JPH1138193A - X線照明光学系とx線露光装置 - Google Patents

X線照明光学系とx線露光装置

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JPH1138193A
JPH1138193A JP9197675A JP19767597A JPH1138193A JP H1138193 A JPH1138193 A JP H1138193A JP 9197675 A JP9197675 A JP 9197675A JP 19767597 A JP19767597 A JP 19767597A JP H1138193 A JPH1138193 A JP H1138193A
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JP
Japan
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ray
mirror
optical system
ray mirror
exposure
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Withdrawn
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JP9197675A
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English (en)
Inventor
Yutaka Watanabe
豊 渡辺
Shinichi Hara
真一 原
Nobutoshi Mizusawa
伸俊 水澤
Yoshiaki Fukuda
恵明 福田
Shunichi Uzawa
俊一 鵜澤
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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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
    • G03F7/708Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Epidemiology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure Or Original Feeding In Electrophotography (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Particle Accelerators (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一括露光方式のX線露光装置を実現するのに
適した新規なX線照明光学系を提供する。 【解決手段】 SR光源からの放射光によって所定の照
明領域を照明するX線照明光学系において、該SR光源
から該照明領域までの光路中に第1のX線ミラーと第2
のX線ミラーを備え、該第1のX線ミラーの反射面形状
(a)は2軸両方向とも凹であり、該第2のX線ミラー
の反射面形状(b)は少なくとも1軸方向が凸であるこ
とを特徴とする。このX線照明光学系を用いて、マスク
を一括照明する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイスの
製造に用いられる一括露光方式のX線ステッパーに好適
なX線照明光学系の技術分野に関する。
【0002】
【従来の技術】X線露光装置は、0.18μmデザイン
ルール以降のデバイスをプリントするための有力なリソ
グラフィー装置の1つと考えられている。デザインルー
ルがより狭くなるにしたがって、リソグラフィー装置に
は十分なスループットで、低歪みで、かつCD均一性が
高い転写性能が要求される。
【0003】X線露光装置用の露光光として用いられる
シンクロトロン放射(SR)光は、一度に全露光フィー
ルドを露光するためには垂直方向の発散角が小さすぎる
という問題がある。
【0004】そこで露光される領域を広げるための3つ
の方法が従来から提案されている。これらはミラースキ
ャン露光方式、ステージスキャン露光方式、そして一括
露光方式である。
【0005】先の2つのいずれのスキャン方式において
も、マスクとウェーハ上にパワーの集中が発生し、それ
が露光中に移動する。一方、3つめの一括露光方式にお
いては、パワーは全露光フィールドに広げられる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、マスクとウ
ェーハの熱歪みに着目すると、先の2つのスキャン方式
では、パワーが集中し、かつ集中位置が移動するため
に、局所的な歪みが大きくなるという無視できない問題
がある。これに対して一括露光方式では部分的なパワー
の集中がなく、時間的に安定しているので熱歪みの問題
が小さく、X線露光装置において十分なスループットで
低歪みでかつCD均一性が高い転写性能をうるためのよ
り現実的な方法であるといえる。
【0007】本発明の目的は、上述した一括露光方式の
X線露光装置を現実的に実現するのに適した、新規なX
線照明光学系を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明のX線照明光学系は、SR光源から放射された放射
光によって所定の照明領域を照明するX線照明光学系に
おいて、該SR光源から該照明領域までの光路中に第1
のX線ミラーと第2のX線ミラーを備え、該第1のX線
