JPH07283105A - X-ray reflection mask and x-ray projection aligner - Google Patents

X-ray reflection mask and x-ray projection aligner

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JPH07283105A
JPH07283105A JP6874394A JP6874394A JPH07283105A JP H07283105 A JPH07283105 A JP H07283105A JP 6874394 A JP6874394 A JP 6874394A JP 6874394 A JP6874394 A JP 6874394A JP H07283105 A JPH07283105 A JP H07283105A
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mask
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rays
width
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    • 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
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    • G03F7/70216Mask projection systems

Abstract

PURPOSE:To provide a novel X-ray reflection mask which eliminates the need of a complicated illumination optical system and an optical integrator of low efficiency such as a fly's eye mirror and thereby enables improvement of through-put and an X-ray projection aligner with the mask. CONSTITUTION:An X-ray reflection mask is formed by forming a pattern consisting of a plurality of reflection parts 1 which reflect X-ray and a plurality of non reflection parts 2 which do not reflect X-ray on a substrate 3. In the mask, a surface of each reflection part 1 is a and relation of D/R<A is satisfied in a projecting surface or a recessed surface and an X-ray when an incidence side numerical aperture is A, width of each reflection part is D and a curvature radius of an arc is R in a projection imaging optical system for imaging reflection light from a mask on a wafer.

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 X-ray lithography and an X-ray projection exposure apparatus equipped 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, in order to improve the resolution of an optical system which is limited by the diffraction limit of light, conventional ultraviolet rays (wavelengths 193 to 436) are used.
nm) instead of soft X-rays (wavelength 5)
˜20 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, the 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, since no transparent substance exists and the reflectance on the surface of the substance is very low, ordinary optical elements such as lenses and mirrors cannot be used. Therefore, the optical system for X-rays uses an oblique incidence mirror that reflects X-rays obliquely incident on the reflecting surface using total reflection, and an interference effect by matching the phases of the reflected light at each interface of the multilayer film. It is composed of a multi-layered film mirror or the like that obtains higher reflectance.

【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。
The grazing incidence mirror can obtain a reflectance close to 100%, but since the grazing incidence angle (incident angle measured from the reflecting surface) can be used only at a grazing incidence of 10 degrees or less, the aberration is corrected. It is difficult to construct an optical system. The multilayer mirror can also reflect X-rays vertically, but 1
A reflectance close to 00% cannot be obtained. The highest reflectance is obtained when a multilayer film made of molybdenum and silicon is used on the wavelength side longer than the L absorption edge (12.3 nm) of silicon, but at a wavelength of 13 to 15 nm, the reflectance is 70% regardless of the incident angle.
It is a degree. On the shorter wavelength side than the L absorption edge of silicon,
A multilayer film that can obtain 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。
As an X-ray source, a synchrotron radiation source (Synchrotron Ra
A light source capable of obtaining intense soft X-rays such as a diation source) or a laser plasma X-ray source is used. The synchrotron radiation light source uses an electromagnetic wave radiated in a tangential direction of an electron orbit when an electron moving at a speed close to the speed of light is deflected in its traveling direction by a magnetic field. Laser plasma X
When the target is irradiated with a strong laser pulse, the radiation source is a material in which the vaporized target material is turned into plasma, and electromagnetic waves including X-rays are radiated from the plasma.

【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 is composed of a grazing incidence mirror, a multilayer mirror, a filter which transmits or reflects only X-rays of a predetermined wavelength, and illuminates the mask with X-rays of a predetermined wavelength. The mask includes a transmission type mask and a reflection type mask.
The transmissive mask has a pattern formed by providing a substance that absorbs X-rays in a predetermined shape on a thin membrane made of a substance that transmits X-rays well. On the other hand, the reflective mask is a pattern formed by providing a portion having a low reflectance in a predetermined shape on a multilayer film that reflects X-rays.

【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。
In order to suppress the absorption of X-rays, the transmissive mask must use a very fragile membrane having a thickness of about 0.1 μm or less, so that it has a practical size (for example, 120 × 120 mm or more). Cannot be manufactured. On the other hand, since the reflective mask can use a thick substrate having sufficient mechanical strength, the reflective mask is used when the X-ray projection exposure technique is applied 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 multi-layer film mirrors and transferred to a photoresist coated on the wafer. . It is necessary that the projection / imaging optical system is constructed of a reflective system using a multilayer mirror. Moreover, the reflectance of the multilayer mirror is not very high.
Therefore, in order to obtain a practical throughput, it is necessary to reduce the number of multilayer film mirrors as much as possible, and it is not easy to correct the aberration over the entire 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 (eg 3
In addition to an optical system for exposing (0 × 30 mm) at a time, as described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 4-333011,
An optical system has also been devised which secures an exposure region of a required size by synchronously scanning a mask and a wafer while exposing a ring-shaped region (for example, about 30 × 0.5 mm).

