JP3103461B2

JP3103461B2 - Ｘ線露光方法と装置、並びにデバイス製造方法

Info

Publication number: JP3103461B2
Application number: JP05159495A
Authority: JP
Inventors: 豊渡辺
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-06-29
Filing date: 1993-06-29
Publication date: 2000-10-30
Anticipated expiration: 2015-10-30
Also published as: JPH07142305A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＳＲ発生装置から発せ
られるＳＲ光のうち真空紫外から軟Ｘ線（波長ほぼ０．
１ｎｍから２０ｎｍ）を露光光として用いるＸ線露光技
術に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＳＲ発生装置はＸ線露光装置用の光源と
して、現状においては、強度が強くスループットの点に
おいて匹敵するもののない光源である。しかしながら、
光源としての安定性には問題が残っており、特に、特開
平２−７６２１３号公報に指摘してあるように、避くべ
からざる欠点として、時間とともに蓄積電流値が減少し
その結果としてＸ線強度が時間的に減少し、その強度減
少に対して露光時間の補正を行うと同時にある一定時間
ごとに再入射、あるいは追加入射を行う必要がある。さ
らに、将来的には解決されるべき課題ながら、現状にお
いては解決のめどがたっていないものとして、光源の発
光点としての電子ビームの位置不安定性、および発光点
から放射されるＸ線の角度不安定性に起因するＳＲ光の
露光位置における位置不安定性があり、これらは特開平
５−１２９１８８号公報に指摘してある。上記光源とし
ての不安定性に起因する露光量むらは、特開平２−７６
２１３号公報および特開平５−１２９１８８号公報によ
り、基本的には解決されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら最近の検
討によれば、ＳＲ発生装置の光源としての不安定性とし
て、光源の発光点としての電子ビームの位置不安定性、
および発光点から放出されるＸ線の角度不安定性に起因
するＳＲ光の露光位置における位置不安定性以外にも、
ＳＲ光源独自に由来するＳＲ光の形状不安定性が明らか
になってきている。

【０００４】電子ビームの形状および速度の角度成分は
ともにガウス分布あるいはほぼガウス分布をしており、

【０００５】

【数１】で表わされる。ここにおいて、ｙは電子ビーム中の電子
のＳＲ軌道面に垂直な方向の位置を表わし、ｙ’は電子
ビーム中の電子の速度のＳＲ軌道面に垂直な方向の角度
成分である。

【０００６】ＳＲ光の位置不安定性、即ち、（１）式の
ｙ_O およびｙ_O'の変化により、ミラーへの入射角が変化
し（ミラー上での入射位置の変化もミラーへの入射角変
化の原因となる）、入射角の変化によりＳＲ光の反射率
は激しく変化することから、その結果としてミラーから
の反射光の形状が変化することは知られていた。そのた
め、特開平５−１２９１８８号公報に述べられているよ
うに、ミラー前にＸ線検出器を配置しフィードバックを
かけることにより、ＳＲ光のミラーへの入射位置を安定
化させることが行われている。

【０００７】ここで述べているＳＲ光源独自に由来する
ＳＲ光の形状不安定性とは、（１）式のσｙおよびσ
ｙ’の変化による、ミラーがないとしても発生し得る本
質的なＳＲ光の形状不安定性であり、露光量むらの原因
となるものである。

【０００８】なお、このＳＲ光の形状不安定性について
は、Ｄ．ＬａｕｎｄｙａｎｄＳ．Ｃｕｍｍｉｎｇ
ｓ，Ｒｅｖ．Ｓｃｉ．Ｉｎｓｔｒｕｍ．６３（１９９
２）５５４に実験結果とともに述べられている。

【０００９】本発明の目的は、蓄積電流値の変化に伴う
ＳＲ光の形状不安定性に起因する露光むらを除去するこ
とが可能なＸ線露光方法およびＸ線露光装置を提供する
ことにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のＸ線露光方法
は、シンクロトロン放射光発生源の少なくとも２つの蓄
積電流値に対する、露光領域内における露光量分布情報
を求め、露光時にモニターされた蓄積電流値と前記露光
量分布情報とに基づいて、前記露光領域内の各位置への
Ｘ線照射量を制御するものである。

【００１１】また、本発明のＸ線露光装置は、シンクロ
トロン放射光発生源の少なくとも２つの蓄積電流値に対
する、露光領域内における露光量分布情報を記憶する手
段と、露光時に蓄積電流値をモニターする手段と、該モ
ニターされた蓄積電流値と前記露光量分布情報とに基づ
いて、前記露光領域内の各位置へのＸ線照射量を制御す
る手段とを有する。

