JP2001326096A

JP2001326096A - プラズマフォーカス光源、照明装置及びこれらを用いたｘ線露光装置及び半導体デバイスの製造方法

Info

Publication number: JP2001326096A
Application number: JP2000142861A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Sugizaki; 克己杉崎; Hideki Komatsuda; 秀基小松田; Wakana Ishiyama; 若菜石山
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2000-05-16
Filing date: 2000-05-16
Publication date: 2001-11-22

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】DPF光源は、放電によって流れる大電流により
電極が溶融したり、削られたりして、電極形状が変化し
たり、電極形状が変化することにより、発光強度や、発
光位置等の発光状態も変化してしまう。【解決手段】カソード電極１０１とアノード電極１０２
を有し、カソード電極１０１とアノード電極１０２との
間に印可される電圧により放電させてプラズマを発生さ
せ、印加電界によりそのプラズマを集中させて高輝度の
Ｘ線を発生させるプラズマフォーカス光源１００と、照
明用反射鏡２００とを備えた、照明装置において、プラ
ズマフォーカス光源１００のプラズマから輻射される電
磁波を利用してプラズマ像を投影させる投影光学系３０
１と、投影面に配置される検出器３０２と、検出された
電磁波からプラズマフォーカス光源のプラズマ発光状態
を計測することを特徴とする照明装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｘ線露光装置などの
Ｘ線を用いた装置に用いられるプラズマフォーカス光
源、照明装置及びこれらを用いたＸ線露光装置並びに半
導体デバイスの製造方法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Ｘ線を使用した投影リソグラフィー技術が開発
されている。この技術に使用されるＸ線投影露光装置
は、主としてＸ線照明装置、照明光学系、マスク、結像
光学系、ウェファーステージ等により構成される。

【０００３】Ｘ線照明装置は、Ｘ線光源と、光源からの
Ｘ線を照明光学系に導くための反射鏡から成る。光源に
は、放射光光源、レーザープラズマＸ線源、放電プラズ
マ光源などが使用される。この中でも放電プラズマを用
いたＸ線源は小型であり、Ｘ線量が多く、レーザー生成
プラズマを用いたＸ線源に比べて投入電力に対するＸ線
への変換効率が高く、また、低コストである。このた
め、放電プラズマをＸ線源に用いたＸ線顕微鏡の開発
や、Ｘ線露光装置用の放電プラズマＸ線源の研究が活発
に行われている。このような光源として例えば、プラズ
マフォーカス光源（以下、ＤＰＦ<Dense Plasma Focus>
光源と称す）と呼ばれるものがある（特開平10-319195
号公報）。この方式の概略図を図７に示す。この方式で
は電源７００によってコンデンサC0に充電された電荷は
サイリスタやIGBT(Insulated Gate Bipolar Transisto
r)素子等のスイッチング素子SWを閉じることによりコン
デンサC1へ移行する。コンデンサC1に電荷が移行しコン
デンサC1の電圧が上昇すると同心状のアノード-カソー
ド電極７０２，７０３間に配置されている絶縁体７０４
表面で縁面放電が発生する。縁面放電により発生したシ
ート状のプラズマは、プラズマ中を流れる電流とそれに
伴って発生する磁界との相互作用により、電極先端方向
に移動する。そして、アノード電極先端に到達したとき
にアノード先端部に存在するガスや、電極材料、あるい
はターゲット物質をプラズマ化するとともに、強力な磁
場によりプラズマを微少領域に閉じ込め加熱し軟Ｘ線領
域を含む電磁波を輻射する。プラズマシートが電極間を
移動中あるいは遅くともアノード電極先端に到達すると
きまでにリアクトルSRは飽和して流れる電流が大きくな
り、リアクトルＳＲによる発生磁場も大きくなり、リア
クトルＳＲは飽和してインダクタンスが０となる。する
と、コンデンサＣ１に蓄積された電荷がリアクトルＳＲ
を通ってアノード電極７０３からカソード電極７０２に
向かう為、アノード-カソード間を大電流が流れ、プラ
ズマを圧縮、加熱する。このようにすることで、電極周
囲に存在している雰囲気ガスや、電極材料、あるいは電
極の上におかれた物質がプラズマ化し、このプラズマか
ら強力なＸ線が発生する。

