JP2000047372A

JP2000047372A - フォトマスク及び露光装置

Info

Publication number: JP2000047372A
Application number: JP30052598A
Authority: JP
Inventors: Soichi Yamato; 壮一大和
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1998-05-26
Filing date: 1998-10-22
Publication date: 2000-02-18

Abstract

(57)【要約】【課題】Ｆ_２レーザ光に対しても光吸収が少なく、
耐紫外線性が良好で、かつ加工作業性が良く、高精度を
実現できるフォトマスクを提供することである。【解決手段】このフォトマスク（Ｒ）は、水晶板に転
写すべきパターンを形成して構成される。合成水晶の育
成はオートクレーブを用いた水熱合成法を用い、ＮａＯ
Ｈ溶液中で成長速度が１．７８ｍｍ／日となるように設
定した。パターンの形成面は熱膨張率及び複屈折を考慮
して水晶板の光学軸に直交する面とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、半導体素
子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド、その他
のマイクロデバイスを製造するために用いられる露光装
置、及び該露光装置に使用されるフォトマスクに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子等を製造するためのフォトリ
ソグラフィ工程において、フォトマスク（レチクルを含
む）のパターン像を投影光学系を介して感光基板上に転
写する露光装置が使用されている。このような露光装置
に使用されるフォトマスクは、一般に石英ガラスを用い
て製造される。石英ガラスは、光の透過損失が少なく、
温度変化に対して耐性があり、耐食性や弾性性能が良好
で、線膨張率が小さい（約０．０５５×１０^−５／Ｋ）
等の優れた性質を有しており、精度の高いパターン形成
が可能であるとともに、その作業性も良いという利点を
有している。

【０００３】ここで、半導体集積回路は微細化の方向で
開発が進み、フォトリソグラフィ工程においては、光源
の短波長化が進んでおり、いわゆる真空紫外線、特に２
００ｎｍよりも短い波長の光、例えばＡｒＦエキシマレ
ーザ（波長１９３ｎｍ）やＦ _２レーザ（波長１５７ｎ
ｍ）等の光が露光用光として用いられるようになってき
た。

【０００４】ところが、通常の石英ガラスは、波長が２
００ｎｍ程度以下の光に適用すると、吸収や散乱によっ
て透過損失が大きくなるとともに、吸収により生じる発
熱や蛍光により光学性能が低下し、ガラス自体が経時的
に変色するカラーセンターや密度が変化するコンパクシ
ョン等を生じ、このことは波長が短くなるにつれて顕著
となる。従って、通常の石英ガラスを用いる場合には、
ＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）程度の波長の
光への適用が限界であると考えられ、それ以下の波長の
光に対しては通常の石英ガラスを用いたフォトマスクを
使用することは一般に難しいものと考えられる。このた
め、２００ｎｍ程度以下の波長の光に対しても透過率が
高い材料である蛍石（ＣａＦ_２）を用いてフォトマス
クを製造することが検討されている。なお、かかる蛍石
の使用は波長１９０ｎｍ以下の光に適用する場合に特に
有効であると考えられるが、上述のＡｒＦエキシマレー
ザの場合についても透過率の観点からは、蛍石の使用が
望ましい。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、蛍石は
温度変化に対して耐性が低く、脆弱で傷つき易く、パタ
ーンの形成過程において破損が生じたり、線膨張率が比
較的に大きいため、高い精度のマスクパターンの形成が
難しいとともに、露光装置に適用されて実際に露光処理
を行う場合に温度を極めて厳密に管理しなければなら
ず、高い精度で感光基板上にパターンを転写するのに支
障がある。

【０００６】そして、このような問題は、露光装置の短
波長化の障害となり、感光基板上に形成するパターンの
微細化への対応を難しくするとともに、経時的に安定し
た露光性能の実現や長寿命の露光装置の提供を難しくし
ていた。

【０００７】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、特に短波長
（波長２００ｎｍ程度以下）の光を用いて露光を行う露
光装置において、光吸収が少なく、耐紫外線性が良好
で、かつ加工作業性が良く、高精度を実現できるフォト
マスクを提供することである。また、本発明の他の目的
は、感光基板上に形成するパターンの微細化に対応でき
るとともに、露光性能の経時的な劣化が少なく、寿命の
長い露光装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】以下、この項に示す説明
では、理解の容易化のため、本発明の各構成要件に実施
形態の図に示す参照符号を付して説明するが、本発明の
各構成要件は、これら参照符号によって限定されるもの
ではない。

【０００９】１．上述した目的を達成するための本発明
のフォトマスク（Ｒ）は、水晶板に転写すべきパターン
を形成してなることを特徴とする。水晶、即ち結晶した
石英は、真空紫外域においても吸収が少なく（赤外線領
域、可視光線域でも同様）、紫外線の強いエネルギーを
受けても安定にその構造を保つことができる。従って、
波長が極めて短い（例えば、波長２００ｎｍ程度以下）
の紫外線を照明光として使用する場合にも光透過率が高
く、紫外線照射による経時的な劣化が少ないフォトマス
クが提供される。さらに、蛍石を用いて製造されたフォ
トマスクと比較して、加熱・冷却に対して耐性があると
ともに傷つき難いので、パターンの形成を含む製造の作
業性が良いとともに、線膨張率が小さいので、精度の高
いフォトマスクが提供される。

【００１０】２．上述した目的を達成するための本発明
の露光装置は、照明光をフォトマスク（Ｒ）に照射する
照明光学系（１１，１９など）と、前記フォトマスクか
ら出射する照明光を感光基板（Ｗ）上に投射する投影光
学系（ＰＬ）とを備えた露光装置において、前記フォト
マスクは水晶板に転写すべきパターンを形成してなるこ
とを特徴とする。本発明の露光装置に採用したフォトマ
スクは、水晶、即ち結晶した石英からなり、該水晶は真
空紫外域においても吸収が少なく、紫外線の強いエネル
ギーを受けても安定にその構造を保つことができる。従
って、露光光源として波長が極めて短い（例えば、波長
２００ｎｍ程度以下）の紫外線を射出するものを使用す
ることができるので、感光基板上に形成するパターンの
微細化に対応できるとともに、露光性能を長期間に渡っ
て安定に保つことができ、長寿命化を図ることができ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を、図面に示す実施
形態に基づき説明する。

【００１２】１．全体構成本実施形態は、フォトマスクとしてのレチクル上に形成
されたパターンの像を投影光学系を介してウエハ（感光
基板）上の各ショット領域に逐次転写するステップ・ア
ンド・スキャン方式の投影露光装置に本発明を適用した
ものである。

【００１３】図１は本発明の実施形態の投影露光装置の
概略構成図である。同図において、１はＦ_２エキシマ
レーザ光源であり、この光源１からの波長１５７ｎｍで
狭帯化された露光光としての紫外パルス光ＩＬは、露光
装置本体との間で光路を位置的にマッチングさせるため
の可動ミラー等を含むビームマッチングユニット（ＢＭ
Ｕ）３を通り、遮光性のパイプ５を介して光アッテネー
タとしての可変減光器６に入射する。

【００１４】ウエハ上のレジストに対する露光量を制御
するための露光コントローラ３０が、光源１の発光の開
始及び停止、発振周波数、及びパルスエネルギーで定ま
る出力を制御するとともに、可変減光器６における紫外
パルス光ＩＬに対する減光率を段階的又は連続的に調整
する。なお、光源１として、波長１９３ｎｍのＡｒＦエ
キシマレーザ光やその他の波長２００ｎｍ程度以下ある
いはそれ以上の紫外線を射出するものを使用する場合に
も本発明を適用することができる。

