JPH01270690A - 露光用x線の強度測定方法 - Google Patents

露光用x線の強度測定方法

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JPH01270690A
JPH01270690A JP63100639A JP10063988A JPH01270690A JP H01270690 A JPH01270690 A JP H01270690A JP 63100639 A JP63100639 A JP 63100639A JP 10063988 A JP10063988 A JP 10063988A JP H01270690 A JPH01270690 A JP H01270690A
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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】 〔概要〕 シンクロトロン放射光(SR)リソグラフィにおりるS
R強度の測定方法に関し。
入射X線強度を露光装置内で直接半導体検出器により容
易に測定できる方法を提起し、高精度露光の実現を目的
とし。
シンクロトロン放射光を利用したX線露光方式において
1貫通孔を開口した原基板の表面に、該開口上を含んで
該原基板上全面に順次補強膜、螢光体膜、X線の吸収体
膜を被着して形成された測定用基板の表面に入射X線を
受け、該吸収体膜を透過し減衰した該入射X線により該
螢光体膜に発生した螢光を、該補強膜と該珪素基板の開
口及び入射X線に対して斜めに設けられた光路を通して
半導体光検出器に受け、該光検出器に流れる光電−流を
該入射X線の強度に換算するようにして構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明はシンクロトロン放射光(Sll)リソグラフィ
におけるSR強度の測定方法に関する。
超LSI製造においては、サブマイクロン加工技術が求
められている。そのためにリソグラフィ工程において9
強度が桁違いに大きく、平行性が優れているSRが転写
用光源として検潤されるようになってきた。
しかし、これが実用化されるためには、 SR強度の測
定等の基本技術の確立が必要である。
〔従来の技術〕
SR露光においては、X線から可視光にわたる連続スペ
クトルの中からX線露光に必要な波長帯(4〜15人)
だけをハンドバスフィルりを用いて取り出している。
ハンドバスフィルタとして、短波長成分除去には全反射
ミラーが、長波長成分除去には・\リリウJ、(Be)
等の窓材が一般に用いられている。
ところ力く、このようなハンドパスフィルりを)史用し
た場合1時間とともに光学系の変動を生し。
X線強度が変動する。例えば、全反射ミラーの配置角度
の変動や、ミラー表面の汚染等による反射率の変化等が
問題となる。
一方、電子蓄積リングの電子ヒームが肋間とともに減衰
するので、これより露光室に入射されるX線強度もそれ
に従って減衰する。
以」二の理由により、一定のX線照射量でX線露光を行
・うためには、X線強度測定が必要となってくる。
従来、 SRを用いたX線露光においては、X線強度が
測定されていないのが現状である。
その理由は1通常強度のX線を精度よく検出できる半休
検出器は容易に入手できるが、これのX線フォトンの最
大計数率が 10’ photons/sec/cm−2程度である
のに対し。
2.50eVの電子蓄積リングから出るSRの強度は1
0” pbotons/sec/cm−2と桁違いに大
きく、半導体検出器により直接検出することはできない
からである。
従来のX線照射強度の4111定方法としては、光電子
管を用いたシンチレーションカウンタや、 Arや11
2等の雰囲気中をX線が通過した際の電離電流を測定す
る電離箱溺がある。しかしながら、これらの方法は測定
系自体が太きく、X線露光装置内に組み込むことは困難
であった。
〔発明が解決しようとする課題〕
従って、 SR露光装置の場合、n光装置と測定装置を
分離しなければならず、又測定値も実際の装置の場合と
条件が異なるため精度的に問題があった。
本発明は、 SR露光の入射X線強度を露光装置内で直
接半導体検出器により容易に測定できる方法を提起し、
高精度露光の実現を目的とする。
(課題を解決するだめの手段) 上記課題の解決は、シンクロトロン放射光を利用したX
線露光方式において1貫通孔を開口した原基板の表面に
、該開ロートを含んで該原基板ト全面に順次補強膜、螢
光体膜、X線の吸収体膜を被着して形成された測定用基
板の表面に入射X線を受け、該吸収体膜を透過し減衰し
た該入射X線により該螢光体膜に発生した螢光を、該補
強膜と該珪素基板の開口及び入射X線に対して斜めに設
けられた光路を通して半導体光検出器に受け、該光検出
器に流れる光電流を該入射X線の強度に換算する露光用
X線の強度測定方法によって達成される。
(作用〕 第1図は本発明の原理図である。
図Gこおいて、1は11へ・14からなる測定用基板。
11ば開口を持つ原基板で珪素(Si)基板、12は基
板の補強膜、13は螢光体膜、14ばX線の吸収体膜。
2は基板を吸引するウェハチャック、3はウェハチャッ
ク内に、入射X線に斜めに設けられた光路。
4は半導体検出器、5は入射X線である。
ここで、補強膜12は螢光体膜13より出る螢光を透過
する物質からなり、原基板の開口上にも螢光体膜13.
