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JPH06177003A - Projection exposure and projection aligner exposing device - Google Patents

Projection exposure and projection aligner exposing device

Info

Publication number
JPH06177003A
JPH06177003A JP32650792A JP32650792A JPH06177003A JP H06177003 A JPH06177003 A JP H06177003A JP 32650792 A JP32650792 A JP 32650792A JP 32650792 A JP32650792 A JP 32650792A JP H06177003 A JPH06177003 A JP H06177003A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical element
projection exposure
mask
region
rays
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.)
Pending
Application number
JP32650792A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroaki Oiizumi
博昭 老泉
Tsuneo Terasawa
恒男 寺澤
Masaaki Ito
昌昭 伊東
Eiji Takeda
英次 武田
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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 Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP32650792A priority Critical patent/JPH06177003A/en
Publication of JPH06177003A publication Critical patent/JPH06177003A/en
Pending legal-status Critical Current

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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
    • G03F7/702Reflective illumination, i.e. reflective optical elements other than folding mirrors, e.g. extreme ultraviolet [EUV] illumination systems
    • 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
    • G03F7/70216Mask projection systems
    • G03F7/70233Optical aspects of catoptric systems, i.e. comprising only reflective elements, e.g. extreme ultraviolet [EUV] projection systems
    • 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
    • G03F7/708Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70858Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature
    • G03F7/70866Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature of mask or workpiece
    • G03F7/70875Temperature, e.g. temperature control of masks or workpieces via control of stage temperature

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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】局所的な熱膨張がない高精度パタンにより転写
を行うX線縮小投影露光方法を得る。 【構成】反射型マスク81や多層膜反射鏡等を含む結像
光学系95を用いてパタン転写する露光投影装置に、ビ
ーム照射による反射型マスク81の表面膨張を均一化す
る加熱手段101を設ける。
(57) [Abstract] [Purpose] To obtain an X-ray reduction projection exposure method for performing transfer with a high-precision pattern having no local thermal expansion. An exposure projection apparatus that performs pattern transfer using an imaging optical system 95 including a reflective mask 81, a multilayer-film reflective mirror, etc. is provided with a heating means 101 for uniformizing the surface expansion of the reflective mask 81 by beam irradiation. .

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、特に半導体のパタン転
写に用いて、真空紫外線またはX線の露光あるいは照射
により像形成を行う投影露光方法とその装置に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection exposure method and apparatus for forming an image by exposing or irradiating vacuum ultraviolet rays or X-rays, particularly for pattern transfer of semiconductors.

【0002】[0002]

【従来の技術】LSIの固体素子の集積度および動作速
度を向上するため、回路パタンの微細化が進んでいる。
これらの回路パタンの形成には、現在、露光光源を紫外
線とする縮小投影露光法が広く用いられている。この方
法の解像度は、およそ露光波長λと投影光学系の開口数
NAに依存する。解像限界の向上は開口数NAを大きく
とることにより行われてきた。しかし、上記方法は焦点
深度の減少と屈折光学系(レンズ)設計および製造技術
の困難から、限界に近づきつつある。このため、露光波
長λを短くする手段が行われている。例えば、水銀ラン
プのg線(λ=435.8nm)からi線(λ=365n
m)、さらにKrFエキシマレーザ(λ=248nm)等
である。露光波長の短波長化により解像度は向上する。
しかし、露光に用いる紫外線の波長の大きさからくる原
理的な限界によって、従来の光露光技術の延長では、
0.1μm(100nm)以下の解像度を得ることは困難
である。
2. Description of the Related Art In order to improve the integration degree and operating speed of solid state elements of LSI, circuit patterns are being miniaturized.
At present, a reduction projection exposure method in which an exposure light source is ultraviolet rays is widely used for forming these circuit patterns. The resolution of this method depends on the exposure wavelength λ and the numerical aperture NA of the projection optical system. The resolution limit has been improved by increasing the numerical aperture NA. However, the above method is approaching its limit due to the reduction of the depth of focus and the difficulty of the refraction optical system (lens) design and manufacturing technique. For this reason, means for shortening the exposure wavelength λ has been implemented. For example, from the g-line (λ = 435.8 nm) of a mercury lamp to the i-line (λ = 365 n)
m) and a KrF excimer laser (λ = 248 nm). The resolution is improved by shortening the exposure wavelength.
However, due to the theoretical limit of the wavelength of the ultraviolet light used for exposure, the extension of conventional optical exposure technology
It is difficult to obtain a resolution of 0.1 μm (100 nm) or less.