【０００４】この様なＤＰＦ光源ではターゲット材料は
電極周囲に存在している雰囲気ガスや、電極材料、ある
いは電極の上におかれた物質である。一般に軟X線は物
質による吸収が大きいため、雰囲気ガスの圧力を高くす
る事ができない。一般にはチャンバー内の雰囲気ガスの
圧力は10Torr以下程度である。このため、雰囲気ガスを
ターゲットに用いる場合には、ガス圧が低いため、ター
ゲット物質の密度が小さくX線の発生強度が著しく小さ
い。文献によると雰囲気ガスとして0.1TorrのXeと0.2To
rrのArを用いて実験を行っているが、発生したX線のス
ペクトルにほとんど違いはなく、電極材料であるタング
ステン(W)からのものであった。また、アノード電極を
ターゲット材料として用いる場合には、放電によって流
れる大電流により電極が溶融したり、削られたりして、
電極形状が変化してしまい、長時間安定して動作させる
ことができない。一方、アノード電極上にターゲット物
質を置く場合には、電極上におかれた物質からのX線ス
ペクトルを得ることができる。

【０００５】Ｘ線の波長域では、透明な物質は存在せ
ず、また物質表面での反射率も非常に低いため、レンズ
や反射鏡などの通常の光学素子が使用できない。そのた
め、照明装置用の反射鏡には、反射面に斜め方向から入
射したＸ線を全反射を利用して反射させる斜入射反射鏡
や、多層膜の各界面での反射光の位相を一致させて干渉
効果によって高い反射率を得る多層膜反射鏡等により構
成される。また、露光装置に用いられるマスクには透過
型マスクではなく、反射型マスクが使用される。反射型
マスクは、例えばＸ線を反射する多層膜上に反射率の低
い部分を所定の形状に設けることによってパターンを形
成したものである。このようなマスク上に形成されたパ
ターンは、複数の多層膜反射鏡で構成された投影結像光
学系により、フォトレジストが塗布されたウェファー上
に結像して該レジストに転写される。なお、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
度に維持されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この様に、Ｘ線を使用
した投影リソグラフィー技術の実現に向けての工夫がな
されてきているが、上記Ｘ線投影露光装置の光源及び照
明装置の構成では、まだ課題も残されている。

【０００７】上述のように、DPF光源は、放電によって
流れる大電流により電極が溶融したり、削られたりし
て、電極形状が変化したり、電極形状が変化することに
より、発光強度や、発光位置等の発光状態も変化してし
まう。

【０００８】また、プラズマから取り出すＸ線は、電極
の上方の半球に限られる。これは、アノード電極の周囲
のカソード電極によって制限されており、残りの半球に
発生するＸ線は利用されず、Ｘ線利用効率が低くなって
しまうという問題点もある。

【０００９】従って、従来のＤＰＦ光源および、照明装
置では、上記のような問題点があるため、このようなＤ
ＰＦ光源および、照明装置を用いたＸ線露光装置にも同
様の問題点が生じ、従って、このようなＸ線露光装置を
用いて半導体デバイスの製造を行う場合、ＤＰＦ光源お
よび、照明装置が安定していないので、露光量のばらつ
きが大きいため、製造の歩留まりが低下してしまうとい
う問題点があった。

【００１０】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたもので、プラズマの発光強度を計測する
ことにより、電極の交換時期や、プラズマの位置を知
り、これらの測定結果から、電極を交換したり、位置を
調節できる照明装置を提供すること、及びＸ線の利用効
率が高いＤＰＦ光源を提供すること、及びこれらの装置
を用いたＸ線露光装置並びに半導体デバイスの製造方法
を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の第１の手段は、『カソード電極とアノード電極を有
し、カソード電極とアノード電極との間に印可される電
圧により放電させてプラズマを発生させ、印加電界によ
りそのプラズマを集中させて高輝度のＸ線を発生させる
プラズマフォーカス光源と、照明用反射鏡とを備えた、
照明装置において、プラズマフォーカス光源のプラズマ
から輻射される電磁波を利用してプラズマ像を投影させ
る投影光学系と、投影面に配置される検出器と、検出さ
れた電磁波からプラズマフォーカス光源のプラズマ発光
状態を計測することを特徴とする照明装置（請求項
１）。』である。

