JPS63250122A - X-ray aligner - Google Patents

X-ray aligner

Info

Publication number
JPS63250122A
JPS63250122A JP62085322A JP8532287A JPS63250122A JP S63250122 A JPS63250122 A JP S63250122A JP 62085322 A JP62085322 A JP 62085322A JP 8532287 A JP8532287 A JP 8532287A JP S63250122 A JPS63250122 A JP S63250122A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rays
mask
anticathode
ray
electron beam
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP62085322A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takahiro Nakahigashi
孝浩 中東
Yoshitaka Setoguchi
佳孝 瀬戸口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
Nissin Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissin Electric Co Ltd filed Critical Nissin Electric Co Ltd
Priority to JP62085322A priority Critical patent/JPS63250122A/en
Publication of JPS63250122A publication Critical patent/JPS63250122A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • X-Ray Techniques (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enhance the parallelism of X-rays by a method wherein, while a recessed part formed at a counter-cathode is irradiated with electron rays, the X-rays are generated so that the X-rays whose beam is spread narrowly and whose directivity is good can be obtained. CONSTITUTION:A rotary counter-cathode 2 is turned by a shaft 11; electron rays are generated from an electron gun 1. The electron rays which have been bent by a deflection magnet 7 hit a recessed face 13 at an X-ray generation part 8. The electron rays lose its kinetic energy here and generate X-rays. In addition, slits 5, 6 to make the X-rays in parallel are installed in such a way that they are overlapped one upon another. A mask 3 is installed in front of the composite slits 5, 6. In the mask 3 an absorber 16 of a desired pattern is distributed on one face of an X-ray transmitting material 15. By this setup, it is possible to generate the X-rays whose directivity is strong to be suitable as a light source for X-ray lithography.

Description

【発明の詳細な説明】 (7)技術分野 この発明は、X線リングラフィの光源として使われるX
線露光装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (7) Technical field This invention relates to
It relates to a line exposure device.

フォトリングラフィは、半導体ウェハの上にn領域、n
領域、絶縁体膜、電極などを選択的に形成するために常
用される。
Photolithography is a method of forming n-areas, n-areas on a semiconductor wafer.
Commonly used to selectively form regions, insulator films, electrodes, etc.

従来は、水銀ランプなどの光が光源として用いられた。Conventionally, light from a mercury lamp or the like has been used as a light source.

マスクをレジストなどの上に載せて、光をマスクの上か
ら照射し、レジストの上に露光域と非露光域とを作る。
A mask is placed on a resist or the like, and light is irradiated from above the mask to create exposed areas and non-exposed areas on the resist.

この後、現像して、所望のレジスト膜を残し、必要なウ
ェハープロセスを行ナウ。゛ マスクパターンが微細化すると、光のまわりごみが問題
になる。光の波長が長いほど、マスクエツジからの回折
光がマスク直下に廻りこむ。回折があると、マスクパタ
ーンと同一の形状に露光をする事ができない。
After this, develop and leave the desired resist film and proceed with the necessary wafer processing. ``As mask patterns become finer, dust surrounding light becomes a problem. The longer the wavelength of the light, the more the diffracted light from the mask edge goes directly under the mask. If there is diffraction, it is not possible to perform exposure in the same shape as the mask pattern.

マスクパターンを忠実に露光するためには、光の波長が
短い方が良い。そのため、波長の短い水銀ランプの光な
どを用いる。
In order to faithfully expose a mask pattern, it is better to have a shorter wavelength of light. Therefore, light such as a mercury lamp with a short wavelength is used.

光の回折による廻りこみの程度は、だいたい波長のオー
ダーである。
The degree of rotation of light due to diffraction is approximately on the order of the wavelength.

ICの微細パターン化が進み、サブミクロンの配線パタ
ーン幅が要求されるようになる。この場合、可視光では
波長とパターンの幅が同じ程度になるから、回折による
パターンのボケが無視できないものになる。
As the patterning of ICs progresses, submicron wiring pattern widths are required. In this case, since the wavelength of visible light and the width of the pattern are approximately the same, blurring of the pattern due to diffraction cannot be ignored.

そこ゛で、より波長の短いX線を光源として、フォトリ
ソグラフィを行なうという事が試みられる。
Therefore, attempts have been made to perform photolithography using X-rays with shorter wavelengths as light sources.

X線の波長は数人〜数十人であって、可視光に比べて’
/100〜1/1000程度の波長である。
The wavelength of X-rays is from a few to several tens of wavelengths, and compared to visible light,
The wavelength is about /100 to 1/1000.

X線を露光のための光源とするので、これをX線リング
ラフィという。波長が短いから、パターンエツジからの
回折は問題にならない。
Since X-rays are used as the light source for exposure, this is called X-ray phosphorography. Since the wavelength is short, diffraction from pattern edges is not a problem.

しかし、X線が平行でないという問題がある。However, there is a problem that the X-rays are not parallel.

(イ)従来技術 X線リングラフィに於ては、真空室内で、電子銃から電
子線を発射させ、平面の対陰極に当てる。
(a) Prior art In X-ray phosphorography, an electron beam is emitted from an electron gun in a vacuum chamber and hits a flat anticathode.

対陰極からX線が発生するので、これを半導体ウェハに
照射するようになっている。
Since X-rays are generated from the anticathode, the semiconductor wafer is irradiated with the X-rays.

