JPH043100B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、シンクロトロン放射光を用いて、
超LSI等の回路パターンをウエハ等の被露光板状
物に転写せしめるシンクロトロン放射露光装置に
関する。

〔従来の技術〕

半導体の高集積化技術の進歩に伴い、マスク上
のパターンをレジストの付着したウエハ等の上に
転写する半導体リソグラフイ装置でも、従来用い
られていた紫外線に代り、これよりも波長の短い
Ｘ線（特に軟Ｘ線）が提案されている。このよう
なＸ線源として、金属ターゲツトに加速した電子
を照射し、Ｘ線を発生させる医療用のＸ線源と同
様なものを用いる場合もあるが、これによつて得
られるＸ線は、強度が弱く且つ発散光であるた
め、マスクパターンをウエハ等の被露光板状物に
正確に転写できないという問題がある。こうした
点を克服するとして最近注目されているものに、
軟Ｘ線を含むシンクロトロン放射光がある。

この放射光は、第４図で示されるように、電子
ビームを電磁石で曲げて高真空のリング中で回転
せしめる電子蓄積リング４０内で、光速に近い速
さの電子を偏向電磁石４４の磁界により曲げたと
きに軌道の接線方向に放射される電磁波である
が、平行性が良く且つ強いＸ線が得られるため、
線幅がサブミクロンクラスになる超LSIのマスク
パターンを上記被露光板状物に転写するＸ線露光
装置の次期Ｘ線源として期待されている。

該シンクロトロン放射光を用いる実際の露光装
置では、電子蓄積リング４０から発した放射光が
ビームライン４１ｂ内を通つて転写装置５０内に
導かれ、その内部でＸ線マスク（図示なし）やウ
エハ駆動ステージ（図示なし）等の各種装置を用
いてマスクパターンを被露光板状物の表面（この
場合はウエハの上に被覆されたレジスト）に転写
する構成となつている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このうち、ビームライン４１ｂ内部は、電子蓄
積リング４０内の高度の真空状態に悪影響を及ぼ
さないようにするため真空に保たれ、他方転写装
置５０は、マスクの温度上昇を抑えるため、その
周りをチヤンバ５１ｂで囲んで内部を大気や他の
ガス雰囲気（放射光減衰作用の小さいヘリウムガ
ス等）で満たしている。そこでシンクロトロン放
射光を放射する放射光源（図では電子蓄積リング
４０及びビームライン４１ｂ）と転写装置５０と
の間には、放射軌道上に放射光源側の高真空域と
転写装置５０側の雰囲気とを隔て且つ放射光の透
過可能なベリリウム薄板等の放射光透過薄膜２２
が設けられている。

又、電子蓄積リング４０から放射されてきたシ
ンクロトロン放射光は、電子の軌道面に垂直な方
向への発散角が小さいため、照射面が横長の偏平
になつてしまう。そこで第５図に示すように放射
光反射ミラー等の放射光走査装置１０ａを放射光
路上に設けて、放射光が前記転写装置に至る前に
これを上下に走査し、照射面積を拡大する等の工
夫がなされている。それに伴つて放射光を透過せ
しめる前記透過薄膜２２も正方形や円形等の面積
の大きなものが用いられ、放射光を上下に走査し
た場合でも該放射光を前記転写装置５０内に透過
できるようにしている。

しかし、放射光源側と転写装置５０との間には
かなり圧力差があるため、このように薄膜２２の
面積を拡大した場合には、ある程度厚みを増して
強度を出さなければならない。従つてシンクロト
ロン放射光を用いた露光装置では放射光透過薄膜
２２での放射光の減衰が大きくなり、軟Ｘ線成分
の透過率が低下するという問題があつた。

この様な問題を解決するために、特開昭62−
150720号では、放射光反射ミラーによるシンクロ
トロン放射光の走査に同期して該走査方向に放射
光透過薄膜を移動せしめる構成の提案を行なつて
おり、その効果として該薄膜の大きさを大きくし
且つその厚みを厚くする必要がなくなるため、放
射光透過薄膜透過時のシンクロトロン放射光の減
衰を低く抑えることができるようになる。

一方、照射面積の拡大を図るもう一つの方法と
しては、この様な放射光の走査を行なわず、被露
光板状物側を上下方向に機械的に移動せしめるこ
とで照射面積の拡大を図つているものがある。こ
の場合も放射光透過薄膜の大きさの拡大やその膜
厚を厚くする必要がなく、上記技術と同様な効果
が得られることになる。

しかし、両技術とも放射光透過薄膜の両面でか
なり大きな圧力差が発生していることには変わり
がなく、その圧力差に応じて該薄膜の膜厚設定が
なされることになる。それ故、両技術ともこの薄
膜における放射光透過率を上げようとするもので
はあつても、薄膜両面間における圧力差による制
限を受け、自とその透過率の向上には限界があつ
た。

