JP3532742B2 - Ｘ線リソグラフィ装置およびｘ線露光方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＸ線を用いたリソグ
ラフィ技術に係わり、特にパターン転写における歪み補
正（や倍率補正）機能を有したＸ線リソグラフィ装置お
よびこれを用いたＸ線露光方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体デバイスのデザインルール
が微細化、高精度の一途を辿っている。光露光技術にお
いては位相シフトマスク、エキシマレーザを用いた超解
像露光技術等の先端リソグラフィ技術が提案されている
が要求はますます厳しくなる一方、光の波長による本質
的な限界が見えてきている。特に露光用マスクの寸法規
格（短寸法・長寸法精度）、合わせ精度に厳しい要求が
されている。このような要求は、０．１５μｍ以下の露
光技術として解像力およびスループットの点から先端リ
ソグラフィの一つとして有望視されているＸ線リソグラ
フィ技術に対しても同様である。一般にＸ線リソグラフ
ィ技術では、光露光技術のように効率の良い屈折光学系
あるいは反射光学系の実現が困難であるために、縮小転
写方式は現在のところ実用レベルになく、１対１の等倍
露光方式が主に開発されている。この等倍Ｘ線リソグラ
フィ技術では近接露光法によりマスク上に形成されたパ
ターンを被露光基板にほぼ等倍に転写するために、マス
ク上のパターンの短寸法・長寸法精度の向上、高解像の
パターン転写技術、マスクと被露光基板およびプロセス
基板間でのパターン重ね合わせ精度の向上等が重要開発
項目になっている。このため、特にキーテクノロジーと
なるＸ線マスクパターンの短寸法および長寸法精度向上
に関して従来より様々な検討がされている。たとえば、
Ｘ線吸収体パターンやＸ線透過性薄膜の低応力化、応力
や膜厚の均一化、パターン描画精度の向上やエッチング
技術の開発が進められている。しかしながら０．１５μ
ｍ以下のリソグラフィ手段として考えた場合には、未だ
実用レベルの精度をもつマスクを作製できておらず、さ
らに露光装置を含むリソグラフィシステムは構築されて
いない。ところで、先端リソグラフィでは精度ばかりで
なく、既存のリソグラフィプロセスに十分に対応できる
機能が要求されている。例えばＬＳＩ等においては十枚
以上の微細なマスクパターンを互いに重ね合わせる複雑
かつ多様な工程が数十乃至百以上のステップ数続けられ
ることが一般的である。このＬＳＩの製造工程において
は光ステッパとＸ線ステッパとの組み合わせのような異
機種のステッパを用いて互いにマスクパターンを重ね合
わせる場合が生じる。この異機種ステッパが用いられる
場合においては露光フィールドサイズ・方向、プリアラ
イメント方式等の露光シーケンス、スペックとの整合が
取られている必要があり、各種ステッパに応じて自由に
組み合わせて運用できることが前提になる。特に従来リ
ソグラフィである光露光方式で形成された基板には、レ
ンズ歪による露光フィールドの転写歪やプロセスにおけ
る倍率の違い等が含まれていることが一般的である。こ
の従来リソグラフィにより下層の回路パターンを形成し
た基板に対して所定の精度内で上層の回路パターンを重
ね合わせるためには補正可能な歪は出来る限り補正して
露光する機能が最低限必要になってくる。この補正機能
は、Ｘ線リソグラフィの露光方法においても当然必要と
なってくる技術であるが、従来より検討されてきたもの
は未だ実用レベルに達していないのが現状である。これ
までに補正機能により転写精度を達成する手段として提
案されているものに、例えば特開昭６２−１２２２６号
公報（メンブレンの伸縮）や特開平２−１６８６４号公
報、特開平４−６６０９５号公報（マスクの伸縮）、特
開平５−６７５６２号公報（マスクリンクの伸縮）、特
開平６−２０８９４２号公報（基板変形）、特開平７−
２６３３１６号公報（マスクの曲げ変形）等がある。し
かしながら、いずれもマスク或いは被露光基板の一部或
いは全体を物理的に伸縮や変形させて、所望のパターン
位置精度を得るものであり、マスク作製プロセスの複雑
さや高コストを招く恐れがあった。その他、露光装置の
ステージ機構の複雑さを招く問題もある。特開平７−２
６３３１６号公報を除く他の方法では、制御精度不足の
ために所望の精度を得にくい問題が顕在化している。ま
た物理的な変形作用を施すために高速に機能しにくく、
スループット低下の問題やマスクの耐久性（疲労破壊）
が懸念されていた。

