JPS63236321A

JPS63236321A - Ｘ線露光装置

Info

Publication number: JPS63236321A
Application number: JP62070719A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Okamura; 茂岡村
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1987-03-25
Filing date: 1987-03-25
Publication date: 1988-10-03

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔概要〕第１の反射光学系により、シンクロトロン放射光の一部
を用いマスクを照射露光し、更にこれとは別に、放射光
入射中心軸と僅かに傾いた軸を対称軸とした、第１の反
射光学系と１８０°回転対称の第２の反射光学系で、放
射光の他の一部を用いマスクを照射露光ことにより、反
射角変化による露光量変化を補正し、露光の均一性を増
加するＸ線露光装置。

〔産業上の利用分野〕

本発明はシンクロトロン放射光（Ｓｙｎｃｈｒｏｔｒｏ
ｎＲａｄｉａｔｉｏｎ）によるＸ線露光装置に係わり、
詳しくは露光の均一性を増加する方法を備えたＸ線露光
装置に関する。

光速に近い速さの電子が円軌道のような加速度を受ける
運動を行うとき、円軌道の切線方向に赤外線からＸ線に
至る広範囲の波長領域にまたがる連続電磁波を放出する
。これがシンクロトロン放射光である。

一方、軟Ｘ線を用いるリソグラフィによれば、紫外線露
光におけるような回折の影響や、電子線露光におけるよ
うなレジスト中に入射した電子の散乱に基づく問題が少
なく、高解像度を得ることが出来る。しかし、電子線励
起型Ｘ線源では、光束が発敗し且つ低輝度であるため、
スループットが低く実用が困難であった。

このシンクロトロン放射光、即ち放射光中の軟Ｘ線を利
用すると、その強度が強く、安定で、指向性もよいため
、リソグラフィ用線源として最適である。

然しなから、電子蓄積リング中を周回する電子より放射
される光は接線方向にのみ放射されるので、この放射光
の上下方向の拡がりは、ｌ　ｍｒａｄ程度の拡がりとな
る。そのため水平方向に薄く広がった帯状の光束が得ら
れるだけで、２次元的な拡がりをもつマスクパターンを
一括転写することが出来ない欠点がある。

このため、光路中に反射鏡を設け、この反射鏡を微小揺
動させて帯状の放射光を鉛直方向に往復走査すると云う
手段が考えられている。この帯状の放射光光束の大きさ
は、反射鏡位置で大兄、高さ５ｍｍ、幅５０ｍｍ程度で
ある。

このとき、放射光が反射鏡へ入射する角度は迎角（入射
角の余角）が１．５６以下の浅い角度でなければ、充分
な反射率が得られない。また、この範囲内であっても、
迎角の僅かな変化によって反射される放射光の強度、波
長が変わり、必要とする露光領域が均一な露光が出来な
いと云う問題がある。露光が均一であることは、微細加
工に対しては重要な条件であるため、この点の改善が夙
に望まれている。

〔従来の技術〕

第３図は従来例におけるＸ線露光装置を説明するだめの
模式図で、（ａ）は露光装置斜視図、（ｂ）は露光領域
図である。

第３図（ａ）において、放射光１は図示する線を光束の
中心光とし、その入射方向は水平なＺ・１−２・２方向
で、その拡がりは反射光学系に入射する前は、スリット
で輝度分布の不均一な部分をカットして高さ方向に約５
ｍｍ、横方向に約５０ｍｍ程度である。この放射光ｌが
図の左側より第１反射鏡（平面鏡）２の下面に入射され
る。この第１反射鏡２はＺ・１−Ｚ・２方向に垂直な水
平軸Ｘ・１−Ｘ・２を軸として微小角度回転し得るもの
で、この第１反射鏡２への放射光１の入射状況はこの図
の左上に示す如くである。

第１反射鏡２に迎角θ（θ＝　ｌ　４　ｍｒａｄ　）で
入射し、反射された放射光１は円筒面を鏡面とする第２
反射鏡（トロイダル鏡）３に同程度の微小迎角で入射し
反射され、反射光６−１となってＸ線用のマスク４の面
上に、横に細長い第１の露光スポットＰＡの領域を形成
する。これによりマスク４の後方に設置された半導体ウ
ェーハ等の基板５に、マスクのパターンが転写される。

