JPH0193100A - シンクロトロン放射光露光装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、シンクロトロン放射光を用いて、超ＬＳＩ
等の回路パターンをウェハ等の被露光板状物に転写せし
めるシンクロトロン放射光露光装置に関する。

〔従来の技術〕

半導体の高集積化技術の進歩に伴い、マスーク上のパタ
ーンをレジストの付着したウェハ等の上に転写する半導
体リソグラフィ装置でも、従来用いられていた紫外線に
代り、これよりも波長の短いＸ線（特に軟Ｘ線）が提案
されている。

このようなＸ線源として、金属ターゲットに加速した電
♀を照射し、Ｘ線を発生させる医療用のＸ線源と同様な
ものを用いる場合もあるが、これによって得られるＸ線
は、強度が弱く且つ発散光であるため、マスクパターン
をウェハ等の被露光板状物に正確に転写できないという
問題がある。こうした点を克服するとして最近注目され
ているものに、軟ｘｉを含むシンクロトロン放射光があ
る。

この放射光は、第６図で示されるように、電子ビームを
電磁石で曲げて高真空のリング中で回転せしめる電子蓄
積リング４０内で、光速に近い速さの電子を偏向電磁石
４４の磁界により曲げたときに軌道の接線方向に放射さ
れる電磁波であるが、平行性が良く且つ強いＸ線が得ら
れるため、線幅がサブミクロンクラスになる超ＬＳＩの
マスクパターンを上記被露光板状物に転写するＸ、＊露
光装置の次期Ｘ線源として期待されている。

該シンクロトロン放射光を用いる実際の露光装置では、
電子蓄積リング４０から発した放射光がビームライン４
１ｂ内を通って転写装置５０内に導かれ、その内部でＸ
線マスク（図示なし）やウェハ駆動ステージ（図示なし
）等の各種装置を用いてマスクパターンを被露光板状物
の表面（この場合はウェハの上に被覆されたレジスト）
に転写する構成となっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このうち、ビームライン４１ｂ内部は、電子蓄積リング
４０内の高度の真空状態に悪影響を及ぼさないようにす
るため真空に保たれ、他方転写装置５０は、マスクの温
度上昇を抑えるため、その周りをチャンバ５１ｂで囲ん
で内部を大気や他のガス雰囲気（放射光減衰作用の小さ
いヘリウムガス等）で満たしている。そこでシンクロト
ロン放射光を放射する放射光ｇ（図では電子蓄積リング
４０及びビームライン４１ｂ）と転写装置５０との間に
は、放射軌道上に放射光源側の高真空域と転写装置ｉ！
５０側の雰囲気とを隔て且つ放射光の透過可能なベリリ
ウム薄板等の放射光透過薄膜２２が設けられている。

又、電子蓄積リング４０から放射されてきたシンクロト
ロン放射光は、電子の軌道面に垂直な方向への発散角が
小さいため、照射面が横長の偏平になってしまう。そこ
で第７図に示すように放射光反射ミラー等の放射光走査
袋［１０ａを放射光路上に設けて、放射光が前記転写装
置に至る前にこれを上下に走査し、照射面積を拡大する
等の工夫がなされている。それに伴って放射光を透過せ
しめる前記透過薄膜２２も正方形や円形等の面積の大き
なものが用いられ、放射光を上下に走査した場合でも該
放射光を前記転写装置５０内に透過できるようにしてい
る。

しかし、放射光源側と転写装置５０との間にはかなりの
圧力差があるため、このように薄膜２２の面積を拡大し
た場合には、ある程度厚みを増して強度を出さなければ
ならない゛。従ってシンクロトロン放射光を用いた露光
装置では放射光透過薄膜２２での放射光の減衰が大きく
なり、軟Ｘ線成分の透過率が低下するという問題があっ
た。。

本発明は以上のような問題に鑑み創案されたもので、シ
ンクロトロン放射光を用いる露光装置で実用的な生産能
力を得るため、放射光の透過薄膜をできるだけ薄くし、
それによって放射光の透過率を上げることができる露光
装置の構成を提供せんとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図ａは、本発明に係る放射光露光装置の構成の要部
の概略を示す説明図である。

