JP3167095B2 - 照明装置とこれを有する露光装置や顕微鏡装置、ならびにデバイス生産方法 - Google Patents
照明装置とこれを有する露光装置や顕微鏡装置、ならびにデバイス生産方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、Ｘ線あるいは真空紫外
線を用いた露光装置や顕微鏡装置に好適に用いられる照
明装置に関するものである。
線を用いた露光装置や顕微鏡装置に好適に用いられる照
明装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子などのデバイスを製造するた
めに、微細な構造パターンを光学的にレジストに転写す
るリソグラフィ工程では、半導体素子の高集積化、微細
化に伴って、より高い解像度が得られるＸ線あるいは真
空紫外線を利用する露光装置が注目されている。このよ
うな露光装置はシンクロトロン、アンジュレータあるい
はレ−ザ−プラズマなどの放射源からの放射光を、転写
パタ−ンが形成されている反射型あるいは透過型のマス
クに照射し、これを複数枚の反射鏡による投影光学系に
よってレジスト上にマスクパターンを縮小投影する。こ
こで使用される反射型マスクとしては、反射鏡の上に転
写パタ−ンに応じた吸収体あるいは反射防止膜などがパ
ターニングされたものが用いられている。上記反射型マ
スク基板の反射鏡や上記縮小投影光学系の反射鏡として
は、基板の上に複数の物質を交互に積層した多層膜反射
鏡が主として使用される。また、放射源からの放射光を
マスクに導く照明光学系としては、１枚あるいは複数枚
の反射鏡を用いた光学系が使用される。
めに、微細な構造パターンを光学的にレジストに転写す
るリソグラフィ工程では、半導体素子の高集積化、微細
化に伴って、より高い解像度が得られるＸ線あるいは真
空紫外線を利用する露光装置が注目されている。このよ
うな露光装置はシンクロトロン、アンジュレータあるい
はレ−ザ−プラズマなどの放射源からの放射光を、転写
パタ−ンが形成されている反射型あるいは透過型のマス
クに照射し、これを複数枚の反射鏡による投影光学系に
よってレジスト上にマスクパターンを縮小投影する。こ
こで使用される反射型マスクとしては、反射鏡の上に転
写パタ−ンに応じた吸収体あるいは反射防止膜などがパ
ターニングされたものが用いられている。上記反射型マ
スク基板の反射鏡や上記縮小投影光学系の反射鏡として
は、基板の上に複数の物質を交互に積層した多層膜反射
鏡が主として使用される。また、放射源からの放射光を
マスクに導く照明光学系としては、１枚あるいは複数枚
の反射鏡を用いた光学系が使用される。
【０００３】一方、従来のＸ線顕微鏡装置においては、
シンクロトロンあるいはレ−ザ−プラズマなどの放射源
からのＸ線を、観察しようとする試料に照射し、試料を
透過したＸ線を複数枚の反射鏡によって検出器上に拡大
結像して検出する。検出器としては銀塩フィルム、CC
D、MCPなどの２次元像検出器が用いられ、反射鏡として
は複数の物質を交互に積層した多層膜あるいは斜入射で
用いられる全反射鏡などが用いられている。また、放射
源からのＸ線を観察試料に導く照明光学系としては、１
枚あるいは複数枚の反射鏡を用いた光学系が使用され
る。
シンクロトロンあるいはレ−ザ−プラズマなどの放射源
からのＸ線を、観察しようとする試料に照射し、試料を
透過したＸ線を複数枚の反射鏡によって検出器上に拡大
結像して検出する。検出器としては銀塩フィルム、CC
D、MCPなどの２次元像検出器が用いられ、反射鏡として
は複数の物質を交互に積層した多層膜あるいは斜入射で
用いられる全反射鏡などが用いられている。また、放射
源からのＸ線を観察試料に導く照明光学系としては、１
枚あるいは複数枚の反射鏡を用いた光学系が使用され
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、シンクロト
ロンやアンジュレーターあるいはレ−ザ−プラズマなど
の放射源からの放射光には、パターン転写や試料観察に
必要なＸ線あるいは真空紫外線のみならず、より波長が
長い紫外や可視領域の波長の光も含まれる。
ロンやアンジュレーターあるいはレ−ザ−プラズマなど
の放射源からの放射光には、パターン転写や試料観察に
必要なＸ線あるいは真空紫外線のみならず、より波長が
長い紫外や可視領域の波長の光も含まれる。
【０００５】Ｘ線結像光学系を構成する反射鏡や反射型
のマスクに用いられる多層膜は、金属と軽元素（例えば
モリブデンとシリコン）とを交互に積層したものが通常
である。このような多層膜ではＸ線に対しては干渉効果
によって狭いバンド幅の特定波長（例えば13nm）のＸ線
のみを反射するが、波長が数十nmより長い紫外線や可視
光領域ではほとんどあらゆる波長の光を反射する。
のマスクに用いられる多層膜は、金属と軽元素（例えば
モリブデンとシリコン）とを交互に積層したものが通常
である。このような多層膜ではＸ線に対しては干渉効果
によって狭いバンド幅の特定波長（例えば13nm）のＸ線
のみを反射するが、波長が数十nmより長い紫外線や可視
光領域ではほとんどあらゆる波長の光を反射する。
【０００６】縮小光学系における回折ボケの量ｄは、光
学系の開口数をNA、波長をλとすれば ｄ＝0.61×λ÷NA で表される。このように回折ボケの量は波長に比例す
る。例えばNAが0.2の場合、波長13nmのＸ線に対しては
約40nm、波長200nmの紫外線に対しては約600nmの回折ボ
ケとなる。従って、長波長の光で露光が行われた場合に
はパターン転写に必要な解像度が得られない。100nmの
パターンを転写する場合を考えると、波長13nmのＸ線の
みで露光が行なわれた場合には、良好なレジストパター