本発明では、X線発生装置のうち、対陰極の形状の改良
を与える。対陰極の事をターゲットという事がある。
In the present invention, the shape of the anticathode of the X-ray generator is improved. The anticathode is sometimes called the target.

対陰極が従来は平面であった。このために、発生したX
線の方向が一様でないという難点があった。
Conventionally, the anticathode has been flat. For this reason, the generated
The problem was that the direction of the lines was not uniform.

第4図によって、X線リングラフィの従来例を略本する
A conventional example of X-ray phosphorography is briefly illustrated in FIG.

X線の出る部分は高真空の中にあるが、ここでは真空室
の表示を省略している。
The part where the X-rays are emitted is in a high vacuum, but the vacuum chamber is not shown here.

電子銃1に於て、高速の電子線が生ずる。電子銃1の構
成は一周知である。フィラメントを有する陰極がある。
In the electron gun 1, a high-speed electron beam is generated. The configuration of the electron gun 1 is well known. There is a cathode with a filament.

フィラメントに通電すると、フィラメントが高温になり
、熱電子がとび出す。これを加速電極により数10kV
N数100kVに加速する。得たいX線の波長によって
加速電圧が決まる。高速の電子線が対陰極12に当たる
When electricity is applied to the filament, the filament becomes hot and thermoelectrons are emitted. This is applied to several tens of kV using an accelerating electrode.
Accelerate to N number 100kV. The acceleration voltage is determined by the wavelength of the X-rays you want to obtain. A high-speed electron beam hits the anticathode 12.

対陰極12の面LMは、電子線の方向に対して斜めにな
っている。LMは平面である。
The surface LM of the anticathode 12 is oblique to the direction of the electron beam. LM is a plane.

ただし、対陰極12は固定極とする事もできるが、回転
極とする事もある。対陰極で電子が金属に当たると、こ
の電子が金属内電子の中へ入る。
However, although the anticathode 12 can be a fixed pole, it can also be a rotating pole. When electrons hit the metal at the anticathode, these electrons enter the metal's internal electrons.

原子内の電子レベルのひとつに入る。すると、最初に持
っていたエネルギーと、この電子レベルのエネルギーの
差に応じたX線が発生する。
Enter one of the electronic levels within the atom. Then, X-rays are generated according to the difference between the initial energy and the energy at the electron level.

ところが、電子の運動量が金属原子に伝わり、金属原子
の格子振動を誘起する。格子振動が盛んになるので、金
属の温度が高くなる。Mo、CulAg、。
However, the momentum of the electrons is transferred to the metal atoms, inducing lattice vibrations in the metal atoms. As lattice vibrations increase, the temperature of the metal increases. Mo,CulAg,.

Wなど高熱た耐える金属を対陰極とするが、これらの金
属であっても、そのままでは、電子線による加熱により
急速に劣化する。
A metal that can withstand high heat, such as W, is used as the anticathode, but even these metals deteriorate rapidly when heated by the electron beam.

劣化を防ぐために、対陰極を強く冷却しなければならな
い。冷却水を対陰極に通して冷却する。
To prevent deterioration, the anticathode must be strongly cooled. Cooling water is passed through the anticathode to cool it.

しかし、電子線のエネルギーが高い時、或は電子線密度
が高い時は、冷却が追いつかないという事もある。
However, when the energy of the electron beam is high or the density of the electron beam is high, cooling may not be able to keep up.

この場合は、対陰極12を回転対称の形状に作り、内部
へ冷却水を通しながら、垂直軸のまわりに回転する。回
転すると、電子線の当たった面が、すぐに側方へずれる
から、冷却される。新しい而LPQMが常に電子線を短
い間だけ受けるという事になる。こうして、電子線エネ
ルギーの高い場合には、回転対陰極が使われる。
In this case, the anticathode 12 is made to have a rotationally symmetrical shape and is rotated around a vertical axis while cooling water is passed inside. When it rotates, the surface hit by the electron beam immediately shifts to the side, which cools it down. This means that the new LPQM is always exposed to the electron beam for only a short period of time. Thus, when the electron beam energy is high, a rotating anticathode is used.

すると、パワーの大きいX線を得る事ができる。Then, it is possible to obtain high-power X-rays.

電子線のエネルギーの全てがX線に変わるわけではなく
、ホノンを生ずるので、X線の波長は連続スペクトルと
なる。つまり白色X線が生ずるのである。
Not all of the energy of the electron beam is converted into X-rays, but phonons are generated, so the wavelength of the X-rays becomes a continuous spectrum. In other words, white X-rays are produced.

ホトリソグラフィの光源なのであるから、白色X線であ
ってもよいのはもちろんである。
Since it is a light source for photolithography, it goes without saying that white X-rays may be used.

しかし、対陰極12のどの点で生じたX線であっても、
X線−の放射方向には拡がりがある。この拡がりはかな
り広いものである。
However, no matter which point of the anticathode 12 the X-rays are generated,
There is a spread in the radiation direction of X-rays. This spread is quite wide.

対陰極12の下方にマスク3を置く。マスク3には、幅
dの開口があるとする。開口の下辺をRlSとする。
A mask 3 is placed below the anticathode 12. Assume that the mask 3 has an opening with a width d. Let the lower side of the opening be RlS.

マスク3の下にウェハ4があるとする。実際には、ウェ
ハ上に形成したレジストがあるが、ここでは図示を略し
ている。
Assume that the wafer 4 is located under the mask 3. Actually, there is a resist formed on the wafer, but its illustration is omitted here.

マスク下面とウェハ上面の間隔をGとする。マスクの開
口dのエツジがR,Sである。R,S点からウェハ面下
した垂線の足をR′、S′とする。
Let G be the distance between the lower surface of the mask and the upper surface of the wafer. The edges of the opening d of the mask are R and S. Let R' and S' be the legs of perpendicular lines extending down from points R and S to the wafer surface.

マスク3の開口dを通ったX線が線分R/ S/上にの
み照射されるとすれば、マスクパターンがレジスト上に
忠実に反映される事になる。
If the X-rays passing through the aperture d of the mask 3 are irradiated only onto the line segment R/S/, the mask pattern will be faithfully reflected on the resist.

しかし、実際には、X線の発生した地点P、 Qが異な
るので、そうはならない。対陰極12のP点で生じたX
線は、/SPRの中に含まれるもの全てが、レジストに
入射する。点Pで生じたX線は、マスクエツジSの影を
U点に投影する。ここでU点というのは、直線PSの延
長とウェハ面の交点である。81点ではなくU点が、P
点からのX線によるSの影である。
However, in reality, this is not the case because the points P and Q where the X-rays are generated are different. X generated at point P of anticathode 12
All lines contained within /SPR are incident on the resist. The X-rays generated at point P project the shadow of mask edge S onto point U. Here, the U point is the intersection of the extension of the straight line PS and the wafer surface. Point U, not 81, is P.
This is the shadow of S caused by X-rays from a point.

Q点から生じたX線はR点の影を、T点に投影する。R
′点ではない。
The X-rays generated from point Q project the shadow of point R onto point T. R
' It is not a point.

Sの影がS′ではなくUにできること、Hの影がR′で
はなくTにできること、これが問題である。
The problem is that the shadow of S can be cast on U instead of S', and that the shadow of H can be cast on T instead of R'.

S点の影は、S′Uに於てS′からUへ向って連続的に
薄くなってゆく。このように、マスクエツジの点の影が
シャープに現われず、連続的に濃淡変化する。これを「
反影ボケ」、と本発明者は呼んでいる。
The shadow of point S becomes thinner continuously from S' to U in S'U. In this way, the shadows of the mask edge dots do not appear sharply, and their shading continuously changes. this"
The inventor calls this "reflection blur".

反影ボケはTR’、SIUなどである。これは、マスク
と、ウェハの間隙Gが存在することによって生ずるボケ
である。X線の発生位置のちがいによって生ずるボケで
ある。回折によるボケではない。
Reflection blur includes TR', SIU, and the like. This is a blur caused by the presence of the gap G between the mask and the wafer. This is a blur caused by differences in the positions where X-rays are generated. The blur is not due to diffraction.

対陰極とマスクの距離をKとする。反影ボケの最大値は Gα δ=(1) によって与えられる。LMは対陰極の水平方向の面の長
さで1,4〜5c+++程度ある。Gを0.1朋〜0.
2羽ぐらいとする。Kが10c+++程度としても、δ
=数十/imとなる。
Let K be the distance between the anticathode and the mask. The maximum value of reflection blur is given by Gα δ=(1). LM is the length of the horizontal surface of the anticathode, and is approximately 1.4 to 5c+++. G from 0.1 to 0.
About 2 birds. Even if K is about 10c+++, δ
= several tens/im.

マスクをウェハに密着させて、G = 0.01fff
f 、!: したとすると、δが数μmとなる。これで
も反影ボケが大きすぎる。シャープな露光ができない。
Bring the mask into close contact with the wafer, G = 0.01fff
f,! : Then, δ becomes several μm. Even with this, the reflection blur is too large. Sharp exposure is not possible.

これは、X線が一点から生じていない事による欠点であ
る。X線の発生を一点に於て行なうという事はできない
。電子線を集中させるのが困難であるし、たとえ集中さ
せたとしても、金属面が急速に劣化するので使いものに
ならない。
This is a drawback due to the fact that the X-rays are not generated from a single point. It is not possible to generate X-rays at one point. It is difficult to concentrate the electron beam, and even if it were concentrated, the metal surface would deteriorate rapidly, making it useless.

一点発光という事ができない、といいかえてもよい。一
点発光でなくても、平行なX線が得られればよいのであ
る。
In other words, it is not possible to emit light from a single point. It is not necessary to emit light from a single point, as long as parallel X-rays can be obtained.

しかし、P、Q点で発生したX線は、法線のまわりに回
転対称の分布をする事が多く、拡がり角が大きい。出射
角が大きいので、平行X線にはならない。
However, the X-rays generated at points P and Q often have a rotationally symmetrical distribution around the normal line and have a large divergence angle. Since the emission angle is large, the radiation does not become parallel X-rays.

可視光であれば、レンズで集光できるから、平行光を作
る事も可能である。
If it is visible light, it can be focused with a lens, so it is also possible to create parallel light.

X線はしかしながら、良好なレンズがないので、集光す
る事ができず、また平行X線にする、という事もできな
い。つまり、いったん発生したランダムな方向のX線を
平行にする手段はない。
However, since there is no good lens for X-rays, it is not possible to condense the light, and it is also not possible to make X-rays into parallel X-rays. In other words, there is no way to make X-rays in random directions parallel once they are generated.

(つ)発明が解決すべき問題点 平面LMに電子線を当てて、ここから斜めにX線を発生
させる装置は、もうひとつの問題がある。
(1) Problems to be Solved by the Invention The device that applies an electron beam to the plane LM and generates X-rays obliquely from this plane has another problem.

単位立体角あたりのX線強度が弱いという事である。点
P、点Qでは、はぼ等方向にX線が発生する。発生した
X線の殆ど全てがマスク及びウェハの方へ飛ぶという事
はない。従って、単位立体角あたりのX線強度が弱いと
いうことになる。発生したX線の全てが有効に使われる
ということではない。
This means that the X-ray intensity per unit solid angle is weak. At points P and Q, X-rays are generated in approximately equal directions. Almost all of the generated X-rays do not fly toward the mask and wafer. Therefore, the X-ray intensity per unit solid angle is weak. This does not mean that all of the generated X-rays are used effectively.

反影ボケの問題は、(1)式から対陰極とマスクの間隔
Kを広くすれば緩和できるものである。Kが大きければ
、X線は平行光に近くなる。ボケTR/、31 Uは小
さくなる。
From equation (1), the problem of reflection blur can be alleviated by widening the distance K between the anticathode and the mask. If K is large, the X-rays will be close to parallel light. The blur TR/, 31 U becomes smaller.

Kを広くすると、X線のより僅かなエネルギーしか有効
に使われないという事になる。そうすると、X線露光−
量を十分に得るためには、電子線エネルギー密度を大き
くし、対陰極も広げる必要がある。
Increasing K means that less energy of the X-rays is used effectively. Then, X-ray exposure-
In order to obtain a sufficient amount, it is necessary to increase the electron beam energy density and expand the anticathode.

そうするとX線発生装置が大型のものになる。In this case, the X-ray generator becomes large.

また、対陰極での発熱が急激になるので、金属の劣化も
速い。
Furthermore, since the anticathode rapidly generates heat, the metal deteriorates quickly.

Kを大きくしても、X線量のあまり減らないようなX線
発生装置があればよい。つまり、指向性の強いX線発生
装置が望まれるのである。
It is sufficient to have an X-ray generator that does not significantly reduce the amount of X-rays even if K is increased. In other words, an X-ray generator with strong directivity is desired.

しかし、平坦な対陰極面から発生したX線は等方向な拡
がりを持っており、指向性を与える事は難しい。
However, the X-rays generated from the flat anticathode surface have an isodirectional spread, and it is difficult to give them directivity.

ただし、ここで第4図のLMを平面といっているが、実
は円錐面である。断面が平坦であるので、平面といって
いる。広い円錐面であるから、平面とほぼ等価である。
However, although LM in FIG. 4 is referred to as a plane, it is actually a conical surface. It is called a plane because its cross section is flat. Since it is a wide conical surface, it is almost equivalent to a flat surface.

00  目    的 X線リングラフィの光源に適した指向性の強いX線発生
装置を提供する事が本発明の第1の目的であ・・る・。
00 Purpose The first object of the present invention is to provide an X-ray generator with strong directivity suitable as a light source for X-ray phosphorography.

XAIリソグラフィを行なう上に当たって平行度のよい
X線を得ることのできるX線発生装置を提供する事が本
発明の第2の目的である。
A second object of the present invention is to provide an X-ray generator capable of generating X-rays with good parallelism when performing XAI lithography.

(6)構 成 電子銃1は高速の電子線を発生する。これは既に述べた
ように、フィラメントを有する陰極で、熱電子を発生し
、これを加速電極によって加速したものである。加速電
圧は数10kV〜数100kVである。
(6) Configuration The electron gun 1 generates a high-speed electron beam. As already mentioned, this is a cathode with a filament that generates hot electrons, which are accelerated by an accelerating electrode. The accelerating voltage is several 10 kV to several 100 kV.

電子線を偏向用マグネット7によって曲げる。The electron beam is bent by a deflecting magnet 7.

偏向用マグネットの磁界が、紙面に対して直角になるよ
うに形成されている。すると直進していた電子線の軌道
が曲げられて、m%n、 lのような円軌道の一部を進
んでゆく。電子線の軌道をさえぎるように、回転対陰極
2が設けである。
The magnetic field of the deflection magnet is formed perpendicular to the plane of the paper. Then, the trajectory of the electron beam, which was traveling straight, is bent, and it travels along a part of a circular orbit, such as m%n, l. A rotating anticathode 2 is provided to block the trajectory of the electron beam.

回転対陰極2はX線ターゲットと呼ぶこともある。ここ
では、混乱を避けるため回転対陰極と呼ぶ。
The rotating anode cathode 2 is sometimes called an X-ray target. Here, to avoid confusion, it is referred to as a rotating anticathode.

回転対陰極2は、回転軸11と、回転軸11によって支
持される円錐台形状のX線発生部8を有する。円錐台、
の内部は冷却水空洞9となっている。
The rotating anticathode 2 has a rotating shaft 11 and a truncated cone-shaped X-ray generating section 8 supported by the rotating shaft 11. truncated cone,
There is a cooling water cavity 9 inside.

回転軸11には空間があって冷却水空洞9と連通してい
る。この空間を冷却水出入口10という。
The rotating shaft 11 has a space and communicates with the cooling water cavity 9. This space is called a cooling water inlet/outlet 10.

