JPH04261011A - X線リソグラフビームライン方法及び装置 - Google Patents
X線リソグラフビームライン方法及び装置Info
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は概ねX線システムの分野
に係り、特に、シンクロトロン放射を利用したX線リソ
グラフに関わる。 【0002】 【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】微小電
子装置の製造においては、フォトリソグラフ技術が通常
用いられている。可視光線波長で得ることができるより
もより高い分解能を超小型構造の形態で得るためには、
より短い波長放射、特に、X線を用いる試みがなされて
いる。適切な分解能、例えば0.25ミクロンのリソグ
ラフを達成するためには、X線のビームは露光されるべ
きウエハの面で高いスペクトル及び空間均一性を示さな
ければならない。シンクロトロンはリソグラフのための
特に期待し得るX線源である。何故なら、それらX線源
は非常に安定していて上手に画成されたX線源を提供す
るからである。シンクロトロンの真空包囲体の内側を軌
道運動する電子は、移送路を画成するのに用いられる磁
界によってそれら電子が曲げられる際に電磁放射を放出
する。この電磁放射は電子の移送方向を変更させる不可
避的な結果であり、代表的にはシンクロトロン放射と呼
ばれている。シンクロトロン放射の形をして電子が失う
エネルギはリングのまわりでそれら電子の軌道における
ある点で回復されなければならない。さもないと、それ
ら電子は所望の経路から螺旋形をなして進行して失われ
てしまうのである。軌道上を進行している電子は真空室
内の残りのガス分子及びイオンとの衝突で失われてしま
う。かくて、貯蔵されたビームの満足のいく寿命を得る
ためには超高品質の真空が必要とされるのである。 【0003】シンクロトロン放射は、他の源に関連せし
められた厳しく狭いピークなしにスペクトルを通してラ
ジオ波長及び赤外線波長から上方に変化する連続(光)
スペクトルをなして放出される。代表的なシンクロトロ
ン貯蔵リング、即ちアラジン(Akaddin)リング
のスペクトルカーブの形状を第1図に示している。シン
クロトロンの全てはそれらのスペクトルを画成する同様
のカーブを有しており、それらカーブは強度において、
また、臨界フォトンエネルギにおいて互いに異なってい
る。臨界フォトンエネルギEcは電子の経路の曲率半径
によって及びそれらの運動エネルギによって決定され、
また、次の関係式によって与えられている。 【0004】 【0005】上記式において,Rmは曲げ半径
であり、meは電子の残りの質量であり、hはプランク
ス常数(Plank’s constant)であり
、Eeは電子ビームのエネルギであり、cは光の速度で
ある。合計パワーの半分は臨界エネルギよりも上で放射
され、半分はそれよりも下で放射される。電子の運動エ
ネルギが高くなればなるほど、即ち、軌道の湾曲が険し
くなればなるほど、臨界フォトンエネルギは高くなる。 この情報を知ることにより、シンクロトロンは使用者の
スペクトル要求に合致するよう設計することができる。 【0006】シンクロトロン放射の源の寸法を表示する
パラメータ及びその源から発散する割合もまた重要であ
る。電子はシンクロトロン放射の源であるため、電子ビ
ームの断面は源の断面を画成する。軌道の画内で、光は
広い連続した扇状に放射され、その扇状は第2図に示さ
れているように電子の経路に対して接線をなしており、
その第2図には軌道運動している電子ビーム21を有す
るシンクロトロン20の断面と、矢印22で示されてい
る扇状シンクロトロン放射とが示されている。第3図は
リングの面に対して直角な面でシンクロトロン放射の束
の分布を示しており、ドットの密度で示されている束の
分布は第3図において箱25の内部に示されている。束
は、グラフ内で参照番号26で示されているごとく水平
方向に実質上均一であり、また、第3図におけるグラフ
27によって示されているごとく垂直方向にガウス分布
輪郭を表している。 【0007】電子ビームの高さ及び幅が比較的小さいの
で、その電子ビームは放射点源として作用して、代表的
な場合リングから8mそれ以上離れている露光面のとこ
ろで簡潔な像を提供している。しかし、8mの距離のと
ころでは、幅1インチの露光場は代表的な場合利用可能
な放射の3.2mm半径のみを集めている。フォトレジ
ストのところでのパワー入射を改良するには2つの方法
があり、1つは、ビームラインを短くするか、他の1つ
は集束素子を装架することである。集束素子を用いるこ
とは非常に幅の広い孔からX線を集めて垂直方向高さが
非常に小さい幅広い像を提供するという潜在的利点を有
している。しかし、集束素子を用いることにより、X線
の反射率が低いために結果として各素子でのパワーが低
下し、光行差を導入してしまう。反射率の容認可能な値
内で作動させ且つ移送されるパワーを最大にするために
は、グレージング角(言い換えれば、86°≦θ≦89
.5°であるよう面に対して直角な点からの入射角θ)
で作動することが必要である。更に、シンクロトロン放
射は水平方向扇形体をなして放出されるので、グレージ
ング入射光学素子を用いることが特に適している。 シンクロトロン放射の小さな垂直方向放射は、幅広い水
平方向ミラーが許容されないほど長くなることなく小さ
なグレージング角で大きな扇状光を受け入れることがで
きるということを暗示している。 【0008】光学システム(ビームライン)は露光域に
わたって均一なパワーを、代表的な場合、水平方向に2
インチで垂直方向に1インチの露光域にわたって均一な
パワーを移送しなければならない。このことは、(a)
X線ビームを拡張することにより、(b)像を横切って
X線ビームを走査することにより達成することができる
。第1の解決方法は真空隔離に適合するものでない。 本発明はマスク−ウエハ走査及びビームラスタリングの
形をした第2の解決方法によく合致している。 【0009】製造目的に適したX線リソグラフビームラ
インは安定した充分に特徴付けられたX線束を露光場に
移送すべきである。製造目的のX線リソグラフビームラ
インのための所望とされる特性には、全走査域にわたる
均一なパワー密度、源近くの大きな収集角、有用なX線
の最小損失、安定した廉価な再被覆可能な光学素子での
モジュール光学パッケージ、及び少なくとも1インチx
1インチで好ましくは2インチx2インチの露光場とが
含まれている。 【0010】X線リソグラフに使用される様々なビーム
ライン設計体が提案されている。これら設計体には、例
えば、B. Laiその他による「ウイスコンシン大
学X線リソグラフビームライン:第1結果(Unive
rsityof Wisconsin X−Ray
Lithography Beamline:
First Results)」Nucl. In
strum. 方法A246、第681頁その他;H
. Oertelその他による「シンクロトロン放射
を用いたX線リソグラフの応用に対する露光設備(Ex
posure Instrumentation
For the Application o
f X−Ray Lithography Us
ing Synchrotoron Radiat
ion)」Rev. Sci. Instrum.
60(7)第2140頁その他、1989年における
直線貫通伝達システムが含まれている。 他のシステムは平坦な光学素子を利用していて走査及び
フィルタリング可能性を提供している。H. Bet
zによる「シンクロトロン放射を用いた高解像度リソグ
ラフ(High Resolution Lith
ography Using Shynchrot
ron Radiation)」Nucl. Ins
trum. 方法A246、第659頁その他、19
86年;P. Pianettaその他による「X線
リソグラフ及びスタンフォードシンクロトロン放射研究
所(X−Ray Lithography and
the Stanford Synchrot
oron Radiation Laborato
ry)」Nucl. Instrum. 方法A2
46、第641頁その他、1986年;S. Qia
nその他による「リソグラフビームライン設計及び露光
均一制御及び測定(Lithography Bea
mline Design and Expo
sure UniformityControlli
ng and Measuring)」Rev.
Sci. Instrum. 60(7),第
2148頁その他、1989年;E. Bernie
rその他による「シンクロトロン基X線リソグラフシス
テムの最適化(Optimization of
a Synchrotron Based X−
Ray Lithographic System
)」Rev. Sci. Instrum. 6
0(7)第2137頁その他、1989年;「シンクロ
トロン放射を用いたX線リソグラフシステム(X−Ra
y Lithography System U
sing Synchrotoron Radia
tion)」という名称のK. Fujiiに付与さ
れた米国特許第4,803,713号;E. Bur
attiniその他による「アドンウィグラーX線リソ
グラフビームライン(The Adone Wig
gler X−Ray Lithography
Beamline)」Rev. Sci. In
strum. 60(7)第2133頁その他、19
89年を参照されたい。1つの数字で表わされたミラー
を用いることが、J. Warlaumontによる
論説「貯蔵リングにおけるX線リソグラフ(X−Ray
Lithography in Storage
Rings)」Nucl. Instrum.