X線の吸収体膜14を形成できるようにするための膜で
ある。
又、原基板として用いた81基板は開口以外で螢光を遮
蔽する役目を持つ。同等の性質を持つ他の基板を用いて
もよい。
SRの電子軌道面上のパワースペクトルP。(λ)は次
式で示される1)。
po(λ)=3.92X10−”(γ3/R”) I−
y’Kzz:+”(y/2)(W/ 人 ・ mrad
2 ・ mA)  。
ここに。
λ−波長(人)。
R−電子蓄積リングの半径(m)。
■−電子蓄積リングの電流(mA)。
γ−1,96x 103  ・E (Eは電子のエネルギ+ G e V ) +y−λC
/λ (λ、−4πR/3γ3)。
K2/3−第2種変形ヘソセル関数。
である。
1)小塩高文、笹沼道雄。
核研電子シンクロトロン軌道放射の特性。
応用物理、第37巻、第■号(1968) 。
ここで、  po(λ)を0〜1000人までの波長に
ついて積分すると、 SRの総エネルギ量を求めること
ができる。
更に、 SRはヘリウム(He)雰囲気の露光室内に導
かれる際に、 Be窓等による減衰を受ける。
従って。
po(λ)・exp(−ΣμJ(λ)tj )。
ここに。
μ、(λ) : Be窓の波長に対する線吸収係数。
t;    : Be窓の厚さ。
j   :SRが通過する減衰物質の数。
を波長について積分すると、基板に到達するSRの総エ
ネルギ量を求めることができる。
例えば、電子の加速エネルギ2.5 GeV、蓄積電流
300 mA、  半径8.66 mの電子蓄積リング
からのSl’lば、r¥さ25μmのBe窓を透過後1
発光点から軌道面上で30印離れた点において50 m
W/mm2の強度を持つことが算出できる。
これらのパワースペクトルは、さらにマスク。
11eガスを通過後測定用基板面に到達する。
このようにして基板に到達した入射X線5は測定用基板
面のTa、 Au等からなるX線吸収体膜14で更に減
衰される。例えば厚さ2μmのTa膜の場合は螢光体膜
に到着するエネルギ量は4.23 mW/mm2(波長
1〜15人)となる。
これを受けて、螢光体膜13は発光するが、螢光体とし
て20Å以下の波長に反応し波長4000〜8000人
 (ピーク波長5800人)の光を発光するタングステ
ン酸カルシウム、硫化亜鉛等を用いれば。
半導体検出器4としてピーク感度5BoO人のSi P
INフォトダイオードで検出できる。
この際に、螢光体の発光効率が60%としても。
PINフォトダイオードの感度が0.3A/Hのものを
使った場合、 0.7 Wの出力が得られるのでI−V
変換により電圧値として記録することも充分可能である
螢光体膜を発光させたX線はエネルギが減衰しているも
のの短波長成分がまだ含まれている。この短波長成分を
Pl、Nフォトダイオードで直接受光するとこれを破壊
する恐れがある。そこで、短波長成分は直進性があるこ
とを利用して、入射方向に対し斜めの光路3を設けて破
壊を防止するようにする。。
〔実施例〕
以下に本発明の一実施例を、(1)  ウェハチャック
の作製、(2)測定用基板の作製、(3)測定方法に分
けて説明する。
(1)  ウェハチャックの作製 第2図(11,(21は本発明の一実施例に使用したウ
ェハチャックの平面図と断面図である。
図において、ウェハチャック夛は厚さ10 mm、直径
125 mmのステンレス1またはアルミニウム円板で
作製し、その表面に基板を吸引する真空吸引溝21と真
空吸引孔22が設けられる。
表面中央に基板の垂線に対し30°の傾きを持つた直径
5mmφの光路3が形成される。
ウェハチャソフタの裏面に開いた光路3の開口部に合わ
せて半導体検出器のホルダ4′が形成される。
使用したSRビームの断面は30mm X 5mmであ
るので、半導体検出器はウェハチャ・ツク表面から深さ
10mmの所に、中心より5.8mmずれた位置に固定
されるので破壊される心配はない。
(2)測定用基板の作製 第3図(1)〜(4)は本発明の一実施例に使用した測
定用基板の形成方法を説明する断面図である。
第3図(1)において、Si基板11の上に補強膜12
として窒化硼素(BN)、酸化インジウム錫(ITO)
 、二酸化珪素(SiO□)等の膜を被着する。
第3図(2)において2通常のりソグラフィを用いて、
 Si基板11の中央に裏面より100〜500 μm
