JPH0568089B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は、半導体部材又は半導体部材の上の加
工層を、光化学放射光に対してパターン状に露出
させる装置に関する。 （従来技術） 選択的エツチングは、例えば個別的又は総合的
電子デバイス、光電子デバイス、光半導体デバイ
スのような、半導体デバイスの製造方法として現
在知られている商業的に重要な製造方法の本質的
に全てにそれらの一部分として含まれている。一
般には、選択的エツチングは、半導体部材（しば
しば、「ウエーハ」と称する）の予定領域を適当
なエツチング媒体に露出できるように適当にパタ
ーンを付けた加工層を用いて行う。この加工層の
パターン付けは一般には加工層の予定領域を光化
学放射光に露出し、これによつて露出部分の加工
層材料の化学的性質を変え、加工層を部分的に選
択して除去できるようにするプロセスにより行
う。このプロセスを、通常、「リソグラフイ」
（lithography）と称する。 個々の半導体デバイスが段々に小型化しつつあ
り、集積回路（IC）化したデバイスの数も段々
に増大しつつあることは周知の通りである。当業
者は一般にデバイスの大きさを、デバイスについ
ての典型的寸法表現のひとつである「設計単位寸
法（デザインルール）」という用語で表している。
設計単位寸法が1μｍ未満のデバイスは既に商業
化されており、設計単位寸法が0.5μｍ未満のもの
も今後数年以内に使用されることが予想される。
よりいつそう多数のデバイスに用いられている
ICを採用することにより技術とコストの両面で
の利点が得られることから、今後しばらくの間、
より小さいデバイスを求める傾向がまず必然的に
続くものとみられる。技術面での利点の一つは電
荷担体（キヤリヤ）の走行時間が短いため高速化
できることである。 現在リソグラフイに用いられる光化学放射光
は、電磁波スペクトルの可視光線又は紫外線
（UV）帯域部分に属する。周知のように、リソ
グラフイで加工可能な寸法は使用する放射光の波
長に懸かつている。すなわち、設計単位寸法を小
さくするにはリソグラフイに用いる光化学放射光
の波長を短くする必要がある。現在の光学的リソ
グラフイ技術は約0.25μｍ未満の設計単位寸法に
は使用できないと予想されている。このために
は、代わりに更に短い波長の光化学放射光を用い
る必要があろう。これは、電子ビームのような粒
子ビーム、又は、より短い波長の電磁放射線、す
なわちＸ線ということになる。本発明はＸ線リソ
グラフイ用装置を取り扱う。 従来の半導体リソグラフイ用装置は一般には、
光化学放射光源と、光ビームの調整用の屈折又は
反射屈折式（すなわち屈折及び反射の両要素を含
む）光学装置又は投影装置（ガラス又は石英の屈
折要素を使用）と、放射光源と露出するウエーハ
との間にマスクを設置する装置とから成つてい
る。市販の光学的リソグラフイシステムの多く
は、ステツプアンドリピート方式である。このよ
うなシステムでは影像は縮小形でも非縮小形でも
よい。前者すなわち縮小形の場合、影像寸法は対
応するマスク寸法よりも小さく、その場合の寸法
関係を縮小率で表す。 非常に小さい設計単位寸法が今後予想されるこ
とを考えると、マスク寸法を対応するウエーハ上
の寸法よりも大きくでき、したがつてマスクの製
造が容易になるように、縮小形のリソグラフイ用
装置を使用できることが望ましい。更に、平坦な
マスクと平坦なウエーハとの両方が使えるよう
に、投影装置の形成する影像野が湾曲していない
ことが望ましい。更に又、走査する必要がないよ
うに、投影装置が比較的大きい影像野を形成でき
ることと、比較的大きい２次元影像野に対して、
システムが予想される設計単位寸法よりもよい解
像力も持つことが望ましい。ここにおいて、解像
力とは、投影装置が0.65以上の高いコントラスト
を持たせて形成できる周期的正方形波パターンの
最小線幅として定義される。最後に、投影装置が
影像空間においてテレセントリツクであることが
極めて望ましい。ここに「テレセントリツク」
（telecentric）とは、短い共役軸側すなわち影像
空間において主光線が相互に平行であることを意