方法A246第687頁その他、1986年で提案さ
れている。他の提案されたシステムには「X線写真リソ
グラフ(X−Ray Photolithograp
hy)」という名称の米国特許第4,028,547号
に記載されているごときクリスタル面からのブラック(
Braqq)反射を用いることが含まれており、また、
R. J Rosserによる「サドルトロイドア
レイ:シンクロトロンX線リソグラフのための新規なグ
レージング入射光学素子(Saddle Toroi
d Arrays:Novel Grazing
Incidence Optics for
Synchrotron X−Ray Litho
graphy)」ブラケット研究所(Blackett
Laboratory)、インペリアル大学、ロン
ドン、イギリス在住に記載されているごとく極小製作構
造体が含まれている。 【0011】X線リソグラフシステムにおいては、X線
はX線マスクを通して、且つ、X線マスクに形成される
非透過性パターンにより影で覆われていない区域におけ
るフォトレジスト上に指向されている。一般に、マスク
は薄い基質層からなっており、その基質層は所望のパタ
ーンをなしてX線吸収材料によって覆われている。X線
マスク基質の透過及びフォトレジストの吸収はマスク/
レジストシステムの効率を画成するのに用いることがで
きる。マスク基質に衝突する低エネルギX線は基質材料
に容易に吸収され、その基質材料を決してフォトレジス
トに作ることはない。これら吸収されたフォトンのエネ
ルギはマスクを加熱することになり、それにより、マス
クの膨張及び歪のごとき所望とされない側面効果に導く
ことが可能である。非常に高いエネルギX線は、像形成
に導く二三の相互作用でマスク基質、吸収体及びフォト
レジストを通過して、これらフォトンの有用性を低減さ
せる。他方、フォトレジスト相互に作用するこれら高エ
ネルギフォトンはマスク上のパターンの吸収体即ち「暗
い」領域を通過することができ、かくて、レジストによ
り生じせしめられる像のコントラストを低減させる。マ
スクの透過率とフォトレジストの吸収との積はシステム
の応答性を画成する。かくて、X線マスクに到達するX
線束は「プロセスウインド(Process Win
dow)」と呼ばれる最適エネルギ領域内にあるエネル
ギを有するフォトンで主に構成されているのが好ましい
。プロセスウインドはマスクの基質及び選定されたフォ
トレジストに依存して変化するが、一般に、プロセスウ
インドは、厚みが2ミクロンの多結晶シリコンマスク基
質及び厚みが1ミクロンのノボラック(Novolac
)フォトレジストの場合、第4図に示されているように
、600eV乃至2000eVの範囲内にある。 【0012】 【問題を解決するための手段】本発明によれば、X線ビ
ームライン装置は、シンクロトロン放射X線を受領し、
2つのグレージング入射X線ミラーを利用してビームを
集め且つ集束しており、それらX線ミラーはビームを継
続的に偏向させている。第1即ち入口ミラーはトロイド
ミラーであり、そのトロイドミラーはそれの長さ方向及
び幅方向に沿って凹状をしている。その第1即ち入口ミ
ラーは発散する扇状シンクロトロン放射を集めるよう作
用するとともにX線を水平方向に部分的に平行ならしめ
ている。第2即ち再集束ミラーは凹状−凸状ミラーであ
って、その凹状−凸状ミラーは長さ方向に凹状であると
ともに幅方向に凸状である。再集束ミラーは光を水平方
向に平行ならしめるよう作用しているとともにその光を
垂直方向に集束するよう作用している。2つのミラーの
反射面の湾曲は互いに協働して均一なパワー分布で実質
上均一な像を提供している。2つのミラーの2つの曲率
半径、それら2つのミラーの間の分離距離、並びに再集
束ミラーの傾斜角は、露光場で像の形状を最適化するの
に用いることができる6自由度を提供している。2つの
ミラーのパラメータは互いに協働してミラーのみの場合
よりも優れた形状のミラーを作るよう作動する。 【0013】ビームを集束し且つ平行ならしめることに
加えて、2つのミラーは高エネルギフォトン、例えば、
約2,200電子ボルト(eV)よりも上の高エネルギ
フォトンを減衰するよう作用する。シリコン、シリコン
窒化物、シリコンカーバイド及びダイヤモンドのような
様々な他の材料をウインドのために用いることはできる
が、低エネルギフォトン(600eVよりも下)はビー
ムラインの端部を閉止するウインドで、好ましくは、ベ
リリウムで形成されたウインドで減衰されている。かく
て、本発明のビームラインシステムはフォトンエネルギ
の帯域フィルタとして有効に作動して所望とされるプロ
セスウインドに緊密に合致したスペクトルスループット
(through−put)を提供し、結果として優れ
たキャリア/吸収体コンストラスト(constras
t)及び優れたフォトレジスト応答性が得られ、同時に
マスクに作用する熱負荷を低減させる。 【0014】鏡像力場を横切るビームの走査を得るため
に、ビームライン内には第3の平坦なミラーを挿置して
もよい。このミラーは入射の低グレージング角でビーム
に対して直角な軸線のまわりで僅かに枢動するよう装架
されていて必要に応じて鏡像力場を横切るビームを偏向
させる。 【0015】ミラーの各々は好ましくはそれ自身の密封
式真空室内に収容されており、これら室間の区画用二重
ゲートバルブは個々の構成部品を隔絶する可能性を提供
している。システムの各要素は、他の要素に影響を及ぼ
すことなく変形、維持及び修理のために取り外すことが
できる。場所の僅かな変化及び2つのトロイドミラーの
傾きは、像形成の均一性あるいはパワーのいずれかを処
理することなく、最終像までの距離を変えるのに用いる
ことができる。 【0016】像面での結果として生ずるビームは非常に
鮮明に画成されているとともにビームの水平方向幅を横
切る束は実質上均一である。ビームを横切る束の変化は
、様々な方法で必要に応じて補償することができ、即ち
、限定するものではないが、様々な厚みのフィルタを用
いることにより、また、形作られたビームの孔を用いる
ことにより、出口窓の厚みの輪郭を描いて他の区域でよ
りもビームのある区域でより高い減衰を達成している。 【0017】本発明の他の目的、特徴及び利点は、添付
図面を参照した以下の詳細な説明から明かである。 【0018】 【実施例】図面を参照して、本発明によるX線ビームラ
イン装置は第5図において全体が参照番号30で示され
ており、そのX線ビームライン装置はシンクロトロン3
1からシンクロトロン放射を受領して、X線ビームを目
標装置32に移送し、その目標装置32とはX線ビーム
に晒されるべき半導体ウエハを装架するためのステッパ
及びホルダである。X線ビームの経路は第5図において
点線34により示されており、そのX線ビームの経路は
包囲構造体によって完全に包囲されており、その包囲構
造体の内部は非常に低い圧力まで抜気されている。好ま
しくは、ビームラインのための包囲用機械構造体は、こ
のシステムの主要構成部品を隔絶してそれら主要構成部
品がモジュールとして取り外すことを可能にし、また、
交換されることを可能にしており、この目的のため、主
要構成部品の間にはゲートバルブ35を並置させてもよ
い。 【0019】第5図に例示されているごとく、主要構成
部品には高速閉止バルブ37が含まれており、その高速
閉止バルブ37はシンクロトロンに隣接して装架されて
おり、また、その迅速閉止バルブ37は迅速に閉止して
ビームラインシステムにおけるどのような真空もれから
もシンクロトロンを隔絶することができる。シンクロト
ロン31から出たシンクロトロン放射体34のビームは
、第1ミラー包囲体38に入り、その第1ミラー包囲体
38は第1即ち入口ミラー40を装架しており、また、
ポンプ41によって抜気される。ビーム34は第2即ち
再集束ミラー(再合焦ミラー)43に向かって上方にミ
ラー40によって偏向されており、その再集束ミラー4
3は包囲構造体45内に装架されているとともにポンプ
46によって抜気されている。次いで、ビーム34は平
坦な走査用ミラー47によって遮断され、その走査用ミ
ラー47は封じ込め構造体48内に装架されているとと
もにポンプ49によって抜気されている。平坦なミラー
47は枢支点50のまわりで枢動するよう装架されてい
るとともに、反対側の端部のところで駆動軸51及びリ
ニアアクチュエータ52より上方及び下方に駆動される
ようになっている。次いで、ビームはビーム経路の残り
の構成部品中を下方に進み、その残りの構成部品には好
ましくは付加的真空ポンプ54と、音波遅延線55と、
診断ミラー組立体56と、シャッタ組立体57とが含ま
れており、そしてビームは最終的に出口窓59のための
装架用組立体58に到達する。窓59はビームラインの
出口を閉じて大気圧からビームラインの内部を密封し、
それにより、そのビームラインの内部はシンクロトロン
31内の真空度と同一基準の超高真空にまで抜気されて
いる。 【0020】第1即ち入口ミラー40の反射面60は第
6図に概略的に図示されている。ミラー40は例えばガ
ラスあるいは石英のごとき在来のX線ミラー材料で形成
されていてもよく、その反射面60には金の被覆が施さ
れている。ミラー40は反射被覆を塗布する前に中実材
料から所望の表面湾曲体に研削されて研磨されていても
よい。あるいは、ミラーはミラーベース材料で成るチュ
ーブから形成されていてもよく、そのチューブはそれの
長さ方向に沿って適宜の幅に切断され、次いで、そのチ
ューブは、反射被覆が湾曲面に形成される前にそれの長
さ方向に大きな長半径を有する円形経路に曲げられる。 ミラー40の反射面60は完全にトロイド形状をしてお
り、そのトロイド形状をしている反射面60はそれの長
さ方向及び幅方向に沿って凹状にされている。この形状
は、頂部からみたとき自転車用タイヤの内側チューブの
底部外面に類似している。 【0021】第2即ち再集束ミラー(再合焦ミラー)4
3の反射面62は第7図に概略的に示されており、第5
図に示されているビームライン構成から理解されるとお
り、その第5図に示されているごとく反射面62を下方
に向けた状態でミラー43は位置決めされている。ミラ
ー43はガラスあるいは石英のごときX線ミラーのため
の在来の材料で形成されていてもよく、反射面は素材か
ら研削され研磨されており、あるいは、ミラー43はチ
ューブから形成されていてもよく、反射面62は金のご
とき反射体で被覆されている。表面62はそれの長さ方
向に沿って凹状であるが、それの幅方向に沿っては凸状
をしており、時としてその表面はサドルトロイド(sa
ddle toroid)形状と言われている。 【0022】第8図は2つのミラー40及び43のビー
ム34に対する効果を示している。第8図にはX線リソ
グラフビームラインの頂面図及び側面図が含まれており
、その第8図にはグラフの最も左側にあるシンクロトロ
ン放射源から最も右側にある露光場へシステムを横切っ
ている20個のフォトンの経路を誇張したスケールで示
している。理解されるとおり、第1即ち入口ミラーはフ
ォトンを水平方向に集め、そしてそれを集束していると
ともに、フォトンを垂直方向にやや分散させている。 第2即ち再集束ミラーはX線ビームを垂直方向に再集束
しているとともに、そのX線ビームを水平方向に平行に
している。かくて、双方のミラーを通過した後、ビーム
