JPH01307221A

JPH01307221A - Ｘ線露光装置

Info

Publication number: JPH01307221A
Application number: JP63137361A
Authority: JP
Inventors: Ryohei Yokohama; 横浜　良平; Mitsuo Sumiya; 住谷　充夫
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-06-06
Filing date: 1988-06-06
Publication date: 1989-12-12

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、半導体集積回路の製造における露光工程に用
いられるｘｓｕｓ光装置に関する。

（従来の技術）１９９０年代に量産化が始まる′と予想されている１６
Ｍピット以降の超ＬＳＩ半導体素子の最小線幅は、１／
２〜１／４μｍであるため、現在使用されている紫外線
露光に代わる新たな微細パターン転写技術（リソグラフ
ィ）として、Ｘ線リソグラフィが、解像度、生産、性及
び歩留の点から最有力視されている。すなわち、このＸ
線リソグラフィは、波長が０．５〜ｌｎｍの軟Ｘ線を転
写光とするもので、０．１μｍオーダの加工精度を容易
に達成できる。しかも、Ｘ線は、直進性と透過性に優れ
ているので、パターンの微細化に伴りて要求されるレジ
ストの高アスペクト比や有機物塵埃を転写しないことな
どの利点を有する。

しかしながら、従来のＸ線露光装置においては、白色Ｘ
線を特定波長の単色Ｘ線にするいわゆる単色化するため
の装置と、単色化された単色Ｘ線の照射面積を拡大する
例えば振動ミラーなどの装置とが別々に設けられている
。そのため、露光装置が複雑化する難点をもっている。

と＜Ｋ、振動ミラーを用いる場合は、ミラーを振動させ
るための機構を必要として、装置が一層複雑化する。

（発明が解決しようとする課題）本発明は、上記実施例を勘案してなされたもので、装置
をコンパクト化でき、しかも、単色化と照射面積の拡大
が可能なＸ線露光装置を提供することを目的とする。

（発明の構成〕（課題を解決するための手段と作用）特定波長のＸ線をＸ線マスクを介して照射することによ
り被露光体を所定のパターンに露光するＸ線露光装置に
おいて、平面回折格子若しくは焦点を共有する一対の放
物面きラー又はこれらの組合せによシ上記特定波長のＸ
線の光束横断面積を変化させるようＫしたものである。

（実施例）以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳述する。

第１図は、この実施例のＸ線露光装置を示している。こ
の装置は、８０Ｒ（５ｙｎｃｈｒｏｔｒｏｎ　０ｒｂｉ
ｔａｌ　Ｒａ−ｄｌａｔｉｏｎ　；シンクロトロン放射
）光（１）を放出するＸ線源（２）と、このＸ線源（２
）から放出されたＳＯＲ光（１）を入射して特定波長の
Ｘ線（４）Ｋ変換する第１光学系（５）と、この第１光
学系（５）から出射した８０Ｒ光（４）を入射してスポ
ット径が拡大された平行Ｘ＋１ｉ（６）に変換する第２
光学系（７）と、Ｘ線露光されるウェーハ（８）を保持
して平行Ｘ線（６）により露光させる露光部（９）とか
らなっている。しかして、Ｘ線源（２）は、電子を加速
するシンクロトロン（図示せず。）と、このシンクロト
ロンからの電子を導入して円軌道に沿って加速し接線方
向の８０Ｒ光（１）を放出する８０Ｂリング（１０）と
を有している。このＳＯＲ光（１）は、スポット径と光
強度の均一なビームとなりていて、８０ＲＩＪング（１
０）の特定位置における接線方向に放出される。そして
、８０Ｒ＜（ｘ）のスペクトルは、赤外線からＸＳｔで
連続した分布でＸ線領域にピーク値を有する。一方、第
１光学系（５）は、平面回折格子（１１）と、この平面
回折格子（１１）を８０Ｂ光（１）を入射する位置に保
持する保持手段（図示せず。）と、平面回折格子（１１
）の出光側に設けられ余分の単色Ｘ線（４）を除去する
ためのスリット（ｌｌりとを有している。そして、平面
回折格子（１１）には、三角断面形状の格子溝（１４）
・・・が例えばルーりンダエンジン表どＫよ）刻設され
てそる。そして、格子溝（１４）−・・の格子間隔σお
よび格子溝角θは、軟Ｘ線に適用する場合、それぞれ１
／１２００〜１／３６００ｍｍおよび１〜３°となって
いる。しかして、平面回折格子（１１）は、保持手段に
より、矢印（１ａ）方向に回動自在に設けられている。

