JPH01102400A - Ｘ線露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （概要〕 シンクロトロン放射光を用いたＸ線露光装置に関し。

露光面積に対する窓面積を小さくすることを目的とし。

一端がＸ線源に接続され、他端にｘｗＡ透過窓を持つ真
空室と、該真空室内に設置され、Ｘ線源より放射する一
方向に拡がったＸ線ビームを該ＸｖＡ透過窓近傍で焦点
を結ばせる集光鏡とを有する構成とする。

〔産業上の利用分野〕

本発明はＸ線透過窓の小面積化を可能としたＸ線露光装
置に関する。

集積回路の微細化に伴い、紫外線露光では線幅が０．５
μｍ以下の加工が困難となるため、Ｘ線露光が検討され
ている。さらにスループットの向上のためにシンクロト
ロン放射光（ＳＲ，以下単に放は主に電子）が磁場によ
って軌道を曲げられるときに出す強力な光であり、Ｘ＆
ｉ？ｉｌ域から赤外領域に至る広い連続スペクトルを持
っている。

この場合電子は光速に近い速度で一定軌道を周回してい
るが、この状態を保つための１つの条件として電子の周
回軌道を超高真空にすることが必要である。

第４図は放射光を説明する模式斜視図である。

図において、電子蓄積リング内の周回軌道ｌを回る電子
は磁場により軌道を曲げられるときに放射光２を発し、
試料面３に照射される。放射光は電子の軌道面（横方向
、水平方向）内に大きく発散し、それに垂直な方向では
高々数ｍｒａｄｉａｎ程度しか発散しない特性を持って
いる０通常の使用状態では２発光点から試料面（露光の
場合はウェハ面）の距離は通常数−以上であるため、試
料面では各方向の発散角に依って拡がった光が照射され
る。

このような放射光の取り出し得る大きさは、放射光取り
出しダクトの大きさで制限されるが、放射光は図示のよ
うに横方向に広く縦方向に狭い矩形断面を持つ光である
ので、縦方向に拡大して用いられる。

従って１通常、鏡を使用して放射光を上下に振動させて
露光面積を縦方向に拡大する。また静止トロイダル鏡に
より露光面積を縦方向に拡大する方法も提案されている
。

ここで問題となるのは、リング側は１０−”　Ｔｏｒｒ
程度の超高真空が必要であり、一方、露光室はマスクの
熱放散の問題もあるため実用上大気圧、または場合によ
ってはＨｅの置換雰囲気にしたい。

また、露光室も真空にする場合も考えられるが。

真空中でのレジストの蒸発もあり、　１０””　Ｔｏｒ
ｒ以下の圧力に保つことは難しい。

従って、リングと露光室の間には真空隔壁が必要になる
。この真空隔壁はＸ′ｍ透過窓、単に窓と呼ばれ、一般
に熱伝導率の大きいベリリウム（Ｂｅ）板で作製される
。

窓に対する要求は、放射光の減衰率の小さい材料を用い
、かつ減衰しないように可能な限り薄いこと、および放
射光の透過面積、即ち露光面積の大きいことである。

しかしながら、薄いことと面積の大きいことは相反する
ことであるが、解決を要する点である。

Ｂｅ窓は厚さ１００〜２００　ｐｍ、大きさは１０　Ｘ
　３０ｓｕｍ、または２０ｍ−φ程度のものが使用され
るが、さらに〜１０μｍ程度に薄くすると１気圧に耐え
得る大きさは小さ（なってしまう、一方、集積回路のチ
ップ面積は今後ますます大きいことが要求され。

Ｘ線露光に対しては少なくとも２５　Ｘ　２５ａ＋ｍ、
さらに５０×５０蒙蒙以上が望ましい。

上記の相反する条件を充たすために、従来の方法では発
光点の近くに窓を設ける。この場合は窓から試料迄の距
離が長（なり、真空中でない限り光の減衰が生じてしま
う、またＨｅガスで露光室を充たせば多少は光の減衰は
減るがそれでも露光室をあまり長くすることはできない
。

また、振動系の鏡を大気側に置くことは汚れにより反射
率が短時間のうちに落ち、露光量制御に支障をきたすこ
とになる。

従って、窓はできるだけ試料に近い所に置くことが望ま
れる。

従来のビームライン構成では、窓の大きさは試料を照射
するときの放射光の断面寸法が最低限必要であり、放射
光を露光面積に拡大、または振動させるときはそれに必
要な寸法の窓を形成するか。

または窓自身を放射光の上下振動に合わせて振動させる
ことが必要となる。そのような機構を付加することは装
置の製作コストや真空に対する安全上の問題点を生ずる
ことになる。

第５図は従来例の窓の大きさを説明する図である。

図は窓位置におけるビームラインに垂直な平面内で、２
１は露光面積に対応する面積（点線）、２２は放射光の
断面積（斜線部）で必要とする窓の大きさ（実線）を示
す。また、矢印は振動の幅を示す。