この構成では、シンクロトロン放射光を放射する電子蓄
積リング及びビームライン等の放射光源（図示なし）と
、該放射光源と被露光板状物（図示なし）との間に配置
されたマスク（図示なし）上のパターンを前記放射光源
からのシンクロトロン放射光により被露光板状物（図示
なし）に転写する転写袋＠（図示なし）と、放射光源か
ら放射されるシンクロトロン放射光が転写装置に至る前
にこれを所定方向に走査する放射光反射ミラー等の放射
光走査装置１と、放射光源側の高真空域と転写装置側の
雰囲気とを隔て且つ前記放射光走査装置１で走査されて
進行してくるシンクロトロン放射光を転写装置内に透過
せしめる放射光透過薄膜２とが設けられている。

本発明は、以上のような構成を有する露光装置において
、前・記数射光走査装置１によるシンクロトロン放射光
の走査に同期して該走査方向に放射光透過薄膜２を移動
せしめることを基本的特徴としている。

又、第２発明は、以上の構成のほかに、第１図すに示す
ように、該薄膜２の転写装置側の面２ａに近接してガス
を高速に流すガス流層３を形成せしめたことを特徴とし
ている。

〔作用〕

放射光の走査に同期してその走査方向に放射光透過薄膜
２を移動せしめることにより、シンクロトロン放射光の
光路上に該透過薄膜２が常に動き、放射光がどの位置に
おいても透過できるようにしている。そのため、放射光
の走査による照射面積の拡大に対応させて上記放射光透
過薄膜２を大きくする必要がなくなり、該薄膜２の膜厚
を厚くする必要もなくなる。従って放射光透過薄膜２の
シンクロトロン放射光の吸収率を減らすことができ、波
長範囲が数人乃至数十人の軟Ｘ線成分の透過率が高めら
れることになる。

又、第２発明では、上記構成のほかに、前記薄膜２の転
写装置側の面２ａに近接して、高速ガス流層３を形成せ
しめることにより、ベルヌイの定理或いは所謂エアカー
テン作用で説明されるように、その面２ａにかかるガス
圧は転写装置内の雰囲気のガス圧より低くできる。この
ように放射光透過薄膜２に作用する力はガス流層３の形
成により弱められるため、薄膜２の強度を更に下げても
問題はなく、積極的に該薄膜２を薄くすることにより、
シンクロトロン放射光の透過率を一切高めることができ
る。

〔実施例〕

以下本発明の具体的実施例を添付図面に基づいて説明す
る。

第２図は、本発明の一実施例に係るシンクロトロン放射
光露光装置のうち、放射光源となる電子蓄積リングのビ
ームラインから転写装置の雰囲気制御チャンバ５１に至
る部分の断面図であり、便宜上上記各部の詳細及びその
他の構成は省略してその概略を示している。

前記ビームライン４１の途中には、ミラー収容チャンバ
４２が設けられ、そこに炭化ケイ素等を素材とする放射
光反射ミラー１１及びその回動機構（図示なし）を有す
る放射光走査装置ｌＯが収容されている。この放射光走
査装置１０は、ミラー１１の鏡面を水平軸１２を中心に
振動的に回転せしめることにより、電子蓄積リングから
放射されビームライン４１中を進行してくるシンクロト
ロン放射光をその鏡面で反射させ、その反射光を上下に
走査するものである。

又、ビームライン４１とチャンバ５１の間には、窓枠板
６０が挟持され、更にこの窓枠板６０の中心の窓枠開口
部６１には、放射光透過薄膜２０が取付けられている。

この薄膜２０は、シンクロトロン放射光の透過率の高い
ベリリウム膜で構成され、チャンバ５１側から前記開口
部６１を覆うような状態にして、且つ膜周縁部を開口部
６１周りの凹部６２にスペーサや嵌合材６３で圧着せし
めることにより、そこに取付けられている。

そして、前記放射光走査装置１１１０の放射光反射ミラ
ー１１の回転角度に合せて窓枠板６０を昇降せしめるこ
とにした。即ち、第３図に示すようなりランク機構を反
射ミラー１１と窓枠板６０の間に設け、該反射ミラー１
１を水平軸１２を中心に動かした時、その動きをリンク
材７０，７１．７２により窓枠板６０に伝え、反射光の
走査方向に放射光透過薄膜２０を移動せしめることがで
きるようにしている。従って、シンクロトロン放射光の
反射光路上に常に該薄膜２０が動き、反射光が透過でき
ることになる。

又、窓枠板６０の両面とビームライン４１の箱体端面及
びチャンバ５１の開口端面との間にはシール材６４．６
５が設けられており、窓枠板６０が上下に動く際にも気
密性が保てるようにしている。

