JPH116898A - X-ray catoptric system - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable the irradiation of objects with highly intense and uniform X rays in a large area by composing an optical system of a plane mirror and a nonplanar mirror and using for the latter the one whose surface form is described by a polynomial expression including a cubic or higher term. SOLUTION: X rays 2 radiated from an X-ray source 1 are incident on a nonplanar mirror 3 at an incidence angle θ1 and are reflected in compliance with the law of regular reflection. Then, the X rays 2 are incident on a plane mirror 4 at an incidence angle θ2 (the same angle as the reflection angle), are regularly reflected by it and are projected on an irradiation surface 5. On this occasion, an X-ray optical system can be composed that combines both high intensity, the irradiation of a large area and the uniformity of high intensity by setting the geometry of the nonplanar mirror 3 described by a function where at least one term includes a term expressed by 1+n+n>=3 in a linear combination of x<1> , y<m> and z<n> when space coordinates are represented by x, y and z. Moreover, the use of the plane mirror 4 for one of the two mirrors can facilitate working and lower the price of it to realize the low price of the whole optical system.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、シンクロトロン放
射光（Synchrotron radiation ：ＳＲ）等を利用するＸ
線リソグラフィにおいて、光源から放射されるＸ線を集
光あるいは拡大し、効率的に露光装置に投影するために
使用するＸ線反射光学系に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an X-ray detector using synchrotron radiation (SR) or the like.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an X-ray reflection optical system used in X-ray lithography to collect or expand X-rays emitted from a light source and efficiently project the X-rays on an exposure apparatus.

【０００２】[0002]

【従来の技術】Ｘ線リソグラフィは、Ｘ線を使用して超
ＬＳＩの微細パターンを形成するもので、Ｘ線の波長が
短いため可視光の波長より小さな０．１ミクロン以下の
超微細パターンまで転写することができる技術である。
Ｘ線リソグラフィには、Ｘ線を発生するＸ線源と、Ｘ線
を使用して微細パターンを転写するＸ線露光装置、更に
Ｘ線源から放射されるＸ線をＸ線露光装置に導入するＸ
線光学系が必要である。ただし、現在はまだレーザのよ
うに指向性が高いＸ線源がないため、線源から発散する
ようなＸ線源しか存在しない。したがって、Ｘ線露光装
置に強力なＸ線ビームを照射するためには発散するＸ線
を集光するＸ線光学系が不可欠である。特に、Ｘ線を反
射によって投影するＸ線反射光学系は、Ｘ線源とＸ線露
光装置とを効率的に結びつけるものである。2. Description of the Related Art X-ray lithography uses an X-ray to form a fine pattern of an VLSI. Since the wavelength of the X-ray is short, it is possible to form a fine pattern of 0.1 μm or less smaller than the wavelength of visible light. It is a technology that can be transferred.
In X-ray lithography, an X-ray source that generates X-rays, an X-ray exposure apparatus that transfers a fine pattern using X-rays, and X-rays emitted from the X-ray source are introduced into the X-ray exposure apparatus. X
A line optical system is required. However, at present, there is no X-ray source having a high directivity such as a laser, so that only an X-ray source diverging from the source exists. Therefore, in order to irradiate an X-ray exposure apparatus with a powerful X-ray beam, an X-ray optical system for converging divergent X-rays is indispensable. In particular, an X-ray reflection optical system that projects X-rays by reflection efficiently connects an X-ray source and an X-ray exposure apparatus.

【０００３】従来のＸ線反射光学系において、Ｘ線を集
光するＸ線反射鏡には、球面，円柱面，回転楕円面，楕
円柱，楕円錘，一葉双曲面，二葉双曲面，回転放物面，
楕円放物面，双曲放物面，異なる曲率の球面を組み合わ
せたトロイダル面等の形状が用いられてきた。これらの
面を記述する多項式は直交座標系でそれぞれ以下のよう
に表記される。球面は、（ｘ−ｘ０）²＋（ｙ−ｙ０）²
＋（ｚ−ｚ０）²＝ｒ０²と記述され、その形状は図１７
のようになり、半径ｒ０がパラメータとなる。円柱面
は、ｘ²＋ｙ²＝ｒ１² と記述され、その形状は図１８の
ようになり、半径ｒ１がパラメータとなる。回転楕円面
は、｛（ｘ−ｘ０）²／ａ０²｝＋｛（ｙ−ｙ０）²／ｂ
０²｝＋｛（ｚ−ｚ０）²／ｃ０²｝＝１と記述され、そ
の形状は図１９のようになり、ｘ軸，ｙ軸，ｚ軸方向の
半径ａ０，ｂ０，ｃ０がパラメータとなる。In a conventional X-ray reflection optical system, an X-ray reflecting mirror for condensing X-rays includes a spherical surface, a cylindrical surface, a spheroidal surface, an elliptic cylinder, an elliptical cone, a one-leaf hyperboloid, a two-leaf hyperboloid, and a rotating radiator. Physical surface,
Shapes such as elliptic paraboloids, hyperbolic paraboloids, and toroidal surfaces combining spherical surfaces of different curvatures have been used. The polynomials describing these planes are expressed in the rectangular coordinate system as follows. The spherical surface is (x−x0) ² + (y−y0) <sup>2
+ (Z-z0) 2 =</sup> r0 2 and is described, the shape 17
The radius r0 is a parameter. The cylindrical surface is described as x ² + y ² = r1 ² , the shape is as shown in FIG. 18, and the radius r1 is a parameter. Spheroid ^{is, {(x-x0) 2} / a0 2} + {(y-y0) 2 / b
0 ² ｝ + {(z−z 0) ² / c 0 ² ｝ = 1 and the shape is as shown in FIG. 19, and radii a0, b0, c0 in the x-axis, y-axis, and z-axis directions are parameters and Become.

【０００４】楕円柱面は、（ｘ²／ａ１²）＋（ｙ²／ｂ
１²）＝１と記述され、その形状は図２０のようにな
り、長軸と短軸の半径ａ１，ｂ１がパラメータとなる。
楕円錐面は、（ｘ²／ａ２²）＋（ｙ²／ｂ２²）＝（ｚ²
／ｃ２²）と記述され、その形状は図２１のようにな
り、ａ２，ｂ２，ｃ２がパラメータとなる。一葉双曲面
は、（ｘ²／ａ３²）＋（ｙ²／ｂ３²）−（ｚ²／ｃ３²）
＝１と記述され、その形状は図２２のようになり、ａ
３，ｂ３，ｃ３がパラメータとなる。二葉双曲面は、
（ｘ²／ａ４²）−（ｙ²／ｂ４²）−（ｚ²／ｃ４²）＝１
と記述され、その形状は図２３のようになり、ａ４，ｂ
４，ｃ４がパラメータとなる。楕円放物面は、（ｘ²／
ａ５²）＋（ｙ²／ｂ５²）＝ｚ／ｃ５と記述され、その
形状は図２４のようになり、ａ５，ｂ５，ｃ５がパラメ
ータとなる。双曲放物面は、（ｘ²／ａ６²）−（ｙ²／
ｂ６²）＝ｚ／ｃ６と記述され、その形状は図２５のよ
うになり、ａ６，ｂ６，ｃ６がパラメータとなる。トロ
イダル面は、ｘ²＋ｙ²＝｛Ｒ２±（ｒ２²−ｚ²）^1/2｝²
と記述され、その形状は図２６のようになり、Ｒ２，ｒ
２がパラメータとなる。[0004] The elliptical cylinder surface is (x ² / a 1 ² ) + (y ² / b
1 ² ) = 1, the shape is as shown in FIG. 20, and the radii a1 and b1 of the long axis and the short axis are parameters.
The elliptical cone surface is (x ² / a2 ² ) + (y ² / b2 ² ) = (z ²
/ C2 ² ), and its shape is as shown in FIG. 21, and a2, b2, and c2 are parameters. Kazuha ^{hyperboloid, (x 2 / a3 2)} + (y 2 / b3 2) - (z 2 / c3 2)
= 1, and the shape is as shown in FIG.
3, b3 and c3 are parameters. Futaba hyperboloid is
^{(X 2 / a4 2) -} (y 2 / b4 2) - (z 2 / c4 2) = 1
And its shape is as shown in FIG.
4 and c4 are parameters. The elliptic paraboloid is (x ² /
a5 ² ) + (y ² / b5 ² ) = z / c5, and the shape is as shown in FIG. 24, and a5, b5, and c5 are parameters. The hyperbolic paraboloid is (x ² / a6 ² ) − (y ² /
b6 ² ) = z / c6, the shape is as shown in FIG. 25, and a6, b6, and c6 are parameters. Toroidal ^{surface, x 2 + y 2 = {} R2 ± (r2 2 -z 2) 1/2} 2
And the shape is as shown in FIG.
2 is a parameter.

