JPH02180013A

JPH02180013A - Ｘ線投影露光装置

Info

Publication number: JPH02180013A
Application number: JP64000089A
Authority: JP
Inventors: Kenji Kurihara; 健二栗原; Hiroo Kinoshita; 博雄木下; Tsutomu Mizota; 勉溝田; Nobuyuki Takeuchi; 竹内　信行; Yasuhiro Torii; 鳥居　康弘
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1989-01-05
Filing date: 1989-01-05
Publication date: 1990-07-12

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、半導体集積回路製造における微細バタン形成
に用いられる軟Ｘ線による縮小投影露光装置に関する。

［従来の技術］Ｘ線マスクを用いたＸ線露光方式は、微細性、生産性の
点で電子ビーム露光等よりも優れている。従来、この方
式では、Ｘ線に対して透明な膜の上に形成され、Ｘ線を
吸収するバタンか加工された透過型のＸ線マスクが用い
られる。Ｘ線マスクは、レジストが塗布されたウェハに
対して数ＪＯμｍの微少な間隔をおいて配置され、均一
にＸ線が照射される。これにより、Ｘ線マスクを透過し
たＸ線によりレジストが感光し、レジストを現像すれば
、レジストバタンか得られる。ところで、この従来方式
では等倍転写であるためにＸ線マスクのバタン描画に用
いる電子ビーム露光装置のバタン精度以上の転写精度は
得られない。また、Ｘ線マスクのＸ線を吸収するバタン
を支持している膜にはＸ線透過率を確保するために、２
μｍ程度と極めて薄いものが用いられるために、大面積
のＸ線マスクの製造は困難が多い。

そこで、このような問題を解決するために、シンクロト
ロン放射光を利用したＸ線縮小投影露光方式（木下ほか
：第４７回応用物理学会講演予稿集、ｐ３２２．２８ｐ
−ｚｆ−１５）が検討されている。この方法は、第４図
に示すように、シンクトロン放射光４０で照明されたマ
スク４１の像をシュワルツシルト型の反射光学系４３に
より、試料面４４に置かれレジストが塗布されウェハ上
に縮小投影して露光を行うものである。マスク４１とし
ては透過型マスク、反射型マスクの２種類が考えらでい
る。反射マスクや反射光学系には、Ｘ線の反射率を高め
るため特定の波長のＸ線を反射する多層膜を表面にコー
ティングしたものが用いられる。多層膜には、例えば、
タングステンＷ／カーボンＣやモリブデンＭ　ｏ　／シ
リコンＳ１といつように、重原子と重原子を対としたも
のが用いられる。多層膜の反射率を大きくすることは困
難であるので、Ｘ線反射強度をできるたけ低下させない
ように、反射光学系４３のミラー枚数は少ない方が望ま
しい。ところで、このようなＸ線縮小投影露光用の反射
光学系４３では、広い面積にわたり収差の小さい光学系
を少ないミラー枚数で設計することは困難である。そこ
で、円弧状スリット４２で、収差の小さい所定の像高か
らなる、光軸な中心とした円弧状の領域のみを投影し、
この領域をマスク４１と試料面４４を、反射光学系４３
と同じ倍率で同期して走査することで広い領域を露光し
ていく方法がとられている。

第５図は円弧状スリット４２の説明図である。ここで、
５０は外側エツジ、５１は内側エツジ、５２は中心部の
幅、５３は周辺部の幅である。Ｏは光軸で、Ｅは収差の
補正された像高に対応し、０を中心とする半径Ｒ８の円
弧を表す。露光にはこのＥを中心に収差の小さい幅Ｗの
円弧状スリットで得られる光学特性の均一な領域を用い
る。円弧状スリット４２は０を中心とする半径Ｒ１の外
側エツジ５０と半径Ｒ２の内側エツジ５Ｉて半径方向に
幅Ｗの開口を形成する。

