JPS62150720A

JPS62150720A - 放射光による表面処理装置

Info

Publication number: JPS62150720A
Application number: JP60291327A
Authority: JP
Inventors: Kazumichi Omura; 大村　八通
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-12-24
Filing date: 1985-12-24
Publication date: 1987-07-04
Also published as: JPH0587013B2

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ィに代わって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Ｘ線
管やシンクロトロン源等があるが、特に後者は前者に比
し、スルーブツ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空中の電子流か
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人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号元素からなる
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。

一万、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［、糖１程度の
光束である。従って、手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、放射光の反射鏡等を振
動させて上記光束が垂直方向に振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じしめるか
する必要がある。

このような理由から、従来の放射光によるパターン転写
Ｖ装置１は第３図に示す如く構成されている。

この図において、３１はシンクロトロン（ＳＲ）、３２
はＸ線ビーム（放射光束）、３３は反射ミラー、３４は
反射ミラー３３を振動するための感動機構、３５はビー
ムラインを形成する筒体、３６はビームラインを真空排
気する真空排気系、３９は放射光透過窓、４１は露光室
、４２はＸＦｉｉマスク、４３はウェハをそれぞれ示し
ている。

５Ｒ３１の蓄積リングを走る電子流は超高真空中の残存
ガスにより寿命が制限されるので、５Ｒ３１のみならず
放射光取出しビームラインからのガスの流入を極力抑え
る必要がある。放射光は、減衰を避けるため、小さい入
射角で反射ミラー３３に入射して反射される。反射され
た放射光束は、窓３９を透過してＨｅガスで満たされた
露光室４１に入り、マスク・ウェハに達するが、前述の
ように水平方向に一様で垂直方向に狭い帯状であるので
、これがマスク・ウェハの所定の領域を同等に照射する
ように反射ミラー３３の角度を変化させ、ビームを走査
する。窓３９について言えば、少なくとも走査放射光の
通路面積より大きい面積であること、高真空と雰囲気と
を隔てるために強固であること、放射光を減衰させない
ためのなるべく薄肉厚であること等が要求される。実際
には、この窓３９を通してＨｅガスが浸透するので、ビ
ームライン側に強力な真空排気系３６を設けているが、
ＳＲ３１側への流入も避けられず、電子流の寿命が減少
するのが実情である。

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
いは試料表面に膿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ちので、その目的
とするところは、放射光透過窓による放射光の減衰を低
減することができ、且つ腰感を介して真空側に浸透する
ガスを少なくすることができ、試料に照射される放射光
の利用効率を亮めスループットの向上をはかり得る放射
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、放射光透過窓の面積をできる限り小さ
くし、腰感を移動させることにより所定幅の領域に放射
光の照射を行うことにある。

即ち本発明は、真空側に放射光源及びこの放射光源から
の放射光を反射する反射鏡を配置すると共に、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、反射鏡により反射した放射光を放射光透過窓
を介して試料上に照射すると共に、反射鏡を振動して該
反）ＩＦｌ［からの放射光を試料上で走査し、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、腰感の配置位置における前記放射光の走査
幅より小さく形成し、且つ腰感を前記反＋３１鏡からの
放射光が常に入射するように前記反射鏡の振動に同期し
て移動するようにしたものである。

〔発明の効果〕

従来技術の説明で述べたように、真空側への１」ｅガス
等の浸透、雰囲気側からの窓の圧力破壊による真空破れ
等を防ぐためには、窓は十分厚い必要がある。一方、ス
ループットの点からは、窓は薄くなければならない。本
発明では、薄肉窓部分が放射光束面積程度でよいため、
機械的強度が緩和でき、辞い膜を使うことができる。こ
の結果、放射光の窓による減衰が少ないため、試料に照
射される元凶が増大する。また、窓面積が小さいので、
窓を浸透するガスが少なく、真空側の電子流等の寿命を
向上させる。

従って、試料に照射される放射光の利用効率を高めるこ
とができ、例えばパターン転写に適用した場合、露光ス
ルーブツトの向上をはかることができる。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、該処理スルーブツトを向上させること
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５ＲＩＩ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
］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方向に水平軸に関して最大±３［ｍｒａｄｌ振動
される。この振動により、上記Ｘ線ビーム１２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が通過するビームラインを囲む筒
体１５には真空ポンプ１６が接続され、ビームラインは
真空排気されている。

筒体１５の先端側には、ベローズ１７の一端が接続され
ており、このベローズ１７の他端開口部には、摺動板１
８を介して放射光透過窓１９が気密に取着されている。

摺動板１８は、中央部に窓１９を取付けるための開口が
設けられた円板体からなるもので、振動機構２０により
前記反射ミラー７３の振動と同期してｔｘ動される。放
射光透過窓１９は、高さ１［ｃｍコ、横３［ｃｍ］で真
空側に凸な円筒面を有しており、厚さ５［μＴｒｔ］の
［３ｅ膜から形成されている。なお、反射ミラー１３か
ら放射光透過窓１９までの距離は６　［ｍｌである。

そして、前記反射ミラー１３で反射したＸ線ビーム１２
は、常に放射光透過窓１９の中央部を透過して、大気圧
に保持された試料処理室２１内に導入されるものとなっ
ている。

