JPH0638391B2 - X線露光装置 - Google Patents

X線露光装置

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JPH0638391B2
JPH0638391B2 JP60091227A JP9122785A JPH0638391B2 JP H0638391 B2 JPH0638391 B2 JP H0638391B2 JP 60091227 A JP60091227 A JP 60091227A JP 9122785 A JP9122785 A JP 9122785A JP H0638391 B2 JPH0638391 B2 JP H0638391B2
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plasma
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保直 斉藤
育夫 岡田
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05G2/00Apparatus or processes specially adapted for producing X-rays, not involving X-ray tubes, e.g. involving generation of a plasma
    • H05G2/001X-ray radiation generated from plasma
    • H05G2/003X-ray radiation generated from plasma being produced from a liquid or gas
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体集積回路製造のための微細パタン転写
用X線露光装置に関する。
〔開示の概要〕
本発明はプラズマX線源を用いるX線露光装置におい
て、X線取り出し窓の法線方向とプラズマを生成させる
一組の電極の中心軸とを相互に傾け、かつX線取り出し
窓の中心位置を生成されるプラズマの軸方向延長線から
ずらして設けることによって、プラズマからの粒子群に
よるX線引き出し窓の損傷を防ぎ、もってX線引き出し
窓の薄膜化によるX線の高効率引き出し、高速露光を可
能にしたX線露光装置の技術を開示したものである。な
お、この概要はあくまでも本発明の技術的内容に迅速に
アクセスするためにのみ供されるものであって、本発明
の技術的範囲および権利解釈に対しては何の影響も及ぼ
さないものである。
〔従来の技術〕
集積回路の高密度化に伴ない、微細高精度な転写技術が
必要でありその一方法として、X線露光法がある。従
来、X線露光装置のX線源としては、アルミニウム、
銅、モリブデン、シリコン、パラジウム等の金属に電子
線を照射してX線を発生させる電子線励起方式が用いら
れていたが、X線発生効率が0.01%程度と低く、X線源
の高出力化が望めないため、生産性が低いという問題が
あった。これに比べX線発生効率が高く、高出力のX線
が得られるプラズマX線源が注目されている。プラズマ
X線源には細管放電,レーザ励起,プラズマフォーカ
ス,ガス注入型放電等があり、X線発生効率,出力安定
性等からガス注入型放電が有効である。
第2図に従来のガス注入型放電法の一例を示す。1は真
空室、2は真空ポンプ、3は高速開閉ガスバルブのガス
溜め、4はピストン、5はガス注入通路を有する上部電
極、6はメッシュ状又は孔を有する下部電極、7はピン
チしたプラズマ、8は発生X線、9は粒子群、10はX線
取り出し窓、11はマスク、12はウェハ、13はコンデン
サ、14は放電スイッチ、15は高速開閉ガスバルブ、16は
リング状のガス通路、17はガス塊、18は下部電極を支持
し、かつ放電空間を形成する導電性の支持体で導体19に
よってコンデンサ13に接続されている。
ガス注入放電を起すにはまず、高速開閉ガスバルブ15中
のピストン4を高速に駆動し、瞬時にガス溜め3のガス
をを放電電極間に注入して、真空中に対向した電極5と
電極6の間にガス塊17を形成する。電極間にガス塊を形
成すると同時にスイッチ14を閉じて、充電されたコンデ
ンサ13により電極間に電圧を印加し、ガス塊17を電離し
て円柱状のプラズマを生成させる。さらに、円柱状プラ
ズマの中心軸方向(以後、プラズマ軸方向と言う)に沿
って流れる電流の作る磁場の圧力で上記のプラズマを自
己収束させ、プラズマを圧縮し、高温、高密度プラズマ
を生成する。この高密度プラズマ中のイオンと電子の相
互作用でX線を発生させる。
高温、高密度プラズマからはX線のほかに光等の電磁波
やイオン、電子、高温ガス等が放出され、ベリリウム等
のX線取り出し窓に損傷を与える。特に、第2図に示す
ように、ガス塊17がプラズマ化され、電極の中心軸にプ
ラズマ7が形成されるとき、プラズマの軸方向には高エ
ネルギのイオンや電子の粒子群9が大量に放射される。
従来この粒子群の影響を避けるため、粒子群のプラズマ
径方向への放射が軸方向の1/100〜1/1,000であるのを利
用して第2図のようにX線取り出し窓10、マスク11、ウ
ェハ12等はピンチしたプラズマ7の径方向に設置し、X
線を支持体18に設けた孔から取り出して露光させてい
る。第3図はX線マスクの設置されている線源の径方向
から撮影したX線ピンホール写真によるX線源の形態で
ある。この様な径方向露光ではマスク・ウェハ間隙を10
〜20μmとしてプロキシイミティ露光を行なった場合に
