JPH10289867A

JPH10289867A - Ｘ線露光装置およびデバイス製造方法

Info

Publication number: JPH10289867A
Application number: JP9110494A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Terajima; 茂寺島; Yutaka Watanabe; 豊渡辺
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-04-11
Filing date: 1997-04-11
Publication date: 1998-10-27

Abstract

(57)【要約】【課題】Ｘ線取り出し窓の耐圧強度を増大させるとと
もに広い面積とすることができ、そして広い露光領域を
発散角を問題にすることなくまた振動を発生させること
なく露光することができ、スループットを向上させるＸ
線露光装置。【解決手段】ビームラインとＸ線露光装置を隔てる真
空隔壁を兼ねたＸ線取り出し窓１５を円弧状に湾曲した
円筒面形状に構成して、シンクロトロン軌道面に弧を描
くようにビームライン側を凸にＸ線露光装置側を凹とな
るように配設する。電子蓄積リング１１から発せられ、
集光ミラー１３によって集光されたシンクロトロン放射
光ビーム１２は、走査ミラー１４によって軌道面に対し
垂直方向に大きく走査され、円筒面形状のＸ線取り出し
窓１５を介して、露光装置のＸ線マスク１６を照射し、
そのマスクパターンをウエハ１７に転写する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シンクロトロン放
射光を露光光に用いて、半導体メモリー等のリソグラフ
ィ工程に用いられるＸ線露光装置、特に、シンクロトロ
ン放射光からビームラインにて導かれたＸ線を露光装置
側に取り出すために用いられるＸ線取り出し窓を改良し
たＸ線露光装置およびデバイス製造方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】シンクロトロン放射光（以下、ＳＲとい
う。）を露光光とする従来のＸ線露光装置は、通常、図
６に例示するような構成を有している。図６において、
４１はＳＲを発する電子蓄積リング等からなる光源装
置、４２はＳＲビーム、４４は走査ミラー、４５はＸ線
取り出し窓、４６はＸ線マスク、４７はウエハ等の基板
であって、電子蓄積リング等からなる光源装置４１から
放射されるＳＲビーム４２は、走査ミラー４４の角度を
変えることにより走査され、図示しないビームラインを
介して露光装置側の露光室内に入射され、Ｘ線マスク４
６のマスクパターンをウエハ等の基板４７に転写するよ
うに構成されている。そして、高真空中で電子蓄積リン
グ等の光源装置４１から放射されるＳＲの大気による減
衰を避けるために光源装置４１から露光装置側に至るビ
ームライン内は高真空に保たれ、そして大気に近い低真
空あるいはヘリウム等の減圧雰囲気の露光室でウエハ等
の基板４７を露光するようにし、露光装置側とビームラ
インの間に両者の雰囲気を遮断するためのＸ線取り出し
窓４５が設けられている。

【０００３】このようなＸ線露光装置の形態は、従来か
ら種々の提案がなされているが、その中でもＸ線露光装
置を産業用として用いるにはスループットを大きくする
必要がある。そのスループットを大きくする方法とし
て、１回の露光時間を短くする方法、転写位置のステッ
プの時間を短くする方法、あるいは１回の露光面積を広
くする方法などの多方面から種々検討されている。これ
らの方法のうち、転写位置のステップ回数を減らす方
法、すなわち１回の露光面積を広くする方法が、最も効
果的であり、ＳＲを用いたＸ線露光装置においては最大
の利点となる。

【０００４】そこで、１回の露光での照射面積を広くす
る際に、広い面積のＸ線取り出し窓の必要性が高く、こ
の点に関して数多くの手法が提案されているが、Ｘ線露
光装置のＸ線取り出し窓に要求される性能としては、広
い面積の他にＸ線透過率が高いこと、透過率むらがない
こと、さらに真空隔壁として耐えられる強度を保ってい
ること等数多くあり、これらのすべてを完全に満足させ
ることはきわめて困難であった。特に、透過率を高くす
るためにＸ線取り出し窓を薄くすると、広い面積での強
度が保てなくなるという互いに相反する関係となってい
る。これらの問題点を解決する方法としては、特公平５
−７０２９６号公報に記載されているように、Ｘ線取り
出し窓を円筒面形状に構成し、必要な強度を得るように
したものがある（図６参照）。このように、薄膜状のＸ
線取り出し窓を円筒面形状あるいは球殻状に形成するこ
とによって、圧力差に耐えられる強度を増大させるとい
う手法は種々発表されており、また、これまでに実績も
ある。

