JP2000321753A - フォトマスク、露光装置、及びマイクロデバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 露光光の短波長化や高スループット化に十分
に対応しつつ、高精度なパターン形成を可能とし、高性
能、高品質、高信頼なマイクロデバイスを製造できるよ
うにすることである。 【解決手段】 レチクル（フォトマスク）Ｒは、レチク
ル基板５１の表面に高反射率を有する遮光性パターン５
２を形成して構成される。遮光性パターン５２はアルミ
ニウム、モリブデン、シリコン、若しくはタングステン
等の金属薄膜、又はフッ化カルシウム膜とフッ化ランタ
ン膜とを交互に積層する等による誘電体多層膜から構成
される。マスク基板５１としては、蛍石、フッ素ドープ
石英、合成水晶等を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子、撮像
素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバ
イス、該マイクロデバイスを製造するために用いられる
フォトマスク及び露光装置に関する。

【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）のパターンの像を投影光学系を介して、フォトレジ
スト（感光剤）が塗布された半導体ウエハやガラスプレ
ート等の感光基板上に投影転写する露光装置が使用され
ている。

【０００３】このような露光装置に使用されるフォトマ
スクは、マスク基板の表面に遮光性の高い薄膜で回路パ
ターン（マスクパターン）を形成して構成される。マス
クパターンの材料としては、成膜加工が容易で遮光率が
高いという理由から、主にクロム（Ｃｒ）が使用されて
いる。

【０００４】また、マスク基板の材料としては、石英ガ
ラスが多く用いられている。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５．５×１０
^−７／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からである。

【０００５】ここで、半導体集積回路は微細化の方向で
開発が進んでおり、これに対応すべく、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２００ｎｍよりも短い波長の
光、例えばＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）は
実用段階に入りつつあり、また、Ｆ_２ レーザ（波長１
５７ｎｍ）等のさらに短波長の光の使用も検討されてい
る。

【０００６】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
に変色したり、密度が変化することがあり、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。

【０００７】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。

【０００８】ところで、露光装置においては、かかる露
光光の短波長化のみならず、生産性の向上（高スループ
ット化）も要請されており、処理時間を短縮するために
露光光のエネルギが増大され、フォトマスクに単位時間
当たりに照射される光エネルギーは増大される傾向にあ
る。同様に高スループット化の観点から、感光基板の移
動や交換の高速化、アライメント処理等の高速化も図ら
れており、フォトマスクに対する露光光の照射が休止さ
れている時間が短縮される傾向にあり、デューティ（光
の照射時間をその照射時間と非照射時間との和で除した
値として定義される）も高くなる傾向にある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
フォトマスクによると、そのパターンの形成材料とし
て、クロムを使用しており、クロムは特に真空紫外光と
いった短波長光に対して吸収が大きい（吸光率が高い）
素材であるため、露光光の高エネルギー化や高デューテ
ィ化等も手伝って、該パターンによる光吸収に伴う発熱
によりフォトマスクが全体的にあるいは部分的に熱膨張
し、パターン形状に拡大や歪みを生じ、高精度なパター
ンの転写が行えない場合があるという問題が生じた。

【００１０】なお、フォトマスクが全体的・均一的に膨
張した場合には、投影倍率の調整によって補正すること
が可能であるが、フォトマスクのパターンに粗な部分と
密な部分がある場合には、当該密な部分ほど発熱量が多
くなるから、パターン形状の一部が局所的に歪むことに
なり、かかる歪みを光学的に補正することは難しい。

【００１１】とりわけ、蛍石はその線膨張率が２．４×
１０^−５／Ｋであり、石英と比較して大きいので、露光
光の照射によるパターンの光吸収に伴い発生する熱の影
響を受けやすく、問題がさらに顕著となる。

【００１２】このことは、一の露光工程で転写形成され
たパターンと次の露光工程で転写形成されるパターンと
の重ね合わせ精度を低下させる原因となり、製造される
マイクロデバイスの性能や信頼性を劣化させ、品質を低
下させることになる。

【００１３】また、フォトマスクの温度が局所的に高く
なると、真空紫外光等の短波長光の照射により、マスク
基板がかかる部分で光損傷して、その寿命が短くなり、
マイクロデバイスの製造コストを上昇させる原因になる
ことがある。

【００１４】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、露光光の短波長化や高スループット化に
十分に対応しつつ、高精度なパターンの転写形成を可能
とし、高性能、高品質、高信頼なマイクロデバイスを製
造できるようにすることを目的とする。また、フォトマ
スクの長寿命化を図って、マイクロデバイスの製造コス
トを低減することを目的とする。

【００１５】

【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。

【００１６】上述した目的を達成するための本発明のフ
ォトマスクは、マスク基板（５１）の表面に高反射率を
有する遮光性パターン（５２）を形成してなることを特
徴とする。

【００１７】また、上述した目的を達成するための本発
明の露光装置は、マスク基板（５１）の表面に高反射率
を有する遮光性パターン（５２）を形成してなるフォト
マスク（Ｒ）と、露光光を射出する光源（１）と、該露
光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露光光を感光基板（Ｗ）上に投射
する投影光学系（ＰＬ）とを備えて構成される。

【００１８】これらの場合において、前記遮光性パター
ン（５２）は金属材料から形成することができ、該金属
材料としては、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍ
ｏ）、シリコン（Ｓｉ）、又はタングステン（Ｗ）を用
いることができる。また、前記遮光性パターン（５２）
は誘電体多層膜から形成することもでき、前記誘電体多
層膜としては、フッ化カルシウム（ＣａＦ_２ ）膜、フ
ッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２ ）膜、フッ化アルミニウ
ム（ＡｌＦ_３ ）膜、又は酸化チタン（ＴｉＯ _２ ）膜
と、フッ化ランタン（ＬａＦ_３ ）膜とを交互に積層し
てなるものを用いることができる。前記遮光性パターン
の反射率としては、該遮光性パターンの遮光率の６０％
以上であることが望ましい。

【００１９】本発明によると、マスク基板の表面に形成
された遮光性パターンは、光の反射率が高いので、照射
された露光光は該パターンに吸収されることなく、その
多くは反射されることになるので、該パターンによる露
光光の吸収に伴う発熱が抑制される。従って、露光光の
高エネルギ化や高デューティ化が行われたとしても、パ
ターン形状の全体的あるいは部分的な歪みが抑制される
ので、このフォトマスクを用いてリソグラフィ工程を実
施することにより、感光基板上に高精度なパターンの転
写形成が可能であり、高性能、高品質、かつ高信頼なマ
イクロデバイスを製造することができる。