【0003】一方、微細パタンの形成方法に、露光に用
いる光の波長をおよそ0.5nmから2nmの軟X線とす
る近接等倍X線露光法がある。この方法は露光波長が短
いため、原理的に0.1μm以下の高い解像度が得られ
る可能性がある。一般に、回路パタンを所望の素子に形
成するためには、ウエハ上のレジストにマスク上のパタ
ンを転写する。近接等倍X線露光法では等倍X線マスク
と呼ばれる透過型マスクが用いられる。上記等倍X線マ
スクにおけるX線が透過する部分は、メンブレンと呼ば
れるSi,SiN,SiC,C等の軽元素材料で形成され
た、通常2μm程度の厚さを有する薄膜からなってい
る。上記等倍X線マスクにおけるX線を吸収する部分と
しては、吸収体と呼ばれる厚さが0.5μm〜1.0μm
程度でW,Au,Ta等の重金属からなる回路パタンが、
上記メンブレン上に形成されている。等倍X線マスク
は、非常に剛性が弱いメンブレンの上に回路パタンが形
成されているため、上記吸収体の重金属内部応力やX線
マスクを所定の露光装置に装着する際の外力等で回路パ
タンに歪みを生じ、所望の回路パタンをウエハ上のレジ
ストに転写できないという問題が生じている。特に近接
等倍X線露光法では、等倍X線マスクのパタンが1対1
の等倍でレジストに転写されるため、上記等倍X線マス
ク上のパタンの歪みは、レジストに1対1で転写され
る。剛性が弱い等倍X線マスクのパタンに歪みが生じる
問題は、近接等倍X線露光法で大きな課題になってい
る。
On the other hand, as a method of forming a fine pattern, there is a proximity equal-magnification X-ray exposure method in which the wavelength of light used for exposure is a soft X-ray of about 0.5 nm to 2 nm. Since this method has a short exposure wavelength, it is possible in principle to obtain a high resolution of 0.1 μm or less. Generally, in order to form a circuit pattern on a desired element, a pattern on a mask is transferred to a resist on a wafer. A transmission type mask called a unit size X-ray mask is used in the proximity unit size X-ray exposure method. The X-ray permeable portion of the equal-magnification X-ray mask is formed of a thin film, which is usually called a membrane and is made of a light element material such as Si, SiN, SiC, and C and has a thickness of about 2 μm. As a portion that absorbs X-rays in the above-mentioned equal-magnification X-ray mask, a thickness called an absorber is 0.5 μm to 1.0 μm.
To some extent, the circuit pattern made of heavy metals such as W, Au, Ta,
It is formed on the membrane. Since the circuit pattern is formed on the membrane having a very low rigidity in the equal-magnification X-ray mask, the heavy metal internal stress of the absorber or the external force when the X-ray mask is mounted on a predetermined exposure apparatus causes the circuit to move. There is a problem that the pattern is distorted and a desired circuit pattern cannot be transferred to the resist on the wafer. Especially, in the case of the proximity equal-magnification X-ray exposure method, the pattern of the equal-magnification X-ray mask is 1: 1
Since it is transferred to the resist at the same magnification, the pattern distortion on the same size X-ray mask is transferred to the resist one to one. The problem that distortion occurs in the pattern of a uniform-magnification X-ray mask having low rigidity has become a major problem in the proximity uniform-magnification X-ray exposure method.

