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JPH0612755B2 - Exposure equipment - Google Patents

Exposure equipment

Info

Publication number
JPH0612755B2
JPH0612755B2 JP2007621A JP762190A JPH0612755B2 JP H0612755 B2 JPH0612755 B2 JP H0612755B2 JP 2007621 A JP2007621 A JP 2007621A JP 762190 A JP762190 A JP 762190A JP H0612755 B2 JPH0612755 B2 JP H0612755B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
undulator
exposure
pattern
light
reticle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2007621A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH03211817A (en
Inventor
英雄 小貫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Agency of Industrial Science and Technology filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
Priority to JP2007621A priority Critical patent/JPH0612755B2/en
Publication of JPH03211817A publication Critical patent/JPH03211817A/en
Publication of JPH0612755B2 publication Critical patent/JPH0612755B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Particle Accelerators (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体集積回路,プリント回路,光デバイ
ス(回折格子,導波路)および超音波デバイス等の製造
過程におけるリソグラフィ技術に関し、特に光源に螺旋
軌道型電子蛇行装置(アンジュレータ)による、高速電
子ビームから発生する短波長・高輝度アンジュレー放射
光を用い、光学系にパターンを縮小投影する反射光学系
を備えた露光装置に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a lithographic technique in the manufacturing process of semiconductor integrated circuits, printed circuits, optical devices (diffraction gratings, waveguides), ultrasonic devices, etc., and particularly to a light source. The present invention relates to an exposure apparatus provided with a reflection optical system for reducing and projecting a pattern onto an optical system by using a short-wavelength and high-brightness undulation radiation emitted from a high-speed electron beam by a spiral orbit type electronic meandering device (undulator).

〔従来の技術〕 第4図は従来の露光装置の一例を示す構成図で、1は水
銀ランプ、2は照明レンズ、3はレクチル、4は投影レ
ンズ、5はウエーハ、6はステッパーである。
[Prior Art] FIG. 4 is a block diagram showing an example of a conventional exposure apparatus, 1 is a mercury lamp, 2 is an illumination lens, 3 is a reticle, 4 is a projection lens, 5 is a wafer, and 6 is a stepper.

半導体集積回路のフォトリングラフィに用いられる従来
の上記露光装置には、光源の水銀ランプ1として超高圧
水銀アークランプやキセノン・水銀アークランプが用い
られている。水銀ランプ1の場合、露光に利用されるス
ペクトル線は主としてg線(波長435.8nm)とh
線(404.7nm)の紫外線であり、さらに短波長を
狙ってi線(365nm)による縮小投影露光が検討さ
れている。縮小投影は一般に、第4図に示すようにレチ
クル3(IC回路パターンの原版)と呼ばれる実際のパ
ターンを5倍乃至10倍に拡大したものを作り、レンズ
系により縮小したパターンをウエーハ5上のレジストに
露光させる方法である。レチクル3は、普通いくつかの
チップを含むパターンを持っており、これをステッパー
6でウエーハ5上に次々に露光させていく。それでこの
装置全体をステッパーと略称している。
In the above-mentioned conventional exposure apparatus used for photolinography of a semiconductor integrated circuit, an ultrahigh pressure mercury arc lamp or a xenon mercury arc lamp is used as a mercury lamp 1 as a light source. In the case of the mercury lamp 1, the spectral lines used for exposure are mainly g-line (wavelength 435.8 nm) and h
Reduction projection exposure using i-line (365 nm) is being studied aiming at a shorter wavelength, which is ultraviolet ray of line (404.7 nm). As shown in FIG. 4, reduction projection is generally performed by making an actual pattern called a reticle 3 (original of an IC circuit pattern) magnified 5 to 10 times, and the pattern reduced by the lens system is formed on the wafer 5. This is a method of exposing the resist. The reticle 3 usually has a pattern including several chips, and the stepper 6 exposes the pattern on the wafer 5 one after another. Therefore, this whole device is abbreviated as a stepper.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

