JPH0817715A

JPH0817715A - Ｓｒ光源を用いたｘ線装置

Info

Publication number: JPH0817715A
Application number: JP15218694A
Authority: JP
Inventors: Sadahiko Ozaki; 禎彦尾崎
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1994-07-04
Filing date: 1994-07-04
Publication date: 1996-01-19

Abstract

(57)【要約】【目的】Ｘ線ミラーを有するＸ線装置の立ち上げ時や
Ｘ線ミラーの交換に際してＳＲリング自身、および１台
のＳＲリングに接続された他の複数のＸ線装置の通常運
転状態に影響を及ぼすことなくＸ線ミラーのＳＲ光によ
る枯らしを効率よく実施しようとするものである。【構成】ＳＲ光源から放出されるＳＲ光を真空雰囲気
中に配置されたＸ線ミラー６に照射するように構成した
Ｘ線装置において、ＳＲ光源とＸ線ミラーとの間に強度
調整フィルター６６を備え、ＳＲ光源からＸ線ミラーへ
照射されるＳＲ光の強度を調整しながら枯らし運転を実
施するようにした。また、強度調整フィルターは、気体
圧力を変化させることによりＳＲ光の気体中での線吸収
係数を変化させてＳＲ光強度を調整するように構成した
ものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＳＲリングに接続され
たＸ線装置に関するもので、特に、Ｘ線ミラーを有する
Ｘ線装置の立ち上げ時やＸ線ミラーの交換に際してＳＲ
リング自身、および１台のＳＲリングに接続された他の
複数のＸ線装置の通常運転状態に影響を及ぼすことなく
Ｘ線ミラーのＳＲ光による枯らしを効率よく実施しよう
とするものである。

【０００２】

【従来の技術】ＳＲ光源から放出されるＳＲ光を真空中
に配置されたＸ線ミラーに照射するように構成したＸ線
装置の従来例の１つとして、ＳＲ光源から放出されるＳ
Ｒ光を用いてマスクに形成された回路パターンをウェハ
ーに露光し転写するＸ線露光装置の場合について説明す
る。Ｘ線を利用した半導体製造のための半導体回路パタ
ーンのウェハー面上への転写（リソグラフィー）は、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・メモリー（ＤＲＡＭ）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、
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求される。このための
露光装置として、露光光源には従来の水銀ランプからの
紫外線より波長の短いＫｒＦ、ＡｒＦエキシマレーザー
光、さらに、短波長のＸ線を使用することが考えられて
いる。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線リソグラフィー技術の
実現が期待されているが、現在、未だ精度、スループッ
トなどの点でＵＬＳＩ量産技術としての要求性能を完全
に満たしているわけではない。

【０００３】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
線源を使用してのＸ線リソグラフィーにおけるＸ線光源
サイズ、強度、さらに、解像性などの問題点が大幅に改
善される見通しが得られている。図６にＳＲ光を使用し
たＸ線露光装置の概要を示す。これは例えば、文献（ジ
ャーナルオブフォトポリマーサイエンスアンド
テクノロジー(Journal of Photopolymer Science and
Technology) Ｖｏｌ．６、Ｎｏ．４（１９９３）ｐ．
４４５〜４５６[Synchrotron Radiation X-Ray Lithogr
aphy for The Fabrication of Sub-Quartermicron Larg
e-Scale-Integrated Circuits]）に記載されている。図
６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から露光に適した波長範囲の光を露光装置
に導き出すためのビームライン、３はビームライン２か
らの光（Ｘ線）によってＸ線マスク４上に形成されたＵ
ＬＳＩ回路パターンをウェハー面５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、６ａ、６ｂは
Ｘ線ミラー、７はＢｅ薄膜よりなる窓、８は衝撃波遅延
管、９は高速遮断バルブである。図７にステッパー３に
おけるＸ線マスク４上の回路パターンがＳＲ光によって
ウェハー５上に転写される原理説明図を示した。図７に
おいて、２１はＸ線マスク４上の回路パターンに対応し
た吸収体、２２はウェハー５上に塗布された感光性レジ
ストである。ＳＲ光によるＸ線リソグラフィーにおいて
は、図７に示すようにＸ線マスク４とウェハー５とは微
小ギャップ（２０〜４０μｍ）を介して対向しており、
ＳＲ光によってＸ線マスク４上に形成されている回路パ
ターン２１のいわば影絵として該パターン２１がウェハ
ー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
吸収体２１はＳＲ光すなわち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、タンタル、タングステン等から成る材料をシリコン
等の薄膜基板（メンブレン）上に形成したものである。
一方、ウェハー５面上には使用ＳＲ光波長に対して所要
感度と解像性を有する感光性レジスト２２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ＳＲ光強度パターンとしての該回路パターン
の影絵がこのウェハー５面上のレジスト２２を感光し、
転写される。この転写された感光性レジスト２２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ェハ
ー５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、ＤＲＡＭ積層構造が形成されてい
くことになる。