【０００５】何れの方程式も対称軸を座標軸にとる限り
座標ｘ，ｙ，ｚに関して３次以上の項は含んでいない。
これらの曲面は単純なパラメータで記述できるため、そ
の光学的な特性を把握することが容易であり、かつ対称
性が高いため製作も容易であるため、これらの曲面を使
用した光学系が使用されている。また、特定の露光領域
にＸ線を効率的に集める目的で、これらの形状の反射鏡
を何枚か組み合わせたＸ線光学系も使用されている。最
近、半導体産業においてＸ線リソグラフィを超々ＬＳＩ
製造工程に使用する試みがなされつつあり、産業的に成
り立つためには、露光効率の向上が必須となっている。
露光効率は露光する時のＸ線の強度が強く、１回の露光
あたりの露光面積が広いほど高くなる。さらに、露光す
る領域では露光の品質を保つため、領域内でのＸ線強度
は一定でなければならない。したがって、露光効率の向
上には大きな面積に強度が強く、強度の均一性が高いＸ
線ビーム形成が不可欠とされ、これを実現するＸ線光学
系の必要性が高まっている。[0005] None of the equations include terms of the third or higher order with respect to the coordinates x, y and z as long as the symmetry axis is set as the coordinate axis.
Since these curved surfaces can be described with simple parameters, it is easy to grasp their optical characteristics, and since they are highly symmetrical and easy to manufacture, an optical system using these curved surfaces is used. ing. Further, in order to efficiently collect X-rays in a specific exposure area, an X-ray optical system in which several reflecting mirrors having these shapes are combined is also used. Recently, X-ray lithography has been used in the semiconductor industry
Attempts are being made to use it in the manufacturing process, and it is essential to improve the exposure efficiency in order to be industrially viable.
The exposure efficiency is higher as the intensity of X-rays at the time of exposure is higher and the exposure area per one exposure is wider. Furthermore, in order to maintain the quality of exposure in the region to be exposed, the X-ray intensity in the region must be constant. Therefore, in order to improve the exposure efficiency, the intensity is large over a large area, and the uniformity of the intensity is high.
X-ray beam forming is indispensable, and the necessity of an X-ray optical system for realizing this is increasing.

【０００６】電磁波は、物質の表面がなめらかであれば
高い反射率で反射される。電磁波の内、波長が短いＸ線
を反射するためには、表面のなめらかさは凹凸が原子と
同じ大きさ程に小さいことが必要である。さらに、Ｘ線
を反射するためには、反射面と入射するＸ線が成す角度
を２度以下の低角度にすることで生じる全反射現象を利
用しなければならない。入射角が小さいため、表面の凹
凸だけでなく、平面度を良くすることが重要となる。現
在、高剛性のため変形せず、熱伝導性が高いため熱によ
る変形も無い材料を使用して、前記方程式群で形状が記
述できる形状を持ち、なお且つ表面が非常になめらかな
Ｘ線反射鏡の製造が進められている。[0006] Electromagnetic waves are reflected at a high reflectance if the surface of the substance is smooth. In order to reflect X-rays having a short wavelength among electromagnetic waves, the smoothness of the surface needs to have asperities as small as atoms. Furthermore, in order to reflect X-rays, it is necessary to use a total reflection phenomenon that occurs when the angle between the reflecting surface and the incident X-rays is set to a low angle of 2 degrees or less. Since the incident angle is small, it is important to improve not only the unevenness of the surface but also the flatness. At present, using a material that does not deform due to high rigidity and does not deform due to heat because of its high thermal conductivity, it has a shape whose shape can be described by the above group of equations, and has a very smooth X-ray reflection surface. The manufacture of mirrors is in progress.

【０００７】[0007]

【発明が解決しようとする課題】現在Ｘ線リソグラフィ
用Ｘ線光学系で使用されている前述した球面等の曲面
は、数学的に少ないパラメータで記述され、表面に入射
する光線に対し、パラメータを変えることによって決定
される特定の性質を示す。また、２次以下の項で記述さ
れているため、表面の曲率に対応する偏微分を記述する
関数の次数が１次と低いことから、曲率は空間的に大き
く変動しない。このため加工が容易であり、実際に製作
されているものが多い。しかし、ある位置で特定の性質
を満たすようにパラメータを決めると、他の全領域の性
質が一意に決まってしまう。したがって、性質を変え得
る範囲は限定されてしまう。例えば、反射鏡の中心部の
反射角度を決めることで自動的に周辺部の曲率と形状が
決定されるため、中心部と周辺部で異なる特性を有する
自由な形状を利用することができない。これは表面を記
述する関数が含む項の次数が２次以下であることに対応
している。２次の多項式の偏微分は１次であり、原点で
の傾きが決まると全領域の傾きが決定されるため、周辺
部で独自に曲率を変えることはできない。The above-mentioned curved surface such as a spherical surface currently used in the X-ray optical system for X-ray lithography is described with mathematically small parameters. Indicates a specific property determined by changing. Also, since the terms are described in terms of the second and lower orders, the order of the function that describes the partial differential corresponding to the curvature of the surface is as low as the first order, so that the curvature does not largely vary spatially. For this reason, processing is easy, and many are actually manufactured. However, if parameters are determined so as to satisfy a specific property at a certain position, the properties of all other areas are uniquely determined. Therefore, the range in which the properties can be changed is limited. For example, since the curvature and the shape of the peripheral portion are automatically determined by determining the reflection angle of the central portion of the reflecting mirror, a free shape having different characteristics between the central portion and the peripheral portion cannot be used. This corresponds to the fact that the order of the terms included in the function describing the surface is 2 or less. The partial derivative of the second-order polynomial is first-order, and if the inclination at the origin is determined, the inclination of the entire region is determined. Therefore, the curvature cannot be independently changed in the peripheral portion.

【０００８】このため、様々な要求を同時に満たすため
に、反射鏡を組み合わせる等して自由度を増して対応し
ていた。しかし、Ｘ線の場合、Ｘ線の反射率が低く、何
枚か組み合わせることでＸ線の輸送効率が極端に低下す
るため、実際は３枚以上の反射鏡を使用する光学系を採
用することは難しい。さらに、組み合わせる各反射鏡の
特性が限定されているため、Ｘ線リソグラフィを産業に
使用していくために必要な要求性能を満たす解を見つけ
ることは困難を極めている。単純に集光だけであれば様
々な系が存在するが、強度は表面の反射点で反射された
時の反射率の相違で数％から数十％変化する。このた
め、光学系を経て照射領域内に到達するＸ線強度は反射
率の変動分の強度分布を持つ。さらに、反射Ｘ線ビーム
そのものも疎密が存在するため、疎な部分の強度は弱
く、密な部分の強度は強い。これらが、複合して照射領
域のＸ線強度が決定される。例えば２枚の曲面を使用し
た場合、２度反射された後のＸ線の反射強度とＸ線の疎
密分布が一定である曲面の組み合わせにしなければなら
ないと同時に、Ｘ線を大面積の領域に照射するために
は、どちらか一方、あるいは両方の反射鏡を動かしてＸ
線を走査する必要がある。したがって、仮に停止した状
態で均一な強度が得られていても、走査によって反射点
がずれ、同時に反射角が変化するため、反射率が変化
し、露光面上のＸ線強度はもはや一定とはならない。For this reason, in order to simultaneously satisfy various demands, the degree of freedom has been increased by combining reflectors or the like. However, in the case of X-rays, the reflectivity of X-rays is low, and the transport efficiency of X-rays is extremely reduced by combining several X-rays. Therefore, in practice, it is impossible to employ an optical system using three or more reflecting mirrors. difficult. Furthermore, since the characteristics of each reflector to be combined are limited, it is extremely difficult to find a solution that satisfies the required performance required for using X-ray lithography in industry. There are various systems for simply condensing light, but the intensity varies from several percent to several tens of percent due to the difference in reflectivity when reflected at the reflection point on the surface. For this reason, the X-ray intensity reaching the irradiation area via the optical system has an intensity distribution corresponding to a change in reflectance. Furthermore, since the reflected X-ray beam itself also has density, the intensity of the sparse part is weak, and the intensity of the dense part is strong. These are combined to determine the X-ray intensity of the irradiation area. For example, when two curved surfaces are used, it is necessary to make a combination of the reflection intensity of the X-rays reflected twice and the curved surface where the density distribution of the X-rays is constant. To irradiate, move one or both reflectors to X
Lines need to be scanned. Therefore, even if a uniform intensity is obtained in the stopped state, the reflection point shifts due to scanning and the reflection angle changes at the same time, so that the reflectivity changes and the X-ray intensity on the exposure surface is no longer constant. No.

【０００９】特に、大きな面積を持つ領域に強度が一定
なＸ線を集光するためには、光学系に対するＸ線の取り
込み量を増やさなければならないため、反射点毎に反射
角が大きくずれると同時に、反射率の変動が大きくなる
ため、これを補正して露光面上で一定の強度分布を得る
ことは難しい。その上、走査による反射角の変動が加わ
ることで、大きな領域での強度を一定に保つことは非常
に困難になる。実際、前記曲面の組み合わせで、Ｘ線リ
ソグラフィを半導体産業に導入する際に必要とされる照
射面積、強度と強度均一性を確保したＸ線光学系は見つ
かっていない。本発明は、Ｘ線リソグラフィを半導体産
業で使用するために必要な、大面積、高強度、高均一性
のＸ線照射を最低１枚ずつの平面鏡と非平面鏡で行うこ
とができるＸ線反射光学系を提供することを目的とす
る。In particular, in order to focus X-rays having a constant intensity on a region having a large area, it is necessary to increase the amount of X-rays taken into the optical system. At the same time, since the fluctuation of the reflectance increases, it is difficult to correct this and obtain a constant intensity distribution on the exposure surface. In addition, the fluctuation of the reflection angle due to the scanning makes it very difficult to keep the intensity in a large area constant. In fact, no X-ray optical system has been found that ensures the irradiation area, intensity, and intensity uniformity required when introducing X-ray lithography into the semiconductor industry by combining the curved surfaces. The present invention relates to an X-ray reflection optics capable of performing large-area, high-intensity, and high-uniformity X-ray irradiation required for using the X-ray lithography in the semiconductor industry with at least one plane mirror and one non-plane mirror. It is intended to provide a system.

