JPH05152192A - 露光装置 - Google Patents

露光装置

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JPH05152192A
JPH05152192A JP3312036A JP31203691A JPH05152192A JP H05152192 A JPH05152192 A JP H05152192A JP 3312036 A JP3312036 A JP 3312036A JP 31203691 A JP31203691 A JP 31203691A JP H05152192 A JPH05152192 A JP H05152192A
Authority
JP
Japan
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wavelength
sample
wavelength component
exposure
spectrum
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Withdrawn
Application number
JP3312036A
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English (en)
Inventor
Yoshitaka Kitamura
芳隆 北村
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP3312036A priority Critical patent/JPH05152192A/ja
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  • Particle Accelerators (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】SOR光のスペクトル成分を適正化することに
より、オージェ電子を抑制して露光精度を向上すること
にある。 【構成】シンクロトロン放射光を利用して試料を露光す
る露光装置において、前記試料を構成する物質に固有の
吸収端の波長を境界に、前記シンクロトロン放射光スペ
クトルの波長成分を前記吸収端よりも短波長側の短波長
成分と長波長側の長波長成分とに分離するとともに、該
スペクトル中に占める短波長成分の割合を長波長成分よ
りも少なくすることを特徴とする露光装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、シンクロトロン放射光
をエックス線源として利用する、例えば微細半導体素子
の露光装置に関する。高エネルギーの粒子(例えば電
子)が磁場の中を円形軌道に沿って運動するとき、軌道
の曲率中心に向かう力を受けて発生する電磁波をシンク
ロトロン放射光(SynchrotronOrbital Radiation:以
下、SOR光)という。
【0002】SOR光は、真空紫外線からX線にわたる
波長領域の強力な光源であり、この領域の既存光源とし
てよく知られている特性X線や気体発光線に比べ、波長
領域が広い、高輝度の連続スペクトルを持つ、指向性が
よい、偏向性がある、1nsec以下のパルス特性を持つな
ど様々な長所を持ち、半導体露光装置用の光源として有
望視されている。
【0003】
【従来の技術】図5はシンクロトロン放射光を発生する
蓄積リングと露光装置の接続概念図である。外部の加速
器1からパルス的に打ち込まれた電子は、高真空パイプ
2を周回し、要所に設けられた偏向電磁石3によって軌
道が曲げられ、SOR光としてリング外に取り出され
る。SOR光はビームダクト4を経由して露光装置5に
取り込まれ、露光装置5において例えばシリコン基板等
の試料の露光に供される。なお、6はSOR放射によっ
て失われたエネルギーを補うための高周波加速部であ
る。
【0004】図6は電子の曲率(R)を13.9mとし
たときの、加速電圧ごとのSOR光スペクトル分布を示
す図である。横軸は波長(単位はオングストローム)、
縦軸は光エネルギー(単位はphotons/sec/オングスト
ローム/electron)である。この図からも理解されるよ
うに、SOR光のエネルギーは加速電圧に依存し、例え
ば、2GeV(ギガエレクトロンボルト)の加速電圧よ
りも2.5GeV(あるいは3.0GeV)の方が、大き
な露光エネルギーを取り出すことができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の露光装置にあっては、加速電圧を上げることによ
って、大きな露光エネルギーを取り出すことができる反
面、加速電圧に対応してスペクトル分布が短波長側へと
広がるために、試料内部の「オージェ効果」が活性化さ
れ、試料内部からの放出電子(オージェ電子)の影響に
よって、露光精度が悪化するといった問題点があった。
【0006】ここで、原子核の電子捕捉、あるいは内部
転換または外からのエックス線や粒子線の照射などによ
って内殻(例えばK殻)に空孔ができると、その原子は
不安定な状態になり外殻の電子がK殻に落ち、同時に余
分なエネルギーを外殻の他の電子に与えそれを放出して
安定化する。このような過程をオージェ効果(Augereff