【０００４】このことから、ステッパー３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４とウェ
ハー５間のギャップ長の設定、Ｘ線マスク４とウェハー
５間のチップ対応露光領域（フィールド）の位置合わ
せ、１枚のウェハー５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４及びウェハー５のステッパー３か
らの着脱、等々を高精度に、かつ、高速、自動に実施す
ることが要求される。同時に、ＳＲ光源１、ビームライ
ン２に対しては、安定で、再現性、強度均一性に優れた
ＳＲ光をステッパー３に供給することが要求される。

【０００５】ビームライン２は、前述したようにＳＲリ
ング１から発生するＳＲ光から露光に適した波長域（代
表的には、０.５〜１.５ｎｍ）の光を超高真空雰囲気で
あるＳＲリング１から大気、もしくはＨｅから成る露光
雰囲気中のステッパー３へ導き出すためのものである。
ビームライン２内でのＳＲ光の減衰を抑止するため、ビ
ームライン２はＳＲリング１と同様超高真空雰囲気とな
っている。ビームライン２の超高真空雰囲気とステッパ
ー３の露光雰囲気とを真空的に隔絶するために、ＳＲ光
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７として用いられている。所要の波長域の選
択には、Ｘ線ミラー６ａ、６ｂの反射特性と真空隔壁で
あるＢｅ薄膜窓７の吸収特性とを利用している。図８
（ａ）、（ｂ）にそれぞれ各入射角θ_inにおけるＸ線ミ
ラー６ａ、６ｂの反射特性と、各膜厚ｔにおけるＢｅ窓
７の吸収特性を示した。Ｘ線ミラー６ａ、６ｂはこの波
長域選択のための低域通過フィルターとしてのみではな
く、スループット向上のためＳＲリング１からのＳＲ光
を集光し、ステッパー３へ供給されるＳＲ光強度を増大
する機能も併せ持つ場合がある。図６は、このＳＲ光を
集光させる機能を２枚のＸ線ミラー６ａ、６ｂで実現し
たビームライン２の概要を示している。

【０００６】ところで、現実のＳＲリソグラフィー・シ
ステムでは、例えば文献（ソサエティオブホト−オ
プティカルインストゥルメンテーションエンジニア
ズ(The Society of Photo-Optical Instrumentation E
ngineers) Ｖｏｌ．１６７１（１９９２）ｐ．２９９
〜３１１[A facility for X-ray lithography II-Aprog
ress report]）や（３６th インターナショナルシン
ポジウムオンエレクトロン，イオン，アンドフォト
ンビームス、(36th International Symposium on Ele
ctron,Ion,and Photon Beams)（１９９２）ｐ．１〜１
４ [Prospects for X-Ray Lithography]）に記載されて
いるように、一つのＳＲリング１に複数の、例えば、１
０数本のビームライン２が設置され、各々のビームライ
ン２に接続されたステッパー３にＳＲ光が供給されて露
光、転写が行われることになる。すなわち、ＳＲリング
１の運転状態は、単に一つのビームライン２、ステッパ
ー３に影響するだけではなく、該ＳＲリング１に接続さ
れている全てのＳＲリソグラフィー・システムに影響を
及ぼす。ＳＲリング１の稼働率、安定性が望まれるのは
この所以である。一方、一つのビームライン２、ステッ
パー３からなるシステムに発生した不具合、保守停止な
どの状態によって、ＳＲリング１に影響を及ぼすような
事態があると、ＳＲリング１を介して残りの全てのシス
テムに影響を及ぼしてしまうことになる。例えば、ビー
ムライン２先端の露光雰囲気との真空隔壁であるＢｅ薄
膜窓７が何らかの原因で破損されたときの真空破壊がＳ
Ｒリング１に伝播しないために、ビームライン２内に高
速に真空遮断が可能な高速遮断バルブ９が設置され、Ｂ
ｅ薄膜窓７破損時の真空破壊にともなう急激な真空度低
下信号をトリガーとして動作するようにしている。高速
遮断バルブ９の完全真空遮断までの動作時間は概ね数ｍ
ｓから２０ｍｓ程度であるが、真空破壊に伴う真空雰囲
気中への衝撃波伝播は一般に流入気体、この場合、露光
雰囲気気体の音速程度の速度でビームライン２内をＳＲ
リング１に向かってゆく。このため、高速遮断バルブ９
の動作時間ではこの衝撃波伝播に充分対応できない場合
があり、衝撃波伝播を遅延させる装置が必要となる。図
６は、これらのＳＲリング１に対する真空保護装置をビ
ームライン２に組み込んだ例でもあり、Ｂｅ薄膜窓７の
破損による衝撃波伝播を遅延させるための衝撃波遅延管
８を設けている。このように、一つのビームライン２、
ステッパー３の不具合、事故からＳＲリング１を保護す
る機能がビームライン２に組み込まれたものとなってい
る。

