JPH0291600A - Ｘ線用フレネルゾーンプレート及びｘ線縮小露光光学系 - Google Patents
Ｘ線用フレネルゾーンプレート及びｘ線縮小露光光学系Info
- Publication number
- JPH0291600A JPH0291600A JP24538488A JP24538488A JPH0291600A JP H0291600 A JPH0291600 A JP H0291600A JP 24538488 A JP24538488 A JP 24538488A JP 24538488 A JP24538488 A JP 24538488A JP H0291600 A JPH0291600 A JP H0291600A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fzp
- ray
- optical system
- fresnel zone
- line width
- 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
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（イノ産業上の利用分野
Ｘ線リソグラフィーやＸ線顕微鏡の結像素子として必要
なフレネルゾーンプレートとＸ線縮小投影露光光学系に
関する。
なフレネルゾーンプレートとＸ線縮小投影露光光学系に
関する。
呻）従来技術
ＬＳＩ製造工程において従来レジヌトパターンの形成に
用いられてきた光縮小露光方式は、パターンの微細化に
ともない理論的な解像限赤に近ツキつつある。光ではサ
ブミクロンパターンの転写はかなり困難だと考えられて
いる。光にかわる露光方式として今有力視されているも
のの１つにＸ線リソグラフィーがある。しかし、現在開
発。
用いられてきた光縮小露光方式は、パターンの微細化に
ともない理論的な解像限赤に近ツキつつある。光ではサ
ブミクロンパターンの転写はかなり困難だと考えられて
いる。光にかわる露光方式として今有力視されているも
のの１つにＸ線リソグラフィーがある。しかし、現在開
発。
るるいは市販されているＸＪ１！露光装置は全て等倍投
影露光方式なので、サブミクロンパターンＫｉ対応でき
るもののクォーターミクロンの転写に対してはフンアウ
ト誤差、半影埋け、マスク製作等の問題点があって困難
となる。
影露光方式なので、サブミクロンパターンＫｉ対応でき
るもののクォーターミクロンの転写に対してはフンアウ
ト誤差、半影埋け、マスク製作等の問題点があって困難
となる。
このＸ線等倍投影露光方式の課題を克服するものとして
種々の方式による縮小投影露光法が検討されている。た
とえば、特開昭６２−２３００２１号（特願昭６１−７
４６９４号）によるＸ線縮小露光法を第６図にしたがっ
て説明する。これはローランド円上にある点光源りがら
出た発散ｘｍｔヨハンソン彎曲結晶Ｃによって同じ円周
上にあるフレネルゾーンプレート（以下ＦＺＰと略す）
Ｋに集光させ、ＦＺＰでＸ線７７２Ｍの縮小像をウヱハ
Ｗ上に結像させるというものである。結像素子のＸ線用
ＰＺＰにはＸＭ吸収体（しやへい部分）に金を用い、相
隣るしゃへい部分と透過（開口）部分の線幅の比が１対
１であるようなＦＺＰが通常用いられている。ＸＪｉｌ
！Ｊ４１ＦＺＰもＦＺＰである以上。
種々の方式による縮小投影露光法が検討されている。た
とえば、特開昭６２−２３００２１号（特願昭６１−７