【００１２】本手段によれば、プラズマの発光状態を計
測する手段を設けているため、プラズマの発光位置、発
光強度等のプラズマの発光状態の観察を行うことができ
る。

【００１３】尚、計測手段としてはＣＣＤ等の撮像素子
を用いることができる。また、撮像に使用する光の波長
はＸ線領域のみならず可視光の波長を用いることも可能
であり、可視光を用いる場合は市販のＣＣＤを用いるこ
とができ安価である。

【００１４】本発明の第２の手段は、第１の手段であっ
て、『前記プラズマ発光状態とは発光強度、発光位置の
少なくとも一つを含む事を特徴とする照明装置（請求項
２）。』である。

【００１５】本手段も第１の手段と同様の作用効果を有
する。

【００１６】本発明の第３の手段は、前記第１、２の手
段であって、『計測されたプラズマ発光状態の情報に基
づいて、発光源の位置調整を行う手段を有することを特
徴とする照明装置（請求項３）。』である。

【００１７】本手段によればプラズマの発光状態に応じ
て発光源の位置を調整することが可能なので照明均一性
を向上させることが可能となる。尚、発光源とは、電極
や電極上に配置した標的物質等を意味する。

【００１８】また、位置の調整は初期状態（最適化され
た状態）の発光位置を予め求めておき、この位置を記憶
しておき、この位置と現在の位置とを比較することによ
り、電極の位置をピエゾアクチュエーター等の微動機構
で自動に調整することも可能である。

【００１９】本発明の第４の手段は、前記第１から３の
手段であって、『計測されたプラズマ発光状態の情報に
基づいて、プラズマ発光源の交換を指示する手段を備え
る事を特徴とする照明装置（請求項４）。』である。

【００２０】本手段によれば、光量が少なくなってきた
場合に交換時期を検知することが可能となるため、照明
装置として一定レベルの光量を供給することができる。
露光装置においては光量が必要とされる量を常に確保で
きるため露光不良を防止する事ができる。また、交換は
自動で行っても良い。尚、発光源の交換とは電極や標的
物質等の交換を意味する。

【００２１】本発明の第５の手段は、『カソード電極と
アノード電極を有し、カソード電極とアノード電極との
間に印可される電圧により放電させてプラズマを発生さ
せ、印加電界によりそのプラズマを集中させて高輝度の
Ｘ線を発生させるプラズマフォーカス光源において前記
カソード電極は前記アノード電極の周囲に配置され、前
記カソード電極先端が、中央のアノード電極側に円錐状
に傾斜した形状を持つことを特徴とするプラズマフォー
カス光源（請求項５）。』である。

【００２２】本手段によればＸ線の取り出し立体角を大
きくすることができるため、Ｘ線の利用効率を高くする
ことが可能となる。露光装置に用いた場合にはスループ
ットを大きくすることが可能となる。

【００２３】本発明の第６の手段は、『前記第１〜第４
の手段又は前記第５の手段からなる照明装置を用いてマ
スク上に形成されているパターンを照明し、前記パター
ンをレジストが塗布されているウェハー上に転写するこ
とを特徴としたＸ線露光装置（請求項６）。』である。

【００２４】本手段によれば、露光量のバラツキの小さ
い若しくはスループットの高い露光装置を提供すること
が可能となる。

【００２５】本発明の第７の手段は、『前記第６の手段
のＸ線露光装置を用いて、マスク上に形成されているパ
ターンをレジストが塗布されているウェハー上に転写す
る行程を有してなることを特徴とする半導体デバイスの
製造方法（請求項７）。』である。

【００２６】本手段によれば、製造歩留まりがよく、ま
た、スループットの高い半導体デバイスの製造方法を提
供することが可能となる。

【００２７】

【発明の実施の形態】電極間に高電圧パルスを印加する
ことにより、電極材料または電極間に存在する標的物質
をプラズマ化し、該プラズマより輻射されるＸ線を利用
し照明する本発明にかかるプラズマフォーカス光源およ
び、プラズマフォーカス光源を用いた照明装置では、プ
ラズマの位置、強度などのプラズマの発光状態を計測す
る計測装置が具備されている。

