JPH0521320A

JPH0521320A - Ｘ線露光装置

Info

Publication number: JPH0521320A
Application number: JP3175584A
Authority: JP
Inventors: Osamu Kuwabara; 理桑原; Yoriyuki Ishibashi; 頼幸石橋
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-07-16
Filing date: 1991-07-16
Publication date: 1993-01-29

Abstract

(57)【要約】【目的】感光基板上の露光領域に必要な量のＸ線をほぼ
均一に照射できるシンクロトロン放射光を用いたＸ線露
光装置を提供する。【構成】ビームライン２２から出た揺動Ｘ線ビーム３４
は、照射領域設定装置１９、マスク２０を介して可動形
の基板ステージ２４に保持された感光基板２１の露光領
域に照射される。照射領域設定装置１９には第２のＸ線
センサ３１が設けてあり、基板ステージ２４には第１の
Ｘ線センサ３３が設けてある。実露光を行う前に両セン
サの出力を比較測定し、実露光時には第２のＸ線センサ
３１の出力に基いて露光領域のＸ線量を測定する。ま
た、第１のＸ線センサ３３と照射領域設定装置１９とは
露光領域内のＸ線強度分布を正確に測定するのに寄与す
る。

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
から取出されたＸ線を用いて露光を行うＸ線露光装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】クォータ・ミクロンの微細パターンを転
写する露光技術として、シンクロトロン放射光に含まれ
ている軟Ｘ線を用いる方式が考えられている。

【０００３】この方式を採用した、いわゆるＸ線露光装
置は、通常、図１８に示すように構成されている。すな
わち、図中１はストレッジリングを示している。このス
トレッジリング１は、１０^-9Torr程度に排気された超高
真空のドーナツ状容器を備えており、この容器内で高エ
ネルギの電子ビームを一定の周回軌道で走行させる。こ
のように電子を走行させると、電子の軌道が磁場などで
曲げられるとき、その接線方向に放射光が放射される。
この放射光は、赤外から軟Ｘ線までの連続したスペクト
ルを持っており、一般にシンクロトロン放射光と呼ばれ
ている。このＸ線露光装置では、ストレッジリング１に
接続された図示しないビームラインを介してシンクロト
ロン放射光２を取出す。そして、取出されたシンクロト
ロン放射光２を照射領域拡大用の反射ミラー３を介して
マスク４に照射し、このマスク４上のパターンをレジス
トの塗布されたウェハ等の感光基板５上に、たとえば
１：１の大きさに転写するようにしている。なお、図中
６は、高真空領域と大気領域とを分離するための窓材を
示している。

【０００４】シンクロトロン放射光２は平行光線であ
り、その発散角は１mrad程度である。このため、光源か
ら１０ｍ離れた所でも軌道面方向（水平方向）の幅は１
０mm程度である。すなわち、シンクロトロン放射光２
は、等価的には線状光源からの光と考えられる。したが
って、たとえばウェハ上の２５mm四方の範囲に均一に転
写するには、照射中にウェハを垂直方向へ上下動させる
等して、垂直方向の照射範囲を拡大する必要がある。そ
こで一般には、反射ミラー３を設け、これを揺動させる
ことによって垂直方向の照射範囲を拡大させるようにし
ている。また、シンクロトロン放射光２は、図１９中に
ｆ₁で示すように、幅広い波長を含んでいる。しかし、
レジストでの光電子の最大飛程とマスク４でのフリネル
回折効果を考慮すると、露光に利用できるのは７〜１２
オングストロームのＸ線である。この適正波長域に設定
するには適当なフィルタを設ける必要がある。そこで一
般には、反射ミラー３をたとえばＰｔコーティングなど
で形成することによって、図１９中にｆ₂で示すように
短波長側のフィルタを兼用させ、また窓材６をＢｅなど
で形成することによって、図１９中にｆ₃で示すように
長波長側のフィルタを兼用させて適正波長域（ハッチン
グ領域）のＸ線だけを取出すようにしている。また、こ
の種の露光装置では、マスク４上の微細パターンをウェ
ハ上に正確に転写するために、ウェハ上に照射されるＸ
線量をウェハに塗布された感光材の感度に応じて精密に
制御する必要がある。そのためには、マスク４を通して
ウェハ上に照射されるＸ線量の積分値が一定となるよう
に照射時間の管理等を精密に行う必要がある。しかし、
実露光時にはウェハ上に照射されるＸ線量を直接検出す
ることができないので、何等かの間接的手段で検出する
必要がある。シンクロトロン放射光２の強度は、ストレ
ッジリング１内のビームエネルギおよび周回軌道の曲率
半径と電子の数によって決定される。そして、ストレッ
ジリング１内の電子ビームの寿命は、残留ガスの存在、
すなわちストレッジリング１内の真空度に依存する。こ
のため、ストレッジリング１から放射されるシンクロト
ロン放射２の強度は、図２０に示すように時間と共に低
下する。この低下が大きくなると、シンクロトロン、ラ
イナックあるいはマイクロトロンのような入射加速器を
使ってストレッジリング１へ電子を再入射する必要があ
る。このように、シンクロトロン放射光２の強度は常に
変動している。そこで一般的には、特願昭６４−３５３
００号に示されているように、ストレッジリング１内の
電子ビーム電流の大きさとシンクロトロン放射光の強度
とが比例関係にあることを利用し、電子ビーム電流の積
分値が一定となるように照射時間を制御するようにして
いる。

