JPH03215800A - X線露光方法 - Google Patents

X線露光方法

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JPH03215800A
JPH03215800A JP2011129A JP1112990A JPH03215800A JP H03215800 A JPH03215800 A JP H03215800A JP 2011129 A JP2011129 A JP 2011129A JP 1112990 A JP1112990 A JP 1112990A JP H03215800 A JPH03215800 A JP H03215800A
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JP
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rays
light
ray
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mirror
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JP2011129A
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Shigeru Maruyama
繁 丸山
Kenji Sugishima
賢次 杉島
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • 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
    • G03F7/70008Production of exposure light, i.e. light sources
    • GPHYSICS
    • 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
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    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058Mask illumination systems
    • G03F7/7015Details of optical elements
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058Mask illumination systems
    • G03F7/702Reflective illumination, i.e. reflective optical elements other than folding mirrors, e.g. extreme ultraviolet [EUV] illumination systems

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • X-Ray Techniques (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】 〔概 要〕 X線露光方法における光源に関し、 大気中へのX線の取り出し面積を出来るだけ大きくし、
且つ、出来るだけ強いX線強度を取り出すようにするこ
とを目的とし、 シンクロトロン放射光を光源とするX線露光方法におい
て、 高真空中において前記シンクロトロン放射光をビームラ
インより取り出し、シンクロトロン放射光の発散光をト
ロイダルミラーあるいはシリンドリカルミラーによって
反射させて集光し、集光させて幅をもった一定形状のX
線を同様形状のベリリウム窓を介して大気中に取り出し
、該一定形状のX線を照射光として利用して露光するよ
うにしたことを特徴とする。
〔産業上の利用分野〕
本発明はX線露光方法にかかり、特にその光源に関して
いる。
LSIなどの半導体デバイスは3.4年毎に集積度を約
4倍に向上する傾向が続いており、この集積度の向上の
ためにはデバイスの寸法を減少させることが要求される
。本発明は限界に達した従来のフォト露光法に代わるX
線露光法の光源Gこ関する提案である。
〔従来の技術) 従来、紫外線または遠紫外線を用いてマスク(あるいは
レチクル)に描画したデバイスパターンをウエハー面に
転写していた。しかし、ウエノ−一面に転写すべきデハ
イスパターンの寸法が紫外線,遠紫外線の露光波長と同
程度あるいはその約2倍程度の大きさに微細化されてき
たために、ウエハー面にパターンを精度良く転写するこ
とが極めて困難になってきた。そのため、露光装置の高
NA化.露光の短波長化,処理法の改善などを工夫して
きたが、それらはいずれも技術的限界に近づきつつある
この難題を解決するために、露光波長が2〜3桁小さい
X線を利用する技術の開発が進められている。しかし、
これまでのX線源は熱電子衝撃型やピンチ・プラズマの
発生であって、X線強度が小さく、また、発散光源のた
めに露光装置、特に位置合わせ構造に負担が掛かる等の
欠点があった。
従って、極めて大きな強度のX線源としてシンクロトロ
ン放射光(Synchrotron Radiatio
n ; SR)を利用する露光方法が研究されており、
スループットの改善なども期待されるとして注目されて
いる方法である。
以下に、そのシンクロトロン放射光を用いたX線リソグ
ラフィ技術について概要を説明すると、このシンクロト
ロン放射光(以下、SR光と称する)はそれから得られ
る軟X線を照射してパターン転写をおこなうもので、そ
のようなSR光は電子蓄積リングで作成される。この電
子蓄積リングとは電子を制御する偏向電磁石などの各種
電磁石,電子にエネルギーを補給するための加速空胴,
その他を配した超高真空の環状真空ダクトからなり、直
線加速器から加速された電子線を蓄積リングに入射させ
てリング中を周回させておき、光速に近い速度で運動し
ているときに進行方向を変化させて接線方向に強い光を
放射させ、そのSR光をビームラインから取り出して微
細加工のリソグラフィ技術に利用するものである。
第5図はその電子蓄積リングの概要図を示しており、1
0は直線加速器,11は蓄積リング,12は偏向電磁石
, 13は加速空胴,14は真空ダクトl5はビームラ
イン,托はSR光である。なお、電磁石として他に四極
電磁石,六極電磁石,補正電磁石などが偏向電磁石と同
様に配設されている。
ところで、このような電子蓄積リングから放射されたS
R光を照射するX線露光方法においては、SR光がマイ
クロ波帯からX線領域までの広い波長領域の連続スペク
トルをもっているために、全反射ミラーによる短波長X
線成分の除去とベリリウム窓などの吸収フィルタによる
長波長成分の除去をおごなって、5人より少し長い波長
、例えば、5〜15人の波長帯のX線を利用して露光す
るものである。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、SR光によるX線であっても、大気中を
長距離に亙って引き出すと減衰が激しく、出来れば真空
中で露光するとか、あるいは、大気中の走行距離が10
mm以下にすることが重要で、そのために高真空(真空
度10−’〜10−” Torr)に保持したビームラ
イン(真空ダクトで構成されている)を用いて、発生し
たX線を減衰させることなく必要な位置まで高真空中に
導びく方法が採られている。しかし、高真空中では取扱
が困難になる等の理由から、露光は大気中でおこなうこ
とが望まれ、ビームラインの終端にはX線を透過し易い
ベリリウム(Be)窓が用いられて、大気中に取り出す
方法が考えられている。このベリリウムは原子番号が小
さく、機械的強度が大きいためにX線透過窓として適し
ているが、厚みを10〜100μm程度にすることが適
当で、厚みを薄くすると機械的強度が弱くて破損し易く
、又、厚みを厚くするとX線が減衰してX線強度が低下
することになる。
一方、ベリリウム(Be)窓の厚みと大きさ(幅×長さ
)との関係は大気圧に耐える限度で決定されるが、その
値は大気圧によって生じるベリリウムの内部応力を約4
5Kg/ms+z以下にする必要がある。しかも、X線
強度を大きくするためには取リ込み角(SR光から取り
出す面積)を大きくしなければならない。
本発明はこのような問題点を改善して、大気中へのX線
の取り出し面積を出来るだけ大きくし、且つ、出来るだ
け強いX線強度を取り出すようにすることを目的とした
X線露光方法を提案するものである。
(課題を解決するための手段〕 その課題は、高真空中において前記シンクロトロン放射
光をビームラインより取り出し、シンクロ1・ロン放射
光の発散光をトロイダルミラーあるいはシリンドリカル
ミラーによって反射させて集光し、集光させて幅をもっ
た一定形状のX線を同様形状のベリリウム窓を介して大
気中に取り出し、該一定形状のX線を照射光として利用
して露光するようにしたX線露光方法によって解決され
る。
〔作 用〕
即ち、本発明は、真空ダクトからなるビームライン中に
トロイダルミラ−(Toroidal Mirror 
 ;環状面の鏡)あるいはシリンドリ力ルミラ−(Cy
1indrical Mirror ;円筒状面の鏡)
を配置し、反射させて集光した一定形状(例えば、弓状
)のX線をヘリリウム窓を介して大気中に取り出し、そ
の一定形状のX線を光源として用いる。
そうすると、ヘリリウム窓の形状をそれらのミラーで反
射させた一定形状にほぼ一致させて、ヘリリウム窓の幅
が小さくできる。且つ、例えば、一定形状の幅が3〜4
n+mの場合、ベリリウム窓の幅を4〜5IIllI1
程度に余裕を与えて作成しておく。
そうすると、ヘリリウムの内部応力(45Kg/ mm
2)に耐えるために、ベリリウム窓の厚みを25μmま
で薄くでき、そのようにベリリウムを薄くすれば、大気
中に取り出すX線強度が大きくなる。
〔実 施 例] 以下に図面を参照して実施例によって詳細に説明する。
?1図は本発明にかかる一定形状のXiを作成する要部
図で、図は蓄積リング11がらビームラインに取り出し
・一定形状のX線を作成する高真空中の構成を示してい
る。記号1lは蓄積リング,lはSR光(シンクロトロ
ン放射光),2は1・ロイダルミラー.3は一定形状の
X線で、PH1は蓄積リングから取り出した]?光1の
横方向のビーム拡がり角度, Psiは蓄積リングから
取り出したSR光1の紺方向のビーム拡がり角度,Pは
蓄積リングとトロイダルミラーとの距離.Zはトロイダ
ルミラーと一定形状(弓状)のX線の距離で、定形状(
例えば、弓状)のX線3とはベリリウム窓を透過して大
気中に放射させる形状のX線のことである。
第2図はトロイダルミラーの斜視図を示し、このトロイ
ダルミラーは−]二下左右の光を効率的に集めることが
できる形状の鏡で、SR光を反射し易い材質、例えば、
白金(Pt) ,金(Au) ,酸化シリコン(SiO
■)で作成する。図中の記号R,はミラーへのSR光の
入射方向に対する横方向の曲率半径,R2 ミラーへの
SR光の入射方向に対する縦方向の曲率半径を示してい
る。
なお、SR光はこのトロイダルミラーによって短波長X
線成分が除去され、次に説明するベリリウム窓によって
長波長成分が除去されて、波長5〜15人程度のX線が
放射光される。
次に、具体的数値と放射X線の形状例を説明すると、第
3図(a), (b)はX線の形状を示す図で、同図(
a)はトロイダルミラーに照射する形状.同図(b)は
ベリリウム窓に照射する形状(大気中に取り出す形状;
X線3の一定形状)である。そのための値を列記すると
、その値は R , = 165mm,    R 2= 1100
00mmP =3000mm,        GA=
34mradPsi = 1.4mrad,  PH1
 =35mradH= 18.0608mm ここに、G^はSR光がトロイダルミラーに入る入射角 Hはベリリウム窓に照射されるSR光の幅 とすると、第3図(a)のような形状のSR光が得られ
て、第3図(b)のような弓状のX線をベリリウム窓か
ら取り出すことができる。Z − 10000mmとす
ればそのX線3の弓状の幅は約3〜4mm・弓状全体を
含む方形の寸法は14.8mmX40mmとなる・従っ
て、弓状の幅が3〜4mmに対してベリリウム窓を幅4
〜5+nn+程度の余裕をもった弓形状の窓にすれば良
い。
第4図(a), (b)に本発明にかかるベリリウム窓
を示す図であり、同図(a)はベリリウム窓部分の側断
面図,同図(b)はへリリウム窓の平面図で、真空ダク
トからなるビームラインl5に封止金属4によってヘリ
リウム窓5を電子ビーム溶着してあり、同図(b)に示
すヘリリウム窓5以外の平面部分も封止金属4(例えば
、ステンレススチール)から構成させている。なお、第
4図(b)においてへリリウム窓5は点線で囲んだ部分
を示し、その内に斜線で示しているのは一定形状のX線
3を示している。
かくして、幅3〜4mmの弓形のX線形状に対してやや
余裕をもった幅4〜5IIIIl1の弓形のベリリウム
窓5を形成すると、ベリリウムの厚みを25μm程度に
薄くできて、大気中に取り出すX線の減衰を少なくして
、強度の強いX線を取り出すことができる。この場合、
もしベリリウム窓の形杖を14.8mn+ X 40m
mの方形窓にすれば、ベリリウムの厚みを50μm程度
に厚くしなければ内部応力を45Kg/mm2以下にで
きず、そのような厚いベリリウムの厚みはX線強度を指
数函数的に減衰させることになる。
このようにして、一定形状(弓状)のX線を大気中に取
り出し、直ぐ近くに被露光基板を配置し、その被露光基
板をX線によってスキャンニングすると、強度の強いX
線のために所要の十分な露光量を与えて露光することが
でき、X線露光法におけるスループットを向上して、そ
の汎用化に大きく役立たせることができる。
且つ、上記例はトロイダルミラ−(環状面の鏡)を用い
た実施例で説明したが、その他にシリンドリカルミラ−
(円筒状面の鏡)を用い゜ζもほぼ同様の効果が得られ
て、本発明は上記のトロイダルミラーに限るものではな
い。
〔発明の効果] 以上の説明から明らかなように・本発明“よれば十分な
強度をもったX線を光源として露光することができ、X
線露光の汎用化に大きく近づG)て、[、Slなど半導
体デバイスの性能向上に著しく寄与するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明にかかる一定形状のX線を作成する要部
図、 第2図はトロイダルミラーの斜視図、 第3図(a), (b)はX線の形状を示す図、第4図
(a). (b)は本発明にがかるヘリリウム窓を示す
図、 第5図は電子蓄積リングの概要図である。 図において、 lはSR光、 2はトロイダルミラ− 3は一定形状のX線、 5はベリリウム窓、 11は蓄積リング、 l5はビームライン 1111才1[リ>7ー 第 1 図 トロイ7゛ルミラーnヂ腎裡の J電}蓄4ゾ上7・・の7u芋m 第5図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 シンクロトロン放射光を光源とするX線露光方法におい
    て、 高真空中において前記シンクロトロン放射光をビームラ
    インより取り出し、該シンクロトロン放射光の発散光を
    トロイダルミラーあるいはシリンドリカルミラーによっ
    て反射させて集光し、集光させて幅をもつた一定形状の
    X線を同様形状のベリリウム窓を介して大気中に取り出
    し、該一定形状のX線を照射光として利用して露光する
    ようにしたことを特徴とするX線露光方法。
JP2011129A 1990-01-19 1990-01-19 X線露光方法 Pending JPH03215800A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05312998A (ja) * 1992-05-13 1993-11-26 Hamamatsu Photonics Kk イオン発生装置
JP2009016120A (ja) * 2007-07-03 2009-01-22 Ihi Corp X線発生装置用のレーザ導入兼x線取出機構

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH05312998A (ja) * 1992-05-13 1993-11-26 Hamamatsu Photonics Kk イオン発生装置
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