しかしながら、従来のリソグラフィ技術は、レチクル3
に描かれた微細なパターンを照明レンズ2で投影するの
で、パターンがあまりに微細になると、パターン転写に
用いる光の波長と同じ程度のボケ(回折)を生じる。し
たがって、パターンの微細化に伴って、使う光の波長も
短くしなければならない。現在、露光用に使われている
のは水銀ランプ1であり、その波長は約0.4μmであ
る。したがって線幅が約0.5μm、あるいはそれ以下
の超々LSIにはこの光は使用できない。そこでもっと
短い波長の光(電磁波)として、例えばエキシマレーザ
(ArFの場合0.193μm)やx線管あるいは電子
蓄積リングの偏向電磁石部分で発生するx線領域の放射
光(電磁波)の利用が試みられているが、エキシマレー
ザの場合には連続発振の持続時間の問題等が指摘されて
いる。放射光のx線については、等倍露光のためウエー
ハ5上のパターンと同じ寸法の微細なパターンををマス
ク(第4図のレチクル3に相当する)上に作る必要があ
り、マスクのパターン製作が難しくなる。また、x線照
射にはマスク上での放射線損傷や熱負荷がパターンを歪
ませる等の問題点があった。
However, the conventional lithographic technique uses the reticle 3
Since the fine pattern depicted in (1) is projected by the illumination lens 2, if the pattern becomes too fine, blurring (diffraction) of the same degree as the wavelength of light used for pattern transfer occurs. Therefore, the wavelength of light used must be shortened as the pattern becomes finer. At present, the mercury lamp 1 is used for exposure, and its wavelength is about 0.4 μm. Therefore, this light cannot be used for ultra-ultra LSIs having a line width of about 0.5 μm or less. Therefore, as light with shorter wavelength (electromagnetic wave), for example, use of radiated light (electromagnetic wave) in the x-ray region generated by an excimer laser (0.193 μm in the case of ArF), an x-ray tube, or a deflection electromagnet portion of an electron storage ring is attempted. However, in the case of an excimer laser, the problem of continuous oscillation duration has been pointed out. Regarding the x-ray of the synchrotron radiation, it is necessary to form a fine pattern of the same size as the pattern on the wafer 5 on the mask (corresponding to the reticle 3 in FIG. 4) for equal-magnification exposure. Becomes difficult. Further, the x-ray irradiation has problems such as radiation damage on the mask and heat load causing the pattern to be distorted.

この発明は、上記従来の問題点を解決するためになされ
たもので、遠紫外・真空紫外線領域の高輝度の安定な光
源として螺旋軌道型アンジュレータを用い、反射の光学
系でパターンの縮小投影を行うことにより、0.4μm
以下の線幅のパターンの露光が短時間でできる露光装置
を得ることを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and uses a spiral orbital undulator as a stable light source with high brightness in the far-ultraviolet / vacuum-ultraviolet region, and reduces projection of a pattern by a reflection optical system. By doing, 0.4 μm
An object of the present invention is to obtain an exposure apparatus which can expose a pattern having the following line width in a short time.

〔課題を解決するための手段〕[Means for Solving the Problems]

この発明にかかる露光装置は、電子蓄積リングに挿入さ
れた螺旋軌道型アンジュレータと、この螺旋軌道型アン
ジュレータから発生するアンジュレータ放射光を光源と
して縮小投影する反射光学系を備えた露光チエンバーと
からなるものである。
An exposure apparatus according to the present invention comprises an exposure chain having a spiral orbital undulator inserted in an electron storage ring and a reflection optical system for reducing and projecting undulator radiation light generated from the spiral orbital undulator as a light source. Is.

〔作用〕[Action]

この発明においては、螺旋軌道型アンジュレータから発
生するアンジュレータ放射光を用い、パターンを反射鏡
で縮小投影することにより0.4μm以下の線幅の露光
が得られる。
In the present invention, the undulator radiation generated from the spiral orbital undulator is used, and the pattern is reduced and projected by the reflecting mirror to obtain the exposure with a line width of 0.4 μm or less.

〔実施例〕〔Example〕

第1図(a),(b)はこの発明の一実施例を示すもの
で、第1図(a)は露光装置の全体に電子蓄積リング及
び電子ビーム入射器としての線型加速器を加えた構成を
示す図、第1図(b)は、第1図(a)の露光チエンバ
ー内の主光学系の構成を示す図、第2図は第1図の露光
装置に使用される螺旋軌道型アンジュレータの構成を示
す図である。これらの図において、10は螺旋軌道型ア
ンジュレータ、11は電子蓄積リング、12は露光チエ
ンバー、13は放射光取出用窓、14は偏向電磁石、1
5は四重極マグネット、16は蓄積電子ビームにエネル
ギーを加える高周波加速空洞、17はインフレクター、
18はパーターベーター、19は前記電子蓄積リング1
1に電子ビームを入射させる線型加速器、20はアンジ
ュレータ放射光、21は反射鏡、22はレチクル(マス
ク)、23はレチクルステージ、24はシュバルトシル
ト型反射鏡で、凸面鏡24aと円環状の凹面鏡24bと
からなり、凸面鏡24aで反射した光は凹面鏡24bで
反射されウエーハ上に結像する。25はウエーハ、26
はステップステージ、27は電子ビーム、28は永久磁
石列である。
1 (a) and 1 (b) show an embodiment of the present invention. FIG. 1 (a) shows a structure in which an electron storage ring and a linear accelerator as an electron beam injector are added to the entire exposure apparatus. FIG. 1 (b) is a diagram showing the configuration of the main optical system in the exposure chain of FIG. 1 (a), and FIG. 2 is a spiral orbital undulator used in the exposure apparatus of FIG. It is a figure which shows the structure of. In these figures, 10 is a spiral orbital undulator, 11 is an electron storage ring, 12 is an exposure chain, 13 is a window for extracting emitted light, 14 is a bending magnet, and
5 is a quadrupole magnet, 16 is a high frequency accelerating cavity for applying energy to the stored electron beam, 17 is an inflector,
18 is a parter beta, 19 is the electron storage ring 1
1, a linear accelerator for injecting an electron beam, 20 undulator radiation, 21 a reflecting mirror, 22 a reticle (mask), 23 a reticle stage, 24 a Schwarzschild type reflecting mirror, a convex mirror 24a and an annular concave mirror 24b, the light reflected by the convex mirror 24a is reflected by the concave mirror 24b and forms an image on the wafer. 25 is a wafer, 26
Is a step stage, 27 is an electron beam, and 28 is a permanent magnet array.

