Sonic shock delay line of X-ray lithography for beam line

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はシンクロトロン放射光を用いるＸ線リソグラフィ用ビームラインに関する。 特に、該ビームラインの音波衝撃遅延管路に関する。

【０００２】

【従来の技術】シンクロトロン放射光によるＸ線露光システムは一般に図９に示す構成からなっている。 図９において５０は模式的に示されたシンクロトロンで、超高真空中で電子ビーム５１を周回運動させ、周回軌道の接線方向にシンクロトロン放射光５２を発生させる。 シンクロトロン５０から出た放射光５２は真空ダクト５３に導入される。 真空ダクト５３には真空の遮断弁６５、高速遮断弁６６および、図示していないが必要に応じて放射光をブロックするブロックシャッターや真空排気ポンプ等が設置されている。 そして、真空ダクト５３の下流にはミラーボックス５４が接続されている。

【０００３】前記ミラーボックス５４の中にはＸ線ミラー５５が入射光に対して１〜２度の角度で配置されている。 Ｘ線ミラー５５の形状は平面、円筒、円環（トロイダル）面等種々の形状のものが用いられており、表面は通常、金、白金等でコーティングされ、入射光のほぼ６
０〜７０％を反射し下流に伝送するとともに、Ｘ線露光に不適当な短波長成分（硬Ｘ線）を除去するフィルター機能を有している。 そして、該Ｘ線ミラー５５は駆動装置５６により反射基準点Ｏを中心に揺動可能となっている。 その理由は、放射光は水平方向には３６０度方向に放射されるが、垂直方向には１mrad（ミリラシ゛アン）程度の広がりしかないのでＸ線ミラー５５を揺動することにより反射光を垂直方向に振り照射野を拡大するためである。

【０００４】ミラーボックス５４の下流には真空ダクト５７が接続されており、該真空ダクトの一部（または全体）はビームライン大径部６３で、内部が仕切板６４で数区画ないしは数十区画に仕切られており、該仕切板６
４の中央部は放射光が通過する角穴または丸穴を設けた構造の音波衝撃遅延管路（acoustic deley line）を形成しており、ビームラインのの最終端には放射光取出口となるフランジ５８に接合されたベリリウム薄膜５９が取り付けられている。 真空ダクト５７のベリリウム薄膜５９の近傍に真空計のセンサーヘッド６７が設置されている。 ベリリウム薄膜５９の厚さは３０μｍ程度で、放射光を真空中から大気中に取り出す機能とＸ線露光に不適当な長波長成分（真空紫外線）を除去するフィルター機能を有している。

【０００５】ベリリウム薄膜５９から大気中に取り出された放射光はＸ線マスク６０を通ってウエハ６１の表面に塗布されたレジスト（感光材）を感光させＸ線マスク６０に描かれたパターンを転写する。 ベリリウム薄膜５
９の外側の通称大気部分は大気圧または減圧状態の空気または、Ｘ線を透過しやすいヘリウムガスにさらされている。 Ｘ線マスク６０とウエハ６１の間隔は１０〜２０
μｍで、Ｘ線ステッパ６２に保持され、１回の露光ごとにウエハの感光位置を移動し、逐次露光を行なうものである。

【０００６】ベリリウム薄膜５９はＸ線の吸収による温度上昇や劣化または作業者の不注意によって破損することがある。 ベリリウム薄膜５９が破損すると外部の大気（空気またはヘリウムガス）が真空ダクト５７に流入し、ビームラインの真空状態を劣化させる。 さらに、放射光源であるシンクロトロン５０の真空も劣化させ、運転を不能にする危険性がある。 かかる事故を回避するために、ビームライン大径部６３に音波衝撃遅延管路、ベリリウム薄膜５９の近傍に真空計のセンサーヘッド６
７、ビームライン上流側に高速遮断弁６６および高速ではないが完全な密封性能を有する遮断弁６５が設けられており、ベリリウム薄膜が破損すると真空計センサーヘッド６７が真空の劣化を検出し、高速遮断弁６６および遮断弁６５を同時に閉止し、上流側の真空系統を保護するようにしている。

