JPS59188123A - 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】 本発明はＸ線露光装置、特に１μｍ以下の微細パターン
を複写することができるＸ線リソグラフィに用いられる
Ｘ線露光装置に関する。

軟Ｘ線を用いたＸ線リングラフィによれば高解像度パタ
ーンの複写が可能であることがエレクトロニクス・レタ
ーズ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ　）第
８巻第４号第１０２〜１０４頁（１９７２年）に発表さ
れて以来、ｘＷｓリングラフィに関する研究が精力的に
進められている。

Ｘ線リソグラフィに用いる従来のＸ線露光装置を第１図
に示す。１０−’　Ｔｏｒｒ程度の高真空に排気された
管球部１中に金属のターゲット２があり、電子ビーム照
射によりターゲットから発生した軟Ｘ線３がＸ線取出し
怒４を通して管球外に取出される。大気の雰囲気に存る
Ｘ線マスク５及びレジストの塗布されたウェハー６が、
前記軟Ｘ線３によって照射される。Ｘ線マスク５はマス
ク固定機７に、ウェハー６はウェハーステージ８に設定
される。

ところで、このような装置は構成上一つの問題点を有し
ている。それは、Ｘ線マスク及びウェハーが大気中に設
定されていることである。この大気中露光方式は、装置
構成が比較的容易なこと、操作性に優れていること等の
特徴を有してはいるが、Ｘ線露光においては、実は重要
な間幀をはらんでいる。Ｘ　＆ｌ　婿光における最大の
課題はスループットの向上である。このスループットの
向上において高感度Ｘ線レジストの果す役割は極めて大
である。Ｘｉレジストに対する要請としては、約１０　
ｍＪ　／　ｃｒｄ以下の極めて高感度が要求される。

狛、来動向も含めて、この要求の実現は、容易には到達
されないと思われる。現時点で得られている最高感度は
ネガレジストでは、ＰＧＭＡ（東京応化）、５ＩｕＬ−
Ｎ（ソマール工業）等において約３０　＋ｎＪ　／　（
Ｍ（ポジレジストでは、ＦＢＭ−Ｆ”ＰＭ（ダイキン工
業）等において約５０ｍＪ／ｃ＋＋！である。上記の高
感度に対する要求を満たしながら、ザブミクロン領域の
高解像贋、適当な耐ドライエツチング性をも合わせて要
求することになるので、本課題の実現は容易ではない。

ところで、ネガレジストの方がポジレジストに比較して
一般に高感度であることは、レジスト開発当事者にとっ
てよく知られた事実である。従って、高感度Ｘ線レジス
トの開発は、主としてネガレジストにおいて為されると
考えるのが自然である。本発明者も、この事を予期して
Ｘ線露光におけるネガレジストの評価を一貫して研究し
てきた。しかし、ネガレジストは一つの大きな問題点を
有している。それは、ネガレジストは露光雰囲気の影響
を受けやすいということである。特に大気中露光におけ
る酸素がネガレジストの架橋反応を減退させることは、
一般によく知られた事実である。本発明者も、ＰＧＭＡ
等を用いてこの点を確認しており、酸素が存在すると、
ＰＯＭＡの架橋反応、すなわち感度は著しく低化する。

第１図の従来技術においては、大気中露光方式は装置構
成上欠くことのできない点であり、前述の問題点を解決
することは不ｎ］能である。

本発明の目的は、このような従来の問題点を除去して高
感度Ｘ線ネガレジストを適用ならしめ、スループットの
向上を期待できる新規な構造を有するＸ線露光装置を提
供することにある。

本発明の骨子は、Ｘ線マスクと露光ウエノ・−との間の
空間が圧力２気圧以下の組成成分が制御された気体によ
って満たされている点にある。

以下本発明について実施例を示す図面を参照して説明す
る。第２図は、本発明の一実施例の概略断面図で、Ｘ線
露光装置構成図を示している。管球部１のＸ線取出し窓
４から放射された軟Ｘ線３は大気９を通してＸ線マスク
５上に照射される点は第１図と同じである。新規の構成
を以下に説明する。Ｘ線マスク５に悸ぼ接近し７だ位置
にシャッタｌＯが設けられる。前記シャッタを真空密閉
構造の一部とした露光チャンバ１１を、適当な真空排気
系を用いて真空排気１２する。１０−’〜１Ｏ−２Ｔｏ
ｒｒの真空排気が行われた後、ガス導入口１３から組成
成分を制御した気体１４を導入する。最終的に露光チャ
ンバ内の圧力が大気圧よシやや大きな圧力になるように
設定される。露光チャンノ（のリークに相応するように
、常に適当の気体がチャンバ内に導入される。ウエノ・
−自動送り機構１５（一部のみ図示）は露光チャンバ１
１内のウエノ・−ステージ８へ所定の時間間隔でウエノ
・−６を供給でき、また露光の終了したウエノ・−をウ
エノ・−ステージから受は取り、露光チャンバの外へ取
り出すことができる。