４６９４号）によるＸ線縮小露光法を第６図にしたがっ
て説明する。これはローランド円上にある点光源りがら
出た発散ｘｍｔヨハンソン彎曲結晶Ｃによって同じ円周
上にあるフレネルゾーンプレート（以下ＦＺＰと略す）
Ｋに集光させ、ＦＺＰでＸ線７７２Ｍの縮小像をウヱハ
Ｗ上に結像させるというものである。結像素子のＸ線用
ＰＺＰにはＸＭ吸収体（しやへい部分）に金を用い、相
隣るしゃへい部分と透過（開口）部分の線幅の比が１対
１であるようなＦＺＰが通常用いられている。ＸＪｉｌ
！Ｊ４１ＦＺＰもＦＺＰである以上。
同心円輪帯を構成するＸ線吸収体は完全にＸｌｓをじゃ
へいすることが理想であるが、夾際には完全にし中へい
することはできない。しかし、使用波長が短くなるにつ
れてＸ線の透過力は大きくなるので、しやへいはより困
難となる。Ｘ線吸収体の厚みを厚くすればＸ線はしやへ
いされるが、端の輪帯にいくほどアスペクト比の高いパ
ターニングが必要になるので、Ｗｋ細塀工上の制約から
口径の大きなＦＺＰを作るのはむつかしくなり、むやみ
に厚くすることはできない。しかし、Ｘ線吸収体の厚み
が十分でないと結像点での回折光の強度が弱くなったり
、吸収体を透過してきｔＸ線が０次光のノイズとして像
のコントラストを落とす原因の１つとなったジする。こ
のように金のＸ線用ＦＺＰにおいて素子の生産性と結像
素子としての性能トはトレードオツの関係にある。
へいすることが理想であるが、夾際には完全にし中へい
することはできない。しかし、使用波長が短くなるにつ
れてＸ線の透過力は大きくなるので、しやへいはより困
難となる。Ｘ線吸収体の厚みを厚くすればＸ線はしやへ
いされるが、端の輪帯にいくほどアスペクト比の高いパ
ターニングが必要になるので、Ｗｋ細塀工上の制約から
口径の大きなＦＺＰを作るのはむつかしくなり、むやみ
に厚くすることはできない。しかし、Ｘ線吸収体の厚み
が十分でないと結像点での回折光の強度が弱くなったり
、吸収体を透過してきｔＸ線が０次光のノイズとして像
のコントラストを落とす原因の１つとなったジする。こ
のように金のＸ線用ＦＺＰにおいて素子の生産性と結像
素子としての性能トはトレードオツの関係にある。
ｅ刃口 的
しやへい部に金を用い次通常のＸ線用ＦＺＰよすはるか
に高いコントラストの結像や強い強度での結像が可能な
ＦＺＰと、結像特性の良好なＸ線縮小投影露光光学系を
提供すること全目的とするＯ に）構 成 まず１本発明で用いる０次光抑制型Ｘ線用ＦＺＰの構成
について第１図にしたがって説明する。
に高いコントラストの結像や強い強度での結像が可能な
ＦＺＰと、結像特性の良好なＸ線縮小投影露光光学系を
提供すること全目的とするＯ に）構 成 まず１本発明で用いる０次光抑制型Ｘ線用ＦＺＰの構成
について第１図にしたがって説明する。
第１図にＦＺＰの断面図で、斜線部はＸ線吸収体ででき
た輪帯を表わしている。入射Ｘ線Ｈｚ軸の正の方向に向
かって進む平行光線としＦＺＰによって焦点Ｆに集光す
る。
た輪帯を表わしている。入射Ｘ線Ｈｚ軸の正の方向に向
かって進む平行光線としＦＺＰによって焦点Ｆに集光す
る。
焦点距離をｆ、Ｘ線吸収体の厚み全ｔ、Ｘ線吸収体の使
用波長λ。における屈折率を ７＝１−δ＋ｉｋ とおくと、中心からの任意の距離ｒにおける不発発明の
ＦＺＰの透過係数’１’ｔｒ）は次のよりに表わすこと
ができる。
用波長λ。における屈折率を ７＝１−δ＋ｉｋ とおくと、中心からの任意の距離ｒにおける不発発明の
