JPS63312638A

JPS63312638A - 露光装置

Info

Publication number: JPS63312638A
Application number: JP62148611A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Suzuki; 雅之鈴木; Noritaka Mochizuki; 望月　則孝; Yutaka Watanabe; 豊渡辺; Shigetaro Ogura; 小倉　繁太郎; Takuo Kariya; 刈谷　卓夫; Yoshiaki Fukuda; 福田　惠明; Yasuo Kawai; 河合　靖雄; Setsuo Minami; 南　節雄
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1987-06-15
Filing date: 1987-06-15
Publication date: 1988-12-21
Anticipated expiration: 2011-11-20
Also published as: JP2556328B2

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】［産業上の利用分野］本発明はＸ線を用いて反射縮小型光学系を介して高解像
度の焼付けを行なう露光装置に関し、詳しくは、Ｘ線で
照明されたマスク等の原版の像を所定縮小倍率で結像す
るＸ線反射縮小型投影光学系を有し、該投影光学系を介
して原版の結像位置に配したウェハ等の基板に原版のパ
ターンを転写せしめる露光装置に関する。

［従来技術］従来から半導体製造工程において、マスクやレチクルの
回路パターンをウェハ上に焼付けるためにマスクアライ
ナやステッパ等の露光装置が良く用いられている。

近年、ｒｃやＬ’ＳＩ等の半導体チップの高集積化に伴
なって高分解能の焼付けが可能な露光装置が要求されて
おり、現在の遠紫外線領域（ＤｅｅｐＵＶ）の光を使用
した露光装置に代る装置の研究開発が盛んに行なわれて
いる。一般に、この種の露光装置、特にステッパ等の投
影露光装置において、分解能（または解像力）と呼ばれ
る焼付の最小線幅は使用する光の波長と投影光学系の開
口数で決まる。

開口数に関しては、開口数が大きい方が分解能は向上す
るが、開口数をあまり大きくすると焦点深度が浅くなり
、わずかのデフォーカスで像がぼけるという問題があり
、光学設計上、開口数を変えることによって高分解能を
得ることは困難とされている。従って、通常、焼付けに
使用する光としてエキシマレーザ等から得られる光やＸ
線等の短波長の光を用いてより高分解能を得ようとする
試みがなされている。とりわけＸ線を用いるものは次世
代の露光装置として大きな注目を浴びており、Ｘ線を用
いたプロキシミティ法による露光装置も提案されている
。

［発明が解決しようとする問題点］しかしながら、６４Ｍｂｉｔ　　ＤＲＡＭ以降の超ＬＳ
Ｉの製造に関して、現在提案されているブロキシミティ
法によるＸ線露光では、精度良くサブミクロンオーダの
高分解能を得ることが困難であったり、マスクに対して
高いパターン精度が要求される等種々の問題を抱えてい
た。

本発明の目的は、従来のプロキシミティ法によるＸ線露
光装置に代わる新規なＸ線露光装置として、サブミクロ
ンオーダの高分解能を有し、高精度の焼付けが可能なＸ
線を光源とする反射式縮小投影型の露光装置を提供する
ことにある。

［問題点を解決するための手段］上記目的を達成するため本発明では、第１のステージに
保持された原版のパターンを縮小投影光学系を介して第
２のステージに保持された基板上に露光転写する露光装
置において、上記縮小投影光学系を、少なくとも１枚に
強制冷却手段を設けた複数枚の多層膜反射鏡を含んで構
成し、この光学系を介してＸ線領域の電磁波で照明され
た原版のパターンを基板上に投影するようにしている。

［作用］この構成において、原版を透過しあるいは原版から反射
したＸ線は、凹面鏡を含む各多層膜反射鏡で反射されて
基板上に達し、基板上の感光体に縮小された原版のパタ
ーン像を形成する。このとき、Ｘ線は十分な収差補正が
施された各鏡面の多層膜により比較的高反射率で反射さ
れ、したがって効率よくかつ高い解像力をもって像が形
成される。また、強制冷却手段、例えばＸ線源に近い方
の反射鏡に設けられた強制冷却手段により、反射鏡の熱
膨張が抑制され解像力を損なうことなく露光が行なわれ
る。

［実施例コ以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１実施例第１図は本発明の第１実施例に係る露光装置に用い得る
Ｘ線反射縮小型投影光学系を示す。図中、ＭＳはマスク
等の物体面、ＷＦはウェハ等の結像面、Ｍｌ、Ｍ２．Ｍ
Ｓは各々Ｘ線反射縮小結像用の多層膜で成る反射鏡、Ｒ
１，Ｒ２，Ｒ３は多層膜、ｄｌ、ｄ２は夫々反射鏡Ｍ１
とＭ２、反射鏡Ｍ２とＭＳの間の面間隔で、１．は反射
鏡Ｍ１から物体、すなわちマスクＭＳまでの距離を、１
２は反射鏡Ｍ１から像面、すなわちウェハＷＦまでの距
離を示している。尚、ｄ、、ｄ２　。

Ａ３．λ２の値は光軸０に沿って計測されたものとする
。

このように、第１．２図に示す反射縮小型投影光学系は
マスクＭＳ側から順に凹の反射鏡Ｍ１（以下、「凹面鏡
ＭＩＪと記す。）、凸の反射鏡Ｍ２（以下、「凸面鏡Ｍ
２Ｊと記す。）、凹の反射鏡Ｍ３（以下、ｒ凹面鏡Ｍ３
Ｊと記す。）からなり、マスクＭＳの回路パターンをウ
ェハＷＦ上、詳しくはウェハＷＦの表面に塗布されたレ
ジスト上に縮小投影する。

通常、６４Ｍｂ　ｉ　ｔや２５６Ｍｂｉｔ級の超ＬＳＩ
を作成する際に用いられる露光装置において、第１．４
図に示す如き面投影を行なう投影光学系に要求される主
たる仕様は、超高解像度、大きな像面サイズ、無歪曲で
あり、６４Ｍｂｉｔ級の場合０．３５μｍの最小線幅と
２８ｘ１４ｍｍ２の像面サイズが必要で、２５６Ｍｂｉ
ｔ級の場合０２５μｍの最小線幅と４０　ｘ　２０　ｍ
ｍ２の像面サイズが必要であると言われている。これら
の要求は一般に相反するものであって、従来のこの種の
光学系では上記仕様を同時に満足するものはなかった。

しかしながら、本実施例に示す投影光学系を用いること
により上述の各仕様を満足することを可能にした。

この種の光学系において大きな像面サイズを得るために
は、像面の平坦性が優れていること、すなわち像面湾曲
が良好に補正されていることが最も重要である。従って
、第１図に示す反射縮小投影光学系では、凹面鏡Ｍｌ、
Ｍ３と凸面鏡Ｍ２の近軸曲率半径ｒｌ＋　　２＋ｒ３の
値が次の（１）式を満足するように選択している。

０．９　＜　ｒ２　／　ｒ　＋　＋　ｒ２／　ｒ３＜１
．１・・・・・（１）上記（１）式はペッツバール和（ＰＥＴＺＶＡＬ　ＳＩ
ＩＭ　：１／ｒ、−ｔ／ｒ２＋１／ｒ３）を小さくする
ための条件式であり、（１）式の範囲を越えると像面サ
イズ全体に亘って必要な解像力を得ることができず、前
述の仕様を満足する露光は不可能となる。（１）式に於
けるｒ２　／ｒ、＋　ｒ２　／ｒ３の値が１に近い程ペ
ッツバール和１　／　ｒ　１１　／　ｒ　２＋　１／ｒ
３は０に近くなる。すなわちｒ３／ｒｌ＋　ｒ　２　／
　ｒ　３　＝　１が最も理想的な状態と言える。

