JPH02239556A

JPH02239556A - Ｘ線発生装置

Info

Publication number: JPH02239556A
Application number: JP5995189A
Authority: JP
Inventors: Soichi Inoue; 壮一井上
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-03-13
Filing date: 1989-03-13
Publication date: 1990-09-21

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】（発明の目的〕《産業上の利用分野》本発明は、Ｘ線発生＠置に係り、特にそのターゲットの
構造に関する。

（従来の技術》近年、半導体集積回路の高密度化および高集積化への要
求が高まるにつれて、回路パターンの微細加工技術のな
かでも、感光剤にパターンを形成するりソグラフィ技術
の研究開発が急速な進展を見せている。

現在、量産ラインでは米を露光媒体とするフォトリソグ
ラフィ技術が主流であるが、解像力の限界に近づき゛つ
つあり、このフォトリソグラフィ技術に代わるものとし
て、原理的に解他力が飛躍的に向上するＸ線リソグラフ
ィ技術の研究開発が急速な進展をみせている。

Ｘ線露光では、通常、第４図にその概略栴成図を示すよ
うに、電子ビーム１０１を菜束さぜてターゲット１０２
に照射することにより、微少なＸ線源１０３を形成する
マイクロフォーカス型のＸ線発生Ｖｔ置が用いられる。

この装置では、加速、集束された電子ビーム１０１は、
ターゲット１０２に当たり、回折・散乱を繰り返しなが
らエネルギーを失いつつ、ターゲット物質内部へ進入し
広がっていく。ある電子に看目してみると、この電子は
、ターゲット物質を備成覆る原子の内殻、例えばＫ殻や
し殻を励起し、特性Ｘ！ｔＪ１０４を発生する。また、
ある電子は、回折・散乱を幾度も繰り返しながらエネル
ギーを失い、ついにはターゲット物質の内殻励起エネル
ギー以下となってしまい、特性Ｘ線を発生させることが
できなくなってしまう。こういった現像をマクロ的、確
率的にみると、特性Ｘ線をＮｕ生する領域１０３が決定
される。この領域の大きさは、特性Ｘ線発生深さをｄ［
Ｉｌｒｎｌ、幅（直径）をＷ【μｍ１とすると、ｄ　＝　１／４０・（Ｅｏ　１・７　　　，ｑ１゜７　
）Ａ／ｉ）ｚ　　Ｗ＝２　　−１．１　ｒ／（１＋ｒ＞
　−ｄｒ　＝０．１８７　Ｚ　２／３ここで、Ｅｏは入射電子の加速電圧［ＫＶ］、Ｅａは特
性Ｘ線の励起エネルギー［ＫＶ］、Ａはターゲット物質
の原子吊、ρはターゲット′＃質密度Ｉｇ／ｃｍ３］　
，ｚはターゲット物質の原子番号である。

例えば、アルミニウムター，ゲットを加速電圧Ｆｏ　＝
２０　［ＫＶ］の電子で照射した場合、Ｅａ＝１．４８
７　［ＫＶ］、Ａ＝２６．９８１５、 ρ＝２．　　７　［ｇ／ｃｌ３］ｚ＝１３であるから、ｄ＝３．０９μｍＷ＝３．４７μｍとなる。

このように、特性Ｘ線発生源１０３の大きさは、電了ビ
ームの加速電圧、ターゲット物質の励起エネルギー、原
子量、密度、原子番号で決定され、電子ビームをいくら
集束しても、特性Ｘ線発生源１０３は小さくならず、広
がりをもってしまうことになる。

さらには、電子ビームをコントロールしている電源によ
るノイズや電源の不安定性に起囚して電子ビームの集束
位置が変妨し、その結果、特性ＸＩ１允生源１０３の位
置が変動してしまうというような問題が生じる。

（允明が解決しようとする課題）このように、従来のＸ線発生装置においては、微少なＸ
線発生源を得るべく、電子ビームを集束しても、その電
子ビーム集束径にはほぼ無関係にある程度のひろがりを
もってしまう。

また、電子ビームをコントロールする電源の各種ノイズ
や電源電圧自体の不安定性によって電子ビームの集束位
置が変初し、その結果、特性Ｘ線発生源の位置が変動し
てしまうという問題もあった。

本発明は、前記実情に名みてなされたもので、微少な特
性Ｘ線発生源を形成するとともに、位首変動のない安定
なＸＨ発生装置を提供することを目的とする。

〔発明の蟲成〕

（課題を解決するための手段）そこで本発明では、使用する雷了ビームの加速電圧、タ
ーゲット物質の励起工ネルギー、原了吊、密度、原子番
号にもどすいて、特性Ｘ線Ｒ生領域を算出し、ターゲッ
ト自体が特性Ｘ線発生領域内にあるようにターゲットを
小さく形成するようにしている。

（作用）本発明では、ターゲットをＸ線発生領域よりも小さくな
るように形成しているため、ターゲット物質の特性ＸＩ
！発生源の大きさがターゲットの大きさで決定され、極
めて微小な特性Ｘ線発生源の形成が可能となる。

