JPH0513200A

JPH0513200A - Ｓｏｒ光の露光面積拡大法

Info

Publication number: JPH0513200A
Application number: JP18686191A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Bandai; 新一萬代
Original assignee: Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1991-07-01
Filing date: 1991-07-01
Publication date: 1993-01-22

Abstract

(57)【要約】【目的】ＳＯＲ光を光源とする露光において、特別な
機器を新設することなく蓄積リング中の電子ビームを垂
直方向に拡大し、しかも電子ビームの寿命が短くならな
いようにする。【構成】蓄積リング２２の電子ビーム１１のビームサ
イズの縦横比を調整するためスキュー４極電磁石２７の
磁場を、ビームサイズ制御装置３２でパルス的に制御し
て、露光している間だけ電子ビーム１１のビームプロフ
ィルを垂直方向に拡大するように変える。これにより、
露光中は水平方向には幅の広いＳＯＲ光２９が垂直方向
にも拡大され、露光装置２８で必要な露光面積が確保さ
れ、同時に露光中以外は蓄積リング２２の壁との相対距
離を長くして寿命の問題も解消する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ＳＯＲ光（シンクロ
トロン放射光）を用いて超ＬＳＩの製造工程中の露光な
どを行う場合の露光面積拡大法に関し、特別な機器を新
設することなく電子ビームを垂直方向に拡大できるとと
もに、電子ビームの寿命への影響を少なくできるように
したものである。

【０００２】

【従来の技術】ＳＯＲ光は、シンクロトロンにおいて蓄
積リングを周回している電子ビームの偏向位置から放射
されるＸ線等の強力な光線であり、超ＬＳＩ製造工程に
おける露光用光源等への適用が期待されている。ＳＯＲ
光を用いた露光は、一般にシンクロトロンの電子ビーム
偏向位置からその接線方向に分岐された光取り出しライ
ンにＳＯＲ光を導いて、この光取り出しラインの端部に
設けられた窓から出射させて、ＬＳＩ露光用マスクの基
板を通して半導体ウェハに照射することにより行なわれ
る。このＳＯＲ光は水平方向の幅は広いが、垂直方向の
幅は狭いので、ＳＯＲ光を垂直方向に拡大することによ
り、垂直方向の露光面積を確保しなければならない。

【０００３】ＳＯＲ光を垂直方向に拡大する方法の１つ
として、いわゆる電子ビーム振動法がある。これは蓄積
リングに電子ビームを垂直方向に振るための電磁石を配
置し、その励磁量を時間とともにに変化させることによ
り電子ビームに垂直方向の偏向を与えて振り、これによ
りＳＯＲ光を上下方向に拡大するようにしたものであ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の電子ビーム
振動法では、電子ビームを振るための電磁石が必要であ
る。ところが、小型シンクロトロンにおいては、蓄積リ
ングに偏向電磁石、収束電磁石、各種補正用電磁石、各
種計測装置等がすでに配設されているため、電子ビーム
振動用に別途電磁石を増設することはスペース上困難で
あり、設計当初から設置するようにした場合には、シン
クロトロンの大型化を招いてしまう。一方、蓄積リング
内の電子ビームを垂直方向に振ったり、拡大すると、電
子ビームと蓄積リングを構成する真空チャンバーの壁面
との相対距離が近くなって、電子ビームが壁面に当たる
確率が高くなり、寿命が短くなってしまうという問題が
ある。

【０００５】この発明は、前記従来の技術における問題
点を解決して、電子ビーム拡大用に別途電磁石等を増設
することなく電子ビームの拡大を行なえるとともに、電
子ビームの寿命が短くなることを防止できるようにした
ＳＯＲ光の露光面積拡大法を提供しようとするものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明のＳＯＲ光の露
光面積拡大法は、電子ビームが周回している蓄積リング
の偏向位置からその接線方向に光取り出しラインを分岐
させて、ＳＯＲ光をこの光取り出しラインから取り出し
て、露光対象を露光するに際し、前記蓄積リングに配さ
れる電子ビームサイズの縦横比を調整するスキュー４極
電磁石を、前記露光対象の露光を行っている間は電子ビ
ームの垂直方向サイズを大きくさせるように駆動しなが
ら露光することを特徴とするものである。また、この発
明のＳＯＲ光の露光面積拡大法は、電子ビームが周回し
ている蓄積リングの偏向位置からその接線方向に光取り
出しラインを分岐させて、ＳＯＲ光をこの光取り出しラ
インから取り出して、露光対象を露光するに際し、前記
蓄積リングに配される残留気体のイオンを掃引するイオ
ン掃引電極を、前記露光対象の露光を行っている間は電
子ビームの垂直方向サイズを大きくさせるように駆動し
ながら露光することを特徴とするものである。

【０００７】

【作用】このＳＯＲ光の露光面積拡大法によれば、シン
クロトロンには、蓄積リング中での電子ビームのビーム
サイズの縦横比を調整するためスキュー４極電磁石が設
置されており、このスキュー４極電磁石による磁場を利
用して電子ビームの垂直方向の拡大を実現すると同時
に、この電子ビームの拡大を露光している間のみ行っ
て、蓄積リング壁との相対距離が短くなる時間を極力減
らすようにしている。

【０００８】これによれば、スキュー４極電磁石を電子
ビームの拡大に兼用するので、電子ビーム拡大用に別途
電磁石を設ける必要がなくなり、蓄積リングへの配置ス
ペース上の問題が解消され、同時に蓄積リング壁に当た
る確率を小さくすることにより寿命の問題も解消する。

【０００９】また、このＳＯＲ光の露光面積拡大法によ
れば、シンクロトロンには、蓄積リング中での残留気体
が電子ビームと当たりイオンとなって滞留し、電子ビー
ムと引き合って電子ビームが広がることを防止するた
め、このイオンを取り除くイオン掃引電極が設けられて
おり、このイオン掃引電極による電場を利用して電子ビ
ームの垂直方向の拡大を実現すると同時に、この電子ビ
ームの拡大を露光している間のみって蓄積リング壁との
相対距離が短くなる時間を極力減らすようにしている。
これによれば、イオン掃引電極を電子ビームの拡大に兼
用するので、電子ビーム拡大用に別途機器を設ける必要
がなくなり、蓄積リングへの配置スペース上の問題が解
消され、同時に蓄積リング壁に当たる確率を小さくする
ことにより寿命の問題も解消する。

【００１０】

【実施例】以下、この発明の実施例について、図面に基
づき詳細に説明する。図１は、この発明を適用したＳＯ
Ｒ光装置の概要を示したものである。ＳＯＲ光装置１に
おいて、電子発生装置（電子銃等）１０で発生した電子
ビーム１１は直線加速器（ライナック）１２で光速近く
に加速され、ビーム輸送部１４の偏向電磁石１６で偏向
されて、インフレクタ１８を介してシンクロトロンの蓄
積リング２２内に入射される。蓄積リング２２に入射さ
れた電子ビーム１１は高周波加速空洞２１でエネルギを
与えられながら各直線部に配された収束電磁石２３，２
５（２３は垂直用、２５は水平用）で蓄積リング２２内
の中心位置に収束されるとともに、相対向する２か所の
直線部に配されたビームサイズ調整用のスキュー４極電
磁石２７でビームサイズの縦横比が調整され、偏向電磁
石２４で偏向されて蓄積リング２２内を周回し続ける。
そして、偏向電磁石２４で偏向される時に接線方向に放
射されるＳＯＲ光２９は光取り出しライン２６を通して
出射されて、露光装置２８に送られてＬＳＩ回路作成用
の露光用のＸ線光源として利用される。

【００１１】また、蓄積リング２２内には、周回する電
子が残留気体に当たると、残留気体がプラスイオンとな
って浮遊し、この気体のプラスイオンが電子と引き合っ
て電子ビーム１１が広がることを防止するため、蓄積リ
ング２２の直線部内に、図３に示すように、イオン掃引
電極３０が設けられており、イオン掃引電極３０によっ
てマイナスの電場を形成することで残留気体のプラスイ
オンを引寄せて取除くようになっている。

【００１２】このようなＳＯＲ光装置１でのＳＯＲ光２
９の露光面積を拡大する方法として、蓄積リング２２内
の電子ビーム１１のビームサイズの縦横比を調整するス
キュー４極電磁石２７を利用し、その磁場を制御して電
子ビーム１１のビームサイズを縦方向に拡げる。すなわ
ち、通常、蓄積リング２２内を周回している電子ビーム
１１の断面形状は、図２の上部に通常運転状態を示すよ
うに、蓄積リング２２を構成する真空チャンバー３１の
レーストラック型断面に対応して横に広い楕円形状とな
るようにビームサイズ制御装置３２で磁場を制御してい
るが、ＳＯＲ光２９の露出面積を拡大する場合には、図
２の下部に露光面積拡大状態を示すように、この磁場を
電子ビーム１１の断面形状の縦横比が逆になるようにビ
ームサイズ制御装置３２で制御する。これにより、本来
水平方向には幅の広い電子ビーム１１を垂直方向に拡大
して、露光面積を拡大することができる。