ect)といい、その放出電子をオージェ電子(Auger ele
ctron)という。
【0007】図7は露光処理の一例である。支持枠7に
固定されたマスク(メンブレンともいう)8には、エッ
クス線吸収体(例えば重金属)によるパターン(以下、
マスクパターン)9が形成されている。マスク8を介し
て、試料10にエックス線(SOR光)を照射すると、
試料10のレジスト11に上記パターン9の形状が転写
される。
【0008】しかし、試料10の内部からオージェ電子
が放出されると、このオージェ電子によってレジスト1
1に形成されたパターン(以下、レジストパターン)が
オーバー露光されるので、例えば、図7(b)に示すポ
ジレジストの場合には、レジストパターンの根元部分が
狭くなったり、あるいは、図7(c)に示すネガレジス
トの場合には、根元部分が拡大されたりするという不具
合がある。ちなみに、図7(d)はオージェ電子の影響
がない場合のレジストパターンであり、マスクパターン
9に一致した正確な矩形断面が得られている。
【0009】そこで、本発明の目的は、SOR光のスペ
クトル成分を適正化することにより、オージェ電子を抑
制して露光精度を向上することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、シンクロトロン放射光を利用して試料を
露光する露光装置において、前記試料を構成する物質に
固有の吸収端の波長を境界に、前記シンクロトロン放射
光スペクトルの波長成分を前記吸収端よりも短波長側の
短波長成分と長波長側の長波長成分とに分離するととも
に、該スペクトル中に占める短波長成分の割合を長波長
成分よりも少なくすることを特徴とする。
【0011】
【作用】本発明では、オージェ効果に強く関与する特定
の波長成分が抑えられる。したがって、オージェ電子の
放出が回避され、露光精度が向上される。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1〜図4は本発明に係る露光装置の一実施例を
示す図である。図1において、20はリング状の高真空
パイプの一部である。パイプ20内を周回する加速電子
21は、偏向電磁石22によってその軌道が曲げられ、
加速電子の一部が円形軌道の接線方向に沿ってシンクロ
トロン放射される。シンクロトロン放射光(SOR光)
23はスリット24によって整形された後、所定材料
(例えばpt:プラチナ)のミラー25を通して位置合
わせ装置26に導かれ、位置合わせ装置26のエックス
線取り出し窓27を通過したSOR光が、例えばマスク
パターンを試料に転写するためのエックス線源として利
用される。
【0013】ここで、上記ミラー25には駆動機構28
が連結されている。駆動機構28は角度設定部29から
のミラー角度指令値に従ってミラー25のミラー角度を
調節するもので、角度設定部28は、シンクロトロン放
射光による露光作業の諸条件を考慮した最適なミラー角
度を設定し、露光作業に先立ってその指令値を出力す
る。露光作業の諸条件としては、例えば(1)試料を構
成する主要な物質名(2)ミラー25に使用する材料名
(3)蓄積リングの動作諸元(リングの直径や加速電圧
の大きさなど)が該当する。なお、これ以外の条件を加
味してもよいことは勿論である。
【0014】図2は、試料露光に供されるSOR光のス
ペクトル成分図である。横軸は波長(単位はオングスト
ローム)、縦軸は光エネルギー(単位はW/mA/mrad2
オングストローム)である。図によれば、所定の波長λ
aを境にして短波長側のピーク(スペクトルの短波長成
分に相当)PSと長波長側のピーク(スペクトルの長波
長成分に相当)PLの2つのピークが認められる。ピー
クPLは波長λaで急激に落ち込んでおり、波長λaは
試料を構成する主要な物質の吸収端(absorptionedge)
の波長に相当する。例えばSi(シリコン)の吸収端
は、正確に6.745オングストロームである。
【0015】エックス線の連続吸収スペクトルでは、あ
る波長位置で不連続的に強い吸収が始まり、短波長側に
広がっている。この強く吸収の始まる波長位置を「吸収
端」という。吸収端は、原子・分子においては内殻電子
を励起してイオン化するのに必要な最少エネルギーの波
長位置に対応し、固体においては内殻電子をフェルミ・
エネルギーより上のエネルギーをもつ空いた電子帯(バ
ンド)に励起するのに必要な最少エネルギーの波長位置
に対応する。K吸収端やL吸収端などの波長は原子に固
有のもので、吸収端の波長の位置測定は物質の同定に利
用される。吸収端よりも短波長側のエックス線(SOR
光)によって前述のオージェ効果が活性化され、試料内
部からオージェ電子が励起される。
【0016】図2の2つのピークPS、PLはミラー25
の角度に応じて変化し、また、ミラー25の材料を変更
することによっても変化し、あるいは、蓄積リングの加
速電圧や偏向磁石22の磁力を変更することによっても
変化する。例えば、ミラー25の材料をプラチナ(p
t)とし、その角度を22mrad、26mrad、30mrad、
34mradに変更すると、それぞれの角度ごとのピークP
S、PLは、図3のように変化する。ミラー角度が大きく
なるに従って2つのピークPS、PLが共に減少し、その
減少程度は短波長側のピークPSの方が大きい。ミラー