【００２８】以下、本発明を実施例により具体的に説明
するが、本発明はこれらの例に限定されるものではな
い。

【００２９】＜第一の実施形態＞図１は、本発明による
第１の実施形態を示す断面図である。

【００３０】本実施形態による光源及び照明装置は、波
長13nmのＸ線縮小露光の投影光学系に用いるもので、DP
F光源100と、DPF光源100より輻射されるＸ線を反射し、
光学系へ導入するためのＸ線反射鏡200と、DPF光源100
で発生するプラズマの状態を計測するプラズマ計測部30
0と、Ｘ線反射鏡に付着する飛散物質を加熱するための
加熱用光源部400によって構成されている。

【００３１】DPF光源100は、アノード電極102にはタン
グステン、標的物質103にはリチウム結晶を用いてお
り、波長13nm近傍のＸ線を効率よく発生することができ
る。カソード電極101、アノード電極102には、電源部10
4から電力が供給され、運転される。また、本実施の形
態では、カソード電極101の先端部分は、中心のアノー
ド電極側に絞られるような（円錐状に傾斜した）形状に
してある。

【００３２】Ｘ線反射鏡200は、DPF光源100のプラズマ
から輻射されるＸ線を平行光束に変換し、露光装置に導
入する照明用反射鏡であり、DPF光源100の発光位置を焦
点とする放物面鏡となっている。この反射鏡は、熱変形
の少ない低熱膨張ガラスでできた反射鏡基板201に、波
長13nmのＸ線を反射し、耐熱性の高いMoとSiCから成る
多層膜202がコーティングされている。このMo/SiC多層
膜は、数百度程度の耐熱性を持っている。

【００３３】プラズマ計測部300はDPF光源100より輻射
される可視光線を利用して、プラズマ光源像をレンズ光
学系301でCCD302上に投影する。CCD302で検出されたプ
ラズマ光源像は、フレームバッファ303で取り込まれ、
コンピュータ304で解析され、プラズマ状態を計測す
る。

【００３４】加熱用光源部400は、加熱用光源401、集光
レンズ402、反射鏡403から成っている。加熱用光源401
からは、Ｘ線反射鏡200に付着する標的物質103を加熱、
熔融する赤外線が発生する。加熱用光源401から発生す
る赤外線を集光レンズ402で集光し、反射鏡403を介して
Ｘ線反射鏡200の有効領域203に照射する。

【００３５】本実施の形態によるプラズマフォーカス光
源および照明装置の運転は、以下のような手順で行われ
る。

【００３６】まず、通常のDPF光源の運転手順に従い、
アノード電極、カソード電極間に高電圧を印可し、縁面
放電を誘起し、これによって発生されるプラズマが、ア
ノード電極の先端で集中（フォーカス）する。ここで、
フォーカスされたプラズマは、アノード電極や、アノー
ド電極上に置かれているプラズマ用の標的物質をプラズ
マ化し、形成された高温、高密度のプラズマから輻射さ
れるＸ線を利用する。本実施の形態では、標的物質とし
て、Ｘ線投影露光装置に用いる13nmのＸ線を取り出すの
に好適なリチウムを用い、タングステンのアノード電極
先端に置いてある。発光位置は、アノード電極102の先
端なので、カソード電極の先端を絞ったような形状にす
ることで、取り出し立体角を大きくすることができる。
また、カソードが絞られた形状をしていることで、カソ
ード電極の直径が小さくなるため、プラズマの位置がよ
り制限され、プラズマのフォーカス位置変動を小さくさ
せる効果も期待できる。

【００３７】本実施の形態では、上述のようにレンズ光
学系301を用いて、プラズマから輻射される可視光線の
プラズマ光源像をCCD302上に投影し、CCD302で撮像す
る。反射鏡200には、光源その物の影になり、利用でき
ない領域がある。本実施の形態では、この領域に、プラ
ズマ計測を行うための計測穴204を設け、此処からプラ
ズマを計測する。このようにすることで、照明装置とし
ての性能を損なうことなく、プラズマの計測を行うこと
ができる。撮像されたプラズマ像は、フレームバッファ
303で取り込まれ、コンピュータ304に転送される。本実
施の形態では、プラズマの位置は、プラズマ像の輝度分
布情報の重心の位置をコンピュータ304上で計算して求
めている。また、プラズマの発光強度は、輝度分布の積
分によって計算して求めている。本実施の形態では、重
心位置や積分強度で、プラズマの位置や発光強度を計測
しているが、輝度分布のピークの位置やピークの高さ等
の他の方法によって求めても良い。また、プラズマ像
は、CCDに限らず、他の撮像素子を使って撮像しても良
い。また、所望とするＸ線波長の輝度と可視光の輝度と
の相関関係をシミュレーションや実験により予め求めて
おき、この関係を式やデータとして持たせることによ
り、より精度の高い計測を行うことが可能となる。ま
た、可視光を用いてプラズマ発光状態を計測するのでは
なく、使用するＸ線領域の波長を用いてプラズマ発光状
態を計測することも可能である。

