JP2001110709A - 多層膜反射鏡及び露光装置ならびに集積回路の製造方法。 - Google Patents

多層膜反射鏡及び露光装置ならびに集積回路の製造方法。

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勝彦 村上
Yutaka Ichihara
裕 市原
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、現在の非球面の加工計測技術レベ
ルで高い解像力を有し、更に微細なパターンを基板上に
形成すること露光装置及び集積回路の製造方法を得るこ
とを目的とする。 【解決手段】 本発明では、マスク１に形成されたパタ
ーンを露光光で照明し、感光層が塗布された基板上２に
投影光学系３によりパターンの像を形成する露光装置で
あって、露光光の波長が２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であ
り、かつ投影光学系は複数の非球面形状を有する反射鏡
からなり、解像度７１ｎｍ以下であることとした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイスな
どの製造に用いられる、軟Ｘ線領域の投影露光装置およ
び軟Ｘ線領域における多層膜反射鏡、並びに軟Ｘ線領域
で形成されるに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体集積回路素子の微細化の進
展に伴い、光の回折限界によって制限される光学系の解
像力を向上させるために、従来の紫外線に代わって、こ
れより波長の短い波長１１ｎｍ〜１４ｎｍ程度の軟Ｘ線
を使用した投影リソグラフィ技術が開発されている（例
えば、D. Tichenor, et al., SPIE 2437 (1995) 292参
照）。この技術は、最近ではＥＵＶ（Extreme UltraVio
let:極紫外線）リソグラフィとも呼ばれているが、その
内容は同一である（以下、ＥＵＶリソグラフィと呼
ぶ）。
【０００３】ＥＵＶリソグラフィは、従来の光リソグラ
フィ（波長１９０ｎｍ程度以上）では実現不可能な、７
０ｎｍ近傍以下の解像力を有する将来のリソグラフィ技
術として期待されている。この波長域では物質の屈折率
が１に非常に近いので、屈折や反射を利用した従来の光
学素子は使用できない。屈折率が１よりも僅かに小さい
ことによる全反射を利用した斜入射ミラーや、界面での
微弱な反射光を位相を合わせて多数重畳させて、全体と
して高い反射率を得る多層膜ミラーなどが使用される。
１３．４ｎｍ付近の波長域では、モリブデン（Ｍｏ）層
とシリコン（Ｓｉ）層を交互に積層したＭｏ／Ｓｉ多層
膜からなる反射鏡を用いると、直入射で６７．５％の反
射率を得ることが出来、波長１１．３ｎｍ付近の波長域
では、Ｍｏ層とベリリウム（Ｂｅ）層を交互に積層した
Ｍｏ／Ｂｅ多層膜を用いると直入射で７０．２％の反射
率を得ることが出来る（例えば、C. Montcalm, Proc. S
PIE, Vol. 3331 (1998) P. 42参照。）。
【０００４】軟Ｘ線露光装置は、主として軟Ｘ線光源、
照明光学系、マスクステージ、結像光学系、ウェハステ
ージ等により構成される。軟Ｘ線光源には、レーザープ
ラズマ光源、放電プラズマ光源や放射光などが使用され
る。照明光学系は、反射面に斜め方向から入射した軟Ｘ
線を反射させる斜入射ミラー、反射面が多層膜により形
成される多層膜ミラー、および所定の波長の軟Ｘ線のみ
を透過させるフィルター等により構成され、フォトマス
ク上を所望の波長の軟Ｘ線で照明する。
【０００５】なお、軟Ｘ線の波長域では透明な物質は存
在しないので、フォトマスクには従来の透過型のマスク
ではなく反射型のマスクが使用される。フォトマスク上
に形成された回路パターンは、複数の多層膜ミラー等で
構成された投影光学系により、フォトレジストが塗布さ
れたウェハ上に結像して該フォトレジストに転写され
る。なお、軟Ｘ線は大気に吸収されて減衰するため、そ
の光路は全て所定の真空度（例えば、１×１０-5Ｔｏｒ
ｒ以下）に維持されている。
【０００６】投影光学系は複数の多層膜ミラーにより構
成される。多層膜ミラーの反射率は１００％ではないの
で、光量の損失を抑えるためにミラーの枚数は出来るだ
け少なくすることが好ましい。これまでに、４枚の多層
膜ミラーからなる光学系（例えば、T. Jewell and K. T
hompson, USP 5,315,629、T. Jewell, USP 5,063,586参
照）や、6枚の多層膜ミラーからなる光学系（例えば、
D. Williamson,特開平9-211332、USP 5,815,310参照）
などが報告されている。光束が一方向に進行する屈折光
学系と異なり、反射光学系では光学系の中で光束が往復
することになるので、ミラーによる光束のけられを避け
るという制限ために、開口数（ＮＡ）を大きくすること
が難しい。
【０００７】なお、反射鏡を４枚使用した４枚光学系で
は開口数を０．１５程度までにしか出来ないが、反射鏡
を６枚使用した６枚光学系では更に開口数の大きい光学
系の設計が可能になる。マスクステージとウェハステー
ジが投影光学系の両側に配置できるように、ミラーの枚
数は通常は偶数になっている。このような投影光学系
は、限られた面数で光学系の収差を補正しなければなら
ないので、各ミラーには非球面形状が適用され、また、
所定の像高の近傍でのみ収差の補正されたリングフィー
ルド光学系になっている。フォトマスク上のパターン全
体をウェハ上に転写するためには、マスクステージとウ
ェハステージとを、光学系の倍率分だけ異なる速度でス
キャンさせながら露光を行う。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記のような露光装置
の投影結像光学系は、いわゆる回折限界の光学系であ
り、波面収差を充分に小さくしておかないと設計通りの
性能を得ることは出来ない。回折限界の光学系における
波面収差の許容値の目安としては、Marechalによる、二
乗平均値（ＲＭＳ値）で使用波長の１／１４以内という
基準がある（M. Born and E. Wolf, Principles of Opt
ics, 4th edition, Pergamon Press 1970, p. 469参
照）。これはStrehl強度（収差のある光学系と無収差光
学系との間の点像強度の最大値の比）が８０％以上にな
るための条件である。
【０００９】現在盛んに研究開発が行われているＥＵＶ
リソグラフィ技術においては、露光波長は主として１３
ｎｍあるいは１１ｎｍ付近の波長が使われている。光学
系の波面収差（ＷＦＥ）に対して、個々のミラーに許容
される形状誤差（ＦＥ）は式１で与えられる。 ＦＥ＝ＷＦＥ／２／√ｎ（ＲＭＳ値） ・・・式１ なお、式１で用いられるｎは光学系を構成するミラーの
数であり、更に２で割るのは、反射光学系では入射光と
反射光の両方がそれぞれ形状誤差の影響を受けるので、
波面収差には形状誤差の２倍の誤差が乗るからである。
【００１０】結局、回折限界の光学系において、個々の
ミラーに許容される形状誤差（ＦＥ）は波長λとミラー
の枚数ｎに対して式２で与えられる。 ＦＥ＝λ／２８／√ｎ（ＲＭＳ値） ・・・式２ この値は、４枚投影光学系の場合、波長１３ｎｍでは