【0004】上記のような背景のもとに、近年、真空紫
外線または軟X線を露光光源としたX線縮小投影露光法
が注目を浴びている。例えば、ジャパニーズ・ジャーナ
ル・オブ・アプライド・フィジックス(Japanese Jou
rnal of Applied Physics),1991,30号、11
B巻、3051頁に記載されている。図3はX線縮小投
影露光法の露光光学系の例を示すものである。真空紫外
線または軟X線411を露光光としθなる入射角42で
斜めに入射して、真空中で反射型マスク81を照明す
る。上記入射角θは種々の光学系で異なるが、およそ1
°から15°程度である。作業領域を作るために、入射
角42が0°の直入射はX線縮小投影露光法の露光光学
系では不可能である。反射型マスク81は真空紫外線ま
たは軟X線を正反射できる多層膜2が形成されている。
多層膜2には所定のパタンが形成されている。上記反射
型マスクから反射した真空紫外線または軟X線は、凸ミ
ラー92で反射し、さらに凹ミラー91で反射したのち
ウエハ82上に到達し、所定のパタンを結像する。上記
凸ミラー92および凹ミラー91にはそれぞれ多層膜7
が形成されている。一般にこのような光学系において、
図3に示すようにxyz座標系をとるとき、x方向を子
午方向、y方向を球欠方向と呼ぶ。また、図示のような
光学系でマスク81の照明領域とウエハ82の露光領域
とを拡大するために、マスク81を子午方向にウエハ8
2と同期して走査を行うことがある。露光、照明に用い
る真空紫外線または軟X線の波長はおよそ20nmから
5nm程度であるので、露光光の波長の大きさからくる
原理的な解像力は向上する。
Against the background described above, an X-ray reduction projection exposure method using vacuum ultraviolet rays or soft X-rays as an exposure light source has been receiving attention in recent years. For example, Japanese Journal of Applied Physics (Japanese Jou
rnal of Applied Physics), 1991,30, 11
Volume B, p. 3051. FIG. 3 shows an example of an exposure optical system of the X-ray reduction projection exposure method. Vacuum ultraviolet rays or soft X-rays 411 are used as exposure light and are obliquely incident at an incident angle 42 of θ to illuminate the reflective mask 81 in a vacuum. The incident angle θ differs for various optical systems, but is approximately 1
It is about 15 ° to 15 °. In order to create a working area, direct incidence with an incident angle 42 of 0 ° is impossible with the exposure optical system of the X-ray reduction projection exposure method. The reflective mask 81 is formed with the multilayer film 2 capable of specularly reflecting vacuum ultraviolet rays or soft X-rays.
A predetermined pattern is formed on the multilayer film 2. The vacuum ultraviolet rays or soft X-rays reflected from the reflective mask are reflected by the convex mirror 92, further reflected by the concave mirror 91, and then reach the wafer 82 to form a predetermined pattern. The convex mirror 92 and the concave mirror 91 each have a multilayer film 7
Are formed. Generally in such an optical system,
When the xyz coordinate system is adopted as shown in FIG. 3, the x direction is called the meridional direction and the y direction is called the ball absent direction. Further, in order to expand the illumination area of the mask 81 and the exposure area of the wafer 82 with the optical system as shown in the figure, the mask 81 is moved in the meridional direction on the wafer 8
The scanning may be performed in synchronization with 2. Since the wavelength of vacuum ultraviolet rays or soft X-rays used for exposure and illumination is about 20 nm to 5 nm, the theoretical resolution which depends on the wavelength of the exposure light is improved.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】真空中におけるマスク
の照明ではつぎのような問題を生じる。真空紫外線また
は軟X線を放射する照明光源としては、例えばシンクロ
トロン放射光が考えられるが、上記シンクロトロン放射
光は強度が強く、波長に対して連続スペクトルを有する
光源である。反射型マスクの入射光に対する反射率が低
い領域では、入射光はマスクにほとんど吸収される。多
層膜が形成されている反射率が高い領域でも、反射率は
100%ではない。また、多層膜の周期長と入射光の入
射角とで決まるブラッグ条件をほぼ満たす波長を有する
光だけを反射するので、シンクロトロン放射光のような
バンド幅を有する光源の一部の波長領域だけを反射す
る。このため、入射光が反射しない入射光成分はマスク
に吸収され、大半は熱エネルギになる。この熱によって
マスクが照射されている間は、マスクの温度は上昇しマ
スクが熱膨張を起こす。したがって、上記マスクの熱膨
張によりX線縮小投影露光では、上記マスクのパタンを
ウエハ上のレジストに所望のパタンとして結像、転写で
きないという問題が生じる。
Illumination of the mask in a vacuum causes the following problems. As an illumination light source that emits vacuum ultraviolet rays or soft X-rays, for example, synchrotron radiation light can be considered. The above synchrotron radiation light is a light source having a high intensity and a continuous spectrum with respect to wavelength. In the region where the reflectance of the reflective mask for incident light is low, the incident light is almost absorbed by the mask. Even in a region where the multilayer film is formed and the reflectance is high, the reflectance is not 100%. Moreover, since only light having a wavelength that substantially satisfies the Bragg condition determined by the cycle length of the multilayer film and the incident angle of incident light is reflected, only a part of the wavelength region of a light source having a bandwidth such as synchrotron radiation is reflected. To reflect. Therefore, the incident light component that does not reflect the incident light is absorbed by the mask, and most of it becomes thermal energy. While the mask is being irradiated by this heat, the temperature of the mask rises and the mask thermally expands. Therefore, in the X-ray reduction projection exposure due to the thermal expansion of the mask, there arises a problem that the pattern of the mask cannot be imaged and transferred as a desired pattern on the resist on the wafer.

【0006】特に、光源がシンクロトロン放射光のよう
に強度が強い光源であるときには、照明しているマスク
等の光学素子の表面近傍が熱膨張する。例えば、平成3
年度文部省科学研究費重点領域研究「X線結像光学」第
3回公開シンポジウム講演資料集p26〜30に記載さ
れている。図4はマスク等の光学素子81における照明
領域51の表面近傍領域52が熱膨張している様子を示
したもので、(a)はマスクの平面図、(b)はその断
面図である。
In particular, when the light source is a light source with high intensity such as synchrotron radiation, the surface of the illuminated optical element such as a mask thermally expands. For example, Heisei 3
The Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology's Grant-in-Aid for Scientific Research “X-ray Imaging Optics” 3rd Open Symposium Proceedings Collection p26-30. 4A and 4B show a state in which the surface vicinity region 52 of the illumination region 51 in the optical element 81 such as a mask is thermally expanded. FIG. 4A is a plan view of the mask and FIG. 4B is a sectional view thereof.

【0007】また、マスクの照明領域51とウエハの露
光領域を拡大するために、マスク81とウエハ(図示せ
ず)とを同期走査する時、図5に示すように同期走査に
よりマスクが動く方向55と連動して、照明され熱膨張
したマスクの表面近傍の領域52が、見かけ上、マスク
面を動くことが生じる。図5は同期走査開始直後を示し
図6は同期走査終了直前の様子を示す。いずれも(a)
はマスクの平面図で(b)はその断面図である。領域5
6は同期走査により既に照明されたマスクの領域であ
る。このため、マスクのパタンをウエハ上のレジストに
所望のパタンとして、高精度に結像、転写することが困
難になりうる。
Further, when the mask 81 and the wafer (not shown) are synchronously scanned to enlarge the illumination area 51 of the mask and the exposure area of the wafer, the direction in which the mask moves by the synchronous scanning as shown in FIG. In conjunction with 55, the area 52 near the surface of the illuminated and thermally expanded mask apparently moves on the mask surface. 5 shows the state immediately after the start of the synchronous scanning, and FIG. 6 shows the state immediately before the end of the synchronous scanning. Both are (a)
Is a plan view of the mask and (b) is a sectional view thereof. Area 5
6 is an area of the mask which has already been illuminated by the synchronous scanning. Therefore, it may be difficult to accurately form and transfer the mask pattern as a desired pattern on the resist on the wafer.