ンが得られるが、波長200nmの紫外線で露光が行なわれ
た場合には回折ボケのためにコントラストが低下して良
好なパターンが得られない。
学系の開口数をNA、波長をλとすれば ｄ＝0.61×λ÷NA で表される。このように回折ボケの量は波長に比例す
る。例えばNAが0.2の場合、波長13nmのＸ線に対しては
約40nm、波長200nmの紫外線に対しては約600nmの回折ボ
ケとなる。従って、長波長の光で露光が行われた場合に
はパターン転写に必要な解像度が得られない。100nmの
パターンを転写する場合を考えると、波長13nmのＸ線の
みで露光が行なわれた場合には、良好なレジストパター
ンが得られるが、波長200nmの紫外線で露光が行なわれ
た場合には回折ボケのためにコントラストが低下して良
好なパターンが得られない。
【０００７】このように、本来露光を行うべきＸ線ある
いは真空紫外線の他に長波長の不要光が混入すること
は、露光装置においては不要光が反射型マスク、結像光
学系、ウエハへと導かれてレジストを感光させてパター
ン転写精度の劣化をもたらし、また、顕微鏡装置におい
ては、不要光が検出器に導かれて像検出の劣化をもたら
す。
いは真空紫外線の他に長波長の不要光が混入すること
は、露光装置においては不要光が反射型マスク、結像光
学系、ウエハへと導かれてレジストを感光させてパター
ン転写精度の劣化をもたらし、また、顕微鏡装置におい
ては、不要光が検出器に導かれて像検出の劣化をもたら
す。
【０００８】特開平2-19850号公報では、このような問
題を解決するためのリソグラフィ方法を提案している。
これはレジストの表面にカーボンやアルミニウム層を設
け、長波長の光を反射または吸収する、あるいはミラー
の表面にカーボン層を設け長波長の光を吸収するなどの
方法によって、長波長の光がレジストを感光させること
を防止するものである。
題を解決するためのリソグラフィ方法を提案している。
これはレジストの表面にカーボンやアルミニウム層を設
け、長波長の光を反射または吸収する、あるいはミラー
の表面にカーボン層を設け長波長の光を吸収するなどの
方法によって、長波長の光がレジストを感光させること
を防止するものである。
【０００９】しかしながら、このようなレジストの表面
に反射あるいは吸収層を設ける方法では、露光前にこの
層を成膜し、露光後にそれを除去する工程が必要であ
り、デバイス生産性が著しく低下する欠点があった。ま
たミラー表面に吸収層を設ける方法ではパターン転写に
不必要な全ての波長の光を完全に吸収することはでき
ず、長波長の光による解像度低下を完全に抑制すること
はできない。従って、レジストの表面に反射あるいは吸
収層を設ける方法と併用することが必要であり、デバイ
ス生産性の低下はやはり避けられない。
に反射あるいは吸収層を設ける方法では、露光前にこの
層を成膜し、露光後にそれを除去する工程が必要であ
り、デバイス生産性が著しく低下する欠点があった。ま
たミラー表面に吸収層を設ける方法ではパターン転写に
不必要な全ての波長の光を完全に吸収することはでき
ず、長波長の光による解像度低下を完全に抑制すること
はできない。従って、レジストの表面に反射あるいは吸
収層を設ける方法と併用することが必要であり、デバイ
ス生産性の低下はやはり避けられない。
【００１０】本発明は上記従来の技術が有する課題を解
決すべくなされたものであって、簡略な構成で効果的に
不要光を除去することができる照明装置、ならびにこれ
を用いた高精度な露光装置や顕微鏡装置、さらには高精
度なデバイス生産が可能な生産方法などを提供すること
を目的とする。
決すべくなされたものであって、簡略な構成で効果的に
不要光を除去することができる照明装置、ならびにこれ
を用いた高精度な露光装置や顕微鏡装置、さらには高精
度なデバイス生産が可能な生産方法などを提供すること
を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記従来の技術が有する
課題は以下のようにして解決がはかられる。
課題は以下のようにして解決がはかられる。
【００１２】放射源からのＸ線あるいは真空紫外線など
の放射光を照明物体に導く光学系の構成要素として、出
射角が波長によって異なるような分光素子を用いる。こ
のような素子としては、非対称カットの単結晶や回折格
子などを用いることができる。
の放射光を照明物体に導く光学系の構成要素として、出
射角が波長によって異なるような分光素子を用いる。こ
のような素子としては、非対称カットの単結晶や回折格
子などを用いることができる。
【００１３】単結晶にＸ線を入射した場合、Ｘ線の波長
をλ、結晶格子に対する入射角をθ、結晶格子の面間隔
をｄとした場合、ブラッグの条件 ２×ｄ×cosθ＝m×λ （回折次数 m：自然数） を満足するとＸ線の反射が起きる。非対称カット結晶で
は幾何学的な表面と結晶格子面とが傾いているので、結
晶表面から見ればＸ線の入射角と出射角とは異なる。こ
れに対して、非対称カットの単結晶に紫外線や可視光を
入射した場合には、結晶の幾何学的な表面で通常の鏡面
反射（全反射）が起きるので、結晶表面から見て光線の
入射角と反射角は等しくなる（図４）。
をλ、結晶格子に対する入射角をθ、結晶格子の面間隔
をｄとした場合、ブラッグの条件 ２×ｄ×cosθ＝m×λ （回折次数 m：自然数） を満足するとＸ線の反射が起きる。非対称カット結晶で
は幾何学的な表面と結晶格子面とが傾いているので、結
晶表面から見ればＸ線の入射角と出射角とは異なる。こ
れに対して、非対称カットの単結晶に紫外線や可視光を
入射した場合には、結晶の幾何学的な表面で通常の鏡面
反射（全反射）が起きるので、結晶表面から見て光線の