０．２３ｎｍＲＭＳ、波長１１ｎｍでは０．２０ｎｍＲ
ＭＳとなり、６枚のミラーで構成された光学系の場合、
波長１３ｎｍでは０．１９ｎｍＲＭＳ、波長１１ｎｍで
は０．１６ｎｍＲＭＳとなる。
【００１１】しかしながら、このような高精度の非球面
形状のミラーを製造することは非常に困難であり、軟Ｘ
線露光装置がなかなか実用化できない第一の原因となっ
ている。なお、現在までに達成されている非球面形状の
ミラーの加工精度は０．４〜０．５ｎｍＲＭＳの程度で
ある（C. Gwyn, Extreme Ultraviolet Lithography Whi
te Paper, EUV LLC, 1998, p17参照）。したがって、光
リソグラフィーよりも高い解像度を示す軟Ｘ線露光装置
を実現するためには、投影光学系を構成するミラーに対
する非球面の加工技術および計測技術の大幅な向上が必
要とされている。
【００１２】そこで、本発明は、このような問題点に鑑
みてなされたもので、現在の非球面の加工計測技術レベ
ルで高い解像力を有し、更に微細なパターンを基板上に
形成することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の第１の態様では、マスクに形成されたパタ
ーンを露光光で照明し、感光層が塗布された基板上に投
影光学系によりパターンの像を形成する露光装置であっ
て、露光光の波長が２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であり、
かつ投影光学系は複数の非球面形状を有する反射鏡から
なり、解像度７１ｎｍ以下であることとした。
【００１４】この様に、露光光の波長を２０ｎｍ以上５
０ｎｍ以下に選択し、解像度が７１ｎｍ以下になるよう
な投影光学系を採用することで、投影光学系を形成する
個々の反射鏡の加工精度の許容値を大きくすることがで
き、実現可能な露光装置を得ることが可能となる。更
に、本発明の第１の態様では、露光光の波長が２０ｎｍ
以上２２ｎｍ未満であり、かつ前記投影光学系の開口数
が０．１５以上であることとした。そして、露光光の波
長が２０ｎｍ以上３６ｎｍ未満では、投影光学系の開口
数が０．２５以上であることとした。同様に、露光光の
波長が２０ｎｍ以上４３ｎｍ未満では、投影光学系の開
口数が０．３以上であることとした。また、露光光の波
長が２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下では、かつ投影光学系の
開口数が０．３５以上であることとした。
【００１５】この様に、それぞれの波長域毎に上述の開
口数を有する投影光学系を採用したことで、加工精度の
低い反射鏡を用いることができる。本発明の第２の形態
では、マスクに形成されたパターンを露光光で照明し、
感光層が塗布された基板上に投影光学系により前記パタ
ーンの像を形成する露光装置であって、露光光の波長が
２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であり、かつ投影光学系の開
口数を０．１５以上を有したこととした。
【００１６】この様に、露光光の波長が２０ｎｍ以上５
０ｎｍ以下の範囲内で、かつ投影光学系の開口数を０．
１５以上とすることで、光リソグラフィー装置よりも高
い解像度を有した露光装置を得ることができる。なお、
本発明の第１又は第２の形態において、投影光学系は、
支持基板上に真空の屈折率との差が大きい層と、真空の
屈折率との差が小さい層とを交互に積層してなる多層膜
反射鏡からなり、差が大きい層を構成する物質は、ホウ
素、ルテニウム、マンガン、イットリウム、ジルコニウ
ム、ニオブのうち、少なくとも一種類以上の材料を含
み、差が小さい層を構成する物質は、リチウム、マグネ
シウム、アルミニウムのうち、少なくとも一種類以上の
物質を含むこととした。
【００１７】上記の物質を適宜選択することで、波長２
０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の露光光を高い反射率で反射す
る多層膜ミラーを形成することができ、この様な多層膜
反射鏡を投影光学系に用いることで、２０ｎｍ以上５０
ｎｍの軟Ｘ線を用いた露光装置に必要な露光時間を短縮
することができる。なお、上述の本発明の第１及び第２
の形態における露光光を放射する光源は、レーザプラズ
マＸ線源、放電プラズマ光源、放射光光源あるいはＸ線
レーザであることが好ましい。
【００１８】また、本発明の第３の形態では、支持基板
上に真空の屈折率との差が大きい層と、真空の屈折率と
の差が小さい層とを交互に積層してなる多層膜反射鏡か
らなり、差が大きい層を構成する物質は、ホウ素、ルテ
ニウム、マンガン、イットリウム、ジルコニウム、ニオ
ブのうち、少なくとも一種類以上の物質を含み、差が小
さい層を構成する物質は、リチウム、マグネシウム、ア
ルミニウムのうち、少なくとも一種類以上の物質を含む
こととした。
【００１９】この様に上述の真空との屈折率の差が大き
い層と真空との屈折率の差の小さい層を上述の材料から
それぞれ選択して、多層膜反射鏡を形成することで、高
い反射率が得られる反射鏡が得られる。特に、垂直入射
における反射率が向上される。なお、本発明の第４の形
態では、フォトマスク上に形成された回路パターンの像
を軟Ｘ線によりウェハ上に投影結像し、ウェハ上に塗布
された感光材料に回路パターンを転写して集積回路を形
成する集積回路の製造方法において、軟Ｘ線のうち使用
する波長域は、２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の範囲であ
り、かつウェハ上に結像する像の解像度が７１ｎｍ以下
であることとした。この様に、集積回路の製造方法にお
いて、波長２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の軟Ｘ線を用い、
ウェハー上に結像する像の解像度が７１ｎｍ以下となる
ようにすることで、光リソグラフィー法を用いては製造
出来なかった、より微細な構造を有する集積回路を得る
ことができた。
【００２０】また、本発明の第５の形態では、フォトマ
スク上に形成された回路パターンの像を軟Ｘ線によりウ
ェハ上に投影光学系により結像し、ウェハ上に塗布され
た感光材料に回路パターンを転写して集積回路を形成す
る集積回路の製造方法において、軟Ｘ線のうち使用する
波長域は、２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の範囲であり、か
つ投影光学系の開口数は０．１５以上であることを特徴
とすることとした。
【００２１】この様に、集積回路の製造方法において、
波長２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の軟Ｘ線を用い、開口数
が０．１５以上である投影光学系を用いてマスクに形成
されたパターンをウェハ上に転写することで、光リソグ
ラフィー法を用いては製造出来なかった、より微細な構
造を有する集積回路を得ることができた。また、本発明
の第６の形態では、フォトマスクに形成されたパターン
を、ウェハに形成された回路パターンに重ね合わさるよ
うに投影光学系により結像させ、ウェハにフォトマスク
