JPH02174111A - X-ray projection aligner - Google Patents
X-ray projection alignerInfo
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- JPH02174111A JPH02174111A JP63328766A JP32876688A JPH02174111A JP H02174111 A JPH02174111 A JP H02174111A JP 63328766 A JP63328766 A JP 63328766A JP 32876688 A JP32876688 A JP 32876688A JP H02174111 A JPH02174111 A JP H02174111A
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- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70058—Mask illumination systems
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- Projection-Type Copiers In General (AREA)
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体集積回路製造における微細パタン形成
に用いられるX線投影露光装置に関し、特に軟XI#露
光装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an X-ray projection exposure apparatus used for forming fine patterns in semiconductor integrated circuit manufacturing, and particularly to a soft XI# exposure apparatus.
XNマスクを用いたX#!露光方式は、微細性。 X# using XN mask! The exposure method is fine.
生産性の点で電子ビーム露光等よ)も優れている0従来
この方式では、X!IsK対して透明な膜の上に形成し
たX線を吸収するパタンを加工した透過型のX線マスク
が用いられる。X線マスクは、レジストを塗布したウェ
ハに対して数10μmの微小な間隔をおいて設置され、
均一にXiが照射される。これにより、X線マスクを透
過したX線によりレジストが感光し、レジストを現像す
れば、レジストパタンが得られる。ところで、この従来
方式では、等倍転写であるためにX線マスクのパタン描
画に用いる電子ビーム露光装置のパタン積度以上の転写
精度は得られない。また、XNマスクのX線を吸収する
パタンを支持している膜はX線透過率を確保するために
、2μm程度ときわめて薄いものが用いられるため大面
積のX線マスクの製造は困難が多い等の問題をきたして
いる。In terms of productivity, this method is also superior to electron beam exposure (e.g., electron beam exposure). A transmission type X-ray mask is used, which is formed on a film transparent to IsK and processed with a pattern that absorbs X-rays. The X-ray mask is placed at a minute interval of several tens of micrometers from the wafer coated with resist.
Xi is irradiated uniformly. As a result, the resist is exposed to X-rays transmitted through the X-ray mask, and a resist pattern is obtained by developing the resist. By the way, in this conventional method, since the transfer is performed at the same magnification, it is not possible to obtain a transfer precision higher than the pattern density of the electron beam exposure device used for drawing the pattern of the X-ray mask. Additionally, in order to ensure X-ray transmittance, the film that supports the X-ray absorbing pattern of the XN mask is extremely thin, about 2 μm, so it is often difficult to manufacture large-area X-ray masks. This is causing problems such as:
そこで、このような問題を解決するために、シンクロト
ロン放射光を利用したX線縮小投影露光方式(木下ほか
:第47回応用物理学会講演予稿集1986年10月、
p322.28p−ZF−15)が検討されている。第
7図にその光学系の概略構成図を示す。ここで、TOは
マスク、T1はスリット、T2は反射ミラー光学系、7
3はウェハ、74は試料ステージ、75は主光線である
。この方法は、マスクTOの像をシュワルツシルト光学
系からなる反射ミラー光学系72によシレジストを塗布
したウェハ73上に縮小投影して露光を行うものである
。マスク70としては透過型マスク、反射型マスクの2
s類が考えられている。ところで、Xaa小投影露光で
用いられる反射型マスクや反射ミラー光学系には、X線
の反射率を高めるため特定の波長のX線を反射する多層
膜を表面にコーティングしたものが用いられる。このと
き、多層膜には、例えば、タングステンW/カーボンC
やモリブデンMo/シリコンSiというように、重原子
と重原子を対としたものが用いられる。そして、多層膜
の形成間隔は、X線波長と入射角から、ブラッグの回折
条件よシ決まることが知られている。Therefore, in order to solve such problems, an X-ray reduction projection exposure method using synchrotron radiation (Kinoshita et al.: Proceedings of the 47th Japan Society of Applied Physics, October 1986,
p322.28p-ZF-15) is being investigated. FIG. 7 shows a schematic diagram of the optical system. Here, TO is a mask, T1 is a slit, T2 is a reflective mirror optical system, and 7
3 is a wafer, 74 is a sample stage, and 75 is a chief ray. In this method, exposure is performed by reducing and projecting the image of the mask TO onto a wafer 73 coated with resist using a reflection mirror optical system 72 made of a Schwarzschild optical system. There are two types of mask 70: a transmission type mask and a reflection type mask.
Class s is considered. Incidentally, the reflective mask and reflective mirror optical system used in Xaa small projection exposure are coated with a multilayer film that reflects X-rays of a specific wavelength on the surface to increase the X-ray reflectance. At this time, the multilayer film includes, for example, tungsten W/carbon C.