この保持手段により、ＳＯＲ光（１）の平面回折格子（
１１）への入射角αを変化させることにより、反射角β
方向に入射角αによって決定する波長を有するＸ線（４
）を出射するようになっている。つまシ、第１光学系（
５）は、分光器（モノクロメータ）を構成している。他
方、＃ｇ２光学系（７）は、Ｘ線（４）を入射する位置
に設けられた第１の回転放物面ミラー（１５）と、この
第１の回転放物面ミラー（１５）にて反射したＸ線（４
）を入射して平行Ｘ線（６）に変換する第２の回転放物
面ミラー（１６）とからなりている。そうして、第１お
よび第２の回転放物面ミラー（１５）、　（１６）は、
焦点（１７）を共有していて、第１の回転放物面ミラー
（１５）の反射面（１５Ｍ）は、放物面（１８）の外側
を向くように設けられ、第２の回転放物面ミラー（１６
）の反射面（１６ａ）は放物＋ｇ＋（１９）の内側を向
くように設けられている。

しかして、Ｘ線（４）は、第１の回転放物面ミラー（１
５）にてスポット径が拡径した後に、第２の回転放物面
ミラー（１６）により平行Ｘ線（６）に変換されるよう
に設けられている。なお、放物面（１８）、　（１９）
は、ｘ　−ｙ座標系では次式■、■のように表わされる
。

ｙ２＝　２ｐｔ　Ｘ　　　　　　　　　　””””’■
ただし、ｐ２＞ｐｌである。したがって、放物面（１８
）。

（１９）の焦点（１７）の座標値は、（ｐ１／２．０　
）となる。

また、放物面（１８）、　（１９）の準線（２０）、　
（２１）は、それぞれ次式〇、■で表わされる。

よって、ｐｌ、ｐ２の値を適宜選択することにより、Ｘ
線（４）のスポット径の拡大率を変更できる。さらに、
露光部（９）は、Ｘ線透過部分とＸ線吸収部とからなシ
、これらによシ所定のＬＳＩパターンが形成され拡径さ
れた平行Ｘ線（６）を入射して前記Ｘ線透過部分にての
み選択的にＸ線を透過させるＸ線マスク（２０）と、こ
のＸ線マスク（２０）を透過した平行Ｘ線（６）を入射
する位、置にてウェハ（８）を支持するウェハ支持手段
（２１）とからなっている。

つぎに、上記構成のＸ線露光装置の作動について述べる
。

まず、Ｘ線源（２）からＳＯＲ光（１）を放射させ、こ
のＳＯＲ光（１）を平面回折格子（１１）に入射させる
。すると、このときのＳＯＲ光（１）の入射角αに対応
して決定される波長を有するＸ線（４）が反射角βで平
面回折格子（１１）から出射する。このとき、入射角α
は、反射角βよりも常に大きいので、ＳＯＲ光（１）の
スポット径△１は、Ｘ線（４）のスポット径Δ２よシも
常に小さくなる。つまり　、ＳＯＲ光（１）は、平面回
折格子（１１）により特定波長のＸ線に変換されるとと
もに、スポット径が拡大される。つぎに、平面回折格子
（１１）から出射されたＸ線（４）は、スリブ）　（ｌ
ｌａ）を通過したのち、第１の回転放物面ミ７　　（１
５）の反射面（１５ａ）　Ｉｃ入射する。すると、この
Ｘ線（４）は、あたかも焦点（１７）から放射されたと
きのような光路に溢って反射し、第２の回転放物面ミラ
ー（１６）の反射ｌ１１ｉ（１６ａ）に入射する。する
と、Ｘ？Ｊ（４）は、コノ反射面（１６ａ）にて平行Ｘ
線（６）に変換される。このとき、平行Ｘ線（６）のス
ポット径△３は、Ｘ線（４）のスポット径△２に比べて
、数倍以上拡大している。ついで、平行Ｘ線（６）は、
Ｘ線マスク（２０）を経由してウェハ（８）に照射され
、所定のパターンが露光される。