【０００７】ところで、ビームライン２内には図６に示
したようにＸ線ミラー６ａ、６ｂが組み込まれている
が、このＸ線ミラー６ａ、６ｂを定期的、もしくは、不
定期に交換するような場合がある。交換する理由として
は、いくつかあるが代表的なものはＸ線ミラー６ａ、６
ｂの反射率低下による露光ＳＲ光の強度低下が許容値を
越えたような場合である。Ｘ線ミラー６ａ、６ｂの反射
率の低下の原因としては、ミラー表面にＳＲ光による一
種の光アシスト反応による炭素付着が発生するためとい
われている。この炭素付着によるミラー反射率の低下
は、ミラー設置環境が低真空度であればあるほど著し
く、１０^ー6Ｔｏｒｒ程度であれば日にちレベルで反射率
は急激に低下することが知られている。一般に、ＳＲ利
用に用いられるＸ線ミラー６ａ、６ｂの設置環境真空度
は、ＳＲ光照射時においても１０^ー9〜１０^ー8Ｔｏｒｒと
いう超高真空に保たれねばならない。このレベルの超高
真空度であっても、ミラー６ａ、６ｂ表面には徐々に炭
素付着が生じ、月、あるいは、年の単位でミラー反射率
の低下は進行していく。また、Ｘ線ミラー６ａ、６ｂの
交換は次のような事態によっても必要となる。すなわ
ち、Ｘ線ミラー基板へのＳＲ光の吸収による温度上昇の
ために、コーティング反射面との熱膨張の差によるコー
ティング面の基板からの剥離の発生によるＸ線ミラー６
ａ、６ｂ破損が交換の理由になる場合もある。

【０００８】Ｘ線ミラー６ａ、６ｂの交換の通常の手順
を図９に示した。図に示すように、ステップＳ１によっ
てビームライン２に組み込まれているＸ線ミラー６ａ、
６ｂ格納のためのミラーチェンバー部を超高真空から一
旦大気開放し、ステップＳ２によって被交換ミラー６
ａ、６ｂをチェンバー内ミラー保持部から取り外す。し
かる後、ステップＳ３によって交換ミラー６ａ、６ｂを
該ミラー保持部に取り付け、ステップＳ４によってチェ
ンバー部を再び超高真空に真空排気することでＳＲ光が
導入できる状態になる。ところが、Ｘ線ミラー６ａ、６
ｂに初めてＳＲ光を照射すると、ミラー６ａ、６ｂ表面
からの光脱離反応による吸着分子の脱離が著しく発生
し、環境真空度が急激に低下する。そのため、ステップ
Ｓ５によってＸ線ミラー６ａ、６ｂに初めてＳＲ光を照
射し始めてから、いわゆるＳＲ光による枯らしと呼ばれ
ることを実施する。ＳＲ光による枯らしとは、この場
合、Ｘ線ミラー６ａ、６ｂの枯らしであるが、ステップ
Ｓ６、７によってＳＲリング１蓄積電流（すなわち、発
生ＳＲ光強度）が低電流の状態から徐々にＸ線ミラー６
ａ、６ｂにＳＲ光を照射していく。このとき、ステップ
Ｓ８によってＸ線ミラー６ａ、６ｂへのＳＲ光照射時で
のミラー設置環境真空度が所定の真空度（例えば、２×
１０^ー8Ｔｏｒｒ）を下回らないようにする。こうして、
ステップＳ９によって必要ＳＲ光強度に達するまで徐々
にミラー６ａ、６ｂへの照射ＳＲ光強度、すなわち、Ｓ
Ｒリング１蓄積電流値を上昇させていく。この様子を示
したのが、図１０である。図は、本発明者らの実際に開
発したＳＲリソグラフィー・システムでの、図６に示し
た２枚のＸ線ミラー６ａ、６ｂに対するＳＲ光による枯
らしのデータである。図において、横軸は累積照射ＳＲ
光強度に相当する累積ＳＲリング蓄積電流値、縦軸はＳ
Ｒリング蓄積電流当たりのミラー設置環境真空度であ
る。この図からは、ミラー６ａの場合、例えば、ＳＲリ
ング蓄積電流２００ｍＡのＳＲ光強度の照射によっても
Ｘ線ミラー設置環境の真空度が２×１０^ー8Ｔｏｒｒ以下
であるためには１×１０^ー10Ｔｏｒｒ/ｍＡでなければな
らないので、ＳＲ光による枯らしのために必要な累積Ｓ
Ｒリング蓄積電流値として約１０⁴ｍＡ・ｈｒであること
を示している。ちなみに、平均５０ｍＡの蓄積電流値で
ＳＲ光による枯らしが実施できたとしても、ＳＲによる
枯らしが完了するのに２００ｈｒ、おおよそ１０日を要
してしまう。一般には、初期のＳＲ光による枯らしの際
のＳＲリング蓄積電流値は１ｍＡ程度から始めなければ
ならないことから、実際には１ケ月近くを要することも
ある。こうして、枯らしが完了した後ステップＳ１０に
よって交換ミラー６ａ、６ｂのＳＲ光軸調整をして、図
９に示したＸ線ミラー交換に係わる一連の手順が完了し
て、はじめて実用に供せられるのである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来のＳＲ光源を用い
たＸ線装置は以上のように構成され動作するので、Ｘ線
ミラー６ａ、６ｂ交換に係わる一連の手順が完了するま
での間、該ビームライン２、ステッパー３は全く稼働で
きないばかりでなく、ＳＲリング蓄積電流が該Ｘ線ミラ
ー６ａ、６ｂのＳＲ光枯らしのために低く設定されてい
る間、他の複数のビームライン、ステッパーも同様に通
常運転できる状態にはないことになる。このことは、１
本のビームラインでのＸ線ミラー６ａ、６ｂ交換のため
に該当するＳＲリソグラフィー・システムのみならず、
１台のＳＲリング１に接続されている他の複数のＳＲリ
ソグラフィー・システム全体もその稼働を同一時期に停
止せざるを得ない状態になることを意味し、ＳＲリソグ
ラフィーを半導体製造量産システムとして採用していく
上で極めて大きな問題点である。なお、Ｘ線ミラー６
ａ、６ｂの枯らしは装置の立ち上げ時にも必要であり、
同様の問題がある。また、ＳＲ光源を用いたＸ線装置と
してＸ線露光装置を例に挙げたが、Ｘ線ミラーを有する
他のＸ線装置においても始動時、及びＸ線ミラーの交換
時におけるＸ線ミラーの枯らし運転が必要であり、同様
の問題点を有する。