更に前述の仕様を満足するためには、像面湾曲以外の収
差、すなわち球面収差、コマ収差、非点収差、歪曲収差
も良好に補正されている必要があり、第１図の反射縮小
投影光学系では物体から出た光が凹面鏡Ｍｌ、凸面鏡Ｍ
２、凹面鏡Ｍ３の順に反射し、しかも凸面鏡Ｍ２を開口
絞りとすることにより上記各収差を補正している。これ
に加えて、凹面鏡Ｍｌ、Ｍ３、凸面鏡Ｍ２の３つの反射
鏡のうち少なくとも１枚の鏡面を非球面とすることによ
り、上記各収差を更に良好に補正できる。

とりわけ凹面鏡Ｍｌ、Ｍ３を非球面で形成することが結
像性能の向上のために望ましい。すなわち、上記各収差
、所謂ザイデルの５収差を除去するために、第１図の反
射縮小投影光学系に於ては凹面鏡Ｍｌ、Ｍ３と凸面鏡Ｍ
２の夫々の近軸曲率半径を適宜決めてやることで、ペッ
ツバール和を小さく保ち、且つ各面間隔を適切に決める
ことにより主として歪曲収差を除去しており、他のコマ
収差、非点収差、球面収差は非球面を用いることで良好
に補正している。

第２図は、第１図の光学系の幾何光学的収差と有効Ｆナ
ンバとの関係を示すグラフである。幾何光学的収差の代
表として横の球面収差（１ａｔｅｒａｌｓｐｈｅｒｉｃ
ａｌ　ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ）　Ｌ　Ｓ　Ａについて考
えるとＬＳＡは有効Ｆナンバの３乗に反比例すると近似
できる。式で示すと、ＬＳＡ＝に／Ｆ３　　　・・・・・・（２）（Ｆは有効
Ｆナンバ、Ｋは比例定数）である。

第２図は、いくつかのＫの値について上式の関係を両対
数グラフにプロットしたものである。

ここで、比例定数には有効Ｆナンバを１としたときのオ
黄球面収差の値を意味するが、このＫの値は、光学系を
構成するレンズ（ミラー）の枚数や光学系のタイプや設
計の良否によって変化する。

従来の光ステッパではレンズを多数枚（１０枚以上）使
用して、Ｋ与１μｍ程度を達成している。

しかし、本光学系のようなＸ線の反射光学系においては
、ミラーに吸収される割合が多いので使用するミラーの
枚数を可能な限り少なくして光ニアツブを図らなければ
ならない。

ミラ一枚数を３〜５枚とした本発明の実施例に示すタイ
プの光学系の場合にはＫは光ステッパの例より１００倍
程大きくなりに４１００μｍのオーダとなる。

Ｋ＝１００μｍの光学系は、第２図のグラフにおけるに
＝１００μｍの直線上の特性をもつ。

したがって、例えばこの光学系で収差ＬＳＡを０．３５
μｍ以下にするためには（２）式により有効Ｆナンバを
６．６以上にする必要があることが分かる。

しかしながら、Ｆナンバを大きくすると回折によるぼけ
の径が大きくなる。回折によるぼけの半径をエアリディ
スク半径ｒ。で評価すると、ｒｏ−１，２２Ｆ　λ　　
　・・・・・・（３）である。ここで、Ｆは有効Ｆナン
バ、λは波長である。

第３図は、３　ｆ！類のｒｏに対して（３）式の関係を
表わした両対数グラフである。このグラフによれば、例
えばｒ＋）＜０．３５μｍを満たす必要のある場合は、
最も下側の直線よりも下側の領域を満たすＦとλの組合
せを遭ぶ必要があることがわかる。

したがって、必要な解像力を得るためには、光学系にお
いて、第２図のグラフで示される幾何光学的収差と、第
３図のグラフで示される回折によるぼけとが、共に許容
量以下である必要がある。

例えばに＝１００μｍの光学系で、ＬＳＡ＜０．３５μｍかつｒ、）＜０．３５μｍの性能
を満たすためには、第２図のグラフよりＦ＞８．６であ
るから第３図のグラフの斜線部分を満たすような有効Ｆ
ナンバと波長との組合せでなければならない。しかし、
この例の光学系においては、可視域の光を用いたわでは
回折の影響が大きくなり、サブミクロンの解像力は得ら
れない。つまり、波長の短い軟Ｘ線の領域の光を用いる
ことにより、はじめてサブミクロンの解像が可能となる
。

このように、実施例の光学系はミラーの枚数が少ないな
がら軟Ｘ線の波長領域において、幾何光学的収差と回折
によるぼけを共にサブミクロン以下にすることが可能で
ある。

第４図は第１図の反射鏡を多層膜反射鏡とし、又、重要
部を模式化して強調した模式図である。

第１．４図の反射縮小投影光学系は基本的に共軸光学系
を形成しており、凹面鏡Ｍ１およびＭ３の鏡面は片側だ
け使用されることになる。なお、凹面鏡Ｍｌ、Ｍ３、凸
面鏡Ｍ２の内掛なくとも１つを共軸関係からはずして、
図中の光軸０に対してわずかに傾けることにより収差の
更なる補正を行なうことができる。・第５図は第４図の反射縮小投影光学系を用いた場合の像
面を示す説明図である。図中、ｙは像高、ｙｓａａｘは
最大像高、ｙｌｎは最小像高を示しており、通常像面と
してｙｓ＋＋ｎ≦ｙ≦ｙｍａｘの部分を使用する。この
部分に達する光束は実質的にけられが無く、開口効率１
００％の均一な光量分布を得ることができる。第５図に
おいては、使用像面の一例として長辺と短辺との比が２
：１の面積が最大となる長方形の領域を示している。当
然のことではあるが、この領域においては前述の諸収差
は良好に補正されている。なお、このような長方形の領
域を使用像面として想定する際、長方形の短辺は３’　
ｍｓｘ　−’ｊ　ｍｌｎ　、長辺は２ｙ□−−’／　ｍ
ｌｎ”−３’　＋ｍｌｎで与えられる。

第４図に示した投影光学系における凹面鏡Ｍｌ、Ｍ３及
び凸面ｆｉＭ２の反射面にはＸ線を効率良く反射するた
めに反射膜が施しである。この反射膜は数十層の多層膜
から形成され、反射膜が施されていない場合と比較して
大幅に反射率を向上させる。この種の多層反射膜は隣接
する層間での屈折率の差が大きくなるような異種材料の
組合せ、例えば、高融点を有する遷移金属元素と半導体
元素とからなる多層膜や、低融点金属元素と半導体元素
または軽金属元素とからなる多層膜や、白金属元素と半
導体元素とからなる多層膜などから形成できる。具体的
には、タングステンＷと炭素Ｃ１タンタルＴａとシリコ
ンＳＬ、金Ａｕと炭素ＣルニウムＲｅと炭素Ｃ５亜鉛ｐ
ｂとシリコンＳ１１ルテニウムＲｕとシリコンＳｉ１パ
ラジウムＰｄとシリコンＳｔ、ロジウムＲｈとシリコン
Ｓｉ、ルテニウムＲｕとベリリウムＢｅ、ルテニウムＲ
ｕとホウ素８１０ジウムＲｈとホウ素Ｂ１パラジウムＰ
ｄとホウ素Ｂ等の組合せがある。

