JP3336514B2 - X-ray reflection mask and X-ray projection exposure apparatus - Google Patents

X-ray reflection mask and X-ray projection exposure apparatus

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JP3336514B2 JP6874394A JP6874394A JP3336514B2 JP 3336514 B2 JP3336514 B2 JP 3336514B2 JP 6874394 A JP6874394 A JP 6874394A JP 6874394 A JP6874394 A JP 6874394A JP 3336514 B2 JP3336514 B2 JP 3336514B2
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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (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】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、X線リソグラーフィー
技術において用いられるX線反射型マスク及び該マスク
を備えたX線投影露光装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an X-ray reflection type mask used in an X-ray lithography technique and an X-ray projection exposure apparatus provided with the mask.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体集積回路素子の微細化に伴
い、光の回折限界によって制限される光学系の解像力を
向上させるために、従来の紫外線(波長193〜436
nm)に代わって、これより波長の短い軟X線(波長5
〜20nm)を使用した投影リソグラフィー技術が開発
されている。
2. Description of the Related Art In recent years, with the miniaturization of semiconductor integrated circuit elements, conventional ultraviolet rays (wavelengths 193 to 436) have been used in order to improve the resolution of an optical system limited by the diffraction limit of light.
nm) instead of soft X-rays having a shorter wavelength (wavelength 5 nm).
Projection lithography technology using 2020 nm) has been developed.

【0003】この技術に使用されるX線投影露光装置
は、図12に示すように、主としてX線源32、照明光
学系33、マスク34およびマスクステージ35、投影
結像光学系36、ウェファーステージ38等により構成
される。X線の波長域では、透明な物質は存在せず、ま
た物質表面での反射率も非常に低いため、レンズやミラ
ーなどの通常の光学素子が使用できない。そのためX線
用の光学系は、反射面に斜め方向から入射したX線を全
反射を利用して反射させる斜入射ミラーや、多層膜の各
界面での反射光の位相を一致させて干渉効果により高い
反射率を得る多層膜ミラー等により構成されている。
As shown in FIG. 12, an X-ray projection exposure apparatus used in this technique mainly comprises an X-ray source 32, an illumination optical system 33, a mask 34 and a mask stage 35, a projection imaging optical system 36, a wafer stage. 38 and the like. In the wavelength range of X-rays, there is no transparent substance and the reflectance on the substance surface is very low, so that ordinary optical elements such as lenses and mirrors cannot be used. For this reason, the optical system for X-rays uses an oblique incidence mirror that reflects the X-rays incident on the reflecting surface from an oblique direction using total reflection, and the interference effect by matching the phases of the reflected light at each interface of the multilayer film. And a multilayer mirror for obtaining a higher reflectivity.

【0004】斜入射ミラーは、100%に近い反射率を
得ることも可能だが、斜入射角(反射面から測った入射
角)が10度以下の斜入射でしか使用できないので、収
差を補正した光学系を構成することは困難である。多層
膜ミラーは、X線を垂直に反射することも可能だが、1
00%に近い反射率は得られない。シリコンのL吸収端
(12.3nm)より長波長側で、モリブデンとシリコンか
らなる多層膜を用いたときに最も高い反射率が得られる
が、波長13から15nmでは、入射角によらず70%
程度である。シリコンのL吸収端よりも短波長側では、
垂直入射で30%以上の反射率の得られる多層膜は開発
されていない。
Although the oblique incidence mirror can obtain a reflectance close to 100%, it can be used only at oblique incidence where the oblique incidence angle (the incident angle measured from the reflection surface) is 10 degrees or less, and thus the aberration is corrected. It is difficult to configure an optical system. The multilayer mirror can reflect X-rays vertically,
A reflectance close to 00% cannot be obtained. On the longer wavelength side than the L-absorption edge (12.3 nm) of silicon, the highest reflectance is obtained when a multilayer film made of molybdenum and silicon is used. However, at a wavelength of 13 to 15 nm, 70% regardless of the incident angle.
It is about. On the shorter wavelength side than the L absorption edge of silicon,
A multilayer film having a reflectance of 30% or more at normal incidence has not been developed.

【0005】X線源には、放射光光源(Synchrotron Ra
diation Source)又はレーザープラズマX線源等の、強
力な軟X線の得られる光源が使用される。放射光光源
は、光速に近い速度で運動する電子が磁場によって進行
方向を偏向されるときに、電子軌道の接線方向に放射さ
れる電磁波を利用するものである。レーザープラズマX
線源は、ターゲットに強力なレーザーパルスを照射する
と、蒸発したターゲット物質がプラズマ化し、そこから
X線を含む電磁波が放射されるものである。
The X-ray source includes a synchrotron Ra
A light source that provides strong soft X-rays, such as a diation source or a laser plasma X-ray source, is used. A synchrotron light source utilizes electromagnetic waves emitted in a tangential direction of an electron orbit when electrons moving at a speed close to the speed of light are deflected in a traveling direction by a magnetic field. Laser plasma X
When the target is irradiated with a strong laser pulse, the evaporated source material is turned into plasma, from which electromagnetic waves including X-rays are emitted.

【0006】照明光学系は、斜入射ミラー、多層膜ミラ
ー、所定波長のX線だけを透過又は反射させるフィルタ
ー等により構成され、マスクを所定波長のX線で照明す
る。マスクには透過型マスクと反射型マスクとがある。
透過型マスクは、X線を良く透過する物質からなる薄い
メンブレンの上に、X線を吸収する物質を所定形状に設
けることによってパターンを形成したものである。一
方、反射型マスクは、X線を反射する多層膜上に、反射
率の低い部分を所定形状に設けることによってパターン
を形成したものである。
The illumination optical system includes an oblique incidence mirror, a multilayer mirror, a filter that transmits or reflects only X-rays of a predetermined wavelength, and the like, and illuminates the mask with X-rays of a predetermined wavelength. The mask includes a transmission mask and a reflection mask.
The transmissive mask is formed by forming a pattern on a thin membrane made of a substance that transmits X-rays well by providing a substance that absorbs X-rays in a predetermined shape. On the other hand, a reflective mask is a pattern in which a low-reflectance portion is provided in a predetermined shape on a multilayer film that reflects X-rays to form a pattern.

【0007】透過型マスクは、X線の吸収を抑えるため
に、0.1 μm程度以下の厚さの非常に脆弱なメンブレン
を使用しなければならないので、実用的な寸法(例えば
120×120mm程度以上)のマスクを作製すること
ができない。一方、反射型マスクは、充分な機械的強度
を持つ厚い基板を用いることができるので、X線投影露
光技術を実際の半導体製造に適用する際には、反射型マ
スクが使用される。
The transmission type mask must use a very fragile membrane having a thickness of about 0.1 μm or less in order to suppress absorption of X-rays, so that it has a practical size (for example, about 120 × 120 mm or more). Cannot be manufactured. On the other hand, since a thick substrate having sufficient mechanical strength can be used as the reflective mask, a reflective mask is used when applying the X-ray projection exposure technique to actual semiconductor manufacturing.

【0008】このようなマスク上に形成されたパターン
は、複数の多層膜ミラー等で構成された投影結像光学系
によりウェファー上に結像されて、ウェファー上に塗布
したフォトレジストに転写される。投影結像光学系は全
て、多層膜ミラーを用いた反射系で構成する必要があ
る。また、多層膜ミラーの反射率は、あまり高くない。
そのため、実用的なスループットを得るためには、多層
膜ミラーの枚数を極力少なくする必要があり、広い露光
領域全体で収差を補正することは容易ではない。
The pattern formed on such a mask is imaged on a wafer by a projection imaging optical system composed of a plurality of multilayer mirrors and the like, and is transferred to a photoresist applied on the wafer. . All the projection imaging optical systems need to be constituted by a reflection system using a multilayer mirror. Further, the reflectance of the multilayer mirror is not so high.
Therefore, in order to obtain a practical throughput, it is necessary to minimize the number of multilayer mirrors, and it is not easy to correct aberrations over a wide exposure area.

【0009】そこで、例えば、米国特許5212588
号に記載されているように、必要な露光領域(例えば3
0×30mm程度)を一度に露光する光学系の他に、例
えば特開平4−333011に記載されているように、
輪帯状の領域(例えば30×0.5 mm程度)を露光しな
がら、マスクとウェファーを同期走査して必要な寸法の
露光領域を確保する光学系も考案されている。
Therefore, for example, US Pat.
The required exposure area (for example, 3
(About 0 × 30 mm) at a time, and for example, as described in JP-A-4-333011,
An optical system has been devised in which a mask and a wafer are synchronously scanned while exposing an annular zone (for example, about 30 × 0.5 mm) to secure an exposure area of a required size.

【0010】なお、X線は大気に吸収されて減衰するの
で、X線の光路は全て所定の真空度に維持されている。
一般に、光学系の収差が充分に小さくて収差の影響が無
視できるような回折限界の結像においては、光学系の解
像力は結像系の性能だけでなく、物体(リソグラフィー
の場合はマスク)の照明の仕方に左右される。
Since the X-rays are absorbed by the atmosphere and attenuated, the optical paths of the X-rays are all maintained at a predetermined degree of vacuum.
Generally, in the case of diffraction-limited imaging in which the aberration of the optical system is sufficiently small and the influence of the aberration can be neglected, the resolution of the optical system depends not only on the performance of the imaging system but also on the object (mask in the case of lithography). It depends on the lighting.

【0011】結像系の入射側開口数に対する照明光の開
口数の比をコヒーレンスファクターσと云う。σ=0の
場合をコヒーレント照明による結像と云い、この場合に
は、物体は単一な方向から入射する平行光束で照明され
る。このとき、光学系の伝達関数(OTF)は、図3に
示すように、NA/λ(NAは結像系の出射側開口数、
λは照明光の波長)で決まる空間周波数までは一定の値
を示すが、この空間周波数を越えると0になってしまい
解像しない。
The ratio of the numerical aperture of the illumination light to the numerical aperture on the incident side of the imaging system is called a coherence factor σ. The case where σ = 0 is referred to as imaging by coherent illumination. In this case, the object is illuminated with a parallel light beam incident from a single direction. At this time, as shown in FIG. 3, the transfer function (OTF) of the optical system is NA / λ (where NA is the exit-side numerical aperture of the imaging system,
Although λ shows a constant value up to the spatial frequency determined by the wavelength of the illumination light), when the spatial frequency is exceeded, the value becomes 0 and the image is not resolved.