以上の構成では、放射光の走査方向に放射光透過薄膜２
０を移動せしめ、該放射光を透過できるようにしている
ため、該放射光の走査によるその照射面積の拡大に対応
させて薄膜２０の大きさを拡大させる必要がない。従っ
て薄膜２０は横長偏平の長方形状の小面積のものを用い
れば足り、そのため、膜厚を厚くしてその強度を敢えて
高めるといった必要もなくなる。この結果。

使用波長域５人から４０人までの波長帯域におけるＸ線
透過分が高められることになる。

第４図は、第２発明の一実施例に係るシンクロトロン放
射光露光装置のうち、放射光源となる電子蓄積リングの
ビームライン４１ａと転写装置を包囲するチャンバ５１
ａとの間に設けられた放射光透過薄膜２１と、これを上
下に移動せしめる構成及び該放射光透過薄膜２１のチャ
ンバ５１ａ側の面に形成される高速ガス流層３０の構成
を示す断面図であり、その他の本発明の構成は便宜上省
略しである。

ビームライン＋１ａの途中には、前実施例と同様な放射
光反射ミラー及びその回動機構からなる放射光走査装置
（図示なし）が設けられており、電子蓄積リングから放
射されてくる照射面が横長偏平なシンクロトロン放射光
を上下に走査し、照射面積を拡大せしめている。

又、チャンバ５１ａ内は、シンクロトロン放射光の減衰
作用の小さいヘリウムガスで満たされると共に、前記放
射光透過薄膜２１を透過してきた放射光を用いて、マス
ク上のパターンを被露光板状物の表面（即ちウェハ上に
被覆されたレジスト）に転写せしめる転写装置が内蔵さ
れている。

本実施例では、上記のようなビームライン４１ａとチャ
ンバ５１ａが接合して形成される放射光光路の途中に、
該光路に対し垂直方向に昇降自在に貫通する断面楕円状
の筒状体８０が設けられている。又、該筒状体８０のビ
ームライン４１ａ側の面及びチャンバ５１ａ側の面に、
放射光の照射面形状に合せて横長偏平な切欠部８１，８
２が設けられ、そのうちビームライン４１ａ側の切欠部
８１にポリイミド膜からなる前記放射光透過薄膜２１が
貼着せしめられている。

前記筒状体８０は、その下側面に固定されたラック９０
と、これに噛み合うピニオン９１と、該ピニオン９１を
回動せしめる駆動装置（図示なし）によって、上下方向
に移動可能な状態になっている。この筒状体８０の移動
は、前記放射光走査装置の反射ミラーの回転角度を検知
し、それに応じて上記駆動装置の作動を制御するコント
ローラ（図示なし）によってなされる。従って筒状体８
０の一側面に設けられた放射光透過薄膜２１は、放射光
の走査に同期して昇降し４常に放射光の光路上に移動し
て該放射光を透過せしめることができるようにしている
。

又、筒状体８０内には下方向に向けてチャンバ５１ａ内
の雰囲気と同じヘリウムガスが高速に流され、放射光透
過薄膜２１のチャンバ５１ａ側の面に近接して高速ガス
流層３０が形成せしめられている。

尚、筒状体８０の前記切欠部８２は、薄膜２１を透過し
てくる放射光をチャンバ５１ａ側へ通すだけなので、そ
の切欠部８２の大きさは比較的小さい。

そのため、該筒状体８０内とチャンバ５１ａ相互間のガ
ス出入りは、筒状体８０内にチャンバ５１ａ内の雰囲気
と同じガスが高速に流されていることもあって最小限に
抑えられている。又、この筒状体８０の貫通・摺動する
部分を包囲するビームライン４１ａ及びチャンバ５１ａ
の環状摺動面４３，５２には、該筒状体８０の外周と接
触・摺動する○リング等のシール材８３．８４が設けら
れており、その間の気密性が保持されている。

以上の構成からなる本実施例では、放射光の走査に同期
してその走査方向に前記筒状体８０を昇降せしめること
により、放射光透過薄膜２１がシンクロトロン放射光の
走査光路上に動き、該放射光を常に転写装置側に透過せ
しめることが可能となる。そのため、前実施例と同様に
照射面積の拡大に対応させて薄膜２１の膜厚を厚くする
必要がなくなる。更に筒状体８０内にガスを高速に流し
、放射光透過９１１ｉ２１の側面に近接して高速ガス流
層３０を形成せしめたため５ｇ膜２１に加わるガス圧は
チャンバ５１ａ内のガス圧よりはるかに低くすることが
できる。従って本実施例では、逆に該薄膜２１を薄くし
てその強度を下げても影響がなく、前実施例の場合より
も更に軟Ｘ線成分の透過率を高めることができることに
なる。