【００１２】

【作用】ここで、露光量強度分布とは、露光量強度の露
光領域内の分布であって、露光量強度とはその点におい
て適正な露光を行うために要する時間に反比例する量で
ある。その比例係数はどう定義してもよい。レジストの
種類が変わったとき、露光量強度分布は変わることがあ
る。また、同一のレジストにおいてもその厚さが変わっ
たとき露光量強度分布は変わることがある。今問題にし
ている露光量強度分布の変化は、レジストの種類、厚
さ、ベーキング温度、現像条件等のプロセス条件を固定
したときに、そのプロセス条件下で起きてくるものであ
る。したがって、露光量強度分布の測定は、その固定さ
れたプロセス条件の下で露光領域内を一定時間露光しそ
の露光領域内の各点で、レジスト残膜率を測定する方
法、レジストの線幅のマスクの線幅に対する精度を測定
する方法、レジストプロファイルを測定する方法等によ
り行われる。また、フォトダイオード等をＸ線検出器と
して用い、露光量強度とＸ線検出器からの出力の相関を
とった後に、そのＸ線検出器を用いて露光量強度分布を
測定することができる。露光量とは、その点における露
光強度と露光を行った時間の積によって定義され、その
露光を行った時間が適正な露光を行うために要する時間
と一致するとき適正露光量と呼ぶ。露光量むらとは露光
量が適正露光量からずれていること、あるいはそのずれ
ている量をいい、露光量強度、露光時間の変動により発
生する。

【００１３】ＳＲ発生装置の蓄積電流値は、校正された
直流電流トランス（ＤＣＣＴ）とよばれる電流計により
計測することができる。また、更にフォトダイオードや
カロリメータ、光電効果型の検出器等によりＳＲ光強度
を測定し、検出器からの出力がＳＲ光強度と優れたリニ
アリティーを示すことから、検出器出力をＳＲの蓄積電
流値とみなしてもよい。このとき、ＳＲ光の形状が蓄積
電流値に対して変化するため、十分大きな検出面を有す
る検出器を用いるか、あるいは、検出器前面にフィルタ
ーを設置し、検出器に検出されるＳＲ光の形状が、検出
器の検出面よりも実質的に十分小さくなるようにする。

【００１４】蓄積電流値に対するσｙ，σｙ’の依存性
は、ＳＲ発生装置の制御パラメータを変えなければ再現
性が良く、同一の蓄積電流値に対してほぼ同一のσｙ，
σｙ’となる。図２，図３に代表的ＳＲ発生装置の蓄積
電流値に対するσｙ，σｙ’の依存性をそれぞれ示す。
σｙ，σｙ’は蓄積電流値に対してほぼ直線の傾きを示
すが、その大きさや傾きは、それぞれのＳＲ発生装置に
おいて異なる値を持つ。ほぼ（１）式で表わされる電子
ビームのσｙ，σｙ’がこのように蓄積電流値に対して
依存性をもつ時、その電子ビームから放射されるＳＲ光
は、少なくとも１枚のミラーを含む光学系およびマスク
を経て、感光材としてのレジストが塗布してある基板に
照射される。その結果、レジストが塗布してある基板に
照射される露光量強度分布も蓄積電流値に依存すること
となる。そのとき、露光量強度分布は少なくとも１枚の
ミラーを含む光学系を経ているため、ガウス分布と一般
的には異なったものとなる。

【００１５】したがって、少なくとも２つの蓄積電流値
に対する露光量強度を予め測定しておき、露光時に、蓄
積電流値を測定するとともに、σｙ，σｙ’の蓄積電流
値依存性に起因する露光強度分布の変化の補正を行うこ
とにより、適正な露光量を露光領域全面にわたり得るこ
とができる。今、２つの蓄積電流値Ｉ₁ ，Ｉ₂ において
測定された露光量強度分布をそれぞれＰ₁ （ｘ，ｙ），
Ｐ₂ （ｘ，ｙ）とすると、任意の蓄積電流値Ｉにおける
露光量強度分布は、

【００１６】

【数２】により求まる。３つ以上の蓄積電流値における露光量強
度分布を測定した後に、任意の蓄積電流値における露光
量強度分布は、各点において２次式以上の補間公式を用
いることにより求めることができる。