入射角と反射角は等しくなる（図４）。
【００１４】また、回折格子にＸ線を入射した場合に
は、格子の間隔に対して回折条件を満足するような波長
と入射角に対して回折が起きる。Ｘ線の波長をλ、回折
格子の刻線間隔をp、入射角をα、出射角をβとした場
合、回折の条件 （sinα−sinβ）×p＝m×λ （回折次数 m：整
数） を満足するとＸ線の回折が起きる。回折次数mが０でな
い場合には、回折格子表面に対して見ればＸ線の入射角
と出射角とは異なり、さらにその出射角は波長によって
異なる。一方、回折次数mが０である場合には、通常の
鏡面反射と同様に回折格子表面から見て光線の入射角と
出射角は等しくなる（図５）。
は、格子の間隔に対して回折条件を満足するような波長
と入射角に対して回折が起きる。Ｘ線の波長をλ、回折
格子の刻線間隔をp、入射角をα、出射角をβとした場
合、回折の条件 （sinα−sinβ）×p＝m×λ （回折次数 m：整
数） を満足するとＸ線の回折が起きる。回折次数mが０でな
い場合には、回折格子表面に対して見ればＸ線の入射角
と出射角とは異なり、さらにその出射角は波長によって
異なる。一方、回折次数mが０である場合には、通常の
鏡面反射と同様に回折格子表面から見て光線の入射角と
出射角は等しくなる（図５）。
【００１５】このような分光素子を用いることによっ
て、シンクロトロンレ−ザ−プラズマ、アンジュレータ
などの放射源から放射される紫外や可視領域の不要光
を、露光装置のパターン転写や顕微鏡装置の像観察に必
要なＸ線や真空紫外線とは異なる方向に反射して分離す
ることができる。分離した長波長の不要光は適当な放射
光吸収手段で吸収することが好ましい。
て、シンクロトロンレ−ザ−プラズマ、アンジュレータ
などの放射源から放射される紫外や可視領域の不要光
を、露光装置のパターン転写や顕微鏡装置の像観察に必
要なＸ線や真空紫外線とは異なる方向に反射して分離す
ることができる。分離した長波長の不要光は適当な放射
光吸収手段で吸収することが好ましい。
【００１６】
＜実施例１＞図１は第１実施例の構成図で、これは半導
体集積素子製造のためのＸ線を用いた縮小投影露光機で
ある。なお、本実施例では露光に使用する放射線をＸ線
としたが、真空紫外線であっても同様である。
体集積素子製造のためのＸ線を用いた縮小投影露光機で
ある。なお、本実施例では露光に使用する放射線をＸ線
としたが、真空紫外線であっても同様である。
【００１７】同図において、１はＸ線を発生するための
アンジュレータ放射源、２は凸面全反射鏡、３は凹面回
折格子であり、これらによって照明光学系を構成してい
る。４は転写パターンを有する反射型マスク、５は複数
枚の多層膜反射鏡を有する結像光学系、６はレジストを
塗布したウエハである。また、７は吸収体、８はアパー
チャで、不要な長波長の光を吸収遮蔽する手段である。
１２はマスク４を搭載するマスクステージ、１３はウエ
ハ６を搭載するウエハステージである。また、９は単色
Ｘ線、１０は長波長光を示す。
アンジュレータ放射源、２は凸面全反射鏡、３は凹面回
折格子であり、これらによって照明光学系を構成してい
る。４は転写パターンを有する反射型マスク、５は複数
枚の多層膜反射鏡を有する結像光学系、６はレジストを
塗布したウエハである。また、７は吸収体、８はアパー
チャで、不要な長波長の光を吸収遮蔽する手段である。
１２はマスク４を搭載するマスクステージ、１３はウエ
ハ６を搭載するウエハステージである。また、９は単色
Ｘ線、１０は長波長光を示す。
【００１８】アンジュレータ放射源１から放射される放
射光は、基本波のＸ線の他に高調波のＸ線や偏向電磁石
部から放射される連続Ｘ線や紫外線などを含んでいる。
また、アンジュレータ放射源１から放射される光はペン
シル状の細いビームである。このビームは凸回転楕円面
形状の金属全反射鏡２で反射され拡大され、次いて凹回
転楕円面形状の回折格子３で反射される。回折格子３の
表面は白金であり、格子の刻線の間隔は1μm、ブレーズ
角は3.75°である。金属全反射鏡２からの光は回折格子
３に対して88°で入射する。波長13nmのＸ線が入射した
場合、１次の回折光は80.5°の方向に出射する。ブレー
ズ角の3.75°は、この１次の回折効率を高くし、他の次
数の回折光を抑制するように設定されている。波長が13
nmより長い光が入射した場合は80.5°よりも小さな出射
角の方向に回折される。例えば波長200nmの紫外線が入
射した時、１次の回折光は53.1°の方向に出射する。し
かしブレーズ条件からは大きく外れるので１次の回折効
率は小さく、大部分の光は０次に集中し88°で出射す
る。一方、波長が13nmより短い光は80.5°よりも大きな
出射角の方向に回折される。しかし短波長のＸ線に対し
ては白金の反射率が低くなるので、大部分は回折格子３
で吸収される。結局、80.5°の方向には波長13nmのＸ線
だけが集中し、それ以外の波長の光はほとんどが88°で
出射するかあるいは回折格子３で吸収される。
射光は、基本波のＸ線の他に高調波のＸ線や偏向電磁石
部から放射される連続Ｘ線や紫外線などを含んでいる。
また、アンジュレータ放射源１から放射される光はペン
シル状の細いビームである。このビームは凸回転楕円面
形状の金属全反射鏡２で反射され拡大され、次いて凹回
転楕円面形状の回折格子３で反射される。回折格子３の
表面は白金であり、格子の刻線の間隔は1μm、ブレーズ
角は3.75°である。金属全反射鏡２からの光は回折格子
３に対して88°で入射する。波長13nmのＸ線が入射した
場合、１次の回折光は80.5°の方向に出射する。ブレー
ズ角の3.75°は、この１次の回折効率を高くし、他の次
数の回折光を抑制するように設定されている。波長が13