【0008】マスクが熱膨張を起こす問題を回避するた
め、特開昭63−312640号公報に記載のように、
マスクの裏面から冷却媒体を接して強制冷却し、マスク
の温度上昇を回避することがよく行われる。上記冷却方
法は熱平衡状態が成り立つ場合には有効である。しか
し、上記の照明しているマスク等の光学素子表面近傍が
熱膨張する現像は非平衡状態であるため、光学素子の裏
面からの強制冷却では、表面近傍が局所的に熱膨張する
現像を回避するのに有効ではない。
In order to avoid the problem of thermal expansion of the mask, as described in JP-A-63-313640,
A cooling medium is often brought into contact with the back surface of the mask to forcibly cool it and avoid a temperature rise of the mask. The above cooling method is effective when a thermal equilibrium state is established. However, the development in which the surface of the optical element such as the illuminated mask thermally expands is in a non-equilibrium state, so forced cooling from the back surface of the optical element avoids the development in which the surface of the optical element locally expands. Not effective to do.

【0009】本発明は、局所的な熱膨張がない高精度パ
タンにより転写を行う、X線縮小露光投影方法を得るこ
とを目的とする。
It is an object of the present invention to provide an X-ray reduction exposure projection method for performing transfer with a high precision pattern having no local thermal expansion.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的は、少なくとも
真空紫外線領域またはX線領域のビームを放射する光源
を用いて、第1の光学素子を照明し、上記第1の光学素
子に描かれたパタンを、第2光学素子を含む結像光学系
を介して基板上に縮小転写する投影露光方法において、
上記ビームを上記第1の光学素子に照明する際に、上記
ビームで照射される領域以外の領域を、連続的または間
欠的に加熱しながらパタン転写を行うことにより達成さ
れる。
SUMMARY OF THE INVENTION The above objects are drawn to the first optical element by illuminating the first optical element with a light source that emits a beam in at least a vacuum ultraviolet region or an X-ray region. In a projection exposure method for reducing and transferring a pattern onto a substrate via an imaging optical system including a second optical element,
This is achieved by performing pattern transfer while heating the region other than the region irradiated with the beam continuously or intermittently when illuminating the first optical element with the beam.

【0011】[0011]

【作用】本発明の投影露光方法においては、第1の光学
素子であるマスクを照明する際に、図1に示すように上
記マスク81におけるビームで照明されている領域51
以外の領域53を、連続的または間欠的に加熱する。上
記ビームにより照射されている領域は、上記したように
表面近傍52が図1(b)に示すように膨張する。一
方、上記ビームで照射されている領域51以外の領域5
3も、連続的または間欠的に加熱しているので、表面近
傍54が図1(b)のように膨張する。したがって、マ
スク面の全体が膨張することになるので、局所的な熱膨
張によって所望のパタンを結像、転写できないという問
題が解決される。また、マスクとマスクパタンを結像す
るウエハを同期走査する場合に、局所的な熱膨張がマス
ク面上を移動しないので、本発明の方法は特に有効であ
る。ここで、マスク全体が熱膨張することにより所望の
パタンが全体に膨張する可能性がある。この場合は、上
記マスクに形成するパタンの位置や寸法を、熱膨張する
分だけあらかじめ補正しておくと、所望の位置および寸
法を有するパタンを結像、転写できる。また、上記マス
クにビームが入射する面とは異なる面から強制冷却して
もよい。
In the projection exposure method of the present invention, when illuminating the mask, which is the first optical element, as shown in FIG.
The region 53 other than the above is heated continuously or intermittently. In the area illuminated by the beam, the surface vicinity 52 expands as shown in FIG. 1B as described above. On the other hand, a region 5 other than the region 51 irradiated with the beam
Since 3 is also heated continuously or intermittently, the vicinity 54 of the surface expands as shown in FIG. 1 (b). Therefore, the entire mask surface expands, which solves the problem that a desired pattern cannot be imaged and transferred due to local thermal expansion. Further, when the mask and the wafer on which the mask pattern is imaged are synchronously scanned, the local thermal expansion does not move on the mask surface, so the method of the present invention is particularly effective. Here, there is a possibility that a desired pattern may be entirely expanded by thermal expansion of the entire mask. In this case, if the position and size of the pattern formed on the mask are corrected in advance by the amount of thermal expansion, the pattern having the desired position and size can be imaged and transferred. Further, forced cooling may be performed from a surface different from the surface on which the beam is incident on the mask.