【００２０】また、フォトマスクの温度が局所的に高く
なることが抑制されるので、真空紫外光等の短波長光を
照射したとしても、マスク基板の光損傷等による経時的
な劣化が少なくなり、フォトマスクの長寿命化を図るこ
とができ、ひいてはマイクロデバイスの製造コストを低
減することができる。

【００２１】ここで、前記フォトマスクは、波長が２０
０ｎｍ程度以下の露光光を射出する光源を備えた露光装
置に使用されるのに特に好適であり、この場合には、前
記マスク基板としては、２００ｎｍ程度以下の光に対し
て透過率が良好である、フッ化カルシウム（蛍石）、フ
ッ化マグネシウム、フッ素ドープ石英、又は水晶から形
成することが望ましい。フッ化カルシウムやフッ化マグ
ネシウムは熱膨張率が比較的に大きいが、マスク基板上
の遮光性パターンの光吸収は少ないので、これによる熱
膨張が小さくなり、高精度なパターンの転写形成が可能
となる。フッ素ドープ石英や水晶は比較的に熱膨張率が
小さいが、全く熱膨張しないわけではないので、本発明
を適用することによって、さらに高精度なパターンの転
写形成が可能となる。

【００２２】

【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。

【００２３】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。

【００２４】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 レーザ光
源であり、この光源１からの波長１５７ｎｍの露光光と
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（ＢＭＵ）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。

【００２５】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（露光制御装置）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１９
３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ光やその他の波長２００
ｎｍ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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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（不図示）上に真空吸着されて
おり、このレチクルホルダは伸縮可能な複数の駆動素子
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、レチクルベース２０Ｂ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２
２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。

【００３２】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４１Ａ，４１Ｂ（図２（ａ）参照）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４１Ａ，４
１Ｂが露光光ＩＬと同じ波長域の露光光で照明される。
レチクルアライメントマーク４１Ａ，４１Ｂの像はウエ
ハステージ２４上の基準マーク（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４１Ａ，４１Ｂの像に対するウエ
ハステージ２４上の基準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。

【００３３】この際に、例えばオフアクシス方式のアラ
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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】この実施形態では、Ｆ_２ 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Ｐ
Ｌ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。

【００３９】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、シリコン系有
機物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。

【００４０】レチクル（フォトマスク） 次に、フォトマスクとしてのレチクルの構成について詳
細に説明する。図２（ａ）はレチクルのパターン面（底
面）を示す図であり、図２（ｂ）はその側面図である。
また、図３はレチクルの要部を拡大した断面図である。

【００４１】これらの図に示されているように、レチク
ルＲは、露光光ＩＬに対してほぼ透明な透過型であり、
平板状のレチクル基板（ブランクス）５１に、ウエハＷ
上に転写すべき回路パターンに対応するレチクルパター
ン（デバイスパターン）５２、アライメントマーク４１
Ａ，４１Ｂ、及び基板を保護するための保護膜４２Ａ〜
４２Ｄ等を形成して構成されている。レチクル基板５１
は、ここでは、フッ化カルシウム（ＣａＦ_２ ）、即
ち、蛍石からなる平板を使用している。

【００４２】レチクルパターン５２（図３参照）は、レ
チクルＲのパターン面（底面）の中央部のパターン領域
４０（図２（ａ）及び図２（ｂ）参照）に形成されてい
る。図３に示されているように、レチクルパターン５２
上にはこれを保護するための保護膜５３が形成されてい
る。

【００４３】レチクルパターン５２は、特に限定されな
いが、ここでは、反射率が高い（吸光率が低い）性質を
有する遮光性の金属材料から形成されている。かかる金
属材料としては、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン
（Ｍｏ）、シリコン（Ｓｉ）、又はタングステン（Ｗ）
等を用いることができる。

【００４４】これらの金属薄膜による紫外光の反射率を
既知の光学定数を用いて計算すると、アルミニウムにつ
いては、波長１５７ｎｍで９３％、波長１９３ｎｍで９
３％（実測値で８５〜９０％）、モリブデンについて
は、波長１５７ｎｍで５４％、波長１９３ｎｍで６４
％、シリコンについては、波長１５７ｎｍで６９％、波
長１９３ｎｍで６９％、タングステンについては、波長
１５７ｎｍで５２％、波長１９３ｎｍで６４％である。
一方、従来の材料としてのクロムについては、波長１５
７ｎｍで８％、波長１９３ｎｍで２４％であり、上述の
金属材料を用いることにより、紫外光の吸収が少なくな
り、光吸収に伴う発熱が抑制されることになる。

【００４５】なお、例えば、金（Ａｕ）について同様に
計算した反射率は、波長１５７ｎｍで２０％、波長１９
３ｎｍで２１％であり、ニッケル（Ｎｉ）については、
波長１５７ｎｍで２５％、波長１９３ｎｍで３５％であ
り、クロムよりは優れた値となっているので、かかる金
属材料を用いることにより、ある程度の効果が期待でき
る。ただし、その程度があまり多くないので、より十分
な効果を達成するためには、上述したアルミニウム、モ
リブデン、シリコン、又はタングステンのように反射率
が６０％程度以上のものが望ましい。

【００４６】レチクルパターン５２は、リソグラフィ工
程によって形成される。即ち、かかる金属材料による薄
膜がスパッタリング法あるいはＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａ
ｌＶａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等の成膜技術
を用いてレチクル基板５１上に一様に形成され、レジス
ト塗布後に、電子線描画装置、レーザ描画装置、あるい
は露光装置等を用いて、転写すべきパターンに対応する
潜像を形成し、その後、現像、エッチング、洗浄等の工
程を実施することにより形成される。

【００４７】なお、保護膜５３は、レチクルパターン５
２の形成のためのリソグラフィ工程の実施の際にレチク
ルパターン５２となるべき部分を保護するためのもので
あり、例えば、レチクルパターン５２にアルミニウムを
用いる場合には、酸化アルミニウムとする等、レチクル
パターン５２の形成材料の酸化物を用いることができ
る。このような酸化物は、例えば、レチクルＲの洗浄工
程で使用される洗浄液としての硫酸等の強酸に対して安
定だからである。

【００４８】また、図４に示されているように、かかる
高反射率を有するレチクルパターン５２は、上述のよう
な高反射率を有する金属材料の他、誘電体多層膜から形
成することもできる。誘電体多層膜は、互いに屈折率の
異なる誘電体材料からなる誘電体層５２ａ，５２ｂを複
数積層形成して構成される。各層の誘電体材料を適宜に
選択することにより、特定の波長において高反射率を呈
するレチクルパターン５２を形成することができる。