は水平方向に幅をほぼ均一にしつつ、そしてその幅を横
切るパワー密度をほぼ均一にしつつ垂直方向で細いライ
ンに緊密に集束されている。 【0023】上述した通り、入口ミラーは発散する扇状
のシンクロトロン放射体を集め、また、光を水平方向に
部分的に平行となすよう作用する。好ましくは、その入
口ミラーは物理的な抑制が許す限りシンクロトロン源の
近くに位置している。好ましくは、入口ミラーはそのミ
ラーの2度のグレージング角(限界見通し角)を提供す
るよう装架されており、そのグレージング角は約200
0eVでフォトンの高エネルギ遮断を決定している。よ
り小さなグレージング角はシステムの全体的のスループ
ットを高めるが、より高いエネルギのフォトンがより多
く通過してしまうという欠点を有しており、また、より
長いミラーを形成することが必要であるという欠点を有
している。長いミラーは一般に作るのがより難しく、よ
り長い移送時間が掛かり、そしてまたより高価である。 【0024】入口ミラーの表面60の曲率により、ミラ
ーの中心軸線近くでそのミラーに衝突するフォトンは別
のところに衝突するフォトンよりもわずかに小さなグレ
ージング角を経験する。このエネルギ領域におけるX線
の減衰は入射角に対して非常に敏感で、グレージング角
のわずかな増加でも減衰を非常に増加させる。ミラーを
横切るフォトンにより経験されるグレージング角は露光
場で予想され得るエネルギ損失を示している。グレージ
ング角の効果は、第1即ち入口ミラーの場合第12図に
図示されており、第2即ち再集束ミラーの場合第13図
に示されており、双方のミラーのための平均反射角は第
14図に示されている。2つの程度のグレージング角で
、所望とされない高エネルギX線は反射面での減衰によ
り除去される。ミラーに対するこのグレージング角は優
れたコントラストに対する高エネルギ遮断要求を提供す
るけれども、所望とされるX線エネルギは非常に険しい
減衰曲線の縁部にある。かくて、反射されるX線の減衰
はグレージング角における僅かな変化に対して非常に敏
感である。X線がビームラインを横切る際にそのX線に
よって経験される反射角は、(水平軸線に沿ったコンシ
ステンシーの場合)X線が露光場を打つ場所に対して第
12図から第14図に描かれている。この情報は、反射
率損失がシステム内で生じるであろう場所を示している
。 【0025】再集束ミラー43はX線ビーム34を水平
方向に平行にし且つビームを垂直方向に集束する。この
ミラーの表面の湾曲は第1のミラーの表面の湾曲に調和
して作用して均一のパワー分布で均一な像を提供する。 再集束ミラーのサドルトロイド形状は内側チューブの底
部内面に類似していてもよく、即ち長さ方向に沿っては
凹状であるが、幅方向に沿っては凸状である。この形式
のミラーは素材からミラー面を研削し研磨して形成され
ていてもよく、あるいは、ガラスチューブを長さ方向に
切断し、それを円形形状に曲げることによって形成され
ていてもよい。再集束ミラー43の中心軸線に沿って衝
突するフォトンは入口ミラーで生じるものと異なる態様
で、表面の湾曲により縁部近くに衝突するものよりも少
なく減衰される。反射角は減衰及びスループットに密接
に関係付けられているために、2つのミラーを適正に配
列させることによりスペクトル均一性を改良することが
できる。例えば、一緒に作動する2つの凹状−凹状トロ
イド形状は同じ数の集束パラメータを提供することがで
きるが、両方の鏡の減衰ファクターは外方のフォトンを
最も減衰させようとする。一方のミラーが凹状/凹状ト
ロイド形状で、他方のミラーが凹状/凸状あるいはサド
ルトロイド形状である場合、減衰ファクターは各ミラー
で内方及び外方フォトンに別々に作動して第14図のグ
ラフに示されているごとく、露光場でより均一なパワー
分布を生じせしめ、その第14図には2つのミラーを一
緒に考えた場合の平均反射角が示されている。理解され
るとおり、この平均反射角はミラーを別々に考えた場合
、そのミラーのうちのいずれか1つよりも水平方向に少
ない変移即ち偏差を有している。 【0026】ミラーの特定の寸法及びミラーの間隔及び
配向はシンクロトロンシステムに対して概ね最適化され
ており、また、特定の用途に対して最適化されている。 アラジン(Aladdin)シンクロトロン貯蔵リング
からのシンクロトロン放射を利用しているシステムの場
合の典型的な寸法においては、ミラー40の表面60に
対しては140.6mの長半径であり、また、短半径は
108.15mmであり、ミラー43の表面62の場合
331.57mの長半径であり、また、短半径は161
.55mmであり、長半径R及び短半径rはミラー40
の場合第15図に例示されているごとく決定され、ミラ
ー43の場合第16図に示されているように決定される
。両方のミラーの場合、長半径Rはミラー半径の中心軸
線に対して測定されている。 【0027】平坦な走査用ミラー47は在来の態様で光
学的に平坦な面を備えており、金の被覆を反射面に被覆
させる態様で平坦なガラス板で作られていてもよい。好
ましくは、平坦な走査用ミラーは、X線が約0.2度か
ら約4度の間の様々なグレージング角でミラーを打つか
も知れないけれども、1度の公称グレージング角を有し
ている。走査用ミラーが上下に移動してビーム34の入
射角を変化させることにより、結果として露光場でのビ
ーム34の像の位置に変化が生じる。これはビームの3
つの位置が示されている第10図に示されており、第1
の位置34aではビームは露光場70の頂部にあり、第
2の位置34bでは露光場の中程にあり、第3の位置3
4cは露光場の底部にある。このシステムにより提供さ
れるビームの像は第10図に示されているごとく非常に
細いものである。例えば、例示的な寸法は横が60mm
で厚さが4mmである。 【0028】上述したシステムにおけるミラーのための
例示的間隔には、入口ミラーを源から2.75mのとこ
ろに、そしてソースの面のところに位置決めすることが
含まれており、また、再集束ミラーを源から4mのとこ
ろに、そして、その源面よりも87mmのところに位置
決めし、平坦な走査用ミラーを源から5mのところに、
そして、源面よりも上に87mmのところに位置決めし
、また、源から9.37mのところに、そして、源面よ
りも下に65mmのところに位置決めすることが含まれ
ている。 【0029】場所における非常にわずかな変化及び入口
ミラー40及び再集束ミラー43の傾きにおける僅かな
変化は、パワーあるいは像形状の均一性を処理すること
なく最終像までの距離を変えるのに用いることがきでる
。この調整可能性は幅広い充分な距離にわたっていてビ
ームラインの長さを劇的に変化させる可能性を提供して
いる。隣接するビームラインのための最終像の位置をづ
らすことにより、ウエハを保持しているステッパの位置
を食い違いにすることができ、もって込み合った作業位
置におけるそれらの近接可能性を容易ならしめている。 加えて、ミラー40及び43は湾曲可能に作られていて
長半径が調整機構を用いることにより変化せしめされる
のを可能ならしめている。利用される低いグレージング
角ではミラーの長さ方向に沿った曲率の非常にわずかな
変化のみが最適な集束に必要とされる。 【0030】ビームの完全な場の網羅は、平坦なミラー
47を用いて露光場を横切り垂直方向に像を走査するこ
とにより上述したごとく得られる。あるいは、ウエハと
マスクとをX線ビーム方向を介して一緒に並進させるこ
とにより走査を達成することがきでる。走査用ミラーが
1度あるいはそれ以下のグレージング角を有している場
合、平坦なミラーの反射率のエネルギ依存性は、X線ミ
ラーを被覆するのに用いられる多くの材料の場合反射率
曲線のほぼ平坦な部分に存在している。用いられている
僅かなグレージング角ではより高い全反射率が暗示され
ているが、しかし、より高いミラーが必要とされている
。 【0031】ベリリウム窓59はビームライン(全ての
光学的素子を含む)の超高真空部分をステッパシステム
32から隔絶するべく作用し、そのビームラインはヘリ
ウムの大気中で在来通り作動する。ベリリウム窓の場合
の代表的な厚みは13乃至15ミクロンであり、それに
より、窓はハイパスフィルタとしても作用することがで
き、所望とされない低エネルギのX線波長を遮断する。 ベリリウム窓の厚みを、像の最終パワー輪郭における僅
かな非均一性を正すための手段として作ることも可能で
ある。 【0032】X線リソグラフは、X線フォトンに対する
露光により生じせしめられるフォトレジストでの科学的
変化に依存している。この方法は黒と白の絵を作り出す
最も一般的な写真方法に多くの点で似ている。「ネガテ
ィブ」(マスク)はシリコンウエハの表面に伝達される
べき構造体及び回路のためのパターンを保持している。 マスクの支持膜は比較的透過性であり、X線に対して非
常に透過性でない材料で被覆された領域即ち場を支持し
ている。X線ビームによって照射される際、これら非透
過性の領域は影をウエハ上に投じる。化学的合成物であ
るフォトレジストはX線により照射される場所で化学的
変化を受ける。次いで、露光されたウエハは化学的現像
剤により処理され、その化学的現像剤はフォトレジスト
と反応するとともに露光された領域(ポジティブレジス
トの場合)を除去し、あるいは、露光されていない領域
(ネガティブレジストの場合)を除去する。変化を生じ
せしめるのに必要とされるパワー放射線量と変化せしめ
られない放射線量との間の閾値は非常に鋭利で有り得る
。にもかかわらず、露光場の一方の部分から他の部分へ
移送される放射線量の変化は最終製品及び像の品質に対
する必要とされていない効果を有している。一般にX線
リソグラフによって作られるべきマイクロデバイスは1
インチx1インチの場を横切る少なくとも完全な場の露
光を必要とし、望ましくは2インチx2インチの場を横
切る露光を有している。このような大きな装置にかかる
処理費はきわめて高く、従って、露光場内の領域の露光
不足及び過露光により生ずる高い失敗率は許容すること
ができない。 【0033】第11図は3つのビームライン形態につい
て行なわれたパワー密度研究結果を示していて比較パワ
ー分布を図示している。第11図で80によって示され
たグラフは上述した2つのトロイドミラー40及び43
で得られたものであり、各ミラーは2度のグレージング
角で装架されている。第11図における番号81で示さ
れたグラフは、第2即ち再集束トロイドが1度のグレー
ジング角で装架されているシステムの場合を示している
。番号82で示されているグラフはトロイダル形状より
もむしろ楕円形上を有する2つのミラーであってミラー
40及び43の代わりをなすものを示しており、各々は
2度のグレージング角度を有している。楕円形状のミラ
ーの両方は凹状をしている。3つの曲線80乃至82の
全ては同じスケールで描かれており、真ん中のものは1
度のミラーのより高いスループットにより僅かにづらさ
れている。曲線80乃至82の各々の下に横たわってい
るヒストグラムは500,000本の光線でパワー密度
を計算した結果である。曲線80乃至82は第4次多項
式フィットを用いたヒストグラムデータに適合している
。これら曲線は、2度のグレージング角度のトロイドミ
ラーを利用しているシステムが鏡像力場を横切る最も均
一なパワー分布を与えることを示している。グラフ80
