(57)【要約】【課題】プラズマＸ線源から発生する衝撃波によって、Ｘ線取り出し窓が疲労破壊するのを防ぐため、短期間で窓を交換する必要があり、装置稼働率が上がらないという問題点を解決する。【解決手段】Ｘ線取り出し窓のＢｅ箔を伸縮性のある膜の穴に配置し、衝撃波を伸縮性の膜で受けることによって、Ｂｅ箔自体の変形量を低減させ、応力集中を緩和し、窓の寿命を長くする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマＸ線を生成しＸ線を発生するＸ線発生装置のＸ線取り出し窓もしくは波長を制限するフィルター膜において、Ｘ線を透過する第一の膜と第一の膜の周囲に第一の膜を支持する第二の膜を有することを特徴とする。
【請求項２】
請求項１のＸ線取り出し窓もしくはフィルターにおいて、第一の膜の剛性より第二の膜の剛性が小さいことを特徴とする。
【請求項３】
請求項１のＸ線取り出し窓もしくはフィルターを有するプラズマＸ線を光源とするＸ線露光装置。
【請求項４】
請求項３のＸ線露光装置であって、発光点と前記Ｘ線取り出し窓の間のＸ線光路途中に、アパーチャが設置されていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマを生起しＸ線を発生するＸ線発生装置におけるＸ線取り出し窓に関する。さらに、上記Ｘ線発生装置を使用したＸ線露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体集積回路の高密度、高速化に伴い、集積回路のパターン線幅が縮小され、半導体製造方法にもいっそうの高性能化が求められている。このため、半導体製造工程中のリソグラフィー工程のうち、レジストパターンの形成に用いる露光装置にも、ＫｒＦレーザー（２４８ｎｍ）、ＡｒＦレーザー（１９３ｎｍ）、Ｆ２レーザー（１５７ｎｍ）などの極紫外線やＸ線（０．２〜１．５ｎｍ）などの短い露光波長を利用したステッパが開発されている。
【０００３】
このうち、Ｘ線を用いた露光では、所望のパターンが形成されたＸ線マスクを、レジストを塗布したウエハに近接させ、Ｘ線マスクの上からＸ線を照射し、マスクパターンがウエハ上に転写するプロキシミティ―露光方式が開発されている。高強度のＸ線を得るために、シンクロトロン放射光を用いて露光する方法が提案され、１００ｎｍ以下のパターンを転写できることが示されている。シンクロトロン放射光源は、大掛かりな設備を必要とするため、１つの光源に対して１０台以上の露光装置を接続し、デバイスの製造を行わなくては採算がとれない。そのため、シンクロトロン放射光光源を用いた露光装置は、半導体メモリ等の需要が大きな生産に適している。
【０００４】
近年、通信用デバイスとしてＧａＡｓを用いたデバイスが実用化されており、通信速度向上への要求に伴って、デバイスの急激な線幅の微細化が要求されてきている。通信用デバイスは、半導体メモリに比べて生産量は少なく、少量多種生産されるものであり、シンクロトロン放射光を光源としたＸ線露光システムを通信デバイス製造に導入した場合、採算があわないことが予想される。そこで、通信デバイスに限らず、少量生産のデバイス製造に適した、低コストで微細な転写を可能な露光装置の開発が期待されてきた。その要求に応えるものとして、小型で強力なＸ線を発生させるＸ線源を使用した露光装置が開発され、実際に通信デバイスの生産に使用されている。光源は、レーザーをターゲットに照射してプラズマを発生させ、プラズマからＸ線を発生するレーザープラズマ線源光源と言われるものや、ガス中でピンチプラズマを発生させ、Ｘ線を発生させるものがあり、これらの光源はポイントソースと呼ばれる。露光装置は、ポイントソース一機に対して、マスクウエハの位置合わせをしてパターンを転写する露光装置本体が一機接続される構成が一般的である。