【００４９】かかる誘電体層５２ａ，５２ｂとしては、
特に限定されないが、フッ化カルシウム（ＣａＦ_２ ）
膜とフッ化ランタン膜（ＬａＦ_３ ）とを交互に積層し
てなるものを用いることができる。その他には、フッ化
マグネシウム（ＭｇＦ_２ ）膜とフッ化ランタン膜（Ｌ
ａＦ_３ ）、フッ化アルミニウム（ＡｌＦ_３ ）膜とフ
ッ化ランタン膜（ＬａＦ_３ ）、又は酸化チタン（Ｔｉ
Ｏ_２ ）膜とフッ化ランタン膜（ＬａＦ_３ ）を交互に
積層してなるものを用いることもできる。

【００５０】誘電体多層膜の全体としての反射率は、理
論上では、上述した誘電体層５２Ａ，５２Ｂを１８〜１
９層積層することで９９％以上の反射率を得ることがで
きると考えられる。但し、実測では、９０％程度の値が
得られている。誘電体多層膜の各誘電体層５２ａ，５２
ｂの膜厚としては、適用する光の波長の１／２、１／４
とすることができ、積層数としては、数層から２０層程
度とすることができる。また、誘電体多層膜の最上層上
には、上記と同様の保護膜５３が形成されている。

【００５１】また、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示され
ているように、パターン領域４０の両側には、このレチ
クルＲを露光装置に対して位置合わせするための、レチ
クルアライメントマーク４１Ａ，４１Ｂが形成されてい
る。そして、レチクルアライメントマーク４１Ａ，４１
Ｂの上下には、例えば、レチクルパターン５２と同じ材
料よりなる保護膜４２Ａ〜４２Ｄが形成されている。

【００５２】通常、レチクルＲが露光装置に装填される
際には、露光動作中のレチクルＲの位置ずれを防止する
ため、レチクルＲのパターン領域４０側の面内の所定の
領域が、レチクルホルダに真空吸着される。レチクルＲ
は、この真空吸着が行われる領域に保護膜４２Ａ〜４２
Ｄが形成されており、レチクルＲの真空吸着面が、保護
膜４２Ａ〜４２Ｄで覆われることになる。また、このレ
チクルＲを走査型露光装置にロードする場合には、レチ
クルアライメントマーク４１Ａ，４１Ｂの対称軸に平行
な方向が走査方向となる。

【００５３】このように、レチクルＲの真空吸着面には
保護膜４２Ａ〜４２Ｄが形成されているため、レチクル
基板５１として、蛍石のような柔らかい材質の基板を使
用する場合であっても、露光装置との接触時に損傷等が
生じることはなく、また損傷が生じる際の異物の発生
や、その異物のパターン面への付着も完全に防止するこ
とができる。また、露光時のみでなく、露光装置へのレ
チクルＲの搬入、及び露光装置からのレチクルＲの搬出
時や、レチクルＲがケースに収納された状態において
も、レチクルは、レチクルＲにおいて保護膜４２Ａ〜４
２Ｄが形成されている領域が、レチクルローダ、又はケ
ースと接触しながら搬送、及び保持されているため、保
護膜４２Ａ〜４２Ｄによりこれらの段階における損傷及
び発塵も防止される。

【００５４】なお、この保護膜４２Ａ〜４２Ｄが形成さ
れている領域は、レチクルパターン５２の形成されたパ
ターン領域４０とは異なる位置にあるので、保護膜４２
Ａ〜４２Ｄの材質は露光光を透過できないものであって
も良く、例えばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ
Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法で成長させたダイヤモンド
なども使用できる。また、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２ 又は
ＳｉＯ）を使用する場合には、製造コストを低下できる
利点がある。

【００５５】パターン領域４０に使用するレチクルパタ
ーン５２の材料に、上述した金属薄膜あるいは誘電体多
層膜を使用する場合には、保護膜４２Ａ〜４２Ｄもこれ
らと同じ材料で形成することができ、この場合には、レ
チクルパターン５２の成膜と同時に、保護膜４２Ａ〜４
２Ｄの成膜も行うことが可能であるため、成膜工程が簡
略化され、製造コストを低下できる利点がある。

【００５６】なお、保護膜４２Ａ〜４２Ｄの形成箇所
は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示した位置に限定され
ず、レチクルＲの側面部分や他の部材と接触する全ての
部分に形成することができる。

【００５７】また、レチクルＲ上で露光光ＩＬが照射さ
れない領域、例えば保護膜４２Ａ〜４２Ｄの形成領域、
あるいはレチクルＲの端面で保護膜又は識別コード（例
えばバーコード、２次元コード）が形成される領域など
では、レチクルパターン５２と同一の材料を用いなくて
もよく、前述のダイヤモンドや酸化珪素、更には露光光
ＩＬの波長域に対して反射率が比較的高くない材料、例
えば反射率が６０％未満である金属材料（クロム、ニッ
ケルなど）を用いるようにしてもよい。但し、レチクル
Ｒの製造コストを考慮すると、露光光ＩＬが照射されな
い領域であっても、レチクルパターン５２と同一面に形
成されるパターン（保護膜、アライメントマーク、識別
コード、遮光帯（後述）などを含む）は、レチクルパタ
ーン５２と同一構成及び材料、即ち同一工程で形成する
ことが好ましい。一方、レチクルＲの端面に形成する保
護膜又は識別コードなどは、レチクルパターン５２とは
別の工程で形成され得るので、その構成や材料などが制
約を受けることはない。

【００５８】さらに、図２（ａ）では示していないが、
レチクルＲ上のパターン領域４０を規定するために、そ
のパターン領域４０を囲んで幅が数ｍｍ程度の遮光帯も
形成されている。この遮光帯、及びアライメントマーク
４１Ａ，４１Ｂを、パターン領域４０内のレチクルパタ
ーン５２と同一の構成及び材料、即ち金属薄膜あるいは
誘電体多層膜で形成してもよいし、あるいはレチクルパ
ターン５２の形成工程とは別の工程によって構成と材料
との少なくとも一方を異ならせて形成するようにしても
よい。但し、遮光帯やアライメントマーク４１Ａ，４１
Ｂには露光光ＩＬ、又はそれとほぼ同一波長域の光が照
射されるので、その波長域に対して高い反射率を有する
材料（前述の金属薄膜や誘電体多層膜など）を用いるこ
とが好ましい。特に、レチクルパターン５２と同一構
成、材料で遮光帯やアライメントマーク４１Ａ，４１Ｂ
を形成することが望ましく、これによりレチクルパター
ン５２と遮光帯及びアライメントマーク４１Ａ，４１Ｂ
とを全て同一の工程で形成することが可能となり、レチ
クルの製造コストの上昇を抑えることができる。

【００５９】また、図３ではレチクルパターン５２を単
層の金属材料で構成するものとしたが、例えば複数の金
属材料、あるいは金属材料と金属以外の材料とを用いる
多層膜としてもよい。さらに、図３、図４に示した保護
膜５３は、レチクルパターン５２と同一工程で形成する
ことが好ましい。即ち、レチクル基板５１上にパターン
材料（金属薄膜又は誘電体多層膜など）と保護膜とをそ
れぞれほぼ一様の膜厚で形成した後、同一の露光、現
像、エッチング、及び洗浄などの工程を実施する。