Pairs of heavy atoms, such as molybdenum Mo/silicon Si, are used. It is known that the formation interval of the multilayer film is determined by Bragg diffraction conditions based on the X-ray wavelength and incident angle.
また、シュワルツシルト光学系のほかに、従来、第8図
のような光学系(例えばに、Hoh and H。In addition to the Schwarzschild optical system, conventional optical systems such as those shown in FIG. 8 (for example, Hoh and H.
Tan1no:Bulletin of Electr
otechnical Laboratory。Tan1no: Bulletin of Electr
otechnical Laboratory.
vol、49 No、12(1985)p47−54)
が考えられている。ここで、80は反射ミラー光学系、
81は主光線、82はマスク、83は試料面である。vol, 49 No. 12 (1985) p47-54)
is considered. Here, 80 is a reflective mirror optical system;
81 is a chief ray, 82 is a mask, and 83 is a sample surface.
これは、3枚のミラー801〜80.による光学系80
で構成されており、よシ低収差の光学特性が得られる。This consists of three mirrors 801-80. Optical system 80 by
The optical characteristics of this lens are comprised of the following, and provide optical characteristics with very low aberrations.
しかし、従来のシュワルツシルト光学系を用いた反射ミ
ラー光学系では、ウェハT3つまり試料面への主光線の
入射方向は第7図のように斜めとなる。主光線75が像
面である試料面に斜めに入射すると、試料面が所定の位
置からずれたときを考えると、投影されたパタンの位置
にずれが生じる。例えば、主光線が、入射角20で試料
面に入射した時を考える。ここで試料面が1μm上下に
ずれたとすると、露光されるパタン位置は、設計位置よ
り0.36μmずれる。微細パタンの露光では、きわめ
て高精度な位置合わせ精度が蓑求されるので、試料面上
下変動によるパタン位置誤差は無視することができない
。ウェハは、試料台の傾きやウェハ自体反シや素子の段
差を考えると、1μ哨度以下の平坦度を得ることは、実
際上きわめて困難である。したがって、従来の光学系で
は、高精度な位置合わせを実現することが困難であると
いう問題がある。However, in a reflective mirror optical system using a conventional Schwarzschild optical system, the direction of incidence of the principal ray onto the wafer T3, that is, the sample surface, is oblique as shown in FIG. If the chief ray 75 obliquely enters the sample surface, which is the image plane, the position of the projected pattern will shift, considering that the sample surface deviates from a predetermined position. For example, consider a case where the chief ray is incident on the sample surface at an incident angle of 20. If the sample surface is shifted up or down by 1 μm, the exposed pattern position will be shifted by 0.36 μm from the designed position. Exposure of fine patterns requires extremely high alignment accuracy, so pattern position errors due to vertical fluctuations of the sample surface cannot be ignored. It is actually extremely difficult to obtain a flatness of 1 μm or less for the wafer, considering the inclination of the sample stage, the inclination of the wafer itself, and the steps of the elements. Therefore, with conventional optical systems, there is a problem in that it is difficult to achieve highly accurate alignment.
一方、紀8図のように3枚のミラーによる反射ミラー光
学系80で、主光線81を垂直に試料面83に入射させ
る光学系もあるが、X線の反射回数が増えるという問題
が生じる。すなわち、X線反射ミラーに用いる多層膜反
射面のX線反射率はあまシ大きくとることができないの
で、試料に入射するxg強度が小さくなシ、露光時間が
増大してスルーグツトが小さくなる問題がある。特に反
射マスクを用いるときは、4回反射にもなるため、スル
ープット低下が無視できないという問題がある0
〔昧題?解決するための手段〕
上記の問題点を解決するために、本発明は、X線を用い
てマスク上のパタンを試料面に投影し露光するX線投影
露光装置において、X線を集光して前記マスクを照明す
る集光ミラーと、該集光ミラーよりの主光線を前記試料
面にほぼ垂直に入射させるように1枚或は2枚の非球面
ミラーまたはその2枚ミラーのどちらか1つが球面ミラ
ーから構成された反射ミラー光学系を備えたものである
。On the other hand, as shown in Fig. 8, there is an optical system in which a principal ray 81 is perpendicularly incident on a sample surface 83 using a reflecting mirror optical system 80 made up of three mirrors, but this poses a problem in that the number of reflections of X-rays increases. In other words, since the X-ray reflectance of the multilayer reflective surface used in the X-ray reflective mirror cannot be made very large, the problem is that the xg intensity incident on the sample is small, the exposure time increases, and the throughput becomes small. be. In particular, when using a reflective mask, there is a problem that the throughput decrease cannot be ignored because there are four reflections. Means for Solving] In order to solve the above problems, the present invention provides an X-ray projection exposure apparatus that uses X-rays to project a pattern on a mask onto a sample surface for exposure. a condensing mirror for illuminating the mask; and one or two aspherical mirrors, or one of the two mirrors so that the chief ray from the condensing mirror is incident almost perpendicularly to the sample surface. One is equipped with a reflecting mirror optical system composed of a spherical mirror.
