JPH08264422A

JPH08264422A - Ｘ線露光装置

Info

Publication number: JPH08264422A
Application number: JP7067939A
Authority: JP
Inventors: Kenji Itoga; 賢二糸賀; Masami Inoue; 正己井上; Sadahiko Ozaki; 禎彦尾崎; Hiroaki Sumiya; 博昭炭谷
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1995-03-27
Filing date: 1995-03-27
Publication date: 1996-10-11
Anticipated expiration: 2018-04-21
Also published as: JP3398511B2

Abstract

(57)【要約】【目的】複雑な構造を採用することなく、しかもＸ線
強度を減衰させることなく、Ｘ線取り出し窓の耐熱性を
向上させ、均一な高強度Ｘ線を利用できる耐久性の高い
Ｘ線露光装置を提供することにある。【構成】Ｘ線源であるＳＲリングから放射される高強
度Ｘ線を高真空ビームラインを介してその端部にあるＸ
線取り出し窓から大気圧側にあるＸ線マスクを有するウ
エハ上に均一に照射してレジストを露光する高強度均一
Ｘ線露光装置であって、上記高真空ビームラインの端部
に位置するＸ線取り出し窓の支持部材を銅等の熱伝導の
大きい材料で製造するとともに、該支持部材に冷却手段
を設け、該支持部材を介してＸ線取り出し窓を冷却する
ようにしてなるＸ線露光装置にある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はＸ線源であるＳＲリン
グから放射される高強度Ｘ線による半導体露光装置の改
良に関するもので、特にＳＲ光に含まれるＸ線を真空中
から大気へ取り出す取り出し窓みにおける耐熱性の向上
およびＸ線の均一化に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線リソグラフィーはＬＳＩの高集積化
を目標にした技術であり、現在生産されている１６ＭＤ
ＲＡＭの２世代後の１ＧＤＲＡＭ以降の半導体加工法の
１つとして注目されており、例えば０．１５μｍの寸法
で大面積の加工を行う必要が生じており、そのためには
Ｘ線を均一に照射することが第１条件となっている。ま
た、実用化のためには単位時間あたりの生産量（高スル
ープット化）が重要であり、Ｘ線強度の強化、レジスト
の感度の改善が要望されている。したがって、Ｘ線露光
装置としては均一で高強度のＸ線を照射する機能が要求
されることになる。

【０００３】現在、このＸ線露光装置として図１５に示
す代表的な取り出し窓が使用されている。これはカール
ズースステッパー(ＳＵＳＳＸＲＳ２００)の取扱い説
明書に記載されているもので、１は超高真空部、２はス
テンレスでできたスナウト丸パイプ部、３もステンレス
製のスナウト角パイプ部、４は厚さ２０ミクロンのベリ
リウム箔である。ベリリウム箔４はスナウト角パイプ部
にエポキシ樹脂の接着剤で取り付けられている。

【０００４】しかしながら、ＳＲ光はベリリウム箔４を
通過する際、その強度９０％近くを失い、熱となる。し
かもベリリウム箔４はその厚さが薄いために熱伝導度が
悪く、ＳＲ光が当たっている部分だけが局所的に加熱さ
れるため、その機械的強度が落ち、変形して真空破壊へ
と進む恐れがある。例えば、大気圧下で厚さ１５ミクロ
ンのベリリウム箔を加熱し、２５０℃以上になるとベリ
リウム箔が軟化し変形し始めるという結果を得ている。
また、ベリリウム箔４の温度が上がるとエポキシ樹脂系
接着剤の耐熱性という問題も発生する。したがって、Ｓ
Ｒ光の強度を強くして高強度Ｘ線を照射していくことが
できないという欠点がある。さらに、Ｘ線取り出し窓の
変形は均一なＸ線照射を困難とする。

