JPS62150718A - 放射光による表面処理装置 - Google Patents

放射光による表面処理装置

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JPS62150718A
JPS62150718A JP60291325A JP29132585A JPS62150718A JP S62150718 A JPS62150718 A JP S62150718A JP 60291325 A JP60291325 A JP 60291325A JP 29132585 A JP29132585 A JP 29132585A JP S62150718 A JPS62150718 A JP S62150718A
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Kazumichi Omura
大村 八通
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    • 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
    • G03F7/708Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70808Construction details, e.g. housing, load-lock, seals or windows for passing light in or out of apparatus

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  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、放射光を用いて試料上にパターンを転写した
り試料表面にエツチング・膜形成処理等を行う表面処理
装置に係わり、特に真空側より雰囲気側に放射光を導く
ための放射光透過窓の改良をはかった放射光による表面
処理装置に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
近年、半導体素子が微細化されるに伴い、その製造プロ
セスには光りソグラフイに代わってX線リソグラフィが
用いられる可能性が高まっている。
X線リソグラフィにおけるX線源としては、通常のXl
1jl管やシンクロトロン源等があるが、特に俊者は前
者に比し、スループットが遥かに高いこと、半影部分が
殆どないこと、コントラストが高いこと、更に厚いレジ
ストを使用できる等の理由で注目されている。
シンクロトロン源による放射光は超高真突中の電子流か
ら放射されるが、X線マスクをウェハ上に近接させてレ
ジストを露光する箇所では、放射光によるX線マスクの
温度上昇を抑え、更にマスクやウェハの整合・搬送系動
作を容易にするため大気に近い状態が望ましい。従って
、放射光側の真空と露光側の雰囲気とを隔てる窓が必要
である。
この窓に必要な条件は、容易に判るように、十分な機械
的強度を有することと、有用な波長放射光を透過するこ
とである。これらの条件は、互いに相反する性質であり
、これらを共に満足させることは極めて困難である。実
際には、放射光吸収の少ない低原子最元素からなる材料
、例えば金属ベリリウム膜やカプトン有機膜等の薄肉膜
で放射光透過窓が作られている。
一方、電子が水平軌道を回る場合は、得られる放射光は
水平方向には均一で、垂直方向には幅5[mm]程度の
光束である。従って、半導体ウェハの広い面積部分に均
一な放射光照射を行うためには、放射光の反射1等を振
動させて上記光束が垂直方向に撮動走査するようにする
か、或いはマスク・ウェハ系を機械的に移動せしめるか
する必要がある。
また、上記の吸収を少なくするための薄肉の窓は、強度
の点からは周辺固定の平板よりは曲面を持つ円筒面か、
更には球面にした方が有利であり、その際においても球
面や円筒面の半径をできる限り小さくすると良い。とこ
ろが、平板の曲げや単純な深絞り加工により製作した略
均−な厚さの曲面では、次の問題があることが判明した
。即ち、球面窓の場合、露光すべきレジスト部分の中心
は十分に露光されるが、周辺にかけて露光不足になるこ
とである。円筒面の場合では、円筒軸と直角方向に離れ
る程中心から露光mが減少していく。
この原因を調べた結果、曲面窓の中心部では放射光に対
し曲面部は垂直であるが、周辺に向かうにつれ放射光に
対し曲面部が傾斜を持つようになり、放射光の透過厚さ
が増加するためであることが判った。また、この結果は
、球面や円筒の半径が小さい程著しいものであった。
なお、上記の問題はパターン転写装置に限るものではな
く、放射光の照射を利用して試料表面をエツチング、或
いは試料表面に膜を形成する各種の表面処理についても
同様に言えることである。
(発明の目的〕 本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的
とするところは、曲面状の放射光透過窓を用いるにも拘
らず、該窓を介した放射光の照射を均一に行うことので
きる放射光による表面処理装置を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明の骨子は、曲面部からなる窓の厚さく曲面の垂直