【0012】本発明の方法による光学素子としてのマス
クに対する加熱のタイミングは、真空紫外線領域または
X線領域のビーム照射によりパタン転写が行われている
ときに加熱し、上記ビームが遮断されてパタン転写が行
われていないときは加熱を行わないかまたは加熱量を低
下させることにより、上記マスク表面における熱膨張の
均一化をはかるのが望ましい。また加熱手段は、光学素
子に入射するビームの入射量に応じて、加熱手段の加熱
量を制限するのが望ましく、上記加熱手段としては、赤
外線、可視光線、紫外線、真空紫外線、X線のうち、い
ずれかの少なくとも1つのビームの照射であれば、光学
素子の照明と加熱のタイミングが制御しやすい。
The timing of heating the mask as an optical element according to the method of the present invention is such that the pattern transfer is performed when the pattern transfer is being performed by the beam irradiation in the vacuum ultraviolet region or the X-ray region, and the beam is blocked to transfer the pattern. It is desirable to make the thermal expansion uniform on the mask surface by not performing heating or reducing the heating amount when the above is not performed. Further, the heating means desirably limits the heating amount of the heating means in accordance with the incident amount of the beam incident on the optical element. Examples of the heating means include infrared rays, visible rays, ultraviolet rays, vacuum ultraviolet rays, and X-rays. If at least one of the beams is irradiated, it is easy to control the timing of illumination and heating of the optical element.

【0013】[0013]

【実施例】つぎに本発明の実施例を図面とともに説明す
る。図1は本発明の投影露光方法の一実施例である光学
素子の照明方法を示し、(a)は照明方法、(b)は上
記素子の断面をそれぞれ示す図、図2は上記実施例の光
学素子をX線縮小投影露光する投影露光装置の一実施例
を示す図である。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an illumination method of an optical element which is one embodiment of the projection exposure method of the present invention, (a) is an illumination method, (b) is a diagram showing a cross section of the element, and FIG. It is a figure which shows one Example of the projection exposure apparatus which carries out X-ray reduction projection exposure of the optical element.

【0014】図1に示す本発明の投影露光方法における
光学素子のマスク81は、真空紫外線またはX線に対し
て相対的に反射率が低い領域と、真空紫外線またはX線
に対して屈折率が異なる少なくとも2種類の物質を交互
に積層した多層膜で形成された反射率が高い領域とが、
所定のパタンに応じて配置されている。上記マスク81
を投影露光方法において真空紫外線またはX線ビームで
照射するが、上記ビームで照射されたマスク81の図1
(a)に示す領域51は局部的に加熱され、図1(b)
の断面図に示すように表面近傍52が膨張する。しかし
ながら、本発明の投影露光方法では上記マスク81を照
射する際に、上記照射領域51以外の領域を、連続的ま
たは間欠的に加熱しながらパタン転写を行うため、上記
照射領域51以外の領域53も加熱されて表面近傍54
が膨張することになり、上記マスク81は表面全体が膨
張する。そのため局部的な熱膨張の現象はなくなり、所
望のパタンを結像、転写することができる。また、マス
クとウエハとを同期走査する場合には、マスクに形成す
るパタンの位置や寸法を、熱膨張する分だけあらかじめ
補正して形成することによって、所望のパタンが全体に
膨張して生じる誤差を防ぎ、所望のパタンを得ることが
可能になる。
The mask 81 of the optical element in the projection exposure method of the present invention shown in FIG. 1 has a region having a relatively low reflectance with respect to vacuum ultraviolet rays or X-rays and a refractive index with respect to vacuum ultraviolet rays or X-rays. A region having a high reflectance formed by a multilayer film in which at least two different substances are alternately laminated,
It is arranged according to a predetermined pattern. The mask 81
Is irradiated with a vacuum ultraviolet ray or an X-ray beam in the projection exposure method, and FIG.
The area 51 shown in (a) is locally heated, and the area 51 shown in FIG.
As shown in the sectional view of FIG. However, in the projection exposure method of the present invention, when the mask 81 is irradiated, the pattern transfer is performed while continuously or intermittently heating the area other than the irradiation area 51, and thus the area 53 other than the irradiation area 51. Is also heated and near the surface 54
Is expanded, and the entire surface of the mask 81 is expanded. Therefore, the phenomenon of local thermal expansion disappears, and a desired pattern can be imaged and transferred. Further, when the mask and the wafer are synchronously scanned, the position and size of the pattern formed on the mask are corrected in advance by an amount corresponding to the thermal expansion to form an error caused by the expansion of the desired pattern as a whole. It is possible to prevent the above and obtain a desired pattern.

【0015】つぎに、図2に示すX線投影露光装置の一
実施例に上記マスクを装着して行った転写実験を説明す
る。図2において、マスク81と基板であるウエハ82
とは、それぞれマスクステージ83とウエハステージ8
4に搭載されている。上記マスクステージ83はマスク
81を強制冷却できる構造になっている。
Next, a transfer experiment conducted by mounting the above mask on the embodiment of the X-ray projection exposure apparatus shown in FIG. 2 will be described. In FIG. 2, a mask 81 and a wafer 82 that is a substrate
Are the mask stage 83 and the wafer stage 8 respectively.
It is installed in 4. The mask stage 83 has a structure capable of forcibly cooling the mask 81.