【０００５】
ポイントソースＸ線露光装置の概略を図４に示す。Ｘ線光源として、レーザープラズマＸ線源を使用している。１６は光源チャンバであり、内部には、テープ状のターゲット１２、送り出しリール１３、巻き取りリール１４、ターゲットを駆動する駆動機構（不図示）が配置されている。テープ状のターゲット１２状に集光したレーザー１５を照射する。レーザーはパルス発光である。発光点１１は、ターゲットが高温になってプラズマ化し、Ｘ線が発生する。
【０００６】
２５はメインチャンバであり、内部は、マスク２１とウエハ２２との位置合わせおよびウエハのステップ駆動を行うウエハステージ２３が配置されている。フレーム２４は、全体を支える役割をしており、マスク２１、ウエハ２２、ウエハステージ２３など露光装置本体全体を支持する。露光雰囲気は、露光光であるＸ線が吸収され減衰するのを防ぐために減圧Ｈｅ雰囲気に制御されている。
【０００７】
光源チャンバとメインチャンバとの間には、Ｘ線取り出し窓５０が配置されており、光源チャンバ１６とメインチャンバ２５との間の気密性を保っている。
【０００８】
ターゲットに集光したレーザー１５を照射して、プラズマを生起しＸ線を発生させる。光源１１から発生したＸ線は、Ｘ線取り出し窓５０を透過し、メインチャンバ内へ導入される。メインチャンバ内に導入されたＸ線は、マスクを照射し、マスクに描画された回路パターンをウエハ面上に転写する。
【０００９】
次にフランジ部４０とＸ線取り出し窓５０について図５を用いて説明する。４１は光源チャンバ側のフランジ、４２はメインチャンバ側のフランジ、４３は真空シール、４４はボルトである。Ｘ線取り出し窓５０は、窓フランジにＢｅ箔５１を接着などによって一体化したものである。光源チャンバ４０とメインチャンバのフランジ部４１、４２には、Ｏリング溝が作成されており、Ｘ線取り出し窓の窓フランジの上面、下面をメタルＯリングなどの真空シール４３を介してサンドイッチする構造となっている。Ｘ線取り出し窓５０の交換時には、ボルト４４を緩め、Ｘ線取り出し窓を交換する。
【００１０】
Ｘ線取り出し窓５０は、光源チャンバから外部へＸ線を取り出す目的と、外部雰囲気（大気）と光源チャンバ内の雰囲気との隔離を目的とを有している。つまり、Ｘ線を透過するが、気体を通さない材質が適しており、Ｂｅ箔が一般的に使われている。Ｂｅ箔を透過するＸ線量を増やし、Ｘ線を有効に利用するために、光源チャンバと外部雰囲気との差圧に耐えるなどの、必要な機械強度が得られる範囲で、出来る限りＢｅ箔の厚さを薄くして使用している。Ｂｅ箔単体では、装置への装着などの取り扱いが難しい。そのため、Ｂｅ箔５１は窓フランジ４１に接着などで一体化し取り扱いし易くしている。
【００１１】
Ｘ線源は、プラズマを生起することにより、Ｘ線３３を発生させるが、同時に衝撃波３１も発生してしまう。発光点１１より発生した衝撃波３１はＸ線の光路を伝わり、Ｘ線取り出し窓５０に到達し、Ｘ線取り出し窓にダメージを与える。このため、Ｘ線窓を使用しつづけると疲労破壊してしまう恐れがある。他にも、ターゲット材の破片が飛散してＸ線窓に到達し、ダメージを与える場合もある。
【００１２】
【特許文献１】
特開平０７−２０１７０６
【特許文献２】
特開平１０−１６３０９１
【特許文献３】
特開２０００−３５７６４４
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、プラズマＸ線源は、Ｘ線発生と同時に衝撃波も発生してしまう。衝撃波はＸ線取り出し窓に衝撃を与えることになる。このため、Ｘ線窓はある程度使用すると疲労により破損してしまう。Ｘ線取り出し窓を破損しないようにするために、窓の厚さを厚くし、強度を増す方法が考えられる。しかし、Ｘ線窓の厚さを厚くすると吸収されるＸ線量が増え、利用可能なＸ線強度が減少してしまい、実用性が失われてしまう。