【００１０】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、請求項１に記
載のように、Ｘ線源から放射されるＸ線を反射によって
所定の領域に投影するＸ線反射光学系において、光学系
を平面鏡と非平面鏡とで構成し、空間座標をｘ，ｙ，ｚ
としたとき、非平面鏡は、ｘ^lｙ^mｚⁿ の線形結合で少な
くとも１項がｌ＋ｍ＋ｎ≧３である項を含む関数によっ
てその形状が記述されるものである。このように、ｘ，
ｙ，ｚの３次以上の項を含む多項式で表面形状が記述さ
れる非平面鏡を使用することで、曲率を局所的に変える
自由度が増す。これを利用することにより、集光したＸ
線の反射角による変動とＸ線の疎密による強度からなる
強度分布が一定のＸ線ビームを形成する。さらに、この
Ｘビームを平面鏡によって露光領域に投影する。あるい
は、平面鏡でＸ線の方向を変えた後に、非平面鏡によっ
て露光領域に投影する。According to a first aspect of the present invention, there is provided an X-ray reflection optical system for projecting an X-ray radiated from an X-ray source onto a predetermined area by reflection. It consists of a plane mirror and a non-plane mirror, and the spatial coordinates are x, y, z
, The shape of the non-planar mirror is described by a function including a term in which at least one term satisfies l + m + n ≧ 3 in a linear combination of x ^{ly m} z ⁿ . Thus, x,
By using a non-planar mirror whose surface shape is described by a polynomial including third and higher-order terms of y and z, the degree of freedom to locally change the curvature is increased. By utilizing this, the collected X
An X-ray beam having a constant intensity distribution composed of a variation due to the reflection angle of the ray and an intensity due to the density of the X-ray is formed. Further, this X beam is projected onto an exposure area by a plane mirror. Alternatively, after changing the direction of X-rays with a plane mirror, the light is projected onto an exposure area by a non-plane mirror.

【００１１】また、請求項２に記載のように、平面鏡
は、Ｘ線を所定の領域に投影するために、入射Ｘ線に対
する角度を一定に保ちながら平行移動するものである。
平面鏡を平行移動させることにより、ビームを走査し、
露光領域を拡大することによって大面積露光を可能にす
る。強度が均一なビームを形成する非平面鏡に反射特性
が最も単純で、反射によってＸ線の性質を変えにくい平
面鏡を組み合わせることで、均一な強度分布を維持した
まま走査投影を可能にする。また、請求項３に記載のよ
うに、平面鏡は、Ｘ線を所定の領域に投影するために、
その中心を通りｘ軸に平行な軸を中心として回転するも
のである。平面鏡を回転させることにより、ビームを走
査し、露光領域を拡大することによって大面積露光を可
能にする。強度が均一なビームを形成する非平面鏡に反
射特性が最も単純で、反射によってＸ線の性質を変えに
くい平面鏡を組み合わせることで、均一な強度分布を維
持したまま走査投影を可能にする。また、請求項４に記
載のように、入射Ｘ線に対する平面鏡の角度を、全反射
現象が生じるような小角度としたものである。このよう
に、平面鏡への入射角を小さくすることで反射率がほぼ
一定の全反射現象を利用できるため、走査による強度変
化の影響を可能な限り小さくすることが可能になる。Further, as described in the second aspect, the plane mirror translates while keeping the angle with respect to the incident X-ray constant in order to project the X-ray on a predetermined area.
The beam is scanned by translating the plane mirror,
Large-area exposure is enabled by enlarging the exposure area. By combining a non-planar mirror, which forms a beam with uniform intensity, with a plane mirror, which has the simplest reflection characteristics and is unlikely to change the properties of X-rays due to reflection, scanning projection can be performed while maintaining a uniform intensity distribution. Further, as described in claim 3, the plane mirror projects X-rays on a predetermined area.
It rotates about an axis passing through the center and parallel to the x-axis. By rotating the plane mirror, the beam is scanned and a large area exposure is enabled by enlarging the exposure area. By combining a non-planar mirror, which forms a beam with uniform intensity, with a plane mirror, which has the simplest reflection characteristics and is unlikely to change the properties of X-rays due to reflection, scanning projection can be performed while maintaining a uniform intensity distribution. Further, as described in claim 4, the angle of the plane mirror with respect to the incident X-ray is set to a small angle such that a total reflection phenomenon occurs. As described above, by reducing the angle of incidence on the plane mirror, it is possible to use the phenomenon of total reflection in which the reflectance is almost constant, so that the influence of the intensity change due to scanning can be minimized.

【００１２】[0012]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

実施の形態の１．次に、本発明の実施の形態について図
面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の第１の実
施の形態となるＸ線反射光学系のブロック図、図２はこ
のＸ線反射光学系を説明するための概念図である。Ｘ線
源１から放射されたＸ線２は、入射角θ１で非平面鏡３
に入射し、正反射法則に従って反射される。反射された
Ｘ線は、平面鏡４に入射角θ２（入射角と反射角は等し
いので、図１では反射角側で表している）で入射して正
反射され、照射面５に投影される。1. Embodiment 1. Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of an X-ray reflection optical system according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining the X-ray reflection optical system. The X-rays 2 emitted from the X-ray source 1 are incident on the non-planar mirror 3 at an incident angle θ1.
And is reflected according to the law of specular reflection. The reflected X-rays are incident on the plane mirror 4 at an incident angle θ2 (the incident angle and the reflection angle are equal, and are represented on the reflection angle side in FIG. 1), are specularly reflected, and are projected on the irradiation surface 5.

【００１３】このＸ線反射光学系を真上から俯瞰した図
が図３である。発散するＸ線を光学系に取り込む取り込
み角θ３は３度と従来より大きな角度とする。Ｘ線源１
と非平面鏡３の中心Ｏとの距離は２５００ｍｍ、非平面
鏡３の中心Ｏと平面鏡４の中心Ｐとの距離は１５００ｍ
ｍ、平面鏡４の中心Ｐと照射面５との距離は６０００ｍ
ｍとする。光学系の全長は１００００ｍｍ、すなわち１
０ｍとする。FIG. 3 is an overhead view of the X-ray reflection optical system from directly above. The capturing angle θ3 for capturing the divergent X-rays into the optical system is 3 degrees, which is larger than the conventional angle. X-ray source 1
And the center O of the non-planar mirror 3 is 2500 mm, and the distance between the center O of the non-planar mirror 3 and the center P of the plane mirror 4 is 1500 m.
m, the distance between the center P of the plane mirror 4 and the irradiation surface 5 is 6000 m
m. The total length of the optical system is 10,000 mm, that is, 1
0 m.

【００１４】なお、図１〜図３においては、Ｘ線源１か
ら照射面５への方向がｙ軸方向であり、これと垂直な上
向きの高さ方向がｚ軸方向であり、ｙ，ｚと垂直で、ｙ
軸を時計回りにｚ軸の方へ回転させたときに右ネジが進
む方向がｘ軸方向（図１、図２では、紙面に垂直で向こ
う側からこちら側へ向かう方向）である。In FIGS. 1 to 3, the direction from the X-ray source 1 to the irradiation surface 5 is the y-axis direction, the upward vertical direction perpendicular thereto is the z-axis direction, and y, z And perpendicular to, y
The direction in which the right-hand screw advances when the shaft is rotated clockwise toward the z-axis is the x-axis direction (in FIGS. 1 and 2, the direction perpendicular to the plane of the paper and going from the other side to this side).

【００１５】シンクロトロンは、発散する方向に垂直な
方向にはＸ線があまり広がらない特徴を持った線源であ
るため、シンクロトロン放射光（以下、ＳＲと略する）
は平板的な形状を持つ。このため、平面鏡４を固定した
場合に照射面５上に投影されるＸ線の形状は線状にな
る。非平面鏡３の表面には、Ｘ線を効率的に反射するた
めにＰｔをコートする。Ｘ線反射膜材質にはＰｔの他
に、Ａｕ，Ｒｅ等の重金属、希土類等を使用することが
できる。The synchrotron is a source having a feature that X-rays do not spread so much in a direction perpendicular to the direction of divergence, so that synchrotron radiation (hereinafter abbreviated as SR) is used.
Has a flat shape. For this reason, when the plane mirror 4 is fixed, the shape of the X-ray projected on the irradiation surface 5 becomes linear. The surface of the non-planar mirror 3 is coated with Pt to efficiently reflect X-rays. As the material of the X-ray reflection film, heavy metals such as Au and Re, rare earth elements and the like can be used in addition to Pt.