【００１７】露光領域内の各点の適正な露光時間は定義
により、露光量強度分布に反比例したものとして求ま
る。各点の露光時間を設定する方法としては、露光領域
内の露光光を遮断するシャッターを設置し、そのシャッ
ターの速度を制御する方法、露光領域内へ露光光を照射
するためのミラーを振動させ、そのミラーを振動させる
速度を制御する方法等が用いられる。

【００１８】ＳＲ発生装置の蓄積電流値の変化にともな
い露光量強度分布が変化することに対する補正方法とし
ては、シャッター速度の制御に蓄積電流値により補正を
かけること、ミラーの速度の制御に蓄積電流値により補
正をかけること、また、ミラーが凸面または凹面の曲率
を持つときにはその曲率を蓄積電流値に依存して変化さ
せることにより達成される。

【００１９】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００２０】（実施例１）図１は本発明の第１の実施例
のＸ線露光装置の構成図である。Ｘ線源としてのＳＲ発
生装置１から放射されたＳＲ光は、発光点から３ｍの位
置に設置されたＲ＝５６．７ｍのＳｉＣ製の凸球面ミラ
ー３に、ほぼ斜入射角１５ｍｒａｄで入射する。ミラー
３で反射されたＳＲ光は、Ｘ線透過膜上にＸ線吸収体か
らなる所望のパターンが形成されている原版としての透
過型マスク７を透過後、所望のパターン形状となり、感
光材としてのレジストが塗布してあるウエハステージ上
９の基板（ウエハ）８に照射される。マスク７の上流側
には露光領域の全面にわたり露光時間を制御するための
シャッター５が設置されている。シャッター５はシャッ
ター制御ユニット１０により制御されるシャッター駆動
ユニット６により駆動される。図中には無視されている
が、Ｂｅ製の１２μｍ厚さの薄膜がミラー３より下流、
シャッター５より上流に位置し、その薄膜より上流側は
超高真空、下流側は減圧Ｈｅとなっている。ＳＲ発生装
置１の蓄積電流値はＤＣＣＴ２により測定される。

【００２１】図２，図３に示されるσｙ，σｙ’の依存
性を持つ代表的ＳＲ発生装置から放射されたＳＲ光４
が、ハロゲン元素を含む１μｍの厚さの化学増幅型レジ
ストに単位時間当たりに吸収されるエネルギーを計算値
として図４に実線で示す。レジストに吸収されるエネル
ギーがある一定量になったとき適正な露光となるため、
この値は既に定義された露光量強度に一致するものであ
るが、実際の露光においてはミラー３の反射率むら、Ｂ
ｅ薄膜の厚さむら等により変化するため、レジスト残膜
率の測定等によって求めなければならない。図４中の４
本の線は露光量強度の大きい方から、蓄積電流値３００
ｍＡ，２５０ｍＡ，２００ｍＡ，１５０ｍＡの場合であ
る。参考のため、蓄積電流値によりσｙ，σｙ’が変化
しないとして、蓄積電流値３００ｍＡでの露光量強度分
布を蓄積電流値に比例させたものを点線で示す。露光量
強度の大きい方から蓄積電流値２５０ｍＡ，２００ｍ
Ａ，１５０ｍＡの場合である。

【００２２】本実施例に使用しているハロゲン元素を含
む化学増幅型レジストの最適露光量は６０Ｊ／ｃｍ³ で
あり、図５に露光領域内の各点における適正露光時間を
実線で示す。図中において、露光時間の少ない方から蓄
積電流値３００ｍＡ，２５０ｍＡ，２００ｍＡ，１５０
ｍＡである。本実施例においては、シャッター５により
その各点における露光時間だけ解放となるように、シャ
ッター５の速度を制御している。参考のため、蓄積電流
値によりσｙ，σｙ’が変化しないとして、蓄積電流値
３００ｍＡでの露光量強度分布を蓄積電流値に比例させ
たものが露光量強度分布であるとした時の各点における
露光時間を点線で示す。露光時間の少ない方から蓄積電
流値２５０ｍＡ，２００ｍＡ，１５０ｍＡの場合であ
る。したがって、σｙ，σｙ’が蓄積電流値依存性を示
すＳＲ発生装置を光源としているにも関わらず、露光量
強度分布が蓄積電流値に比例しているとして露光時間を
設定すると、例えば１５０ｍＡにおいては露光領域の中
心において最大７％も露光時間が適正な露光時間よりも
長くなる。その結果、露光量が適正露光量よりも多くな
り露光むらの原因となる。

