JPH113858A - X線光学装置、x線露光装置および半導体デバイス製造方法 - Google Patents

X線光学装置、x線露光装置および半導体デバイス製造方法

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JPH113858A
JPH113858A JP10117765A JP11776598A JPH113858A JP H113858 A JPH113858 A JP H113858A JP 10117765 A JP10117765 A JP 10117765A JP 11776598 A JP11776598 A JP 11776598A JP H113858 A JPH113858 A JP H113858A
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ray
mirror
mirrors
driving
illumination system
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JP10117765A
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Takayuki Hasegawa
隆行 長谷川
Yutaka Watanabe
豊 渡辺
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Canon Inc
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    • G21K1/06Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diffraction, refraction or reflection, e.g. monochromators
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    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 拡大ミラーや集光ミラーに対するX線の相対
的位置ずれを補正する。 【解決手段】 光源1から発生されたシートビーム状の
X線は、集光ミラー2bによってX軸方向に集光され、
拡大ミラー2aによってY軸方向に拡大される。各ミラ
ー2a,2bに対するX線の相対的位置ずれを光軸セン
サ11a,11bおよび位置センサ12a,12bによ
って検出し、アクチュエータ4a,4bによって各ミラ
ー2a,2bの位置と姿勢を補正することで、均一なX
線強度分布を保つ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、荷電粒子蓄積リン
グ放射光等のX線を露光光とするX線光学装置およびこ
れを用いたX線露光装置ならびに半導体デバイス製造方
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体素子の微細パターン化に伴
なって、1ギガビット以上のDRAMのための最小線幅
0.15μmのパターンを転写、焼き付けすることので
きる様々な露光装置の開発が進んでおり、なかでも荷電
粒子蓄積リング放射光等のX線を露光光とするX線露光
装置は、転写、焼き付けの精度と生産性の双方にすぐれ
ており、将来性が大きく期待されている。
【0003】図13に示すように、荷電粒子蓄積リング
放射光等のX線(SR光)は、荷電粒子蓄積リング等の
光源101の軌道に垂直な方向(Y軸方向)に厚みの薄
いシートビームとして発光点から引き出されるため、拡
大ミラー102等のビーム拡大装置によってY軸方向に
拡大する。このようにして必要な露光画角に拡大された
拡大ビームH1 を、ベリリウム窓103を通って露光室
に導入し、マスクN1を経て図示しないウエハを露光す
る。
【0004】光源101から露光室のベリリウム窓10
3に到るまでのビームダクト等は、X線の減衰を防ぐた
めに超高真空の雰囲気に制御され、また、露光室内も、
ヘリウムガス等の減圧雰囲気に制御される。
【0005】拡大ミラー102は、円筒状に湾曲した反
射面を有するシリンドリカルミラーであって、図示しな
い真空室内に懸下されている。拡大ミラー102の反射
面とX線の相対位置すなわちX線の入射位置がY軸方向
に変化すると、拡大ビームH1 のX線強度分布が大きく
変動し、露光画角内に著しい強度むらが発生して均一な
露光を行なうことができない。そこで、拡大ミラー10
2をY軸方向に移動させるアクチュエータ104を設け
るとともに、拡大ミラー102に入射するX線のY軸方
向の相対的位置ずれを検出するための位置センサ105
を設ける。位置センサ105は、拡大ミラー102と一
体的に配設され、位置センサ105の出力をコントロー
ラ106に導入してアクチュエータ104を制御する。
【0006】これとは別にシート状のX線のままでマス
クを走査することにより全面を露光するX線露光装置も