【００６０】上述したように、レチクル基板５１上に反
射率の高い材料でレチクルパターン５２を形成してレチ
クルＲとしたので、レチクルパターン５２における露光
光の吸収が少なくなり、かかるパターン５２の光吸収に
伴うレチクル基板５１の温度上昇、これに伴う全体的あ
るいは局所的な膨張が抑制され、ひいてはレチクルパタ
ーン５２の全体的あるいは局所的な歪みが防止される。
従って、各露光工程でウエハ（感光基板）Ｗ上に転写形
成される回路パターンの重ね合わせ誤差が少なくなり、
微細かつ高精度な回路パターンを形成することができ、
これにより、優れた性能及び品質を有し、かつ信頼性の
高いマイクロデバイスを製造できるようになる。

【００６１】また、真空紫外光のような短波長の露光光
を照射した場合に、レチクルＲにおいて、局所的に温度
が高いと、その部分において、レチクル基板５１が光損
傷を受けて、レチクルＲが経時的に劣化（光透過率の低
下等）する場合があるが、本実施形態では、レチクルパ
ターン５２の光吸収に伴う温度上昇を極めて低くできる
ので、かかる問題も少なくすることができ、レチクルＲ
の長寿命化を図ることもできる。これにより、運転コス
トを低減することができ、マイクロデバイスの製造コス
トを低減することができる。

【００６２】ところで、レチクルパターンに４〜１５％
程度の透過率を持たせ、かつレチクルパターンを透過す
る透過光の位相と該パターン以外の部分の透過光の位相
を互いに反転させる（１８０度位相をずらす）ようにし
た、いわゆるハーフトーンレチクルが使用される場合が
あるが、このようなハーフトーンレチクルにも本発明を
適用することができる。この場合には、レチクルパター
ン５２の形成材料として高反射率を有する金属材料、例
えば、アルミニウム（Ａｌ）を使用して、これをレチク
ル基板５１上に極めて薄く蒸着することにより実現する
ことができる。これにより、レチクルパターン５２を透
過する４〜１５％の透過光以外の光束の多くは反射さ
れ、該パターン５２に吸収されるものはわずかであるの
で、露光光の吸収によるレチクル基板５１の温度上昇、
及びこれに伴う膨張を非常に少なくすることができる。

【００６３】上述の説明では、レチクルＲのレチクル基
板５１の材料として、蛍石（フッ化カルシウム）を使用
するとしているが、真空紫外光（例えば、波長１２０〜
１８０ｎｍ程度）に対して高い透過率を有する他の材料
を使用できることは勿論である。例えば、フッ化マグネ
シウム（ＭｇＦ_２ ）、フッ素ドープ石英、水晶、Ｌｉ
Ｆ、ＬａＦ_３ 、リチウム・カルシウム・アルミニウム
・フロライド（ライカフ結晶）等を用いることができ
る。特に、フッ素ドープ石英や水晶は、真空紫外光に対
して高い透過率を有することに加えて、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、パターン形成の作業性も
良いという利点を有していることから有望である。

【００６４】例えば、フッ素がドープされた合成石英ガ
ラスは、以下のようにして製造することができる。図５
の製造工程図を参照して説明する。

【００６５】まず、ＳｉＣｌ_４ のようなケイ素化合物
を酸水素火炎中で加水分解せしめてガラス微粒子（いわ
ゆるスート）を得る（Ｓ１）。次に、該ガラス微粒子を
堆積させて多孔質ガラス（いわゆるスート体）を形成す
る（Ｓ２）。かかる多孔質ガラスの形成方法及び諸条件
は特に限定されず、いわゆるＶＡＤ（Ｖａｐｏｒ Ｐｈ
ａｓｅＡｘｉａｌ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、いわゆ
るＯＶＤ（Ｏｕｔｓｉｄｅ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉ
ｔｉｏｎ）法、いわゆるゾルゲル法等が適宜採用され
る。

【００６６】続いて、前記多孔質ガラスをフッ素含有雰
囲気中で加熱処理してフッ素ドープされた多孔質ガラス
を得る（Ｓ３）。このフッ素含有雰囲気としては、Ｓｉ
Ｆ_４ のようなフッ素化合物のガスを０．１〜１００容量
％含有する不活性ガス雰囲気が好ましい。また、このフ
ッ素ドープ処理中の圧力は、０．１〜１０ａｔｍ、温度
は１０００〜１７００℃がそれぞれ好ましい。上記の範
囲外では充分量のフッ素がドープされにくい傾向にある
からである。

【００６７】次いで、前記フッ素ドープされた多孔質ガ
ラスを透明化してフッ素ドープされた合成石英ガラスを
得る（Ｓ４）。多孔質ガラスは、通常、Ｈｅのような不
活性ガス雰囲気中で該ガラスの軟化点（好ましくは融
点）近傍以上の温度で透明化されるが、ここでは前記多
孔質ガラスをフッ素含有雰囲気中で透明化することが好
ましい。フッ素含有雰囲気中で透明化を行うと、ドープ
されるフッ素量が増加、維持される傾向にあるからであ
る。このフッ素含有雰囲気としては、ＳｉＦ_４のような
フッ素化合物のガスを０．１〜１００容量％含有する不
活性ガス雰囲気が好ましい。また、このフッ素ドープ処
理中の圧力は、０．１〜１０ａｔｍが好ましい。なお、
フッ素含有雰囲気中で前記多孔質ガラスを透明化する場
合、前記フッ素ドープ処理工程（Ｓ３）と、この透明化
処理工程（Ｓ４）とを単一の工程で行うことも可能であ
る。

【００６８】そして、前記フッ素ドープされた合成石英
ガラスを水素ガス含有雰囲気中で加熱処理することによ
ってフッ素及び水素がドープされた合成石英ガラスを得
る（Ｓ５）。この水素ガス含有雰囲気としては、水素ガ
スを０．１〜１００容量％含有する不活性ガス雰囲気が
好ましい。また、この水素ドープ処理中の圧力は、０．
１〜１０ａｔｍが好ましい。上記の範囲外では、充分量
の水素分子がドープされにくい傾向にあるからである。
また、上記水素ドープ処理（Ｓ５）の間の温度は、好ま
しくは５００℃以下、より好ましくは０〜５００℃、特
に好ましくは３００〜５００℃である。