本発明においては、集光ミラーは、入射X線を集光して
、反射ミラー光学系の光軸上の一点に集光するようにマ
スクを照明する。そして、この反射ミラー光学系は、マ
スク上のパタンを主光線が試料面にほぼ垂直に入射する
ように投影することができる。このとき、反射ミラー光
学系は、マスク上のパタンからの反射または透過X線を
試料上に所定の倍率で投影する。In the present invention, the condensing mirror condenses incident X-rays and illuminates the mask so as to condense the condensed X-rays to one point on the optical axis of the reflection mirror optical system. This reflective mirror optical system can project the pattern on the mask so that the chief ray is incident on the sample surface almost perpendicularly. At this time, the reflection mirror optical system projects the reflected or transmitted X-rays from the pattern on the mask onto the sample at a predetermined magnification.
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the drawings.
第1図は本発明によるX線投影露光装置の一実施例を示
す概略構成図である。同図において、10は光源(図示
せず)よシ放射されるシンクロトロン放射光、11は集
光ミ?−12はスリット、13はマスク、14はマスク
ステージ、15は反射ミラー光学系、16はウェハ、1
7は試料ステージである。ここで、シンクロトロン放射
光10が集光ミラー11に入射されると、この集光ミラ
ー11はその入射光を集光してマスク13上のパタンを
照明する。すなわち、集光ミラー11はトロイダルミラ
ーで構成されておシ、シンクロトロン放射光10の光源
像を反射ミラー光学系15の光軸2上のある点Zaに向
かって結像させるようにして集光する働きをする。この
様子を第2図に示す。同図において第1図と同一符号は
閤−または相当部分を示し、20はマスク13上の照射
領域、21は光軸である。ここでは反射型のマスク13
を用いた例を示す。シンクロトロン放射光10は扇状に
広がった放射分布を持っていて、垂直方向Yの幅線狭い
が、水平方向Xの幅は広くとることができる。したがっ
て、スリット12で成形されたマスク照射領域20は、
後で述べるように横長の円弧状領域となるようにする0
また集光ミ2−11によシ、光軸21上にシンクロトロ
ン放射光10を水平方向、垂直方向とも、はぼ−点Za
に向かって集光させる。そのマスク照射領域20を第3
図に示す。FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of an X-ray projection exposure apparatus according to the present invention. In the figure, 10 is synchrotron radiation emitted from a light source (not shown), and 11 is a condensing mirror. -12 is a slit, 13 is a mask, 14 is a mask stage, 15 is a reflective mirror optical system, 16 is a wafer, 1
7 is a sample stage. Here, when the synchrotron radiation light 10 is incident on the condensing mirror 11, the condensing mirror 11 condenses the incident light and illuminates the pattern on the mask 13. That is, the condensing mirror 11 is composed of a toroidal mirror, and condenses the light source image of the synchrotron radiation 10 toward a certain point Za on the optical axis 2 of the reflective mirror optical system 15. work to do. This situation is shown in FIG. In this figure, the same reference numerals as in FIG. 1 indicate the corresponding parts, 20 is the irradiation area on the mask 13, and 21 is the optical axis. Here, a reflective mask 13
An example using . The synchrotron radiation light 10 has a fan-shaped radiation distribution, and the width line in the vertical direction Y is narrow, but the width in the horizontal direction X can be widened. Therefore, the mask irradiation area 20 formed by the slit 12 is
As described later, create a horizontally long arc-shaped area0
In addition, the condensing mirror 2-11 directs the synchrotron radiation 10 onto the optical axis 21 in both the horizontal and vertical directions.
Focus the light towards. The mask irradiation area 20 is
As shown in the figure.
