JPH0436360B2 - - Google Patents

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JPH0436360B2
JPH0436360B2 JP58112310A JP11231083A JPH0436360B2 JP H0436360 B2 JPH0436360 B2 JP H0436360B2 JP 58112310 A JP58112310 A JP 58112310A JP 11231083 A JP11231083 A JP 11231083A JP H0436360 B2 JPH0436360 B2 JP H0436360B2
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JP
Japan
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ray
rays
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uniform
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JP58112310A
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English (en)
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JPS6084814A (ja
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Koichiro Ootori
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
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Priority to JP58112310A priority Critical patent/JPS6084814A/ja
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Publication of JPH0436360B2 publication Critical patent/JPH0436360B2/ja
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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
    • G03F7/70058Mask illumination systems

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Particle Accelerators (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • X-Ray Techniques (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、シンクロトロン放射光(以下単に
SRという)露光装置に代表されるごとき荷電粒
子軌道放射光の工業的利用のために、放射光に含
まれるX線成分が大面積に一様な強度分布で得ら
れるように工夫したX線投射装置に関するもので
ある。以下、SRに含まれるX線を用いたパター
ン露光装置を例にとつて、この発明の内容を説明
する。
SR露光装置の試料面上におけるX線の強度分
布は、例えば電子エネルギー600MeV、軌道曲率
半径2mの電子蓄積リングから得られる放射光を
10m離れた所で露光に利用する場合、波長10Åの
X線成分について見ると、第1図に示すように垂
直方向には半値幅5mmを持つて狭い範囲内に集中
している。水平方向には強度は一様である。この
ような強度分布を有するX線を用いて、例えば直
径10cmのシリコン・ウエーハの全面に一様にパタ
ーンの焼付けを行う方法には、大別して次の2つ
の方式がある。
第1の方式は第2図に示すようにマスク1とウ
エーハ2を一体にしてX線ビーム3の断面の長方
形の長辺と直角方向(上下方向)に連続移動させ
る方法である。しかしながら、この方法ではウエ
ーハ2と同じ大きさの直径10cmのマスク1が必要
となり、厚さ2〜3μmの薄膜でパターンを保持
するX線マスクにおいては、この面積の全域にサ
ブミクロンの精度でパターンを形成することは困
難である。
第2の方式は第3図に示すようにウエーハ2上
で1回に露光する単位露光フイールド4をLSIの
1チツプ程度の面積(例えば1cm四方)に限り、
マスク1においてはこの単位露光フイールド4に
対応する窓である単位転写領域4′の部分だけに
パターンを作つて、X線ビーム3とマスク1の相
対的位置は固定して、ウエーハ2のみをこれらと
相対的に1フイールド分移動させては露光を繰り
返すステツプ・アンド・リピート方式である。こ
の方法によればマスク1の保持膜の面積は単位転
写領域4′の部分のみでよいから小さくなり、第
1の方式の難点は解消されるが、1フイールド内