【００１５】可変減光器６を通った光ＩＬは、所定の光
軸に沿って配置されるレンズ系７Ａ，７Ｂよりなるビー
ム整形光学系を経て、オプチカル・インテグレータ（ロ
ットインテグレータ、又はフライアイレンズなどであっ
て、図１ではフライアイレンズ）１１に入射する。な
お、フライアイレンズ１１は、照度分布均一性を高める
ために、直列に２段配置してもよい。フライアイレンズ
１１の射出面には開口絞り系１２が配置されている。開
口絞り系１２には、通常照明用の円形の開口絞り、複数
の偏心した小開口よりなる変形照明用の開口絞り、輪帯
照明用の開口絞り等が切り換え自在に配置されている。
フライアイレンズ１１から出射されて開口絞り系１２の
所定の開口絞りを通過した光ＩＬは、透過率が高く反射
率が低いビームスプリッタ８に入射する。ビームスプリ
ッタ８で反射された光は光電検出器よりなるインテグレ
ータセンサ９に入射し、インテグレータセンサ９の検出
信号は露光コントローラ３０に供給されている。

【００１６】ビームスプリッタ８の透過率及び反射率は
予め高精度に計測されて、露光コントローラ３０内のメ
モリに記憶されており、露光コントローラ３０は、イン
テグレータセンサ９の検出信号より間接的に投影光学系
ＰＬに対する光ＩＬの入射光量をモニタできるように構
成されている。なお、投影光学系ＰＬに対する入射光量
をモニタするためには、同図中に示すように、例えばレ
ンズ系７Ａの前にビームスプリッタ８Ａを配置し、この
ビームスプリッタ８Ａからの反射光を光電検出器９Ａで
受光し、光電検出器９Ａの検出信号を露光コントローラ
３０に供給するようにしてもよい。

【００１７】ビームスプリッタ８を透過した光ＩＬは、
コンデンサレンズ系１４を経てレチクルブラインド機構
１６内の固定照明視野絞り（固定ブラインド）１５Ａに
入射する。固定ブラインド１５Ａは、投影光学系ＰＬの
円形視野内の中央で走査露光方向と直交した方向に伸び
るように配置された直線スリット状又は矩形状の開口部
を有する。さらに、レチクルブラインド機構１６内に
は、固定ブラインド１５Ａとは別に照明視野領域の走査
露光方向の幅を可変とするための可動ブラインド１５Ｂ
が設けられている。可動ブラインド１５Ｂの開口率の情
報は露光コントローラ３０にも供給され、インテグレー
タセンサ９の検出信号から求められる入射光量にその開
口率を乗じた値が、投影光学系ＰＬに対する実際の入射
光量となる。

【００１８】レチクルブラインド機構１６の固定ブライ
ンド１５Ａでスリット状に整形された紫外パルス光ＩＬ
は、結像用レンズ系１７、反射ミラー１８、及び主コン
デンサレンズ系１９を介して、レチクルＲの回路パター
ン領域上で固定ブラインド１５Ａのスリット状の開口部
と相似な照明領域を一様な強度分布で照射する。即ち、
固定ブラインド１５Ａの開口部又は可動ブラインド１５
Ｂの開口部の配置面は、結像用レンズ系１７と主コンデ
ンサレンズ系１９との合成系によってレチクルＲのパタ
ーン面とほぼ共役となっている。

【００１９】紫外パルス光ＩＬのもとで、レチクルＲの
照明領域内の回路パターンの像が両側テレセントリック
な投影光学系ＰＬを介して所定の投影倍率β（βは例え
ば１／４，１／５等）で、投影光学系ＰＬの結像面に配
置されたウエハＷ上のレジスト層のスリット状の露光領
域に転写される。その露光領域は、ウエハＷ上の複数の
ショット領域のうちの１つのショット領域上に位置して
いる。以下、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行にＺ軸を
とり、Ｚ軸に垂直な平面内で走査方向（図１の紙面に平
行な方向）にＸ軸をとり、走査方向に直交する非走査方
向（図１の紙面に対して垂直な方向）にＹ軸をとって説
明する。