以上のように、この実施例のＸ？ｆＩＡ露光装置は、第
１光学系（５）と第２光学系（７）との２段にわたって
Ｘ線のスポット径の拡大を行っているので、スポット径
を所望の拡大率で拡径することができる。

また、第１光学系（５）では特定波長のＸ線への変換も
行うことができ、装置がコンパクト化する。また、振動
ミラーを用いる場合のように、Ｘ線の散乱がないので、
Ｘ線強度の低減が少ない。

なお、上記実施例において、第２光学系（７）は、省略
し、第１光学系から出射されたＸ線（４）を直接露光部
（９）Ｋ導入させるようにしてもよい。また逆に、第１
光学系を多層膜ミラーによシ構成し、この多層膜ミラー
により特定波長を有するように変換されたＸ線を第２光
学系（７）に入射させて、特定波長のＸ線のスポット径
を拡大させるようにしてもよい。さらに、Ｘ線源（２）
としては、ＳＯＲに限ることなく、例えばプラズマＸ線
など他のＸ線源でもよい。さらに、前記第２光学系（７
）は、第３図に示すように、Ｘ線マスク（３０）を経由
して第２の回転放物面ミラー（１６）に入射したＸ線（
３１）のスポット径を第１の回転放物面ミラー（１５）
によシ縮小しウェハ（８）を露光させるようにしてもよ
い。つまり、この第２光学系（７）は、縮小露光法にも
適用できる。

さらに、第４図に示すように、一対の第２光学系（７ａ
）、　（７ｂ）を、マスク（４０）を介して対称的に配
置することにより、いったん光学系（７ａ）によりＸ線
（４１）のスポット径を縮小させて、マスク（４０）を
通過させた後、光学系（７ｂ）により再びスポット径を
拡大させ、ウェハ（８）を露光させるようにしてもよい
。さらに、第１および第２の回転放物面ミラー（１５）
、　（１６）上に多層膜を形成してもよく、こうすると
とｋよシ、Ｘ線の臨界入射角を大きくすることができる
。

〔発明の効果〕

本発明のＸ線露光装獄は、露光用のＸ線を、Ｘ線強度の
低減を惹起することなく、所望の拡大率Ｋｌ！１節する
ことができる。また、装置構成がコンパクト化するとと
もに、保守も容易になる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のＸ線露光装置の構成図、第
２図は同じく要部説明図、第３図及び第４図は本発明の
他の実施例の構成図である。（２）：Ｘ線源。（５）：第１光学系。（７）：第２光学系。（８）：ウェハ（被露光体）。（１１）　：平面回折格子。（１５）　：第１の回転放物面ミラー。（１６）　：第２の回転放物面ミ２−９（２０）　：　
Ｘ線マスク。代理人　弁理士　　則　近　憲　佑同　　　松山光之第　２　口、、、、／第　３　（２）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）特定波長のＸ線をＸ線マスクを介して照射するこ
とにより被露光体を所定のパターンに露光するＸ線露光
装置において、焦点を共有する一対の回転放物面ミラー
を有し、上記特定波長のＸ線を上記一方の回転放物面ミ
ラーから上記他方の回転放物面ミラーにかけて順次反射
させることにより上記一方の回転放物面ミラーに入射す
る特定波長のＸ線の光束横断面に対する上記他方の回転
放物面ミラーにて反射された特定波長のＸ線の光束横断
面積の比を調整することを特徴とするＸ線露光装置。
（２）特定波長のＸ線をＸ線マスクを介して照射するこ
とにより被露光体を所定のパターンに露光するＸ線露光
装置において、複数の波長を有するＸ線を放射するＸ線
源と、このＸ線源から放射されたＸ線を入射して上記特
定波長のＸ線に変換する平面回折格子を有する第１光学
系と、焦点を共有する一対の回転放物面ミラーを有し上
記第１光学系から出射された特定波長のＸ線を上記一方
の回転放物面ミラーから上記他方の回転放物面ミラーに
かけて順次反射させ上記特定波長のＸ線を上記Ｘ線マス
クに入射させる第２光学系とを具備し、上記Ｘ線源から
放射されたＸ線の光束横断面積を上記第１光学系及び上
記第２光学系により拡大させることを特徴とするＸ線露
光装置。