のX線強度分布を一様にしなければならない。
ステツプ・アンド・リピート方式においてX線
の強度分布を一様にする方法として従来提案され
ているものは、 (1) 1フイールドの露光中に、ウエーハ2とマス
ク1を一体として、X線ビーム3に対して相対
的に、1フイールドの範囲内で連続移動させて
強度分布を一様化する。
(2) 第4図に示すようにSRビームを反射鏡5に
当て、この反射鏡5を首振り運動させて1単位
露光フイールド4内を反射ビームで走査するこ
とによつて時間的な積分強度を一様化する。
(3) 第5図に示すようにSRビームを凸面鏡6で
発散させ、強度分布をゆるやかにして一様化に
近付ける。
などの方法である。
しかしながら、(1)の方法ではウエーハ2の移動
機構に、ステツプ・アンド・リピートのためのウ
エーハ2単独の1単位露光フイールド単位のステ
ツプ移動に加えて、単位露光フイールド4内では
マスク1と一体化して連続移動するという、二重
の運動機能を付与しなければならず、機構が複雑
になる欠点があり、また、(2)の方法でも反射鏡5
の首振り運動のために別の機械的運動機構を導入
しなければならない欠点がある。また、(1),(2)の
方法ともに、機械的運動の精度と安定性がビーム
強度分布の一様性と再現性を支配するという欠点
がある。(3)の方法は(1),(2)のような機械的移動部
分をもたないため同種の欠点は免れているが、ビ
ームを拡げているために、単位露光フイールド4
内の単位面積当りのビーム・パワー密度が本来の
ビーム中心部のパワー密度より低下し、1フイー
ルドの露光時間が長くなる欠点がある。
この発明は、上述の点にかんがみなされたもの
で、1フイールドの露光においては不要となつて
いる両脇部分のビームを固定した反射鏡によつて
本来の進行方向を外れた方向に導き、中心の直進
ビームとこれら反射ビームとを試料面上で重ね合
わせることによつて、フイールド内のビーム強度
分布を、ビーム中心部の高いパワー密度と同等あ
るいはそれ以上のレベルで一様化しようとするも
のである。以下この発明を図面について説明す
る。
第6図はこの発明の一実施例の概念図である。
第6図はSRのX線ビームを斜め上から見たもの
で、試料面上でのビームの断面は中心(電子軌道
面と同じ高さ)をOとし、横方面の幅8cm、縦方
面の高さ1cmの直方形L1,L2,L3,L4になつて
いる。このビームのうち、中央部の1cm平方の正
方形ABCDの部分を、ステツプ・アンド・リピ
ート方式の露光における単位露光フイールド4と
して使う場合について説明する。
第1図にも示した通り、例えば中心OからRに
向かうにつれてX線強度は減少し、中間点で1/2
になつてしまう。そこで直進すれば正方形
ABCDに隣接する正方形EFGHの上半分EFPQの
部分に入射する筈のビームβ1を、反射鏡によつて
反射させて進路を変え、正方形ABCDの下半分
CDNMの部分に入射させる。ビームの経路、反
射鏡の配置等については後に詳述する。正方形
ABCDの中心軸SORに沿つて、もとの直進ビー
ムβ0の強度分布は第1図にも示した通り、第7図
の曲線a,a′で表わされるものである。これに
CDNMに入射した反射ビームβ1の強度分布(第
7図の曲線b)を重ね合わせた結果、SO間の強
度分布は第7図の曲線cのようになりほぼ一様な
分布となる。変動の範囲は±4%で、露光の目的
にとつては一様分布と見なしてよい。同様に正方
形ABCDの上半分ABMNに対しても、上記と対
称的な操作で、正方形EFGHの下半分GHQPに
入射するべきビームβ2を反射させて入射させれ
ば、重ね合わせによつて正方形ABCDの上半分
ABMNでも第7図の曲線c′で表わされるほぼ一
様な強度分布が得られる。
前述した通り水平方面には常にビーム強度は一
様であるから、これで正方形ABCDの領域内で
露光の目的には十分に一様とみなせるX線の分布
が実現されたことになる。鏡の反射率が100%で
ないための修正については後述する。
次にこの発明に用いる反射鏡について説明す
る。波長10A程度のX線は、臨界角以下の斜入射
による全反射によつてのみ反射させることが可能
である。反射鏡の構造の一例としては、完全に平
担な石英板の表面に金を1000Aの膜厚で蒸着した
ものがあげられる。この反射鏡面に波長10AのX
線を、鏡面から測つた入射角(視斜角)が2゜とな
るような斜入射条件で入射させれば、入射強度の
80%のX線が反射される。
反射鏡の配置の一例を第8図aの平面図、およ
び第8図bの側面図に示す。実際の視射角は2゜で
あるが、同図では判りやすいように10゜に誇張し
て描かれている。したがつて、寸法関係は必ずし
も正確でない。以下第6図に記入したと同じ座標
軸によつて説明する。
ビームの一部分β11は鏡M11とM′11で反射され
て−z方向に5mm下がり、β12は鏡M12とM′12
反射されて同じく−z方向に5mm下がる。同様に
β21は鏡M21とM′21による反射により、またβ22
鏡M22とM′22による反射によつて、共にz方向に
5mm上がる。したがつて、ビームの上半分β1(β11
+β12)と下半分β2(β21+β22)が入れ換わつたビ
ームができ、これが鏡M3で−y方向に反射され
てウエーハ2面の上の正方形ABCDの領域に入
