JPH09218299A - Ｘ線取り出し窓およびその製造方法ならびに前記ｘ線取り出し窓を用いたｘ線露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ダイヤモンド等の薄膜によって薄く湾曲した
Ｘ線取り出し窓を製作する。 【解決手段】 半円筒状のシリコンブロックの表面に蒸
着等によってダイヤモンドの薄膜１１を成膜したうえ
で、バックエッチングによってシリコンブロックの中央
部分を除去して開口部１２ａを有する支持体１２を形成
する。開口部１２ａに残された薄膜１１はバックエッチ
ングによって除去される前のシリコンブロックの表面形
状を有し、従って半円筒状に湾曲しているため、ビーム
ダクト２と露光室１の圧力差に耐えるに充分な機械的強
度を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＳＲ−Ｘ線（シン
クロトロン放射光）等を露光光とするＸ線露光装置の露
光室に用いるＸ線取り出し窓およびその製造方法ならび
に前記Ｘ線取り出し窓を用いたＸ線露光装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】荷電粒子蓄積リング等から放出されるシ
ンクロトロン放射光、すなわちＳＲ−Ｘ線等を露光光と
するＸ線露光装置は、大気によるＸ線の減衰を避けるた
めに光源から露光室に到るビームダクト内を高真空に保
ち、低真空あるいはヘリウム等の減圧雰囲気または大気
と同じ雰囲気の露光室と高真空のビームダクトの間には
両者の雰囲気を遮断するためのＸ線取り出し窓が設けら
れる。

【０００３】Ｘ線取り出し窓は、Ｘ線の透過率の高い材
料、例えばベリリウム、窒化シリコン、炭化シリコン、
ダイヤモンド等で作られた薄膜であり、Ｘ線のエネルギ
ー損失を避けるためにＸ線の透過率が高いことと、ビー
ムダクトと露光室の圧力差に耐えるだけの機械的強度が
要求される。

【０００４】そこで、Ｘ線の透過率を高くするためにＸ
線取り出し窓の膜厚を１０ミクロン程度まで薄くする一
方で、これを円筒形状に曲げた状態で固定することで機
械的強度を高くする工夫がなされている（特公平５−７
０２９６号公報参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の技術によれば、前述のように、例えば、膜厚１０ミク
ロン程度のベリリウム箔を円筒形状に曲げてＸ線露光装
置のＸ線取り出し窓に用いた場合には、ベリリウム箔を
製造する過程で避けることのできない厚さむらのため
に、Ｘ線露光装置に導入されたＸ線のＸ線強度分布が不
均一となり、著しい露光むらを発生するという未解決の
課題がある。

【０００６】また、ベリリウム以外の材料、例えば、窒
化シリコン、炭化シリコン、ダイヤモンド等によってＸ
線取り出し窓を形成する場合は、これらの材料のＸ線透
過率がベリリウムに比べて低いために膜厚をさらに薄
く、例えば、１０ミクロン以下にする必要があるが、膜
厚が１０ミクロン以下になると機械的強度が著しく不足
してビームダクトと露光室の圧力差に耐えることができ
ない。加えて、窒化シリコン等は脆性材料であるから、
ベリリウム箔のように円筒形状に曲げて固定することは
不可能である。そこで、１０ミクロン以上の膜厚のもの
を製作して厚みに削りだし加工を施すことで円筒形状の
窓に形成する方法も提案されているが、切削加工におい
て膜厚むらが発生するおそれがあるため好ましくない。

【０００７】本発明は、上記従来の技術の有する未解決
の課題に鑑みてなされたものであり、膜厚むらが少なく
て極めて薄く、しかもダイヤモンド等の脆性材料を用い
た場合でも半円筒状等の湾曲状態で露光室に配設できる
Ｘ線取り出し窓およびその製造方法ならびに前記Ｘ線取
り出し窓を用いたＸ線露光装置を提供することを目的と
するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のＸ線取り出し窓は、凸面状または凹面状の
所定の表面形状を有する所定の部分を除去することによ
って形成された開口部を備えた支持体と、該支持体の前
記所定の部分を除去する前にその表面に成膜された薄膜
を有することを特徴とする。

【０００９】支持体の所定の部分の表面形状が半円筒状
または半球状であるとよい。

【００１０】薄膜の材料が、ダイヤモンド、ダイヤモン
ドライクカーボン、炭化シリコンまたは窒化シリコンで
あるとよい。

【００１１】本発明のＸ線取り出し窓の製造方法は、所
定の表面形状を有する支持体の表面にダイヤモンド、ダ
イヤモンドライクカーボン、炭化シリコンまたは窒化シ
リコンの薄膜を成膜する工程と、薄膜を成膜された支持
体の所定の部分をバックエッチングによって除去して開
口部を形成する工程を有することを特徴とする。