本発明は以上のような問題に鑑み創案されたも
ので、シンクロトロン放射光を用いる露光装置で
実用的な生産能力を得るため、放射光の透過薄膜
を可能な限り薄くし、それによつて放射光の透過
率を更に上げることができる露光装置の構成を提
供せんとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図ａは、本発明に係る放射光露光装置の構
成の要部の概略を示す説明図である。

この構成では、シンクロトロン放射光を放射す
る電子蓄積リング及びビームライン等の放射光源
（図示なし）と、該放射光源と被露光板状物（図
示なし）との間に配置されたマスク（図示なし）
上のパターンを前記放射光源からのシンクロトロ
ン放射光により被露光板状物（図示なし）に転写
する転写装置（図示なし）と、放射光源から放射
されるシンクロトロン放射光が転写装置に至る前
にこれを所定方向に走査する放射光反射ミラー等
の放射光走査装置１と、放射光源側の高真空域と
転写装置側の雰囲気とを隔て且つ前記放射光走査
装置１で走査されて進行してくるシンクロトロン
放射光を転写装置内に透過せしめる放射光透過薄
膜２とが設けられている。

そして本発明では、前記放射光走査装置１によ
るシンクロトロン放射光の走査に同期して該走査
方向に放射光透過薄膜２を移動せしめる構成が採
用されている。

本発明は、以上の構成を前提構成として、更に
第１図ｂに示すように、該薄膜２の転写装置側の
面２ａに近接してガスを高速に流すガス流層３を
形成せしめたことを特徴としている。

〔作 用〕

放射光の走査に同期してその走査方向に放射光
透過薄膜２を移動せしめることにより、シンクロ
トロン放射光の光路上に該透過薄膜２が常に動
き、放射光がどの位置においても透過できるよう
にしているため、放射光の走査による照射面積の
拡大に対応させて上記放射光透過薄膜２を大きく
する必要がなくなり、該薄膜２の膜厚を厚くする
必要もなくなる。

以上の様な構成で、該薄膜２における放射光の
吸収率を減らし、波長範囲が数〓乃至数十〓の軟
Ｘ線成分の透過率が高められることになるが、更
に本発明では、上記構成のほかに、前記薄膜２の
転写装置側の面２ａに近接して、高速ガス流層３
を形成せしめることにより、ベルヌイの定理或い
は所謂エアカーテン作用で説明されるように、そ
の面２ａにかかるガス圧は転写装置内の雰囲気の
ガス圧より低くできる。このように放射光透過薄
膜２に作用する力はガス流層３の形成により弱め
られるため、薄膜２の強度を更に下げても問題は
なく、積極的に該薄膜２を薄くすることにより、
シンクロトロン放射光の透過率をより一層高める
ことができる。

〔実施例〕

以下本発明の具体的実施例を添付図面に基づい
て説明する。

第２図は、本発明の一実施例に係るシンクロト
ロン放射光露光装置のうち、放射光源となる電子
蓄積リングのビームライン４１ａと転写装置を包
囲するチヤンバ５１ａとの間に設けられた放射光
透過薄膜２１と、これを上下に移動せしめる構成
及び該放射光透過薄膜２１のチヤンバ５１ａ側の
面に形成される高速ガス流層３０の構成を示す断
面図であり、その他の本発明の構成は便宜上省略
してある。

ビームライン４１ａの途中には、放射光反射ミ
ラー及びその回動機構からなる放射光走査装置
（図示なし）が設けられており、電子蓄積リング
から放射されてくる照射面が横長偏平なシンクロ
トロン放射光を上下に走査し、照射面積を拡大せ
しめている。

又、チヤンバ５１ａ内は、シンクロトロン放射
光の減衰作用の小さいヘリウムガスで満たされる
と共に、前記放射光透過薄膜２１を透過してきた
放射光を用いて、マスク上のパターンを被露光板
状物の表面（即ちウエハ上に被覆されたレジス
ト）に転写せしめる転写装置が内蔵されている。

本実施例では、上記のようなビームライン４１
ａとチヤンバ５１ａが接合して形成される放射光
光路の途中に、該光路に対し垂直方向に昇降自在
に貫通する断面楕円状の筒状８０が設けられてい
る。又、該筒状体８０のビームライン４１ａ側の
面及びチヤンバ５１ａ側の面に、放射光の照射面
形状に合せて横長偏平な切欠部８１，８２が設け
られ、そのうちビームライン４１ａ側の切欠部８
１にポリイミド膜からなる前記放射光透過薄膜２
１が貼着せしめられている。

前記筒状体８０は、その下側面に固定されたラ
ツク９０と、これに噛み合うピニオン９１と、該
ピニオン９１を回動せしめる駆動装置（図示な
し）によつて、上下方向に移動可能な状態になつ
ている。この筒状体８０の移動は、前記放射光走
査装置の反射ミラーの回転角度を検知し、それに
応じて上記駆動装置の作動を制御するコントロー
ラ（図示なし）によつてなされる。従つて筒状体
８０の一側面に設けられた放射光透過薄膜２１
は、放射光の走査に同期して昇降し、常に放射光
の光路上に移動して該放射光を透過せしめること
ができるようにしている。

