JPH0669101A

JPH0669101A - Ｘ線リソグラフィ装置

Info

Publication number: JPH0669101A
Application number: JP4221516A
Authority: JP
Inventors: Kenji Igarashi; 健二五十嵐; Kazuyuki Furuse; 一幸古瀬
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1992-08-20
Filing date: 1992-08-20
Publication date: 1994-03-11

Abstract

(57)【要約】【目的】ＳＯＲリングの稼働を継続しながら、必要とす
るビームラインのＳＯＲ光取出しを停止して、所定の作
業を可能とし、作業性の向上と、運転効率の向上とを併
せ備えたＸ線リソグラフィ装置を提供する。【構成】ＳＯＲリング１は複数の偏向磁石部６を備え、
この偏向磁石部とビームライン２との間に、偏向磁石部
から電子軌道の接線方向にＳＯＲ光を取出す、複数の取
出しポート８を備えたビームダクト９を介設し、このビ
ームダクトのそれぞれの取出しポート８に、それぞれの
取出しポートから取出されたＳＯＲ光をそれぞれの要求
に応じて選択し、ビームライン側への照射を阻止する遮
断板２２と、これを駆動する駆動機構２３とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＳＯＲ（シンクロトロ
ン放射Ｘ線）光を用いてパターン転写をなすＸ線リソグ
ラフィ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＳＯＲ（シンクロトロン放射Ｘ線）光
は、高速に近い速さをもった電子（一般には荷電粒子）
が円軌道のような加速度を受ける運動を行う際に放出す
る電磁波であり、このようなＳＯＲ光が、近時、Ｘ線リ
ソグラフィ装置の線源として用いられるようになった。

【０００３】すなわち、ＳＯＲ光発生源としてのＳＯＲ
リングから、ＳＯＲ光を超高真空のビームラインに取出
し、このＳＯＲ光から短波長のＸ線成分をＸ線ミラーが
除去して反射する。

【０００４】上記ビームライン側の終端部には、ビーム
ラインの超高真空領域と、大気圧もしくは、ある程度減
圧されて、ヘリウムガスの影響下にある、すなわち露光
雰囲気にある露光装置側とを区分し、ＳＯＲ光から長波
長部を吸収してＸ線を取出し、露光させるＸ線透過膜で
あるＢｅ（ベリリウム）窓が設けられる。

【０００５】上記ビームラインにおけるＸ線は、軌道面
に対して垂直方向に指向性が高く、露光に用いるには、
露光面積拡大のため、垂直方向に拡大する必要がある。
そのため、上記Ｘ線ミラーを垂直方向に揺動して、Ｘ線
ビームを走査する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記ＳＯＲリングは、
基本的には、複数（たとえば４組）の偏向磁石部を真空
パイプで連結し、この中に入射された電子が軌道を作
る。各偏向磁石部には、複数（たとえば２つ）の取出し
ポートを備えたビームダクトが設けられる。

【０００７】上記取出しポートは、偏向磁石部から電子
軌道の接線方向にＳＯＲ光を取出す機能を有する。した
がって、１つのＳＯＲリングに対して、合計８つの取出
しポートが設けられることになる。

【０００８】上記ビームラインは、それぞれの取出しポ
ートに接続され、ＳＯＲ光を通光するか、もしくは遮光
するかのスイッチング機能を有する吸収体部と、Ｘ線ミ
ラーが備えられるミラー部と、Ｂｅ窓が備えられるＢｅ
窓部とに大別される。

【０００９】ところで、各ビームラインにおいて、たと
えば吸収体部の真空度が低下したときなどはメンテナン
スを行う。このときは、ビームラインの構造上、そのビ
ームラインにおけるＳＯＲ光の取出しを停止しなければ
ならない。

【００１０】すなわち、ＳＯＲリングとビームラインと
の間にはバルブが介在されるのが普通である。ＳＯＲリ
ング稼働中において、ビームラインにＳＯＲ光を導入し
たくないときは上記吸収体部の吸収体本体を下げて、そ
こでＳＯＲ光を遮光する。ただし、吸収体本体には冷却
水が導入され、冷却されている。

【００１１】一方、吸収体部の真空度が劣化したときな
ど、メンテナンスを必要とするとき、ＳＯＲシングとビ
ームラインとの間の上記バルブを閉成する必要がある。
仮に、このときにもＳＯＲリングを稼働するとなると、
このバルブに直接ＳＯＲ光が照射されることになり、バ
ルブは水冷機能を有しないので、熱的破壊に至る。