【０００７】高速遮断弁６６がセンサーからの信号により完全に閉じ時間は一般に数１０msecであり、侵入するガスの分子速度は５００（空気）〜１５００（ヘリウム）ｍ／secであるので、ビームラインの長さが１０ｍ
とするとガスは７〜２０msecで高速遮断弁６６に到達することになる。 音波衝撃遅延管路は侵入したガスの大部分を遅延管路の大径部空間に一時的にトラップし、高速遮断弁への到達を遅らせる作用をする。 しかしながら、
露光面積が大きくなると音波衝撃遅延管路の仕切板６４
に設けられている放射光の通過穴の寸法もそれにつれて大きくなり、その結果、ガスを必要時間トラップすることが困難になってきた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は放射光取出窓を狭小化させることによりベリリウム薄膜の厚みを厚くしなくても強度を保障するとともに、ベリリウム薄膜が破損して外部の大気がビームラインに流入し、真空計のセンサーヘッドの検出信号により高速遮断弁６６が完全に閉じるまでガスが前記弁まで到達しないようにした音波衝撃遅延管路を提供すること、および音波衝撃遅延管路の設置によりビームラインの真空の早期立ち上げが困難になることを防止するすることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】Ｘ線リソグラフィ用ビームラインの音波衝撃遅延管路において、ビームラインの大径外筒部１内に窓穴７´を有する多数の仕切板７、
７、・・を設置し、該仕切板７の窓穴７´を挿通しＸ線ミラーで反射された放射光を包被し、Ｘ線ミラーの揺動に同期して前記仕切板７の窓穴７´内を垂直方向に揺動する内筒２を設け内筒２には前記仕切板７、７、・・と対向して微小間隙を空けて仕切板９、９、・・を設けて大径外筒部内を多数の仕切空間１０、１０、・・に仕切るとともに、内筒２には前記各仕切空間１０と連通する多数の穴２´を穿設しており、前記内筒２の放射光出口端はビームラインから突設せる真空ベローズ４に接続せる放射光取出窓３に取付けられ、放射光入口端はビームライン大径外筒端部または、さらに上流側に突出して設置されていることを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係るビームラインの音波衝撃遅延管路の概略説明図である。 １はミラーボックス５４の下流側に接続されているビームラインの大径外筒部である。 ２は放射光の光路の外側を包被し前記大径外筒部１の内部に設置されている内筒であってその先端部には放射光取出窓３が結合されており、該窓３は真空ベローズにより前記大径外筒部１の先端部フランジ５に接続されている。 ６ ₁ 、６ ₂は大径外筒部１の胴部の両端下方側に設置され、内筒 ２を垂直方向に駆動するための駆動装置である。 そして、内管２がミラー５５の運動と同期して駆動されることにより放射光の光路が確保されている。

【００１１】７、７、・・は大径外筒部１の内部に軸方向に所定の間隔をあけて設置された仕切板で、これらの仕切板７、７、・・には中央部に内筒２の上下動の妨げにならない窓穴７´、７´・・が設けられており、隣接する仕切板７、７は連結ボルト８、８、・・で連結されている。 ９、９、・・は仕切板７、７・・に対応して内筒２に設置された仕切板である。 仕切板７と、これ対応する仕切板９とは好ましくは１ｍｍ以下の隙間を有しており、仕切板７、７、・・９、９、・・により大径外筒部１内を多数の仕切空間１０、１０・・・に仕切っている。 前記内筒２の上下面には前記仕切空間に連通する開口部となる多数の穴２´、２´・・が穿設されている。
前記穴２´の個数、寸法、形状は任意であるが、各仕切空間１０内における全体の開口面積は少なくとも内筒２
の断面積の１０倍以上にしている。