【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 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 diffraction-limited imaging in which the aberration of the optical system is sufficiently small and the influence of the aberration can be ignored, the resolving power 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 way of 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 incident numerical aperture of the imaging system is called the coherence factor σ. The case of σ = 0 is called image formation by coherent illumination, and in this case, the object is illuminated with a parallel light beam incident from a single direction. At this time, the transfer function (OTF) of the optical system is, as shown in FIG. 3, NA / λ (NA is the numerical aperture on the exit side of the imaging system,
λ shows a constant value up to the spatial frequency determined by the wavelength of the illumination light), but when it exceeds this spatial frequency, it becomes 0 and 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 of σ = 1 is called image formation by incoherent illumination. In this case, the object is illuminated with a ray having a divergence angle that fills the entire entrance side aperture of the image forming system. At this time, the OTF gradually decreases as the spatial frequency increases, but does not become 0 up to the spatial frequency of 2NA / λ. Therefore, although the image contrast is reduced, incoherent illumination can resolve a pattern with a higher spatial frequency. Partial coherent illumination of 0 <σ <1 is used for an illumination optical system of an exposure apparatus which requires a diffraction limit resolution, 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。
In an actual exposure apparatus, on the mask,
For example, in a wide area of about 120 × 120 mm,
It is required that the conditions of the partial coherent illumination as described above are satisfied and that the illuminance is uniform. As an illumination optical system satisfying such a condition, 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 incident on the optical integrator 22. The optical integrator 22 spatially splits the parallel light flux and focuses each split light flux, so that a multiplexed image 23 of the light source 20 is formed. In an exposure apparatus that uses 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 rays diverging from the individual light source images 23 are converted into parallel light flux by the second lens 24, and thereafter,
Illuminate the object 25. Ray bundles emitted from different light source images 23 enter the object 25 from different directions. At this time, the thickness of the parallel light flux in the middle (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 determine the size of. Since the light emitted from the point light source is converted into parallel light to illuminate the object, the illuminance unevenness is small. Moreover, it is easy to change the numerical aperture of the illumination.

【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 order to realize the Koehler illumination system as described above in the X-ray projection exposure apparatus, it is necessary to configure all optical systems equivalent to those shown in FIG. 2 with reflective optical systems using multilayer mirrors. 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. As an illumination optical system using such a fly-eye mirror, for example, Japanese Patent Application No.
237654 describes an optical system for Koehler illumination of a ring-shaped area using a synchrotron radiation 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, the Koehler illumination optical system using such a fly-eye mirror requires a complicated optical system, so that the number of multilayer mirrors increases. Also,
Since the fly-eye mirror diverges the light rays, the loss of light amount becomes large. Therefore, there is a problem that the throughput of the X-ray projection exposure apparatus becomes considerably lower than a practically required value (for example, 30 sheets / 1 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-mentioned conventional problems, and it is not necessary to use a complicated illumination optical system or a low-efficiency optical integrator such as a fly-eye mirror. An object of the present invention is to provide a novel X-ray reflection type mask that can be improved and an X-ray projection exposure apparatus including 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。
Therefore, in the first aspect of the present invention, "a pattern including a plurality of reflecting portions that reflect X-rays and a plurality of non-reflecting portions that do not reflect X-rays is formed on a substrate. In the X-ray reflection type mask, the projection imaging optical system for forming the reflected light from the mask on the wafer, in which the surface of each reflection part is a convex surface or a concave surface of a strip having an arcuate cross section. Of the incident side numerical aperture A, the width D of each of the reflecting portions, and the radius of curvature R of the arc, the convex surface or the concave surface satisfying the relationship of D / R <A. (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。
A second aspect of the present invention is an "X-ray reflection type in which a pattern including a plurality of reflecting portions that reflect X-rays and a plurality of non-reflecting portions that do not reflect X-rays is formed on a substrate. In the mask, the surface of each of the reflecting portions is a convex surface or a concave surface of a strip having an arcuate cross section, and the incident side numerical aperture A of the projection image forming optical system for forming an image of the reflected light from the mask on the wafer. , A width D of each of the reflecting portions, and a radius of curvature R of the arc, a convex surface or a concave surface satisfying a relationship of 0.3 A <D / R <A. 2) ”is provided.