第3図において第1図ないし第2図と同一符号は同一ま
たは相当部分を示し、30はマスク13つまシマスフ基
板13上に形成されるパタン領域、31はスリット12
上でのシンクロトロン放射光ビーム形状でオシ、パタン
領域30はLSIの1チップ分のパタンか形成されてい
る。ここで、マスク13上の照射領域20は、光軸を中
心とした円弧状のスリット12を介して得られる円弧状
の細長い照射領域である。そして、この照射領域20は
、転写するパタンか存在するパタン領域30の横力向領
斌を十分覆うようにする。このとき、縦方向の照射領域
は、反射ミラー光学系15の収差の許容値の満たす必要
があるため、横方向に較べて狭くとる。この領域を通る
光線は光軸に対して回転対称であるため、収差は円弧方
向に均一になる特長がある。縦方向の照射領域は狭いの
で、後で述べる方法で、マスク13を矢印18の縦方向
に走査することで照射領域20を走査することによシ大
面積を露光することができる。そして、マスク13上の
パタンの反射X線の像は、反射ミラー光学系15によシ
ウエハ16上に縮小されて投影される。このウェハ16
へ入射する主光線L1該ウェハにほぼ垂直になるように
、集光ミラー11による集光点の位置を決め、あらかじ
め低収差となる反射ミラー光学系15を設計しておく0
このとき、反射ミラー光学系15のミラー面は多層膜を
形成して、特定波長のX線に対する反射率を高めておく
。例えば、露光に用いるX線の波長を、レジスト中のカ
ーボン(C)による吸収が少ない波長50叉程度とする
と、W/C,Rh/C,Ru/C,Cr/C,Re/C
,Os/C,I r/C等の多層膜は反射率が大きくで
きるので、反射ミラー用として望ましい。ウェハ16に
はX線に感光するレジストが塗布されてお夛、マスクス
テージ14.試料ステージ17を同期して走査しながら
、マスク13上を順次レジストに転写していく。これに
より、マスクステージ14.試料ステージ17は光学系
の縮小率と同じ比率で同期し々がら走査させる。また、
パタンの位置合わせは、マスク13.ウェハ16にあら
かじめマークを形成しておき、レーザー等の手段でマー
ク位置検出をすることで行う。なお、第1図中19はウ
ェハ16の走査方向を示す。In FIG. 3, the same reference numerals as in FIGS. 1 and 2 indicate the same or corresponding parts, 30 is a pattern area formed on the mask 13 or the striped substrate 13, 31 is the slit 12
Based on the above synchrotron radiation beam shape, the pattern region 30 is formed with a pattern for one LSI chip. Here, the irradiation area 20 on the mask 13 is an elongated arc-shaped irradiation area obtained through the arc-shaped slit 12 centered on the optical axis. The irradiation area 20 is made to sufficiently cover the lateral force direction area of the pattern area 30 where the pattern to be transferred exists. At this time, the irradiation area in the vertical direction is set narrower than in the horizontal direction because it is necessary to satisfy the tolerance value of the aberration of the reflection mirror optical system 15. Since the light rays passing through this region are rotationally symmetrical with respect to the optical axis, the aberrations are uniform in the arc direction. Since the irradiation area in the vertical direction is narrow, a large area can be exposed by scanning the irradiation area 20 by scanning the mask 13 in the vertical direction of the arrow 18 using a method described later. The reflected X-ray image of the pattern on the mask 13 is then reduced and projected onto the wafer 16 by the reflection mirror optical system 15. This wafer 16
The position of the focal point of the condensing mirror 11 is determined so that the principal ray L1 incident on the wafer is almost perpendicular to the wafer, and the reflective mirror optical system 15 with low aberration is designed in advance.
At this time, a multilayer film is formed on the mirror surface of the reflective mirror optical system 15 to increase the reflectance for X-rays of a specific wavelength. For example, if the wavelength of the X-ray used for exposure is set to about 50 wavelengths, which is less absorbed by carbon (C) in the resist, W/C, Rh/C, Ru/C, Cr/C, Re/C
, Os/C, Ir/C, etc., can have a high reflectance and are therefore desirable for use in reflective mirrors. A resist sensitive to X-rays is coated on the wafer 16, and a mask stage 14. While scanning the sample stage 17 in synchronization, the area on the mask 13 is sequentially transferred to the resist. As a result, mask stage 14. The sample stage 17 is scanned synchronously at the same ratio as the reduction ratio of the optical system. Also,
The pattern alignment is performed using mask 13. This is performed by forming marks on the wafer 16 in advance and detecting the mark positions using means such as a laser. Note that 19 in FIG. 1 indicates the scanning direction of the wafer 16.