【００１２】本発明装置の詳細構造について図２〜図４
により以下説明する。 内筒２の駆動装置６ ₁ 、６ ₂はそれぞれ直線案内軸受け１２を内装せる軸受ケース１３、先端部にフォーク１４を有する案内軸１５、軸受ケース１
３に設置せるリニアーアクチュエータ１６、該アクチュエーター１６と案内軸１５とを連結する連結板１７、真空ベローズ１８から構成されており、大径外筒部１の胴部下方側のフランジ部１１ ₁ 、１１ ₂に各駆動装置の軸受ケース１３が設置されている。 そして、内筒２の連結板１９と案内軸１５のフォーク１４とをピン２０で連結している。

【００１３】放射光取出窓３は円盤形状をしており、その中央部には放射光の断面形状に合わせて矩形または円弧状の貫通口が穿設され、表面にベリリウムの薄膜２１
が溶接または蝋付されている。 前記窓３は大径外筒部１
のフランジ板５に真空ベローズ４、取付板３´、５´により連結されている。 内筒２の断面は放射光の断面を包被する形状をしており、先端部は放射光取出窓３にフランジ３゛により取付けられており後端部は大径外筒部から上流側の真空ダクト５７に突き出ている。 前記駆動装置６ ₁ 、６ ₂は内筒２を垂直方向に駆動させるとともに、
放射光取出窓３にかかる大気圧と大径外筒部内の真空の圧力差によって生ずる水平方向の力を支持している。

【００１４】大径外筒部１の仕切板７、７、・・は組立上、上下に２分割してつなぎ板２２、２２でねじ止め連結されており、各仕切板７、７・・は連結ボルト８、８
・・で連結され、内筒２及び仕切板９、９・・と一体に組立られた後大径外筒部１内に組み付けられる。 ２３は真空計のセンサーヘッドで、フランジ板５に取付けられており、ベリリウム薄膜が損傷したときの真空度の変化を検出し、上流側の高速遮断弁６６、遮断弁６５を作動させシンクロトロン本体内へのガスの侵入を阻止している。 なお、音波衝撃遅延管路を構成する大径外筒部の概略寸法は、外径が４００ｍｍ、長さが２ｍ前後である。

【００１５】上記の装置では運転初期における大径外筒部１内の真空立ち上げ時、仕切板７と仕切板９とが微小間隙で重なり合って大径部１内を多数の仕切空間１０に区画され、各隣接する仕切空間１０、１０は内筒２とこれらの穴２´、２´、・・を介して連通しているので真空排気口Ｄから各仕切空間内のガスを吸引して所定の真空度にするためには長時間を要する。 図５は上記の問題点を解決した実施態様の概略説明図である。 大径外筒部１内の真空立ち上げ時に駆動装置３０で仕切板７を大径外筒部の軸方向に移動させて仕切板９との間隔を広げることにより簡単に解決できる。

【００１６】図６〜図８を参照して以下詳細構造につき説明する。 各仕切板７、７、・・は図６に示すように、
連結ボルト８で連結されている。 各仕切板７、７、・・
の下部には２個のブラケット３１が取付けられ、軸装されたローラ３２が大径部外筒１の内周面を転動することにより仕切板は軸方向に移動することができる。

【００１７】仕切板７、７、・・を移動させる駆動装置３０は前述の内筒２の駆動装置６ ₁ 、６ ₂と同様な構造をしている。 即ち、直線案内軸受け３４を内装せる軸受ケース３５、軸受ケース３５に設置せるリニアーアクチュエータ３６、端部仕切板７を連結する連結軸３７、該連結軸を真空シールする真空ベローズ３８、アクチュエーター３６と連結軸３７とを連結する連結板３９から構成されており、大径外筒部１のフランジ部５´に駆動装置３０の軸受ケース３５が設置されている。 なお、リニアーアクチュエータ３６にはストロークの両端で停止する機能と、インターロック用電気的信号を発生する機能を有している。

