JPH0353200A - Ｘ線露光装置の製造方法 - 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］ 本発明はＸ線露光装置の製造方法、特に真空中に設けら
れ′たＸ線源から放射されたＸ線を大気中に取り出すた
めに設けられたＸ線透過窓の製造方法に関し、 基板上に塗布されたレジストへのＸ線照射量が均一とな
るＸ線透過窓の製造方法を提供することを目的とし、 該Ｘ線透過窓は、基板上に炭化シリコン層を形成する工
程と、該炭化シリコン層上に蒸着法によりベリリウムま
たは、ベリリウム合金を形戒する工程と、該基板をエッ
チングして該炭化シリコン層を露出させる工程を含むよ
うに製造する。

〔産業上の利用分野〕

本発明はＸ線露光装置の製造方法、特に真空中に設けら
れたＸ線源から放射されたＸ線を大気中に取り出すため
に設けられたＸ線透過窓の製造方法に関する。

近年、半導体装置に形成される素子及び配線パターンの
高密度化に伴い、半導体装置製造時に基板上に形戒する
レジストパターンの微細化が要求されている。

このためレジストを露光する際に、マスクによる光線の
回折が少ないリソグラフィ技術が求められ、波長の短い
Ｘ線、例えばＳＯＲ光等の高輝度のＸｖＡ源を用いたＸ
線リソグラフィ技術が用いられている。

従来、Ｘ線源より放射され、真空中を透過してきたＸ線
は、Ｘ線透過窓兼真空遮断膜として用いられているベリ
リウム膜（２５μｍ以上）を透過することで大気中に取
り出されていた。

しかしＸ線が大気中に直接取り出されると、大気中の酸
素が該Ｘ線と反応を起こしてオゾンを発生してしまい、
このオゾンとべリリウムが更に反応を起こしてベリリウ
ム膜が損傷してしまうため、この現象を防ぐ必要がある
。

〔従来技術］ 第３図は上記問題点を解決するために改良された、従来
のＸ線露光装置を示す説明図である。

図中５は基板であり、この基板５表面にはレジストが塗
布されている。６は該基板５を保持するステージ、７は
マスクであって、該基板５上に塗布されたレジストにパ
ターンを転写させるものである．９はＸ線ビームであり
、８はビームラインであって、この中を該Ｘ線ビーム９
が通過して該Ｘ線ビーム９は大気中へ放射される。１０
は反射用ミラーであり、Ｘ線源（図示せず）より放射さ
れた該Ｘ線ビーム９を前記マスク７に向けて反射させ、
且つＸ線ビーム９の短波長領域は該ミラー１０を透過す
ることから該Ｘ線ビーム９の短波長領域を除去する役割
を持つ。１１はベリリウム窓で、Ｘ線ビーム９の長波長
領域を除去して透過させるＸ線透過窓である。また該ベ
リリウム窓ｌ１よりＸ線源側は真空状態となっている。

これはＸ線ビーム９が空気中を通過した場合、該Ｘ線ビ
ーム９は空気中の分子に吸収、或いは反射され、減衰し
てしまうためである。１２は樹脂膜であり、該ベリリウ
ム窓１ｌとの間に充填されたヘリウムガスを封止する。

上記構威のＸ線露光装置において、Ｘ線源（図示せず）
から放射されたχ線ビーム９は、反射用ミラー１０でそ
の短波長領域が、ベリリウム窓９でその長波長領域が除
去されたのち、樹脂膜ｌ２を透過して大気中に取り出さ
れる。そしてこの大気中に取り出されたＸ線ビーム９は
、マスク７上に選択的に形威されたＸ線吸収体からなる
パターンに照射され、該パターンを基板５表面に形戒さ
れたレジスト（図示せず）に転写する。

この従来のＸ線透過装置においては、ベリリウム窓１１
と樹脂膜ｌ２との間にヘリウムガスヲ充填することで該
ベリリウム窓１ｌが外気に直接触れないようにし、該ベ
リリウム窓１１がＸ線によって発生したオゾンによって
損傷しないようにしていた。

：こでヘリウムガスを閉じ込めるために用いられている
樹脂膜１２は、Ｘ線が透過する際に該Ｘ線の減衰が少な
いものを用いているが、該樹脂膜１２はＸ線が透過する
度にクランクが入るなど該Ｘ線によって劣化していくた
めに頻繁に交換しなければならなかった。

この問題の対策として特開昭５７　−　１７０５２９号
公報に記載されているようなＸ線露光装置が提案されて
いる． 本装置は、従来のべリリウム窓１１及び樹脂膜１２の２
枚の膜の代わりに、以下のような１枚のＸ線透過窓を用
いている。即ち該Ｘ線透過窓は、厚さ２５〔μｍ〕、直
径２　（ｃｍ）のべリリウム箔上に、厚さ〔１μｍ〕の
炭化シリコン層をＣＶＤ法によって付着させることによ
りベリリウム箔と炭化シリコン層の二重構造を形威した
ものである．そしてこのＸ線透過窓は、このＸ線露光装
置において、内部を真空としたビームライン８の末端に
ベリリウム箔がＸ線源側となるように取り付けたもので
ある。