つぎに、上記実施例のX線投影露光装置の反射ミラー光
学系の具体例を示す。この反射ミラー光学系15は、そ
の倍率を115とし、 2枚の凸ミラー151.凹ミラ
ー15□から成り頂点の曲率半径ROをそれぞれ500
m5+とする非球面ミラーから構成されている。ここで
、各ミラー15+、152の曲率半径Roを同じとした
のは、ペッツバール和をゼロとして、像面を平坦にする
ためである0また、収差補正は、3次収差が小さくなる
付近で、非球面形状、ミラー間隔等を変えて、高次収差
とのバランスを考慮して全収差が小さくカるようにする
。この場合、X線領域では回折の影響が少ないため、N
A(開口数)は光に較べて小さくすることができるので
、NAの3乗できく球面収差は小さい。そこで、特に、
コマ収差と非点収差を小さくするように、非球面形状の
初期値を選んで最適設計を行う。特に第4図に一例を示
すように2枚の凸ばツー15..凹ミラー15重のミラ
ー間隔りを、Ro/2よシ大きく (L/RO>0.5
)選ぶことで収差を小さくすることができる。この例で
は、NA=0.01 、0.005、像高は50■とし
たときの特性1.nをそれぞれ示す。ただし、L/RO
が1に近づいてくると収差は小さいが、像面がミラー光
学系の中になってしまうので、実用的ではない。L/R
O)0.5の条件のときは、光軸2上の点Zaを凸ミラ
ー15.の後方にすると、ウエノ116つまシ試料面へ
の垂直入射の条件が得られる。ここでは像高は50mと
した。この考えに基すいて設計例を示すと、ミラー間隔
L=400−とすると、非球面係数には、凸ミラーかに
=13.35 、凹ミラーかに=o、o 811の楕円
面となる0なお、2次の非球面形状は、
z=h”/(1+ 1−(k+1)h”/Ro”)/R
。Next, a specific example of the reflection mirror optical system of the X-ray projection exposure apparatus of the above embodiment will be shown. This reflective mirror optical system 15 has a magnification of 115 and includes two convex mirrors 151. Consists of 15 □ concave mirrors, each with a radius of curvature RO of 500
It is composed of an aspherical mirror of m5+. Here, the radius of curvature Ro of each mirror 15+ and 152 is made the same in order to set the Petzval sum to zero and flatten the image plane. By changing the aspherical shape, mirror spacing, etc., the total aberrations are minimized while taking into consideration the balance with higher-order aberrations. In this case, since the influence of diffraction is small in the X-ray region, N
Since A (numerical aperture) can be made smaller than that of light, the spherical aberration can be reduced to the third power of NA. Therefore, in particular,
Optimum design is performed by selecting initial values for the aspherical shape so as to reduce coma and astigmatism. In particular, as shown in FIG. 4, two convex protrusions 15. .. The mirror spacing of the 15-fold concave mirror is larger than Ro/2 (L/RO>0.5
) can reduce aberrations. In this example, characteristics 1. when NA=0.01, 0.005 and image height is 50cm. n is shown respectively. However, L/RO
When approaches 1, the aberration is small, but the image plane becomes inside the mirror optical system, which is not practical. L/R
O) When the condition is 0.5, point Za on the optical axis 2 is connected to the convex mirror 15. By setting the beam to the rear of the Ueno 116 tube, the condition of normal incidence to the sample surface can be obtained. Here, the image height was 50 m. To give a design example based on this idea, if the mirror spacing L = 400-, the aspherical coefficients include a convex mirror = 13.35, a concave mirror = o, and an ellipsoid of o 811. 0The second-order aspherical shape is z=h"/(1+ 1-(k+1)h"/Ro")/R
.
で表わされる0ただし、hは軸高、2は光軸方向の座標
である。光学長は689w5である。この収差特性の一
例を第5図囚に示す。ここで、X線の波長λを5OAに
選ぶと、回折による像のぼけdは、d=o、5λ/NA
の関係から、NA=0.0125とするとd==0.2
μmとなる。NA=0.0125とすると、光学系の収
差はX、Y方向とも0.1μm以下となシ、回折による
ほけが支配的になることがわかる。0, where h is the axis height and 2 is the coordinate in the optical axis direction. The optical length is 689w5. An example of this aberration characteristic is shown in FIG. Here, if the wavelength λ of the X-ray is chosen to be 5OA, the image blur d due to diffraction is d=o, 5λ/NA
From the relationship, if NA=0.0125, d==0.2
It becomes μm. It can be seen that when NA=0.0125, the aberration of the optical system is 0.1 μm or less in both the X and Y directions, and blurring due to diffraction becomes dominant.
また、NA=0.025としても収差は0.2μm以下
である。この例では、横方向の露光領域は、15m程度
となることが可能である。Further, even if NA=0.025, the aberration is 0.2 μm or less. In this example, the lateral exposure area can be on the order of 15 m.