【０００３】一方、Ｘ線リソグラフィ装置のビームライ
ンやＸ線反射ミラーに関する従来の提案では、露光強度
の均一性を向上するものや露光領域を拡大する方法とし
て、ミラーの揺動や駆動、ミラー形状に関するものが大
多数である。たとえば特開平２−４６７１７号公報（露
光の均一化）、特開平３−１２０７１４号公報（露光領
域の拡大）、特開平３−１３３１２０号公報（露光領域
の拡大）、特開平４−１３９７１６号公報（露光の均一
化）、特開平６−９７０２７号公報（露光領域の拡大、
均一化）、特開平６−１２０１２１号公報（ミラー形
状）等が知られている。ミラー形状に関する提案では、
露光領域を一括で拡大するものや、露光強度の均一性を
向上するものに限定されている。この他の提案ではＸ線
の発散を低減する技術とＸ線の平行性を高めるものが主
であり、例えば特開平４−１７３２号公報（露光の均一
化）、特開平７−７８７５５号公報（露光の均一化）に
代表される技術が知られている。唯一、特開平７−７８
７５５号公報では、２枚のＸ線反射ミラーの構成で、第
２のＸ線反射ミラーを直線状にシフトしている間に第２
のＸ線反射ミラーのグレージング角を変えて露光フィー
ルドの垂直方向の位相誤差を変えることのできる露光装
置の提案がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のＸ線露光技術で
は、露光フィールドの拡大と共に露光量の均一性の確保
は一応実現可能になりつつあるが、一旦作成したＸ線マ
スク上のパターンは、作成時の位置歪を伴った形のまま
露光されるために、被露光基板との合わせ精度を十分に
得られない問題があった。完全に所望する精度でＸ線マ
スクパターンが形成され、平行性の極めて高いＸ線を用
いて露光する場合であっても、ＬＳＩ製品プロセスの違
いによって半導体基板（半導体チップ）毎に下層の露光
フィールドの形状が異なっている場合には、これらに対
応して上層のパターンの合わせる精度を得ることは事実
上実現できていない。また、特開平７−７８７５５号公
報が開示する技術においても、その露光装置を適用すれ
ば露光フィールドの垂直方向の位置歪を低減して露光は
できるが、水平方向の歪を低減することはできない問題
がある。さらに直交度補正等の複雑な位置歪を改善する
ことも不可能であった。

【０００５】このように、従来のＸ線露光技術は水平方
向および垂直方向の位置歪を同時に低減、あるいは補正
して露光することは不可能である。例えば前述したよう
に物理的な作用をＸ線マスクに加えてパターン位置や露
光フィールドの形状を変化させない限り、各種基板やチ
ップ毎に所望の重ね合わせ精度を達成できていなかっ
た。またＸ線は完全に平行でなく、ある有限の発散角を
有するが、この発散角は固定値であるために、これに起
因して生じる転写歪も問題になっている。現時点では、
これを解決する方法にはあらかじめマスクパターンを描
画、形成する際に、Ｘ線の発散による転写ずれを補正し
ておく方法が提案されている。しかしながら、各種ＬＳ
Ｉ基板に応じて製造プロセス歪みやＸ線の発散による転
写歪を補正して、その都度Ｘ線マスクパターンを設計・
作成する方法では、ＬＳＩ製造プロセスが変更された場
合や、Ｘ線露光機やそのビームラインが変更された場合
には、個々に適用できなくなる問題があった。

【０００６】上記特開平８−５５７８５号公報は、全体
の倍率補正をプロキシミティギャップ変化や温調によっ
て行い、Ｘ線ビームの走査に同期して半導体ウエハとＸ
線マスクを相対的に微小移動させることで走査方向の倍
率補正を行い、縦方向と横方向を独立して転写率補正を
可能としている。この方法によれば、水平方向、垂直方
向の倍率補正を別々に行うことが可能である。しかしな
がら、先述したように、プロセスの違いによって基板や
チップ毎に下層の露光フィールドの形状が異なっている
場合には、これらに応じて温度調節で基板を伸縮させて
フィールドサイズを変更するか、ギャップを変更する必
要があるために、処理時間を要し処理速度が低下する問
題が生じる。熱を利用した基板収縮は、熱源のコントロ
ールや露光雰囲気を一定温度に保つのが困難になってい
る。ギャップを変更する方法では、キャップ変更時に薄
膜構造であるＸ線マスクの上面と下面に圧力差が生じマ
スクのＸ線透過性薄膜が機械的（物理的）に撓む現象が
あるために、その制御が困難になっている問題がある。

【０００７】さらに、露光による熱、振動、ギャップの
変動等でマスク自身が変形した場合には、応答性の問題
から、所定の位置精度で下地形状に合わせて転写するこ
とが困難であるという問題点もあった。

【０００８】本発明は上記問題点を鑑みてなされたもの
で、その目的とするところはパターン転写における歪み
補正や倍率補正機能を有したＸ線リソグラフィ装置を提
供することにある。ここで「歪み補正」はたる形やトラ
ペゾイド（台形）等に対する補正のような高次の補正を
も含む概念である。

【０００９】本発明の他の目的は異機種のリソグラフィ
装置を同一製造工程中で用いた場合であっても互いの露
光フィールドサイズ，形状の整合が容易に取れ、所定の
精度でのマスクパターンの重ね合わせが可能なＸ線リソ
グラフィ装置を提供することである。

【００１０】本発明のさらに他の目的は、マスク作成プ
ロセスの複雑さや高コストを招くことなく所定の精度で
マスクパターンの重ね合わせが可能なＸ線リソグラフィ
装置を提供することである。

【００１１】本発明のさらに他の目的はＬＳＩ製造工程
中のプロセスのばらつき、熱的効果や、多層構造に起因
する歪等により被露光基板の露光フィールド形状が変形
しても容易に高精度なマスクパターンの重ね合わせが可
能なＸ線リソグラフィ装置を提供することである。

【００１２】本発明のさらに他の目的は水平方向、およ
び垂直方向の両方の倍率の制御が可能で、しかも露光フ
ィールドの縦の辺と横の辺とのなす直交度の補正や、直
交度の補正よりも高次のたる形やトラペゾイドに対する
補正が可能なＸ線リソグラフィ装置を提供することであ
る。

