JPH0346319A - Ｘ線による露光方法 - 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〕 半導体ウェハ等に所定のパターンを形成するＸ線リソグ
ラフィにおいて、特にＳＯＲ光を用いて露光する場合の
方法に関し、 隔壁を用いることなくウェハと露光マスクとの間に不活
性ガスを導入することによって、Ｘ線の減衰とレジスト
の劣化を防止すると同時に、ウェハの着脱と露光マスク
の交換を容易に行うことを可能とし、よって信頼性と生
産性の高いＸ線による露光方法を確立することを目的と
し、表面方向が縦向きとなるように固定したウェハに、
ＳＯＲ光を用いてＸ線リソグラフィを行う際に、 ウェハと露光マスクとの間隙に不活性ガスを導入する吐
出手段を、該不活性ガスの比重が空気より小さい場合は
前記間隙の下部に設け、該不活性ガスの比重が空気より
大きい場合は前記間隙の上部に設け、 吐出手段から不活性ガスを吐出しながら露光するよう構
成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、半導体ウェハ等に所定のパターンを形成する
Ｘ線リソグラフィにおいて、特にＳＯＲ光を用いて露光
する場合の方法に関する。

〔従来の技術〕

集積回路（ＩＣ）の高密度配線化にともない、その加エ
バターン幅もサブミクロンからクォーターミクロンの領
域に入りつつある。

この加工精度の要求に応えるため、リソグラフィ技術に
おいてもＸ線によるリソグラフィを用いている。

（１）Ｘ線露光装置の概要 第４図は、Ｘ線露光装置の概要を説明する図である。

本Ｘ線露光装置は、ターゲット７から放射するＸ線４ａ
によって、露光マスク３ａのパターンをウェハ２へ露光
するものである。

ターゲット７から放射するＸ線４ａは、該ターゲット７
に電子線６を照射し励起することによって発生する。そ
のため、ターゲット７を置く雰囲気は真空中である。

他方、ウェハ２はステージ１ａに固定し、該ウェハ２と
露光マスク３ａとは１１ｅ（ヘリウム）の雰囲気中に置
く。

露光マスク３ａとウェハ２をＨｅ雰囲気中に置く理由は
、第１にＸ線の減衰を防止するためであり、第２にＸ線
を空気中に放射した場合に生じるオゾンが該ウェハ２に
塗布したＸ線用レジストと化学反応を生じ、該レジスト
を劣化させるため、該劣化を防止するためである。また
、Ｉｔｓ以外の不活性ガスであっても良好な結果を得る
ことができる。

そのため、ターゲット７とウェハ２および露光マスク３
ａとは隔離したチャンバー内に設け、該ターゲット７か
ら放射するＸ線をＢｅ　（ベリリウム）の窓５ａを通し
て露光マスク３ａおよびウェハ２へ１１６射している。

また、Ｂｅの窓５ａは、ターゲット７から放射するＸ線
の長波長成分を除去する作用を有している。

他方、電子線励起のＸ線源は、その励起方法の上で点光
源である。

しかし、Ｘ線源は完全な点光源ではなく有限の大きさを
有しており、そのためプロキシミティ露光を行う場合に
、半影効果や幾何学的露光歪を生じる問題を有している
。

そこで、加工精度をさらに向上するためにＳＯＲ光によ
る露光を行っており、また、さらに生産性の向上を図る
ためステップアンドリピート方式で露光を行っている。

本発明は、このＳＯＲ光源によってＸ線露光を行う際の
方法に関するものである。

（２）ＳＯＲ光源によるＸ線露光装置の概要第５図は、
ＳＯＲ光源によるＸ線露光装置の概要を説明する図であ
る。

本装置は、ＳＯＲ光源から放射するＸ線ビーム４ｂによ
って、露光マスク３ｂのパターンをウェハ２へ露光する
。

ＳＯＲ光は、前記（１）の電子線励起によるＸ線強度よ
りも強力であり、平行性に優れ、Ｘ線源と露光マスク３
ｂとの間隔を大きくとることができ、半影効果、露光パ
ターンのズレを大幅に低減できる。

そのため、ＳＯＲ光によるＸ線露光とステップアンドリ
ピート方式とを組み合わせて露光を行うことにより、極
めて加工精度が高く生産性の高い露光装置を実現するこ
とができる。

他方、シンクロトロン加速器の形状と設置状態、および
Ｘ線が電子の軌道面と平行して発生することから、Ｘ線
ビーム４ｂの進行方向は横方向となるのが一般的であり
、したがって、ウェハ２の固定方向も必然的に縦向きと
なる。

同図において、ステージ駆動装置８ａは、ステージ１ｂ
およびウェハ２を図上縦方向の所定露光位置に移動駆動
するためのものであり、光学アライメント装置１０は、
該ウェハ２の位置を露光マスク３ｂに対して所定位置に
合わせるための装置である。

他方、ＳＯＲ光源からのＸ線ビームは、ＳｉＣ等のミラ
ー９により反射し短波長成分を除去し、Ｂｅ窓５ｂで長
波長成分を除去する。すなわち、不要な波長成分のＸ線
を除去してから露光を行っている。