【００１２】そのため、吸収体部の真空度が低下したと
きなどはメンテナンスを行う場合、現在は、ＳＯＲリン
グの稼働を中止せざるをえない。１系統のビームライン
のために、ＳＯＲリング全体の稼働を停止し、他の全て
（たとえば７系統）のビームラインにおけるＳＯＲ光取
出しを、メンテナンスの終了まで待機することとなり、
そのため、運転効率が悪く、作業性に劣る不具合があ
る。

【００１３】一方、上記Ｂｅ窓は、先に説明したよう
に、ビームライン側の超高真空領域と、大気圧（ないし
は減圧）の露光雰囲気との真空隔壁として作用するた
め、差圧に対する強度やリークが大きな問題となってい
る。

【００１４】これに対し、Ｂｅ窓の特性向上を目的とし
た、種々の発明が公開されている。たとえば、特開平３
−１０８６９９号公報、特開平３−１０５３００号公
報、特開平２−００３０００号公報等である。これら発
明におけるＢｅ窓の強度増大とリーク向上の手段は、全
て、基本的にはＢｅ窓に静圧が加わった状態での特性向
上を図ったものである。

【００１５】たとえば、露光装置側において、ウエハや
マスクの交換、雰囲気純度調整のために、露光装置を構
成するチャンバの雰囲気ガスを排気し、しかる後、置換
する作用が繰り返し行われる場合がある。

【００１６】このような露光装置での差圧が動的に変化
してＢｅ窓に影響を与える状況では、上記発明のもので
はＢｅ窓の信頼性に不安があり、このような動的な変化
の影響を積極的に打ち消す影響力を発揮するまでには至
らない。

【００１７】本発明は、このような事情によりなされた
ものであり、その第１の目的とするところは、ＳＯＲリ
ングの稼働を継続しながら、必要とするビームラインの
ＳＯＲ光取出しの停止を可能として、必要な作業の作業
性の向上と、運転効率の向上とを併せ備えたＸ線リソグ
ラフィ装置を提供することにある。

【００１８】その第２の目的とするところは、露光装置
側の雰囲気置換などのプロセスで、Ｂｅ窓に加わる差圧
が動的に変動しても、その影響を確実に防止する保護機
能を備え、信頼性の向上を図ったＸ線リソグラフィ装置
を提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
第１の発明は、

【００２０】指向性が強く高強度のＳＯＲ（シンクロト
ロン放射Ｘ線）光発生源としてのＳＯＲリング、このＳ
ＯＲリングよりＳＯＲ光を取出し、このＳＯＲ光を集光
反射し、かつ短波長のＸ線成分を除去して、露光面積拡
大のため揺動するＸ線ミラーを配置した超高真空のビー
ムライン、このビームライン終端部に設けられビームラ
イン側の超高真空領域と大気圧領域ないし減圧雰囲気と
を区分してＸ線を取出すＢｅ（ベリリウム）窓、このＢ
ｅ窓を透過したＸ線を受け露光される露光装置を備えた
Ｘ線リソグラフィ装置において、

【００２１】上記ＳＯＲリングは複数の偏向磁石部を備
え、各偏向磁石部とビームラインとの間に偏向磁石部か
ら電子軌道の接線方向に複数のＳＯＲ光を取出す、複数
の取出しポートを備えたビームダクトを介設し、

【００２２】このビームダクトのそれぞれの取出しポー
トに、それぞれのビームラインの要求に応じて、取出し
ポートから取出されたＳＯＲ光を透過し、あるいは遮断
する手段とを備えたことを特徴とするＸ線リソグラフィ
装置である。第２の発明は、ＳＯＲリング、ビームライ
ン、Ｘ線ミラー、Ｂｅ窓、露光装置とを具備したＸ線リ
ソグラフィ装置において、上記Ｂｅ窓と露光装置の間
に、その両側端がＢｅ窓と露光装置とに気密を保持した
状態で短管部を連結し、

【００２３】この短管部の中途に、通常の露光作用中は
開放され、上記露光装置のメンテナンスなど必要に応じ
て閉成する気密性を有する開閉体を設けたことを特徴と
するＸ線リソグラフィ装置である。