知られている。
【0007】図14は走査ミラーシステムとその座標系
を示すものである。光源201からのシート状のSR光
(X線)H2 を、平面状の走査ミラー202を不図示の
駆動手段で揺動することでY軸方向に走査してマスクN
2 の全面にSR光H2 が照射されるようにするものであ
る。このミラーシステムではSR光H2 はそのままマス
ク面に照射されている。
【0008】このようなシステムにおいては、SR光H
2 のY軸方向の強度分布の中心が走査ミラー202の反
射面に対してY軸方向にのみずれないように制御してい
る。これはSR光H2 と走査ミラー反射面のY軸方向の
ずれによってマスクN2 上のX線強度が大きく変動する
が、その他のX軸方向のずれ、ωY方向のずれ(Y軸ま
わりの回転ずれ)については影響は少ないためである。
【0009】この理由は、まず集光を行なわないX線照
明装置においてはミラーの反射面のX軸方向は平坦であ
り、そのためSR光とミラーの反射面のX軸方向のずれ
はマスク面上のX線の強度変動は生じず、また、ωY方
向のずれによる影響も少ないからである。
【0010】そこで、SR光H2 のY軸方向の強度分布
の中心がミラー反射面の所定の位置から相対的に移動し
ないように、位置センサ205と、走査ミラー202の
揺動中心をY軸方向に移動させるアクチュエータ204
と、位置センサ205の出力に基づいてアクチュエータ
204を制御するコントローラ206を設けて、マスク
2 上のX線強度分布が変化するのを防ぐように構成さ
れている。
【0011】また、最近では、荷電粒子蓄積リング放射
光等のX線を拡大ミラーによってY軸方向に拡大すると
ともに、拡大ミラーや走査ミラーの上流側においてX線
をX軸方向に集光する集光ミラーを設けて、より強度の
高い拡大ビームや走査ビームを得るように構成したX線
露光装置が開発されている。集光ミラーは、シートビー
ム状のX線をX軸方向に集光する凹面ミラーであって、
X線の強度を増大させることで露光時間を大幅に短縮で
きる。すなわち、2枚のミラーを有するX線照明系を用
いることで、マスクの全面を強いX線によって均一に露
光し、X線露光装置の生産性を向上させることができ
る。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の技術によれば、拡大ミラーや走査ミラーに集光ミラー
を加えた少なくとも2枚のミラーを用いる場合には、前
述のようにX線ビームのY軸方向の入射位置のずれを検
出して拡大ミラーや走査ミラーの位置を調節するだけで
は均一なX線強度分布を得ることができない。集光ミラ
ーに対してX線ビームの入射位置がX軸方向にずれた
り、X線ビームの光軸が傾いた場合には、集光ミラーの
反射角が大きく変化して露光画角内のX線強度分布が2
次元的に変動するためである。
【0013】このように、集光ミラー等を有するX線照
明系を用いたX線露光装置においては充分な転写精度を
得るのが難しいという未解決の課題がある。
【0014】本発明は上記従来の技術の有する未解決の
課題に鑑みてなされたものであり、少なくとも2枚のミ
ラーを経てマスク等原版に照射されるX線のX線強度分
布を均一に制御して、X線露光装置の転写精度や生産性
を大きく向上できるX線光学装置およびこれを用いたX
線露光装置ならびに半導体デバイス製造方法を提供する
ことを目的とするものである。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明のX線光学装置は、少なくとも2枚のミラー
を備えたX線照明系と、前記2枚のミラーをそれぞれ駆
動する駆動手段と、前記X線照明系におけるX線の傾き
と入射位置の少なくとも一方を検出するビーム位置検出
手段と、該ビーム位置検出手段の検出結果に基づいて前
記駆動手段による各ミラーの駆動量を制御する制御手段
を有することを特徴とする。
【0016】駆動手段が、各ミラーの位置と姿勢を変化
させるように構成されているとよい。
【0017】ビーム位置検出手段が、2枚のミラーのそ
れぞれに配設された光軸センサと位置センサを備えてい
るとよい。
【0018】ビーム位置検出手段が、2枚のミラーの一
方に配設された光軸センサと位置センサを備えており、
制御手段が、前記ビーム位置検出手段の検出結果に基づ
いて前記一方のミラーの駆動量を制御するとともに、前
記ビーム位置検出手段の検出結果と前記一方のミラーの
前記駆動量に基づいて前記2枚のミラーのうちの他方の
駆動量を制御するように構成されていてもよい。
【0019】X線照明系が、X線のビーム断面の一方向
における集光と他方向における拡大を実行するように構
成されているとよい。
【0020】X線照明系が、X線による走査照明を行な
うように構成されていてもよい。
【0021】また、少なくとも2枚のミラーを備えたX
線照明系と、前記2枚のミラーをそれぞれ駆動する駆動
手段と、前記X線照明系によって照射されたX線のX線
強度分布を有効ビーム断面の外側で検出するX線強度分