【0012】一方、σ=1の場合をインコヒーレント照
明による結像と云い、この場合には物体は結像系の入射
側開口全体を満たすような発散角を持つ光線で照明され
る。このとき、OTFは空間周波数が高くなるに従い徐
々に低下するが、2NA/λの空間周波数までは0には
ならない。従って、像のコントラストは低下するもの
の、インコヒーレント照明の方が高い空間周波数のパタ
ーンまで解像することができる。回折限界の解像力が要
求される露光装置の照明光学系には、解像力とコントラ
ストとを勘案して0<σ<1の部分コヒーレント照明が
用いられている。
On the other hand, the case where σ = 1 is referred to as imaging by incoherent illumination. In this case, the object is illuminated with a light beam having a divergence angle that fills the entire entrance side aperture of the imaging system. At this time, the OTF gradually decreases as the spatial frequency increases, but does not become 0 until the spatial frequency of 2NA / λ. Accordingly, although the contrast of the image is reduced, the incoherent illumination can resolve a pattern having a higher spatial frequency. In an illumination optical system of an exposure apparatus that requires a diffraction-limited resolution, partial coherent illumination of 0 <σ <1 is used in consideration of resolution and contrast.

【0013】実際の露光装置においては、マスク上の、
例えば120×120mm程度の、広い領域において、
前述のような部分コヒーレント照明の条件を満たすこと
と、照度が均一であることが要求される。そのような条
件を満たす照明光学系として、図2に示すようなケーラ
ー照明光学系が広く一般に使用されている。以下にケー
ラー照明系の機能を簡単に説明する。
[0013] In an actual exposure apparatus,
For example, in a wide area of about 120 × 120 mm,
It is required that the conditions for partial coherent illumination as described above be satisfied and that the illuminance be uniform. As an illumination optical system satisfying such conditions, a Koehler illumination optical system as shown in FIG. 2 is widely and generally used. The function of the Koehler illumination system will be briefly described below.

【0014】光源20から放射した光線は、まず第1の
レンズ21により平行光束に変換された後、オプティカ
ルインテグレーター22へ入射する。オプティカルイン
テグレーター22は平行光束を空間的に分割して、分割
されたそれぞれの光束を集束させるので、光源20の多
重化された像23が形成される。紫外光を用いた露光装
置においては、オプティカルインテグレーター22とし
てフライアイレンズが一般に用いられている。
The light beam emitted from the light source 20 is first converted into a parallel light beam by the first lens 21, and then enters the optical integrator 22. Since the optical integrator 22 spatially divides the parallel light beam and converges each of the divided light beams, a multiplexed image 23 of the light source 20 is formed. In an exposure apparatus using ultraviolet light, a fly-eye lens is generally used as the optical integrator 22.

【0015】次に、個々の光源像23から発散する光線
は、第2のレンズ24により平行光束に変換された後、
物体25を照明する。異なる光源像23から発した光線
束は異なる方向から物体25へ入射する。このとき、途
中の(第1のレンズ21とオプティカルインテグレータ
ー22の間の)平行光束の太さが照明光のNA(開口
数)を決め、多重化された光源像23からの発散角が照
明領域の大きさを決めることになる。点光源から発した
光線を平行光に変換して物体を照明するので、照度ムラ
は小さい。また、照明の開口数の変更も容易である。
Next, the light beams diverging from the individual light source images 23 are converted into parallel light beams by the second lens 24,
The object 25 is illuminated. Light beams emitted from different light source images 23 enter the object 25 from different directions. At this time, the thickness of the parallel light beam (between the first lens 21 and the optical integrator 22) determines the NA (numerical aperture) of the illumination light, and the divergence angle from the multiplexed light source image 23 is the illumination area. Will be determined. Since the light emitted from the point light source is converted into parallel light to illuminate the object, the illuminance unevenness is small. It is also easy to change the numerical aperture of the lighting.

【0016】X線投影露光装置において、以上のような
ケーラー照明系を実現するためには図2に示したものと
等価な光学系を全て多層膜ミラーを用いた反射光学系で
構成する必要がある。
In the X-ray projection exposure apparatus, in order to realize the Koehler illumination system as described above, it is necessary to configure all the optical systems equivalent to those shown in FIG. 2 with reflection optical systems using a multilayer mirror. is there.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】X線に対して用いるこ
とのできるオプティカルインテグレータとしては、特願
平5−21577に記載されたフライアイミラーがあ
る。これは、多数の微細な凸部又は凹部を設けた基板上
に多層膜を形成したミラーである。このようなフライア
イミラーを用いた照明光学系として、例えば特願平5−
237654には、放射光光源、フライアイミラー、及
び回転するミラー群を用いて輪帯状の領域をケーラー照
明するための光学系が記載されている。
As an optical integrator that can be used for X-rays, there is a fly-eye mirror described in Japanese Patent Application No. 5-21577. This is a mirror in which a multilayer film is formed on a substrate provided with a large number of fine projections or depressions. An illumination optical system using such a fly-eye mirror is disclosed in, for example, Japanese Patent Application No. Hei.
237654 describes an optical system for Koehler-illuminating an annular zone using a radiation light source, a fly-eye mirror, and a rotating mirror group.

【0018】しかし、このようなフライアイミラーを用
いたケーラー照明光学系では、複雑な光学系が必要とな
るので、多層膜ミラーの枚数が増加してしまう。また、
フライアイミラーで光線を発散させるので、光量の損失
が大きくなってしまう。そののために、X線投影露光装
置のスループットが実用上必要な値(例えば、8インチ
ウェファーで30枚/1時間程度)よりも、かなり低く
なってしまうという問題点があった。
However, in the Koehler illumination optical system using such a fly-eye mirror, a complicated optical system is required, so that the number of multilayer mirrors increases. Also,
Since the light rays are diverged by the fly-eye mirror, the loss of the light amount increases. For this reason, there is a problem that the throughput of the X-ray projection exposure apparatus is considerably lower than a practically necessary value (for example, about 30 wafers / hour for an 8-inch wafer).

【0019】本発明は、前記のような従来の問題点に鑑
みてなされたものであり、複雑な照明光学系やフライア
イミラーのような効率の低いオプティカルインテグレー
ターを用いる必要がなく、そのためスループットを向上
することができる新規なX線反射型マスク及び該マスク
を備えたX線投影露光装置を提供することを目的とす
る。
The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and does not require the use of a complicated illumination optical system or a low-efficiency optical integrator such as a fly-eye mirror. It is an object of the present invention to provide a novel X-ray reflection type mask that can be improved and an X-ray projection exposure apparatus provided with the mask.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】そのため、本発明は第一
に「基板上に、X線を反射する複数の反射部と、X線を
反射しない複数の非反射部とからなるパターンが形成さ
れてなるX線反射型マスクにおいて、前記各反射部の表
面を、断面が円弧状の短冊が有する凸面又は凹面であっ
て、前記マスクからの反射光をウェファー上に結像させ
る投影結像光学系の入射側開口数A、前記各反射部の幅
D、前記円弧の曲率半径Rとの間で、D/R<Aの関係
を満たす凸面又は凹面としたことを特徴とするX線反射
型マスク(請求項1)」を提供する。
For this purpose, the present invention firstly provides "a pattern formed on a substrate by a plurality of reflecting portions for reflecting X-rays and a plurality of non-reflecting portions for not reflecting X-rays. An X-ray reflection type mask, wherein the surface of each of the reflection portions is a convex or concave surface having an arc-shaped rectangular cross section, and forms a reflected light from the mask on a wafer. A convex or concave surface satisfying the relationship of D / R <A between a numerical aperture A on the incident side, a width D of each reflecting portion, and a radius of curvature R of the circular arc. (Claim 1) "is provided.

【0021】また、本発明は第二に「基板上に、X線を
反射する複数の反射部と、X線を反射しない複数の非反
射部とからなるパターンが形成されてなるX線反射型マ
スクにおいて、前記各反射部の表面を、断面が円弧状の
短冊が有する凸面又は凹面であって、前記マスクからの
反射光をウェファー上に結像させる投影結像光学系の入
射側開口数A、前記各反射部の幅D、前記円弧の曲率半
径Rとの間で、0.3 A<D/R<Aの関係を満たす凸面
又は凹面としたことを特徴とするX線反射型マスク(請
求項2)」を提供する。
The present invention is also directed to a second aspect of the present invention is an X-ray reflection type in which a pattern comprising a plurality of reflection portions for reflecting X-rays and a plurality of non-reflection portions for not reflecting X-rays is formed on a substrate. In the mask, the surface of each reflecting portion is a convex or concave surface having a cross section of an arc-shaped strip, and the incident-side numerical aperture A of a projection imaging optical system for imaging reflected light from the mask on a wafer. An X-ray reflection type mask having a convex or concave surface satisfying a relationship of 0.3 A <D / R <A between a width D of each of the reflecting portions and a radius of curvature R of the arc. 2) ”.

【0022】また、本発明は第三に「基板上に、X線を
反射する複数の反射部と、X線を反射しない複数の非反
射部とからなるパターンが形成されてなるX線反射型マ
スクにおいて、前記各反射部の表面を、断面が円弧状の
短冊が有する凸面又は凹面であって、前記マスクからの
反射光をウェファー上に結像させる投影結像光学系の入
射側開口数A、前記各反射部の幅D、前記円弧の曲率半
径Rとの間で、 0.5 A≦D/R≦0.7 Aの関係を満た
す凸面又は凹面としたことを特徴とするX線反射型マス
ク(請求項3)」を提供する。
The third aspect of the present invention is an X-ray reflection type in which a pattern is formed on a substrate, the pattern being composed of a plurality of reflection portions that reflect X-rays and a plurality of non-reflection portions that do not reflect X-rays. In the mask, the surface of each reflecting portion is a convex or concave surface having a cross section of an arc-shaped strip, and the incident-side numerical aperture A of a projection imaging optical system for imaging reflected light from the mask on a wafer. An X-ray reflection type mask having a convex or concave surface satisfying a relationship of 0.5 A ≦ D / R ≦ 0.7 A between the width D of each of the reflecting portions and the radius of curvature R of the arc. Item 3) "is provided.