【００２４】

【作用】第１の発明では、ＳＯＲリングの偏向磁石部と
ビームラインとの間に介設されるビームダクトが、偏向
磁石部から電子軌道の接線方向にＳＯＲ光を取出す、複
数の取出しポートを備えており、それぞれの取出しポー
トに、取出しポートから取出されたＳＯＲ光を、通常の
露光時にはビームライン側へ透過し、メンテナンスが必
要なときには遮断する。

【００２５】第２の発明では、Ｂｅ窓と露光装置の間
に、短管部の両側端がＢｅ窓と露光装置とに気密を保持
した状態で連結し、この短管部の中途に設けた気密性を
有する、ほとんど真空ポンプに近い開閉体を、通常の露
光作用中は開放し、露光装置のメンテナンス時には閉成
する。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面にもとづいて
説明する。はじめ、第１の発明を説明するにあたって、
図４から、Ｘ線リソグラフィ装置の基本的な構成を説明
する。

【００２７】すなわち、図中１はＳＯＲリングであり、
高強度のＳＯＲ（シンクロトロン放射Ｘ線）光の発生源
である。これは、図示しない加速器から入射される電子
を、後述する偏向電磁石部で軌跡を曲げながら真空パイ
プ内を周回させ、電子の１周期に同期してここに備えら
れる加速器で所定のエネルギに加速維持する。

【００２８】さらに、電子ビームを収束させるための四
極電磁石を経て、上記偏向電磁石部で電子軌跡が曲げら
れる部分から接線方向に、ビームライン２に沿ってＳＯ
Ｒ光を取出すようになっている。

【００２９】上記ビームライン２は、ＳＯＲリング１よ
りＳＯＲ光を取出すため超高真空に形成されていて、こ
の中途にＸ線ミラー３が配置される。このミラー３は、
ビームライン２に導かれるＳＯＲ光を集光し、短波長の
Ｘ線成分を除去する。そして、図示しない揺動駆動源に
機械的に連結されていて、露光面積拡大のため揺動する
ようになっている。

【００３０】このＸ線ミラー３のＳＯＲ光反射側で、か
つビームライン２の終端部には、Ｘ線透過膜としてのＢ
ｅ（ベリリウム）窓４が配置される。これは、超高真空
に形成されるビームライン２と、大気圧領域ないし減圧
雰囲気とを区分していて、ビームライン２に導かれるＸ
線を大気圧領域ないし減圧雰囲気中に透過させるもので
ある。

【００３１】上記Ｂｅ窓４のＸ線取出し側には、所定の
パターンを備えたマスクおよびレジストが塗布されたウ
エハ（いずれも図示しない）などを備えた露光装置５が
配置される。

【００３２】図５に示すように、上記ＳＯＲリング１
は、ここでは４つの偏向磁石部６…と、これら偏向磁石
部６…を連通する真空パイプ７…を備える。それぞれの
偏向磁石部６には、電子軌跡が曲げられる部分から接線
方向に、ＳＯＲ光を取出す複数の取出しポート８，８を
備えたビームダクト９が設けられる。

【００３３】すなわち、上記ビームライン２に取出され
るＳＯＲ光は、軌道面垂直方向には１ｍｒａｄ程度の広
がりを持ち、軌道面内ではちょうどカーブを曲る自動車
のヘッドライトが掃くように、曲りの角に等しい頂角を
持つ扇形の範囲に広がる。実際に利用される光の軌道面
内の広がりは、ＳＯＲ光を取出すビームダクト９の内径
またはビームダクト９内のスリット幅で決定される。図
３に示すように、上記ビームダクト９の取出しポート８
基部には、後述するビーム取出し−遮断の選択手段であ
るアパーチャ１０が設けられる。

【００３４】上記取出しポート８には、直接、バルブ１
１を介して上記ビームライン２が接続される。上記バル
ブ１１は、ＳＯＲリング１自体の性能を試みる場合に、
ＳＯＲ光がビームライン２に導かれるのを阻止し、ある
いはビームライン２の組立直後の立上げ中にＳＯＲリン
グ１からＳＯＲ光が導かれるのを阻止するためのもので
あり、一旦、露光作用が開始されれば開放状態に固定さ
れる。上記ビームライン２は、吸収体部１２と、ミラー
部１３およびＢｅ窓部１４とが連設されてなる。

【００３５】上記吸収体部１２は、ＳＯＲ光をビームラ
イン２に導くか、導かないかのスイッチング機能を備え
ており、上記ミラー部１３は、図示しない揺動駆動機構
に連結される上記Ｘ線ミラー３が備えられる。上記Ｂｅ
窓部１４は、ここでは固定され、したがって必要な露光
面積を確保するに足りる大きさの上記Ｂｅ窓４が備えら
れる。