【００１６】一方、平面鏡４の材質には例えばＳｉ，Ｓ
ｉＣ，ＳｉＯ₂ 等を使用する。入射Ｘ線の平面鏡４への
入射角θ２は１度程度の値であり、このような小さい入
射角の場合は表面コートしない方が反射率が高いので、
平面鏡４の表面にはＰｔをコートしない。なお、Ｘ線の
反射率はフレネル係数で計算され、物質によって決まっ
た値を示す。そして、非平面鏡３は、次式で表記できる
形状を持つものとする。On the other hand, the material of the plane mirror 4 is, for example, Si, S
iC, SiO ₂ or the like is used. The incident angle θ2 of the incident X-rays to the plane mirror 4 is a value of about 1 degree. In the case of such a small incident angle, the reflectance is higher when the surface is not coated.
The surface of the plane mirror 4 is not coated with Pt. Note that the reflectivity of X-rays is calculated by the Fresnel coefficient and indicates a value determined depending on the substance. The non-planar mirror 3 has a shape that can be expressed by the following equation.

【００１７】 ｚ＝０．００４７８８９１５９６３３１８１４ｘ² −１．１５４２７７７５１９５６２４３×１０^-7ｘ⁴ ＋３．８５４４７１６３９８５９４６１×１０^-7ｙ ＋１．５０９２５２４５６７０２３３３×１０^-6ｘ²ｙ ＋３．２６１６５８３６０６３５７６７×１０^-6ｙ² ＋２．８７２０３８１９９９３２９９１×１０^-10ｘ²ｙ² ＋１．０００９５５８２０５９１１９５×１０^-9ｙ³ ＋２．９８８３１８４０８７７０３１７×１０^-13ｙ⁴ ＋０．００００４２２１５８８１８５３９１２１４ｘ²ｚ −０．０００４３２４８８６８５５３２５０２７ｙｚ ＋３．０７２４０８０６３８３１０８５×１０^-9ｘ²ｙｚ −９．８８２１９３６４０２６１５８×１０^-8ｙ²ｚ −６．５８４０４１７００１６４４５７×１０^-12ｙ³ｚ ・・・（１）[0017] ^{z = 0.00478891596331814x 2 -1.154277751956243 × 10 -7} x 4 + 3.854471639859461 × 10 -7 y + 1.509252456702333 × 10 -6 x 2 y + 3.261658360635767 × 10 -6 y 2 + 2.872038199932991 × ^{10 -10 x 2 y 2 + 1.000955820591195} × 10 -9 y 3 + 2.988318408770317 × 10 -13 y 4 + 0.00004221588185391214x 2 z -0.0004324886855325027yz + 3.072408063831085 × 10 -9 x 2 yz -9.88219364026158 × 10 ^{-8 y 2 z -6.584041700164457 × 10 -12} y 3 z ··· (1

【００１８】式（１）はｘ，ｙ，ｚの３次以上の項を含
み、これにより非平面鏡３が前述した曲線群では記述で
きない複雑な形状であることが分かる。ＳＲが非平面鏡
３の中心Ｏ（ｘ＝ｙ＝ｚ＝０）に入射するときの入射角
θ１を１．４度とし、平面鏡４に入射するときの入射角
θ２を０．９度とする。すると、照射面５上には図４の
ようなＸ線ビームが形成される。図４において、横軸は
Ｘ軸方向の位置、縦軸はｚ軸方向の位置である。Equation (1) includes terms of the third or higher order of x, y, and z, which indicates that the non-planar mirror 3 has a complicated shape that cannot be described by the above-described curve group. The incident angle θ1 when the SR enters the center O (x = y = z = 0) of the non-planar mirror 3 is 1.4 degrees, and the incident angle θ2 when the SR enters the plane mirror 4 is 0.9 degrees. Then, an X-ray beam as shown in FIG. 4 is formed on the irradiation surface 5. In FIG. 4, the horizontal axis is the position in the X-axis direction, and the vertical axis is the position in the z-axis direction.

【００１９】図４は取り込み角θ３を２０分割する２１
本のＸ線が発生したと仮定し、このＸ線の反射光と照射
面５との交点を点で示し、交点間を線で結んだものであ
る。この図４により、ｘ軸方向に関しての点の間隔が等
間隔ではないことが分かる（ただし、数％程度の相違で
ある）。つまり、線上ではＸ線の疎密が存在し、これに
よってＸ線強度の変動が発生している。この場合、中心
に比べ、周辺のＸ線が密になるため、周辺部のＸ線が強
くなる。Ｘ線リソグラフィが必要とするビーム長さは５
０ｍｍであり、このビームの５０ｍｍ領域の強度が均一
である必要がある。FIG. 4 is a diagram 21 of dividing the take-in angle θ3 into 20 parts.
Assuming that the X-rays are generated, the intersections between the reflected light of the X-rays and the irradiation surface 5 are indicated by dots, and the intersections are connected by lines. From FIG. 4, it can be seen that the intervals between the points in the x-axis direction are not equal intervals (however, a difference of about several percent). In other words, on the line, the density of X-rays exists, and this causes a change in X-ray intensity. In this case, since the peripheral X-rays are denser than the center, the peripheral X-rays are stronger. X-ray lithography requires a beam length of 5
0 mm, and the intensity of this beam in the 50 mm area needs to be uniform.

【００２０】一方、各光線が反射鏡で２回反射される反
射角もそれぞれ異なり、そのため反射率が違うため、光
線の強度も変動する。この場合、中心に比較して周辺部
の反射角が大きいため、反射率が低下し、結果として周
辺部で強度が低下するという、疎密分布から得られる強
度分布とは逆の傾向を示す。On the other hand, the reflection angles at which each light ray is reflected twice by the reflecting mirror are different from each other, and thus the reflectivity is different, so that the intensity of the light ray also fluctuates. In this case, since the reflection angle at the peripheral portion is larger than that at the center, the reflectance decreases, and as a result, the intensity decreases at the peripheral portion, which is opposite to the intensity distribution obtained from the density distribution.

【００２１】ビームの強度は反射率とビームの疎密分布
が掛け合わされたものなので、これによりＸ線ビーム強
度を計算した結果が図５である。図５において、横軸は
ｘ軸方向の位置、縦軸はＸ線強度である。また、Ｘ線強
度は、ｘ＝０におけるビーム強度の値を１として規格化
したものである。図５により、必要とされる５０ｍｍの
長さの領域ではビーム強度の変動が４％以内に収まって
いることが分かる。この値は露光の品質を維持するため
に充分な値である。Since the beam intensity is obtained by multiplying the reflectivity and the density distribution of the beam, the result of calculating the X-ray beam intensity is shown in FIG. In FIG. 5, the horizontal axis represents the position in the x-axis direction, and the vertical axis represents the X-ray intensity. The X-ray intensity is standardized with the value of the beam intensity at x = 0 as 1. From FIG. 5, it can be seen that the fluctuation of the beam intensity is within 4% in the required 50 mm length region. This value is a value sufficient to maintain the quality of exposure.

【００２２】図５の計算はシンクロトロンが点光源であ
るとして実施したものであるが、実際のシンクロトロン
は点光源ではなく、ｘ軸，ｚ軸方向にそれぞれ正規分布
した光源である。したがって、光源位置が原点から僅か
ずつずれるため投影されるＸ線ビーム像もボケてくる。
この結果、照射面５上での強度分布にも広がりが生じ
る。Although the calculation in FIG. 5 is carried out on the assumption that the synchrotron is a point light source, the actual synchrotron is not a point light source but a light source having a normal distribution in the x-axis and z-axis directions. Therefore, the projected X-ray beam image is blurred because the light source position is slightly shifted from the origin.
As a result, the intensity distribution on the irradiation surface 5 expands.

【００２３】強度分布の広がりの程度を知るために、光
源が正規分布に従って分布しているとして光線追跡を実
施した。光源の広がりは例えばｘ，ｚ方向にそれぞれ
０．８ｍｍの分散を持つ正規分布であると仮定した。こ
れは光源が直径５ｍｍ程度にボケていることに相当す
る。この光線追跡の結果を図６に示す。図６では、Ｘ線
ビーム強度を濃淡で表し、白い部分ほどＸ線の強度が強
いことを示している。なお、図６では、ｚ＝０の位置が
図４とは異なり、またｚ軸方向を上下反転して表示して
いるため、曲がる方向が逆になっている。In order to know the extent of the intensity distribution, ray tracing was performed assuming that the light sources were distributed according to a normal distribution. It is assumed that the spread of the light source is, for example, a normal distribution having a variance of 0.8 mm in each of the x and z directions. This corresponds to the fact that the light source is blurred to a diameter of about 5 mm. FIG. 6 shows the result of the ray tracing. In FIG. 6, the X-ray beam intensity is represented by shading, indicating that the whiter the portion, the higher the X-ray intensity. In FIG. 6, the position of z = 0 is different from that of FIG. 4, and the z-axis direction is displayed upside down, so that the bending direction is reversed.

