JPH0821900A

JPH0821900A - Ｘ線強度補正フィルタ、ｘ線露光装置及びｘ線露光方法

Info

Publication number: JPH0821900A
Application number: JP6154720A
Authority: JP
Inventors: Sadahiko Ozaki; 禎彦尾崎
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1994-07-06
Filing date: 1994-07-06
Publication date: 1996-01-23

Abstract

(57)【要約】【目的】シンクロトロン放射光をＸ線源とするＸ線露
光装置において、露光フィールドにおける露光Ｘ線強度
分布を均一に補正するための強度補正フィルタをビーム
ラインに備えることにより、転写パターンの精度を向上
させることを目的とする。【構成】本発明は、Ｘ線が通過する気体中で強度減衰
を生じる現象を利用するもので、Ｘ線光源から光学系を
介して露光面へとＸ線伝播経路上、露光面直前位置に、
Ｘ線の入射及び出射面が薄膜隔壁で構成される容器を配
設し、その容器内に所定の気体を封入し、この封入気体
の薄膜隔壁外部雰囲気との差圧を制御し、容器の薄膜隔
壁に所望のたわみ変形を与えることにより、封入気体中
のＸ線直進距離を制御し、これにより封入気体中でのＸ
線の減衰を制御することで、露光Ｘ線の強度分布を均一
に補正する。さらに、露光面での強度分布情報を差圧制
御系にフィードバックすることでさらに補正の精度は向
上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造装置および
その半導体装置を用いた半導体製造方法に関するもの
で、シンクロトロン放射光源をＸ線光源として利用し、
微細な半導体回路パターンが形成されたＸ線マスク上の
パターンを、ウエハ面上に塗布された感光性レジストに
高精度に転写するために、ウエハ面上での露光Ｘ線強度
分布を均一にするためのＸ線強度補正フィルタ、このＸ
線強度補正フィルタを備えたＸ線露光装置及びその装置
を用いたＸ線露光方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、半導体記憶素子の一つであるダ
イナミック・ランダム・アクセス・メモリー（ＤＲＡ
Ｍ）を例にとると、メモリー記憶容量の高密度、高集積
化が進み、今世紀中には256メガビットＤＲＡＭの量産
が実施される見通しであり、これに対応して回路設計寸
法0.25μm以下といった超微細回路パターンを高精度に
転写することが要請される。このため、露光装置用の光
源として、従来使用されている水銀ランプから、より波
長の短いＫｒＦ、ＡｒＦエキシマレーザ光、さらに短波
長のＸ線を使用することが検討されている。特に256メ
ガビットＤＲＡＭ以降の超高集積度半導体（ＵＬＳＩ）
に対しては、Ｘ線を用いたパターン転写技術（Ｘ線リソ
グラフィー技術）の実現が期待されており、精度、スル
ープットなどのＵＬＳＩ量産技術としての要求性能に対
し鋭意開発が進められている。

【０００３】一方、Ｘ線リソグラフィーは露光光源とし
て、近年、シンクロトロンからの放射光（ＳＲ光）が使
用できるようになったことから、従来のＸ線管、プラズ
マＸ線源における問題点であるＸ線光源サイズ、強度、
解像性等が大幅に改善される見通しが得られている。第
19図に従来のＳＲ光を使用したＸ線露光装置の構成を示
す。図において、１はＳＲ光源としての電子蓄積リン
グ、２はＳＲ光源１で電子ビームが偏向磁石（図示せ
ず）の磁界により曲げられたことにより軌道の接線方向
に発生する電磁波（Ｘ線を含む）の中から露光に適した
波長範囲の光を光学系（Ｘ線反射ミラー）６によって成
形し、真空隔壁である例えばベリリウム(Be)薄膜窓７か
ら露光装置に導き出すためのビームラインを構成するビ
ームダクトで内部は10^-10〜10^-9Torr程度の超高真空に
なっている。３はビームダクト２からの光（Ｘ線）によ
ってＸ線マスク４上に形成されたＵＬＳＩ回路パターン
をウエハ５面上に塗布された感光性レジストに転写する
ためのステッパーである。第20図に第19図でのステッパ
ー３におけるＸ線マスク４上の回路パターンがＳＲ光
（Ｘ線；以下Ｘ線と称す）によってウエハ５上に転写さ
れる原理説明図を示す。図において、21はウエハ５上に
塗布された感光性レジスト、22はＸ線マスク上の回路パ
ターンに対応したＸ線吸収体である。ＳＲ光によるＸ線
露光装置では、第20図に示すようにＸ線マスクとウエハ
とは微小ギャップ（20〜40μm）を介して対向してお
り、Ｘ線によってＸ線マスク４上に形成されている回路
パターンのいわば影絵として該パターンがウエハ５面上
に寸法比１：１で転写されるものである。そのため、Ｘ
線マスク４上の回路パターンとして使用されるＸ線吸収
体22はＸ線波長に対して充分大きな吸収係数を有し、遮
光効果の大きな材料、例えば金(Au)、タンタル(Ta)、タ
ングステン(Ｗ)等から成る材料でありこれらをSiＣやSi
Ｎ等の薄膜基板（メンブレン）上に形成したものであ
る。一方、ウエハ面上には使用Ｘ線波長に対して所望の
感度と解像度を有する感光性レジスト21が塗布されてお
り、Ｘ線マスク４上の回路パターンに対応して遮光、透
過されたＸ線強度パターンとしての該回路パターンの影
絵がこのウエハ５面上のレジスト21を感光、転写され
る。この転写された感光性レジスト21を現像することに
よってＸ線マスク４上回路パターンがウエハ面上のレジ
ストパターンとして得られることになる。この露光、転
写、現像というリソグラフィー工程が、例えば、現状の
ＤＲＡＭ製造プロセスにおいては成膜→リソグラフィー
→加工の一連のプロセスとして20〜30回繰り返され、Ｄ
ＲＡＭ積層構造が形成される。そのため、ステッパーに
おける各プロセス層での露光、転写において、Ｘ線マス
クとウエハ間のギャップ長の設定、Ｘ線マスクとウエハ
間の各チップ対応の露光領域（フィールド）における位
置合わせ、１枚のウエハ上に複数のフィールドを露光、
転写するためのフィールドから次のフィールドへのステ
ップ移動、Ｘ線マスク、ウエハのステッパーの着脱、等
々を高精度に、且つ高速、自動に実施することが要求さ
れる。

【０００４】同時に、ＳＲ光源、ビームラインに対して
は、安定で、再現性、強度均一性に優れたＸ線をステッ
パーに供給することが要求される。ビームラインは、前
述したようにＳＲリングから発生するＳＲ光から露光に
適した波長域（代表的には0.5nm〜1.5nm）の光を超高真
空雰囲気であるＳＲリングから大気、もしくは、ヘリウ
ム（He）から成る露光雰囲気中のステッパーへ導き出す
ためのものである。ビームラインでのＸ線強度の減衰を
抑止するため、ビームラインを構成するビームダクト内
ははＳＲリングと同様10^-10〜10^-9Torr程度の超高真空
雰囲気となっている。ビームダクトの超高真空雰囲気と
ステッパーの露光雰囲気とを真空的に隔絶するために、
Ｘ線の減衰が比較的小さく機械的強度に優れた薄膜状の
Beがその窓材として用いられている。所望の波長域の選
択には、Ｘ線反射ミラーの反射特性と真空隔壁７である
Be薄膜窓の透過特性とを利用している。第21図にＸ線ミ
ラーの反射特性（図中(a)）とBe窓の透過特性（図中
(b)）を示した。図において、(a)は反射面がPtのＸ線反
射ミラーを用いた時のＸ線の波長と反射率の関係を示し
たもので、波長によって反射率が異なり、又Ｘ線の入射
角度は大きい方が反射率が高いことがわかる。図中(b)
はBe薄膜窓のＸ線波長と透過率の関係を示したもので、
波長が短い程透過率が大きく、又、Be薄膜窓の厚さが薄
い程透過率が高いことがわかる。Ｘ線反射ミラーは図21
で示されたような波長選択性を利用し、低波長域通過フ
ィルタとして用いられ、さらに露光工程のスループット
向上のためにＸ線を集光し、ステッパーへの供給Ｘ線強
度を増大する機能も併せもつ。第19図は、このＸ線を集
光させる機能を２枚のＸ線反射ミラーで実現したビーム
ラインの概要を示ししている。ところで、この集光Ｘ線
反射ミラーが収差を有する場合、Be薄膜窓が厚さ不均一
性を有する場合、さらに、Ｘ線反射ミラーの反射特性、
Be薄膜窓の吸収特性に経時的変化が生じるような場合な
ど、露光装置へ供給されている露光ＳＲ光強度に空間的
強度分布の不均一性が生じる可能性がある。そのため、
この露光ＳＲ光強度分布の不均一性を何らかの手段で補
正しなければ、いわゆるリソグラフィー工程でのプロセ
ス裕度を低下させてしまい、結果としてＸ線リソグラフ
ィーに要求されている解像性、寸法精度などを満足させ
ることができなくなってしまうという問題があった。

