JPH0419998A - 放射線取り出し窓 - 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、放射線装置の放射線取り出し窓に関し、 赤外線による放射線取り出し窓の温度上昇に起因する窓
膜の劣化・破損の防止することを目的とし、 高真空側と減圧側との間に設けられ、高真空側にある光
源からの放射線を透過する薄膜構造の放射線取り出し窓
において、該減圧側への減圧ガスの導入パイプを該放射
線取り出し窓へ向けることにより該放射線取り出し窓を
冷却するよう構成した。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、放射線装置に係り、特に、半導体装置等の製
造に用いられるリソグラフィ技術や光反応技術、分析技
術、医療関係等における放射線装置の放射線取り出し窓
に関する。

近年、半導体装置の高集積化・高密度化に伴い、リソグ
ラフィ技術や光反応技術において用いられる放射線装置
が注目されている。以下、かかる放射線装置のうち典型
例であるＸ線露光装置を用いて説明する。

例えば、超ＬＳＩのりソグラフイにおいては、リソグラ
フィ工程におけるパターン転写を高精度で行なう必要が
ある。ここに、光露光における光より回折、干渉が少な
く、原理的に分解能に優れるＸ線露光がパターン転写に
用いられる。Ｘ線露光においては電子線励起のＸ線源よ
りもシンクロトン放射線（以下、ＳＲ光という。）等が
利用される。これは、電子線励起のＸ線源が有限の大き
さをもち、発散ビームであるため転写パターンの精度に
影響を与えるからである。

ＳＲ光とは、電子シンクロトンの中で磁場中を光速に近
い速度で運動している電子が放出する電磁波に含まれる
強度の光をいう。光は赤外線からＸ線にまでわたり、平
行性・輝度・強度において、他のＸ線源に比べ格段に優
れている。そして、かかるＳＲ露光においては、光強度
の減衰を抑える放射線取り出し窓か要求される。

〔従来の技術〕

第２図（ａ）に従来技術の一例である放射線装置５０の
要部構成図を示す。

電子蓄積リング５１より出力されるＳＲ光５２はビーム
ダクト５３を経由して試料６４に到達する。ビームダク
ト５３ては、ＳＲ光５２はゲートバルブ５４を介して平
行ミラー５５．５６で反射し、ゲートバルブ５７を通る
。ここで、ＳＲ光は各波長の光線を含むが、かかる平行
ミラー５５．５６においてパターン転写に必要な軟Ｘ線
（波長が０．１〜５ｎｍのＸ線）より短い波長は殆と吸
収される。

ゲートバルブ５７を通ったＳＲ光５２は放射線取り出し
窓５８よりヘリウムチャンバ５９に入り、チャンバ窓６
０より試料６６に到達する。ここで、６１．６２はビー
ムダクト５３を高真空状態にするための真空ポンプであ
り、６３．６４はへりラムガスバイブである。また、ビ
ームダクト５３とは、ゲートバルブ５４から真空チャン
バ６５まての領域をいう。

このような、放射線装置５０においては、光速に近い速
度で運動する電子の電子蓄積リング５１の内部は少なく
とも１０−’Ｔｏｒｒ位の高真空状態を保っていること
が要求される。電子を発生させる陰極の酸化防止等のた
めである。一方、試料５４は大気圧若しくは低真空状態
である。従って、ビームダクト５３は単にＳＲ光５２を
通すだけでなく、高真空状態を保つ機能を備えているこ
とか要求される。ビームダクト５３も高真空状態とした
のは、軟Ｘ線の乱反射、吸収を防ぐためである。

次に、高真空チャンバ６５及びヘリウムチャンバ５９の
部分を拡大して第２図（ｂ）に示す。

高真空チャンバ６５からヘリウムチャンバ５９に向かう
ＳＲ光５２は放射線取り出し窓５８を通る。ここに、ヘ
リウムチャンバ５９は従来、低真空（大気圧に近い）状
態であった。従って、耐圧性から放射線取り出し窓５８
はその窓厚を厚くしなければならず、２００μｍ程度必
要てあった。