以下、多層膜反射膜の具体例を記載する。

く波長１１４．０人のＸ線に対する多層反射膜〉実施例
１−１多層膜を構成する異種物質を第１物質と第２物質とすれ
ば、第１物質をＲｕ、第２物質を３１として、それぞれ
の膜厚を３６．４人、２３．５人として、４１層積層す
ることにより入射角Ｏ。

（垂直入射）で３８．６％の反射率が得られた。

保護膜として、Ｃを５人最上層に積層した結果、入射角
Ｏ゛で３７．９％の反射率が得られた。

それぞれの膜厚を３９．１人、２５．２人として、４１
層積層することにより、入射角２０°で４０．１％の反
射率が得られた。保護膜として、Ｃを５人最上層に積層
した結果、入射角２０°で３９．４％の反射率が得られ
た。

及ｉ血上ニス第１物質なＰｄ、第２物質をＳｉとして、それぞれの膜
厚を３１．３人、２８．０人として、４１層積層するこ
とにより、入射角０°で、２６．１％の反射率が得られ
た。それぞれの膜厚を３３．３人、３０．１人とするこ
とにより、入射角２０°で２６．７％の反射率が得られ
た。

く波長１１２．７人のＸ線に対する多層反射膜〉実施例
１−３第１物質をＲｕ、第２物質をＢｅとして、それぞれの膜
厚を２６．６人、３０．６人として４１層積層すること
により、入射角Ｏ°で、７７．２％の反射率が得られた
。それぞれの膜厚を２７．４人、３３．４人として４１
層積層することにより入射角２０”で７９．９％の反射
率が得られた。

く波長１０８．７人のＸ線に対する多層反射膜〉実施例
１−４第１物質をＲｈ、第２物質をＳｉとして、それぞれのｎ
膜厚を３３．４人、２３．４人として４１層積層するこ
とにより、入射角０°で、３３．２％の反射率が得られ
た。それぞれの膜厚を４８．２人、２８．８人として４
１層積層することにより入射角４０°で３８．７％の反
射率が得られた。

く波長８２．１人のＸ線に対する多層膜反射膜〉実施例
１−５第１物質をＲｕ、第２物質をＢとして、それぞれの膜厚
を２０．１人、２１．８人として４１層積層することに
より、入射角０°で、１８．０％の反射率が得られた。

それぞれの膜厚を２１．３人、２３．４人として４１層
下責層することにより入射角２０°で２１．６％の反射
率が得られた。

犬、ＩＮｌ　二互第１物質をＲｈ、第２物質をＢとして、それぞれの膜厚
を２０．０人、２１．９人として、４１層積層すること
により入射角Ｏ°で１５，７％の反射率が得られた。そ
れぞれの膜厚を２１．０人、２３．６人として４１層積
層することにより入射角２０１で１８．８％の反射率が
得られた。

叉ｔｆ６ｉｌｄ１ニュ第１物質をＰｄ、第２物質をＢとして、それぞれの膜厚
を１９．４人、２２．４人として、４１層積層すること
により入射角Ｏ°で、１３．２％の反射率が得られた。

それぞれの膜厚を２０．６人、２４．０人として４１層
積層することにより入射角２０°で１５．７％の反射率
が得られた。

以上示した多層反射膜は８０〜１２０人の波長のＸ線に
対するものであったが、この他の波長域のＸ線に対する
多層反射膜も、前述の各物質の組合せを適宜選択し設計
することにより得ることができる。又、第１物質や第２
物質は夫々単体の元素から構成するだけでなく、複数元
素の合成物質で構成しても良い。

・以下、第１．４図で示した投影光学系の数値実施例を
示す。本発明の投影光学系においては、諸収差を良好に
補正するために凹面鏡Ｍｌ、Ｍ３、凸面鏡Ｍ２の内掛な
くとも１枚の反射鏡を非球面にするのが好ましく、下記
の数値実施例ではいずれも少なくとも１枚の非球面反射
鏡を含む構成を採っている。

下記の数値実施例において、Ｋｉ　（ｉ＝１゜２．３）
は物体側から数えて第ｉ番目の面の非球面係数で、非球
面形状は次式で表わすことかできる。

ここで、Ｘは光軸方向の座標、Ｈは光軸から垂直方向へ
の距離、ｒｉ　（ｉ＝１．２．３）は物体側から数えて
第ｉ番目の面の近軸曲率半径を表わすものである。又、
Ｉｌ、＋　、Ｉ）、２．ｄ＋　、ｄ２は第４図を用いて
説明したように、夫々凹面鏡Ｍ１からマスクＭＳまでの
距離、反射鏡Ｍ１からウェハＷＦまでの距離、凹面鏡Ｍ
１と凸面鏡Ｍ２の面間隔、凸面鏡Ｍ２と凹面鏡Ｍ３の面
間隔を示している。