から理解されるとおり、このようなミラーを用いた場合
の強度は縁部に向かって僅かにのみ減少しようとする。 かくて、光学素子に対する僅かな変形により、全2イン
チの鏡像力場にわたって(90%以内の)ほぼ直線の方
向性を得ることができる。もたらされる交換即ち取引は
像の形状あるいは像の開きあるいはその双方における僅
かな変化を含んでいる。パワーの非均一性における僅か
な修正は細いフィルタを用いることにより補償すること
ができ、そのフィルタのテーパの付された厚み輪郭は窓
のためのものである。フィルタの様々な厚みの吸収性特
性に依存する訂正即ち修正は伝達されるスペクトルの形
状に対するインパクトを有している。かくて、本発明の
ようにきわめて均一なパワー分布及びスペクトル応答性
を移送する光学システムでスタートすることにより、後
で像を清浄にする必要性が少なくなる。 【0034】像のところでパワーの残りの非均一性を正
すことを、直線的な厚み輪郭を持ったフィルタ即ち窓を
用いることにより行なうことができる。必要とされる直
線性が僅かな場合に限り、生じせしめられる減衰は伝達
されるスペクトルに影響を与えない。その方法には露光
場でのパワー密度を写すことが最初に必要とされる。こ
のことは、露光場を横切って任意適宜の検出器をラスタ
リングすることにより行なうことができる。吸収材料に
よって生じせしめされる減衰が材料の厚みにI=Io(
eνt )倍だけ関連せしめられていることを知れば、
ビームを所望の密度Iに減衰するのに必要とされる付加
的な吸収体の厚みを容易に計算することができる。次い
で分析は、「付加的な厚み」マップを提供する。真空沈
着中に通常様々な技術を用いて様々な厚みの輪郭を備え
た被覆を提供している。このような技術は、基質のある
部分を他の部分よりも源近くに位置決めするごとく単純
であり、あるいは、惑星運動系及び一連のバッフルを利
用するごとく手の込んだものである。 【0035】ビームの発散により、マスクからフォトレ
ジストに投影される像の品質に関する重要な情報が提供
される。第17図及び第18図に示されたもののごとき
発散プロットを用いた場合、マスクのメーカーはぶれ及
び他の発散誘導エラーを予想することができ、また、マ
スク書き込みソフトウエアに対する調節を行なって、必
要に応じ、補償を組み入れることができる。SHADO
Wのごとき光線追跡プログラムは所望とされる発散プロ
ットを提供することができ、また、数値分析プログラム
は計算された「ベスト−フィット(best−fit)
」公式を提供することができる。ベスト−フィット公式
でマスク書き込みツールを制御して正されたマスクを書
き込むコンピュータを提供する技術は、リソグラフ工業
界では知られている。 【0036】 【発明の効果】かくて、本発明は2つのミラーのユニー
クな組合せを有しており、それら2つのミラーは、シン
クロトロン放射を集めてX線リソグラフ露光場のところ
でそれをライン像に集束するのに理想的に適している。 凹状/凸状ミラー及び凹状/凸状(サドル)ミラーは一
緒になって作動して露光場を横切るきわめて均一なパワ
ー分布を備えた優れた集束可能性を提供する。また、シ
ステムは、マスク/フォトレジスト要求にきわめてよく
マッチしているX線を移送している。マスクの加熱に寄
与する低エネルギフォトンはベリリウム窓によって除去
され、一方、像のコントラストを低減させる高エネルギ
フォトンはグレージング光学素子によって除去されてい
る。結果は、有効フォトンの優れた束とかなりの生産ス
ループットが得られることである。システムの構成によ
り、光学素子を再特定することなく長さが変化し得る可
撓性ビームラインが提供される。かくて、急速に且つ単
純に変化し得る完全にモジュラーな構成部品が許容され
、交換及びベークアウト(bakeouts)に必要と
される長い非稼働時間を除去する。また、本発明におい
ては、入口及び再集束ミラーを用いることが可能であり
、それらミラーは真のトロイド形状ではない。適切な応
用例の場合、反射面は概ね多項式面(例えば、6乗まで
の)であってよく、例えば、回転楕円面あるいはサドル
双曲面のごとき円錐曲線の回転体に近いものである。 【0037】理解されるとおり、本発明はここで述べた
特定実施例に限定されるべきでなく、前掲請求項に該当
する変形形態を含むものである。
に係り、特に、シンクロトロン放射を利用したX線リソ
グラフに関わる。 【0002】 【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】微小電
子装置の製造においては、フォトリソグラフ技術が通常
用いられている。可視光線波長で得ることができるより
もより高い分解能を超小型構造の形態で得るためには、
より短い波長放射、特に、X線を用いる試みがなされて
いる。適切な分解能、例えば0.25ミクロンのリソグ
ラフを達成するためには、X線のビームは露光されるべ
きウエハの面で高いスペクトル及び空間均一性を示さな
ければならない。シンクロトロンはリソグラフのための
特に期待し得るX線源である。何故なら、それらX線源
は非常に安定していて上手に画成されたX線源を提供す
るからである。シンクロトロンの真空包囲体の内側を軌
道運動する電子は、移送路を画成するのに用いられる磁
界によってそれら電子が曲げられる際に電磁放射を放出
する。この電磁放射は電子の移送方向を変更させる不可
避的な結果であり、代表的にはシンクロトロン放射と呼
ばれている。シンクロトロン放射の形をして電子が失う
エネルギはリングのまわりでそれら電子の軌道における
ある点で回復されなければならない。さもないと、それ
ら電子は所望の経路から螺旋形をなして進行して失われ
てしまうのである。軌道上を進行している電子は真空室
内の残りのガス分子及びイオンとの衝突で失われてしま
う。かくて、貯蔵されたビームの満足のいく寿命を得る
ためには超高品質の真空が必要とされるのである。 【0003】シンクロトロン放射は、他の源に関連せし
められた厳しく狭いピークなしにスペクトルを通してラ
ジオ波長及び赤外線波長から上方に変化する連続(光)
スペクトルをなして放出される。代表的なシンクロトロ
ン貯蔵リング、即ちアラジン(Akaddin)リング
のスペクトルカーブの形状を第1図に示している。シン
クロトロンの全てはそれらのスペクトルを画成する同様
のカーブを有しており、それらカーブは強度において、
また、臨界フォトンエネルギにおいて互いに異なってい
る。臨界フォトンエネルギEcは電子の経路の曲率半径
によって及びそれらの運動エネルギによって決定され、
また、次の関係式によって与えられている。 【0004】 【0005】上記式において,Rmは曲げ半径
であり、meは電子の残りの質量であり、hはプランク
ス常数(Plank’s constant)であり
、Eeは電子ビームのエネルギであり、cは光の速度で
ある。合計パワーの半分は臨界エネルギよりも上で放射
され、半分はそれよりも下で放射される。電子の運動エ
ネルギが高くなればなるほど、即ち、軌道の湾曲が険し
くなればなるほど、臨界フォトンエネルギは高くなる。 この情報を知ることにより、シンクロトロンは使用者の
スペクトル要求に合致するよう設計することができる。 【0006】シンクロトロン放射の源の寸法を表示する
パラメータ及びその源から発散する割合もまた重要であ
る。電子はシンクロトロン放射の源であるため、電子ビ
ームの断面は源の断面を画成する。軌道の画内で、光は
広い連続した扇状に放射され、その扇状は第2図に示さ
れているように電子の経路に対して接線をなしており、
その第2図には軌道運動している電子ビーム21を有す
るシンクロトロン20の断面と、矢印22で示されてい
る扇状シンクロトロン放射とが示されている。第3図は
リングの面に対して直角な面でシンクロトロン放射の束
の分布を示しており、ドットの密度で示されている束の
分布は第3図において箱25の内部に示されている。束
は、グラフ内で参照番号26で示されているごとく水平
方向に実質上均一であり、また、第3図におけるグラフ
27によって示されているごとく垂直方向にガウス分布
輪郭を表している。 【0007】電子ビームの高さ及び幅が比較的小さいの
で、その電子ビームは放射点源として作用して、代表的
な場合リングから8mそれ以上離れている露光面のとこ
ろで簡潔な像を提供している。しかし、8mの距離のと
ころでは、幅1インチの露光場は代表的な場合利用可能
な放射の3.2mm半径のみを集めている。フォトレジ
ストのところでのパワー入射を改良するには2つの方法
があり、1つは、ビームラインを短くするか、他の1つ
は集束素子を装架することである。集束素子を用いるこ
とは非常に幅の広い孔からX線を集めて垂直方向高さが
非常に小さい幅広い像を提供するという潜在的利点を有
している。しかし、集束素子を用いることにより、X線
の反射率が低いために結果として各素子でのパワーが低
下し、光行差を導入してしまう。反射率の容認可能な値
内で作動させ且つ移送されるパワーを最大にするために
は、グレージング角(言い換えれば、86°≦θ≦89
.5°であるよう面に対して直角な点からの入射角θ)
で作動することが必要である。更に、シンクロトロン放
射は水平方向扇形体をなして放出されるので、グレージ
ング入射光学素子を用いることが特に適している。 シンクロトロン放射の小さな垂直方向放射は、幅広い水
平方向ミラーが許容されないほど長くなることなく小さ
なグレージング角で大きな扇状光を受け入れることがで
きるということを暗示している。 【0008】光学システム(ビームライン)は露光域に
わたって均一なパワーを、代表的な場合、水平方向に2
インチで垂直方向に1インチの露光域にわたって均一な
パワーを移送しなければならない。このことは、(a)
X線ビームを拡張することにより、(b)像を横切って
X線ビームを走査することにより達成することができる
。第1の解決方法は真空隔離に適合するものでない。 本発明はマスク−ウエハ走査及びビームラスタリングの
形をした第2の解決方法によく合致している。 【0009】製造目的に適したX線リソグラフビームラ
インは安定した充分に特徴付けられたX線束を露光場に
移送すべきである。製造目的のX線リソグラフビームラ
インのための所望とされる特性には、全走査域にわたる
均一なパワー密度、源近くの大きな収集角、有用なX線
の最小損失、安定した廉価な再被覆可能な光学素子での
モジュール光学パッケージ、及び少なくとも1インチx
1インチで好ましくは2インチx2インチの露光場とが
含まれている。 【0010】X線リソグラフに使用される様々なビーム
ライン設計体が提案されている。これら設計体には、例
えば、B. Laiその他による「ウイスコンシン大
学X線リソグラフビームライン:第1結果(Unive
rsityof Wisconsin X−Ray
Lithography Beamline:
First Results)」Nucl. In
strum. 方法A246、第681頁その他;H
. Oertelその他による「シンクロトロン放射
を用いたX線リソグラフの応用に対する露光設備(Ex
posure Instrumentation
For the Application o
f X−Ray Lithography Us
ing Synchrotoron Radiat
ion)」Rev. Sci. Instrum.