射する。厳密にはy方向の辺の長さABおよび
CDが0.06%長くなるが、露光の目的にとつては
十分無視できる量である。
このビームβは鏡で3回反射されているので、
強度は50%に落ちている。そこで、直進ビームβ0
に関してビームβと反対側に隣接するビーム
β′(第6図参照)を、前記の鏡M11,M′11,……,
M22,M′22とzx面に関して鏡映対称に配置された
鏡によつて反射させて、同じく上半分β′1を領域
CDMNに、また、下半分β′2を領域ABMNに入射
させれば、ビームβ0と合わせて第7図の曲線C,
C′で示されたほぼ一様な分布が実現される。
ビームβおよびβ′はウエーハ2面に対して垂直
から4゜傾いた角度(入射角)で入射するが、この
ことによる転写パターンの半影ぼけは、マスク・
ウエーハ間隔が5μmの場合0.35μmであり、1〜
サブミクロン・パターンの転写に十分な精度であ
る。
また、直進ビームβ0と反射ビームβ,β′の重ね
合わせによつて干渉縞が生じるが、ウエーハ2面
への入射角が4゜の場合、波長10ÅのX線によつて
生じる干渉縞間隔は140Å(0.014μm)であり、
パターン転写には影響を与えない程度に細かい。
以上の取扱いではSRを平行光であるとして来
たが、ウエーハ2を電子蓄積リングの発光点から
10mの距離に置くとすると、SRが最初の反射鏡
に入射する位置は発光点から9m45cmの距離にあ
り、この位置でのビームの拡がりは最大0.03゜で
あるから、これによる誤差は前記の精度の見積り
には影響しない。
なお、第6図に原理を示したビームの重ね合わ
せを実現するための反射鏡の配置はここに説明し
た一例に限らない。また、重ね合わせるビームの
一部分の面積を適宜に選ぶことによつて、1cm四
方より大きい領域にわたつてビーム強度を一様化
できることも明らかである。
以上詳細に説明したように、この発明はパター
ン転写装置を代表とするシンクロトロン放射光の
X線ビームの所要面積に照射される以外のX線ビ
ームを、ビーム中心軸と鏡面とが成す角度を臨界
角以下とする斜入射条件で反射させて、前記所要
面積に重ね合わせ前記所要面積に一様な強度分布
のX線を照射する反射鏡を設けたので、従来、用
いられていなかつた所要面積以外のX線ビームを
有効に利用でき、しかも軟X線成分について一定
の面積内で一様な空間分布を実現させることがで
き、工業上重要な意義を有するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は電子エネルギー600MeV、軌道曲率半
径2mの電子蓄積リングからのSRに含まれる波
長10Aの成分の電子軌道面に垂直な方向の分布を
発光点から10mの距離で測定した図、第2図は
SRによつてウエーハ全面を露光させる方法のう
ち平行移動方式の原理を示す図、第3図は同じく
ステツプ・アンド・リピート方式の原理を示す
図、第4図は反射鏡の首振り運動によつてSRビ
ームを走査させる方式の原理図、第5図は凸面鏡
によつてSRビームを拡げる方式の原理図、第6
図はこの発明においてSRビームの反射と重ね合
わせによつて一様な強度分布を得る方式の原理
図、第7図はこの方法によつて実現されたほぼ一
様なSRビームの強度分布を示す図、第8図はこ
れを実現するための反射鏡の配置の一例を示した
図である。 図中、1はマスク、2はウエーハ、3はSRビ
ーム、4はステツプ・アンド・リピート方式にお
けるウエーハ面上の単位露光フイールド、4′は
これに対応するマスク上の単位転写領域、5は首
振り運動する反射鏡、6は凸面鏡、β(β1,β2
β11,β12,……,β22),β0,β′はSRビームの一

分、M11,M12,……,M22,M′11,M′12,……,
M′22およびM3はこの発明における鏡を表わす。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 荷電粒子の軌道放射光として放出されるX線
    ビームの投影中の一部を所要面積に照射するX線
    投射装置において、前記X線ビームの前記所要面
    積に照射される以外のX線ビームを、ビーム中心
    軸と鏡面とが成す角度を臨界角以下とする斜入射
    条件で反射させて前記所要面積に重ね合わせ前記
    所要面積に一様な強度分布のX線を照射する反射
    鏡を設けたことを特徴とするX線投射装置。
JP58112310A 1983-06-22 1983-06-22 X線投射装置 Granted JPS6084814A (ja)

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JP58112310A JPS6084814A (ja) 1983-06-22 1983-06-22 X線投射装置

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JPS6084814A JPS6084814A (ja) 1985-05-14
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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