布検出手段と、該X線強度分布検出手段の検出結果に基
づいて前記駆動手段による各ミラーの駆動量を制御する
制御手段を有することを特徴とするX線光学装置でもよ
い。
【0022】2枚のミラーの少なくとも一方に位置セン
サが配設されており、制御手段が、X線強度分布検出手
段の検出結果と前記位置センサの検出結果に基づいて各
ミラーの駆動量を制御するように構成されていてもよ
い。
【0023】本発明のX線露光装置は、少なくとも2枚
のミラーを備えたX線照明系と、前記2枚のミラーをそ
れぞれ駆動する駆動手段と、前記X線照明系におけるX
線の傾きと入射位置の少なくとも一方を検出するビーム
位置検出手段と、該ビーム位置検出手段の検出結果に基
づいて前記駆動手段による各ミラーの駆動量を制御する
制御手段を有し、前記2枚のミラーを介した前記X線に
よって所定の対象が露光されることを特徴とする。
【0024】X線照明系が、X線のビーム断面の一方向
における集光と他方向における拡大を実行するように構
成されているとよい。
【0025】X線照明系が、X線による所定の対象の走
査露光を行なうように構成されていてもよい。
【0026】また、少なくとも2枚のミラーを備えたX
線照明系と、前記2枚のミラーをそれぞれ駆動する駆動
手段と、前記X線照明系によって照射されたX線のX線
強度分布を有効ビーム断面の外側で検出するX線強度分
布検出手段と、該X線強度分布検出手段の検出結果に基
づいて各ミラーの駆動量を制御する制御手段を有し、前
記2枚のミラーを介した前記X線によって所定の対象が
露光されることを特徴とするX線露光装置でもよい。
【0027】本発明の半導体デバイス製造方法は、少な
くとも2枚のミラーを備えたX線照明系におけるX線の
傾きと入射位置の少なくとも一方を検出する工程と、そ
の検出結果に基づいて各ミラーを駆動する工程と、前記
2枚のミラーを介した前記X線によるパターンの基板へ
の焼き付け露光を行なう工程と、焼き付けられたパター
ンを用いてデバイスを製造する工程を有することを特徴
とする。
【0028】また、少なくとも2枚のミラーを備えたX
線照明系によって照射されるX線のX線強度分布を有効
ビーム断面の外側で検出する工程と、その検出結果に基
づいて各ミラーを駆動する工程と、前記2枚のミラーを
介した前記X線にるパターンの基板への焼き付け露光を
行なう工程と、焼き付けられたパターンを用いてデバイ
スを製造する工程を有することを特徴とする半導体デバ
イス製造方法でもよい。
【0029】
【作用】少なくとも2枚のミラーを用いてX線の集光お
よび拡大または走査を行なうX線照明系においては、各
ミラーに対するX線の傾きや入射位置の変動によってX
線強度分布が変化し、均一な露光を行なうことができな
い。そこで、X線の傾きや入射位置を検出するための光
軸センサや位置センサ等のビーム位置検出手段あるいは
X線の有効ビーム断面の外側でX線強度分布を検出する
X線強度分布検出手段を配設し、その検出結果に基づい
て各ミラーの位置や姿勢を変化させることで、露光画角
内のX線強度分布を一定に保つ。
【0030】これによって、ウエハ等基板の露光むらを
防ぎ、パターンの転写精度を大幅に向上できる。
【0031】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。
【0032】図1は第1実施例によるX線露光装置のX
線光学装置を示す。荷電粒子蓄積リング等の光源1から
発生されるX線(SR光)は、荷電粒子蓄積リング等の
軌道に垂直な方向(Y軸方向)に厚みの薄いシートビー
ムとして発光点から引き出されるため、ミラーである拡
大ミラー2aによってY軸方向に拡大する。また、拡大
ミラー2aの上流側には、X軸方向に湾曲する凹面状の
ミラーである集光ミラー2bが配設され、前記X線をX
軸方向に集光して強度を高くしたうえで拡大ミラー2a
に入射させるように構成されている。
【0033】このように拡大ミラー2aと集光ミラー2
bを有するX線照明系によって集光、拡大された拡大ビ
ームL1 は、ベリリウム窓3を通って露光室に導入さ
れ、原版であるマスクM1 を経て図示しないウエハステ
ージ等の基板保持手段に保持された基板であるウエハを
露光する。光源1から露光室のベリリウム窓3に到るま
でのビームダクト等は、X線の減衰を防ぐために超高真
空の雰囲気に制御され、また、露光室内も、ヘリウムガ
ス等の減圧雰囲気に制御される。
【0034】拡大ミラー2aは、円筒状に湾曲した反射
面を有するシリンドリカルミラーであって、図示しない
真空室内に懸下されている。X線のゆらぎ等によって拡
大ミラー2aに対するX線の入射位置や傾きが変化する
と、拡大ビームL1 のX線強度分布が大きく変動し、露
光画角内に著しい強度むらが発生して均一な露光を行な
うことができない。そこで、拡大ミラー2aの位置や姿
勢を変化させる駆動手段であるアクチュエータ4aを設
けるとともに、拡大ミラー2aに対するX線の相対的位
置ずれを検出するビーム位置検出手段であるビーム位置
検出装置5aを拡大ミラー2aと一体的に配設し、ビー