【００１２】

【作用】半円筒状あるいは半球状等の凸面状または凹面
状の湾曲形状を有する支持体の表面にダイヤモンド等の
薄膜を成膜し、支持体の所定の部分をバックエッチング
によって除去することで支持体のみに開口部を形成す
る。該開口部に残された薄膜は、除去する前の支持体の
所定の部分に沿った湾曲形状を有するため、同じ厚さで
平板状の薄膜に比べて機械的強度が高く、減圧雰囲気の
露光室と高真空のビームダクト等の間の圧力差に充分耐
えることができる。

【００１３】ダイヤモンド等の脆性材料であっても、湾
曲形状の支持体に蒸着等の成膜法によって極めて薄く成
膜できる。また、膜厚の制御も簡単で膜厚むらの少ない
薄膜を得ることができる。

【００１４】すなわち、Ｘ線透過率が高く、機械的強度
が充分で、しかも膜厚むらのないすぐれたＸ線取り出し
窓を簡単な工程で安価に製造できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。

【００１６】図１は第１実施例によるＸ線取り出し窓と
これを用いたＸ線露光装置の一部分を示す模式部分断面
図であって、露光室１はＸ線取り出し窓１０を介してビ
ームダクト２に開口する。後述するように荷電粒子蓄積
リング等の光源３（図６参照）から発生されたＳＲ−Ｘ
線等のＸ線はビームダクト２を通ってＸ線取り出し窓１
０から露光室１へ導入される。

【００１７】Ｘ線取り出し窓１０は、半円筒状に湾曲し
たダイヤモンドの薄膜１１と、これを支持する支持体１
２を有し、支持体１２は、図２に示すように、竹を割っ
たような半円筒殻状のシリコンブロックに開口部１２ａ
を形成したものである。Ｘ線取り出し窓１０は接着剤１
３によってフランジ部材１４に固着され、該フランジ部
材１４を介して露光室１の開口１ａおよびビームダクト
２の開口端２ａに固定される。

【００１８】なお、フランジ部材１４は、Ｘ線取り出し
窓１０と接触する支持部１４ａがＸ線取り出し窓１０に
沿って円筒曲面状に加工されており、前記支持部１４ａ
と残りの部分の間も角のないように滑かに加工されてい
る。また、Ｘ線取り出し窓１０は、その凸面側が低圧側
すなわちビームダクト２側になるように配設される。

【００１９】本実施例において必要とされるＸ線の露光
領域は４０ｍｍ×４０ｍｍであるため、Ｘ線取り出し窓
１０の開口寸法はこれを越える大きさが必要であり、丸
形の窓であれば直径６０ｍｍ程度である。そこで、直径
８０ｍｍ長さ８０ｍｍ厚さ５ｍｍ程度の半円筒殻状のシ
リコンブロックを製作し、その表面に厚さ５ミクロンの
ダイヤモンドの薄膜１１を成膜し、シリコンブロックの
中央部分を薄膜１１の反対側からエッチングによって除
去するいわゆるバックエッチングを行なうことで開口部
１２ａを有する支持体１２を形成する。

【００２０】半円筒殻状のシリコンブロックの替わりに
断面が半月状のシリコンブロックを用いてもよい。ただ
し、半円筒殻状の方がバックエッチングしやすいという
利点はある。また、半月状のシリコンロックの場合は、
バックエッチングの領域をあらかじめ掘り込んでおくと
よい。

【００２１】次に、図３に基づいてＸ線取り出し窓１０
の製造方法の具体例を説明する。

【００２２】図３の（ａ）に示すようにシリコン材を加
工して前記寸法の半円筒殻状のシリコンブロックＢ₁ を
製作し、その表面を表面荒さが０．１ミクロン以下にな
るよう研磨する。なお、シリコンブロックＢ₁ の替わり
に、表面研磨が可能で、ダイヤモンド膜が成膜でき、し
かもダイヤモンド膜を所望の領域だけ残すように除去す
るバックエッチングができる材料であれば、シリコンに
限らずいかなる材料のブロックでもよい。

【００２３】次に、このように表面加工されたシリコン
ブロックＢ₁ の外側の円筒面に、図３の（ｂ）に示すよ
うに、ＣＶＤ法によってダイヤモンドの薄膜１１を成膜
する。ダイヤモンドの薄膜１１の膜厚は前述のように５
ミクロンである。