【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。
Further, a third aspect of the present invention is an "X-ray reflection type in which a pattern composed of a plurality of reflecting portions that reflect X-rays and a plurality of non-reflecting portions that do not reflect X-rays is formed on a substrate. In the mask, the surface of each of the reflecting portions is a convex surface or a concave surface of a strip having an arcuate cross section, and the incident side numerical aperture A of the projection image forming optical system for forming an image of the reflected light from the mask on the wafer. , The width D of each of the reflecting portions and the radius of curvature R of the arc, the convex surface or the concave surface satisfying the relationship of 0.5 A ≦ D / R ≦ 0.7 A. 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。
In a fourth aspect of the present invention, a pattern is formed on a substrate, which includes a plurality of reflecting portions having a width D1 that reflects X-rays and a plurality of non-reflecting portions having a width D2 that does not reflect X-rays. In the X-ray reflection type mask, the numerical aperture NA of the exit side of the projection imaging optical system that forms the reflected light from the mask on the wafer, the width D1 of each reflection portion, and the width D2 of each non-reflection portion. , Between the wavelength X of the X-ray used, D1 + D2 <
The surface of the reflecting portion satisfying the relationship of σ × λ / NA (0 <σ <1) is a convex surface or a concave surface of a strip having an arc-shaped cross section, and the reflected light from the mask is imaged on the wafer. A convex surface or a concave surface satisfying the relationship of D1 / R <A among 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, and the above relationship is not satisfied. There is provided an X-ray reflection type mask (claim 4), characterized in that the surface of the reflection portion is a flat surface.

【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。
In a fifth aspect of the present invention, a pattern is formed on a substrate, which includes a plurality of reflecting portions having a width D1 that reflects X-rays and a plurality of non-reflecting portions having a width D2 that does not reflect X-rays. In the X-ray reflection type mask, the numerical aperture NA of the exit side of the projection imaging optical system that forms the reflected light from the mask on the wafer, the width D1 of each reflection portion, and the width D2 of each non-reflection portion. , Between the wavelength X of the X-ray used, D1 + D2 <
The surface of the reflection part satisfying the relationship of σ × λ / NA (0.3 <σ <1) is a convex surface or a concave surface of a strip having an arc-shaped cross section, and the reflected light from the mask is imaged on the 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.
The X-ray reflection type mask (claim 5) is characterized in that it has a convex surface or a 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。
A sixth aspect of the present invention is that "a pattern is formed on a substrate, which is composed of a plurality of reflecting portions having a width D1 that reflects X-rays and a plurality of non-reflecting portions having a width D2 that does not reflect X-rays. In the X-ray reflection type mask, the numerical aperture NA of the exit side of the projection imaging optical system that forms the reflected light from the mask on the wafer, the width D1 of each reflection portion, and the width D2 of each non-reflection portion. , Between the wavelength X of the X-ray used, D1 + D2 <
The surface of the reflection part satisfying the relationship of σ × λ / NA (0.5 ≦ σ ≦ 0.7) is a convex surface or a concave surface of a strip having an arc-shaped cross section, and the reflected light from the mask is imaged on the wafer. Between the numerical aperture A on the incident side of the projection imaging optical system, the width D1 of each reflecting portion, and the radius of curvature R of the arc, 0.5 A ≦ D /
An X-ray reflection type mask (claim 6), characterized in that it is a convex surface or a concave surface that satisfies the relationship of R ≦ 0.7 A, and the surface of the reflecting portion that does not satisfy the 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。
In a seventh aspect of the present invention, "a multilayer film that reflects X-rays of a predetermined wavelength is formed on each of the reflection portions, and the multilayer film and the X-rays on the multilayer film are formed on each of the non-reflection portions. An X-ray reflective mask (claim 7) according to claims 1 to 6, which is formed by stacking absorption films. The eighth aspect of the present invention is that "a multilayer film that reflects X-rays of a predetermined wavelength is formed in each of the reflection portions, and a multilayer film in which the periodic structure of the multilayer film is destroyed is formed in each of the non-reflection portions. An X-ray reflection type mask (claim 8) according to claims 1 to 6 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。
In a ninth aspect of the present invention, "the X-ray reflection type mask according to any one of claims 1 to 6, wherein a multilayer film that reflects X-rays of a predetermined wavelength is formed only on each of the reflecting portions. (Claim 9) "is provided. The tenth aspect of the present invention is "at least an X-ray source, the X-ray reflective mask according to any one of claims 1 to 9, and a projection connection for projecting an image of a pattern formed on the mask onto a wafer. And an X-ray projection exposure apparatus (Claim 10) including 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。
The eleventh aspect of the present invention is "at least X
A radiation source, the X-ray reflection type mask according to claim 1, an illumination optical system that illuminates X-rays emitted from the X-ray source with a parallel light flux on the mask, and is formed on the mask. An X-ray projection exposure apparatus (claim 11) including a projection imaging optical system that projects and forms 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 type mask, the incident light (X
Since the line) is specularly reflected, a complicated illumination system such as Koehler illumination is necessary 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 a strip having an arcuate cross section), thereby making the incident light beam incident on the mask itself. Since a function for diverging the light is provided, even if the mask is illuminated with a parallel light flux, it is possible to realize image formation equivalent to partial coherent illumination. Therefore, a complicated illumination system as in the past 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 enters a reflecting portion 1 which is a convex surface or a concave surface of a strip having an arcuate cross section, the reflected light has a different reflection direction depending on the incident position. So it reflects as if diverging.
Using the paraxial ray approximation where the center of the arc is O and the radius is R, and the incident angle is sufficiently small, that is, near normal incidence, the focal point F of the reflecting surface is from the center O of the circle to the direction of the incident ray. It is in the R / 2 position.