【0023】また、本発明は第四に「基板上に、X線を
反射する幅D1の複数の反射部と、X線を反射しない幅
D2の複数の非反射部とからなるパターンが形成されて
なるX線反射型マスクにおいて、前記マスクからの反射
光をウェファー上に結像させる投影結像光学系の出射側
開口数NA、前記各反射部の幅D1、前記各非反射部の
幅D2、使用するX線の波長λとの間で、D1+D2<
σ×λ/NA(0<σ<1)の関係を満たす反射部の表
面を、断面が円弧状の短冊が有する凸面又は凹面であっ
て、前記マスクからの反射光をウェファー上に結像させ
る投影結像光学系の入射側開口数A、前記各反射部の幅
D1、前記円弧の曲率半径Rとの間で、D1/R<Aの
関係を満たす凸面又は凹面とし、前記関係を満たさない
反射部の表面を平面としたことを特徴とするX線反射型
マスク(請求項4)」を提供する。
The fourth aspect of the present invention is that a pattern formed on a substrate is formed of a plurality of reflective portions having a width D1 that reflects X-rays and a plurality of non-reflective portions having a width D2 that does not reflect X-rays. In the X-ray reflection type mask, the exit-side numerical aperture NA of the projection imaging optical system that forms the reflected light from the mask on a wafer, the width D1 of each reflecting portion, and the width D2 of each non-reflecting portion , And the wavelength λ of the X-ray used, D1 + D2 <
The surface of the reflecting portion that satisfies the relationship of σ × λ / NA (0 <σ <1) is a convex surface or a concave surface of an arc-shaped strip, and forms an image of the reflected light from the mask on a wafer. A convex or concave surface that satisfies the relationship of D1 / R <A between the entrance-side numerical aperture A of the projection imaging optical system, the width D1 of each of the reflecting portions, and the radius of curvature R of the arc is not satisfied. An X-ray reflection type mask (claim 4), characterized in that the surface of the reflection section is flat.

【0024】また、本発明は第五に「基板上に、X線を
反射する幅D1の複数の反射部と、X線を反射しない幅
D2の複数の非反射部とからなるパターンが形成されて
なるX線反射型マスクにおいて、前記マスクからの反射
光をウェファー上に結像させる投影結像光学系の出射側
開口数NA、前記各反射部の幅D1、前記各非反射部の
幅D2、使用するX線の波長λとの間で、D1+D2<
σ×λ/NA(0.3 <σ<1)の関係を満たす反射部の
表面を、断面が円弧状の短冊が有する凸面又は凹面であ
って、前記マスクからの反射光をウェファー上に結像さ
せる投影結像光学系の入射側開口数A、前記各反射部の
幅D1、前記円弧の曲率半径Rとの間で、0.3 A<D1
/R<Aの関係を満たす凸面又は凹面とし、前記関係を
満たさない反射部の表面を平面としたことを特徴とする
X線反射型マスク(請求項5)」を提供する。
The fifth aspect of the present invention is that a pattern formed on a substrate is formed of a plurality of reflection portions having a width D1 that reflects X-rays and a plurality of non-reflection portions having a width D2 that does not reflect X-rays. In the X-ray reflection type mask, the exit-side numerical aperture NA of the projection imaging optical system that forms the reflected light from the mask on a wafer, the width D1 of each reflecting portion, and the width D2 of each non-reflecting portion , And the wavelength λ of the X-ray used, D1 + D2 <
The surface of the reflecting portion that satisfies the relationship of σ × λ / NA (0.3 <σ <1) is a convex surface or a concave surface of an arc-shaped strip, and the reflected light from the mask is imaged on a wafer. 0.3 A <D1 between the entrance-side numerical aperture A of the projection imaging optical system, the width D1 of each of the reflecting portions, and the radius of curvature R of the arc.
An X-ray reflection type mask (Claim 5) "characterized in that a convex or concave surface that satisfies the relationship of / R <A, and the surface of the reflecting portion that does not satisfy the relationship is a flat surface.

【0025】また、本発明は第六に「基板上に、X線を
反射する幅D1の複数の反射部と、X線を反射しない幅
D2の複数の非反射部とからなるパターンが形成されて
なるX線反射型マスクにおいて、前記マスクからの反射
光をウェファー上に結像させる投影結像光学系の出射側
開口数NA、前記各反射部の幅D1、前記各非反射部の
幅D2、使用するX線の波長λとの間で、D1+D2<
σ×λ/NA(0.5 ≦σ≦0.7)の関係を満たす反射部の
表面を、断面が円弧状の短冊が有する凸面又は凹面であ
って、前記マスクからの反射光をウェファー上に結像さ
せる投影結像光学系の入射側開口数A、前記各反射部の
幅D1、前記円弧の曲率半径Rとの間で、0.5 A≦D/
R≦0.7 Aの関係を満たす凸面又は凹面とし、前記関係
を満たさない反射部の表面を平面としたことを特徴とす
るX線反射型マスク(請求項6)」を提供する。
The sixth aspect of the present invention is that a pattern formed on a substrate is formed by a plurality of reflective portions having a width D1 that reflects X-rays and a plurality of non-reflective portions having a width D2 that does not reflect X-rays. In the X-ray reflection type mask, the exit-side numerical aperture NA of the projection imaging optical system that forms the reflected light from the mask on a wafer, the width D1 of each reflecting portion, and the width D2 of each non-reflecting portion , And the wavelength λ of the X-ray used, D1 + D2 <
The surface of the reflecting portion that satisfies the relationship of σ × λ / NA (0.5 ≦ σ ≦ 0.7) is a convex surface or a concave surface of an arc-shaped strip, and the reflected light from the mask is imaged on a wafer. 0.5 A ≦ D / D between the entrance-side numerical aperture A of the projection imaging optical system, the width D 1 of each of the reflecting portions, and the radius of curvature R of the arc.
An X-ray reflection type mask (Claim 6), wherein a convex or concave surface that satisfies the relationship of R ≦ 0.7 A and the surface of the reflecting portion that does not satisfy the above relationship is a flat surface.

【0026】また、本発明は第七に「前記各反射部には
所定波長のX線を反射する多層膜を形成してなり、前記
各非反射部には該多層膜及びその上のX線吸収膜を積層
して形成してなることを特徴とする請求項1〜6記載の
X線反射型マスク(請求項7)」を提供する。また、本
発明は第八に「前記各反射部には所定波長のX線を反射
する多層膜を形成してなり、前記各非反射部には該多層
膜の周期構造を破壊した多層膜を形成してなることを特
徴とする請求項1〜6記載のX線反射型マスク(請求項
8)」を提供する。
Also, the present invention provides a seventh aspect in which "each of the reflecting portions is formed with a multilayer film for reflecting X-rays of a predetermined wavelength, and each of the non-reflecting portions is formed of the multilayer film and the X-ray thereon. An X-ray reflection type mask (Claim 7) according to any one of claims 1 to 6, wherein the X-ray reflection mask is formed by laminating absorption films. Further, the present invention eighthly provides that "a multilayer film for reflecting X-rays of a predetermined wavelength is formed in each of the reflecting portions, and a multilayer film in which the periodic structure of the multilayer film is destroyed is formed in each of the non-reflecting portions. An X-ray reflection mask according to any one of claims 1 to 6 (claim 8) "is provided.

【0027】また、本発明は第九に「前記各反射部にの
み所定波長のX線を反射する多層膜を形成してなること
を特徴とする請求項1〜6記載のX線反射型マスク(請
求項9)」を提供する。また、本発明は第十に「少なく
とも、X線源と、請求項1〜9記載のX線反射型マスク
と、前記マスク上に形成されたパターンの像をウェファ
ー上に投影結像する投影結像光学系と、を備えたX線投
影露光装置(請求項10)」を提供する。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided an X-ray reflection mask according to any one of claims 1 to 6, wherein a multilayer film for reflecting X-rays of a predetermined wavelength is formed only on each of said reflecting portions. (Claim 9) is provided. Further, the present invention is a twelfth aspect of the present invention that provides at least an X-ray source, an X-ray reflection mask according to claims 1 to 9, and a projection imaging method for projecting an image of a pattern formed on the mask onto a wafer. An X-ray projection exposure apparatus comprising: an image optical system;

【0028】また、本発明は第十一に「少なくとも、X
線源と、請求項1〜9記載のX線反射型マスクと、前記
X線源から放射されるX線を前記マスク上に平行光束に
て照明する照明光学系と、前記マスク上に形成されたパ
ターンの像をウェファー上に投影結像する投影結像光学
系と、を備えたX線投影露光装置(請求項11)」を提供
する。
Further, the present invention provides an eleventh embodiment of the present invention, wherein "at least X
A radiation source, an X-ray reflection mask according to claim 1, an illumination optical system configured to illuminate the X-ray radiated from the X-ray source on the mask with a parallel light beam, and formed on the mask. X-ray projection exposure apparatus (Claim 11), comprising: a projection imaging optical system for projecting and forming an image of the pattern on a wafer.

【0029】[0029]

【作用】従来のX線反射型マスクでは、入射光線(X
線)は鏡面反射をするので、部分コヒーレント結像を行
うためには、ケーラー照明のような複雑な照明系が必要
であった。これに対して、本発明では、例えば、図1に
示すように、反射型マスクの各反射部1を曲面(断面が
円弧状の短冊が有する凸面又は凹面)とすることによっ
てマスク自体に入射光線を発散させる機能を設けたの
で、マスクを平行光束で照明しても、部分コヒーレント
照明と等価な結像を実現することができる。そのため従
来のような複雑な照明系を必要としない。その原理を以
下に説明する。
In the conventional X-ray reflection mask, the incident light (X
(Line) reflects specularly, so that a complex illumination system such as Koehler illumination was required to perform partial coherent imaging. On the other hand, in the present invention, for example, as shown in FIG. 1, each reflecting portion 1 of the reflective mask is formed into a curved surface (a convex surface or a concave surface of an arc-shaped strip) so that the incident light is incident on the mask itself. Is provided, an image equivalent to partial coherent illumination can be realized even if the mask is illuminated with a parallel light beam. Therefore, a complicated illumination system as in the related art is not required. The principle will be described below.

【0030】例えば、図7及び図8に示すように、平行
光束が前記断面が円弧状の短冊が有する凸面又は凹面で
ある反射部1へ入射すると、反射光はその入射位置によ
って反射方向が異なるので、発散するように反射する。
前記円弧の中心をO、半径をRとして、入射角が充分小
さい、即ち垂直入射に近い、として近軸光線の近似を用
いると、反射面の焦点Fは円の中心Oから入射光線の方
向へR/2の位置にある。
For example, as shown in FIGS. 7 and 8, when a parallel light beam is incident on the reflecting portion 1 having a convex or concave surface having the cross section of an arc-shaped strip, the reflected light is reflected in different directions depending on the incident position. So they diverge and reflect.
If the center of the arc is O and the radius is R, and the incident angle is sufficiently small, that is, close to normal incidence, and the approximation of the paraxial ray is used, the focal point F of the reflecting surface moves from the center O of the circle to the direction of the incident ray. It is in the position of R / 2.

【0031】このような反射部1へ平行光束が入射する
と、反射光は焦点Fから発散する光線束となる。反射部
1の幅をDとし、中心Oからこの反射部1に張る角度の
半分をθとすると、θは充分小さいので、D=2Rθが
成り立つ。焦点Fから発散する光線の広がり角度は、片
側で2θであるので、これはD/Rに等しい。即ち、マ
スクを平行光束で照明したにもかかわらず、その反射光
束はD/Rの発散角を有することになり、これは開口数
がD/Rに等しい照明光によって通常の反射マスクを照
明した場合と等価である。
When a parallel light beam enters such a reflecting portion 1, the reflected light becomes a light beam diverging from the focal point F. Assuming that the width of the reflecting portion 1 is D and half of the angle extending from the center O to the reflecting portion 1 is θ, θ is sufficiently small, so that D = 2Rθ holds. This is equal to D / R because the spread angle of the ray diverging from the focal point F is 2θ on one side. That is, despite illuminating the mask with a parallel beam, the reflected beam has a divergence angle of D / R, which illuminates a normal reflective mask with illumination light having a numerical aperture equal to D / R. Is equivalent to

【0032】従って、投影結像光学系の入射側開口数を
Aとして、σA=D/R(0<σ<1)を満たすように
前記円弧の曲率半径Rを設定すれば、平行光束による照
明によって、コヒーレンスファクターσの部分コヒーレ
ント結像を実現することができる(請求項1)。良好な
像のコントラスト及び高い解像度を両立させるために
は、コヒーレンスファクターσは、0.3 <σ<1の範囲
に設定することが好ましく(請求項2)特に、0.5 ≦σ
≦0.7 の範囲に設定することが好ましい(請求項3)。
Therefore, if the radius of curvature R of the arc is set so as to satisfy σA = D / R (0 <σ <1), where A is the numerical aperture on the incident side of the projection imaging optical system, illumination by a parallel light beam Thereby, partial coherent imaging with a coherence factor σ can be realized (claim 1). In order to achieve both good image contrast and high resolution, the coherence factor σ is preferably set in the range of 0.3 <σ <1 (claim 2).
It is preferable to set the range of ≦ 0.7 (claim 3).

【0033】また、前記マスクからの反射光をウェファ
ー上に結像させる投影結像光学系の出射側開口数NA、
前記各反射部の幅D1、前記各非反射部の幅D2、使用
するX線の波長λとの間で、D1+D2<σ×λ/NA
(0<σ<1)の関係を満たす反射部の表面を、断面が
円弧状の短冊が有する凸面又は凹面であって、前記マス
クからの反射光をウェファー上に結像させる投影結像光
学系の入射側開口数A、前記各反射部の幅D1、前記円
弧の曲率半径Rとの間で、D1/R<Aの関係を満たす
凸面又は凹面とし、前記関係を満たさない反射部の表面
を平面とすることが好ましい(請求項4) 図3から明らかなように、空間周波数がNA/λより低
いパターンは、σ=0のコヒーレント照明による結像の
方が高コントラストの像が得られる。そこで、そのよう
なパターンに対しては、反射部を平面とすることが好ま
しい。
Also, the exit-side numerical aperture NA of the projection imaging optical system that forms the reflected light from the mask on the wafer,
D1 + D2 <[sigma] * [lambda] / NA between the width D1 of each reflecting portion, the width D2 of each non-reflecting portion, and the wavelength [lambda] of the X-ray used.
A projection imaging optical system that forms a convex or concave surface of a strip having an arc-shaped cross section on the surface of the reflecting portion satisfying the relationship of (0 <σ <1), and forms reflected light from the mask on a wafer. Between the incident-side numerical aperture A, the width D1 of each of the reflecting portions, and the radius of curvature R of the arc, a convex surface or a concave surface satisfying the relationship of D1 / R <A, and the surface of the reflecting portion not satisfying the above relationship is defined as As is clear from FIG. 3, in a pattern having a spatial frequency lower than NA / λ, a higher-contrast image can be obtained by coherent illumination with σ = 0. Therefore, for such a pattern, it is preferable that the reflecting portion be a flat surface.

【0034】一方、空間周波数がNA/λよりも高いパ
ターンはσ=0では解像しない。そこで、そのようなパ
ターンに対しては、反射部を前記凸面又は凹面にするこ
とが好ましく、これによって、0<σ<1の部分コヒー
レント照明による結像を実現することができるので、高
い空間周波数まで像を得ることができる。ここで、良好
な像のコントラスト及び高い解像度を両立させるために
は、コヒーレンスファクターσは、0.3 <σ<1の範囲
に設定し、かつ前記関係を0.3 A<D1/R<Aとする
ことが好ましく(請求項5)特に、コヒーレンスファク
ターσは、0.5 ≦σ≦0.7 の範囲に設定し、かつ前記関
係を0.5 A≦D/R≦0.7Aとすることが好ましい(請
求項6)。
On the other hand, a pattern whose spatial frequency is higher than NA / λ is not resolved when σ = 0. Therefore, for such a pattern, it is preferable that the reflecting portion be the convex surface or the concave surface, and thereby, an image can be formed by partial coherent illumination of 0 <σ <1. You can get an image up to. Here, in order to achieve both good image contrast and high resolution, the coherence factor σ is set in the range of 0.3 <σ <1 and the relationship is set to 0.3 A <D1 / R <A. (Claim 5) In particular, it is preferable that the coherence factor σ is set in a range of 0.5 ≦ σ ≦ 0.7, and the relationship is set to 0.5 A ≦ D / R ≦ 0.7 A (claim 6).

【0035】前記各反射部には所定波長のX線を反射す
る多層膜を形成し、前記各非反射部には該多層膜及びそ
の上のX線吸収膜を積層して形成することが好ましい
(請求項7)。或いは、前記各反射部には所定波長のX
線を反射する多層膜を形成し、前記各非反射部には該多
層膜の周期構造を破壊した多層膜を形成することが好ま
しい(請求項8)。
It is preferable that a multilayer film for reflecting X-rays of a predetermined wavelength is formed on each of the reflection portions, and that the non-reflection portion is formed by laminating the multilayer film and an X-ray absorption film thereon. (Claim 7). Alternatively, X of a predetermined wavelength is applied to each of the reflecting portions.
It is preferable that a multilayer film that reflects lines is formed, and a multilayer film in which the periodic structure of the multilayer film is destroyed is formed in each of the non-reflection portions.

【0036】或いは、前記各反射部にのみ所定波長のX
線を反射する多層膜を形成することが好ましい(請求項
9)。また、請求項1〜9記載のX線反射型マスクを、
少なくとも、X線源と、マスク上に形成されたパターン
の像をウェファー上に投影結像する投影結像光学系とを
有するX線投影露光装置に設けることが好ましい(請求
項10)。
Alternatively, X of a predetermined wavelength is applied only to each of the reflection portions.
It is preferable to form a multilayer film that reflects lines (claim 9). Further, the X-ray reflection type mask according to claims 1 to 9,
It is preferable to provide at least an X-ray projection exposure apparatus having an X-ray source and a projection imaging optical system for projecting and forming an image of a pattern formed on a mask on a wafer (claim 10).

【0037】また、請求項1〜9記載のX線反射型マス
クを、少なくとも、X線源と、該X線源から放射される
X線をマスク上に平行光束にて照明する照明光学系と、
マスク上に形成されたパターンの像をウェファー上に投
影結像する投影結像光学系とを有するX線投影露光装置
に設けることが好ましい(請求項11)。本発明にかかる
X線反射多層膜としては、例えば、モリブデン/ケイ
素、モリブデン/ケイ素化合物、ルテニウム/ケイ素、
ルテニウム/ケイ素化合物、ロジウム/ケイ素、ロジウ
ム/ケイ素化合物、等の組み合わせで交互に複数回積層
したものが好ましい。
The X-ray reflection mask according to any one of claims 1 to 9 comprises at least an X-ray source and an illumination optical system for illuminating the mask with X-rays radiated from the X-ray source with a parallel light beam. ,
It is preferable to provide an X-ray projection exposure apparatus having a projection image forming optical system for projecting and forming an image of a pattern formed on a mask on a wafer (claim 11). As the X-ray reflection multilayer film according to the present invention, for example, molybdenum / silicon, molybdenum / silicon compound, ruthenium / silicon,
It is preferable to use a combination of ruthenium / silicon compound, rhodium / silicon, rhodium / silicon compound, etc., which is alternately laminated a plurality of times.

【0038】また、本発明にかかるX線吸収膜として
は、例えば、金、タングステン、タンタル、ニッケル等
の薄膜が好ましい。以上のように、本発明にかかるX線
反射型マスクによれば、部分コヒーレント結像を行うた
めに、ケーラー照明系のような複雑な照明系を必要とせ
ず、照明光学系を大幅に簡略化することができる。その
ため、多層膜ミラーで何度も反射を繰り返すことによる
光量の損失を避けることができ、露光装置のスループッ
トが向上する。
As the X-ray absorbing film according to the present invention, for example, a thin film of gold, tungsten, tantalum, nickel or the like is preferable. As described above, according to the X-ray reflection mask according to the present invention, in order to perform partial coherent imaging, a complicated illumination system such as a Koehler illumination system is not required, and the illumination optical system is greatly simplified. can do. For this reason, it is possible to avoid a loss of light amount due to repeated reflection by the multilayer mirror, and to improve the throughput of the exposure apparatus.