味する。これによつてウエーハの位置決めの不安
定さが大いに減少する。本発明はこれらの又その
他の望ましい特徴を有する新しいＸ線リソグラフ
イ用装置を開示提供するものである。 いくつかの光学システム（一般に、光学的又は
赤外線（IR）波長で使用するように設計された、
通常は四鏡式のシステム）がＸ線露出システムに
不可欠な特性をいくらか有していることは技術的
に知られている。しかし、Ｘ線露出システムに最
も重要な要件をすべて満足させる従来技術は一つ
もない。特に影像空間においてテレセントリツク
で例えば円形や方形が形成する広い影像野、を得
ようとする際に生じる問題点を克服できる従来技
術はない。関連する従来技術によるシステムの主
な欠点としては、Ｘ線リソグラフイに用いるより
もはるかに長い波長用に設計されているという事
実のほかに、影像野の縦横比が一般に高いこと及
び、又は影像野が湾曲していることがある。これ
ら及びその他の欠点のため、従来技術によるシス
テムは、本発明に関連する方式のＸ線リソグラフ
イシステムに用いるには不適用である。 現行最新技術による透明（非すりガラス）四鏡
式光学システムの例が米国特許第4226501号及び、
「応用光学」（Applied Optics）誌第17(7)巻1072
ページから1074ページに掲載の論文（デイー・ア
ール・シエーフアー（D.R.Shafer））に開示され
ている。この従来技術によるシステムにおいて
は、昔のシユワルツシルド（Schwarzschild）シ
ステムと既知の環状野システムとを組み合わせて
５回反射の四鏡式システムとしたもので、球面収
差、コマ収差、非点収差を補正してある。しか
し、この従来技術によるシステムにおいては影像
野の湾曲は補正されていない。更に、このシステ
ムは明らかに電磁波スペクトル中の可視部分及
び、又は赤外線部分での操作用に設計されてお
り、使用可能な２次元影像野はやや小さいが、広
角環状影像野又は適度に広角の細長帯状影像野を
得るのに使用可能である。 関連する四鏡式システムの別の例がアメリカ光
学会（the Optical Society of America）の
1983年年次総会論文沙録（TuB3）に開示されて
いる。この沙録の著者はデイー・アール・シエー
フアー（D.R.Shafer）である。この沙録に述べ
られているシステムは球面収差、コマ収差、及び
非点収差の補正に加えて、平坦な影像野を有する
とあり、環状又は細長帯状影像野の形状もよく補
正されているとある。このシステムは望遠鏡式で
もあり、明らかにスペクトルの可視部分及び、又
は赤外線部分で使用するように設計されている。 周知のように、使用可能な影像野寸法は波長と
同じ因子によつて増減するので、既定波長におい
て或る性能特性（例えば或る既定の影像寸法にお
ける予定解像力）を満足するように設計された反
射方式の光学システムは、元の設計を単に寸法的
に増減するだけでは元の波長よりも著しく短い波
長での使用には適応できない。このように、或る
大きさの影像野に対して波長λにおいて或る解像
力及び収差特性（作動波長に対する小数の形とし
て表現）を満足する設計は、もし新しい作動波長
λ′がλよりはるかに短い（例えばλ′／λが0.2以
下）に使用した場合、前と同じ大きさの影像野に
対して前と同じ特性（新しい作動波長に対する前
と同じ小数として表現）を一般には満足しない。
例えば、もし全て屈折から足るシステムにおいて
或る影像野寸法における山対谷の波面収差が
0.25λに等しいか又は0.25λより小さいとすると
（このようなシステムはよく補正されており、影
像野寸法に対して回折が限られているといえる）、
λ／10に等しい波長λ′で同じシステムを作動させ
た場合の波面収差は2.5λ′に等しいか又は2.5λ′よ
り小さい値となる。すなわち、このシステムはよ
り短い波長ではよく補正されておらず回折も限ら
れているとはいえない。 （発明の概要） 広い観点では本発明は、透明四鏡式（又はより
多くの数の鏡を用いる）光学システムから成る装
置である。好ましい実施例においては本光学シス
テムは、一般には約30nｍ（ナノメートル（ｎ