【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 is incident on such a reflecting portion 1, the reflected light becomes a bundle of rays diverging from the focal point F. Assuming that the width of the reflecting portion 1 is D and half 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 divergence angle of the rays diverging from the focal point F is 2θ on one side. That is, even though the mask is illuminated with a parallel light flux, its reflected light flux has a divergence angle of D / R, which illuminates a normal reflective mask with illumination light whose numerical aperture is equal to D / R. Is equivalent to the case.

【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 incident side numerical aperture of the projection imaging optical system is A and the radius of curvature R of the arc is set so as to satisfy σA = D / R (0 <σ <1), illumination by a parallel light beam is performed. According to this, 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), especially 0.5 ≦ σ
It is preferable to set it in 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。
Further, the numerical aperture NA on the exit side of the projection imaging optical system for focusing the light reflected from the mask on the wafer,
Between the width D1 of each reflection portion, the width D2 of each non-reflection portion, and the wavelength λ of the X-ray used, D1 + D2 <σ × λ / NA
A projection imaging optical system in which the surface of the reflecting portion satisfying the relationship of (0 <σ <1) is a convex surface or a concave surface of a strip having an arcuate cross section, and forms the reflected light from the mask on a wafer. Of the incident side numerical aperture A, the width D1 of each of the reflecting portions, and the radius of curvature R of the circular arc is a convex surface or a concave surface that satisfies the relationship of D1 / R <A, and the surface of the reflecting portion that does not satisfy the relationship is It is preferable to use a flat surface (claim 4). As is clear from FIG. 3, in the case of a pattern having a spatial frequency lower than NA / λ, a high-contrast image can be obtained by imaging with coherent illumination of σ = 0. Therefore, for such a pattern, it is preferable that the reflecting portion is 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 having a spatial frequency higher than NA / λ is not resolved when σ = 0. Therefore, for such a pattern, it is preferable that the reflection portion is the convex surface or the concave surface. By this, the image formation by the partial coherent illumination of 0 <σ <1 can be realized, and thus the high spatial frequency is achieved. You can even get a statue. Here, in order to achieve both good image contrast and high resolution, the coherence factor σ should be set in the range of 0.3 <σ <1, and the relation should be 0.3 A <D1 / R <A. Preferably (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 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 that reflects X-rays of a predetermined wavelength is formed on each of the reflecting portions, and the multilayer film and an X-ray absorbing film thereon are laminated on each of the non-reflecting portions. (Claim 7). Alternatively, each of the reflecting portions has an X of a predetermined wavelength.
It is preferable to form a multilayer film that reflects a line, and to form a multilayer film in which the periodic structure of the multilayer film is destroyed in each of the non-reflective portions (claim 8).