次に、動作について説明する。Next, the operation will be described.

アンジュレータ放射光20を光源にすることにより、遠
紫外・真空紫外線領域で高輝度化が容易に行える。螺旋
軌道型アンジュレータ10は通過する高速電子を何回も
旋回させることにより特定の波長に干渉させる準単色光
源である。
By using the undulator radiation 20 as a light source, high brightness can be easily achieved in the far ultraviolet / vacuum ultraviolet region. The spiral orbital undulator 10 is a quasi-monochromatic light source that causes a passing high-speed electron to rotate many times to interfere with a specific wavelength.

第2図のような永久磁石列28を形成した螺旋軌道型ア
ンジュレータ10は、電子が常に電磁波を放出するの
で、高輝度の光が得られるものであり、永久磁石列28
の各磁石の磁場強度を適当に変えたり、磁石列を変化さ
せることにより電子に種々の軌道上を走らせることがで
きる。[電総研ニュース462号(1988.7月),
偏光発生装置:特願昭59−137655号,H.Onukie
t al著Polarizing undulator with crossed and retard
ed magnetic fields:Rev.Sci.Instrum.Vol,60(1989)p
p.1838]。このことは照射面での光の強度の均一化を容
易にする。
The spiral orbital undulator 10 having the permanent magnet array 28 as shown in FIG. 2 produces high-intensity light because electrons always emit electromagnetic waves.
It is possible to cause electrons to travel on various orbits by appropriately changing the magnetic field strength of each magnet or changing the magnet array. [Electronic Research Institute News 462 (July 1988),
Polarization generator: Japanese Patent Application No. 59-137655, H. Onukie
by t al Polarizing undulator with crossed and retard
ed magnetic fields: Rev.Sci.Instrum.Vol, 60 (1989) p
p.1838]. This facilitates homogenization of the light intensity on the illuminated surface.