【００１３】本発明のさらに他の目的は露光時間の短縮
が可能で、スループットの高い高精度のＸ線リソグラフ
ィ装置を提供することである。

【００１４】本発明のさらに他の目的は転写パターンの
垂直・水平方向の拡大する量あるいは縮小する量をあら
かじめ見込んでマスクパターンを設計する必要のないＸ
線リソグラフィ装置を提供することである。

【００１５】本発明のさらに他の目的は異機種のリソグ
ラフィ装置を同一製造工程中で用いた場合であっても互
いの露光フィールドサイズ，形状の整合が容易に取れ、
所定の精度でのマスクパターンの重ね合わせが可能なＸ
線露光方法を提供することである。

【００１６】本発明のさらに他の目的は、マスク作製プ
ロセスの複雑さや高コストを招くことなく所定の精度で
マスクパターンの重ね合わせが可能なＸ線露光方法を提
供することである。

【００１７】本発明のさらに他の目的はＬＳＩ製造工程
中の熱的効果、多層構造に起因する歪、あるいはエッチ
ング技術等のプロセスのばらつき等により被露光基板の
露光フィールド形状が変形しても容易に高精度なマスク
パターンの重ね合わせが可能なＸ線露光方法を提供する
ことである。

【００１８】本発明のさらに他の目的は水平方向、およ
び垂直方向の両方の倍率の制御が可能で、しかも露光フ
ィールドの縦の辺と横の辺とのなす直交度の補正や直交
度の補正よりも高次のたるみ形やトラペゾイドに対する
補正が可能なＸ線露光方法を提供することである。

【００１９】本発明のさらに他の目的は露光時間の短縮
が可能で、スループットの高い高精度のＸ線露光方法を
提供することである。

【００２０】本発明のさらに他の目的は転写パターンの
垂直方向もしくは水平方向の拡大する量あるいは縮小す
る量をあらかじめ見込んでマスクパターンを設計する必
要のないＸ線露光方法を提供することである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明によるＸ線リソグラフィ装置はＸ線反射ミ
ラーにより反射されたＸ線を所定のマスク（Ｘ線マス
ク）に入射し、このマスクを透過したＸ線により被露光
基板上に所望のパターンを露光する装置であって、この
Ｘ線反射ミラーは面内位置によって反射特性が異なるよ
うに構成されており、さらにこのＸ線反射ミラーに、Ｘ
線反射ミラーに入射するＸ線の位置を変えるためのＸ線
反射ミラー駆動系が接続され、このＸ線反射ミラー駆動
系には、Ｘ線反射ミラー制御系を制御するためのＸ線反
射ミラー制御系が接続されていることを特徴とする。

【００２２】より具体的には、本発明は露光光としてシ
ンクロトロン放射光（ＳＯＲ光）を用いるＸ線リソグラ
フィ装置に係る。つまり指向性が高く高強度のＳＯＲ光
を発生するシンクロトロン・リングと、シンクロトロン
・リングよりＸ線を取り出すポートおよび超高真空に排
気されたビームラインと、ビームライン内に設置されＸ
線の領域を制限するアパーチャーと、Ｘ線を反射するＸ
線反射ミラーと、Ｘ線シャッタと、ビームラインを通過
したＸ線を用いて所望のパターンの形成されたＸ線マス
クの所定の部分を透過させ感光性レジストの塗布された
被露光基板（半導体ウェハ）上に近接露光して転写パタ
ーンを形成するＸ線露光室（露光チャンバー）とビーム
ライン側の超高真空雰囲気とＸ線露光室側の大気圧雰囲
気（通常はＨｅガスなどの所定のガス雰囲気とする）或
いは減圧雰囲気とを離隔してＸ線を取り出す離隔窓とを
少なくとも具備したＸ線リソグラフィ装置に係る。そし
て、ポートより取り出され光軸を中心として有限の発散
角を有するＸ線（ＳＯＲ光）がＸ線反射ミラーに入射し
反射する際に、Ｘ線反射ミラー面内の所定の位置に所定
の角度でＸ線が入射するように、Ｘ線反射ミラー駆動系
によりＸ線反射ミラーの位置を移動することを特徴とす
る。Ｘ線の入射位置を移動することにより、Ｘ線反射ミ
ラーで反射したＸ線の発散角或いは平行性が被露光基板
上の露光フィールド形状に適合するようにＸ線マスクの
露光フィールド形状を成形して露光することができる。
このため被露光基板上の露光フィールド形状が種々の理
由で変形していても、この変形した露光フィールド形状
に適合するようにＸ線マスクの露光フィールドを補正で
きる。したがって、同一のＬＳＩ製造工程中に異機種の
ステッパを用いた場合や、ＬＳＩ製造工程のバラツキや
熱処理効果等による下層のマスクパターンの変化が生じ
る場合においても高い精度でこの下層マスクパターンに
対し、上層のマスクパターンを合わせることが可能とな
る。Ｘ線反射ミラー駆動系としては６軸の自由度を有し
たマニピュレータ等を用いればよい。

【００２３】ここで、Ｘ線反射ミラーは反射ミラーは所
定の軸方向に沿って幾何学的形状が変わるように構成す
ればよい。例えば所定の軸に沿って曲率半径が変わるよ
うに構成されていることが望ましい。（図３および図４
が代表的な構造である）。本発明のＸ線リソグラフィ装
置においてはＸ線反射ミラー駆動系およびＸ線ミラー制
御系はこの所定の軸方向に沿ってＸ線の入射位置が移動
するようにＸ線反射ミラーを駆動制御する。