また、特性Ｘ線允生源の位置は、ターゲット位置で決定
されるため、電子ビーム、イオンごーム、Ｘ線等のエネ
ルギー照射位置の変動による特性Ｘ４Ｉ允生源の位置変
動を防ぐことが可能となる。

（実施例）以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ、詳細
に説明する。

このＸ線発生装置は、第１図に概念構成図を示すように
、ターゲットを、直径０．２μｍ深さ０．２μｍのトレ
ンチＴ内にターゲット材料２０２としてのカーボン（Ｃ
）を埋め込んだシリコン基板からなるサブストレート２
０３で構成するようにしたことを特徴とするもので、加
速電圧１，５ＫｅＶで加速された電子ビームがターゲッ
ト材料２０２およびサブストレート２０３を照射し、タ
ーゲット材料２０２の内殻の励起により特性ＸＩ！２０
５を発生するようにしたものである。２０６は加速され
た電子ビームの回折・散乱による制ａＸ線である。

なお、電子はさらに回折・散乱を綴り返して広がってい
き、本来であれば、電子は２０４で示された蔚城までは
、ターゲット物質の内殻を励起て゛きるエネルギーを有
しており、特性Ｘ線２０７および制！ｌｌＸＩｉ２０８
を允生することができるのであるが、ここでは実際には
サブストレート２０３で偶成されており、ターゲットは
この頒域２０４よりも微小に形成されているため、所望
の特性×１！２０４は、ターゲット材料２０２の大きさ
により、厳密に規定された領域からのみ発生する。

ここで、所望のターゲット材料の特性Ｘ！ａ２０５の強
度に対してターゲット材料の制動ＸＩ！ｉｉ２０６、サ
ブストレートの特性ＸＩ！ａ２０７およびサブストレー
トの制動Ｘ線２０８が無視し得ない場合には、分光Ｈ２
０９を用いて所望のターゲット材料の特性ＸＩｉｌ２０
５のみを選択するようにすればよい。

上記構成によれば、励起用加速電子ビームの加速電圧を
、シリコンの励起エネルギー１　７４０ｅＶとカーボン
の励起エネルギー２７７ｅＶの中間値１．５ＫｅＶに選
択しているため、サブストレート２０３は励起されず、
ターゲット材料２０２のみが励起され、直径０．２μｍ
深さ０．２μｍの円社状領［（トレンヂ）王のみから、
波長４４．７八の特性Ｘ線２０５が放射される。そして
、周囲のサブストレート２０３からは制動Ｘｌ！２０８
のみが放射されるが、その強度は特性ＸＳａに比べ、非
常に弱いため、ＸＩ！の利用に際し、悪い影響を与える
ことはない。

このように、本発明のＸｍ．発生ＨＩ１２によれば、Ｘ
線発生源の大きさがターゲット材料の大きさで決定され
るため、極めて微小なＸ線ビームを得ることが可能とな
る。

また、特性ｘＢ発生源の位置は、ターゲット位置で決定
されるため、電子ビーム、イオンビーム、Ｘａ等のエネ
ルギー照射位置の変動による特性Ｘ線発生源の位置変動
を防ぐことが可能となり、極めて高精度の位置ｌＩＩＩ
１御が可能となる。

また、本允明の他の実施例として、第２図に示すように
、シリコン基板３０１表面に膜厚０．１μｍ程度の酸化
シリコン膜３０２を形成したものをサブストレートとし
、この酸化シリコン膿内に直径０．１μｍ程度の孔ト｛
を形成し、この孔内に選択気相成長法によって形成した
ターゲット材料としてのタングステンｖ４３０３をター
ゲットとし、加速電圧７０ＫｅＶで加速された電子ビー
ムがターゲット材料３０３、１化シリコン膜３０２およ
びシリコン基板３０１を照射し、ターゲッｉ・材料３０
３であるタングステンの内殻の励起により特性ＸＰ２３
０４を発生するようにしたものである。

３０５は加速された電子ビームの回折・散乱によルｌ！
ＩＩＪ　ＩＩＩ　Ｘ　ａ　ｔ−ある。

次に、このＸＩ！発生装置で用いられているターゲット
の製造方法について説明する。

まず、第３図（ａ）に示すごとく、支持体としてのシリ
コン基板３０１表面に、ＣＶＤ法により膜厚０．１μｍ
の酸化シリコン膜３０２を形成する。

ついで、第３図（ａ）に示すごとく、フ４トリソ法によ
り、マスクを形成し、反応性イオンエッチング法により
、該酸化シリコン１３０２に対し、直径０．１μｍの孔
１］を搾孔する。