【００６９】この製造方法においては、まず前記多孔質
ガラス（いわゆるスート体）にフッ素をドープすること
により、多孔質ガラス中の不完全構造（結合）をフッ素
で終端することが可能になる。特にＶＡＤ法等で合成さ
れた多孔質ガラスでは、脱水処理や透明化処理の際に雰
囲気が酸素欠乏雰囲気になり易く、１６３ｎｍに吸収帯
を持つＳｉ−Ｓｉ結合が生成し易くなる。この製造方法
によれば、ここにＦが存在することにより、Ｓｉ−Ｓｉ
結合を開裂させてＳｉ−Ｆ結合で終端させることができ
るため上記吸収帯の生成が解消される。また、Ｓｉ−Ｆ
結合はＳｉ−Ｈ結合やＳｉ−Ｃｌ結合より結合エネルギ
ーが大きく、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。

【００７０】なお、このようなレチクル基板５１を用い
たレチクルＲを、波長１７０ｎｍ程度以下の露光光を照
射する光源を備えた露光装置において使用する場合に
は、上記の脱水処理等によって、石英ガラス中のＯＨ基
の濃度を低下させることが望ましい。ＯＨ基の濃度を低
下させることによって、石英ガラスの波長１５５ｎｍか
ら１７０ｎｍ程度の光束に対する透過率を向上させるこ
とができるためである。

【００７１】透過率向上のために、石英ガラス中のＯＨ
基の濃度は１００ｐｐｍ以下に抑えることが望ましい。
また、より好ましくは、１０ｐｐｍ程度以下とすると、
波長１５５ｎｍから１７０ｎｍ程度の光束に対する透過
率を一層向上させることができ好都合である。ここで、
１ｐｐｍ以下にまで脱ＯＨ基処理した場合は、還元性の
欠陥種、例えば前記Ｓｉ−Ｓｉ結合などが生成する可能
性があるが、ここでは、石英ガラス中に、フッ素をドー
プしており、このフッ素の作用によりこのような欠陥の
発生を抑制することができる。

【００７２】次に、上記多孔質ガラスを透明化した後、
水素ガス雰囲気中、好ましくは５００℃以下の温度域で
加熱処理する。水素分子のドープは熱力学的には常温か
ら２５００Ｋ（２２２７℃）までの温度領域で可能であ
る。水素を好ましくは５００℃以下という比較的低温で
ドープすることにより、紫外線照射により結合が切れて
Ｅ’センターになり易いＳｉ−Ｈ結合を作ることなく、
また、Ｓｉ−Ｆ結合を減少させることなく、水素分子の
状態で水素ドープを行うことができる。

【００７３】従って、上記の強い構造に加え、紫外線の
照射により生成したＥ’センターが、ドープされている
水素分子により終端され、さらに強い耐紫外線性を得る
ことができる。なお、５００℃を越えた温度で水素雰囲
気での熱処理を行うと、Ｓｉ−Ｈ結合が生成するため耐
紫外線性は低下してしまう傾向があり、熱処理温度をさ
らに上昇させることは好ましくない。もっとも、熱処理
温度が低い程、生産効率が低下するため、特に好ましく
は３００〜５００℃である。

【００７４】このようにして製造された合成石英ガラス
中のフッ素濃度は、１００ｐｐｍ以上が好ましく、より
好ましくは１００〜３００００ｐｐｍ、特に好ましくは
５００〜３００００ｐｐｍである。また、この合成石英
ガラス中の水素分子濃度は、１×１０^１７ｍｏｌｅｃｕ
ｌｅｓ／ｃｍ^３ 以上が好ましく、特に好ましくは１×
１０^１７〜１×１０^１０ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ／ｃｍ^３
である。

【００７５】なお、上述した製造方法においては、フッ
素に加えて水素をもドープしているが、水素のドープは
必ずしも必要ではなく、フッ素のみをドープした合成石
英ガラスを用いてレチクルＲを製造することもできる。
この場合における合成石英ガラスの製造方法は、上述し
たフッ素及び水素をドープした合成石英ガラスの製造方
法から水素をドープする工程（図５のＳ５）を削除する
ことにより容易に実現できるので、その説明は省略する
ことにする。

【００７６】上述した方法により製造されたフッ素がド
ープされた合成石英ガラスからなるレチクル基板５２を
用いて、レチクルＲを製造することにより、該ガラス中
の不完全な構造（結合）がフッ素により終端され、より
完全な構造となり、紫外線の吸収が少なくなるととも
に、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。

【００７７】従って、このようにして製造されたレチク
ルＲは、波長が１５７ｎｍのＦ_２レーザを露光光として
使用する場合にも光透過率が高く、カラーセンターやコ
ンパクションの発生等の紫外線照射による経時的な劣化
が少ない。さらに、合成石英ガラスを用いているから、
加熱・冷却に対して耐性があり、パターンの形成を含む
製造の作業性が良いとともに、線膨張率が極めて小さい
ので、製造時及び露光時において、高い精度を実現する
ことができる。

【００７８】また、フッ素に加えて水素をもドープする
ことにより、フッ素及び水素分子のそれぞれの耐紫外線
性に対する特性の相乗効果によって耐紫外線性を飛躍的
に高めることができる。

【００７９】なお、レチクルＲの基板サイズとしては、
例えば、厚さ６ｍｍ程度の１５０ｍｍ角が一般的である
が、上記ＶＡＤ法，ＯＶＤ法，ゾルゲル法等の製法は、
円柱状の石英ガラスの製造に適するものであり、このよ
うな大面積の平板ガラスの製造に適したものではない。
そこで、石英ガラス基板の製造に際し、まず、円柱状の
ガラスロッドを上記各製法で製造した後、円柱状のガラ
スロッドを加熱プレスして概平板状に変形し、その後
に、研削及び研磨して所望のサイズに仕上げる方法を採
用することもできる。このプレス変形加工に際し、さら
に、上記加熱処理後に５００℃以下での水素雰囲気処理
を行なっても良い。

【００８０】この水素処理により、石英ガラス中に水素
分子を溶存させることで耐光性を向上させることができ
る。この水素処理時の温度は、水素との反応による完全
性の欠陥種の生成を抑制するために、５００℃以下であ
ることが望ましい。

【００８１】この方法により、１５０ｍｍ角のレチクル
用基板を、より小さな直径の円柱状の石英ガラスから形
成することが可能となり、より小規模の、すなわちより
安価な生産設備によって、かかるレチクルＲを製造する
ことが可能である。

【００８２】また、上述したレチクルＲは、水晶（結晶
した石英）からなるレチクル基板を用いて製造すること
もできる。ここで、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。

【００８３】ここでは、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。

【００８４】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。

【００８５】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。

【００８６】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 レーザに
対して十分実用できる。なお、前述した水晶の製造方法
は、例えば、A.A.Ballman, D.M.Dodd, N.A.Kuebler, R.
A.Laudise, D.L.Wood, and D.W.Rudd, “APPLIED OPTIC
S Vol.7, No.7 (July,1968)”, P1387-P1390に開示され
ている。