【０００５】また、特公平５−８７０１３号公報に記載
された装置においては、より薄い窓を用いて、ＳＲのシ
ートビームが透過するように細長い窓として、この窓を
シートビームに同期させて走査する構成によって、高透
過率を実現している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の従来
技術のように広い露光面積を得ようとする場合、ＳＲが
シートビーム状であることから、従来は、露光領域は軌
道面に長尺をもつ長方形状に設定されている。

【０００７】しかしながら、ビームラインとＸ線取り出
し窓をミラーに同期させて走査する場合、窓を薄くする
ことができ、効率を上げることは可能であるが、ミラー
と同期させて長いビームラインを走査する構成は、装置
構造上非常に負担が大きく、走査のために振動が発生し
て、精密な転写露光に差し支えるという問題点が生じて
いた。

【０００８】また、図６に示すような方法でビームを幅
広に用いて露光領域を軌道面に長尺をもつ長方形状に設
定すると、ＳＲの発散角の関係から十分に広い露光領域
を確保することができない。

【０００９】そこで、本発明は、上記の従来技術の有す
る未解決の課題に鑑みてなされたものであって、Ｘ線取
り出し窓をＳＲ軌道面に円弧を描くよう湾曲した円筒面
形状とすることによって、耐圧強度を増大させかつ広い
面積の窓とすることができ、そしてシートビームをＳＲ
軌道面に対して垂直方向に大きく走査させて広い面積を
発散角を問題にすることなくまた振動を発生させること
なく露光することができ、スループットを向上させるこ
とができるＸ線露光装置を提供することを目的とするも
のである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のＸ線露光装置は、シンクロトロン放射光を
用いるＸ線露光装置において、ビームラインと前記Ｘ線
露光装置を隔てる真空隔壁を兼ねたＸ線取り出し窓を、
円弧状に湾曲した円筒面形状に構成し、シンクロトロン
軌道面に弧を描くようにビームライン側を凸にＸ線露光
装置側を凹となるように配設したことを特徴とする。

【００１１】そして、本発明のＸ線露光装置において、
Ｘ線取り出し窓をベリリウム蒸着膜によって形成するこ
とができる。

【００１２】さらに、本発明のデバイス製造方法は、請
求項１または２記載のＸ線露光装置を用いてデバイスを
製造することを特徴とする。

【００１３】

【作用】シンクロトロン放射光を用いるＸ線露光装置に
おいて、ビームラインとＸ線露光装置を隔てる真空隔壁
を兼ねたＸ線取り出し窓を、ＳＲ軌道面に円弧を描くよ
う湾曲した円筒面形状とすることによって、耐圧強度を
増大させかつ広い面積の窓とすることができ、そしてシ
ートビームをＳＲ軌道面に対して垂直方向に大きく走査
させて従来よりも広い面積を発散角を問題にすることな
くまた振動を発生させることなく露光することができ、
スループットを向上させることができる。また、ベリリ
ウム蒸着膜のような同心円状に膜厚分布をもつＸ線取り
出し窓であっても、ＳＲ軌道方向の透過率分布を低減さ
せ、露光領域内の露光量分布を改善することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。

【００１５】図１は、本発明のＸ線露光装置の構成を概
略的に図示する図面であり、電子蓄積リングからなる光
源装置１１から発せられたＳＲビーム１２は、集光ミラ
ー１３によってＳＲ軌道面の広がりを集光され、略平行
なビームとして走査ミラー１４に入射する。走査ミラー
１４で反射されたビームは、Ｘ線取り出し窓１５を介し
て、図示しない露光室に入射し、Ｘ線マスク１６を照射
し、そのマスクパターンがウエハ１７に転写される。走
査ミラー１４は、ＳＲ軌道面と垂直方向にビームを走査
するように、図１に破線で示す位置１８まで矢印方向に
移動可能に構成されている。本実施例においては、発散
角を抑えつつＳＲ軌道面と垂直方向に長い露光領域を得
るために、走査ミラー１４での反射角を変えずに走査す
る手法を用いている。