ム位置検出装置5aの出力(検出結果)を制御手段であ
るコントローラ6に導入してアクチュエータ4aの駆動
量を制御するように構成する。
【0035】拡大ミラー2aと同様に、集光ミラー2b
も真空室内に配設されており、駆動手段であるアクチュ
エータ4bによって支持されている。X線のゆらぎ等に
よって集光ミラー2bに対するX線の入射位置や傾きが
変化すると、必要な集光力を得ることができず、拡大ビ
ームL1 のX線強度分布が著しく変動し、均一な露光を
行なうことができない。そこで、集光ミラー2bの位置
や姿勢を変化させるアクチュエータ4bを設けるととも
に、集光ミラー2bに対するX線の相対的位置ずれを検
出するビーム位置検出手段であるビーム位置検出装置5
bを集光ミラー2bと一体的に配設し、ビーム位置検出
装置5bの出力(検出結果)をコントローラ6に導入し
てアクチュエータ4bの駆動量を制御する。
【0036】拡大ミラー2aのビーム位置検出装置5a
と集光ミラー2bのビーム位置検出装置5bは同一構成
を有するもので、それぞれ、X線のX軸方向の入射位置
とωX、ωY方向の入射角度(光軸の傾き)を検出する
光軸センサ11a,11bと、X線のY軸方向の入射位
置とωZ方向の傾斜角度(光軸のまわりの傾き)を検出
する位置センサ12a,12bからなる。
【0037】光軸センサ11a,11bはそれぞれ、図
2に示すように、筒状の枠体10aと、その一端に固着
されたピンホール10bと、枠体10aの他端に保持さ
れたX線エリアセンサ10cを有し、ピンホール10b
を通ったX線をX線エリアセンサ10c上のスポットと
して感知する。X線の光軸が傾くと、X線エリアセンサ
10c上のスポットの位置が変動する。このようなスポ
ット位置の変動量を計測して、該変動量と、ピンホール
10bとX線エリアセンサ10c間の距離から、X線の
光軸のωX、ωY方向の傾きを算出し、これらのデータ
を用いて、拡大ミラー2aや集光ミラー2bに対するX
線のX軸方向の入射位置とωX、ωY、方向の入射角度
の変化を求める。
【0038】位置センサ12a,12bはそれぞれ、図
3に示すように、拡大ミラー2a、集光ミラー2bと一
体である支持体10dと、これに支持された第1ないし
第3のX線強度センサ10e〜10gを有し、第1、第
2のX線強度センサ10e,10fはX軸方向に直列に
配列され、第2、第3のX線強度センサ10f,10g
はY軸方向に直列に配列されている。第1、第2のX線
強度センサ10e,10fの出力の比からシートビーム
状のX線の光軸まわり(ωZ方向)の入射角度を検出
し、第2、第3のX線強度センサ10f,10gの出力
の和と差を比較して、X線のY軸方向の入射位置を検出
する。
【0039】このように、拡大ミラー2aと集光ミラー
2bのそれぞれにX線のX軸方向、Y軸方向の入射位置
とωX、ωY、ωZ方向の入射角度を検出するビーム位
置検出装置5a,5bを設け、これらの出力に基づいて
拡大ミラー2aと集光ミラー2bのアクチュエータ4
a,4bの駆動量を制御することで、拡大ミラー2a、
集光ミラー2bとこれらに入射するX線の間の相対的位
置ずれを回避する。
【0040】拡大ミラー2aによって厚さ方向(Y軸方
向)に拡大され、しかも集光ミラー2bによって高強度
に集光された拡大ビームL1 のX線強度分布を常に一定
に保つことにより、均一な一括露光を短時間で行なうこ
とが可能となる。これによって、X線露光装置の転写精
度を向上させ、かつ、スループットを大幅に改善でき
る。
【0041】図4は第1実施例の一変形例を示す。これ
は、集光ミラー2bのみにビーム位置検出装置5bを配
設し、拡大ミラー2aのビーム位置検出装置5aを省略
したものである。拡大ミラー2aに対するX線の入射位
置と傾き等については、集光ミラー2bのアクチュエー
タ4bの駆動量とビーム位置検出装置5bの出力に基づ
いてコントローラ6において算出する。特に、拡大ミラ
ー2aのアクチュエータ4aが、X線のY軸方向の入射
位置のみを制御するように構成されている場合は、この
ように集光ミラー2bのビーム位置検出装置5bの検出
データを利用することでX線光学装置の構成を簡略化す
るとよい。
【0042】図5は第2実施例によるX線光学装置を示
す。第1実施例と同様に、荷電粒子蓄積リング等の光源
21から発生されるX線は、荷電粒子蓄積リング等の軌
道に垂直な方向(Y軸方向)に厚みの小さいシートビー
ムとして発光点から引き出されるため、ミラーである拡
大ミラー22aによってY軸方向に拡大する。また、拡
大ミラー22aの上流側には、X軸方向に湾曲する凹面
状のミラーである集光ミラー22bが配設され、前記X
線をX軸方向に集光して強度を高くしたうえで拡大ミラ
ー22aに入射させるように構成されている。
【0043】このように集光ミラー22bによって集光
され拡大ミラー22aによって拡大された拡大ビームL
2 は、ベリリウム窓23を通って露光室に導入され、マ
スクM2 を経て図示しないウエハを露光する。光源21
から露光室のベリリウム窓23に到るまでのビームダク