【００２４】図６により、露光面上では中心部で強い強
度分布が生じることが分かる。実際には、このビームを
後述のように平面鏡４によって走査するため、ビームが
ｚ軸方向に移動する。そのため、ｚ軸方向に積分した値
が得られる強度に対応する。そこで、図６のＸ線強度を
ｚ軸に沿って積分した結果が図７である。FIG. 6 shows that a strong intensity distribution occurs at the center on the exposed surface. Actually, since this beam is scanned by the plane mirror 4 as described later, the beam moves in the z-axis direction. Therefore, the integrated value in the z-axis direction corresponds to the intensity obtained. Thus, FIG. 7 shows the result of integrating the X-ray intensity in FIG. 6 along the z-axis.

【００２５】図７により、光源がボケていても大面積露
光に必要な５０ｍｍ領域でほぼ４％以内の変動しかない
ことが分かる。非対称的に変動しているのは、光源から
確率的に発生させる光束の密度が確率的に変動している
ためである。これにより光源に広がりがあっても、充分
な強度均一性が確保できることが分かる。FIG. 7 shows that even if the light source is blurred, there is only a fluctuation of about 4% or less in a 50 mm area required for large-area exposure. The asymmetrical fluctuation is because the density of the light beam stochastically generated from the light source is stochastically changed. This shows that sufficient intensity uniformity can be ensured even if the light source is spread.

【００２６】以上のようなことから、Ｘ線ビームをｚ方
向に走査して大面積に照射する。このような走査を行う
ためには、平面鏡４を図１の破線で示すように、入射角
θ２を一定に保ちながら平行移動、すなわち平面鏡自身
と垂直の方向に移動させる。この平行移動により反射ビ
ームは、照射面５上をｚ軸方向にＬだけ移動する。入射
角θ２が小さいため、平面鏡４の移動距離ｄに対し、照
射面５上におけるビームの移動距離Ｌは、ほぼ２ｄとな
る。As described above, the X-ray beam is scanned in the z direction to irradiate a large area. In order to perform such scanning, the plane mirror 4 is moved in parallel, that is, in a direction perpendicular to the plane mirror itself, while keeping the incident angle θ2 constant, as shown by the broken line in FIG. Due to this parallel movement, the reflected beam moves on the irradiation surface 5 by L in the z-axis direction. Since the incident angle θ2 is small, the moving distance L of the beam on the irradiation surface 5 is approximately 2d with respect to the moving distance d of the plane mirror 4.

【００２７】平面鏡４が入射角θ２を一定に保ったまま
平行移動することで、非平面鏡３で反射されたＸ線が平
面鏡４に入射する角度は全く同一になるので、照射面５
上をｚ軸方向に移動するビームの強度も全く同じ強度を
有する。したがって、Ｘ線ビームが照射面５上において
５０ｍｍだけ移動するように平面鏡４を等速移動してや
れば、照射面５の露光領域内には強度変動が４％以内の
非常に均一なＸ線照射が可能となる。また、平行移動の
速度は一定でよいので、平面鏡４を駆動する駆動機構
（不図示）も単純にすることができる。When the plane mirror 4 moves in parallel while keeping the incident angle θ2 constant, the angle at which the X-rays reflected by the non-planar mirror 3 enter the plane mirror 4 becomes completely the same, so that the irradiation surface 5
The intensity of the beam traveling upward in the z-axis direction has exactly the same intensity. Therefore, if the plane mirror 4 is moved at a constant speed so that the X-ray beam moves by 50 mm on the irradiation surface 5, a very uniform X-ray irradiation with an intensity variation within 4% within the exposure area of the irradiation surface 5 can be obtained. It becomes possible. Further, since the speed of the parallel movement may be constant, a driving mechanism (not shown) for driving the plane mirror 4 can be simplified.

【００２８】なお、本実施の形態では、非平面鏡と平面
鏡を１枚ずつ用いたが、光源の強度が強くなれば、反射
による減衰を相殺できるので、２枚以上の平面鏡と非平
面鏡を組み合わせた光学系を組むことも可能である。ま
た、図１の構成に平面鏡をもう１枚加えて、これを平面
鏡４の動きに同期させることで、露光領域の面積を更に
拡大することができる。In the present embodiment, one non-planar mirror and one non-planar mirror are used. However, if the intensity of the light source is increased, attenuation due to reflection can be canceled out. Therefore, two or more flat mirrors and non-planar mirrors are combined. It is also possible to build an optical system. Further, by adding another plane mirror to the configuration shown in FIG. 1 and synchronizing this with the movement of the plane mirror 4, the area of the exposure region can be further enlarged.

【００２９】実施の形態の２．図８は本発明の第２の実
施の形態となるＸ線反射光学系のブロック図であり、図
１と同一の構成には同一の符号を付してある。Ｘ線反射
光学系としての構成は実施の形態の１とほぼ同様である
が、本実施の形態では、平面鏡４と同様の平面鏡４ａを
その中心を通りｘ軸に平行な軸を中心として微小回転さ
せることにより、実施の形態の１と同様のＸ線ビーム走
査を実現している。これは、平面鏡４ａを微小回転させ
ると、Ｘ線ビームが平面鏡４ａに入射する角度が僅かに
変化するので、反射Ｘ線が照射面５上を移動するからで
ある。Embodiment 2 FIG. 8 is a block diagram of an X-ray reflection optical system according to a second embodiment of the present invention, and the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. Although the configuration as an X-ray reflection optical system is almost the same as that of the first embodiment, in the present embodiment, a minute rotation is performed around a plane mirror 4a similar to the plane mirror 4 through an axis parallel to the x-axis. By doing so, X-ray beam scanning similar to that of the first embodiment is realized. This is because, when the plane mirror 4a is slightly rotated, the angle at which the X-ray beam enters the plane mirror 4a slightly changes, so that the reflected X-ray moves on the irradiation surface 5.

【００３０】図９に平面鏡４ａに対するＸ線の入射角θ
２とＸ線の反射率との関係を示す。波長はＳＲ露光の中
心波長である０．７ｎｍとし、平面鏡４ａの材質は珪化
シリコン（ＳｉＣ）とする。なお、反射率は、入射光の
強度をＩ０、反射光の強度をＩとしたとき、Ｉ／Ｉ０と
なる。FIG. 9 shows the incident angle θ of the X-ray with respect to the plane mirror 4a.
2 shows the relationship between 2 and the reflectivity of X-rays. The wavelength is 0.7 nm, which is the center wavelength of SR exposure, and the material of the plane mirror 4a is silicon silicide (SiC). The reflectance is I / I0, where I0 is the intensity of incident light and I is the intensity of reflected light.

【００３１】入射角θ２が１度以下のとき、全反射現象
が生じるため、入射角θ２に対し反射率はほぼ一定の値
を示すが、入射角が大きくなると反射率は急激に低下す
る。１度以下で反射率の変化が少ないということは、平
面鏡４ａを回転させて入射角θ２を１度以下の範囲でわ
ずかに変動させても反射強度がほとんど変動しないこと
を意味している。When the incident angle θ2 is 1 degree or less, the total reflection phenomenon occurs. Therefore, the reflectivity shows a substantially constant value with respect to the incident angle θ2, but the reflectivity sharply decreases as the incident angle increases. The fact that the change in reflectance is small at 1 ° or less means that even if the plane mirror 4a is rotated to slightly change the incident angle θ2 within 1 ° or less, the reflection intensity hardly changes.

【００３２】例えば、入射角θ２を０．９５度から０．
６５度に変化させたとき、Ｘ線ビームの照射面５内での
位置は約５０ｍｍ移動する。このとき、面積が５０ｍｍ
平方内のＸ線強度分布は、ｘ軸に沿っては４％以内で、
ｚ軸に沿っては反射率の変動分の変化が発生することに
なる。しかし、ｚ方向の強度の変化は、回転する速度を
僅かに補正することで、実効的になくすことができる。
つまり、Ｘ線強度が弱いところでは平面鏡４ａの回転速
度を遅くし、Ｘ線強度が強いところでは平面鏡４ａの回
転速度を速くすればよい。こうして、露光領域内のｚ軸
に沿ったＸ線強度分布の変動を０にまで小さくすること
ができる。For example, the incident angle θ2 is set to 0.95 degrees to 0.5 degrees.
When the angle is changed to 65 degrees, the position of the X-ray beam on the irradiation surface 5 moves by about 50 mm. At this time, the area is 50 mm
The X-ray intensity distribution within the square is within 4% along the x-axis,
A change in the change in the reflectance occurs along the z-axis. However, the change in the intensity in the z direction can be effectively eliminated by slightly correcting the rotating speed.
That is, the rotation speed of the plane mirror 4a may be reduced where the X-ray intensity is low, and the rotation speed of the plane mirror 4a may be increased where the X-ray intensity is high. Thus, the fluctuation of the X-ray intensity distribution along the z-axis in the exposure area can be reduced to zero.