【０００５】しかしながら、上記の方式を採用したＸ線
露光装置にあっては、次のような問題があった。すなわ
ち、ストレッジリング１内の電子ビーム電流の積分値が
一定となるように照射時間を管理する方式では、ストレ
ッジリング１からウェハ面上に至るまでの経路に存在し
ている幾つかの要素に経年変化に伴う特性変化が生じた
ときには速やかに対応できない。また、照射領域を拡大
するための反射ミラー３は、図２１に示すように、入射
角θによって反射率に差が生じる。このため、図２２に
示すように、反射ミラー３によって拡大された照射領域
の始端と終端とでは照射Ｘ線量に差が生じる。このよう
な差は好ましいことではない。しかし、従来の装置では
上述した差を解消させることが困難であった。また、ス
トレッジリング１から放射されるシンクロトロン放射光
２の水平方向の強度分布は必ずしも一様ではなく、たと
えば図２３に示すような不均一な強度分布を持っている
場合がある。このような強度分布を持っていると、ウェ
ハ面上への照射Ｘ線量の分布が不均一となり、しかも上
記不均一の程度が反射ミラー３の反射率の違いによって
一層強調されることになる。したがって、このような不
均一を解消することが望まれるが、従来の装置では上述
した不均一を解消することが困難であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、シンクロ
トロン放射光を用いた従来のＸ線露光装置では、感光基
板上に一定量のＸ線を照射することが原理的に困難であ
るばかりか、感光基板上の露光領域に均一にＸ線を照射
することが困難であった。そこで本発明は、上述した不
具合を解消できるＸ線露光装置を提供することを目的と
している。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の一実施例によれば、ストレッジリングと、
このストレッジリングからシンクロトロン放射光を取出
す手段と、この手段によって取出されたシンクロトロン
放射光中のＸ線成分を取出す手段と、この手段によって
取出されたＸ線の照射対象となる感光基板を支持する可
動形の基板ステージと、この基板ステージの前面に配置
されて露光用のマスクを保持するマスクステージと、前
記ストレッジリングから前記マスクステージまでの経路
に揺動自在または移動自在に配置されて前記Ｘ線の照射
領域を拡大する反射ミラーとを備えたＸ線露光装置にお
いて、前記基板ステージに設けられた第１のＸ線センサ
と、前記ストレッジリングから前記マスクステージまで
の間に前記Ｘ線の一部を検出可能に設けられ、実露光時
に前記第１のＸ線センサの出力模擬に供される第２のＸ
線センサとを備えている。

【０００８】

【作用】実露光を行う前に、第１のＸ線センサがＸ線の
照射を受ける位置まで基板ステージを移動させる。この
状態で実際にＸ線の照射を行ない、このときの第１のＸ
線センサの出力と第２のＸ線センサの出力とを比較す
る。第２のＸ線センサは、ストレッジリングから放射さ
れたＸ線の一部を検出している。したがって、第１のＸ
線センサの出力と第２のＸ線センサの出力とは完全に比
例関係にある。このため、実露光時には第２のＸ線セン
サの出力で、実露光領域の照射Ｘ線量を知ることがで
き、結局、感光基板上に所望とする一定量のＸ線を照射
することが可能となる。この場合、ストレッジリングか
らマスクステージまでの経路に存在する各種要素が経年
変化等によってその特性が変化した場合であっても、こ
の特性変化に速やかに対応でき、照射Ｘ線量の精密な制
御が可能となる。

【０００９】なお、基板ステージに第１のＸ線センサを
設けているので、実露光領域におけるＸ線強度分布を求
めることができる。したがって、上記強度分布を均一に
すべく照射条件を設定することも可能となる。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照しながら実施例を説明す
る。図１には本発明の一実施例に係るＸ線露光装置が概
念的に示されている。

【００１１】図中１０は、高エネルギの電子ビームを一
定の周回軌道で走行させるストレッジリングを示してい
る。このストレッジリング１０には図示しないビームラ
インが接続されており、このビームラインを介してシン
クロトロン放射光１１が取り出される。そして、取出さ
れたシンクロトロン放射光１１は、第１の強度分布補正
装置１２、第２の強度分布補正装置１３の補正路１４、
シャッタ装置１５を介して図中実線矢印１６で示すよう
に一定周期、一定振幅で揺動駆動される照射領域拡大用
の反射ミラー１７に導かれる。反射ミラー１７で反射さ
れたシンクロトロン放射光１１は、ビームラインの終
端、つまり超高真空雰囲気と大気雰囲気とを仕切る窓材
１８を透過した後、照射領域を最終的に決定する照射領
域設定装置１９の窓を通り、マスク２０に照射される。
そして、マスク２０上のパターンがレジストの塗布され
たウェハ等の感光基板２１上に転写される。

【００１２】この装置においても、反射ミラー１７が短
波長側のフィルタを兼用すべく、たとえば白金コーティ
ングで形成されている。同様に、窓材１８が長波長側の
フィルタを兼用すべくＢｅで形成されている。これらの
フイルタ作用で、感光基板２１には適正波長域である７
〜１２オングストロームのＸ線が照射される。

【００１３】第１の強度分布補正装置１２および第２の
強度分布補正装置１３は、予め求められたデータに基い
て強度分布を補正するもので、これらの構成および補正
手法については後述する。

【００１４】マスク２０はマスクステージに保持されて
おり、感光基板２１は可動形の基板ステージに支持され
ている。これら大気中に配置されたマスクステージ、基
板ステージおよび照射領域設定装置１９は、図２に示す
ように構成されている。

【００１５】同図において、２２はビームラインを示
し、このビームライン２２の終端には前述したＢｅ製の
窓材１８が装着されている。そして、ビームライン２２
の軸心線延長線上に照射領域設定装置１９、マスクステ
ージ２３および基板ステージ２４が窓材１８側から上記
順に配置されている。なお、照射領域設定装置１９は、
可能な限りマスクステージ２３に近く配置されている。

【００１６】図に示す直角座標を基準にすると、照射領
域設定装置１９は、ｘｙ平面上にｘ方向に移動自在に配
置された２枚の光遮蔽板２５ａ，２５ｂと、これらに重
なるようにｘｙ平面上にｙ方向に移動自在に配置された
２枚の光遮蔽板２６ａ，２６ｂと備えている。光遮蔽板
２５ａ，２５ｂは、それぞれ独立にアクチュエータ２７
ａ，２７ｂに連結されており、これらアクチュエータ２
７ａ，２７ｂによってｘ方向の位置が自在に設定され
る。同様に、光遮蔽板２６ａ，２６ｂも、それぞれ独立
にアクチュエータ２８ａ，２８ｂに連結されており、こ
れらアクチュエータ２８ａ，２８ｂによってｙ方向の位
置が自在に設定される。なお、各光遮蔽板２５ａ，２５
ｂ，２６ａ，２６ｂは、予め求められている基準位置に
基いて位置決めされる。これによって最終的な照射領
域、つまり露光領域を決定する窓２９の大きさと、その
ｘｙ軸上の位置が決定される。

【００１７】この実施例では、図３に示すように、光遮
蔽板２５ａ，２６ａの窓材１８側に位置する表面で、窓
２９の縁に沿った部分にアモルファス・シリコン半導体
やアバランシェ・フォトダイオード（ＡＰＤ）などで幅
が数１００μｍに形成されたＸ線センサ３１，３２（第
２のＸ線センサ）が取付けられている。

【００１８】マスク２０を保持するマスクステージ２３
および表面に感光材の塗布された感光基板２１を支持す
る基板ステージ２４は、通常、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸
（傾きを含むｚ₁，ｚ₂，ｚ₃）方向の計６軸の図示し
ない精密移動機構を備えている。そして、光学的に位置
合せを行なうアライメント法でマスク２０と感光基板２
１との相対位置およびギャップの設定が行われる。この
実施例では、基板ステージ２４の縁部でマスクステージ
２３側に位置する表面に、アモルファス・シリコン半導
体やアバランシェ・フォトダイオード（ＡＰＤ）などで
直径が数１００μｍに形成されたＸ線センサ３３（第１
のＸ線センサ）が取付けられている。

【００１９】ここで、照射領域を決定する窓２９の大き
さおよびそのｘｙ軸上の位置を自在に設定できる照射領
域設定装置１９を設けていること、窓２９の縁に沿った
部分にＸ線センサ３１，３２を設けていること、可動形
の基板ステージ２４にＸ線センサ３３を設けていること
の意味を説明する。

【００２０】ストレッジリング１０から放射されたシン
クロトロン放射光１１は、反射ミラー１７の揺動動作に
よって照射領域が拡大される。今、図３にハッチングで
示す部分が実際に取出された揺動Ｘ線ビーム３４の断面
形状であるとし、２点鎖線３５で囲まれた範囲が拡大さ
れた照射領域であるとし、窓２９で規定された領域が実
際の転写に供される露光領域３６であるとする。基板ス
テージ２４を移動させてＸ線センサ３３を露光領域３６
内に位置させる。この状態で照射領域３５にＸ線を実際
に照射すると、Ｘ線センサ３１（３２）とＸ線センサ３
３とが同時に揺動Ｘ線ビーム３４を検出することにな
る。したがって、Ｘ線センサ３３の出力によって基板ス
テージ２４上における実際の露光領域３６のＸ線強度を
知ることができ、またＸ線センサ３１の出力とＸ線セン
サ３３の出力との比に基いてＸ線センサ３１の出力から
も基板ステージ２４上における実際の露光領域３６のＸ
線強度を知ることができる。実露光のときには露光領域
３６に感光基板２１を位置させる必要があるので、Ｘ線
センサ３３で照射Ｘ線の強度を検出することはできない
が、この強度をＸ線センサ３１（３２）を使って正確に
検出できることになる。このように、実露光時に感光基
板２１上における実際の露光領域３６のＸ線強度を知る
ためにＸ線センサ３１（３２）を設けているのである。

【００２１】一方、照射領域設定装置１９は、露光領域
３６を決定する窓２９の大きさと、そのｘｙ軸上の位置
とを自在に設定できる。したがって、図４に示すよう
に、窓２９の大きさを十分小さくし、この状態でＸ線を
照射するとともに、窓２９の位置を露光領域３６内でｘ
ｙ方向に移動させ、さらに基板ステージ２４を制御して
窓２９の後方にＸ線センサ３３を位置させて各位置での
Ｘ線強度を測定すれば露光領域３６内でのＸ線強度の分
布を調べることが可能となる。このように露光領域３６
の設定および露光領域３６内のＸ線強度分布測定を実現
するために照射領域設定装置１９が設けられている。そ
して、得られた露光領域３６内のＸ線強度分布データ
は、次に述べる第１の強度分布補正装置１３および第２
の強度分布補正装置１４での補正量を決定する資料に使
われる。

【００２２】第１の強度分布補正装置１２は、ストレッ
ジリング１０から放射されたシンクロトロン放射光１１
が有している水平方向、つまりストレッジリング１０の
軌道面に沿った方向の強度分布を補正するためのもの
で、たとえば図５に示すように構成されている。この図
には、水平方向の中心部のＸ線強度が両端部のそれより
高い強度分布特性を有したＸ線ビームをほぼ平坦な強度
分布に修正する場合の例が示されている。このような強
度分布特性を持つ揺動Ｘ線ビーム３４を、図６の（ａ）
に示すように、前述した反射ミラー１７で領域拡大して
照射領域３５に照射したとき、窓２９によって規定され
た露光領域３６内の各位置でのＸ線強度分布は図６
（ｂ）に示すようになる。揺動Ｘビーム２４の水平方向
の強度分布は、前述の如く両端部に較べて中心部が高い
ので、露光領域３６においてもその傾向が現れ、中心部
Ｖ₂が高く、両端部Ｖ₁，Ｖ₃が低くなる。なお、垂直
方向の強度分布は、反射ミラー１７への入射角の影響が
現れ、入射角の最も小さいＣ線上が高く、入射角の最も
大きいＡ線上が低い。

【００２３】このような強度分布特性は好ましいことで
はない。そこで、第１の強度分布補正装置１２は、水平
方向の強度分布を平坦化する役目を負っている。すなわ
ち、図５に示すように、ストレッジリング１０から放射
されたシンクロトロン放射光１１の断面形状を整形する
ビーム整形機構３７を設けている。このビーム整形機構
３７は、ストレッジリング１０から放射されたシンクロ
トロン放射光１１の本来の断面形状に類似した長方形状
の整形窓３８を有している。そして、整形窓３８を形成
している図中上枠３９は、図６に示す特性を考慮して、
整形窓３８の中心部を通過する光を制限するために下方
に向けて山形状に突出する突部３９ａを有している。

【００２４】このような整形窓３８を備えているので、
整形窓３８の両端部を通過する光は制限を受けないが、
中心部を通過する光は突部３９ａによって絞られる。す
なわち、中心部の光量が低下する。したがって、ビーム
整形機構３７を通過した光を照射すると、露光領域３６
内の各部Ｘ線強度は、図６（ｂ）に対応させて示す図７
のようになる。この図から判るように、第１の強度分布
補正装置１２の存在によって水平方向にはほぼ平坦な強
度分布特性に改善される。

【００２５】しかし、図７から明らかなように、上記補
正だけでは露光領域３６内のＡ線上、Ｂ線上およびＣ線
上のＸ線強度に差が存在し、良好な転写は望めない。上
記差は反射ミラー１７への入射角の違いによる反射率の
違いによって起こるものである。第２の強度分布補正装
置１３は、上記差を零にする役目を負っている。

【００２６】上述の如く、第１の強度分布補正装置１２
からは図８中に４０で示す断面形状に整形された整形放
射光ビームが出射される。第２の強度分布補正装置１３
は、第１の強度分布補正装置１２から出射された整形放
射光ビーム４０を補正路１４に導く。この補正路１４に
は、整形放射光ビーム４０の断面を形成している辺で水
平方向に直線状に延びる辺４１に近接させて整形放射光
ビーム４０の断面形状をさらに修正するための光遮蔽板
４２が図中実線矢印４３で示す方向へ移動自在に設けら
れている。この光遮蔽板４２は、反射ミラー１７の揺動
動作に同期して駆動装置４５によって駆動される偏芯カ
ム等によって実線矢印４３で示す方向に往復駆動され
る。

【００２７】図６（ａ）に示される露光領域３６を基準
にして説明すると、光遮蔽板４２は、次のように駆動さ
れる。すなわち、反射ミラー１７への入射角が最も大き
くなるＡ線位置では図８に示すように整形放射光ビーム
４０を遮らず、また反射ミラー１７への入射角が最も小
さくなるＣ線位置では図９（ａ）に示すように整形放射
光ビーム４０の遮り幅を大きくし、さらに反射ミラー１
７への入射角が中間であるＢ線位置では図９（ｂ）に示
すように、図９（ａ）に示される遮り幅の約半分だけ整
形放射光ビーム４０を遮るように駆動される。したがっ
て、反射ミラー１７の揺動動作に同期して動作する光遮
蔽板４２の光遮り作用によって、反射ミラー１７への入
射角の変化によって起こる光量変化を防止できることに
なる。

【００２８】このように、第１の強度分布補正装置１２
と第２の強度分布補正装置１３とを組合わせて、露光領
域３６のＸ線強度分布を、図１０に示すように、Ａ線
上、Ｂ線上、Ｃ線上共にほぼ等しく、また水平方向の強
度分布もほぼ等しくしているのである。

【００２９】一方、シャッタ装置１５は次のように構成
されている。すなわち、図８に示すように、整形放射光
ビーム４０の進行方向を基準にして光遮蔽板４２の前方
あるいは後方位置に、図中実線矢印４６で示すように移
動自在に配置されて補正路１４、つまり光通路を選択的
に遮蔽するシャッタ板４７を設けている。そして、この
シャッタ板４７は、駆動装置４８によって駆動される。
駆動装置４８は、照射開始信号Ｓ₁が与えられると、図
１１に示すように、反射ミラー１７の揺動に同期させて
シャッタ板４７を段階的に開かせる。そして、前述した
Ｘ線センサ３１（３２）の出力に基いて換算された露光
領域３６のＸ線照射量を示す信号Ｓ₂を導入し、露光領
域３６のＸ線照射量が必要照射量に達する前に反射ミラ
ー１７の揺動に同期させて段階的にシャッタ板４７を閉
じていき、最終的に必要照射量に達したタイミングでシ
ャッタ板４７を完全に閉じるようにしている。このよう
なシャッタ制御方式であると、シャッタ板４７を急激に
全開したり、全閉したりする制御方式に較べて精度よく
照射Ｘ線量を制御することが可能である。

【００３０】かくして、本Ｘ線露光装置によれば、基板
ステージ２４上にＸ線センサ３３を設けるとともに照射
領域設定装置１９の窓２９の縁部に沿った位置にＸセン
サ３１（３２）を設けているので、実露光を行う前に基
板ステージ２４を移動させてＸ線センサ３３を露光領域
３６内に位置させ、この状態で照射領域３５にＸ線を実
際に照射してＸ線センサ３１（３２）とＸ線センサ３３
とで同時に揺動Ｘ線ビーム３４を検出させ、この両セン
サの出力を比較測定しておきさえすれば、実露光時に
は、Ｘ線センサ３１（３２）の出力に基いて感光基板２
１上の露光領域３６のＸ線強度を知ることができる。し
たがって、ストレッジリング１０からのシンクロトロン
放射光１１の強度が変化した場合は勿論のこと、ストレ
ッジリング１０からマスクステージ２３までの経路に存
在する各種要素が経年変化等によってその特性が変化し
た場合であっても、この変化に速やかに対応でき、露光
領域３６への照射Ｘ線量の精密な制御が可能となる。

【００３１】また、実施例のように、基板ステージ２４
上にＸ線センサ３３を設け、さらに露光領域３６を決定
する窓２９の大きさと、そのｘｙ軸上の位置とを自在に
設定できる照射領域設定装置１９を設けていると、露光
領域３６内のＸ線強度分布を測定することができる。し
たがって、得られたＸ線強度分布データを使って露光領
域３６内のＸ線強度分布がほど均一になるように調整あ
るいは制御を行うことが可能になる。

【００３２】また、実施例のように、上記Ｘ線強度分布
データを使い、ビームの断面形状の整形によって露光領
域３６内のＸ線強度分布をほぼ均一にする第１の強度分
布補正装置１２と第２の強度分布補正装置１３とを設け
ていると、精密加工品である反射ミラー１７の揺動速度
を変化させてＸ線強度分布を均一化する場合に較べて調
整、制御の容易化を図ることができる。

【００３３】また、実施例のような開閉制御を行うシャ
ッタ装置１５を設けていると、反射ミラー１７を常に一
定周期、最小振幅で揺動させている状態で、精度よく照
射Ｘ線量を制御することができる。

【００３４】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではない。すなわち、上述した実施例では、照射
領域設定装置１９の窓２９の縁部に沿った位置にＸ線セ
ンサ３１（３２）を設け、このＸ線センサ３１（３２）
を使って実露光時に露光領域３６のＸ線強度を測定して
いるが、上記位置以外にＸ線センサ３１（３２）を設け
るようにしてもよい。たとえば、図１２に示すように、
照射領域設定装置１９の窓２９の前面に枠状に形成され
たセンサ台５０を配置し、このセンサ台５０に枠部を横
断する形に細い支持材５１を設け、この支持材５１でＸ
線センサ３１を支持させてもよい。この場合、中央部の
支持材５１が影となるため、使用するマスクとしては図
１４に示すように中央部にはパターンが存在せず、上、
下２つの領域５２ａ，５２ｂに転写パターンを持つマス
ク２０ａとの組合せとなる。

【００３５】このような構成であると、図１４に示した
マスク２０ａと組み合わせる必要があるが、Ｘ線センサ
３１をセンサ台５０という固定部部材に取り付けるた
め、配線、設定等を容易化できる利点がある。

【００３６】図１５には実露光時に露光領域３６のＸ線
強度を測定するＸ線センサ３１をビームライン中に設け
た例が示されている。この例では、反射ミラー１７の透
過光を用いている。すなわち、シンクロトロン放射光１
１は図１９中ｆ₁で示す放射スペクトルを持っている
が、たとえば白金コーティング製の反射ミラー１７にお
いて一部１１ａは反射されない。したがって、反射ミラ
ー１７より前方ではｆ₂で示す放射スペクトルとなる。
そして、Ｂｅで形成された窓材１８を通過してマスクに
照射される放射スペクトルはｆ₃のようになる。このよ
うに、マスクに照射される放射スペクトルの形は反射ミ
ラー１７と窓材１８の材質等により決まるので、マスク
に照射されるＸ線量と反射ミラー１７の透過Ｘ線量とは
比例関係にある。そこで、この例では反射ミラー１７の
後方にＸ線センサ３１を配置し、予め基板ステージ２４
上のＸ線センサ３３の出力とＸ線センサ３１の出力との
相対関係を得ておき、実露光時にはＸ線センサ３１の出
力から露光領域３６の照射Ｘ線量を測定するようにして
いる。このようにＸ線センサ３１を配置してもよい。

【００３７】前述の如く、本発明Ｘ線露光装置は、スト
レッジリング、ビームライン、マスクステージ、基板ス
テージ、第１および第２の強度分布補正装置、照射領域
設定装置等の多くの機器の組合せで成り立っている。こ
のため、放射光ビームの中心に各機器の中心を合わせ込
むことが困難になる虞がある。

【００３８】図１６には合わせ込みを容易にする手法が
示されている。すなわち、前述した照射領域設定装置１
９をｘｙ軸方向およびｚ軸回り方向の位置制御が遠隔制
御で可能なテーブル６０上に搭載する。テーブル６０の
中心部には照射領域の拡大されたＸ線を通過させるため
の矩形状の開口部６１が形成されている。この開口部６
１に断面矩形状の位置合せ用治具６２が選択的にインロ
ー装着される。位置合せ用治具６２のビームライン２２
側に位置する面６３の表面には蛍光塗料が塗布されてい
る。そして、面６３の中心（開口部６１の中心）には先
細のテーパ孔が形成されている。テーブル６０を支持す
る架台６４には、面６３を撮影できる関係にテレビジョ
ンカメラ６５が設置されている。

【００３９】この手法では、揺動Ｘ線ビーム３４が位置
合せ用治具６２の面６３に照射されたとき生じる蛍光を
テレビジョンカメラ６５で撮影する。この場合、テーパ
孔部分では乱反射するので黒点として写し出される。そ
こで、蛍光発光領域の中心にテーパ孔を一致させるよう
にテーブル６０の位置を制御する。この制御によって揺
動Ｘ線ビーム３４の中心に照射領域設定装置１９の中心
を一致させることができる。なお、一致させた状態で図
１７に示すように、位置合せ用治具６２の側面に各光遮
蔽板２５ａ，２５ｂ，２６ａ，２６ｂの側面を当てが
い、この状態の位置を各光遮蔽板２５ａ，２５ｂ，２６
ａ，２６ｂの基準位置としている。したがって、以後、
各光遮蔽板２５ａ，２５ｂ，２６ａ，２６ｂは上記基準
位置を基準にして位置決め制御される。なお、位置合せ
後、位置合せ用治具６２は取り外し口６６を通して取り
外される。

【００４０】一方、基板ステージ２４側については次の
ようにして位置合せする。すなわち、基板ステージ２４
は、通常、除振台６７上に配置され、これら全体が恒温
チャンバ６８内に配置されている。そして、除振台６７
上で基板ステージ２４の前面位置には架台６９が配置さ
れており、この架台６９に前述したマスクステージ２３
およびマスク２０と感光基板２１との相対的位置合せを
行うためのアライメント光学系７０が配置されている。
除振台６７は高さ方向（ｙ軸方向）に位置調整可能に構
成されている。また架台６９は空気軸受でｘ，ｙ方向お
よびｚ軸回り方向に位置調整可能に支持されている。

【００４１】架台６９の中心部には照射領域設定装置１
９を通過した揺動Ｘ線ビーム３４を通過させる矩形状の
開口部７１が形成されており、この開口部７１に位置合
せ用治具７２が選択的にインロー装着される。この位置
合せ用治具７２は、前述した位置合せ用治具６２と同じ
構成、つまり照射領域設定装置１９側に位置する面７３
に蛍光塗料が塗布されており、面７３の中心（開口部７
１の中心）に先細のテーパ孔が形成されている。そし
て、架台６９の前面位置には、面７３を撮影できる関係
にテレビジョンカメラ７４が設置されている。この場合
も、揺動Ｘ線ビーム３４が位置合せ用治具７２の面７３
に照射されたときに生じる蛍光をテレビジョンカメラ７
４で撮影し、蛍光発光領域の中心にテーパ孔を一致させ
るように除振台６７および架台６９の位置を制御する。
この制御によって揺動Ｘ線ビーム３４の中心に開口部７
１の中心を一致させることができる。そして、位置合せ
終了後に位置合せ用治具７２が取り外される。なお、図
１６中７５は位置決めを行うためのレーザ干渉計を示し
ている。このような手法を採用することによって、放射
光ビームの中心に各機器の中心を容易に合わせ込むこと
ができる。

【００４２】また、図１に示す実施例では、第１の強度
分布補正装置１２と第２の強度分布補正装置１３とを別
体に設けているが、一部の要素を共用させるようにして
もよい。さらに、上述した実施例では、反射ミラーを揺
動させているが、円弧反射面を持った反射ミラーを往復
動させるようにしてもよい。

【００４３】

【発明の効果】(1) 可動形の基板ステージ上に第１のＸ
線センサを設けるとともにストレッジリングからマスク
ステージまで間にＸ線の一部を検出可能に第２のＸセン
サを設けているので、実露光を行う前に両センサの出力
を比較測定しておきさえすれば、実露光時には、第２の
Ｘ線センサの出力に基いて感光基板上における露光領域
のＸ線強度を測定できる。したがって、ストレッジリン
グからのシンクロトロン放射光の強度が変化した場合は
勿論のこと、ストレッジリングからマスクステージまで
の経路に存在する各種要素が経年変化等によってその特
性が変化した場合であっても、この変化に速やかに対応
でき、露光領域への照射Ｘ線量の精密な制御が可能とな
る。

【００４４】(2) 可動形の基板ステージ上に第１のＸ線
センサを設け、さらに露光領域を決定する窓の大きさ
と、その位置とを自在に設定できる照射領域設定装置を
設けているので、露光領域内のＸ線強度分布を正確に測
定することができる。したがって、得られたＸ線強度分
布データを使って露光領域内のＸ線強度分布がほぼ均一
になるように調整あるいは制御することが可能となる。

【００４５】(3) Ｘ線強度分布データを使い、ビームの
断面形状を整形することによって露光領域内のＸ線強度
分布をほぼ均一にする第１の強度分布補正装置と第２の
強度分布補正装置とを設けているので、精密加工品であ
る反射ミラーの揺動速度を変化させてＸ線強度分布を均
一化する場合に較べて調整、制御の容易化を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るＸ線露光装置の概念
図、