60(7)第2140頁その他、1989年における
直線貫通伝達システムが含まれている。 他のシステムは平坦な光学素子を利用していて走査及び
フィルタリング可能性を提供している。H. Bet
zによる「シンクロトロン放射を用いた高解像度リソグ
ラフ(High Resolution Lith
ography Using Shynchrot
ron Radiation)」Nucl. Ins
trum. 方法A246、第659頁その他、19
86年;P. Pianettaその他による「X線
リソグラフ及びスタンフォードシンクロトロン放射研究
所(X−Ray Lithography and
the Stanford Synchrot
oron Radiation Laborato
ry)」Nucl. Instrum. 方法A2
46、第641頁その他、1986年;S. Qia
nその他による「リソグラフビームライン設計及び露光
均一制御及び測定(Lithography Bea
mline Design and Expo
sure UniformityControlli
ng and Measuring)」Rev.
Sci. Instrum. 60(7),第
2148頁その他、1989年;E. Bernie
rその他による「シンクロトロン基X線リソグラフシス
テムの最適化(Optimization of
a Synchrotron Based X−
Ray Lithographic System
)」Rev. Sci. Instrum. 6
0(7)第2137頁その他、1989年;「シンクロ
トロン放射を用いたX線リソグラフシステム(X−Ra
y Lithography System U
sing Synchrotoron Radia
tion)」という名称のK. Fujiiに付与さ
れた米国特許第4,803,713号;E. Bur
attiniその他による「アドンウィグラーX線リソ
グラフビームライン(The Adone Wig
gler X−Ray Lithography
Beamline)」Rev. Sci. In
strum. 60(7)第2133頁その他、19
89年を参照されたい。1つの数字で表わされたミラー
を用いることが、J. Warlaumontによる
論説「貯蔵リングにおけるX線リソグラフ(X−Ray
Lithography in Storage
Rings)」Nucl. Instrum.
方法A246第687頁その他、1986年で提案さ
れている。他の提案されたシステムには「X線写真リソ
グラフ(X−Ray Photolithograp
hy)」という名称の米国特許第4,028,547号
に記載されているごときクリスタル面からのブラック(
Braqq)反射を用いることが含まれており、また、
R. J Rosserによる「サドルトロイドア
レイ:シンクロトロンX線リソグラフのための新規なグ
レージング入射光学素子(Saddle Toroi
d Arrays:Novel Grazing
Incidence Optics for
Synchrotron X−Ray Litho
graphy)」ブラケット研究所(Blackett
Laboratory)、インペリアル大学、ロン
ドン、イギリス在住に記載されているごとく極小製作構
造体が含まれている。 【0011】X線リソグラフシステムにおいては、X線
はX線マスクを通して、且つ、X線マスクに形成される
非透過性パターンにより影で覆われていない区域におけ
るフォトレジスト上に指向されている。一般に、マスク
は薄い基質層からなっており、その基質層は所望のパタ
ーンをなしてX線吸収材料によって覆われている。X線
マスク基質の透過及びフォトレジストの吸収はマスク/
レジストシステムの効率を画成するのに用いることがで
きる。マスク基質に衝突する低エネルギX線は基質材料
に容易に吸収され、その基質材料を決してフォトレジス
トに作ることはない。これら吸収されたフォトンのエネ
ルギはマスクを加熱することになり、それにより、マス
クの膨張及び歪のごとき所望とされない側面効果に導く
ことが可能である。非常に高いエネルギX線は、像形成
に導く二三の相互作用でマスク基質、吸収体及びフォト
レジストを通過して、これらフォトンの有用性を低減さ
せる。他方、フォトレジスト相互に作用するこれら高エ
ネルギフォトンはマスク上のパターンの吸収体即ち「暗
い」領域を通過することができ、かくて、レジストによ
り生じせしめられる像のコントラストを低減させる。マ
スクの透過率とフォトレジストの吸収との積はシステム
の応答性を画成する。かくて、X線マスクに到達するX
線束は「プロセスウインド(Process Win
dow)」と呼ばれる最適エネルギ領域内にあるエネル
ギを有するフォトンで主に構成されているのが好ましい
。プロセスウインドはマスクの基質及び選定されたフォ
トレジストに依存して変化するが、一般に、プロセスウ
インドは、厚みが2ミクロンの多結晶シリコンマスク基
質及び厚みが1ミクロンのノボラック(Novolac
)フォトレジストの場合、第4図に示されているように
、600eV乃至2000eVの範囲内にある。 【0012】 【問題を解決するための手段】本発明によれば、X線ビ
ームライン装置は、シンクロトロン放射X線を受領し、
2つのグレージング入射X線ミラーを利用してビームを
集め且つ集束しており、それらX線ミラーはビームを継
続的に偏向させている。第1即ち入口ミラーはトロイド
ミラーであり、そのトロイドミラーはそれの長さ方向及
び幅方向に沿って凹状をしている。その第1即ち入口ミ
ラーは発散する扇状シンクロトロン放射を集めるよう作
用するとともにX線を水平方向に部分的に平行ならしめ
ている。第2即ち再集束ミラーは凹状−凸状ミラーであ
って、その凹状−凸状ミラーは長さ方向に凹状であると
ともに幅方向に凸状である。再集束ミラーは光を水平方
向に平行ならしめるよう作用しているとともにその光を
垂直方向に集束するよう作用している。2つのミラーの
反射面の湾曲は互いに協働して均一なパワー分布で実質
上均一な像を提供している。2つのミラーの2つの曲率
半径、それら2つのミラーの間の分離距離、並びに再集
束ミラーの傾斜角は、露光場で像の形状を最適化するの
に用いることができる6自由度を提供している。2つの
ミラーのパラメータは互いに協働してミラーのみの場合
よりも優れた形状のミラーを作るよう作動する。 【0013】ビームを集束し且つ平行ならしめることに
加えて、2つのミラーは高エネルギフォトン、例えば、
約2,200電子ボルト(eV)よりも上の高エネルギ
フォトンを減衰するよう作用する。シリコン、シリコン
窒化物、シリコンカーバイド及びダイヤモンドのような
様々な他の材料をウインドのために用いることはできる
が、低エネルギフォトン(600eVよりも下)はビー
ムラインの端部を閉止するウインドで、好ましくは、ベ
リリウムで形成されたウインドで減衰されている。かく
て、本発明のビームラインシステムはフォトンエネルギ
の帯域フィルタとして有効に作動して所望とされるプロ
セスウインドに緊密に合致したスペクトルスループット
(through−put)を提供し、結果として優れ
たキャリア/吸収体コンストラスト(constras
t)及び優れたフォトレジスト応答性が得られ、同時に
マスクに作用する熱負荷を低減させる。 【0014】鏡像力場を横切るビームの走査を得るため
に、ビームライン内には第3の平坦なミラーを挿置して
もよい。このミラーは入射の低グレージング角でビーム
に対して直角な軸線のまわりで僅かに枢動するよう装架
されていて必要に応じて鏡像力場を横切るビームを偏向
させる。 【0015】ミラーの各々は好ましくはそれ自身の密封
式真空室内に収容されており、これら室間の区画用二重
ゲートバルブは個々の構成部品を隔絶する可能性を提供
している。システムの各要素は、他の要素に影響を及ぼ
すことなく変形、維持及び修理のために取り外すことが
できる。場所の僅かな変化及び2つのトロイドミラーの
傾きは、像形成の均一性あるいはパワーのいずれかを処
理することなく、最終像までの距離を変えるのに用いる
ことができる。 【0016】像面での結果として生ずるビームは非常に
鮮明に画成されているとともにビームの水平方向幅を横
切る束は実質上均一である。ビームを横切る束の変化は
、様々な方法で必要に応じて補償することができ、即ち
、限定するものではないが、様々な厚みのフィルタを用
いることにより、また、形作られたビームの孔を用いる
ことにより、出口窓の厚みの輪郭を描いて他の区域でよ
りもビームのある区域でより高い減衰を達成している。 【0017】本発明の他の目的、特徴及び利点は、添付
図面を参照した以下の詳細な説明から明かである。 【0018】 【実施例】図面を参照して、本発明によるX線ビームラ
イン装置は第5図において全体が参照番号30で示され
ており、そのX線ビームライン装置はシンクロトロン3
1からシンクロトロン放射を受領して、X線ビームを目
標装置32に移送し、その目標装置32とはX線ビーム
に晒されるべき半導体ウエハを装架するためのステッパ
及びホルダである。X線ビームの経路は第5図において
点線34により示されており、そのX線ビームの経路は
包囲構造体によって完全に包囲されており、その包囲構
造体の内部は非常に低い圧力まで抜気されている。好ま
しくは、ビームラインのための包囲用機械構造体は、こ
のシステムの主要構成部品を隔絶してそれら主要構成部
品がモジュールとして取り外すことを可能にし、また、
交換されることを可能にしており、この目的のため、主
要構成部品の間にはゲートバルブ35を並置させてもよ
い。 【0019】第5図に例示されているごとく、主要構成
部品には高速閉止バルブ37が含まれており、その高速
閉止バルブ37はシンクロトロンに隣接して装架されて
おり、また、その迅速閉止バルブ37は迅速に閉止して
ビームラインシステムにおけるどのような真空もれから
もシンクロトロンを隔絶することができる。シンクロト
ロン31から出たシンクロトロン放射体34のビームは
、第1ミラー包囲体38に入り、その第1ミラー包囲体
38は第1即ち入口ミラー40を装架しており、また、
ポンプ41によって抜気される。ビーム34は第2即ち
再集束ミラー(再合焦ミラー)43に向かって上方にミ
ラー40によって偏向されており、その再集束ミラー4
3は包囲構造体45内に装架されているとともにポンプ
46によって抜気されている。次いで、ビーム34は平
坦な走査用ミラー47によって遮断され、その走査用ミ
ラー47は封じ込め構造体48内に装架されているとと
もにポンプ49によって抜気されている。平坦なミラー