実施例１−８１１、　　＝−１２８８，７ｍｍｆｔ２　＝　−２９８，９ｍｍＫ＋　　＝　　　２．　２６０９７に２　　＝−０，１２２９５に３　＝　　　０．１１２４６（性能）空間周波数　１５００Ｑｐ／ｍｍでのＭＴＦ波長＝０　
　　　のとき　８５％１３．３人のとき　８０％歪曲率＝−０，３％東直班エニ且ｆｌ、＝−２５７７，４ｍｍ１２　　＝　−５９７，９ｍｍＫ＋　　＝　　　２．　２６０９７に２　＝−０，１２２９５に３　＝　　０．１１２４６（性能）空間周波数　２ＧＯＣＩＱｐ／ｍｍでのＭＴＦ彼長＝０
　　　　のとき　７５％１３．３人のとき　７５％歪曲率＝−０，２４％去茄准０二二り且Ｉｌ、、＝−２５７７、４ｍｍ４２２　　＝　−５９７，９ｍｍｒ＋　　＝−１２７１，９８ｍｍｄ、　　＝−３３０，００ｍｍｒ２　−−　　４２７．　０１　ｍｍｄ２　＝　　　３３０．　００ｍｍｒ３　＝　−６４２，８１ｍｍＫ＋　　＝　　　２．　２６０９７に、＝−−０，１２２９５に、＝　　　０．１１２４６（性能）空間周波数　１５００１ｐ／ｍｍでのＭＴＦ波長＝０　
　　　のとき　７０％１３．３人のとき　７０％１００人　のとき　６０％２００人　のとき　４０％歪曲率＝−０，２％実施例１−１１（１，＝−３０００，０ｍｍｎ２　＝　−６０２，５ｍｍｒ、　　＝−１１８１，９１ｍｍｄ、＝−４４９，６８ｍｍｒ２　　＝　−３２５，９７ｍｍｄ２　＝　　　２１０．　０１ｍｍｒ３　＝　−４４８，９２ｍｍＫ、＝−０，９４２７８に２　＝−０，０７１４６に３　＝　　　０．　１４２８３（性能）空間周波数　１５００１ｐ／ｍｍでのＭＴＦ波長＝０　
　　　のとぎ　８０％１３．３人のとき　８０％１００人　のとき　６５％２００人　のとき　４５％歪曲率＝０．００００５％以下実施例１−１２１１１　＝　　　４５００．　０ｍｍ（１２＝　−９０３，６ｍｍｒ＋　　＝−１７７２，６０ｍｍｄ＋　　＝　　６７４．　４４ｍｍｒ２　＝　−４８８，８９ｍｍｄ２　＝　　　３　１　５．　１　７ｍｍｒ＝　　＝−
６７３，４６ｍｍＫ＋　　＝　　　０．　９４３０１に２　　＝　　　０．　０８０４９に３　＝　　　０．　１４２６１（性能）空間周波数　２０００４２ｐ／ｍｍでのＭＴＦ波長＝０
　　　　のとき　５０％１３．３人のとき　５０％１００人　のとき　４０％２００人　のとき　３５％歪曲率＝０．００００４％以下実施例１−１３Ｊｌ＋　　＝　　　３０００．　０ｍｍ２□　＝−６０
２，７ｍｍｒ＋　　＝−１１８２，１４ｍｍｄ、　　＝−４４９，９６ｍｍｒ２　　＝　−３２５，５３ｍｍｄ２　＝　　　２１０．　６６ｍｍｒ３　　＝　−４４９，２２ｍｍＫ、＝−０，９３９００に、＝Ｏ，（球面）Ｋ３　＝　　　０．　１４４０３（性能）空間周波数　１５００Ｊ２ｐ／ｍｍでのＭＴＦ波長＝０
　　　　のとぎ　６０％１３．３人のとき　６０％１００人　のとき　５５％２００人　のとき　４５％歪曲　０．０１μｍ以下実茄Ｊ０二１１４！像面サイズ＝３４ｍｍｘ１７ｍｍ、解像力＝０．３５
μｍし像高＝４０ｍｍ〜６０ｍｍ　　　　　　　　　　
　　ｊｆｌ、　　＝−１４３１，１ｍｍｎ２　＝　−７１９，０ｍｍｒ、　　＝−８４７，１０ｍｍｄ、　　＝−２６３，７３ｍｍｒ２　　＝−３０９，３０ｍｍｄ２　＝　　　１　３０．　−５６ｍｍｒ３　＝−４８
６，３５ｍｍＫ、　　＝−１，７２８６６に２＝　　　１．６０４３５に３　　＝　　　０．　７８１００（性能）空間周波数　＋５０Ｃｌ！ｐ／ｍｍてのＭＴＦ波長＝Ｏ
のとき　８０％１３．３人のとぎ　７５％１００人　のとぎ　４５％２００人　のとき　１４％歪曲　０１μｍ実施例１−１５．１像面サイズ＝３６ｍｍｘ１８ｍｍ、解像力＝０．３
５μｍ　　ｊＩｌＩ　＝　−９３４，６ｍｍｆ１２　＝−１０５４，２ｍｍｒ＋　　＝−８３４，７６ｍｍｄ、＝−２６６、６７ｍｍｒ２　＝−３０６，６９ｍｍｄ２　＝　　　１０７．　８５ｍｍｒ３　＝−４８３，９２ｍｍＫ、＝−１，８２８８２に２　＝−１，８３７８９に３　＝−１，１９２８５（性能）空間周波数　１５００　Ｉｔ　ｐ／ｍｍでのＭＴＦ波長
＝０　　　　のとき　７０％１３．３人のとき　６５％１００人　のとき　３０％２００人　のとき　　０％歪曲　０．１μｍ実施例１−８〜実施例１−１０は凹面鏡Ｍｌ。

Ｍ３が凸面鏡Ｍ２に対し略々同一距離の同位置に配され
た場合を示し、実施例１−８および側流側１−１０は６
４Ｍｂｉｔ級のＬＳＩ製造用、実施イ列１−９は２５６
Ｍｂｉｔ級のＬＳＩ製造用を目的として設計されたもの
である。実施例１−８〜実施例１−１０の投影光学系は
比較的コンパクトで解像力も高いが、歪曲が若干残存す
る傾向にある。この場合、マスクのパターン自体に投影
光学系で発生し補正できなかった歪曲と反対の歪曲を与
えてマスクを作製することにより補正できる。

実施例１−１１〜実施例１−１５は凹面鏡Ｍ１と凸面鏡
Ｍ２との間に凹面鏡Ｍ３が配された場合を示しており、
各実施測具凹面鏡Ｍ１と凸面ｆｉＭ２の間の距離のほぼ
局の距離だけ離れた位置に凹面鏡Ｍ３が配されている。

実施例１−１１および実施例１−１２はそれぞれ６４Ｍ
ｂｉｔ級、２５６ＭｂｉｔｉのＬＳＩ製造用に設計され
たものであり、歪曲をほぼ完全に除去し且つ有効Ｆナン
バも１３と、明るい光学系を提供している。実施例１−
１３は凸面鏡Ｍ２を球面とし、６４Ｍｂｉｔ級のＬＳＩ
製造用に設計された場合、実施例１−１４は投影倍率を
局とし、６４Ｍｂｉｔ級のＬＳＩ製造用に設計された場
合、実施例１−１５は投影倍率を等倍とし、６４Ｍｂ　
ｉ　を級のＬＳＩ製造用に設計された場合の例を夫々示
している。尚、実施例１−８〜実施例１−１３は全て縮
小倍率が１１５の例、実施例１−１３を除く他の実施例
は全て３枚の反射鏡（Ｍｌ、Ｍ２゜Ｍ３）を非球面で構
成した例である。

以上説明した投影光学系は３枚の反射鏡Ｍｌ。

Ｍ２．Ｍ３を用いるものであるが、本投影露光装置に適
用可能な投影光学系は上記各実施例に限定されるもので
はない。例えば、Ｍ４なる第４の反射鏡を付加して光学
設計を行なっても良い。尚、Ｘ線を効率良く反射させる
ためには前述の如く多層反射膜を使用すれば良いが、多
層反射膜を使用したとしても反射鏡の数が増すと必然的
にＸ線の損失が多くなるため、投影光学系を構成する反
射鏡の数は少ない方が望ましい。

又、零投影光学系は上述の如き面投影で用いるだけでな
く、収差の小さい所定像高を円弧状スリット等を介して
投影し、マスク及びクエへを同時走査して順次転写する
方式にも適用できる。

第６図（Ａ）、（Ｂ）および第７図（Ａ）〜（Ｄ）は第
１図の投影光学系および実施例４の場合の収差図である
。第６図（Ａ）、（Ｂ）において、（Ａ）は非点収差を
、（Ｂ）は歪曲収差を示し、又、第７図（Ａ）〜（Ｄ）
は異なる胸高における横収差を示している。第７図にお
いて、（Ａ）は胸高が１８５ｍｍ、（Ｂ）は胸高が１６
０ｍｍ、（Ｃ）は胸高が１３０＋ｎ＋ｎ、（Ｄ）は胸高
が１００ｍｍの場合を示している。なお、第６図（Ａ）
、（Ｂ）においても縦軸は胸高を表わしており、Ｍはメ
リジオナル面、Ｓはサジタル面を示す。

第６図および第７図の収差図かられかるように、この種
の投影光学系として十分な収差補正がなされており、と
りわけ第６図（Ｂ）の歪曲収差はほぼ零となっており、
したがって収差は不図示となっている。また、広い露光
領域を求められる面投影型露光装置に適用できる光学系
として十分満足するように広範囲に亘って収差補正を達
成できた。更にサブミクロンオーダの解像力を得るのに
十分なＭＴＦ特性を有する光学系を提供している。

第８図は前述第１．４図でマスクＭＳに対する照明光が
非垂直入射となっている理由を説明する原理図である。

露光装置等においてはウエハヘマスクパターンを焼き付
ける際に、マスクパターンはウェハ上に垂直に落射照明
するのが好ましく、いわゆるテレセントリックな照明系
を構成する。