螺旋軌道型アンジュレータ10を電子蓄積リング11の
直線部に挿入する。磁場の周期長は7.6cm,周期数3
9,磁場のピーク強度は1.4KG(相対する磁石列間
のギャップ6cm)で、370MeVの蓄積電子から第3
図に示す150nm(0.15μm)にピークをもつア
ンジュレータ放射光20が得られる。このピーク波長は
電子エネルギーにより変えることができる。(200n
m以下の利用の場合、露光チエンバー12は希ガス等で
空気と置換する)。このアンジュレータ放射光20はM
gFからなる放射光取出用窓13を通して露光チエン
バー12に導かれる。アンジュレータ放射光20は反射
鏡21により鉛直方向に反射されレチクル22を通った
あと、シュバルトシルト型反射鏡24によりウエーハ2
5上に投影される。レチクル22上のパターンは約1/
4に縮小されウエーハ25上に結像する。また、1.4
μm以下の線幅の露光ができる。全長3mの螺旋軌道型
アンジュレータ10で、蓄積電流250mAのとき、約
1秒で1回の露光ができる。
The spiral orbital undulator 10 is inserted into the straight portion of the electron storage ring 11. The magnetic field has a period length of 7.6 cm and a period number of 3
9. The peak intensity of the magnetic field is 1.4 KG (gap between opposing magnet rows 6 cm), and the third from the 370 MeV accumulated electrons.
The undulator radiation 20 having a peak at 150 nm (0.15 μm) shown in the figure is obtained. This peak wavelength can be changed by electron energy. (200n
In the case of using m or less, the exposure chamber 12 is replaced with air by a rare gas or the like). This undulator radiation 20 is M
It is guided to the exposure chamber 12 through the radiant light extraction window 13 made of gF 2 . The undulator radiation 20 is reflected in the vertical direction by the reflecting mirror 21, passes through the reticle 22, and then the wafer 2 is reflected by the Schwartschild type reflecting mirror 24.
5 is projected. The pattern on the reticle 22 is about 1 /
It is reduced to 4 and imaged on the wafer 25. Also, 1.4
Exposure with a line width of μm or less is possible. With the spiral orbital undulator 10 having a total length of 3 m, when the accumulated current is 250 mA, one exposure can be performed in about 1 second.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したようにこの発明は、電子蓄積リングに挿入
された螺旋軌道型アンジュレータと、この螺旋軌道型ア
ンジュレータから発生するアンジュレータ放射光を光源
として縮小投影する反射光学系を備えた露光チエンバー
とからなるので、0.4μm以下の線幅のパターンの露
光が従来より短時間で実現できる。レチクル(マスク)
の製作も従来技術で製作でき、レジスト材も従来のもの
が使用できるのでマスク,レジストに対して新しい開発
は必要がない。光源として螺旋軌道型アンジュレータを
使うことにより従来の平面型アンジュレータより輝度が
高く、したがって電子蓄積リングの直線部は短かくて良
い。また螺旋軌道の電子からは高調波の発生が小さいの
で、電子蓄積リングから放射光をとりだすMgFの窓
の劣化も最小限に抑えられる。また、螺旋軌道型アンジ
ュレータは、相対する磁石列間のギャップを変えること
により、光の拡がりを変えることができるので、露光面
積をレチクルの大きさに容易に合わせることができる利
点がある。
As described above, the present invention includes the spiral orbital undulator inserted in the electron storage ring, and the exposure chimber having the reflection optical system for reducing and projecting the undulator radiation light generated from the spiral orbital undulator as a light source. Therefore, exposure of a pattern having a line width of 0.4 μm or less can be realized in a shorter time than before. Reticle (mask)
Can be manufactured by the conventional technique, and the conventional resist material can be used, so that no new development is required for the mask and the resist. By using the spiral orbital undulator as the light source, the brightness is higher than that of the conventional planar undulator, and thus the straight portion of the electron storage ring may be short. Further, since the generation of harmonics is small from the electrons in the spiral orbit, the deterioration of the MgF 2 window for emitting the emitted light from the electron storage ring can be suppressed to the minimum. Further, the spiral orbital undulator has an advantage that the exposure area can be easily adjusted to the size of the reticle because the spread of light can be changed by changing the gap between the magnet rows facing each other.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図(a),(b)はこの発明の一実施例を示すもの
で、第1図(a)は露光装置の全体と直線加速器の構成
を示す図、第1図(b)は第1図(a)の露光チエンバ
ーの主光学系の構成を示す図、第2図は第1図の露光装
置に使用される螺旋軌道型アンジュレータの構成を示す
図、第3図はアンジュレータ放射光のスペクトルを示す
図、第4図は従来の露光装置の一例を示す構成図であ
る。 図中、10は螺旋軌道型アンジュレータ、11は電子蓄
積リング、12は露光チエンバー、13は放射光取出用
窓、17はインフレクター、19は線型加速器、20は
アンジュレータ放射光、21は反射鏡、22はレチク
ル、23はレチクルステージ、24はシュバルトシルト
型反射鏡、25はウエーハ、26はステップステージで
ある。
1 (a) and 1 (b) show an embodiment of the present invention. FIG. 1 (a) is a diagram showing the entire structure of an exposure apparatus and a linear accelerator, and FIG. 1 (a) is a diagram showing a configuration of a main optical system of an exposure chain, FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a spiral orbit type undulator used in the exposure apparatus of FIG. 1, and FIG. 3 is a diagram of undulator radiation light. FIG. 4 is a diagram showing a spectrum, and FIG. 4 is a configuration diagram showing an example of a conventional exposure apparatus. In the figure, 10 is a spiral orbital undulator, 11 is an electron storage ring, 12 is an exposure chainer, 13 is a window for extracting synchrotron radiation, 17 is an inflector, 19 is a linear accelerator, 20 is undulator synchrotron radiation, and 21 is a reflecting mirror. 22 is a reticle, 23 is a reticle stage, 24 is a Schwartschild type reflecting mirror, 25 is a wafer, and 26 is a step stage.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // G21K 1/06 K 8607−2G H01S 3/30 A 8934−4M H05H 13/04 9014−2G ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification number Internal reference number FI Technical display location // G21K 1/06 K 8607-2G H01S 3/30 A 8934-4M H05H 13/04 9014-2G

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】電子蓄積リングに挿入された螺旋軌道型ア
ンジュレータと、この螺旋軌道型アンジュレータから発
生するアンジュレータ放射光を光源として縮小投影する
反射光学系とからなることを特徴とする露光装置。
1. An exposure apparatus comprising: a spiral orbital undulator inserted in an electron storage ring; and a reflection optical system for reducing and projecting undulator radiation light generated from the spiral orbital undulator as a light source.
JP2007621A 1990-01-17 1990-01-17 Exposure equipment Expired - Lifetime JPH0612755B2 (en)

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