【０００５】図24はＳＲリングからのＸ線の露光フィー
ルド垂直方向での拡幅方法の概要について説明した図で
ある。図に示すように、水平面内には広がった光である
が、鉛直（垂直）面内では極めて狭い光である。このた
め、ＳＲ光を利用したＸ線リソグラフィーにおいては、
露光フィールドを一括露光するために、何らかの方法で
この垂直面内で狭いＸ線を露光フィールド内垂直方向に
拡幅する必要がある。図24において、ビームライン内Ｘ
線反射ミラーを垂直方向で揺動させる方法、ビームライ
ンからのＳＲ光は位置を固定しておきステッパー内にお
いてＸ線マスク／ウエハを一体走査する方法、ＳＲリン
グ内電子軌道をリング内で揺動させる方法などによっ
て、露光フィールドへ垂直方向で拡幅されたＳＲ光を供
給しようとしている。さらに、図には示さなかったがビ
ームライン内Ｘ線反射ミラーの反射面を垂直方向で凸と
することでステッパーへの露光ＳＲ光を拡幅する方法も
ある。各々どの垂直方向でのＳＲ光拡幅方法を選択する
かによって、補正すべき露光ＳＲ光強度分布の不均一性
の捉え方が異なる。ステッパー内にてマスク／ウエハを
一体走査する方法に対しては、露光フィールド内水平方
向でのＳＲ光強度分布を考えればよい。しかし、それ以
外の方法の場合は、露光フィールド面内でのＳＲ光の２
次元強度分布を考える必要がある。

【０００６】従来、露光フィ−ルド面における露光ＳＲ
光強度分布の不均一性を補正するために補正フィルタが
用いられていた。第22図に、例えば雑誌 Journal of Va
cuumScience Technology B 9(6),Nov/Dec 1991 pp.3214
-pp.3217 に示すような従来の補正フィルタを示す。図
において、41はSi基板、42はメンブレンとしてのSiＣも
しくはSiＮ薄膜、43はTaもしくはＷなどから成るＸ線吸
収体であり、その厚さをＳＲ光が通過できる程度の薄さ
で、かつ、その厚さが露光Ｘ線強度分布の不均一性を補
正できるようにその面内で変化させたもので、構造は基
本的にはＸ線マスクと同様のものである。従来の補正フ
ィルタの製造プロセスを第23図に示す。図において、51
は吸収体43上に塗布されたネガ型（現像後、露光強度に
比例した残膜）の感光性レジストである。図において、
(a)は、図のように積層化されたＸ線マスクを、予めＳ
Ｒ光源、ビーム特性を評価する際に、Ｘ線ミラー、Be薄
膜窓を介して通過してきたＳＲ光によって、(b)に示す
ように露光する。このときの強度分布が(b)上であり、
中心付近の強度が小さい分布を呈している。露光後、こ
のレジストを現像することによって(c)のような形状と
する。次に、この残存レジスト膜を介してエッチング加
工することによって、最終的に(d)に示すようなＳＲ光
強度分布を反映した吸収体膜厚分布を有する補正フィル
タが形成される。すなわち端部のＸ線吸収体43が厚いた
め、端部ではこのＸ線マスクを通過させると強度が低下
し、最終的にこの面内で均一な分布を得ることができ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、以上のよう
に従来の補正フィルタの構造はＸ線マスクと同様である
ため、その製作プロセスが煩雑で、且つ特に露光後の現
像時におけるレジスト残膜の制御、さらに、そのレジス
ト残膜分布に従った吸収体の厚さ分布の加工など決して
容易ではない。また、従来の補正フィルタは事前にＸ線
強度の分布が明らかな場合にそれを補正するように作製
するものであって、前述したようなＸ線ミラー反射特
性、Be薄膜窓吸収特性などのＸ線光学系特性の経時変化
により露光ＳＲ光強度分布に不均一性が生じる場合に
は、対処することができないという欠点があった。

【０００８】また、このような補正フィルタを用いなく
てよいよう、はじめから露光Ｘ線強度分布の均一性に優
れたＸ線ミラーを設計、ビームラインに組み込んでおけ
ば良いのであるが、広い露光フィールドを対象とした高
精度なＸ線ミラーを実現するためには、例えば、Ｘ線ミ
ラー形状が非常に特殊な非球面形状となり、ミラー加工
精度に難点がある。さらに、高精度のＸ線ミラーが実現
できても補正フィルタの場合と同様、Ｘ線ミラー反射特
性、Be薄膜窓吸収特性などのＸ線光学系特性に経時変化
が生じたことによる露光Ｘ線強度分布不均一性には対応
できないという欠点があった。

【０００９】本発明は、係る問題を解決するためになさ
れたもので、従来方式、装置では解決が困難であった経
時変化も含めた露光Ｘ線強度分布の不均一性を、簡便で
且つ容易にさらに高精度に補正するためのＸ線強度補正
フィルタ、このフィルタを搭載したＸ線露光装置、及び
そのＸ線露光装置を用いたＸ線露光方法を提供すること
を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係わる
Ｘ線強度補正フィルタは、特定雰囲気を形成する容器に
２枚の対向する可撓性隔壁を備えたものである。

【００１１】請求項２の発明に係わるＸ線強度補正フィ
ルタは、請求項１において、対向する可撓性隔壁をＸ線
が透過する薄膜で形成したことを規定したものである。

【００１２】請求項３の発明に係わるＸ線強度補正フィ
ルタは、請求項２において、強度補正フィルタを複数連
接したことを規定したものである。

【００１３】請求項４の発明に係わるＸ線強度補正フィ
ルタは、請求項３において、前記複数の強度補正フィル
タを直列に接続し、該複数のフィルタのそれぞれ対向し
て接続する面の隔壁を共有したことを規定するものであ
る。

【００１４】請求項５の発明に係わるＸ線強度補正フィ
ルタは、請求項１乃至請求項３において、前記強度補正
フィルタに前記Ｘ線が該強度補正フィルタを通過する距
離を制御する手段を備えたことを規定するものである。

【００１５】請求項６の発明に係わるＸ線強度補正フィ
ルタは、請求項５において、前記Ｘ線がＸ線強度補正フ
ィルタを通過する距離を制御する手段が該フィルタに配
設された、第１又は第２の可撓性隔壁のたわみ量を制御
する手段であることを規定するものである。

【００１６】請求項７の発明に係わるＸ線強度補正フィ
ルタは、請求項６において、前記薄膜隔壁のたわみ量を
制御する手段が前記強度補正フィルタの内部に封入する
物質の圧力制御であることを規定するものである。

【００１７】請求項８の発明に係わるＸ線強度補正フィ
ルタは、請求項７において、前記強度補正フィルタの内
部の気体の種類を制御する手段を備えたことを規定する
ものである。

【００１８】請求項９の発明に係わるＸ線強度補正フィ
ルタは、請求項６において、前記第１又は第２の可撓性
隔壁の張力を制御する手段を備えたことを規定したもの
である。

【００１９】請求項１０の発明に係わるＸ線露光装置
は、シンクロトロン放射光源より放射されたＸ線を導く
ための超高真空雰囲気を形成するためのビームダクト及
び端部にＸ線を透過する真空隔壁を備えたビームライン
と、該ビームラインを通過したＸ線を用いてＸ線マスク
上の回路パターンをウエハ面に露光し転写するＸ線露光
部とを備えたＸ線露光装置において、ビームラインに請
求項１乃至請求項９のＸ線強度補正フィルタを備えたも
のである。

【００２０】請求項１１の発明に係わるＸ線露光装置
は、請求項１０において、強度補正フィルタを駆動する
機構を備えたことを規定したものである。

【００２１】請求項１２の発明に係わるＸ線露光装置
は、請求項１０において、Ｘ線強度補正フィルタの容器
壁がビームダクトの一部であることを規定したものであ
る。

【００２２】請求項１３の発明に係わるＸ線露光装置
は、請求項１０又は請求項１２において、前記Ｘ線強度
補正フィルタの第１又は第２の隔壁のたわみ量を制御す
る手段として、前記第１又は第２の隔壁に隣接して所定
の雰囲気を形成する空間を備えたことを規定するもので
ある。

【００２３】請求項１４の発明に係わるＸ線露光装置
は、請求項１３において、前記隣接して形成された所定
の雰囲気を形成する空間の前記第１又は第２の隔壁に対
向する隔壁をそれぞれ対向する第１又は第２の隔壁と共
有することを規定するものである。

【００２４】請求項１５の発明に係わるＸ線露光装置
は、請求項１０又は請求項１４において、前記強度補正
フィルタの内部又は前記第１の隔壁に隣接して形成され
た空間の内部の気体がＸ線露光部の気体の線吸収係数と
同一であることを規定するものである。

【００２５】請求項１６の発明に係わるＸ線露光装置
は、請求項１５において、前記強度補正フィルタ又は前
記第１の隔壁に隣接して形成された空間とＸ線露光部と
を直接連結する手段を備えたことを規定するものであ
る。

【００２６】請求項１７の発明に係わるＸ線露光装置
は、請求項１４において、前記第１の隔壁に隣接して所
定の雰囲気を形成する空間の雰囲気がビームダクトの圧
力より高いことを規定するものである。