ｍ）：10のマイナス９乗メートル）より短い波長
のＸ線で使用するようになつている。しかし、本
発明はこれに限られるものではない。より詳しく
は、本発明は、比較的広い平坦な影像野を有し、
影像空間内で、すなわち短い共役軸側においてテ
レセントリツクであるような透明四鏡式（又はよ
り多くの数の鏡を用いる）光学システムから成る
装置である。 或る特定の実施例においては、本装置は半導体
リソグラフイ用であつて、本装置の使用時間の少
なくとも一部の時間の間を加工用放射光に露出す
るようにした実質上平坦なマスク部材、を保持す
る装置と、該マスク部材に対して予定の関係状態
に半導体部材を保持する装置と、該半導体部材の
表面上に又は該半導体部材の表面上に設けた加工
層上に該マスク部材の予定領域を縮小した大きさ
の加工用放射光投影システム装置と、から成る。 本投影システム装置は、短い共役軸側において
テレセントリツクである有限共役光学システムを
形成する４個又はそれより多くの数の鏡から成
る。これらの鏡は、前記マスク部材の予定領域の
影像が実質上平坦で一般に回折の限られた影像に
なるように選ぶ。更に本投影システム装置は、波
長が約30ナノメートルよりも短い加工用放射光で
使用できるようにする。 好ましい実施例において顕著なのは、影像野が
縦横がａ及びｂからなる２次元の寸法を有し、ａ
とｂとは「ａ≧ｂ、ｂ≧0.1a、更にｂ≧１mm」関
係にあり、影像野における解像力が約0.25μｍよ
り高いことである。 更に別の実施例では、光学システムが、長い共
約軸側から短い共約軸側に向かつて順に、第１の
凸面鏡、第１の凹面鏡、第２の凸面鏡、及び第２
の凹面鏡から成るようにしている。これらの鏡の
内の鏡の半径絶対値は、長い共役軸側から短い共
役軸側に向かつて順に、又、システムの焦点距離
に対する小数の形として、2.20、2.59、2.51、
2.13で、それらの公差全て±５％以内である。同
等に、これら４個の鏡の半径は、長い共役軸側か
ら短い共役軸側に向かつて順に、1.00、1.18、
1.14、及び0.97の比率を成し、それらの公差は全
て±５％以内である。鏡の軸方向の分離距離は、
システムの焦点距離に対する小数の形として、
1.45（第１凸面鏡から第１凹面鏡まで）、1.47（第
凹面鏡から第２凸面鏡まで）、1.10（第２凸面鏡か
ら第２凹面鏡まで）、1.21（第２凹面鏡から影像ま
で）、それらの公差は全て±10％以内である。又、
本光学システムが一般に有する開口数は、短い共
役軸側において少なくとも0.07である。 本発明の特に好ましい実施例では、影像縮小率
は少なくとも２対１であり前記のａ及びｂがいず
れも５mmより大きく、影像野における解像力が
0.2μｍよりも高い（すなわち、よい）。本発明に
よるリソグラフイ装置には随意選択として、加工
放射光源（例えばレーザプラズマＸ線源）及び、
又は放射光ろ波（フイルタ）装置を含めることも
できる。 （実施例） 第１図は、本発明による半導体Ｘ線リソグラフ
イ用装置の実施例を示す略図である。本装置に
は、Ｘ線ビーム１２（一般には、多色光ビーム）
を放射する放射線源１１（例えばシンクロトロン
又はレーザ・プラズマ源）を含む。自由選択追加
のろ波システム１３はＸ線ビーム１２のスペクト
ル幅を狭めて実質的に単色のビーム１２′を得る
のに役立つ。以下に述べるおように、本発明によ
る投影装置は反射方式だけを用いた装置であるの
で、ろ波システムを必ずしも使用しなくてもよ
い。しかし通常は、長い方の波長をビームから除
去すれば最良の解像力から得られる。更に、入射
する放射線のスペクトル幅を投影システムの鏡の
反射可能帯域幅に合わることにより、鏡が望まし
くない帯域幅の放射線荷重を伝達する必要がなく
なるため、システムの安定性が一般的に向上す
る。 マスク１４に入射する放射線（加工用放射線）
の波長は一般に30nｍより短く、例えば約13nｍ
である。約100nｍより短い波長の電磁放射線に
対して高い透過率を有する化学材料は現在知られ
ていないので、30nｍより短い波長の加工用放射
線を用いる場合の投影システムは反射方式だけを
用いたシステムとする必要がある。 マスク１４は固定装置（図示せず）によつて投