同図においてＭＭは第１，４図の反射鏡Ｍｌ。

Ｍ２．Ｍ３等を総括的に表わし、ＩＰはその入射瞳位置
、ＦＦは前側焦点位置、ＰＬはマスクＭＳの中心を通り
、前側焦点ＦＦを通る主光線を表わす。ウェハＷＦ上に
マスクＭＳのパターンを垂直（またはほぼ垂直）に入射
させるためには、マスクＭＳの中心からの光線が前側焦
点ＦＦを通らなければならず、またその周辺光も入射瞳
を通らなければならない。したがって、図示の如くマス
クＭＳに斜入射（非垂直入射）光りを与えれば、大部分
の光線はマスクＷＦ上に垂直および／またはほぼ垂直入
射させることができる。このように反射光学系の光軸対
称な片側を利用するシステムにおいては好ましい構成で
ある。この原理は望遠鏡、顕（敢鏡に用いることができ
る。

匪」」（箔」す第９図は本発明の第２実施例に係る露光装置に用いられ
るＸ線反射縮小型投影光学系を示す模式第１．４図の光
学系を用いた場合において、ウェハＷＦの全面にステッ
プワイズに複数ショット焼き付けるために不図示のウェ
ハステージを移動させたとき、マスクＭＳから反射鏡Ｍ
１に入射する光束を遮断するおそれがある。第９図の光
学系はこれを解消するもので、第４の反射鏡ＭＯを備え
ており、ウェハＷＦの移動範囲が光学系に影習されず自
由となる。反射鏡ＭＯはウェハＷＦに落射照明するため
には、第９図のような４５°斜設に限らず他の角度で設
置することもできる。

反射鏡ＭＯ用として好適な多層膜の例を以下に示す。

く波長１１４．０人のＸ線に対する多層反射膜〉去Ｊ己
１１二」１第１物質をＲｕ、第２物質をＳｔとして、それぞれの膜
厚を５５．４人、３４．３人として、４１層積層するこ
とにより入射角４５°で、４３．８％の反射率が得られ
た。

実施例２−２第１物質をＰｄ、第２物質を３１として、それぞれの膜
厚を４４．５人、４２．３人として、４１層積層するこ
とにより入射角４５°で、２９．１％の反射率が得られ
た。

く波長１１２．７人のＸ線に対する多層反射膜〉実施例
２−３第１物質をＲｕ、第２物質をＢｅとして、それぞれの膜
厚を３０．２人、４９．７人として、４１層積層するこ
とにより入射角４５°で、８５．３％の反射率が得られ
た。

く波長１０８．７人のＸ線に対する多層反射膜〉１１里
１ニユ第１物質をＲｈ、第２物質をＳｉとして、それぞれの膜
厚を５２．７人、３１．９人として、４１層積層するこ
とにより入射角４５°で、３９．５％の反射率が得られ
た。

く波長８２．１人のＸ線に対する多層反射膜〉及五五に
二第１物質をＲｕ、第２物質をＢとして、それぞれの膜厚
を２７．６人２３２８人として、４１層積層することに
より入射角４５°で、４１．８％の反射率が得られた。

１１皿ユニ五第１物質をＲｕ、第２物質をＢとして、それぞれの膜厚
を２６．７人、３３．５人として、４１層積層すること
により入射角４５°で、３６．６％の反射率が得られた
。

実施例２−７第１物質をＰｄ、第２物質をＢとして、それぞれの膜厚
を２５．９人、３４．２人として、４１層積層すること
により入射角４５°で、３０．２％の反射率が得られた
。

第３実施例第１０図は、本発明の３実施例に係る露光装置に用いら
れるＸ線反射縮小型投影光学系の構成を示す模式図であ
る。

第９図の光学系はマスクＭＳに露光光を透過させるタイ
プの例であフたが、これに対し第１０図の光学系はマス
クを反射式として用いている。

この実施例は前述第６図の原理にもよくマツチし好まし
い。なぜなら、反射式でマスクＭＳを用いる場合、マス
クＭＳへの照射光を非垂直入射させるとマスクの回路パ
ターンの像を反射鏡Ｍ１側の方へ効率良く送り込むこと
ができるからである。

また、反射式マスクの場合、その裏面に強制冷却手段ｃ
ｏ例えば水冷機構、ベルチェ素子等の電子冷却機構を取
り付けることができ好ましい。

さらにまた、反射鏡Ｍｌ、Ｍ２等にもこのような強制冷
却手段ＣＩ、Ｃ２等を取り付ければ熱膨張せず好ましい
。この場合、少なくとも初めの数枚の反射鏡に取り付け
れば以後の反射鏡にはなくてもよい。なぜなら初めの数
枚が最も高温になる危険性があるからである。もちろん
全ての反射鏡に取り付けてもよい。

なお、この反射式マスクを用いて示した非垂直入射の利
点は以下の第１１．１２．１３図に示した光学系の例に
も当てはまる。

第４実施例第１１図は本発明の第４実施例に係る露光装置に用いら
れるＸ線反射縮小型投影光学系の構成を示す模式図であ
る。この光学系においては、ＳＯＲ光源からのＸ線光束
ＳＲを反射鏡ＭＴＲで反射させ、かつマスクＭＳに対し
て非垂直入射させるようにしている。また反射鏡ＭＴＲ
はマスクＭＳに対してその回路パターン面を走査するた
めに揺動させることにより広い露光域を確保している。

この反射鏡ＭＴＲとしてはグランシングタイプ（ｇｌａ
ｎｃｉｎｇ　ｔｙｐｅ　）や多層タイプ（＋ｎｕｌｔｉ
　１ａｙｅｒｔｙｐｅ）等を用いることができる。本実
施例においても反射鏡ＭＯ１Ｍ１に強制冷却手段を取り
付けることが好ましい。また、ＳＯＲ光源からのＸ線導
出管は、通常、リングの接線方向に長大に伸びており、
本実施例のようにマスクＭＳから反射鏡Ｍ１までの距離
が長い装置ではその管を共用できるので装置が大型にな
らない。

星ｆｆｌ倒第１２図は本発明の第５実施例に係る露光装置に用いら
れるＸ線反射縮小型投影光学系の構成を示す模式図であ
る。この光学系では、ＳＯＲ光源の内部でＸ線光束を上
下方向に走査しており、そして、マスクＭＳはやはり非
垂直入射となるよに所定角度だけ垂直方向から傾けてセ
ットする。

第６実施例第１３図は本発明の第６実施例に係る露光装置に用いら
れるＸ線反射縮小型投影光学系の構成を示す模式図であ
る。この光学系では、マスクＭＳとウェハＷＦを垂直平
行に配置してなおかつ照明光をカットすることのないよ
うにしており、ウェハをステップノイズに移動させて複
数ショットを焼き付けるのに好適である。

第７実施例・第１４図は本発明の第７実施例に係る露光装置の構成
図である。

この露光装置においては、ＳＯＲ光源に好適なようにマ
スクＭＳは垂直に配置し、ウェハＷＦは水平ステージに
載置してあり、また、光学系としては、前述第９．１１
．１２図の反射光学系を用い得る。

図中、１はマスクＭＳを支持するマスクステージで、不
図示の駆動装置により２次元方向に移動可能である。２
Ａ、２Ｂ、２Ｃはマスクステージ１上に設けられたアラ
イメントマークで、本実施例では図示する如くマスクス
テージ１の異なる３点に形成してあり、ウェハおよび／
またはウェハステージとの直交度検出に使用される。３
はＸ線がその内部を通過する導光部材で、不図示のＸ線
源から出射しマスクＭＳを透過したＸ線を後述する投影
光学系に指向するものである。４は複数の反射鏡からな
る投影光学系を収納する鏡筒で、導光部材３と連結され
ている。１０．ｉｆおよび１２は夫々第１．２および３
のステージアライメントスコープで、前述のアライメン
トマーク２Ａ。