【００２０】このとき、レチクルＲは、その両側部近傍
の領域がレチクルホルダ２０Ｂ上に真空吸着されてお
り、このレチクルホルダ２０Ｂは伸縮可能な複数の駆動
素子２０Ｃを介してレチクルステージ２０Ａ上に載置さ
れている。レチクルステージ２０Ａは、不図示のレチク
ルベース上にＸ方向に等速移動できるとともに、Ｘ方
向、Ｙ方向、回転方向に微動できるように載置されてい
る。レチクルステージ２０Ａ（レチクルＲ）の２次元的
な位置、及び回転角は駆動制御ユニット２２内のレーザ
干渉計によってリアルタイムに計測されている。この計
測結果及び装置全体の動作を統括制御するコンピュータ
よりなる主制御系２７からの制御情報に基づいて、駆動
制御ユニット２２内の駆動モータ（リニアモータやボイ
スコイルモータ等）は、レチクルステージ２０Ａの走査
速度及び位置の制御を行う。

【００２１】そして、レチクルＲのアライメントを行う
際には、レチクルＲに形成されている一対のレチクルア
ライメントマーク（不図示）の中心を投影光学系ＰＬの
露光フィールドのほぼ中心に設定した状態で、レチクル
アライメントマークが露光光ＩＬと同じ波長域の照明光
で照明される。レチクルアライメントマークの像はウエ
ハステージ２４上のアライメントマーク（不図示）の近
傍に形成され、レチクルアライメント顕微鏡（不図示）
でレチクルアライメントマークの像に対するウエハステ
ージ２４上のアライメントマークの位置ずれ量を検出
し、これらの位置ずれ量を補正するようにレチクルステ
ージ２０Ａを位置決めすることで、レチクルＲのウエハ
Ｗに対する位置合わせが行われる。この際に、アライメ
ントセンサ（不図示）で対応する基準マークを観察する
ことで、アライメントセンサの検出中心からレチクルＲ
のパターン像の中心までの間隔（ベースライン量）が算
出される。ウエハＷ上に重ね合わせ露光を行う場合に
は、アライメントセンサの検出結果をそのベースライン
量で補正した位置に基づいてウエハステージ２４を駆動
することで、ウエハＷ上の各ショット領域にレチクルＲ
のパターン像を高い重ね合わせ精度で転写できる。

【００２２】一方、ウエハＷは、ウエハホルダＷＨを介
してＺチルトステージ２４Ｚ上に吸着保持され、Ｚチル
トステージ２４Ｚは、投影光学系ＰＬの像面と平行なＸ
Ｙ平面に沿って２次元移動するＸＹステージ２４ＸＹ上
に固定され、Ｚチルトステージ２４Ｚ及びＸＹステージ
２４ＸＹによりウエハステージ２４が構成されている。
Ｚチルトステージ２４Ｚは、ウエハＷの表面をオートフ
ォーカス方式及びオートレベリング方式で投影光学系Ｐ
Ｌの像面に合わせ込み、ＸＹステージ２４ＸＹはウエハ
ＷのＸ方向への等速走査、Ｘ方向及びＹ方向へのステッ
ピングを行う。Ｚチルトステージ２４Ｚ（ウエハＷ）の
２次元的な位置、及び回転角は駆動制御ユニット２５内
のレーザ干渉計によってリアルタイムに計測されてい
る。この計測結果及び主制御系２７からの制御情報に基
づいて、駆動制御ユニット２５内の駆動モータ（リニア
モータ等）は、ＸＹステージ２４ＸＹの走査速度及び位
置の制御を行う。ウエハＷの回転誤差は、主制御系２７
及び駆動制御ユニット２２を介してレチクルステージ２
０Ａを回転することで補正される。

【００２３】主制御系２７は、レチクルステージ２０Ａ
及びＸＹステージ２４ＸＹのそれぞれの移動位置、移動
速度、移動加速度、位置オフセット等の各種情報を駆動
制御ユニット２２及び２５に送る。そして、走査露光時
には、レチクルステージ２０Ａを介して紫外パルス光Ｉ
Ｌの照明領域に対してレチクルＲが＋Ｘ方向（又は−Ｘ
方向）に速度Ｖｒで走査されるのに同期して、ＸＹステ
ージ２４ＸＹを介してレチクルＲのパターンの像の露光
領域に対してウエハＷが−Ｘ方向（又は＋Ｘ方向）に速
度β・Ｖｒ（βはレチクルＲからウエハＷへの投影倍
率）で走査される。