影システム１０に対して固定状態にしてある。こ
のような固定装置な従来のものでよく詳細説明を
必要としない。投影システム１０は本発明による
Ｘ線投影システムで、以下に詳しく述べるが、４
個（あるいはそれより多くの数）の鏡から成り、
それらの内の少なくとも２個は非球面である。投
影システム１０によつて加工用放射線が半導体ウ
エーハ１５の予定領域に入射する。一般にウエー
ハの表面は加工用放射線を吸収して化学変化を受
ける物質（レジスト）から成る加工層（図示しな
い）で覆われている。 半導体ウエーハ１５は、例えば適当な支持装置
１６に上り取り付けられて投影システムに対して
固定状態に保持される。一般にリソグラフイ装置
は、ｘ−ｙゾーニング装置（ステツパ）１７又は
他の装置で、ウエーハの一つの領域（例えば
10x10mm平方）の露出完了後ウエーハを本質上Ｘ
線に垂直な平面内にウエーハを移動させてウエー
ハの別の領域を露出位置に持つてくるようにする
ための装置、も備えている。この技術は「ステツ
プアンドリピート方式」として当業者に周知であ
る。ステツプアンドリピートプロセスを行うため
の装置も周知で詳しい説明を要しない。本発明に
よる装置は一般には更に、マスクを均一に照射し
てパターン源を投影システム１０の光入口内に結
像させるのに役立つコンデンサシステム１８をも
含む。 第１図では透過形のマスクを用いた装置を示し
てあるが、本発明はこれに限られるものではなく
反射形マスク用いた装置にも実施可能であり、第
１図の装置実施例を反射形マスク付きとする変更
は当業者にとつて容易なことである。 本発明によるＸ線投影システムの好ましい実施
例における関連部分の略図を第２図及び第３図に
側面図及び平面図として示す。両図中には、マス
ク１４に入射する加工用ビーム１２′、及びビー
ム寸法を限るための、自由選択追加の開口部２０
を示す。第２図に、マスク１４から発散して凸面
軸外し非球面断面の第１次鏡２１上に達する放射
線を示す。第１次鏡２１は受けた放射線を反射し
て発揮光の形で凹面球形鏡である第２次鏡２２上
へ送る。放射線は更に第２次鏡２２から反射され
て集束光の性で凹面鏡である第３次鏡に到達す
る。この実施例では第３次鏡は微かに非球面とし
てあるが、適用例によつては自由選択として球面
にもできる。第３次鏡によつてシステムの開口絞
りが決まる。放射線は第３次鏡で反射され発散光
の形で凸面軸外し非球面第４次鏡２４上に至る。
第４次鏡２４の曲率及び位置は第４次鏡２４から
反射された放射線が影像空間においてテレセント
リツクであるように選ぶ。 第２図には本発明の説明に用いる座標システム
についても示す。ｚ軸は基準軸２５に平行であ
り、一方、基準軸２５はマスク１４の照射部分を
通り且つこれに垂直で、ｘ線及びｙ軸はマスクに
平行である。第３図から明らかなように、この投
影システムはｙ−ｚ軸を含む面に対して対称であ
る。 図に示すように、本発明による投影システムは
開口部及び影像野において基準軸から外されてい
る。すななち回転対称軸を持たない。更に本投影
システムは反射方式だけを用い、透明（すりガラ
スを用いない）で、有限共役形（すなわち、対象
物は無限遠にはない）のシステムで、平坦なマス
クから平坦なＸ線影像を形成するために用いられ
る。本投影システムによる影像は、回析の限られ
た、影像野での解像力の高いものを得ることがで
きる。影像野は２次元で、その２次元寸法を各辺
各々ａ及びｂとし、ａがｂに等しいか又はｂより
大きくなるように影像野の軸を選ぶ。影像野寸法
は、ｂ≧0.1a、且つｂ≧１mmの関係にあるように
できる。例えば、ａ及びｂの両方を10mmとすれば
影像野は正方形又は円形となる。しかし、短形、
楕円形、又はそれ以外の形も影像野として可能で
あり、考えられている。 本発明による投影システムにおいては、球面収
差、コマ収差、非点収差、及びペツツバルの湾曲
を高度に補正するために鏡が互いに協力し合える
ような鏡の変数の選び方が容易にできる。像のゆ
がみ、例えば完全正方形の側辺部のへこみや張り
出しは、１％のオーダーまで残留ゆがみを減らす
ことができるし、影像の事前又は事後処理によつ