nmより長い光が入射した場合は80.5°よりも小さな出射
角の方向に回折される。例えば波長200nmの紫外線が入
射した時、１次の回折光は53.1°の方向に出射する。し
かしブレーズ条件からは大きく外れるので１次の回折効
率は小さく、大部分の光は０次に集中し88°で出射す
る。一方、波長が13nmより短い光は80.5°よりも大きな
出射角の方向に回折される。しかし短波長のＸ線に対し
ては白金の反射率が低くなるので、大部分は回折格子３
で吸収される。結局、80.5°の方向には波長13nmのＸ線
だけが集中し、それ以外の波長の光はほとんどが88°で
出射するかあるいは回折格子３で吸収される。
【００１９】88°方向にはアルミニウム製の放射線吸収
体７が設けてあり、アパーチャ８を通って吸収される。
吸収体７には温度上昇を抑制するため冷却装置１１が設
けてある。吸収体７のアルミニウムに照射された光の内
ごく一部はその表面で散乱されるが、アパーチャ８で遮
られるので、マスクや結像光学系にまで達することはな
く、解像度の低下が防げる。
体７が設けてあり、アパーチャ８を通って吸収される。
吸収体７には温度上昇を抑制するため冷却装置１１が設
けてある。吸収体７のアルミニウムに照射された光の内
ごく一部はその表面で散乱されるが、アパーチャ８で遮
られるので、マスクや結像光学系にまで達することはな
く、解像度の低下が防げる。
【００２０】以上のように本実施例では、回折格子を縮
小投影露光機の照明光学系に用いることによって、アン
ジュレータ放射源から放射された波長が長い紫外や可視
領域の光を、露光に必要なＸ線とは異なる方向に反射し
て分離することができ、パターン転写の解像度の低下を
防ぐことができる。
小投影露光機の照明光学系に用いることによって、アン
ジュレータ放射源から放射された波長が長い紫外や可視
領域の光を、露光に必要なＸ線とは異なる方向に反射し
て分離することができ、パターン転写の解像度の低下を
防ぐことができる。
【００２１】＜実施例２＞図２は本発明の第２実施例の
構成図で、これは生物試料の拡大観察を行うためのＸ線
顕微鏡である。なお、本実施例では像観察に使用する放
射線をＸ線としたが、真空紫外線であっても同様であ
る。
構成図で、これは生物試料の拡大観察を行うためのＸ線
顕微鏡である。なお、本実施例では像観察に使用する放
射線をＸ線としたが、真空紫外線であっても同様であ
る。
【００２２】同図において、２１はガラスレーザー、２
２は可視光、２３はレーザーターゲットであり、レーザ
ープラズマによるＸ線放射源を構成している。２４は凸
面全反射金属集光鏡、２５は非対称カットブラッグ結
晶、２６は観察試料、２７は多層膜反射鏡を用いたウオ
ルター型結像光学系、２８はCCDを用いた２次元Ｘ線検
出器である。２９は吸収体、３０はアパーチャ３０で、
不要な長波長光を吸収遮蔽する手段を構成している。ま
た、２２は可視光、３１は単色Ｘ線、３２は長波長光を
示す。
２は可視光、２３はレーザーターゲットであり、レーザ
ープラズマによるＸ線放射源を構成している。２４は凸
面全反射金属集光鏡、２５は非対称カットブラッグ結
晶、２６は観察試料、２７は多層膜反射鏡を用いたウオ
ルター型結像光学系、２８はCCDを用いた２次元Ｘ線検
出器である。２９は吸収体、３０はアパーチャ３０で、
不要な長波長光を吸収遮蔽する手段を構成している。ま
た、２２は可視光、３１は単色Ｘ線、３２は長波長光を
示す。
【００２３】チタン製ターゲット２３にガラスレーザー
２１の2倍高調波(波長530nm)を照射してプラズマを生成
してＸ線を発生させる。ここで発生するＸ線は多数の輝
線を含む連続スペクトルである。このＸ線は凹回転楕円
面の全反射金属鏡２４で集光され、非対称カットブラッ
グ結晶２５に導かれる。
２１の2倍高調波(波長530nm)を照射してプラズマを生成
してＸ線を発生させる。ここで発生するＸ線は多数の輝
線を含む連続スペクトルである。このＸ線は凹回転楕円
面の全反射金属鏡２４で集光され、非対称カットブラッ
グ結晶２５に導かれる。
【００２４】非対称カットブラッグ結晶２５としてはＫ
ＡＰ単結晶を用いる。その反射面は結晶格子面に対して
45°の傾きをもって研磨されている。この反射面に対し
て65°の入射角でＸ線を入射すると、結晶格子面に対し
ては20°の角度で入射することになる。KAPの格子間隔
は1.332nmであるので、これに対して20°で入射したＸ
線の１次のブラッグ回折条件は 2×1.332× cos 20°＝λ となり、１次の回折は波長2.50nmのＸ線に対して起こ
り、反射光３１は結晶表面に対して20°の角度で出射す
る。
ＡＰ単結晶を用いる。その反射面は結晶格子面に対して
45°の傾きをもって研磨されている。この反射面に対し
て65°の入射角でＸ線を入射すると、結晶格子面に対し
ては20°の角度で入射することになる。KAPの格子間隔
は1.332nmであるので、これに対して20°で入射したＸ
線の１次のブラッグ回折条件は 2×1.332× cos 20°＝λ となり、１次の回折は波長2.50nmのＸ線に対して起こ
り、反射光３１は結晶表面に対して20°の角度で出射す
る。
【００２５】試料２６と拡大光学系２７は非対称カット
ブラッグ結晶２５に対してこの角度に設置されている。
従って試料２６は波長2.50nmの単色Ｘ線によって照明さ
れる。試料２６を透過した波長2.50nmの単色Ｘ線は、ウ
ォルター型の拡大投影光学系２７に導かれ、CCD２８の
上に拡大像を結ぶ。
ブラッグ結晶２５に対してこの角度に設置されている。
従って試料２６は波長2.50nmの単色Ｘ線によって照明さ
れる。試料２６を透過した波長2.50nmの単色Ｘ線は、ウ
ォルター型の拡大投影光学系２７に導かれ、CCD２８の