また、ミラー９を置く雰囲気は加速器と同様の真空中で
あり、Ｂｅ窓５ｂと露光マスク３ｂとの間の雰囲気は、
Ｘ線の減衰の小さいＨｅである。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、前記第５図に説明するステップアンドリピート
方式のＳＯＲ光によるＸ線露光装置においては、ウェハ
２がステージ駆動装置８ａによって移動することから、
該ウェハ２および露光マスク３ｂが同図に示すように空
気中に露出している問題を有している。

すなわち、この状態においては、ウェハ２と露光マスク
３ｂとの間においてＸ線が減衰するばかりか、オゾンの
発生によってレジストの劣化を生じるのである。

他方、ウェハ２と露光マスク３ｂとの間にＨｅ雰囲気を
形成する技術として、たとえば特開昭５８−２６８２５
号公報、特開昭５７〜６９７３８号公報を挙げることが
できる。

しかし、これらの方法はいずれも位置合わせのためのス
テージ駆動装置を含む試料室全体、もしくは露光マスク
とＸ線取り出し窓の間にｌｉｅガスを充満させるための
容器を必要としている。

すなわちこの方法は、第４図に説明したような点光源を
を用いて一括露光を行う場合には有効であるが、ＳＯＲ
光をＸ線光源として使用し、ステップアンドリピート方
式で露光を行う場合においては、ステージ駆動装置８８
等の全体をＪｌｅ雰囲気中に置く必要があり、したがっ
てそのための容器（隔壁）も巨大なものとなるばかりか
、ウェハ２の着脱や露光マスク３ｂの交換の際に空気が
侵入し、該侵入空気をＨｅで置換するのに長い時間を必
要とし、作業性および露光における生産性が著しく低下
するという問題を有する。

本発明の技術的課題は、ＳＯＲ光をＸ線光源として使用
し、ステップアンドリピート方式で露光を行う場合にお
ける以上のような問題を解消し、隔壁を用いることなく
ウェハと露光マスクとの間に不活性ガスを導入すること
によって、Ｘ線の減衰とレジストの劣化を防止すると同
時に、ウェハの着脱と露光マスクの交換を容易に行うこ
とを可能とし、よって信頼性と生産性の高いＸ線による
露光方法を確立することにある。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は、本発明の基本原理を説明する図で、（ａ）は
不活性ガスの比重が空気よりも小さい場合を説明する側
面図、（ｂ）は不活性ガスの比重が空気よりも大きい場
合を説明する側面図、である。

本発明は、ウェハ２と露光マスク３ｂとの間隙１９ａに
導入する不活性ガスの、空気に対する比重の違いに着目
したものである。

すなわち、表面方向が縦向きとなるように固定したウェ
ハに、Ｓ　ＯＲ（ｓｙｎｃｈｒｏｔｒｏｎ　ｒａｄｉａ
ｔｉｏｎ）光を用いてＸ線リソグラフィを行う際に、ウ
ェハ２と露光マスク３ｂとの間隙１９ａに不活性ガス１
３を導入する吐出手段１２を、該不活性ガス１３の比重
が空気より小さい場合は前記間隙１９ａの下部に設け、
該不活性ガス１３の比重が空気より大きい場合は前記間
隙１９ａの上部に設け、吐出手段１２から不活性ガス１
３を吐出しながら露光する方法である。

この場合、ステージ１ｂおよびウェハ２、露光マスク３
ｂを隔壁で覆う必要はなく、空気中でよい。

ただし、人体への影響が無く、爆発などの危険性の無い
ガスを用いる必要がある。

〔作用〕

本発明は、吐出手段１２から吐出した不活性ガス１３が
、空気との比重の違いにより上昇あるいは下降すること
を利用している。

■不活性ガスの比重が空気より小さい場合第１図（ａ）
に示すように、不活性ガス１３の吐出手段１２がウェハ
２と露光マスク３ｂとの間隙１９ａ下部に在る。

したがって、吐出手段１２から吐出した不活性ガス１３
は、ウェハ２と露光マスク３ｂとの間隙１９ａ　ヲ通っ
て上昇し、該間隙１９ａの空気を該不活性ガス１３で置
換することができる。

■不活性ガスの比重が空気より大きい場合第１図（ｂ）
に示すように、不活性ガス１３の吐出手段１２がウェハ
２と露光マスク３ｂとの間隙１９ａ上部に在る。

したがって、吐出手段１２から吐出した不活性ガス１３
は、ウェハ２と露光マスク３ｂとの間隙１９ａを通って
下降し、該間隙１９ａの空気を該不活性ガス１３で置換
することができる。

その結果、隔壁の無い空気中であるにもかかわらず、前
記間隙におけるＸ線ビーム４ｂの減衰を防止できると同
時に、オゾンの発生が無くなりレジストの劣化を防止す
ることができる。

〔実施例〕

（１）実施例−１ 第２図は、実施例−１を説明する図で、ステージおよび
ステージ駆動装置、露光マスク等を側面から見た図であ
る。尚、Ｘ線ビーム導入部は断面図で示しである。