【０００５】そこで、従来、高強度Ｘ線を使用し、レジ
ストに対し均一にＸ線を照射するため、図１６に示す耐
久性に優れたＸ線の取り出し系が提案されている。これ
は、ＮＴＴＳＯＲソリグラフィーフォーラムｐ４１
(１９９４)．に記載されているもので、３４は高真空
部、３５は厚さ１５ミクロンの第２ベリリウム箔、３６
は１気圧のヘリウムガス部、３７はシリコンナイトライ
ド薄膜、２３はステッパーである。Ｘ線取り出し窓は第
１ベリリウム箔３３、第２ベリリウム箔３５とシリコン
ナイトライド薄膜３７の３段から成り、Ｘ線は順に超高
真空部１、高真空部３４、ヘリウムガス部３６を通過
し、ステッパー２３へ導かれる。したがって、かかるＸ
線取り出し系では、ミラーにより反射されたＳＲ光は第
１ベリリウム箔３３を通過する際、露光に必要な波長を
持つＸ線は約半分、露光に不必要な長波長成分はそのほ
とんどを失い、熱となるため、第１ベリリウム箔３３は
加熱されるが、超高真空部１と高真空部３４に挟まれて
いるため、第１ベリリウム箔３３には力が加わらず変形
しない。また、第１ベリリウム箔３３を通過したＸ線は
高真空部３４を減衰することなく通過し、第２ベリリウ
ム箔３５でさらに４０％の光強度を失う。しかし、第２
ベリリウム箔３５での発熱はほとんどなく高真空部３４
とヘリウムガス部３６の差圧に耐えることができる。こ
のような複雑な構造はＳＲ光照射によりＸ線取り出し窓
が加熱され、その熱によるＸ線取り出し窓の変形及び破
壊を防ぐために対策されたもので、この対策によりＳＲ
リングに蓄積電流として５００ｍＡが可能となってい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
改良例では熱対策されているが、三段の取り出し窓で構
成されているため、構造が複雑であるばかりでなく、露
光装置へ取り出されるＸ線強度は第１ベリリウム箔３
３、第２ベリリウム箔３５を通過することにより減衰
し、結果として高強度Ｘ線をＸ線取り出し窓からレジス
トに対して照射することが困難でとなるという欠点があ
る。そこで、本発明の第１の目的は複雑な構造を採用す
ることなく、しかもＸ線強度を減衰させることなく、Ｘ
線取り出し窓の耐熱性を向上させ、均一な高強度Ｘ線を
利用できる耐久性の高いＸ線露光装置を提供することに
ある。また、本発明の第２の目的はＸ線取り出し系のお
けるＸ線均一性を向上させることができるＸ線露光装置
を提供することにある。さらに、本発明の第３の目的
は、Ｘ線取り出し窓から照射されるＸ線の強度または強
度分布を監視し、修正することができるインターロック
機能を有するＸ線露光装置を提供することにある。本発
明のその他の目的は以下の説明により明らかになろう。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、Ｘ線源である
ＳＲリングから放射される高強度Ｘ線を高真空ビームラ
インを介してその端部にあるＸ線取り出し窓から大気圧
側にあるＸ線マスクを有するウエハ上に均一に照射して
レジストを露光する高強度均一Ｘ線露光装置であって、
上記高真空ビームラインの端部に位置するＸ線取り出し
窓の支持部材を銅等の熱伝導の大きい材料で製造すると
ともに、該支持部材に冷却手段を設け、該支持部材を介
してＸ線取り出し窓を冷却するようにしてなることを特
徴とするＸ線露光装置にある。特に、上記Ｘ線取り出し
窓の冷却は、Ｘ線取り出し窓が高真空ビームライン側と
大気圧側の圧力差により損傷しない限界温度以下にある
ようにＸ線透過によるＸ線取り出し窓の昇温特性に応じ
て行われるのが好ましい。

【０００８】上記冷却手段はＸ線取り出し窓の支持部材
内部または内側に設けた冷却管である場合は、上記Ｘ線
取り出し窓近傍の支持部材を冷却するように構成するの
が好ましいが、Ｘ線取り出し窓の支持部材外部に付設さ
れた放熱用フィンまたは冷却管であってもよい。

【０００９】上記Ｘ線取り出し窓は、上記支持部材に接
合されるフレーム材上にベリリウム膜が蒸着され、該ベ
リリウム膜が蒸着されたフレーム材が窓部となる部分を
エッチングにより開口され、該フレーム材を上記支持部
材にロウ付けして形成されてすることができる。また、
上記Ｘ線取り出し窓の表面は薄膜コーティングを施すこ
とができる。

【００１０】上記Ｘ線取り出し窓は上記ＳＲリングから
のＸ線を直接利用した光ＣＶＤ法による成膜手段を設
け、均一なＸ線透過強度分布が得られるように膜厚分布
が調整可能である。特に、上記光ＣＶＤ法による成膜手
段は、上記ＳＲリングからのＸ線取り出し窓の大気圧側
に設置された光ＣＶＤ用チャンバーから構成することが
できる。上記光ＣＶＤ用チャンバーで用いる成膜用ガス
はアルカリ金属化合物および金属カルボニル化合物であ
るのが好ましく、特に上記アルカリ金属化合物としてジ
メチルベリリウムを用いるのがよい。

【００１１】上記Ｘ線取り出し窓の支持部材上流にある
ビームライン中に出し入れ可能なＸ線以外の長波長成分
を除去するフィルタを設け、Ｘ線強度に応じて出し入れ
を行うようにすることができる。上記フィルタのビーム
ラインに対する出し入れ速度は調節可能であるのが好ま
しい。

【００１２】上記支持部材を介して冷却されるＸ線取り
出し窓の複数位置の温度を測定することによりＸ線強度
とＸ線強度分布を測定するモニター装置を備えることが
できる。Ｘ線取り出し窓の温度測定装置が赤外線検出器
である場合は、Ｘ線取り出し窓面に対しななめ配置し、
上記Ｘ線取り出し窓から放射される赤外線を検出するよ
うに構成することができる。Ｘ線取り出し窓の温度測定
装置が熱電対である場合は、Ｘ線取り出し窓外周に複数
配置し、各熱電対間の温度を測定するように構成するこ
とができる。

【００１３】上記Ｘ線強度及びＸ線強度分布の測定は上
記Ｘ線ビームライン上に出し入れ可能な、Ｘ線センサー
を取り付けた遮光板を設け、Ｘ線不使用時に上記遮光板
を上記ビームラインに挿入するようにして行うことをで
きる。