露光チャンバ１１へのウニ／・−６の送入時、および露
光チャンバからのウエノ・−の取り出し時には、自動開
閉器１６が開き、ウニ／・−自動送シ機構１５の一部ま
だは全部が露光チャンバ内へ入り込み、ウニ・・−受渡
し位置１５′へ移動する。またウェー・−ステージ８も
ウニ・・−受渡し位置８′へ移動してウェハーの受渡し
を行なう。このときウエノ・−ステーツ８の一部または
全部が露光チャンバ１１の外へ出ることによりウェハー
６の受渡しを行なっても良い。露光チャンバ内は大気よ
り陽圧になっているので空気がチャンバ内に混入するこ
とはない。シャッタ１０は、真空排気の際の大気圧に耐
えてＸ線マスク５を保護する役目を果すが、露光チャン
バ内が適当な気体１４で十分溝たされ、１気圧よりやや
陽圧となったら、該シャッタ１０は開の状態になシ、Ｘ
線マスク５が露光チャンバの密閉構造の一部となるよう
組込まれる。このシャッタは露光時には少なくとも開い
ていなければならない。シャッタを開けたあとマスクと
ウェハーを数十μｍに近づけて無光する。Ｘ線マスク自
体の耐圧は、通常は０．１〜０．２気圧位であり、この
場合には前述のシャッタが是非必要である。また本発明
者の所属機関において３〜４μｍ厚のＳｉ薄膜では１気
圧程度の耐圧があることが確かめられており、さらに新
だなＸ線マスク基板材料が開発されれば１〜２気圧の耐
圧を得る可能性は有る。しかし、長期的Ｘ線マスクの使
用における該マスクの保護のだめには、前述のシャッタ
は必要である。

また大気中露光においてひどく感度の低下するネガレジ
ストを用いる場合、露光チャンバ内に送入される気体と
しては、例えばＨｅ（ヘリウム）、Ｎ２（窒素）等レジ
ストに対して不活性な気体を用いればよい。これらの気
体を用いた場合に、ネガレジストの感度の低下が無いこ
とは本発明者は確認している。

以上述べたように、新規の構造を採用すると、大気中露
光の常置を避けて適当な気体成分の露光雰囲気が得られ
、前述の問題点は解決する。さらには、露光チャンバ内
への連続ウェハー送シ機構によって自動連続露光が可能
となり、本発明の目的は達成される。

第３図は、本発明の他の実施例の概略断面図で、Ｘ線露
光装置構成図を示している。自動開閉シャッタ１０が設
けられている点までは第２図と同様である。本構成では
、該シャッタ１０、シャッタ保持機構１７、ウェハース
テージ８及び寸法変位が容易なシール機構１８とによっ
て真空密閉空間１９が形成される。ウェハーステージの
一部における真空排気１２によって真空排気された後に
、シャッタ保持機構の一部における気体導入口１３から
適当な気体１４が導入され、真空密閉空間内が１気圧よ
りやや陽圧に保たれ、シャッタ１０が開の状態になり、
Ｘ線マスク５が前記露光空間を形成する構造の一部とな
る。ウエノ・−上下機構２０はウェハー６をウェハー自
動送１ｅ構１５との間で受渡しを行ない、かつＸ線マス
ク５とウェハーの間隔全位置合せ及び露光時に所定の距
離に設定するために使用する。ウエノ・−６はウエノ・
−自動送Ｈｏａ１５によってウェハーステージ８の一部
に設けられた自動開閉器１６の場所から、露光空間１９
のウニ・・−受渡し位置１５′まで送入される。

このときウェハー上下機構２０はあらかじめウニ・・−
受渡し位置２ｏ’ｔで下降しており、ウニ・・−の受渡
しを行なう。ウェハーの受渡しが完了すると、ウェハー
自動送り機構１５は露光空間の外へ退避し、自動開閉器
１６が閉じ露光空間が密閉さし、Ｘ肪マスク５とウエノ
・−６の間隔をＮ１定の距離に設定し、次に位置合わせ
と露光が行なわれる。