［発明が解決しようとする課題］上述した従来のＸ線投影露光装置では、このように円弧
状の露光領域が用いられるが、第５図に示すように、円
弧状領域を得るためのスリットとしては、光軸を中心と
する半径方向に−様な幅Ｗを持った円弧状スリット４２
が用いられている。ところで、第５図に、示すように、
マスク４１の走査方向に対してスリット４２の幅は中心
位置よりも周辺位置の方が大きくなる。すなわち、周辺
領域の方が中心部よりも露光される時間が長くなるため
、露光量が増えるので、露光パタンの寸法精度が悪くな
る。円弧の角度をθ、半径方向のスリット幅をＷとする
と、θ＝０°の中心部では走査方向に対する幅はＷであ
るが、角度θの位置ではＷ／ｃｏｓθとなる。例えば、
θ＝４５°とすると、スリット周辺部では約１．４倍に
走査方向の幅が増え、露光量も同様に約１４倍増えるこ
とになる。露光量の変動許容値はレジストにもよるが、
±５％程度であることを考えると無視できない量である
。露光量の変動を±５％以下にするためには、θ〈１８
°とする必要があり、露光領域を大きくとれなくなる。

このように、光学系を小型として、円弧Ｅの半径を小さ
くし、θを犬きくして露光領域を広げようとすると、ス
リット周辺部で影響が大きくなる。また、マスク４１を
照明する光源自体に強度ムラがあると、走査方向の強度
ムラは、走査により平均化されるが、走査方向に垂直な
方向では強度ムラは平均化できず、露光量が不均一とな
る問題がある。シンクロトロン放射光のように水平方向
に大きな広がりを持った光を集光する場合、集光ミラー
は全反射を利用するため、斜入射光学系となり、大面積
で均一な強度の光を得ることができる集光系を構成する
ことは難しい。このように、従来の装置では走査方向に
垂直な方向に均一な露光量を得ることは難しく、高精度
なパタン露光は困難であった。

［課題を解決するための手段］本発明のＸ線露光投影装置は、Ｘ線反射ミラー光学系を
用い、該Ｘ線反射ミラー光学系の光軸を中心とする円弧
状スリットを介してマスクパタンの像を試料面に投影す
るＸ線投影露光装置において、露光領域を走査した時の
露光量が試料面上で一定となるように、円弧状スリット
の走査方向の幅が定められている。

［作用］したがって、露光パタンの寸法精度が向上する。

［実施例］次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は本発明の一実施例のＸ線投影露光装置の円弧状
スリットの説明図である。ここで、１０は外側エツジ、
１１は内側エツジ、１２は中心部の幅、１３は周辺部の
幅である。０は光軸であり、ＥはＯを中心とした半径Ｒ
８の円弧であり、収差の小さい領域である。角度θは円
弧の位置を表すパラメーターである。走査方向に対する
スリット開口部の幅を一定にするために、円弧の角度θ
における半径方向の幅は、Ｅを中心に外側エツジ１０と
内側エツジ１１を同じ量たけ狭くして、Ｗｃｏｓθとな
っている。このようにすれば、走査方向の幅はＷとなり
、中心部の幅と同じとなる。すなわち、均一な強度のＸ
線でスリットの開口部を照明したときに、走査時に均一
な露光強度が得られる。

第２図は円弧状スリットの他の例の説明図である。ここ
で、２０は外側エツジ、２１は内側エツジである。０は
外側エツジ２０の半径Ｒの曲率中心、０′は内側エツジ
２１の半径Ｒの曲率中心である。

半径Ｒの外側エツジに対応した円弧なＯから○′にＷだ
け平行移動して同じ曲率の内側エツジ２１を得る。この
ようにすれば、走査方向に対して、幅は一様にＷとする
ことができる。この場合は、スリットの幅の中心は厳密
には光軸を中心とした円周上にないので、収差特性は円
周上の位置により異なるが、収差を小さくしておけばこ
の影響を無視できる。ところで第１．２図の円弧状スリ
ットを用いると、半径方向のスリット幅は一定でなくな
るので、スリットのエツジ部分は同心円上にないことに
なり、光学特性は厳密にいうと一様でなくなる。しかし
、あらかじめ、大きいスリット幅に対しても収差が小さ
い光学系を設計しておけば、スリット幅を周辺部で狭く
しても、これによる像のぼけの差を無視できるようにす
ることができ、実用上問題とはならない。