冷却水は冷却水出入口10から空洞9の中へ入り、X線
発生部8の金属を冷却する。
The cooling water enters the cavity 9 from the cooling water inlet/outlet 10 and cools the metal of the X-ray generating section 8.

X線発生部8の金属は、Mo%Cu、 Ag、 W、な
ど高熱によく耐える金属である。
The metal of the X-ray generating section 8 is a metal that can withstand high heat well, such as Mo%Cu, Ag, or W.

本発明の特徴は、X線発生部8の電子が当たる面を平坦
面ではなく凹面13としたところにある。
The feature of the present invention is that the surface of the X-ray generating section 8 that is hit by electrons is not a flat surface but a concave surface 13.

凹面ABODEは円弧面である事もできるし、二次函数
によって決まる二次曲面である事もできる。
The concave surface ABODE can be a circular arc surface or a quadratic curved surface determined by a quadratic function.

Cを原点として、0点に於ける接平面上にX軸、Y軸を
とり、0点から下向きにたてた法線の方向をZ軸とする
。この断面がxZ面に平行であるとする。
With C as the origin, the X and Y axes are taken on the tangential plane at the 0 point, and the direction of the normal line drawn downward from the 0 point is the Z axis. Assume that this cross section is parallel to the xZ plane.

放物線形状であるとすれば、一般に Z=ax2          (2)となる。If it is a parabolic shape, generally Z=ax2 (2).

また、双曲面の一部であってもよい。この場合は、一般
をて z = V/b+cx         (3)となる
し、また円弧面の一部であってもよい。この場合は Z = J1=12         (4)となるわ
けである。
Alternatively, it may be a part of a hyperboloid. In this case, in general, z=V/b+cx (3), and it may also be a part of a circular arc surface. In this case, Z=J1=12 (4).

ただし、回転対陰極であるから、このような凹面を、回
転軸11のまわりに回転した形状となる。
However, since it is a rotating anticathode, the concave surface has a shape rotated around the rotation axis 11.

つまり、X方向に対しては凹であるが、X方向つまり円
周方向には凸である曲面となる。
In other words, the curved surface is concave in the X direction, but convex in the X direction, that is, in the circumferential direction.

偏向用マグネット7によって曲げられた電子線は、X線
発生部8の凹面13に当たる。ここで電子線は運動エネ
ルギーを失いX線を生ずる。
The electron beam bent by the deflection magnet 7 hits the concave surface 13 of the X-ray generating section 8 . Here, the electron beam loses kinetic energy and generates X-rays.

従来のX線リソグラフィに於ては、X線の進行方向へ、
マスクとウェハをそのまま置いている。
In conventional X-ray lithography, in the direction of X-ray travel,
Masks and wafers are left in place.

本発明に於ては、さらに、X線を平行化するためのスリ
ット5.6を重ね合わせて設けている。
In the present invention, slits 5 and 6 for collimating X-rays are further provided in an overlapping manner.

スリット5.6は平行な多数の溝を刻んだ薄板である。The slit 5.6 is a thin plate with a number of parallel grooves cut into it.

第2図にスリット5.6の概略平面図を示す。溝20.
が等間隔に並んでいるスリット5.6は、18%Ti、
Moなどの金属を加工して作ることができる。
FIG. 2 shows a schematic plan view of the slit 5.6. Groove 20.
The slits 5.6 in which are arranged at equal intervals are made of 18% Ti,
It can be made by processing metals such as Mo.

一枚のスリットは溝がX方向に平行になるようにし、も
う一枚のスリットは溝がX方向に平行になるようにする
One slit has grooves parallel to the X direction, and the other slit has grooves parallel to the X direction.

Xスリット5とXスリット6とを組合わせる事により、
X線の飛来方向からみて、格子が生ずる。
By combining X slit 5 and X slit 6,
A lattice appears when viewed from the direction in which the X-rays come.

複合スリット5.6のさらに前方に、マスク3設ける。A mask 3 is provided further in front of the composite slit 5.6.

マスク3はX線の透過材15の一面に、吸収体16を所
望のパターンに分布させたものである。
The mask 3 has absorbers 16 distributed in a desired pattern on one surface of an X-ray transparent material 15.

X線は透過材15を通る事ができる。しかし、X線は吸
収体16に於て吸収されてしまう。このように吸収体が
分布しているので、マスクとして機能することになるの
である。
X-rays can pass through the transparent material 15. However, the X-rays are absorbed by the absorber 16. Because the absorber is distributed in this way, it functions as a mask.

マスク3のさらに前方にウェハ4が置かれている。A wafer 4 is placed further in front of the mask 3.

マスク3とウェハ4とはほぼ接触している。しかし、吸
収体16の上端とスリット5の間には、吸収体を支持す
るための透過材15が介在する。
The mask 3 and the wafer 4 are almost in contact with each other. However, a transparent material 15 is interposed between the upper end of the absorber 16 and the slit 5 to support the absorber.

透過材の厚みをほぼGとみなす事ができ、(1)式のよ
うな反影ボケの生ずる余地がある。
The thickness of the transparent material can be considered to be approximately G, and there is room for reflection blur as shown in equation (1) to occur.