上に拡大像を結ぶ。
【００２６】一方、非対称カットブラッグ結晶２５に入
射した光の内の回折条件を満たさない長波長光は、その
大部分が鏡面反射して65°の方向に出射し、回折条件を
満たさない短波長の光（Ｘ線）はその大部分が結晶２５
に吸収される。鏡面反射した光３２はアパーチャ３０を
通って銅製の吸収体２９に照射され吸収される。吸収体
２９の銅に照射された光の内のごく一部は銅の表面で散
乱されるが、アパーチャ３０で遮られるので、試料２６
や結像光学系２７にまで達することはなく、解像度が低
下が防げる。
射した光の内の回折条件を満たさない長波長光は、その
大部分が鏡面反射して65°の方向に出射し、回折条件を
満たさない短波長の光（Ｘ線）はその大部分が結晶２５
に吸収される。鏡面反射した光３２はアパーチャ３０を
通って銅製の吸収体２９に照射され吸収される。吸収体
２９の銅に照射された光の内のごく一部は銅の表面で散
乱されるが、アパーチャ３０で遮られるので、試料２６
や結像光学系２７にまで達することはなく、解像度が低
下が防げる。
【００２７】以上のように本実施例では、非対称カット
ブラッグ結晶をＸ線顕微鏡の照明光学系に用いることに
よって、レ−ザ−プラズマなどの放射源から放射され
た、波長が長い紫外や可視領域の光を、像観察に必要な
Ｘ線とは異なる方向に反射して分離することができ、検
出像の解像度やコントラストの低下を防ぐことができ
る。
ブラッグ結晶をＸ線顕微鏡の照明光学系に用いることに
よって、レ−ザ−プラズマなどの放射源から放射され
た、波長が長い紫外や可視領域の光を、像観察に必要な
Ｘ線とは異なる方向に反射して分離することができ、検
出像の解像度やコントラストの低下を防ぐことができ
る。
【００２８】＜実施例３＞図３は本発明の第３本実施例
の構成図で、これは生物試料の拡大観察を行うためのＸ
線顕微鏡である。なお、本実施例では像観察に使用する
放射線をＸ線としたが、真空紫外線であっても同様であ
る。
の構成図で、これは生物試料の拡大観察を行うためのＸ
線顕微鏡である。なお、本実施例では像観察に使用する
放射線をＸ線としたが、真空紫外線であっても同様であ
る。
【００２９】同図において、４１はシンクロトロン放射
源、４２は全反射金属集光鏡、４４は薄片状の観察試
料、４５は光電変換面、４６は電子線を拡大結像する電
子光学系、４７は蛍光面、４８は可視光撮像装置（撮像
カメラ）、５１はアパーチャ、５５は回折格子４３の角
度を変化させる機構、５６は真空容器、５７は吸収体で
ある。また、４９は単色Ｘ線、５０は長波長光、５３は
可視光を示す。
源、４２は全反射金属集光鏡、４４は薄片状の観察試
料、４５は光電変換面、４６は電子線を拡大結像する電
子光学系、４７は蛍光面、４８は可視光撮像装置（撮像
カメラ）、５１はアパーチャ、５５は回折格子４３の角
度を変化させる機構、５６は真空容器、５７は吸収体で
ある。また、４９は単色Ｘ線、５０は長波長光、５３は
可視光を示す。
【００３０】シンクロトロン放射源４１の偏向電磁石放
射源より放射される光は、Ｘ線や紫外線や可視光などを
含んでいる連続スペクトルで、シートビーム状に放射さ
れる。このビームは凸楕円面形状の金属全反射鏡４２で
反射され拡大され、次いで凹回転楕円面形状の回折格子
４３で反射される。回折格子４３の表面は金でコーティ
ングしてあり、刻線の間隔は0.8μm、ブレーズ角は1.4
°である。金属全反射鏡４２からの反射光は回折格子４
３に対して87°で入射する。回折格子４３に波長3.1nm
のＸ線が入射した場合、１次の回折光は84.13°の方向
に出射する。従ってこの回折光４９は入射光に対して8.
87°曲がった方向に進行する。この方向にはアパーチャ
開口５１があり、その開口を通り抜けた光は試料４４の
上に照射される。試料４４を透過したＸ線は、試料に密
着して置かれた光電面４５に照射され、透過Ｘ線像が光
電子像に変換される。この光電子像は電子レンズ４６に
よって拡大され蛍光面４７の上に結像し、ここで可視光
の像に変換され撮像カメラ４８で記録される。
射源より放射される光は、Ｘ線や紫外線や可視光などを
含んでいる連続スペクトルで、シートビーム状に放射さ
れる。このビームは凸楕円面形状の金属全反射鏡４２で
反射され拡大され、次いで凹回転楕円面形状の回折格子
４３で反射される。回折格子４３の表面は金でコーティ
ングしてあり、刻線の間隔は0.8μm、ブレーズ角は1.4
°である。金属全反射鏡４２からの反射光は回折格子４
３に対して87°で入射する。回折格子４３に波長3.1nm
のＸ線が入射した場合、１次の回折光は84.13°の方向
に出射する。従ってこの回折光４９は入射光に対して8.
87°曲がった方向に進行する。この方向にはアパーチャ
開口５１があり、その開口を通り抜けた光は試料４４の
上に照射される。試料４４を透過したＸ線は、試料に密
着して置かれた光電面４５に照射され、透過Ｘ線像が光
電子像に変換される。この光電子像は電子レンズ４６に
よって拡大され蛍光面４７の上に結像し、ここで可視光
の像に変換され撮像カメラ４８で記録される。
【００３１】3.1nm以外の波長のＸ線はアパーチャ５１
によって遮られるので試料４４に照射されることはな
い。また、長波長光５０である可視光や紫外線は回折格
子４３表面でほとんど鏡面反射する。鏡面反射の方向に
はグラファイト製の放射吸収体５７が設けてあり不要な
放射光が吸収される。吸収体５７のグラファイトに照射
された光の内ごく一部はその表面で散乱されるが、アパ
ーチャ５１で遮られるので、試料４４にまで達すること
はなく、解像度やコントラストの低下が防げる。このよ
うにして試料を透過した単色のＸ線の像が可視光像に変
換され、拡大して観察することができる。
によって遮られるので試料４４に照射されることはな
い。また、長波長光５０である可視光や紫外線は回折格
子４３表面でほとんど鏡面反射する。鏡面反射の方向に
はグラファイト製の放射吸収体５７が設けてあり不要な
放射光が吸収される。吸収体５７のグラファイトに照射
された光の内ごく一部はその表面で散乱されるが、アパ
ーチャ５１で遮られるので、試料４４にまで達すること
はなく、解像度やコントラストの低下が防げる。このよ
うにして試料を透過した単色のＸ線の像が可視光像に変
換され、拡大して観察することができる。
【００３２】また本実施例では、回折格子４３を動かす
駆動機構５５が設けてあり、Ｘ線入射角を87°の近傍で
微小に角度変化させ、試料４４に照射されるＸ線の波長
を変化させることができる。入射光に対して8.87°曲が
った方向にあるアパーチャを通って試料４４に照射され
るＸ線の波長は、入射角を86.95°とした場合には3.0n
m、入射角を87.05°とした場合には3.2nmとなる。窒素
のＫ吸収端波長は3.1nmなので、試料４４に照射される
Ｘ線の波長はこの吸収端の前後で変化することになる。
このように波長を変化させて観察した２つ以上の画像同
士を比較することによって、試料中の窒素元素の分布を
明らかにすることができる。
駆動機構５５が設けてあり、Ｘ線入射角を87°の近傍で
微小に角度変化させ、試料４４に照射されるＸ線の波長
を変化させることができる。入射光に対して8.87°曲が
った方向にあるアパーチャを通って試料４４に照射され
るＸ線の波長は、入射角を86.95°とした場合には3.0n
m、入射角を87.05°とした場合には3.2nmとなる。窒素
のＫ吸収端波長は3.1nmなので、試料４４に照射される
Ｘ線の波長はこの吸収端の前後で変化することになる。
このように波長を変化させて観察した２つ以上の画像同
士を比較することによって、試料中の窒素元素の分布を
明らかにすることができる。
【００３３】以上のように本実施例では、回折格子をＸ
線顕微鏡の照明光学系に用いることによって、シンクロ
トロン放射源から放射された波長が長い紫外や可視領域
の光を、像観察に必要なＸ線とは異なる方向に反射して
分離し、解像度やコントラストの低下を防ぐことができ
る。またさらに回折格子の入射角を変えて試料に照射さ
れるＸ線の波長を変化させることができるので、試料中
の元素分布などの情報を得ることができる。
線顕微鏡の照明光学系に用いることによって、シンクロ
トロン放射源から放射された波長が長い紫外や可視領域
の光を、像観察に必要なＸ線とは異なる方向に反射して
分離し、解像度やコントラストの低下を防ぐことができ
る。またさらに回折格子の入射角を変えて試料に照射さ
れるＸ線の波長を変化させることができるので、試料中
の元素分布などの情報を得ることができる。
【００３４】＜実施例４＞次に上記説明した露光装置を
利用したデバイスの生産方法の実施例を説明する。
利用したデバイスの生産方法の実施例を説明する。
【００３５】図６は微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半
導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マ
イクロマシン等）の製造のフローを示す。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。一方、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。次のステ
ップ５（組み立て）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。
導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マ
イクロマシン等）の製造のフローを示す。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。一方、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。次のステ
ップ５（組み立て）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。
【００３６】図７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１５
（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。
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１５
（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。
【００３７】本実施例の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低コストに
製造することができる。
造が難しかった高集積度の半導体デバイスを低コストに
製造することができる。
【００３８】
【発明の効果】本発明によれば、放射源からの放射光に
含まれる露光や像観察に悪影響を与える不要光を簡略な
構成で効果的に取り除ことができ、従って不要光による
露光転写や像観察の精度低下を防ぐことができる。
含まれる露光や像観察に悪影響を与える不要光を簡略な
構成で効果的に取り除ことができ、従って不要光による
露光転写や像観察の精度低下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の構成図である。
【図２】本発明の第２の実施例の構成図である。
【図３】本発明の第３の実施例の構成図である。