ＦＺＰの透過係数’１’ｔｒ）は次のよりに表わすこと
ができる。
■
（２）式はＣＩＪ式をフーリエ展開した式である。
通常のＰＺＰではじゃへい部分が完全に光をしゃ断する
（ （ＩＪ 、 （２７式においてはに、ｔ−＋■に相
当］ので、１次光の焦点における強度は１＝πのときに
最大になる。筐た位相型ゾーンプレート（以下ＰＺＰと
略す）は上式においてに→Ｏｔ −４／（２δ）のとき
に相当するが、このときもやはジｊ＝πのとき集光強度
は最大となる。
（ （ＩＪ 、 （２７式においてはに、ｔ−＋■に相
当］ので、１次光の焦点における強度は１＝πのときに
最大になる。筐た位相型ゾーンプレート（以下ＰＺＰと
略す）は上式においてに→Ｏｔ −４／（２δ）のとき
に相当するが、このときもやはジｊ＝πのとき集光強度
は最大となる。
しかし、一般にＸ線領域ではどの物質もδやにセ有限な
値をとるので理論的に完全なＦＺＰや完全なＰＺＰを作
ることはできない。
値をとるので理論的に完全なＦＺＰや完全なＰＺＰを作
ることはできない。
微細加工上の制約から十分な厚みを持つ７’ｊＦＺｐ１
作ることができないという事情にかんがみ本発明はパタ
ーンの線幅（ｉに相当）を最適化して回折光のコントラ
ストヲ増加させるものでおり。
作ることができないという事情にかんがみ本発明はパタ
ーンの線幅（ｉに相当）を最適化して回折光のコントラ
ストヲ増加させるものでおり。
さらにＸ線吸収体に全以外の物質を用いる（ｆｆ。
ｋｌ変えることに相当）ことによってよりＰＺＰに近い
ＦＺＰｔ−作り集光強度を増大させようとするものであ
る。
ＦＺＰｔ−作り集光強度を増大させようとするものであ
る。
（ホ）作 用
次に先にのべたパターン幅任意のＦＺＰＴｈＯ次光抑制
型のＦＺＰとして作用させるための線幅の最適化の方法
を説明する。
型のＦＺＰとして作用させるための線幅の最適化の方法
を説明する。
第２図の光学系で平行光がＦ’ＺＰに入射したとき、結
像面にできる回折光の強度分布を調べる。
像面にできる回折光の強度分布を調べる。
光軸？Ｚ軸に選びＸ線の進行方向を正にとる。
半径ａのＰＺＰはＺ軸と垂直な面内にあり、Ｆ２２面内
の位置は直交座標ではξ−η座標１回転座標ではｒ−θ
座標で表わす。結像面もＺ軸と垂直な面内にあり直交座
標ではｘ −ｙ座標９ロ転座標ではρ−ψ座標で表わす
０ＦＺＰ上の点Ｑから結像面上の点Ｐまでの距＠’線、
ｐｚｐの中心Ｏか面上の点ＰにおけるＸ線の振幅［１（
ＰＪはフレネルキでにフレネル近似を適用し、ｔ（ｒＪ
に（２Ｊ式を用いて計算していくと（３Ｊ式に次のよう
になる。但しＢは定数Ｏ ＩＪ［Ｐ）＝ Ｂ ＣＷＩ＋ ＩＷ２ 〕
（４）・・・・司μａｔ＞ のとき ｘ［ｃｏｓ （２ｎθ山誓＜ ； ＋’、＞、袷ゝ）−
ｓｉｎ （−Ｆ ｎθ）で誓＜十＋ ’、＞、佇）１°
１°１０１ μａ ＞ｌｖ のとき ｘｃｏｓ（±ｎθ＞ ７丁 ２Ｋ ＜ １１−十±
＞ 、 ２ｘ。
の位置は直交座標ではξ−η座標１回転座標ではｒ−θ
座標で表わす。結像面もＺ軸と垂直な面内にあり直交座
標ではｘ −ｙ座標９ロ転座標ではρ−ψ座標で表わす
０ＦＺＰ上の点Ｑから結像面上の点Ｐまでの距＠’線、
ｐｚｐの中心Ｏか面上の点ＰにおけるＸ線の振幅［１（
ＰＪはフレネルキでにフレネル近似を適用し、ｔ（ｒＪ
に（２Ｊ式を用いて計算していくと（３Ｊ式に次のよう
になる。但しＢは定数Ｏ ＩＪ［Ｐ）＝ Ｂ ＣＷＩ＋ ＩＷ２ 〕
（４）・・・・司μａｔ＞ のとき ｘ［ｃｏｓ （２ｎθ山誓＜ ； ＋’、＞、袷ゝ）−