２Ｂ、２Ｃと部材５０上のアライメントマーク６Ａ、６
Ｂ、６Ｃとを各々重ねて観察する機能を有する。

２０および２１はそれぞれ第１．２のマスク・ウェハア
ライメントスコープを示しており、マスクＭＳとウェハ
ＷＦ側の対応するアライメントマークの位置を投影光学
系を介して観察することによりマスクＭＳとウェハＷＦ
のアライメントを行なう。ＭＯ，Ｍｌ、Ｍ２．Ｍ３は前
述の多層膜反射鏡で、特にＭｌ、Ｍ２およびＭ３は縮小
投影光学系を構成し、反射鏡ＭＯは導光部材３を通って
鏡筒４の内部に入射したＸ線を反射鏡Ｍ１へ所定の角度
で指向するための折り曲げミラーとなっている。

反射鏡Ｍ１は第１．４図等に示さ担る如く光軸０に対し
て半分だけ用いるので、残りの半分は本来不要であるが
、多層膜加工の際の治具の関係や、放熱促進のために残
しておいた方か良い。また円形の鏡面全体に多層膜加工
を施して半分だけ用いることもできる。反射鏡Ｍ３はＸ
線通過用の孔ｈ１を偏心位置に有している。孔ｈ１は多
層膜加工前に設けられ、詰物をした状態で多層膜加工を
施し、完成した後に詰物を取り除く。このようにすれば
孔開けの際生じる歪を解消できる。反射鏡Ｍ２は孔ｈ２
を有する支持板ＳＳに固設される。

次に、５０，５１．５２はウェハステージを構成するス
テージ構成部材で、構成部材５０はウェハＷＦを支持固
定するウェハチャックを有しており、その上面にはアラ
イメントに用いるステージアライメントマーク６Ａ、６
Ｂ、６Ｃが設けられている。構成部材５１は構成部材５
０を搭載しており、構成部材５２上を図中矢印の如くＸ
方向に移動可能である。また、構成部材５２は図中矢印
の如くＹ方向に移動可能であり、構成部材５１．５２で
いわゆるＸ−Ｙステージを構成している。

７０および７１は構成部材５１および構成部材５２をそ
れぞれＸ方向、Ｙ方向に移動させるための駆動装置で、
ステップモータ等からなる。構成部材５０は不図示の駆
動装置によりθ方向に回転可能となっている。また、構
成部材５０は、第１５図に示すようにその下面に配置さ
れた圧電素子Ｐｉ、Ｐ２．Ｐ３により上下動される。９
０゜９１．９２はステージ制御用測長器で、Ｘ、Ｙ方・
向に変位するウニへの位置または移動玉を高精度で測定
できる。なお、このステージ制御用測長器９０．９１．
９２としては、光学的に非接触にて測長が行なえる干渉
計方式の測長器等が好適である。

第１４図に示す投影露光装置はマスクＭＳのパターン像
を反射鏡Ｍｌ、Ｍ２．Ｍ３により縮小結像してウェハＷ
Ｆを面投影で露光する装置であって、いわゆるステップ
・アンド・リピート方式によりウェハＷＦ上でスクライ
ブラインにより区切られた各チップ毎、もしくは複数チ
ップ毎に焼付けを行なう。また、マスクＭＳはマスクス
テージ１の不図示のマスクホルダーによって支持され、
ウェハＷＦは不図示のウェハチャックに吸着されてウェ
ハステージに固定される。後述するウェハＷＦとマスク
ＭＳのアライメントが終了後、以下述べるような露光が
実行される。

不図示のＸ線源から出射したＸ線はマスクＭ　Ｓを照明
し、マスクＭＳの回路パターンは導光部材３、反射鏡Ｍ
Ｏ１および反射鏡Ｍｌ。

Ｍ２．Ｍ３からなる縮小投影光学系を介してウェハＷＦ
上の所定領域に結像される。すなわち、本装置によれば
、マスクＭＳの回路パターンに関する情報はＸ線の強度
分布の形でウェハＷＦ上に伝達され、ウェハＷＦ上に塗
布されたＸ線用の感光体（レジスト）に回路パターンの
潜像を形成することになる。使用するＸ線は感光体や投
影光学系の特性にあわせて任、童の波長領域のものを適
用できるが、所望の波長領域のＸ線を発するＸ線源が得
られない場合は、ＢＮ（ボロン・ニトロイト）等の所定
の吸収特性を備えたＸ線用のフィルタを介してマスクＭ
　Ｓを照明すればよい。１シヨツトで１チツプまたは複
数チップの焼１寸けが終了した後、駆動装置７０．７１
によりウェハステージを移動（ｓｔｅｐ）させて投影光
学系の有効焼付範囲に隣接するチップ又は複数チップか
らなる領域を送り、再度マスクＭＳとウェハＷＦの焼付
けるべきチップのアライメントを行なった後でＸ線によ
りこのチップの焼付を行なう（ｒｅｐｅａｔ）。この動
作を予め決められた順序でウェハＷＦ上の複数チップに
対して行ない、ウェハＷＦ上でスクライブラインにより
区切られた複数のチップの全てを多数回のショットによ
り露光する。露光が終了したウェハＷＦは自動的に未露
光のウェハＷＦと交換され、再度上述の露光行程が実行
される。

本実施例におけるアライメントの手順の一例を以下に述
べる。

第１４図において、駆動装置７０．７１により構成部材
５０，５１．５２からなるウェハステージを移動させ、
構成部材５０上のアライメントマーク６Ａ、６Ｂ、６Ｃ
が、反射鏡Ｍｌ、Ｍ２゜Ｍ３からなる投影光学系を介し
てステージアライメントスコープｔｏ、１１．１２によ
り順次観察可能になるように位置付ける。

すなわち、まず支持板ＳＳの下面に取り付けられた半導
体レーザヘッドＬＺを駆動し点灯する。

次いで孔ｈ２に対向する位置にウェハステージ上のアラ
イメントマーク６Ａが来るようにステージを移動させる
。次いでマスクステージ１のアライメントマーク２Ａと
ウェハステージのアライメントマーク６Ａとを用いてア
ライメントスコープ１２により合焦検出が行なわれる。

このとき、圧電素子Ｐ１により合焦のためのウェハステ
ージの上下動がなされる。以下同様に孔ｈ２にマーク６
Ｂ、６Ｃが順に対向し、マーク２Ｂ、２Ｃおよびスコー
プｔｔ、ｔｏにより合焦検出が行なわれ、圧電素子Ｐ２
．Ｐ３が順に作動しウェハステージが上下動する。これ
により３個のマーク２Ａ、２Ｂ、２Ｃと３個のマーク６
Ａ、６Ｂ。

６Ｃとの各々の距離が合焦位置に設定されるので、マ・
スフステージとウェハステージの直交度は正確に確保さ
れることになる。この各点の合焦検゛出の各々の直後に
Ｘ、Ｙ方向のずれ量をやはりマ一り２Ａ、２Ｂ、２Ｃと
６Ａ、６Ｂ、６Ｃを用いて順次計測し記憶させておく。

このときモータ７０．７１を用いて補正駆動を行なわせ
ることもできる。

本実施例の装置はマスクＭＳとウェハＷＦ間の距離が長
いため、このようにマスクＭＳとウェハＷＦの直交度補
正は有用である。また、第１゜４．８．１３図の光学系
の場合も同様ににしてマスクＭＳとウェハＷＦの平行度
補正ができる。また、このようにしてウェハステージの
アライメントマーク６Ａ、６Ｂ、６Ｃを縮小光学系を逆
進してきた照明光で検出することにより、例えば縮小比
１１５のときは５倍に拡大して検出でき好ましい。