て更によく補正することが可能である。 一般に本発明によるシステムにおいて、影像野
における解像力は0.25μｍよりもよい。例えば、
或る実施例では20x20mm平方の寸法の影像野に隊
して0.1μｍで、これを2.5の係数でスケールアツ
プした場合には、影像野寸法25x25mm平方に対し
て解像力は0.2μｍで、マスクとウエーハとの距離
は１ｍに増大する。以上の場合において加工放射
線の波長は全て13nｍである。 第４図及び第５図は、本発明による好ましい実
施例の計算性能データを加工放射線の波長13nｍ
の場合について示す。特に第４図は、縦横10x10
mmの平方形影像野40内の９個の点（参照番号４１
−５０）における波面誤差実効値（自乗平均平方
根（RMS）値で表す）及び84％エネルギー円直
径を示す。第５図は、第４図の影像野内の９点中
の５点についての光線収差記入図を示し、図中、
第５Ａ図は点４１に、第５Ｂ図は点４２に、第５
Ｃ図は点４３に、第５Ｄ図は点４４に、そして第
５Ｅ図は点４５に、それぞれ関連し、座標単位は
ミリメートル（mm）である。 第表から第表までの表は、第２図及び第３
図に示す本発明による投影システムの好ましい実
施例に対する構造関係のデータ及びその他関連情
報を含む。本実施例のシステムは、５：１、開口
数（NA）0.08、50x50mm四鏡式アナチグマート
で、基準波長は13nｍである。表中の情報は、既
知で広く利用されているレンズ設計用ソフトウエ
ア（例えばCODEV）で扱うのに適した形で示さ
れており、このことは当業者にも認識されよう。
表中に使用されている用語も当業者が十分に理解
できるものである。 第１表は、鏡の半径、間隔、及びその他の関連
情報を示す。 第図は偏心開口部についてのデータを示す。

【表】

【表】 第表は非球面係数の値を示し、第表は鏡の
偏心定数を示す。 「偏心」によつて変位又は回転後の新座標が定
義され、新座標内で次の表面が定義される。「偏
心」に続く表面は新座標システムの局部的機械軸
線（ｚ軸線）に位置合わせられる。新しい機械軸
線は別の偏心によつて変えられるまでそのまま引
き続いて使用される。所定の表面に変位と傾斜が
適用される順序は異なる偏心方式を用いて定めら
れ、これらによて異なつた新しい座標システムが
生成される。ここで用いたものを以下に説明す
る。説明中、アルフア、ベータ、及びガンマは角
度を示す。

【表】

【表】

【表】 最後に、第表は偏心システムである実施例に
ついての１次デートを示す。もしパワー付きの要
素が偏心又は傾斜した場合、１次データではシス
テムの特性を十分に述べられないことが多い。投
影システム実施例のシステム焦点距離（EFL）
を含んだ焦点距離データを第表に示す。当業者
に周知のように、システム焦点距離は、鏡の半径
及び間隔を依存する設計変数である。すなわち、
もし上記の変数を選んでしまえばシステム設計者
はEFLを既知の方法で決定できる。

【表】 ここで関心と対象としているスペクトル範囲に
おいて比較的高い反射率を有する鏡が存在するこ
とは既知である。例えば、「応用物理通信」（Ap
−plied Physics Letters）、第52巻、269ページ
（1988年）記載の論文（ジエイ・エイ・トレイル
他（Ｊ、Ａ、Trail et al.））を見ると、波長15n
ｍにおいて50％を超える反射率が得られる、62シ
リコンSi／モリブデンMo層の対から成る鏡が開
示されている。又、第33回電子、イオン、及びフ
オトン・ビーム国際シンポジウム（1989年米国カ
リフオルニア州モントレーに開催）で発表された
論文「多層鏡を用いた敷Ｘ線縮小リソグラフイ」
（エイチ・キノシタ他（H.Kinoshita et al.））に
は、ニツケルNi／炭素Ｃ及ひＭモリブデンMo／
シリコンSiの多層構造についてのデータを掲げ、
高所については約13nｍの波長において65％の反
射率と、0.5nｍの帯域幅を得ることが可能である
としている。更に、「真空科学技術ジヤーナル」
（Journal of Vacuum Science
andTechnology）、第B6巻、2162ページ（1988
年）の論文（エイ・エイ・ホリルク （A.H.