【００１８】本発明は上記の構造からなっているため、
大径外筒部１の真空立ち上げ時、リニアーアクチュエータ３６を駆動し、連結軸３７を左方へ移動させることにより各仕切板７、７、・・が左方に移動して内筒２の外周に設置されている各仕切板９、９、・・との間隔が図５の状態のようにに広げられる。 したがって、かかる状態で真空排気口Ｄから大径外筒部１内のガスを吸引するので大径外筒部内の真空度を短時間のうちに使用条件にまで到達できる。 大径外筒部１内の真空度が使用条件に達するとリニアーアクチュエータ３６を駆動して連結軸を右方へ移動させ、それに伴って仕切板７、７、・・を仕切板９、９、・・に近接させ図１（図２、図６）の状態にさせてＸ線リソグラフィの運転を開始し、ウエハ６
１にビームの露光を開始する。

【００１９】本発明装置はＸ線ミラーによるビームの上下スキャンに同期して、その中心軸にビームを包被している内筒２を駆動装置６、６で上下に振るようにしているのでベリリウム窓３の窓穴を狭小にできる。 それ故従来の窓穴の大きいものに比べてベリリウム薄膜２１の強度が向上し、ベリリウム薄膜の破損を防止できる。 そして、万一ベリリウム薄膜２１が破損しても、ベリリウム窓から上流部直接通じる通路の断面積を最小にすることができ、ガスの流入抵抗を増加できるばかりでなく、流入するガスが途中で通路の断面積より大きい開口部から各仕切板に流入してトラップされることにより本来の音波衝撃遅延管路の作用を十分発揮でき、最終的に高速遮断弁に到達する流入速度を大幅に減速させることが可能である。

【００２０】

【発明の効果】本発明は、放射光取手窓の窓穴を狭小にできるため、ベリリウム薄膜の厚さを厚くしなくてもの強度を向上できる。 万一ベリリウム薄膜が破損してもビームライン内への流入ガスの上流側への流入速度を大幅に減速できるので、真空計のセンサーヘッドの検出信号よりガスが高速遮断弁まで到達するまでに弁を遮断でき、シンクロトロン本体内へのガスの侵入を防止できる。 また、ビームラインの真空立ち上げ時に、短時間に所望の真空度に到達させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の実施態様の概略説明図。

【図２】図１の要部の詳細断面図。

【図３】図２におけるＡ−Ａ断面図。

【図４】図２におけるＢ−Ｂ断面図。

【図５】本発明装置の他の実施態様の概略説明図。

【図６】図５の要部の詳細断面図。

【図７】図６におけるＣ−Ｃ断面図。

【図８】ローラ取付け部の斜視図

【図９】公知のシンクロトロン放射光によるＸ線露光装置の概略説明図。

【符号の説明】

１ ビームライン大径外筒部 ２
内筒 ３ 放射光取出窓 ４
真空ベローズ ５ 大径部フランジ ６ ₁ 、６ ₂
駆動装置 ７ 仕切板 ８
連結ロッド ９ 仕切板 １０
仕切空間 ３０ 駆動装置 ３１
ブラケット ３２ ローラ ５０
シンクロトロン ５４ ミラーボックス ５５
Ｘ線ミラー ５７ 真空ダクト ５９
ベリリウム薄膜 ６１ ウエハ ６２
Ｘ線ステッパ ６３ ビームライン大径部 ６４
仕切板 ６５ 遮断弁 ６６
高速遮断弁 Ｄ 真空排気口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−9929（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−61700（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−182100（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−38000（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−241354（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−237113（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−41296（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−68990（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−17715（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−72500（ＪＰ，Ｕ) 実開 平５−95000（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl. ⁷ ，ＤＢ名) G21K 5/02 H05H 7/14 H05H 13/04