アライメントスコープ１０．Ｉｔ、１２からのアライメ
ントに関する情報は、目視もしくは光電的に得ることが
でき、従来から知られている種々の方法を用いれば良い
。

さて、構成部材５０上に保持されたウェハＷＦ上の露光
領域の内、最初の１シヨツトで露光される領域、例えば
直交するスクライブラインで区切られた１チップ分の領
域の位置とアライメントマーク６Ａ、６Ｂ、６Ｃとの位
置関係を予め決めておくことで、前述のステージアライ
メント終了後、前記位置関係にもとづき構成部材５０゜
５１．５２からなるウェハステージを移動せしめてウェ
ハＷＦ上の最初の１シヨツト領域をマスクＭＳの投影光
学系による結像位置近傍に送ることができる。ウニＡＷ
Ｆ上の最初の１シヨツトで露光すべき領域の周辺すなわ
ちスクライブライン上には所定の一対のアライメントマ
ークＷＭが設けられており、このアライメントマークと
マスクＭＳに形成されたアライメントマーク（不図示）
とをマスク・ウェハアライメントスコープ２０゜２１を
介して目視または光電的に観察することにより、更に高
精度のアライメントを実行する。

また、上述のアライメントのための１光源としての半導
体レーザヘッドＬＺの波長は例えば７８０ｎｍ〜８５０
ｎｍであり、例えば露光用のＸ線の波長１００人に対し
て１〜２桁も長波長側であリ、多層膜反射鏡の反射面は
単なる金層光沢層と同じように極めて良くレーザ光を反
射できる。さらに、ウェハＷＦ又はウェハステージ上の
アライメントマークは反射鏡Ｍ３．Ｍ２．Ｍｌの順に反
射してマスクＭＳの方に進むにつれて例えば縮小比１１
５の反射縮小光学系であれば５倍に拡大して観察できる
。

このとき、例えば２種類のレジストに対して半導体レー
ザの波長を例えば７８０ｎｍと８５０ｎｍの２　ｆＩｌ
類を使い分けたとしても、反射鏡はこのオーダの波長に
対しては木質的に波長依存性はないから常に高度のアラ
イメント精度を維持でき好ましい。

以上のアライメントが終了した後、前述の露光工程が開
始される。なお、最初の１シヨツトで露光される領域と
、順次ステップ・アンド・リピートにより露光される各
領域との位置関係および露光の順序を不図示の制御装置
に与えておけば、最初の１シヨツトで露光される領域以
降の露光領域は、制御装置を介してウェハステージを高
精度にステップ（移＋Ｍａｒ　）させることにより、常
時正確な位置に送ることができ、必ずしも前述のように
各ショット毎にマスクＭＳとウェハＷＦのアライメント
を行なう必要はない。とりわけ、スルーブツトの向上の
ためには各ショット毎にマスクＭＳとウェハＷＦのアラ
イメントを行なう（ダイ・パイ・ダイアライメント）方
式よりも、上述の最初の１シヨツトのみアライメントを
行ない、残りのショットはステージの機械的精度により
露光領域を正確に送る方式の方が好ましい。

第１４図に示す投影露光装置はＸ線を用いて露光を行な
うために装置内部を真空状態にして使用される。例えば
真空ポンプ等の不図示の排気手段によって装置内部の排
気を行ない、１Ｏ−６Ｔｏｒｒ程度の真空状態にて露光
を行なう。なお、装置内部の真空度は高い方が望ましく
、本投影露光装置においては高真空から超高真空状態に
て露光を行なう。このとき前述の反射鏡冷却手段が役に
立つ。

また、装置内部を真空状態にする代わりに、装置内のＮ
２や０２等から成る大気と６％Ｈｅ等の軽元素とを置換
し、軽元素を装置内部に充填させて露光を行なっても良
い。例えば第１４図のマスクＭＳの表面側（Ｘ線照射側
）およびマスクＭＳの裏面側（鏡筒３内）およびウェハ
ＷＦの上面部を全てＨｅで満たし、一定速度で流す。す
ると、これらの軽元素はＸ線の吸収が実質的に７であり
、また真空に比べ熱吸収性が良いのでマスクＭＳや反射
鏡が熱で歪まない。このような方法によって露光を行な
えば、ベリラムＢｅで成るＸ線透過窓も最小数となり、
減衰を極力さけられるのでＸ線の有効利用が図れる。こ
れに対し、例えばマスクの上部をＨｅ室、下部の鏡筒３
を真空室、ウェハ上部を大気室とするとＢｅ窓は各境界
部に必要となり、Ｘ線減衰は大きくなる。またＨは燃え
易いのでＨｅの方が安全である。またＨｅで満たした場
合でも、前述の強制冷却手段をミラーに付加しても良い
。

また、露光に使用するＸ線の波長が大きい場合は、種々
の物質に対して吸収が大きいために人体等への影響は小
さく、装置を真空に保持するシールドにより外部へのＸ
線漏れは殆どない。一方、Ｘ線の波長が短くなると種々
の物質に対する吸収が小さくなるので、使用するＸ線の
波長によってはＸ線用のシールドを施すのが好ましい。

以上、第１４図に示す如き投影露光装置によれば、Ｘ線
により照明されたマスクのパターンを投影光学系を介し
てウェハ上に結像せしめて露光を行なうため、投影光学
系として縮小倍率を有するものを使用することにより、
マスクのパターンに対する精度が従来のプロキシミティ
法に比べて緩和されてマスクの製造が容易になる。また
、縮小投影することにより分解能を向上できることは言
うまでもない。更に使用できるＸ線源の自由度も増え汎
用性の高い装置となる。また、プロキシミティ法で要求
されるマスクとウェハ間の精確なギャップ測定および間
隔調整が不要となる。

本発明で使用するマスクは前述の如く反射型と透過型の
２種類のＸ線マスクが使用できる。透過型のＸ線マスク
はＸ線吸収体と、このＸ線吸収体を支持するマスク基板
とからなり、マスク基板上にＸ線吸収体によるバターニ
ングが施されている。Ｘ線吸収体の材料としてはＸ線吸
収率が高く加工が容易なＡｕ、Ｔａ、Ｗ等を用いること
ができる。一方、マスク基板の材料としては有機高分子
もしくは無機物が挙げられる。有機高分子としてはポリ
イミド、マイラ、カプトンなどがあり、無機物としては
Ｂを拡散したＳｔ、５ｉＣ１Ｓｉ３　Ｎ４　、Ｔｉ、お
よびＢＮなどがある。また、ＳｉＮ基板およびポリイミ
ドとＢＨの複合基板等も使用可能である。

また、反射型のＸ線マスクは低反射率のマスク基板上の
高反射率の材料でパターンを描いたマスクであり、例え
ば、ＳＬ等の低電子密度の物質（軽元素物質）からなる
厚いマスク基板上にＡｕ等の高電子密度の物質（重元素
物質）でパターンを描いたり、ＴｉとＮｉとからなる多
層反射膜等をマスク基板上にバターニングしたりしたマ
スクを使用できる。

なお、本発明で使用されるマスクＭＳは使用するＸ線の
波長に応じて適宜選択しなければならない。例えば波長
が数人〜数十人程度のＸ線に対しては上述のマスク材料
から選択できるが、数十人〜数百人の比較的波長が長い
Ｘ線に対しては上述の如ぎマスク材料では吸収が大き過
ぎるために好ましくない。この数十人〜数百人程度のＸ
線用のマスクとしては、Ｘ線吸収部材もしくは反射部材
に回路パターンに応じた穴をあけることによってマスク
とする構成が好ましい。