【００１０】本発明は、上記のような従来のものの問題
点を解消するためになされたものであり、Ｘ線ミラーを
有するＸ線装置の立ち上げ時やＸ線ミラーの交換に際し
てＳＲリング自身、および１台のＳＲリングに接続され
た他の複数のＸ線装置の通常運転状態に影響を及ぼすこ
となくＸ線ミラーのＳＲ光による枯らしを効率よく実施
しようとするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明に係
るＳＲ光源を用いたＸ線装置は、ＳＲ光源から放出され
るＳＲ光を真空雰囲気中に配置されたＸ線ミラーに照射
するように構成したＸ線装置において、上記Ｘ線ミラー
へ照射されるＳＲ光の強度を調整する強度調整フィルタ
ーを備えたものである。

【００１２】請求項２記載の発明に係るＳＲ光源を用い
たＸ線装置は、請求項１記載のものにおいて、強度調整
フィルターは、気体圧力を変化させることによりＳＲ光
の気体中での線吸収係数を変化させてＳＲ光強度を調整
するように構成したものである。

【００１３】請求項３記載の発明に係るＳＲ光源を用い
たＸ線装置は、請求項２記載のものにおいて、強度調整
フィルターは、ＳＲ光入射及び出射用の窓を有する容
器、上記容器内に封入された気体、並びに上記気体の圧
力を調整する手段を備えたものである。

【００１４】請求項４記載の発明に係るＳＲ光源を用い
たＸ線装置は、請求項３記載のものにおいて、強度調整
フィルターは、少なくともＳＲ光入射窓を冷却する手段
を有するものである。

【００１５】請求項５記載の発明に係るＳＲ光源を用い
たＸ線装置は、請求項３または４記載のものにおいて、
強度調整フィルターは、ＳＲ光通路に対して挿入または
除去可能に設置されているものである。

【００１６】請求項６記載の発明に係るＳＲ光源を用い
たＸ線装置は、請求項１ないし５の何れかに記載のもの
において、Ｘ線ミラーのＳＲ光枯らし特性を記録する手
段、上記Ｘ線ミラーを収納するチェンバー内の真空度を
測定する手段、および測定された真空度と上記ＳＲ光枯
らし特性から照射ＳＲ光強度を求め、このＳＲ光強度と
なるように強度調整フィルターを制御する手段を備えた
ものである。

【００１７】

【作用】請求項１記載の発明によるＳＲ光源を用いたＸ
線装置は、ＳＲ光源から放出されるＳＲ光を真空雰囲気
中に配置されたＸ線ミラーに照射するように構成したＸ
線装置において、上記Ｘ線ミラーへ照射されるＳＲ光の
強度を調整する強度調整フィルターを備えたので、立ち
上げ時またはＸ線ミラーの交換後に、ＳＲ光源そのもの
の出射ＳＲ光強度を変化させて、例えばＳＲ光源に接続
されている他のＸ線露光装置等の通常運転に影響を及ぼ
すことなく、Ｘ線ミラーへの照射ＳＲ光強度を調整しな
がら枯らし運転を実施できる。

【００１８】請求項２記載の発明によるＳＲ光源を用い
たＸ線装置は、請求項１記載のものにおいて、強度調整
フィルターは、気体圧力を変化させることによりＳＲ光
の気体中での線吸収係数を変化させてＳＲ光強度を調整
するように構成したものであるので、気体圧力を調整す
ることにより容易にＳＲ光強度を調整できる。

【００１９】請求項３記載の発明によるＳＲ光源を用い
たＸ線装置は、ＳＲ光入射及び出射用の窓を有する容
器、上記容器内に封入された気体、並びに上記気体の圧
力を調整する手段を備えたので、請求項２記載の強度調
整フィルターが実現できる。