尚、筒状体８０の断面形状を、第５図に示すように、切
欠部８１，８２の設けられる筒状体８０の両側面が平面
状に形成されていれば、そのうちの−の切欠部８１に取
付けられた放射光透過薄膜２１も平面状にすることがで
き、透過する放射光の強度分布をより均一化せしめるこ
とが可能となる。

〔発明の効果〕

以上詳述した本発明の構成によれば、シンクロトロン放
射光の走査に対応させて放射光透過薄膜をその走査方向
に移動せしめることにより、放射光の照射面積拡大に対
応させて該薄膜を厚くしその強度を高めなければならな
いといった必要がなくなるため、放射光透過薄膜の放射
光透過率が低下してしまうといった開運を生じることが
ない。又、第２発明によれば、放射光透過薄膜の側面に
近接して高速ガス流層を更に形成せしめたため、逆に該
薄膜の厚みを薄くすることができ、シンクロトロン放射
光の透過率を−Ｊｅ高めることが可能となる。従ってシ
ンクロトロン放射光の照射面積を拡大しながらも、該放
射光の軟Ｘ線成分を効果的に利用して超ＬＳＩ用のマス
クパターンをウェハのレジスト上に転写することができ
、半導体リソグラフィ工程の生産性向上に大きく役立つ
等、その実用的意義は極めて高い。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは本発明に係る放射光露光装置の構成の要部の
概略を示す説明図、同図すは第２発明装置の構成のうち
第１発明と同様な構成以外の構成の要部の概略を示す説
明図、第２図は本発明の一実施例に係る露光装置のうち
、ビームラインから転写装置のチャンバに至る部分の概
略を示す説明図、第３図は放射光反射ミラーの回転と窓
枠板の昇降とを同期せしめるクランク機構の概略図、第
４図は第２発明の実施例に係る露光装置のうち、ビーム
ラインから転写装置のチャンバに至る部分の概略を示す
説明図、第５図は本実施例における筒状体の好ましい断
面形状を示す断面図、第６図はシンクロトロン放射光を
用いた露光装置の一例を示す概略構成図、第７図は当該
露光装置に用いられる放射光透過率はの概略を示す説明
図である。 図中１．１０．１０ａは放射光走査装置、２，２０，２
１．２２は放射光透過薄膜、３，３０はガス流層、４０
は電子蓄積リング、４１．４１ａ、４１ｂはビームライ
ン、５０は転写装置、５１，５１ａ、５１ｂはチャンバ
、６０は窓枠板。 ７０．７１．７２はリンク材、８０は筒状体、８１．８
２は切欠部、９０はラック、９１はピニオンを各示す。 第１図 （ｂ） 第２図 第　　３　　図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）シンクロトロン放射光を放射する放射光源と、該
   放射光源と被露光板状物との間に配置されたマスク上の
   パターンを前記放射光源からのシンクロトロン放射光に
   より被露光板状物に転写する転写装置と、放射光源から
   放射されるシンクロトロン放射光が転写装置に至る前に
   これを所定方向に走査する放射光走査装置と、放射光源
   側の高真空域と転写装置側の雰囲気とを隔て且つ前記放
   射光走査装置で走査されて進行してくるシンクロトロン
   放射光を転写装置内に透過せしめる放射光透過薄膜とを
   有するシンクロトロン放射光露光装置において、前記放
   射光走査装置によるシンクロトロン放射光の走査に同期
   して該走査方向に放射光透過薄膜を移動せしめることを
   特徴とするシンクロトロン放射光露光装置。
2. （２）シンクロトロン放射光を放射する放射光源と、該
   放射光源と被露光板状物との間に配置されたマスク上の
   パターンを前記放射光源からのシンクロトロン放射光に
   より被露光板状物に転写する転写装置と、放射光源から
   放射されるシンクロトロン放射光が転写装置に至る前に
   これを所定方向に走査する放射光走査装置と、放射光源
   側の高真空域と転写装置側の雰囲気とを隔て且つ前記放
   射光走査装置で走査されて進行してくるシンクロトロン
   放射光を転写装置内に透過せしめる放射光透過薄膜とを
   有するシンクロトロン放射光露光装置において、前記放
   射光走査装置によるシンクロトロン放射光の走査に同期
   して該走査方向に放射光透過薄膜を移動せしめると共に
   、該放射光透過薄膜の転写装置側の面に近接してガスを
   高速に流すガス流層を形成せしめたことを特徴とするシ
   ンクロトロン放射光露光装置。