【００２３】このような露光量が適正露光量からずれて
しまうことに対する対処としては、全ての蓄積電流値に
おいて露光量強度分布を計測し、露光領域内の各点にお
ける露光時間を全ての蓄積電流値において設定すれば良
いのは明らかである。しかしながら、その効率の低さに
より、本実施例においては蓄積電流値に対するσｙ，σ
ｙ’の依存性は、ＳＲ発生装置１の制御パラメータを変
えなければ再現性が良く、同一の蓄積電流値に対しては
ほぼ同一のσｙ，σｙ’となり、またσｙ，σｙ’は蓄
積電流値に対してはほぼ直線の傾きを示すことから、少
なくとも２つの蓄積電流値で露光量強度分布を求め、
（２）式により２つの蓄積電流値で露光量強度分布を求
めた時、あるいは、より高次の補間式により３つ以上の
蓄積電流値で露光量強度分布を求めたとき、任意の蓄積
電流値における露光量強度分布を算出する。図４の蓄積
電流値３００ｍＡ，１５０ｍＡの露光量強度分布から２
５０ｍＡ，２００ｍＡでの露光量強度分布を（２）式に
より求めた結果を図６に点線で示す。また、図４の３０
０ｍＡ，２５０ｍＡ，２００ｍＡ，１５０ｍＡの露光量
強度分布を図６に再度実線で示す。本実施例により、蓄
積電流値２５０ｍＡ，２００ｍＡに限らず任意の蓄積電
流値において、露光量強度分布は誤差１％まで求まる。
露光量むらの許容量は２％であるため、許容範囲内とな
る。

【００２４】その後、露光領域内の各点において適正露
光時間を算出し、適正露光時間だけシャッター５が開放
となりレジストを露光するように、シャッター５の露光
領域内における速度を決定する。ちなみに、露光領域内
の各点においては適正露光時間が与えられた時に、シャ
ッター５の露光領域内における速度を決定し、シャッタ
ー５を具体的に駆動する方法は、特開平１−２４３５１
９号公報に開示されている。

【００２５】なお、少なくとも２つの蓄積電流値で露光
量強度分布を求め、その蓄積電流値における露光領域内
の各点における適正露光時間を求め、その後、任意の蓄
積電流値における適正露光時間を、少なくとも２つの蓄
積電流値における適正露光時間から補間により求めるよ
うにしてもよい。

【００２６】レジストの残膜率から露光量強度分布を求
める方法は、一般的に良く知られているので簡単に述べ
ておく。露光量を変える以外は条件を一定にして露光を
行う時、ネガレジストにおいてはその残膜率は露光量の
関数となる。逆に、露光量も残膜率の関数となる。した
がって、一定の蓄積電流値および露光領域内の一定の場
所において露光時間のみ変化させて数回露光を行い、そ
の後、現像し残膜率を求めることにより、残膜率と露光
時間の関数が求まる。仮に残膜率が９０％を最適露光と
すれば、そのときの露光時間に対応する露光量が最適露
光量となる。したがって、ある蓄積電流値において一定
時間だけ露光領域全面を露光光により照射し、その後レ
ジストを現像し残膜率を求めることにより、露光領域全
面において最適露光量に対しての割合として露光量分布
が求まる。求まった露光量を露光時間で割れば露光量強
度分布が求まる。もちろん、この時ポジレジストを用い
ても、残った膜の厚さが露光量の関数となることを用い
れば成立することは言うまでもないし、露光領域全面を
一定の時間とせずとも、既知の時間露光すれば良いこと
も言うまでもない。

【００２７】（実施例２）図７は本発明の第２の実施例
のＸ線露光装置の構成図である。Ｘ線源としてのＳＲ発
生装置１１から放射されたＳＲ光は、発光点から３ｍの
位置に設置されたＳｉＣ製のシリンドリカル凸球面ミラ
ー１３に、ほぼ斜入射角１５ｍｒａｄで入射する。ミラ
ー１３が凸面形状をしているのはＳＲ発生装置１１から
放射されたＳＲ光１６を拡大するためのものであるた
め、曲率はＳＲ発生装置１１から遠ざかる方向について
いる。ミラー１３で反射されたＳＲ光１６は、Ｘ線透過
膜上にＸ線吸収体からなる所望のパターンが形成されて
いる原版としての透過型マスク１９を透過後、所望のパ
ターン形状となり、感光材としてのレジストが塗布して
ある、ウエハステージ２１の基板（ウエハ）２０に照射
される。マスク１９の上流側には露光領域の全面にわた
り露光時間を制御するためのシャッター１７が設置され
ている。シャッター１７はシャッター制御ユニット２３
により制御されるシャッター駆動ユニット１８により駆
動される。蓄積電流値をモニターするために、十分な大
きさ受光面を持つＸ線検出器１２がミラー１３と発光点
の間に挿入してある。図中には無視されているが、Ｂｅ
製の１２μｍ厚さの薄膜がミラー１３より下流、シャッ
ター１７より上流に位置し、その薄膜より上流側は超高
真空、下流側は減圧Ｈｅとなっている。

【００２８】本実施例において、ＳｉＣ製のミラー１３
はミラー形状制御ユニット１５により制御されるミラー
形状変化ユニット１４によるベンディングにより曲率半
径Ｒが５０ｍから５７ｍまで可変である。あたかも電子
ビームのσｙ，σｙ’が変化せず、従来例のように露光
量強度分布は蓄積電流値に比例しているとしてシャッタ
ー補正を行っても、露光量むらが許容値におさまるよう
に曲率半径Ｒを決定する。蓄積電流値３００ｍＡ、曲率
半径５６．７ｍにおける露光量強度分布を図８に示す。
４本の実線の内、最も強度の大きいものがそれである。
σｙ，σｙ’が変化せず、従来例のように露光量強度分
布が蓄積電流値に比例しているとすると、蓄積電流値２
５０ｍＡ，２００ｍＡ，１５０ｍＡでは、図８の点線で
示される。一方、蓄積電流値１５０ｍＡで、曲率半径Ｒ
を変化させ露光量強度分布が、σｙ，σｙ’が変化せず
露光量強度分布が蓄積電流値に比例しているとする露光
量強度分布に、露光領域（２０ｍｍ幅）内で許容範囲内
で一致させると、その時の曲率半径Ｒは５１．３ｍとな
る。その時の露光量強度分布は、図８の最も小さい実線
で示されている。蓄積電流値１５０ｍＡから３００ｍＡ
までの間において曲率半径Ｒを５１．３ｍから５６．７
ｍまで直線で補間を行い、蓄積電流値２００ｍＡ，２５
０ｍＡの露光量強度分布を、同じく図８に実線で示す。
いずれも、σｙ，σｙ’が変化せず露光量強度分布が蓄
積電流値に比例しているとする露光量強度分布に、露光
領域（２０ｍｍ幅）内で許容範囲内で一致する。

【００２９】本実施例において、蓄積電流値１５０ｍＡ
で頻繁に露光量強度分布を測定することになるが、以下
のように校正されたフォトダイオードをＸ線検出器１２
として用いることができる。一般に、ＳＲ発生装置を光
源とするＸ線露光器においては、ＳＲ光のスペクトルが
連続であること、少なくとも１枚のミラーにより反射さ
れ、Ｘ線の反射率はそのＸ線の波長および入射角に大き
く依存すること、レジストに到達する前にＢｅ窓および
メンブレンを透過するがそれらの透過率は波長に大きく
依存すること、レジストに吸収されるＸ線の吸収率は波
長に大きく依存すること（レジストに吸収されたエネル
ギーに比例してレジストは露光されるので、これを「レ
ジストの分光感度が一定でない」という）、Ｘ線検出器
１２の分光感度がレジストの分光感度と大きく違うこと
により、ウエハーステージ２１に設置されたＸ線検出器
２２を用いて測定されたＸ線強度分布は、露光量強度分
布と異なる。即ち、同じＸ線強度ながら露光量強度が異
なることがある。しかしながら、Ｘ線検出器２２のリニ
アリティーは高く、再現性もあるため両者の相関を露光
領域内の各位置で求めることにより、ある位置における
Ｘ線強度からその位置における露光量強度分布を算出で
きる。ある蓄積電流値で一定時間露光を行いその残膜率
から露光量強度分布を求めると同時に、露光を行ったほ
ぼ同じ蓄積電流値でウエハーステージ２１をｙ方向（Ｓ
Ｒ軌道面に対して垂直な方向）に移動させながらＸ線検
出器２２の出力からＸ線強度分布を求める。

【００３０】図９に蓄積電流値１５０ｍＡ、曲率半径５
１．３ｍの時の露光量強度分布とウエハーステージ２１
に設置されたＸ線検出器２２を用いて測定されたＸ線強
度分布を規格化して示す。図１０に露光領域の各位置に
おける露光量強度とＸ線強度の相関を示す。露光領域の
各位置においてはスペクトル分布が異なり、Ｘ線検出器
２２の分光感度とレジストの分光感度が異なることから
各位置における相関の傾きは異なるが、リニアリティー
は十分高くＸ線強度から露光量が求まる。露光量強度を
Ｄ（ｙ）、Ｘ線強度をＯ（ｙ）、傾きをＡ（ｙ）とする
と、露光量強度は（３）式