ｓｉｎ （−Ｆ ｎθ）で誓＜十＋ ’、＞、佇）１°
１°１０１ μａ ＞ｌｖ のとき ｘｃｏｓ（±ｎθ＞ ７丁 ２Ｋ ＜ １１−十±
＞ 、 ２ｘ。
２ λｏｆ Ｓ′ λｏＳ’＋ｓ
ｉｎ （＋ｎθ）ｓ（誓＜ ＋”；：＞、９））（ω ｓ’−ｉ） とこでＪｎ（ｘ）は第１種ベッセル関数を表わす。
ｉｎ （＋ｎθ）ｓ（誓＜ ＋”；：＞、９））（ω ｓ’−ｉ） とこでＪｎ（ｘ）は第１種ベッセル関数を表わす。
これより結像面での回折光の強度分布Ｉ Ｏ’）はＩ
（Ｐ）＝ ＋Ｂ＋２（Ｗ１’ ＋ＶＩ：） １１
１で与えられる。Ｉ （ＰＪは結像面ではρだけの関数
であるが本発明では吸収体の厚みｔが与えられたとき、
このＩ （Ｐ）のρに関する分布をθを変化させながら
求め、集光する回折光のコントラストが最大になるよう
な７を求め、それに相当する線幅比を持ったＦＺＰを露
光光学系の結像素子に用いる。
（Ｐ）＝ ＋Ｂ＋２（Ｗ１’ ＋ＶＩ：） １１
１で与えられる。Ｉ （ＰＪは結像面ではρだけの関数
であるが本発明では吸収体の厚みｔが与えられたとき、
このＩ （Ｐ）のρに関する分布をθを変化させながら
求め、集光する回折光のコントラストが最大になるよう
な７を求め、それに相当する線幅比を持ったＦＺＰを露
光光学系の結像素子に用いる。
また本発明では吸収体に金以外の物質を用い。
位相効果を強め１強度Ｉ （ＰＪそのものを強くする。
位相効果を強くするにはＸ線を透過しやすく、かつ大き
く屈折する物質を用いればよいので金よりもθが大きく
ｋが小さいニッケル、銅、銀、ヌズを本発明では用いる
。これらの物質を用いると同じ厚みでも金のときよりも
集光強度は増大する０（へ）実施例 Ｘ線の波長をλ。＝５４人、ＦＺＰの半径をａ ＝ Ｑ
、 ｌ ｍとする。
く屈折する物質を用いればよいので金よりもθが大きく
ｋが小さいニッケル、銅、銀、ヌズを本発明では用いる
。これらの物質を用いると同じ厚みでも金のときよりも
集光強度は増大する０（へ）実施例 Ｘ線の波長をλ。＝５４人、ＦＺＰの半径をａ ＝ Ｑ
、 ｌ ｍとする。
まず本発明のＦＺＰについては、ＦＺＰのＸ線吸収体と
して厚み１０１３．４５人の金を考える。
して厚み１０１３．４５人の金を考える。
λ。＝５．４人における金の光学定数はδ＝ ２．５２
２３Ｘ１０−’、 ｋ ＝ ３．０２４７Ｘ１０−’で
ある。
２３Ｘ１０−’、 ｋ ＝ ３．０２４７Ｘ１０−’で
ある。
第３図にはθを変化させたときのρ方向の回折Ｘ線の強
度分布を示した。回折線の中心強度そのものはθ＝πの
ときに最大になるが、中心位置での最大強度Ｉ０と第１
極小強度工ρ１の比率工。／■ρ１は第４図に示すよう
にθ＝０，６πのとき最大となる。θはＦＺＰの中心か
らの距離に換算してγ＝ ｆλ。θ／πに相当するので
第１図における開口部とじゃへい部の゛線幅比ＯＡ１
’ ＡｌＡ２がの１■丁−面■→１．２：１となるよう
にすれば厚み１０１３．４５人のＦＺＰの回折強度のコ
ントラストは最大になる。
度分布を示した。回折線の中心強度そのものはθ＝πの
ときに最大になるが、中心位置での最大強度Ｉ０と第１
極小強度工ρ１の比率工。／■ρ１は第４図に示すよう
にθ＝０，６πのとき最大となる。θはＦＺＰの中心か
らの距離に換算してγ＝ ｆλ。θ／πに相当するので
第１図における開口部とじゃへい部の゛線幅比ＯＡ１
’ ＡｌＡ２がの１■丁−面■→１．２：１となるよう
にすれば厚み１０１３．４５人のＦＺＰの回折強度のコ
