JPS63250099A - Ｘ線露光装置 - 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】 〔（既習〕 電子蓄積リング内の偏向電磁石の位置においてのみ軌道
面を上下に揺動することにより、揺動する波の節から腹
にかけて、あるいは腹から節にかけての部分（すなわち
、節を含んだその近傍の部分）が必ず発光部である偏向
電磁石の位置にくるようにして、これにより確実に放射
光の照射野を拡大でき、かつリングの構造全体に影響を
与えないで露光面積の大きい、Ｘ線源をもつ露光装置が
得られる。

〔産業上の利用分野〕

本発明は半導体基板上に微細回路パターンをシンクロト
ロン放射光（ＳＯＲ）を用いて転写するＸ線露光装置に
関する。

電子蓄積リングはサブミクロンの超微細リソグラフィに
必要な高輝度Ｘ線露光光源として用いられている。

超高真空に保たれた電子蓄積リングを電子ビームは何時
間も回り続け、放射光はリングに設けられた偏向電磁石
の位置でほぼ光速で走る電子ビームが偏向されることで
発せられ、露光用Ｘ線源として利用される。

Ｘ線露光は次期超νＬＳＩの製造プロセスに利用できる
ように技術開発が進められている。

〔従来の技術〕

第３図は従来例によるビームの軌道を上下に波打たせる
電子波動法により、ＳＯＲ照射野を拡大して露光面積の
拡大をはかった装置を説明する斜視図である。

図において、電子蓄積リングのビーム軌道面に垂直な方
向へのシンクロトロン放射光の拡がりは小さいため、図
示のように放射光はビーム軌道面内に強い指向性をもつ
、薄い平面状の光となり、従来の照射野は横長に偏平で
、電子エネルギが高くなる程縦幅が細（なり大面積露光
が困難であった。

電子エネルギが約Ｉ　ＧｅＶのとき、発光点から１０ｍ
１ｌｌれると光の幅は約ｌ　ｃｍ　となるが、ウェハに
露光するためにはこの光を拡げるか、あるいは走査する
手段をとらねばならない。

そこで、この困難を克服するために電子波動リングが提
起されている１）。

１）真空；第２９巻　第７号（１９８６）　、　ｐ３０
３゜電子波動リングはビーム軌道を上下に波打たーヒる
ことにより露光面積を数倍以」二に拡げ、大面積露光を
可能とするものである。

このために、電子蓄積リングの１箇所に、電子ビーム軌
道を揺動（摂動）させる電磁石を設けて水平方向に微小
磁場をかけると、閉軌道は全周にわたって垂直方向に波
打つように歪められる。

すなわち、電子ビームは垂直方向に摂動を受けて安定軌
道の回りに波動する。波動の振幅は摂動磁場の強度に比
例し、波動の節は動かない。波動の節から放射されるシ
ンクロトロン放射光の照射角は摂動磁場を変化させるこ
とにより第３図のように垂直方向に変化できるので、従
来のＳＯＲに比べて１桁近い照射野の拡大と、均一な露
光が可能となる。従って、波動の節近くから放射される
シンクロトロン放射光がりソグラフィに最も適している
。

このようにして、電子は図示のように波打つ変形閉軌道
を周回することにより、放射光の照射野は拡大される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記の従来方法によると、つぎのような問題点を生ずる
。

■　閉軌道の歪はリング全周に生じ、リング内の偏向電
磁石以外の非発光部分において、この歪が偏向電磁石で
発生する歪より大きくなる可能性があり、この歪を許容
できる機構にしなければならない。例えば、リングの真
空チャンバの内径の拡大、４極電磁石の有効磁場勾配領
域の拡大等が必要となる。

■　閉軌道の歪はビーム軌道の中心軸に対し波打つよう
に生ずるが、この波の数は偏向電磁石の数と同しになる
とは限らず、従って波の節から腹にかけて、あるいは腹
から節にかけての部分が偏向電磁石の位置にできるとは
限らない。

〔問題点を解決するだめの手段〕

上記問題点の解決は、周回電子ビームの閉軌道を、偏向
電磁石の位置付近においてのみ、ビーム軌道面に対して
垂直方向に歪ませる機構をもつ電子蓄積リングを有し、
該電子蓄積リングより発するシンクロトロン放射光を用
いるＸ線露光装置により達成される。

前記ビーム軌道面を垂直方向に歪ませる機構が、電子蓄
積リング内に配置され、かつ直流電流で駆動されるステ
アリング用電磁石に交流電流を重畳して構成することが
できる。

〔作用〕

本発明は電子蓄積リング内の偏向電磁石の位置付近にお
いてのみ軌道面を上下に揺動するもので、これによりリ
ングの構造全体に影舌を与えないで、かつ揺動する波の
節から腹にかけて、あるいは腹から節にかけての部分が
必ず発光部である偏向電磁石の位置にくることを利用し
て、確実に放射光による露光面積を拡大するものである
。

第１図（１）、（２）は本発明を説明する原理図で、そ
れぞれ垂直面内のビーム軌道と、これに対応する電磁石
の配置を示す。

図において、１は偏向電磁石で、２八、２Ｂ、２Ｃはビ
ーム閉軌道を歪ませる電磁石である。

電磁石録の位置で上方に曲げられた電子は、電磁石２Ｂ
だ４．１で、もしくは電磁石２Ｂ、２Ｃにより元の軌道
に戻る。このとき、電磁石２Ａの位置での曲げ角θが数
ｍｒａｄであれば、１０　ｍ先では光はビーム軌道面か
ら数ｃｍの位置にくる。

従って、電磁石２Δ、２Ｂ、２Ｃに、相互に同期させて
振動磁場を与えると、シンクロトロン放射光の照射野は
１０「先で数ｃｍの幅に拡大される。露光エリアは現在
では３０〜４０　ｍｍ角といわれているのでこの面積を
十分カバーできる。

以上の電磁石２八、２Ｂ、２Ｃの組を、すべての偏向電
磁石に付加すると、偏向電磁石付近でのみ閉軌道の歪を
つくり、リングの偏向電磁石以外の領域には閉軌道の歪
の影響がないようにすることは可能となる。

〔実施例〕

第２図（１）〜（３）は本発明の詳細な説明する電子蓄
積リングの平面図と、ビーム閉軌道の斜視図である。

第２図（１１において、ビーム閉軌道を歪ませる電磁石
２Δ、２Ｂ、２Ｃには、ビームの垂直方向のステアリン
グに用いる電磁石を用いる。

■）　ステアリングのためには、この電磁石に直流電流
を流しておき、振動磁場発生のために数〜数１０　ｆｉ
ｚの交流電流を重畳して流す。

この場合のビーム閉軌道の斜視図は第２図（２）のよう
になる。

２）　また、リングが大きく偏向電磁石以外のリングの
直線部に余裕があるときは、電磁石２Ａ、　２Ｂ、２Ｃ
の組を用いてもよいが、リングを小さくするには電磁石
２Ｂ、２０間の距離を縮める必要があり、そのため電磁
石２Ｂ、２Ｃが強くなり過ぎる可能性がある。

そこで、電磁石２Ｃとつぎの偏向電磁石用の電磁石２Ａ
とを共用できれば、電磁石２Ｂと２Ｃ間の距離は縮める
必要がなくなり、電磁石２Ｂ、２Ｃともにその磁場の強
さは弱くてすむ。

ここで、問題となるのが電磁石２Ａと２Ｃを１つの電磁
石で共有することで閉軌道の歪がリング全周にわたって
発生することである。

しかし、第１図において、θが数ｍｒａｄであり、偏向
電磁石が数ｍの長さであるので、ｈは数ｍｍにしかなら
ず、振動磁場によって発生する閉軌道の歪も、全周にわ
たって高々数ｍｍにしかならないので、真空チャンバや
、４極電磁石の有効磁場勾配領域を拡大する必要はない
。

この場合のビーム閉軌道の斜視図は第２図（３）のよう
になる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、閉軌道の歪を小さ
く抑え、かつ揺動する波の節から腹にかけて、あるいは
腹から節にかけての部分が必ず発光部である偏向電磁石
の位置にくるため、効率よく確実に放射光の照射野を拡
大することができるようになる。

従って、大面積露光を可能とするＸ線源をもつ露光装置
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図（１１、（２）は本発明を説明する原理図、第２
図！１１〜（３）は本発明の詳細な説明する電子蓄積リ
ングの平面図と、ビーム閉軌道の斜視図、第３図は従来
例によるビームの軌道を上下に波釘たせる電子波動法に
より、ＳＯＲ照射野を拡大して大面積露光を可能とする
装置を説明する斜視図である。 図において、 ■は偏向電磁石、

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）周回電子ビームの閉軌道を、偏向電磁石の位置に
   おいてのみ、ビーム軌道面に対して垂直方向に歪ませる
   機構をもつ電子蓄積リングを有し、該電子蓄積リングよ
   り発するシンクロトロン放射光を用いることを特徴とす
   るＸ線露光装置。
2. （２）前記ビーム軌道面を垂直方向に歪ませる機構が、
   電子蓄積リング内に配置され、かつ直流電流で駆動され
   るステアリング用電磁石に交流電流を重畳して構成され
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のＸ線露
   光装置。