【００２０】請求項４記載の発明によるＳＲ光源を用い
たＸ線装置は、請求項３記載のものにおいて、強度調整
フィルターは、少なくともＳＲ光入射窓を冷却する手段
を有するので、ＳＲ光入射窓がＳＲ光の長波長成分を吸
収して発熱し、強度が劣化したり損傷を受けるのを防止
できる。

【００２１】請求項５記載の発明によるＳＲ光源を用い
たＸ線装置は、請求項３記載のものにおいて、強度調整
フィルターは、ＳＲ光通路に対して挿入または除去可能
に設置されているので、通常運転時の強度調整フィルタ
ーによるＳＲ光強度の低下を防止できる。

【００２２】請求項６記載の発明によるＳＲ光源を用い
たＸ線装置は、請求項１〜５の何れかに記載のものにお
いて、Ｘ線ミラーのＳＲ光枯らし特性を記録する手段、
上記Ｘ線ミラーを収納するチェンバー内の真空度を測定
する手段、および測定された真空度と上記ＳＲ光枯らし
特性から照射ＳＲ光強度を求め、このＳＲ光強度となる
ように強度調整フィルターを制御する手段を備えたの
で、ＳＲ光枯らし特性をもとにＸ線ミラーを収納するチ
ェンバー内の真空度に応じて強度調整フィルターを制御
することとなり、ＳＲ光枯らしの進行に対応してＳＲ光
強度を制御でき、効率的なＳＲ光枯らしが実現できる。

【００２３】

【実施例】ＳＲ光による交換Ｘ線ミラーの枯らしに際
し、ＳＲリング通常運転状態である定格蓄積電流（例え
ば、２００ｍＡ）での運転下において、該ミラー交換す
べきビームラインへのＳＲ光強度を１ｍＡ程度の低蓄積
電流に対応するものとできればよい。このために請求項
２記載の発明では、ＳＲ光強度の気体中での減衰特性を
利用する。まず、本発明の拠って立つ原理について説明
する。気体に限らず物質中でのＳＲ光強度の減衰は次式
に支配されたものである。Ｉ＝Ｉ₀*ｅｘｐ(−μ*ｘ) …………（１）ここで、Ｉは物質中透過後のＳＲ光強度、Ｉ₀は物質入
射ＳＲ光強度、μは線吸収係数と呼ばれる強度減衰係数
で、物質種類、状態で決まる値である。また、ｘは物質
中でのＳＲ光透過距離である。ここで、線吸収係数μは
物質種類が決まれば透過距離ｘ内での物質を構成してい
る原子、もしくは、分子の数に比例する量ともいえる。
すなわち、与えられた体積中の気体分子数を変化させて
やれば、同じ透過距離であってもＳＲ光強度減衰を比
例、連続的に制御できることになる。体積中の気体原
子、分子数を変化させるためには該気体圧力を変化させ
ればよいことは次式の気体の状態方程式を見れば明かで
ある。Ｐ*Ｖ＝ｎ*Ｒ*Ｔ …………（２）ただし、Ｐは圧力、Ｖは体積、ｎは体積Ｖ内にある気体
のモル数、Ｒは気体の種類によらない気体定数、Ｔは絶
対温度である。すなわち、（２）式から、今、気体体
積、絶対温度Ｔが変化しない状態では、その体積中の気
体分子数は体積中気体圧力変化に対して逆比例、連続的
に変化することになる。以上のことから、ある特定気体
を閉空間を構成する容器内に封入し、その封入気体の圧
力を変化せしめれば該封入気体中でのＳＲ光強度を連続
的に変化させることができ、その強度変化は封入気体圧
力制御によって、また、制御できることを意味してい
る。以下、具体的な実施例の中で説明していく。

【００２４】実施例１．請求項１〜３記載の発明の一実
施例について図１をもとに説明する。図において、６１
は図６のビームライン２においてＸ線ミラー６を格納し
ているミラーチェンバー、６３はＸ線ミラー６を保持し
ているミラー保持部、６４はミラー保持部６３の両サイ
ド２カ所で固定された２本の保持アーム部、６５は超高
真空雰囲気のミラーチェンバー６１内から図示していな
いがベロー部などで構成された可動真空隔離部を介して
大気中へ導かれた保持アーム部６４を、例えば、直交３
軸と各々の直交軸回転軸の６軸駆動によってミラー保持
部６３に保持されたＸ線ミラー６のＳＲ光に対してアラ
イメントするためのミラー駆動機構部、６６はＸ線ミラ
ー６への照射ＳＲ光強度を制御するための強度調整フィ
ルターである。図２は図１における強度調整フィルター
６６を拡大して詳細に示す断面図である。図において、
７１は強度調整フィルター６６の容器を構成するＳＲ光
入射側フランジである上流フランジ、７２は上流フラン
ジに組み込まれたＳｉＣ、Ｂｅなどからなり利用ＳＲ光
束を通過せしめる開口を有する上流薄膜窓、７３は上流
フランジ７１と同様のＳＲ光出射側フランジである下流
フランジ、７４は同じく上流薄膜窓７３と同様の下流薄
膜窓、７５は強度調整フィルター６６容器内に封入され
た封入気体、７６は封入気体７５の圧力を調整するため
の圧力調整器である。