【００２７】請求項１８の発明に係わるＸ線露光装置
は、請求項１４において、前記第１の隔壁に隣接して所
定の雰囲気を形成する空間と前記第２の隔壁に隣接して
所定の雰囲気を形成する空間の雰囲気が同一であること
を規定するものである。

【００２８】請求項１９の発明に係わるＸ線露光装置
は、請求項１８において、前記第１の隔壁に隣接して所
定の雰囲気を形成する空間と前記第２の隔壁に隣接して
所定の雰囲気を形成する空間の雰囲気がビームダクトの
圧力より高いことを規定するものである。

【００２９】請求項２０の発明に係わるＸ線露光装置
は、請求項１０、１２又は１９において、前記第１の隔
壁あるいは第１の隔壁に隣接して形成された空間のＸ線
入射側の隔壁のいずれかが前記真空隔壁であることを規
定したものである。

【００３０】請求項２１の発明に係わるＸ線露光装置
は、請求項１０乃至請求項１２において、前記Ｘ線露光
部において、さらに露光面でのＸ線強度分布計測手段を
備えたことを規定するものである。

【００３１】請求項２２の発明に係わるＸ線露光装置
は、請求項２１において、前記Ｘ線強度分布計測手段が
半導体光検出器であることを規定するものである。

【００３２】請求項２３の発明に係わるＸ線露光装置
は、請求項２２において、前記半導体光検出器を複数個
２次元状に配置したことを規定するものである。

【００３３】請求項２４の発明に係わるＸ線露光装置
は、請求項２２において、前記半導体光検出器を走査す
る手段を備えたことを規定するものである。

【００３４】請求項２５の発明に係わるＸ線露光装置
は、請求項２２乃至請求項２４において、前記半導体光
検出器がフォトダイオードであることを規定するもので
ある。

【００３５】請求項２６の発明に係わるＸ線露光装置
は、請求項２２において、前記半導体光検出器の前面に
Ｘ線の強度制御のためのフィルタを備えたことを規定す
るものである。

【００３６】請求項２７の発明に係わるＸ線露光装置
は、請求項２２において、前記半導体光検出器に冷却手
段を備えたことを規定するものである。

【００３７】請求項２８の発明に係わるＸ線露光装置
は、請求項２１において、前記Ｘ線強度分布計測手段が
Ｘ線フィルムであることを規定するものである。

【００３８】請求項２９の発明に係わるＸ線露光装置
は、請求項２８において、前記Ｘ線の照射されたＸ線フ
ィルムのＸ線強度分布の検知手段が可視光レーザである
ことを規定するものである。

【００３９】請求項３０の発明に係わるＸ線露光装置
は、請求項２１において、前記Ｘ線強度分布計測手段が
感光性レジストであることを規定するものである。

【００４０】請求項３１の発明に係わるＸ線露光方法
は、シンクロトロン放射光源により放射されたＸ線を導
くための超高真空雰囲気を形成するビームダクト、Ｘ線
の入射側と出射側にそれぞれ可撓性の隔壁を有しビーム
ダクトを通過したＸ線の強度を低下させるための特定の
雰囲気を形成した容器から構成されたＸ線強度補正フィ
ルタ、このフィルタを通過したＸ線の露光面での強度を
測定する手段とを備えたＸ線露光装置を用いてＸ線マス
ク上の回路パターンをウエハ面に露光し転写するＸ線露
光方法において、露光面のＸ線強度を計測するステップ
と、該Ｘ線強度計測の情報をもとに上記Ｘ線強度補正フ
ィルタを制御してＸ線の強度分布を均一にするステップ
と、該均一な強度分布を有するＸ線を用いてＸ線露光を
行うステップとを含むものである。

【００４１】請求項３２の発明に係わるＸ線露光方法
は、請求項３１において、前記露光面のＸ線強度を計測
するステップで、均一である場合、前記Ｘ線の強度を低
下させる手段をＸ線ビームを遮らないように退避させる
ステップを備えたことを規定するものである。

【００４２】請求項３３の発明に係わるＸ線露光方法
は、請求項３１、３２において、露光面のＸ線強度を計
測するステップの前に、予め前記Ｘ線強度補正フィルタ
の隔壁の張力を制御するステップを備えたことを規定す
るものである。

【００４３】

【作用】この発明の請求項１に係わるＸ線強度補正フィ
ルタは、特定の雰囲気を形成する容器のＸ線が通過する
面に可撓性隔壁を備えたので、隔壁の変形が容易とな
る。

【００４４】この発明の請求項２に係わるＸ線強度補正
フィルタは、請求項１の可撓性隔壁をＸ線の透過する薄
膜で形成したので、Ｘ線が隔壁を透過する際の強度損失
を低減できる。

【００４５】この発明の請求項３に係わるＸ線強度補正
フィルタは、請求項２のＸ線強度補正フィルタを２つ以
上配設したので、１つのフィルタで補正できないものも
２つ以上のフィルタを組み合わせることで強度分布の補
正が容易となる。

【００４６】この発明の請求項４に係わるＸ線強度補正
フィルタは、請求項３のＸ線強度補正フィルタを複数個
直列に接続し、それぞれの接続面で対向する隔壁を共有
化したので、複数のフィルタをコンパクトに形成可能と
なる。

【００４７】この発明の請求項５、６に係わるＸ線強度
補正フィルタは、請求項１乃至請求項４のＸ線強度補正
フィルタのＸ線入射側と出射側にそれぞれ隔壁を備え、
隔壁の凹凸のたわみ量によりＸ線のフィルタ内の通過距
離を変化させたので、これによりＸ線の減衰量を制御で
き、Ｘ線強度分布補正が可能となる。

【００４８】この発明の請求項７に係わるＸ線強度補正
フィルタは、請求項６のＸ線強度補正フィルタにおい
て、フィルタ内部の圧力制御により隔壁のたわみ量を制
御したので、圧力とたわみ量の関係および、たわみ量と
Ｘ線のフィルタ内の通過距離の関係から簡便な手段でＸ
線の減衰量を制御でき、Ｘ線強度分布補正が可能とな
る。

【００４９】この発明の請求項８に係わるＸ線強度補正
フィルタは、請求項７のＸ線強度補正フィルタ内部の物
質の種類を制御したので、Ｘ線の減衰係数は物質の種類
に依存するため請求項７と併せて所望のＸ線強度分布補
正が可能となる。

【００５０】この発明の請求項９に係わるＸ線強度補正
フィルタは、請求項６において、第１および第２の隔壁
の張力を制御する手段を備えたので、初期のたわみ量を
ゼロに設定することができ、Ｘ線強度の分布に応じてＸ
線のフィルタ通過距離を制御するための隔壁のたわみ量
の制御が容易になる。

【００５１】この発明の請求項１０に係わるＸ線露光装
置は、ＳＲ光源を利用したＸ線露光装置において、ビー
ムラインにＸ線強度を低下させるための特定の雰囲気を
形成する請求項１乃至請求項９記載のＸ線強度補正フィ
ルタを配設したので、露光中あるいは露光前に雰囲気を
制御することで、Ｘ線強度の低下の度合をかえることが
でき、Ｘ線強度分布補正が可能となる。

【００５２】この発明の請求項１１に係わるＸ線露光装
置は、請求項１０において、Ｘ線強度補正フィルタに駆
動機構を備えたので、強度が均一で補正が不要な場合に
は、ビームがフィルタを通過しないようにＸ線の光路か
ら退避できる。

【００５３】この発明の請求項１２に係わるＸ線露光装
置は、請求項１０において、Ｘ線強度補正フィルタがビ
ームダクトと一体化しているので、装置構成が簡便にな
る。

【００５４】この発明の請求項１３、１４に係わるＸ線
露光装置は、請求項１０又は請求項１２において、フィ
ルタに隣接して所定の雰囲気を形成する空間を形成し、
それぞれの空間の隔壁とそれぞれ対向する第１あるいは
第２の隔壁を共有にしたので、隣接したフィルタの隔壁
のたわみ量が制御しやすくなる。

【００５５】この発明の請求項１５に係わるＸ線露光装
置は、請求項１０又は請求項１４において、フィルタ内
部又は第１の隔壁に隣接して形成された空間の内部の気
体とＸ線露光部の気体と同一の線吸収係数であるので、
フィルタが１つの場合、フィルタのＸ線入射側の隔壁の
たわみ量だけ考慮すればよく、簡便にＸ線強度分布補正
が可能となる。また、請求項３又は請求項４のようにフ
ィルタが複数個接続されている場合、Ｘ線露光部の気体
同一の線吸収係数の気体を含むフィルタの圧力を適切に
設定することで、他のフィルタのたわみ量が制御しやす
くなる。

【００５６】この発明の請求項１６に係わるＸ線露光装
置は、請求項１５において、フィルタ又は第１の隔壁に
隣接して形成された空間とＸ線露光部とを直接連結する
手段を備えたので、簡便な方法で両者を同一の線吸収係
数とすることができ、上記のように簡便にＸ線強度分布
補正が可能となる。

【００５７】この発明の請求項１７に係わるＸ線露光装
置は、請求項１４において、フィルタの第１の隔壁に隣
接して形成した所定の雰囲気を形成する空間内部の圧力
がビームダクトより高いので、ビームダクトとフィルタ
との圧力差で、第１の隔壁が反るそのたわみ量を緩和す
ることができる。

【００５８】この発明の請求項１８に係わるＸ線露光装
置は、請求項１４において、フィルタの第１および第２
の隔壁に隣接して所定の雰囲気を形成する空間が同一の
雰囲気であるので、空間に隣接したフィルタの隔壁のた
わみ量が制御しやすくなる。

【００５９】この発明の請求項１９に係わるＸ線露光装
置は、請求項１８において、フィルタの第１および第２
の隔壁に隣接して所定の雰囲気を形成する空間が同一の
雰囲気で且つビームダクトの圧力より高いので、特に第
１の隔壁の差圧による反りが抑制され、たわみ量が制御
しやすくなる。

【００６０】この発明の請求項２０に係わるＸ線露光装
置は、請求項１０、１２、１９において、第１の隔壁あ
るいは第１の隔壁に隣接して形成された空間のＸ線入射
側の隔壁のいずれかを真空隔壁としたので、装置構成が
簡便になる。

【００６１】この発明の請求項２１に係わるＸ線露光装
置は、請求項１０乃至請求項１２において、さらに露光
面でのＸ線強度分布計測手段を備えたので、この計測結
果をもとにＸ線強度補正フィルタを制御することができ
る。

【００６２】この発明の請求項２２に係わるＸ線露光装
置は、請求項２１のＸ線強度分布計測手段として半導体
光検出器を用いたので、簡便な装置構成で、Ｘ線強度分
布が計測可能となる。

【００６３】この発明の請求項２３に係わるＸ線露光装
置は、請求項２２の半導体光検出器を２次元状に配設し
たので、露光面でのＸ線強度分布の情報を迅速に得るこ
とができる。

【００６４】この発明の請求項２４に係わるＸ線露光装
置は、請求項２２の半導体光検出器を走査したので、露
光面でのＸ線強度分布の２次元情報を１個の検出器で入
手可能となる。

【００６５】この発明の請求項２５に係わるＸ線露光装
置は、請求項２２乃至請求項２４の半導体光検出器がフ
ォトダイオードであるので、装置構成が簡便で、高精度
のＸ線強度分布情報を得ることができる。

【００６６】この発明の請求項２６に係わるＸ線露光装
置は、請求項２２の半導体光検出器の前面にフィルタを
備えたので、半導体光検出器に検出限界以上の強度のＸ
線が入射するのを遮り、計測精度が向上する。

【００６７】この発明の請求項２７に係わるＸ線露光装
置は、請求項２２の半導体光検出器に冷却手段を備えた
ので、検出器の昇温による感度低下を抑制することがで
き、安定した感度で計測可能となる。

【００６８】この発明の請求項２８に係わるＸ線露光装
置は、請求項２１のＸ線強度分布計測手段としてＸ線フ
ィルムを用いたので、簡便な方法で露光面のＸ線強度分
布の情報を一度に得ることができる。

【００６９】この発明の請求項２９に係わるＸ線露光装
置は、請求項２８のＸ線フィルム上のＸ線強度分布をフ
ィルムの黒化度として可視光レーザで読み取るので、計
測精度が向上する。

【００７０】この発明の請求項３０に係わるＸ線露光装
置は、請求項２１のＸ線強度分布計測手段として感光性
レジストを用いたので、簡便な方法で露光面のＸ線強度
分布の情報を一度に得ることができる。

【００７１】この発明の請求項３１に係わるＸ線露光方
法は、露光面でのＸ線強度を計測し、その計測結果をも
とにＸ線強度補正フィルタを制御して、Ｘ線の強度分布
を均一にし露光する工程を用いたので、均一な分布を有
するＸ線ビームを用いて露光を行うことができる。

【００７２】この発明の請求項３２に係わるＸ線露光方
法は、請求項３１において、露光面でのＸ線強度の計測
の結果、所定の均一性が得られている場合、Ｘ線強度補
正フィルタをＸ線ビームを遮らないように退避させるス
テップを備えたので、所定の均一性が得られている場
合、フィルタを通過することにより生じるＸ線の強度損
失がなくなる。

【００７３】この発明の請求項３３に係わるＸ線露光方
法は、請求項３１又は３２において、予めフィルタの隔
壁の張力を制御するステップを備えたので、フィルタの
隔壁のたわみ量の制御性が向上する。

【００７４】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の一実施例について、図を用
いて説明する。図１は、Ｘ線露光装置の全体構成図を示
したものである。図において、10はビームダクト２の端
部に設けられた圧力調整器84を備えたＸ線強度補正フィ
ルタである。Ｘ線強度補正フィルタ10はその容器壁をビ
ームダクト２と共有し、一体化した構造を形成してい
る。まず、露光フィールド内水平方向のみのＸ線強度分
布の不均一性を補正する場合について説明する。図２
は、ＳＲ光源からのＳＲ光がＸ線反射ミラー６、Be窓７
などの光学系を介して露光部に到達したときの分布の一
例を示す。図において、実線は露光部に到達したＸ線強
度（ＳＲ光強度）である。このＸ線強度分布の不均一性
を補正するためには、図中点線で示したようなＸ線透過
率特性を有する強度補正フィルタを通過させれば、図中
一点鎖線で示したような均一な露光Ｘ線強度分布とな
る。本発明では、Ｘ線がある物質中を直進する際に次式
で与えられる強度減衰を受けることを利用するものであ
る。Ｉ＝Ｉ₀ｅｘｐ(−μｘ) ここで、Ｉは物質通過後のＸ線強度、Ｉ₀は物質通過前
のＸ線強度、μは線吸収係数と呼ばれる気体中での単位
距離当たりのＸ線強度減衰係数で、物質の種類、光の波
長などで決まる値である。また、ｘは気体中でのＸ線通
過距離である。図２の実線で示したＸ線強度分布を補正
するための強度補正フィルタとしては、例えば、図３中
の一点鎖線に示すようなＸ線直進距離の分布を有する物
質に満たされた空間を構成し、この中をＸ線が通過すれ
ば補正できることがわかる。

【００７５】図３は、本発明による補正方法の原理を説
明するための図である。ここでは簡便のため、Ｘ線が通
過する物質として気体を用いた。図において81は、例え
ば、Ｎ₂、Heなどの封入気体、82は封入気体81を封入す
るための封入容器の一部を構成する、例えば、ステンレ
スなどの封入気体圧力の変化によって容易に変形し得な
い材料から成る容器壁、83は可撓性の隔壁でここでは封
入気体81の圧力変化によりたわみ変位を受け弾性変形し
うる材料から成る薄膜から構成された隔壁、84は封入気
体81の圧力を制御することによって薄膜隔壁83に、例え
ば、図に示した点線a、１点鎖線bのような所望の変位を
与えるための圧力調整器である。Ｘ線は図中矢印で示し
たように薄膜隔壁83に直交する方向から封入気体に入射
するように構成、設置されている。

【００７６】次に露光フィールド面内での露光Ｘ線の２
次元強度分布を補正する場合について記述する。基本的
には上述の１次元強度分布補正の場合と全く同様の原理
である。図３に示した圧力調整器84によって封入気体圧
力を変化させたとき、薄膜隔壁は全表面に一様な圧力を
受け、Ｘ線光軸方向にたわみ、変形する。このときの薄
膜表面が受ける圧力によるたわみ量は以下のように与え
られる。なお、ここでは薄膜隔壁が円板である場合につ
いて考える。薄膜隔壁の周囲が容器壁に固定されている
場合、薄膜隔壁外周でのたわみ量はゼロであると同時に
薄膜隔壁の向きが一定に保持され、傾斜角もゼロとな
る。最大たわみ量は円板上薄膜隔壁の中心で生じ、その
たわみ量は次式で与えられる。 δ＝３(１−ν²)ｐＲ⁴／１６Ｅｔ³ ここで、δは最大たわみ量(cm)、νは薄膜壁材のポアソ
ン比、ｐは薄膜隔壁表面にかかる圧力(kgf／cm²)、Ｒは
薄膜隔壁の外半径(cm)、Ｅは薄膜隔壁材のヤング率(kgf
／cm²)、ｔは薄膜隔壁の厚さ(cm)である。このときの薄
膜隔壁の変形の様子を図４に示す。図に示したように封
入気体と外部との平衡圧力からの差圧として封入気体の
圧力を制御することによって、薄膜隔壁の変形、すなわ
ち、封入気体中のＸ線直進距離を制御することができ
る。差圧が負の場合は薄膜隔壁は内側にたわみ、差圧が
正の場合は外側にたわむ。本発明の原理によるＸ線強度
補正フィルタの作用を図５に示す。図中(a)のような均
一な強度分布のＸ線も、(b)のフィルタを通過すること
により、中央部より端部でのＸ線通過距離が長いため、
吸収により端部の強度が低下し、(c)のような中央部の
強度が大きい分布を呈するＸ線を成形できる。

【００７７】ここで、たわみ量と圧力について計算例を
示す。図４において外部雰囲気気体、換言すれば、露光
雰囲気気体が圧力100Torrの減圧Heの場合で、封入気体8
1を同じく外部雰囲気圧力100Torrと平衡圧力の空気、薄
膜隔壁83を厚さ20μm、最外半径2.5cmのBeを用い、図２
に示す露光Ｘ線強度分布の不均一性が10％であったとす
る。このとき、強度補正フィルタとしての図５での封入
気体である空気層を透過するＸ線は円形Be薄膜の中心部
でその最外周縁部に比し10％強度が減衰すれば良い。す
なわち、Ｘ線直進方向に対して片側のBe薄膜壁での変形
によってその中心部でＸ線強度５％分が減衰するたわみ
変形を与えればよいことになる。このとき簡略化のため
仮にＸ線を１nm単一波長とすると、上記の強度減衰の式
によって、Be薄膜壁中心部での最大たわみとして約0.02
cmを生じさせる必要がある。上記たわみ量の式にBeの力
学定数を代入してやると簡単な計算で、所望の最大たわ
み量0.02cmを得るために必要な圧力として約６.９３×
１０^-5kgf／cm²が得られる。すなわち封入気体圧力を図
４における圧力調整器84によって初期平衡圧力100Torr
に対して約0.06Torr加圧すれば良い。本発明の基本原理
は大要以上のようで、この原理に基づいてＸ線強度補正
フィルタを形成する。

【００７８】なお、ここでは薄膜隔壁が円形の場合につ
いて記述したが、薄膜隔壁が方形形状の場合について
も、同様に封入気体圧力を制御することによって薄膜隔
壁を変形させ、Ｘ線のフィルタ内直進距離を制御できる
ことは言を待たない。

【００７９】露光フィールド面内でのＸ線の２次元強度
分布補正を考える必要があるが、分布形状はＸ線が光源
から出射された形状及びＸ線反射ミラーにより垂直方向
に拡幅されること等を考慮すると、上記のような点対称
あるいは線対称となりそれ以外の複雑な分布はほとんど
無視できる。そのため、本発明の強度補正フィルタでほ
ぼ対応できる。

【００８０】実施例２．以下、この発明の別の実施例に
ついて、図を用いて説明する。図６は、露光部でのＸ線
強度分布の情報をもとに本発明の強度補正フィルタを制
御する装置構成を示したものである。図において、露光
Ｘ線強度分布の経時変化を測定可能な強度測定器161を
露光雰囲気でのＸ線束中へ任意に挿入できるようにし
た。測定された強度分布から強度補正フィルタによる強
度分布を補正するに必要な薄膜隔壁の変形量を得るため
の差圧を算出する。そして、圧力調整器がその差圧を封
入気体へ出力すべく圧力調整器を制御するために補正制
御器162を設けている。

【００８１】本実施例の特徴は、露光Ｘ線強度分布の補
正が自動に、且つ露光の途中でモニタすることで、イン
プロセスでなされるということである。例えば、一定周
期毎に強度測定器161により露光Ｘ線強度分布の均一性
を確認しつつ露光、転写が可能になるばかりでなく、強
度分布に補正すべき不均一性が生じると自動的に不均一
性が補正され、常に適正な露光Ｘ線強度分布の条件下で
露光、転写の実施を保証することができる。強度測定器
161としては、例えば、フォトダイオードのような高精
度な半導体光検出器が使用に適している。

【００８２】図７に、強度測定器としてフォトダイオー
ドを搭載した装置構成の例を示す。図において、171は
Ｘ線強度を測定できるフォトダイオードからなる検出
部、172は検出部171を保持するための保持部、173は検
出部171と保持部172とを直線状に走査させる走査部、17
4は走査部173を一定速度又は一定ピッチ毎に走査させる
ための走査機構部、175は一定速度又は一定ピッチ毎に
走査しつつＸ線強度に比例した電気信号（電流又は電圧
信号）を出力する検出部171からの信号を読み取る処理
回路である。検出部171にて測定しようとする露光Ｘ線
強度が検出部での検出可能強度を越えているような場合
には、検出部の前面に強度を低下せしめるための、例え
ば、Ａｌ、Ｎｉなど薄膜からなるフィルタ（図中176）
を設ければよい。さらに、検出部にＸ線が入射、吸収さ
れることによって発生する熱による検出部温度上昇によ
る感度変化及び、出力特性劣化が生じる場合には、検出
部を冷却し、温度を一定に保持するための検出部に例え
ば冷却水循環部等（図示せず）を配設し冷却機能を付加
すればよい。

【００８３】なお、図における強度測定器は露光雰囲気
中で水平、もしくは、垂直方向１方向のみを検出部が走
査するものとしているが、Ｘ線強度分布を２次元的に測
定する場合には、２組の強度測定器によって各々水平、
垂直２方向を走査、強度測定するように構成してもよい
し、もしくは、１つの強度測定器によって検出部を水
平、垂直２方向を、例えばラスター的に走査し、強度測
定するように構成してもよい。

【００８４】実施例３．以下、この発明の別の実施例に
ついて説明する。実施例２においては、検出器としてフ
ォトダイオードのような半導体光検出器を用い、これを
２次元を網羅するように走査したが、検出器を複数配設
することにより例えば２次元アレイを形成すれば、一度
に２次元情報を得ることができる。

【００８５】なお、本実施例においても、冷却機構やフ
ィルタを用いれば計測精度が向上することはいうまでも
ない。また、本実施例では、検出器をアレイ状に配設し
たが、１次元状に配置し、これを走査してもよい。さら
に、実施例２、３では半導体光検出器の例としてフォト
ダイオードを用いた例で示したが、測定点での点分解能
の優れた検出器であれば他の検出器を用いてもよい。

【００８６】実施例４．以下、この発明の別の実施例に
ついて説明する。実施例２、３ではＸ線強度測定用の検
出器として半導体光検出器であるフォトダイオードを用
いた例について示したが、照射Ｘ線強度に対応して可視
光の透過率が変化するＸ線フィルムを用いてもよい。Ｘ
線フィルムを用いる場合、一端フィルムの黒化度を測定
する工程を要するため、半導体光検出器を用いる場合と
比べてオンライン性が劣るが、２次元でのＸ線強度分布
の情報を容易に且つ安価で得ることができる。

【００８７】次に計測の手順について説明する。Ｘ線マ
スクを用いた露光前に、露光面の前面に、あるいは露光
面に代替してＸ線フィルムを配置する。一定時間露光
後、Ｘ線フィルムをＸ線の光路より取り出しＸ線により
感光されたフィルムの黒化度を測定する。このとき、Ｘ
線フィルムとして照射Ｘ線強度に対応して可視光の透過
率が変化するものを用いることにより、このフィルムの
黒化度を例えばHe-Neレーザのような可視光レーザを用
い、その透過率からＸ線の強度分布を精度良く測定する
ことができる。さらに、可視光レーザのフィルム透過率
のデータ、即ちＸ線強度分布のデータによりビームライ
ンに配設した強度補正フィルタを制御することで、Ｘ線
強度分布を高精度に補正できる。

【００８８】実施例５．以下、この発明の別の実施例に
ついて説明する。実施例２、３ではＸ線強度測定用の検
出器としてフォトダイオードを用い、実施例４ではＸ線
フィルムを用いた例について示したが、照射Ｘ線強度に
対応して現像後の残膜率が変化する感光性レジストを用
いてもよい。例えば、一般的な露光用レジストであるＰ
ＭＭＡ系のレジストを用いる。計測の手順はＸ線フィル
ムを用いる場合とほぼ同じである。レジストを用いる場
合は、露光後一端取り出して現像し露光による残膜率の
度合を測定しなくてはならないため、Ｘ線フィルムを用
いる場合よりもオンライン性に劣るが、予めレジストの
感度特性が既知であるので校正が不要で且つ経時変化を
追うことができる。さらに、２次元でのＸ線強度分布の
情報を得ることができる。

【００８９】実施例６．以下、この発明の別の実施例に
ついて図を用いて説明する。図８はビームダクトの先端
に強度補正フィルタを備えた例である。図において、ビ
ームダクト２内はＸ線の減衰を抑止するため10^-10〜10
^-9Torr程度の超高真空に保たれている。図示していない
がＳＲリングからのＳＲ光（Ｘ線）はビームダクト内Ｘ
線ミラーを通過して図中矢印方向から薄膜隔壁83を介し
て強度補正フィルタ封入気体81内へ入射し、対向する薄
膜隔壁を介して露光雰囲気気体111中へ出射される。強
度補正フィルタの入射側の薄膜隔壁は真空隔壁７で構成
されている。なお、(a)は強度補正フィルタの構成を示
し、(b)は強度補正フィルタを構成する２つの薄膜隔壁
がたわむ様子を示したものである。本例では強度補正フ
ィルタ内の気体81と露光雰囲気111とが線吸収係数の同
一である場合について説明する。図８中(b)において、
Ｘ線は強度補正フィルタのたわみがない場合（図中点
線）、補正フィルタをｄx通過した後、露光雰囲気をｄy
通過して露光面であるウエハ５に到達する。補正フィル
タ内の圧力がある値に設定された時、図中(b)のように
薄膜隔壁がたわむ（図中実線）と、任意の点を通過する
Ｘ線は補正フィルタをｘ通過した後、露光雰囲気をｙだ
け通過する。ここで、強度補正フィルタ内の気体81と露
光雰囲気111とが線吸収係数の同一であるため、Ｘ線は
露光雰囲気側の薄膜隔壁83のたわみとは関係なく、超高
真空側の薄膜隔壁のたわみ量だけ減衰する。即ち、図中
δ2に依存せず、δ1の関数となる。従って、強度分布を
補正するには任意の点におけるδ1を考慮すればよいこ
とになる。

【００９０】以下、強度補正の手順について説明する。
まず、強度補正フィルタ内に露光雰囲気と線吸収係数が
同一の気体を封入し、薄膜隔壁に所定の張力をあたえ
る。露光面に配置した、例えば実施例２〜５のようなＸ
線強度検出器を用い、Ｘ線強度分布を測定し、その情報
をもとに強度補正フィルタの圧力又は薄膜隔壁の張力を
制御して、Ｘ線強度分布が均一になるようにする。次
に、所望のパターンを形成するＸ線マスク及びウエハを
配設して転写パターンを得る。

【００９１】強度補正フィルタ内に露光雰囲気と線吸収
係数が同一の気体を封入する手段として、同一気体を同
一圧力で封入するために、図９に示すような両者を直接
連結する管を配置すれば簡便な装置構成となる。図にお
いて、121は連通管で、途中にバルブ85を備えており、
圧力調整器84を使用して圧力調整が行われる場合、バル
ブ85を閉じる。なお、本実施例は図８のδ1だけで制御
するため、Ｘ線の強度分布が小さい時に有効である。

【００９２】実施例７．以下、この発明の別の実施例に
ついて図を用いて説明する。図10はビームダクトの先端
に強度補正フィルタを備えた例である。図において、実
施例６と異なり、さらに超高真空側（Ｘ線入射側）に薄
膜隔壁を有する空間112を形成し、そのＸ線入射側の隔
壁をBeの真空隔壁７とし、空間112のＸ線出射側の隔壁
は強度フィルタの薄膜隔壁83と共有にした。ここでは、
前記空間112の封入気体を露光雰囲気111の気体の線膨張
係数と同一で且つ同圧にしている。なお、強度補正フィ
ルタ内に封入する気体のＸ線の線吸収係数は露光雰囲気
の線吸収係数よりも十分大きい。このような構成にする
ことにより、強度補正フィルタの２つの薄膜隔壁は外側
が同圧のため、対称なたわみを呈し、強度補正が容易に
なる。また、強度補正フィルタ内の気体の線吸収係数が
十分大きいため、Ｘ線が露光雰囲気111および空間112を
通過する際の減衰を無視することができ、さらに強度補
正が容易になる本実施例においても、実施例６のように
露光面にＸ線強度分布検出器を配設し、その情報をもと
に強度補正フィルタを制御すれば、Ｘ線強度の均一性が
向上することは言うまでもない。

【００９３】また、空間112と露光雰囲気を同一の気体
にすれば、同一線吸収係数となる。図11は空間112と露
光雰囲気111が同一気体で且つ圧力が同一となることを
保証するための連通管121を設けたものである。このよ
うにすれば、上記実施例を簡便に実現できる。また、物
質の種類によりＸ線の線吸収係数が異なることから、強
度補正フィルタ内の気体の種類の選択と可撓性隔壁の機
械的強度を維持できるたわみ量の範囲から、補正フィル
タの適用限界及び精度を制御できることはいうまでもな
い。

【００９４】実施例８．以下、この発明の別の実施例に
ついて説明する。実施例７の図10において、真空度10
^-10〜10^-9Torrの超高真空雰囲気であるビームダクト２
に対して閉空間112は10^-6〜10^-5TorrとＳＲ光が減衰し
ない程度の低真空度となっている。このように強度補正
フィルタに対し圧力的なバッファ層を介することによ
り、Ｘ線入射側の薄膜隔壁83の反り量が緩和され、反り
量の制御による強度補正が簡便になる。なお、この場合
も、空間112でのＸ線の減衰は無視でき、強度補正フィ
ルタ内の気体の線吸収係数のみを考慮すれば良い。

【００９５】また、本実施例において、実施例６のよう
に強度補正フィルタ内を露光雰囲気と同一にすれば、強
度補正フィルタのＸ線入射側の薄膜隔壁のたわみ量のみ
を制御すればよい。この場合も、Ｘ線入射側に低真空の
閉空間が配設されているので、初期に大きな応力が発生
せず、たわみ量の制御が容易になる。

【００９６】実施例９．以下、この発明の別の実施例に
ついて説明する。図12はビームダクト２の端部に強度補
正フィルタを備えた例である。図において、強度補正フ
ィルタの両側に隣接して空間112、113を備えており、両
空間の雰囲気を同一にして、強度補正フィルタのＸ線入
射、出射両側の薄膜隔壁の初期たわみ量を同じにし、強
度補正のために与える差圧計算の簡略化を図ったもので
ある。ここで、両空間内のＸ線に対する線吸収係数は強
度補正フィルタに対し無視できるものとする。なお、83
cは空間113と露光雰囲気とを真空的に遮断するための第
２薄膜窓である。

【００９７】また、ここで強度補正フィルタにおける封
入気体圧力は露光雰囲気内圧力と同一とすることで、第
２薄膜窓83cと強度補正フィルタのＸ線入射側薄膜隔壁8
3a及び出射側薄膜隔壁83bのたわみ量は同じになる。こ
のことから、Ｘ線強度補正のための薄膜隔壁たわみ量制
御はＸ線入射、出射両側薄膜隔壁83a、83bのたわみ量が
対称であることから差圧計算が簡略化できる。

【００９８】さらに、両空間112、113を実施例８で説明
したような低真空にしておくと、Ｘ線が減衰せずに上記
で説明したような対称のたわみ形状を呈することができ
る。

【００９９】実施例１０．以下、この発明の別の実施例
について図を用いて説明する。以上の実施例では、露光
Ｘ線強度分布は、例えば、図２に示すようなＸ線強度分
布中心にて上に凸、もしくは、下に凸の形状を有した場
合に対応したものについて説明した。本実施例では例え
ば、図13のような分布を呈する場合についてその補正方
法について説明する。図13はＸ線強度分布の一例を示し
たもので、強度分布の中心にて下に凸、２周辺部にて上
に凸なる分布を呈している。これは下に凸の強度分布と
上に凸の強度分布に分解できる。即ち、２つの強度補正
フィルタを組み合わせることにより強度補正が可能とな
ることを意味する。図14は図13の強度分布を補正するた
めの強度補正フィルタの構成例である。図において、19
1は封入気体１、192は封入気体２、193は封入気体１、
２を封入するための容器の一部を構成し、かつ、封入気
体圧力変化によっても変形しない剛性の高い材料から成
る容器壁、194は薄膜隔壁１、195は薄膜隔壁２、196は
薄膜隔壁３、197は封入気体１の圧力を調整し所望の圧
力とするための圧力調整器１、198は同じく封入気体２
の圧力を調整し所望の圧力とするための圧力調整器２で
ある。薄膜隔壁１と容器壁との固定は図に示すように、
薄膜隔壁２、３と容器壁との固定に比し、固定長を長く
構成している。薄膜隔壁１と容器壁との固定部端部間の
全部、あるいは、一部の薄膜開口部が露光フィールドへ
Ｘ線が供給される範囲であり、同時にＸ線強度分布の不
均一性を補正すべき範囲ということになる。圧力調整器
１により封入気体１と外部雰囲気との差圧を、圧力調整
器２により封入気体１と封入気体２との差圧、さらに、
封入気体２と外部雰囲気との差圧を制御する。図では封
入気体１、２共に初期状態では外部雰囲気と同一圧力と
されている。

【０１００】図15に、図13に示すようなＸ線強度分布の
不均一性を補正するために必要な封入気体１、２でのＸ
線直進距離の変化を示した。例えば、封入気体１、２が
同一気体である場合には図14に示した薄膜隔壁２の変形
はＸ線直進距離に何等変化を及ぼさないので、図15に示
すようなＸ線直進距離の変化を得るためには、薄膜隔壁
１、３でのたわみ変形によるＸ線直進距離変化のみを考
えればよい。図15において、(a)はビームダクト内で強
度補正フィルタがない場合のＸ線強度分布で、中央で強
度が低く端部で強度が高い。この強度を均一に補正する
には強度補正フィルタ内のＸ線通過距離が(b)のようで
あればよい。すなわち強度が大きいところでは距離を長
く、強度が小さいところでは距離を短くすればよい。す
なわち、Ｉ＝Ｉ₀ｅｘｐ（−μｘ）で与えられる強度変化にもとづいて強度補正するため
に、図15に示した所望のＸ線直進距離変化をたわみの式
によって得る必要がある。このためには、圧力調整器
１、２により各々封入気体１と外部雰囲気、封入気体２
と外部雰囲気との差圧を制御し、薄膜隔壁１を内側に、
薄膜隔壁３を外側にたわみ変形させる。図16に薄膜隔壁
１、３のたわみ変形の形状を示す。図において、一点鎖
線は薄膜隔壁の圧力平衡位置（あるいはたわみゼロの位
置）を、211は薄膜壁１のたわみ変形、212は薄膜壁３の
たわみ変形、213は薄膜壁１、３のたわみ変形の和を示
す。封入気体が同一であるので、この213の変形の和が
すなわち、封入気体１、２（強度補正フィルタ２個分）
を通過する距離に相当する。これによって、図13に示す
ような露光Ｘ線強度分布を均一に補正できる。