は、X線源形状が長い直線状であるため、半影ぼけが大
きくなり、微細パタン転写は不可能であった。
一方、プラズマ軸方向露光では、X線源径が小さく半影
ぼけが小さくなり、微細パタン転写に適するが、プラズ
マ軸方向に飛来する大きなエネルギを持った粒子、光等
によるX線取り出し窓材の損傷が大きくなる。そのた
め、X線取り出し窓の口径を限定し、しかも厚い取り出
し窓材を使用する必要があったため、X線照射領域が小
さく、また、X線減衰も大きく、大面積での短時間露光
が困難であった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明は従来のX線露光装置のX線のプラズマ径方向取
り出しにおける半影ぼけを防止し、かつプラズマ軸方向
取り出しにおけるX線取り出し窓の損傷を防ぎ、X線取
り出し窓の薄膜化によって高速露光を可能にすることを
目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明はX線取り出し窓の法線方向とプラズマを生成さ
せるための一組の電極との中心軸を相互に傾け、かつX
線取り出し窓の中心位置を発生されるプラズマ軸方向延
長線からずらすことによって上記目的を達成したもので
ある。
〔作用〕
X線取り出し窓材を損傷させる粒子群はプラズマ中心軸
方向に放出され、X線はプラズマから等方的に放出され
るので、上記手段によって、X線取り出し窓にX線のみ
を導くことができ、X線取り出し窓の損傷を防ぐことが
できる。
〔実施例〕
実施例1 第1図は本発明の一実施例であって、1は真空室、2は
真空室を排気する真空ポンプ、5は上部電極、6はメッ
シュ状又は孔を有する下部電極、7はピンチプラズマ、
8は発生X線、11はマスク、12はウェハ、13はコンデン
サ、14は放電スイッチ、15は高速開閉ガスバルブ、24は
充電電源、25は信号発生装置、26は遅延回路、27は高電
圧パルス発生装置、28は高速開閉ガスバルブ駆動用電
源、29は絶縁体、31はアライナー、32はX線露光パイプ
である。
これを動作するためには、真空室1を真空ポンプ2によ
り、10-4〜10-5Torr程度まで排気し、ガスボンベ30から
ネオンやクリプトン等の放電ガスを高速開閉ガスバルブ
15へ導入しておく。つぎに充電電源24によりコンデンサ
13を充電した後、信号発生装置25の信号により、高速開
閉ガスバルブ15の電源28を動作させ、高速開閉ガスバル
ブ15のピストン4を駆動し、高電圧が印加される上部電
極5と対向する下部電極6の間にガス塊17を形成する。
同時に信号発生器25の信号は、電極5と電極6の間に放
電用ガスが注入される時間と一致するように設定された
遅延パルサ26を通って、高電圧パルス発生装置27に入力
され、高電圧パルスで放電スイッチ14を動作させ、絶縁
体29で絶縁されている電極5と電極6の間に高電圧を印
加し、ガス塊17によって放電させる。ガスは放電により
プラズマ化し、プラズマを流れる電流が作る磁場とプラ
ズマ中のイオン・電子の相互作用により、プラズマの中
心方向へ収束し、電極中心軸上で高温、高密度プラズマ
となりX線8が照射される。
第4図は放電電極部の詳細図である。4はガス開閉のピ
ストン、5は上部電極、6は下部電極、16はリング状の
ガス注入通路、17は高速開閉ガスバルブから注入される
ガス塊、7はピンチしたプラズマ、8は発生したX線、
9は粒子群である。電極間でピンチしたプラズマ7から
はX線8の他に高密度プラズマの崩壊過程で生ずるイオ
ンや電子、高温ガス等が放出される。X線がプラズマの
各点から周囲へほぼ等方的に放射されるのに対し、イオ
ン、電子、高温ガス等はプラズマ軸方向を中心に放出さ
れる。
プラズマ軸方向、下部電極より約150mm離れた位置にア
ルミニウム箔を置いて、プラズマからの粒子群によるア
ルミニウム箔の損傷の様子を調べると、第5図に示すよ
うにアルミニウム箔の損傷は、中心部分に集中してお
り、中心から2〜3cmのところでは、損傷の割合が急激
に減少している。本実施例では、X線取り出し窓が、プ
ラズマ軸方向から一定の角度の位置に設置された構造と
なっているため、プラズマからの粒子群による損傷をほ
とんど無視できる。
一方、X線露光では第6図に示すようにX線源径2r、ウ
ェハ・マスク間隔s、X線源からマスクまでの距離Dに
よって、半影ぼけδ=2rs/Dが生ずる。またX線源径は
第6図からもわかるように、プラズマ軸方向から一定の
角度に設置したX線取り出し窓から見ると長円形とな
り、X線源径が大きくなる。しかし、本実施例では、X
線源径の増加は、X線のプラズマ軸方向取り出しに比
べ、2.5倍の5mm程度となるが、X線の強度分布は中心
部分が強くなっており、実質上のX線源径は3mm程度又
はそれ以下となる。このときの半影ぼけδ=0.15μm以
下であり、現用装置に比べ大きな値ではなく、0.5μm
パタン転写用X線露光装置として障害となることはな
い。
X線引き出し窓の法線と上部電極、下部電極の中心軸の
なす角度は45°をこえると上述した径方向露光の欠点、
すなわち半影ぼけが大きくなるので好ましくない。有効
な傾き角の下限は露光装置の構成によって異なるが、通
常の装置構成では2°〜3°で充分である。また露光む
ら、パターンずれを防ぐためにはX線取り出し窓の周縁
部、マスク、ウェハの周縁部をX線源に関して対称関係
を保つようにするのは当然である。
実施例2 第7図はX線源部を傾斜する代りに、プラズマ軸からあ
る傾斜角をもつ方向にX線取り出し窓を複数個設置し、
その延長上にウェハとマスクを設置させる構造としたも