【００２４】具体的には、Ｘ線が入射し反射するＸ線反
射ミラーの面内位置とＸ線露光用マスクまでの距離を概
ね一定として、該Ｘ線反射ミラーを揺動する手段により
Ｘ線のＸ線反射ミラーへの入射角を所定量変化させて、
所望の領域を露光することが好ましい。つまり、Ｘ線反
射ミラー駆動系およびＸ線反射ミラー制御系によって、
Ｘ線反射ミラーを一定方向に移動し、水平方向のＸ線の
発散角を制御し、同時にＸ線反射ミラーを揺動して垂直
方向のＸ線の発散角を制御することができるのである。
あるいは、Ｘ線反射ミラーに対するＸ線の入射角および
反射角を概ね一定にして、Ｘ線が入射し反射するＸ線反
射ミラーの面内位置とＸ線露光用マスクまでの距離をＸ
線反射ミラー駆動系により変化させて、所望の領域を露
光してもよい。

【００２５】より好ましくは、Ｘ線反射ミラーには、さ
らにＸ線反射ミラー走査機構を接続し、このＸ線反射ミ
ラー走査機構をＸ線反射ミラー制御系により制御してＸ
線反射ミラーをＸ線の光軸方向に平行移動すればよい。
つまりＸ線反射ミラー駆動系とＸ線反射ミラー走査機構
とにより、Ｘ線反射ミラーの姿勢を変化し、その位置を
移動させることにより垂直方向の発散角を制御し所望の
領域を露光することができる。Ｘ線反射ミラーを光軸方
向に移動することにより、例えば、垂直方向にパターン
が拡大することが補正できるので、Ｘ線マスクの設計に
際してあらかじめＸ線マスクの垂直方向の寸法を小さく
するような手間も不要となる。逆の場合についても同様
である。又、水平方向についても同様に言及できること
はもちろんである。なおＸ線反射ミラー走査機構とＸ線
反射ミラー駆動系とを物理的（機械的）に一体として構
成してもよく、互いに別体として構成してもよい。又こ
れらのＸ線反射ミラー走査機構又はＸ線反射ミラー駆動
系はその一部又は全部をビームライン中に配置してもよ
く、ビームラインの外部に配置してもよい。

【００２６】さらに、より好ましくはＸ線反射ミラー
（第１のＸ線反射ミラー）により反射されたＸ線をさら
に反射する他のＸ線反射ミラー（第２のＸ線反射ミラ
ー）を有することである。具体的には、ＳＯＲ光を発生
するシンクロトロン・リングと、このシンクロトロン・
リングよりＸ線を取り出すポートおよび超高真空のビー
ムラインと、ビームライン内に設置されＸ線の領域を制
限するアパーチャーと、Ｘ線を反射するＸ線反射ミラー
と、この第１のＸ線ミラーからのＸ線を受けて反射する
第２のＸ線反射ミラーと、ビームライン側の超高真空雰
囲気と露光室の大気圧雰囲気（或いはビームラインとは
異なる減圧雰囲気）とを離隔してＸ線を取り出す離隔窓
と、Ｘ線シャッタと、所望のパターンの形成されたＸ線
マスクおよび感光性レジストの塗布された被露光基板を
配置し、Ｘ線マスク上のパターンを被露光基板上に近接
露光し転写パターンを形成するＸ線露光室とを少なくと
も具備したＸ線リソグラフィ装置であることが好まし
い。このＸ線リソグラフィ装置ではＸ線が第１のＸ線反
射ミラーに入射し反射する際に、第１のＸ線反射ミラー
面内の所定の位置にＸ線が所定の角度で入射するよう
に、Ｘ線反射ミラー駆動系を用いて第１のＸ線反射ミラ
ーを移動する。この第１のＸ線反射ミラーの移動によっ
て、第１のＸ線反射ミラーで反射したＸ線の発散角或い
は平行性が変化するように成形され、さらにこのＸ線が
第２のＸ線反射ミラーに入射し反射し、さらにＸ線マス
クを介して被露光基板に達する。

【００２７】この場合は第１のＸ線反射ミラーと第２の
Ｘ線反射ミラーとの役割を分担させることにより、それ
ぞれの位置や姿勢（角度）等の駆動・制御が容易とな
り、より正確な露光が可能となる。たとえば第１のＸ線
反射ミラーで所定の水平方向分散角で反射、成形された
Ｘ線を第２のＸ線反射ミラーに入射し、この第２のＸ線
反射ミラーへの入射Ｘ線の面内位置および第２のＸ線反
射ミラーとＸ線露光用マスクまでの距離を概ね一定とし
て、第２のＸ線反射ミラーを揺動して被露光基板上の所
望の領域を露光するようにすればよい。また、第１のＸ
線反射ミラーで所定の水平方向の分散角で反射、成形さ
れたＸ線を第２のＸ線反射ミラーに入射し、この第２の
Ｘ線反射ミラーに対するＸ線の入射角と入射面内位置を
概ね一定として、Ｘ線マスクと第２のＸ線反射ミラーま
での距離を変化させて垂直方向の倍率を制御してもよ
い。より好ましくは第１のＸ線反射ミラーで所定の水平
方向の分散角で反射、成形されたＸ線を第２のＸ線反射
ミラーに入射するに際し、第２のＸ線反射ミラーへのＸ
線入射方向（光軸方向）と同一方向に第２のＸ線反射ミ
ラーを移動することである。このようにすれば、垂直方
向の露光フィールドの拡大を防止、あるいは垂直方向の
倍率を制御できる。この場合、第２のＸ線反射ミラーを
揺動させてもよいことはもちろんである。

【００２８】さらに、Ｘ線反射ミラー制御系にはデータ
記憶部が接続され、データ記憶部に格納されたデータに
基づきＸ線反射ミラーの駆動・制御を行うことがより好
ましい。「データ記憶部が接続され」とは回路構成上接
続されという意であり、実際のデータ記憶部の配置位置
は問わない。つまりデータ記憶部はＸ線露光室内に配置
してもよく、Ｘ線反射ミラー制御系の内部に一体として
配置されていてもかまわない。この格納するデータとし
てはＸ線の発散角のデータ、被露光基板上の露光フィー
ルドにおける位置情報、マスクの位置情報あるいは露光
条件（ギャップ）等がある。これらの情報やデータを前
もって測定しておけば、露光中にこれらの発散角や位置
情報の検出は不要であるので、より短時間で露光が完了
し、スループットが向上する。

【００２９】また、Ｘ線反射ミラー駆動系および前記Ｘ
線ミラー制御系を用いてＸ線反射ミラーを光軸のまわり
に回転又は傾けてＸ線の水平方向の発散角の右側と左側
の角度を異なるようにすることも可能である。右側と左
側の発散角を異なるようにすれば露光フィールドの直交
度、すなわち露光フィールドの縦の辺と横の辺のなす角
度の調整が可能となる。したがって平行四辺形の露光フ
ィールド形状を矩形に補正することが可能となる。さら
に、たる形、トラペゾイド等の歪も補正できる。また下
層のマスクパターンが平行四辺形ならば、この平行四辺
形に適合した露光フィールド形状を実現することも可能
となる。更に、たる形や台形等の高次の歪を伴った形状
をも補正し、所定の形状を実現することも可能である。

【００３０】本発明の第２の特徴は、上記のＸ線リソグ
ラフィ装置を用いたＸ線露光方法に係る。すなわち面内
位置によって反射特性が異なるＸ線反射ミラーに対する
Ｘ線の入射位置を移動して、このＸ線反射ミラーにより
反射されたＸ線の発散角を制御し、このＸ線により所望
の露光パターンを得るＸ線露光方法であることを第２特
徴とする。

【００３１】この第２の特徴によれば、下層のマスクパ
ターンの露光フィールドが光ステッパによる露光フィー
ルドである場合や、製造プロセス上の種々の理由でパタ
ーンの変形等が生じている場合であっても、これに適合
させて上層のパターンを転写できるので極めて高い精度
でマスク合わせが可能となる。ここで、Ｘ線反射ミラー
は、所定の軸方向に沿って曲率半径が変わるように構成
されたものを用いればよいことは第１の特徴での説明か
ら明らかであろう。

【００３２】より具体的には、Ｘ線反射ミラーに入射す
るＸ線の位置を移動して水平方向のＸ線の発散角を制御
すると同時に、Ｘ線反射ミラーを揺動して垂直方向Ｘ線
の発散角を制御するようにすればよい。ここで、「Ｘ線
の位置を移動して」とは連続移動であっても遂次移動で
あってもかまわない。「遂次移動」とは制御により選択
的な位置に移動し、その位置に固定するようなステップ
移動の意である。

【００３３】あるいは、Ｘ線反射ミラー内の一定の位置
にＸ線の入射位置を固定した状態で、あるいは入射位置
を連続的に変えながら、Ｘ線反射ミラーを光軸方向に平
行に移動し、Ｘ線マスクに対するＸ線の入射角度を制御
することが好ましい。Ｘ線反射ミラーを光軸方向に平行
に移動することで、垂直方向の露光倍率が調整できるの
で、Ｘ線マスク設計に際して、あらかじめＸ線マスクの
垂直方向の寸法を小さくするというような複雑な設計は
不要となる。

【００３４】本発明の第２の特徴において、Ｘ線を上記
Ｘ線反射ミラー（第１のＸ線反射ミラー）とは異なる他
のＸ線反射ミラー（第２のＸ線反射ミラー）によってさ
らに反射させることが好ましい。第１および第２のＸ線
反射ミラーの役割を分担させることで、互いの位置移動
や回転等の自由度が増大し、露光フィールド形状の制御
が容易となる。

【００３５】本発明の第２の特徴においてデータ記憶部
に格納された露光フィールド内のマスク位置との相対位
置情報、マスク位置情報、Ｘ線の発散角データの少なく
ともいずれかのデータに基づいて、Ｘ線反射ミラーの位
置又は角度を制御することが好ましい。露光中にＸ線の
発散角データや位置情報の検出が不要となるので、より
短時間で露光が完了し、スループットが向上する。

【００３６】また、Ｘ線反射ミラーを光軸のまわりに回
転又は傾けてＸ線の水平方向の発散角を右と左で異なる
ようにしてもよい。こうすれば露光パターンの縦の辺と
横の辺とのなす直交度を補正できるので被露光基板上に
既に形成された露光フィールド形状が平行四辺形、たる
形、トラペゾイド形（台形）の場合、あるいは被露光基
板上の露光フィールド形状は矩形（長方形）であるがＸ
線マスクの露光フィールド形状が平行四辺形、たる形、
トラペゾイド形となるような場合でもＸ線マスクの露光
フィールド形状を補正して精度の高いマスク合わせが可
能となる。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。

【００３８】［第１の実施の形態］図１は本発明の第１
の実施の形態に係るＸ線リソグラフィ装置の概略を示す
図である。本発明の第１の実施の形態においてはＸ線反
射ミラー８０５を制御してＸ線マスク８１２のパターン
を被露光基板８１４上に転写する。その際の転写歪みや
倍率補正を行うものである。図１に示すＸ線リソグラフ
ィ装置は、ＳＯＲ（シンクロトン放射）光を発生するシ
ンクロトン・リング８０１とＸ線取出しポート８０２、
超高真空に排気されたビームライン８０３、Ｘ線の領域
を制限するアパーチャ８０４、Ｘ線反射ミラー８０５、
ビームライン側の超高真空雰囲気と露光室側の大気圧雰
囲気とを離隔する離隔窓８０６、Ｘ線検出器８０７、Ｘ
線シャッタ８０８、Ｘ線露光室８０９とを少なくとも有
して構成される。Ｘ線反射ミラー８０５には、そのＸ線
の入射位置およびミラーの姿勢と揺動を制御、駆動する
Ｘ線反射ミラー制御系８１０によって制御されるＸ線反
射ミラー駆動系８１１が接続している。Ｘ線反射ミラー
駆動系８１１はその一部又は全部をビームライン８０３
中に配置してもよく、ビームライン８０３の外部に配置
してもよい。Ｘ線検出器８０７は、Ｘ線反射ミラー８０
５で反射して成形されたＸ線の水平方向、垂直方向の平
行度を２次元情報として測定するのに使用される。この
Ｘ線検出信号はＸ線反射ミラー制御系８１０に取り込ま
れ、Ｘ線反射ミラー８０５を駆動する際に使用される。

【００３９】Ｘ線露光室８０９には、Ｘ線マスク８１２
がマスクステージ８１３に保持され、被露光基板８１４
がウエハステージ８１５に保持される。マスクステージ
８１３とウエハステージ８１５にはそれぞれマスクステ
ージ駆動系８１６，ウエハステージ駆動系８１７とこれ
らを制御するマスクステージ制御系８１８，ウエハステ
ージ制御系８１９が接続される。代表的なＸ線マスク８
１２の断面図を図２に示す。Ｘ線マスク８１２は、タン
グステン・レニウム（Ｗ−Ｒｅ）の合金からなるＸ線吸
収体パターン（０．４μｍ厚）２０２とケイ化炭素（Ｓ
ｉＣ）よりなるＸ線透過性薄膜（２μｍ厚）２０３、Ｘ
線透過性薄膜を支持するＳｉ支持基板（６００μｍ厚、
外径７６ｍｍ）２０４、さらにこれらを補強する支持枠
ＳｉＯ₂ガラス（４ｍｍ厚、外径１００ｍｍ、開口部６
０ｍｍ φ）２０５より構成されている。Ｓｉ支持基板
２０４の一部はバックエッチングによって除去されＸ線
の透過する窓（４２ｍｍ角）が形成されている。露光フ
ィールドは２０ｍｍ×４０ｍｍの矩形領域であり、この
領域に所定のパターンが形成されている。Ｘ線マスク８
１２は図１に示すように、Ｘ線リソグラフィ装置の主な
る構成要素であるＸ線露光室８０９中のマスクステージ
８１３に保持されている。また被露光基板８１４はウエ
ハステージ８１５に保持されている。Ｘ線露光室８０９
はＸ線マスク８１２と被露光基板８１４を各ステージの
駆動系８１６，８１７によって、所定のギャップに設定
できる。たとえば２０μｍのギャップに設定すればよ
く、この場合は露光フィールド領域において±０．２μ
ｍの平行度を達成できる。また、Ｘ線露光室８０９はス
テップアンドリピート方式による逐次露光が可能となる
ように構成されている。逐次露光を行うステッパにおい
てはアライメント光学系８２０によってＸ線マスク８１
２のパターンと被露光基板８１４上の露光フィールドの
相対位置が検出され、この検出信号に基づいて、サーボ
機構によりクローズドループでマスクステージ８１３お
よびウエハスステージ８１５の駆動系が制御されてアラ
イメント露光される。

【００４０】ＳＯＲ光源８０１より取出されたＸ線は帯
状であり光軸を中心として水平方向に有限の発散角を有
するが、Ｘ線反射ミラー８０５に入射し反射することに
より集光され、概ね平行光に成形される。本発明で使用
されるＸ線反射ミラーの一例は図３および図４に示すよ
うに光軸上の位置により曲率半径が異なるように設計さ
れ、構成されている。したがってＸ線反射ミラーの面内
位置で集光の特性（反射特性）が異なり、Ｘ線の入射位
置によって連続的に水平方向の発散角が変えられるよう
になっている。図３に示したＸ線反射ミラーはトロイダ
ル系であり、面内位置Ａ、Ｂ、Ｃの順に曲率半径が大き
くなっている。また図４に示したＸ線反射ミラーは面内
位置Ａ、Ｂ、Ｃで曲率半径が異なり、位置Ｂでは曲率半
径が実質上無限大となり、位置ＡとＢでは曲率の符号が
逆転している特徴を持つ。ここに例示した様な面内位置
で反射特性の異なるＸ線反射ミラーを採用し、Ｘ線反射
ミラーへのＸ線の入射位置を選択することによって、Ｘ
線の水平方向の平行度を自由に調整でき、これを用いて
露光する際にＸ線マスクパターンの水平方向の倍率を所
望の値に変化させて被露光基板８１４上に転写すること
が可能になる。被露光基板８１４上の露光フィールドの
垂直方向については、Ｘ線マスク８１２とＸ線反射ミラ
ー８０５の相対距離の調整とＸ線反射ミラー８０５の揺
動量によって、Ｘ線の発散角を変えることにより転写パ
ターンの倍率の制御が可能である。しかし、Ｘ線マスク
８１２とＸ線反射ミラー８０５の相対距離の調整を行う
場合には、Ｘ線マスク８１２と被露光基板８１４を一体
でＸ線反射ミラー８０５の方向へ移動する必要があり、
Ｘ線リソグラフィ装置が大掛かりになる問題点がある。
Ｘ線ミラー８０５を揺動する場合には、Ｘ線反射ミラー
８０５とＸ線マスク８１２の位置関係によって、垂直方
向の発散角が決定されるため転写パターンの垂直方向の
倍率は一定となる。そこで、発散角を一定にし、Ｘ線マ
スク８１２と被露光基板８１４のギャップを変更する
か、Ｘ線マスク８１２と被露光基板８１４を異なる速度
で垂直方向に相対的に移動する方法を採用することによ
って垂直方向の倍率を調整しやすい。図５（ａ）〜
（ｄ）に、Ｘ線反射ミラー８０５とＸ線マスク８１２の
距離を一定にしてＸ線反射ミラー８０５を揺動する場合
について代表例を示す。図５（ａ）に示すように、Ｘ線
反射ミラー８０５の揺動に対応したＸ線の走査速度（円
周速度）に対して被露光基板８１２を垂直方向に相対的
に異なる速度で移動すれば垂直方向の倍率を変えて転写
可能である。また、図５（ｂ）に示すように、Ｘ線マス
ク８１２と被露光基板８１４のギャップを変更すれば、
Ｘ線の水平方向の発散角と揺動量に応じて拡大率が変更
できる。図３および図４に示したように本発明において
はＸ線反射ミラー８０５の光軸上の位置により、反射さ
れたＸ線の水平方向の発散角が異なる。したがって図５
（ｃ）に示すようにＸ線反射ミラー８０５の入射位置を
移動すると同時にＸ線反射ミラー８０５を揺動すること
によって、転写パターンの水平方向の倍率を変化させる
ことが可能である。入射位置の移動は連続的な移動でも
遂次移動でもよい。遂次移動とは制御により選択的な位
置に移動した後、その位置に固定するようなステップ移
動の意である。同様に図５（ｄ）に示すようにＸ線反射
ミラー８０５への入射位置を移動させながら揺動するこ
とによって、Ｘ線の入射位置の変化に応じて被露光基板
８１４上の転写パターンの水平方向の倍率を変化させる
ことが可能である。

【００４１】図１においてＸ線マスク８１２と被露光基
板８１４間のギャップの設定は、ギャップセンサ８２２
によりＸ線マスク８１２と被露光基板８１を各ステージ
を駆動して走査した際に得られる形状情報信号に基づい
て調整、設定される。この時、Ｘ線マスク８１２は、Ｘ
線反射ミラー８０５の揺動の円弧の中心線に沿ったＸ線
がＸ線マスクのパターン面に垂直入射する様な姿勢に保
持した状態で、ギャップ設定がなされる。また、Ｘ線露
光室８０９にはＸ線マスク８１２と被露光基板８１４の
アライメント位置検出を行うアライメント光学系８２０
が搭載されている。アライメント光学系８２０にはアラ
イメント制御系８２１が接続されている。また、被露光
基板８１４上でのＸ線強度分布を調整可能なＸ線強度分
布調整手段８２３がＸ線反射ミラー８０５とＸ線露光室
８０９の間のビームライン８０３に設けられている。図
６（ａ）に示すように、Ｘ線マスク８１２の露光フィー
ルド２２０中には、デバイスパターンの他に合わせ評価
用のパターン９０１とアライメントマーク９０２が形成
されている。同様に図６（ｂ）に示す被露光基板８１４
上の露光フィールド２２１中にも、デバイスパターンの
他に合わせ評価用のパターン９０３とアライメントマー
ク９０４が形成されている。被露光基板８１４上には図
６（ｂ）に示すように全２０個の露光フィールドが逐次
露光されて形成される。合わせ評価用パターン９０１と
９０３は、アライメント露光された際にボックス・イン
・ボックス（Ｂｏｘ−ｉｎ−ｂｏｘ）のパターンになる
ように設計され、それぞれの露光フィールド２２０，２
２１内に９×１７点形成される。また、アライメントマ
ーク９０２と９０４はそれぞれの露光フィールド２２
０，２２１の上下左右に配置され、特に左右のマークに
ついては一列に形成されている。

【００４２】次に、本発明で行われる第１の実施の形態
に係るＸ線リソグラフィ装置を用いた露光シーケンスの
一例を図７に示すフローチャートを用いて説明する。本
発明の第１の実施の形態に係るＸ線露光方法は、図１に
示したアライメント光学系８２０によって検出されたＸ
線マスク８１２上のアライメントマーク９０２と被露光
基板８１４上のアライメントマーク９０４からの位置信
号に基づいてアライメント制御系８２１でＸ線マスクパ
ターン８１２の位置情報と被露光基板８１４上のパター
ンの位置情報が計算される。パターンの位置情報は各ス
テージの駆動制御系８１８，８１９に伝達され、これら
の制御系８１８，８１９によりアライメント動作が制御
される。同時に、アライメント制御系８２１からの位置
情報は、Ｘ線反射ミラー制御系８１０に伝達され、この
位置情報と、Ｘ線検出器８０７からの信号情報に基づい
て、Ｘ線反射ミラー８０５に対するＸ線の入射位置とＸ
線反射ミラー８０５の姿勢と揺動がＸ線反射ミラー駆動
系８１１によって設定される。この設定は、設定したＸ
線マスク８１２と被露光基板８１４間の所定のギャップ
の条件下において、Ｘ線マスクに入射されるＸ線の発散
角が水平方向、垂直方向共に所望の角度となり、しか
も、Ｘ線マスクと被露光基板との合わせ精度が計算上所
望規格以下となるように設定される。また、同時にＸ線
反射ミラー駆動系８１１によるミラー揺動は、ＳＯＲリ
ングの蓄積電流値あるいはＸ線強度に応じて、所望の露
光量が得られるようにＸ線反射ミラー制御系８１０で揺
動速度が制御されて行われる。Ｘ線マスク８１２に入射
されるＸ線の発散角を最適化する場合は、Ｘ線シャッタ
８０８を開けて露光を開始する前に、Ｘ線検出器８０７
により検出されたＸ線の発散角が、対象とするＸ線マス
ク８１２と被露光基板８１４の露光フィールドに対して
所定の条件を満たしているかをＸ線反射ミラー制御系８
１０で確認する。そしてＸ線反射ミラー制御系８１０で
の確認により、所定の条件が満たされるまでＸ線反射ミ
ラー８０５の設定が繰り返し行われる。また、露光中に
おいても、アライメント光学系８２０によってリアルタ
イムでＸ線マスク８１２中のアライメントマーク９０２
と露光中の被露光基板８１４上の露光フィールドのアラ
イメントマーク９０４から、露光フィールドの位置に応
じた位置信号が検出される。この信号に基づいてアライ
メント制御系８２１で形成されたＸ線マスクパターン８
１２の位置情報と被露光基板８１４上のパターンの位置
情報は、Ｘ線反射ミラーの制御系８１０に伝達される。
この情報をリファレンスとして、Ｘ線検出器８０７によ
りリアルタイムで検出される信号情報に基づいて、Ｘ線
反射ミラー８０５に対するＸ線の入射位置とＸ線反射ミ
ラー８０５の姿勢が、Ｘ線マスク８１２に入射されるＸ
線の発散角が水平方向、垂直方向共に、所望の規格以下
となり、Ｘ線マスクと被露光基板の合わせ精度が計算上
所望規格内になるように制御する。すなわち所望規格値
以下となる条件を満たすように、Ｘ線反射ミラー駆動系
８１１によってリアルタイムで駆動されながら、Ｘ線反
射ミラー８０５の揺動に同期して、各ステージの駆動制
御系８１８，８１９によって順次アライメント動作が行
われ被露光基板８１４上に露光される。なお、容易にわ
かるようにシンクロトロン放射光は帯状のスリット形状
でありＸ線反射ミラー８０５の揺動による露光フィール
ドの拡大によっても成形されたＸ線は概ね水平方向に長
い帯状のスリット形状である。この帯状のスリット形状
のＸ線ビームが露光フィールドの垂直方向に走査されて
露光に用いられる。また、Ｘ線露光量の面内均一性を確
保する等、Ｘ線強度分布の調整必要な場合には、Ｘ線強
度分布調整手段８２３により行う。Ｘ線強度分布調整手
段８２３は膜厚と膜厚分布の異なる少なくとも１枚、好
ましくは４枚のＳｉＮ薄膜を組み合わせて構成すればよ
い。ＳｉＮ薄膜のそれぞれの膜厚分布は、上下方向、左
右方向に向って徐々に厚くなるものと逆に薄くなるもの
とを用意する。各ＳｉＮ薄膜の平均の厚さは０．３μｍ
である。これらをビームライン中で上下方向、左右方
向、上下左右方向、あるいは斜め方向に適宜組み合わせ
て露光フィールド領域でＸ線強度が概ね均一になるよう
に調整する。

【００４３】［第２の実施の形態］本発明の第１の実施
の形態では、Ｘ線リソグラフィ装置の例として、Ｘ線反
射ミラー８０５に対するＸ線の入射位置とＸ線マスク８
１２との間の距離を一定にしてＸ線反射ミラー８０５を
揺動する場合について説明した。Ｘ線反射ミラー８０５
を揺動して露光フィールドを拡大しているために、被露
光基板８１４上の転写パターンは必ずＸ線マスク上の露
光フィールドよりも垂直方向に拡大されて投影される。
このために、転写時に拡大する量をあらかじめ見込んで
マスクパターンを設計しなくてはならない。すなわち、
被露光基板上に形成される現実の露光フィールドサイズ
よりも小さいサイズから成る特殊なＸ線マスクパターン
を設計して、これを使用する必要がある。つまり第１の
実施の形態においては、Ｘ線マスク作製時にこのような
制限を設けなければならないのでマスク設計が煩雑かつ
複雑となり、Ｘ線マスク製作やその検査にも時間を要す
こととなる。これを避けて垂直方向の倍率を変更して露
光するには、Ｘ線マスク８１２と被露光基板８１４間の
ギャップを調整するか、被露光基板８１４をＸ線反射ミ
ラー８０５の揺動に対してずらしながら露光する必要が
ある。本発明の第２の実施の形態は、これらの事情を改
善するものである。

【００４４】図８は本発明の第２の実施の形態に係るＸ
線リソグラフィ装置の概要図である。本発明の第２の実
施の形態はＸ線反射ミラー９０５をