構成を示す図である。
１：コンデンサミラー ２：マスク ３：光源 ４：照明領域Ａ ５：照明領域Ｂ ６：照明領域Ｃ ７：照明領域Ｄ ８：２枚組の結像光学系 ９：ウェハ １０：３枚組の結像光学系 １１：マスク照明光 １２：マスクパターン １３：ウェハ上に同期走査により転写中のパターン １４：ウェハ上に転写されたパターン
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−225215（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−174111（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−62231（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−10625（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G21K 1/06 G21K 5/02 H01L 21/027
Claims (11)
- 【請求項１】光源から発散するＸ線をコンデンサミラー
で集光してマスクを照明し、上記マスクからの反射光又
は透過光を結像光学手段を介して基板上に投影露光して
上記マスク上のパターンを転写する露光装置において、
上記コンデンサミラーを回転楕円面とし、かつ上記回転
楕円面の反射面が複数の領域に分割され、各領域で反射
されたＸ線が上記マスクの同一領域を照射するように構
成されたことを特徴とするＸ線投影露光装置。 - 【請求項２】請求項１記載のＸ線投影露光装置におい
て、上記コンデンサミラーの各領域の焦点位置が上記結
像光学手段の入射瞳面内に分布することを特徴とするＸ
線投影露光装置。 - 【請求項３】請求項１記載のＸ線投影露光装置におい
て、上記コンデンサミラーの各領域の焦点位置が上記結
像光学手段の光軸上に分布することを特徴とするＸ線投
影露光装置。 - 【請求項４】請求項１、２又は３記載のＸ線投影露光装
置において、上記コンデンサミラーを往復運動する駆動
手段を備えたことを特徴とするＸ線投影露光装置。 - 【請求項５】請求項４記載のＸ線投影露光装置におい
て、上記マスクの円弧状照明領域の円弧方向の円弧状の
中心線と上記マスクの円弧状照明領域の水平方向の中心
線が交わる点を回転中心とした円弧軌道で上記コンデン
サミラーを往復運動する駆動手段を設けたことを特徴と
したＸ線投影露光装置。 - 【請求項６】光源から発散するＸ線をコンデンサミラー
で集光してマスクを照明し、上記マスクからの反射光又
は透過光を結像光学手段を介して基板上に投影露光して
上記マスク上のパターンを転写する露光装置において、
上記コンデンサミラーを構成する反射面の結像光学系の
光軸を含む一断面を単一の楕円とし、上記楕円の一方の
焦点に上記光源を配置し、上記コンデンサミラーを上記
楕円の他方の焦点を上記マスクの照射領域の中心とし、
上記反射面を上記楕円の回りに回転した回転面となる形
状とした上記コンデンサミラーを備えたことを特徴とす
るＸ線投影露光装置。 - 【請求項７】請求項１ないし６記載のいずれかのＸ線投
影露光装置において、上記光源はシンクロトロンＸ線源
であることを特徴とするＸ線投影露光装置。 - 【請求項８】請求項１ないし６記載のいずれかのＸ線投
影露光装置において、上記光源はレーザプラズマＸ線源
であることを特徴とするＸ線投影露光装置。 - 【請求項９】請求項１ないし６記載のいずれかのＸ線投
影露光装置において、上記結像光学手段が２枚の反射ミ
ラーで構成されていることを特徴とするＸ線投影露光装
置。 - 【請求項１０】請求項１ないし９記載のいずれかのＸ線
投影露光装置において、上記マスクと上記基板とを同期
走査する手段を備えたことを特徴とするＸ線投影露光装
置。 - 【請求項１１】請求項１ないし９記載のいずれかのＸ線
投影露光装置において、上記光源は３ナノメートルから
２０ナノメートルの範囲の波長光を発生する光源である
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 |
|---|---|---|---|
| JP14172894A JP3305119B2 (ja) | 1994-06-23 | 1994-06-23 | Ｘ線投影露光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14172894A JP3305119B2 (ja) | 1994-06-23 | 1994-06-23 | Ｘ線投影露光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH085796A JPH085796A (ja) | 1996-01-12 |
| JP3305119B2 true JP3305119B2 (ja) | 2002-07-22 |
Family
ID=15298831
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14172894A Expired - Fee Related JP3305119B2 (ja) | 1994-06-23 | 1994-06-23 | Ｘ線投影露光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3305119B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000091220A (ja) | 1998-09-08 | 2000-03-31 | Nikon Corp | 投影露光装置及び投影露光方法 |
| CN1918667A (zh) * | 2004-02-12 | 2007-02-21 | 独立行政法人科学技术振兴机构 | 软x射线加工装置以及软x射线加工方法 |
| US7720197B2 (en) * | 2008-05-30 | 2010-05-18 | Rigaku Innovative Technologies, Inc. | High intensity x-ray beam system |
| CN104464870A (zh) * | 2014-12-03 | 2015-03-25 | 复旦大学 | 一种高高宽比x射线透镜的制备的方法 |
-
1994
- 1994-06-23 JP JP14172894A patent/JP3305119B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH085796A (ja) | 1996-01-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |