JPS63239755A - Ｘ線発生装置およびこれを用いたｘ線露光装置 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、高輝度かつ高効率の線状で擬似平行化された
パルスＸ線を発生させるＸ線発生装置およびこれを用い
たＸ線露光装置に関する。

［従来技術］ 近年、半導体ウェハ（基板）やマスク（原版）等の試料
に微細なパターンを形成するための装置として、Ｘ線を
利用したＸ線露光装置の開発が進められている。このＸ
線露光装置に用いられるＸ線発生装置としては、ターゲ
ットに高速電子ビームを衝突させてターゲットからＸ線
を発生させる方式が一般的である。しかし、この方式に
よると、Ｘ線発生効率は０．１％程度と低い上に、ター
ゲットに衝突させる電子ビームの強度を上げるとターゲ
ットが溶解するので、高出力のＸ線を得るには限界があ
フた。

そこで、高出力のＸ線を得るものとして、沿面放電を利
用したＸ線発生装置が考案されている。

このＸ線発生装置（細管型プラズマＸ線源）の一般的な
構造を第６図に示す。

すなわち、円筒型のポリエチレンからなる硝子１にその
中央部を貫°通ずるキャピラリ（細管状の空間）２が形
成され、また、硝子１の両側には電極３．４が設けられ
ている。Ｒａ、Ｒｂは抵抗、Ｃｂ、Ｃｄはコンデンサで
あり、−抵抗Ｒａの一端には直流高電圧−ＨＶが印加さ
れる。

このような構造でコンデンサＣｄが充電され、硝子１に
充分大きな電圧が印加されると、硝子１を構成するポリ
エチレンがキャピラリ２の沿面放電により蒸発し、プラ
ズマ５が発生する。この時カソード６から電子ビームを
プラズマ５に照射すると、プラズマ５の温度が上昇し、
かつプラズマ富度が高まり、Ｘ線７が発生する。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、このような従来の方法では硝子１を構成
するポリエチレンが消費されるので、キャピラリ２の直
径が大きくなる。例えば、５０ＫＶ程度の電圧を印加し
て３００回程度の放電を行なうと、はじめは１　ｍｍで
あったキャピラリの直径が３１ｕｍとなる。キャピラリ
の直径が太き・くなると、プラズマ密度が低下し、発生
するＸ線の強度が低下するので、従来の方法ではＸ線発
生装置の寿命が短いという欠点があった。

さらに、発生するＸ線の波長は硝子の構成元素によって
制限を受け、主として、炭素のにα線などの長波長Ｘ線
がほとんどであり、１０Å以下の短波長Ｘ線は発生させ
にくかった。

一方、線線源や面線源とソーラースリットを組み合わせ
てＸ線を疑似平行化させてＸ線露光を行なう方法が、特
開昭５９−１１９８３８号公報、同５９−１２７８３７
号公報、同６０−３４０１８号公報などに開示されてい
るが、細管型プラズマＸ線源によっては線状のＸ線を得
ることが難しく、したがって上記疑似平行化Ｘ線による
露光法に細管型プラズマＸ線源を利用することは困難で
あるという問題があった。

本発明の目的は、この問題点に鑑み、細管型プラズマＸ
線源を改良して線状の高出力な擬似平行化Ｘ線が得られ
るようにしそしてこのＸ線源を露光装置に適用すること
にあり、さらには、該Ｘ線源の高出力Ｘ線発生能力を長
期に維持しかつ該Ｘ線源が所望の例えば１０Å以下の短
波長Ｘ線をも発生できるようにすることにある。

［問題点を解決するための手段および作用］　１上記目
的を達成するため本発明のＸ線発生装置は、細管状の空
間を形成する壁に沿った沿面放電によって該細管状空間
内にプラズマを生じさせてＸ線を発生させる細管型Ｘ線
発生装置を改良し、上記細管状空間の側面の一部を開放
してそこからＸ線を射出するようにした構成を有する。

また、本発明のＸ線露光装置は、上記Ｘ線発生装置をＸ
線源とし、該Ｘ線源が射出するＸ線をソーラースリット
により擬似平行化し、これにより原版のパター像を照射
して基板の感光体に転写するようにしている。

したがって、上記開放部の形状を細管状空間の輻方向に
線状あるいは棒状とすることにより、この形状に従って
いわゆる線状のＸ線を得ることができ、さらにこれを擬
似平行化して露光に用いている。

また、上記細管状の空間を、誘電体シートによって覆わ
れた絶縁物の壁によって構成して該誘電体シートを更新
可能にすれば、細管状空間に面する誘電体シートのプラ
ズマ化による消費を該誘電体シートの更新により補うこ
とができる。さらにまた、該誘電体シートの細管状空間
に面した側には蒸着等によってつけられた金属等の物質
を有することも可能であり、その場合、細管状空間に面
する誘電体シートのプラズマ化による消費を該誘電体シ
ートの更新により補うことができると同時に、上記金属
等の物質として所定の波長域のＸ線を放射すべき元素を
含有する物質を用いることにより所望の波長のＸ線を得
ることもできる。