【0039】従来のX線投影露光装置における、フライ
アイミラーを用いたケーラー照明系では、マスク上のど
のパターンも広がり角のある光線束で照明されるが、本
発明にかかるX線反射型マスクを平行光で照明した場合
は、微細な、即ち空間周波数の高いパターン部分で反射
した光線のみが角度広がりを持つ。また、前記従来の照
明系では、光線束は光軸に対して対称的に、あらゆる方
向に広がるが、本発明にかかるX線反射型マスクを用い
た光学系では、ラインアンドスペースパターンに対して
垂直な方向、即ちパターンの空間周波数が高い方向のみ
に光線は広がる。
In a Koehler illumination system using a fly-eye mirror in a conventional X-ray projection exposure apparatus, any pattern on the mask is illuminated with a light beam having a divergent angle. Is illuminated with parallel light, only light rays reflected by fine, ie, high spatial frequency, pattern portions have angular spread. Further, in the conventional illumination system, the light beam spreads in all directions symmetrically with respect to the optical axis. However, in the optical system using the X-ray reflection type mask according to the present invention, the light beam spreads with respect to the line and space pattern. Light rays spread only in the vertical direction, that is, the direction in which the spatial frequency of the pattern is high.

【0040】以上の理由(2点)から、本発明において
は、必要なパターンに対する光線束のみが発散角を有す
ることになるので、従来のようなフライアイミラーを用
いた照明系のような発散による光量の損失がほとんど無
くなり、この点からも光学系全体の効率が向上して露光
装置のスループットが向上する。また、反射型マスクは
平行光束で照明されるので、照度ムラは小さい。
For the above reasons (two points), in the present invention, only the luminous flux corresponding to the required pattern has a divergence angle. This almost eliminates the loss of light quantity, and from this point on, the efficiency of the entire optical system is improved and the throughput of the exposure apparatus is improved. In addition, since the reflective mask is illuminated with a parallel light beam, illuminance unevenness is small.

【0041】以下、実施例により本発明をさらに具体的
に説明するが、本発明はこれらの例に限定されるもので
はない。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0042】[0042]

【実施例】まず、本発明にかかるX線反射型マスクの構
成について説明する。図4は本発明の第1実施例である
X線反射型マスクの概略断面図である。石英、シリコン
等からなる基板3上において、反射部1となる部分の表
面を、断面が円弧状の短冊が有する凸面(図4a)又は
凹面(図4b)とした。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, the configuration of an X-ray reflection type mask according to the present invention will be described. FIG. 4 is a schematic sectional view of the X-ray reflection type mask according to the first embodiment of the present invention. On the substrate 3 made of quartz, silicon, or the like, the surface of the portion serving as the reflecting portion 1 was formed as a convex surface (FIG. 4A) or a concave surface (FIG. 4B) having an arc-shaped strip.

【0043】前記凸面又は凹面(断面が円弧状)の曲率
半径は、作用の項で説明したように適宜(請求項1〜6
の内容にて)設定した。本実施例では、基板3の表面全
体にX線を反射する多層膜(X線反射多層膜)4を形成
した。多層膜を構成する物質は、使用するX線の波長に
合わせて適宜選択するが、例えば、波長13nm付近の
X線に対しては、モリブデンとシリコン(ケイ素)から
なる多層膜4を用いた。多層膜4は、スパッタリングや
真空蒸着等の方法により形成した。
The radius of curvature of the convex surface or the concave surface (the cross section of which is arc-shaped) is appropriately set as described in the section of action (claims 1 to 6).
) Was set. In this embodiment, a multilayer film (X-ray reflection multilayer film) 4 for reflecting X-rays is formed on the entire surface of the substrate 3. The material constituting the multilayer film is appropriately selected according to the wavelength of the X-ray to be used. For example, for the X-ray near the wavelength of 13 nm, the multilayer film 4 made of molybdenum and silicon (silicon) was used. The multilayer film 4 was formed by a method such as sputtering or vacuum evaporation.

【0044】非反射部2となる部分には、前記多層膜4
上に更にX線を吸収する物質からなる吸収体層5を形成
した。吸収体には、例えば、金、タングステン、タンタ
ル、ニッケル等の物質を用いた。吸収体層5は、スパッ
タリング、真空蒸着等の方法により、前記多層膜4の表
面全体に吸収体層を形成した後、反応性イオンエッチン
グ等の方法により、反射部1上の吸収体層だけを除去す
ることによって形成した。
The non-reflective portion 2 has a multilayer film 4
An absorber layer 5 made of a substance that absorbs X-rays was further formed thereon. As the absorber, for example, a substance such as gold, tungsten, tantalum, or nickel was used. After the absorber layer 5 is formed on the entire surface of the multilayer film 4 by a method such as sputtering or vacuum deposition, only the absorber layer on the reflecting portion 1 is formed by a method such as reactive ion etching. Formed by removal.

【0045】或いは、吸収体層5は、予め反射部1上の
多層膜だけをフォトレジストで被覆しておき、その上及
びフォトレジストで被覆しない多層膜の上に、スパッタ
リング、真空蒸着等の方法により吸収体層を形成した
後、フォトレジストと一緒に反射部1上の吸収体層だけ
を除去する、いわゆるリフトオフ法により形成した。図
5は本発明の第2実施例であるX線反射型マスクの概略
断面図である。石英、シリコン等からなる基板3上にお
いて、反射部1となる部分の表面を、断面が円弧状の短
冊が有する凸面(図5a)又は凹面(図5b)とした。
Alternatively, the absorber layer 5 is prepared by coating only the multilayer film on the reflecting portion 1 with a photoresist in advance, and sputtering, vacuum deposition or the like on the multilayer film not coated with the photoresist. After the absorber layer was formed by the method described above, the layer was formed by a so-called lift-off method in which only the absorber layer on the reflecting portion 1 was removed together with the photoresist. FIG. 5 is a schematic sectional view of an X-ray reflection type mask according to a second embodiment of the present invention. On the substrate 3 made of quartz, silicon, or the like, the surface of the portion serving as the reflecting portion 1 was formed as a convex surface (FIG. 5a) or a concave surface (FIG. 5b) of an arc-shaped strip.

【0046】前記凸面又は凹面(断面が円弧状)の曲率
半径は、作用の項で説明したように適宜設定(請求項1
〜6の内容にて)した。本実施例では、基板3の反射部
1だけにX線反射多層膜4を形成した。X線反射多層膜
4は、基板3の表面全体に、スパッタリングや真空蒸着
等の方法により多層膜を形成した後、反応性イオンエッ
チング等の方法により、非反射部2の多層膜だけを除去
することによって形成した。
The radius of curvature of the convex surface or the concave surface (the cross section of which is arc-shaped) is appropriately set as described in the section of operation.
6). In this embodiment, the X-ray reflection multilayer film 4 is formed only on the reflection part 1 of the substrate 3. The X-ray reflection multilayer film 4 forms a multilayer film on the entire surface of the substrate 3 by a method such as sputtering or vacuum deposition, and then removes only the multilayer film of the non-reflection portion 2 by a method such as reactive ion etching. Formed.

【0047】或いは、X線反射多層膜4は、予め非反射
部2の基板面だけをフォトレジスト等で被覆しておき、
その上及びフォトレジストで被覆しない基板面の上に、
スパッタリング、真空蒸着等の方法により多層膜を形成
した後、フォトレジストと一緒に非反射部2上の多層膜
だけを除去する、いわゆるリフトオフ法により形成し
た。なお、多層膜を構成する物質は、第1実施例と同一
のものを使用した。
Alternatively, the X-ray reflective multilayer film 4 covers only the substrate surface of the non-reflective portion 2 in advance with a photoresist or the like.
On it and on the surface of the substrate not covered with photoresist,
After a multilayer film was formed by a method such as sputtering or vacuum deposition, the film was formed by a so-called lift-off method in which only the multilayer film on the non-reflective portion 2 was removed together with the photoresist. The same material as that used in the first embodiment was used as the material constituting the multilayer film.

【0048】図6は本発明の第3実施例であるX線反射
型マスクの概略断面図である。石英、シリコン等からな
る基板3上において、反射部1となる部分の表面を、断
面が円弧状の短冊が有する凸面(図5a)又は凹面(図
5b)とした。前記凸面又は凹面(断面が円弧状)の曲
率半径は、作用の項で説明したように適宜(請求項1〜
6の内容にて)設定した。
FIG. 6 is a schematic sectional view of an X-ray reflection type mask according to a third embodiment of the present invention. On the substrate 3 made of quartz, silicon, or the like, the surface of the portion serving as the reflecting portion 1 was formed as a convex surface (FIG. 5a) or a concave surface (FIG. 5b) of an arc-shaped strip. The radius of curvature of the convex surface or the concave surface (the cross section is an arc shape) is appropriately set as described in the section of the action (claims 1 to 3)
6).

【0049】本実施例では、基板3の表面全体にX線を
反射する多層膜4を形成した。多層膜を構成する物質
は、第1実施例と同一のものを使用した。また、多層膜
4は、スパッタリングや真空蒸着等の方法により形成し
た。非反射部2は、該非反射部を形成する部分の多層膜
4だけ、その周期構造を破壊して反射率を低下させるこ
とで形成した。
In this embodiment, a multilayer film 4 for reflecting X-rays is formed on the entire surface of the substrate 3. The same material as that of the first embodiment was used for the material constituting the multilayer film. The multilayer film 4 was formed by a method such as sputtering or vacuum evaporation. The non-reflective portion 2 is formed by destroying the periodic structure of only the portion of the multilayer film 4 where the non-reflective portion is formed and lowering the reflectance.

【0050】多層膜4の周期構造を選択的に破壊するた
めに、予め反射部1の多層膜だけをフォトレジスト等で
被覆して保護しておき、カウフマンイオン源等の口径の
大きな(数mm〜数十mm)イオン源を用いて、アルゴ
ン等のイオンを数〜数百キロボルトで加速して、基板表
面全体に照射した後、フォトレジストを除去する方法を
用いた。
In order to selectively destroy the periodic structure of the multilayer film 4, only the multilayer film of the reflection section 1 is covered with a photoresist or the like and protected in advance, and a large diameter (a few mm) of a Kauffman ion source or the like is used. Using an ion source, ions such as argon are accelerated at several to several hundred kilovolts, and the entire surface of the substrate is irradiated, and then the photoresist is removed.