【００３１】

【数３】Ｄ（ｙ）＝Ａ（ｙ）・Ｏ（ｙ）・・・・・・（３）により求まる。図１１に傾きをＡ（ｙ）を示す。なお、
Ｘ線検出器を異なるものと変え、Ａ（ｙ）が変わった場
合、再度Ａ（ｙ）を求める必要がある。また、露光量強
度を求める方法として、露光時間を変化させながら露光
を行い、マスクのパターンの線幅と露光後現像を行い得
られたレジストパターンの線幅の比を露光時間の関数と
して表し、その比が１になる露光時間を最適露光時間と
しても露光量強度を求めることができる。

【００３２】Ｘ線検出器により蓄積電流値を求める方法
は、ＳＲ軌道面に垂直な方向にＳＲ光の広がりより十分
大きな受光面を持つＸ線検出器の出力が蓄積電流値に比
例することを用いるもので、ある蓄積電流値におけるＸ
線検出器の出力を計測しておき、Ｘ線検出器の出力が例
えば半分になった時、蓄積電流値も半分になったとする
ものである。フォトダイオードをＸ線検出器として用い
た場合、広い範囲でリニアリティーを保証できるため、
好んで用いることができる。

【００３３】（実施例３）図１２は本発明の第３の実施
例のＸ線露光装置の構成図である。Ｘ線源としてのＳＲ
発生装置２４から放射されたＳＲ光は、発光点から３ｍ
の位置に設置されたＳｉＣ製の揺動する平面ミラー２６
に、斜入射角１１〜１９ｍｒａｄで入射し、シート状の
ＳＲ光２９は拡大される。ミラー２６はミラー揺動制御
ユニット２８により揺動速度が制御されるミラー揺動ユ
ニット２７により揺動する。ミラー２６で反射されたＳ
Ｒ光２９は、Ｘ線透過膜上にＸ線吸収体からなる所望の
パターンが形成されている原版としての透過型マスク３
２を透過後、所望のパターン形状となり、感光材として
のレジストが塗布してある、ウエハステージ３４上の基
板（ウエハ）３３に照射される。蓄積電流値はＤＣＣＴ
２５によりモニターする。また、マスク前面にはミラー
２６と同期して動く開口（Ｂｅ窓３０）があり、Ｂｅ製
の１２μｍ厚さの薄膜が真空隔壁となり、その薄膜より
上流側は超高真空、下流側は減圧Ｈｅとなるように取り
付けてある。Ｂｅ窓３０は圧力差に対して十分な強度を
確保するために、ｙ方向（ＳＲ軌道面に対して垂直な方
向）に１０ｍｍの幅となっており、ミラー２６の振動に
したがってＳＲ光２９を遮らないようにミラー２６と同
期してＢｅ窓駆動ユニット３１により振動する。ミラー
揺動の時は、ウエハ基板３３上をある一定速度でシート
状ＳＲ光２９が揺動するときの露光量で露光量強度が定
義される。即ち、そのように露光した後のレジスト残膜
率あるいは線幅精度から露光量強度が求まる。

【００３４】図１３に、平面ミラー２６にＳＲ光２９が
１２ｍｒａｄで入射するようにミラー２６を固定した時
のウエハ基板３３上の露光量強度分布を実線で示す。強
度の大きい方から蓄積電流値３００Ａ，２５０Ａ，２０
０Ａおよび１５０ｍＡである。Ｂｅ窓３０の幅より内側
のＳＲ光２９のみウエハ基板３３に到達しレジストを露
光する。

【００３５】図１４にシート状のＳＲ光２９が、ミラー
２６の振動によりウエハ基板３３上で４０ｍｍ／ｓｅｃ
の一定速度で１回振動することにより得られる露光量を
実線で示す。露光量の大きい方から蓄積電流値が３００
ｍＡ，２５０ｍＡ，２００ｍＡおよび１５０ｍＡに対応
する。これが、各々の蓄積電流値の時の露光量強度を表
す。ミラー揺動の時の露光量制御は、例えば、１μｍの
厚さのレジストを露光するのに６ｍＪ／ｃｍ² の露光量
が必要なとき、３００ｍＡではウエハ基板３３上でＳＲ
光２９が４０ｍｍ／ｓｅｃの速度で揺動して、露光量が
ｙ＝０ｍｍで３．４２ｍＷ／ｃｍ² であるから、ｙ＝０
ｍｍで４０／（６／３．４２）＝２２．８（ｍｍ／ｓｅ
ｃ）の速度となる様にミラー２６を揺動させれば良い。

