JPH05315227A - X線露光装置及びx線露光方法 - Google Patents

X線露光装置及びx線露光方法

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JPH05315227A
JPH05315227A JP4120399A JP12039992A JPH05315227A JP H05315227 A JPH05315227 A JP H05315227A JP 4120399 A JP4120399 A JP 4120399A JP 12039992 A JP12039992 A JP 12039992A JP H05315227 A JPH05315227 A JP H05315227A
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JP
Japan
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ray
exposure
synchrotron radiation
ray mask
duplicate
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Withdrawn
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JP4120399A
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Toshiharu Goto
俊治 後藤
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70008Production of exposure light, i.e. light sources
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
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    • G03F7/70058Mask illumination 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)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 X線露光装置及びX線露光方法の改良に関
し、ランナウトが相殺されるようなビームラインを併用
することにより、ランナウトに起因する位置ずれを簡単
且つ容易に防止することが可能となるX線露光装置及び
露光方法の提供を目的とする。 【構成】 電子蓄積リング1で形成されたシンクロトロ
ン放射光1aを偏向電磁石2により偏向させて取り出した
このシンクロトロン放射光1aを、ビームシャッタ3とト
ロイダルミラー4及びフィルタ5を通過させて、露光室
6に導入し、この露光室6内において原版により被露光
基板を露光するX線露光装置であって、この露光室6内
において発散するシンクロトロン放射光1aを用いて、原
版により被露光基板を露光するビームラインと、この露
光室16内において集束するシンクロトロン放射光1aを用
いて、原版により被露光基板を露光するビームラインと
を具備するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、X線露光装置及びX線
露光方法の改良に関するものである。集積度が非常に高
い超LSI等の半導体集積回路装置の製造工程において
は、最小加工線幅がサブミクロンの微細加工を行うこと
が要求されており、波長が1nm近傍の軟X線を含む高強
度の光線であるシンクロトロン放射光を用いた近接X線
露光はこの要求を満たす有力な微細加工技術として注目
され、次世代の露光方法として盛んに研究が行われてい
る。
【0002】シンクロトロン放射光は水平方向に強度が
一様で幅の広いビームを得ることが可能であるが、縦方
向には非常に発散の小さい偏平なビーム形状をしてお
り、数10mm角の領域を一様な強度で露光するためには、
振動ミラーにより反射させたビームを縦方向に走査させ
る方法や、ビームに対してマスクとウエーハとを一体に
して縦方向に走査する方法が行われている。
【0003】このような水平方向に強度が一様で幅の広
いビームのシンクロトロン放射光により露光を行うと、
位置によってシンクロトロン放射光の入射する角度が異
なるため、原版マスクのパターンと被処理基板に投影さ
れるパターンの位置がずれるランナウトが生じるという
障害が発生している。
【0004】以上のような状況から、シンクロトロン放
射光のランナウトに起因する位置ずれを減少させること