【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, the X of a predetermined wavelength is provided only in each of the reflecting portions.
It is preferable to form a multilayer film that reflects rays (claim 9). Further, the X-ray reflection type mask according to claim 1,
It is preferably provided in an X-ray projection exposure apparatus having at least an X-ray source and a projection imaging optical system for projecting an image of a pattern formed on a mask onto 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。
Further, at least the X-ray reflection type mask according to any one of claims 1 to 9, and an illumination optical system for illuminating the X-rays emitted from the X-ray source on the mask with a parallel light beam. ,
It is preferably provided in an X-ray projection exposure apparatus having a projection imaging optical system for projecting an image of a pattern formed on a mask onto a wafer (claim 11). Examples of the X-ray reflective multilayer film according to the present invention include molybdenum / silicon, molybdenum / silicon compounds, ruthenium / silicon,
It is preferable that the ruthenium / silicon compound, the rhodium / silicon compound, the rhodium / silicon compound, and the like are 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 type mask of the present invention, in order to perform the 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. Therefore, it is possible to avoid the loss of the light amount due to the repeated reflection by the multilayer mirror, and the throughput of the exposure apparatus is improved.

【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 bundle having a divergence angle. Is illuminated with parallel light, only the light rays reflected by a fine pattern portion, that is, a pattern portion having a high spatial frequency, have an angular spread. Further, in the conventional illumination system, the light flux spreads symmetrically with respect to the optical axis in all directions. However, in the optical system using the X-ray reflection type mask according to the present invention, the line and space pattern The light rays spread only in the vertical direction, that is, in 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 (2 points), in the present invention, only the ray bundle for the required pattern has a divergence angle, so that there is a divergence such as in a conventional illumination system using a fly-eye mirror. The loss of the light amount due to is almost eliminated, and also from this point, the efficiency of the entire optical system is improved and the throughput of the exposure apparatus is improved. Further, since the reflection type mask is illuminated by the parallel light flux, the 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。
First, the structure of an X-ray reflection type mask according to the present invention will be described. FIG. 4 is a schematic sectional view of an 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 to be the reflection portion 1 was a convex surface (FIG. 4a) or a concave surface (FIG. 4b) which a strip having an arcuate cross section had.

【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 (having an arcuate cross section) is appropriately determined as described in the section of operation (claims 1 to 6).
It was set). In this example, a multilayer film (X-ray reflective multilayer film) 4 that reflects X-rays was formed on the entire surface of the substrate 3. The material forming the multilayer film is appropriately selected according to the wavelength of the X-ray used. For example, for X-rays having a wavelength of about 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 deposition.

【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 multilayer film 4 is formed on the portion which will be the non-reflecting portion 2.
An absorber layer 5 made of a substance that absorbs X-rays was further formed on the top. For the absorber, for example, a substance such as gold, tungsten, tantalum, nickel or the like was used. As for the absorber layer 5, after forming an absorber layer on the entire surface of the multilayer film 4 by a method such as sputtering or vacuum deposition, only the absorber layer on the reflection part 1 is formed by a method such as reactive ion etching. It was formed by removing.

【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, as for the absorber layer 5, only the multilayer film on the reflecting portion 1 is previously coated with a photoresist, and the multilayer film not covered with the photoresist is sputtered or vacuum deposited on the multilayer film. After the absorber layer is formed by the method described above, only the absorber layer on the reflection portion 1 is removed together with the photoresist by a so-called lift-off method. FIG. 5 is a schematic sectional view of an X-ray reflection type mask which is a second embodiment of the present invention. On the substrate 3 made of quartz, silicon, or the like, the surface of the portion to be the reflection portion 1 was a convex surface (FIG. 5a) or a concave surface (FIG. 5b) that a strip having an arc-shaped cross section had.

【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 (having an arcuate cross section) is appropriately set as described in the section of the operation (claim 1
~ 6)). In this example, the X-ray reflective multilayer film 4 was formed only on the reflective portion 1 of the substrate 3. For the X-ray reflection multilayer film 4, after forming a multilayer film on the entire surface of the substrate 3 by a method such as sputtering or vacuum deposition, only the multilayer film of the non-reflective portion 2 is removed by a method such as reactive ion etching. Formed by.