又、筒状体８０内には下方向に向けてチヤンバ
５１ａ内の雰囲気と同じヘリウムガスが高速に流
され、放射光透過薄膜２１のチヤンバ５１ａ側の
面に近接して高圧ガス流層３０が形成せしめられ
ている。

尚、筒状体８０の前記切欠部８２は、薄膜２１
を透過してくる放射光をチヤンバ５１ａ側へ通す
だけなので、その切欠部８２の大きさは比較的小
さい。そのため、該筒状体８０内とチヤンバ５１
ａ相互間のガス出入りは、筒状体８０内にチヤン
バ５１ａ内の雰囲気と同じガスが高速に流されて
いることもあつて最小限に抑えられている。又、
この筒状体８０の貫通、摺動する部分を包囲する
ビームライン４１ａ及びチヤンバ５１ａの環状摺
動４３，５２には、該筒状体８０の外周と接触、
摺動するＯリング等のシール材８３，８４が設け
られており、その間の気密性が保持されている。

以上の構成からなる本実施例では、放射光の走
査に同期してその走査方向に前記筒状体８０を昇
降せしめることにより、放射光透過薄膜２１がシ
ンクロトロン放射光の走査光路上に動き、該放射
光を常に転写装置側に透過せしめることが可能と
なる。そのため、照射面積の拡大に対応させて薄
膜２１の膜厚を厚くする必要がなくなる。更に筒
状体８０内にガスを高速に流し、放射光透過薄膜
２１の側面に近接して高速ガス流層３０を形成せ
しめたため、薄膜２１に加わるガス圧はチヤンバ
５１ａ内のガス圧よりはるかに低くすることがで
きる。従つて本実施例では、逆に該薄膜２１を薄
くしてその強度を下げても影響がなく、更に軟Ｘ
線成分の透過率を高めることができることにな
る。

尚、筒状体８０の断面形状を、第３図に示すよ
うに、切欠部８１，８２の設けられる筒状体８０
の両側面が平面状に形成されていれば、そのうち
の一の切欠部８１に取付けられた放射光透過薄膜
２１も平面状にすることができ、透過する放射光
の強度分布をより均一化せしめることが可能とな
る。

〔発明の効果〕

以上詳述した本発明の構成によれば、シンクロ
トロン放射光の走査に対応させて放射光透過薄膜
をその走査方向に移動せしめることで、放射光の
照射面積拡大に対応させて該薄膜を厚くしその強
度を高めなければならないといつた必要がなくな
つて、放射光透過薄膜の放射光透過率の低下の問
題がなくなるばかりか、放射光透過薄膜の側面に
近接して高速ガス流層を更に形成せしめたため、
逆に該薄膜の厚みを薄くすることができ、シンク
ロトロン放射光の透過率を一層高めることが可能
となる。従つてシンクロトロン放射光の照射面積
を拡大しながらも、該放射光の軟Ｘ線成分を効果
的に利用して超LSI用のマスクパターンをウエハ
のレジスト上に転写することができ、半導体リソ
グラフイ工程の生産性向上に大きく役立つ等、そ
の実用的意義は極めて高い。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは本発明に係る放射光露光装置の構成
の概略を示す説明図、同図ｂは更にその要部の概
略を示す説明図、第２図は本発明の実施例に係る
露光装置のうち、ビームラインから転写装置のチ
ヤンバに至る部分の概略を示す説明図、第３図は
本実施例における筒状体の好ましい断面形状を示
す断面図、第４図はシンクロトロン放射光を用い
た露光装置の一例を示す概略構成図、第５図は当
該露光装置に用いられる放射光走査装置の概略を
示す説明図である。 図中１，１０ａは放射光走査装置、２，２１，
２２は放射光透過薄膜、３，３０はガス流層、４
０は電子蓄積リング、４１ａ，４１ｂはビームラ
イン、５０は転写装置、５１ａ，５１ｂはチヤン
バ、８０は筒状体、８１，８２は切欠部、９０は
ラツク、９１はピニオンを各示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ シンクロトロン放射光を放射する放射光源
   と、該放射光源と被露光板状物との間に配置され
   たマスク上のパターンを前記放射光源からのシン
   クロトロン放射光により被露光板状物に転写する
   転写装置と、放射光源から放射されるシンクロト
   ロン放射光が転写装置に至る前にこれを所定方向
   に走査する放射光走査装置と、放射光源側の高真
   空域と転写装置側の雰囲気とを隔て且つ前記放射
   光走査装置で走査されて進行してくるシンクロト
   ロン放射光を転写装置内に透過せしめる放射光透
   過薄膜とを有するシンクロトロン放射光露光装置
   において、前記放射光走査装置によるシンクロト
   ロン放射光の走査に同期して該走査方向に放射光
   透過薄膜を移動せしめると共に、該放射光透過薄
   膜の転写装置側の面に近接してガスを高速に流す
   ガス流層を形成せしめたことを特徴とするシンク
   ロトロン放射光露光装置。