JPH02115799A - シンクロトロン放射光露光装置 - 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〕 この発明は、シンクロトロン放射光を用いて、超ＬＳＩ
等の回路パターンをウェハ等の被露光板状物に転写せし
めるシンクロトロン放射光露光装置に関する。

〔従来の技術〕

半導体（ＬＳＩ）の高集積化技術の進歩に伴い、マスク
上のパターンをレジストの付着したウェハ等の上に転写
する半導体リソグラフィ装置でも、従来用いられていた
紫外線に代り、これよりも波長の短いＸ線（特に波長が
数Å以上。

数十λ以下程度の軟Ｘ線）を光源として用いることが提
案されている。このようなＸ線源として、電子を加速し
て金属ターゲットに当てＸ線を発生させる医療用のＸ線
源（所謂Ｘ線管等）と同様なものを用いる場合もあるが
、これによって得られるＸ線は、強度が弱く且つ発散光
であるため、マスクパターンをウェハ等の被露光板状物
に正確に転写できないという問題がある。

こうした点を克服するものとして最近、軟Ｘ線を含むシ
ンクロトロン放射光が注目されている。

この放射光は、第３図で示されるように、電子ビームを
電磁石で曲げて高真空のリング中を周回せしめる電子蓄
積リング（４０）内で、光速に近い速さの電子を偏向電
磁石（４１）の磁界により曲げたときに電子軌道の接線
方向に放射される電磁波であるが、平行性が良く且つ強
い軟Ｘ線等が得られるため、線幅がサブミクロンクラス
になる超ＬＳＩのマスクパターンを上記被露光板状物に
転写するＸ線露光装置の次期Ｘ線源として期待されてい
る。

該シンクロトロン放射光を用いる実際の露光装置では、
電子蓄積リング（４０）から発した放射光がビームライ
ン（４２）を通って転写装置（５）内に導かれ、その内
部でＸ線マスク（図示なし）やウェハ能動ステージ（図
示なし）等の各種装置を用いてマスクパターンを被露光
板状物の表面（この場合はウェハの上に被覆されたレジ
スト）に転写する構成となっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このうち、ビームライン（４２）内部は、電子蓄積リン
グ（４０）内の高度の真空状態に悪影響を及ぼさないよ
うにするため真空に保たれ、他方、転写装置（５）は、
マスクの温度上昇を抑えるため、その周りをチャンバ（
５０）で囲んで内部を大気や他のガス雰囲気（放射光減
衰作用の小さいヘリウムガス等）で満たしている。そこ
でシンクロトロン放射光を放射する放射光源側（図では
電子蓄積リング（４０）及びビームライン（４２）　）
と転写装置（５）との間には、放射光路途中に放射光源
側の高真空域と転写装置（５）側の雰囲気とを隔て且つ
放射光の一部を透過可能なベリリウム薄板等の放射光透
過薄膜（１）が設けられている。

又、電子蓄積リング（４０）から放射されてきたシンク
ロトロン放射光は、電子の軌道面（水平面）に垂直な方
向への発散角が小さいため、照射面が横長の扁平になっ
てしまう、そこで放射光反射ミラー等からなる放射光走
査装置（３）を放射光路上に設けて、放射光が前記転写
装置（５）に至る前にこれを上下に走査し、照射面積を
拡大する等の工夫がなされている。それに伴って放射光
を透過せしめる前記透過薄膜（１）も正方形や円形等の
面積の大きなものが用いられ、放射光を上下に走査した
場合でも該放射光を前記転写装置（５）内に透過できる
ようにしている。

しかし、放射光源側と転写装Ｈ（５）との間にはかなり
の圧力差があるため、このように薄膜（１）の面積を拡
大した場合には、ある程度厚みを増して強度を出さなけ
ればならない、従ってシンクロトロン放射光を用いた露
光装置では放射光透過薄膜（１）での放射光の減衰が大
きくなり、軟Ｘ線成分の透過率が低下するという問題が
あった。

本発明は以上のような問題に鑑み創案されたもので、シ
ンクロトロン放射光を用いる露光装置で実用的な生産能
力を得るため、放射光の透過薄膜をできるだけ薄くシ、
それによって放射光の透過率を上げることができる露光
装置の構成を提供せんとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

そのため本発明は、シンクロトロン放射光を放射する放
射光源と、該放射光源と被露光板状物との間に配置され
たマスク上のパターンを前記放射光源からのシンクロト
ロン放射光により被露光板状物に転写する転写装置と、
放射光源から放射されるシンクロトロン放射を所定方向
に走査する放射光走査装置と、放射光源側の高真空域と
転写装置側の雰囲気とを隔て且つ前記放射光走査装置で
走査されて進行してくるシンクロトロン放射光の一部を
転写装置内に透過せしめる放射光透過薄膜とを有するシ
ンクロトロン放射光露光装置において、該放射光透過薄
膜の高真空域側に接してその膜面の一部を支える支持体
を設けると共に、放射光の光路を遮らないように該放射
光の走査に同期してその走査方向に前記支持体を移動せ
しめるようにしたことを特徴としている。