方向厚さ)を可変にすることにより、放射光の窓材中で
の光路長を全て等しくすることにある。
即ち本発明は、真空側に放射光源を配置すると共に、雰
囲気側に試料を配置し、真空側と雰囲気側とを放射光透
過窓により隔て、放射光源からの放射光を放射光透過窓
を介して試料上に照射し、該試料表面に所定の処理を施
す表面処理装置において、前記放射光透過窓を、薄肉曲
面部の一部で形成し、且つ放射光の透過方向に対する曲
面部の厚さを各部で等しく形成するようにしたものであ
る。
ここで、本発明の概要を第2図を参照して更に説明する
。簡単のために曲面として球と円筒を仮定し、その内径
をr1中心から角度θの位置での面に垂直方向の厚さt
を t−t(1−cosθ とする。但し、1.は中心での厚さである。このように
することにより、薄肉殻の近似では、殆ど平行ビームで
ある放射光の光路長は全ての位置でto となり、放射
光の窓による吸収は均一となり、均一な放射光の照射が
可能になる。通常、半球面、半円筒面を使用することは
なく、最大の8Mは90″以下であり、その場合に垂直
方向の厚さが最低となる。雰囲気圧の大きさ、球又は円
筒の半径及び窓材料の引張り強度等を考慮し、最大角度
位置での厚さtM=tB1cosθMを安全な値に選定
するようにすればよい。
〔発明の効果〕
本発明によれば、曲面殻からなる放射光透過窓を用いて
いるので、平板状の窓に比べてその強度を大きくするこ
とができる。逆に言えば、窓の厚さを薄く形成すること
が可能となり、窓による放射光の吸収を少なくすること
ができる。また、窓の厚さを上述のように可変とするこ
とにより、放射光の該窓における光路長を全ての位置で
等しくすることができる。このため、真空側から雰囲気
側への放射光の照射を均一に行うことができる。
従って、パターン転写に適用した場合、均一な露光を行
うことができる。また、放射光による励起を利用したエ
ツチングや膜形成等の表面処理に適用した場合、該処理
を均一に行うことができる。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。
第1図は本発明の一実施例に係わるパターン転写装置を
示す概略構成図である。図中11はシンクロトロン(S
R)であり、この5R11から放射されたX線ビーム(
放射光)12は反射ミラー13により45 [mrad
l上方に反射される。この反射ミラー13は、石英基板
にAuを蒸着してなるもので、振動機構14により図中
矢印P方向に振動される。この撮動により、上記X線ビ
ーム]2は往復偏向されるものとなっている。また、反
射ミラー13で反射したX線ビーム12が通過する筒体
15及び5R11は真空ポンプ16により超高真空に保
持されている。
反射ミラー13で反射したX線ビーム12は、筒体15
の先端開口部に該開口を気密に閉塞した放射光透過窓1
7を透過して、大気圧に保持された試料処理室18内に
導入される。処理v18内には、パターン転写用のxl
lAマスク19及び半導体ウェハ2oが対向配置されて
いる。マスク19は、X線透過基板上にX線遮蔽体から
なるパターンを形成したものである。ウェハ20はその
上面にX線感光材であるレジストが塗布されたものであ
る。そして、マスク19にX線ビーム12が照射され、
図中矢印Q方向に走査されることにより、ウェハ20上
にマスク19のパターンが転写されるものとなっている
ここで、前記放射光透過窓17は、次のようにして形成
されたものである。
まず、半径3 [CIn]の球面の型を用意し、この型
の上方に蒸発源を十分離して配置し、曲面型の表面にB
eを蒸着してBeの曲面殻を形成した。
次いで、この曲面殻を型から外し、中心から45度の範
囲の部分のみを切出し、第2図に示す如く放射光透過窓
17を形成した。この窓17の中心の厚さはto=12
[μ7yL]であった。X線厚み計により各位置(中心
から角度θの位@)の厚ざtを調べたところ、 t=tQ−CO8θ の関係を満たすことが判った。つまり、放射光の透過方
向Rに対する曲面股の厚さが各部で等しくなることが判
った。これを内径5[m]のフランジに取付け、前記筒
体15の先端部に配設した。
次に、上記構成された本装置の作用について説明する。
まず、X線マスク19としては、露光領域に等しい開ロ
バターンを有するものを用いるか、マスク19をウェハ
20に対向する位置から離しておく。ウェハ20上には
PMMA (ポリメチルメタクリレート)レジストを塗
布しておく。試料型18内は1気圧のHeガスで満たし
ておく。この状態で、真空側から水平に帯状であるX線
ビーム12をレジスト上に照射し、該ビームを露光領域
内で等速に移動せしめ、レジストを露光した。次いで、
ウェハ20を試料型18から取出し、所定の現像処理を
施した。現像後のレジスト膜厚を第3図に実線で示す。
この図から、露光領域の全域に亙り均一な露光がなされ
ていることが判る。
一方、前記第2図に示す放射光透過窓17に代り、Be
箔の深絞り加工による略均−な12[μTrL]厚さを
有する同様形状の窓を用い、上記と同様の露光・現像を
行った。このときのレジストの残存厚さを第3図に破線
で示す。この場合は、周辺にかけてレジスト残存III
Jifが厚くなっており、周辺部で露光不足を示してい
るのが判る。これは、X線ビーム12の窓における実効