【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, in the X-ray reflection multilayer film 4, only the substrate surface of the non-reflecting portion 2 is previously coated with photoresist or the like,
On top of that and on the surface of the substrate not covered with photoresist,
After forming a multi-layer film by a method such as sputtering or vacuum deposition, the so-called lift-off method is used in which only the multi-layer film on the non-reflective portion 2 is removed together with the photoresist. The same material as that of the first embodiment was used as the material forming 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 which is a third embodiment of the present invention. On the substrate 3 made of quartz, silicon, or the like, the surface of the portion to be the reflection portion 1 was a convex surface (FIG. 5a) or a concave surface (FIG. 5b) that a strip having an arc-shaped cross section had. The radius of curvature of the convex surface or the concave surface (having an arcuate cross section) is appropriately determined as described in the section of the action (claims 1 to 1).
6) was set).

【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, the multilayer film 4 which reflects X-rays is formed on the entire surface of the substrate 3. The same material as that of the first embodiment was used as the material forming the multilayer film. The multilayer film 4 was formed by a method such as sputtering or vacuum evaporation. The non-reflecting portion 2 was formed by breaking the periodic structure of only the multilayer film 4 in the portion forming the non-reflecting portion to reduce 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 multi-layer film 4, only the multi-layer film of the reflection part 1 is previously protected by coating it with a photoresist or the like, and a Kaufman ion source or the like having a large diameter (several mm). (A few tens of mm) An ion source was used to accelerate ions of argon or the like at a few to a few hundred kilovolts to irradiate the entire substrate surface, and then the photoresist was 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 formed. Next, an embodiment of the X-ray projection exposure apparatus provided with the 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 block diagram of an X-ray projection exposure apparatus which is the fourth embodiment of the present invention. A synchrotron radiation source is used as the X-ray source, and no illumination optical system is provided. The X-ray reflective mask 34 is illuminated by the X-ray luminous flux 30 from the synchrotron radiation source. The projection / imaging optical system 36 has four spherical surfaces composed of two spherical surfaces.
An optical system with multiple reflections was used. This optical system is 30x30m
This is an optical system that collectively exposes the area m, and the reduction ratio is M = 1.
/ 4, the numerical aperture NA on the exit side is 0.06, and the reflection surface has a wavelength λ =
A molybdenum / silicon multilayer film that reflects 13 nm X-rays is formed. The diffraction limit of image formation by coherent illumination of this optical system has a spatial frequency of 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 pattern having a dimension of 0.44 μm or less, in which the reflecting portion of a pattern having a dimension of 0.44 μm or more in line and space corresponding to the diffraction limit in image formation by coherent illumination is a flat surface as usual. The reflecting portion in was a convex surface or a concave surface which a rectangular strip had. The radius of curvature R of the convex surface or concave surface (circular cross section) has a coherence factor σ, and the projection imaging optical system 3
Assuming that the incident side numerical aperture of 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 is given by R = D / (σ × NA × M) for a pattern of width D.

【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, 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 on the convex surface or the concave surface of the rectangular strip having the cross section (the arc is given by this formula. With a radius of curvature). In the X-ray projection exposure apparatus of the present embodiment, when the conventional X-ray reflection type mask is used, it is possible to resolve only 0.11 μm line and space, but the X-ray reflection type mask according to the present invention is used. By using it, it became possible to resolve up to 0.08 μm line and space. Further, since the illumination optical system is not used at all, there is no loss of light quantity, and the throughput is increased by 20 times or more as compared with the case where the conventional Koehler illumination optical system is 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 block diagram of an X-ray projection exposure apparatus which is the 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 X-ray light flux 30 which is substantially parallel from the radiation light source. As the projection imaging optical system 36, an optical system composed of two aspherical surfaces is used. This optical system is an optical system that exposes a ring-shaped region having a radius of 30 mm and a width of 0.5 mm, and a reduction magnification M = 1/4,
Emission-side numerical aperture NA = 0.08, reflection surface has wavelength λ = 13n
A molybdenum / silicon multilayer film that reflects the X-rays of m is formed. The diffraction limit of image formation by coherent illumination of this optical system is such that the spatial frequency is NA / λ = 6150.
Cycle / 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。
In the X-ray reflection type mask 34, the reflection portion in the pattern having a line and space of 0.32 μm or more corresponding to the diffraction limit in the image formation by the coherent illumination is a flat surface as in the conventional case, and the pattern of 0.32 μm or less is used. The reflecting portion in was a convex surface or a concave surface which a rectangular strip had. The radius of curvature R of the convex surface or concave surface (circular cross section) has a coherence factor σ, and the projection imaging optical system 3
Assuming that the incident side numerical aperture of 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 is given by R = D / (σ × NA × M) for a pattern of width D.