ミラーの反射面形状は2軸両方向とも凹であり、該第2
のX線ミラーの反射面形状は少なくとも1軸方向が凸で
ある。
【0009】また、ここでX線照明光学系を構成するミ
ラーは、第1および第2のX線ミラーの2枚だけからな
ることが望ましい。
【0010】本発明のX線露光装置は、上記構成のX線
照明光学系を備え、マスクの所定面を一括照明する。
【0011】
【発明の実施の形態】一般に投影光学系は、大画角化の
ために多くの課題を有しているが、X線露光装置である
X線ステッパーは露光フィールドを大きくするための制
限が少ない。
【0012】図1はX線ステッパーのスループット(ウ
ェーハ枚数/時)をパラメータとしたステップ+露光時
間とオーバーヘッドとの関係を示すグラフであり、
(a)は露光フィールドが32mm□(67ショット/
12インチウェーハ)である場合、(b)は露光フィー
ルドが50mm□(23ショット/12インチウェー
ハ)である場合を示す。
【0013】図1の(a)、(b)のグラフの比較か
ら、本発明の実施の形態のX線照明光学系の目的とする
露光画面の大画角化によってスループットが改善される
ことが理解できる。
【0014】図2は本発明の実施の形態のX線露光装置
のX線照明光学系の構成を示す模式的斜視図であり、図
中符号1はSRリングからなるSR光源、2は第1のX
線ミラー、3は第2のX線ミラー、4は真空チャンバー
のBe窓、5はマスクである。図3は実施例のミラーの
反射面形状を示す立体図であり、(a)は第1のX線ミ
ラー、(b)は第2のX線ミラーである。
【0015】図2に示すように、SR(シンクロトロン
放射)光源1から発したシンクロトロン放射光は、図3
に示されるような形状を有する第1のX線ミラー2およ
び第2のX線ミラー3により反射され、真空チャンバの
Be窓4を透過し、それから真空チャンバ内の減圧され
たHe中に設置されたマスク5を照射する。
【0016】第1のX線ミラー2、第2のX線ミラー3
の反射面形状は、マスク5を透過してウェーハのレジス
トに吸収されるX線の強度分布が全露光領域において一
様となるように最適化により決定される。本発明の実施
例の第1のX線ミラー2の反射面形状は図3(a)に示
されるようにxyの2軸両方向ともに凹である。また、
第2のX線ミラー3反射面のy方向の形状は図3(b)
に示すように凸であるが、図3(b)では凸であるx方
向の形状が凹であるか凸であるかは、ミラーの配置およ
び露光フィールドサイズに依存する。
【0017】ただし、マスクのパターンがウェーハに転
写される領域を露光領域とし、放射光の発光点から出射
されて該露光領域の中心に到達する放射光を主光線と
し、主光線が第1のミラー上で反射される点を第1のミ
ラーの中心とし、主光線が第2のミラー上で反射される
点を第2のミラーの中心とし、各ミラーにおいて該ミラ
ーの中心から引いた各ミラーの法線をz軸とし、ミラー
の反射面からミラーの外部に向けた方向をz軸の正の方
向とし、各ミラーに入射する主光線と各ミラーのz軸と
の作る平面に垂直な軸を各ミラーのx軸とし、各ミラー
のx軸、z軸の双方に垂直な軸を各ミラーのy軸とし、
各ミラーから出射した主光線の進行方向のベクトルとの
内積が正となる各ミラーのy軸の方向を正の方向とし、
y軸の正の方向の単位ベクトルとz軸の正の方向の単位
ベクトルとの外積がx軸の正の方向の単位ベクトルとな
るような各ミラーのx軸の方向を正の方向として定義す
る。なお実施例では、上の構成において、シンクロトロ
ン放射光は実現可能な蓄積リングの1つ(585Me
U、500mA)の点光源から発したものとした。発光
点と第1のX線ミラー2の中心間の距離l1 =2800
mm、第1のX線ミラー2の中心と第2のX線ミラー3
の中心間の距離l2 =3200mm、第2のX線ミラー
3の中心とマスク5間の距離l3 =5000mm、第1
のX線ミラー2、第2のX線ミラー3への斜入射角θ=
18mradと設定し、第2のX線ミラー3よりマスク
5寄り4500mmに18μmの厚さのBe膜が真空隔
壁のBe窓4として設置されている。真空隔壁よりマス
ク側にはHeが150Torrの圧力で満たされてい
る。マスク5はSiCからなる2μmの厚さのメンブレ
ン上にタングステンを主成分とする吸収体からなるパタ
ーンが描かれてある。マスクメンブレンから20μmの
ギヤツプで、ウェーハがある。ウェーハの露光領域は4
GbitDRAM世代で必要となってくる50mm□と
なっており、第2のX線ミラー3から反射されたX線は
マスク5上で約60mmの照射領域を照射する。
【0018】第1のX線ミラー2はx軸方向に凹、y軸
方向に凹の形状としてあり、中心近傍で、x方向曲率半
径をrx =89.9mm−0.0062×ymm、y方
向曲率半径ry =82284mmと設定した。曲率半径
x をy方向に変化させているので、ミラーはミラー中
心近傍において発光点から遠ざかる方向に曲率半径が若
干小さくなっている。第2のX線ミラー3は特にy軸方
向に凸の形状をしてあり、x方向の曲率半径1332m
m、y方向の曲率半径34800mmと設定した。
【0019】図4は、本発明の実施例の装置で得られた
レジストに吸収されるX線強度と強度むらとを示す立体
図であり、(a)はレジスト面におけるX線吸収強度の
分布状態、(b)はレジスト面におこる強度むらの分布
状態を示す。
【0020】このX線は感度40J/cm3 のレジスト
(これは50mJ/cm2 に相当する)を1ショット当
たり1.5秒で露光する。図1(b)に示されるように
12インチウェーハ(23ショット/ウェーハ)に対
し、1時間当たり50枚のスループットが達成される。
レジストに吸収されるパワーは図4(a)に見られるよ