ト等は、X線の減衰を防ぐために超高真空の雰囲気に制
御され、また、露光室内も、ヘリウムガス等の減圧雰囲
気に制御される。
【0044】拡大ミラー22aは、円筒状に湾曲した反
射面を有するシリンドリカルミラーであって、図示しな
い真空室内に懸下されている。X線のゆらぎ等によって
拡大ミラー22aに対するX線の入射位置や入射角度が
変化すると、拡大ビームL2のX線強度分布が大きく変
動し、露光画角内に著しい強度むらが発生して均一な露
光を行なうことができない。そこで、拡大ミラー22a
の位置や姿勢を変化させる駆動手段であるアクチュエー
タ24aを設けるとともに、少なくとも4個のX線強度
センサを有するX線強度分布検出手段であるX線強度分
布センサ25の出力に基づいて拡大ミラー22aに対す
るX線の相対的位置ずれを検出してアクチュエータ24
aの駆動量を制御する制御手段であるコントローラ26
を設ける。
【0045】拡大ミラー22aと同様に、集光ミラー2
2bも真空室内に配設されており、駆動手段であるアク
チュエータ24bによって支持されている。X線のゆら
ぎ等によって集光ミラー22bに対するX線の入射位置
や入射角度が変化すると、必要な集光力を得ることがで
きず、拡大ビームL2 のX線強度分布が著しく変動し、
均一な露光を行なうことができない。そこで、集光ミラ
ー22bの位置や姿勢を変化させる駆動手段であるアク
チュエータ24bを設けるとともに、前記X線強度分布
センサ25の出力に基づいて集光ミラー22bに対する
X線の相対的位置ずれを検出してコントローラ26に導
入し、アクチュエータ24bの駆動量を制御する。
【0046】X線強度分布センサ25は、図6に拡大し
て示すように、マスクM2 に照射される拡大ビームL2
の有効ビーム断面である露光画角を確定するための可変
アパーチャ27の上流側に配設される開口部材30と、
その開口30aの周縁に配設された8個のX線強度セン
サ31a〜31hによって構成される。開口部材30の
開口30aは方形であり、X線強度センサ31a,31
c,31e,31gは開口30aの四隅に配設され、残
りのX線強度センサ31b,31d,31f,31hは
開口30aの各辺の中央に配設される。なお、X線強度
センサの数は少なくとも4個あればよい。すなわち、8
個に限らず、例えば、開口30aの四辺に配設されるX
線強度センサ31b,31d,31f,31h等を省略
することもできる。
【0047】集光ミラー22bによってX軸方向に集光
され、拡大ミラー22aによってY軸方向に拡大された
拡大ビームL2 のX線強度分布は、拡大ミラー22aや
集光ミラー22bに対する入射位置や入射角度の変化に
伴なって、特にマスクM2 の四辺において特徴的な変化
が観察される。図7の(a)は、集光ミラー22bとX
線の相対的位置(傾き)が+△ωXだけずれたときのX
線強度分布をマスクM2 の表面において計測したもので
あるが、このグラフから解るように、全体的にY軸方向
逆向き(−の方向)にX線強度が低下しており、また、
X軸方向の両端では局部的なX線強度の減少が観察され
る。
【0048】図7の(b)は、これとは逆に集光ミラー
22bとX線の相対的位置(傾き)が−△ωXだけずれ
たときのデータであるが、この場合は、全体的にY軸方
向(+の方向)にX線強度が低下しており、また、X軸
方向の両端では局部的なX線強度の増加が観察される。
【0049】このように露光画角の周縁に沿って配設さ
れた8個のX線強度センサ31a〜31hの出力の増減
のパターンから、集光ミラー22bや拡大ミラー22a
に対するX線の相対的位置ずれがX、Y、ωX、ωY、
ωZ方向のうちのいずれであるかを判別することができ
る。具体的に説明すると、X線強度センサ31a〜31
hの出力Ia〜Ihを図示しない演算手段に導入し、こ
れらを以下の式によって比較する。 {(Ia+Ic)−(Ie+Ig)}/{(Ia+Ic)+(Ie+Ig)} ・・・・・・ {(Ia+Ig)−(Ic+Ie)}/{(Ia+Ig)+(Ic+Ie)} ・・・・・・ {(Ia+Ie)−(Ic+Ig)}/{(Ia+Ie)+(Ic+Ig)} ・・・・・・ 辺ac:(Ia−Ib)/(Ia+Ib),(Ib−Ic)/(Ib+Ic) ・・・・・・ 辺ce:(Ic−Id)/(Ic+Id),(Id−Ie)/(Id+Ie) ・・・・・・ 辺eg:(Ie−If)/(Ie+If),(If−Ig)/(If+Ig) ・・・・・・ 辺ga:(Ig−Ih)/(Ig+Ih),(Ih−Ia)/(Ih+Ia) ・・・・・・ 例えば、集光ミラー22bが+△ωXにずれた場合は、 ・・・{(Ia+Ic)−(Ie+Ig)}/{(Ia+Ic)+(Ie+I g)}>0 ・・・{(Ia+Ig)−(Ic+Ie)}/{(Ia+Ig)+(Ic+I e)}≒0 ・・・{(Ia+Ie)−(Ic+Ig)}/{(Ia+Ie)+(Ic+I g)}≒0 ・・・(Ia−Ib)/(Ia+Ib)<0、(Ib−Ic)/(Ib+Ic )>0 ・・・(Ic−Id)/(Ic+Id)>0、(Id−Ie)/(Id+Ie )>0 ・・・(Ie−If)/(Ie+If)<0、(If−Ig)/(If+Ig )>0 ・・・(Ig−Ih)/(Ig+Ih)<0、(Ih−Ia)/(Ih+Ia )<0 となる。これらの式の組み合わせによりX線強度分布の