ので、5は上部電極、6は下部電極、7はピンチしたプ
ラズマ、8は発生したX線、9は粒子群、10はX線取り
出し窓、11はマスク、12はウェハである。ピンチしたプ
ラズマ7から発生する粒子群9はほとんどがプラズマ軸
方向に集中しているため、プラズマ軸方向にX線取り出
し窓を設置するものに比べ、X線取り出し窓10に加わる
損傷が小さく、ベリリウム等のX線取り出し窓を薄くす
ることが可能である。さらにX線取り出し窓10を複数個
有しているため、1回の露光により複数枚のウェハを露
光することができる。本実施例では下部電極のプラズマ
軸方向に孔をあけていないが、当然プラズマ軸方向に孔
あけしても効果は変らない。
第7図の実施例において、X線取り出し窓、マスク及び
ウェハの法線を上部電極、下部電極の中心軸と平行に配
設すると、マスクの位置によってX線強度が異なるので
露光むらを生じ、また電極中心軸に近いマスク周縁部と
電極中心軸から遠いマスク周縁部とでマスクに対するX
線の入射角が異なるのでパタンずれを生ずる。窓、マス
ク、ウェハのそれぞれをその周縁部がX線源に対して対
称関係にあるように配設することはいうまでもない。
〔発明の効果〕
以上説明したように、円柱状のプラズマのプラズマ軸方
向に対して、角度をもってX線を取り出すことにより、
プラズマから発生するイオンや電子、高温ガス等による
X線取り出し窓の損傷を少なくでき、薄膜のX線取り出
し窓が使用できると同時にX線源距離を短かくできるた
め、プラズマから発生するX線を高効率で利用できる利
点がある。
さらに、高効率X線取り出しによりスループットの向上
が図れると同時に、X線源径が径方向取り出しに比べ小
さいため、プロキシイミティ露光でサブミクロン転写が
可能である。
このような、X線の傾き取り出し構成は、X線分析装
置、X線顕微鏡、X線励起による化学反応装置、X線励
起を利用する膜形成装置ならびにX線励起を利用するエ
ッチング装置に適用してそれら装置の小型化、反応の促
進等に用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の構成図、 第2図は従来のプラズマX線源の構成図、 第3図は従来のプラズマX線源の形態を示す図、 第4図は第1図の放電電極部分の拡大図、 第5図はプラズマ軸方向におけるプラズマからの粒子群
によるダメイジの様子を示す図、 第6図はX線露光における半影ぼけδを説明する図、 第7図は本発明の他の実施例を示す図である。 1……真空室、 2……真空ポンプ、 3……ガス溜め、 4……ピストン、 5……上部電極、 6……下部電極、 7……ピンチしたプラズマ、 8……発生したX線、 9……粒子群、 10……X線取り出し窓、 11……マスク、 12……ウェハ、 13……コンデンサ、 14……放電スイッチ、 15……高速開閉ガスバルブ、 17……ガス塊、 24……充電電源、 25……信号発生装置、 26……遅延パルサ、 27……高電圧パルス発生器、 28……高速開閉ガスバルブ駆動用電源、 29……絶縁体、 30……ガスボンベ、 31……アライナー、 32……X線露光パイプ。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】プラズマX線源を用いるX線露光装置にお
    いて、X線取り出し窓の法線方向とプラズマ発生のため
    の一組の電極の中心軸とを傾け、かつ前記X線取り出し
    窓の中心位置を発生されるプラズマの軸方向延長線から
    ずらして設けたことを特徴とするX線露光装置。
  2. 【請求項2】X線取り出し窓が複数であることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載のX線露光装置。
JP60091227A 1985-04-30 1985-04-30 X線露光装置 Expired - Lifetime JPH0638391B2 (ja)

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JP60091227A JPH0638391B2 (ja) 1985-04-30 1985-04-30 X線露光装置
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DE86105914T DE3688946T2 (de) 1985-04-30 1986-04-29 Röntgenstrahlungsquelle.
EP86105914A EP0201034B1 (en) 1985-04-30 1986-04-29 X-ray source

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DE102004058500A1 (de) * 2004-12-04 2006-06-08 Philips Intellectual Property & Standards Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer elektrischen Entladevorrichtung

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS607723A (ja) * 1983-06-28 1985-01-16 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> プラズマx線露光装置

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