うに全領域でほぼ一定とすることができ、強度むらは図
4(b)に見られるように50mm□の露光領域全面に
おいてレンジで1%以下となっている。
【0021】さらに、一括露光方式および2つのスキャ
ン露光方式における、マスクとウェーハの熱歪みによる
歪みとCD均一性に及ぼす影響をそれぞれシミュレーシ
ョンにより調べた。その結果、一括露光方式の歪みは2
つのスキャン露光方式の歪みの1/4よりも小さくなっ
ていることが判明した。
【0022】以上の実施の形態によれば、第1のX線ミ
ラーの反射面形状を2軸とも所定の曲率半径の凹とし、
第2のX線ミラーの反射面形状を少なくともy方向を所
定の曲率半径で凸とすることにより、シンクロトロン放
射光の垂直方向の発散角を拡散し、例えば50mm□と
いう大きい露光フィールドを露光し、かつ水平方向のシ
ンクロトロン放射光を集めることにより、スループット
を向上させるという、2枚のX線ミラーからなるX線照
明光学系を実現することができる。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、一
括露光方式のX線露光装置を実現するのに適した新規な
X線照明光学系を提供することができるという効果があ
る。
【0024】また、大きな露光フィールドを露光し、か
つ水平方向のシンクロトロン放射光を集めて照明強度を
向上させることにより、スループットを向上させた優れ
たX線露光装置を提供することができるという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1はX線ステッパーのスループット(ウェー
ハ枚数/時)をパラメータとしたステップ+露光時間と
オーバーヘッドとの関係を示すグラフである。(a)は
露光フィールドが32mm□(67ショット/12イン
チウェーハ)である場合を示す。(b)は露光フィール
ドが50mm□(67ショット/12インチウェーハ)
である場合を示す。
【図2】本発明の実施の形態のX線露光装置のX線照明
光学系の構成を示す模式的斜視図である。
【図3】実施例のミラーの反射面形状を示す立体図であ
る。(a)は第1のX線ミラーである。(b)は第2の
X線ミラーである。
【図4】本発明の実施例の装置で得られたレジストに吸
収されるX線強度と強度むらとを示す立体図である。
(a)はレジスト面におけるX線吸収強度の分布状態を
示す。(b)はレジスト面におこる強度むらの分布状態
を示す。
【符号の説明】 1 SR光源 2 第1のX線ミラー 3 第2のX線ミラー 4 Be窓 5 マスク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福田 恵明 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 鵜澤 俊一 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 SR光源から放射された放射光によって
    所定の照明領域を照明するX線照明光学系において、該
    SR光源から該照明領域までの光路中に第1のX線ミラ
    ーと第2のX線ミラーを備え、該第1のX線ミラーの反
    射面形状は2軸両方向とも凹であり、該第2のX線ミラ
    ーの反射面形状は少なくとも1軸方向が凸であることを
    特徴とするX線照明光学系。
  2. 【請求項2】 X線照明光学系を構成するミラーは、前
    記第1および第2のX線ミラーの2枚だけからなる請求
    項1に記載のX線照明光学系。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載のX線照
    明光学系を備え、マスクの所定面を一括照明することを
    特徴とするX線露光装置。
JP9197675A 1997-07-24 1997-07-24 X線照明光学系とx線露光装置 Withdrawn JPH1138193A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6947518B2 (en) * 1999-05-28 2005-09-20 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha X-ray exposure apparatus, X-ray exposure method, X-ray mask, X-ray mirror, synchrotron radiation apparatus, synchrotron radiation method and semiconductor device
JP2007271595A (ja) * 2006-03-31 2007-10-18 J Tec:Kk X線集光装置

Cited By (2)

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US6947518B2 (en) * 1999-05-28 2005-09-20 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha X-ray exposure apparatus, X-ray exposure method, X-ray mask, X-ray mirror, synchrotron radiation apparatus, synchrotron radiation method and semiconductor device
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