更に、この支持体の移動方法に関しては、放射光走査装
置に何を用いるかによって種々の態様がある。

即ち、該放射光走査装置として、放射光源から転写装置
に至る間に設けられた放射光反射ミラーが用いられる場
合は、放射光走査に関わる該ミラーの往復回動に同期し
て支持体を移動せしめるようにし、該支持体のこのよう
な移動により放射光の光路を遮断しないようにする。

又、放射光源となる電子蓄積リング内で設計電子軌道に
垂直な方向に電子を波動運動せしめ。

この波動運動によって放射されるシンクロトロン放射光
を設計電子軌道に垂直な方向に走査せしめる電子蓄積リ
ング内の電子揺動手段（例えば垂直偏向電磁石等）が前
記放射光走査装置として用いられる場合には、放射光走
査に関わる該揺動手段による電子の波動運動に同期して
支持体を移動せしめるようにし、放射光の光路を遮らな
いようにする。

一方、転写装置側のチャンバ内は前述のように大気やそ
の他の雰囲気で満たされるが、定常状態の前後工程では
その内部の圧力調整がなされる。従って前記支持体によ
る放射光透過薄膜の支持は、転写装置側の圧力が定常状
態よりも高くなった場合は、該膜面両側の差圧を受ける
膜面積を出来るだけ小さくするため、支持体による薄膜
支持面積を大きくする必要があることもある。

更に、該支持体を露光シャッタとして用いることも可能
である。即ち、支持体の一部又は全部に放射光遮断部を
設け、露光時以外はこの支持体を適宜移動せしめて該放
射光遮断部を放射光の光路上に位置させ、該光路を遮る
ようにすることもできる。

〔炸　　用〕

放射光透過薄膜が膜面に加わる差圧により受ける力は膜
面積に比例するが、膜面の低圧（高真空）側の一部を前
記支持体で支え、実質的に差圧が加わる膜面積を減らす
ことができるというのが本発明の基本的原理である。し
かし、前述のように放射光透過薄膜の所で放射光断面は
垂直方向が短く水平方向が長い長方形状を呈しており、
そのため、前記放射光走査装置により垂直方向に放射光
を走査しているのであるから、その走査に合わせて膜面
を支える支持体を移動させ、放射光が当たらない膜面の
高真空域側に該支持体が常に位置するようにせしめて、
放射光の光路を遮らないようにした。そうすれば、該薄
膜が受ける力は常に低く抑えられるので、この薄膜の膜
厚を比較的薄くすることができ、波長範囲が数人乃至数
十人の軟ｘｉ成分の透過率が高められることになる。

（実施例〕 以下本発明の具体的実施例を添付図面に基づいて説明す
る。

第１図は本発明の一実施例に係るシンクロトロン放射光
露光装置の構成の要部を示す説明図である。

本実施例では、放射光透過薄膜（１）により、高真空域
の放射光源（４）側と、雰囲気制御チャンバ（５０）に
よって内部雰囲気が制御される転写装置（５）側とが気
密に隔てられている。該薄膜（１）の放射光源（４）側
には、その膜面の一部を支える支持体（２）が設けられ
ており、更に放射光反射ミラーで構成される放射光走査
装置（３）で垂直方向に走査されて進行してくる放射光
の光路を遮らないようにするため、前記支持体（２）は
該走査に同期して垂直方向に往復動せしめることが可能
な構成となっている。

そのうち放射光源（４）側の構成は、シンクロトロン放
射光を放射する電子蓄積リング（図示なし）及びビーム
ライン（４２）を有しており、他方、転写装置（５）側
の構成はマスクを支えるマスクテーブル（図示なし）と
被露光板状物を支持する微動ステージ（図示なし）等を
有しており、これらを雰囲気制御チャンバ（５０）で囲
んでいる。

そして前記放射光走査装置（３）は、ビームライン（４
２）の途中に設けられたミラー収容チャンバ（３０）内
に収容されており、炭化ケイ素等を素材とする放射光反
射ミラー（３１）とその回動機構（図示なし）等から成
る。該走査装置（３）は。

回動機構に連なる駆動軸（３２）の上下動により、ミラ
ー（３１）の鏡面の向きを水平軸（３３）を中心に振動
的に往復回動せしめて、電子蓄積リングから放射されビ
ームライン（４２）中を進行してくるシンクロトロン放
射光をその鏡面で反射させ、その反射光を上下に走査す
るものである。

又、前記放射光透過薄膜（１）は、放射光源（４）側の
ビームライン（４２）と転写装置（５）側の雰囲気制御
チャンバ（５０）の間に挾持される窓枠板（１０）の中
心開口部に取付けられており、シンクロトロン放射光の
透過率の高いベリリウム膜で構成されている。

第２図（ａ）（ｂ）は、放射光透過薄膜（１）の高真空
域側に取付けられた支持体（２）の側部垂直断面及びそ
の周囲の構成の断面を示す断面図と該支持体（２）全体
の構成を示す正面図である。

同図によれば薄膜（１）は前述のように円盤状の前記窓
枠板（１０）に固定用リング（１１）により取付けられ
ており、又この窓枠板（１０）は、シール材（１２）を
介して窓枠保持板（１３）と気密に組合わされ（連結材
は図示せず）、更に該窓枠保持板（１３）は、ビームラ
イン（４２）端部のフランジ（４３）と雰囲気制御チャ
ンバ（５０）側の入射開口端に設けられているフランジ
（５１）に夫々シールリング（４４）（５２）と共に挾
み込まれた状態に設置されていて放射光源（４）側の高
真空域と転写装置（５）側の雰囲気とを気密に分離して
いる。

そして前記支持体（２）は、第２図（ｂ）に示すように
薄膜（１）の放射光源（４）側に設けられたフレーム（
２０）に上下各４本が転勤可能な状態で取付けられてい
る。即ち、該支持体（２）はころ状の長尺体からなり、
フレーム（２０）の中央に放射光通過空隙Ｓを開けてそ
の上下に各４本ずつが水平方向に適当な間隔を置いて転
勤可能な状態で支承されている。そしてこのフレーム（
２０）の上部及び下部には、可動棒（２１）とガイド捧
（２５）が固定されている。

ビームライン（４２）の前記フランジ（４３）側近例に
は、同図（ａ）に示すように、上部開口部（４５）が設
けられ、そこに上記フレーム（２０）の可動棒（２１）
が遊嵌状態で挿通せしめられている。そして該可動棒（
２１）の上部には更にフランジ（２２）が周設されてお
り、このフランジ（２２）と上部開口部（４５）の周り
に伸縮可能なベローズ（２３）が取付けられているため
、放射光源（４）側の高真空域への大気の侵入を防止し
つつ、この可動棒（２１）を上下動することで、：ａ膜
（１）を高真空域側から支える前記支持体（２）をその
膜面上で転勤させながら上下に移動させることが可能な
状態となっている１本実施例では放射光走査装置（３）
のミラー（３１）を動かす前記駆動軸（３２）とこの可
動棒（２１）とは、同期制御機構（図示なし、一般的な
制御機構が用いられている）で連動せしめられており、
該装置（３）による放射光の垂直方向の走査に同期して
同じ方向にフレーム（２０）ごと前記支持体（２）は動
かされ、該支持体（２）による薄膜（１）の支持位置が
変えられる。この支持位置の変更で垂直方向に走査され
てくる放射光は支持体（２）によってその光路を遮られ
ることなく、常にフレーム（２０）中央の放射光通過空
隙Ｓを通って放射光透過薄膜（１）に達し、更にそこを
透過して転写装置（５）側へ放射せしめられることにな
る。

尚、図中（２４）（２６）で示すものは、ベアリング等
からなる摺動支持ガイドであり、その中に前記可動棒（
２１）とガイド棒（２５）が挿通せしめられ、支持体（
２）が垂直方向にのみ動くように規制している。

以上のような本実施例装置の作動状態を次に説明する。

放射光源（４）側から放射されたシンクロトロン放射光
は、放射光走査装置（３）のミラー（３１）鏡面で反射
し、その進行方向が上方向に変更された場合、即ち、駆
動軸（３２）が上方向に移動し該鏡面が水平軸（３３）
を中心に転写装置（５）側に微動せしめられた場合、該
駆動軸（３２）と連動する可動棒（２１）は同方向に動
く。すると、支持体（２）は薄膜（１）の膜面上を転動
しながら、上方向に移動する。従って放射光の通過光路
となる放射光通過空隙Ｓも同方向に移動し、ミラー（３
１）鏡面の反射で上方向に走査されて進行してくる放射
光はこの空隙Ｓを通り、更に薄膜（１）を透過して転写
装置（５）側に照射されることになる。

そのため該放射光の当たった部分のマスクパターンが被
露光板状物に露光されることになる。

次に放射光が該放射光走査装置（３）によって下方に走
査された場合、即ち、駆動軸（３２）が下方に動きミラ
ー（３１）鏡面が水平軸（３３）を中心に先程とは反対
方向に向けられた場合、可動棒（２１）も同方向に動き
、支持体（２）は膜面上を転動しながら下方に移動する
。この時放射光通過空隙Ｓも同方向しこ動くため、放射
光はこの空隙Ｓを通り、薄膜（１）を透過して転写装置
（５）側に照射され、所定部分の露光がなされることに
なる。

以上の放射光の走査とこれに連動する支持体（２）の移
動が繰り返しなされ、シンクロトロン放射光による垂直
方向の露光幅も十分拡大されることになる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明の露光装置によれば、放射
光源側と転写装置側の差圧を直接受ける放射光透過薄膜
の膜面積を、支持体による膜面の一部支持により実質的
に減らしながら、且つ放射光走査による該放射光の照射
面積拡大に対応させてその光路を遮らないように該支持
体を移動せしめているため、薄膜強度向上を目的とした
膜厚の厚さを増大せしめる必要がなくなり、放射光（特
にサブミクロンオーダの超ＬＳＩマスクパターン転写に
必要な軟Ｘ線成分）の透過率が改善されることになる。

又１本発明構成中に用いられる支持体は、放射光透過薄
膜に接動してその熱を運び去るので、該４膜が放射光照
射による熱でその弱体化、劣化を起こす程度も僅少で済
むという利点が得られる。

尚、本発明と同様な目的から放射光走査に対応させて放
射光透過薄膜を移動せしめるような構成を想定した場合
、該構成よりも本発明は放射光源側の高真空の維持が容
易であることになる。又、本発明で支持体を動かすエネ
ルギは。

前記構成の薄膜を動かすエネルギに比べ、比較的小さく
済むので、転写装置に対し、その精度を害する振動を与
えることも少なくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るシンクロトロン放射光
露光装置の構成のに要部を示す説明図、第２図（ａ）は
該実施例の構成中支持体の側部垂直断面及びその周囲の
構成の断面を示す断面図、同図（ｂ）は該支持体全体の
構成を示す正面図、第３図はシンクロトロン放射光を利
用したＸ＠露光装置の構成の概略図である。 図中（１）は放射光透過薄膜、（２）は支持体、（３）
は放射光走査装置、（４）は放射光源、（５）は転写装
置を各示す。 ａ　２ 図 第 図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）シンクロトロン放射光を放射する放射光源と、該
   放射光源と被露光板状物との間に配置されたマスク上の
   パターンを前記放射光源からのシンクロトロン放射光に
   より被露光板状物に転写する転写装置と、放射光源から
   放射されるシンクロトロン放射を所定方向に走査する放
   射光走査装置と、放射光源側の高真空域と転写装置側の
   雰囲気とを隔て且つ前記放射光走査装置で走査されて進
   行してくるシンクロトロン放射光の一部を転写装置内に
   透過せしめる放射光透過薄膜とを有するシンクロトロン
   放射光露光装置において、該放射光透過薄膜の高真空域
   側に接してその膜面の一部を支える支持体を設けると共
   に、放射光の光路を遮らないように該放射光の走査に同
   期してその走査方向に前記支持体を移動せしめるように
   したことを特徴とするシンクロトロン放射光露光装置。
2. （２）前項記載のシンクロトロン放射光露光装置におい
   て、放射光源から転写装置に至る間に設けられた放射光
   反射ミラーを前記放射光走査装置として用いる場合に、
   放射光走査に関わる放射光反射ミラーの往復回動に同期
   して前記支持体を移動せしめることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のシンクロトロン放射光露光装置。
3. （３）特許請求の範囲第１項記載のシンクロトロン放射
   光露光装置において、放射光源となる電子蓄積リング内
   で設計電子軌道に垂直な方向に電子を波動運動せしめ、
   この波動運動によつて放射されるシンクロトロン放射光
   を該方向に走査せしめる電子蓄積リング内の電子揺動手
   段を前記放射光走査装置として用いる場合に、放射光走
   査に関わる前記揺動手段による電子の波動運動に同期し
   て前記支持体を移動せしめることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載のシンクロトロン放射光露光装置。
4. （４）特許請求の範囲第１項乃至第３項記載のシンクロ
   トロン放射光露光装置において、転写装置側の圧力調整
   に応じて前記支持体による薄膜支持面積を変更すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項記載のシ
   ンクロトロン放射光露光装置。
5. （５）特許請求の範囲第１項乃至第４項記載のシンクロ
   トロン放射光露光装置において、前記支持体の一部又は
   全部に放射光遮断部を設け、露光時以外は該放射光遮断
   部で放射光の光路を遮るようにしたことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項乃至第４項記載のシンクロトロン放
   射光露光装置。