【００３６】このようなビームライン２の終端部を構成
するＢｅ窓部１４には、短管部１５を介して上記露光装
置５が設けられる。この露光装置５は、露光パターンが
形成されるマスクと、露光されるべきウエハをチャンバ
内に備える。（いずれも図示しない）

【００３７】上記短管部１５は、上記ビームライン２を
構成するダクトと同様のダクトからなり、その両側端に
は、ビームライン２のフランジ２ａと、露光装置５のフ
ランジ５ａに接続固定されるフランジ１５ａ，１５ｂを
備える。

【００３８】そしてさらに、短管部１５の中途には、開
閉体であるバルブ１６が設けられる。このバルブ１６
は、通常の露光作用中に開放され、後述する特別な条件
の際に閉成する、ほとんど真空バルブに近い気密性を有
する。上記ビーム取出し停止手段であるアパーチャ１０
は、図１に示すようになっている。

【００３９】１つのビームダクト９には、ＳＯＲ光を取
出す複数（ここでは２つ）の取出しポート８が設けられ
ていて、それぞれのＳＯＲ光のビームライン２に対向し
て、アパーチャ１０が配置される。

【００４０】上記アパーチャ１０は、透過用スリット孔
２１を備えた遮断板２２が配置され、それぞれの遮断板
２２には、これを前進・後退駆動する駆動機構２３が連
結される。

【００４１】なお説明すれば、ＳＯＲ光の取出し上流側
に位置するアパーチャ１０側の遮断板２２には、１つの
透過用スリット孔２１しか設けられていないのに対し
て、後流側に位置するアパーチャ１０側の遮断板２２に
は、専用のＳＯＲ光を透過させる透過用スリット孔２１
と、遮断板２２がどの位置にあっても上流側のＳＯＲ光
が必ず透過するのに必要な大面積の開口部２４が設けら
れる。

【００４２】各遮断板２２には、ここでは図示しない冷
却水を導く冷却チューブが、透過用スリット孔２１およ
び開口部２４を除いた位置に添設されており、ＳＯＲ光
遮断時の遮蔽板２２全体の温度上昇を抑制する。すなわ
ち、水冷式アパーチャでもある。

【００４３】上記駆動機構２３は、たとえばエアシリン
ダからなり、ビームダクト２に設けられる接続ポート２
５に連結され、かつ遮断板２２の駆動にあたって接続ポ
ート２５からのリークがないような処置が施されること
は、勿論である。

【００４４】しかして、通常の露光作用中は、アパーチ
ャ１０を構成する遮断板２２は、図２（Ａ）に示すよう
に、透過用スリット孔２１がＳＯＲ光の透過位置に保持
されており、何らの支障もなく必要な作用が継続され
る。

【００４５】たとえば、ビームラインを構成する吸収体
部１２の真空リークが発生した場合など、メンテナンス
を行わねばならない。このときは、メンテナンスを行う
側のアパーチャ１０を作動する。

【００４６】すなわち、駆動機構２３を作動して、遮断
板２２を突出する。そのため、図２（Ａ）の状態から同
図（Ｂ）の状態に変り、ＳＯＲ光は遮断されるので、水
冷されていないバルブ１１を遮断することができるよう
になる。つまり、吸収体部１２を大気開放しても、ＳＯ
Ｒリング１を稼働できる状態とすることができ、他のビ
ームライン２における露光作用は、何らの支障もない。

【００４７】このように、ＳＯＲリング１から取出され
る複数のＳＯＲ光は、１つのビームダクト９に対するメ
ンテナンスの影響を受けずに取出され、運転効率が損な
われずにすむ。

【００４８】また、上記露光装置５において、マスクや
ウエハの交換もしくはその他の理由で、露光装置５のチ
ャンバを一旦大気開放するにあたって、短管部１５に設
けられるバルブ１６を閉成することにより、Ｂｅ窓４に
加わる差圧の変化を生じさせることがない。

【００４９】したがって、露光装置５のチャンバを大気
開放し、必要な作業を行い、チャンバを閉成し、置換す
るという、一連の作業が滞りなく行われ、再び露光雰囲
気に戻すことができる。

【００５０】この結果、このＢｅ窓４自体の強度を必要
最小限にして、透過率の向上を優先させても、Ｂｅ窓４
でのリークや破損の事故発生が未然に防止され、耐久性
および信頼性の向上を図れる。

【００５１】上記露光装置５が、露光雰囲気に戻った時
点で、上記バルブ１６を開放し、Ｂｅ窓４を透過してき
たＸ線をそのまま露光装置５に導き、露光作用を再開す
ればよい。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、第１の発明によれ
ば、ＳＯＲリングを構成する複数の偏向磁石部とビーム
ラインとの間に、ＳＯＲ光を取出す複数の取出しポート
を備えたビームダクトを介設し、それぞれの取出しポー
トから取出されたＳＯＲ光を、それぞれのビームライン
の要求に応じて、透過し、あるいは遮断する手段を備え
たので、ＳＯＲリングの稼働を継続しながら、必要とす
るビームラインのＳＯＲ光取出しを停止して、所定の作
業が行えるようになり、作業性の向上と、運転効率の向
上とを併せ有する効果を奏する。

【００５３】第２の発明によれば、Ｂｅ窓と露光装置の
間に、中途に開閉体を備えた短管部を設けたので、露光
装置側の雰囲気置換などのプロセスで、Ｂｅ窓に加わる
差圧が動的に変動する影響を防止し、信頼性の向上を得
る効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す、Ｘ線リソグラフィ装
置のビームダクトにおけるＳＯＲ光の遮断−選択手段の
概略構成図。

【図２】（Ａ）は、同実施例の、ＳＯＲ光の透過状態を
説明する図。（Ｂ）は、ＳＯＲ光の阻止状態を説明する
図。

【図３】同実施例の、Ｘ線リソグラフィ装置のビームダ
クトから露光装置に至る概略の構成図。

【図４】同実施例の、Ｘ線リソグラフィ装置の基本的な
構成図。

【図５】同実施例の、ＳＯＲリングの構成図。

【符号の説明】

１…ＳＯＲリング、２…ビームライン、３…Ｘ線ミラ
ー、４…Ｂｅ窓、５…露光装置、９…ビームダクト、１
０…アパーチャ、２２…遮断板、２３…駆動機構、１５
…短管部、１６…開閉体（バルブ）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】指向性が強く高強度のＳＯＲ（シンクロト
ロン放射Ｘ線）光発生源としてのＳＯＲリングと、このＳＯＲリングよりＳＯＲ光を取出し、このＳＯＲ光
を集光反射し、かつ短波長のＸ線成分を除去して、露光
面積拡大のため揺動するＸ線ミラーを配置した超高真空
のビームラインと、このビームライン終端部に設けられビームライン側の超
高真空領域と大気圧領域ないし減圧雰囲気とを区分して
Ｘ線を取出すＢｅ（ベリリウム）窓と、このＢｅ窓を透過したＸ線を受け露光される露光装置と
を具備したＸ線リソグラフィ装置において、上記ＳＯＲリングを構成する複数の偏向磁石部と、このＳＯＲリングの上記各偏向磁石部と上記ビームライ
ンとの間に介設され、偏向磁石部から電子軌道の接線方
向に複数のＳＯＲ光を取出す、複数の取出しポートを備
えたビームダクトと、このビームダクトのそれぞれの取出しポートに設けら
れ、それぞれのビームラインの要求に応じて、取出しポ
ートから取出されたＳＯＲ光を透過し、あるいは遮断す
る手段とを備えたことを特徴とするＸ線リソグラフィ装
置。
【請求項２】指向性が強く高強度のＳＯＲ（シンクロト
ロン放射Ｘ線）光発生源としてのＳＯＲリングと、このＳＯＲリングよりＳＯＲ光を取出し、このＳＯＲ光
を集光反射し、かつ短波長のＸ線成分を除去して、露光
面積拡大のため揺動するＸ線ミラーを配置した超高真空
のビームラインと、このビームライン終端部に設けられビームライン側の超
高真空領域と大気圧領域ないし減圧雰囲気とを区分して
Ｘ線を取出すＢｅ（ベリリウム）窓と、このＢｅ窓を透過したＸ線を受け露光される露光装置と
を具備したＸ線リソグラフィ装置において、上記Ｂｅ窓と露光装置の間に、その両側端がＢｅ窓と露
光装置とに気密を保持した状態で連結される短管部と、この短管部の中途に設けられ、通常の露光作用中は開放
され、上記露光装置のメンテナンスなど必要に応じて閉
成する気密性を有する開閉体とを具備したことを特徴と
するＸ線リソグラフィ装置。