【００３３】また、平面鏡４ａを０．３度程度回転させ
ることは、その角度が小さいことから、図１０のように
平面鏡４ａの端部を矢印のように直線的に振動させる機
構を付加するだけで実現できる。これにより回転運動を
単純な直線運動で実現できるため、真空中でも駆動が容
易となる。Further, rotating the plane mirror 4a by about 0.3 degrees is small in angle, so that only a mechanism for linearly vibrating the end of the plane mirror 4a as shown by an arrow as shown in FIG. 10 is added. Can be realized. As a result, the rotation can be realized by a simple linear motion, so that the driving becomes easy even in a vacuum.

【００３４】実施の形態の３．図１１は本発明の第３の
実施の形態となるＸ線反射光学系のブロック図であり、
図１と同一の構成には同一の符号を付してある。このＸ
線反射光学系では、図１１（ａ）に示すように、Ｘ線源
１から放射されるＸ線２を平面鏡４ｂで受けて、平面鏡
４ｂで反射されたＸ線を非平面鏡３ａによって照射面５
上に集光することで、Ｘ線リソグラフィに使用できる光
学系を組むことができる。Embodiment 3 FIG. 11 is a block diagram of an X-ray reflection optical system according to a third embodiment of the present invention.
The same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. This X
In the line reflection optical system, as shown in FIG. 11A, an X-ray 2 radiated from an X-ray source 1 is received by a plane mirror 4b, and the X-ray reflected by the plane mirror 4b is irradiated by a non-planar mirror 3a on an irradiation surface 5a.
By focusing the light on the upper side, an optical system that can be used for X-ray lithography can be assembled.

【００３５】平面鏡４ｂは、単にＸ線源１から放射され
る平板状のＸ線２の方向を変えるだけであり、全てのＸ
線に対する反射角は一定であることから、光源の特性を
維持したＸ線が非平面鏡３ａに照射される。したがっ
て、実施の形態の１で使用したような非平面鏡を使用す
れば、照射面５上には強度が均一なＸ線ビームを形成す
ることができる。The plane mirror 4b merely changes the direction of the flat X-rays 2 radiated from the X-ray source 1;
Since the reflection angle with respect to the line is constant, the non-planar mirror 3a is irradiated with X-rays that maintain the characteristics of the light source. Therefore, if a non-planar mirror as used in the first embodiment is used, an X-ray beam with uniform intensity can be formed on the irradiation surface 5.

【００３６】この平面鏡４ｂは、Ｘ線源１に近い位置に
配置できるため、小さなもので充分である。例えば、Ｘ
線源１から１ｍの位置で３度の光を集光しようとする場
合、幅６０ｍｍ、長さ１００ｍｍ程度の大きさがあれば
充分である。鏡が小さくなるため、製作することも、移
動させることも簡単になる。Since the plane mirror 4b can be arranged at a position close to the X-ray source 1, a small one is sufficient. For example, X
When condensing light at 3 degrees at a position 1 m from the radiation source 1, a size of about 60 mm in width and about 100 mm in length is sufficient. The smaller mirror makes it easier to manufacture and move.

【００３７】Ｘ線ビームの走査は、平面鏡４ｂを図１１
（ｂ）の破線で示すように、入射Ｘ線に対する角度θ４
を一定に保ちながら平行移動、すなわち平面鏡自身と垂
直の方向に移動させる。これにより、非平面鏡３ａには
見かけ上平行なビームが照射されることになる。そし
て、非平面鏡３ａは、次式で表記できる形状を持つもの
とする。For scanning of the X-ray beam, the plane mirror 4b is
As shown by the broken line in (b), the angle θ4 with respect to the incident X-ray
Is kept constant, that is, it is moved in a direction perpendicular to the plane mirror itself. Thereby, the non-planar mirror 3a is irradiated with an apparently parallel beam. The non-planar mirror 3a has a shape that can be expressed by the following equation.

【００３８】 ｚ＝０．００５２７２４５９２０６４８５５７６ｘ² −１．７２５１６９１８８９７７３７７×１０^-7ｘ⁴ ＋９．９１０１７４１４２８５９０６×１０^-7ｙ ＋３．２４４０８０５９５５６２５９３×１０^-6ｘ²ｙ ＋４．８８８７３８７６９２６９１５７×１０^-6ｙ² ＋１．０５０９６２９５０３００９４×１０^-9ｘ²ｙ² ＋２．９６５１９５７３５４７３８３９×１０^-9ｙ³ ＋１．１８８７５１０６０４８７３３１×１０^-12ｙ⁴ ＋０．００００５４６６１８２９１６２８９０５１ｘ²ｚ −０．０００８２８８９９７１０５５４２０４ｙｚ ＋１．０４０７０３３８４５８１３４１×１０^-8ｘ²ｙｚ −３．４１３５９７６９１３８０２８３×１０^-7ｙ²ｚ −４．４９４９１４６８５０４５０３７×１０^-11ｙ³ｚ ・・・（２）[0038] ^{z = 0.005272459206485576x 2 -1.725169188977377 × 10 -7} x 4 + 9.91017414285906 × 10 -7 y + 3.244080595562593 × 10 -6 x 2 y + 4.888738769269157 × 10 -6 y 2 + 1.05096295030094 × ^{10 -9 x 2 y 2 + 2.965195735473839} × 10 -9 y 3 + 1.188751060487331 × 10 -12 y 4 + 0.00005466182916289051x 2 z -0.000828899710554204yz + 1.040703384581341 × 10 -8 x 2 yz -3.413597691380283 × 10 ^-7 y ² z -4.494914685045037 × 10 ^-11 y ³ z (2)

【００３９】Ｘ線源１と平面鏡４ｂの中心との距離を１
３００ｍｍ、平面鏡４ｂの中心と非平面鏡３ａの中心Ｏ
との距離を４３０ｍｍ、非平面鏡３ａの中心Ｏと照射面
５との距離を８２７０ｍｍとする。Ｘ線の取り込み角は
２度とした。Ｘ線が平面鏡４ｂに入射する角度θ４を
０．８度、非平面鏡中心に入射する角度θ５を１．６度
とし、平面鏡４ｂを最大で約５ｍｍ平行移動させると、
照射面５上では図１２に示すような領域にＸ線が照射さ
れる。The distance between the X-ray source 1 and the center of the plane mirror 4b is set to 1
300 mm, center O of plane mirror 4b and center O of non-planar mirror 3a
Is 430 mm, and the distance between the center O of the non-planar mirror 3a and the irradiation surface 5 is 8270 mm. The X-ray capture angle was 2 degrees. When the angle θ4 at which the X-rays are incident on the plane mirror 4b is 0.8 degrees and the angle θ5 at which the X-rays are incident on the center of the non-planar mirror is 1.6 degrees, and the plane mirror 4b is translated by about 5 mm at the maximum,
On the irradiation surface 5, an area as shown in FIG.

【００４０】図１２は、取り込み角２度を２０分割する
２１本のＸ線が発生したと仮定し、このＸ線の反射光と
照射面５との各交点を点で示したものである。図１２に
おいて、斜線部が面積５０ｍｍ平方の露光領域に対応し
ている。Ａは平面鏡４ｂの中心がｙ＝１３００ｍｍの位
置にあるときの結果である。Ｂは、ｙ＝１３００ｍｍの
位置から平面鏡４ｂを下方向に平行移動させて、平面鏡
４ｂと入射Ｘ線との交点がｙ軸方向に−１００ｍｍ移動
したときの結果である。FIG. 12 shows that 21 X-rays which divide the capture angle of 2 degrees into 20 are generated, and the intersections between the reflected light of the X-rays and the irradiation surface 5 are indicated by dots. In FIG. 12, a hatched portion corresponds to an exposure region having an area of 50 mm square. A is the result when the center of the plane mirror 4b is at the position of y = 1300 mm. B shows the result when the plane mirror 4b is moved downward in parallel from the position of y = 1300 mm, and the intersection between the plane mirror 4b and the incident X-ray moves -100 mm in the y-axis direction.

【００４１】また、Ｃ，Ｄ，Ｅは、ｙ＝１３００ｍｍの
位置から平面鏡４ｂを上方向に平行移動させて、平面鏡
４ｂと入射Ｘ線との交点がｙ軸方向にそれぞれ１００，
２００，３００ｍｍ移動したときの結果である。以上の
ような平行移動において、平面鏡４ｂは最大で約５ｍｍ
移動するだけである。C, D, and E move the plane mirror 4b upward in parallel from the position of y = 1300 mm, and the intersections between the plane mirror 4b and the incident X-rays are 100 and 100 in the y-axis direction, respectively.
This is the result when the lens is moved 200 and 300 mm. In the parallel movement as described above, the plane mirror 4b is about 5 mm at the maximum.
Just move.

【００４２】このＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅのｘ軸に沿ったＸ
線強度を、ｘ＝０における強度を１として規格化した結
果が図１３である。図１３により、５０ｍｍ幅の領域で
約１％以内の強度変動しかないことが分かる。X along the x-axis of A, B, C, D and E
FIG. 13 shows the result of normalizing the line intensity with the intensity at x = 0 as 1. FIG. 13 shows that there is only an intensity variation within about 1% in the 50 mm width region.