【００１３】このように電子ビーム１１のビームプロフ
ィルを垂直方向に拡大すると、蓄積リング２２を構成す
るレーストラック型断面の真空チャンバー３１の上下の
壁面との相対距離が近づくため、電子ビーム１１が散乱
などで壁面に衝突する確率が高くなって寿命が短くなっ
てしまう。一方、超ＬＳＩなどの露光を行う場合には、
図５及び図６に示すように、光取り出しライン２６先端
の露光装置２８において、パターン３３が多数並べて形
成してある露光用マスク３４を用い、ＳＯＲ光２９ある
いは半導体ウエハ３５を移動しながら各パターン３３の
ところにＳＯＲ光２９を導いて露光するようにしてお
り、露光と次の露光との間にステッパなどの装置の移動
時間がある。

【００１４】そこで、この露光面積拡大法では、ＳＯＲ
光２９の露光面積の拡大の必要のない移動時間中は、通
常の電子ビーム１１のビームプロフィルのまま（図２の
上側参照）とし、露光を行っている間のみＳＯＲ光２９
の露光面積の拡大を行う（図２の下側参照）。すなわ
ち、ビームサイズ制御装置３２からのビームプロフィル
の垂直方向の拡大のための制御信号をスキュー４極電磁
石２７にパスル的に送り、スキュー４極電磁石２７によ
る磁場をパルス的に変え、たとえば、図４に示すよう
に、１秒間露光を行い、次の１．５秒間で移動し、再び
１秒間露光を行うことを繰り返す２．５秒のパルス的な
駆動とする。

【００１５】これにより、露光を行っている間だけ電子
ビーム１１のビームプロフィルが垂直方向に拡大され、
それ以外のときには、通常のビームプロフィルのまま横
に広い状態となって真空チャンバー３１の壁面との相対
距離も大きく、電子ビーム１１の散乱などにより真空チ
ャンバー３１の壁面に当たる確率を小さくして寿命への
影響を極力防止する。また、スキュー４極電磁石２７を
電子ビーム１１の垂直方向のビームプロフィイルの拡大
に兼用するので、電子ビーム拡大用に別途電磁石を設け
る必要がなくなり、蓄積リング２２への配置スペース上
の問題が解消される。

【００１６】次に、ＳＯＲ光装置１でのＳＯＲ光２９の
露光面積を拡大する他の方法について説明する。このＳ
ＯＲ光の露光面積拡大法では、蓄積リング２２内の残留
気体がプラスイオンとなって浮遊し、このプラスイオン
が電子と引き合って電子ビーム１１が広がることを防止
するために設けられるイオン掃引電極３０を利用し、そ
の電場をイオン掃引制御装置３６で制御して電子ビーム
１１のビームサイズを縦方向に拡げる。

【００１７】このイオン掃引電極３０は、蓄積リング２
２への電子の入射時など、電子のエネルギが低く、運動
量が小さい場合に、浮遊するイオンに電子が邪魔されや
すいため、プラスイオンを取除く必要から使用される
が、電子が加速されてエネルギが高い状態では、運動量
も大きく浮遊イオンの影響を受け難く、電子ビーム１１
の蓄積状態ではイオン掃引電極３０を使用しない場合が
多く、露光中にイオン掃引以外に利用することに問題が
ない。

【００１８】そこで、電子ビーム１１の蓄積リング２２
への蓄積状態では、使用されないイオン掃引電極３０を
利用して、このイオン掃引電極３０にイオン掃引制御装
置３６により、図３の下側に露光面積拡大状態を示すよ
うに、通常（図３の上側参照）とは逆にプラスの電場を
形成するよう図示しない電源装置に制御信号を送り、た
とえば蓄積リング２２の少なくとも１か所の直線部の上
下に配置されたイオン掃引電極３０に電子ビーム１１を
引寄せるようにしてビームプロフィルを縦方向に拡げ
る。これにより、本来水平方向には幅の広い電子ビーム
１１を垂直方向に拡大することができ、ＳＯＲ光２９の
露光面積の拡大を図ることができる。

【００１９】なお、既に説明したように、電子ビーム１
１のビームプロフィルを垂直方向に拡大すると、蓄積リ
ング２２を構成するレーストラック型断面の真空チャン
バー３１の上下の壁面との相対距離が近づくため、電子
ビーム１１の散乱などにより壁面に当たる確率が上昇し
て寿命が短くなってしまう。一方、超ＬＳＩなどの露光
は、図５及び図６で説明したように、必ずしも連続して
行われず、露光用マスク３４の１つのパターン３３につ
いて１秒程度露光し、１．５秒程度で次のパターン３３
に移動した後、次のパターン３３での露光を行うなど、
露光と次の露光との間にステッパなどの装置の移動時間
がある。

【００２０】そこで、このイオン掃引電極３０を利用し
た露光面積拡大法でも、ＳＯＲ光２９の露光面積の拡大
の必要のない移動時間中は、通常の電子ビーム２９のビ
ームプロフィルのまま（図３の上側参照）とし、露光を
行う間のみＳＯＲ光２９の露光面積の拡大を行う（図３
の下側参照）。すなわち、イオン掃引制御装置３６から
のビームプロフィルの垂直方向の拡大のための制御信号
をパルス的に図示しない電源装置に送り、イオン掃引電
極３０をパルス的に駆動し、たとえば１秒間露光を行
い、次の１．５秒間で移動し、再び１秒間露光を行うこ
とを繰り返す２．５秒のパルス的な駆動とする。

【００２１】これにより、露光を行っている間だけ電子
ビーム１１のビームプロフィルが垂直方向に拡大され、
それ以外のときには、通常のビームプロフィルのままと
なって真空チャンバー３１の壁面との相対距離も大き
く、電子ビーム１１の散乱などにより真空チャンバー３
１の壁面に当たる確率を小さくして電子ビーム１１の寿
命への影響を極力防止できる。また、イオン掃引電極３
０を電子ビーム１１の垂直方向のビームプロフィイルの
拡大に兼用するので、電子ビーム拡大用に別途電磁石等
の機器を設ける必要がなくなり、蓄積リング２２への配
置スペース上の問題が解消される。

【００２２】このように垂直方向に拡大した電子ビーム
１１を用いることで、図５に示すように、露光装置２８
内の露光用マスク３４の１つのパターン３３を１度の照
射で完全に半導体ウエハ３５に露光することができ、効
率良く露光を行うことができる。

【００２３】

【発明の効果】以上、実施例とともに具体的に説明した
ように、この発明のＳＯＲ光の露光面積拡大法によれ
ば、電子ビームのビームサイズの縦横比を調整するスキ
ュー４極電磁石による磁場を利用して電子ビームの垂直
方向の拡大を実現すると同時に、この電子ビームの拡大
を露光している間だけ行うようにしたので、電子ビーム
拡大用に別途電磁石を設ける必要がなくなり、蓄積リン
グへの配置スペース上の問題が解消され、同時に蓄積リ
ング壁との相対距離が短くなる時間を極力減らすことに
より寿命の問題も解消する。

【００２４】また、この発明のＳＯＲ光の露光面積拡大
法によれば、蓄積リング中に残留する気体イオンを取り
除くイオン掃引電極による電場を利用して電子ビームの
垂直方向の拡大を実現すると同時に、この電子ビームの
拡大を露光中している間だけ行うようにしたので、電子
ビーム拡大用に別途機器を設ける必要がなくなり、蓄積
リングへの配置スペース上の問題が解消され、同時に蓄
積リング壁との相対距離が短くなる時間を極力減らすこ
とにより寿命の問題も解消する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のＳＯＲ光の露光面積拡大法の一実施
例が適用されるＳＯＲ光装置の概要を示す平面図であ
る。

【図２】この発明のＳＯＲ光の露光面積拡大法の一実施
例にかかるスキュー４極電磁石を用いる場合の説明図で
ある。

【図３】この発明のＳＯＲ光の露光面積拡大法の他の一
実施例にかかるイオン掃引電極を用いる場合の説明図で
ある。

【図４】この発明のＳＯＲ光の露光面積拡大法の一実施
例にかかる露光と露光面積拡大との関係（パルス的な駆
動）の説明図である。

【図５】この発明のＳＯＲ光の露光面積拡大法の一実施
例にかかる露光状態の断面図である。

【図６】この発明のＳＯＲ光の露光面積拡大法の一実施
例にかかる露光対象の正面図である。

【符号の説明】

１１電子ビーム２２蓄積リング２４偏向電磁石２６光取り出しライン２７スキュー４極電磁石２８露光装置２９ＳＯＲ光３０イオン掃引電極３１真空チャンバー３２ビームサイズ制御装置３３パターン３４，３５露光用マスクおよび半導体ウエハ（露光対
象）３６イオン掃引制御装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子ビームが周回している蓄積リングの
偏向位置からその接線方向に光取り出しラインを分岐さ
せて、ＳＯＲ光をこの光取り出しラインから取り出し
て、露光対象を露光するに際し、前記蓄積リングに配さ
れる電子ビームサイズの縦横比を調整するスキュー４極
電磁石を、前記露光対象の露光を行っている間は電子ビ
ームの垂直方向サイズを大きくさせるように駆動しなが
ら露光することを特徴とするＳＯＲ光の露光面積拡大
法。
【請求項２】電子ビームが周回している蓄積リングの
偏向位置からその接線方向に光取り出しラインを分岐さ
せて、ＳＯＲ光をこの光取り出しラインから取り出し
て、露光対象を露光するに際し、前記蓄積リングに配さ
れる残留気体のイオンを掃引するイオン掃引電極を、前
記露光対象の露光を行っている間は電子ビームの垂直方
向サイズを大きくさせるように駆動しながら露光するこ
とを特徴とするＳＯＲ光の露光面積拡大法。