【００３８】このようにして、プラズマの位置、および
強度を計測する。計測された位置の情報を用いて、プラ
ズマが望ましい位置になるよう、調節機構（不図示）に
て調整を行う。また、プラズマ強度が所定の強度より小
さくなったときは、電極、或いは標的物質を交換すべき
時期であるので、電極、或いは標的物質の交換を行う。

【００３９】このプラズマからは、Ｘ線、可視光線な
ど、様々な波長の電磁波光線が輻射される。本実施の形
態では、Ｘ線反射鏡200のMo/SiC多層膜202が、13nm近傍
しか反射しないよう成膜されているので、これを利用
し、この一部である13nmのＸ線を効率よく取り出すよう
に構成している。

【００４０】プラズマからは、電磁波が輻射されるだけ
でなく、プラズマによって削られた電極物質や、標的物
質が、飛散物質となって周囲に放出される。この飛散物
質は、主にＸ線反射鏡200に向かい、一部は付着する。
DPF光源100の運転に伴って、Ｘ線反射鏡200の表面には
飛散物質（主として標的物質）が付着する。Ｘ線反射鏡
200の表面に飛散物質が付着すると、反射率が不均一に
低下し、照明されるＸ線の量は不均一に少なくなり、照
明装置としての性能が劣化する。本実施の形態では、加
熱用光源部400によって、Ｘ線反射鏡200の表面を加熱
し、飛散物質を加熱、熔融或いは蒸発させることで、飛
散物質を除去し、性能を維持することができる。本実施
の形態では、飛散物質は、ほとんどが、標的物質のリチ
ウムが飛散したものである。リチウムの融点は、約180
度で、本実施の形態による耐熱性の高いMo/SiC多層膜20
2に比べて融点が低い。従って、リチウムの融点まで加
熱すれば、リチウムだけが熔融し、重力の作用によっ
て、リチウムが下側に落ちるため、Ｘ線反射鏡200の表
面にあるリチウム飛散物質を除去することができる。ま
た、Ｘ線反射鏡200の表面を耐熱性の高い多層膜にする
だけでなく、リチウム液体に対して撥水性を持たせるよ
う加工しておけば、熔融したリチウムがより剥離しやす
くすることもできる。さらに、真空中では、リチウムの
沸点が低下する。本実施形態の照明装置は、Ｘ線の吸収
を避けるために10-2Pa程度に維持された真空槽（不図
示）に入っており、リチウムの沸点は約370度になって
いる。このように、反射鏡に付着する飛散物質の沸点が
低い場合には、沸点まで加熱して、飛散物質を蒸発させ
て除去しても良い。

【００４１】本実施の形態では、加熱用光源として、赤
外線を用いたが、飛散物質を加熱し、基板を加熱しにく
い波長で有れば、どのような電磁波域を用いてもかまわ
ない。

【００４２】上述の飛散物質を除去する技術としては、
例えば、特開平7-254493号公報、特開平8-159991号公
報、特開平9-92488号公報又は特開平2000-91096号公報
に開示された技術を用いることが可能である。

【００４３】＜第二の実施形態＞図２は、本発明による
第２の実施形態を示す断面図である。図２に於いて、図
１中の要素と同一または対応する要素には同一符号を付
し、その重複する説明は省略する。