47は枢支点50のまわりで枢動するよう装架されてい
るとともに、反対側の端部のところで駆動軸51及びリ
ニアアクチュエータ52より上方及び下方に駆動される
ようになっている。次いで、ビームはビーム経路の残り
の構成部品中を下方に進み、その残りの構成部品には好
ましくは付加的真空ポンプ54と、音波遅延線55と、
診断ミラー組立体56と、シャッタ組立体57とが含ま
れており、そしてビームは最終的に出口窓59のための
装架用組立体58に到達する。窓59はビームラインの
出口を閉じて大気圧からビームラインの内部を密封し、
それにより、そのビームラインの内部はシンクロトロン
31内の真空度と同一基準の超高真空にまで抜気されて
いる。 【0020】第1即ち入口ミラー40の反射面60は第
6図に概略的に図示されている。ミラー40は例えばガ
ラスあるいは石英のごとき在来のX線ミラー材料で形成
されていてもよく、その反射面60には金の被覆が施さ
れている。ミラー40は反射被覆を塗布する前に中実材
料から所望の表面湾曲体に研削されて研磨されていても
よい。あるいは、ミラーはミラーベース材料で成るチュ
ーブから形成されていてもよく、そのチューブはそれの
長さ方向に沿って適宜の幅に切断され、次いで、そのチ
ューブは、反射被覆が湾曲面に形成される前にそれの長
さ方向に大きな長半径を有する円形経路に曲げられる。 ミラー40の反射面60は完全にトロイド形状をしてお
り、そのトロイド形状をしている反射面60はそれの長
さ方向及び幅方向に沿って凹状にされている。この形状
は、頂部からみたとき自転車用タイヤの内側チューブの
底部外面に類似している。 【0021】第2即ち再集束ミラー(再合焦ミラー)4
3の反射面62は第7図に概略的に示されており、第5
図に示されているビームライン構成から理解されるとお
り、その第5図に示されているごとく反射面62を下方
に向けた状態でミラー43は位置決めされている。ミラ
ー43はガラスあるいは石英のごときX線ミラーのため
の在来の材料で形成されていてもよく、反射面は素材か
ら研削され研磨されており、あるいは、ミラー43はチ
ューブから形成されていてもよく、反射面62は金のご
とき反射体で被覆されている。表面62はそれの長さ方
向に沿って凹状であるが、それの幅方向に沿っては凸状
をしており、時としてその表面はサドルトロイド(sa
ddle toroid)形状と言われている。 【0022】第8図は2つのミラー40及び43のビー
ム34に対する効果を示している。第8図にはX線リソ
グラフビームラインの頂面図及び側面図が含まれており
、その第8図にはグラフの最も左側にあるシンクロトロ
ン放射源から最も右側にある露光場へシステムを横切っ
ている20個のフォトンの経路を誇張したスケールで示
している。理解されるとおり、第1即ち入口ミラーはフ
ォトンを水平方向に集め、そしてそれを集束していると
ともに、フォトンを垂直方向にやや分散させている。 第2即ち再集束ミラーはX線ビームを垂直方向に再集束
しているとともに、そのX線ビームを水平方向に平行に
している。かくて、双方のミラーを通過した後、ビーム
は水平方向に幅をほぼ均一にしつつ、そしてその幅を横
切るパワー密度をほぼ均一にしつつ垂直方向で細いライ
ンに緊密に集束されている。 【0023】上述した通り、入口ミラーは発散する扇状
のシンクロトロン放射体を集め、また、光を水平方向に
部分的に平行となすよう作用する。好ましくは、その入
口ミラーは物理的な抑制が許す限りシンクロトロン源の
近くに位置している。好ましくは、入口ミラーはそのミ
ラーの2度のグレージング角(限界見通し角)を提供す
るよう装架されており、そのグレージング角は約200
0eVでフォトンの高エネルギ遮断を決定している。よ
り小さなグレージング角はシステムの全体的のスループ
ットを高めるが、より高いエネルギのフォトンがより多
く通過してしまうという欠点を有しており、また、より
長いミラーを形成することが必要であるという欠点を有
している。長いミラーは一般に作るのがより難しく、よ
り長い移送時間が掛かり、そしてまたより高価である。 【0024】入口ミラーの表面60の曲率により、ミラ
ーの中心軸線近くでそのミラーに衝突するフォトンは別
のところに衝突するフォトンよりもわずかに小さなグレ
ージング角を経験する。このエネルギ領域におけるX線
の減衰は入射角に対して非常に敏感で、グレージング角
のわずかな増加でも減衰を非常に増加させる。ミラーを
横切るフォトンにより経験されるグレージング角は露光
場で予想され得るエネルギ損失を示している。グレージ
ング角の効果は、第1即ち入口ミラーの場合第12図に
図示されており、第2即ち再集束ミラーの場合第13図
に示されており、双方のミラーのための平均反射角は第
14図に示されている。2つの程度のグレージング角で
、所望とされない高エネルギX線は反射面での減衰によ
り除去される。ミラーに対するこのグレージング角は優
れたコントラストに対する高エネルギ遮断要求を提供す
るけれども、所望とされるX線エネルギは非常に険しい
減衰曲線の縁部にある。かくて、反射されるX線の減衰
はグレージング角における僅かな変化に対して非常に敏
感である。X線がビームラインを横切る際にそのX線に
よって経験される反射角は、(水平軸線に沿ったコンシ
ステンシーの場合)X線が露光場を打つ場所に対して第
12図から第14図に描かれている。この情報は、反射
率損失がシステム内で生じるであろう場所を示している
。 【0025】再集束ミラー43はX線ビーム34を水平
方向に平行にし且つビームを垂直方向に集束する。この
ミラーの表面の湾曲は第1のミラーの表面の湾曲に調和
して作用して均一のパワー分布で均一な像を提供する。 再集束ミラーのサドルトロイド形状は内側チューブの底
部内面に類似していてもよく、即ち長さ方向に沿っては
凹状であるが、幅方向に沿っては凸状である。この形式
のミラーは素材からミラー面を研削し研磨して形成され
ていてもよく、あるいは、ガラスチューブを長さ方向に
切断し、それを円形形状に曲げることによって形成され
ていてもよい。再集束ミラー43の中心軸線に沿って衝
突するフォトンは入口ミラーで生じるものと異なる態様
で、表面の湾曲により縁部近くに衝突するものよりも少
なく減衰される。反射角は減衰及びスループットに密接
に関係付けられているために、2つのミラーを適正に配
列させることによりスペクトル均一性を改良することが
できる。例えば、一緒に作動する2つの凹状−凹状トロ
イド形状は同じ数の集束パラメータを提供することがで
きるが、両方の鏡の減衰ファクターは外方のフォトンを
最も減衰させようとする。一方のミラーが凹状/凹状ト
ロイド形状で、他方のミラーが凹状/凸状あるいはサド
ルトロイド形状である場合、減衰ファクターは各ミラー
で内方及び外方フォトンに別々に作動して第14図のグ
ラフに示されているごとく、露光場でより均一なパワー
分布を生じせしめ、その第14図には2つのミラーを一
緒に考えた場合の平均反射角が示されている。理解され
るとおり、この平均反射角はミラーを別々に考えた場合
、そのミラーのうちのいずれか1つよりも水平方向に少
ない変移即ち偏差を有している。 【0026】ミラーの特定の寸法及びミラーの間隔及び
配向はシンクロトロンシステムに対して概ね最適化され
ており、また、特定の用途に対して最適化されている。 アラジン(Aladdin)シンクロトロン貯蔵リング
からのシンクロトロン放射を利用しているシステムの場
合の典型的な寸法においては、ミラー40の表面60に
対しては140.6mの長半径であり、また、短半径は
108.15mmであり、ミラー43の表面62の場合
331.57mの長半径であり、また、短半径は161
.55mmであり、長半径R及び短半径rはミラー40
の場合第15図に例示されているごとく決定され、ミラ
ー43の場合第16図に示されているように決定される
。両方のミラーの場合、長半径Rはミラー半径の中心軸
線に対して測定されている。 【0027】平坦な走査用ミラー47は在来の態様で光
学的に平坦な面を備えており、金の被覆を反射面に被覆
させる態様で平坦なガラス板で作られていてもよい。好
ましくは、平坦な走査用ミラーは、X線が約0.2度か
ら約4度の間の様々なグレージング角でミラーを打つか
も知れないけれども、1度の公称グレージング角を有し
ている。走査用ミラーが上下に移動してビーム34の入
射角を変化させることにより、結果として露光場でのビ
ーム34の像の位置に変化が生じる。これはビームの3
つの位置が示されている第10図に示されており、第1
の位置34aではビームは露光場70の頂部にあり、第
2の位置34bでは露光場の中程にあり、第3の位置3
4cは露光場の底部にある。このシステムにより提供さ
れるビームの像は第10図に示されているごとく非常に
細いものである。例えば、例示的な寸法は横が60mm
で厚さが4mmである。 【0028】上述したシステムにおけるミラーのための
例示的間隔には、入口ミラーを源から2.75mのとこ
ろに、そしてソースの面のところに位置決めすることが
含まれており、また、再集束ミラーを源から4mのとこ
ろに、そして、その源面よりも87mmのところに位置
決めし、平坦な走査用ミラーを源から5mのところに、
そして、源面よりも上に87mmのところに位置決めし
、また、源から9.37mのところに、そして、源面よ
りも下に65mmのところに位置決めすることが含まれ
ている。 【0029】場所における非常にわずかな変化及び入口
ミラー40及び再集束ミラー43の傾きにおける僅かな
変化は、パワーあるいは像形状の均一性を処理すること
なく最終像までの距離を変えるのに用いることがきでる
。この調整可能性は幅広い充分な距離にわたっていてビ
ームラインの長さを劇的に変化させる可能性を提供して
いる。隣接するビームラインのための最終像の位置をづ
らすことにより、ウエハを保持しているステッパの位置
を食い違いにすることができ、もって込み合った作業位
置におけるそれらの近接可能性を容易ならしめている。 加えて、ミラー40及び43は湾曲可能に作られていて
長半径が調整機構を用いることにより変化せしめされる
のを可能ならしめている。利用される低いグレージング
角ではミラーの長さ方向に沿った曲率の非常にわずかな
変化のみが最適な集束に必要とされる。 【0030】ビームの完全な場の網羅は、平坦なミラー
47を用いて露光場を横切り垂直方向に像を走査するこ
とにより上述したごとく得られる。あるいは、ウエハと
マスクとをX線ビーム方向を介して一緒に並進させるこ
とにより走査を達成することがきでる。走査用ミラーが
1度あるいはそれ以下のグレージング角を有している場