【００１６】これらの手段を用いることによって、ＳＲ
軌道面方向に３０ｍｍ、垂直方向に６０ｍｍの露光領域
を確保することができる。そして、Ｘ線取り出し窓１５
は、１５μｍ厚のベリリウムを、図１に示すように、半
径１００ｍｍの円弧に湾曲した円筒面形状に成形して、
３５ｍｍ×６５ｍｍの大きさの窓を形成し、ＳＲ軌道面
に円弧を描くようにビームライン側を凸にＸ線露光装置
側を凹となるように設置する。このときのＸ線露光装置
は、露光室が１／５気圧の減圧ヘリウムで満たすように
してあるために、上記の厚さの窓で真空隔壁としての機
能を充分に果たすことができる。Ｘ線取り出し窓１５を
円筒面形状に円弧に湾曲させて配置することにより、円
弧の中心部を通るＸ線と円弧の端を通るＸ線において、
その透過長さは微妙に異なり、Ｘ線取り出し窓の透過率
に分布が生じるけれども、集光ミラー１３により集光す
る際にその透過率差を補正するような照度分布となるよ
う予め設計しておくことにより、透過率を均一にするこ
とができる。

【００１７】次に、円弧状に湾曲した円筒面形状に構成
したＸ線取り出し窓としてベリリウム箔を用いた実施例
についてさらに説明する。

【００１８】Ｘ線取り出し窓には、Ｘ線透過率が高いベ
リリウムの箔が広く用いられており、このベリリウム箔
は通常粉末ベリリウムを圧延して製造されている。しか
しながら、圧延により製造されるベリリウム箔には膜厚
むらが発生し、このような膜厚むらを有するベリリウム
箔をＸ線取り出し窓として用いると露光むらが発生し、
必要な転写精度を得ることができなかった。これに対す
る対策として、ベリリウム蒸着膜を用いる方法が採用さ
れているが、この蒸着膜においても、広い面積に蒸着膜
を成膜する際に必ずしも均一に成膜できない場合があ
る。特に、中心から同心円状に膜厚分布をもつ場合があ
る。

【００１９】このようなベリリウム蒸着膜をＸ線取り出
し窓に用いる際に、本発明のように円弧状に湾曲した円
筒面形状とすることによって透過率分布を改善すること
が可能となる。

【００２０】以下に、具体的な例をもって説明する。蒸
着によって形成された１５μｍ厚のベリリウム箔におい
て、その厚さを正確に測定すると、その厚さは、図３の
（ａ）に示すような等厚線で表すことができ、ほぼ同心
円状に中心部分が厚く、周囲が薄くなっている。そし
て、図３の（ａ）におけるＪ−Ｋ断面およびＬ−Ｍ断面
をそれぞれ同図（ｂ）および（ｃ）に示す。また、この
膜のＪ−Ｋ断面およびＬ−Ｍ断面の透過率分布を図３の
（ｄ）に示す。これらの例に示すように、２次元方向に
透過率分布が存在し、これが露光むらとなってしまう。

【００２１】そこで、ベリリウム箔を、図２に示すよう
に、円弧状に湾曲した円筒面形状に形成する。図２の
（ａ）はその正面図で、（ｂ）はＡ−Ｂ線に沿った断面
図であり、（ｃ）はＥ−Ｆ線に沿った断面図である。ま
た、同図（ｄ）はＡ−Ｂ線およびＣ−Ｄ線に沿った断面
におけるそれぞれの透過率分布３３、３４を示し、同図
（ｅ）はＥ−Ｆ線に沿った断面における透過率分布３５
を示す。

【００２２】図２の（ｂ）において、３１は円筒面形状
のベリリウム箔の中心部におけるＸ線の透過長さであ
り、３２は円筒面形状のベリリウム箔の中心部から離れ
た位置におけるＸ線の透過長さである。このように、ベ
リリウム箔を円弧状に湾曲した円筒面形状に形成するこ
とにより、ベリリウム箔の中心を通る円弧方向つまりＡ
−Ｂ断面では平行なＸ線はベリリウム箔を横切る長さ３
１や３２は位置によらずほぼ等しくすることができる。
そして、ＳＲシートビームの強度分布が水平方向に等し
い場合、この断面での水平方向のＸ線の強度分布は均一
となる。

【００２３】また、中心から離れた位置、例えばＣ−Ｄ
線に沿った断面におけるＸ線透過長さを比較すると、周
囲の長さが真ん中の長さより若干長くなり、図２の
（ｄ）に示すように透過率分布３４は均一ではなくなる
が、平面時での膜厚差による透過率差に比較すると大き
く改善されていることが分かる。