【００４４】本実施の形態が前記第１の実施の形態と異
なるところは、プラズマの計測を行なうプラズマ計測部
である。本実施の形態では、プラズマの計測にプラズマ
から輻射されるＸ線を用いるところにある。本実施の形
態では、Ｘ線を利用するので、通常のレンズを用いた光
学系は使うことができない。従って、本実施の形態で
は、光学系にピンホール310を用い、ピンホールカメラ
の配置にしてプラズマを計測する配置とした。ピンホー
ル310を十分小さくしておけば、Ｘ線より長い波長の電
磁波の影響をかなり低減することができるので、発生し
ているＸ線そのものの発光状態をより正確に計測でき
る。また、検出器には、４分割フォトディテクター311
を用いた。このような構成にすることで、装置を簡略化
することができる。プラズマの位置の計測は、４つのフ
ォトディテクターの上下、左右の差分信号によって、高
精度に計測することができる。また、プラズマの発光強
度は、４つのフォトディテクターの信号の和信号によっ
て計測することができる。本実施の形態では、Ｘ線光学
系として、ピンホールを用いたが、ゾーンプレートのよ
うな回折を利用した光学素子を用いて撮像しても良い。

【００４５】以上のように、本実施の形態を用いれば、
Ｘ線を使って簡易にプラズマを計測することができ、計
測された結果に基づき、プラズマの位置を調整したり、
電極、或いは標的物質の交換を行うことができる。

【００４６】＜第三の実施形態＞図３は、本発明による
第３の実施形態を示す断面図である。図３に於いて、図
１、図２中の要素と同一または対応する要素には同一符
号を付し、その重複する説明は省略する。

【００４７】本実施の形態が前記第１、第２の実施の形
態と異なるところは、プラズマの計測を行なうプラズマ
計測部である。本実施の形態では、プラズマの計測にプ
ラズマから輻射される可視光、或いはＸ線のスペクトル
を用いる。本実施の形態では、プラズマの計測に分光測
定器320を用いてスペクトルを測定する。このような構
成にしておけば、例えば、アノード電極にタングステン
を用い、標的物質としてリチウムを用いた場合、光源の
運転に伴って、標的物質がプラズマ化して徐々に減少し
ていき、プラズマの成分が、リチウムから電極の材質で
あるタングステンに変化する。この様子をスペクトルで
観察すると、初めはリチウムのスペクトルが強く出て、
13nmのＸ線を取り出すことができるが、徐々にリチウム
のスペクトルが減少し、タングステンのスペクトルが強
くなってくる。従って、リチウムのスペクトルが減少し
て、タングステンのスペクトルが強くなると言うことに
より、標的物質のリチウムが減少していることがわか
る。本実施の形態では、これを利用して、リチウムのス
ペクトルと、タングステンのスペクトルの比がある値よ
りもタングステンのスペクトルが強くなったときに、標
的物質の交換時期とする。

【００４８】また、可視光領域のスペクトルを計測する
ことによって、プラズマ物質（リチウム）の有無を検出
することも可能であり、この場合は可視光領域のスペク
トルの光量変化から検出することが可能である。この場
合には光路の途中にビームスプリッタを入れて、第１の
実施の形態で用いたプラズマ像の撮像を行う計測部を設
ける事も可能である。

【００４９】以上のように、本実施の形態を用いれば、
プラズマのスペクトルを計測することで、正確にを標的
物質の交換時期を知ることができる。

【００５０】＜第四の実施形態＞図４は、本発明の第４
の実施形態を示す概略図である。本実施形態は第１の実
施形態に示したプラズマフォーカス光源及び照明装置を
用いてＸ線縮小露光装置を構成したものである。プラズ
マフォーカス光源に高電圧パルスを印加する電源部及び
プラズマフォーカス光源の詳細は省略してある。

【００５１】第１の実施形態と同様にＤＰＦ光源501の
アノード電極はタングステン、標的物質はリチウム結晶
を用いており、波長13nm近傍のＸ線を効率よく発生する
ことができる。ＤＰＦ光源501は支柱502により真空容器
500に固定されている。光源の発光状態は、プラズマ計
測部509によって計測される。

