JPH0417321A

JPH0417321A - Ｘ線露光装置

Info

Publication number: JPH0417321A
Application number: JP2119974A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Sumiya; 住谷　充夫
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-05-11
Filing date: 1990-05-11
Publication date: 1992-01-22

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、シンクロトロン放射光（以下、ＳＯＲと略称
する。）を利用するＸ線露光装置に関する。

（従来の技術）一般に、ＳＯＲは、■強度が非常に強い、■平行性が非
常によい（〜ｌ　ｍｒａｄ）　、■連続スペクトルであ
る。などの特徴をもっている。このｓ。

Ｒを電子デバイスの微細パターンの形成すなわちＸ線リ
ソグラフィーに応用すると、■の特徴から照射時間の飛
躍的な短縮が可能となり、■の特徴から“ぼけ”や“幾
何学的歪”を無視できる程度にでき、■の特徴から任意
の波長域を選べることになり、マスク基板の自由度も増
す、ことにより、Ｘ線リソグラフィーに最適のＸ＃！源
となる。

ところで、ＳＯＲで可能な露光範囲は、ビームの開き角
が電子軌道面に垂直な方向に１　ｍｚｄと小さいため、
光源がら］Ｄｍ離れた地点では縦１０ｍｍと小さい。そ
こで、露光範囲を拡大するために、〈１〉反射鏡の振動
、〈２〉電子軌道の揺動、〈３〉マスクとウェハの機械
的操作、などの方法が試みられている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、方法く１〉は、斜入射反射鏡を主反射角
を中心に振動させる方法であるので、ＳＯＲリングや他
のビームラインに影響を及ぼさずに行える利点があるが
、反射率が数１０％で強度の損失があること、表面の汚
染や加工精度により反射率が変化することなどが欠点で
ある。さらに、斜入射反射鏡は、超高真空容器中に一体
的に格納されている。そして、振動のための駆動装置お
よび冷却装置も超高真空容器中に設けられていることに
より、内部容積が大きくなる、ガス放出が多くなり、超
高真空を得ることが困難になる、冷却がしにくい、など
の欠点をもっている。一方、方法〈２〉は、蓄積電子の
軌道を時間的に振動する横方向磁場により、上下に振動
させると、電子軌道の振り角に対応して放射光を振らせ
ることを利用するもので、振り幅や速度の制御が容易で
、かつ、自由度が大きく、強度の損失もない点か長所で
ある。しかし、その半面、ＳＯＲリングの電子軌道全体
が変動することになるので、全てのビームラインで所要
の振り幅を得るには、ラティス構成の最適化や、対応す
るビーム揺動の位相に応じてビームラインの長さを変え
る必要がある難点をもっている。また、ＳＯＲリングが
大型化してしまう欠点があり、小形化との両立性が問題
である。

最後に、方法〈３〉は、マスクとウェハを、ファインア
ライメント後、定盤にクランプし、全体を上下に走査す
る方式である。この方法は、Ｘ線束の損失がなく、蓄積
リングやビームラインに変更を加える必要がない点が長
所である。しかし、機構が複雑になること、走査に伴う
振動の影響、露光中の位置合わせ制御が困難である欠点
をもっている。

本発明は、上記事情を勘案してなされたもので、上記問
題を解決することのできるＸ線露光装置を提供すること
を目的とする。

［発明の構成コ（課題を解決するための手段と作用）本発明のＸ線露光装置は、振動手段により平面ミラーが
取付けられたミラー取付筒を等速にて振動させるように
し、トロイダルミラーにて反射した平行なＳＯＲを平面
ミラーに入射させるようにしたので、次のような格別の
効果を奏する。すなわち、■ＳＯＲか平行になっている
ので、“ボケ”がなくなる。■ＳＯＲは、平面ミラーに
同一角度で入射するので、平面ミラーにおける反射率の
ばらつきがなくなり、露光の均一化に寄与する。

■振動手段により平面ミラーを直線駆動しているので、
等速振動が可能となり、露光の均一化に寄与する。

また、本発明のＸ線露光装置は、ＳｏＲを複数の揺動駆
動される平面ミラーにより多段に反射させるようにして
いるので、ＳＯＲの反射率を損なうことなく、所望の面
積を効率よく露光することができる。

さらにまた、本発明のＸ線露光装置は、ビームライン案
内筒の一部に設けられたミラー取付筒が、ベロー部を介
して、可動に設けられているので、振動手段を外部に設
けることができる。したがって、ビームライン案内筒の
内部容積が小さくてすむ。その結果、ガス放出が少なく
なり、超高真空（１０−ｏ〜１Ｏ−１０Ｔｏｕ＋）　ヲ
容易１：得６　コトカテきるようになるとともに、ビー
ムライン案内筒の冷却を確実かつ容易に行うことかでき
る。

（実施例）以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳述する。

第１図は、この実施例のＸ線露光装置を示している。こ
のＸ線露光装置は、Ｓ　ＯＲ（１）を放射する光源（２
）と、この光源（２）からのＳ　ＯＲ（］）を入射して
平行な光に変換するトロイダルミラー（３）と、このト
ロイダルミラー（３）にて反射した平行なＳ　ＯＲ（４
）を入射して正反射する平面ミラー（５）と、この平面
ミラー（５）をＳ　ＯＲ（４）の光軸に平行な方向（矢
印（Ａ１方向）に等速にて振動させる振動手段（６）と
、上記平面ミラー（５）にて反射したＳ　ＯＲ（７）を
入射する位置にてＸ線マスク（８）及びウェーハ（９）
を位置決め自在に保持するステッパ（１０）　　と、ト
ロイダルミラー（３）と平面ミラー（５）を超高真空に
て格納するビームライン案内筒（１１）とからなってい
る。しかして、光源（２）は、例えばリソグラフィー用
の超伝導蓄積リングである。この超伝導蓄積リング内は
、超高真空（１Ｏ−ｏＴｏｕｔ）に維持されている。そ
して、ビームライン案内筒（１１）の一端部は、光源（
２）に接続され、他端部は、Ｓ　ＯＲ（７）を取出すた
めのＢｅ（ベリリウム）窓（１２）が取付けられている
。このビームライン案内筒（１１）中も超高真空（１０
−９Ｔ。

＋＋）に維持されている。そして、ビームライン案内筒
（１１）の内壁には、第２図及び第３図に示すように、
トロイダルミラー（３）及び平面ミラー（５）が取付け
られている。すなわち、ビームライン案内筒（ＩＩ）の
トロイダルミラー（３）及び平面ミラー（４）が取付け
られている部分は、円筒状のミラー取付筒（１３）とな
っている。このミラー取付筒（１３）の両端部には、フ
ランジ（＋４）、　（１４）が設けられている。このミ
ラー取付筒（１３）の中央部には、このミラー取付筒（
１３）を冷却するための冷却孔（１５）が設けられてい
る。また、ビームライン案内筒（１１）の光源（２）側
の一端部には、′この光源（２）からのＳ　ＯＲ（１）
を開閉するシャッタ（１６）が設けられている。さらに
、このミラー取付筒（１３）の両端部は、伸縮自在なベ
ロー部（１７）、　（＋７）を介してビームライン案内
筒（１１）の本体部に連結されている。これらベロー部
（＋７）、　（＋７＋　は、ビームライン案内筒（１）
の本体部の端部に設けられたフランジ（１８）・・・及
びミラー取付筒（１３）のフランジ（１４）・・・に気
密に接続されている。さらに、振動手段（６）は、サー
ボモータとカム機構の組合わせからなるもので、平面ミ
ラー（５）が取付けられたミラー取付筒（１３）の外部
に連設され、上記平面ミラー（５）を、５ＯＲ（４）の
光軸に平行な方向に振動させるように設けられている。

つぎに、上記構成のＸ線露光装置の作動について述べる
。

まず、振動手段（６）により平面ミラー（５）が取付け
られたミラー取付筒（１３）を矢印（＾）方向に振動さ
せる。つぎに、ビームライン案内筒（１１）のシャッタ
（１６）を開き、光源（２）からのＳ　ＯＲ（１）をビ
ームライン案内筒（１１）中に導入する。すると、Ｓ　
ＯＲ［１）は、トロイダルミラー（３）に入射し、平行
なＳ　ＯＲ（４）に変換される。つぎに、トロイダルミ
ラー（３）にて反射されたＳ　ＯＲ（４）は、矢印（Ａ
ｊ　方向に直進して、平面ミラー（５）に入射する。す
ると、このＳ　ＯＲ（４）　　は、この平面ミラー（５
）にて正反射し、Ｂｅ窓（１２）を経由して、Ｘ線マス
ク（８）に至る。そして、このＸ線マスク（８）を通過
したＳ　ＯＲ（４）が、ウェーハ（９）表面を露光する
。このとき、平面ミラー（５）は、矢印（Ａ）方向に振
動しているので、露光領域も矢印（２０）方向に振動す
る。その結果、露光領域は矢印（２０）方向の振幅の範
囲にまで拡大する。