【0051】或いは、多層膜4の周期構造を選択的に破
壊するために、ガリウム等の液体金属イオン源を用いて
数百キロボルトに加速した集束イオンビーム(ビーム径
0.1μm以下)を、非反射部を形成する部分の多層膜へ
選択的に照射する方法を用いた。次に、本発明にかかる
X線反射型マスクを備えたX線投影露光装置の実施例を
以下に説明する。
Alternatively, in order to selectively destroy the periodic structure of the multilayer film 4, a focused ion beam (beam diameter accelerated to several hundred kilovolts using a liquid metal ion source such as gallium is used.
(0.1 μm or less) was selectively applied to the multilayer film in the portion where the non-reflection portion is to be formed. Next, an embodiment of an X-ray projection exposure apparatus having an X-ray reflection type mask according to the present invention will be described below.

【0052】図9に、本発明の第4実施例であるX線投
影露光装置の概略構成図を示す。X線源には放射光光源
を用い、照明光学系は特に設けておらず、放射光光源か
らの略平行なX線光束30でX線反射型マスク34を照
明する。投影結像光学系36には、2枚の球面による4
回反射の光学系を用いた。この光学系は、30×30m
mの領域を一括露光する光学系であり、縮小倍率M=1
/4、出射側開口数NA=0.06で、反射面には波長λ=
13nmのX線を反射するモリブデン/シリコン多層膜
が形成されている。この光学系のコヒーレント照明によ
る結像における回折限界は、空間周波数がNA/λ=4
600周期/mm、即ち0.11μmラインアンドスペース
である。
FIG. 9 is a schematic structural view of an X-ray projection exposure apparatus according to a fourth embodiment of the present invention. A radiation light source is used as the X-ray source, and an illumination optical system is not particularly provided. The X-ray reflection type mask 34 is illuminated with a substantially parallel X-ray light beam 30 from the radiation light source. The projection imaging optical system 36 includes four spherical surfaces 4.
An optical system of round reflection was used. This optical system is 30 × 30m
m is an optical system that collectively exposes an area of m
/ 4, the exit side numerical aperture NA = 0.06, and the wavelength λ =
A molybdenum / silicon multilayer reflecting 13 nm X-rays is formed. The diffraction limit in the image formation by coherent illumination of this optical system is that the spatial frequency is NA / λ = 4.
600 cycles / mm, that is, 0.11 μm line and space.

【0053】X線反射型マスク34は、コヒーレント照
明による結像での回折限界に対応するラインアンドスペ
ース0.44μm以上の寸法のパターンにおける反射部を従
来通りに平面とし、0.44μm以下の寸法のパターンにお
ける反射部を断面が円弧状の短冊が有する凸面又は凹面
とした。前記凸面又は凹面(断面が円弧状)の曲率半径
Rは、コヒーレンスファクターをσ、投影結像光学系3
6の入射側開口数をA、マスク上の反射部の幅をDとし
て、前述のようにσA=D/Rの条件を満たせば良い。
A=NA×Mであるから、幅Dのパターンに対して曲率
半径Rは、R=D/(σ×NA×M)で与えられる。
The X-ray reflection type mask 34 has a line and space pattern corresponding to the diffraction limit of 0.44 μm or more corresponding to the diffraction limit in the image formation by coherent illumination. The reflecting portion in was formed as a convex or concave surface of a strip having an arc-shaped cross section. The radius of curvature R of the convex surface or the concave surface (the cross section of which is arc-shaped) has a coherence factor of σ, the projection imaging optical system 3
Assuming that the entrance-side numerical aperture of No. 6 is A and the width of the reflecting portion on the mask is D, the condition of σA = D / R may be satisfied as described above.
Since A = NA × M, the radius of curvature R for a pattern of width D is given by R = D / (σ × NA × M).

【0054】本実施例では、コヒーレンスファクターσ
=0.5 としたので、R=133×Dである。即ち、X線
反射型マスク34上の0.44μm以下のラインアンドスペ
ースパターンの反射部は、断面が円弧状の短冊が有する
凸面又は凹面に形成されている(前記円弧は、この式で
与えられるような曲率半径をもつ)。本実施例のX線投
影露光装置において、従来のX線反射型マスクを用いた
場合には、0.11μmラインアンドスペースまでしか解像
することができないが、本発明にかかるX線反射型マス
クを用いることにより、0.08μmラインアンドスペース
まで解像することが可能になった。また、照明光学系を
全く用いていないので、光量の損失がなくなり、スルー
プットは従来のケーラー照明光学系を用いた場合と比べ
て20倍以上に増大した。
In this embodiment, the coherence factor σ
= 0.5, so that R = 133 × D. That is, the reflection portion of the line and space pattern of 0.44 μm or less on the X-ray reflection type mask 34 is formed as a convex surface or a concave surface having an arc-shaped strip (the arc is given by this equation. With a large radius of curvature). In the case of using the conventional X-ray reflection type mask in the X-ray projection exposure apparatus of the present embodiment, it is possible to resolve only up to 0.11 μm line and space. By using this, resolution up to 0.08 μm line and space became possible. Further, since no illumination optical system was used, the loss of light amount was eliminated, and the throughput was increased by 20 times or more as compared with the case where the conventional Koehler illumination optical system was used.

【0055】図10に、本発明の第5実施例であるX線
投影露光装置の概略構成図を示す。X線源には放射光光
源を用い、同一の回転軸AXをもつ円筒ミラー40と円
錐ミラー41からなる照明光学系を用いた。この照明光
学系により、放射光光源からの略平行なX線光束30で
反射型マスク34上の円弧状領域42を照明する。投影
結像光学系36には、2枚の非球面からなる光学系を用
いた。この光学系は半径30mm、幅0.5 mmの輪帯状
の領域を露光する光学系であり、縮小倍率M=1/4、
出射側開口数NA=0.08で、反射面には波長λ=13n
mのX線を反射するモリブデン/シリコン多層膜が形成
されている。この光学系のコヒーレント照明による結像
における回折限界は、空間周波数がNA/λ=6150
周期/mm、即ち0.08μmラインアンドスペースであ
る。
FIG. 10 is a schematic structural view of an X-ray projection exposure apparatus according to a fifth embodiment of the present invention. A radiation light source was used as the X-ray source, and an illumination optical system including a cylindrical mirror 40 and a conical mirror 41 having the same rotation axis AX was used. The illumination optical system illuminates the arc-shaped region 42 on the reflective mask 34 with the substantially parallel X-ray beam 30 from the radiation light source. As the projection imaging optical system 36, an optical system composed of two aspherical surfaces was used. This optical system is an optical system for exposing a ring-shaped area having a radius of 30 mm and a width of 0.5 mm.
The exit side numerical aperture NA = 0.08 and the reflection surface has a wavelength λ = 13n.
A molybdenum / silicon multilayer film that reflects m X-rays is formed. The diffraction limit in the image formation by coherent illumination of this optical system is such that the spatial frequency is NA / λ = 6150.
Period / mm, that is, 0.08 μm line and space.

【0056】X線反射型マスク34は、コヒーレント照
明による結像での回折限界に対応するラインアンドスペ
ース0.32μm以上の寸法のパターンにおける反射部を従
来通りに平面とし、0.32μm以下の寸法のパターンにお
ける反射部を断面が円弧状の短冊が有する凸面又は凹面
とした。前記凸面又は凹面(断面が円弧状)の曲率半径
Rは、コヒーレンスファクターをσ、投影結像光学系3
6の入射側開口数をA、マスク上の反射部の幅をDとし
て、前述のようにσA=D/Rの条件を満たせば良い。
A=NA×Mであるから、幅Dのパターンに対して曲率
半径Rは、R=D/(σ×NA×M)で与えられる。
The X-ray reflection mask 34 has a line and space pattern corresponding to a diffraction limit of 0.32 μm or more corresponding to the diffraction limit in image formation by coherent illumination. The reflecting portion in was formed as a convex or concave surface of a strip having an arc-shaped cross section. The radius of curvature R of the convex surface or the concave surface (the cross section of which is arc-shaped) has a coherence factor of σ, the projection imaging optical system 3
Assuming that the entrance-side numerical aperture of No. 6 is A and the width of the reflecting portion on the mask is D, the condition of σA = D / R may be satisfied as described above.
Since A = NA × M, the radius of curvature R for a pattern of width D is given by R = D / (σ × NA × M).

【0057】本実施例では、コヒーレンスファクターσ
=0.5 としたので、R=100×Dである。即ち、X線
反射型マスク34上の0.32μm以下のラインアンドスペ
ースパターンの反射部は、断面が円弧状の短冊が有する
凸面又は凹面に形成されている(前記円弧は、この式で
与えられるような曲率半径をもつ)。本実施例のX線投
影露光装置において、従来のX線反射型マスクを用いた
場合には、0.08μmラインアンドスペースまでしか解像
することができないが、本発明にかかるX線反射型マス
クを用いることにより、0.06μmラインアンドスペース
まで解像することが可能になった。また、照明光学系が
簡単であり、散乱による損失の大きいフライアイミラー
を用いていないので、光量の損失がなくなり、スループ
ットは従来のようなケーラー照明光学系を用いた場合と
比べて5倍以上に増大した。
In this embodiment, the coherence factor σ
= 0.5, so R = 100 × D. That is, the reflection portion of the line and space pattern of 0.32 μm or less on the X-ray reflection type mask 34 is formed on a convex surface or a concave surface of an arc-shaped strip (the arc is given by this equation. With a large radius of curvature). In the case of using the conventional X-ray reflection type mask in the X-ray projection exposure apparatus of the present embodiment, it is possible to resolve only up to 0.08 μm line and space. By using this, resolution up to 0.06 μm line and space became possible. In addition, since the illumination optical system is simple and a fly-eye mirror having a large loss due to scattering is not used, the loss of light quantity is eliminated, and the throughput is more than five times as compared with the case where a conventional Koehler illumination optical system is used. Has increased.

