JPH0577286B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 イ 産業上の利用分野 本発明は、Ｘ線リソグラフイーにおけるＸ線投
影露光の均一照明技術に関する。

ロ 従来の技術 従来LSIの製造過程において、レジストパター
ンの形成には一般に光転写方式が用いられてき
た。しかし、光転写方式では0.5μｍが限界と言わ
れており、又フレヌル回折の影響や焦点深度が小
さい為に、1μｍ以下の微細パターンを形成する
為には、多層レジスト法やCEL法等のプロセス
技術を用いなくてはならない。その為に工程が複
雑になり歩留まりの低下の原因となり、近い将来
限界に達すると思われる。これに変わる手段とし
て電子ビーム直接描画やＸ線リソグラフイーが考
えられている。しかし、電子ビーム直接描画方式
ではスループツトやステージのつなぎ合わせ精
度、更には高アスペクト比を達成するために、多
層レジストを使わねばならないなどの難点があ
る。これに対して、Ｘ線リソグラフイーは転写工
程であるため大量生産に向いていることから特に
有望視されており、波長数Å〜数百Åの光線用い
る為、実用上回折の影響は無視できる程度であ
り、0.1μｍ程度までの解像度が期待できる。

Ｘ線リソグラフイーは大別して２つの方法が考
えられる。一つは現在使用されているＸ線マスク
とウエハーの間隔を10μｍ前後に近接させてＸ線
を照射し、マスクのパターンを転写する、いわゆ
るプロキシミテイー法であり、もう一つはＸ線結
像素子を使つてマスクの投影像を転写する投影露
光法である。

第３図に等倍プロキシミテイー法を示す。同図
においてマスクパターン３を有するＸ線マスク２
をパターンを転写するウエハー４に間隔ｇで近接
させて設けている。この構成においてＸ線源１か
らＸ線をＸ線マスク２を通してウエハー４上のレ
ジスト５に照射するとマスクパターン３がレジス
ト５上に転写される。しかし、パターン転写の際
に、Ｘ線源１の広がりによる半影ボケδ＝ｇ／Ｌ
×ψとＸ線マスク２とウエハー４の間隔ｇによる
ランアウト誤差ｒ＝ｇ／Ｌ×Ｒが生じ、Ｘ線を使
うメリツトが充分生かされていなかつた。又、等
倍露光である為、Ｘ線マスクを製作する場合、レ
ジストパターンは電子ビーム描画で形成する為、
パターン幅が減少するにつれ、マスク製作の困難
さは飛躍的に増大する等の技術的困難があつた。

ハ 発明が解決しようとする問題点 本発明は、上述したような技術的な困難さを解
決する為に、投影露光方式の照明系に湾曲結晶を
用いてＸ線マスクの均一照射を行い、高解像度と
いうＸ線の特長を利用するとともに投影像のコン
トラストの均一化を実現することを目的とする。

ニ 問題点解決のための手段 Ｘ線投影露光方式用照明系において、集束能力
を有する湾曲結晶と、同結晶によつてＸ線が集束
される位置に設けられたフレネル・ゾーンプレー
トやＸ線多層膜ミラー等のＸ線結像素子と、上記
結晶と同結像素子との間の光軸上にＸ線透過型マ
スクを設けた。

ホ 作用 本発明によれば、Ｘ線投影露光方式用照明系に
おいて、湾曲結晶におけるローランド円上にＸ線
源を配置して、Ｘ線を同結晶に照射すれば、同結
晶によつてＸ線がローランド円上の他の一点に集
束される。従つて、同位置にフレネル・ゾーンプ
レートやＸ線多層膜ミラー等のＸ線結像素子を設
け、上記結晶と同結像素子との間の光軸上にＸ線
透過型マスクを設け、結像素子の後方にマスクパ
ターンを投影するＸ線レジスト塗布したウエハー
を設ければ、Ｘ線マスクの縮小パターンがウエハ
ー上に投影されて、容易に高精密なパターンを入
手することが可能になつた。

ヘ 実施例 第１図に本発明の一実施例の構成図を示す。第
１図は投影結像素子としてフレネル・ゾーンプレ
ート（FZP）９を用いた場合の実施例で、同図お
いて、１はＸ線源でMoLα5.406Åの特性Ｘ線束
６を放射する。２はウエハー４上のレジスト５に
転写するマスクパターン３を設けたＸ線マスク、
７はヨハンソン型湾曲結晶で格子定数ｄ＝3.25Å
のGe（111）を用いている。１０はレジスト５上
に結像したマスクパターン３の縮小像、１１は湾
曲結晶７のローランド円である。