第２反射鏡３をトロイダル鏡とするのは、水平方向に発
散する放射光を絞るためである。

ついで、第１反射鏡２が矢印の方向に微小回転して点線
で示す位置に来ると、この第１反射鏡２における迎角は
θ＋Δθとなり、点線で示す反射光として出射される。

この反射放射光は更に第２反射鏡３で反射されて反射光
６−２としてマスク４に第２の露光スポットＰ、を形成
する。

従って、マスク面走査のため第１反射鏡２が矢印の方向
に回転すると、露光スポットは、第１の露光スポットＰ
Ａより第２の露光スポットＰＲと形を変えながら矢印の
方向に移動する。　尚、電子蓄積リングから取り出した
放射光中には強いγ線を含んでいて、これが直進してい
るので、放射光の入゛射方向Ｚ・１−Ｚ・２方向を中心
とする横に細長い領域は避けて露光領域を形成するよう
にする。

第３図（ｂ）において、第１の露光スポットＰＡは上に
曲がった円弧状形状で横幅約８０ｍｍ、縦幅約５ｍｍで
ある。第２の露光スポットＰ８も第１の露光スポットＰ
Ａと同じように上に曲がった円弧状で、縦幅も約５ｍｍ
位であるが１、その横幅は約４５ｍｍと狭くなる。

第１反射鏡２の回転により、露光スポットは矢印で示す
ように下から上に移動し、第１露光スポツトＰＡと第２
Ｒ光スポツトＰＢに挾まれた領域が露光領域８となる。

第１の露光スポットＰＡは浅い迎角側における反射光な
ので、第２の露光スポットＰＲよりも、より多くの短波
長放射光を含み、そのため放射光強度も約１０〜２０％
大となる。このため、この露光領域８において、下方で
露光強度が大で、上方では小と云う露光量むらを生ずる
。微細加工においては、露光量むらはパターン寸法のむ
らの原因となるため、照射露光量は極力均一化する必要
がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

露光スポットでマスク面を走査するため反射鏡を回転す
ると、反射鏡に入射する放射光が浅い迎角のときは、露
光強度大で、大きい迎角のときは小になると云う露光量
むらがある。この露光量むらをなくする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点の解決は、シンクロトロン放射光なる放射光
を用いて、基板上にマスクのパターンを投影露光する装
置において、前記放射光の一部の第１ブロックの放射光
を受光し、この受光した放射光を反射鏡の入射角度を変
化させて偏向し、マスク上のパターンを照射走査する第
１反射光学系を有し、前記放射光の入射中心軸方向に対
し微小角度傾けた方向を回転対称軸とする、前記第１反
射光学系と１８０°回転対称の第２反射光学系を有し、
該第２反射光学系に、前記放射光の他の一部の第２ブロ
ックの放射光を受光し、この受光した放射光を反射鏡の
入射角度を変化させて偏向し、マスク上のパターンを照
射走査する本発明によるＸ線露光装置により達成される
。

〔作用〕

放射光の一部を第１反射光学系で受光し、この第１反射
光学系による露光領域を形成すると同時に、放射光入射
方向より僅かに傾けた軸を回転対称軸とした第１反射光
学系と１８０６回転対称の第２反射光学系に、放射光の
別の一部を受光し、この第２反射光学系による露光領域
を、前記第１反射光学系による露光領域と重ねて形成す
るもので、第１反射光学系で形成される露光強度分布と
、第２反射光学系で形成されるそれは丁度逆になるため
、露光強度むらが打ち消され均一な露光を得ることが出
来る。

（実施例〕第１図は本発明におけるＸｖＡ露光装置を説明するため
の模式図で、（ａ）は露光装置斜視図、（ｂ）は露光領
域図である。

第１図（ａ）において、第１反射鏡２と第２反射鏡３で
構成される第１反射光学系１０の作用は、従来例におけ
る反射光学系の作用と殆ど同じである。

この図において、その中心光の入射方向が水平なＺ・１
−Ｚ・２方向である放射光１の光束の右（放射光進行方
向より見て）半分の第１ブロックの放射光即ち右側放射
光１−１を第１反射鏡（平面鏡）２の下面で受光する。