【００８７】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。

【００８８】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、上述した所定の金
属薄膜又は誘電体多層膜で反射率の高いレチクルパター
ン５２を形成することにより、レチクルＲが製造され
る。

【００８９】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。

【００９０】上述した方法により育成された合成水晶に
よるレチクル基板５２を用いてレチクルＲを製造するこ
とにより、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１５
７ｎｍのＦ_２ レーザを露光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。

【００９１】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。

【００９２】上述したような構成を有するレチクルＲの
他、以下のようなレチクルにも本発明を適用することが
できる。

【００９３】図６（ａ）及び図６（ｂ）は、本発明の他
の実施形態のレチクル及びレチクルホルダの構成を示す
図であり、図６（ａ）は正面図、図６（ｂ）は平面図で
ある。これらの図において、フォトマスクとしてのレチ
クルＲは、薄板状の合成石英ガラスからなるガラス基板
４１及び板状の蛍石（ＣａＦ_２ ）からなる補強基板
（補強部材）４２を備えて構成される。

【００９４】ガラス基板４１（レチクル基板５１）上に
は、フォトリソグラフィ工程によって、上述した高反射
率を有する金属材料又は誘電体多層膜からなるレチクル
パターン（５２）及びレチクルアライメントマーク（４
１Ａ，４１Ｂ）等が形成される。ガラス基板４１の厚さ
としては、例えば０．５〜１．０ｍｍ程度であり、この
場合における補強基板４２の厚さとしては、例えば２〜
３ｍｍ程度に設定することができる。なお、図６（ｂ）
において、参照番号４３で示すのがガラス基板４１のパ
ターン形成領域（露光光が通過し得る領域）である。

【００９５】レチクルホルダ（図１のレチクルステージ
２０Ａ上に設置されている）は、第１ホルダ４４，４４
及び第２ホルダ４５，４５を備えて構成される。第１ホ
ルダ４４は補強基板４２を吸着保持するものであり、第
１ホルダ４４には真空吸引用の複数の通孔４４Ａが形成
されているとともに、補強基板４２が吸着される部分に
はゴム等からなる薄膜状の弾性シート４６がそれぞれ装
着されている。

【００９６】第２ホルダ４５は、第１ホルダ４４に略直
交するように配置されており、これらの第２ホルダ４５
には真空吸引用の複数の通孔４５Ａが形成されており、
ガラス基板４１の両側部近傍がこの第２ホルダ４５に吸
着保持される。これらの第１ホルダ４４及び第２ホルダ
４５は、レチクルステージ２０Ａ上に互いに独立的に支
持固定されている。

【００９７】補強基板４２は第１ホルダ４４上に吸着保
持された状態でその上面が第２ホルダ４５の上面と同一
の平面となり、若しくは極めて僅かに突出しており、ガ
ラス基板４１がそのパターン形成面を下に向けて第２ホ
ルダ４５に吸着保持された状態で、補強基板４２の上面
はガラス基板４１の下面に一様に密着することにより、
ガラス基板４１が薄板状であるがための自重による撓み
等の変形を防止する。

【００９８】この実施形態におけるレチクルＲは、薄板
状のガラス基板４１にパターンを形成し、このガラス基
板４１の撓み等を防止すべく紫外線、特に真空紫外線に
優れた特性を有する蛍石からなる補強基板４２で保持す
るようにしている。ガラス基板４１は合成石英ガラスか
ら構成されているので、加熱・冷却による劣化が少な
く、硬度も高く傷等もつき難いからパターン形成等の加
工の作業性が良いとともに、線膨張率が小さいから精度
の良いパターンを形成することができる。

【００９９】このガラス基板４１は薄いので露光光の透
過損失が小さく、露光光として紫外線を用いた場合であ
っても実用が可能である。ここで、ガラス基板４１は透
過損失を小さくすべく薄板としたことから、撓み等によ
る変形により露光時の精度の低下が懸念されるが、蛍石
からなる比較的に厚い補強基板４２によって、ガラス基
板４１の少なくともパターン形成領域（露光光の通過領
域）を一様に保持するようにしたから、この部分の変形
は防止され、高精度の露光を実現することができる。

【０１００】なお、ガラス基板４１は通常の合成石英ガ
ラスであっても良いが、上述した実施形態で説明したよ
うなフッ素をドープした合成石英ガラス、フッ素及び水
素をドープした合成石英ガラス、又は合成水晶を用いて
構成することができ、このようにすれば、さらに耐紫外
線性や透過率を向上することができる。

【０１０１】アルミニウムなどの軽金属、あるいはゲル
マニウムなどをドープした合成石英ガラスを用いてもよ
い。上述した弾性シート４６は、補強部材４２やホルダ
４４，４５等の各部の寸法を厳密に加工等して、補強基
板４２の上面と第２ホルダ４５上面を同一平面内に設定
することができる場合には必ずしも必要ではなく、若し
くはこれに代えて各部の寸法誤差を吸収するための他の
手段を採用することも可能である。

【０１０２】また、補強基板４２として蛍石を用いる代
わりに、例えば、上述した実施形態で説明したようなフ
ッ素をドープした合成石英ガラス、フッ素及び水素をド
ープした合成石英ガラス、又は合成水晶、ＬｉＦ、Ｌａ
Ｆ_３ 、ライカフ結晶等を用いてもよい。

【０１０３】上述した実施形態では、ガラス基板４１と
補強基板４２をそれぞれ独立的に第１及び第２ホルダ４
４，４５に吸着保持するようにしているが、両者を密着
させた状態で保持する保持部材により一体化し、これを
レチクルホルダに吸着保持させるようにしてもよい。こ
のようにすることで、ガラス基板４１と補強基板４２の
間に埃や異物等が進入することを防止でき、ガラス基板
４１のパターン形成面の保護にも役立つとともに、補強
基板４２をペリクルとして機能させることができる。補
強基板４２は、ガラス基板４１の少なくとも露光光が通
過する領域４３の部分を保持できれば十分であるから、
その領域に対応する部分のみを蛍石で構成し、これを保
持部材で保持して構成することができる。

【０１０４】ところで、蛍石は脆弱で傷つき易いという
性質を有しているから、補強基板４２を含むレチクルＲ
の搬送中等において該補強基板４２に傷がつき、あるい
は損傷により発生した異物により露光処理に悪影響を及
ぼすことが懸念される。この対策としては、補強基板４
２に以下のような保護膜を形成するのがよい。