【００５２】Ｘ線反射鏡503はMo/Si多層膜をコートした
回転放物面ミラーである。このMo/Si多層膜は反射波長
が13nmになるように多層膜の周期長が決定されている。
ＤＰＦ光源から輻射されたＸ線はこのＸ線反射鏡503に
入射し波長13nmのＸ線のみが反射され、厚さ0.15nmのジ
ルコニウム(Zr)からなる可視光カットＸ線透過フィルタ
ー506を透過後、照明光学系507に入射する。照明光学系
507により照明領域を円弧状に整形し、IC回路パターン
が形成されている反射マスク508を照明する。反射マス
ク508で反射したＸ線は投影光学系510により1/4に縮小
され、レジストが塗布されたシリコンウェハー511上に
結像される。このとき、ウェハー511と反射マスク508は
それぞれ反射マスク移動ステージ513、ウェハー移動ス
テージ514上に取り付けられ、これらステージは同期し
てスキャンすることで、25×25mm角のICチップ全面を露
光できるようになっている。この露光装置により、レジ
スト上で0.07μｍ L/SのICパターンが露光できるように
なっている。

【００５３】以下、本発明に係る半導体デバイスの製造
方法の実施の形態の例を説明する。図５は、本発明に係
る半導体デバイスの製造方法の一例を示すフローチャー
トである。この例の製造工程は以下の各主行程を含む。（１）ウエハを製造するウエハ製造工程（又はウエハを
準備するウエハ準備工程）（２）露光に使用するマスクを製作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）（３）ウエハに必要な加工処理を行うウエハプロセッシ
ング行程（４）ウエ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行程（５）できたチップを検査するチップ検査工程なお、それぞぞれの行程はさらに幾つかのサブ行程から
なっている。

【００５４】これらの主行程の中で、半導体のデバイス
の性能に決定的な影響を及ぼす主行程がウエハプロセッ
シング行程である。この行程では、設計された回路パタ
ーンをウエハ上に順次積層し、メモリやMPUとして動作
するチップを多数形成する。このウエハプロセッシング
行程は以下の各工程を含む。（１）絶縁層となる誘電体薄膜や配線部、或いは電極部
を形成する金属薄膜などを形成する薄膜形成行程（ＣＶ
Ｄやスパッタリング等を用いる）（２）この薄膜層やウエハ基板を酸化する酸化行程（３）薄膜層やウエハ基板など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行程（４）レジストのパターンに従って薄膜層や基板を加工
するエッチング行程（例えばドライエッチング技術を用
いる）（５）イオン・不純物注入拡散行程（６）レジスト剥離行程（７）さらに加工されたウエハを検査する検査工程なお、ウエハプロセッシング行程は必要な層数だけ繰り
返し行ない、設計通り動作する半導体デバイスを製造す
る。

【００５５】図６は、図５のウエハプロセッシング行程
の中核をなすリソグラフィー行程を示すフローチャート
である。このリソグラフィー行程は以下の各工程を含
む。（１）全段の行程で回路パターンが形成されたウエハ上
にレジストをコートするレジスト塗布行程（２）レジストを露光する露光行程（３）露光されたレジストを現像してレジストのパター
ンを得る現像行程（４）現像されたレジストパターンを安定化させるため
のアニール行程以上の半導体デバイス製造工程、ウエハプロセッシング
行程、リソグラフィー行程については、周知のものであ
り、これ以上の説明を要しないであろう。

【００５６】上記リソグラフィー行程の中の（２）の露
光行程に、本発明に係るＸ線露光装置を用いると、線幅
の小さなパターンの露光転写を行うことができる。そし
て、これらＸ線露光装置は、長時間の連続運転が可能で
あるので、本発明の半導体デバイスの製造方法によれ
ば、歩留まりよく半導体デバイスを製造することができ
る。

【００５７】

【発明の効果】以上の通り、本発明によるプラズマフォ
ーカス光源及び照明装置を用いれば、プラズマフォーカ
ス光源の電極や、標的物質の交換時期を知ることができ
る。さらに、取り出す立体角を大きくすることができ
る。これらの効果により、照明状態が良好な状態で長時
間安定し、適切に照明することができる。また、本発明
のＸ線露光機を用いれば、露光条件の安定したＸ線露光
装置とすることができる。さらに、本発明の半導体デバ
イスの製造方法を用いれば、歩留まりよく半導体を製造
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示すプラズマフォー
カス光源及び照明装置である。