【００２４】また、主制御系２７は、ウエハＷ上の各シ
ョット領域のレジストを適正露光量で走査露光するため
の各種露光条件を設定して、露光コントローラ３０とも
連携して最適な露光シーケンスを実行する。即ち、ウエ
ハＷ上の１つのショット領域への走査露光開始の指令が
主制御系２７から露光コントローラ３０に発せられる
と、露光コントローラ３０は光源１の発光を開始すると
ともに、インテグレータセンサ９の検出信号等に基づき
投影光学系ＰＬに対する入射光量を求める。そして、露
光コントローラ３０では、その入射光量及び投影光学系
ＰＬの透過率に応じて、走査露光後のウエハＷ上のレジ
ストの各点で適正露光量が得られるように、光源１の出
力（発信周波数及びパルスエネルギー）及び可変減光器
６の減光率を制御する。そして、当該ショット領域への
走査露光の終了時に、光源１の発光が停止される。

【００２５】また、この実施形態のＺチルトステージ２
４Ｚ上のウエハホルダＷＨの近傍には光電検出器よりな
る照射量モニタ３２が設置され、照射量モニタ３２の検
出信号も露光コントローラ３０に供給されている。照射
量モニタ３２は、投影光学系ＰＬによる露光領域の全体
を覆う大きさの受光面を備え、ＸＹステージ２４ＸＹを
駆動してその受光面を投影光学系ＰＬの露光領域を覆う
位置に設定することで、投影光学系ＰＬを通過した紫外
パルス光ＩＬの光量を計測できる。この実施形態では、
インテグレータセンサ９及び照射量モニタ３２の検出信
号を用いて投影光学系ＰＬの透過率を計測する。なお。
照射量モニタ３２の代わりに、その露光領域内での光量
分布を計測するためのピンホール状の受光部を有する照
度むらセンサを使用しても良い。

【００２６】この実施形態では、Ｆ_２エキシマレーザ
光源１を用いているため、パイプ５内から可変減光器
６、レンズ系７Ａ，７Ｂ、さらにフライアイレンズ１１
〜主コンデンサレンズ系１９までの各照明光路を外気か
ら遮断するサブチャンバ３５が設けられ、そのサブチャ
ンバ３５内の全体には配管３６を通して酸素含有率を極
めて低く抑えたヘリウムガス（Ｈｅ）が供給される。同
様に投影光学系ＰＬの鏡筒内部の空間（複数のレンズ素
子間の空間）の全体にも配管３７を介してヘリウムガス
が供給される。

【００２７】そのヘリウムガスの供給は、サブチャンバ
３５や投影光学系ＰＬの鏡筒の気密性が高い場合は、一
度大気との完全な置換が行われた後はそれ程頻繁に行う
必要はない。しかしながら、光路内に存在する各所の物
質（硝材、コート材、接着剤、塗料、金属、セラミック
ス等）から生じる水分子や炭化水素分子等が光学素子の
表面に付着して起こる透過率変動を考慮すると、温度制
御されたヘリウムガスを光路内で強制的にフローさせつ
つ、ケミカルフィルタや静電フィルタによってそれらの
不純物分子を除去していくことも必要である。

【００２８】２．結像特性の補正図１の装置には投影光学系ＰＬの結像特性を補正するた
めの補正機構が設けられている。この補正機構は、主に
対称性の像歪等の結像特性を補正するものである。投影
光学系ＰＬの結像特性としては、焦点位置（フォーカス
位置）、像面湾曲、ディストーション（倍率調整、像歪
等）、非点収差等があり、それらを補正する機構はそれ
ぞれ考えられるが、ここではディストーションに関する
補正機構の説明を行う。この実施形態では、投影光学系
ＰＬの結像特性を実測によりあるいは計算により求めて
おき、その結果に基づき結像特性を補正する。

【００２９】図１において、第１補正機構は、レチクル
Ｒ（レチクルホルダ２０Ｂ）の駆動機構２０Ｃ及び投影
光学系ＰＬの最もレチクル側のレンズエレメント（最上
位のレンズエレメント）の駆動機構（不図示）から構成
されている。即ち、主制御系２７の制御の下、不図示の
結像特性制御系によってレチクルＲを吸着保持するレチ
クルホルダ２０Ｂ又は投影光学系ＰＬ内の最上位のレン
ズエレメントを駆動することにより、結像特性の補正を
行う。