【００４３】ただし、ｚ軸方向に沿っては強度分布が存
在する。しかし、ｚ方向の強度の変化は、平面鏡４ｂを
平行移動させる速度を僅かに補正することで、実効的に
なくすことができる。つまり、Ｘ線強度が弱いところで
は平面鏡４ｂの移動速度を遅くし、Ｘ線強度が強いとこ
ろでは平面鏡４ｂの移動速度を速くすればよい。こうし
て、露光領域内のｚ軸に沿ったＸ線強度分布の変動を０
にまで小さくすることができる。However, there is an intensity distribution along the z-axis direction. However, the change in the intensity in the z direction can be effectively eliminated by slightly correcting the speed at which the plane mirror 4b is translated. That is, the moving speed of the plane mirror 4b may be reduced where the X-ray intensity is low, and the moving speed of the plane mirror 4b may be increased where the X-ray intensity is high. Thus, the variation of the X-ray intensity distribution along the z-axis in the exposure area is reduced to zero.
Can be reduced to

【００４４】実施の形態の４．図１４は本発明の第４の
実施の形態となるＸ線反射光学系のブロック図であり、
図１、図１１と同一の構成には同一の符号を付してあ
る。Ｘ線反射光学系としての構成は実施の形態の３とほ
ぼ同様であるが、本実施の形態では、平面鏡４ｂと同様
の平面鏡４ｃをその中心を通りｘ軸に平行な軸を中心と
して微小回転させることにより、実施の形態の３と同様
のＸ線ビーム走査を実現している。つまり、平面鏡４ｃ
を微小回転させることにより、非平面鏡３ａにはわずか
に広がったＸ線ビームが照射されることになる。Fourth Embodiment FIG. 14 is a block diagram of an X-ray reflection optical system according to a fourth embodiment of the present invention.
1 and 11 are denoted by the same reference numerals. Although the configuration as an X-ray reflection optical system is almost the same as that of the third embodiment, in the present embodiment, a minute rotation is performed around a plane mirror 4c similar to the plane mirror 4b and passing through the center thereof and parallel to the x-axis. By doing so, the same X-ray beam scanning as in the third embodiment is realized. That is, the plane mirror 4c
Is slightly rotated, the non-planar mirror 3a is irradiated with a slightly widened X-ray beam.

【００４５】非平面鏡３ａの形状を記述する多項式を式
（２）、Ｘ線源１と平面鏡４ｃの中心との距離を１３０
０ｍｍ、平面鏡４ｃの中心と非平面鏡３ａの中心Ｏとの
距離を４３０ｍｍ、非平面鏡３ａの中心Ｏと照射面５と
の距離を８２７０ｍｍとする。また、Ｘ線の取り込み角
は２度とした。Equation (2) is a polynomial describing the shape of the non-planar mirror 3a, and the distance between the X-ray source 1 and the center of the plane mirror 4c is 130
0 mm, the distance between the center of the plane mirror 4c and the center O of the non-planar mirror 3a is 430 mm, and the distance between the center O of the non-planar mirror 3a and the irradiation surface 5 is 8270 mm. The X-ray capture angle was 2 degrees.

【００４６】Ｘ線が平面鏡４ｃに入射する角度θ４を
０．８度、非平面鏡３ａの中心Ｏに入射する角度θ５を
１．６度とし、平面鏡４ｃを０．８度から＋１ｍｒａｄ
と−４ｍｒａｄだけほんのわずかに回転させると、照射
面５上には図１５に示すような分布が形成される。図１
５は、取り込み角２度を２０分割する２１本のＸ線が発
生したと仮定し、このＸ線の反射光と照射面５との各交
点を点で示したものである。図１５において、斜線部が
面積５０ｍｍ平方の露光領域に対応している。The angle θ4 at which the X-rays are incident on the plane mirror 4c is 0.8 °, the angle θ5 at which the X-ray is incident on the center O of the non-planar mirror 3a is 1.6 °, and the plane mirror 4c is +1 mrad from 0.8 °.
And a slight rotation of -4 mrad, a distribution as shown in FIG. FIG.
Numeral 5 indicates that 21 intersections between the reflected light of the X-rays and the irradiation surface 5 are indicated by dots, assuming that 21 X-rays that divide the capture angle of 2 degrees into 20 are generated. In FIG. 15, a hatched portion corresponds to an exposure region having an area of 50 mm square.

【００４７】αは平面鏡４ｃの中心がｙ＝１３００ｍｍ
の位置にあって入射角θ４が０．８度のときの結果であ
る。βは、平面鏡４ｃをＸ線源１側が上がるように回転
させて、αの場合に対して入射角θ４が１ｍｒａｄ増え
たときの結果である。また、γ，δ，ε，ζは、平面鏡
４ｃをＸ線源１側が下がるように回転させて、αの場合
に対して入射角θ４がそれぞれ１ｍｒａｄ，２ｍｒａ
ｄ，３ｍｒａｄ，４ ｍｒａｄ減ったときの結果であ
る。Α is y = 1300 mm at the center of the plane mirror 4c.
At the incident angle θ4 of 0.8 degrees. β is a result when the plane mirror 4c is rotated so that the X-ray source 1 side is raised, and the incident angle θ4 is increased by 1 mrad with respect to the case of α. Further, γ, δ, ε, and ζ are obtained by rotating the plane mirror 4c so that the X-ray source 1 side is lowered, so that the incident angles θ4 are 1 mrad and 2 mra with respect to the case of α.
These are the results when d, 3 mrad, and 4 mrad are reduced.

【００４８】以上のような回転移動において、平面鏡４
ｃは最大で５ｍｒａｄ回転するだけである。回転角５ｍ
ｒａｄは約０．２８度に対応する。したがって、平面鏡
４ｃを僅か０．２８度回転させるだけで露光領域の拡大
が実現できる。このα，β，γ，δ，ε，ζのｘ軸に沿
ったＸ線強度を、ｘ＝０における強度を１として規格化
した結果が図１６である。図１６により、５０ｍｍ幅の
領域で約１．２％以内の強度変動しかないことが分か
る。In the above rotational movement, the plane mirror 4
c rotates only 5 mrad at maximum. Rotation angle 5m
rad corresponds to approximately 0.28 degrees. Therefore, the exposure area can be enlarged by simply rotating the plane mirror 4c by only 0.28 degrees. FIG. 16 shows the result of normalizing the X-ray intensities along the x-axis of α, β, γ, δ, ε, and と し て with the intensity at x = 0 as 1. FIG. 16 shows that there is only an intensity variation within about 1.2% in a 50 mm width region.

【００４９】ただし、実施の形態の３と同様にｚ軸方向
に沿っては強度分布が存在する。しかし、ｚ方向の強度
の変化は、平面鏡４ｃを回転させる速度を僅かに補正す
ることで、実効的になくすことができる。つまり、Ｘ線
強度が弱いところでは平面鏡４ｃの回転速度を遅くし、
Ｘ線強度が強いところでは平面鏡４ｃの回転速度を速く
すればよい。こうして、露光領域内のｚ軸に沿ったＸ線
強度分布の変動を０にまで小さくすることができる。こ
の結果、小さな平面鏡４ｃの０．３度程度の回転運動を
付加するだけで、５０ｍｍ平方の大面積領域にＸ線の強
度均一性が１％程度のＸ線を照射することができる。However, as in the third embodiment, an intensity distribution exists along the z-axis direction. However, the change in the intensity in the z direction can be effectively eliminated by slightly correcting the rotation speed of the plane mirror 4c. In other words, the rotational speed of the plane mirror 4c is reduced where the X-ray intensity is weak,
Where the X-ray intensity is high, the rotation speed of the plane mirror 4c may be increased. Thus, the fluctuation of the X-ray intensity distribution along the z-axis in the exposure area can be reduced to zero. As a result, it is possible to irradiate a large area of 50 mm square with X-rays having X-ray intensity uniformity of about 1% only by adding a rotational movement of about 0.3 degrees of the small plane mirror 4c.

【００５０】なお、以上の実施の形態では、Ｐｔをコー
トした非平面鏡に対する入射角を２度以下、ＳｉＣから
なる平面鏡（Ｐｔコートなし）に対する入射角を１度以
下としているが、これらは使用する材質によって変わる
のは言うまでもない。In the above embodiment, the incident angle with respect to the non-planar mirror coated with Pt is set to 2 degrees or less, and the incident angle with respect to the plane mirror made of SiC (without Pt coating) is set to 1 degree or less. Needless to say, it depends on the material.

【００５１】[0051]

【発明の効果】本発明によれば、請求項１に記載のよう
に、光学系を平面鏡と非平面鏡とで構成し、非平面鏡
を、ｘ^lｙ^mｚⁿ の線形結合で少なくとも１項がｌ＋ｍ＋
ｎ≧３である項を含む関数によってその形状が記述され
るものとすることにより、従来不可能であった、高強
度，大面積照射，高強度均一性を両立させたＸ線光学系
が実現できる。また、一方の鏡に平面鏡を使用すること
で加工が容易になり、価格も安価になるため光学系全体
の価格を安価にすることができる。その結果、０．１μ
ｍ級の超微細なパタンを量産することが可能となり、高
速で消費電力が小さな超々ＬＳＩ量産が可能となる。ま
た、様々なＸ線光学系、例えばＸ線縮小光学系、Ｘ線顕
微鏡等の照明系として使用することもできる。According to the present invention, as described in claim 1, an optical system constituted by a plane mirror and a non-planar mirror, the non-planar mirror, the at least one term by the linear combination of x ^l y ^m z ⁿ l + m +
By describing the shape by a function including a term where n ≧ 3, an X-ray optical system that achieves high intensity, large-area irradiation, and high-intensity uniformity, which was impossible in the past, is realized. it can. Further, by using a plane mirror for one of the mirrors, the processing becomes easy and the price is reduced, so that the price of the entire optical system can be reduced. As a result, 0.1μ
It is possible to mass-produce an m-class ultra-fine pattern, and mass-produce ultra-high-speed LSI with low power consumption. Further, it can be used as an illumination system for various X-ray optical systems, for example, an X-ray reduction optical system, an X-ray microscope, and the like.

