JPH04285900A - Ｘ線照射装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｘ線により試料の露光
処理を行うＸ線照射装置に関する。

【０００２】近年、半導体デバイスの高集積化に伴い、
微細加工を必要とし、シンクロトロンＸ線を用いた露光
処理や光化学反応により絶縁薄膜形成、配線用金属薄膜
及び半導体薄層の低温エピタキシャル成長等が行われる
。この場合、Ｘ線の試料上への垂直方向の幅が広い照射
、及び均一又は任意分布の照射が望まれている。そのた
め、照射Ｘ線の照射位置及び照射強度を検出する必要が
ある。

【０００３】

【従来の技術】図５に、従来のＸ線照明装置の概念図を
示す。図５（Ａ）は全体概念を示したもので、図５（Ｂ
）はベリリウム窓を示したものである。図５（Ａ）にお
いて、Ｘ線照射装置５０は、電子蓄積リング５１より放
射されたＸ線がビームライン５２を通り、反射鏡５３で
反射してＸ線取出し窓５４より外部へ取り出される。反
射鏡５３は平面鏡又はトロイダル鏡であり、Ｘ線取出し
窓５４は、図５（Ｂ）に示すように、Ｘ線透過率の高い
ベリリウム（Ｂｅ）により円形状に形成されたものであ
る。このベリリウム窓５４より取り出されたＸ線は、ス
テッパ５５に設けられた試料（例えばウエハ）に照射さ
れる。

【０００４】また、反射鏡５３はカム等の機械的機構の
駆動装置５６により上下に振動される。すなわち、図５
（Ｂ）に示すように、ベリリウム窓５４を通過するＸ線
は、数ｍｍから１ｃｍ程度の幅の水平方向に細長いビー
ム５７であり、反射鏡５３の振動により垂直方向に走査
されて長方形状に試料を照射するものである。なお、電
子蓄積リング５１及びビームライン５２内は高真空状態
下に置かれる。

【０００５】このようなＸ線照射装置５０は、ベリリウ
ム窓５４を固定としていることから、この大きさでＸ線
の照射面積が制限されるばかりでなく、大面積のＸ線を
取出すためにはビームライン５２内との圧力差から機械
的強度を十分にもたせる必要がある。そのため、ベリリ
ウム窓５４を厚く形成しなければならず、その分Ｘ線の
透過率が著しく減少する。

【０００６】一般に、薄膜窓の最大耐圧は、円形窓であ
ればその直径で決定され、長方形窓であれば短径で決定
される。すなわち、１０μｍより長い波長のＸ線を外部
に取り出すためには透過率のよいベリリウムでさえ２０
μｍ以下の厚さにする必要があり、この厚さでビームラ
イン５２の真空から大気中にＸ線を取り出す際には、１
気圧以上の圧力差に耐えるために１０ｍｍ程度の大きさ
でなければならない。

【０００７】そこで、ベリリウム窓を水平方向に長く、
垂直方向に短い長方形窓にし、Ｘ線光と共に該ベリリウ
ム窓を上下動させて照射面積を拡大させることが考えら
れている。図６に、従来のベリリウム窓を振動させるＸ
線照射装置の概念図を示す。図６（Ａ）は全体概念を示
したもので、図５（Ａ）と同一の構成部分には同一の符
号を付して説明を省略する。また、図６（Ｂ）はベリリ
ウム窓を示したものである。

【０００８】図６（Ａ），（Ｂ）において、Ｘ線照射装
置５０ａはビームライン５２の先端部には水平方向に長
く、垂直方向に短い長方形状のベリリウム窓６０を設け
、その近傍のビームライン５２の一部をベローズ６１と
して上下動可能としている。そして、駆動装置６２によ
り該ベリリウム窓６０を上下方向に振動させるものであ
る。

【０００９】このＸ線照射装置５０ａは、水平方向に細
長い又は細長い弓形状Ｘ線ビーム５７を、反射鏡５３及
びベリリウム窓６０を同期させて駆動装置５６，６２に
より振動させることで、試料表面でＸ線を走査して照射
範囲を長方形状として照射面積を拡大するものである。 すなわち、ベリリウム窓６０は細長い長方形状で耐圧の
向上が図られることから、薄くしてＸ線の透過率の著し
い減少を防止することができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記ベリリウ
ムで形成されたＸ線取出し窓６０は、細長い長方形状で
あり、Ｘ線においても細長い長方形状であることから、
該Ｘ線をＸ線取出し窓６０の中心に位置合せが困難であ
るという問題がある。また、反射鏡５３及びＸ線取出し
窓６０は一定速度の振動で上下動することから、Ｘ線の
スペクトルにより照射の強度分布が不均一になるという
問題がある。