ントラストは最大になる。
次に本発明のＦＺＰの実施例として銀のＦＺＰを選ぶ。
λ。＝５．４人における銀の光学定数はδ＝３．１６３
６Ｘ１０ 、 ｋ＝４．４３１］Ｘ１０ であり、
金の光学定数にくらべてδは大きく、ｋｆｌ小さい。
６Ｘ１０ 、 ｋ＝４．４３１］Ｘ１０ であり、
金の光学定数にくらべてδは大きく、ｋｆｌ小さい。
θ＝πで厚みが６０００人のときに金のＦＺＰと銀のＦ
ＺＰによる回折強度Ｉ（ＰＪ’ｅ計算して第５図に示し
た。第５図において両者の集光強度全比較してみると、
同じ厚みのＦＺＰでも銀の方が金の場合より約２．３倍
強度が強いことがわかる。なお、銀でＦＺＰを作る手順
は金のＦＺＰ’ｉ作る手順とほとんど同じで加工上の難
易度に差はない。
ＺＰによる回折強度Ｉ（ＰＪ’ｅ計算して第５図に示し
た。第５図において両者の集光強度全比較してみると、
同じ厚みのＦＺＰでも銀の方が金の場合より約２．３倍
強度が強いことがわかる。なお、銀でＦＺＰを作る手順
は金のＦＺＰ’ｉ作る手順とほとんど同じで加工上の難
易度に差はない。
（トフ効 果
吸収体が十分な厚みに達していないＦＺＰでもパターン
の線幅を調節することによって強度のコントラストを最
適化することができる。このように最適化されたＦＺＰ
を第６図で示した光学系の結像素子に用いることによっ
てＸ線縮小像の解像度の向上が期待でき、あわせてＦＺ
Ｐの製作自体も容易になり、大口径化も可能になる。
の線幅を調節することによって強度のコントラストを最
適化することができる。このように最適化されたＦＺＰ
を第６図で示した光学系の結像素子に用いることによっ
てＸ線縮小像の解像度の向上が期待でき、あわせてＦＺ
Ｐの製作自体も容易になり、大口径化も可能になる。
また金以外の物質をｇ＆暇体に用いることによって集光
強度が従来型、のＦＺＰよジ増大し、露光のスループッ
トの向上が可能となる。
強度が従来型、のＦＺＰよジ増大し、露光のスループッ
トの向上が可能となる。
第１図はパターニングの線幅を任意にとったＦＺＰの断
面図。 第２図はＦ’ Ｚ Ｐによって結像させるときの結像光
学系の幾可学的配置を描い之図 第３図はＦＺＰＱ輪帯の幅を変えたときの結像面での強
度分布を表わした図で縦軸にＸ線の強度。 横軸は結像面上の点の光軸からの距離を表わす。 第４図はＦＺＰの輪帯の幅を変えたときのＸ線の最大強
度と第１極小強度の比を書いた図で縦軸は強度比、横軸
は輪帯の幅に相当する。 第５図はＦＺＰの輪帯の材料に金を用いたときと銀を用
いたときの結像面での強度分布を表わした図で縦軸は強
度、横軸は結像面上の点の光軸からの距離を表わす。 第６図はＸ線縮小投影露光光学系の１例である。 Ｃ・・・彎曲結晶、Ｘ線多層膜ミラー等のＸ線集光素子 Ｄ・・・Ｘ線源 Ｋ・・・結像素子（ＦＺＰ） Ｍ・・・Ｘ線マヌク Ｗ・・・結像面（ウェハーノ Ｏ・・・ＦＺＰの中心 Ｆ・・・ＦＺＰの焦点 Ａｌ、 Ａ２・・・第１輪帯の両端の点・Ｑ・・・ＦＺ
Ｐ上の点 Ｐ・・・像面上の点 θ （Ｘ几） 第 牛 図
面図。 第２図はＦ’ Ｚ Ｐによって結像させるときの結像光
学系の幾可学的配置を描い之図 第３図はＦＺＰＱ輪帯の幅を変えたときの結像面での強
度分布を表わした図で縦軸にＸ線の強度。 横軸は結像面上の点の光軸からの距離を表わす。 第４図はＦＺＰの輪帯の幅を変えたときのＸ線の最大強
度と第１極小強度の比を書いた図で縦軸は強度比、横軸
は輪帯の幅に相当する。 第５図はＦＺＰの輪帯の材料に金を用いたときと銀を用