このＸ線透過窓をＸ線が透過することにより、大気中に
そのＸ線が取り出されてオゾンが発生しても、炭化シリ
コン層がオゾンからベリリウム箔を保護するために該ベ
リリウム箔の損傷はなくなる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしこのＸ線透過窓の製造工程において、ベリリウム
箔は従来圧延によって製作していたために、該ベリリウ
ム箔の厚みには必然的に分布が生じてしまっていた。

すなわち上記の製造方法によって製作されたＸ線透過窓
は、該Ｘ線透過窓をＸ線が透過したときにその断面で、
ベリリウム箔の厚い部分はＸ線の透過量が少なく、他方
薄い部分はＸ線の透過量が多くなる。したがってＸ線透
過窓を透過したＸ線は、ベリリウム箔の厚さに応じた強
度分布を持ってしまっていた。このため基板上に塗布さ
れたレジストへのＸ線照射量にも分布が生じてしまうこ
とから、該レジストの露光状態が不均一となってしまっ
ていた。

ところで基板上に塗布されたレジストの感光を完全なも
のとするためには一定量以上のＸ線照射量が必要である
。ところが照射されるＸ線の強度に分布が生じてしまっ
ている場合、基板上でＸ線照射量の少ない場所に合わせ
て露光条件を設定すれば、同基板上でＸ線照射量の多い
場所ではオーバー露光となる。このようにＸ線透過窓に
おけるＸ線透過量のばらつきは、基板のパターン精度に
大きな影響を与えてしまうという問題があった。

本発明はベリリウム膜と炭化シリコン層との二重構造を
有するＸ線透過窓において、基板上に塗布されたレジス
トへのＸ線照射量が均一となるＸ線透過窓の製造方法を
提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この目的は、真空中に設けられたＸ線源から放射された
Ｘ線を大気中に取り出すために設けられたＸ線透過窓を
有するＸ線露光装置の製造方法において、該Ｘ線透過窓
はシリコン基板上に炭化シリコン層を形戒する工程と、
該炭化シリコン層上に、蒸着法によりベリリウムまたは
、ベリリウム合金を形成する工程と、該基板をエッチン
グして該炭化シリコン層を露出させる工程を経て製造す
ることで達威される。

〔作用〕

本発明ではシリコン基板上に形威した炭化シリコン層上
に、蒸着法によりベリリウムまたは、ベリリウム合金を
形戒しているために、ベリリウム膜の膜厚分布は従来行
っていた圧延によるものよりもはるかに均一となる。

このため本発明に基いて製造したＸ線透過窓を透過した
Ｘ線の透過量は均一であり、従って基板上に塗布された
レジストの露光状態も均一となる．〔実施例〕 （ａ）一実施例の説明 第２図は本発明の一実施例におけるＸ線透過窓の製造工
程を示す説明図であり、図中ｌはシリコン基板、２は炭
化シリコン層、３はベリリウム膜である。４はフランジ
であって、このＸ線透過窓をＸ線露光装置のビームライ
ン８の末端に取り付けるための接続部である。

本実施例におけるＸ線透過窓の製造方法は次の通りであ
る。

（Ｉ）例えば５００〜１０００　（　ｕ　ｍ　）程度の
厚さを持ったシリコン基板１を用意する。

（ＩＩ）同基板１上にエビタキシャル戒長法（雰囲気ガ
ス：　　ＳｉｌｌＣｌ＋　、Ｃ：ｌＨｌｌ，　１１２、
圧力：　３．　５　ｔｏｒｒ，温度：　１０００”Ｃ　
）により炭化シリコン層２を２〜３〔μｍ〕程度形戒す
る。

（Ｉ［Ｉ）炭化シリコン層２上に、蒸着法によってベリ
リウム膜３を１５〜２５〔μｍ〕程度形威する。

（ＩＶ）本Ｘ線透過窓をＸ線露光装置のビームライン８
末端に取り付けるための、セラＧ　ツク、ステンレス等
でできた、リング形状を有するフランジ４をベリリウム
膜３の外周に沿って接着する。

（Ｖ）シリコン基板１を、Ｘ線が透過する窓を得るため
にエッチングにより選択的に剥離し、炭化シリコンＮ２
を露出させる。

次に、第１図は本発明に基いて製造したＸ線露光装置を
示す断面図であり、第３図と同一のものは同一の符号で
示してある。

本図においてビームライン８の末端、点線で囲まれた領
域が、本発明に基いて製造したＸ線透過窓の適用部分で
あり、フランジ４をビームライン８の末端に接合するこ
とで取り付けてあるものである。尚、ビームライン８の
内部は１０−”　（ｔｏｒｒ）程度の真空状態である。