に形成されたパターンを転写して集積回路を形成する集
積回路の製造方法において、ウェハに形成された回路パ
ターンに前記フォトマスクに形成されたパターンを露光
する前にウェハを研磨する工程と、ウェハを研磨した後
に、露光光として２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の波長の軟
Ｘ線でかつ０．１５以上の開口数を有する投影光学系を
用いてウェハにフォトマスクに形成されたパターンを転
写する露光工程とを少なくとも有することとした。
【００２２】この様に、既に回路パターンが形成された
ウェハに対して、重ね合わせ露光を行う場合には、一旦
露光するウェハを研磨して、露光する事で例え投影光学
系の焦点深度が小さくとも良好にフォトマスクに形成さ
れたパターンをウェハに転写することができる。次に、
本発明を発明の実施の形態により更に詳しく説明するも
のとする。なお、本発明は発明の実施の形態に開示され
たもの限られるものではない。
【００２３】
【発明の実施の形態】図１に本発明の第１の実施の形態
である露光装置の概略構成図を示す。この露光装置は、
マスク１に軟Ｘ線を照明し、マスク１に形成されたパタ
ーンを投影光学系３によりウェハ２に縮小投影する露光
装置である。この投影光学系３は、非球面形状のミラー
からなり、光リソグラフィー法では現有の技術を用いて
出来ない解像度７１ｎｍ近傍以下を有するために、次の
性能を有する投影光学系を有している。
【００２４】投影光学系３の解像力（Res）は、露光に
使用する波長（λ）と投影光学系３の開口数（NA）から
式３で与えられる。 Res＝k1×λ／NA ・・・式３ 式３におけるｋ1は光学系の特性だけでなく、レジスト
の特性にも依存する経験的な係数である。ｋ1＝０．５
としたときの、波長と開口数に対する解像力を表１に示
す。
【００２５】
【表１】
【００２６】表１から波長１１ｎｍでは、開口数０．０
８の投影光学系を用いると、解像力が６９ｎｍとなり、
波長１３ｎｍでは、開口数０．１０の投影光学系を用い
ると、解像力６５ｎｍとなる。しかしながら、これを実
現するためには、図１に示すような６枚の非球面形状の
ミラーから構成される投影光学系３でも、０．２ｎｍＲ
ＭＳ程度以下の形状精度で、投影光学系３の個々のミラ
ーを製造する技術が必要である。
【００２７】そこで、本発明では、２０ｎｍ以上５０ｎ
ｍ以下の波長範囲内の軟Ｘ線を用いることとした。例え
ば、表１を参照するとわかるように、波長２０ｎｍの軟
Ｘ線を用いれば、開口数が０．１５の投影光学系３で解
像力が６７ｎｍとなる。また、波長３０ｎｍでは開口数
が０．２５の投影光学系３を用いることで解像力が６０
ｎｍ、波長４０ｎｍでは開口数が０．３の投影光学系を
用いることで、解像力６７ｎｍ、波長５０ｎｍ開口数が
０．３５の投影光学系を用いることで、解像力が７１ｎ
ｍとなる。
【００２８】また、投影光学系３を構成するそれぞれの
ミラーの形状精度についても、表２に示す通りになる。
この表２は、上述の式２によって算出された反射鏡の形
状誤差の許容値（ＲＭＳ）を示す。
【００２９】
【表２】
【００３０】表２から明らかなように、従来、軟Ｘ線領
域で投影露光が提案されていた１１〜１４ｎｍの波長域
を軟Ｘ線を利用するよりも、より長波長の波長２０ｎｍ
以上５０ｎｍ以下の軟Ｘ線を用いることにより、投影光
学系を構成する反射鏡に要求される形状誤差が大幅に緩
和される。例えば、６枚系で波長５０ｎｍから３０ｎｍ
までは、現在の非球面の加工・計測技術の水準である
０．４〜０．５ｎｍＲＭＳでも実現可能である。更に、
波長２０ｎｍで、６枚のミラーからなる投影光学系に用
いるミラーの形状精度は、波長１３ｎｍで４枚の投影光
学系に用いるミラーの形状精度よりも２５％程度も必要
な形状精度が緩和される。また、４枚のミラーからなる
投影光学系に用いるミラーの形状精度は、更に５０％程
度も緩和され、１１〜１４ｎｍの波長域における投影光
学系に用いるミラーを製造するより、遙かに作りやす
い。
【００３１】このように、確実に実現できる範囲の形状
精度まで加工を行えばよいので、投影光学系の非球面形
状を有する反射鏡の製造の歩留まりを大幅に向上するこ
とが出来る。図５に、開口数は０．２５で、６枚の反射
鏡からなる投影光学系を用いて、３３ｎｍと１３ｎｍの
異なる波長で結像したときの像の比較を示す。図５
（ａ）は、波面収差１ｎｍＲＭＳ（各反射鏡の形状精度
は０．２ｎｍＲＭＳ）のとき、波長３３ｎｍで線幅７０
ｎｍの像のstrehl強度を示す。この様に、strehl強度９
５％で解像することが出来ていることがわかる。ところ
で、図５（ｂ）は、波長１３ｎｍで線幅３０ｎｍの像の
strehl強度を示す。この様な条件でもstrehl強度８０％
で解像することが出来る。
【００３２】この様に、波面収差が十分小さくなるよう
に、それぞれの反射鏡の形状精度を向上できれば、線幅
７１ｎｍ以下のパターンを結像することができる。しか
し、０．２ｎｍＲＭＳ程度の形状精度では加工出来な
い。実際には、各ミラーの形状精度が０．５ｎｍＲＭＳ
のミラーが作りやすく、開口数や使用する反射鏡の枚数
が同じ場合を想定すると、波面収差が２．５ｎｍＲＭＳ
になる。この様な投影光学系を用いて、波長１３ｎｍの
軟Ｘ線を用いて線幅７０ｎｍ近傍の大きさの像を形成し
ようとしても、全く解像しなくなってしまう。その像の
strehl強度を図５（ｄ）に示した。そこで、本発明で
は、反射鏡の形状精度を向上させなくとも、２０ｎｍか
ら５０ｎｍ以下の軟Ｘ線を用いることで、線幅７１ｎｍ
の像を解像できるようにした。その一例として波長３３
ｎｍとした場合、線幅７０ｎｍの像のstrehl強度を図５
（ｃ）に示した。図５（ｃ）に示すようにstrehl強度８
０％で解像することが出来る。
【００３３】以上のように、２０〜５０ｎｍの波長の軟
Ｘ線を使用することにより、現在でも実現可能な非球面
の加工精度（０．４〜０．５ｎｍＲＭＳ）で、線幅７１
ｎｍ近傍又はそれよりも小さい像を形成することができ
る高い解像力を有する露光装置を実現することが出来
る。そして、本発明の第１の実施の形態における露光装
置では、上述の考えのもとに設計されている。
【００３４】次に、この本発明の第１の実施の形態おけ
る露光装置を更に詳しく説明するものとする。この露光
装置は、露光用の照明光として波長３０ｎｍ付近の軟Ｘ
線を用い、ステップ・アンド・スキャン方式により露光
動作を行う投影露光装置である。なお、図１において
は、マスク１の縮小像をウェハ２に形成する投影光学系
３の光軸方向をＺ方向とし、このＺ方向と直交する紙面
内方向をＸ方向とし、これらＸＺ方向と直交する紙面垂
直方向をＹ方向とする。
【００３５】この露光装置は、投影原版として反射型マ
スク１を用い、反射型マスク１に形成された回路パター
ンの一部を投影光学系３を介して基板としてのウェハ２
に投影しつつ、マスク１を載置したマスクステージ１７
とウェハ２を載置したウェハステージ１８とを投影光学
系３に対して１次元方向（ここではＸ軸方向）に相対走
査することによって、反射型マスク１の回路パターンの
全体をウェハ２上の複数のショット領域の各々にステッ
プ・アンド・スキャン方式で転写するものである。
【００３６】ここで、露光用の照明光である軟Ｘ線は大
気に対する透過率が低いため、軟Ｘ線が通過する光路は
真空チャンバー４により覆われて外気より遮断されてい
る。この真空チャンバー４を排気するために、排気手段
５が備えられている。また、使用する光源としては、ガ
スジェットターゲットによるレーザープラズマ光源を用
いている。ガス供給手段９からガスがノズル１１に供給
され、ノズル１１からガスがジェット状に噴出するよう
になっている。レーザー光源８は、赤外域〜紫外域の波
長のパルスレーザー光を発生する機能を有する。具体的
には、半導体レーザー励起によるＹＡＧレーザーや、エ
キシマレーザーなどのパルスレーザーが用いられる。こ
のレーザー光源８からのレーザー光はレーザ導入窓１２
から真空チャンバー４内に導入され、レンズ１３で集光
されながら、ノズル１１から噴出されるガスジェットタ
ーゲットに照射される。このとき、噴出されたガスはレ
ーザー光のエネルギーを吸収して加熱され、プラズマ１
４を形成する。プラズマ状態に励起されたイオンが、低
ポテンシャルの基底状態へ遷移する際に、余剰のエネル
ギーを軟Ｘ線として放出する。この様にレーザ光源８か
らの光によりプラズマ状態を形成して、軟Ｘ線を放射さ
せる光源であれば、何でも良く、そのターゲット材料の
形態もガス状に限定されることはない。他には液体や微
粒子などでも構わない。なお、ターゲット材料として
は、３０ｎｍの波長の光を発生させるものであれば、何
でも良い。
【００３７】ところで、レーザープラズマ光源は、光源
用真空チャンバー６と窓７とからなる真空容器内に設置
されている。ターゲットガスを放出するノズル１１の先
端がプラズマにより削り取られて、デブリ（飛散粒子）
が発生するため、真空チャンバー４とは別の真空容器に
配置する必要があり、別の光源用排気手段１０を備えて
いる。
【００３８】プラズマ１４の位置の周囲には、照明光学
系の一部を構成する放物面鏡１５が配置されており、こ
の放物面鏡１５は、その焦点がプラズマの位置とほぼ一
致するように位置決めされている。放物面鏡１５の内表
面には、軟Ｘ線を反射するための多層膜が設けられてお
り、ここで反射された軟Ｘ線は、真空容器の窓７を通過
して、照明光学系の一部を構成する多層膜ミラー１６へ
向かう。窓７はアルミニウム製の薄い膜で出来ており、
真空分離の役割だけでなく、余分な波長の光を除去する
フィルターとしての役割も果たす。そして、軟Ｘ線は多
層膜ミラー１６で反射集光された後に、反射型マスク１
上に達する。こうして反射型マスク１上の所定の照明領
域が照明される。なお、照明光学系の一部を構成する多
層膜ミラー１６は一枚しか図示していないが、複数枚で
構成される場合もある。また、本実施の形態では、クリ
ティカル照明によって反射型マスク１を照明している
が、本発明はこれだけに限られず、ケーラ照明でも、ケ
ーラ・クリティカル照明のどちらでも良い。
【００３９】反射型マスク１で反射されて、反射型マス
ク１のパターン情報を含む光束は、投影光学系３へ入射
する。投影光学系３は、凹面形状の第１ミラー３ａ、凸
面形状の第２ミラー３ｂ、凹面形状の第３ミラー３ｃ、
凹面形状の第４ミラー３ｄ、凸面形状の第５ミラー３
ｅ、凹面形状の第６ミラー３ｆの計６枚のミラーから構
成されている。これらのミラーの全て、または一部は、
非球面の面形状を有する。各ミラー３ａ〜３ｆは、非球
面の面形状を有した基板上に軟Ｘ線を反射する多層膜を
設けてあり、それぞれの中心軸が共軸となるよう配置さ
れている。この投影光学系３の開口数は０．２５のもの
を用いた。なお、この投影光学系３としては、例えば特
開平９−２１１３３２号（高開口数リングフィールド光
学縮小系：デイヴィッド エム ウイリアムソン １９
９７年８月１５日）に記載されているような反射光学系
を用いればよい。
【００４０】ところで、各ミラー３ａ〜３ｆにより形成
される往復光路を遮断しないために、第１ミラー３ａ、
第３ミラー３ｃ、第４ミラー３ｄ、第５ミラー３ｅ、第
６ミラー３ｆには切りかきが設けられている。なお、図
１に示した波線部分が切りかきを示している。また、第
２ミラー３ｂの位置には、図示なき開口絞りが設けられ
ている。
【００４１】反射型マスク１で反射された軟Ｘ線は、第
１ミラー３ａ〜第６ミラー３ｆにより順次反射されて、
ウェハ２の露光領域内に所定の縮小倍率β（例えば｜β
｜＝１／４、１／５、１／６）のもとで反射型マスク１
のパターンの縮小像を形成する。この投影光学系３は、
像側（ウェハ２側）がテレセントリックな配置となるよ
うに構成されている。
【００４２】反射型マスク１は、少なくともＸ方向に沿
って移動可能なマスクステージ１７により支持されてお
り、ウェハ１はＸＹＺ方向に沿って移動可能なウェハス
テージ１８により支持されている。露光の際には、照明
系により反射型マスク１の照明領域に対して軟Ｘ線を照
射しつつ、投影光学系３に対して反射型マスク１および
ウェハ２を、投影光学系３の縮小倍率によって定まる所
定の速度比で移動させる。これにより、ウェハ２上の所
定のショット領域には、反射型マスク１のパターンが露
光転写される。
【００４３】この様に、本発明の第１の実施の形態であ
る露光装置では、使用する軟Ｘ線の波長を３０ｎｍ近傍
に設定し、投影光学系３の開口数を０．２５にしたもの
を用いることで、投影光学系３を構成するミラー３ａ〜
３ｆの形状誤差を０．４５ｎｍＲＭＳ以内で製造するこ
とができ、そして、７１ｎｍ近傍以下の解像度を有する
露光装置が得られる。なお、投影光学系３の波面収差は
２．２ｎｍＲＭＳ以内になる。また、開口数が０．２５
の場合は、３６ｎｍよりも短い波長域で７１ｎｍの解像
度が得られる。なお、開口数が０．２５より大きい値を
有する投影光学系３を用いれば、更に細かい解像度が得
られる。
【００４４】ところで、本露光装置では、露光時にウェ
ハ２に塗布されたフォトレジストから発生するガスが反
射鏡に影響を及ぼさないようにするために、ウェハ２が
配置されている空間を光学系が配置されている空間とは
別になるように、開口を有した隔壁１９を設けている。
そして、この隔壁１９内部に別に隔壁排気手段２０を設
けて、光学系が配置された空間とは別に排気している。
このようにすることにより、フォトレジストから発生す
るガスが反射鏡や反射マスクの表面に吸着して、光学特
性が劣化してしまうことを防いでいる。
【００４５】ところで、放物面鏡１５、多層膜ミラー１
６、反射型マスク１、および投影光学系３を構成する各
ミラーは、熱に対して膨張率の小さく各ミラーの反射面
形状を有した石英やインバー材などからなる支持基板
と、屈折率の異なる少なくとも２種類の交互層からなる
多層膜とで構成されている。特に、波長３０ｎｍ付近の
軟Ｘ線を高い反射率で反射するために、真空との屈折率
の差が大きい高屈折率層材料として硼素を用い、真空と
の屈折率の差が小さい低屈折率層材料としてマグネシウ
ムを用いた交互多層膜が支持基板上にコーティングされ
ている。この交互多層膜は、厚さ４．５ｎｍのホウ素層
と、厚さ１０．５ｎｍのマグネシウム層を、３０組積層
した多層膜である。この多層膜の反射特性の理論計算値
を図６に示す。ピーク反射率は約６２％で、半値幅は約
２．０ｎｍである。
【００４６】高屈折率層を構成する材料としては、ホウ
素の他にルテニウム（Ru）、マンガン（Mn）、イットリ
ウム（Y）、ジルコニウム（Zr）、ニオブ（Nb）およ
び、これらの元素を含む合金、化合物などを使用するこ
とが出来る。低屈折率層を構成する材料としては、マグ
