JPH0443626A - X線露光方法 - Google Patents

X線露光方法

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JPH0443626A
JPH0443626A JP2149990A JP14999090A JPH0443626A JP H0443626 A JPH0443626 A JP H0443626A JP 2149990 A JP2149990 A JP 2149990A JP 14999090 A JP14999090 A JP 14999090A JP H0443626 A JPH0443626 A JP H0443626A
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JP
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atmosphere
chamber
synchrotron radiation
ray
attenuation
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JP2149990A
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Iwao Tokawa
東川 巌
Koichi Hara
光一 原
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Soltec Co Ltd
Original Assignee
Soltec Co Ltd
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    • 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
    • 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
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    • G03F7/708Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70858Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature
    • GPHYSICS
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、シンクロトロン放射光を半導体リングラフ
ィ用の光源に用いるxIi!露光方法に関する。
〔従来の技術〕
近年、半導体デバイスの設計ルールがクォータミクロン
の領域に入り始め、光リングラフィに代わり得る転写技
術として、シンクロトロン放射光リングラフィが期待さ
れている。二わはシンクロトロン放射光が連続スペクト
ルを持ち、且つその中に強力で指向性の強い軟XIを含
k。
でおり、このような軟XIAがスループット及び解像性
の点からもリソグラフィ技術のX線源として理想的であ
るからである。
第3図は、超高真空の電子蓄積リング(1)で軌道上を
光速に近い速さで周回している@子が偏向電磁石(2)
によって偏向せしめられた時に放出するシンクロ1〜ロ
ン放射光をリングラフィに用いる場合の装置構成を示し
ている。このシンクロトロン放射光はビー13ラインに
3)を通って途中斜入射型反射ミラー(4)で重重方向
に振動的に振られ、ベリリウム薄膜、シリコンメンブレ
ンやシリコンナイトライドメンブレン等で構成されるX
線透過窓(5)を通過した後、大気やヘリウム雰囲気等
で満たされたチャンバ(9)内に設置されるアライナ(
6)に進入する。そして該アライナ(6)中でレジスト
の付着した被露光板状物(8)(シリコンウェハ等)に
マスク(7)パターンを転写することになる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、蓄積リング(1)内を周回している電子は該蓄
積リング(1)内に発生した微量ガスイオン等に衝突し
て失われ、この蓄積リング(1)内の電流は次第に低下
することになる9そのため、シンクロトロン放射光出力
(強度)は、この蓄積電流の低rに伴って全波長域で急
速りこ低下する(この池数射光の減衰については、放射
光透過窓(5)や前記チャンバ(9)内の雰囲気中にお
いてもあるが、こ扛らは放射光の経時的減衰に関しては
殆ど関与していない)。
一方、リソグラフィではレジスト面に一定の光量が必要
どされている。普通のフォトリソグラフィでは、光源(
例えば紫外線等)の照射強度が一定であるので、常に一
定時間の露光で必要な光量が得られることになる3これ
に対し、蓄積リング(1)の放射光出力の減少は、必然
的に蓄積電流減少分だけ露光時間を増加させて、レジス
ト感度に対応した光量を獲得できるようにする必要性を
生ずることになる8 即ち、蓄@@流が1/eL二なる寿命時間は長くても1
0時間、最大の出力を得ようとすれば2〜3時間と短い
ため、この状態では減衰度は−0,74%ノ分の大きさ
となる。理想的なアライナの特性でも8インチウェハ当
りの露光時間は88秒かかるのであるから、〕−枚露光
している間に1%以上の露光時間髪増すことになる。又
10時間使った場合には、237倍の露光時間になる。
本発明は以」二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出力の時間的変動に対応して放射
光光路途中における該放射光の減衰呈を調整し、X線強
度が一定になるようにして一定時間で一定照射光量の露
光が可能になるようにしようとするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
そのため本発明法は、シンクロトロン放射光の光路途中
をチャンバで囲み、蓄積電流の変動乃至はシンクロトロ
ン放射光の出力変動に応じて、該チャンバ内の界囲傑の
組成や圧力更には放射光の雰囲気中通過長さのうち1乃
至2以上をコントロールすることで放射光のx、1成分
の減衰を制御することを基本的特徴とし、ている。
上述のように放射光透過窓からアライナに至るまでの放
射光光路途中は通常チャンバで囲まれてヘリウム雰囲気
や大気等で満たされ、更に該チャンバ内は精密な圧カコ
ントロール及びガス純度の制御がなされており、一定の
X線透過率に保持されている。しかしこのような構成は
、前述した蓄積電流の経時的な減衰を何ら予定しておら
ず、そのためX線透過率を一定に保持したままでは蓄積
電流乃至は放射光出力の経時的な減衰に伴う露光時の照
射光量の経時的な変動を抑止することができない。
本発明の構成は、上記放射光出力の減衰に件ってチャン
バ内の放射光光路中のX線透過率を、上述のような要素
のコントロールにより制御せんとするものである。
そしてチャンバ内雰囲気組成のコントロールについては
、X線吸収の少ない例えばヘリウム雰囲気とこれより吸
収率の高い例えば人気や窒素ガス等との混合率を変える
ことにより行なうものであり、本発明では、放射光出力
の減衰に伴ってXR吸収の少ない雰囲気の′純度を高め
る制御を行なう。
又、チャンバ内雰囲気圧力のコントロールに−)いては
、例えばチャンバ内を満たす雰囲気の注入量の調1等に
よって行なわれ、通常その量が多くなると該ガス分子に
よるX線吸収量が相対的に増え、逆にその量が少なくな
るとX線吸収量が減ることになる。そのため本発明では
放射光出力の減衰に伴ってチャンバ内雰囲気の注入量を
減らす(減圧する)制御を行なう。
更にチャンバ内における放射光の雰囲気中通過長さのコ
ントロールについては、例えば放射光透過窓の位置を変
えることにより行なう。
〔実施例〕
第1図は本発明法の実施に用いられたシンクロトロン放
射光露光装置の概要を示しており。
図中(1)は電子蓄積リング、(2)は該リング(1)
の構成要素の一つである偏向電磁石であり、本実施例で
はそのうちの一つに付設されたビームライン(3)から
取り出されるシンクロ1−ロン放射光を用いたX線露光
用の設備が8置されている。
このX線霞光aSでは、ビームライン(3)の途中に放
射光の照射領域を拡大せしめる斜入射型反射ミラー(4
)が設置され、又、該ビームライン(3)の端部に厚さ
25μmのベリリウム膜で構成された放射光透過窓(5
)が設けられ、超高真空のビームライン(3)側とアラ
イナ(6)側が隔てられている。このアライナ(6)側
は、該放射光透過窓(5)以降のマスク(7)及びレジ
スト塗布ウェハ(8)に至るまでの放射光光路全体がチ
ャンバ(9)で包囲されており、その中はヘリウムガス
を主成分とする雰囲気で満たされている。
本実施例では図示しないヘリウムガスタンクと大気送風
ブロアを備え、ガス注入量調整装置(10)により上記
チャンバ(9)内の雰囲気制御ができ、且つ圧力調整弁
(図示なし)によりチャンバ(9)内の内圧を一定に保
持している。
又、蓄積リング(1)の電子軌道を周回している電子ビ
ームの強度を測定する電流モニタ(11)を該蓄積リン
グ(1)中に!9置すると共に、このモニタ信号を制御
計算機(12)に入力して蓄積電流IAの検出値を表示
する。
更に本実施例ではチャンバ(9)中に07分圧モニタ(
図示なし)とウェハ(8)レジスト塗布面部にシリコン
ダイオードからなるX線強度センサ(図示なし、但し放
射光透過窓(5)から300+m++の距離の位置であ
る)が設けられ、実験中の雰囲気組成の感知とX線強度
の測定に使用した。
実験ではまずチャンバ(9)内の大気をヘリウムガスで
置換し、0置分圧モニタによって0置濃度を測定したと
ころ、500ppmであることを確認し、従って空餐1
の混入が2000ppmであると判った。
次に、電子蓄積リング(1)の蓄積電流1ケを前記電流
モニタ(11)によって測定したところ当初200mA
であった。
その状態でシンクロトロン放射光をアライナ(6)側に
取り出し、放射光透過窓(5)から3001[。
の位置に設置した前記X線強度センサの出力が初期状態
で10mVになるように調整した。又、ヘリウム雰囲気
は23℃、1気圧に調整した。
そして蓄積電流200w+Aの状態で最初のウェハ(8
)に露光を行なった時、X線強度センサの出力が10m
Vであることを確認し、露光時間3.6秒で1ショット
の露光を終了した。この後の現像処理は90秒で終了し
適正であった。
その後電流モニタ(11)でリング(1)中の蓄積電流
の減少が確認され、それに鴫比例してX線強度センサの
出力が減少する傾向が見られた。
そこで本発明者等は前記ガス注入量調整装置(10)に
よりチャンバ(9)内に高純度のヘリウムを注入してヘ
リウム純度を向上させ、X線強度センサの出力をlom
Vに保持し、露光作業を継続した。
45分後前記蓄積電流は175mAまで減少していたが
、0.、分圧モニタでは02濃度]、80ppmを示し
ており、この時もX線強度センサの出力は]Omνであ
った。
この間霧光電信の再現性は良く、現像処理90秒で0.
25μmパターンが精度よく形成できたく但し、アライ
メン1〜重ね合せ精度は0.08μmである)。
次いでこれまでの露光を中断[7、前記電子蓄積リング
(1)にビームの追加入射夕行なって蓄積電流を200
mAに復帰させた。又、チャンバ(9)内のヘリウム雰
囲気も02fA度が500ρ[1111になるまでその
純度を落どして、以後同様に露光を継続した。
以りの実験を通(7て、X線霞光時に蓄積電流乃至は放
射光出力の紅時的な減衰(一対応させて、放射光光路途
中のX線成分の減衰を制御することで、一定時間で一定
照射光呈の露光が実現できることが確認された。又、そ
の結果得られたレジス1〜パターンの再現性が向上し、
従来X線マスクのX線吸収に伴う発熱が主因とされる現
象により生じていた転写位置精度の劣化も防止できるこ
とが明らかとなった。更に本発明法は追加入射を行なう
電子蓄積リングに対しても適用可能であり、蓄積効率が
向上するためシンクロ1−ロンの運転に伴う放射線の発
生量を低減し、安全性を向上させる波及効果が得られた
第2図は本発明法の実施装置の他の一例を示している。
この実施装置では、ビームライン(3)が放射光透過窓
(5)側近傍で2つに分離され、その間に伸縮性のある
超高真空用ベローズ(13)が介装されてつながってい
る。又このビー11ライン(3)先端側がパルスモータ
(14)及びボールネジ(15)の働きによって光源た
る電子蓄積リング(1)側及びアライナ(6)側に図示
しないガイドに沿って移動できるようになっている。そ
して該ビームライン(3)先端側に放射光透過窓(5)
が固定され、このビームライン(3)先端側の移動に伴
って放射光透過窓(5)も移動することになる。更にこ
の放射光透過窓(5)はチャンバ(9)開口部周囲に気
密に固着された伸縮性のある他のベローズ(16)の他
端が固着しており、チャンバ(9)内に外部雰囲気の侵
入を防止しつつ、該チャンバ(9)における前記放射光
透過窓(5)の前後の移動を許容できるようになってい
る。
以上の構成によって放射光透過窓(5)はパルスモータ
(14)等により蓄積リング(1)側及びアライナ(6
)側に移動できるようになりつつも、ビームライン(3
)内は超高真空に保たれ、又チャンバ(9)内は一定濃
度のヘリウム雰囲気に制御されている。尚、前記放射光
透過窓(5)の移動によってチャンバ(9)内の圧力が
変動しないように該チャンバ(9)内は圧力制御されて
いる。
以上のような構成にした結果、放射光透過窓(5)の移
動によってチャンバ(9)内界囲気中のシンクロトロン
放射光通過距離が変化することになり、放射光のX線成
分の減衰をコン1ヘロールすることが可能となる。
〔発明の効果〕
以上詳述した本発明によれば、X線鱈光時の蓄積電流乃
至放射光出力の経時的な減衰に対応させて放射光光路途
中のX線成分の減衰を制御することで、定エネルギ密度
露光が達成でき、露光時のスループット向−りが可能と
なる。
又、1つの電子蓄積リングに複数台の露光装置が配備さ
ibた場合、各々の露光装置を別々の露光量で制御する
ことも可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明法の実施実験を行なったX線露光設備の
装置構成の概要を示す説明図、第2図は本発明法の実施
装置の一例を示す説明図、第3図は電子蓄積リングから
発せられるシンクロトロン放射光をリソグラフィに用い
る場合の装置構成を示す説明図である。 図中、(1)は電子蓄積リング、(2)は偏向電磁石、
(3)はビームライン、(4)は斜入射型反射ミラー、
(5)は放射光透過窓、(6)はアライナ、(7)はマ
スク、(8)はウェハ、(9)はチャンバ、(10)は
ガス注入量調整装置、(11)は電流モニタ、(12)
は制御計算機を各示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. シンクロトロン放射光を光源としたX線露光方法におい
    て、該放射光光路の途中をチャンバで囲み、蓄積電流の
    変動乃至はシンクロトロン放射光の出力変動に応じて、
    該チャンバ内の雰囲気の組成や圧力更には放射光の雰囲
    気中通過長さのうち1乃至2以上をコントロールするこ
    とで放射光のX線成分の減衰を制御することを特徴とす
    るX線露光方法。
JP2149990A 1990-06-11 1990-06-11 X線露光方法 Pending JPH0443626A (ja)

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JP2149990A JPH0443626A (ja) 1990-06-11 1990-06-11 X線露光方法

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JP2149990A JPH0443626A (ja) 1990-06-11 1990-06-11 X線露光方法

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0588579A1 (en) * 1992-09-14 1994-03-23 Canon Kabushiki Kaisha Synchrotron X-ray exposure method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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