【図４】非対称ブラッグ結晶での反射の原理を示す説明
図である。
図である。
【図５】回折格子での回折の原理を示す説明図である。
【図６】デバイス生産のフローを示す図である。
【図７】ウエハプロセスの詳細なフローを示す図であ
る。
る。
１ アンジュレータ放射源 ２ 凸面全反射鏡 ３ 凹面回折格子 ４ 反射型マスク ５ 複数枚の多層膜反射鏡を有する結像光学系 ６ ウエハ ７ 吸収体 ８ アパーチャ １２ マスクステージ １３ ウエハステージ ２１ ガラスレーザー ２３ レーザーターゲット ２４ 凸面全反射金属集光鏡 ２５ 非対称カットブラッグ結晶 ２６ 観察試料 ２７ ウオルター型結像光学系 ２８ ＣＣＤを用いた２次元Ｘ線検出器 ２９ 吸収体 ３０ アパーチャ ４１ シンクロトロン放射源 ４２ 全反射金属集光鏡 ４３ 回折格子 ４４ 観察試料 ４５ 光電変換面 ４６ 電子光学系 ４７ 蛍光面 ４８ 撮像カメラ ５１ アパーチャ ５５ 回折格子の角度を変化させる機構 ５６ 真空容器 ５７ 吸収体
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｇ２１Ｋ 5/04 Ｇ２１Ｋ 5/04 Ｓ 7/00 7/00 Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｈ０５Ｈ 13/04 Ｕ Ｈ０５Ｈ 13/04 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５３１Ａ ５３１Ｅ (56)参考文献 特開 昭63−271199（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−77935（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−77936（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−307221（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−19850（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G21K 5/02 G21K 1/06 G21K 5/04 G21K 7/00 H05H 13/04
Claims (9)
- 【請求項１】 放射源から放射されるX線もしくは真空
紫外線を含む放射光を分光する光学素子を有し、特定の
波長の放射光で物体を照明する手段と、該光学素子で分
光された該特定の波長以外の放射光の少なくとも一部を
吸収する吸収手段と、該吸収手段からの散乱光を遮るア
パーチャとを有することを特徴とする照明装置。 - 【請求項２】 光学素子で分光された前記特定の波長以
外の放射光は、前記特定の波長よりも長波長の光である
ことを特徴とする請求項１記載の照明装置。 - 【請求項３】 光学素子は非対称カットしたブラッグ反
射結晶であることを特徴とする請求項１記載の照明装
置。 - 【請求項４】 光学素子は回折格子であることを特徴と
する請求項１記載の照明装置。 - 【請求項５】 放射光に対する回折格子の角度を変更す
るための駆動機構を有することを特徴とする請求項４記
載の照明装置。 - 【請求項６】 放射源はアンジュレータ放射源、レーザ
プラズマ放射源、シンクロトロン放射源のいずれかであ
ることを特徴とする請求項１記載の照明装置。 - 【請求項７】 請求項１乃至６のいずれか記載の照明装
置を有することを特徴とする露光装置。 - 【請求項８】 請求項１乃至６のいずれか記載の照明装
置を有することを特徴とする顕微鏡装置。 - 【請求項９】 請求項７記載の露光装置を用いてデバイ
スを生産することを特徴とするデバイス生産方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16870795A JP3167095B2 (ja) | 1995-07-04 | 1995-07-04 | 照明装置とこれを有する露光装置や顕微鏡装置、ならびにデバイス生産方法 |
| US08/674,720 US5848119A (en) | 1995-07-04 | 1996-07-02 | Illumination system and exposure apparatus having the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16870795A JP3167095B2 (ja) | 1995-07-04 | 1995-07-04 | 照明装置とこれを有する露光装置や顕微鏡装置、ならびにデバイス生産方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0921900A JPH0921900A (ja) | 1997-01-21 |
| JP3167095B2 true JP3167095B2 (ja) | 2001-05-14 |
Family
ID=15872967
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16870795A Expired - Fee Related JP3167095B2 (ja) | 1995-07-04 | 1995-07-04 | 照明装置とこれを有する露光装置や顕微鏡装置、ならびにデバイス生産方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5848119A (ja) |
| JP (1) | JP3167095B2 (ja) |