【００２５】次に、主にＸ線ミラー６の交換後の枯らし
動作について説明する。既にミラーチェンバー６１内に
はＸ線ミラー６が交換されてミラー保持部６３に保持さ
れ、超高真空雰囲気に復旧された状態にあるものとす
る。すなわち、ここでは、該交換ミラーのＳＲ光により
枯らしを開始する段階からの作用について記述する。他
のＳＲリソグラフィー・システムは通常運転下にあり、
ＳＲリングは、例えば、露光、転写時の定格蓄積電流値
である２００ｍＡで運転されているものとする。交換ミ
ラー６のＳＲ光枯らしは蓄積電流値１ｍＡ相当のＳＲ光
強度から開始する必要があるとき、Ｘ線ミラー６へのＳ
Ｒ光照射はＳＲ光強度を２００分の１にしなければなら
ない。図２の上流薄膜窓７２、下流薄膜窓７４が各々、
例えば、厚さ１μｍのＳｉＣ薄膜から構成されている場
合、既に、この２枚の薄膜窓７２、７４で波長１ｎｍ程
度のＳＲ光成分の強度は約半分になっている。従って、
図２における封入気体７５部分にてＳＲ光強度を１００
分の１程度にする必要がある。封入気体７５として、例
えば、空気を用いたとすると、１気圧の空気２０ｍｍで
波長１ｎｍ程度のＳＲ光強度は所望の１００分の１程度
となる。このことから、封入気体７５として空気を用い
る場合には、強度調整フィルター６６のＳＲ光軸方向で
の長さとして２０ｍｍ程度のものであればよいことにな
る。この状態から交換ミラー６のＳＲ光による枯らしを
開始し、徐々に枯らしが進行していくに従ってミラー６
への照射ＳＲ光強度を増加させていくことになる。ミラ
ー６への照射ＳＲ光強度の制御は、図２に示した圧力調
整器７６を用いて封入気体７５の圧力を制御することに
よる。照射強度の増加は封入気体７５の圧力を減少、す
なわち、高真空度としていくことで実現できる。

【００２６】このように構成したものにおいては、Ｘ線
ミラー６の交換後に、ＳＲリング（ＳＲ光源）そのもの
の出射ＳＲ光強度を変化させて、例えばＳＲリングに接
続されている他のＸ線露光装置等の通常運転に影響を及
ぼすことなく、交換後のＸ線ミラー６への照射ＳＲ光強
度を調整しながら枯らし運転を実施できる。さらに、封
入気体７５圧力を調整することにより簡単にＳＲ光強度
を調整できる。

【００２７】実施例２．請求項１〜３記載の発明の他の
実施例について説明する。上記実施例１では強度調整フ
ィルター６６をミラーチェンバー６１の前部に位置せし
めており、ビームライン２に複数のミラーチェンバー部
６１が設置されている場合、各々のミラーチェンバー部
６１毎に該強度調整フィルター６６を設置することにな
るが、ビームライン２の最上流側、すなわち、最もＳＲ
リングに近いミラーチェンバー部の前面のみに設置して
も、同様の作用、効果があることは言を待たない。

【００２８】実施例３．請求項１〜３記載の発明のさら
に他の実施例について説明する。上記実施例１では強度
調整フィルター６６をビームライン２に取り付ける際、
ビームライン２とフランジ７１、７３取り合いにて設置
したが、図３に示すようにフランジ取り合いではなく、
ビームライン２内に該強度調整フィルター容器６０を独
立した構造としてもよい。８１は強度調整フィルター容
器６０をビームライン２中に保持しておくためのアーム
部である。

【００２９】実施例４．請求項４記載の発明の一実施例
について説明する。図２および図３に示した上流薄膜窓
７２および下流薄膜窓７４は、交換ミラー６のＳＲ光に
よる枯らしにおいてＳＲ光の長波長成分を吸収して発熱
し、上、下流薄膜窓７２、７４を構成する薄膜材料がそ
の温度上昇による強度劣化、さらには、損傷を受ける可
能性がある。それを抑止するために、上、下流薄膜窓７
２、７４部を、例えば、冷却水等によって冷却するとよ
い。なお、長波長成分の吸収による発熱は、特に上流側
において激しいので、上流薄膜窓７２のみに冷却手段を
設けてもよい。