Hawryluk））には、反射マスクと多層球面鏡を
用いた二鏡式Ｘ線縮小カメラから成るリソグラフ
イシステムが開示されている。このような反射マ
スクは本質的に、パターン付きの分散形多層鏡で
ある。更に又、「アメリカ物理学会論文集」、第75
号（低エネルギーＸ線診断法）、124ページから
130ページ（1981年）（イー・スピラー（E.
Spiller））も参照されたい。 ここで関心の対象としているスペクトル範囲で
用いる鏡の反射率は約75％の線を超える見通しが
ないことから、一般には、本発明によるシステム
に使用する鏡はその数が必要最小限の４個か、あ
るいは５個、に制限した方が有利である。５個よ
りも多い数の鏡を必要とする設計では一般に受け
入れ難いほど長時間の露出及び、又は非常に高出
力の（したがつて、より高価な）Ｘ線源を要すこ
とになる。 鏡を同軸配置にした投影システムは一般に、非
同軸配置の場合よりも組立、一合わせ、及び試験
が容易なので、多くの場合本発明は、鏡を同軸配
置にした投影システムから成る装置に実施すると
有利である。このようなシステムの実施例である
同軸四強式アナスチグマートを第６図に示す。４
個の強の曲率中心は全て、物平面と像平面の両方
に垂直な共通軸上にある。これに加えて、非球面
レンズはいずれも、この共通軸に関して傾斜も偏
心もない。したがつて、この投影システムは、第
３次鏡２３上の開口絞り軸外し影像野付きの回転
対称システムと見てもよい。この対称方式による
と例えば5x10mmの影像野に対して0.7μｍのよう
な、非常に低い値に残留ゆがみを抑える設計が可
能となる。このような低いゆがみは、マスクに事
前に逆変形を与えることによつて容易に補正でき
る。 第６図に示す同軸投影システムの設計において
は、４個の鏡は全て非球面で、その内の２個は円
錐曲面を有し、他の２個は円錐曲面に６次偏差を
加え、鏡の使用部分に対しての最もよく適合する
球面からの最大非球面偏差は3.6μｍで、投影シス
テムとての特性は次の通り：すなわち、ウエーハ
側の影像野寸法5x10mm、開口数0.08、波長13nｍ
に対して、最大残留波面誤差のRMS実効値は
0.027波（平均値0.08波）、最小正方形波MTF多
は、5000線／mmにおいて0.61である。この投影シ
ステムは、マスクからウエーハまでの距離が500
mmあり、影像空間において本質上テレセントリツ
クで、非テレセントリツク誤差最大値は1μｍの
焦点ぼけ当り0.005μｍである。上に述べた影像野
5x10mmの設計について、第４図に類似の性能デ
ータ例を第７図に示す。 本実施例のシステムは、長い共役軸側から短い
共役軸側に向かつて順に、第１凸面鏡、第２凸面
鏡、及び第２凹面鏡から成り、システム焦点距離
（EFL）は150.0583である。４個の鏡の半径絶対
値は、長い共役軸側から短い共役軸側に向かつて
順に、又、EFLに対する小数の形として、2.612、
2.987、1.671、1.563で、それらの公差は全て±５
％以内である。同等に、これら４個の鏡の半径
は、同じ順に1.00、1.14、0.64、及び0.598の比率
を成し、それらの公差は全て±５％以内である。
鏡の軸方向の分離距離は、EFLに対する小数の
形として、1.845（第１凸面鏡から第１凹面鏡ま
て）、1.926（第１凹面鏡から第２凸面鏡まで）、
0.862（第２凸面鏡から第２凹面鏡まで）、1.042
（第２凹面鏡から影像まで）で、それらの公差は
全て±10％以内である。前に述べた実施例と同様
に、ここに述べた値からこれら許容公差の％値よ
りも大きく値がずれると、概して、システムの上
記の性能特性の一つ又はそれ以上を満足しないと
いう結果になる。 第表から第表までは、上記の影像野5x10
mm同軸投影システム例に対する構造関係のデータ
及び他関連情報を示す。すなわち、第表は第