【０１０５】図７（ａ）及び図７（ｂ）はこの場合の補
強基板を示す図であり、図７（ａ）は底面図、図７
（ｂ）は側面図である。補強基板４２の底面（ガラス基
板が密着される面と反対側の面）の第１ホルダ４１に真
空吸着される部分には、それぞれ保護膜４７が形成され
ている。この保護膜４７としては、例えば、ＣＶＤ（Ｃ
ｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）
法で成長させたダイヤモンドを使用することができる。
また、酸化ケイ素（ＳｉＯ又はＳｉＯ_２ ）、クロム
（Ｃｒ）、酸化クロム（ＣｒＯ）、ケイ化モリブデン
（ＭｏＳｉ_２ ）等を使用することもでき、その形成方
法としては、フォトリソグラフィプロセスにより形成す
ることができる。

【０１０６】補強基板４２の第１ホルダ４４に真空吸着
される部分には保護膜４７が形成されているので、蛍石
のように柔らかい材質で構成した場合であっても、第１
ホルダ４４等との接触時に損傷等が生じることがなく、
補強基板４２自体に欠陥を生じることが少なくなるとと
もに、異物の発生が少なくなるから、該異物がガラス基
板４１のパターン面等に付着して露光精度を悪化させる
等の不具合を防止することができる。

【０１０７】なお、補強基板４２の保護膜４７の形成箇
所は、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示した位置に限定さ
れず、その側面部分や他の部材と接触する全ての部分に
形成することができる。また、補強基板４２とガラス基
板４１を一体化させる場合には、そのために使用する保
持部材に保持される部分に保護膜４７を形成するとよ
い。さらに、この保護膜４７は補強基板４２のみなら
ず、ガラス基板４１の第２ホルダ４５に対する真空吸着
部分やその他の部分に形成してもよい。

【０１０８】この場合には、ガラス基板４１のパターン
の成膜と同時に成膜するようにすれば、成膜工程が簡略
化され、製造コストを低減することができる。なお、補
強基板４２はレチクルホルダ（第１ホルダ４４）に常に
保持しておくようにし、ガラス基板４１のみを交換する
ようにしてもよい。また、第１ホルダ４４を用いなくて
もよく、このときは補強基板４２をレチクルステージ２
０Ａに直接固定してもよい。

【０１０９】なお、上述した実施形態及び他の実施形態
においては、レチクル基板５１上に形成するレチクルパ
ターン５２は、高反射率を有しており、これによりレチ
クルパターン５２における光吸収を抑制し、レチクル基
板５１の露光光照射に伴う温度上昇を抑制するものであ
るが、この反面、かかる反射光が照明光学系に逆入射す
る等して、露光精度に悪影響を与えることもあり得る。

【０１１０】この場合には、照明光学系（図１参照）の
光学素子（例えば、レチクルＲに最も近い側のレンズ１
９等）の表面形状を工夫したり、あるいは当該光学素子
に反射防止膜を施す等の対策を講じることにより、かか
る反射光による悪影響を低減することができる。

【０１１１】また、前述の各実施形態ではレチクル基板
の一例として、不純物（例えばフッ素、又は軽金属な
ど）をドープした合成石英を例示したが、不純物をドー
プした合成石英ではその面内で露光光ＩＬに対する透過
率分布が生じ得る。例えばフッ素をドープした合成石英
ではその透過率が±０．５％程度ばらつくので、例えば
レチクルパターン５２が形成される面と反対側の面にそ
の透過率分布を相殺する薄膜を形成し、ウエハＷ上での
照度分布をほぼ均一にすることが好ましい。また、レチ
クル基板に密着して、あるいは所定間隔だけ離して、前
述の透過率分布を相殺する透明基板（例えばフッ素ドー
プ石英など）を設けるようにしてもよい。この場合、レ
チクル基板に対してその透明基板をレチクルパターン側
に設け、その透明基板をペリクルの代わりに用いるよう
にしてもよい。さらに、前述の透過率分布に応じてレチ
クルパターン５２の線幅を部分的にその設計値と異なら
せるようにしてもよい。この場合、ウエハＷ上での照度
分布は均一化されないものの、ウエハＷ上に転写される
パターン像が前述の透過率分布に関係なくほぼ設計値通
りに形成されることになる。

【０１１２】上記の実施の形態では、ステップ・アンド
・スキャン方式の縮小投影型露光装置（スキャニング・
ステッパー）についての説明としたが、例えばレチクル
とウエハとを静止させた状態でレチクルパターンの全面
に露光用照明光を照射して、そのレチクルパターンが転
写されるべきウエハ上の１つの区画領域（ショット領
域）を一括露光するステップ・アップ・リピート方式の
縮小投影型露光装置（ステッパー）、さらにはミラープ
ロジェクション方式やプロキシミティ方式又はコンタク
ト方式等の露光装置、フォトリピータ、その他のあらゆ
る形式の露光装置にも同様に本発明を適用することが可
能である。

【０１１３】また、半導体素子、液晶ディスプレイ、薄
膜磁気ヘッド、及び撮像素子（ＣＣＤなど）の製造に用
いられる露光装置だけでなく、レチクル、又はマスクを
製造するために、ガラス基板、又はシリコンウエハなど
に回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用で
きる。即ち本発明は、露光装置の露光方式や用途などに
関係なく、露光光ＩＬが透過するレチクル基板５１上
に、遮光性又は半透過性のレチクルパターン５２が形成
される透過型のレチクル又はマスクに対して有効なもの
である。

【０１１４】また、本発明のレチクル又はマスクをフォ
トリソグラフィ工程で製造するために、従来通りの電子
線露光装置を用いてもよいし、あるいは遠紫外光又は真
空紫外光などを露光光として用いる、ステップ・アンド
・スティッチ方式の縮小投影型露光装置を用いてもよ
い。後者の露光装置では、レチクル又はマスクに形成す
べき回路パターンをその縮小倍率の逆数倍だけ拡大し、
その拡大パターンを複数に分割してそれぞれ複数の親レ
チクルに形成し、この複数の親レチクルの各パターンを
縮小投影して、レチクル基板上でつなぎ合わせて転写す
るものである。なお、各親レチクルのパターンをレチク
ル基板上に転写するときには走査露光方式及び静止露光
方式のいずれを採用してもよい。また、レチクル基板上
で隣接して転写される複数のパターン間でその接続部が
なくてもよい。即ち、ステップ・アンド・スティッチ方
式とは、パターンの接続部の有無に関係なく、レチクル
基板上で部分的に重畳する複数の被露光領域にそれぞれ
親レチクルのパターンを転写するものである。さらに、
前述した通り本発明をその親レチクルに適用することも
可能である。