角度を最大(34mrad)にしたときが、短波長側のピー
クPSを最少にでき、オージェ電子を回避する面で好ま
しい。しかし、露光に必要なエネルギーを得るために
は、あまり大きな角度は適当ではなく、望ましくは全体
の光パワーに占める長波長側のピークPLの割合を16
パーセント若しくはそれを越える程度にするのがよい。
【0017】図4はミラー角度を18mrad、20mrad、
22mrad、24mrad、……とした場合の、角度毎の全体
の光パワーに占める長波長側のピークPLの割合を示す
図である。図において、MIRROR ANGLEはミ
ラー角度、PINT1はシリコンの吸収端波長(約6.
8オングストローム)よりも短波長側のピークパワー
(すなわちPSのパワー)、PINT2は同じくシリコ
ンの吸収端波長よりも長波長側のピークパワー(すなわ
ちPLのパワー)、RATIOは、全体の光パワー(T
OTAL POWER)に占める長波長側のピークPL
の比率である。ミラー角度が20mrad程度では、比率が
0.13(13パーセント)となり、短波長側のピーク
パワーが残りの87パーセントを占めるから、オージェ
電子の抑制効果の面でやや不十分であるが、22mrad程
度にすると、比率が0.24(24パーセント)とな
り、実用的にほぼ十分なオージェ電子の抑制効果が得ら
れるとともに、十分な露光パワーも確保できる。
【0018】以上述べたように、本実施例では、シンク
ロトロン放射光のスペクトルを、試料の主要物質の「吸
収端」の波長を境に最適化したので、オージェ効果に強
く関与する短波長側のパワーを抑制してオージェ電子の
発生を回避でき、露光精度の向上を図ることができる。
なお、試料を構成する主要物質としては、上記例示のシ
リコンの他に例えばアルミやタングステンシリサイドな
どがあり、また、ミラーの材質も上記例示のプラチナの
他にベリリウム(Be)やSi2酸化膜などがある。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、SOR光のスペクトル
成分を適正化でき、オージェ電子を抑制して露光精度を
向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施例の要部構成図である。
【図2】一実施例のスペクトル波形図である。
【図3】一実施例のミラー角度ごとのスペクトル波形図
である。
【図4】一実施例のミラー角度ごとの長波長側のパワー
比を示す図である。
【図5】従来例の蓄積リングと露光装置の接続概念図で
ある。
【図6】従来例のSOR光スペクトル波形図である。
【図7】従来例の露光処理概念図である。
【符号の説明】
10:試料 23:シンクロトロン放射光 λa:吸収端の波長 PS:短波長側のピーク(スペクトルの短波長成分) PL:長波長側のピーク(スペクトルの長波長成分)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H05H 13/04 U 9014−2G

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】シンクロトロン放射光を利用して試料を露
    光する露光装置において、 前記試料を構成する物質に固有の吸収端の波長を境界
    に、 前記シンクロトロン放射光スペクトルの波長成分を前記
    吸収端よりも短波長側の短波長成分と長波長側の長波長
    成分とに分離するとともに、 該スペクトル中に占める短波長成分の割合を長波長成分
    よりも少なくすることを特徴とする露光装置。
JP3312036A 1991-11-27 1991-11-27 露光装置 Withdrawn JPH05152192A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3312036A JPH05152192A (ja) 1991-11-27 1991-11-27 露光装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3312036A JPH05152192A (ja) 1991-11-27 1991-11-27 露光装置

Publications (1)

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JPH05152192A true JPH05152192A (ja) 1993-06-18

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ID=18024453

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3312036A Withdrawn JPH05152192A (ja) 1991-11-27 1991-11-27 露光装置

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Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

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Effective date: 19990204