【0016】まず、マスク81とウエハ82との相対位
置をアライメント装置85を用いて検出し、制御装置8
6により駆動装置87,88を介して位置合わせを行
う。シンクロトロン放射光であるX線源89から放射し
たX線を反射鏡90で集光し、シャッタ98および窓9
7を通して、真空中においてマスク81上の円弧領域を
照明する。X線源89としては上記シンクロトロン放射
光の他に、レーザプラズマX線源等でもよい。マスクの
照明領域の表面近傍に生じる局所的な熱膨張を避けるた
め、照明領域以外のマスク81の領域に加熱用光源10
2により加熱光線101を照射する。加熱光線101の
エネルギ量を入射X線411のエネルギ量に応じて制御
できるように、加熱制御手段103が搭載されている。
加熱光線101を遮蔽するマスク104により、上記加
熱光線101はX線411の照明領域を照射しないよう
に構成されている。また、マスク81とウエハ82との
同期走査に連動するスリット99により、光学素子のマ
スク81以外の領域に加熱光線101が当たらないよう
になっている。シャッタ100は上記シャッタ98と連
動している。
First, the relative position between the mask 81 and the wafer 82 is detected by using the alignment device 85, and the control device 8
6, the alignment is performed via the drive devices 87 and 88. The X-rays emitted from the X-ray source 89, which is synchrotron radiation, are condensed by the reflecting mirror 90, and the shutter 98 and the window 9 are collected.
7, the arc region on the mask 81 is illuminated in vacuum. The X-ray source 89 may be a laser plasma X-ray source or the like in addition to the synchrotron radiation light. In order to avoid local thermal expansion that occurs near the surface of the illumination area of the mask, the heating light source 10 is provided in the area of the mask 81 other than the illumination area.
The heating light beam 101 is irradiated by 2. The heating control means 103 is mounted so that the energy amount of the heating light beam 101 can be controlled according to the energy amount of the incident X-ray 411.
The mask 104 that shields the heating light beam 101 is configured so that the heating light beam 101 does not irradiate the illumination area of the X-ray 411. Further, the slits 99 interlocking with the synchronous scanning of the mask 81 and the wafer 82 prevent the heating light beam 101 from hitting the area other than the mask 81 of the optical element. The shutter 100 is linked with the shutter 98.

【0017】マスクと入射X線との位置関係は、より細
いパタンの短軸方向を入射X線の球欠方向、より細いパ
タンの長軸方向が入射X線の子午方向になるように設定
した。上記マスクで反射したX線は波長13nm近傍の
X線からなり、反射鏡91,92,93および94から
なる結像光学系95により、ウエハ82上に倍率1/5
で結像する。上記反射鏡91,92,93および94は
マスク81と同様な多層膜を蒸着し、各多層膜の周期長
は反射X線の波長が一致するように調節されている。マ
スク81とウエハ82を倍率に応じて同期走査し、マス
ク全面のパタンをウエハに転写した。上記方法により、
マスクパタンに対して忠実な倍率1/5のパタンをウエ
ハ82上に得ることができた。
The positional relationship between the mask and the incident X-ray was set so that the minor axis direction of the thinner pattern was the sagittal direction of the incident X-ray and the major axis direction of the thinner pattern was the meridional direction of the incident X-ray. . The X-rays reflected by the mask are composed of X-rays having a wavelength of about 13 nm, and the imaging optical system 95 including the reflecting mirrors 91, 92, 93 and 94 magnifies the wafer 82 by a factor of 1/5.
To form an image. The reflecting mirrors 91, 92, 93 and 94 are formed by depositing multilayer films similar to the mask 81, and the cycle length of each multilayer film is adjusted so that the wavelengths of the reflected X-rays match. The mask 81 and the wafer 82 were synchronously scanned according to the magnification, and the pattern on the entire surface of the mask was transferred to the wafer. By the above method,
It was possible to obtain on the wafer 82 a pattern with a magnification of ⅕ that was faithful to the mask pattern.

【0018】なお、光学素子であるマスク81に形成さ
れているパタンの位置と寸法をあらかじめ熱膨張する量
だけ補正して、上記パタンを形成してもよい。また、第
1の光学素子であるマスクだけでなく、結像光学系等の
光学素子にも、上記のような加熱や強制冷却を行っても
よい。
The pattern may be formed by previously correcting the position and size of the pattern formed on the mask 81, which is an optical element, by the amount of thermal expansion. Further, not only the mask, which is the first optical element, but also the optical element such as the imaging optical system may be heated or forcibly cooled as described above.

【0019】本発明に使用可能な多層膜の材料として
は、Ni/C,Ru/BN,Rh/BN,Mo/SiC,Ni
Cr/C,Ni/V,Ni/Ti,W/C,Ru/C,Rh/
C,Ru/BN,Rh/B4C,RhRu/BN,Ru/B4
C,Mo/Si,Pd/BN,Ag/BN,Mo/SiN,M
o/B4C,Mo/C,Ru/Beなどの多層膜を形成でき
る材料であればよく、いずれも実施が可能である。
The materials for the multilayer film usable in the present invention include Ni / C, Ru / BN, Rh / BN, Mo / SiC and Ni.
Cr / C, Ni / V, Ni / Ti, W / C, Ru / C, Rh /
C, Ru / BN, Rh / B 4 C, RhRu / BN, Ru / B 4
C, Mo / Si, Pd / BN, Ag / BN, Mo / SiN, M
Any material capable of forming a multilayer film, such as o / B 4 C, Mo / C, Ru / Be, etc., can be used.