ネシウムの他にリチウム（Li）、アルミニウム（Al）お
よび、これらの元素を含む合金、化合物などを使用する
ことが出来る。
【００４７】例えば、高屈折率層材料にホウ素を用い、
低屈折率層材料にMg-Li合金を用いた交互多層膜からな
るミラーでも良い。このミラーの反射特性の理論計算値
を図７に示す。この交互多層膜は、厚さ５ｎｍのホウ素
層と、厚さ１０ｎｍのMg-Li合金層を、３０組積層した
多層膜である。ピーク反射率は約６３％で半値幅は約
２．１ｎｍである。ここで用いたMg-Li合金は、ASTM規
格LA141Aという材料であり、リチウムを１３〜１５ｗｔ
％含んでいる。ホウ素／リチウム多層膜が計算上は最も
高い反射率が得られるが、リチウムは非常に反応性の高
い材料なので、多層膜の周期構造を長期間にわたって維
持することは困難である。かわりに、Mg-Li合金を用い
ることによって、充分な安定性を有する多層膜を製造す
ることが出来る。
【００４８】他にも、高屈折率層材料にマンガンを用
い、低屈折率層材料にマグネシウムを用いた交互多層膜
の反射特性の理論計算値を図８に示す。この交互多層膜
は、厚さ３．５ｎｍのマンガン層と、厚さ１１．５ｎｍ
のマグネシウム層を、３０組積層した多層膜である。ピ
ーク反射率は約５６％で、半値幅は約１．６ｎｍであ
る。
【００４９】また、高屈折率層材料にニオブを用い、低
屈折率層材料にマグネシウムを用いた交互多層膜の反射
特性の理論計算値を図９に示す。この交互多層膜は、厚
さ３ｎｍのニオブ層と、厚さ１２ｎｍのマグネシウム層
を、３０組積層した多層膜である。ピーク反射率は約４
５％で、半値幅は約２．４ｎｍである。また、波長３０
ｎｍ近傍では、高屈折率層材料にジルコニウムを用い、
低屈折率層材料にマグネシウムを用いた交互多層膜を支
持基板上に成膜することでも良い。その反射特性の理論
計算値を図１０に示す。この交互多層膜は、厚さ３ｎｍ
のジルコニウム層と、厚さ１２ｎｍのマグネシウム層
を、３０組積層した多層膜である。ピーク反射率は約４
６％で、半値幅は約２．３ｎｍである。
【００５０】また、高屈折率層材料にイットリウムを用
い、低屈折率層材料にマグネシウムを用いた交互多層膜
を支持基板上に成膜する事でも良い。その反射特性の理
論計算値を図１１に示す。この交互多層膜は、厚さ３ｎ
ｍのイットリウム層と、厚さ１２ｎｍのマグネシウム層
を、３０組積層した多層膜である。ピーク反射率は約５
０％で、半値幅は約１．８ｎｍである。
【００５１】上述のように、数種類の材料の組み合わせ
からなる交互多層膜を非球面形状の支持基板に成膜する
ことで、それぞれのミラーの反射率が向上するので、ウ
ェハへの露光時間が短縮でき、処理能力の高い露光装置
が得られる。特に、レーザープラズマ光源やその他使用
する光源のスペクトルに応じて、最適な反射スペクトル
を有することができるように、交互多層膜を形成する材
料を選択することが好ましい。
【００５２】なお、交互多層膜を形成するのに使用する
材料の種類は、２種類以上の３種類や４種類であっても
良い。３種類の材料を使用して交互多層膜を形成する場
合は、３種類のうち２種類の物質が使用する波長に対し
て屈折率がほぼ等しい材料であり、残り一種類の材料が
他の２種類の材料に対して使用する波長で異なる屈折率
を持つ材料を選択するようにする。そして、それぞれの
材料を順番に積層することで、実際は３種類の層が積層
されているが、光学的には高屈折率層と低屈折率層の２
種類の層しかないものと同等の多層膜ミラーが形成され
る。この様なミラーは、高屈折率層又は低屈折率層のど
ちらか一方を２層構造にすることができ、一層当たりの
膜厚を薄くすることができる。一層当たりの膜厚を薄く
することで膜応力が低減されるので、交互多層膜が成膜
されたときの支持基板の変形を最小限に抑えることが出
来る。
【００５３】次に本発明の第２の実施の形態に係わる露
光装置について説明する。この第２の実施の形態に係わ
る露光装置で、第１の実施の形態に係わる露光装置と同
じものについては、ここでの説明を省略する。図２に本
発明の第二の実施の形態である露光装置の概略構成図を
示す。なお図１と同じ符号の構成は、本発明の第１の実
施の形態である露光装置と同じ構成であるので、ここで
の説明は省略する。
【００５４】この露光装置は、露光用の照明光として波
長２０ｎｍ付近の軟Ｘ線を用いて、ステップ・アンド・
スキャン方式により露光動作を行う投影露光装置であ
る。本露光装置に使用する光源としては、シンクロトロ
ン放射光の挿入光源の一種であるアンジュレータ光源２
１を用いている。アンジュレータ光源２１につながる真
空パイプ２２と真空チャンバー４との間は、窓７によっ
て隔てられている。アンジュレータ光源２１内は１０
-10Ｔｏｒｒ台の超高真空に保つ必要があるが、真空チ
ャンバー４内は軟Ｘ線の吸収を防ぐ程度の真空（〜１０
-5Ｔｏｒｒ程度）で充分なので、圧力隔壁として窓７を
設けてある。アンジュレータ光源２１から軟Ｘ線が窓７
を通過して、第１の実施の形態の露光装置と同様に多層
膜ミラー１６で反射され、反射マスク１に照射される。
そして、軟Ｘ線は、反射型マスク１で反射されて、反射
型マスク１のパターン情報を含む光束は、投影光学系３
へ入射する。
【００５５】ところで、本第２の実施の形態における投
影光学系３は第１の実施の形態における投影光学系３と
開口数以外は同じである。そして、第２ミラー３ｂの位
置に設けられた図示なき開口絞りを調整することによっ
て開口数は０．２となるようにした。投影光学系３を構
成するミラー３ａ〜３ｆは、７１ｎｍ以下の解像度を得
るために、形状誤差０．３ｎｍＲＭＳ以内に製造されれ
ばよく、投影光学系３の波面収差は１．５ｎｍＲＭＳ以
内になるよう製造されていればよい。このように、形状
誤差の大きさを小さくしないでも、高い解像度を有する
露光装置が得られることがわかる。
【００５６】また、開口数が０．１５であれば、２２ｎ
ｍよりも短い波長で７１ｎｍの解像度が得られる。ま
た、開口数はそれよりも大きく有れば更に細かい解像度
が得られる。ところで、多層膜ミラー１６、反射型マス
ク１、および投影光学系３を構成する各反射鏡には、波
長２０ｎｍ付近の軟Ｘ線を反射するために、高屈折率層
材料として硼素（B）を用い、低屈折率層材料としてア
ルミニウム（Al）を用いた交互多層膜がコーティングさ
れている。この交互多層膜は、厚さ３ｎｍのホウ素層
と、厚さ７ｎｍのアルミニウム層を、４０組積層した多
層膜である。この多層膜の反射特性の理論計算値を図１
２に示す。ピーク反射率は約５２％で半値幅は約０．８
ｎｍである。
【００５７】高屈折率層を構成する材料としては、ホウ
素の他にルテニウム（Ru）、マンガン（Mn）、イットリ
ウム（Y）、ジルコニウム（Zr）、ニオブ（Nb）およ
び、これらの元素を含む合金、化合物などを使用するこ
とが出来る。低屈折率層を構成する材料としては、マグ
ネシウムの他にリチウム（Li）、アルミニウム（Al）お
よび、これらの元素を含む合金、化合物などを使用する
ことが出来る。
【００５８】次に本発明の第３の実施の形態に係わる露
光装置について説明する。この第３の実施の形態に係わ
る露光装置で、第１の実施の形態に係わる露光装置と同
じものについては、ここでの説明を省略する。図３に本
発明の第３の実施の形態である露光装置の概略構成図を