【００１４】また、Ｘ線によってＸ線取り出し窓から放
出される２次電子量からＸ線強度を測定する場合は、電
流計を用い、上記支持部材に絶縁物を介して取り付けら
れたＸ線取り出し窓に接続することにより構成すること
ができる。

【００１５】上記Ｘ線ビームラインにはフィルタ面を直
交して、ビームライン方向に湾曲可能なＸ線強度分布修
正フィルタを配置することができ、該フィルタの曲率半
径及びビームラインに対するフィルタ位置を調整可能と
することができる。

【００１６】なお、上記Ｘ線取り出し窓は窓面に対して
垂直方向に移動可能とし、Ｘ線取り出し窓からＸ線マス
クまでの距離を調整するようにすることができる。

【００１７】

【作用】本発明によれば、Ｘ線源であるＳＲリングから
放射される高強度Ｘ線により加熱させるＸ線取り出し窓
を強制冷却することができるので、Ｘ線取り出し窓は熱
変形することなく、均一なＸ線取り出し機能が阻害され
ることがない。Ｘ線取り出し窓の冷却は、Ｘ線取り出し
窓が高真空ビームライン側と大気圧側の圧力差による熱
変形であるので、熱変形の限界温度以下にあるように制
御して冷却を行うのが好ましい。

【００１８】上記冷却手段としてＸ線取り出し窓の支持
部材内部または内側に設けた冷却管を利用すると、冷却
が必要なＸ線取り出し窓近傍の支持部材を冷却できるの
で、優れた冷却効率をえることができる。また、支持部
材外部に付設された放熱用フィンまたは冷却管の場合は
前者より冷却効率は落ちるが、構成容易である。

【００１９】上記Ｘ線取り出し窓は、上記支持部材に接
合されるフレーム材上にベリリウム膜が蒸着され、該ベ
リリウム膜が蒸着されたフレーム材が窓部となる部分を
エッチングにより開口され、該フレーム材を上記支持部
材にロウ付けして形成されると、支持部材からの冷却効
果が容易にベリリウム膜に伝達され易く、冷却効率を向
上させる。また、上記Ｘ線取り出し窓の表面は薄膜コー
ティングを施すことにより酸化劣化を防止し、耐久性を
向上させることができる。

【００２０】上記Ｘ線取り出し窓は上記ＳＲリングから
のＸ線を直接利用した光ＣＶＤ法による成膜手段を設け
ることにより、均一なＸ線透過強度分布が得られるよう
にＸ線取り出し窓の膜厚分布が調整することができ、常
に均一なＸ線を照射することが可能となる。

【００２１】上記Ｘ線取り出し窓の支持部材上流にある
ビームライン中に出し入れ可能なＸ線以外の長波長成分
を除去するフィルタを設け、Ｘ線強度に応じて出し入れ
を行うようにすると、Ｘ線以外の透過によるＸ線取り出
し窓の発熱を抑制することができ、より高強度のＸ線を
使用することができる（図６）。この際、上記フィルタ
のビームラインに対する出し入れ速度を調節することに
より、連続的にＸ線強度を変化させることができる（図
６（ａ）,（ｂ）比較参照）。

【００２２】上記Ｘ線取り出し窓の複数位置の温度を測
定することによりＸ線強度とＸ線強度分布を測定するモ
ニター装置を備えることができる。Ｘ線取り出し窓の温
度測定装置が赤外線検出器である場合は、取り出し窓か
らの赤外線輻射が金属窓表面に沿った方向に放射される
ので、Ｘ線取り出し窓面に対しななめ配置し、上記Ｘ線
取り出し窓から放射される赤外線を検出するように構成
することができる。Ｘ線取り出し窓の温度測定装置が熱
電対である場合は、Ｘ線取り出し窓外周に複数配置し、
各熱電対間の温度を測定するように構成することができ
る。

【００２３】上記Ｘ線強度の測定は上記Ｘ線ビームライ
ン上に出し入れ可能な、Ｘ線センサーを取り付けた遮光
板を設け、Ｘ線不使用時に上記遮光板を上記ビームライ
ンに挿入するようにして行うことをできる。強度分布を
測定するときはＸ線センサーを複数個並べることにより
行うことができる。

【００２４】また、Ｘ線によってＸ線取り出し窓から放
出される２次電子量からＸ線強度を測定する場合は、電
流計を用い、上記支持部材に絶縁物を介して取り付けら
れたＸ線取り出し窓に接続することにより構成すること
ができる。

【００２５】上記Ｘ線ビームラインにはフィルタ面を直
交して、ビームライン方向に湾曲可能なＸ線強度分布修
正フィルタを配置することができ、該フィルタの曲率半
径及びビームラインに対するフィルタ位置を調整可能と
することにより、Ｘ線に均一性を持たせることができ
る。

【００２６】なお、上記Ｘ線取り出し窓は窓面に対して
垂直方向に移動可能とし、Ｘ線取り出し窓からＸ線マス
クまでの距離を調整するようにすることにより所定のＸ
線強度を得ることができる。

【００２７】

【実施例】

実施例１以下、この発明の好ましいの実施例によるＸ線取り出し
窓を図について説明する。図１は実施例１によるＸ取り
出し窓を示す構成図である。図において、１は超高真空
部、２は、３は熱伝導の良い銅、銀等で作られたスナウ
ト角パイプでＸ線取り出し窓支持部材を構成し、４は厚
さ２０ミクロンのベリウム箔、５は冷却管、６はＸ線マ
スク、７はウエハである。