【００３６】図１５に各蓄積電流値におけるウエハ基板
３３上のシート状ＳＲ光２９の適正揺動速度を示す。速
度の大きい方から蓄積電流値３００ｍＡ，２５０ｍＡ，
２００ｍＡおよび１５０ｍＡを示す。図１４の破線は蓄
積電流値３００ｍＡの露光量を蓄積電流値に比例させた
ものである。従って、露光量強度が蓄積電流値に比例す
るとすると、例えば蓄積電流値１５０ｍＡの時は、６％
の露光量むらが発生することになる。

【００３７】図１６の実線は図１４と同様に露光量強度
（ＳＲ光２９のある揺動速度の時の露光量）を表す。破
線は蓄積電流値１５０ｍＡおよび３００ｍＡで露光量強
度を測定し、（２）式により蓄積電流値２００ｍＡおよ
び２５０ｍＡの露光量強度を求めたもので、誤差は１％
程度となっている。したがって、この補間によって求め
た露光量強度分布により平面ミラー２６の速度を決定す
ることにより露光量むらは１％程度となる。

【００３８】（実施例４）次に上記説明した露光装置を
利用したデバイスの製造方法の実施例を説明する。図１
７は微小デバイス（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４１（回路設計）
ではデバイスの回路設計を行なう。ステップ４２（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４３（ウエハ製造）ではシリ
コン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４４
（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４５（組み
立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４４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
４６（検査）ではステップ４５で作製されたデバイスの
動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こう
した工程を経てデバイスが完成し、これが出荷（ステッ
プ４７）される。

【００３９】図１８は上記ウエハプロセスの詳細なフロ
ーを示す。ステップ５１（酸化）ではウエハの表面を酸
化せる。ステップ５２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁
膜を形成する。ステップ５３（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５４（イオン
打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ５５
（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステ
ップ５６（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
５７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ
５８（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５９（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デバイ
スを高い生産性で製造することができる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、ＳＲ発生
装置の少なくとも２つの蓄積電流値に対する露光量強度
分布を予め計測し、その予め計測された露光量強度分布
および露光時にモニターされた蓄積電流値に従い、露光
時の蓄積電流値におけるマスク上の任意の位置における
照射量を決定することにより、蓄積電流値の変化に伴う
ＳＲ光の形状不安定性に起因する露光量むらを除去でき
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例のＸ線露光装置の構成図
である。