［実施例］ 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。なお、第
６図の従来例と共通または対応する部分については同一
の符号で表わす。

第１図は、本発明の一実施例に係るＸ線発生装置（Ｍ管
型プラズマＸ線源）の構成を示す。同図において、Ｒａ
、Ｒｂは抵抗、Ｃｂ、Ｃｄはコンデンサ、２はキャピラ
リ、３．４は電極、５は発生したプラズマ、６はカソー
ド、７はＸ線、８は硝子、９は誘電体のシートである。

同図かられかるように、キャピラリ２は５個の三角柱状
の硝子８と、硝子を覆う誘電体シート９で構成される。

そして、キャピラリ２は側面の一部を除き誘電体シート
９で囲まれている。誘電体シート９の厚さは１〜１００
μｍ程度である。硝子８は誘電体シート９と同質の材料
でもよいが、絶縁物であれば誘電体シート９と異なる材
質（例えばアルミナＡ℃２０３）のものでもよい。電極
３，４、カソード６、硝子８および誘電体シート９は真
空容器に収められている。誘電体シート９の内側（キャ
ピラリ側）には所定のＸ線を放射すべき元素を含有する
物質１０が必要に応じてつけられている。物質１０は金
属や合金、絶縁物などで構成されている。

例えば波長４．４人のＸ線を所望する場合、Ｐｄなとの
金属を蒸着すればよい。また、第１図ではキャピラリ２
に対応する電極３に穴がおいているが、これは閉じてあ
ってもよい。

次に、第１図の装置の動作を説明する。

コンデンサＣｄが充電され、硝子８に十分大きな電圧が
印加されると、硝子８を覆う誘電体シート９及び物質１
０がキャピラリ２の沿面放電により蒸発しプラズマ５が
発生する。このとき、カソード６から電子ビームをプラ
ズマ５に照射すると、プラズマ５の温度が上昇し、かつ
プラズマ密度が高まる。そして、物質ｌＯに対応した波
長域のＸ線７が発生しキャピラリ２の側面の誘電体に覆
われていない部分からいわゆる線状に射出される。ただ
し、キャピラリ２に面している誘電体シート９の表面の
一部は沿面放電によりプラズマ化されるのでＸ線発生後
シートは薄くなっている。そこでプラズマ化されていな
い新しい面がキャピラリ２を囲むように、誘電体シート
９を移動させる。

この移動は１回または複数回の放電ごとに行なう。さら
に、発生するＸ線や光の強度をモニタし、これを参照し
ながら移動を行なってもよい。

なお、上述の実施例で説明したような細管型プラズマＸ
線源で用いるプラズマ発生用の電気回路として多くのも
のが考案されている。すなわち、本発明は、このような
細管型プラズマＸ線源用の電気回路のいずれによっても
構成でき、該電気回路に制限されることはない。そして
、例えば第２図に示すような電気回路を用いるようにし
てもよい。この場合、抵抗Ｒａに接続する電圧の正負を
連続的に反転すること等によって電極間に印加する電圧
を反転させることで、照射するＸ線強度を一様にするこ
とが可能である。

第３図は本発明の一実施例に係るＸ線露光装置の模式化
した断面図である。この装置においては、線状（にＸ線
を発する）プラズマＸ線源ＯＲとソーラースリットとの
組合せにより擬似平行化Ｘ線を得、これにより露光を行
なう。

同図において、２０はソーラースリット、２１はマスク
フレーム、２２はマスク基板、２３はマスクパターン、
２４はレジスト、２５はウェハ、２６はＸ線取出し窓で
ある。同図の点線内は真空中に保持されている。マスク
２３、ウェハ２５、およびソーラースリット２０は真空
中または他の雰囲気のどちらに置かれていてもよい。

この構成において、プラズマ５から放射されたＸ線は、
ソーラースリット２０によってマスク２２に対する入射
角θがθ＝　ｊａｎ−’　（ａ／ｂ）に制限されてマス
ク２２を照射し、これによりマスクパターン２３がウェ
ハ２５上に転写される。また、この間ウェハ２５とマス
ク２２は一体として保持され、第３図の紙面に垂直な方
向にステップまたは連続的に６動される。

［他の実施例コ 第４図は本発明の他の実施例に係る線状のプラズマＸ線
源を示す断面図であり、第１図のＡ−Ａ断面図に相当す
る。この装置は、碍子８の１つを２つに分割したものを
第１図のＸ線発生装置のＸ線射出部分に取り付け、その
分割面の間からＸ線を取出すようにしたものである。こ
の場合、線状のＸ線を取り出す位置に当たる誘電体シー
ト１０を他の部分のシートより薄くしたり、材質を変え
るようにすれば、取り出すＸ線の強度を増加させること
ができる。