いたときの結像面での強度分布を表わした図で縦軸は強
度、横軸は結像面上の点の光軸からの距離を表わす。 第６図はＸ線縮小投影露光光学系の１例である。 Ｃ・・・彎曲結晶、Ｘ線多層膜ミラー等のＸ線集光素子 Ｄ・・・Ｘ線源 Ｋ・・・結像素子（ＦＺＰ） Ｍ・・・Ｘ線マヌク Ｗ・・・結像面（ウェハーノ Ｏ・・・ＦＺＰの中心 Ｆ・・・ＦＺＰの焦点 Ａｌ、 Ａ２・・・第１輪帯の両端の点・Ｑ・・・ＦＺ
Ｐ上の点 Ｐ・・・像面上の点 θ （Ｘ几） 第 牛 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、フレネルゾーンプレートを構成する同心状リングの
しやへい部分の線幅が相隣る開口部分の線幅より大きい
ことを特徴とするＸ線用フレネルゾーンプレート。 ２、彎曲結晶あるいはＸ線多層膜ミラーによつて照明さ
れたＸ線マスクの像をＸ線結像素子によって縮小、投影
するＸ線露光光学系において、特許請求の範囲第１項記
載のフレネルゾーンプレートをＸ線結像素子として用い
ることを特徴とするＸ線縮小露光光学系。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24538488A JPH0291600A (ja) | 1988-09-29 | 1988-09-29 | Ｘ線用フレネルゾーンプレート及びｘ線縮小露光光学系 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24538488A JPH0291600A (ja) | 1988-09-29 | 1988-09-29 | Ｘ線用フレネルゾーンプレート及びｘ線縮小露光光学系 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0291600A true JPH0291600A (ja) | 1990-03-30 |
Family
ID=17132858
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24538488A Pending JPH0291600A (ja) | 1988-09-29 | 1988-09-29 | Ｘ線用フレネルゾーンプレート及びｘ線縮小露光光学系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0291600A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7651389B2 (en) | 2002-09-09 | 2010-01-26 | Babcock-Hitachi Kabushiki Kaisha | Exhaust smoke-processing system |
-
1988
- 1988-09-29 JP JP24538488A patent/JPH0291600A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7651389B2 (en) | 2002-09-09 | 2010-01-26 | Babcock-Hitachi Kabushiki Kaisha | Exhaust smoke-processing system |
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