が可能となるX線露光装置及び露光方法が要望されてい
る。
【0005】
【従来の技術】従来のX線露光装置及び露光方法につい
て図4〜図6により詳細に説明する。図4はシンクロト
ロン放射光の照射状況を説明する図(1) 、図5はシンク
ロトロン放射光の照射状況を説明する図(2) 、図6は従
来のX線露光装置の概略構造を示す図である。
【0006】シンクロトロン放射光を用いるX線露光装
置は、通常の管球型のX線発生装置に比べて数桁高強度
の線源であるため高いスループットが期待できる。シン
クロトロン放射光1aは、電子蓄積リング1内において数
百MeV 〜数GeV のエネルギーまで加速され、ほぼ光速で
運動する電子が偏向電磁石2の一様な磁場内で円軌道を
描く際にその接線方向に放射される光線であり、図6に
示すようにビームシャッタ13、集束光学素子、例えばト
ロイダルミラー14、X線を透過するフィルタ15等から構
成されるビームラインBを通して露光室16に導かれる。
【0007】露光の際は、予め電子ビーム露光等により
所定のパターンが形成された原版X線マスク7を透過さ
せたシンクロトロン放射光1aを複製X線マスク8上に照
射してパターンを焼き付け、その後、同様にして複製X
線マスク8を透過させたシンクロトロン放射光1aをウエ
ーハ9上に照射してパターンを焼き付けている。
【0008】シンクロトロン放射光は図4に示すよう
に、水平方向に強度が一様で幅の広いビームを得ること
が可能であるが、縦方向には非常に発散の小さな偏平な
ビーム形状の露光領域を有しており、数10mm角の領域を
一様な強度で露光するためには、図5に示すようにトロ
イダルミラー或いはシリンドリカルミラーなどの集束光
学素子を振動させて反射させたビームを縦方向に走査さ
せる方法や、図4に示すようにシンクロトロン放射光に
対してX線マスクとウエーハとを一体にして矢印方向の
走査方向に走査する方法が行われている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】以上説明した従来のX
線露光装置を用いて行う近接X線露光においては、原版
X線マスク或いは複製X線マスクの数10mm角の領域に形
成されているパターンを、複製X線マスク或いはウエー
ハ上の数ケ所に転写する場合に、原版X線マスクと複製
X線マスクとの間或いは複製X線マスクとウエーハとの
間には、接触させないで容易に位置合わせするために、
図7に示すように通常は数10μm のギャップgを設けて
いる。
【0010】このため、シンクロトロン放射光が集束ビ
ームの場合は図7(a) に示すようにX線マスクを透過し
たシンクロトロン放射光はレジスト膜の表面ではランナ
ウトδだけシンクロトロン放射光の光軸側にずれて照射
され、シンクロトロン放射光が発散ビームの場合は図7
(b) に示すようにX線マスクを透過したシンクロトロン
放射光はレジスト膜の表面ではランナウトδだけシンク
ロトロン放射光の光軸とは反対側の外方向にずれて照射
されるので、X線マスクの周辺部では特に転写されるパ
ターンとX線マスクのパターンとの位置ずれ、即ちラン
ナウトδが大きくなってしまう。
【0011】また、図5に示すようにウエーハ上でのX
線の強度を増大させる目的でシリンドリカルミラーやト
ロイダルミラーなどの集束光学素子を用いて発散ビーム
をウエーハ9上に集束させる場合にも同様にランナウト
が生じる。
【0012】X線マスクとウエーハとの間のギャップを
g、X線マスクの法線に対するシンクロトロン放射光の
集束ビーム或いは発散ビームの傾き角をθとすると、ラ
ンナウトδは、 δ=g・θ で表され、例えば、g=30μm 、θ=0.005radとする
と、δ=0.15μm となる。
【0013】半導体集積回路装置は、多層のパターン形
成過程を経て製造されるが、すべての層に同方向のラン
ナウトが生じるX線露光を行うのでなく、他の露光手段
と併用する場合には、X線露光の際に生じたランナウト
が重ね合わせを行う場合に無視できなくなる。
【0014】従来は、X線露光で生じるランナウトを計
算により予測し、電子ビーム露光時に位置の補正を行っ
ていたが、集束光学素子によってX線マスク上の各点に
おいて生じるランナウトは、シンクロトロン放射光の光
軸からの距離によりそれぞれ異なるので、電子ビーム露
光時の補正は容易でなかった。
【0015】原版X線マスクによる複製X線マスクの焼
き付けの場合においても、複製X線マスクによるウエー
ハの焼き付けの場合においても、シンクロトロン放射光
を用いると、いずれの露光の際にも図7に示すようなラ
ンナウトδが生じるためにランナウトが重複すると、ラ
ンナウトに起因する位置ずれが増大するという問題点が
あった。
【0016】本発明は以上のような状況から、ランナウ
トが相殺されるようなビームラインを併用することによ