表に、第表は第表に、第表は第表に、第
表は第表に、それぞれ、注記も含めて類似で
ある。又、基準波長は13nｍである。

【表】

【表】

【表】

【表】

【表】

【表】 第６図の同軸投影システムにおいて、別に影像
野寸法10x15mmの設計を考えてみると、この影像
野に対して回折の限られた性能は得られるが上記
の影像野5x10mmの設計よりもいくぶん包絡面が
大きくなる。例えばマスクからウエーハまでの距
離は880mm、ゆがみは1μｍ未満、最大残留波面誤
差のRMS実効値は0.053波（平均値0.039波）、最
小方形波MTF値は、5000線／mmにおいて0.54（平
均値0.59）である。したがつて、焦点深度を減少
させれば0.1μｍの解像力は達成できよう。鏡は全
て円錐曲面で、６次及び８次項偏差を加えてあ
る。どの鏡についても、鏡の使用部分に対しての
最もよく適合する球面からの最大非球面偏差は
6.6μｍである。第８図は、第４図及び第７図に類
似の性能データ例を示す。 上記の説明は、本発明のいくつかの実施例に関
するもので、この技術分野の当業者であれば、本
発明の種々の変形例を考え得るが、それらはいず
れも本発明の技術範囲に包含される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるＸ線リソグラフイ用装
置実施例の主要構成要素を示す略図である。第２
図及び第３図は、本発明による、マスクから影像
野までの投影システム実施例の関連部分を軸線上
の影像点からの周辺光線と共に略図で示す側面図
及び平面図である。第４図は、本発明による投影
システム実施例における、波長13nｍの場合の波
面誤差実効値（自乗平均平方根（RMS）値で表
す）及び84％エネルギー円直径（公差を含まず）
を正方形影像図式（フオーマツト）上のいくつか
の点で示す。第５図は、第４図と同じ実施例シス
テムにおける、５枚の光線収差記入図である。こ
れらの光線収差記入図は、第４図に表した影像野
内対象点中の５点について、影像誤差をｙ子午線
に沿つた相対光入口座標におけるｙ方向の値（左
側の列）とｘ子午線に沿つた相対光入口座標にお
けるｘ方向の値（右側の列）で示す。第６図は、
本発明による投影システムの他の実施例（同軸シ
ステムの場合）の関連部分を略図で示す。第７図
及び第８図は、本発明による同軸投影システムの
２実施例における性能データを示す。 （主な符号の説明）、１０：投影システム、１
１：放射線源、１２：Ｘ線ビーム、１２′：加工
用ビーム（単色ビーム）、１３：ろ波（フイルタ）
システム、１４：マスク、１５：半導体ウエー
ハ、１６：支持装置、１７：ｘ−ｙゾーニング装
置（ステツパ）、１８：コンデンサシステム、２
０：開口部、２１：第１次鏡、２２：第２次鏡、
２３：第３次鏡、２４：第４次鏡、２５：基準
軸、４０：正方形影像野、４０−５０：影像野内
対象点。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 半導体リソグラフイ用装置の使用時間の少な
   くとも一部の時間の間を工用放射光に露出するよ
   うにした本質的に平坦なマスク部材、を保持する
   装置と、該マスク部材に対して予定の関係状態に
   半導体部材を保持する装置と、該半導体部材の表
   面上に又は該半導体部材の表面に設けた加工層上
   に該マスク部材の予定領域を縮小した大きさの加
   工用放射光影像を形成できるようにした投影シス
   テム装置と、から成る半導体リソグラフイ用装置
   であつて； 前記の投影システム装置は、波長が約30nｍよ
   りも短い加工用放射光で使用できるようにすると
   共に、短い共役軸側においてテレセントリツクな
   有限共役光学システムを形成する４個以上の数の