【0058】図11に、本発明の第6実施例であるX線
投影露光装置の概略構成図を示す。X線源にはレーザー
プラズマ光源43を用い、一枚の回転放物ミラー44か
らなる照明光学系を用いた。レーザープラズマ光源43
は、回転放物ミラー44の焦点に配置されており、光源
43から発散するX線は、回転放物ミラー44で反射し
た後に平行光束となり、反射型マスク34上の円弧上領
域42を照明する。
FIG. 11 is a schematic structural view of an X-ray projection exposure apparatus according to a sixth embodiment of the present invention. As the X-ray source, a laser plasma light source 43 was used, and an illumination optical system including one rotating parabolic mirror 44 was used. Laser plasma light source 43
Are arranged at the focal point of the parabolic mirror 44, and the X-ray diverging from the light source 43 becomes a parallel light beam after being reflected by the parabolic mirror 44, and illuminates the area 42 on the arc on the reflective mask 34. .

【0059】投影結像光学系36には、4枚の非球面か
らなる光学系を用いた。この光学系は半径30mm、幅
0.5 mmの輪帯状の領域を露光する光学系であり、縮小
倍率M=1/4、出射側開口数NA=0.1 で、反射面に
は波長λ=13nmのX線を反射するモリブデン/シリ
コン多層膜が形成されている。この光学系のコヒーレン
ト照明による結像における回折限界は、空間周波数がN
A/λ=7700周期/mm、即ち0.065 μmラインア
ンドスペースである。
As the projection imaging optical system 36, an optical system composed of four aspherical surfaces was used. This optical system has a radius of 30 mm and width
A molybdenum / silicon multilayer that exposes a 0.5 mm annular zone area, has a reduction ratio of M = 1/4, a numerical aperture on the exit side NA = 0.1, and reflects X-rays having a wavelength of λ = 13 nm on a reflecting surface. A film is formed. The diffraction limit in the image formation by coherent illumination of this optical system is that the spatial frequency is N
A / λ = 7700 cycles / mm, that is, 0.065 μm line and space.

【0060】X線反射型マスク34は、コヒーレント照
明による結像での回折限界に対応するラインアンドスペ
ース0.26μm以上の寸法のパターンにおける反射部を従
来通りに平面とし、0.26μm以下の寸法のパターンにお
ける反射部を断面が円弧状の短冊が有する凸面又は凹面
とした。前記凸面又は凹面(断面が円弧状)の曲率半径
Rは、コヒーレンスファクターをσ、投影結像光学系3
6の入射側開口数をA、マスク上の反射部の幅をDとし
て、前述のようにσA=D/Rの条件を満たせば良い。
A=NA×Mであるから、幅Dのパターンに対して曲率
半径Rは、R=D/(σ×NA×M)で与えられる。
The X-ray reflection type mask 34 has a line and space pattern corresponding to the diffraction limit of 0.26 μm or more corresponding to the diffraction limit in the image formation by coherent illumination. The reflecting portion in was formed as a convex or concave surface of a strip having an arc-shaped cross section. The radius of curvature R of the convex surface or the concave surface (the cross section of which is arc-shaped) has a coherence factor of σ, the projection imaging optical system 3
Assuming that the entrance-side numerical aperture of No. 6 is A and the width of the reflecting portion on the mask is D, the condition of σA = D / R may be satisfied as described above.
Since A = NA × M, the radius of curvature R for a pattern of width D is given by R = D / (σ × NA × M).

【0061】本実施例では、コヒーレンスファクターσ
=0.5 としたので、R=80×Dである。即ち、X線反
射型マスク34上の0.26μm以下のラインアンドスペー
スパターンの反射部は、断面が円弧状の短冊が有する凸
面又は凹面に形成されている(前記円弧は、この式で与
えられるような曲率半径をもつ)。本実施例のX線投影
露光装置において、従来のX線反射型マスクを用いた場
合には、0.065 μmラインアンドスペースまでしか解像
することができないが、本発明にかかるX線反射型マス
クを用いることにより、0.05μmラインアンドスペース
まで解像することが可能になった。また、照明光学系が
簡単であり、散乱による損失の大きいフライアイミラー
を用いていないので、光量の損失がなくなりスループッ
トは従来のようなケーラー照明光学系を用いた場合と比
べて4倍以上に増大した。
In this embodiment, the coherence factor σ
= 0.5, so that R = 80 × D. That is, the reflection portion of the line and space pattern of 0.26 μm or less on the X-ray reflection type mask 34 is formed on a convex surface or a concave surface of an arc-shaped strip (the arc is given by this equation. With a large radius of curvature). In the case of using the conventional X-ray reflection type mask in the X-ray projection exposure apparatus of the present embodiment, it is possible to resolve only up to 0.065 μm line and space. By using this, it has become possible to resolve up to 0.05 μm line and space. In addition, since the illumination optical system is simple and a fly-eye mirror, which has a large loss due to scattering, is not used, there is no loss of light amount, and the throughput is four times or more as compared with the case where a conventional Koehler illumination optical system is used. Increased.

【0062】[0062]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、従来のよ
うな複雑な照明光学系を用いなくても部分コヒーレント
照明による結像と等価な結像を実現することができ、投
影結像光学系の性能を最大限に発揮させることができ
る。また、照明光学系が簡略化されることにより、照明
光学系による光量の損失を大幅に低減することが可能と
なり、それだけX線投影露光装置のスループットを向上
することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to realize an image equivalent to an image formed by partial coherent illumination without using a complicated illumination optical system as in the prior art. The performance of the optical system can be maximized. Further, since the illumination optical system is simplified, it is possible to greatly reduce the loss of light amount due to the illumination optical system, and accordingly, it is possible to improve the throughput of the X-ray projection exposure apparatus.

【0063】また、複雑な照明光学系が不要となること
から、X線露光装置の製造コストが低減するという効果
もある。
Further, since a complicated illumination optical system becomes unnecessary, there is also an effect that the manufacturing cost of the X-ray exposure apparatus is reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の反射型マスクの構成を説明する図であ
る。aは断面図、bは斜視図を示す。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a reflective mask of the present invention. a shows a sectional view, and b shows a perspective view.

【図2】従来のケーラー照明光学系の概念を説明する図
である。
FIG. 2 is a diagram illustrating the concept of a conventional Koehler illumination optical system.

【図3】光学系の伝達関数(OTF)を説明する図であ
る。
FIG. 3 is a diagram illustrating a transfer function (OTF) of an optical system.

【図4】本発明による第1実施例のX線反射型マスクの
構成を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of an X-ray reflection type mask of the first embodiment according to the present invention.

【図5】本発明による第2実施例のX線反射型マスクの
構成を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of an X-ray reflection type mask of a second embodiment according to the present invention.

【図6】本発明による第3実施例のX線反射型マスクの
構成を示す図である。
FIG. 6 is a view showing a configuration of an X-ray reflection type mask of a third embodiment according to the present invention.

【図7】本発明によるX線反射型マスク(凸の反射面)
の機能を説明する図である。
FIG. 7 is an X-ray reflection type mask (convex reflection surface) according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram for explaining the function of FIG.

【図8】本発明によるX線反射型マスク(凹の反射面)
の機能を説明する図である。
FIG. 8 is an X-ray reflection type mask (concave reflection surface) according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram for explaining the function of FIG.

【図9】本発明による第4実施例のX線縮小投影露光装
置の構成を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of an X-ray reduction projection exposure apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.

【図10】本発明による第5実施例のX線縮小投影露光
装置の構成を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of an X-ray reduction projection exposure apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.

【図11】本発明による第6実施例のX線縮小投影露光
装置の構成を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of an X-ray reduction projection exposure apparatus according to a sixth embodiment of the present invention.

【図12】従来のX線縮小投影露光装置の構成を示す図
である。
FIG. 12 is a diagram showing a configuration of a conventional X-ray reduction projection exposure apparatus.

【主要部分の符号の説明】[Explanation of Signs of Main Parts]

1 ・・・ 反射部分 2 ・・・ 非反射部 3 ・・・ 基板 4 ・・・ X線反射多層膜 5 ・・・ X線吸収体層 20・・・ 光源 21・・・ 第1のレンズ 22・・・ オプティカルインテグレーター 23・・・ 多重化された光源像 24・・・ 第2のレンズ 25・・・ 照明される物体 30・・・ 平行X線光束 32・・・ X線源 33・・・ 照明光学系 34・・・ X線反射型マスク 35・・・ マスクステージ 36・・・ 投影結像光学系 37・・・ ウェファー 38・・・ ウェファーステージ 40・・・ 円筒ミラー 41・・・ 円錐ミラー 42・・・ 円弧状の照明領域 43・・・ レーザープラズマX線源 44・・・ 回転楕円ミラー 以 上 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Reflection part 2 ... Non-reflection part 3 ... Substrate 4 ... X-ray reflection multilayer film 5 ... X-ray absorber layer 20 ... Light source 21 ... First lens 22 ... Optical integrator 23 ... Multiplexed light source image 24 ... Second lens 25 ... Illuminated object 30 ... Parallel X-ray beam 32 ... X-ray source 33 ... Illumination optical system 34 X-ray reflective mask 35 Mask stage 36 Projection imaging optical system 37 Wafer 38 Wafer stage 40 Cylindrical mirror 41 Conical mirror 42 ... Arc-shaped illumination area 43 ... Laser plasma X-ray source 44 ... Spheroidal mirror