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| DE19700615A1 (de) * | 1996-01-10 | 1997-07-17 | Bastian Dr Niemann | Kondensor-Monochromator-Anordnung für Röntgenstrahlung |
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| US6859515B2 (en) * | 1998-05-05 | 2005-02-22 | Carl-Zeiss-Stiftung Trading | Illumination system, particularly for EUV lithography |
| US6210865B1 (en) | 1998-08-06 | 2001-04-03 | Euv Llc | Extreme-UV lithography condenser |
| US6118577A (en) * | 1998-08-06 | 2000-09-12 | Euv, L.L.C | Diffractive element in extreme-UV lithography condenser |
| US6469827B1 (en) * | 1998-08-06 | 2002-10-22 | Euv Llc | Diffraction spectral filter for use in extreme-UV lithography condenser |
| US7248667B2 (en) * | 1999-05-04 | 2007-07-24 | Carl Zeiss Smt Ag | Illumination system with a grating element |
| US6345086B1 (en) * | 1999-09-14 | 2002-02-05 | Veeco Instruments Inc. | X-ray fluorescence system and method |
| JP2001272358A (ja) * | 2000-03-24 | 2001-10-05 | Nikon Corp | Ｘ線試料検査装置 |
| EP1197803B1 (en) * | 2000-10-10 | 2012-02-01 | ASML Netherlands B.V. | Lithographic apparatus |
| US7053988B2 (en) * | 2001-05-22 | 2006-05-30 | Carl Zeiss Smt Ag. | Optically polarizing retardation arrangement, and microlithography projection exposure machine |
| US6510200B1 (en) * | 2001-06-29 | 2003-01-21 | Osmic, Inc. | Multi-layer structure with variable bandpass for monochromatization and spectroscopy |
| JP3573725B2 (ja) | 2001-08-03 | 2004-10-06 | 川崎重工業株式会社 | Ｘ線顕微鏡装置 |
| US6998620B2 (en) * | 2001-08-13 | 2006-02-14 | Lambda Physik Ag | Stable energy detector for extreme ultraviolet radiation detection |
| US20050180013A1 (en) * | 2002-03-21 | 2005-08-18 | Carl Zeiss Smt Ag | Grating element for filtering wavelengths < 100 nm |
| JP3794983B2 (ja) * | 2002-05-27 | 2006-07-12 | 川崎重工業株式会社 | Ｘ線顕微鏡の電子加速空間構造 |
| DE10261137A1 (de) * | 2002-12-21 | 2004-07-15 | Carl Zeiss Smt Ag | Projektionsoptik für die Lithographie und Spiegel für eine solche |
| WO2004090490A1 (de) * | 2003-04-11 | 2004-10-21 | Carl Zeiss Smt Ag | Diffusor, wellenfrontquelle, wellenfrontsensor und projektionsbelichtungsanlage |
| DE10319269A1 (de) * | 2003-04-25 | 2004-11-25 | Carl Zeiss Sms Gmbh | Abbildungssystem für ein, auf extrem ultravioletter (EUV) Strahlung basierendem Mikroskop |
| JP2005172568A (ja) * | 2003-12-10 | 2005-06-30 | Canon Inc | 光学装置及びそれを有する測定装置 |
| JP4508708B2 (ja) * | 2004-04-12 | 2010-07-21 | キヤノン株式会社 | Ｅｕｖ光を用いた露光装置および露光方法 |
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