【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, 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 the convex surface or the concave surface of the strip having an arc-shaped cross section (the arc is given by this formula. With a radius of curvature). In the X-ray projection exposure apparatus of the present embodiment, when the conventional X-ray reflection type mask is used, it is possible to resolve up to 0.08 μm line and space, but the X-ray reflection type mask according to the present invention is used. By using it, it became possible to resolve up to 0.06 μm line and space. Also, since the illumination optical system is simple and a fly-eye mirror, which causes a large loss due to scattering, is not used, there is no loss of light quantity, and the throughput is 5 times or more compared to the case where a conventional Koehler illumination optical system is used. Increased to.

【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 block diagram of an X-ray projection exposure apparatus which is the sixth embodiment of the present invention. A laser plasma light source 43 was used as the X-ray source, and an illumination optical system consisting of a single rotating parabolic mirror 44 was used. Laser plasma light source 43
Is arranged at the focal point of the rotating parabolic mirror 44, and the X-ray diverging from the light source 43 becomes a parallel light flux after being reflected by the rotating parabolic mirror 44 and illuminates the arcuate area 42 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 a width
This is an optical system that exposes a 0.5 mm ring-shaped area, with a reduction ratio M = 1/4, an emission-side numerical aperture NA = 0.1, and a reflective surface that reflects a molybdenum / silicon multilayer that reflects X-rays with a wavelength λ = 13 nm. A film is formed. The spatial limit of the diffraction limit in image formation by coherent illumination of this optical system 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。
In the X-ray reflection type mask 34, the reflection portion in the pattern of line and space of 0.26 μm or more corresponding to the diffraction limit in the image formation by the coherent illumination has a flat surface as in the conventional case, and the pattern of 0.26 μm or less is used. The reflecting portion in was a convex surface or a concave surface which a rectangular strip had. The radius of curvature R of the convex surface or concave surface (circular cross section) has a coherence factor σ, and the projection imaging optical system 3
Assuming that the incident side numerical aperture of 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 is given by R = D / (σ × NA × M) for a pattern of width D.

【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, 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 the convex surface or the concave surface of the strip having an arc-shaped cross section (the arc is given by this formula. With a radius of curvature). When the conventional X-ray reflection type mask is used in the X-ray projection exposure apparatus of the present embodiment, it is possible to resolve up to 0.065 μm line and space, but the X-ray reflection type mask according to the present invention is used. By using it, it became possible to resolve up to 0.05 μm line and space. Moreover, since the illumination optical system is simple and a fly-eye mirror, which causes a large loss due to scattering, is not used, there is no loss of light quantity, and the throughput is four times or more compared to 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 image formation equivalent to image formation by partial coherent illumination without using a complicated illumination optical system as in the prior art. It is possible to maximize the performance of the optical system. Further, since the illumination optical system is simplified, it is possible to significantly reduce the loss of the light amount due to the illumination optical system, and the throughput of the X-ray projection exposure apparatus can be improved accordingly.

【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 the complicated illumination optical system is unnecessary, there is 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 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 is a sectional view and b is 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 structure of an X-ray reflection type mask of a 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 structure of an X-ray reflection type mask according to a second embodiment of 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 diagram showing the structure of an X-ray reflective mask according to a third embodiment of 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 reflective mask (convex reflective surface) according to the present invention.
It is a figure explaining the function of.

【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 reflective mask (concave reflective surface) according to the present invention.
It is a figure explaining the function of.