【００１４】
このため、現状では、Ｘ線取り出し窓を短い周期で定期的に交換している。Ｘ線取り出し窓の交換をするためには、装置を停止する必要があり、露光装置の稼働率が低下してしまう。
【００１５】
また、光源とＸ線取り出し窓の間に設置されることのあるＸ線波長を制限するフィルターなども同様な問題がある。
【００１６】
本発明は上述したようなＸ線窓の破壊予防のための頻繁な交換の必要のない、寿命の長いプラズマＸ線源用のＸ線取り出し窓もしくはフィルターを提供し、Ｘ線露光装置の稼働率を向上させることを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記問題点に鑑み、プラズマを生起することによりＸ線を発生するＸ線発装置に使用されるＸ線取り出し窓において、Ｘ線透過部材が柔軟な膜に取り付けられていることを特徴とする。これによって、光源から発生する衝撃波によるダメージが緩和され、Ｘ線取り出し窓の寿命が長くすることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を、図１を用いて説明する。プラズマＸ線を光源としたＸ線露光装置である。光源部分は、テープ状の形でありプラズマの発生源であるターゲット１２、ターゲットを順時送り出すための送り出しリール１３、使用済みのテープを巻き取るための巻き取りリール１４、発生したＸ線を規整するアパーチャ１７、光源発生雰囲気を保つための光源チャンバ１６、光源チャンバ１６内の雰囲気を維持しつつ外部にＸ線を取り出すためのＸ線取り出し窓５０から構成される。露光室部分は、露光雰囲気を保つためのメインチャンバ２５、転写すべき回路パターンが描画されたマスク２１、被露光基板であるウエハ２２、ウエハ全面を露光するためにステップ駆動を行うためのウエハステージ２３、露光室部分全体を支えるフレームなどから成る。
【００１９】
光源部分と露光室部分との間は、フランジ部４０で結合され、両側のフランジの間にＸ線取り出し窓５０が挟み込まれる形で取り付けられている。Ｘ線取り出し窓５０とフランジ部４０の構造を図２で説明する。４１は光源チャンバ側フランジ、４２はメインチャンバ側フランジ、４３は雰囲気を封止するための真空シール、４４は光源側とメインチャンバ側とを締結するためのボルトである。５３はＸ線取り出し窓の支持する窓フランジ、５２は窓フランジとＢｅ箔５１との間に配置された伸縮性膜５３である。Ｂｅ箔５１はＸ線を透過しメインチャンバ側へ導入する。３２は光源から発生した衝撃波がアパーチャを通過したものである。図３にＸ線取り出し窓５０の一部断面の鳥瞰図を示した。窓フランジ５３はリング状をしたステンレスなどの剛性の高い材質で作られている。伸縮性膜５３が窓フランジ５３に埋め込まれる形で、気密性を保って、取り付けられている。伸縮性膜５３は、Ｂｅ箔の剛性より小さな、ゴムなどの伸縮性の高い材質で作られており、力に対して大きく変位するものである。伸縮性膜５３の中央部には、Ｂｅ箔５１が接着などによって、気密性を保って、取り付けられている。Ｘ線取り出し窓５０の片側に圧力（差圧）をかけた場合、伸縮性膜が伸びることによって力をかわし、Ｂｅ箔の変形量が小さく抑えられる構造となっている。
【００２０】