【０１０１】なお、本実施例では封入気体１、２が同一
気体としたが、封入気体１、２でのＸ線直進距離の変化
による強度減衰を最適化するように各々Ｘ線に対する線
吸収係数の異なる気体を選定すればよい。また、本実施
例において、露光部にＸ線強度分布測定器を配設し、そ
の情報をもとに強度補正フィルタ内に封入する気体と圧
力によるたわみ量を制御すれば強度補正の精度が向上す
ることはいうまでもない。

【０１０２】実施例１１．以下、この発明の一実施例に
ついて図を用いて説明する。以上の実施例では強度補正
フィルタはビームダクトの一部に強度補正フィルタの一
部を共有化した構造であったが、図17に示すようにビー
ムダクトから独立した構造であってもよい。図17はビー
ムダクトの内部に、強度補正フィルタを配置した例を示
す。図において、220は強度補正フィルタ10を図中ａ方
向に駆動させる駆動制御器である。

【０１０３】次に、動作について説明する。露光部に配
置したＸ線強度測定器161により予め得た強度分布の情
報にもとづいて、強度補正制御器162により圧力調整器8
4を調整し強度分布が補正されるように薄膜隔壁83のた
わみ量を設定する。強度補正フィルタ10が設定される
と、露光部にＸ線マスク４およびウエハ５が配置され、
強度分布の均一なＸ線により露光し所望の転写パターン
を得る。ここで、Ｘ線強度測定器161の計測結果によ
り、補正の必要がないと判断された場合には、駆動制御
器220により、強度補正フィルタ10はＸ線の光路を妨げ
ない位置に退避させる。これにより、強度補正が不要の
場合には、強度補正フィルタ10を通過させないためＸ線
強度の減衰が阻止できる。

【０１０４】なお、本実施例ではビームダクト内部に配
置した例で示したが、図18で示すようにビームダクト外
部の露光部に配置しても同様の効果が得られることは言
うまでもない。

【０１０５】また、これまでの実施例では、Ｘ線フィル
タの内部には気体が封入されている例について示した
が、図18で示すようにビームダクト外部の露光部に配置
すればＸ線強度補正フィルタの内部の物質を気体に限定
するものではない。所望の線吸収係数が得られれば、液
体であってもよい。

【０１０６】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、特定の雰囲気を形成する容器に２枚の対向する可撓
性隔壁を用いたので、簡便な装置構成でＸ線強度の補正
が可能となる。

【０１０７】請求項２の発明によれば、請求項１のＸ線
強度補正フィルタの可撓性隔壁として薄膜を用いたの
で、隔壁でのＸ線強度の損失が低減されスループットの
高い転写工程が実現できる。

【０１０８】請求項３の発明によれば、請求項２のＸ線
強度補正フィルタを複数連接したので、複雑な分布に対
しても強度補正が可能となり、パターン転写精度が向上
する。

【０１０９】請求項４の発明によれば、複数の強度補正
フィルタの接続面の対向する隔壁を共有化したので、装
置構成が簡便で且つＸ線強度補正の制御性が向上する。

【０１１０】請求項５〜８の発明によれば、請求項１〜
４において、Ｘ線強度補正フィルタの隔壁のたわみ量で
フィルタ内部のＸ線通過距離を制御し、強度補正を行っ
たので、簡便な計算で、精度良く強度補正が可能とな
る。

【０１１１】請求項９の発明によれば、Ｘ線強度補正フ
ィルタの隔壁のたわみ量を隔壁の張力により制御したの
で、圧力制御と併せて、制御性および補正の精度も向上
する。

【０１１２】請求項１０の発明によれば、ＳＲ光源を利
用したＸ線露光装置において、ビームラインにＸ線強度
補正フィルタを配設したので、露光中にインプロセスで
強度補正が高精度にでき、パターン転写精度が向上す
る。

【０１１３】請求項１１の発明によれば、請求項１０に
おいて、Ｘ線強度補正フィルタに駆動機構を備えたの
で、強度分布が均一でＸ線強度補正フィルタを使用しな
い場合に、Ｘ線の光路から退避でき、強度補正の自由度
が向上する。

【０１１４】請求項１２の発明によれば、請求項１０に
おいて、Ｘ線強度補正フィルタとビームダクトを一体化
したので、フィルタ部がコンパクトになり装置構成が簡
便となる。

【０１１５】請求項１３〜１９の発明によれば、Ｘ線強
度補正フィルタの隔壁に隣接して所望の雰囲気を形成す
る空間を形成したので、フィルタの隔壁のたわみ量を容
易に制御でき、たわみ量の計算が簡便になり補正の制御
性が向上する。

【０１１６】請求項２０の発明によれば、ダクト内に配
置するＸ線強度補正フィルタの隔壁あるいはそれに隣接
した空間の隔壁のいずれかを真空隔壁としたので、装置
構成が簡便となる。

【０１１７】請求項２１の発明によれば、露光部にさら
にＸ線強度分布計測手段を備えたので、この情報をもと
にさらに高精度にＸ線強度補正フィルタを補正すること
ができ、最終的にパターン転写精度が向上する。

【０１１８】請求項２２〜２７の発明によれば、Ｘ線強
度分布計測手段としてフォトダイオードのような半導体
光検出器を設け、これに測定精度が低下しないようにフ
ィルタや冷却手段を備えたので、高精度にＸ線強度分布
の２次元情報を得ることができ、この情報をオンライン
でＸ線強度補正フィルタにフィードバックすることで、
補正の精度が向上する。

【０１１９】請求項２８、２９の発明によれば、Ｘ線強
度分布計測手段としてＸ線フィルムを使用し、フィルム
上のＸ線強度分布情報を可視光レーザで読み取るので、
Ｘ線強度分布の２次元情報を１度に且つ精度良く得るこ
とができ、この情報をオンラインでＸ線強度補正フィル
タにフィードバックすることで、補正の精度が向上す
る。

【０１２０】請求項３０の発明によれば、Ｘ線強度分布
計測手段として感光性レジストを用いたので、Ｘ線強度
分布の２次元情報を１度に且つ安価でえることができ、
さらに、経時変化を追跡することもできる。また、この
情報をオンラインでＸ線強度補正フィルタにフィードバ
ックすることで、補正の精度が向上する。

【０１２１】請求項３１の発明によれば、露光面でのＸ
線強度分布を計測し、その情報をもとにビームラインに
配置した強度補正フィルタを制御し、均一な露光Ｘ線に
よりパターンを転写したので、パターン転写精度が向上
する。

【０１２２】請求項３２の発明によれば、露光面でのＸ
線強度分布を計測し、均一なＸ線が得られることが確認
されるとＸ線強度補正フィルタをＸ線の光路から退避さ
せて露光したので、Ｘ線強度の損失がなくスループット
の高い転写工程が実現できる。

【０１２３】請求項３３の発明によれば、予めＸ線強度
補正フィルタの隔壁の張力を制御したので、隔壁のたわ
み量が制御しやすく、又隔壁に機械強度以上の力がかか
るのを抑制することができ、安定した制御性が期待でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１によるＳＲ光を利用したＸ
線露光装置の全体構成図である。