また、別の例として、凸ミラー151.凹ミラー15宜
ともRO=300日として、L=250鴇とすると、
非球面係数を凸ミラーで、k=10.67、凹ミラーで
に=o、o 94とすると、光学長を407.6mと小
さくすることもできる。このときの収差は、第5図(B
)に示すように、NA=0.06と大きくしても0.2
μm以下と小さいが、歪は上記実施例よ93倍はど大き
く、スリット幅は大きくとれなくなる。Further, as another example, a convex mirror 151. Concave mirror 15 If RO = 300 days and L = 250 days, then
If the aspheric coefficient is k=10.67 for a convex mirror and =o, o 94 for a concave mirror, the optical length can be reduced to 407.6 m. The aberrations at this time are shown in Figure 5 (B
), even if NA=0.06, it is 0.2
Although it is small, less than μm, the strain is 93 times larger than that of the above embodiment, and the slit width cannot be made large.
カお、収差は多少大きくなるが、どちらか1枚のミラー
を球面とすることもできる。また、2枚の凸ζラー、凹
ミラーの曲率を同じでなく、数%程度変えても、ある程
度までは収差を小さくすることができる。ここでは、2
次曲面を用いた例を示したが、さらに高次の曲面を用い
ることもできる。However, one of the mirrors can also be made spherical, although the aberration will be somewhat larger. Further, even if the curvatures of the two convex ζ mirrors and the concave mirror are not the same and are changed by a few percent, aberrations can be reduced to a certain extent. Here, 2
Although an example using a curved surface of a higher order is shown, a curved surface of a higher order can also be used.
このようなことから、本発明の構成を基に、種々の2枚
ミラーによる光学系を設計することができる0
このように1上述した実施例のX線投影露光装置による
と、シンクロトロン放射光10を集光しマスク13を照
明する集光レンズ11と、凸、凹2枚の非球面ミラーを
用いて該ミラーの曲率半径をほぼ同じとしかつミラー間
隔を曲率半径の1/2以上にした反射ミラー光学系15
を備え、集光ミニ7−11によシ、反射ミラー光学系1
50光軸2上の一点に向かってシンクロトロン放射光1
0を集光してiスフ13上のパタンを照明する。そして
該パタンを、反射ミツ−光学系15によシ主光線がウェ
ハ16面(像面)にほぼ垂直に入射するように縮小投影
することにより、このウェハ面の上下変動によるパタン
0位置ずれが生じることはなくなシ、高精度なパタン位
置精度が得られる。For this reason, it is possible to design various optical systems using two mirrors based on the configuration of the present invention. In this way, according to the X-ray projection exposure apparatus of the above-described embodiment, synchrotron radiation A condensing lens 11 that condenses the light of 10 and illuminates the mask 13, and two convex and concave aspherical mirrors are used to make the radii of curvature of the mirrors almost the same and the interval between the mirrors is 1/2 or more of the radius of curvature. Reflection mirror optical system 15
Equipped with a condensing mini 7-11, a reflective mirror optical system 1
Synchrotron radiation 1 towards a point on 50 optical axis 2
0 is focused to illuminate the pattern on the i-screen 13. Then, the pattern is reduced and projected by the reflection optical system 15 so that the chief ray is almost perpendicularly incident on the wafer 16 surface (image surface), thereby eliminating the pattern 0 position shift due to the vertical fluctuation of the wafer surface. This does not occur, and high pattern position accuracy can be obtained.
また、シンクロトロン放射光を用いる場合、本実施例の
ように円弧状の露光領域であれば、光の分布が横長であ
シ、照明しやすく、2次元に広い領域を照射する必要が
なく、均一な光強度が得やすい。また、2枚の非球面ミ
ラーからなる反射ミラー光学系15を用いることによっ
て、ウェハへの垂直入射の条件を確保しつつ、低収差を
得ることができる。さらに、そのミラー枚数が2枚と少
ないので、多層膜ミラーの反射率による光強度の低下は
、従来よシ小さく高速にパタン転写を可能とする利点も
ある。ま之、2枚ミ2−のように偶数枚では、マスク1
3とウェハ16の位置が光学系をはさんでそれぞれ反対
側になるので、ウェハ16の試料ステージ1Tがマスク
13からの反射や透過X線を遮ることがないので、装[
構成の点で・有利であシ、大口径のウェハへのパタン転
写が容易にできる等の利点を有する。Furthermore, when synchrotron radiation is used, if the exposure area is arc-shaped as in this example, the light distribution is horizontal and easy to illuminate, and there is no need to irradiate a wide two-dimensional area. Easy to obtain uniform light intensity. Furthermore, by using the reflective mirror optical system 15 made up of two aspherical mirrors, it is possible to obtain low aberrations while ensuring the conditions for perpendicular incidence to the wafer. Furthermore, since the number of mirrors is as small as two, the reduction in light intensity due to the reflectance of the multilayer mirror is smaller than in the past, and there is an advantage that pattern transfer can be performed at high speed. However, with an even number of sheets like 2 sheets Mi 2-, mask 1
3 and the wafer 16 are on opposite sides of the optical system, so the sample stage 1T of the wafer 16 does not block the reflected or transmitted X-rays from the mask 13.