【００２４】図３の（ｃ）に示すようにシリコンブロッ
クＢ₁ の成膜面の反対側にレジストＲ₁ を塗布してバッ
クエッチングの領域を設定し、バックエッチングを行な
って開口部１２ａを形成し、図３の（ｄ）に示すように
レジストＲ₁ を除去して支持体１２を得た。

【００２５】本実施例においては、ダイヤモンドの薄膜
１１を成膜するときの基体が半円筒殻状のシリコンブロ
ックＢ₁ であるための、ダイヤモンドの薄膜１１の成膜
時にシリコンブロックＢ₁ を回転させることにより、成
膜中のダイヤモンド膜の厚みを任意にコントロールでき
るという利点もある。従来例のように平面基板に成膜す
る場合には膜厚分布を任意にコントロールすることは難
しかった。このようにＸ線取り出し窓の膜厚分布を任意
にコントロールできると、ＳＲ−Ｘ線のスペクトル分布
や強度分布に対応した膜厚変化を付けることが可能とな
り、露光領域内におけるＸ線強度の均一性を向上させる
効果も期待できる。

【００２６】本実施例ではシリコンブロックの円筒面の
凸面側にダイヤモンド膜を成膜した例を示したが、図４
の（ａ）に示すようなシリコンブロックＢ₂ の円筒面の
凹面側にダイヤモンドの薄膜２１を成膜し、外側からバ
ックエッチングをして開口部２２ａを成形する方法もあ
る。

【００２７】さらに、シートビーム状のＳＲ−Ｘ線用の
Ｘ線取り出し窓であれば、図４の（ｂ）に示すように円
筒形の開口部３２ａが好適である。この場合は断面が半
月状のシリコンブロックＢ₃ の円筒面に上記と同様の薄
膜３１を成膜する例を示したが、前述と同様に半円筒殻
状のシリコンブロックを用いることもできる。

【００２８】なお、薄膜の材料はダイヤモンドに限ら
ず、ダイヤモンドライクカーボン、窒化シリコン、炭化
シリコン等であってもよい。

【００２９】図５は第２実施例によるＸ線取り出し窓４
０のみを示すもので、これは、前述のシリコンブロック
Ｂ₁ 〜Ｂ₃ の替わりに、直径８０ｍｍの半球状のシリコ
ンブロックを用いたものである。この半球状のシリコン
ブロックを、第１実施例と同様にバックエッチングする
ことで開口部４２ａを有する支持体４２を形成する。な
お、バックエッチングしやすいように、予め内側をくり
貫いて球殻状に加工したシリコンブロックでもよい。

【００３０】半球状のシリコンブロックの球面を、表面
荒さが０．１ミクロン以下になるように研磨する。研磨
面が球面である場合はより表面荒さを小さく押さえるこ
とができ、これによってより膜厚むらの少ない膜を成膜
することができる。

【００３１】このように準備されたシリコンブロックの
球面側にＣＶＤ法によってダイヤモンドの薄膜４１を成
膜する。この場合の膜厚は４ミクロンである。続いてシ
リコンブロックをバックエッチングして、直径８０ｍｍ
の球殻状の薄膜４１で覆われた直径６０ｍｍの丸窓状の
開口部４２ａを形成した。

【００３２】球面に丸形の窓という構成であるため、ダ
イヤモンドの薄膜４１と支持体４２の境界上においてダ
イヤモンド膜にかかる引っ張り応力が均一となり４ミク
ロンの膜でも充分圧力差に耐えられる。

【００３３】また、本実施例では半球形状のシリコンブ
ロックをもとに作製した例を示しているが、球形状の一
部をなすシリコンブロックであってもよい。

【００３４】図６はＸ線露光装置の全体を示す図であ
る。光源３からビームダクト２（図１参照）内に放出さ
れたシートビーム形状のシンクロトロン放射光であるＸ
線を、凸面ミラー４によって放射光軌道面に対して垂直
な方向に拡大する。凸面ミラー４で反射拡大したＸ線
は、Ｘ線取り出し窓１０または４０と同様のＸ線取り出
し窓５を経て露光室１へ導入され、シャッター６によっ
て露光領域内での露光量が均一となるように調整され
る。シャッター６を経たＸ線はマスク７に導かれる。基
板であるウエハ８は垂直に保持されており、マスク７に
形成されている露光パターンを、ステップ＆リピート方
式等によってウエハ８上に露光転写する。