この後、第３図（Ｃ）に示すごとく、ＳＦｓとＨ２の混
合ガスを反応ガスとして用いた選択ＣｖＤ法により、該
孔Ｈ内にタングステン膜３０３を堆積する。

このようにして、高精度かつ微細なタングステン膜のパ
ターンが形成され、ターゲット材料の位置および大きさ
を＾精度に制御してなるターゲットが完成する。

なお、この装置では、ターゲットに加速電圧７０ＫｅＶ
の電子ビームを照射すると、タングステンの内殻より発
生する特性ＸＩＩ３０４，？ｆｆ子ビームの回折・散乱
による制動Ｘ線３０５の他にシリコン基板３０１および
酸化シリコン膜３０２からの特性ＸＩｌ３　０　１ヨ（
／制動Ｘｌ３０７１成される。しかし、このシリコン基
板３０１および酸化シリコン膜３０２からの特性ＸＩ３
０６の波長は７．１３八である。従って、８．３４八に
吸収端をもつアルミニウム板３０８を長波長カントフィ
ルタとして用いることにより、タングステンの特性Ｘ線
を効率よく取り出すようにしている。

なお、ここで、タングステンの制ｅ　ｘ　ａは特性Ｘ線
よりも短波長でかつ低輝度であるため、影響は極めて小
さく問題にならない。

このようにして、ターゲット材料としてのタングステン
ＷＡ３０３のパターンで規定される極めて微細なＸ線発
生源を得ることができ、位置精度が高く微細なＸ線を得
ることができる。

なお、ターゲット材料の大きさは、使用する電子ビーム
の加速電圧、ターゲット物質の励起エネルギー、原子量
、密度、原子番号にもとすいて算出された特性Ｘ線発生
領域の大きさに応じ、ターゲット自体が特性Ｘ線発生領
域内にあるように設定すればよく、必ずしも特性ＸＩ１
発生領域の大きさとターゲット材料の大きさとを一致さ
せる必要はない。

また、前記実施例では、ターゲットに照射されるエネル
ギー源としては、電子ビーム、イオン、Ｘ線等を用いた
が、電子ビームの他、イオン、Ｘ線等を用いるようにし
てもよい。

さらに、このターゲット材料パターンの形成方法として
も、実施例の方法に限定されるものではなく、適宜変更
可能である。

その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更可
能である。

（発明の効果）以上説明してきたように、本発明によれば、ターゲット
をＸ線発生領域よりも小さくなるように形成しているた
め、ターゲット物質の特性Ｘ線発生源の大きさがターゲ
ットの位置および大きさで決定され、極めて微小で位置
精度の優れた特性ＸＩ１発生源の形成が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明゜実施例のＸｓ！発生装置を示す図、
第２図は本発明の他の実施例のＸａ発生＠置を示す図、
第３図（ａ＞乃至第３図（Ｃ）は，同ｘ！１発生装置の
製造工程を示す図、第４図は従来例のｘ！！発生Ｖｔ．
Ｗ！を示す図である。１０１・・・電子ビーム、１０２・・・ターゲット、１
０３−ＸＩｆｔ、１０４・Ｗ性ＸＩｍ、２０１・１子ビ
ーム、２０２・・・ターゲット材料、■・・・トレンチ
、２０３・・・サブストレート、２０４・・・ｘａｑ生
領域、２０５・・・《ターゲット材料の》特性Ｘ線、２
０６・・・（ターゲット材料の）シノａＸ線、２０７・
・・（サブストレートの）特性×４！、２０８・・・〈
サプストレートの）制動Ｘ線、２０９・・・分光器，３
０１・・・シリコン基板、３０２・・・酸化シリコン膜
、３０３・・・タングステン膜、３０４・・・（ターゲ
ット材料の）特性Ｘ線、３０５・・・（ターゲット材料
の）ｆｉｉｌＩＩＪＪＸ　ｓ、３０６・・・（サブスト
レートの）特性Ｘ線、３０７・（サ７ストレート（７）
）ｆｆ１１Ｊｉ［ｌＩＸ，Ｉ！、３０８・・・アルミニ
ウム板（長波長カットフィルタ）。第１図第２図第３図（（１）第３図（ｂ）第３図（Ｃ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）電子、イオンまたはＸ線をターゲットに照射し、
該ターゲットを励起し、特性Ｘ線を発生するようにした
Ｘ線発生装置において、前記ターゲットは、ターゲット物質とは異なる波長の特
性Ｘ線を発生する物質からなる支持体内に、使用する電子ビームの加速電圧、ターゲット物質の励起
エネルギー、原子量、密度、原子番号にもとずいて、特
性Ｘ線発生領域を算出し、ターゲット自体が特性Ｘ線発
生領域内にあるように小さく形成されたターゲット物質
を配設してなるものであることを特徴とするＸ線発生装
置。
（２）前記ターゲットは、シリコン基板内に形成された凹部内にターゲット材料と
してのカーボンを埋め込んだものであることを特徴とす
る請求項（１）に記載のＸ線発生装置。
（３）前記ターゲットは、シリコン基板表面を被覆する酸化シリコン膜内にシリコ
ン基板表面が露呈するように形成された孔内に、選択的
に成長せしめられたタングステン膜であることを特徴と
する請求項（１）に記載のＸ線発生装置。