り、ランナウトに起因する位置ずれを簡単且つ容易に防
止することが可能となるX線露光装置及び露光方法の提
供を目的としたものである。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明のX線露光装置
は、電子蓄積リングで形成されたシンクロトロン放射光
を偏向電磁石により偏向させて取り出したこのシンクロ
トロン放射光を、ビームシャッタと集束光学素子及びフ
ィルタを通過させて、露光室に導入し、この露光室内に
おいて原版により被露光基板を露光するX線露光装置で
あって、この露光室内において発散するシンクロトロン
放射光を用いて、原版により被露光基板を露光するビー
ムラインと、この露光室内において集束するシンクロト
ロン放射光を用いて、原版により被露光基板を露光する
ビームラインとを具備するように構成する。
【0018】本発明のX線露光方法は、上記のX線露光
装置を用いて行うX線露光方法であって、この露光室内
において発散するシンクロトロン放射光を用いて、原版
X線マスクにより複製X線マスクを露光するX線露光工
程と、この露光室内において集束するシンクロトロン放
射光を用いて、複製X線マスクによりウエーハを露光す
るX線露光工程とを含むか、或いはこの露光室内におい
て集束するシンクロトロン放射光を用いて、原版X線マ
スクにより複製X線マスクを露光するX線露光工程と、
この露光室内において発散するシンクロトロン放射光を
用いて、複製X線マスクによりウエーハを露光するX線
露光工程とを含むように構成する。
【0019】
【作用】シンクロトロン放射光の入射ビームのX線マス
クの法線に対する傾き角をθとし、このθをX線マスク
面内の直交する二方向の成分にわけて図3に示すように
θx ,θy とすると、θ2=θx 2+θy 2 となり、複製X
線マスク上の任意の点Pにおけるランナウトは、 δx =g・θx δy =g・θy で表される。
【0020】複製X線マスクからウエーハへパターンを
転写する際に、点Pにおけるビームの傾き角が−θx
−θy のように絶対値が等しく符号が反対の傾き角を有
するビームを用いることにより、原版X線マスクによる
複製X線マスクへのパターンの転写において生じたラン
ナウトは、複製X線マスクによるウエーハへのパターン
の転写において生じるランナウトにより相殺され、原版
X線マスクのパターンをウエーハ上に正しく転写するこ
とが可能となる。
【0021】従って、原版X線マスクから複製X線マス
クへのパターンの転写に発散ビームを用いた場合には、
複製X線マスクからウエーハへのパターンの転写に集束
ビームを用い、原版X線マスクから複製X線マスクへの
パターンの転写に集束ビームを用いた場合には、複製X
線マスクからウエーハへのパターンの転写に発散ビーム
を用いることにより、パターンの転写の際に生じるラン
ナウトを相殺することができるので、原版X線マスクの
パターンを位置ずれさせないでウエーハ上に転写するこ
とが可能となる。
【0022】
【実施例】以下図1〜図2により本発明の一実施例につ
いて詳細に説明する。図1は本発明による一実施例のX
線露光装置の概略構造を示す図、図2は本発明による一
実施例のビームの傾き角を示す図である。
【0023】図1に示すX線露光装置は、図6に示す従
来のX線露光装置と主要部の構成は同じであるが、従来
のビームラインBと構造の異なるビームラインAが設け
られている。
【0024】ビームラインBとビームラインAの構造の
違いは、ビームラインBが集束するシンクロトロン放射
光を用いて露光するのに対して、ビームラインAはビー
ムラインBとは絶対値が等しく、方向が反対の発散ビー
ムのシンクロトロン放射光を用いて露光することであ
り、いずれのビームラインも光源から3mの位置にトロ
イダルミラーが設けられているが、ビームラインAでは
光源から20mの位置において一度焦点を結んだ後の発散
ビームを用いており、ビームラインBでは光源から10m
の位置において焦点の手前の集束ビームを用いて露光を
行っている。
【0025】図2はビームラインA、ビームラインBに
おいて、ビームの傾き角θx ,θyがX線マスク上の水
平方向の位置Xによって変化することを示したものであ
り、原版(7,8) と被露光基板(8,9) はY軸方向に走査さ
れるので、ビーム傾き角の垂直位置依存性はない。
【0026】θx はビームラインAとビームラインBで
絶対値がほぼ等しく、反対符号であることがわかる。こ
れはビームラインAが水平方向には発散ビームであり、
ビームラインBが水平方向には集束ビームであることを
示している。
【0027】θy はビームラインAとビームラインBで
絶対値がほぼ等しく、同符号であるから、原版X線マス