本装置において、ＳＯＲ光等のＸ線源により放射された
Ｘ線は反射用ミラー１０によって反射され、同時にＸ線
の短波長領域が除去されてＸ線透過窓に向かう。この短
波長領域を除去せずに基板５上のレジストを露光させる
と、該短波長領域は基板５より電子を放出させて該基板
５上に塗布されたレジストを再露光させる原因となるの
である．次にＸ線透過窓において、Ｘ線はベリリウム膜
３を通過することでマスク７での回折の原因となる長波
長領域を除去し、大気中に放射される。この際、ベリリ
ウム膜３はその膜厚分布が従来に比べて大幅に均一化し
ているために、ベリリウム膜３を透過するＸ線の透過量
はベリリウム膜３の面内でほぼ均一となる。さらに大気
中に放射されたＸ線はオゾンを発生させるが、ベリリウ
ム膜３上に形戒された炭化シリコン層２が該ベリリウム
膜３の保護膜となるために、オゾンとべリリウム膜３の
反応は生じずＸ線透過窓の劣化は起こらない。

この後大気中に放射されたＸ線は、炭化シリコン等のＸ
線を透過する膜上に選択的に形威された、例えばタンタ
ル、金、タングステン等のＸ線吸収体を有するマスク７
のうち、Ｘ線吸収体が形威されていない部分を通過した
ものだけがステージ６上に保持された基板５に到達し、
該基板５上に塗布されたレジストを感光させるのである
。

次に本発明に基づくＸ線透過窓を実際に用いて、Ｘ線露
光をしたときの結果を従来の方法を用いた時と比較しな
がら示す。

露光基板５に塗布したレジストは、Ｐ　ＭＭＡ（　ｐｏ
ｌｙｍｅｔｈｙｌ　ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）であり
、マスクは厚さ２〔μｍ〕の窒化シリコンで、レジスト
の露光状態を測定するためにＸ線吸収体は形成していな
い。また露光量は、ＰＭＭＡの抜け限界よりもやや低め
に設定した。

まずベリリウム膜の膜厚分布であるが、従来の圧延によ
るものだと表裏共に５〔μｍ〕程度の凹，凸が測定され
たのに対し、蒸着で形威したべリリウム膜は大部分で２
〔μｍ〕以下となった。

次に問題の基板上に塗布されたＰＭＭＡの露光状態であ
るが、従来の方法で製造したＸ線透過窓を用いた場合、
現像後のＰＭＭＡには最高で０．７〔μｍ〕の凹凸が測
定されたのに対して、本方法に基づくＸ線透過窓を用い
た場合はＰＭＭＡの凹凸は０．２〔μｍ］程度と大幅に
小さくなっており、本発明を用いた方が従来よりも良好
な結果が得られることがわかる。

（ｂ）他の実施例の説明 上述の実施例では窓としてベリリウム膜を用いているが
、ベリリウム合金であってもよい。

また、手順としてベリリウム膜蒸着後にフランジ４を接
着し、その後にシリコン基板１をエッチングしているが
、シリコン基板１をエッチング後にフランジ４を接着し
てもよい。

或いはシリコン基板ｌは部分エッチングでなくともよく
、全て剥離してしまってもよい。

以上本発明を実施例により説明したが、本発明は本発明
の主旨に従い種々の変形が可能であり、本発明からこれ
らを排除するものではない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によればベリリウム膜と炭
化シリコン層の二重構造を有するＸ線露光装置のＸ線透
過窓の製造方法において、膜厚分布の均一なベリリウム
膜を形戒することができるという効果を奏する。

このためｘｌ透過量が均一なＸ線透過窓を得ることがで
き、基板上に塗布されたレジストへの露光量をより均一
化することができることから、より微細なパターンを精
度よくレジストに転写することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づいて製造したＸ線露光装置を示す
断面図、 第２図は本発明の一実施例によるＸ線透過窓の製造工程
を示す説明図、 第３図は従来のＸ線露光装置を示す説明図である． 図中、ｌ・・・シリコン基板 ２・・・炭化シリコン層 ３・・・ベリリウム膜 ４・・・フランジ ５・・・基板 ６・・・ステージ ７・・・マスク ８・・・ビームライン ９・・・Ｘ線ビーム １０・・・反射用ミラー １１・・・ベリリウム窓 １２・・・樹脂膜 １．５１基板 （Ｉ） ：ｌ．　Ｓ．Ｃ４ モヨ已云ヨ玉ヨｌ１、 （Ｉ） （ＬＶＪ （■ 纂 ２ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 真空中に設けられたＸ線源から放射されたＸ線を、大気
   中に取り出すために設けられたＸ線透過窓を有するＸ線
   露光装置の製造方法において、該Ｘ線透過窓は、基板（
   １）上に炭化シリコン層（２）を形成する工程と、 該炭化シリコン層（２）上に蒸着法によりベリリウムま
   たは、ベリリウム合金（３）を形成する工程と、 該基板（１）をエッチングして該炭化シリコン層（２）
   を露出させる工程を含むことを特徴とするＸ線露光装置
   の製造方法。