ずれが集光ミラー22bの+△ωX方向の相対的位置ず
れであることを検出し、これらの式全てが0になるよう
にアクチュエータ24bの駆動量を算出する。このよう
にして集光ミラー22bの位置や姿勢を調整する。
【0050】拡大ミラー22aによって厚さ方向(Y軸
方向)に拡大され、しかも集光ミラー22bによって高
強度に集光された拡大ビームL2 のX線強度分布を常に
一定に保つことにより、均一な一括露光を短時間で行な
うことが可能となる。これによって、X線露光装置の転
写精度を向上させ、スループットを大幅に改善できる。
【0051】加えて、マスクM2 に入射する直前の拡大
ビームL2 のX線強度分布を直接計測するものであるた
め、ウエハの露光面におけるX線強度分布を均一にする
うえでより高精度な制御を行なうことができるという特
筆すべき長所がある。
【0052】また、集光ミラーや拡大ミラーに光軸セン
サや位置センサを設ける場合に比べて、各ミラー近傍の
構成が簡単であるという利点もある。
【0053】図8は第2実施例の一変形例を示す。これ
は、集光ミラー22bに3個のX線強度センサからなる
位置センサ28を付加して、これによって、集光ミラー
22bに対するX線のY軸方向とωZ方向の相対的位置
ずれを検出するように構成したものである。X線強度分
布センサ25によって算出する相対的位置ずれはX軸方
向、ωX、ωY方向の3個ですむため、演算手段のアル
ゴリズムが単純になる。従って処理時間を短縮できると
いう長所がある。
【0054】図9は第3実施例を示すもので、これは、
第1、第2実施例と同様に2枚のミラー42a,42b
を用いたX線光学装置である。光源41から発生された
X線L3 を、第1のミラーである集光ミラー42bによ
ってX軸方向に集光し、第2のミラーである走査ミラー
42aを図示しない揺動機構によって揺動させること
で、Y軸方向に走査し、マスクM3 を経て図示しない基
板であるウエハの露光画角全面を走査露光する。
【0055】駆動手段であるアクチュエータ44bは、
集光ミラー42bの位置と姿勢を変化させることができ
る。また、駆動手段であるアクチュエータ44aは、走
査ミラー42aの位置と姿勢を変化させることができ
る。
【0056】光軸センサ51bと位置センサ52bから
なるビーム位置検出装置55bは、集光ミラー42bに
固定され、第1、第2実施例と同様にX線L3 の強度中
心位置と光軸の傾きをそれぞれ検出する。走査ミラー4
2aにも、同様に光軸センサ51aと位置センサ52a
からなるビーム位置検出装置45aが固定されている。
【0057】コントローラ46は、走査ミラー42aと
集光ミラー42bのそれぞれのビーム位置検出装置45
a,45bの出力(検出結果)に基づいて、各アクチュ
エータ44a,44bの駆動量を制御し、マスクM3
よびウエハ上のX線強度分布を一定に保つ。
【0058】マスクM3 およびウエハは、ヘリウムガス
等の減圧雰囲気に制御された露光室内に配設され、走査
ミラー42aによって走査されるX線L3 は、ベリリウ
ム窓43を経て露光室内に導入される。
【0059】各ビーム位置検出装置45aによって、X
線L3 のX軸方向、Y軸方向、ωX軸方向、ωY軸方
向、ωZ軸方向の位置変動が検出できる。これらの計測
値はコントローラ46に取り込まれ走査ミラー42aの
アクチュエータ44aの各軸方向の駆動量を算出し、走
査ミラー42aの位置、姿勢を制御する。
【0060】集光ミラー42bもX線L3 に対して所定
の位置、姿勢に制御されていなくてはならない。そのた
めに走査ミラー42aと同様に位置センサ52bと光軸
センサ51bの出力をコントローラ46に取り込みアク
チュエータ44bの各軸の駆動量を算出し、集光ミラー
42bの位置、姿勢を制御する。
【0061】なお、走査ミラー42aの走査露光時の揺
動中心がX線L3 に対して所定の位置および姿勢になる
ように制御しなければならない。このため、前述の揺動
機構はアクチュエータ44aの上に設置されている。す
なわち、走査ミラー42aのアクチュエータ44aの駆
動量は、揺動機構による走査ミラー42aの揺動中心が
X線L3 に対して所定の位置と姿勢になるような値であ
る。
【0062】以上説明したように、各ミラーに位置セン
サと光軸センサを設けることによって、極めて高精度に
ミラーとX線の位置合わせが可能となる。
【0063】図10は第3実施例の一変形例を示すもの
で、走査ミラー42aのアクチュエータ44aを、集光
ミラー42bに固定された光軸センサ51bと位置セン
サ52bからなるビーム位置検出装置45bの出力と、
集光ミラー42bのアクチュエータ44bの駆動量に基
づいて制御するように構成されている。
【0064】走査ミラー42aのビーム位置検出装置4
5aを省略することで、揺動機構を含む走査ミラー42