【００３０】まず、最上位のレンズエレメントの駆動に
ついて説明する。投影光学系ＰＬ内において、最上位の
レンズエレメントは支持部材に固定され、最上位のレン
ズエレメントに続く他のレンズエレメント等は投影光学
系ＰＬの鏡筒本体に固定されている。なお、この実施形
態において、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸは該他のレンズ
エレメント以下の投影光学系ＰＬの本体の光学系の光軸
を指すものとする。最上位のレンズエレメントの支持部
材は伸縮自在の複数のピエゾ素子等からなる駆動素子を
介して投影光学系ＰＬの鏡筒本体と連結されている。こ
の場合、該駆動素子の伸縮により、該最上位のレンズエ
レメントを光軸ＡＸに平行に移動することができる。ま
た、駆動素子を３個設けて独立に伸縮させることによっ
て、最上位のレンズエレメントを光軸ＡＸに垂直な面に
対して傾けることもでき、これらの動作によって投影光
学系ＰＬの結像特性、例えば投影倍率、ディストーショ
ン、像面湾曲、非点収差等を補正することができるよう
になっている。

【００３１】ここで、最上位のレンズエレメントが光軸
ＡＸの方向に平行移動した場合、その移動量に応じた変
化率で投影光学系ＰＬの投影倍率（レチクルからウエハ
への倍率）が変化する。また、該最上位のレンズエレメ
ントが光軸ＡＸに垂直な平面に対して傾斜した場合は、
その回転軸に対して一方の投影倍率が拡大し、他方の投
影倍率が縮小して、所謂、正方形の像が台形状に歪む変
形を起こすことができる。逆に、台形状の歪みは該最上
位のレンズエレメントの傾斜によって補正できることに
なる。

【００３２】次に、レチクルＲの駆動について説明す
る。前記のように、レチクルホルダ２０Ｂの底面の複数
の駆動素子（例えば、ピエゾ素子）２０Ｃの伸縮により
投影光学系ＰＬとレチクルＲとの間隔を変化させること
ができる。ここで、レチクルＲが光軸ＡＸに平行に移動
した場合、投影像には所謂糸巻型（あるいは○型）ディ
ストーションと呼ばれる収差を発生させることができ
る。なお、投影光学系ＰＬの前記最上位のレンズエレメ
ントを駆動する駆動素子やレチクルＲを駆動する駆動素
子２０Ｃとしては、ピエゾ素子の他、電歪素子や磁歪素
子等が使用できる。

【００３３】上記のように、レチクルＲあるいは投影光
学系ＰＬの最上位のレンズエレメントを駆動することに
より、投影光学系ＰＬの投影倍率あるいは像歪を最適に
補正できる。また、これらを駆動することによって結像
面のフォーカス位置あるいは傾斜角が変化するが、その
量は焦点位置検出系（不図示）のオフセットとしてフィ
ードバックされ、ウエハＷの表面のフォーカス位置が常
に投影光学系ＰＬの結像面の平均的なフォーカス位置と
一致するように制御されている。

【００３４】３．レチクルＲの製造この実施形態における光源１はＦ_２エキシマレーザ光
源（波長１５７ｎｍ）であるため、レチクルＲは、以下
に示すような水晶（結晶した石英）を用いて製造され
る。まず、波長１４６ｎｍ程度までの紫外線に対して透
明な（吸収などによる透過損失が少ない）合成水晶の製
造（育成）方法について説明する。この実施形態におい
ては、オートクレーブを用いた水熱合成法（ｈｙｄｒｏ
−ｔｈｅｒｍａｌｍｅｔｈｏｄ）で育成する。育成条
件は以下のように設定する。