【図２】本発明の実施例１による補正方法の原理説明
図である。

【図３】本発明の実施例１によるＸ線強度補正フィル
タの構成図である。

【図４】本発明の実施例１によるＸ線強度補正フィル
タの原理を示したもので、薄膜隔壁表面にかかる圧力と
たわみ変形との関係図である。

【図５】本発明の実施例１によるＸ線強度補正フィル
タを用いた補正方法の原理説明図である。

【図６】本発明の実施例２によるＸ線強度測定器を搭
載したＸ線露光装置の一部構成図である。

【図７】本発明の実施例２によるＸ線強度測定器を搭
載した他のＸ線露光装置の一部構成図である。

【図８】本発明の実施例６によるＸ線強度補正フィル
タの原理構成図である。

【図９】本発明の実施例６によるＸ線強度補正フィル
タの構成図である。

【図１０】本発明の実施例７によるＸ線強度補正フィ
ルタの構成図である。

【図１１】本発明の実施例７によるＸ線強度補正フィ
ルタの構成図である。

【図１２】本発明の実施例８によるＸ線強度補正フィ
ルタの構成図である。

【図１３】本発明の実施例10を説明するためのＸ線強
度分布の一例である。

【図１４】本発明の実施例10による複数のＸ線強度補
正フィルタを組み合わせた原理構成図である。

【図１５】本発明の実施例10による補正方法の原理説
明図である。

【図１６】本発明の実施例10による薄膜隔壁のたわみ
変形の説明図である。

【図１７】本発明の実施例11によるＸ線強度補正フィ
ルタの構成図である。

【図１８】本発明の実施例11によるＸ線強度補正フィ
ルタの他の配置図である。

【図１９】従来のＳＲ光を利用したＸ線露光装置の全
体構成図である。

【図２０】Ｘ線露光装置における転写の原理説明図で
ある。

【図２１】Ｘ線ミラー反射特性(a)とBe薄膜窓透過特
性(b)を説明した図である。

【図２２】従来例のＸ線強度補正フィルタの構成図で
ある。

【図２３】従来例のＸ線強度補正フィルタの製造工程
図である。

【図２４】ＳＲ光の露光フィールド垂直方向での拡幅
方法概要説明図である。

【符号の説明】

１電子蓄積リング（ＳＲ光源）、２ビームダク
ト、３ステッパー、４Ｘ線マスク、５ウエ
ハ、６Ｘ線光学系（Ｘ線反射ミラー）、７Ｂｅ薄
膜窓、１０強度補正フィルタ、２１感光性レジ
スト、２２Ｘ線吸収体、４１Ｓｉ基板、４２
メンブレン薄膜、４３Ｘ線吸収体、５１ネガ型
感光性レジスト、８１封入気体、８２容器壁、
８３薄膜隔壁、８４圧力調整器、８５バル
ブ、１１１露光雰囲気、１１２空間、１２１
連通管、１６１強度測定器、１６２補正制御器、
１７１検出部、１７２保持部、１７３走査
部、１７４走査機構部、１７５処理回路、１７
６フィルタ、１９１封入気体１、１９２封入気
体２、１９３容器壁、１９４薄膜隔壁１、１９
５薄膜隔壁２、１９６.薄膜隔壁３、１９７圧
力調整器１、１９８圧力調整器２、２１１薄膜隔
壁１のたわみ変形、２１２薄膜隔壁３のたわみ変形、
２１３薄膜隔壁１、３のたわみ変形の和、２２０
駆動制御器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｈ０５Ｈ 13/04 Ｕ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】特定雰囲気を形成する容器にＸ線が透過
する２枚の対向する可撓性隔壁を備えたことを特徴とす
るＸ線強度補正フィルタ。
【請求項２】可撓性の隔壁がＸ線の透過する薄膜から
形成されたことを特徴とする請求項１記載のＸ線強度補
正フィルタ。
【請求項３】請求項２のＸ線強度補正フィルタを複数
連接したことを特徴とするＸ線強度補正フィルタ。
【請求項４】直列に連接したＸ線強度補正フィルタの
対向する隔壁を共有したことを特徴とする請求項３記載
のＸ線強度補正フィルタ。
【請求項５】前記Ｘ線が容器内を通過する距離を制御
する手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項
３のいずれか１項に記載のＸ線強度補正フィルタ。
【請求項６】前記対向する２枚の可撓性隔壁のたわみ
量を制御する手段を備えたことを特徴とする請求項５記
載のＸ線強度補正フィルタ。
【請求項７】前記対向する２枚の可撓性隔壁のたわみ
量を制御する手段が容器内部の圧力制御であることを特
徴とする請求項６記載のＸ線強度補正フィルタ。
【請求項８】前記特定雰囲気を形成する容器の内部の
物質の種類を制御することを特徴とする請求項７記載の
Ｘ線強度補正フィルタ。
【請求項９】前記対向する２枚の可撓性隔壁のたわみ
量を制御する手段として隔壁の張力を制御することを特
徴とする請求項６記載のＸ線強度補正フィルタ。
【請求項１０】シンクロトロン放射光源より放射され
たＸ線を導くための超高真空雰囲気を形成するビームダ
クト及び前記Ｘ線を透過する真空隔壁を備えたビームラ
インと、該ビームラインを通過したＸ線を用いてＸ線マ
スク上の回路パターンをウエハ面に露光し転写するＸ線
露光部とを備えたＸ線露光装置において、前記ビームラ
インに請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載のＸ
線強度補正フィルタを備えたことを特徴とするＸ線露光
装置。
【請求項１１】前記ビームラインに備えたＸ線強度補
正フィルタを駆動する機構を備えたことを特徴とする請
求項１０記載のＸ線露光装置。
【請求項１２】前記ビームラインに備えたＸ線強度補
正フィルタの容器壁が前記ビームダクトの容器壁の一部
であることを特徴とする請求項１０記載のＸ線露光装
置。
【請求項１３】前記Ｘ線強度補正フィルタのＸ線入射
側の第１の隔壁またはＸ線出射側の第２の隔壁のたわみ
量を制御する手段として前記第１又は第２の隔壁に隣接
して所定の雰囲気を形成する空間を備えたことを特徴と
する請求項１０又は請求項１２記載のＸ線露光装置。
【請求項１４】前記隣接して形成された所定の雰囲気
を形成する空間の前記第１又は第２の隔壁に対向する隔
壁をそれぞれ第１又は第２の隔壁と共有することを特徴
とする請求項１３記載のＸ線露光装置。
【請求項１５】前記強度補正フィルタの内部又は前記
第１の隔壁に隣接して所定の雰囲気を形成する空間の内
部の気体がＸ線露光部の気体の線吸収係数と同一である
ことを特徴とする請求項１０又は請求項１４記載のＸ線
露光装置。
【請求項１６】前記強度補正フィルタ又は前記第１の
隔壁に隣接して所定の雰囲気を形成する空間とＸ線露光
部とを直接連結する手段を備えたことを特徴とする請求
項１５記載のＸ線露光装置。
【請求項１７】前記第１の隔壁に隣接して所定の雰囲
気を形成する空間の雰囲気がビームダクトの圧力より高
いことを特徴とする請求項１４記載のＸ線露光装置。
【請求項１８】前記第１の隔壁に隣接して所定の雰囲
気を形成する空間と前記第２の隔壁に隣接して所定の雰
囲気を形成する空間の雰囲気が同一であることを特徴と
する請求項１４記載のＸ線露光装置。
【請求項１９】前記第１の隔壁に隣接して所定の雰囲
気を形成する空間と前記第２の隔壁に隣接して所定の雰
囲気を形成する空間の雰囲気がビームダクトの圧力より
高いことを特徴とする請求項１８記載のＸ線露光装置。
【請求項２０】前記第１の隔壁又は第１の隔壁に隣接
して形成された空間のＸ線入射側の隔壁のいずれか１つ
が前記真空隔壁であることを特徴とする請求項１０、請
求項１２又は請求項１９記載のＸ線露光装置。
【請求項２１】前記Ｘ線露光部において、さらに露光
面でのＸ線強度分布計測手段を備えたことを特徴とする
請求項１０乃至請求項１２のいずれか１項に記載のＸ線
露光装置。
【請求項２２】前記Ｘ線強度分布計測手段が半導体光
検出器であることを特徴とする請求項２１記載のＸ線露
光装置。
【請求項２３】前記半導体光検出器を複数個２次元状
に配置したことを特徴とする請求項２２記載のＸ線露光
装置。
【請求項２４】前記半導体光検出器を走査する手段を
備えたことを特徴とする請求項２２記載のＸ線露光装
置。
【請求項２５】前記半導体光検出器がフォトダイオー
ドであることを特徴とする請求項２２乃至請求項２４の
いずれか１項に記載のＸ線露光装置。
【請求項２６】前記半導体光検出器の前面にＸ線の強
度制御のためのフィルタを備えたことを特徴とする請求
項２２記載のＸ線露光装置。
【請求項２７】前記半導体光検出器に冷却手段を備え
たことを特徴とする請求項２２記載のＸ線露光装置。
【請求項２８】前記Ｘ線強度分布計測手段がＸ線フィ
ルムであることを特徴とする請求項２１記載のＸ線露光
装置。
【請求項２９】前記Ｘ線の照射されたＸ線フィルムの
Ｘ線強度分布の検知手段が可視光レーザであることを特
徴とする請求項２８記載のＸ線露光装置。
【請求項３０】前記Ｘ線強度分布計測手段が感光性レ
ジストであることを特徴とする請求項２１記載のＸ線露
光装置。
【請求項３１】シンクロトロン放射光源により放射さ
れたＸ線を導くための超高真空雰囲気を形成するビーム
ダクト、Ｘ線の入射側と出射側にそれぞれ可撓性隔壁を
有し前記ビームダクトを通過したＸ線の強度を低下させ
るための特定雰囲気を形成した容器から構成されたＸ線
強度補正フィルタ、このＸ線強度補正フィルタを通過し
たＸ線の露光面での強度を測定する手段とを備えたＸ線
露光装置を用いてＸ線マスク上の回路パターンをウエハ
面に露光し転写するＸ線露光方法において、露光面のＸ
線強度を計測するステップと、該Ｘ線強度計測の情報を
もとに上記Ｘ線強度補正フィルタを制御してＸ線の強度
分布を均一にするステップと、該均一な強度分布を有す
るＸ線を用いてＸ線露光を行うステップとを含むことを
特徴とするＸ線露光方法。
【請求項３２】前記露光面のＸ線強度を計測するステ
ップで、所定の均一性が得られた場合、前記強度補正フ
ィルタをＸ線ビームを遮らないように退避させるステッ
プを備えたことを特徴とする請求項３１記載のＸ線露光
方法。
【請求項３３】露光面のＸ線強度を計測するステップ
の前に、予め強度補正フィルタの薄膜隔壁の張力を制御
するステップを備えたことを特徴とする請求項３１又は
請求項３２記載のＸ線露光方法。