以上のように、この実施例のＸ線露光装置は、振動手段
（６）により平面ミラー（５）が取付けられたミラー取
付筒（１３）を矢印（Ａ）方向に等速にて振動させるよ
うにしたので、次のような格別の効果を奏する。すなわ
ち、■Ｓ　ＯＲ［４）が平行なので、“ボケ”がなくな
る。■Ｓ　ＯＲ（４）は、平面ミラー（５）に同一角度
で入射するので、平面ミラー（５）における反射率のば
らつきかなくなり、露光の均一化に寄与する。■振動手
段（６）により平面ミラー（５）を直線駆動しているの
で、等速振動か可能となり、露光の均一化に寄与する。

■トロイダルミラー（３）及び平面ミラー（５）はＳＯ
Ｒかあたる最小の面積があればよい。

また、ビームライン案内筒（Ｉｌｌの一部に設けられた
ミラー取付筒（１３）は、ベロー部（１７）、　（１７
）を介して、可動に設けられているので、振動手段（６
）を外部に設けることができる。したがって、ビームラ
イン案内筒（１１）の内部容積が小さくてすむ。その結
果、ガス放出が少なくなり、超高真空（１Ｇ−’〜１Ｇ
−”　Ｔｏｒｒ）を容易に得ルコトカテキルようになる
とともに、ビームライン案内筒（１１）の冷却を確実か
つ容易に行うことができる。

なお、この発明の他の実施例として、ビームライン案内
筒（１１）の中途部に、第４図及び第５図に示す鏡筒（
３１）、　（３２）をベロー部（３３）、　（３３）を
介して設けてもよい。この場合、鏡筒（３１）の内面の
横断面形状は、第６図に示すように、正方形をなし、そ
の各内壁面は、平面ミラー（３４）・・・をなしている
。さらに、鏡筒（３２）の内面の横断面形状は、第７図
に示すように、円形をなし、その内壁面は、トロイダル
ミラー（３５）をなしている。また、鏡筒（３１）、　
（３２）の壁体中には、図示せぬか、冷却孔が設けられ
、冷却水を貫流させることにより、鏡筒（３１＋、　（
３２１を強制冷却することができるようになっている。

さらに、第８図に示すように、ビームライン案内筒中に
互いに相対向する第１及び第２の平面ミラー（４］）、
　（４２）を設け、これらを振動手段（４３）（４４）
により矢印（４５）、　（４６）方向に揺動させるよう
にしてもよい。この場合、振動手段（４３）、　（４４
）を同期手段（４９）に接続させ、互いの揺動を同期さ
せる。ところで、第９図は、平面ミラーの表面粗さＣＲ
ＭＳ値）とＳＯＲの反射率を示すものであるが、反射率
は、ＲＭＳ値が高くなるほど低下することがわかる。し
かも、反射率は、入射角が、１°から５°まで大きくな
るにつれて、激減している。ちなみに、ＲＭＳ値が１０
オングストロームの場合、入射角が、１°のときの反射
率は９８％であるのに対して、入射角が、２°のときの
反射率は８２％である。このことから、ＳＯＲの平面ミ
ラーへの入射角は、出来るだけ小さいほうがよいことが
わかる。しかし、ＳＯＲの平面ミラーへの入射角を減少
させればさせるほど、ＳＯＲによる露光領域が縮小する
。したがって、むやみに入射角を小さくすることはでき
ない。そこで、この実施例においては、第１及び第２の
平面ミラー（４１）　　（４２）へのＳＯＲの入射角を
それぞれ１°、かつ、揺動量は±０５°とする。すると
、それぞれの第１及び第２の平面ミラー（４１）、　（
４２）における反射率は、９８％前後であるのに対して
、第１及び第２の平面ミラー（４１１，（４２）通じて
の反射率は、０．９６（＝　０．９８Ｘ　Ｏ，９８）％
、かつ、揺動量は主１゜０°となる。これに対し、１個
の平面ミラーへのＳＯＲの入射角を２°、かつ、揺動量
を主１゜０°とした場合、反射率は、０．８２％となる
。すなわち、この実施例では、ＳＯＲの反射率を損なう
ことなく、所望の面積の露光領域を得ることができる。