【００１１】そこで、本発明は上記課題に鑑みなされた
もので、Ｘ線のＸ線取出し窓における位置合せを容易に
し、また試料上に所望の照射強度分布を得るＸ線照射装
置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題は、Ｘ線を反射
鏡で反射させ、Ｘ線取出し窓を介して試料に照射させる
にあたり、該反射鏡及びＸ線取出し窓を同期駆動させる
第１及び第２の駆動部により、該照射Ｘ線を広範囲に制
御して露光を行うＸ線照射装置において、前記Ｘ線取出
し窓近傍におけるＸ線通過位置を該Ｘ線強度で検出する
検出部と、該検出部の検出により、該Ｘ線を該Ｘ線取出
し窓中央に位置させるべく前記反射鏡を駆動する第１の
駆動部、又は該Ｘ線取出し窓を駆動する前記第２の駆動
部を制御する制御部と、を有する構成とすることにより
解決される。

【００１３】また、前記検出部は、前記Ｘ線取出し窓近
傍におけるＸ線強度を検出すると共に、前記制御部は、
該検出部からのＸ線強度に応じて前記試料に対し所定の
Ｘ線強度とすべく、前記第１の駆動部による前記反射鏡
の角速度をも制御し、前記第２の駆動部による該Ｘ線取
出し窓の移動速度をも制御するように構成する。

【００１４】

【作用】上述のように、検出部によりＸ線取出し窓にお
けるＸ線通過位置を検出し、制御部によりこの検出に応
じて第１又は第２の駆動部を制御して照射Ｘ線をＸ線取
出し窓の中央に位置させる。すなわち、自動的にＸ線の
Ｘ線取出し窓における位置合せを行うことが可能となる
。

【００１５】また、検出部においてＸ線強度をも検出す
ることでＸ線スペクトルによる強度分布が得られ、これ
に応じて、反射鏡の角速度、Ｘ線取出し窓の移動速度を
制御すべく、制御部が第１と第２の駆動部を制御する。 これにより、材料上で均一化された又は任意の分布の照
射光量を得ることが可能となる。

【００１６】

【実施例】図１に、本発明の第１の実施例の構成図を示
す。図１（Ａ）は本発明のＸ線照射装置の全体概念を示
したもので、図１（Ｂ）は検出部を示したものである。 図１（Ａ），（Ｂ）において、Ｘ線照射装置１は、電子
蓄積リング２及びビームライン３が一体的に形成され、
ビームライン３の略中央部に平面又はトロイダルの反射
鏡４が設けられる。この反射鏡４は第１の駆動部５によ
り所定の角速度で振動する。

【００１７】また、ビームライン３の先端には、Ｘ線取
出し窓であるベリリウム窓６が設けられたフランジ７が
取付けられる。このフランジ７のビームライン３側には
、Ｘ線の検出部である検出器８ａ〜８ｆがベリリウム窓
６の形状に沿って配設される。なお、９はフランジ７の
ビームライン３への取付け孔である。

【００１８】一方、ビームライン３のベリリウム窓６近
傍をベローズ１０に形成し、第２の駆動部１１により該
ベリリウム窓を有する先端部が上下動される。また、フ
ランジ７に取付けられた検出器８ａ〜８ｆからのＸ線強
度に対応した出力が、制御部１２に送られる。これに応
じて制御部１２が第２の駆動回路１３を制御して第２の
駆動部１１を駆動する。

【００１９】なお、図示しないが電子蓄積リング２及び
ビームライン３内は真空ポンプ等により、例えば１０−
９〜１０−１０　Ｔｏｒｒに減圧される。

【００２０】このようなＸ線照射装置１は、電子蓄積リ
ング２より放射されたＸ線１４が反射鏡４で反射してベ
リリウム窓６を通過する際、検出器８ａ〜８ｆにより該
Ｘ線１４がベリリウム窓６のどの位置を通過しているか
を検出する。この検出器８ａ〜８ｆからの出力信号が制
御部１２に送られ、制御部１２において位置判定を行う
。そして、制御部１２が第２の駆動回路１３を介して第
２の駆動部１１を駆動し、Ｘ線１４がベリリウム窓６の
中央に位置するように制御するものである。すなわち、
位置合せのための自動追従を行いつつ、第１及び第２の
駆動部５，１１を同期させて振動させることにより、試
料上で長方形状にＸ線１４を照射することができる。こ
のように、Ｘ線のベリリウム窓６における位置合せを容
易に行うことができるものである。

【００２１】なお、上述の実施例ではベリリウム窓６を
移動させてＸ線のベリリウム窓６における位置合せを行
う場合を示しているが、図１（Ａ）破線に示すように第
１の駆動回路１５、第１の駆動部５を介して反射鏡４の
角度を制御しても同様である。また、検出器８ａ〜８ｆ
をベリリウム窓６の真空側に設けた場合を示しているが
、ベリリウム窓６の外側（大気側）に設けてもよい。

【００２２】ここで、図２に、本発明の検出部を説明す
るための図を示す。図２は、照射光を弓形のＸ線１４ａ
とした場合を示しており、この弓形のＸ線１４の強度を
検出器８ｂ，８ｄ，８ｆがほぼ同程度に検出し、検出器
８ａ，８ｃ，８ｅでは検出しないようにベリリウム窓６
の位置を自動調整して位置合せを行うものである。