合、平坦なミラーの反射率のエネルギ依存性は、X線ミ
ラーを被覆するのに用いられる多くの材料の場合反射率
曲線のほぼ平坦な部分に存在している。用いられている
僅かなグレージング角ではより高い全反射率が暗示され
ているが、しかし、より高いミラーが必要とされている
。 【0031】ベリリウム窓59はビームライン(全ての
光学的素子を含む)の超高真空部分をステッパシステム
32から隔絶するべく作用し、そのビームラインはヘリ
ウムの大気中で在来通り作動する。ベリリウム窓の場合
の代表的な厚みは13乃至15ミクロンであり、それに
より、窓はハイパスフィルタとしても作用することがで
き、所望とされない低エネルギのX線波長を遮断する。 ベリリウム窓の厚みを、像の最終パワー輪郭における僅
かな非均一性を正すための手段として作ることも可能で
ある。 【0032】X線リソグラフは、X線フォトンに対する
露光により生じせしめられるフォトレジストでの科学的
変化に依存している。この方法は黒と白の絵を作り出す
最も一般的な写真方法に多くの点で似ている。「ネガテ
ィブ」(マスク)はシリコンウエハの表面に伝達される
べき構造体及び回路のためのパターンを保持している。 マスクの支持膜は比較的透過性であり、X線に対して非
常に透過性でない材料で被覆された領域即ち場を支持し
ている。X線ビームによって照射される際、これら非透
過性の領域は影をウエハ上に投じる。化学的合成物であ
るフォトレジストはX線により照射される場所で化学的
変化を受ける。次いで、露光されたウエハは化学的現像
剤により処理され、その化学的現像剤はフォトレジスト
と反応するとともに露光された領域(ポジティブレジス
トの場合)を除去し、あるいは、露光されていない領域
(ネガティブレジストの場合)を除去する。変化を生じ
せしめるのに必要とされるパワー放射線量と変化せしめ
られない放射線量との間の閾値は非常に鋭利で有り得る
。にもかかわらず、露光場の一方の部分から他の部分へ
移送される放射線量の変化は最終製品及び像の品質に対
する必要とされていない効果を有している。一般にX線
リソグラフによって作られるべきマイクロデバイスは1
インチx1インチの場を横切る少なくとも完全な場の露
光を必要とし、望ましくは2インチx2インチの場を横
切る露光を有している。このような大きな装置にかかる
処理費はきわめて高く、従って、露光場内の領域の露光
不足及び過露光により生ずる高い失敗率は許容すること
ができない。 【0033】第11図は3つのビームライン形態につい
て行なわれたパワー密度研究結果を示していて比較パワ
ー分布を図示している。第11図で80によって示され
たグラフは上述した2つのトロイドミラー40及び43
で得られたものであり、各ミラーは2度のグレージング
角で装架されている。第11図における番号81で示さ
れたグラフは、第2即ち再集束トロイドが1度のグレー
ジング角で装架されているシステムの場合を示している
。番号82で示されているグラフはトロイダル形状より
もむしろ楕円形上を有する2つのミラーであってミラー
40及び43の代わりをなすものを示しており、各々は
2度のグレージング角度を有している。楕円形状のミラ
ーの両方は凹状をしている。3つの曲線80乃至82の
全ては同じスケールで描かれており、真ん中のものは1
度のミラーのより高いスループットにより僅かにづらさ
れている。曲線80乃至82の各々の下に横たわってい
るヒストグラムは500,000本の光線でパワー密度
を計算した結果である。曲線80乃至82は第4次多項
式フィットを用いたヒストグラムデータに適合している
。これら曲線は、2度のグレージング角度のトロイドミ
ラーを利用しているシステムが鏡像力場を横切る最も均
一なパワー分布を与えることを示している。グラフ80
から理解されるとおり、このようなミラーを用いた場合
の強度は縁部に向かって僅かにのみ減少しようとする。 かくて、光学素子に対する僅かな変形により、全2イン
チの鏡像力場にわたって(90%以内の)ほぼ直線の方
向性を得ることができる。もたらされる交換即ち取引は
像の形状あるいは像の開きあるいはその双方における僅
かな変化を含んでいる。パワーの非均一性における僅か
な修正は細いフィルタを用いることにより補償すること
ができ、そのフィルタのテーパの付された厚み輪郭は窓
のためのものである。フィルタの様々な厚みの吸収性特
性に依存する訂正即ち修正は伝達されるスペクトルの形
状に対するインパクトを有している。かくて、本発明の
ようにきわめて均一なパワー分布及びスペクトル応答性
を移送する光学システムでスタートすることにより、後
で像を清浄にする必要性が少なくなる。 【0034】像のところでパワーの残りの非均一性を正
すことを、直線的な厚み輪郭を持ったフィルタ即ち窓を
用いることにより行なうことができる。必要とされる直
線性が僅かな場合に限り、生じせしめられる減衰は伝達
されるスペクトルに影響を与えない。その方法には露光
場でのパワー密度を写すことが最初に必要とされる。こ
のことは、露光場を横切って任意適宜の検出器をラスタ
リングすることにより行なうことができる。吸収材料に
よって生じせしめされる減衰が材料の厚みにI=Io(
eνt )倍だけ関連せしめられていることを知れば、
ビームを所望の密度Iに減衰するのに必要とされる付加
的な吸収体の厚みを容易に計算することができる。次い
で分析は、「付加的な厚み」マップを提供する。真空沈
着中に通常様々な技術を用いて様々な厚みの輪郭を備え
た被覆を提供している。このような技術は、基質のある
部分を他の部分よりも源近くに位置決めするごとく単純
であり、あるいは、惑星運動系及び一連のバッフルを利
用するごとく手の込んだものである。 【0035】ビームの発散により、マスクからフォトレ
ジストに投影される像の品質に関する重要な情報が提供
される。第17図及び第18図に示されたもののごとき
発散プロットを用いた場合、マスクのメーカーはぶれ及
び他の発散誘導エラーを予想することができ、また、マ
スク書き込みソフトウエアに対する調節を行なって、必
要に応じ、補償を組み入れることができる。SHADO
Wのごとき光線追跡プログラムは所望とされる発散プロ
ットを提供することができ、また、数値分析プログラム
は計算された「ベスト−フィット(best−fit)
」公式を提供することができる。ベスト−フィット公式
でマスク書き込みツールを制御して正されたマスクを書
き込むコンピュータを提供する技術は、リソグラフ工業
界では知られている。 【0036】 【発明の効果】かくて、本発明は2つのミラーのユニー
クな組合せを有しており、それら2つのミラーは、シン
クロトロン放射を集めてX線リソグラフ露光場のところ
でそれをライン像に集束するのに理想的に適している。 凹状/凸状ミラー及び凹状/凸状(サドル)ミラーは一
緒になって作動して露光場を横切るきわめて均一なパワ
ー分布を備えた優れた集束可能性を提供する。また、シ
ステムは、マスク/フォトレジスト要求にきわめてよく
マッチしているX線を移送している。マスクの加熱に寄
与する低エネルギフォトンはベリリウム窓によって除去
され、一方、像のコントラストを低減させる高エネルギ
フォトンはグレージング光学素子によって除去されてい
る。結果は、有効フォトンの優れた束とかなりの生産ス
ループットが得られることである。システムの構成によ
り、光学素子を再特定することなく長さが変化し得る可
撓性ビームラインが提供される。かくて、急速に且つ単
純に変化し得る完全にモジュラーな構成部品が許容され
、交換及びベークアウト(bakeouts)に必要と
される長い非稼働時間を除去する。また、本発明におい
ては、入口及び再集束ミラーを用いることが可能であり
、それらミラーは真のトロイド形状ではない。適切な応
用例の場合、反射面は概ね多項式面(例えば、6乗まで
の)であってよく、例えば、回転楕円面あるいはサドル
双曲面のごとき円錐曲線の回転体に近いものである。 【0037】理解されるとおり、本発明はここで述べた
特定実施例に限定されるべきでなく、前掲請求項に該当
する変形形態を含むものである。
【図1】シンクロトロン貯蔵リングのための2つの異な
る電子エネルギレベルでの放出フォトンエネルギのスペ
クトルを示す図。
る電子エネルギレベルでの放出フォトンエネルギのスペ
クトルを示す図。
【図2】扇形シンクロトロン放射を示す説明図。
【図3】シンクロトロン放射ビームの断面におけるX線
束の垂直及び水平分布を示す説明図。
束の垂直及び水平分布を示す説明図。
【図4】代表的なX線マスク及びフォトレジストに対す
る典型的なシステムリスポンスを示す説明図で、フォト
ンエネルギの好ましいプロセスウインドを図示している
図。
る典型的なシステムリスポンスを示す説明図で、フォト
ンエネルギの好ましいプロセスウインドを図示している
図。
【図5】本発明によるX線ビームライン装置の概略図。
【図6】第5図に示されたビームライン装置における第
1即ち入口ミラーのミラー面を示す説明図。
1即ち入口ミラーのミラー面を示す説明図。
【図7】第5図に示されたビームライン装置における第
2即ち再集束ミラーの形状を示す説明図。
2即ち再集束ミラーの形状を示す説明図。
【図8】本発明によるビームライン装置における入口及
び再集束ミラーを通ってシンクロトロンから放射される
X線経路の側面図及び頂面図におけるグラフ。
び再集束ミラーを通ってシンクロトロンから放射される
X線経路の側面図及び頂面図におけるグラフ。
【図9】本発明によるビームライン装置を通過し且つX
線マスクに移送されるX線のスペクトルを示すグラフ。
線マスクに移送されるX線のスペクトルを示すグラフ。
【図10】本発明による装置の走査ミラーの様々な傾斜
角で2インチx1インチの露光場を走査する間に生成さ
れる像を示している図。
角で2インチx1インチの露光場を走査する間に生成さ
れる像を示している図。
【図11】3つのミラー形態の場合の像面でのパワー密
度分布を示している例示カーブで、2度及び2度のグレ
ージング入射楕円ミラーと、2度及び1度のトロイドミ
ラーと、2度及び2度のトロイドミラーを含んでいるそ
れらのミラーを示している図。
度分布を示している例示カーブで、2度及び2度のグレ
ージング入射楕円ミラーと、2度及び1度のトロイドミ
ラーと、2度及び2度のトロイドミラーを含んでいるそ
れらのミラーを示している図。
【図12】X線が露光場を打つ場所対入口ミラーでの反
射角を示している図。
射角を示している図。
【図13】X線が露光場を打つ場所対再集束ミラーでの
反射角を示している図。
反射角を示している図。
【図14】X線が露光場を打つ場所対入口及び再集束ミ
ラーの双方を横切るX線に対する平均反射角を示してい