スリット5.6の下面と、マスク3の上面の距離は10
0μm程度である。
The distance between the bottom surface of slit 5.6 and the top surface of mask 3 is 10
It is about 0 μm.

a)作 用 回転対陰極2は内部の冷却水空洞9に、冷却水を通して
おく。ウェハ4の上にマスク3を重ね、さらにその上に
Xスリット5、Xスリット6を置く。回転対陰極2を回
転軸11によって回転する。
a) Operation The rotating anode cathode 2 has an internal cooling water cavity 9 through which cooling water is passed. A mask 3 is placed on a wafer 4, and an X slit 5 and an X slit 6 are further placed on top of the mask 3. The rotating anode cathode 2 is rotated by a rotating shaft 11.

電子銃1から電子線を発生させる。電子線はマグネット
7によって曲げられて、回転対陰極2の凹面13に当た
る。電子線はl、 n1mのような円軌道を描いて、凹
面に到達する。
An electron beam is generated from an electron gun 1. The electron beam is bent by the magnet 7 and hits the concave surface 13 of the rotating anticathode 2. The electron beam traces a circular orbit of l, n1m and reaches the concave surface.

このように磁場で曲げるのは、深く入りこんだ凹面へ電
子線を当てるためには、第4図のように、側方から電子
線を直進させるだけでは足りないからである。側方から
電子線を当てるとすれば、円弧ABCの部分には十分な
電子線が当たらない。反対にODEの部分には電子線が
当入りすぎる、という問題がある。それゆえ、偏向用マ
グネット7を使用し、電子をローレンツ力によって円運
動させる。
The reason why the magnetic field is used to bend the electron beam in this way is that in order to make the electron beam hit a deep concave surface, it is not enough to just make the electron beam go straight from the side as shown in Figure 4. If the electron beam were to be applied from the side, the arc ABC would not be sufficiently exposed to the electron beam. On the other hand, there is a problem in that the ODE part is exposed to too much electron beam. Therefore, the deflection magnet 7 is used to cause the electrons to move circularly by the Lorentz force.

軌道l、 n、 mに於て、サイクロトロン角周波数e
H/mcは一定であるが、加速エネルギーが違う凹面A
BCDEの各部分に、はぼ均等に電子線が当たるので、
それぞれの位置からX線が生ずる凹面に於てX線が生ず
る。ABの近傍で生じたX線は、それぞれ等方向な分布
で生ずるのであるが、面が傾いているからX線の分布は
内側を向くことになる。CDの近傍で生ずるX線につい
ても同じことである。
In orbits l, n, m, the cyclotron angular frequency e
Concave surface A with constant H/mc but different acceleration energy
The electron beam hits each part of the BCDE evenly, so
X-rays are generated at each concave surface from which X-rays are generated. The X-rays generated near AB are distributed in the same direction, but since the plane is tilted, the distribution of X-rays is directed inward. The same applies to X-rays generated near the CD.

結局、X線の方向が第4図のように広く拡がらず、より
狭く絞られるという事になる。方向角が狭くなる、とい
う事は、指向性のあるX線が得られる、という事である
。単位立体やあたりのX線のエネルギー密度が高いとい
う事を意味している。
As a result, the direction of the X-rays does not spread out as widely as shown in Figure 4, but is narrowed down more narrowly. A narrower directional angle means that directional X-rays can be obtained. This means that the energy density of X-rays around the unit solid is high.

つまり、より強いX線が得られる、という事ができる。In other words, stronger X-rays can be obtained.

既に述べたように、反影ボケの問題は、X線発生面とウ
ェハ・マスクの距離を大きくすれば成る程度、解決する
事ができる。このためには、指向性のよい、単位立体角
あたりのエネルギー密度の高いX線源が必要である。こ
のためには、凹面からのX線の発生が極めて有効である
As already mentioned, the problem of reflection blur can be solved to the extent that the distance between the X-ray generating surface and the wafer mask is increased. For this purpose, an X-ray source with good directivity and high energy density per unit solid angle is required. For this purpose, generation of X-rays from a concave surface is extremely effective.

さらに本発明では、マスクの後方にウエノ・ヲ置き、マ
スクの前方には、Xスリット、yスリットを配置してい
る。スリットの溝20を通ってX線がマスクに到達する
Further, according to the present invention, a wafer is placed behind the mask, and an X slit and a y slit are placed in front of the mask. X-rays reach the mask through the slit grooves 20.

微細に見れば、スリット20は上下方向により長い溝で
ある。つまり、Xスリットについていえば、溝のy方向
の幅より、Z方向の深さの方が太きい。このためZ軸(
スリット面に直角な軸)に平行なX線は溝を通ることが
できるが、Z軸に対して成る一定角より大きい斜角を持
つX線は溝20を通過する事ができない。
If viewed minutely, the slit 20 is a groove that is longer in the vertical direction. In other words, regarding the X slit, the depth in the Z direction is greater than the width in the y direction of the groove. For this reason, the Z axis (
X-rays parallel to the axis (perpendicular to the slit plane) can pass through the groove, but X-rays having an oblique angle larger than a certain angle with respect to the Z-axis cannot pass through the groove 20.

つまり、スリット5.6は、X線のうち、Z軸に平行で
あるか、或はこれに近い進行方向を持つX線しか通過で
きないようにする。こうすることにより、実質−的に平
行なX線だけをマスク3に当てるようにしているのであ
る。
In other words, the slit 5.6 allows only the X-rays whose traveling direction is parallel to or close to the Z-axis to pass through. By doing this, only substantially parallel X-rays are applied to the mask 3.