示す。なお、図１と同じ符号の構成は、本発明の第１の
実施の形態である露光装置と同じ構成であるので、ここ
での説明は省略する。この露光装置は、露光用の照明光
として波長４０ｎｍ付近の軟Ｘ線を用いて、ステップ・
アンド・スキャン方式により露光動作を行う投影露光装
置である。この露光装置に使用する光源としては、プラ
ズマ・フォーカス光源を用いている（W. Partlo,特許第
2942544号参照）。
【００５９】プラズマ・フォーカス光源は、中央部にあ
るタングステン（W）製の中空パイプ状の電極（陽極）
２３と、その周囲を囲む円筒状の電極（陰極）２４とか
ら構成されている。陽極２３は高圧パルス電源２５に接
続され、陰極２４は接地されている。光源用真空チャン
バー６内にバッファーガスとしてキセノン（Xe）が導入
され、陽極２３と陰極２４との間にパルス状の電圧を加
えると、陽極２３の先端にプラズマ１４が収束して（ピ
ンチして）、軟Ｘ線を放出するのに必要な温度までプラ
ズマの温度が上昇する。プラズマ状態に励起されたイオ
ンが、低ポテンシャルの基底状態へ遷移する際に、余剰
のエネルギーを軟Ｘ線として放出する。
【００６０】プラズマ・フォーカス光源は、陽極２３先
端がプラズマにより削り取られて、デブリ（飛散粒子）
が発生するため、真空チャンバー４とは別の真空容器６
の中に配置する必要があり、光源用排気手段１０を備え
ている。プラズマ１４の位置の周囲には、照明光学系の
一部を構成する放物面鏡１５が配置されており、この放
物面鏡１５は、その焦点がプラズマの位置とほぼ一致す
るように位置決めされている。放物面鏡１５の内表面に
は、軟Ｘ線を反射するための多層膜が設けられており、
ここで反射された軟Ｘ線は、真空容器６の窓７を通過し
て、照明系の一部を構成する多層膜ミラー１６へ向か
う。そして、軟Ｘ線は多層膜ミラー１６で反射集光され
た後に、反射型マスク１上に達する。こうして反射型マ
スク１上の所定の照明領域が照明される。
【００６１】ところで、本第３の実施の形態における投
影光学系３は第１の実施の形態における投影光学系３と
開口数以外は同じである。開口数は０．４となるように
した。開口数０．４を有する投影光学系３は周知のもの
でよく、例えば特開平９−２１１３３２号に記載された
反射光学系を用い、開口絞りを設けて所定の開口数にす
れば良い。
【００６２】なお、投影光学系３を構成するミラー３ａ
〜３ｆは、７１ｎｍ以下の解像度を得るために、形状誤
差０．６ｎｍＲＭＳ以内に製造されればよく、投影光学
系３の波面収差は３ｎｍＲＭＳ以内になるよう製造され
ていればよい。このように、形状誤差の大きさを小さく
しないでも、高い解像度を有する露光装置が得られるこ
とがわかる。
【００６３】また、開口数が０．３であっても、波長４
３ｎｍ未満の波長域で７１ｎｍの解像度を有する露光装
置を得ることができる。また、開口数が０．３よりも大
きくなればさらに細かい解像度が得られる。ところで、
放物面鏡１５、多層膜ミラー１６、反射型マスク１、お
よび投影光学系３を構成する各反射鏡には、波長３０ｎ
ｍ付近の軟Ｘ線を反射するために、高屈折率層材料とし
てルテニウム（Ru）を用い、低屈折率層材料としてマグ
ネシウム（Mg）を用いた交互多層膜がコーティングされ
ている。この交互多層膜は、厚さ５ｎｍのルテニウム層
と、厚さ１５ｎｍのマグネシウム層を、３０組積層した
多層膜である。この多層膜の反射特性の理論計算値を図
１３に示す。ピーク反射率は約５７％で、半値幅は約
３．９ｎｍである。
【００６４】高屈折率層を構成する材料としては、ルテ
ニウム（Ru）の他には、マンガン（Mn）、イットリウム
（Y）、ジルコニウム（Zr）、ニオブ（Nb）および、こ
れらの元素を含む合金、化合物などを使用することが出
来る。低屈折率層を構成する材料としては、マグネシウ
ムの他にリチウム（Li）、アルミニウム（Al）および、
これらの元素を含む合金、化合物などを使用することが
出来る。
【００６５】高屈折率層材料にルテニウムを用い、低屈
折率層材料にアルミニウムを用いた交互多層膜の反射特
性の理論計算値を図１４に示す。この交互多層膜は、厚
さ５ｎｍのルテニウム層と、厚さ１５ｎｍのアルミニウ
ム層を、３０組積層した多層膜である。ピーク反射率は
約４５％で、半値幅は約３．８ｎｍである。次に本発明
の第４の実施の形態に係わる露光装置について説明す
る。この第４の実施の形態に係わる露光装置で、第１の
実施の形態に係わる露光装置と同じものについては、こ
こでの説明を省略する。
【００６６】図４に本発明の第４の実施の形態である露
光装置の概略構成図を示す。なお図１と同じ符号の構成
は、本発明の第１の実施の形態である露光装置と同じ構
成であるので、ここでの説明は省略する。図４に本発明
の第４の実施の形態である露光装置の概略構成図を示
す。なお、図１と同じ符号の構成は、本発明の第１の実
施の形態である露光装置と同じ構成であるので、ここで
の説明は省略する。この露光装置は、露光用の照明光と
して波長５０ｎｍ付近の軟Ｘ線を用いて、ステップ・ア
ンド・スキャン方式により露光動作を行う投影露光装置
である。第４の実施の形態である露光装置の使用光源と
しては、キャピラリ放電によるＸ線レーザー２６を用い
ている。（J. Rocca,SPIE 3776-18 (1999)参照）アルゴ
ンガス雰囲気中で、細長い中空の電極中で放電プラズマ
を発生させることにより、プラズマ中のNe-likeアルゴ
ンイオンによって波長４６．９ｎｍの軟Ｘ線を発生す
る。
【００６７】Ｘ線レーザー２６に繋がる真空パイプ２２
と真空チャンバー４との間は窓７によって隔てられてい
る。窓７は、Ｘ線レーザー２６内部で使用するアルゴン
ガスが真空チャンバー４内へ侵入するのを防ぐ。ところ
で、本第４の実施の形態における投影光学系３は第１の
実施の形態における投影光学系３と開口数以外は同じで
ある。この投影光学系３の開口数は０．５である。開口
数０．５を有する投影光学系３は周知のものでよく、例
えば特開平９−２１１３３２号に記載された反射光学系
を用い、開口絞りを設けて所定の開口数にすれば良い。
【００６８】なお、投影光学系３を構成するミラー３ａ
〜３ｆは、７１ｎｍ以下の解像度を得るために、形状誤
差０．７ｎｍＲＭＳ以内に製造されていればよく、投影
光学系３の波面収差は３．５ｎｍＲＭＳ以内になるよう
製造されていればよい。このように、形状誤差の大きさ
を小さくしなくとも、高い解像度を有する露光装置が得
られることがわかる。
【００６９】また、開口数が０．３５であっても、波長
５０ｎｍ以下の波長域で７１ｎｍの解像度を有する露光
装置を得ることができる。また、開口数が０．３５より
も大きくなればさらに細かい解像度が得られる。ところ
で、多層膜ミラー１６、反射型マスク１、および投影結
像光学系３を構成する各反射鏡には、波長４６．９ｎｍ
の軟Ｘ線を反射するために、高屈折率層材料としてルテ
ニウム（Ru）を用い、低屈折率層材料としてアルミニウ
ム（Al）を用いた交互多層膜がコーティングされてい
る。この交互多層膜は、厚さ６ｎｍのルテニウム層と、
厚さ１９ｎｍのアルミニウム層を、２０組積層した多層
膜である。
【００７０】この様に波長を２０ｎｍ〜５０ｎｍの範囲
内で選択して使用し、かつ各ミラーに形成する多層膜を
上述の材料から選択して成膜することで、得られる露光
装置は７１ｎｍ以下となり、かつ１２インチウェハで５