【００２８】従来例１と異なる点はスナウト角パイプ３
を熱伝導の悪いものから良いものに置き換えた点であ
る。また冷却水パイプ５をスナウト角パイプ３の根元に
置くのは、スナウト角パイプ３の先端部分は露光装置内
に深く入り込み冷却管を置くスペースがないためであ
る。

【００２９】ＳＲ光がベリリウム箔４を透過すると、発
熱するが、銅の熱伝導率はステンレスの熱伝導率よりも
２３倍も良いので、ベリリウム箔４で発生する熱をスナ
ウト角パイプ３の根元で吸収することができる。図２に
ステンレス角パイプと銅角パイプした場合の蓄積電流と
ベリリウム中心の温度上昇の関係を示す。ただし、この
時の冷却水の温度は２３℃である。

【００３０】一方、露光に必要なＸ線の強度は約半分に
落ちるだけなので、蓄積電流２５０ｍＡでＮＴＴ方式の
５００ｍＡ相当のＸ線強度が得られる。ベリリウム箔２
の温度が２５０℃の限界温度に達するのは、ＳＲリング
蓄積電流３００ｍＡの時であるから、蓄積電流２５０ｍ
Ａは許容範囲内である。冷却管５に液体窒素、液化空
気、液体ヘリウム等の冷媒を用いるようにしても良い。
冷媒の温度が下がるに伴いベリリウム箔４の温度の下が
るので、そこの透過を許容できるＸ線強度を大きくする
ことができる。

【００３１】実施例２この実施例は冷却管を支持部材に内蔵する場合であり、
図３に示すように、水冷却方式とし、スナウト角パイプ
３内に冷却管５を埋め込み、ベリリウム箔４近くを冷却
するようにしている。このように熱源に近い所へ冷却源
をおくことにより、より効率良く冷却できる。

【００３２】実施例３この実施例では支持部材に外つけで、放熱フィンを取り
付ける場合であり、図４に示すように、スナウト角パイ
プ３のステンレス製のスナウト丸パイプ２側の外周に銅
等の熱伝導率のよい材料でできたフィン８を取り付けて
なる。以下のフィンを用いた空冷方式について説明す
る。例えば蓄積電流１００ｍＡの場合、ベリリウム箔４
に２．５２ＷのＳＲ光が照射され、その内２．３Ｗがベ
リリウム箔４に熱となって吸収される。上記冷却管５が
ない場合にスナウト角パイプ３とベリリウム箔４の継ぎ
目の温度を室温の２０℃上程度に抑えることを考える。
空気の自然対流による冷却効率を３Ｅ−４Ｗ／（ｃｍ²
・Ｋ）とすると、銅の部分の表面積が３８０ｃｍ²必要
である。スナウト角パイプ３の表面積が２０４ｃｍ²あ
るので、不足する１７６ｃｍ²の面積をフィンを立て補
う。例えば、６ｃｍ×４ｃｍのフィン８をつけると４枚
程度で冷却が可能となる。このようにして蓄積電流値が
増大してもフィン８の面積あるいは枚数を増やすことに
より放熱できる。

【００３３】実施例４これは、耐熱性の低いエポキシ樹脂の接着剤を用いない
でベリリウム箔４をスナウト角パイプ３に取り付ける方
法に関するものである。ベリリウム箔を製作する方法の
一つに、銅の基板にベリリウムを蒸着し、その後硝酸に
て銅のみ溶解させて薄膜化する方法がある。この時に銅
をすべて溶解させるのではなく、スナウト角パイプ３に
合うように銅基板の中央部のみエッチングし、銅フレー
ム付きベリリウム箔にする。その後ロウ付け等で銅フレ
ームをスナウト角パイプ３に取り付けることにより、作
業工程が簡略化されると共に、エポキシ樹脂の接着剤に
比べ熱伝導が良く、耐熱性の優れたＸ線取り出し窓を得
ることができる。

【００３４】実施例５この実施例はビームラインにＸ線以外の長波長成分をカ
ットするためのフィルタ９を出し入れ可能に配置する場
合であり、図５に示すように、フィルタ９は熱伝導の良
い支持棒１０で支えられ、支持棒はモータ駆動等で自由
に出し入れできる機構を備えるものである。実施例１に
示すようにＳＲ蓄積電流値が限界（３００ｍＡ）を越え
る場合、フィルタ１０を挿入し、ベリリウム箔４の温度
上昇を防ぐようにする。フィルタ９の材料としてはベリ
リウム箔、ダイヤモンド薄膜、ＳｉＣ薄膜等が考えられ
る。