しかし、窓厚を厚くするとＳＲ光の軟Ｘ線か多く吸収さ
れてしまうという問題かあり、窓厚を数μｍ程度と薄く
する代わりにヘリウムチャンバ５９を減圧するという方
法か提案された。

ところか、ＳＲ光は軟Ｘ線か中心であるものの赤外線も
多く含まれる。かかる赤外線は放射線取り出し窓５８の
窓厚か厚い場合は、当該窓に吸収されるか、上記のよう
に窓厚か薄いと、放射線取り出し窓５８の発熱の原因に
なる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のように赤外線により、放射線取り出し窓２が発熱
した場合は、窓膜自体か劣化、破損するという課題かあ
った。

また、破損せずども高温下における温度歪みはパターン
転写の精度に影響するという課題もあった。

そこで、本発明は上記課題に鑑み、赤外線による放射線
取り出し窓の窓膜の温度上昇による劣化・破損を防止す
ることを目的とし、以下のような手段を設けた。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決すへく、本発明では、高真空側と減圧側
との間に設けられ、高真空側にある光源からの放射線を
透過する薄膜構造の放射線取り出し窓において、該減圧
側への減圧ガスの導入パイプを該放射線取り出し窓へ向
けることにより該放射線取り出し窓を冷却するよう構成
した。

〔作用〕

減圧側への減圧ガスの導入パイプを放射線取り出し窓（
２）に向けることにより放射線取り出し窓か減圧ガスに
より冷却され、放射線取り出し窓（２）に赤外線か透過
しても、放射線取り出し窓（２）の発熱を抑えることか
てきる。

また、かかる冷却機構により、放射線取り出し窓（２）
の発熱を抑えることかできるので、放射線取り出し窓（
２）の窓膜を薄膜構造とてき、放射線（１）の透過率を
高めることかできる。

更に、従来から用いられている減圧ガスの導入パイプを
用いることにより、簡易に放射線取り出し窓（２）の発
熱を抑えることてき、経済上の面からも便宜である。

〔実施例〕

第１図に本発明の実施例である放射線取り出し窓及び高
真空チャンバ、ヘリウムチャンバを示す。

放射線１は赤外線を含み、高真空チャンバ１２から放射
線取り出し窓２ヘリウムチャンバ１３に透過する。

放射線取り出し窓２の窓膜は、ノズル状ガス導入バイブ
７からヘリウムガスを減圧側より吹きつけられて冷却さ
れる構造となっている。放射線取り出し窓２は、第２図
（ｂ）の放射線取り出し窓５８の窓膜を薄くしたもので
ある。高真空チャンバ１２は１０−”Ｔｏｒｒ程度の高
真空状態であり、ヘリウムチャンバ１３は高真空チャン
バ１２に近い真空度、具体的には、放射線取り出し窓２
の窓膜を２μｍ程度とするために５０Ｔｏ　ｒ　ｒ以下
としている。この時の放射線取り出し窓２のサイズは、
２５画×２５市程度で、ヘリウムガスは常温で放射線取
り出し窓２に吹きつけられ、吹きつけ速度は１０１００
ｃ／ｍｉｎである。かかる吹きつけにより、放射線取り
出し窓２の温度を冷却前の２００〜３００°Ｃから４０
°Ｃ程度に抑えることかてきる。なお、ヘリウムチャン
バ１３の真空度をあまり高めると、ヘリウムガスか注入
てきないため、高真空チャンバ１２の真空度とは若干の
差かある。かかるヘリウムガスは放射線取り出し窓２の
腐食及び劣化を防止する役割を担う。

放射線取り比し窓２はオーリング４と窓押さえ５によっ
て真空隔壁を形成している。即ち、放射線取り出し窓２
は放射線１の透過という役割と共に真空隔壁という役割
も担っている。放射線１の透過という面から、放射線取
り出し窓２はＢｅ。

ＳｉＣ，ＳｉＮ、ＢＮ等放射線を透過できる材質でてき
ている。なお、オーリング４と窓押さえ５は従来の放射
線取り出し窓の窓膜か厚い場合と同様のものをそのまま
使用して構わない。