【００３５】オートクレーブの屑水晶（水晶粒）が配置
される下槽（原料槽）の温度は３５２℃、オートクレー
ブの下槽に対する上槽（育成槽）の温度差（Δｔ）は−
４４℃、充填率は８２％、圧力は１５７０ａｔｍ、溶液
は１Ｍ（モル濃度）の水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水
溶液、溶液にリチウム（Ｌｉ^＋）塩を添加する場合は
０．１Ｍ、種結晶の基準面は（０００１）面、成長速度
は１．７８ｍｍ／日とする。

【００３６】ここで、合成水晶中のＦｅ及びＯＨ濃度が
高いほど、紫外線吸収が大きくなる（即ち、適用可能な
紫外線の波長が長い側にシフトする）傾向にあるので、
これを低くするため、この実施形態では、ＮａＯＨ溶液
に、Ｌｉ^＋塩として、例えば、ＬｉＮＯ_２を添加す
る。また、オートクレーブ及び屑水晶バスケット、バッ
フル（対流制御板）、種結晶ホルダ、その他の溶液に接
触する部材及び部分を合金鋼製とすると、溶液中のＦｅ
濃度が高くなり、合成水晶中のＦｅ濃度も高くなるの
で、この実施形態では、これらを銀メッキしたものを用
いている。なお、銀でライニングしたもの、あるいは銀
そのもので製造したものを用いてもよい。また、メッキ
材などとしては、銀以外の非鉄金属であって、水酸化ナ
トリウム溶液に対して溶融性でないものを用いてもよ
い。

【００３７】このような条件下で合成水晶を育成する
と、天然水晶に近い、若しくはほぼ同等、又はさらに良
好な光透過率を実現することができる。なお、実験上、
天然水晶のＯＨ含有率は４ｐｐｍ、実用できる波長は１
５２ｎｍまでであるのに対して、本実施形態の方法で育
成した合成水晶は、条件により多少異なるが、最も優れ
たもので、ＯＨ含有率は同じく４ｐｐｍ、波長は１４６
ｎｍまで実用可能であり、光源としてのＦ_２エキシマ
レーザに対して十分実用できる。また、上記のような製
法によってＦｅの含有を抑えた水晶板の場合には、異物
粒子（インクルージョン）の混入をなくすことができ
る。インクルージョンとは、Ｆｅ化合物による直径数十
μｍの不透明な粒子であり、このインクルージョンがパ
ターン面付近にあると、そのまま転写され、回路に欠陥
を生じてしまう。インクルージョンの位置を特定、測定
することもできるが、時間を要し効率がよくない。結
局、レチクル内にインクルージョンが皆無であることが
望ましい。上記の製法によってＦｅの含有を減らすこと
でインクルージョンの混入をなくすことができる。

【００３８】このようにして育成した合成水晶を適宜に
切断・研磨して、所定の大きさの水晶板とする。次い
で、フォトリソグラフィ技術によりクロム等で転写すべ
きパターンを形成することにより、レチクルＲが製造さ
れる。

【００３９】ここで、パターンの形成面は水晶の光学軸
（Ｚ軸又はｃ軸）に直交する面となるように設定するこ
とが望ましい。これは、水晶の熱膨張率は光学軸に直交
する方向（Ｘ軸若しくはａ軸、Ｙ軸若しくはｂ軸）には
１．３３７×１０^−５／Ｋであり、光学軸方向には０．
７９７×１０^−５／Ｋであるから、熱膨張率の等しいＸ
軸とＹ軸を含む平面内にパターンを形成した方が有利だ
からである。また、水晶は１軸性結晶で複屈折性があ
り、レチクルのパターン面は照明光の入射方向下流側の
面であるからその影響は少ないが、全くないわけではな
く、かかる複屈折による影響を無くすためでもある。

【００４０】ここで、レチクルＲにおける光吸収による
透過損失量は、ウエハＷ上の光量に影響し、照度低下に
よるスループットの低下などに影響を及ぼすから、かか
る光吸収を少なくする必要がある。光吸収とは、光学部
材に入射した光子エネルギーによる電子遷移に起因する
現象である。光学部材において光吸収が起こると、その
エネルギーは主に熱エネルギーに変換され、光学部材が
膨張したり、屈折率や面状態が変化し、結果として高解
像度が得られなくなる。さらに、光吸収は、電子状態の
変化を伴い、その緩和過程で入射光より長い波長の光が
蛍光として放出される。その蛍光の波長が露光波長と近
く、その強度が高ければ、像のコントラストを著しく低
下させる。