【００２３】次に、図３に、本発明の第２の実施例の概
念図を示す。なお、図１と同一部分に同一の符号を付し
、説明を省略する。図３のＸ線照射装置１は、制御部１
２が照射量制御回路１６、第１の駆動回路１５を介して
第１の駆動部５を駆動し、反射鏡４の回転角速度を制御
するものである。この場合、検出器８ａ〜８ｆは、Ｘ線
強度を検出することにより、ベリリウム窓６のＸ線通過
位置及び試料への照射強度を制御部１２において判定す
る。制御部１２は、Ｘ線強度に応じて試料へのＸ線の照
射量を設定し、照射量制御回路１６で設定に応じた反射
鏡４の回転角速度とすべく第１の駆動回路１５、第１の
駆動部５を介して反射鏡４を回転させる。また、制御部
１２は検出器８ａ〜８ｆによるＸ線強度に応じて、ベリ
リウム窓６の移動速度を第２の駆動回路１３、第２の駆
動部１１により制御する。

【００２４】すなわち、Ｘ線１４のベリリウム窓６にお
ける位置合せを行いつつ、反射鏡４の回転角速度及びベ
リリウム窓６の移動速度を制御するものである。これは
、Ｘ線１４を反射鏡４で反射させると、反射鏡４の入射
角によって反射強度及び反射Ｘ線のスペクトルが変化す
ることから、反射Ｘ線を等速度で試料に照射すると、照
射位置によって照射Ｘ線の強度、スペクトルが変化する
ためである。従って、反射鏡４の回転を制御し、ベリリ
ウム窓６の移動速度を制御することによって、試料表面
上のＸ線照射量を一定にすることができると共に、任意
の照射量とすることができる。これにより、試料表面上
で所望の照射量を得ることができる。

【００２５】次に、図４に、本発明の他の実施例の一部
概念図を示す。図４は、検出器８ａ〜８ｆをベリリウム
窓６とは別個に検出組立体１７としてビームライン３の
先端に取付け、該検出組立体１７にベリリウム窓６を有
するフランジ７を取付けるものである。これにより、検
出器８ａ〜８ｆをそのままに、ベリリウム窓６のみを容
易に交換することができる。

【００２６】なお、上記実施例では検出部しとて６個の
検出器を設けた場合を示したが、必ずしも６個に限られ
るものでなく、数を増加させれば、その分検出精度が向
上するものである。

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、Ｘ線の強
度、通過位置をＸ線取出し窓近傍で検出部により検出し
、これに応じて該Ｘ線取出し窓等を制御部で移動制御さ
せることにより、Ｘ線のＸ線取出し窓における位置合せ
を容易に行うことができる。また、Ｘ線強度に応じて反
射鏡の回転角速度を制御し、Ｘ線取出し窓の移動速度を
制御することにより、試料へのＸ線の照射量を均一にし
、又は任意の分布で照射することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の構成図である。

【図２】本発明の検出部を説明するための図である。

【図３】本発明の第２の実施例の概念図である。

【図４】本発明の他の実施例の一部概念図である。

【図５】従来のＸ線照射装置の概念図である。

【図６】従来のベリリウム窓を振動させるＸ線照射装置
の概念図である。

【符号の説明】

１　　Ｘ線照射装置 ２　　電子蓄積リング ３　　ビームライン ４　　反射鏡 ５　　第１の駆動部 ６　　ベリリウム窓 ８ａ〜８ｆ　　検出器 １０　　ベローズ １１　　第２の駆動部 １２　　制御部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　Ｘ線（１４）を反射鏡（４）で反射さ
   せ、Ｘ線取出し窓（６）を介して試料に照射させるにあ
   たり、該反射鏡（４）及びＸ線取出し窓（６）を同期駆
   動させる第１及び第２の駆動部（５，１１）により、該
   照射Ｘ線を広範囲に制御して露光を行うＸ線照射装置に
   おいて、前記Ｘ線取出し窓（６）近傍におけるＸ線通過
   位置を該Ｘ線強度で検出する検出部（８ａ〜８ｆ）と、
   該検出部（８ａ〜８ｆ）の検出により、該Ｘ線（１４）
   を該Ｘ線取出し窓（６）中央に位置させるべく前記反射
   鏡（４）を駆動する第１の駆動部（５）、又は該Ｘ線取
   出し窓（６）を駆動する前記第２の駆動部（１１）を制
   御する制御部（１２）と、を有することを特徴とするＸ
   線照射装置。
2. 【請求項２】　　前記検出部（８ａ〜８ｆ）は、前記Ｘ
   線取出し窓（６）近傍におけるＸ線強度を検出すると共
   に、前記制御部（１２）は、該検出部（８ａ〜８ｆ）か
   らのＸ線強度に応じて前記試料に対し所定のＸ線強度と
   すべく、前記第１の駆動部（５）による前記反射鏡（４
   ）の角速度をも制御し、前記第２の駆動部（１１）によ
   る該Ｘ線取出し窓（６）の移動速度をも制御することを
   特徴とする請求項１記載のＸ線照射装置。