スリット5.6はX方向スリット、X方向スリットで、
第3図に示すように、溝が直交するように2枚のスリッ
トを重ね合わせたものである。
Slit 5.6 is an X direction slit,
As shown in FIG. 3, two slits are stacked so that the grooves are perpendicular to each other.

2枚のスリットを重ね合わせるのは、平板の上には穴よ
りも溝を微細加工するのが容易であるためである。、x
y力方向スリットを重ね合わせ、格子点に当たる部分に
実効的な穴を形成しているのである。
The reason why the two slits are overlapped is that it is easier to finely machine grooves on a flat plate than holes. ,x
The slits in the y-force direction are overlapped to form effective holes in the portions that correspond to the lattice points.

もしも、平板の上に細い孔を多数穿孔する事ができるの
であれば、1枚の多孔板で足りる。
If a large number of thin holes can be made on a flat plate, one perforated plate is sufficient.

そこで、2枚のxyスリット、1枚の多孔板を含めて、
多孔整流板と呼ぶことにする。2枚に限らず、3枚以上
の多溝、多孔板を組合わせてもよい。
Therefore, including two xy slits and one perforated plate,
We will call it a porous rectifier plate. The number of multi-grooved or perforated plates is not limited to two, and three or more multi-grooved or perforated plates may be combined.

このように、X線源とマスクの間に多孔整流板を介在さ
せると、平行X線を得る事ができるが、これは斜めのX
線を平行X線(Z軸に平行)に変えたという事ではない
。斜行X線を除去したという事にすぎない。スリットを
格子状に組合わせるのであるから、多くのX線成分が格
子辺に当たって失われる。
In this way, by interposing a porous rectifying plate between the X-ray source and the mask, parallel X-rays can be obtained, but this is different from oblique X-rays.
This does not mean that the line has been changed to a parallel X-ray (parallel to the Z axis). This simply means that oblique X-rays have been removed. Since the slits are combined in a grid, many X-ray components hit the grid sides and are lost.

このためにも、X線源は強力なものである事が望まれる
。凹面へ電子線を当てる事によって発生したX線は指向
性が強くて、エネルギー密度が高いので、スリットによ
って損失を受けても、露光するのに必要なエネルギーを
持っている。
For this reason as well, it is desirable that the X-ray source be powerful. The X-rays generated by applying an electron beam to a concave surface have strong directionality and high energy density, so even if they are lost by the slit, they still have the energy necessary for exposure.

(→実施例 回転対陰極のX線発生部の面を凹面とした。凹面の形状
は放物線状として、(2)式に於てa=1.311ff
−1となるようにした。
(→The surface of the X-ray generating part of the rotating anticathode in the example was made into a concave surface.The shape of the concave surface was assumed to be parabolic, and in equation (2), a=1.311ff
-1.

凹面の直径AEは10朋である。深さFCは32.5朋
、半径F A =F E = 5 mrttである。こ
れは、電子線ビームの拡がりを、直径10朋にしたから
、凹面のサイズをこれに合致させたものである。かなり
深い凹面である。第1図のものは略図であって、この実
施例の凹面曲率には対応していない。回転対陰極はMo
とした。
The diameter AE of the concave surface is 10 mm. The depth FC is 32.5 mm, and the radius F A =FE = 5 mrtt. This is because the spread of the electron beam is set to 10 mm in diameter, so the size of the concave surface is made to match this. It is a fairly deep concave surface. The one in FIG. 1 is a schematic representation and does not correspond to the concave curvature of this embodiment. The rotating anode is Mo
And so.

平行X線用スリットは、厚み0.2開のTa板に、幅1
μmの溝をくりかえし形成した。これを2枚あわせて格
子状の穴を作った。溝の縦幅が200μm1横幅が1μ
mであるから、かなり平行度の高いX線のみを選ぶこと
ができる。
The parallel X-ray slit is made of a Ta plate with a thickness of 0.2 and a width of 1
Microwave grooves were repeatedly formed. I made a grid-like hole by putting two of these together. The vertical width of the groove is 200 μm and the horizontal width is 1 μm.
m, it is possible to select only X-rays with a fairly high degree of parallelism.

そして、マスクとスリットの間隔を100μmとした。The distance between the mask and the slit was set to 100 μm.

対陰極とマスクの距離を20cmとした。The distance between the anticathode and the mask was 20 cm.

電子銃に於て、10kVで加速した電子線を発生させ、
これをマグネットで曲げ、前記対陰極の凹面に照射する
。凹面でX線が発生する。深い凹面であるから、極めて
指向性の高いX線が得られる。
An electron gun generates an electron beam accelerated at 10kV,
This is bent with a magnet and irradiated onto the concave surface of the anticathode. X-rays are generated on the concave surface. Because of the deep concave surface, extremely highly directional X-rays can be obtained.

マスクの近傍に於て、X線の拡がり角を測定した。X線
拡がり角は20mrad以下であった。反影ボケは、拡
がり角θと、マスク・ウェハ距離Gの積Gθによって与
えられる。拡がり角θが小さいという事が反影ボケを抑
制する上に有効である。
The spread angle of X-rays was measured near the mask. The X-ray divergence angle was 20 mrad or less. The reflection blur is given by the product Gθ of the spread angle θ and the mask-to-wafer distance G. A small divergence angle θ is effective in suppressing reflection blur.