【００５２】また、請求項２あるいは請求項３に記載の
ように、平面鏡を入射Ｘ線に対する角度を一定に保ちな
がら平行移動あるいは中心を通りｘ軸に平行な軸を中心
として回転させることにより、ビームを走査し、露光領
域を拡大することができ、大面積露光を実現することが
できる。また、平面鏡を僅かに平行移動あるいは回転さ
せるだけで領域拡大ができるため、単純な駆動系で実現
でき、動作が安定すると同時に価格も安価になる。ま
た、平面鏡を光源に近づけた位置に配置すれば、平面鏡
を小さくできるので、領域拡大のための動作量を非常に
小さくすることができる。このため、数十ヘルツ以上の
高速な動作が可能になる。Further, as described in claim 2 or 3, the plane mirror is translated or rotated about an axis passing through the center and parallel to the x-axis while keeping the angle with respect to the incident X-ray constant. By scanning the beam, the exposure area can be enlarged, and large-area exposure can be realized. Further, since the area can be enlarged by only slightly moving or rotating the plane mirror, it can be realized with a simple drive system, and the operation is stable and the price is low. Further, if the plane mirror is arranged at a position close to the light source, the size of the plane mirror can be reduced, so that the operation amount for enlarging the area can be extremely reduced. For this reason, high-speed operation of several tens of hertz or more is possible.

【００５３】また、請求項４に記載のように、入射Ｘ線
に対する平面鏡の角度を、全反射現象が生じるような小
角度とすることにより、反射率がほぼ一定の全反射現象
を利用できるため、走査による強度変化の影響を可能な
限り小さくすることが可能になる。Further, since the angle of the plane mirror with respect to the incident X-ray is set to a small angle such that a total reflection phenomenon occurs, the total reflection phenomenon with a substantially constant reflectance can be used. In addition, it is possible to minimize the influence of the intensity change due to scanning as much as possible.

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

【図１】 本発明の第１の実施の形態となるＸ線反射光
学系のブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of an X-ray reflection optical system according to a first embodiment of the present invention.

【図２】 図１のＸ線反射光学系を説明するための概念
図である。FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining the X-ray reflection optical system of FIG.

【図３】 図２のＸ線反射光学系を真上から見た鳥瞰図
である。FIG. 3 is a bird's-eye view of the X-ray reflection optical system of FIG. 2 as viewed from directly above.

【図４】 Ｘ線ビームと照射面との交点がつくる線を示
す図である。FIG. 4 is a diagram showing a line formed by an intersection between an X-ray beam and an irradiation surface.

【図５】 照射面上のＸ線のｘ方向の強度分布を示す図
である。FIG. 5 is a diagram showing an intensity distribution of an X-ray on an irradiation surface in the x direction.

【図６】 Ｘ線源に広がりがある場合の照射面上のＸ線
強度分布を濃淡で示した図である。FIG. 6 is a diagram showing an X-ray intensity distribution on an irradiation surface in the case where the X-ray source has a spread, by shading.

【図７】 図６の結果をｚ軸に沿って積分して得られた
Ｘ線強度分布を示す図である。7 is a diagram showing an X-ray intensity distribution obtained by integrating the result of FIG. 6 along the z-axis.

【図８】 本発明の第２の実施の形態となるＸ線反射光
学系のブロック図である。FIG. 8 is a block diagram of an X-ray reflection optical system according to a second embodiment of the present invention.

【図９】 入射Ｘ線の平面鏡への入射角と反射率との関
係を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a relationship between an incident angle of an incident X-ray to a plane mirror and a reflectance.

【図１０】 平面鏡を直線的な運動で回転させる概念を
示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a concept of rotating a plane mirror by a linear motion.

【図１１】 本発明の第３の実施の形態となるＸ線反射
光学系のブロック図である。FIG. 11 is a block diagram of an X-ray reflection optical system according to a third embodiment of the present invention.

【図１２】 Ｘ線と照射面との交点を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing an intersection between an X-ray and an irradiation surface.

【図１３】 照射面上のＸ線のｘ方向の強度分布を示す
図である。FIG. 13 is a diagram showing the intensity distribution of X-rays on the irradiation surface in the x direction.

【図１４】 本発明の第４の実施の形態となるＸ線反射
光学系のブロック図である。FIG. 14 is a block diagram of an X-ray reflection optical system according to a fourth embodiment of the present invention.

【図１５】 Ｘ線と照射面との交点を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing an intersection between an X-ray and an irradiation surface.

【図１６】 照射面上のＸ線のｘ方向の強度分布を示す
図である。FIG. 16 is a diagram showing an intensity distribution in the x direction of X-rays on an irradiation surface.

【図１７】 球面の形状を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing the shape of a spherical surface.

【図１８】 円柱面の形状を示す図である。FIG. 18 is a view showing the shape of a cylindrical surface.

【図１９】 回転楕円面の形状を示す図である。FIG. 19 is a diagram showing the shape of a spheroid.

【図２０】 楕円柱面の形状を示す図である。FIG. 20 is a diagram showing a shape of an elliptic cylinder surface.

【図２１】 楕円錐面の形状を示す図である。FIG. 21 is a diagram showing a shape of an elliptical cone surface.

【図２２】 一葉双曲面の形状を示す図である。FIG. 22 is a diagram showing the shape of a single-leaf hyperboloid.

【図２３】 二葉双曲面の形状を示す図である。FIG. 23 is a diagram showing the shape of a two-lobed hyperboloid.

【図２４】 楕円放物面の形状を示す図である。FIG. 24 is a diagram showing a shape of an elliptic paraboloid.

【図２５】 双曲放物面の形状を示す図である。FIG. 25 is a diagram showing the shape of a hyperbolic paraboloid.

【図２６】 トロイダル面の形状を示す図である。FIG. 26 is a diagram showing a shape of a toroidal surface.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１…Ｘ線源、２…Ｘ線、３、３ａ…非平面鏡、４、４
ａ、４ｂ、４ｃ…平面鏡、５…照射面。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... X-ray source, 2 ... X-ray, 3, 3a ... Non-planar mirror, 4, 4
a, 4b, 4c: plane mirror, 5: irradiation surface.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 Ｘ線源から放射されるＸ線を反射によっ
て所定の領域に投影するＸ線反射光学系において、 光学系を平面鏡と非平面鏡とで構成し、空間座標をｘ，
ｙ，ｚとしたとき、前記非平面鏡は、ｘ^lｙ^mｚⁿ の線形
結合で少なくとも１項がｌ＋ｍ＋ｎ≧３である項を含む
関数によってその形状が記述されるものであることを特
徴とするＸ線反射光学系。1. An X-ray reflection optical system for projecting an X-ray radiated from an X-ray source onto a predetermined area by reflection, wherein the optical system is composed of a plane mirror and a non-plane mirror, and spatial coordinates are represented by x and x.
When y, z, the shape of the non-planar mirror is characterized by a function including at least one term of l + m + n ≧ 3 in a linear combination of x ^{ly m} z ^n. X-ray reflection optical system. 【請求項２】 請求項１記載のＸ線反射光学系におい
て、 前記平面鏡は、Ｘ線を所定の領域に投影するために、入
射Ｘ線に対する角度を一定に保ちながら平行移動するも
のであることを特徴とするＸ線反射光学系。2. The X-ray reflection optical system according to claim 1, wherein the plane mirror translates while maintaining a constant angle with respect to the incident X-ray in order to project the X-ray to a predetermined area. An X-ray reflection optical system, characterized in that: 【請求項３】 請求項１記載のＸ線反射光学系におい
て、 前記平面鏡は、Ｘ線を所定の領域に投影するために、そ
の中心を通りｘ軸に平行な軸を中心として回転するもの
であることを特徴とするＸ線反射光学系。3. The X-ray reflection optical system according to claim 1, wherein the plane mirror rotates about an axis passing through the center and parallel to the x-axis in order to project the X-ray onto a predetermined area. An X-ray reflection optical system, comprising: 【請求項４】 請求項２又は３記載のＸ線反射光学系に
おいて、 入射Ｘ線に対する前記平面鏡の角度は、全反射現象が生
じるような小角度であることを特徴とするＸ線反射光学
系。4. The X-ray reflection optical system according to claim 2, wherein the angle of the plane mirror with respect to the incident X-ray is a small angle such that a total reflection phenomenon occurs. .