【００４１】しかし、本実施形態におけるレチクルＲ
は、上述した方法により育成された合成水晶を用いて製
造されているから、波長１４６ｎｍ程度までの紫外線に
対してその吸収が少なく、紫外線の強いエネルギーを受
けても安定にその構造を保つことができる。従って、波
長が１５７ｎｍのＦ_２エキシマレーザを照明光として
使用する場合にも光透過率が高く、紫外線照射による経
時的な劣化が少ない。

【００４２】また、水晶の熱膨張率は上述の通りであ
り、蛍石の熱膨張率２．４×１０^−５／Ｋと比較して小
さいので、レチクルの製造時における加熱による変形も
少なく、加熱・冷却に対しても耐性があり、レチクルパ
ターンの形成を含む製造の作業性が良い。

【００４３】なお、本発明は、上述した実施形態に限定
されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変する
ことができる。

【００４４】例えば、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎ
ｍ）を用いる露光装置では、通常の石英ガラスからなる
レチクルを用いることも可能ではあるが、透過率などを
考えると、上述の実施形態で説明したレチクルを用いる
ことが好ましい。また、Ｆ_２エキシマレーザに限らず、
波長が１９０ｎｍ程度以下、具体的には１５０〜１９０
ｎｍに発振スペクトルを有する照明光を用いる露光装置
では、通常の石英ガラスの使用は現実的ではないので、
本発明による水晶製のフォトマスクを用いるのがよい。
さらに、経済的な点は別として、波長２００ｎｍ程度以
上の照明光を用いる露光装置に適用してもよいことは言
うまでもない。

【００４５】また、上述した実施形態では、いわゆるス
テップ・アンド・スキャン方式の露光装置を一例として
説明したが、本発明は、この方式の露光装置に限定され
ず、いわゆるステップ・アンド・リピート方式の露光装
置及びその他の方式の露光装置にも適用することができ
る。

【００４６】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、特に短波長の紫外線を用いて露光を行う露光装置に
おいても、光吸収が少なく、耐紫外線性が良好で、かつ
加工作業性が良く、高精度を実現できるフォトマスクを
提供することができるという効果がある。また、感光基
板上に形成するパターンの微細化に対応できるととも
に、露光性能の経時的な劣化が少なく、寿命の長い露光
装置を提供することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る投影露光装置の概略
構成図である。

【符号の説明】

Ｒ… レチクル（フォトマスク）Ｗ… ウエハ（感光基板）ＰＬ… 投影光学系１… Ｆ_２エキシマレーザ光源２０Ａ… レチクルステージ２０Ｂ… レチクルホルダ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水晶板に転写すべきパターンを形成して
なることを特徴とするフォトマスク。
【請求項２】前記水晶板の光学軸に直交する面を前記
パターンの形成面としたことを特徴とする請求項１に記
載のフォトマスク。
【請求項３】波長が２００ｎｍ程度以下の照明光を射
出する光源を備えた露光装置に使用されることを特徴と
する請求項１に記載のフォトマスク。
【請求項４】前記水晶板は異物粒子を内部に含まない
ことを特徴とする請求項１、２又は３に記載のフォトマ
スク。
【請求項５】照明光をフォトマスクに照射する照明光
学系と、前記フォトマスクから出射する照明光を感光基
板上に投射する投影光学系とを備えた露光装置におい
て、前記フォトマスクは水晶板に転写すべきパターンを
形成してなることを特徴とする露光装置。
【請求項６】前記フォトマスクの光学軸が前記投影光
学系の光軸に対して実質的に平行となるように、該フォ
トマスクを配置することを特徴とする請求項５に記載の
露光装置。
【請求項７】前記光源は波長が２００ｎｍ程度以下の
照明光を射出することを特徴とする請求項５に記載の露
光装置。