本実施例は、不活性ガスにＨｅを使用し、該Ｈｅの吐出
ノズル１２ａをウェハ２と露光マスク３ｂとの間隙１９
ｂ直下に設けたものである。

したがって、注入口１４からＨｅを送出することにより
、空気より比重の小さいＨｅガスがウェハ２と露光マス
ク３ｂとの間隙１９ｂを上昇し、該間隙１９ｂの空気を
Ｈｅで置換することができる。また、この場合ｌｅｅガ
スの供給量は１〜２ｆ／ｍｉｎ程度で良い。

ちなみに本実施例の場合、ウェハ２と露光マスク３ｂと
の間隙１９ｂは２０〜４０μｍ程度である。

また、ウェハ２はステージｌｃに真空吸着して固定し、
露光マスク３ｂはチャック１５ａに真空吸着して固定し
ている。

他方、ステージ１ｃはＸ−Ｙ駆動装置等で構成したステ
ージ駆動装置８ｂによって所定位置に駆動し、ステップ
アンドリピート方式でウェハ２を順次露光する。勿論、
ウェハ２にはＸ線用のレジスト剤を塗布しである。

（２）実施例−２ 第３図は、実施例−２を説明する図で、（ａ）はマスク
チャックの正面図、（ｂ）は露光マスクの正面図、（ｃ
）は（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。

本実施例は、マスクチャック１５ｂに不活性ガスの吐出
口１６を設け、該チャック１５ｂに取り付は固定する露
光マスク３ｂのマスク支持枠１８に、前記不活性ガスの
吐出用開口１７を設けたものである。

他方、マスクチャック１５ｂに設けた不活性ガスの吐出
口１６は、図に示されない該マスクチャック１５ｂ内の
ガス導入通気口で連結し、該通気口を介して不活性ガス
を供給する。

本実施例の場合、不活性ガスを露光マスク直下あるいは
直上から吐出することができるので、良好な置換を行う
ことができる。

（３）実施例−３ 前記実施例−２の場合、マスクチャックあるいは露光マ
スク側に、不活性ガスの吐出手段を設けたが、ウェハを
固定するステージの下部あるいは上部に、不活性ガスの
吐出手段を設けても良好な結果を得ることができる。

また、マスク側およびウェハステージ側の両方に、不活
性ガスの吐出手段を設けるならば、更に良好な置換を行
うことができる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明のＸ線による露光方法によれば、隔
壁を用いることなくウェハと露光マスクとの間隙の空気
を、不活性ガスで置換することができる。

したがって、前記間隙間におけるＸ線の減衰を防止する
ことができると同時に、該間隙におけるオゾンの発生が
無くなり、レジストのオゾンによる劣化を解消すること
ができる。

また、ステップアンドリピート方式で露光を行う際に大
型化するウェハステージおよびステージ駆動装置等を、
隔壁内に入れる必要が無く、ウェハの着脱と露光マスク
の交換を容易に行うことが可能となる。

その結果、信頼性に優れ生産性の高いＸ線露光装置を実
現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の基本原理を説明する図で、（ａ）は
不活性ガスの比重が空気よりも小さい場合を説明する側
面図、（ｂ）は不活性ガスの比重が空気よりも大きい場
合を説明する側面図、第２図は、実施例−１を説明する
図で、ステージおよびステージ駆動装置、露光マスク等
を側面から見た図、 第３図は、実施例−２を説明する図で、（ａ）はマスク
チャックの正面図、（ｂ）は露光マスクの正面図、（ｃ
）は（ｂ）のＡ−Ａ断面図、第４図は、Ｘ線露光装置の
概要を説明する図、第５図は、ＳＯＲ光源によるＸ線露
光装置の概要を説明する図、である。 図において、Ｉａ、　ｌｂ、　ｔｃはステージ、２はウ
ェハ、３ａ、３ｂは露光マスク、４ａはＸ線、４ｂはＸ
線ビーム、５ａ、５ｂはＢｅ窓、６は電子線、７はター
ゲット、８ａ。 ８ｂはステージ駆動装置、９はミラー、１０は光学アラ
イメント装置、１１はアライメント部、１２は吐出手段
、１２ａは吐出ノズル、１３は不活性ガス、１４は注入
口、１５ａ、　１５ｂはチャック、１６は吐出口、１７
は吐出用開口、１８はマスク支持枠、１９ａ、　１９ｂ
はウェハと露光マスクの間隙、をそれぞれ示している。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 表面方向が縦向きとなるように固定したウェハに、ＳＯ
   Ｒ（ｓｙｎｃｈｒｏｔｒｏｎ　ｒａｄｉａｔｉｏｎ）光
   を用いてＸ線リソグラフィを行う際に、 ウェハ（２）と露光マスク（３ｂ）との間隙（１９ａ）
   に不活性ガス（１３）を導入する吐出手段（１２）を、
   該不活性ガス（１３）の比重が空気より小さい場合は前
   記間隙（１９ａ）の下部に設け、該不活性ガス（１３）
   の比重が空気より大きい場合は前記間隙（１９ａ）の上
   部に設け、 吐出手段（１２）から不活性ガス（１３）を吐出しなが
   ら露光すること、 を特徴とするＸ線による露光方法。