【００３５】またフィルタ９を挿入した時点で、Ｘ線強
度が挿入前の強度よりも最小で８０％程度弱くなること
が考えられる。このようにフィルタ挿入時のＸ線強度の
不連続な変化を緩和する方法について図６を用いて説明
する。図６（ａ）は何の対策もしていない普通のフィル
タ挿入法における蓄積電流値に対するＸ線強度であり、
実線で示す。Ｘ線取り出し窓は主にＸ線以外の長波長成
分を吸収し発熱するため、許容できるＸ線強度が存在す
る。蓄積電流を増加させていき、Ｘ線強度が許容限界に
達した時点でフィルタを挿入する。挿入直後はＸ線強度
が不連続的に弱まるばかりでなく、しばらくはフィルタ
挿入前よりも弱いＸ線強度となるという使い難さがあ
る。これに対しフィルタ挿入開始時に、フィルタ９をピ
ストン運動させ、徐々にその挿入時間を長くすることに
よって連続的にＸ線の強度を強くしていくことができ
る。図６（ｂ）はフィルタ９をピストン運動させる方法
における蓄積電流値に対するＸ線強度を表す。普通のフ
ィルタを挿入するＸ線強度よりもやや弱いＸ線強度か
ら、フィルタを入れ始め、蓄積電流の増加とともに挿入
時間を長くしていき、許容Ｘ線強度に達した時点で常時
フィルタを置くように制御すればよい。

【００３６】実施例６この実施例はＸ線取り出し窓に表面コーティングを施す
場合を示す。大気雰囲気中での露光においてベリリウム
箔４はＸ線を照射することにより、照射時間と共に酸化
膜を堆積し機械的強度が劣化する。これを防ぐためにベ
リリウム箔４の表面にアモルファスカーボンのような緻
密な膜を形成する。

【００３７】実施例７この実施例はＸ線取り出し窓における温度測定を赤外線
温度計で行い、Ｘ線強度およびその強度分布を測定する
ものである。図７はに示すように、Ｘ線取り出し窓のベ
リリウム箔４の温度分布を測定するため、赤外線温度計
１１をベリリウム箔４に対し斜め配置し、Ｘ線取り出し
窓４から放射される温度を測定するようにしている。他
は同一部材には同一番号を付して説明を省略する。金属
表面から輻射される赤外線の強度は金属の温度に比例
し、ＳＲ光が強く当たる場所程強く発光する。ベリリウ
ム等の金属からの赤外線輻射は黒体輻射とは異なり、金
属表面に沿った方向に放射される。そのため図のように
露光面近傍に置くよりは離れた位置に置く方が検出効率
は高いからである。このようにしてＳＲ光強度がウエハ
上のＸ線強度に比例するとして、Ｘ線強度及びその分布
を測定することができる。また測定したＸ線強度値を露
光装置へ送り、露光時間を決めるためのモニタに適用で
きる。

【００３８】実施例８この実施例は熱電対によりＸ線取り出し窓の温度測定を
行うことによりＸ線強度及びその強度分布を測定しよう
とするものである。図中１２は熱電対で、熱電対１２を
ベリリウム箔４の周囲に均等な間隔で置き、ＳＲ光照射
時の各熱電対の温度を測定する。他は図３と同様である
ので、同一部材には同一番号を付して説明を省略する。

【００３９】実施例９この実施例はＸ線ビームライン上に出し入れ可能な、Ｘ
線センサーを取り付けた遮光板を設け、Ｘ線不使用時に
上記遮光板を上記ビームラインに挿入し、Ｘ線強度及び
Ｘ線強度分布を測定する場合を示す。図９において、１
３は金属板等でできたＸ線遮光板で矩形筒をなし、透過
口１３ａと遮蔽面１３ｂとを有し、回転軸１３ｃにより
９０度回転させて透過口１３ａと遮蔽面１３ｂのいずれ
かを上記ビームライン上に位置させることができるよう
になっている。上記遮蔽面１３ｂにはシリコンフォトダ
イオード等を用いたＸ線強度センサー１４を配置し、リ
ード線１５を介して信号を取り出すように構成されてい
る。したがって、露光装置が一つのフィールドを転写し
てから次のフィールドに移動するまでの間、Ｘ線遮光板
１３の遮光面１３ｂでＸ線を遮断するようにすると、Ｘ
線強度モニタ１４にＳＲ光が照射され、光強度測定をす
ることができるので、上記移動時間を利用してＸ線強度
に応じて次の露光時間を決めることができる。また、Ｘ
線強度センサー１４を複数個並べることにより、ＳＲ光
の均一性も測定できる。

【００４０】実施例１０この実施例はＸ線取り出し窓から放出される２次電子量
からＸ線強度を測定しようとするもので、図１０はその
Ｘ線取り出し窓の断面構成図を示す。図中１５はセラミ
ック等の電気絶縁体、１６は電流計である。スナウト角
パイプ３の先端にロウ付け等により電気絶縁体１５を取
り付け、電気絶縁体１５にベリリウム箔４を貼り付ける
ようにしている。ベリリウム箔４にＳＲ光が当たると真
空中及び大気中へと二次電子が放出される。この放出さ
れた電子を補うためにアース側から電流計１６を通って
電流値を測定すればＳＲ光の強度及びその強度分布を知
ることができる。