【0020】また、本発明では第1の光学素子として反
射型マスクの場合だけを説明したが、上記第1の光学素
子は、反射型マスクに限定されることなく、回折格子や
リニアゾーンプレートなどの微細なパタンを反射面に有
する光学素子にも適用することができる。
Further, in the present invention, only the case of the reflection type mask as the first optical element has been described, but the first optical element is not limited to the reflection type mask, and a diffraction grating, a linear zone plate, etc. It can also be applied to an optical element having the fine pattern of (3) on the reflecting surface.

【0021】[0021]

【発明の効果】上記のように本発明による投影露光方法
および投影露光装置は、少なくとも真空紫外線領域また
はX線領域のビームを放射する光源を用いて、第1の光
学素子を照明し、上記第1の光学素子に描かれたパタン
を、第2光学素子を含む結像光学系を介して基板上に縮
小転写する投影露光方法において、上記ビームを上記第
1の光学素子に照射する際に、上記ビームで照射する領
域以外の領域を、連続的または間欠的に加熱しながらパ
タン転写を行うことにより、ビームを照射することによ
って生じる上記第1の光学素子の表面の熱膨張を均一化
する加熱手段を設けたので、上記第1の光学素子の局所
的な表面の膨張を防ぎ、信頼性が高いパタンの転写を行
うことができる。
As described above, the projection exposure method and the projection exposure apparatus according to the present invention illuminate the first optical element with a light source that emits a beam in at least a vacuum ultraviolet region or an X-ray region, and In a projection exposure method for reducing and transferring a pattern drawn on one optical element onto a substrate via an imaging optical system including a second optical element, when irradiating the beam to the first optical element, Heating for uniformizing the thermal expansion of the surface of the first optical element caused by beam irradiation by performing pattern transfer while continuously or intermittently heating an area other than the area irradiated with the beam. Since the means is provided, local expansion of the surface of the first optical element can be prevented, and highly reliable pattern transfer can be performed.

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

【図1】本発明による投影露光方法の一実施例における
第1の光学素子を示し、(a)は素子の照明方法、
(b)は上記素子の断面をそれぞれ示す図である。
FIG. 1 shows a first optical element in one embodiment of a projection exposure method according to the present invention, in which (a) is an element illumination method,
(B) is a figure which shows each cross section of the said element.

【図2】上記第1の光学素子をX線縮小投影露光する投
影露光装置の一実施例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of a projection exposure apparatus for performing X-ray reduction projection exposure on the first optical element.

【図3】従来の投影露光法の露光光学系を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing an exposure optical system of a conventional projection exposure method.

【図4】従来の投影露光法における第1の光学素子を示
し、(a)は素子の照明方法、(b)は上記素子の断面
をそれぞれ示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a first optical element in a conventional projection exposure method, (a) is a method of illuminating the element, and (b) is a diagram showing a cross section of the element.

【図5】従来の投影露光における同期走査開始直後の第
1光学素子を示し、(a)は素子の照明方法、(b)は
上記素子の断面をそれぞれ示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a first optical element immediately after the start of synchronous scanning in conventional projection exposure, (a) is a method of illuminating the element, and (b) is a diagram showing a cross section of the element.

【図6】従来の投影露光における同期走査終了直前の第
1光学素子を示し、(a)は素子の照明方法、(b)は
上記素子の断面をそれぞれ示す図である。
FIG. 6 shows a first optical element immediately before the end of synchronous scanning in conventional projection exposure, (a) is a method of illuminating the element, and (b) is a diagram showing a cross section of the element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

51…ビーム照射領域 53…照射領域以外の領域 81…第1の光学素子(マスク) 82…基板(ウエハ) 89…光源 91,92,93,94…反射鏡 95…結像光学系 101…加熱手段 411…ビーム 51 ... Beam irradiation area 53 ... Area other than irradiation area 81 ... First optical element (mask) 82 ... Substrate (wafer) 89 ... Light source 91, 92, 93, 94 ... Reflector 95 ... Imaging optical system 101 ... Heating Means 411 ... Beam

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武田 英次 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Eiji Takeda 1-280 Higashi Koigokubo, Kokubunji City, Tokyo Metropolitan Research Center, Hitachi, Ltd.

