(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シンクロトロンからの放射光の動きに追従して移動するＸ線ディテクタを備えたシンクロトロン放射光強度測定器であって、
前記放射光の強度分布の変動による、前記Ｘ線ディテクタの出力と前記放射光の強度との非線形な関係に関するデータを保管している演算器を具備し、
前記演算器は、前記データを参照することにより、前記Ｘ線ディテクタの出力に基づいて、前記放射光の強度を求めることを特徴とするシンクロトロン放射光強度測定器。
【請求項２】
前記データは、前記放射光の強度をＩ、前記Ｘ線ディテクタの出力をｖ、ａ0 、ａ1 、ａ2 、ａ3 、・・・を係数とするとき、前記シンクロトロンの複数の蓄積電流値に関して得られた、
Ｉ(v) ＝ａ0 ＋ａ1 ｖ＋ａ2 ｖ2 ＋ａ3 ｖ3 ＋……
なる関係式に対応したデータであることを特徴とする請求項１記載のシンクロトロン放射光強度測定器。
【請求項３】
前記データは、前記放射光の強度をＩ、前記Ｘ線ディテクタの出力をｖ、前記シンクロトロンの真空度をｐ、ａ0 、ａ1 、ａ2 、ａ3 、・・・を係数とするとき、
Ｉ(v) ＝ａ0 (p) ＋ａ1 (p)v＋ａ2 (p)v2 ＋ａ3 (p)v3 ＋……
なる関係式に対応したデータであることを特徴とする請求項１記載のシンクロトロン放射光強度測定器。
【請求項４】
前記Ｘ線ディテクタは２素子を有し、当該２素子は前記Ｘ線ディテクタの移動方向に沿って配列されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項記載のシンクロトロン放射光強度測定器。
【請求項５】
シンクロトロン放射光を用いるＸ線露光装置において、請求項１ないし４のいずれか１項記載のシンクロトロン放射光強度測定器と、該シンクロトロン放射光強度測定器の測定結果に基づいて露光量を制御する制御手段を具備することを特徴とするＸ線露光装置。
【請求項６】
前記制御手段が、露光時間を制御する制御手段であることを特徴とする請求項５記載のＸ線露光装置。
【請求項７】
前記制御手段が、シャッタの駆動速度または駆動パターンを制御して露光時間を制御するシャッタ制御手段であることを特徴とする請求項５または６記載のＸ線露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シンクロトロン放射光の強度を測定するシンクロトロン放射光強度測定器、および該強度測定器の測定情報を基に露光量を制御するＸ線露光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
シンクロトロン放射光の利用技術の一つであるＸ線リソグラフィ工程に用いられるＸ線露光装置においては、シンクロトロン放射光がシート状であって十分な露光領域を確保できないために、Ｘ線ミラーを用いてシート状ビームをシンクロトロン軌道の垂直方向に拡大させており、それらのウエハ等の基板表面の露光量を均一に保つことが重要な事項である。そのために、シンクロトロンリングから発せられるシート状ビームに対するＸ線ミラーの相対的位置や姿勢を高精度に位置決めすることが要求され、また、Ｘ線露光中に、振動、温度変化あるいはシート状ビームのゆらぎ等によってシート状ビームとＸ線ミラーの相対的位置関係が変化すると露光量を均一に保つことができず露光むらが発生する。そのために、シンクロトロンリング、Ｘ線ミラーおよびＸ線露光装置を高精度に設置するとともに外乱振動等に対してもそれを打ち消すような機構を設けることが望ましいところである。これらに対する具体的な対策として、特開平５−１０００９８号公報に記載された装置においては、Ｘ線ミラーの支持体にビーム位置ディテクタを設けて、ビームに対するＸ線ミラーの相対的な位置ずれを検出し、この検出結果に基づいて駆動手段によりＸ線ミラーの姿勢を制御している。さらに、特開平５−１２９１８８号公報に記載された装置では、垂直方向に設けられた２素子のディテクタにより、２素子の出力がつりあうようにＸ線ミラーの姿勢を制御し、そして、そのときの２素子の出力の和信号によってあるいはどちらか一方の出力信号によってシンクロトロン放射光の強度を算出している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来技術において、特に前記特開平５−１２９１８８号公報に記載された装置においては、シンクロトロン放射光の強度をディテクタの出力信号に基づいて算出しているけれども、シンクロトロンリングの蓄積電流値の変動等に伴なってシンクロトロン放射光の垂直方向の強度分布が変化した場合には、シンクロトロン放射光の強度とディテクタの出力信号は正確に比例対応しておらず、シンクロトロン放射光の強度の算出に誤差が生じてしまい、それをもとにして露光量制御を行った場合には露光量に誤差が生じていた。
【０００４】
そこで、本発明は、上記の従来技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであって、簡便な手法によってシンクロトロン放射光の強度を高精度にかつ高速に測定することができるシンクロトロン放射光強度測定器、および該強度測定器の測定情報を基に高精度な露光量制御を行なうことができるＸ線露光装置を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のシンクロトロン放射光強度測定器は、シンクロトロンからの放射光の動きに追従して移動するＸ線ディテクタを備えたシンクロトロン放射光強度測定器であって、前記放射光の強度分布の変動による、前記Ｘ線ディテクタの出力と前記放射光の強度との非線形な関係に関するデータを保管している演算器を具備し、前記演算器は、前記データを参照することにより、前記Ｘ線ディテクタの出力に基づいて、前記放射光の強度を求めることを特徴とする。
【０００６】
そして、前記データは、前記放射光の強度をＩ、前記Ｘ線ディテクタの出力をｖ、ａ0 、ａ1 、ａ2 、ａ3 、・・・を係数とするとき、前記シンクロトロンの複数の蓄積電流値に関して得られた、Ｉ(v) ＝ａ0 ＋ａ1 ｖ＋ａ2 ｖ2 ＋ａ3 ｖ3 ＋……なる関係式に対応したデータであることが好ましい。
【０００７】
また、前記データは、前記放射光の強度をＩ、前記Ｘ線ディテクタの出力をｖ、前記シンクロトロンの真空度をｐ、ａ0 、ａ1 、ａ2 、ａ3 、・・・を係数とするとき、Ｉ(v) ＝ａ0 (p) ＋ａ1 (p)v＋ａ2 (p)v2 ＋ａ3 (p)v3 ＋……なる関係式に対応したデータであることが好ましい。
【０００８】
さらに、前記Ｘ線ディテクタは２素子を有し、当該２素子は前記Ｘ線ディテクタの移動方向に沿って配列されていることが好ましい。
【０００９】
そして、本発明のＸ線露光装置は、シンクロトロン放射光を用いるＸ線露光装置において、請求項１ないし４のいずれか１項記載のシンクロトロン放射光強度測定器と、該シンクロトロン放射光強度測定器の測定結果に基づいて露光量を制御する制御手段とを具備することを特徴とする。
【００１０】
また、前記制御手段が、露光時間を制御する制御手段、あるいはシャッタの駆動速度または駆動パターンを制御して露光時間を制御するシャッタ制御手段であることが好ましい。
【００１１】
【作用】
Ｘ線ディテクタの出力とシンクロトロンからの放射光強度の非線形な関係に関するデータを保管している演算器を用いることにより、前記Ｘ線ディテクタの出力に応じて高精度にかつ高速で前記放射光の強度を算出することができる。
【００１２】
さらに、シンクロトロンからの放射光の強度を高精度にかつ高速で算出することができることから、この算出結果に基づいてシャッタの駆動速度や駆動パターンを制御して露光時間を制御することができ、高精度な露光量制御を行なうことができる。
【００１３】
【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。
【００１４】
図１は、本発明にかかるシンクロトロン放射光強度測定器およびＸ線露光装置を示す概略構成図である。図１において、１はシンクロトロン放射光（シンクロトロンからの放射光）を発光する光源であるシンクロトロンリングであり、シート状のビーム９を発光する。シンクロトロンリング１の真空度は、圧力センサ１５によりモニタする。シートビーム９は、シリンドリカルミラー２によりｙ方向に拡大されて、マスク４上での露光画角を確保している。そして、この拡大ビーム１０はｙ方向に強度分布を有するために、ｙ方向の強度分布を露光時間で打ち消してマスク４およびウエハ５上で均一な露光量になるように、その強度分布に応じてシャッタ３の移動速度を調整すべくシャッタ３の駆動を制御する。
【００１５】
また、シリンドリカルミラー２とシートビーム９の位置関係については、高精度に合致させるとともにシリンドリカルミラー２をシートビーム９の振動やずれに応じてｙ方向に追従させる必要がある。そこで、シリンドリカルミラー２は、駆動手段７によってｙ方向に駆動可能に設けられているミラー保持器６に設置され、さらに、ミラー保持器６には、シートビーム９の上縁および下縁の近傍における所定領域内のビームをそれぞれ感知する２素子の第１および第２のＸ線ディテクタ８ａ、８ｂが取り付けられている。この第１および第２のＸ線ディテクタ８ａ、８ｂの出力はプリアンプ１１にて増幅され、第１および第２のＸ線ディテクタ８ａ、８ｂの増幅された出力ＶａおよびＶｂは、ミラーコントローラ１２および強度演算器１３へ送出される。ミラーコントローラ１２は、両Ｘ線ディテクタ８ａ、８ｂの増幅された出力ＶａおよびＶｂを比較し、その比較結果に基づいて駆動手段７を駆動指令するように構成されており、ミラーコントローラ１２は両出力ＶａおよびＶｂの比較結果に基づいて駆動手段７を駆動させ、両出力ＶａおよびＶｂが等しくなるようにシリンドリカルミラー２を移動させてその位置を制御し、シートビーム９とシリンドリカルミラー２を高精度に合致させる。また、強度演算器１３は、第１および第２のＸ線ディテクタ８ａ、８ｂの増幅された出力ＶａおよびＶｂの和信号を露光光強度に変換し、そしてシャッタコントローラ１４においてこの露光光強度に基づいてシャッタ３の駆動時間を算出し、その算出結果に基づいてシャッタ３を駆動するように構成されており、前述したように、シャッタ３の移動速度を露光光強度に応じて制御し、マスク４およびウエハ５上での露光量を均一なものとなるように制御する。
【００１６】
ところで、シンクロトロンリング１においては、その蓄積電流値や真空度が変動すると、シンクロトロン放射光のビームプロファイルも変化する。このようなビームプロファイルの変化によって、第１および第２のＸ線ディテクタ８ａ、８ｂの出力ＶａおよびＶｂの和信号は露光光強度に正確に比例対応しなくなり、露光光強度を精度良く算出することができなかった。すなわち、ビームプロファイルは、シンクロトロンリング１の蓄積電流値が小さいときには図２において２１として示すように拡がりが小さいけれども、蓄積電流値が大きいときには２２として示すように拡がりが大きくなる傾向があり、第１および第２のＸ線ディテクタ８ａ、８ｂの出力ＶａおよびＶｂの和信号と露光光強度の関係は、図３に示すような傾向になり、原点をとおる直線にはならない。そこで、このような非線形な関係を予め強度演算器１３にデータテーブルとして保管しておき、両Ｘ線ディテクタ８ａ、８ｂの出力ＶａおよびＶｂの和信号に基づいて強度演算器１３のデータに照らすことによって、高精度にかつ高速に露光光強度を算出することが可能となる。
【００１７】
データテーブルに保管する図３に示す特性は、シンクロトロン放射光の強度をＩ、Ｘ線ディテクタの出力をｖとするときに、
Ｉ(v) ＝ａ0 ＋ａ1 ｖ＋ａ2 ｖ2 ＋ａ3 ｖ3 ＋……                  （１）
という関係式で表すことができる。
【００１８】
また、シンクロトロンリング１の圧力によっても、シンクロトロン放射光のビームプロファイルが変化することが知られており、シンクロトロンリング１の圧力をモニタする圧力センサ１５の出力を強度演算器１３に取り込み、係数に補正をかけることにより、さらに高精度に露光光強度を算出することが可能となる。ここで、前記（１）式の係数ａ0 、ａ1 、ａ2 、ａ3 、……は、シンクロトロンリングの真空度ｐの関数となるので、
Ｉ(v) ＝ａ0 (p) ＋ａ1 (p)v＋ａ2 (p)v2 ＋ａ3 (p)v3 ＋……       （２）
という関係式で表すことができる。
【００１９】
以下、図３に示すようなデータテーブルの測定手順について説明する。図４は、シリンドリカルミラー２を駆動手段７によってｙ方向に駆動したときの両Ｘ線ディテクタ８ａ、８ｂの出力をプロットし、シートビーム９のビームプロファイルを計測したものである。４１はＶａ(y) 、４２はＶｂ(y) を示している。これらをガウシアンで近似し、交点の電圧および面積を求める。面積は露光光強度に比例する値であり、Ｘ線ディテクタ８の感度等から予め変換係数を求めておく。これらの操作をシンクロトロンリング１の蓄積電流値を変化させて、複数のデータを取り、電圧と露光光強度をプロットし、近似曲線を求め、その係数を強度演算器１３に保存しておく。さらに、シンクロトロンリング１の真空度が変化したときの係数の変化を複数のデータとして取り、関数にしておくことでさらに高精度に計測することができる。
【００２０】
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例においては、その基本的構成は前記の実施例のものと同様であるが、強度演算器１３の出力によりシャッタの駆動速度のみならず駆動パターンについても、シンクロトロン放射光のビームプロファイルに応じて変化させることによって露光量制御の精度をさらに高めようとするものである。図５の（ａ）はシリンドリカルミラー２によってｙ方向に拡大された拡大ビーム１０のマスク４上での強度分布を示し、ここで、５１はシンクロトロンリングの蓄積電流値が小さいときの強度分布であり、５２は蓄積電流値が大きいときの強度分布であって、蓄積電流値が大きくなるにしたがってビームが拡がっていることが分かる。そこで、この強度分布を補正するために、シャッタ３の駆動を、ｙ方向の位置に応じて露光時間で強度分布を打ち消しマスク４上で均一な露光量となるように制御する。具体的には、シャッタ３の開口部がビームパスを横切る速度を変化させることによって実現することができ、図５の（ｂ）において、５３、５４はそれぞれ強度分布５１、５２に対応したｙ方向のそれぞれの位置における露光時間を示している。これらは、強度演算器１３からの出力により、シャッタコントローラ１４が拡大ビームのプロファイルを算出し、それに基づいてシャッタ３を駆動させる。プロファイルの算出には、シリンドリカルミラー２にて反射した拡大ビームを計算により求めるか、あるいは電流値を代えて露光実験を行ないウエハ５上のレジストの残膜率により求めるといった方法を用いることができる。
【００２１】