aの駆動部を簡略化できるという利点を有する。
【0065】次に上記説明したX線露光装置を利用した
半導体デバイスの製造方法の実施例を説明する。図11
は半導体デバイス(ICやLSI等の半導体チップ、あ
るいは液晶パネルやCCD等)の製造フローを示す。ス
テップ1(回路設計)では半導体デバイスの回路設計を
行なう。ステップ2(マスク製作)では設計した回路パ
ターンを形成したマスクを製作する。ステップ3(ウエ
ハ製造)ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造す
る。ステップ4(ウエハプロセス)は前工程と呼ばれ、
上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技
術によってウエハ上に実際の回路を形成する。ステップ
5(組立)は後工程と呼ばれ、ステップ4によって作製
されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、
アッセンブリ工程(ダイシング、ボンディング)、パッ
ケージング工程(チップ封入)等の工程を含む。ステッ
プ6(検査)ではステップ5で作製された半導体デバイ
スの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。
こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出
荷(ステップ7)される。
【0066】図12は上記ウエハプロセスの詳細なフロ
ーを示す。ステップ11(酸化)ではウエハの表面を酸
化させる。ステップ12(CVD)ではウエハ表面に絶
縁膜を形成する。ステップ13(電極形成)ではウエハ
上に電極を蒸着によって形成する。ステップ14(イオ
ン打込み)ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ1
5(レジスト処理)ではウエハに感光剤を塗布する。ス
テップ16(露光)では上記説明した露光装置によって
マスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステッ
プ17(現像)では露光したウエハを現像する。ステッ
プ18(エッチング)では現像したレジスト像以外の部
分を削り取る。ステップ19(レジスト剥離)ではエッ
チングが済んで不要となったレジストを取り除く。これ
らのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上
に多重に回路パターンが形成される。このような製造方
法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度の半導
体デバイスを製造することができる。
【0067】
【発明の効果】本発明は上述のように構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。
【0068】少なくとも2枚のミラーを経てマスク等原
版に照射されるX線のX線強度分布を均一に保ち、X線
露光装置の転写精度や生産性を大きく向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例によるX線露光装置のX線光学装置
を示す模式図である。
【図2】図1の装置の光軸センサを示す斜視図である。
【図3】図1の装置の位置センサを示す立面図である。
【図4】第1実施例の一変形例を示す模式図である。
【図5】第2実施例によるX線光学装置を示す模式図で
ある。
【図6】図5の装置のX線強度分布センサを拡大して示
す拡大図である。
【図7】拡大ビームのX線強度分布の実測値を示すもの
である。
【図8】第2実施例の一変形例を示す模式図である。
【図9】第3実施例によるX線光学装置を示す模式図で
ある。
【図10】第3実施例の一変形例を示す模式図である。
【図11】半導体製造工程を示すフローチャートであ
る。
【図12】ウエハプロセスを示すフローチャートであ
る。
【図13】一従来例を示す模式図である。
【図14】別の従来例を示す模式図である。
【符号の説明】
1,21,41 光源 2a,22a,42a 拡大ミラー 2b,22b,42b 集光ミラー 4a,4b,24a,24b,44a,44b アク
チュエータ 5a,5b,45a,45b ビーム位置検出装置 6,26,46 コントローラ 11a,11b,51a,51b 光軸センサ 12a,12b,28,52a,52b 位置センサ 25 X線強度分布センサ

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも2枚のミラーを備えたX線照
    明系と、前記2枚のミラーをそれぞれ駆動する駆動手段
    と、前記X線照明系におけるX線の傾きと入射位置の少
    なくとも一方を検出するビーム位置検出手段と、該ビー
    ム位置検出手段の検出結果に基づいて前記駆動手段によ
    る各ミラーの駆動量を制御する制御手段を有することを