従来のX線発生装置によれば、拡がり角が、最良の場合
でも50〜40mradあるので、本発明の効果が多大
であるという事が分る。
According to the conventional X-ray generator, the divergence angle is 50 to 40 mrad in the best case, so it can be seen that the effect of the present invention is great.

し)効 果 対陰極に凹面を形成し、電子線を凹面に当ててX線を発
生させている。このため、ビーム拡がりの狭い、指向性
のよいX線が得られる。エネルギー密度が高く指向性が
よいので、対陰極とウェハの距離をより大きくする事が
できる。このためX線の平行度が向上する。
Effect: A concave surface is formed on the anticathode, and an electron beam is applied to the concave surface to generate X-rays. Therefore, X-rays with a narrow beam spread and good directivity can be obtained. Since the energy density is high and the directivity is good, the distance between the anticathode and the wafer can be increased. Therefore, the parallelism of X-rays is improved.

マタ、ウェハ・マスクの上にスリットを設けて、平行X
線のみをとりだすようにしている。従って、本発明によ
れば、従来、X線露光に於て、問題となっていた、マス
ク端のボケ、つまり反影ボケを大きく改善する事ができ
るのである。
Mata, create a slit on the wafer mask and parallel
I try to extract only the lines. Therefore, according to the present invention, it is possible to greatly improve the blurring of the edge of a mask, that is, the blurring of shadows, which has conventionally been a problem in X-ray exposure.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明のX線露光装置の概略縦断面図。 第2図はスリットの概略平面図。 第3図は2枚のスリットを重ね合わせたものの概略平面
図。 第4図は従来例にかかるX線露光装置の概略縦断面図。 1・・・・・・・・・・・・電 子 銃2・・・・・・
・・・・・・回転対陰極3・・・・・・・・・・・・マ
 ス り4曲間曲ウ  エ  ハ 5.6・・・・・・・・・ス  リ  ッ  ドア ・
・・・・・・・・・・・偏向用マグネット8・・・・・
・・・・・・・X線発生部9・・・・・・・・・・・・
冷却水空洞10−・・・・・・冷却水出入口 11・・・・・・・・・回 転 軸 12・・・・・・・・・回転対陰極 13・・・・・・・・・凹   面 15・・・・・・・・・透 過 材 16・・・・・・・・・吸 収 材 発  明  者        中  東  孝  清
瀬戸口 佳 孝
FIG. 1 is a schematic vertical sectional view of an X-ray exposure apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a schematic plan view of the slit. FIG. 3 is a schematic plan view of two slits stacked one on top of the other. FIG. 4 is a schematic longitudinal sectional view of a conventional X-ray exposure apparatus. 1......Electron gun 2...
・・・・・・Rotating anode cathode 3・・・・・・・・・Mass 4 curved wafer 5.6・・・・・・・・・Slit door・
...... Deflection magnet 8...
・・・・・・X-ray generation part 9・・・・・・・・・・・・
Cooling water cavity 10 - Cooling water inlet/outlet 11 Rotating shaft 12 Rotating anode cathode 13 Concave surface 15... Transparent material 16... Absorbing material Inventors Takashi Nakagashi Yoshitaka Kiyosetoguchi

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)電子線を発生する電子銃1と、電子線を受けてX
線を発生する回転又は非回転の対陰極2と、電子銃1で
発生した電子線を彎曲させて対陰極2へ導く偏向用マグ
ネット7と、対陰極2で発生したX線を透過し或は吸収
するパターンを形成してありウェハ上に重ねられるべき
マスク3と、マスク3と対陰極2の中間に設けられ幅よ
りも深さの方が大きい多数の穴又は溝を穿つた多孔整流
板とよりなり、対陰極2には凹面13が形成されており
電子線が凹面13に当たつてX線を生ずるようにした事
を特徴とするX線露光装置。
(1) Electron gun 1 that generates an electron beam and X
A rotating or non-rotating anticathode 2 that generates a beam, a deflection magnet 7 that curves the electron beam generated by the electron gun 1 and guides it to the anticathode 2, and a magnet that transmits or transmits the X-rays generated by the anticathode 2. A mask 3 having an absorbing pattern formed thereon and to be superimposed on the wafer; and a porous rectifying plate provided between the mask 3 and the anticathode 2 and having a large number of holes or grooves with a depth greater than width. An X-ray exposure apparatus characterized in that the anticathode 2 is formed with a concave surface 13, and an electron beam hits the concave surface 13 to generate X-rays.
(2)凹面13の断面形状が放物線である事を特徴とす
る特許請求の範囲第(1)項記載のX線露光装置。
(2) The X-ray exposure apparatus according to claim (1), wherein the cross-sectional shape of the concave surface 13 is a parabola.
(3)凹面13の断面形状に於て深さが32.5mm、
直径が10mmである事を特徴とする特許請求の範囲第
(2)項記載のX線露光装置。
(3) The depth of the cross-sectional shape of the concave surface 13 is 32.5 mm;
The X-ray exposure apparatus according to claim (2), characterized in that the diameter is 10 mm.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009109207A (en) * 2007-10-26 2009-05-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd X-ray generation device
JP2010027340A (en) * 2008-07-17 2010-02-04 Toshiba Corp X-ray tube device, and x-ray ct apparatus
JP2015090311A (en) * 2013-11-06 2015-05-11 浜松ホトニクス株式会社 X-ray measuring device

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