蕗光後のウェハー６の取９出しは上記と逆の手順によっ
て行なわれる。本構成によっても本発明の目的が達成さ
れる。

露光空間内に送入される気体については、酸素の含有量
が１チ以下に制御されていることが重要である。これ以
上酸素が含まれていると露光感度の低下をひきおこす。

前述のＨｅ　、　Ｎ２に限るわけではなく、Ａｒ（アル
ゴン）でもよい。使うレジストの種類によってはレジス
トパターンの形状を良くするため少量の０２を添加した
不活性ガスを用いる場合もある。このように様々の組合
せが本発明の範囲内に含まれる。

また前記２つの実施例ではシャッタを用いているが、Ｘ
線マスクの長期的な保護が必要でなければシャックは必
要ではない。その場合は最初からＸ線マスク自体が露光
チャンバを密閉する構造の一部と々りている。ただしこ
の場合においては露の圧力が加わるからマスク自体の耐
圧が工気圧以上なけれはならない。

またＭｉＪ記２つの実施例において、真空排気した後に
適当な気体を置換する例を示したが、真空排気をせずに
適当な気体のみを必要な時間たけ露光を間に送入して目
的とする露光雰囲気を得る仁とも本発明の範囲内に含ま
れる。即ち露光チャンバを密閉構造にする必要は必ずし
もない。その際は露光空間の圧力制御が１要となる。ま
た真空中で露光してもよい。ただしこのときも酸素の含
有量は前記のように一定値以下でなければならない。

以上述べたように、本発明によれば、Ｘ線マスクと露光
ウェハーとの間の露光雰囲気に組成成分を制御した気体
を容易に得ることができ、最終的に露光ウェハーのスル
ープットの向上につながる吏用的なＸ＆ｌＮ光装置を達
成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のＸ線霧光装置の概略断面図、第２図、第
３図は本発明の一実施例を示すＸ線露光装置の概略断面
図である。 ■・・・管球部、　　２・・・金属ターゲット、３・・
・軟Ｘ線４・・・Ｘ線取出し窓、５・・Ｘ線マスク、６
．６′・・・ウニ・・−１７・・・マスク固定機構、８
・・・ウェハーステージ（露光位置）、８′・・・ウェ
ハーステージ（ウエノ・−受渡１−位ｆ）、９・・・大
気、１０・・・シャッタ、１１・・・露光チャンバ、１
２・・・真空排気、１３・・・気体導入口、１４・・・
気体、１５・・・ウェハー自動送シ機構（退避位置）、
１５′・・・ウェハー自動送り機構（ウニ・・−受渡し
位置）、１６・・・自動開閉器、１７・・・シャッタ保
持機構、１８・・・シール機構、１９・・・露光空間、
２０・・・ウェハー上下機構（露光位置）、２０′・・
・ウェハー上下機構（ウェハー受渡し位置）、２１・・
・ウェハーステージの移動を示す矢印、２２・・・ウェ
ハー自動送り機構の移動を示す矢印、２３・・・ウェハ
ー上下機構の移動を示す矢印。 代」１１：人　Ｊ［珪上　内　ム；（背　　　ズ、）牙
　／　図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｘ線源を含む管球部と、Ｘ線マスクと、ウェハー
   ステージを含み前記Ｘ線マスクと前記ウェハーステージ
   にはさまれた部分が開孔された露光室と、を少なくとも
   備えたＸ線露光装置において、前記ウェハーステージ上
   に置くウェハーと前記Ｘ線マスクとの間の空間が圧力２
   気圧以下でしかも酸素の含有率が１φ以下の気体で満た
   されていることを特徴とするＸ線露光装置。
2. （２）露光室が真空排気可能な密閉構造を有し、前記露
   光室を真空排気するだめの真空排気装置が設けられてい
   る特許請求の範囲第１項に記載のＸ線露光装置。
3. （３）露光室の開孔部分に、少なくとも露光時に開くシ
   ャッタが設けられている特許請求の範囲第１項または第
   ２項に記載のＸ線露光装置。
4. （４）　　ウェハーステージ上に所定の時間をおいてウ
   ェハーを載置し、しかも露光を終了したウェハーをウェ
   ハーステージから取りはずす機構を備えだ特許請求の範
   囲第１項、第２項または第３項に記載のＸ線露光装置。