It is advantageous in terms of structure, and has the advantage that patterns can be easily transferred to large-diameter wafers.
なお、以上の実施例では、シンクロトロン放射光を用い
た例を示したが、レーザプラズマX線源。In addition, in the above embodiment, an example using synchrotron radiation light was shown, but a laser plasma X-ray source is used.
電子線励起X線源等地のX線源を用いても同様である。The same effect can be obtained by using an isotopic X-ray source such as an electron beam excited X-ray source.
そのほか、光源としてX線だけでなく真空紫外光を用い
ることも可能である。In addition, it is also possible to use not only X-rays but also vacuum ultraviolet light as a light source.
また、解像度があまシ要求されなければ、第6図に示す
ように、1枚の非球面ミラーを用いても装置を構成する
ことができる。ここで、60は主光線、61は集光ミラ
ー 62はスリット、63はマスク、64は1枚の非球
面ミラーからなる反射ミラー光学系、65は試料面であ
る。このときは、集光ミラー61の集光点Zaが反射ミ
ラー光学系64の焦点付近になるように集光すれば、は
ぼ垂直入射の条件とすることができる。Furthermore, if high resolution is not required, the apparatus can be constructed using a single aspherical mirror as shown in FIG. Here, 60 is a principal ray, 61 is a condensing mirror, 62 is a slit, 63 is a mask, 64 is a reflection mirror optical system consisting of one aspherical mirror, and 65 is a sample surface. At this time, if the light is condensed so that the condensing point Za of the condensing mirror 61 is near the focal point of the reflection mirror optical system 64, a condition of almost vertical incidence can be achieved.
さらに、マスクとしては反射型マスクを用いた例を示し
たが、波長50A程度では、C(カーボン)、波長70
A程度ではBC(ボロンカーバイド)等材料主としたメ
ンブレンを用いた透過型マスクは、構成材料のX線吸収
端付近を少し越えた波長帯で透過率が大きいので、同様
に用いることができる。透過型マスクを用いる場合でも
、集光ミラーがマスクの反対側に位置するだけで、反射
ミラー光学系自体は、反射型マスクを用いた時と全く同
様でよい。Furthermore, although an example was shown in which a reflective mask was used as a mask, at a wavelength of about 50A, C (carbon) and a wavelength of 70A were used.
At grade A, a transmission type mask using a membrane mainly made of material such as BC (boron carbide) can be used similarly because it has high transmittance in a wavelength band slightly beyond the vicinity of the X-ray absorption edge of the constituent material. Even when a transmission type mask is used, the reflection mirror optical system itself may be exactly the same as when a reflection type mask is used, except that the condensing mirror is located on the opposite side of the mask.
以上説明したように、本発明のX線投影露光装置は、X
線を集光する集光ミラーと、1枚或は2枚の非球面ミラ
ーまたはその2枚ミラーのどちらか1つのミラーが球面
からなる反射ミラー光学系を具備し、前記集光ミラーに
よシ、その反射ミラー光学系の光軸上の一点に向かって
X線を集光してマスク上のパタンを照明し、該パタンを
、前記反射ミラー光学系によシ主光線が試料面にほぼ垂
直に入射するように投影することによシ、その試料面つ
まりウニへ面の上下変動によるパタンの位置ずれが生じ
ないので、高精度なパタンの位置精度が得られる。また
、反射ミラー光学系のミラー枚数が1〜2枚と少ないの
で、多層膜ミラーの反射率による光強度の低下は従来よ
シ小さく、高速にパタ/転写が可能になると共に、2枚
の非球面ミラーを用いることによって、ウェハへの垂直
入射の条件を確保しつつ、低収差を得ることができる等
の優れた効果がある。As explained above, the X-ray projection exposure apparatus of the present invention
It is equipped with a reflection mirror optical system consisting of a condensing mirror that condenses the line, one or two aspherical mirrors, or one of the two mirrors is a spherical surface, and the condensing mirror , the pattern on the mask is focused by focusing X-rays toward a point on the optical axis of the reflecting mirror optical system, and the principal ray is almost perpendicular to the sample surface. By projecting the sample so that it is incident on the surface of the sea urchin, the position of the pattern does not shift due to vertical fluctuations of the surface of the sample, that is, the surface of the sea urchin, so that highly accurate positioning of the pattern can be achieved. In addition, since the number of mirrors in the reflective mirror optical system is small, 1 to 2, the decrease in light intensity due to the reflectance of the multilayer mirror is smaller than before, and high-speed patterning/transfer is possible. By using a spherical mirror, there are excellent effects such as being able to obtain low aberrations while ensuring the condition of perpendicular incidence to the wafer.