Ｘ線は、不図示のレーザー発生装置から照射されたレーザーを、ターゲット１２上の発光点１１に集光（符号１５）し、照射することにより発生させる。レーザー１５は、パルス的に照射され、Ｘ線の発生と同時に衝撃波３１が発生する。発生したＸ線は、アパーチャ１７で照射領域を制限された後、Ｘ線取り出し窓５０を透過して、メインチャンバ内に導入され、マスク２１を照射する。マスク２１に描画された回路パターンが、ウエハ２２に転写される。ウエハステージ２３は、露光画角に合わせて逐次ステップ駆動を行い、ウエハ２２全面を露光する。一方、光源１１で発生した衝撃波３１は、アパーチャ１７によって一部が遮られ、残りが開口を通ってＸ線取り出し窓５０に到達する（図中、符号３２）。従来の技術では、発光点１１とＸ線取り出し窓５０との間にアパーチャが存在していなかったために、衝撃波３１がそのままＸ線取り出し窓に到達して、Ｘ線取り出し窓５０へダメージを与えていたが、本発明の構成ように、発光点１１とＸ線取り出し窓５０との間にアパーチャを設けることによって、利用するＸ線の範囲を制限するだけでなく、Ｘ線取り出し窓へ到達する衝撃波を緩和することが可能となる。従来のＸ線取り出し窓のように剛体のフランジにＢｅ箔が取り付けられている場合、Ｂｅ箔がたわむことによって衝撃を吸収するため、Ｂｅ箔のフランジへの取り付け部に応力集中が発生しＢｅ箔が破損し易かったが、本発明のＸ線取り出し窓は、利用するＸ線の照射範囲にＢｅ箔を配置し、その周囲に広く伸縮性の膜を配することによって、衝撃波の力が加わった場合にも、伸縮性膜５３がたわむことによって、衝撃を吸収するため、Ｂｅ箔５１の変形が抑えられる。その結果、Ｂｅ箔に加わる応力が小さくて済み、Ｂｅ窓の寿命が長くなる。
【００２１】
上記実施例は、Ｘ線取り出し窓を例にとって説明をしたが、光源とＸ線取り出し窓との間に設置されることのある膜状のフィルターなどに適用できることは言うまでもない。フィルターに適用する場合は、伸縮性膜とフィルター膜（Ｘ線透過膜）の間の機密性を保つ必要がないため、より安価に作成が可能となる。
【００２２】
また、上記実施例は、レーザープラズマＸ線源を光源として説明したが、ピンチプラズマＸ線源においても同様に有効である。
【００２３】
【発明の効果】
上記のように、本願の発明によれば、プラズマＸ線発生装置のＸ線取り出し窓もしくはフィルターにおいて、Ｘ線を透過する第一の膜を、伸縮性のある第二の膜に配置することによって、Ｘ線源からの衝撃波に対して、耐性が向上し、Ｘ線取り出し窓の寿命が向上する。さらに、光源とＸ線取り出し窓との間にアパーチャを設けることによって、衝撃波が緩和され、Ｘ線取り出し窓の寿命が向上する。その結果、Ｘ線露光装置の稼働率が向上し、より安価に半導体デバイス製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例のＸ線露光装置を説明する図。
【図２】本発明の実施例のＸ線露光装置のフランジ部を説明する図。
【図３】本発明のＸ線取り出し窓を説明する図。
【図４】従来のプラズマＸ線露光装置を説明する図。
【図５】従来のＸ線取り出し窓を説明する図。
【符号の説明】
１１  発光点
１２  ターゲット
１３  送り出しリール
１４  巻き取りリール
１５  レーザー
１６  光源チャンバ
１７  アパーチャ
２１  マスク
２２  ウエハ
２３  ウエハステージ
２４  フレーム
２５  メインチャンバ
３１  衝撃波
３２  衝撃波（アパーチャ通過後）
３３  Ｘ線
４０  フランジ部
４１  光源チャンバ側フランジ
４２  メインチャンバ側フランジ
４３  真空シール
４４  ボルト
５０  Ｘ線取り出し窓
５１  Ｂｅ箔
５２  窓フランジ
５３  伸縮性膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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