この第１反射鏡２はＺ・１−Ｚ・２方向に垂直な水平軸
Ｘ−１−Ｘ・２を軸として微小角度回転し得るもので、
この第１反射鏡２への右側放射光１−１は微小迎角で入
射し、反射された放射光は円筒面を鏡面とする第２反射
鏡（トロイダル鏡）３に同程度の微小迎角で入射し反射
され、反射光６−１となってマスク４の面上に横に細長
い、右側放射光の第１の露光スポットＰＡを形成する。

第２反射鏡３においては、下向きに入射する放射光束を
上方に反射するだけでなく、僅かに左方向に偏向させる
。

これによりマスク４の後方に設置された半導体ウェー八
等の基板５に、マスクのパターンが転写される。

ついで、第１反射鏡２が矢印の方向に微小回転すると、
第１反射鏡２を出た反射光は点線で示す反射光として出
射される。この反射放射光は更に第２反射鏡３で反射さ
れて反射光６−２としてマスク４に投射され、右側放射
光の第２の露光スポットＰｇを形成する。

右側放射光の第１の露光スポットＰＡが右側放射光の第
２の露光スポットＰＲよりも横方向への拡がりが大きく
、又露光強度が大であることは従来例と同様である。

ついで、放射光１の光束の左半分である第２ブロックの
放射光即ち左側放射光１−２に対しては、第１反射光学
系と同じ構成である、第３反射鏡１２と第４反射鏡１３
で構成された第２反射光学系２０を用いて反射偏向する
。第２反射光学系２０は第１反射光学系１０に対して次
のように設置される。

放射光１の光束の中心軸方向であるＺ・１−Ｚ・２方向
に対し微小角度δだけ下方に傾いたＷ・１−Ｗ・２軸を
回転対称軸とする、前記の第１反射光学系１０と１８０
６回転対称に第２反射光学系２０を設置する。尚、Ｗ・
１−Ｗ・２軸は第１反射鏡２および第３反射鏡１２０回
転軸であるＸ−１−Ｘ・２軸とＺ・１−Ｚ・２軸の交点
９を通るものである。

このようにすると、左側放射光１−２は第３反射鏡（平
面鏡）１２の上面に微小迎角で入射し、上方に反射され
る。この反射光は下面を円筒反射面とする第４反射鏡（
トロイダル鏡）１３に同程度の微小迎角で入射し僅かに
右側に曲がるように反射偏向され、反射光７−１となっ
てマスク４の面上に、左側放射光の第１の露光スボ７ト
ＱＡが、右側放射光の第１の露光スポットＰＡと重なる
ように形成される。しかし、この左側放射光の第１の露
光スポットＱ、は相対的に大きい迎角で形成されている
ので、右側放射光の第２の露光スポットＰＲと同程度の
拡がりの大きさで、下に曲がった円弧状の形状である。

ついで、第３反射鏡１２が矢印の方向に微小回転すると
、第３反射鏡１２を出た反射鏡は点線で示す反射光とし
て出射される。この反射光は更に第４反射鏡１３で反射
されて反射光７−２とし←てマスク４に投射され、左側
放射光の第２の露光スポットＱＢを形成する。第３反射
鏡１２は、この回転により放射光迎角が小さくなるので
、左側放射光の第２の露光スポットＱ、は左側放射光の
第１の露光スポットＱａより横方向の拡がりが大きくな
ると同時に露光強度も大となる。

第１図（ｂ）において、右側放射光による露光領域８−
１は、従来例で述べたように図の下方領域で短い波長の
放射光をより多（含むため、この領域において露光強度
が大である。

また、逆に左側放射光による露光領域８−２は図の上方
領域において、短い波長の放射光をより多く含むため、
露光強度が大である。

合成露光領域は両者を重ね合わせた形となるため、露光
が均一化され露光むらがなくなる。

第２図は本発明におけるＸ線露光装置を説明するための
平面模式図である。

この図は、前の第１図で述べた事項をより鮮明にするた
めのもので、上方よりみた図である。

この図において、１１は電子蓄積リングで、加速された
電子は電子パンチ（塊）１４となって軌道を周回してお
り、偏向されて加速度を受けるときは、接線方向に放射
光を放出する。