第1図は本発明によるX線投影露光装置の一実施例の概
略構成図、第2図はその実施例の集光法を説明するため
の図、第3図は同じく上記実施例のマスクの照射領域の
説明図、第4図及び第5図はそれぞれ上記実施例の反射
ミラー光学系の収差とミラー間隔の関係を示す特性図及
び収差特性図、第6図は本発明の別の実施例による1枚
の非球面ミラーを用いた光学系の概略図、第7図、第8
図はそれぞれ従来のX線投影露光装置の例を示す概略図
である。
10・・・−シンクロトロン放射光、11,61・・・
9集光ミラー 12,62・・・・スリン)、13,6
3・−・・マスク、14@・・・マスクステージ、15
.64@・・・反射ミラー光学系、15.・噂・・凸ミ
ラー 15.・・・・凹ミラー 16・e・・ウェハ、
1711・・・試料ステージ。
第2図
第3図
n
O
第4
図
0.5
L/R。
第5図FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of the X-ray projection exposure apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a diagram for explaining the light focusing method of the embodiment, and FIG. 3 is a diagram of the mask of the above embodiment. An explanatory diagram of the irradiation area, FIGS. 4 and 5 are a characteristic diagram and an aberration characteristic diagram showing the relationship between aberration and mirror spacing of the reflective mirror optical system of the above embodiment, respectively, and FIG. 6 is another embodiment of the present invention. Schematic diagram of an optical system using one aspherical mirror according to Figures 7 and 8.
Each figure is a schematic diagram showing an example of a conventional X-ray projection exposure apparatus. 10...-synchrotron radiation, 11,61...
9 Condensing mirror 12, 62... Surin), 13, 6
3...Mask, 14@...Mask stage, 15
.. 64@...Reflecting mirror optical system, 15.・Rumor...Convex mirror 15. ...Concave mirror 16.e...Wafer,
1711...Sample stage. Figure 2 Figure 3 n O Figure 4 Figure 0.5 L/R. Figure 5
Claims (1)
るX線投影露光装置において、X線を集光して前記マス
クを照明する集光ミラーと、該集光ミラーよりの主光線
を前記試料面にほぼ垂直に入射させるように1枚或は2
枚の非球面ミラーまたはその2枚ミラーのどちらか1つ
が球面ミラーから構成された反射ミラー光学系を具備す
ることを特徴とするX線投影露光装置。An X-ray projection exposure apparatus that projects and exposes a pattern on a mask onto a sample surface using X-rays includes a condensing mirror that condenses X-rays to illuminate the mask, and a chief ray from the condensing mirror. 1 or 2 sheets so that the incidence is almost perpendicular to the sample surface.
1. An X-ray projection exposure apparatus comprising a reflection mirror optical system in which one of two aspherical mirrors or one of the two mirrors is a spherical mirror.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32876688A JP2689341B2 (en) | 1988-12-26 | 1988-12-26 | X-ray projection exposure apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32876688A JP2689341B2 (en) | 1988-12-26 | 1988-12-26 | X-ray projection exposure apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02174111A true JPH02174111A (en) | 1990-07-05 |
| JP2689341B2 JP2689341B2 (en) | 1997-12-10 |
Family
ID=18213903
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32876688A Expired - Fee Related JP2689341B2 (en) | 1988-12-26 | 1988-12-26 | X-ray projection exposure apparatus |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2689341B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006352140A (en) * | 2005-06-18 | 2006-12-28 | Samsung Electronics Co Ltd | Non-axial projection optical system and extreme ultraviolet lithography apparatus using the same |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS59222932A (en) * | 1983-06-02 | 1984-12-14 | Sharp Corp | Semiconductor device |
| JPS60208831A (en) * | 1984-04-03 | 1985-10-21 | Canon Inc | X-ray exposure device |
| JPS6362231A (en) * | 1986-09-02 | 1988-03-18 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | X-ray reduction stepper |
| JPS63311315A (en) * | 1987-06-15 | 1988-12-20 | Canon Inc | Object/image conversion device |
-
1988
- 1988-12-26 JP JP32876688A patent/JP2689341B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JP2006352140A (en) * | 2005-06-18 | 2006-12-28 | Samsung Electronics Co Ltd | Non-axial projection optical system and extreme ultraviolet lithography apparatus using the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2689341B2 (en) | 1997-12-10 |
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