【図２】同装置に組込まれた照射領域設定装置とマスク
ステージと基板ステージとを取り出して示す概略斜視
図、

【図３】照射領域設定装置と基板ステージとにそれぞれ
設けられたＸ線センサの機能を説明するための図、

【図４】照射領域設定装置と基板ステージに設けられた
Ｘ線センサとを使って露光領域のＸ線強度分布を測定す
る例を説明するための図、

【図５】第１の強度分布補正装置の構成説明図、

【図６】第１の強度分布補正装置の動作を説明するため
の図、

【図７】第１の強度分布補正装置の動作を説明するため
の図、

【図８】第２の強度分布補正装置およびシャッタ装置の
構成説明図、

【図９】第２の強度分布補正装置の動作説明図、

【図１０】第１の強度分布補正装置と第２の強度分布補
正装置との組合わせで得られる露光領域内のＸ線強度分
布を説明するための図、

【図１１】シャッタ装置の動作説明図、

【図１２】第２のＸ線センサの異なる設置例を説明する
ための図、

【図１３】図１２におけるＸ−Ｘ線に沿って矢印方向に
見た図、

【図１４】図１２に示す位置にＸ線センサを設けた場合
におけるマスクのパターン領域例を説明するための図、

【図１５】第２のＸ線センサのさらに異なる設置例を説
明するための図、

【図１６】光軸合せの手法を説明するための図、

【図１７】光軸合せ後の手順を説明するための図、

【図１８】シンクロトロン放射光を用いるＸ線露光装置
の基本構成を説明するための概念図、

【図１９】シンクロトロン放射光および実露光に用いら
れるＸ線のスペクトル図、

【図２０】シンクロトロン放射光の時間に対する強度変
化の例を示す図、

【図２１】反射ミラーへの入射角と反射率との関係を示
す図、

【図２２】露光領域のＸ線強度分布を示す図、

【図２３】揺動Ｘ線ビームの揺動方向と直交する方向の
強度分布を示す図。

【符号の説明】

１０…ストレッジリング、１１…シンクロ
トロン放射光、１２…第１の強度分布補正装置、
１３…第２の強度分布補正装置、１４…補正路、１５…
シャッタ装置、１７…反射ミラー、
１８…窓材、１９…照射領域設定装置、２
０…マスク、２１…感光基板、２２…ビーム
ライン、２３…マスクステージ、２４…
基板ステージ、２５ａ，２５ｂ…光遮蔽板、
２６ａ，２６ｂ…光遮蔽板、２７ａ，２７ｂ…アクチュ
ェータ、２８ａ，２８ｂ…アクチュェータ、２９…
窓、３１，３２…Ｘ線センサ（第２）、３３…Ｘ線セン
サ（第１）、３４…揺動Ｘ線ビーム、３５…
照射領域、３６…露光領域、３７
…ビーム整形機構、３８…整形窓、４０
…整形放射光ビーム、４２…光遮蔽板、４４，４５…駆
動装置、４７…シャッタ板、４８…駆動
装置６２，７２…位置合せ用治
具、６５，７４…テレビジョンカメラ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ストレッジリングと、このストレッジリン
グからシンクロトロン放射光を取出す手段と、この手段
によって取出されたシンクロトロン放射光中のＸ線成分
を取出す手段と、この手段によって取出されたＸ線ビー
ムの照射対象となる感光基板を支持する可動形の基板ス
テージと、この基板ステージの前面に配置されて露光用
のマスクを保持するマスクステージと、前記ストレッジ
リングから前記マスクステージまでの経路に揺動自在ま
たは移動自在に配置されて前記Ｘ線ビームの照射領域を
拡大する反射ミラーとを備えたＸ線露光装置において、
前記基板ステージに設けられた第１のＸ線センサと、前
記ストレッジリングから前記マスクステージまでの間に
前記Ｘ線ビームの一部を検出可能に設けられ、実露光時
に前記第１のＸ線センサの出力模擬に供される第２のＸ
線センサとを具備してなることを特徴とするＸ線露光装
置。
【請求項２】ストレッジリングと、このストレッジリン
グからシンクロトロン放射光を取出す手段と、この手段
によって取出されたシンクロトロン放射光中のＸ線成分
を取出す手段と、この手段によって取出されたＸ線ビー
ムの照射対象となる感光基板を支持する可動形の基板ス
テージと、この基板ステージの前面に配置されて露光用
のマスクを保持するマスクステージと、前記ストレッジ
リングから前記マスクステージまでの経路に揺動自在ま
たは移動自在に配置されて前記Ｘ線ビームの照射領域を
拡大する反射ミラーとを備えたＸ線露光装置において、
前記基板ステージに設けられた第１のＸ線センサと、前
記ストレッジリングから前記マスクステージまでの間に
前記Ｘ線ビームの一部を検出可能に設けられ、実露光時
に前記第１のＸ線センサの出力模擬に供される第２のＸ
線センサと、前記マスクステージの前面に設けられて前
記Ｘ線ビームの前記感光基板への照射領域を自在に設定
可能な照射領域設定装置とを具備してなることを特徴と
するＸ線露光装置。
【請求項３】ストレッジリングと、このストレッジリン
グからシンクロトロン放射光を取出す手段と、この手段
によって取出されたシンクロトロン放射光中のＸ線成分
を取出す手段と、この手段によって取出されたＸ線ビー
ムが照射される感光基板を支持する可動形の基板ステー
ジと、この基板ステージの前面に配置されて露光用のマ
スクを保持するマスクステージと、前記ストレッジリン
グから前記マスクステージまでの範囲に揺動自在または
移動自在に配置されて前記Ｘ線の照射領域を拡大する反
射ミラーとを備えたＸ線露光装置において、前記基板ス
テージに設けられた第１のＸ線センサと、前記ストレッ
ジリングから前記マスクステージまでの間に前記Ｘ線ビ
ームの一部を検出可能に設けられ、実露光時に前記第１
のＸ線センサの出力模擬に供される第２のＸ線センサ
と、前記マスクステージの前面に設けられて前記Ｘ線ビ
ームの前記感光基板への照射領域を自在に設定可能な照
射領域設定装置と、前記ストレッジリングから前記反射
ミラーまでの経路に設けられ、上記ストレッジリングか
ら取出された前記シンクロトロン放射光のビーム断面形
状を整形して前記照射領域のＸ線強度分布を補正する強
度分布補正手段とを具備してなることを特徴とするＸ線
露光装置。
【請求項４】前記強度分布補正手段は、前記反射ミラー
の揺動方向または移動方向と直交する方向の強度分布を
補正する第１の補正手段と、前記反射ミラーの動きに同
期して上記反射ミラーの揺動方向または移動方向の強度
分布を補正する第２の補正手段とを備えていることを特
徴とする請求項３に記載のＸ線露光装置。
【請求項５】前記第２のＸ線センサは、前記照射領域設
定装置における前記Ｘ線ビームの照射を受ける面に固定
されていることを特徴とする請求項２，３のいずれかに
記載のＸ線露光装置。