【０１１５】光源として、Ｆ_２ レーザ光源を用いる露
光装置に限らず、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）
光源を用いる露光装置にも勿論適用することができ、波
長が１９０ｎｍ程度以下、具体的には１２０〜１９０ｎ
ｍに発振スペクトルを有する露光光を用いる露光装置に
おいて、上述したようなレチクルＲの使用は特に効果的
である。例えば、Ｋｒ_２ レーザ（波長１４６ｎｍ）、
ＫｒＡｒレーザ（波長１３４ｎｍ）、又はＡｒ_２ レー
ザ（波長１２６ｎｍ）などを用いる露光装置が考えられ
る。

【０１１６】また、Ｆ_２ レーザやＡｒＦエキシマレー
ザなどを用いる代わりに、例えばＤＦＢ半導体レーザ又
はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域
の単一波長レーザを、エルビウム（又はエルビウムとイ
ットリビウムの両方）がドープされたファイバーアンプ
で増幅し、さらに非線形光学結晶を用いて紫外光に波長
変換した高調波を用いてもよい。

【０１１７】例えば、単一波長レーザの発振波長を１．
５１〜１．５９μｍの範囲内とすると、発生波長が１８
９〜１９９ｎｍの範囲内である８倍高調波、又は発生波
長が１５１〜１５９ｎｍの範囲内である１０倍高調波が
出力される。特に発振波長を１．５４４〜１．５５３μ
ｍの範囲内とすると、１９３〜１９４ｎｍの範囲内の８
倍高調波、即ちＡｒＦエキシマレーザとほぼ同一波長と
なる紫外光が得られ、発振波長を１．５７〜１．５８μ
ｍの範囲内とすると、１５７〜１５８ｎｍの範囲内の１
０倍高調波、即ちＦ_２ レーザとほぼ同一波長となる紫
外光が得られる。

【０１１８】また、発振波長を１．０３〜１．１２μｍ
の範囲内とすると、発生波長が１４７〜１６０ｎｍの範
囲内である７倍高調波が出力され、特に発振波長を１．
０９９〜１．１０６μｍの範囲内とすると、発生波長が
１５７〜１５８μｍの範囲内の７倍高調波、即ちＦ_２
レーザとほぼ同一波長となる紫外光が得られる。なお、
単一波長発振レーザとしてはイットリビウム・ドープ・
ファイバーレーザを用いる。

【０１１９】ところで、半導体素子は回路の機能・性能
設計を行うステップ、この設計ステップに基づいて、前
述した実施形態で説明したレチクルを製作するステッ
プ、シリコンウエハを製作するステップ、前述の実施形
態で説明した露光装置を用いてレチクルのパターンをウ
エハ上に転写するステップ、組立ステップ（ダイシング
工程、パッケージ工程などを含む）、及び検査ステップ
等を経て製造される。

【０１２０】なお、本発明は、上述した各実施形態に限
定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変す
ることができることは言うまでもない。

【０１２１】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、露光光の照射に伴うフォトマスクの全体的あるいは
局所的な熱膨張を抑制することができ、パターン形状の
歪みやマスク基板の経時的な劣化を少なくすることがで
きる。これにより、露光光の短波長化や高スループット
化に十分に対応しつつ、高精度なパターンの転写、形成
が可能になり、高性能、高品質、かつ高信頼なマイクロ
デバイスを製造することができるようになるという効果
がある。また、フォトマスクの長寿命化を図ることがで
き、マイクロデバイスの製造コストを低減することがで
きるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態に係る露光装置の概略構成
図である。

【図２】 本発明の実施形態のレチクルの構成を示す図
であり、（ａ）は底面図、（ｂ）は側面図である。

【図３】 本発明の実施形態の一例としてのレチクルの
要部を示す断面図である。

【図４】 本発明の実施形態の他の例としてのレチクル
の要部を示す断面図である。

【図５】 本発明の実施形態のフッ素ドープ石英の製造
工程を示すフローチャートである。

【図６】 本発明の他の実施形態のレチクル及びレチク
ルホルダの構成を示す図であり、（ａ）は正面図、
（ｂ）は平面図である。

【図７】 本発明の他の実施形態のレチクルの補強基板
の構成図であり、（ａ）は底面図、（ｂ）は側面図であ
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 レーザ光源 ２０Ａ… レチクルステージ ４１… ガラス基板 ４２… 補強基板 ４２Ａ〜４２Ｄ… レチクル保護膜 ４４… 第１ホルダ ４５… 第２ホルダ ４７… 補強基板保護膜 ５１… レチクル基板（マスク基板） ５２… レチクルパターン（マスクパターン） ５２ａ，５２ｂ… 誘電体層 ５３… パターン保護膜

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マスク基板の表面に高反射率を有する遮
   光性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。
2. 【請求項２】 前記遮光性パターンは金属材料からなる
   ことを特徴とする請求項１に記載のフォトマスク。
3. 【請求項３】 前記金属材料は、アルミニウム、モリブ
   デン、シリコン、及びタングステンのうちのいずれかで
   あることを特徴とする請求項２に記載のフォトマスク。
4. 【請求項４】 前記遮光性パターンは誘電体多層膜から
   なることを特徴とする請求項１に記載のフォトマスク。
5. 【請求項５】 前記誘電体多層膜は、フッ化カルシウム
   膜、フッ化マグネシウム膜、フッ化アルミニウム膜、及
   び酸化チタン膜のうちのいずれかと、フッ化ランタン膜
   とを交互に積層してなることを特徴とする請求項４に記
   載のフォトマスク。
6. 【請求項６】 前記遮光性パターンの反射率は、該遮光
   性パターンの遮光率の６０％以上であることを特徴とす
   る請求項１に記載のフォトマスク。
7. 【請求項７】 波長が２００ｎｍ程度以下の露光光を射
   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１〜６のいずれか一項に記載のフォトマス
   ク。
8. 【請求項８】 前記マスク基板は、フッ化カルシウム、
   フッ化マグネシウム、フッ素ドープ石英、及び水晶のう
   ちのいずれかからなることを特徴とする請求項１〜７の
   いずれか一項に記載のフォトマスク。
9. 【請求項９】 前記マスク基板は露光光が透過する透過
   型であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項
   に記載のフォトマスク。
10. 【請求項１０】 露光光を射出する光源と、該露光光を
    フォトマスクに照射する照明光学系と、前記フォトマス
    クから出射する露光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、
    請求項１〜９のいずれか一項に記載のフォトマスクであ
    ることを特徴とする露光装置。
11. 【請求項１１】 前記光源は波長が２００ｎｍ程度以下
    の露光光を射出することを特徴とする請求項１０に記載
    の露光装置。
12. 【請求項１２】 請求項１０又は１１に記載の露光装置
    を用いて製造されたマイクロデバイス。
13. 【請求項１３】 請求項１〜９のいずれか一項に記載の
    フォトマスクに形成されるデバイスパターンを基板上に
    転写するリソグラフィ工程によって製造されたマイクロ
    デバイス。