この放射光の光束の拡がりは上下方向には１ｍｒａｄ程
度であるが、横方向には３０ｍｒａｄ程度あり、この右
側半分の右側放射光１−１は第１反射光学系１．０に導
かれ、この第１反射光学系１０の平面鏡の第１反射鏡２
の下面に入射、下方に反射され、左右方向には直進する
。この放射光は更にトロイダル鏡である第２反射鏡３に
入射して上方に曲げられると同時に拡がりが若干絞られ
、且つ全体の光束は左に曲げられる。

左側放射光１−２に対しては、右側放射光１−１に対し
てとは丁度逆の作用が、第２反射光学系２０でなされる
。

上記実施例においては、前段の第１、第３反射鏡を平面
鏡とし、後段の第２、第４反射鏡を凹面トロイダル鏡と
したが、前後段共に平面鏡の組合せ、或いは一部に凸面
鏡を使用したものでも本発明は同等の効果を得ることは
云うまでもない。

また、露光走査のため回転さす反射鏡も前段のものでな
く、後段のものであってもよい。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように、放射光を用いるＸ線露光に
おいて、本発明によれば、入射する放射光の光束を左右
に二分割し、放射光放射面に対して略対称的な光路を辿
らした後、再び重ね合わすことにより、露光領域を均一
に照射し露光むらをなくすることが出来る。

これにより、微細加工がより容易に実施出来るようにな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明におけるＸ線露光装置を説明するための
模式図で、（ａ）は露光装置斜視図、（ｂ）は露光領域
図、第２図は本発明におけるＸ線露光装置を説明するための
平面模式図、第３図は従来例におけるＸ線露光装置を説明するための
模式図で、（ａ）は露光装置斜視図、（ｂ）は露光領域
図である。これら図において、 ■は放射光、１−１は第１ブロックの放射光（右側放射光）１−２は
第２ブロックの放射光（左側放射光）２は第１反射鏡（
平面鏡）、３は第２反射鏡（トロイダル鏡）、４はマスク、５は基板（ウェーハ）、６−１，６−２．７−１．７−２は反射光、８は露光領
域、８−１は右側放射光による露光領域、８−１２は左側放射光による露光領域、９は交点、１０は第１反射光学系、１１は電子蓄積リング、１２は第３反射鏡、１３は第４反射鏡、２０は第２反射光学系、ＰＡは右側放射光の第１の露光スポット、ｐ、は右側放
射光の第２の露光スポット、ＱＡは左側放射光の第１の
露光スポット、ＱＢは左側放射光の第２の露光スポット
（ａ）＊光査（買凛畔ネｐ２図　　　　　　　　　　　
　　　　　　　クトＩ／１）λ先スポットＦ８°２Ｅジ
４罠り２６（々１“Ａ巴の′＄２ｆ）ｎ尤ス木〜トＱ８メＬイ炉り方交：脅丁先の８−、　　　　’＄２ｎ献７ボ“１１；よろｆｌｆＡ堝糺（ｂ）　１翼オドぐ員１或Ｄ１本発明１；ＲけろＡ線ｎ尤聚１１１免明１ろための趨式
図箪　１　Ｇ半発明にお′１７ろＸ倉卑ｎ先羨！Ｅ名免明１ろｂめ０
平酌淳莫民図１２　図（α）露光裟［Ｐ＋視図＜ｂ）露光傾票図

Claims

【特許請求の範囲】シンクロトロン放射光なる放射光を用いて、基板上にマ
スクのパターンを投影露光する装置において、前記放射光（１）の一部の第１ブロックの放射光（１−
１）を受光し、この受光した放射光を反射鏡の入射角度
を変化させて偏向し、マスク（４）上のパターンを照射
走査する第１反射光学系（１０）を有し、前記放射光（１）の入射中心軸方向（Ｚ・１−Ｚ・２）
に対し微小角度（δ）傾けた（Ｗ・１−Ｗ・２）方向を
回転対称軸とする、前記第１反射光学系（１０）と１８
０°回転対称の第２反射光学系（２０）を有し、該第２反射光学系（２０）に、前記放射光（１）の他の
一部の第２ブロックの放射光（１−２）を受光し、この
受光した放射光を反射鏡の入射角度を変化させて偏向し
、マスク（４）上のパターンを照射走査することを特徴
とするＸ線露光装置。