処理室２１内には、パターン転写用のＸ線マスク２２及
び半導体ウェハ２３が対向配置されている。マスク２２
は、Ｘ線透過基板上にｘａｎ敲体からなるパターンを形
成したものである。ウェハ２３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２２にＸ１１ビーム１２が照射され、該ビームが垂直
方向に走査されることにより、ウェハ２３上にマスク２
２のパターンが転写されるものとなっている。

ここで、反射ミラー１３によるＸ線ビーム１２の移動及
び摺動板１８による放射光透過窓１９の移動の状態を、
第２図（ａ＞（ｂ）を参照して説明する。まず、反射ミ
ラー１３によりＸ線ビーム１２が一方の端まで移動され
ると、第２図（ａ）に示す如く摺動板１８も一方の端ま
で移動される。

従って、ｘｍビーム１２は放射光透過窓１９の中央部を
透過してマスク２２の左側に照射される。

また、Ｘ線ビーム１２が他方の端まで移動されると、こ
れに同期して摺動板１８も第２図（ｂ）に示す如く他方
の端に移動される。従って、この場合もＸ線ビーム１２
は放射光透過窓１９の中央部を透過してマスク２２の右
側に照射される。つまり、Ｘ線ビーム１２は、常に放射
光透過窓１９の中央部を通りながら、第２図（１））中
に示す矢印Ｑの範囲を往復走査されることになる。

次に、上記構成された本装置の作用について説明する。

本発明者等は、ライン＆スペースのパターンを有するＸ
線マスク２２を用い、ウェハ２３上にバターン転写を行
った。このとき、マスク位置でのＸ線強度は光束の中心
で１００　ＣｔｕｍＷ／ｃｒｓ２Ｊであった。往復１［
ｓｅｃ］の走査を９回行い、横２、５　［ＣＩＲ］　、
　ｔ１１３　Ｃｃｍｌの領域の２〔μＴｒＬ］厚のＰＭ
ＭＡ　（ポリメチルメタクリレート）レジストを露光し
た。現像後、０．３［μ７ＦＬＪ幅のライン＆スペース
のレジストパターンが精度良く得られた。なお、本実施
例に係わる放射光透過窓１９を使用した場合の電子流の
寿命は７８８間であった。

一方、放射光透過窓１９の振動手段を用いず従来通りの
窓を付ける場合では、窓面積を十分に大きくする必要が
あり、ここでは６０〔層φ］の開口部に球殻状の薄肉窓
を取付けた。この場合、窓面積が増大することから、安
全のため厚さを１２［μｍ］にせざるを得なかった。こ
のため、窓によるＸ線ビームの吸収が増え、同上の露光
を行うのに１秒走査を２０回要した。また、ビームライ
ンに同一の真空系を使用した場合、５Ｒ１１における電
子流の寿命は６．５時間となった。これは、放射光透過
窓を形成するＢｅｔｌｌの厚さが増えたにも拘らず、真
空−雰囲気を隔てる窓面積が大きいため、Ｈｅの浸透が
多く、ビームラインーシンクロトロン系の真空が低下し
たためと考えられる。

このように本実施例によれば、真空側と露光領域雰囲気
側とを隔てる窓面積を放射光束程度に小さくできるので
、放射光透過窓１９を薄く形成することができる。この
ため、窓１９よるＸ線ビーム１２の減衰が少なくなり、
露光量が増える結果、露光スループットが格段に向上す
る。また、窓面積が小さいことは、雰囲気側からのＨｅ
ガスの真空側への浸透を減少せしめ、真空側の高真空を
保てる結果となる。このため、シンクロトロンの放射光
発生時間を増し、スループットを更に増大せしめること
が可能となる。

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、前記放射光透過窓としては強度の点から
曲面板の方が有利であるが、窓面積を小さくできるので
平板を用いることも可能である。また、実施例では固定
のビームラインに対し真空窓を移動せしめる方法として
ベローズを用いたが、耐真空性可動接触ゴムのような材
料での接触移動、その他で良いことは勿論である。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（ａ）（ｂ）は上記装置の作用
を説明するための模式図、第３図は従来装置を示す概略
構成図である。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・・・ミ
ラー娠動機構、１５・・・筒体、１６・・・真空ポンプ
、１７・・・ベローズ、１８・・・摺動板、１９・・・
ｆＩｉ射光透過窓、２０・・・摺動板振動機構、２１・
・・露光量、２２・・・Ｘ線マスク、２３・・・つ１ハ
。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）真空側に放射光源及びこの放射光源からの放射光
を反射する反射鏡を配置すると共に、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
、反射鏡により反射した放射光を放射光透過窓を介して
試料上に照射すると共に、反射鏡を振動して該反射鏡か
らの放射光を試料上で走査し、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、該
窓の配置位置における前記放射光の走査幅より小さいも
のであり、且つ前記反射鏡からの放射光が常に入射する
ように前記反射鏡の振動に同期して移動するものである
ことを特徴とする放射光による表面処理装置。
（２）前記放射光源は、シンクロトロン或いは蓄積リン
グからなるもの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）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。