n角の貫通孔を開口する。
第3図(3)において、螢光物質としてタングステン酸
カルシウム又は硫化亜鉛を、補強膜12の」−乙こ厚さ
100〜500 μm塗布して螢光体膜13を形成する
第3図(4)において、X線吸収物質としてTa又はA
uを0.5〜3μm厚さにスハノタして螢光体膜13」
二に被着し、X線吸収体膜14を形成する。
以上により、開口を持つsi、l板】1.補強膜12゜
螢光体膜13.X線吸収体膜14からなる測定用基板が
作製される。
(3)測定方法 測定用基板は通常の基板と同様に基板1般送用のキャリ
アにセットする。セット後は露光装置側で位置出しをし
、微動ステージのウェハチャック上に」=10μmの精
度で装着される。従って、基板中央部の開口は、ウエハ
チャックの孔に確実に位置合わせすることができる。
次に、ビームシャッタを開り5例えばビーJ、断面が3
0mm X 5mmのSRを基板上に照射し、基板間L
]径を最小分解能のステ・ツブとしてステージをχ、Y
方向に移動し、その座標に苅する強度を測定して強度分
布゛を求めることができる。
ここで2強度(エネルギ)れ(W/mm2)は測定され
た電圧値を次式で変換して求める。
E、、 −(V/R) ・l(、−KL  −Kp。
ここに。
■ 、測定された電圧値。
11  :  I−V変換時の抵抗値。
K、:  Δ−・−の単位変換係数。
K1:螢光物質の変換効率係数の逆数。
K、:X線吸収体の吸収効率の逆数 (測定波長帯域Qこ対する)。
である。
第4図は前記のSRに対して、 X(Y)方向の強度分
布の一例を示す図である。
以上のような実施例によれば。
■ 基板」二の強度分布を係数変換だけで精度よく求め
られる。
■ 測定用基板の螢光物質の波長感度を変えれば。
任意の波長に対する強度測定ができる。
■ 入射方向に対し斜めの光路により、X線の短波長成
分による半導体検出器の破損を防電することができる。
■ 測定用基板はX線吸収体膜を表面に形成しているた
め、大気中でも測定可能である。
■ ステージの移動により強度分布の測定ができる。
等が可能となる。
〔発明の効果〕
以上説明したよ・うに本発明によれば、 SR露光の入
η=IX線強度を露光装置内で直接半導体検出器により
容易に測定でき、高精度露光の実現に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理図。 第2図(1)、 +21は本発明の一実施例に使用した
ウニハチ中ツクの平面図と断面図。 第3図(1)〜(4)は本発明の一実施例に使用した測
定用基板の形成方法を説明する断面図。 第4図は前記のSRに対して、 X(Y)方向の強度分
布の一例を示す図である。 図において。 1は11〜14からなる測定用基板。 11は開口を持つ原基板でSi基板。 12は基板の補強膜。 13は螢光体膜。 14はX線の吸収体膜。 2は基板を吸引するウェハチャック。 3は入射X線に斜めに設けられた光路。 4は半導体検出器。 5番1入射X線である。 ZI (1)千鉛図 実施fダ1のウニ $2 rハ+ヤ、77 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  シンクロトロン放射光を利用したX線露光方式におい
    て、貫通孔を開口した原基板の表面に、該開口上を含ん
    で該原基板上全面に順次補強膜、螢光体膜、X線の吸収
    体膜を被着して形成された測定用基板の表面に入射X線
    を受け、該吸収体膜を透過し減衰した該入射X線により
    該螢光体膜に発生した螢光を、該補強膜と該原基板の開
    口及び入射X線に対して斜めに設けられた光路を通して
    半導体光検出器に受け、該光検出器に流れる光電流を該
    入射X線の強度に換算することを特徴とする露光用X線
    の強度測定方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002505794A (ja) * 1997-06-13 2002-02-19 ガタン・インコーポレーテッド 電子顕微鏡の影像検出器の解像度を改良しノイズを低減する方法及び装置
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