【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 the configuration of an X-ray reduction projection exposure apparatus according to the 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 the structure of an X-ray reduction projection exposure apparatus according to the 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 view showing the arrangement of an X-ray reduction projection exposure apparatus according to the 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 symbols for 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 1 ... Reflective part 2 ... Non-reflective part 3 ... Substrate 4 ... X-ray reflective 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 luminous flux 32 ... X-ray source 33 ... Illumination optical system 34 ... X-ray reflection type 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 ... Rotating elliptical mirror

Claims (11)

【特許請求の範囲】[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 reflective mask comprising a substrate and a pattern formed of a plurality of reflecting portions that reflect X-rays and a plurality of non-reflecting portions that do not reflect X-rays. Is a convex surface or a concave surface of a strip having an arcuate cross section, and the incident side numerical aperture A of the projection imaging optical system for forming an image of the reflected light from the mask on the wafer,
Between the width D of each of the reflecting portions and the radius of curvature R of the arc,
An X-ray reflection type mask having a convex surface or a concave surface satisfying the 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 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 surface or a concave surface of a strip having an arcuate cross section, and the incident side numerical aperture A of the projection imaging optical system for forming an image of the reflected light from the mask on the wafer,
Between the width D of each of the reflecting portions and the radius of curvature R of the arc,
An X-ray reflection type mask having a convex surface or a concave surface satisfying the 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 comprising a substrate, on which a pattern composed of a plurality of reflection portions that reflect X-rays and a plurality of non-reflection portions that does not reflect X-rays is formed. Is a convex surface or a concave surface of a strip having an arcuate cross section, and the incident side numerical aperture A of the projection imaging optical system for forming an image of the reflected light from the mask on the wafer,
Between the width D of each of the reflecting portions and the radius of curvature R of the arc,
An X-ray reflection type mask having a convex surface or a concave surface satisfying the 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 with 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 numerical aperture NA on the exit side of the projection imaging optical system that forms the reflected light from the mask on the wafer, and the width D of each of the reflecting portions
1, the width of each non-reflecting portion, the wavelength λ of the X-ray to be used, and the surface of the reflecting portion satisfying the relationship of D1 + D2 <σ × λ / NA (0 <σ <1). The convex or concave surface of the arc-shaped strip, which is 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 of the reflecting portions, and the radius of curvature of the arc. A convex surface or a concave surface satisfying a relationship of D1 / R <A with R,
An X-ray reflection type mask, wherein the surface of the reflecting portion that does not satisfy the above relation 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 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 numerical aperture NA on the exit side of the projection imaging optical system that forms the reflected light from the mask on the wafer, and the width D of each of the reflecting portions
1, the width D2 of each of the non-reflecting portions, and the wavelength λ of the X-ray to be used, the surface of the reflecting portion satisfying the relationship of D1 + D2 <σ × λ / NA (0.3 <σ <1) has a circular cross section. The convex or concave surface of the arc-shaped strip, which is 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 of the reflecting portions, and the radius of curvature of the arc. An X-ray reflection type mask having a convex surface or a concave surface satisfying a relationship of 0.3 A <D1 / R <A with R and a flat surface of a reflecting portion not satisfying the above relationship.
【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 reflection type mask formed on a substrate with 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 numerical aperture NA on the exit side of the projection imaging optical system that forms the reflected light from the mask on the wafer, and the width D of each of the reflecting portions
1, the width D2 of each non-reflecting portion, and the wavelength λ of X-rays used, the surface of the reflecting portion satisfying the relationship of D1 + D2 <σ × λ / NA (0.5 ≦ σ ≦ 0.7) The convex or concave surface of the arc-shaped strip, which is 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 of the reflecting portions, and the radius of curvature of the arc. An X-ray reflection type mask having a convex surface or a concave surface satisfying a relation of 0.5 A ≦ D / R ≦ 0.7 A with R, and a surface of a reflecting portion not satisfying the above relation being a flat surface.
【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 multilayer film that reflects X-rays of a predetermined wavelength is formed on each of the reflection portions, and the multilayer film and an X-ray absorption film thereon are laminated on each of the non-reflection portions. 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 multilayer film that reflects X-rays of a predetermined wavelength is formed on each of the reflection portions, and a multilayer film in which the periodic structure of the multilayer film is destroyed is formed on each of the non-reflection portions. 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 multilayer film that reflects X-rays of a predetermined wavelength is formed only on each of the reflecting portions.
X-ray reflection type mask according to.
【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 type mask according to claim 1, and a projection imaging optical system for projecting an image of a pattern formed on the mask onto a wafer. An 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. At least an X-ray source, the X-ray reflective mask according to claim 1, and X emitted from the X-ray source.
X-ray projection exposure apparatus including an illumination optical system that illuminates a line on the mask with a parallel light flux, and a projection imaging optical system that projects and forms an image of a pattern formed on the mask on a wafer .
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