【００２４】次に、垂直方向についてみると、図２の
（ｃ）に示すように、中心を通る円弧を横切る際の長さ
と中心から離れた位置での円弧を横切る長さとは、明ら
かにもともとの平面の状態における膜厚分布（図３の
（ｃ）参照）と変わらない。しかし、ＳＲを用いるＸ線
露光装置では、シート状のビームを走査するか、もしく
は一括に照射しつつシャッターで露光時間を制御するか
のいずれかの方法を用いるために、一次元方向の照射強
度の違いは補正可能である。例えば、シート状のビーム
を走査する場合に、中心部での走査速度を遅くすること
によって露光時間を長くし、露光強度と露光時間の積で
ある露光量を一定とすることができる。また、一括照射
露光を用いる場合はＳＲ軌道面と平行なシャッターエッ
ジをＳＲ軌道面と直交する方向に変速駆動し、中心部の
露光時間を増やすことによって、露光量を一定とするこ
とが可能である。このような方法を用いることによっ
て、露光領域内の露光量分布を略均一にすることが可能
となる。

【００２５】次に上述したＸ線露光装置を利用した半導
体デバイスの製造方法の実施例を説明する。図４は半導
体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネ
ル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製
造のフローを示す。ステップ１１（回路設計）では半導
体デバイスの回路設計を行なう。ステップ１２（マスク
製作）では設計した回路パターンを形成したマスクを製
作する。一方、ステップ１３（ウエハ製造）ではシリコ
ン等の材料を用いて基板であるウエハを製造する。ステ
ップ１４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用
意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技術によ
ってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ１
５（組立）は後工程と呼ばれ、ステップ１４によって作
製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であ
り、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、
パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ス
テップ１６（検査）ではステップ１５で作製された半導
体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を
行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、
これが出荷（ステップ１７）される。

【００２６】図５は上記ウエハプロセスの詳細なフロー
を示す。ステップ２１（酸化）ではウエハの表面を酸化
させる。ステップ２２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁
膜を形成する。ステップ２３（電極形成）ではウエハ上
に電極を蒸着によって形成する。ステップ２４（イオン
打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ２５
（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステ
ップ２６（露光）では上記説明した露光装置によってマ
スクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップ
２７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ
２８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分
を削り取る。ステップ２９（レジスト剥離）ではエッチ
ングが済んで不要となったレジストを取り除く。これら
のステップを繰り返し行なうことによってウエハ上に多
重に回路パターンが形成される。本実施例の製造方法を
用いれば、従来は製造が難しかった高集積度の半導体デ
バイスを低コストに製造することができる。

【００２７】

【発明の効果】本発明は、上述したように構成されてい
るので、次に記載するような効果を奏する。

【００２８】Ｘ線取り出し窓をＳＲ軌道面に円弧を描く
ように湾曲した円筒面形状にすることにより、耐圧強度
を増大させかつ広い面積の窓とすることができて、ＳＲ
軌道面に垂直な方向に長く走査する構成とすることがで
き、その結果、ステップ回数を減少させて、スループッ
トを向上させることができる。

【００２９】さらに、蒸着膜のような同心円状に膜厚分
布をもつＸ線取り出し窓箔をＳＲ軌道面に円弧を描くよ
うに湾曲した円筒面形状に配置することによって、ＳＲ
軌道方向の透過率分布を低減させ、露光領域内の露光量
分布を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＸ線露光装置を示す概略構成図であ
る。

【図２】（ａ）ないし（ｃ）は本発明におけるＸ線取り
出し窓の円筒面形状としたベリリウム箔の膜厚分布を示
し、（ｄ）および（ｅ）はそれぞれの断面における透過
率分布を示す。

【図３】（ａ）ないし（ｃ）は蒸着によって形成したベ
リリウム箔の膜厚分布を示し、（ｄ）はその断面におけ
る透過率分布を示す。

【図４】半導体デバイスの製造工程を示すフローチャー
トである。

【図５】ウエハプロセスを示すフローチャートである。

【図６】従来のＸ線露光装置の構成を示す概略図であ
る。

【符号の説明】

１１光源装置（電子蓄積リング）１２シンクロトロン放射光ビーム１３集光ミラー１４走査ミラー１５Ｘ線取り出し窓１６Ｘ線マスク１７ウエハ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シンクロトロン放射光を用いるＸ線露光
装置において、ビームラインと前記Ｘ線露光装置を隔て
る真空隔壁を兼ねたＸ線取り出し窓を、円弧状に湾曲し
た円筒面形状に構成し、シンクロトロン軌道面に弧を描
くようにビームライン側を凸にＸ線露光装置側を凹とな
るように配設したことを特徴とするＸ線露光装置。
【請求項２】Ｘ線取り出し窓をベリリウム蒸着膜によ
って形成したことを特徴とする請求項１記載のＸ線露光
装置。
【請求項３】請求項１または２記載のＸ線露光装置を
用いてデバイスを製造することを特徴とするデバイス製
造方法。