Ｘ線束はブラツクの条件2dsinθ＝λをみたす
時、湾曲結晶７において反射されるから、この構
成において、θ＝56°16′となり、Ｘ線源１はxy平
面内でローランド円１１上にこのブラツグの条件
を満たすように配置し、湾曲結晶の中心における
法線とローランド円１１との交点１２を中心とす
る円周に結晶の格子面を曲げ、反射面はローラン
ド円１１に一致するように研磨する。同時にyz
平面内ではＸ線源１とFZP９を結ぶ直線がｘ軸と
交わる点１３を中心とする円周上に格子面と反射
面が一致する様な、いわゆる湾曲結晶を用いて
FZP上に収束するような均一Ｘ線束８を形成す
る。これによりＸ線源１の像がレジスト５上に転
写されないようにしている。湾曲結晶７とFZP９
の所定の位置にＸ線マスク２を配置し、Ｘ線マス
ク２を均一照明している。Ｘ線マスク２の有効面
は50×50mmであり、BN（ボロンナイトライト）
基板上にAuでマスクパターン３を形成している。
このような構成において、Ｘ線源１から湾曲結晶
７に放射すると、マスクパターン３はFZP９によ
り、レジスト５の10×10mmフイールドに1/5縮小
像として転写される。

第２図に湾曲結晶の集光原理の説明図を示す。
ブラツグの条件によりＸ線の入射方向と結晶の格
子面とのなす角θが2dsinθ＝λを満たす時、入射
光線と結晶の格子面の法線とを含む平面内で格子
面とθとをなす角で反射される。ブラツグの条件
を満たさない場合には反射が起きない。xy平面
において格子面１４は点１２を中心とする円に一
致させ、点０と点１２を直径の両端とする円を描
く。この円はローランド円１１と呼ばれている。
点０でブラツグの条件を満たす様に格子面とθの
角で入射した光線は、格子面とθの角度をなして
反射する。点１５において格子面が点１２を中心
とする円であり、反射面がローランド円１１上に
あるなら、弧１−１２の円周角αは90°−θとな
る為、格子面となす入射角はθとなる。又、弧１
２−１６の円周角も又90°−θである為、格子面
となす反射角はθとなる。すなわち、反射面はロ
ーランド円上にあり、格子面は点１２を中心とす
る円上にあれば、ローランド円１１上でブラツグ
の条件を満たす点から出た光は再びローランド円
１１上の他の点１６に集光する。他方xz平面に
おいては格子面１４と反射面１７が点１３を中心
とする円上にある様にすれば、Ｘ線源１を出たＸ
線は点１６に集光させることができる。このよう
な理由で１６の位置に結像素子を配置するのであ
る。

上記の方法は、完全に無収差の照明が行える一
実施例であるが、照明系の配置や湾曲結晶の形態
によつては収差が発生し、Ｘ線マスクを証明した
光の全てが必ずしも結像素子に達して結像に係わ
るとは限らない。この場合はＸ線源の実効焦点の
形を結像素子の照明系による収差像に合わせる
か、又は十分大きくすることによつて、結像に係
わるＸ線束を実用上差し支えないように選択すれ
ば良い。

上記実施例で説明したように、湾曲結晶とFZP
を組合わせることにより、Ｘ線投影縮小露光装置
が構成できるが、なお、湾曲結晶の形態は上記実
施例に限定されないし、又、Ｘ線マスクの縮小像
を得る為に、FZP以外のＸ線素子例えばＸ線ミラ
ーで構成された反射対物等を用いても良い。更
に、縮小像だけでなく同様な方法による等倍投影
露光等を行う場合にも利用できる。要するに、Ｘ
線投影露光を行うのに必要不可欠であるＸ線マス
クの照明の均一化を湾曲結晶がブラツグの条件を
満たす時、Ｘ線を反射させるということを利用し
て行うのである。

ト 効果 本発明によれば、湾曲結晶をＸ線投影露光方式
のＸ線マスクの照明系に利用し、FZPやＸ線ミラ
ー反射対物等の高解像力を有する結像素子と組合
わせることにより、高解像力で焦点深度の深い像
を形成できる。又、Ｘ線転写である為に、マスク
に付着したゴミ等が転写されないこと、投影方式
であるためマスク寿命が長くなること、又、縮小
露光を行つた場合Ｘ線マスクを製作しやすいこと
などの利点が得られ、従つて、100Mビツトクラ
スの集積度を持つたLSIのリソグラフイー工程ま
で特別なプロセス技術を用いず、又、スループツ
トの減少なしに対応できるようになつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図は
湾曲結晶でＸ線が集光できる原理を示す集光説明
図、第３図は従来の等倍プロキシミテイ法Ｘ線リ
シグラフイーを模式的に示した側面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 湾曲結晶と、同結晶によつてＸ線が集束され
   る位置に設けられたフレネル・ゾーンプレートや
   Ｘ線多層膜ミラー等のＸ線結像素子と、上記結晶
   と同結像素子との間の光軸上にＸ線透過型マスク
   を設けたことを特徴とするＸ線投影露光方式用照
   明系。