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】少なくとも真空紫外線領域またはX線領域
のビームを放射する光源を用いて、第1の光学素子を照
射し、上記第1の光学素子に描かれたパタンを、第2光
学素子を含む結像光学系を介して基板上に縮小転写する
投影露光方法において、上記ビームを上記第1の光学素
子に照射する際に、上記ビームで照射する領域以外の領
域を、連続的または間欠的に加熱しながらパタン転写を
行うことを特徴とする投影露光方法。
1. A light source which emits a beam in at least a vacuum ultraviolet ray region or an X-ray region is used to irradiate a first optical element, and the pattern drawn on the first optical element is changed to a second optical element. In a projection exposure method of reducing and transferring onto a substrate via an imaging optical system including, when irradiating the first optical element with the beam, a region other than a region irradiated with the beam is continuously or intermittently A projection exposure method characterized in that pattern transfer is performed while heating the film.
【請求項2】上記第1の光学素子の加熱は、そのタイミ
ングが、真空紫外線領域またはX線領域のビーム照射で
パタン転写が行われるときに加熱し、上記ビームが遮断
されパタン転写が行われないときに加熱を行わないか、
または加熱量を低下させることを特徴とする請求項1記
載の投影露光方法。
2. The heating of the first optical element is performed when the pattern transfer is performed by beam irradiation in the vacuum ultraviolet ray region or the X-ray region, and the beam is blocked and the pattern transfer is performed. Do not heat when not in
Alternatively, the projection exposure method according to claim 1, wherein the heating amount is reduced.
【請求項3】上記第1の光学素子は、上記パタンを縮小
転写する基板とともに、同期走査することを特徴とする
請求項1または請求項2記載の投影露光方法。
3. The projection exposure method according to claim 1, wherein the first optical element performs synchronous scanning with a substrate for reducing and transferring the pattern.
【請求項4】真空紫外線またはX線のビームを放射する
光源と、上記ビームを第1の光学素子に照明する照明手
段と、上記第1の光学素子からの反射ビームを基板上に
集光する第2光学素子を含む結像光学手段と、上記第1
の光学素子と基板とを所望の位置に移動または位置決め
する位置決め手段とからなる投影露光装置において、上
記第1の光学素子を加熱する加熱手段を設けたことを特
徴とする投影露光装置。
4. A light source that emits a beam of vacuum ultraviolet rays or X-rays, an illuminating device that illuminates the beam onto a first optical element, and a reflected beam from the first optical element that is focused on a substrate. An image forming optical means including a second optical element;
In the projection exposure apparatus comprising the optical element and the positioning means for moving or positioning the substrate to a desired position, a heating means for heating the first optical element is provided.
【請求項5】上記加熱手段は、上記第1の光学素子に入
射する上記ビームの入射量に応じて、加熱量を制御する
ことを特徴とする請求項4記載の投影露光装置。
5. The projection exposure apparatus according to claim 4, wherein the heating means controls the heating amount according to the incident amount of the beam incident on the first optical element.
【請求項6】上記加熱手段は、赤外線、可視光線、紫外
線、真空紫外線、X線のいずれかにおける、少なくとも
1つのビームの照射であることを特徴とする請求項4ま
たは請求項5記載の投影露光装置。
6. The projection according to claim 4, wherein the heating means is irradiation of at least one beam of infrared rays, visible rays, ultraviolet rays, vacuum ultraviolet rays, and X-rays. Exposure equipment.
【請求項7】上記第1の光学素子は、上記ビームが入射
する面と異なる面を、冷却手段により冷却されることを
特徴とする請求項4または請求項5記載の投影露光装
置。
7. The projection exposure apparatus according to claim 4, wherein a surface of the first optical element different from a surface on which the beam is incident is cooled by a cooling means.
【請求項8】上記第1の光学素子は、真空紫外線または
X線に対し相対的に反射率が低い領域と、真空紫外線ま
たはX線に対する屈折率が異なる少なくとも2種類の物
質を、交互に積層した多層膜で形成された反射率が高い
領域とが、所定のパタンに応じて基板上に配置されてい
ることを特徴とする請求項4または請求項5または請求
項7のいずれかに記載の投影露光装置。
8. The first optical element comprises a region having a relatively low reflectance for vacuum ultraviolet rays or X-rays and at least two kinds of substances having different refractive indices for vacuum ultraviolet rays or X-rays, which are alternately laminated. 8. The region having a high reflectance formed by the multilayer film described above is arranged on a substrate according to a predetermined pattern, according to any one of claims 4 or 5 or 7. Projection exposure device.
【請求項9】上記結像光学手段は、真空紫外線またはX
線に対して屈折率が異なる少なくとも2種類の物質を交
互に積層した多層膜で形成された第2の光学素子である
反射鏡を含んで、構成されていることを特徴とする請求
項4記載の投影露光装置。
9. The imaging optical means is vacuum ultraviolet ray or X-ray.
5. A reflection mirror, which is a second optical element formed of a multilayer film in which at least two kinds of substances having different refractive indexes with respect to a line are alternately laminated, and is configured. Projection exposure equipment.
【請求項10】上記真空紫外線またはX線のビームを放
射する光源は、シンクロトロン放射光であることを特徴
とする請求項4記載の投影露光装置。
10. The projection exposure apparatus according to claim 4, wherein the light source that emits the vacuum ultraviolet ray or the X-ray beam is synchrotron radiation light.
【請求項11】上記反射率が低い領域と反射率が高い領
域とを所定のパタンに応じて配置した第1光学素子は、
上記所定のパタンの位置と寸法とを、熱膨張する量だけ
あらかじめ補正して形成することを特徴とする請求項8
記載の投影露光装置。
11. A first optical element comprising a region having a low reflectance and a region having a high reflectance arranged according to a predetermined pattern.
9. The position and size of the predetermined pattern are formed by previously correcting them by an amount of thermal expansion.
The projection exposure apparatus described.
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