【００４１】実施例１１この実施例は、上記Ｘ線ビームラインにフィルタ面を直
交して配置され、ビームライン方向に湾曲可能なＸ線強
度分布修正フィルタを設け、該フィルタの曲率半径及び
ビームラインに対するフィルタ位置を調整可能とするも
ので、図１１はそのＸ線取り出し窓の構成図を示す。図
中９は円弧状に曲げられる弾力性のあるフィルタで、１
７はフィルタを押さえるためのフレームで、下段フレー
ム１７ａと上段フレーム１７ｂとの間に昇降フレーム１
７ｃを設け、昇降ネジ１７ｄを介して上下段フレーム管
を昇降可能であり、上記フイルタ９の透過光に対する湾
曲度を変化させることができるようになっている。１８
は集光系ミラーを使った場合のＳＲ光の形状であり、Ｘ
線を含む連続的波長成分を持つ。したがって、昇降フレ
ーム１７ｃを伸縮させることでフィルタ９の曲率半径が
変わる。また、フレーム１７はフィルタ９をはさみつけ
たまま上下動できる。ＳＲ光１８について、ｘ方向の強
度分布は両端が強く中心部分が弱くなる傾向があるが、
次のようにして光の均一性を確保することができる。

【００４２】フィルタ９を透過する光の経路長を考える
と、曲率半径の中心部分よりも端の方がフィルタ９中を
通過する距離が長い。従ってＳＲ光１８の両端部分がフ
ィルタ中を通過する距離が長くなるようにフレーム１７
を上下に動かす。この時、ＳＲ光の弱いｘ方向の中心部
分は丁度フィルタ９の婉曲面の中心部にくるのでＳＲ光
はあまり減衰しない。このようにフィルタ９の場所によ
る厚さの差を利用して、ＳＲ光の場所による減衰量の差
を生じさせるものである。

【００４３】実施例１２この実施例は上記Ｘ線取り出し窓が上記ＳＲリングから
のＸ線を直接利用した光ＣＶＤ法による成膜手段を備
え、均一なＸ線透過強度分布が得られるように膜厚分布
が調整可能で、図１２はそのＸ線取り出し系の概念構成
図である。図中、１９はＳＲリング、２０はＳＲ光を導
くためのビームライン、２１はＸ線を取り出すためのベ
リリウム窓、２２はベリリウム窓の下流に置かれた光り
ＣＶＤ装置、２３は露光するためのステッパーである。
通常、ＳＲリング１９より発生したＳＲ光はビームライ
ン２０、ベリリウム窓２１を通り抜けステッパー２３へ
と導かれる。この実施例では、ベリリウム窓２１直後に
光ＣＶＤ装置２２を置き、ＳＲ光を利用してベリリウム
窓２１に薄膜を形成するものである。薄膜は光が強い所
ほど厚く堆積するため、ベリリウム窓２１から不均一に
光が透過していても光ＣＶＤで形成される膜のためやが
ては均一化される。

【００４４】図１３により具体的な構成図を示す。図
中、２４は取り外し可能な蓋、Ｘ線マスク６の下流にあ
る２５はウエハ７に塗布されたレジスト、２６はＣＶＤ
堆積膜、２７はＣＶＤ原料ガスである。ビームラインの
末端部分のＳＲ光の大気中への取り出し口のベリリウム
窓２１（縦；１０ｍｍ，横；３０ｍｍ，厚さ；２０μｍ
のベリリウム膜）の大気側に図に示すような薄型のＣＶ
Ｄ装置２２を取り付け、露光に使用するものと同じＳＲ
光をベリリウム窓を介してＣＶＤ装置２２に導入し、成
膜用の原料となるＣＶＤ用ガス２７としてジメチルベリ
リウムを装置内に入れる。

【００４５】しばらくするとベリリウム膜上にさらにベ
リリウム膜が堆積するのが認められる。ＣＶＤ装置２２
には水晶振動子による膜厚計が装備されており、１００
Å以上の膜厚となったところで成膜を停止した。その
後、ＣＶＤ装置のＸ線ステッパー側の蓋を取り外し、Ｓ
Ｒ光をステッパーに導入するようにした。このようにレ
ジスト２５として化学増幅型ネガ型レジストＳＡＬ６０
１（シプレイ社）を用い、現像後のレジスト膜厚を測定
することによってＳＲ光の強度分布を測定した。ＣＶＤ
成膜を施していないベリリウム膜を用いた場合のＳＲ光
の強度均一性は±５〜９％であったが、±２〜３％に向
上しており、本発明の効果が顕著に認められた。

【００４６】実施例１３この実施例は、Ｘ線取り出し窓を窓面に対して垂直方向
に可動させる機能を持ち、Ｘ線取り出し窓からＸ線マス
クまでの距離を調整することにより一定のＸ線強度を得
るもので、図１４はこのＸ線取り出し窓を示す構成図を
示す。図中、６はＸ線マスク、２８は可動フランジ、２
９は固定フランジ、３０はベローズ、３１はモータ等の
駆動装置、３２はコントローラである。コントローラ３
２からの命令により駆動装置３１が働き、真空を保つた
めのベローズ３０を介して可動フランジ２８を動かすこ
とにより、ベリリウム箔４とＸ線マスク１６との距離を
変化させることができるようになっている。

【００４７】一方、ベリリウム箔４を透過したＸ線はＸ
線マスクへ到達するまでに、大気中で指数関数的に減衰
し、３．４ｍｍで約半分のＸ線強度となる。ＳＲ光強度
は蓄積電流の減衰と共に低下するので、蓄積電流値ある
いは実施例７〜１０の方法等により光源強度を測定した
ものをコントローラ３２に取り込み減衰量に応じ駆動装
置３１を働かせベリリウム箔４をＸ線マスク６に近づけ
て一定の光強度を得るものである。他は上記と同一部材
は同一番号を付して説明を省略する。