【００３０】実施例５．請求項５記載の発明の一実施例
について説明する。図３に示した上記実施例３では、交
換ミラー６のＳＲ光による枯らしが完了しても、すなわ
ち、封入気体７５の圧力が圧力調整器７６によってビー
ムラインと同一の超高真空環境となっても、上流薄膜窓
７２および下流薄膜窓７４によるＳＲ光強度の減衰が存
在し、露光ＳＲ光強度の低下をきたす。そのため、図４
に示すように、交換ミラー６のＳＲ光による枯らしが完
了した時点で強度調整フィルター容器６０をＳＲ光通路
から除去する、例えば、上方へ待避することによって強
度調整フィルターが有るがためのＳＲ光強度の低下を防
止する構成とすることができる。図において、９１はア
ーム部８１を直線摺動させて強度調整フィルターをＳＲ
光通路から上方へ待避せしめるための、例えば、エアー
シリンダー方式の駆動機構、９２はビームライン外の大
気中に設置せられた駆動機構９１によってアーム８１を
超高真空中で直線摺動させるためのビームラインへのア
ーム部導入部にある、例えば、ベローから構成される可
動真空隔離部である。

【００３１】なお、上記実施例では枯らし完了後に強度
調整フィルター６６をＳＲ光通路から除去する場合につ
いて説明したが、その後Ｘ線ミラー６を交換したりして
再度枯らし運転の必要が生じた場合に、ＳＲ光通路から
待避させていた強度調整フィルター６６を再びＳＲ光通
路に挿入することも可能である。このように、必要に応
じて、強度調整フィルター６６をＳＲ光通路に挿入した
り除去したりできる。

【００３２】実施例６．請求項６記載の発明の一実施例
について説明する。上記の各実施例に示した強度調整フ
ィルター６６における封入気体７５圧力を交換ミラー６
のＳＲ光枯らしの進行にともなって高真空度にしていく
ための圧力調整器７６の制御については、該交換ミラー
６が格納されているミラーチェンバー６１内の真空度を
測定し、例えば図９のステップＳ５〜Ｓ９によって行な
ってもよいが、Ｘ線ミラー６のＳＲ光枯らし特性を記録
し、測定された真空度と上記ＳＲ光枯らし特性から照射
ＳＲ光強度を求め、このＳＲ光強度となるように強度調
整フィルターを制御してもよく、この場合、ＳＲ光枯ら
し特性をもとにＸ線ミラーを収納するチェンバー内の真
空度に応じて強度調整フィルターを制御するので、ＳＲ
光枯らしの進行に対応してＳＲ光強度を制御でき、効率
的なＳＲ光枯らしが実現できる。図５は、この構成を具
体的に示したものである。図において、１０１はＳＲ光
枯らしすべき交換ミラー６が格納されているミラーチェ
ンバー６１に取り付けられ、ミラーチェンバー６１内の
真空度を測定するための、例えば、コールドカソード型
の真空計である。１０２は圧力設定制御器であり、例え
ば図１０に示したようなＸ線ミラー６のＳＲ光枯らし特
性を記録すると共に、このＳＲ光枯らし特性をもとに真
空計１０１によって測定されたミラーチェンバー６１内
の真空度の値と上述の設定真空度値とから交換ミラー６
への照射可能ＳＲ光強度を求め、（１）、（２）式によ
って強度調整フィルター６６の封入気体７５内圧力の設
定値を決定し、圧力調整器７６に該制御信号を供給す
る。このように、圧力設定制御器１０２においては、あ
らかじめ、ミラー６へのＳＲ光照射量とミラーチェンバ
ー６１内の真空度と、強度調整フィルター６６の封入気
体７５圧力との関係をテーブル化しておくことによっ
て、（１）、（２）式による演算をいちいちする煩雑さ
を解消できる。

【００３３】なお、上記各実施例では主にＸ線ミラー交
換後のＳＲ光枯らしについて説明したが、ＳＲ光枯らし
は装置の立ち上げ時にも必要であり、同様に実施でき
る。

【００３４】また、ＳＲ光源を用いたＸ線装置としてＸ
線露光装置を例に挙げたが、例えばＳＲ光を利用して材
料分析を行うために分光器を有し、かつ、分光器へ所望
の特性のＳＲ光を導入するためにＸ線ミラーが設置され
ているＸ線分析装置や、材料の２次元分析を行うために
材料への照射ＳＲ光をマイクロビーム化するためのＸ線
ミラーを備えたＸ線分析装置や、さらには、ＳＲ光源か
ら１本のビームラインで取り出されたＳＲ光を複数のＳ
Ｒ光利用装置に共するためにＸ線ミラーによって分岐す
るように構成されたＸ線利用装置等のＸ線ミラーを有す
る他のＸ線装置においても、始動時、及びＸ線ミラーの
交換時におけるＸ線ミラーの枯らし運転が必要であり、
本発明を適用できる。

【００３５】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明によ
れば、ＳＲ光源から放出されるＳＲ光を真空雰囲気中に
配置されたＸ線ミラーに照射するように構成したＸ線装
置において、上記Ｘ線ミラーへ照射されるＳＲ光の強度
を調整する強度調整フィルターを備えたので、立ち上げ
時またはＸ線ミラーの交換後に、ＳＲ光源そのものの出
射ＳＲ光強度を変化させて、例えばＳＲ光源に接続され
ている他のＸ線露光装置等の通常運転に影響を及ぼすこ
となく、Ｘ線ミラーへの照射ＳＲ光強度を調整しながら
枯らし運転を実施できる。