   鏡から成るようにし、該鏡のうちの少なくとも２
   個は凸面であり、該鏡は、前記のマスク部材の予
   定領域の影像が本質的に平坦で回折の限られた影
   像になるように選び； 前記の投影システム装置に付随して、ａ≧ｂ、
   ｂ＞0.1aで、更にｂ≧５mmの関係にあるようなａ
   及びｂの縦横２次元寸法を有する影像野と、該影
   像野における約0.25μｍより高い解像力とを持た
   せるようにしたことを特徴とする半導体リソグラ
   フイ用装置。 ２ 前記の影像縮小率が少なくとも２対１であ
   り、前記のａ及びｂがいずれも５mmより大きく、
   前記の影像野における解像力が0.2μｍよりも高
   く、前記の光学システムが、短い共約軸側におい
   て少くとも0.07の開口数を有するようにしたこと
   を特徴とする、請求項１記載の半導体リソグラフ
   イ用装置。 ３ 前記の光学システムが、長い共約軸側から短
   い共約軸側に向かつて順に、第１の凸面鏡、第１
   の凹面鏡、第２の凸面鏡、及び第２の凹面鏡から
   成り、そのうちの少なくとも２個の鏡は非球面と
   し；前記の４個の鏡の半径絶対値は、長い共役軸
   側から短い共役軸側に向かつて順に、又、システ
   ムの焦点距離に対する小数の形として、2.20、
   2.59、2.51、及び2.13で、それらの公差は全て±
   ５％以内とし；前記の４個の鏡の半径は、長い共
   役軸側から短い共役軸側に向かつて順に、1.00、
   1.18、1.14、0.97の比率で、それらの公差は全て
   ±５％以内とし；軸方向の分離距離は、システム
   の焦点距離に対する小数の形として、1.45（第１
   凸面鏡から第１凹面鏡まで）、1.47（第１凹面鏡か
   ら第２凸面鏡まで）、1.10（第２凸面鏡から第２凹
   面鏡まで）、1.21（第２凹面鏡から影像まで）で、
   それらの公差は全て±10％以内とし、前記の光学
   システムが、短い共役軸側において少なくとも
   0.07の開口数を有するようにしたことを特徴とす
   る、請求項１記載の半導体リソグラフイ用装置。 ４ 更に加工用放射光源を含むようにしたことを
   特徴とする、請求項１記載の半導体リソグラフイ
   用装置。 ５ 前記の鏡のおのおのに付随した曲率中心が全
   て本質的に１本の軸線上に並ぶように各鏡を配置
   し、前記の半導体リソグラフイ用装置に付随する
   物平面と像平面とが前記の軸線に垂直であるよう
   にしたことを特徴する、請求項１記載の半導体リ
   ソグラフイ用装置。 ６ 前記の光学装置が、長い共役軸側から短い共
   役軸側に向かつて順に、第１の凸面鏡、第１の凹
   面鏡、第２の凸面鏡、及び第２の凹面且つ非球面
   鏡から成り；前記の４個の鏡の半径絶対値は、長
   い共役軸側から短い共役軸側に向かつて順に、
   又、システムの焦点距離に対する小数の形とし
   て、2.612、2.987、1.671、1.563で、それらの公
   差は全て±５％以内とし；前記の４個の鏡の半径
   は、長い共役軸側から短い共役軸側に向かつて順
   に1.00、1.14、0.64、及び0.598の比率で、それら
   の公差は全て±５％以内とし：軸方向の分離距離
   は、システムの焦点距離に対する小数の形とし
   て、1.845（第１凸面鏡から第１凹面鏡まで）
   1.926（第１凹面鏡から第２凸面鏡まで）0.862（第
   ２凸面鏡から第２凹凸面鏡まで）、1.042（第２凹
   面鏡から影像まで）で、それらの公差は全て±10
   ％以内とし、前記の光学システムが短い共役軸側
   において少なくとも0.07の開口数を有るようにし
   たことを特徴とする、請求項５記載の半導体リソ
   グラフイ用装置。