    特徴とするX線光学装置。
  2. 【請求項2】 駆動手段が、各ミラーの位置と姿勢を変
    化させるように構成されていることを特徴とする請求項
    1記載のX線光学装置。
  3. 【請求項3】 ビーム位置検出手段が、2枚のミラーの
    それぞれに配設された光軸センサと位置センサを備えて
    いることを特徴とする請求項1または2記載のX線光学
    装置。
  4. 【請求項4】 ビーム位置検出手段が、2枚のミラーの
    一方に配設された光軸センサと位置センサを備えてお
    り、制御手段が、前記ビーム位置検出手段の検出結果に
    基づいて前記一方のミラーの駆動量を制御するととも
    に、前記ビーム位置検出手段の検出結果と前記一方のミ
    ラーの前記駆動量に基づいて前記2枚のミラーのうちの
    他方の駆動量を制御するように構成されていることを特
    徴とする請求項1または2記載のX線光学装置。
  5. 【請求項5】 X線照明系が、X線のビーム断面の一方
    向における集光と他方向における拡大を実行するように
    構成されていることを特徴とする請求項1ないし4いず
    れか1項記載のX線光学装置。
  6. 【請求項6】 X線照明系が、X線による走査照明を行
    なうように構成されていることを特徴とする請求項1な
    いし4いずれか1項記載のX線光学装置。
  7. 【請求項7】 少なくとも2枚のミラーを備えたX線照
    明系と、前記2枚のミラーをそれぞれ駆動する駆動手段
    と、前記X線照明系によって照射されたX線のX線強度
    分布を有効ビーム断面の外側で検出するX線強度分布検
    出手段と、該X線強度分布検出手段の検出結果に基づい
    て前記駆動手段による各ミラーの駆動量を制御する制御
    手段を有することを特徴とするX線光学装置。
  8. 【請求項8】 駆動手段が、各ミラーの位置と姿勢を変
    化させるように構成されていることを特徴とする請求項
    7記載のX線光学装置。
  9. 【請求項9】 2枚のミラーの少なくとも一方に位置セ
    ンサが配設されており、制御手段が、X線強度分布検出
    手段の検出結果と前記位置センサの検出結果に基づいて
    各ミラーの駆動量を制御するように構成されていること
    を特徴とする請求項7または8記載のX線光学装置。
  10. 【請求項10】 少なくとも2枚のミラーを備えたX線
    照明系と、前記2枚のミラーをそれぞれ駆動する駆動手
    段と、前記X線照明系におけるX線の傾きと入射位置の
    少なくとも一方を検出するビーム位置検出手段と、該ビ
    ーム位置検出手段の検出結果に基づいて前記駆動手段に
    よる各ミラーの駆動量を制御する制御手段を有し、前記
    2枚のミラーを介した前記X線によって所定の対象が露
    光されることを特徴とするX線露光装置。
  11. 【請求項11】 X線照明系が、X線のビーム断面の一
    方向における集光と他方向における拡大を実行するよう
    に構成されていることを特徴とする請求項10記載のX
    線露光装置。
  12. 【請求項12】 X線照明系が、X線による所定の対象
    の走査露光を行なうように構成されていることを特徴と
    する請求項10記載のX線露光装置。
  13. 【請求項13】 少なくとも2枚のミラーを備えたX線
    照明系と、前記2枚のミラーをそれぞれ駆動する駆動手
    段と、前記X線照明系によって照射されたX線のX線強
    度分布を有効ビーム断面の外側で検出するX線強度分布
    検出手段と、該X線強度分布検出手段の検出結果に基づ
    いて前記駆動手段による各ミラーの駆動量を制御する制
    御手段を有し、前記2枚のミラーを介した前記X線によ
    って所定の対象が露光されることを特徴とするX線露光
    装置。
  14. 【請求項14】 少なくとも2枚のミラーを備えたX線
    照明系におけるX線の傾きと入射位置の少なくとも一方
    を検出する工程と、その検出結果に基づいて各ミラーを
    駆動する工程と、前記2枚のミラーを介した前記X線に
    よるパターンの基板への焼き付け露光を行なう工程と、
    焼き付けられたパターンを用いてデバイスを製造する工
    程を有することを特徴とする半導体デバイス製造方法。
  15. 【請求項15】 少なくとも2枚のミラーを備えたX線
    照明系によって照射されるX線のX線強度分布を有効ビ
    ーム断面の外側で検出する工程と、その検出結果に基づ
    いて各ミラーを駆動する工程と、前記2枚のミラーを介
    した前記X線にるパターンの基板への焼き付け露光を行
    なう工程と、焼き付けられたパターンを用いてデバイス
    を製造する工程を有することを特徴とする半導体デバイ
    ス製造方法。
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