〔発明が解決しようとする問題点〕

放射光は強いＸ線源であり、平行性のよい点光源からの
光であるという優れた特性を持っているが、上記のよう
に露光室に導く光の大きさはＢｅ窓により制限を受ける
ことになり、実用上大きな問題となっている。

従って１本発明は上記の窓の問題を解決して。

小面積の窓で大面積の露光ができるようにすることを目
的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点の解決は、一端がＸ線源に接続され。

他端にＸ線透過窓を持つ真空室と；該真空室内に設置さ
れ、Ｘ線源より放射する一方向に拡がったＸ線ビームを
該Ｘ線透過窓近傍で焦点を結ばせる集光鏡とを有するＸ
線露光装置によって達成される。

〔作用〕

従来の放射光は第４図のように横方向の発散光をそのま
ま使用するか、凹面鏡等によってより多くの光を集めて
試料面に照射するが、試料面の前で光の焦点を結ぶこと
はなく、平行光線をできるだけ保った状態で使用するの
が通常であった。

これに対し１本発明は発散光が試料面に達するまでに一
度焦点を結び、光が絞られた所に窓を設けて露光面積に
対する窓の面積を小さくしたものである。

第１図（１）、　（２）は本発明を説明するＸ線露光装
置の平面図と集光鏡のＡ−Ａ断面図である。

図において、１１は電子周回軌道、１２は電子蓄積リン
グ、１３は発光点、１４は放射光、１５はＸ線透過窓、
１６は真空室、１７は集光鏡、　１８は試料、１９はＸ
線マスク、　２０は露光室である。

発光点１３より出射する水平方向に発散された放射光を
第１図（２）の集光鏡のＡ−Ａ断面図に示されるような
曲率を持つ反射面を有する集光ミラー１７により集光し
てＸ線透過窓１５の近傍に焦点を結ばせることにより、
Ｘ線透過窓１５の小面積化を可能とする。

〔実施例〕

第２図（１）、　（２）は本発明の一実施例を説明する
ビームラインの平面図と側面図である。

集光鏡１７は、光の進行方向に垂直な方向に曲面を持つ
円筒凹面鏡を用い、この例では振動鏡を兼ねている。図
示の矢印は振動の方向を示す。

ここで２通常の振動鏡は平面鏡でよいが、横方向に拡が
る放射光をある程度集光するため円筒凹面鏡が使用され
る例もある。

集光鏡１７の結像条件は、集光鏡１７を発光点と焦点と
の中心に置き、鏡の反射点と発光点または焦点間の距離
をｆ１放射光の発散角の１／２をθとすると、集光鏡１
７の曲率半径Ｒは次式で与えられるようにする。

Ｒｗ　ｆ　ｓｉｎθ。

集光鏡１７は９例えばＳｔ、　Ｓｉｎｇ等の基体単独、
あるいはＡｕやｐｔ等の金属膜を基体上に蒸着して作製
される。

窓位置は焦点上ではビーム強度が強すぎる場合もあるの
で、ここでは焦点位置より少し離している。

第３図は実施例の窓の大きさを説明する図である。

図は窓位置におけるビームラインに垂直な平面内で、　
２１は露光面積に対応する面積（点線）、２３はＳＲの
断面積（斜線部）、２４は必要とする窓の大きさ（実線
）を示す、また、矢印は振°動の幅を示す。

実施例の窓では、窓自身の振動機構を必要としないで、
従来例と同程度の窓面積で同一露光面積が得られること
になる。

本発明による結像系の導入により、パターン解像誤差は
多くなるが、放射光露光装置においては精度上充分の余
裕がありその程度の誤差は問題にならない。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば９発散した放射光を
少なくとも１度結像させることにより。

露光面積に対する窓面積を小さくすることができる。

従って２発光点側を高真空に保って、大面積の露光が可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図（１）、　（２）は本発明を説明するＸｗＡ露光
装置の平面図と集光鏡のＡ−Ａ断面図。 第２図（１）、　（２）は本発明の一実施例を説明する
ビームラインの平面図と側面図。 第３図は実施例の窓の大きさを説明する図。 第４図は放射光を説明する模式斜視図。 第５図は従来例の窓の大きさを説明する図である。 図において。 １１は電子周回軌道。 １２は電子蓄積リング。 １３は発光点。 １４は放射光。 １５はＸ線透過窓。 １６は真空室。 １７は集光鏡。 １８は試料。 １９はＸ線マスク。 ２０は露光室。 ２１は露光面積に対応する面積（点線）。 ２３は放射光の断面積（斜線部）。 ２４は必要とする窓の大きさ（実線） （１）平面図　　　　（２）　１ｉ・１面図室ｆ！倒の
Ｘ 第２　図 ！５３図　　　第５図 か」す先のｆ＋硯図 第４　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　一端がＸ線源に接続され、他端にＸ線透過窓を持つ真
   空室と、該真空室内に設置され、Ｘ線源より放射する一
   方向に拡がったＸ線ビームを該Ｘ線透過窓近傍で焦点を
   結ばせる集光鏡とを有することを特徴とするＸ線露光装
   置。