【００３６】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の強度調整フィルターは、気体圧力を変化させること
によりＳＲ光の気体中での線吸収係数を変化させてＳＲ
光強度を調整するように構成したものであるので、気体
圧力を調整することにより容易にＳＲ光強度を調整でき
る。

【００３７】請求項３記載の発明によれば、ＳＲ光入射
及び出射用の窓を有する容器、上記容器内に封入された
気体、並びに上記気体の圧力を調整する手段を備えたの
で、請求項２記載の強度調整フィルターが実現できる。

【００３８】請求項４記載の発明によれば、請求項３記
載の強度調整フィルターは、少なくともＳＲ光入射窓を
冷却する手段を有するので、ＳＲ光入射窓がＳＲ光の長
波長成分を吸収して発熱し、強度が劣化したり損傷を受
けるのを防止できる。

【００３９】請求項５記載の発明によれば、請求項３記
載の強度調整フィルターは、ＳＲ光通路に対して挿入ま
たは除去可能に設置されているので、通常運転時の強度
調整フィルターによるＳＲ光強度の低下を防止できる。

【００４０】請求項６記載の発明によれば、Ｘ線ミラー
のＳＲ光枯らし特性を記録する手段、上記Ｘ線ミラーを
収納するチェンバー内の真空度を測定する手段、および
測定された真空度と上記ＳＲ光枯らし特性から照射ＳＲ
光強度を求め、このＳＲ光強度となるように強度調整フ
ィルターを制御する手段を備えたので、ＳＲ光枯らし特
性をもとにＸ線ミラーを収納するチェンバー内の真空度
に応じて強度調整フィルターを制御することとなり、Ｓ
Ｒ光枯らしの進行に対応してＳＲ光強度を制御でき、効
率的なＳＲ光枯らしが実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１によるＸ線露光装置の要部の構成を示
す断面図である。

【図２】図１の強度調整フィルターを拡大して詳細に示
す構成断面図である。

【図３】実施例３によるＸ線露光装置の要部の構成を示
す断面図である。

【図４】実施例５によるＸ線露光装置の要部の構成を示
す断面図である。

【図５】実施例６によるＸ線露光装置の要部の構成を示
す断面図である。

【図６】従来のＳＲ光源を用いたＸ線露光装置の概要を
示す構成図である。

【図７】Ｘ線露光装置における転写の原理を説明する断
面図である。

【図８】Ｘ線ミラーの反射特性とＢｅ薄膜窓の吸収特性
を示す特性図である。

【図９】Ｘ線ミラーの交換手順を説明するフローチャー
トである。

【図１０】Ｘ線ミラーのＳＲ光による枯らし特性を示す
特性図である。

【符号の説明】

１電子蓄積リング（ＳＲ光源）２ビームライン３ステッパー４Ｘ線マスク５ウェハー６、６ａ、６ｂＸ線ミラー７Ｂｅ薄膜窓８衝撃波遅延管９高速遮断バルブ６０容器６１ミラーチェンバー６３ミラー保持部６４保持アーム部６５ミラー駆動機構６６強度調整フィルター７１上流フランジ７２上流薄膜窓７３下流フランジ７４下流薄膜窓７５封入気体７６圧力調整器８５アーム部９１駆動機構９２可動真空隔離部１０１真空計１０２圧力設定制御器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＳＲ光を放出するＳＲ光源、真空雰囲気
中に配置され上記ＳＲ光源からのＳＲ光を受け所定方向
に反射するＸ線ミラー、および上記ＳＲ光源と上記Ｘ線
ミラーとの間に設けられ、上記ＳＲ光源から上記Ｘ線ミ
ラーへ照射されるＳＲ光の強度を調整する強度調整フィ
ルターを備えたことを特徴とするＳＲ光源を用いたＸ線
装置。
【請求項２】強度調整フィルターは、気体圧力を変化
させることによりＳＲ光の気体中での線吸収係数を変化
させてＳＲ光強度を調整するように構成したものである
請求項１記載のＳＲ光源を用いたＸ線装置。
【請求項３】強度調整フィルターは、ＳＲ光入射及び
出射用の窓を有する容器、上記容器内に封入された気
体、並びに上記気体の圧力を調整する手段を備えたもの
である請求項２記載のＳＲ光源を用いたＸ線装置。
【請求項４】強度調整フィルターは、少なくともＳＲ
光入射窓を冷却する手段を有する請求項３記載のＳＲ光
源を用いたＸ線装置。
【請求項５】強度調整フィルターは、ＳＲ光通路に対
して挿入または除去可能に設置されている請求項３また
は４記載のＳＲ光源を用いたＸ線装置。
【請求項６】Ｘ線ミラーのＳＲ光枯らし特性を記録す
る手段、上記Ｘ線ミラーを収納するチェンバー内の真空
度を測定する手段、および測定された真空度と上記ＳＲ
光枯らし特性から照射ＳＲ光強度を求め、このＳＲ光強
度となるように強度調整フィルターを制御する手段を備
えた請求項１ないし５の何れかに記載のＳＲ光源を用い
たＸ線装置。