なお、以上の実施例では、シリンドリカルミラーにより露光画角を拡大する方法について説明したが、平面ミラーを振動させることにより露光画角を拡大する方法においても同様の効果があることは言うまでもないところである。
【００２２】
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６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１１（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１２（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１３（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１４（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１５（組立）は後工程と呼ばれ、ステップ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１６（検査）ではステップ１５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１７）される。
【００２３】
図７は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップ２１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ２２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ２３（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２４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ２５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ２６（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２７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ２８（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２９（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低コストに製造することができる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、シンクロトロン放射光の強度分布が変化した場合であっても、シンクロトロン放射光の強度を高精度かつ高速に測定することができる。さらに、本発明のシンクロトロン放射光強度測定器を露光装置における露光量制御に用いた場合には、高精度な露光量制御を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のシンクロトロン放射光強度測定器およびＸ線露光装置の概略構成図である。
【図２】  シンクロトロン放射光のビームプロファイルの変化を示す説明図である。
【図３】  Ｘ線ディテクタの出力の和信号と露光光強度の関係を示す説明図である。
【図４】  ビームプロファイル計測の説明図である。
【図５】  シャッタの駆動を説明する図であり、（ａ）はマスク上での拡大ビームの強度分布を示す図であり、（ｂ）は均一な露光量を得るためのｙ方向の位置に対する露出時間を示す図である。
【図６】  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７】  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    シンクロトロンリング
２    シリンドリカルミラー
３    シャッタ
４    マスク
５    ウエハ
６    ミラー保持器
７    駆動手段
８    Ｘ線ディテクタ
８ａ    第１のＸ線ディテクタ
８ｂ    第２のＸ線ディテクタ
９    シートビーム
１０    拡大ビーム
１１    プリアンプ
１２    ミラーコントローラ
１３    強度演算器
１４    シャッタコントローラ
１５    圧力センサ
【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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【図６】
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【図７】
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