なお、上記実施例において、平面ミラーの数は、３枚以
上でもよい。また、第１０図に示すように、ビームライ
ン案内筒中に設けたトロイダルミラー（４７）にて反射
したＳＯＲを第１及び第２の平凹ミラー（４１）、　（
４２，、）にて反射させるようにしてもよい。さらに、
第１１図に示すように、第１疎び第２の平面ミラー（５
１）、　（５２）を相対向させず、はぼ同方向を向くよ
うに設け、ＳＯＲを順次に反射させるようにしてもよい
。

［発明の効果コ本発明のＸ線露光装置は、振動手段により平面ミラーが
取付けられたミラー取付筒を等速にて振動させるように
し、トロイダルミラーにて反射した平行なＳＯＲを平面
ミラーに入射させるようにしたので、次のような格別の
効果を奏する。すなわち、■ＳＯＲが平行になっている
ので、“ボケ”がなくなる。■ＳＯＲは、平面ミラーに
同一角度で入射するので、平面ミラーにおける反射率の
ばらつきがなくなり、露光の均一化に寄与する。

さらにまた、本発明のＸ線露光装置は、ビームライン案
内筒の一部に設けられたミラー取付筒は、ベロー部を介
して、可動に設けられているので、振動手段を外部に設
けることができる。したがって、ビームライン案内筒の
内部容積が小さくてすむ。その結果、ガス放ａか少なく
なり、超高真空（１０−９〜１Ｇ−１０Ｔｏｕｒ）を容
易に得ることができるようになるとともに、ビームライ
ン案内筒の冷却を確実かつ容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の一実施例のＸ線露光装置の
構成図、第４図乃至第１１図は本発明の他の実施例の説
明図である。（＋）　　：　ＳＯＲ，（３）　　：　ｌ−ロイダルミ
ラー、（５）：平面ミラー、　　（５）　　：振動手段
、ｆ８）：Ｘ線マスク、　　（９）　　：ウエーハ、　
　（１０）・ステッパ　、（ＩＩ）：ビームライン案内
筒、（１３］：ミラー取付筒、（１７）：ベロー部。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）シンクロトロン放射光を入射して平行な光に変換
するトロイダルミラーと、このトロイダルミラーにて反
射したシンクロトロン放射光を入射して反射する平面ミ
ラーと、この平面ミラーをシンクロトロン放射光の入射
角を変えることなく平行移動方向に等速にて振動させる
振動手段と、上記平面ミラーにて反射したシンクロトロ
ン放射光を入射して選択的に通過させるＸ線マスク及び
このＸ線マスクを通過したシンクロトロン放射光を露光
する被露光体を位置決め自在に保持するステッパとを具
備することを特徴とするＸ線露光装置。
（２）振動手段は、平面ミラーをトロイダルミラーにて
反射したシンクロトロン放射光の光軸方向に振動させる
ことを特徴とする請求項（１）記載のＸ線露光装置。
（３）シンクロトロン放射光を入射して反射するミラー
手段と、上記ミラー手段にて反射したシンクロトロン放
射光を入射して選択的に通過させるＸ線マスク及びこの
Ｘ線マスクを通過したシンクロトロン放射光を露光する
被露光体を位置決め自在に保持するステッパと、上記ミ
ラー手段を超高真空にて格納するビームライン案内筒と
を具備し、上記ミラー手段は上記ビームライン案内筒の
中途部に移動自在に設けられ、かつ、上記ビームライン
案内筒の外部にて上記ミラー手段を加振する振動手段が
設けられていることを特徴とするＸ線露光装置。
（４）ミラー手段は、ベロー部を介してビームライン案
内筒に接続されていることを特徴とする請求項（３）記
載のＸ線露光装置。
（５）ミラー手段は、円筒状の外筒と、この外筒の内部
に取付けられたミラーとからなり、外筒には冷却液が流
れる冷却孔が設けられていることを特徴とする請求項（
３）記載のＸ線露光装置。
（６）ミラー手段は、筒体と、この筒体の内壁面に創成
されたミラーとからなり、筒体には冷却液が流れる冷却
孔が設けられていることを特徴とする請求項（３）記載
のＸ線露光装置。
（７）シンクロトロン放射光を入射して反射するミラー
手段と、上記ミラー手段にて反射したシンクロトロン放
射光を入射して選択的に通過させるＸ線マスク及びこの
Ｘ線マスクを通過したシンクロトロン放射光を露光する
被露光体を位置決め自在に保持するステッパとを具備し
、上記ミラー手段は、上記シンクロトロン放射光を順次
入射して反射する複数の平面ミラーと、これら平面ミラ
ーを互いに同期して揺動させる振動手段とを具備するこ
とを特徴とするＸ線露光装置。