第３図は上述の、円弧状スリットを用いたＸ線投影露光
装置の一例を示す図である。

ここて、３０はシンクロトロン放射光、３１はマスク、
３２はマスクステージ、３３は円弧状スリット、３４は
反射光学系、３５はウェハ、３６は試料ステージである
。シンクロトロン放射光３０でマスク３１上のパタンを
照明する。マスク３１の照射領域は、円弧状スリット３
３を介して得られる円弧状の細長い照射領域である。こ
の照射領域は、マスク３１上の被転写パタンが形成され
た領域の横方向（例えばＬＳＩの１チツプの横方向の大
きさ）を十分覆うように設定されている。ここで、円弧
状スリット３３には、第１図または第２図に示したもの
を用いることで、前述のように均一な露光強度を得る。

露光動作は従来と同様にして、マスク３１の像が円弧状
スリット３３を介して円弧状に形成された領域が反射光
学系３４によりウェハ３５上に縮小投影して行われる。

ここでは、円弧状スリット３３はマスク３１の後に置い
た例を示したが、これをマスク３１の前に置いてもよい
。円弧状スリット３３はマスク３１に近接して設置され
ている。反射光学系３４のミラー面には多層膜が形成さ
れて、Ｘ線に対する反射率が高められている。ウェハ３
５にはＸ線に感光するレジストが塗布されており、マス
クステージ３２、試料ステージ３６を反射光学系３４の
倍率と同じ比率で同期して走査しながら、マスク３１土
のバタン像を均一な露光強度でレジスト上に順次転写し
ていく。なお、バタンの位置会わせは、マスク３１、ウ
ェハ３５にあらかじめ形成されているマークを検出する
ことで行えばよい。

以上の説明では、マスク３１を照射するＸ線の強度は均
一の場合であるが、照射するＸ線強度が不均一であると
きも本発明を適用することができる。これを行うには、
まず前述の方法により円弧上スリットのスリット幅を補
正し、さらにマスクを照射するＸ線のスリット内の各位
置における強度をあらかじめ測定しておき、測定した強
度の大小によりスリット幅を補正していく。このように
すれば、不均一な照明の場合でも、走査時に均一な露光
強度を得ることができる。

［発明の効果］以上説明したように本発明は、円弧状スリットの幅な補
正することで、マスク、ウェハな同期走査したときの露
光強度を均一にできるため、露光パタンの寸法精度を向
上させる効果があり、また、シンクロトロン放射光のよ
うに大きな広がりを持った光源を用いる場合、集光系に
よる光強度のムラがあっても、本発明のように円弧状ス
リットの幅を補正することにより、同様に露光強度を均
一にすることができ、そのため、集光系の設計では特に
均一強度を得る必要はなくなるため、スリットの幅を変
えるだけで済み、設計が容易となり、そのほか、曲率半
径の小さい円弧状スリットでも均一な露光強度が得られ
るので、反射光学系の口径を小さくすることができ、装
置を小型化できる効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明における円弧状スリットの説明
図、第３図は本発明のＸ線投影露光装置の一実施例の構
成図、第４図は従来のＸ線投影露光装置の構成図、第５
図は従来の円弧状スリットの説明図である。ｌＯ・・・外側エツジ、　　　１１・・・内側エツジ、
１２・・・中心部の幅、　　１３・・・周辺部の幅、２
０・・・外側エツジ、　　　２１・・・内側エツジ、３
０・・・シンクロトロン放射光、３１・・・マスク、　　　　３２・・・マスクステージ
、３３・・・円弧状スリット、３４・・・反射光学系、
３５・・・ウェハ、　　　　３６・・・試料ステージ、
４０・・・シンクロトロン放射光、４１・・・マスク、　　　　　４２・・・円弧状スリッ
ト、４３・・・反射光学系、　　４４・・・試料面、５
０・・・外側エツジ、　　５１・・・内側エツジ、５２
・・・中心部の幅、　　５３・・・周辺部の幅。特許出願人　　日本電信電話株式会社

Claims

【特許請求の範囲】１、Ｘ線反射ミラー光学系を用い、該Ｘ線反射ミラー光
学系の光軸を中心とする円弧状スリットを介してマスク
パタンの像を試料面に投影するＸ線投影露光装置におい
て、露光領域を走査した時の露光量が試料面上で一定となる
ように、円弧状スリットの走査方向の幅が定められてい
ることを特徴とするＸ線投影露光装置。