０枚／時間以上の高いスループットを有する。次に、本
発明の第５の実施の形態である上述の露光装置を用いて
集積回路を製造する方法について説明する。
【００７１】集積回路を製造する工程は以下の各主工程
を含む。 ウェハを製造するウェハ製造工程（又はウェハを準備
するウェハ準備工程） 露光に使用するマスクを製造するマスク製造工程（又
はマスクを準備するマスク準備工程） ウェハに必要な加工処理を行うウェハプロセッシング
工程 ウェハ上に形成されたチップを１個ずつ切り出し、動
作可能にならしめるチップ組立工程 できたチップを検査するチップ検査工程 なお、それぞれの工程は更にいくつかのサブ工程からな
っている。
【００７２】これらの主工程の中で、集積回路の性能に
決定的な影響を及ぼす主工程がウェハプロセッシング工
程である。この工程では、設計された回路パターンをウ
ェハ上に順次積層し、メモリやＭＰＵとして動作するチ
ップを多数形成する。このウェハプロセッシング工程は
以下の工程を含む。 絶縁層となる誘電体薄膜や配線部、あるいは電極部を
形成する金属薄膜等を形成する薄膜形成工程（ＣＶＤや
スパッタリング等を用いる） この薄膜層やウェハ基板を酸化する酸化工程 薄膜層やウェハ基板等を選択的に加工するためにマス
ク（レチクル）を用いてレジストのパターンを形成する
リソグラフィー工程 レジストパターンに従って薄膜層や基板を加工するエ
ッチング工程（例えばドライエッチング技術を用いる） イオン・不純物注入拡散工程 レジスト剥離工程 さらに加工さえたウェハを検査する検査工程 なお、ウェハプロセッシング工程は必要な層数だけ繰り
返し行い、設計通り動作する集積回路を製造する。
【００７３】また、上述のウェハプロセッシング工程の
中核をなすリソグラフィー工程は、以下の工程を含む。 前段の工程で回路パターンが形成されたウェハ上にレ
ジストをコートするレジスト塗布工程 レジストを露光する露光工程 露光されたレジストを現像してレジストのパターンを
得る現像工程 現像されたレジストパターンを安定化させるためのア
ニール工程 以上の集積回路製造工程、ウェハプロセッシング工程、
リソグラフィー工程については周知のものであり、これ
以上の説明は要しないであろう。
【００７４】ところで、本発明の第５の実施の形態にお
ける集積回路の製造方法は、先に説明した第１〜４の実
施の形態で説明した露光装置を用いて集積回路を製造す
ることにある。そして、上述の露光装置を使って集積回
路を製造することで更に集積度が向上した集積回路を得
ることができる。ところで、上述のウェハプロセッシン
グ工程は複数の回路パターンがウェハ上に精密に重なり
合うように複数回行うことが一般的である。しかし、ウ
ェハプロセッシング工程を複数回行うと、ウェハ上に段
差が生じる。 一方、上述の露光装置における焦点深度
（ＤＯＦ）は、波長（λ）と開口数（ＮＡ）とから式４
に示す関係がある。
【００７５】ＤＯＦ＝ｋ2×λ／（ＮＡ）2 ・・・式４ この式４に用いられるｋ2は、光学系の特性だけでな
く、レジストの特性にも依存する経験的な係数である。
このｋ2＝１としたときの波長と開口数に対する焦点深
度を表３に示した。
【００７６】
【表３】
【００７７】先に掲載した表１と対比して、表３を参照
してみると、解像度７１ｎｍ以下で波長２０ｎｍ以上５
０ｎｍ以下の領域では、焦点深度が１μｍ未満である。
この様に焦点深度が浅くなるので、ウェハプロセッシン
グ工程を複数回行ってウェハ上に段差が生じると、ウェ
ハの露光領域全面にわたってマスクのパターンが良好に
転写できなくなる。
【００７８】そこで、本発明の第５の実施の形態である
集積回路の製造方法では、更にウェハプロセッシング工
程を複数回行う場合には、少なくとも、ウェハに形成さ
れた回路パターンに重ね合わさるようにフォトマスクに
形成されたパターンをウェハーに転写する露光工程の前
に、ウェハを研磨する工程を有することとした。このウ
ェハを研磨する方法としてはＣＭＰ（Chemical Mechani
cal Polishing）プロセスを用いる。このＣＭＰプロセ
スは、研磨定盤の上に研磨布または高分子材料からなる
研磨パッドを貼りつけ、スラリー上の研磨剤を滴下しな
がら研磨定盤とウェハを保持した研磨ヘッドを回転、振
動させ、プロセス途中のウェハの表面層研磨する方法で
ある。このＣＭＰプロセスに用いる研磨機を図１５に示
した。この研磨機の説明に図１５を用いて説明するもの
とする。
【００７９】この研磨機は、ウェハ２のサイズよりも十
分小さいサイズの研磨パッド１５４と、この研磨パッド
１５４を保持する基盤１５５と、基盤１５５を図中矢印
の方向に振動させる振動機構１５７と、この振動機構１
５７および基盤１５５を図中矢印方向１５６に移動する
図示されていない直線移動機構と、図中矢印Ｐの方向に
加圧する図示されていない加圧機構と、ウェハ２を保持
する保持部１５１と保持部１５１を図中矢印１５３の方
向に回転する回転軸１５２と図示されていない回転機構
とを有している。
【００８０】研磨パッド１５４はウェハ２に加圧機構に
よって加圧され、回転軸１５２を介して回転機構により
与えられるウェハ２の回転運動と、振動機構１５７によ
り与えられる研磨パッド１５４の振動運動１１とにより
研磨される。そして、ウェハ２全面が研磨されるように
直線移動機構を駆動して研磨パッド１５４を図中矢印１
５６の方向に移動させることができる。また、この研磨
機には、更に光学式モニター１６０を備えている。研磨
中にウェハの研磨が行われていない部分にプローブ光を
矢印１５８の方向に照射し、反射光の変化をモニターす
ることで、研磨の終点のタイミングを検出している。な
お、この光学式モニター１６０は研磨パッド１５４の移
動と同期させて移動させることが可能となっている。
【００８１】この様な研磨機を用い、ウェハプロセッシ
ング工程を複数回行ったウェハを研磨することで、たと
え焦点深度が小さい露光装置を用いて、重ね合わせ露光
が可能となる。ところで、従来、充分なドライエッチン
グ耐性をもつためにある程度のレジストの厚さが必要で
あり、その点からも焦点深度の大きい露光装置が必要で
あるが、この点については、露光後現像して出来るレジ
ストパターンのアスペクト比（高さと幅の比）には限界
があるので、回路パターンの微細化に伴いレジストの厚
さも薄くなる傾向にある。この点からも解像度７１ｎｍ
以下で転写されて製造される集積回路の製造方法が可能
であることがわかる。
【００８２】なお、露光装置が有する好ましい焦点深度
としては、０．２μｍ以上程度である。
【００８３】
【発明の効果】本発明によれば、軟Ｘ線露光装置の投影
光学系を構成する非球面ミラーの形状精度を緩和するこ
とが出来るので、非球面ミラー製造の歩留まりが向上し
て、ＥＵＶリソグラフィ技術によるデバイス量産開始時
期を早めることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】：本発明の第１の実施の形態によるレーザープ
ラズマ光源を用いた露光装置の概略構成図である。
【図２】：本発明の第２の実施の形態による放射光光源
を用いた露光装置の概略構成図である。
【図３】：本発明の第３の実施の形態によるプラズマ・
フォーカス光源を用いた露光装置の概略構成図である。
【図４】：本発明の第４の実施の形態によるＸ線レーザ
