JPS6068538A - Ｘ線発生装置 - Google Patents

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】 この発明は、シンクロトロン放射光を用いた軟Ｘ線リン
グラフィに用いられるＸ線発生装置に関するものである
。

従来、微細構造を有するＬＳＩ素子の作成において、レ
ジスト膜へのパターン転写にはフォトリングラフィの技
術が用いられてきた。

しかし、光の回折現象のため転写し得るパターン幅は元
の波長と同程度の約１μｍが限界である。

さらに微細化を進めるためにサブミクロンでのパターン
の大量転写に用いられ得るリングラフィ技術が必要とさ
れており、そのひとつに回折効果の少ないＸ線リングラ
フィ技術がある。

ここではＸ線源としては、従来固体ターゲツトに電子線
を照射して得られる特性Ｘ線が用いられてきたが、その
波長はＩＯＡ以下であるので、次のような問題がある。

すなわちこの波長域のＸ線では全ての物質で透過率が高
いので、レジストへの吸収効率が低く露光時間か長くな
るとともに、十分なマスク・コントラストを得るために
は吸収体膜が厚くなり過ぎる。また、波長が短いため、
レジスト膜や基板中で発生する光電子のエネルギーが高
く、二次光電子が拡散して解像度が低くなる。さらに、
半影ぼけや幾何学的な歪みの効果を避けるためには、Ｘ
線源とウェハ間の距離を十分離丁必要があるが、この穏
のＸ線源は発散源であるため、ウェハ間の距離を離すと
ビームの利用効率が悪くなり、笑用土十分なビーム強度
を得るためには非常に強力なＸ線源が必要となって、現
状では技術的に困難である。

上記の問題点を屏決する技術としてシンクロト−ン放射
光の軟Ｘ線が注目されている。第１図（ａｌに示すよう
に、シンクロトーン放射光２は、磁場Ｈによって軌道を
曲げられた時に電子ｅが放出する電磁波である。その拡
がりは電子ｅの進行方向に集中した円錐状になっている
。電子ｅは電子軌道１上を進行してゆくので、第１図（
ｂ）のような通常用いられる鉛直方向の、静磁場Ｈｇの
場合には、電子軌道１上の発光点の重ね合わせにより、
横方向（軌道面内方（泉）に一様で縦方向（軌道面垂直
方向）に狭し・広がり角の分布になっている。そのため
、無駄に散逸するビームが無く、すべてのビームをウニ
ノー面上に集中させて露光に利用することができる。

また、シンクロトロン放射光２は、第２図に示すような
Ｘ線からマイクル波におよぶ連続スペクトルであるが、
電子ｅの運動エネルギーを選ぶことにより、短波長のＸ
線成分の少ない、リングラフィにふされしいｌＯズか１
）１００Ａの軟Ｘ線を主成分としたビームを得ること力
（できる。

なお、軌道半径比＝　２　ｍ　、電流Ｉ　：　１００　
ｍＡ。

発光点とウニへ間の距離１＝ｌＱ７ｙＬ、軌道面からの
仰角θ＝−Ｏｒａｄの場合を第２図に示した。

以上のごとく、ウニ八面上で露光に利用できるシンクロ
トロン放射光２０強度は非常に強く、短い露光時間でパ
ターン転写が可能である。

その強度を生かすためには、半影ぼけや幾何学的歪みの
影響が出ない範囲で、発光点とウニ／％間の距離を短く
することカー望ましく、５〜１０ｍ程度の距離にとどめ
る必要がある。しかしながら、その場合縦方向の広がり
角は、先に述べたように大変狭く、ＬＳＩの１チツプを
露光するためには逆に狭すぎる程である。たとえは発光
点とウニへ間の距離を１ＯｒｒＬとした時、リングラフ
ィに有効な軟Ｘ線成分の強度がほぼ一様になるのは４■
程度の幅である。この拡がりは、電子ｅのエネルギーや
軌道半径を変えてもほとんど増大させることができない
。従つ−Ｃ，ｔチンブあるいはｌウェハを露光するのに
必要な１ｃＩｒＬから１ＯｃｒｒＬ程度の幅の一様な露
光面積を縦方向において実現するためＫは、何らかの方
法で軟Ｘ線の光路を変えてやる必要がある。

この光路変更のために以下の第３図（ａ）〜（ｄ）に示
すいくつかの装置が提案されている。

なお、第３図で、１は電子軌道、２はシンクロトロン放
射光、３はマスク、４は露光されるウェハ、５は平面鏡
、６は凸面鏡または凹面鏡、Ｔは平面鏡または凹面鏡を
示す。以下、第３図（ａ）〜（ｄ）を順次説明する＠ （１）　ウェハ４それ自体を縦方向に移動する装置（第
３図（ａｌ参照）。

（２）平面鏡５を用いてシンクロトロン放射光２を反射
させ、その平面鏡５を適当な速さで振動させることで上
下方向に放射光を振る装置（第３図（ｂｌ参照）。

（３）　凸面鏡または凹面鏡６を用いてシンクロトロン
放射光２を反射させ、広い面積に一様な強度を得る装置
（第３図＜Ｇ）参照）。

（４）何枚かの平面鏡または凹面鏡７を組み合わせて、
ウェハ４の左右の不要な放射光を反射させ、縦方向への
一様な拡がりを増大させる装置（第３図（ｄ）参照）。

これらのうち（１）は何枚ものマスク３を次々にウェハ
４とに正確に位置決めしたり、大量のウェハ４を処理し
たりするための複雑な機構をもつウェハ・アライナ−に
さらに移動機構の自由度をもうひとつ要求することにな
り、実用上技術的困難が予想される。

（２１，（３）、　（４）はいずれも鏡５〜６を用いて
いるが、この場合には、第１にその鏡面の月質の反射率
によって、有効な軟Ｘ線のスペクトル強度が異なり、露
光時間の予測が面倒になる。第２に光照射によって引き
起こされた不純物の吸着などにより、反射率が徐々に低
下するため、鏡の交換という保守作業を要し、また、露
光時にたえず軟Ｘ線強度を確認しなければならない。さ
らに、その劣化は必ずしも鏡面上一様に進むとは限らず
、露光むらが発生するおそれがある。

この発明は、上記のような従来の光路変更装置の欠点を
有さない、党略変更装置を持つＸ線発生装置を提案した
ものである。以下この発明の−実流側を図面を用いて説
明する。

シンクロ）＋＝ン放射光２を発生する装置の１つとして
重子蓄積リングがあるが、これを例にとって説明する。

電子蓄積リングは、電子束の偏向。

集束系についてのみ考えると、たとえば第４図に示すよ
うに、シンクロトロン放射光２を取り出す所に設り゛ら
れた偏向用２極電磁石８．電子束を安定に周回させるた
めの横方向集束用４正極電磁石９と縦方向集束用４Ｍ極
電磁石１０かうなる。

ここで、光路変更用として横方向に４Ｅｉ場成分Ｈｈを
もつ可変電磁石（２極）１１を横方向集束用４正極電磁
石９の直後に挿入した。

この時、横方向集束用４正極電磁石９で縦集束した電子
束の方向は、可変電磁石１１の横磁場成分のため縦方向
にわずかにずれる。このずれは横方向集束用４正極電磁
石９（横方向は集束だが縦方向は発散）によって増幅さ
れ、偏向用２極電磁石８中の電子の軌道面は上下方向（
Ｙ方向）に大きくずれることになる。従ってウェハ４上
のシンクロトロン放射光（軟Ｘ線）２は上下方向に移動
する。

たとえば、可変電磁石１１中に電流ＩＡを流した時、約
５０ガウスの横磁場が発生し、このため電子ｅの軌道面
が変化し、発光点からｉｏｎ離れた試料の位置で１３鰭
移動した。この電流値を第５図に示すような三角波で一
定の速さくたとえば０．３　ｓｅｃ　）で振動させるこ
とにより、ウエノ・４上に縦方向の幅３ｃＩｎの範囲で
一様な露光を行うことができた〇 上記の方法によれば、Ｘ線の発光点とウニ・・４の間に
光学素子が全くないことから、第１に一様性の非常に高
い放射光を得ることができ、第２にシンクロトロン放射
光２木来のなだらかな連続スペクトルを有するため、必
要露光時間の予仰］設屋が容易であり、第３に一定の電
子電流で常に同一光量の軟Ｘ線を得ることができるので
、露光時間の制御が容易である。

上記の実施例では、縦方向集束用４正極電磁石１０の直
後に可変電磁石１１を設置したが、これは可変な横磁場
成分をもつならばどこに設置してもかまわない。

以上詳細に述べたように、この発明は、電子軌道を上下
方向に時間的に走査する可変磁場発生用の可変電磁石を
設けたので、シンクロトロン放射光のもつ優れた特徴を
損なうことなく、これを最大限に生かして一様、かつ、
安定で高スルーブツトの軟Ｘ樺リングラフィが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は磁場中の電子がある瞬間に出すシンクロ
トロン放射光の分布を示す模式図、第１図（ｂ）は鉛直
方向の静磁場中を運動してゆく電子が出すシンクロトロ
ン放射光の分布を示す模式図、第２図は電子ｓ積すング
から出る放射”光強度の波長に対する分布を示す特性図
、第３図（ａ）〜（ｄ）は縦方向（軌道面垂直方向）に
一様な露光を行うために従来提案されている装置の模式
図、第４図はこの発明の一実施例を示すＸ線発生装置の
模式図、第５図はこの実施例において可変電磁石中に流
す電流の一例を示す波形図である。 図中、１は電子軌道、２はシンクロトロン放射光、３は
マスク、４はウニ／’％、５は平面鏡、６は凸面鏡また
は凹面鏡、１は平面鏡または凹面鏡、８は偏向用２極電
磁石、９は横方向集束用４重便電磁石、１０は縦方向集
束用４正極電磁石、１１第１図 （ａ）　（ｂ） 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. シンクロトロン放射光の軟Ｘ線をレジスト膜のパターン
   転写に用いるＸ線発生装置において、前記シンクロトロ
   ン放射光を発生する電子軌道を上下方向に時間的に走育
   する可変磁場発生用の可変電磁石を設けたことを特徴と
   するＸ線発生装置。