放射線取り出し窓２は窓膜か充分に厚く（例えば、２０
０μｍ程度）、ヘリウムチャンバ１３の領域か大気圧に
近い時は、たとえ赤外線等の影響により発熱しても、冷
却バイブロやヘリウムガスによって熱を逃がすことかで
きる。これは、放射線取り出し窓２は窓膜か充分に厚い
と当該窓の熱容量か大きくなるからである。また、ヘリ
ウムチャンバ１３の領域か大気圧に近い状態でヘリウム
ガスか満たされていれば、ヘリウムガスが対流を起こし
やすく、放射線取り出し窓２の熱が逃げやすいからであ
る。しかし、窓膜が２μｍ程度と薄くなり、ヘリウムチ
ャンバ１３が５０Ｔ　ｏ　ｒ　ｒ以下の圧力になると放
射線取り出し窓２の中央部の熱が逃げにくくなるのであ
る。

本発明のように放射線取り出し窓の窓膜を薄くし、減圧
側からヘリウムガスを吹きつけることにより、放射線ｌ
のうち赤外線か放射線取り出し窓２を透過しても窓の温
度上昇を抑えることができる。

なお、本実施例ては、ノズル状ガス導入パイプ７の方向
は放射線取り出し窓２の中央部をむいている。これは、
上述のように中央部の発熱か大きいからである。もっと
も、一般にノズル状ガス導入パイプ７は、放射線取り出
し窓２にヘリウムガスか吹きつけられる向きに配設され
ていれば冷却機能を発揮する。また、ヘリウムガスの吹
きつけ強さは１０１００ｃ／１ｎｉｎに限定されない。

ただし、強すぎると放射線取り出し窓２を破損し、弱す
ぎると冷却機能を発揮できない場合かある。更に、ヘリ
ウムガスを予め低温に保っておけば冷却機能はより高ま
ることは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、減圧側への減圧
ガスの導入パイプを放射線取り出し窓へ向けることによ
り放射線取り出し窓を冷却する構成をしたので、赤外線
による放射線取り出し窓の発熱を抑えることかできる。

これにより、発熱による放射線取り出し窓の窓膜の破損
・劣化を防止できる。また、マスクや試料の温度歪みに
よるパターン転写等の精度の防止か図れる。

更に、減圧ガスの導入パイプは本来放射線装置の構成要
素てあり、冷却のための新たな部材を必要としない点て
簡易構造となっている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例による放射線装置の放射線取り
出し窓付近の拡大図、 第２図（ａ）は従来の放射線装置の要部構成図、第２図
（ｂ）は第２図（ａ）の放射線取り出し窓付近の拡大図
である。 図において、 は放射線、 は放射線取り出 は透過光、 はオーリング、 は窓押さえ、 は冷却パイプ、 し窓、 ７はノズル状ガス導入ノくイブ、 ８は冷却ガスの流れ、 ９は環境ガスの流れ、 １０は冷却水導入ノくイブ、 １１はビームダクト、 １２は高真空チャンノく、 １３はへリウムチャンノく、 ５０は放射線装置、 ５１は電子蓄積リング、 ５２はＳＲ光、 ５３はビームダクト、 ５４．５７はゲートバルブ、 ５５．５６は平行反射ミラー ５８は放射線取り出し窓、 ５９はへリウムチャンノ（， ６０はチャンバ窓、 ６１．６２は真空ポンプ、 ６３．６４はヘリウムガスノくイブ、 ６５は高真空チャンノく、 ６６は試料を示す。 本発明の中略−しｃ４或６−メ倉−柴れ情Ｊ＝’ｌ工Ｌ
Ｆｒｆ４之櫂砂：第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 〔１〕高真空側と減圧側との間に設けられ、高真空側に
   ある光源からの放射線（１）を透過する薄膜構造の放射
   線取り出し窓（２）において、該減圧側への減圧ガスの
   導入パイプを該放射線取り出し窓（２）へ向けることに
   より該放射線取り出し窓（２）を冷却するよう構成した
   ことを特徴とする放射線取り出し窓（２）。 〔２〕前記減圧ガスの導入パイプをノズル状（７）に構
   成したことを特徴とする請求項１記載の放射線取り出し
   窓（２）。