る図。
ラーの双方を横切るX線に対する平均反射角を示してい
る図。
【図15】反射面に対する短及び長曲率半径を示してい
る入口ミラーの概略図。
る入口ミラーの概略図。
【図16】短及び長反射面に対する短及び長曲率半径を
示している再集束ミラーの概略図。
示している再集束ミラーの概略図。
【図17】像面での像に対する水平方向位置対水平方向
発散を示す説明図。
発散を示す説明図。
【図18】像面での像に対する水平方向位置対垂直方向
発散を示す説明図。
発散を示す説明図。
20 シンクロトロン
21 電子ビーム
22 扇状シンクロトロン放射
25 箱
26 グラフ
27 グラフ
30 X線ビームライン装置
31 シンクロトロン
32 目標装置即ちステッパシステム34 X線ビ
ームの経路即ちシンクロトロン放射体34a 第1の位
置 34b 第2の位置 34c 第3の位置 35 ゲートバルブ 37 迅速閉止バルブ 38 第1のミラー包囲体 40 第1即ち入口ミラー 41 ポンプ 43 第2即ち再集束ミラー 45 包囲構造体 46 ポンプ 47 走査用ミラー 48 封じ込め構造体 49 ポンプ 50 枢支点 51 駆動軸 52 リニアアクチュエータ 54 真空ポンプ 55 音波遅延線 56 診断ミラー組立体 57 シャッタ組立体 58 装架用組立体 59 出口窓 60 反射面 61 反射面 70 露光場 80 グラフ 81 グラフ 82 グラフ
ームの経路即ちシンクロトロン放射体34a 第1の位
置 34b 第2の位置 34c 第3の位置 35 ゲートバルブ 37 迅速閉止バルブ 38 第1のミラー包囲体 40 第1即ち入口ミラー 41 ポンプ 43 第2即ち再集束ミラー 45 包囲構造体 46 ポンプ 47 走査用ミラー 48 封じ込め構造体 49 ポンプ 50 枢支点 51 駆動軸 52 リニアアクチュエータ 54 真空ポンプ 55 音波遅延線 56 診断ミラー組立体 57 シャッタ組立体 58 装架用組立体 59 出口窓 60 反射面 61 反射面 70 露光場 80 グラフ 81 グラフ 82 グラフ
Claims (19)
- 【請求項1】 シンクロトロン放射を受領するX線リ
ングラフのためのビームライン装置にして、(a)ビー
ムライン内に配備された第1即ち入口ミラーであって、
該入口ミラーは反射面を有しており、該反射面はそれの
幅方向に沿って凹状であるとともにそれの長さ方向に沿
って凹状であり、前記反射面はグレージング角でシンク
ロトロンからの扇状反射体を受領するよう位置決めされ
ているとともに1つの寸法でX線を部分的に平行になら
しめるよう位置決めされている前記第1即ち入口ミラー
と (b)グレージング角で前記入口ミラーから反射された
X線を受領するよう位置決めされている第2即ち再集束
ミラーであって、該再集束ミラーは反射面を有しており
、該反射面はそれの長さ方向に沿って凹状であるととも
にそれの幅方向に沿って凸状であり、前記再集束ミラー
は前記X線を水平方向に平行ならしめるよう作用すると
ともに該X線を垂直方向に集束するよう作用し、前記入
口ミラー及び前記再集束ミラーは互いに協働するよう位
置決めされていて実質上均一なパワー分布で像面のとこ
ろにほぼ均一な像を有するビームを提供するよう構成さ
れている前記第2即ち再集束ミラーと、を有しているビ
ームライン装置。 - 【請求項2】 前記入口ミラー及び前記再集束ミラー
は各々前記X線に対してほぼ2度のグレージング角を有
している請求項1記載のビームライン装置。 - 【請求項3】 前記入口及び再集束ミラー並びに窓を
含む前記ビームラインをそれの長さ方向に沿って包囲す
る構造体を有しており、前記窓は前記ビームラインの端
部を閉止して該ビームラインの内部を外部大気圧から密
封しており、前記窓は前記入口及び再集束ミラーと協働
して、実質上減衰せしめられた所望のエネルギバンドよ
りも上の及びそれよりも下のX線を有している該窓を通
過する際X線ビームを提供するようになっている請求項
1記載のビームライン装置。 - 【請求項4】 前記窓はベリリュウムで形成されてい
る請求項3記載のビームライン装置。 - 【請求項5】 前記窓は可変の厚みを有していて非均
一なパワー分布を補償するようになっている請求項3記
載のビームライン装置。 - 【請求項6】 前記再集束ミラーから反射されたX線
ビームに係合するよう位置決めされている平坦な走査用
ミラーを更に有しており、該平坦な走査用ミラーは前記
像面でビームの位置を変化させるべく枢動するよう装架
されている請求項1記載の装置。 - 【請求項7】 前記平坦な走査用ミラーは前記ビーム
に対して約0.2度と約4度との間の公称グレージング
角を有している請求項6記載のビームライン装置。 - 【請求項8】 前記入口ミラーの反射面はトロイド形
状であり且つ約140mの長曲率半径と約108mmの
短曲率半径とを有しており、前記再集束ミラーの反射面
はトロイド形状であり且つ約332mの長曲率半径と約
162mmの短曲率半径とを有している請求項1記載の
ビームライン装置。 - 【請求項9】 シンクロトロンからのX線のビームを
集束するとともに平行ならしめる方法にして、(a)グ
レージング角でシンクロトロンからのシンクロトロン放
射体をなす扇状X線を、長曲率半径及び短曲率半径を有
する凹状/凹状トロイド反射面を有する第1のミラーで
遮断し、その反射面からX線を反射してシンクロトロン
からの発散する扇状X線を集めるとともにそのX線を水
平方向に部分的に水平ならしめる工程と、(b)グレー
ジング角で前記第1のミラーから反射されるビームを第
2のミラーで遮断し、該第2のミラーは凹状/凸状トロ
イド反射面を有しており、該トロイド面はそれの凹状長
さ方向に沿って長曲率半径とそれの凸状幅方向に沿って
短曲率半径とを有しており、前記第2のミラーは前記X
線を反射して該X線を水平方向に平行ならしめるととも
に該X線を垂直方向に集束する工程と、を有している方
法。 - 【請求項10】 前記集束され且つ平行ならしめられ
たX線を前記第2のミラーから平坦なミラーで遮断し、
該平坦なミラーを上下に枢動させて前記平坦なミラーの
反射面からのビームを像面に反射させ、もって該像面を
横ぎってビームを走査する工程を有している請求項9記
載の方法。 - 【請求項11】 前記X線は約0.2度と約4度との
間のグレージング角で前記平坦なミラーに衝突する請求
項10記載の方法。 - 【請求項12】 前記第1及び第2のミラーは各々X
線に対して約2度のグレージング角を有しているクレー
ム9記載の方法。 - 【請求項13】 シンクロトロン放射を受領するX線
リトグラフのためのX線ビームラインにして、(a)前
記ビームライン内に配備された第1即ち入口ミラーであ
って、該第1の入口ミラーは反射面を有しており、該反
射面はそれの幅方向に沿って凹状であるとともにそれの
長さ方向に沿って凹状であり、前記反射面はグレージン
グ角でシンクロトロンからの扇状放射体を受領するよう
位置決めされているとともに一つの寸法において前記X
線を部分的に平行ならしめるよう位置決めされている前
記第1即ち入口ミラーと、(b)グレージング角で前記
入口ミラーから反射されたX線を受領するよう位置決め
されている第2即ち再集束ミラーであって、該再集束ミ
ラーは反射面を有しており、該反射面はそれの長さ方向
に沿って凹状であるとともにそれの幅方向に沿って凸状
であり、前記再集束ミラーはX線を水平方向に平行なら
しめるよう作用しているとともに該X線を垂直方向に集
束するよう作用しており、前記入口ミラー及び前記再集
束ミラーは互いに協働して実質上均一なパワー分布で像
面に実質上均一な像を有するビームを提供するよう位置
決めされている前記第2即ち再集束ミラーと、(c)
前記入口及び再集束ミラー並びに窓を含む前記ビーム
ラインをそれの長さ方向に沿って包囲する構造体を有し
ており、前記窓はビームラインの端部を閉止して外部大
気圧から前記ビームラインの内部を密封するとともに前
記入口及び再集束ミラーと協働して実質上減衰された所
望のエネルギバンドよりも上で及び下でX線を有してい
る該窓を介して透過する際にX線ビームを提供するよう
構成された前記構造体と、を有しているX線ビームライ
ン。 - 【請求項14】 前記入口ミラー及び前記再集束ミラ
ーは各々X線に対して約2度のグレージング角を有して
いる請求項13記載のビームライン。 - 【請求項15】 前記窓はベリリウムで形成されてい
る請求項13記載のビームライン。 - 【請求項16】 前記窓は可変の厚みを有していて非
均一なパワー分布を補償している請求項13記載のビー
ムライン。 - 【請求項17】 前記再集束ミラーから反射されたX
線ビームに係合するよう位置決めされた平坦な走査用ミ
ラーを更に備えており、該平坦な走査用ミラーは像面で
前記ビームの位置を変えるべく枢動するよう装架されて
いる請求項13記載のビームライン。 - 【請求項18】 前記平坦な走査ミラーは前記ビーム
に対して約0.2度と約4度との間の公称グレージング
角を有している請求項17記載のビームライン。 - 【請求項19】 前記入口ミラーの反射面はトロイド
形状で約140mの長曲率半径と約108mmの短曲率
半径とを有しており、前記再集束ミラーの反射面はトロ
イド形状で約332mの長曲率半径と約162mmの短
曲率半径とを有している請求項13記載のビームライン
。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US533536 | 1990-06-05 | ||
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04261011A true JPH04261011A (ja) | 1992-09-17 |
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Family
ID=24126390
Family Applications (1)
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Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
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JP (1) | JP3078872B2 (ja) |
DE (1) | DE4117839C2 (ja) |
GB (1) | GB2244820B (ja) |
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