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基板上に、X線を反射する複数の反射部
と、X線を反射しない複数の非反射部とからなるパター
ンが形成されてなるX線反射型マスクにおいて、 前記各反射部の表面を、断面が円弧状の短冊が有する凸
面又は凹面であって、前記マスクからの反射光をウェフ
ァー上に結像させる投影結像光学系の入射側開口数A、
前記各反射部の幅D、前記円弧の曲率半径Rとの間で、
D/R<Aの関係を満たす凸面又は凹面としたことを特
徴とするX線反射型マスク。
1. An X-ray reflection mask comprising a substrate and a pattern formed of a plurality of reflection portions for reflecting X-rays and a plurality of non-reflection portions for not reflecting X-rays. Is a convex or concave surface having an arc-shaped strip in cross section, and an incident-side numerical aperture A of a projection imaging optical system that forms reflected light from the mask on a wafer.
Between the width D of each reflecting portion and the radius of curvature R of the arc,
An X-ray reflection type mask having a convex surface or a concave surface satisfying a relationship of D / R <A.
【請求項2】 基板上に、X線を反射する複数の反射部
と、X線を反射しない複数の非反射部とからなるパター
ンが形成されてなるX線反射型マスクにおいて、 前記各反射部の表面を、断面が円弧状の短冊が有する凸
面又は凹面であって、前記マスクからの反射光をウェフ
ァー上に結像させる投影結像光学系の入射側開口数A、
前記各反射部の幅D、前記円弧の曲率半径Rとの間で、
0.3 A<D/R<Aの関係を満たす凸面又は凹面とした
ことを特徴とするX線反射型マスク。
2. An X-ray reflection mask comprising a substrate and a pattern formed of a plurality of reflection portions for reflecting X-rays and a plurality of non-reflection portions for not reflecting X-rays. Is a convex or concave surface having an arc-shaped strip in cross section, and an incident-side numerical aperture A of a projection imaging optical system that forms reflected light from the mask on a wafer.
Between the width D of each reflecting portion and the radius of curvature R of the arc,
An X-ray reflection type mask having a convex surface or a concave surface satisfying a relationship of 0.3 A <D / R <A.
【請求項3】 基板上に、X線を反射する複数の反射部
と、X線を反射しない複数の非反射部とからなるパター
ンが形成されてなるX線反射型マスクにおいて、 前記各反射部の表面を、断面が円弧状の短冊が有する凸
面又は凹面であって、前記マスクからの反射光をウェフ
ァー上に結像させる投影結像光学系の入射側開口数A、
前記各反射部の幅D、前記円弧の曲率半径Rとの間で、
0.5 A≦D/R≦0.7 Aの関係を満たす凸面又は凹面
としたことを特徴とするX線反射型マスク。
3. An X-ray reflection type mask having a pattern formed on a substrate, comprising a plurality of reflection portions that reflect X-rays and a plurality of non-reflection portions that do not reflect X-rays. Is a convex or concave surface having an arc-shaped strip in cross section, and an incident-side numerical aperture A of a projection imaging optical system that forms reflected light from the mask on a wafer.
Between the width D of each reflecting portion and the radius of curvature R of the arc,
An X-ray reflection type mask having a convex or concave surface satisfying a relationship of 0.5 A ≦ D / R ≦ 0.7 A.
【請求項4】 基板上に、X線を反射する幅D1の複数
の反射部と、X線を反射しない幅D2の複数の非反射部
とからなるパターンが形成されてなるX線反射型マスク
において、 前記マスクからの反射光をウェファー上に結像させる投
影結像光学系の出射側開口数NA、前記各反射部の幅D
1、前記各非反射部の幅D2、使用するX線の波長λと
の間で、D1+D2<σ×λ/NA(0<σ<1)の関
係を満たす反射部の表面を、断面が円弧状の短冊が有す
る凸面又は凹面であって、前記マスクからの反射光をウ
ェファー上に結像させる投影結像光学系の入射側開口数
A、前記各反射部の幅D1、前記円弧の曲率半径Rとの
間で、D1/R<Aの関係を満たす凸面又は凹面とし、
前記関係を満たさない反射部の表面を平面としたことを
特徴とするX線反射型マスク。
4. An X-ray reflection type mask formed on a substrate by forming a pattern including a plurality of reflection portions having a width D1 that reflects X-rays and a plurality of non-reflection portions having a width D2 that does not reflect X-rays. In the above, the exit-side numerical aperture NA of the projection imaging optical system that forms the reflected light from the mask on the wafer, and the width D of each reflecting portion
1. The cross section of the surface of the reflecting portion satisfying the relationship of D1 + D2 <σ × λ / NA (0 <σ <1) between the width D2 of each non-reflecting portion and the wavelength λ of the X-ray used. The convex or concave surface of the arc-shaped strip, the entrance-side numerical aperture A of the projection imaging optical system that forms the reflected light from the mask on the wafer, the width D1 of each reflecting portion, the radius of curvature of the arc Between R and a convex or concave surface satisfying the relationship of D1 / R <A,
An X-ray reflection type mask, wherein the surface of the reflection portion that does not satisfy the above relationship is a flat surface.
【請求項5】 基板上に、X線を反射する幅D1の複数
の反射部と、X線を反射しない幅D2の複数の非反射部
とからなるパターンが形成されてなるX線反射型マスク
において、 前記マスクからの反射光をウェファー上に結像させる投
影結像光学系の出射側開口数NA、前記各反射部の幅D
1、前記各非反射部の幅D2、使用するX線の波長λと
の間で、D1+D2<σ×λ/NA(0.3 <σ<1)の
関係を満たす反射部の表面を、断面が円弧状の短冊が有
する凸面又は凹面であって、前記マスクからの反射光を
ウェファー上に結像させる投影結像光学系の入射側開口
数A、前記各反射部の幅D1、前記円弧の曲率半径Rと
の間で、0.3 A<D1/R<Aの関係を満たす凸面又は
凹面とし、前記関係を満たさない反射部の表面を平面と
したことを特徴とするX線反射型マスク。
5. An X-ray reflection mask having a pattern formed on a substrate, comprising a plurality of reflection portions having a width D1 that reflects X-rays and a plurality of non-reflection portions having a width D2 that does not reflect X-rays. In the above, the exit-side numerical aperture NA of the projection imaging optical system that forms the reflected light from the mask on the wafer, and the width D of each reflecting portion
1. The cross section of the surface of the reflecting portion satisfying the relationship of D1 + D2 <σ × λ / NA (0.3 <σ <1) between the width D2 of each non-reflecting portion and the wavelength λ of the X-ray used. The convex or concave surface of the arc-shaped strip, the entrance-side numerical aperture A of the projection imaging optical system that forms the reflected light from the mask on the wafer, the width D1 of each reflecting portion, the radius of curvature of the arc An X-ray reflection mask comprising: a convex surface or a concave surface satisfying a relationship of 0.3 A <D1 / R <A with R; and a surface of a reflecting portion that does not satisfy the relationship is a flat surface.
【請求項6】 基板上に、X線を反射する幅D1の複数
の反射部と、X線を反射しない幅D2の複数の非反射部
とからなるパターンが形成されてなるX線反射型マスク
において、 前記マスクからの反射光をウェファー上に結像させる投
影結像光学系の出射側開口数NA、前記各反射部の幅D
1、前記各非反射部の幅D2、使用するX線の波長λと
の間で、D1+D2<σ×λ/NA(0.5 ≦σ≦0.7)の
関係を満たす反射部の表面を、断面が円弧状の短冊が有
する凸面又は凹面であって、前記マスクからの反射光を
ウェファー上に結像させる投影結像光学系の入射側開口
数A、前記各反射部の幅D1、前記円弧の曲率半径Rと
の間で、0.5 A≦D/R≦0.7 Aの関係を満たす凸面又
は凹面とし、前記関係を満たさない反射部の表面を平面
としたことを特徴とするX線反射型マスク。
6. An X-ray reflective mask comprising a substrate and a pattern formed of a plurality of reflective portions having a width D1 for reflecting X-rays and a plurality of non-reflective portions having a width D2 for not reflecting X-rays. In the above, the exit-side numerical aperture NA of the projection imaging optical system that forms the reflected light from the mask on the wafer, and the width D of each reflecting portion
1. The cross section of the surface of the reflecting portion satisfying the relationship of D1 + D2 <σ × λ / NA (0.5 ≦ σ ≦ 0.7) between the width D2 of each non-reflecting portion and the wavelength λ of the X-ray to be used. The convex or concave surface of the arc-shaped strip, the entrance-side numerical aperture A of the projection imaging optical system that forms the reflected light from the mask on the wafer, the width D1 of each reflecting portion, the radius of curvature of the arc An X-ray reflection mask comprising: a convex surface or a concave surface satisfying a relationship of 0.5 A ≦ D / R ≦ 0.7 A with respect to R;
【請求項7】 前記各反射部には所定波長のX線を反射
する多層膜を形成してなり、前記各非反射部には該多層
膜及びその上のX線吸収膜を積層して形成してなること
を特徴とする請求項1〜6記載のX線反射型マスク。
7. A multi-layer film for reflecting X-rays of a predetermined wavelength is formed on each of said reflecting portions, and said non-reflecting portion is formed by laminating said multi-layer film and an X-ray absorbing film thereon. 7. The X-ray reflection type mask according to claim 1, wherein:
【請求項8】 前記各反射部には所定波長のX線を反射
する多層膜を形成してなり、前記各非反射部には該多層
膜の周期構造を破壊した多層膜を形成してなることを特
徴とする請求項1〜6記載のX線反射型マスク。
8. A multi-layer film for reflecting X-rays of a predetermined wavelength is formed on each of the reflecting portions, and a multi-layer film in which a periodic structure of the multi-layer film is destroyed is formed on each of the non-reflecting portions. 7. The X-ray reflection type mask according to claim 1, wherein:
【請求項9】 前記各反射部にのみ所定波長のX線を反
射する多層膜を形成してなることを特徴とする請求項1
〜6記載のX線反射型マスク。
9. A multi-layer film for reflecting X-rays of a predetermined wavelength is formed only on each of said reflection portions.
7. The X-ray reflection type mask according to any one of items 1 to 6.
【請求項10】 少なくとも、X線源と、請求項1〜9記
載のX線反射型マスクと、前記マスク上に形成されたパ
ターンの像をウェファー上に投影結像する投影結像光学
系と、を備えたX線投影露光装置。
10. An X-ray source, an X-ray reflection mask according to claim 1, and a projection imaging optical system configured to project and image an image of a pattern formed on the mask on a wafer. X-ray projection exposure apparatus comprising:
【請求項11】 少なくとも、X線源と、請求項1〜9記
載のX線反射型マスクと、前記X線源から放射されるX
線を前記マスク上に平行光束にて照明する照明光学系
と、前記マスク上に形成されたパターンの像をウェファ
ー上に投影結像する投影結像光学系と、を備えたX線投
影露光装置。
11. An X-ray source, the X-ray reflection mask according to claim 1, and X-rays radiated from the X-ray source.
An X-ray projection exposure apparatus comprising: an illumination optical system for illuminating a line with a parallel light beam on the mask; and a projection imaging optical system for projecting and imaging an image of a pattern formed on the mask on a wafer. .
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