光路が周辺部で長くなる結果、該周辺部における窓での
吸収が増えたためである。
このように本実施例によれば、曲面膜からなる放射光透
過窓17の厚さを、放射光の透過方向に対して各部で均
一となるように形成しているので、窓17を透過したの
ちの放射光の照射を均一に行うことができる。そしてこ
の場合、窓17を曲面としているので、窓17の強度を
高くすることができる。逆に言えば窓17を薄く形成す
ることが可能となり、窓17による放射光の吸収を少な
くすることができる。従って、高いスループットで大面
積に亙り均一なパターン転写を行うことができ、半導体
製造分野ににおける有用性は絶大である。
第4図は他の実施例の要部構成を示すもので、(a)は
側面図、(b)は(a)のA−A方向矢視図である。こ
の実施例が先に説明した実施例と異なる点は、放射光透
過窓として、円筒面を有する曲面膜を用いたことであり
、他は全く同様である。
本実施例における放射光透過窓  は次のようにして形
成されている。即ち、15[μ77L]厚さのBe板を
半径3[o+]の円筒面に加工し、開き各120°の蒲
鉾状の窓を製作した。次いで、化学的・機械的エツチン
グにより、中心線上から周辺にかけ略COSθで垂直高
さが減少するようにした。周辺付近では厚さは約8[μ
m]となった。
中心線が水平になるようにビームラインに取付け、窓を
介して1気圧のHeガス中でPMMAレジストの露光を
行った。
比較のため15[μm]厚のままの円筒形状窓での露光
をも行った。その結果、本実施例の場合は均一な残存膜
厚を示したが、比較例の場合は垂直方向において中心よ
り周辺にかけて先のと同様の露光不足を示した。
なお、本発明は上述した各実施例に限定されるものでは
ない。例えば、前記放射光透′i!i窓を形成する曲面
膜は、球面や円筒面に限るものではなく。
放物面或いは任意の曲面であってもよい。ざらに、放射
光透過窓の形成材料は、Beに回答限定されるものでは
なく、放射光吸収の少ないものであればよく、一般には
低原子量元素からなるものであればよい。また、前記実
施例では放射光が窓付近で平行光線であると仮定し、C
OSθの膜厚依存性を示したが、空間的制約等で反射ミ
ラーと窓との距離が短い場合は、それに応じた膜厚変化
にすればよい。また、パターン転写に限らず、所定の雰
囲気中にある試料に放射光を照射してエツチング或いは
膜形成等を行う放射光励起による表面処理にも適用する
ことが可能である。その他、本発明の要旨を逸脱しない
範囲で、種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係わるパターン転写装置を
示す概略構成図、第2図は上記装置に用いた放射光透過
窓の厚さ変化を示す模式図、第3図は上記装置の作用を
説明するための特性図、第4図は他の実施例の要部構成
を示す図である。 11・・・シンクロトロン(SR)、12・・・X線ビ
ーム(放射光)、13・・・反射ミラー、14・・・振
動機構、15・・・筒体、16・・・真空ポンプ、17
゜47・・・放射光透過窓、18・・・試料至、19・
・・X線マスク、20・・・ウェハ。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 箆1図 族財光露尤頗賊 第3図 (a)      (b)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)真空側に放射光源を配置すると共に、雰囲気側に
    試料を配置し、真空側と雰囲気側とを放射光透過窓によ
    り隔て、放射光源からの放射光を放射光透過窓を介して
    試料上に照射し、該試料表面に所定の処理を施す表面処
    理装置において、前記放射光透過窓は、薄肉曲面殻の一
    部からなり、且つ放射光の透過方向に対する曲面殻の厚
    さを各部で略等しく形成したことを特徴とする放射光に
    よる表面処理装置。
  2. (2)前記曲面殻は、球面であることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の放射光による表面処理装置。
  3. (3)前記曲面殻は、円筒面であることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載の放射光による表面処理装置。
  4. (4)前記試料はパターン転写用マスクと対向配置され
    ており、前記放射光は上記転写用マスクを介して試料上
    に照射されることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載の放射光による表面処理装置。
JP60291325A 1985-12-24 1985-12-24 放射光による表面処理装置 Expired - Fee Related JPH0638392B2 (ja)

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JPS5448174A (en) * 1977-09-26 1979-04-16 Hitachi Ltd X-ray exposure device

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