【図２】本発明の第２の実施形態を示すプラズマフォー
カス光源及び照明装置である。

【図３】本発明の第３の実施形態を示すプラズマフォー
カス光源及び照明装置である。

【図４】本発明の第４の実施形態を示すＸ線縮小露光装
置の概略図である。

【図５】本発明に係るＸ線露光装置を利用した半導体デ
バイスの製造方法を示す図である。

【図６】リソグラフィー行程の概要を示す図である。

【図７】プラズマフォーカス光源を説明する説明図であ
る。

【符号の説明】

100・・・プラズマフォーカス光源、101・・・カソード
電極、102・・・アノード電極、103・・・標的物質、10
4・・・電源部 200・・・Ｘ線反射鏡、201・・・反射鏡基板、202・・
・多層膜、203・・・有効領域、204・・・計測用穴 300・・・プラズマ計測部、301・・・レンズ光学系、30
2・・・CCD、303・・・フレームバッファ、304・・・コ
ンピュータ、310・・・ピンホール、311・・・４分割フ
ォトディテクター、320・・・分光器 400・・・加熱用光源部、401・・・加熱用光源、402・
・・集光レンズ、403・・・反射鏡 500・・・真空容器、501・・・プラズマフォーカス光
源、502・・・支柱、503・・・Ｘ線反射鏡、506・・・
Ｘ線透過フィルター、507・・・照明光学系、508・・・
反射マスク、509・・・プラズマ計測部、510・・・投影
光学系、511・・・ウェハー、512・・・真空容器、513
・・・反射マスク移動ステージ、514・・・ウェハー移
動ステージ 700・・・直流高電圧電源、701・・・スイッチ、702・
・・カソード電極、703・・・アノード電極、704・・・
絶縁部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０５Ｈ 1/00 Ｇ０１Ｎ 21/73 // Ｇ０１Ｂ 15/00 Ｈ０５Ｇ 1/00 ＫＧ０１Ｎ 21/73 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５３１ＳＦターム(参考） 2F067 AA54 BB01 BB04 CC17 HH04 JJ01 KK08 LL16 TT01 2G043 AA06 CA02 CA07 DA06 EA06 EA09 GA06 GB01 GB11 HA01 HA02 HA03 JA01 LA03 2H097 CA15 LA10 4C092 AA08 AA09 AB30 AC09 BD13 BD19 BD20 DD23 5F046 DB01 GA03 GA14 GB04 GC03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】カソード電極とアノード電極を有し、カソ
ード電極とアノード電極との間に印可される電圧により
放電させてプラズマを発生させ、印加電界によりそのプ
ラズマを集中させて高輝度のＸ線を発生させるプラズマ
フォーカス光源と、照明用反射鏡とを備えた、照明装置
において、プラズマフォーカス光源のプラズマから輻射される電磁
波を利用してプラズマ像を投影させる投影光学系と、投
影面に配置される検出器と、検出された電磁波からプラ
ズマフォーカス光源のプラズマ発光状態を計測すること
を特徴とする照明装置。
【請求項２】前記プラズマ発光状態とは発光強度、発光
位置の少なくとも一つを含む事を特徴とする請求項１に
記載の照明装置。
【請求項３】請求項１または２に記載の照明装置におい
て、計測されたプラズマ発光状態の情報に基づいて、発光源
の位置調整を行う手段を有することを特徴とする照明装
置。
【請求項４】請求項１、２または３に記載の照明装置に
おいて、計測されたプラズマ発光状態の情報に基づいて、プラズ
マ発光源の交換を指示する手段を備える事を特徴とする
照明装置。
【請求項５】カソード電極とアノード電極を有し、カソ
ード電極とアノード電極との間に印可される電圧により
放電させてプラズマを発生させ、印加電界によりそのプ
ラズマを集中させて高輝度のＸ線を発生させるプラズマ
フォーカス光源において前記カソード電極は前記アノー
ド電極の周囲に配置され、前記カソード電極先端が、中央のアノード電極側に円錐
状に傾斜した形状を持つことを特徴とするプラズマフォ
ーカス光源。
【請求項６】請求項１から４のいずれかに記載の照明装
置又は請求項５に記載のプラズマフォーカス光源を備え
た照明装置を用いてマスク上に形成されているパターン
を照明し、前記パターンをレジストが塗布されているウ
ェハー上に転写することを特徴としたＸ線露光装置。
【請求項７】請求項６に記載のＸ線露光装置を用いて、
マスク上に形成されているパターンをレジストが塗布さ
れているウェハー上に転写する行程を有してなることを
特徴とする半導体デバイスの製造方法。