【００３５】次に上述したＸ線露光装置を利用した半導
体デバイスの製造方法の実施例を説明する。図７は半導
体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネ
ル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製
造のフローを示す。ステップＳ１１（回路設計）では半
導体デバイスの回路設計を行なう。ステップＳ１２（マ
スク製作）では設計した回路パターンを形成したマスク
を製作する。一方、ステップＳ１３（ウエハ製造）では
シリコン等の材料を用いて基板であるウエハを製造す
る。ステップＳ１４（ウエハプロセス）は前工程と呼ば
れ、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフ
ィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次の
ステップＳ１５（組立）は後工程と呼ばれ、ステップＳ
１４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化
する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボン
ディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工
程を含む。ステップＳ１６（検査）ではステップＳ１５
で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性
テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デ
バイスが完成し、これが出荷（ステップＳ１７）され
る。

【００３６】図８は上記ウエハプロセスの詳細なフロー
を示す。ステップＳ２１（酸化）ではウエハの表面を酸
化させる。ステップＳ２２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に
絶縁膜を形成する。ステップＳ２３（電極形成）ではウ
エハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ２４
（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステ
ップＳ２５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布
する。ステップＳ２６（露光）では上記説明した露光装
置によってマスクの回路パターンをウエハに焼付露光す
る。ステップＳ２７（現像）では露光したウエハを現像
する。ステップＳ２８（エッチング）では現像したレジ
スト像以外の部分を削り取る。ステップＳ２９（レジス
ト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジスト
を取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことに
よってウエハ上に多重に回路パターンが形成される。本
実施例の製造方法を用いれば、従来は製造が難しかった
高集積度の半導体デバイスを製造することができる。

【００３７】

【発明の効果】本発明は上述のとおり構成されているの
で、次に記載するような効果を奏する。

【００３８】膜厚むらが少なくて極めて薄く、しかも露
光室とビームダクト等の圧力差に耐えるのに充分な機械
的強度を有する安価なＸ線取り出し窓を実現できる。

【００３９】このようなＸ線取り出し窓を用いること
で、Ｘ線露光装置の性能の向上と低価格化に大きく貢献
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例によるＸ線露光装置の主要部を示す
模式部分断面図である。

【図２】図１の装置のＸ線取り出し窓のみを示すもの
で、（ａ）はその斜視図、（ｂ）は立面図、（ｃ）は
（ｂ）のＡ−Ａ線に沿ってとった断面図である。

【図３】図１のＸ線取り出し窓を製造する工程を説明す
る図である。

【図４】第１実施例の２つの変形例を示す図である。

【図５】第２実施例によるＸ線取り出し窓のみを示す斜
視図である。

【図６】Ｘ線露光装置全体を説明する図である。

【図７】半導体デバイスの製造工程を示すフローチャー
トである。

【図８】ウエハプロセスを示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ 露光室 ２ ビームダクト ５，１０，４０ Ｘ線取り出し窓 １１，２１，３１，４１ 薄膜 １２，４２ 支持体 １２ａ，２２ａ，３２ａ，４２ａ 開口部 １３ 接着剤

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 凸面状または凹面状の表面形状を有する
   所定の部分を除去することによって形成された開口部を
   備えた支持体と、該支持体の前記所定の部分を除去する
   前にその表面に成膜された薄膜を有するＸ線取り出し
   窓。
2. 【請求項２】 支持体の所定の部分の表面形状が半円筒
   状または半球状であることを特徴とする請求項１記載の
   Ｘ線取り出し窓。
3. 【請求項３】 薄膜の材料が、ダイヤモンド、ダイヤモ
   ンドライクカーボン、炭化シリコンまたは窒化シリコン
   であることを特徴とする請求項１または２記載のＸ線取
   り出し窓。
4. 【請求項４】 所定の表面形状を有する支持体の表面に
   ダイヤモンド、ダイヤモンドライクカーボン、炭化シリ
   コンまたは窒化シリコンの薄膜を成膜する工程と、薄膜
   を成膜された支持体の所定の部分をバックエッチングに
   よって除去して開口部を形成する工程を有するＸ線取り
   出し窓の製造方法。
5. 【請求項５】 支持体の表面形状が半円筒状または半球
   状であることを特徴とする請求項４記載のＸ線取り出し
   窓の製造方法。
6. 【請求項６】 請求項１ないし３いずれか１項記載のＸ
   線取り出し窓を経てＸ線を露光室に導入する露光手段を
   有するＸ線露光装置。