【００４８】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、Ｘ線取
り出し窓を支持部材を介して冷却することができるの
で、Ｘ線取り出し窓の周囲の寸法を変えることなく、高
強度の均一Ｘ線露光を可能にすることができる。

【００４９】また、Ｘ線の強度に応じてＸ線取り出し窓
の上流に置いた熱除去用フィルタを出し入れすることに
より、上記冷却能力を越えてＸ線取り出し窓が過熱され
ることがなく、より簡便に大強度のＸ線露光を可能にす
ることができる。

【００５０】また、熱除去用フィルタを回転あるいは振
動させることにより、フィルタを挿入した時点で生じる
Ｘ線強度の不連続性をなくし、均一露光可能とする効果
がある。

【００５１】また、本発明によれば、Ｘ線取り出し窓の
温度を測定することによりＸ線強度とＸ線強度分布を測
定する機能を兼ね備えるので、Ｘ線強度から露光時間を
決定し、Ｘ線強度分布からはＳＲ光の軌道変化を検知す
ることができるという効果があり、高強度のＸ線均一露
光を達成することができる。赤外線検出器を利用すれ
ば、容易にＸ線取り出し窓の温度測定ができ、熱電対を
利用すれば、安価にＸ線取り出し窓の温度測定ができ
る。特にＸ線取り出し窓から放出される２次電子量を利
用すれば、簡便な測定方法が利用できる。

【００５２】また、Ｘ線を一定時間毎に利用するＸ線露
光等の場合、Ｘ線不使用時にＸ線強度及びＸ線強度分布
を測定することにより、測定のための時間を特に設ける
ことなく信頼性の高い計測ができる。

【００５３】また、Ｘ線取り出し窓は湾曲させたフィル
タを挿入し、フィルタの曲率半径及び位置を調整するこ
とにより、均一性のよいＸ線を得ることができる。

【００５４】また、Ｘ線取り出し窓は、ＳＲリングから
のＸ線取り出し口のベリリウム窓において、ベリリウム
膜上にＳＲリングからのＸ線を直接利用した光ＣＶＤ法
による成膜により膜厚分布をつけることにより、均一性
のよいＸ線を得ることができる。

【００５５】また、Ｘ線取り出し窓は、Ｘ線強度が時間
的に変動する場合に、Ｘ線取り出し窓を窓面に対して垂
直方向に可動させる機能を持せることにより、Ｘ線取り
出し窓からＸ線マスクまでの距離を調整するができ、一
定のＸ線強度を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１によるＸ線取り出し窓を
示す構成図である。