【図２】代表的ＳＲの蓄積電流値に対するσｙの依存性
を示すグラフである。

【図３】代表的ＳＲの蓄積電流値に対するσｙ’の依存
性を示すグラフである。

【図４】図２，図３に示されるσｙ，σｙ’の依存性を
持つ代表的ＳＲから放射されたＳＲ光が、レジストに単
位当たりに吸収されるエネルギーを示すグラフである。

【図５】露光領域内の各点における適正露光時間を示す
グラフである。

【図６】第１の実施例のＸ線露光装置により求められた
露光量強度分布グラフである。

【図７】本発明の第２の実施例のＸ線露光装置の構成図
である。

【図８】第２の実施例のＸ線露光装置により求められた
露光量強度分布グラフである。

【図９】露光量強度分布とＸ線検出器２２を用いて測定
されたＸ線強度分布を規格化して示すグラフである。

【図１０】露光領域の各位置における露光量強度とＸ線
強度の相関を示すグラフである。

【図１１】露光量強度とＸ線強度の比Ａ（ｙ）のグラフ
である。

【図１２】本発明の第３の実施例のＸ線露光装置の構成
図である。

【図１３】平面ミラー２６に入射したＳＲ光のウエハ基
板３３上の露光量強度分布を示すグラフである。

【図１４】平面ミラー２６の揺動によりウエハ基板３３
上で一定速度となるように露光した時の露光量を示すグ
ラフである。

【図１５】各蓄積電流値におけるウエハ基板３３上のシ
ート状ＳＲ光２９の適正揺動速度を示すグラフである。

【図１６】第３の実施例のＸ線露光装置により求められ
た露光量強度を示すグラフである。

【図１７】第４の実施例のデバイス製造方法のフローを
示す図である。

【図１８】ウエハプロセスの詳細なフローを示す図であ
る。

【符号の説明】

１ＳＲ発生装置２ＤＣＣＴ３凸面ミラー４ＳＲ光５シャッター６シャッター駆動ユニット７マスク８ウエハ９ウエハステージ１０シャッター制御ユニット１１ＳＲ発生装置１２Ｘ線検出器１３凸面ミラー１４ミラー形状変化ユニット１５ミラー形状制御ユニット１６ＳＲ光１７シャッター１８シャッター駆動ユニット１９マスク２０ウエハ２１ウエハステージ２２Ｘ線検出器２３シャッター制御ユニット２４ＳＲ発生装置２５ＤＣＣＴ２６平面ミラー２７ミラー揺動ユニット２８ミラー揺動制御ユニット２９ＳＲ光３０Ｂｅ窓３１Ｂｅ窓駆動ユニット３２マスク３３ウエハ３４ウエハステージ４１〜４７，５１〜５９ステップ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 7/20

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】シンクロトロン放射光発生源からのＸ線
を照射して露光を行なうＸ線露光方法において、前記シンクロトロン放射光発生源の少なくとも２つの蓄
積電流値に対する、露光領域内における露光量分布情報
を求め、露光時にモニターされた蓄積電流値と前記露光量分布情
報に基づいて、前記露光領域内の各位置へのＸ線照射量
を制御することを特徴とするＸ線露光方法。
【請求項２】前記シンクロトロン放射光発生装置の蓄
積電流値のモニターが、直流電流トランス等により直接
電流値を計測することにより行なわれる請求項１記載の
方法。
【請求項３】前記シンクロトロン放射光発生装置の蓄
積電流値のモニターが、ＳＲ光強度を測定することによ
り行なわれる請求項１記載の方法。
【請求項４】露光量分布の計測が、レジストを塗布し
てある基板に一定時間露光を行ない、現像を行なうこと
により、そのレジストの残膜率および／またはマスクの
線幅と露光されたレジストの線幅の精度および／または
レジストのプロフィルから露光量強度分布を算出するこ
とにより行なわれる請求項１記載の方法。
【請求項５】露光量分布の計測が、Ｘ線に対して感度
を持つ検出器で計測した後に、レジストへの露光量分布
に換算することにより行なわれる請求項１記載の方法。
【請求項６】露光量分布の計測が、少なくとも１つの
蓄積電流値において露光量分布を計測するとともに、シ
ンクロトロン放射光発生装置の電子ビームの大きさ、速
度の角度成分のばらつきの大きさの蓄積電流値依存性か
ら、他の蓄積電流値における露光量分布に換算すること
により行なわれる請求項１記載の方法。
【請求項７】シンクロトロン放射光発生源からのＸ線
を照射して露光を行なうＸ線露光装置において、シンクロトロン放射光発生源の少なくとも２つの蓄積電
流値に対する、露光領域内における露光量分布情報を記
憶する手段と、露光時に蓄積電流値をモニターする手段と、該モニターされた蓄積電流値と前記露光量分布情報とに
基づいて、前記露光領域内の各位置へのＸ線照射量を制
御する手段とを有することを特徴とするＸ線露光装置。
【請求項８】前記シンクロトロン放射光発生装置の蓄
積電流値のモニターが、直流電流トランス等により直接
電流値を計測することにより行なわれる請求項７記載の
装置。
【請求項９】前記シンクロトロン放射光発生装置の蓄
積電流値のモニターが、ＳＲ光強度を測定することによ
り行なわれる請求項７記載の装置。
【請求項１０】露光量強度分布の計測が、レジストを
塗布してある基板に一定時間露光を行ない、現像を行な
うことにより、そのレジストの残膜率および／またはマ
スクの線幅と露光されたレジストの線幅の精度および／
またはレジストのプロフィルから露光量強度分布を算出
することにより行なわれる請求項７の装置。
【請求項１１】露光量分布の計測が、Ｘ線に対して感
度を持つ検出器で計測した後に、レジストへの露光量分
布に換算することにより行なわれる請求項７記載の装
置。
【請求項１２】露光量分布の計測が、少なくとも１つ
の蓄積電流値において露光量強度分布を計測するととも
に、シンクロトロン放射光発生装置の電子ビームの大き
さ、速度の角度成分のばらつきの大きさの蓄積電流値依
存性から、他の蓄積電流値における露光量強度分布に換
算することにより行なわれる請求項７の装置。
【請求項１３】請求項１のＸ線露光方法を含む工程に
よって微小デバイスを製造することを特徴とするデバイ
ス製造方法。