また、本発明で使用するＸ線源としては、従来から良く
知られている固体金属に電子ビームを照射してＸ線を発
生させる所謂電子線励起型の線源、レーザプラズマや希
ガスプラズマや沿面放電プラズマを利用した線源、ＳＯ
Ｒ（５ｙｎｃｈｒｏｔｒｏｎＯｒｂｉｔａｌ　Ｒａｄｉ
ａｔｉｏｎ　）に代表されるシンクロトロン放射光を利
用した線源を用いる。

さらに、露光に際し用いられるＸ線用の感光体、すなわ
ちレジストは使用するＸ線源により異なる露光用Ｘ線の
エネルギ密度に応じて、高感度なものから比較的感度の
低いものまで種々の材料を選択できる。例えばネガ型の
Ｘ線レジスト材料には、ポリグリシジルメタクリレート
−〇〇−エチルアクリレート（ＣＯＰ）、ポリグリシジ
ルメタクリレートマレイン酸付加物（ｓＥＬ−Ｎ）、ポ
リジアリールオルソフタレート、エポキシ化ポリブタジ
ェン、ポリスチレンＴＴ　Ｆ系や、含金属塩レジスト材
料、含ハロゲンポリビニルエーテル系レジスト材料、含
ハロゲンポリアクリレート系レジスト材料等があり、ポ
ジ型のＸ線レジスト材料には、ポリメチルメタクリレー
ト（ＰＭＭＡ）、ポリヘキサフルオロブチルメタクリレ
ート、ポリテトラフルオロプロピルメタクリレート、ポ
リメタクリロニトリル、ポリ（ＭＭＡ−ｃｏ−トリクロ
ロエチルメタクリレート）、ポリブテン−１−スルフォ
ンや、含金属塩レジスト第４料、ポリトリクロロエチル
メタクリレート、ポリメチルメタクリレート−〇〇−ジ
メチルメチレン７　ロネート（ＰＭＭＡ−Ｃｏ−ＤＭＭ
）、ｎ　−ヘキシルアルデヒドとｎ−ブチルアルデヒド
の共重合体、ポリクロロアセトアルデヒド等がある。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、各鏡面におけるＸ
線の損失および発熱による反射鏡の変形が抑えられ、効
率良くかつ高い解像力をもって露光転写を行なうことが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例に係る露光装置に用い得
るＸ線反射投影縮小光学系の構成を示す概略図、第２および３図は、第１図の光学系の原理を説明するた
めのグラフ、第４図は、第１図の光学系において多層膜反射鏡を用い
、また重要部を模式化して強調した例を示す模式図、第５図は、第４図の光学系における像面を説明する説明
図、第６図（Ａ）、（Ｂ）は、第１図の光学系の非点収差と
歪曲収差の一例を示すグラフ、第７図（Ａ）、（Ｄ）は
第１図の光学系における異なる胸高における横収差の一
例を示すグラフ、第８図は、第１．４図のマスクに対して照明光か非垂直
入射する理由を説明する説明図、第９図は、ウェハをス
テップワイズに移動させて複数ショット焼き付けるのに
好適な本発明の第２実施例に係る反射型光学系の構成を
示す模式第１０図は、第９図の光学系の透過型マスクを
反射型マスクとした本発明の第３の実施例における光学
系の構成を示す模式図、第１１図は、ＳＯＲ光源からの水平Ｘ線光束を反射鏡に
より全反射および走査するようにした本発明の第４実施
例に係る光学系の構成を示す模式第１２図は、マスクを
垂直から少し傾けて設置するようにした本発明の第５実
施例に係る光学系の構成を示す模式図、第１３図は、マスクとウェハを垂直かつ相互に平行に配
置してウェハをステップワイズに移動させて複数ショッ
ト焼き付けるのに好適な本発明の第６実施例における光
学系の構成を示す模式図、第１４図は、第９．１１．１
２図のような光学系を用いた本発明の第７実ｊ１例に係
る反射縮小投影型Ｘ線露光装置の構成を示す構成図、そ
して第１５図は、第１４図の装置のウェハステージの一
部拡大断面図である。ＭＳ；マスク、ＭＯ’　。ＭＯ〜Ｍ３．ＭＴＲ：反射鏡、Ｒ１−Ｒ３：多層反射膜、ＷＦ：ウェハ、ＦＦ：前側焦点位置、ＩＰ：入射瞳位置、ＰＬ：主光線、ＭＭ：複数反射鏡を総括的に表わしたもの、ｏ、ｏ’　
、ｏ”、ｏ”　：光軸、Ｃｏ、ＣＩ、Ｃ２：冷却手段、Ｌ：光束、ＳＲ：ＳＯＲ光源からのＸ線光束、！＝マスクステージ、２Ａ、　　２Ｂ、　　２Ｃ，６Ａ、　　６Ｂ、　　６Ｃ
：アライメントマーク、３：導光部材、４：鏡筒、１０．１１，１２ニスチーシアライメントスコープ、２０．２１：マスク・ウェハアライメントスコープ、５０．５１，５
２：ステージ構成部材、７０．７１：駆動装置、Ｐ１〜Ｐ３：圧電素子、９０〜９２：ステージ制御用測長器、ｈｌ、ｈ２：穴、ＷＭ：アライメントマーク、ＬＺ：レーザヘッド。特許出願人　　　キャノン株式会社代理人　弁理士　　　伊　東　哲　也代理人　弁理士　　　伊　東　辰　雄部４図第５図第６図仲駄息、。。。１　　　　　　　　Ｍノ第７図図面の浄書（内容に変更なし）第６図昭和６２年９月３日特許庁長官　小　川　邦　夫　殿１、事件の表示昭和６２年特許願第１４８６１１号住　所　東京都大田区下丸子３丁目３０番２号名称（１
００）キャノン株式会社代表者賀来　龍三部４、代理人〒１０５住　所　東京都港区虎ノ門二丁目８番１号虎ノ門電気ビ
ル　電話（５０１）９３７０昭和６２乍８月５日（をｊ
笑１：ｌ　：　Ｒ２，Ｉ’１．２５　）６、補正の対象「明細書の図面の簡単な説明の欄」および「図面」７、
補正の内容１、明細書第５４頁第１９行の「第７図（Ａ）。（Ｄ）は」を「第７図（Ａ）〜（Ｄ）は１．」に訂正す
る。２、別紙の通り第６図（ｂ）を差し替える。（内容に変更なし）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）原版を保持する第１のステージと、基板を保持する第２のステージと、少なくとも１枚に強制冷却手段が設けられた複数枚の多
層膜反射鏡を含み、Ｘ線領域の電磁波で照明された上記
原版のパターンを上記基板上に縮小投影する反射式縮小
光学手段とを具備することを特徴とする露光装置。
（２）前記複数枚の多層膜反射鏡のうち少なくとも１枚
は非球面反射鏡である特許請求の範囲第１項記載の露光
装置。
（３）前記複数枚の多層膜反射鏡のうち少なくとも２枚
に前記強制冷却手段が備えられ、これら冷却手段が備え
られた反射鏡はＸ線の照射の順序が先になるように配置
されている特許請求の範囲第１項記載の露光装置。
（４）前記複数枚の多層膜反射鏡のうち少なくとも２枚
の間にヘリウムが流される特許請求の範囲第１項記載の
露光装置。