ー光源を用いた露光装置の概略構成図である。
【図５】：露光波長と光学系の波面収差による結像の違
いを説明する図である。
【図６】：波長30nm付近で使用するB/Mg多層膜の反射特
性を示す図である。
【図７】：波長30nm付近で使用するB/Mg-Li多層膜の反
射特性を示す図である。
【図８】：波長30nm付近で使用するMn/Mg多層膜の反射
特性を示す図である。
【図９】：波長30nm付近で使用するNb/Mg多層膜の反射
特性を示す図である。
【図１０】：波長30nm付近で使用するZr/Mg多層膜の反
射特性を示す図である。
【図１１】：波長30nm付近で使用するY/Mg多層膜の反射
特性を示す図である。
【図１２】：波長20nm付近で使用するB/Al多層膜の反射
特性を示す図である。
【図１３】：波長40nm付近で使用するRu/Mg多層膜の反
射特性を示す図である。
【図１４】：波長40nm付近で使用するRu/Al多層膜の反
射特性を示す図である。
【図１５】：ＣＭＰプロセスで使用する研磨機の概略構
成図である。
【主要部分の符号の説明】
１・・・反射型マスク ２・・・ウェハ ３・・・投影光学系 ４・・・真空チャンバー ５・・・排気手段 ６・・・光源用真空チャンバー ７・・・窓 ８・・・レーザ光源 ９・・・ガス供給手段 １０・・・光源用排気手段 １１・・・ノズル １２・・・レーザ導入窓 １３・・・レンズ １４・・・プラズマ １５・・・放物面鏡 １６・・・多層膜ミラー １７・・・マスクステージ １８・・・ウェハステージ １９・・・隔壁 ２０・・・隔壁内排気手段 ２１・・・アンジュレータ光源 ２２・・・真空パイプ ２３、２４・・・陽極、陰極 ２５・・・高圧パルス電源 ２６・・・Ｘ線レーザー光源 １５１・・・保持部 １５２・・・回転軸 １５４・・・研磨パッド １５５・・・基盤 １５７・・・振動機構 １６０・・・光学式モニター

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 マスクに形成されたパターンを露光光で
    照明し、感光層が塗布された基板上に投影光学系によっ
    て前記パターンの像を形成する露光装置であって、 前記露光光の波長が２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であり、
    かつ前記投影光学系は少なくとも複数の非球面形状を有
    する反射鏡からなり、解像度７１ｎｍ以下であることを
    特徴とする露光装置。
  2. 【請求項２】 前記露光光の波長が２０ｎｍ以上２２ｎ
    ｍ未満であり、かつ前記投影光学系の開口数が０．１５
    以上であることを特徴とする請求項１に記載の露光装
    置。
  3. 【請求項３】 前記露光光の波長が２０ｎｍ以上３６ｎ
    ｍ未満であり、かつ投影光学系の開口数が０．２５以上
    であることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
  4. 【請求項４】 前記露光光の波長が２０ｎｍ以上４３ｎ
    ｍ未満であり、かつ投影光学系の開口数が０．３以上で
    あることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
  5. 【請求項５】 前記露光光の波長が２０ｎｍ以上５０ｎ
    ｍ以下であり、かつ前記投影光学系の開口数が０．３５
    以上であることを特徴とする請求項１に記載の露光装
    置。
  6. 【請求項６】 マスクに形成されたパターンを露光光で
    照明し、感光層が塗布された基板上に投影光学系により
    前記パターンの像を形成する露光装置であって、 前記露光光の波長が２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であり、
    かつ前記投影光学系の開口数０．１５以上を有したこと
    を特徴とする露光装置。
  7. 【請求項７】 前記投影光学系は、前記非球面形状を支
    持基板上に真空の屈折率との差が大きい層と、屈折率の
    真空との差が小さい層とを交互に積層してなる多層膜反
    射鏡からなり、前記差が大きい層を構成する物質は、ホ
    ウ素、ルテニウム、マンガン、イットリウム、ジルコニ
    ウム、ニオブのうち、少なくとも一種類以上の物質を含
    み、前記差が小さい層を構成する物質は、リチウム、マ
    グネシウム、アルミニウムのうち、少なくとも一種類以
    上の物質を含むことを特徴とする請求項１又は６に記載
    の露光装置。
  8. 【請求項８】 前記露光光を放射する光源は、レーザプ
    ラズマＸ線源、放電プラズマ光源、放射光光源あるいは
    Ｘ線レーザであることを特徴とする請求項１又は６に記
    載の露光装置。
  9. 【請求項９】 基板上に真空の屈折率との差が大きい層
    と、真空の屈折率との差が小さい層とを交互に積層して
    なる多層膜反射鏡からなり、前記差が大きい層を構成す
    る物質は、ホウ素、ルテニウム、マンガン、イットリウ
    ム、ジルコニウム、ニオブのうち、少なくとも一種類以
    上の物質を含み、前記差が小さい層を構成する物質は、
    リチウム、マグネシウム、アルミニウムのうち、少なく
    とも一種類以上の物質を含むことを特徴とする多層膜反
    射鏡。
  10. 【請求項１０】 フォトマスク上に形成された回路パタ
    ーンの像を軟Ｘ線によりウェハ上に投影結像し、該ウェ
    ハ上に塗布された感光材料に前記回路パターンを転写し
    て集積回路を形成する集積回路の製造方法において、 前記軟Ｘ線のうち使用する波長域は、２０ｎｍ以上５０
    ｎｍ以下の範囲であり、かつ前記ウェハ上に結像した際
    のその像の解像度が７１ｎｍ以下であることを特徴とす
    る集積回路の製造方法。
  11. 【請求項１１】 フォトマスク上に形成された回路パタ
    ーンの像を軟Ｘ線によりウェハ上に光学系により結像さ
    せ、該ウェハ上に塗布された感光材料に前記回路パター
    ンを転写して集積回路を形成する集積回路の製造方法に
    おいて、 前記軟Ｘ線のうち使用する波長域は、２０ｎｍ以上５０
    ｎｍ以下の範囲であり、かつ前記投影光学系の開口数は
    ０．１５以上であることを特徴とする集積回路の製造方
    法。
  12. 【請求項１２】 フォトマスクに形成されたパターン
    を、ウェハに形成された回路パターンに重ね合わさるよ
    うに投影光学系により結像させ、前記ウェハに前記フォ
    トマスクに形成されたパターンを転写して集積回路を形
    成する集積回路の製造方法において、 前記ウェハに形成された回路パターンに前記フォトマス
    クに形成されたパターンを露光する前に、前記ウェハを
    研磨する工程と、 前記ウェハを研磨した後に、露光光として２０ｎｍ以上
    ５０ｎｍ以下の波長の軟Ｘ線を用い、０．１５以上の開
    口数を有する前記投影光学系を用いてウェハに前記フォ
    トマスクに形成されたパターンを転写する露光工程とを
    少なくとも有する集積回路の露光方法。
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