【図２】この発明の実施例１に係わるＸ線取り出し窓
の温度と蓄積電流の関係を示す図である。

【図３】この発明の実施例２によるＸ線取り出し窓を
示す構成図である。

【図４】この発明の実施例３によるＸ線取り出し窓を
示す構成図である。

【図５】この発明の実施例５によるＸ線取り出し窓を
示す構成図である。

【図６】この発明の実施例５に係わるＸ線強度と蓄積
電流の関係を示す図である。

【図７】この発明の実施例７によるＸ線取り出し窓を
示す構成図である。

【図８】この発明の実施例８によるＸ線取り出し窓を
示す構成図である。

【図９】この発明の実施例９によるＸ線取り出し窓を
示す構成図である。

【図１０】この発明の実施例１０によるＸ線取り出し
窓を示す構成図である。

【図１１】この発明の実施例１１によるＸ線取り出し
窓を示す構成図である。

【図１２】この発明の実施例１２に係わるＸ線取り出
し窓を製作するための概念構成図である。

【図１３】この発明の実施例１２に係わるＸ線取り出
し窓を製作するためのより詳細な構成図である。

【図１４】この発明の実施例１３によるＸ線取り出し
窓を示す構成図である。

【図１５】従来例１として引用したＸ線取り出し窓を
示す断面図である。

【図１６】従来例２として引用したＸ線取り出し窓を
示す断面図である。

【符号の説明】

１超高真空部、２スナウト丸パイプ部、３スナウ
ト角パイプ部、４ベリリウム箔、５冷却管、６Ｘ
線マスク、７ウエハ、８フィン、９フィルタ、１
０支持棒、１１赤外温度計、１２熱電対、１３
Ｘ線遮光板、１４Ｘ線強度モニタ、１５電気絶縁
体、１６電流計、１７フレーム、１８ＳＲ光、１
９ＳＲリング、２０ビームライン、２１ベリリウ
ム窓、２２光ＣＶＤ装置、２３ステッパー、２４
取り外し可能な蓋、２５レジスト、２６ＣＶＤ堆積
膜、２７ＣＶＤ原料ガス、２８可動フランジ、２９
固定フランジ、３０ベローズ、３１駆動装置、３
２コントローラ、３３第１ベリリウム箔、３４高
真空部、３５第２ベリリウム箔、３６ヘリウムガス
部、３７シリコンナイトライド薄膜。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者炭谷博昭兵庫県尼崎市塚口本町八丁目１番１号三菱電機株式会社半導体基礎研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｘ線源であるＳＲリングから放射される
高強度Ｘ線を高真空ビームラインを介してその端部にあ
るＸ線取り出し窓から大気圧側にあるＸ線マスクを有す
るウエハ上に均一に照射してレジストを露光する高強度
均一Ｘ線露光装置であって、上記高真空ビームラインの端部に位置するＸ線取り出し
窓の支持部材を銅等の熱伝導の大きい材料で製造すると
ともに、該支持部材に冷却手段を設け、該支持部材を介
してＸ線取り出し窓を冷却するようにしてなることを特
徴とするＸ線露光装置。
【請求項２】Ｘ線取り出し窓が高真空ビームライン側
と大気圧側の圧力差により損傷しない限界温度以下にあ
るようにＸ線透過によるＸ線取り出し窓の昇温特性に応
じて上記支持部材を介して上記Ｘ線取り出し窓を冷却す
るようにしてなる請求項１記載のＸ線露光装置。
【請求項３】上記冷却手段がＸ線取り出し窓の支持部
材内部または内側に設けた冷却管であって、上記Ｘ線取
り出し窓近傍の支持部材を冷却するように構成してなる
請求項１記載のＸ線露光装置。
【請求項４】上記冷却手段がＸ線取り出し窓の支持部
材外部に付設された放熱用フィンまたは冷却管であっ
て、上記支持部材を冷却する請求項１記載のＸ線露光装
置。
【請求項５】上記Ｘ線取り出し窓が、上記支持部材に
接合されるフレーム材上にベリリウム膜が蒸着され、該
ベリリウム膜が蒸着されたフレーム材が窓部となる部分
をエッチングにより開口され、該フレーム材を上記支持
部材にロウ付けして形成されている請求項１〜４のいず
れかに記載のＸ線露光装置。
【請求項６】上記Ｘ線取り出し窓の表面を薄膜コーテ
ィングしてなる請求項１〜４のいずれかに記載のＸ線露
光装置。
【請求項７】上記Ｘ線取り出し窓が上記ＳＲリングか
らのＸ線を直接利用した光ＣＶＤ法による成膜手段を備
え、均一なＸ線透過強度分布が得られるように膜厚分布
が調整可能である請求項１記載のＸ線露光装置。
【請求項８】上記光ＣＶＤ法による成膜手段が、上記
ＳＲリングからのＸ線取り出し窓の大気圧側に設置され
た光ＣＶＤ用チャンバーからなる請求項７記載のＸ線露
光装置。
【請求項９】上記光ＣＶＤ用チャンバーで用いる成膜
用ガスがアルカリ金属化合物および金属カルボニル化合
物である請求項８記載のＸ線露光装置。
【請求項１０】上記アルカリ金属化合物としてジメチ
ルベリリウムを用いる請求項９記載のＸ線露光装置。
【請求項１１】上記Ｘ線取り出し窓の支持部材上流に
あるビームライン中に出し入れ可能なＸ線以外の長波長
成分を除去するフィルタを設け、Ｘ線強度に応じて出し
入れを行う請求項１〜５のいずれかに記載のＸ線露光装
置。
【請求項１２】上記フィルタのビームラインに対する
出し入れ速度を調節可能である請求項１１記載のＸ線露
光装置。
【請求項１３】上記支持部材を介して冷却されるＸ線
取り出し窓の複数位置の温度を測定することによりＸ線
強度とＸ線強度分布を測定する装置を備える請求項１記
載のＸ線露光装置。
【請求項１４】Ｘ線取り出し窓の温度測定装置が赤外
線検出器であり、Ｘ線取り出し窓面に対しななめ配置
し、上記Ｘ線取り出し窓から放射される赤外線を検出す
る請求項１３記載のＸ線露光装置。
【請求項１５】Ｘ線取り出し窓の温度測定装置が熱電
対であって、Ｘ線取り出し窓外周に複数配置し、各熱電
対間の温度を測定する請求項１３記載のＸ線露光装置。
【請求項１６】上記Ｘ線ビームライン上に出し入れ可
能な、Ｘ線センサーを取り付けた遮光板を設け、Ｘ線不
使用時に上記遮光板を上記ビームラインに挿入し、Ｘ線
強度及びＸ線強度分布を測定する請求項１３記載のＸ線
露光装置。
【請求項１７】Ｘ線によってＸ線取り出し窓から放出
される２次電子量からＸ線強度を測定する手段を備え、
該手段が電流計であって、上記支持部材に絶縁物を介し
て取り付けられたＸ線取り出し窓に接続されている請求
項１記載のＸ線露光装置。
【請求項１８】上記Ｘ線ビームラインにフィルタ面を
直交して配置され、ビームライン方向に湾曲可能なＸ線
強度分布修正フィルタを備え、該フィルタの曲率半径及
びビームラインに対するフィルタ位置を調整可能である
請求項１３〜１７のいずれかに記載のＸ線露光装置。
【請求項１９】Ｘ線取り出し窓を窓面に対して垂直方
向に可動させる機能を持ち、Ｘ線取り出し窓からＸ線マ
スクまでの距離を調整することにより一定のＸ線強度を
得る請求項１記載のＸ線露光装置。