ク7による複製X線マスク8の露光の場合の原版X線マ
スク7の装着方向に対して、複製X線マスク8によるウ
エーハ9の露光の場合の複製X線マスク8の装着方向を
180°回転して逆方向から装着することにより、θy
関して符号を反転させることが可能となる。この場合θ
x には符号の変化は生じないことは明らかである。
【0028】このように構造の異なるビームラインAと
ビームラインBとを併用てし、いずれか一方のビームラ
インで原版X線マスク7による複製X線マスク8の露光
を行い、他方のビームラインに複製X線マスク8とウエ
ーハ9とを逆方向に装着し、複製X線マスク8によるウ
エーハ9の露光を行うと、一方のビームラインにおける
露光により生じたランナウトと、他方のビームラインに
おける露光により生じたランナウトとが相殺され、原版
X線マスク7のパターンを正確にウエーハ9に転写する
ことが可能となる。
【0029】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば極めて簡単な構成の異なるビームラインを用い
て複製X線マスクの露光とウエーハの露光を行うことに
より、逆方向のランナウトを相殺させて露光を行うこと
が可能となるから、原版X線マスクのパターンとウエー
ハのパターンとの位置ずれを防止することが可能となる
利点があり、著しい経済的及び、信頼性向上の効果が期
待できるX線露光装置及び露光方法の提供が可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による一実施例のX線露光装置の概略
構造を示す図
【図2】 本発明による一実施例のビームの傾き角を示
す図
【図3】 シンクロトロン放射光を用いるX線露光にお
けるランナウトを説明する図
【図4】 シンクロトロン放射光の照射状況を説明する
図(1)
【図5】 シンクロトロン放射光の照射状況を説明する
図(2)
【図6】 従来のX線露光装置の概略構造を示す図
【図7】 シンクロトロン放射光を用いるX線露光にお
ける問題点を示す図
【符号の説明】
1は電子蓄積リング、 1aはシンクロトロン放射
光、2は偏向電磁石、 3,13はビームシャッ
タ、4,14はトロイダルミラー、 5,15はフィルタ、6,
16は露光室、 7は原版X線マスク、8は
複製X線マスク、 9はウエーハ、

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電子蓄積リング(1) で形成されたシンク
    ロトロン放射光(1a)を偏向電磁石(2) により偏向させて
    取り出した前記シンクロトロン放射光(1a)を、ビームシ
    ャッタ(3) と集束光学素子(4) 及びフィルタ(5) を通過
    させて、露光室に導入し、該露光室内において原版によ
    り被露光基板を露光するX線露光装置であって、 前記露光室内において発散するシンクロトロン放射光(1
    a)を用いて、原版により被露光基板を露光するビームラ
    インと、 前記露光室内において集束するシンクロトロン放射光(1
    a)を用いて、原版により被露光基板を露光するビームラ
    インと、 を具備することを特徴とするX線露光装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のX線露光装置を用いて行
    うX線露光方法であって、 前記露光室内において発散するシンクロトロン放射光(1
    a)を用いて、原版X線マスク(7) により複製X線マスク
    (8) を露光するX線露光工程と、 前記露光室内において集束するシンクロトロン放射光(1
    a)を用いて、複製X線マスク(8) によりウエーハ(9) を
    露光するX線露光工程と、 を含むことを特徴とするX線露光方法。
  3. 【請求項3】 請求項1記載のX線露光装置を用いて行
    うX線露光方法であって、 前記露光室内において集束するシンクロトロン放射光(1
    a)を用いて、原版X線マスク(7) により複製X線マスク
    (8) を露光するX線露光工程と、 前記露光室内において発散するシンクロトロン放射光(1
    a)を用いて、複製X線マスク(8) によりウエーハ(9) を
    露光するX線露光工程と、 を含むことを特徴とするX線露光方法。
JP4120399A 1992-05-13 1992-05-13 X線露光装置及びx線露光方法 Withdrawn JPH05315227A (ja)

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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 19990803