この実施例のメリットは次の４点である。

■　プラズマの拡散を防ぐことができ、高温かつ高密度
のプラズマを作りやすい。

■　プラズマが飛散することを防ぐことでマスク２２や
Ｘ線取出し窓２６等に対する汚れを減少させることが可
能である。

■　適当な大きさの分離された碍子８を用いることによ
って、第３図におけるＸ線７のうち紙面内の成分をコリ
メートできる。その場合、同図のソーラースリット２０
は金属板などを同図の紙面に垂直に並べた形状でもよい
。

■　また、Ｘ線を取り出す位置のシートの材質を選ぶこ
とやキャピラリ２の反対面に種々の物質を塗布すること
で、取り出すＸ線の波長を選択できる。

なお、この他キャピラリ２を構成する碍子８や誘電体シ
ート９には、種々の変形が考えられる。

第５図にその１例を示す。ただし、同図には碍子８と誘
電体シート９のみを示した。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、細管型プラズマＸ
線源を改良して線状の高出力な擬似平行化Ｘ線を得そし
てこれにより露光することができる。また、細管状空間
の壁を更新可能な誘電体で覆うようにすれば、高出力Ｘ
線発生能力を長期に維持でき、さらに、該誘電体シート
に所望の波長域のＸ線を放射すべき元素を含有する物質
を付着または含有させるようにすれば、所望の波長例え
は１０Å以下のＸ線を得ることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る細管型Ｘ、を朶発生
装置の構成を示す断面図、 第２図は、第１図の装置の電気回路の変形例を示す断面
図、 第３図は、本発明の一実施例に係るＸ線露光装置の模式
化した断面図、 第４図は、本発明の他の実施例に係る線状のプラズマＸ
線源を示す断面図、 第５図は、本発明のプラズマＸ線源における碍子や誘電
体シートの変形例を示す斜視図、そして第６図は、従来
の細管型プラズマＸ線源の１例を示す断面図である。 １：誘電体、２：キャピラリ、３．４：電極、５ニプラ
ズマ、６：カソード、７：Ｘ線、８：硝子、９：誘電体
シート、 １０：所定の波長のＸ線を放射すべき元素を含有した物
質、 ２０：ソーラースリット、２１：マスクフレーム、２２
：マスク基板、２３：マスクパターン、２４ニレジスト
、２５：ウェハ、 ２６：Ｘ線取出し窓。 特許出願人　　□キャノン株式会社 代理人　弁理士　　　伊　東　辰　雄 代理人　弁理士　　　伊　東　哲　也 ＨＶ 第１図 第２図 ＨＶ 第５図 一すＶ ｂ 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、側面の一部を開放した細管状の空間を形成する絶縁
   物の壁と、該壁面に沿った沿面放電によって該細管状の
   空間内にプラズマを発生させるプラズマ発生手段とを具
   備し、該プラズマからのＸ線を上記開放部から射出する
   ことを特徴とするＸ線発生装置。 ２、前記細管状の空間に面する絶縁物の面が誘電体シー
   トで覆われており、前記絶縁物が複数の柱状形絶縁物か
   ら成り、上記誘電体シートを該複数の絶縁物がそれぞれ
   互いに接する接面または接線の空隙を通して移動させる
   ことにより前記細管状の空間に面する誘電体シートの面
   を更新することができる特許請求の範囲第１項記載のＸ
   線発生装置。 ３、前記細管状の空間を形成する側の前記誘電体シート
   面に所望の波長域のＸ線を放射すべき元素を含有する物
   質が付着または含有されている特許請求の範囲第２項記
   載のＸ線発生装置。 ４、側面の一部を開放した細管状の空間を形成する絶縁
   物の壁、および該壁面に沿つた沿面放電によって該細管
   状の空間内にプラズマを発生させるプラズマ発生手段を
   有し、該プラズマからのＸ線を上記開放部から射出する
   Ｘ線発生手段と、該Ｘ線発生手段により射出されたＸ線
   を擬似平行化するソーラースリットと、 該ソーラースリットにより擬似平行化されたＸ線を原版
   のパターンに照射して該パターンの像を基板上の感光体
   に転写する転写手段と を具備することを特徴とするＸ線露光装置。 ５、前記原版がＸ線マスクであり、前記基板がウェハで
   あり、前記感光体がレジストである特許請求の範囲第４
   項記載のＸ線露光装置。 ６、前記細管状の空間に面する絶縁物の面が誘電体シー
   トで覆われており、前記絶縁物が複数の柱状形絶縁物か
   ら成り、上記誘電体シートを該複数の絶縁物がそれぞれ
   互いに接する接面または接線の空隙を通して移動させる
   ことにより前記細管状の空間に面する誘電体シートの面
   を更新することができる特許請求の範囲第４項記載のＸ
   線露光装置。 ７、前記細管状の空間を形成する側の前記誘電体シート
   面に所望の波長域のＸ線を放射すべき元素を含有する物
   質が付着または含有されている特許請求の範囲第６項記
   載のＸ線露光装置。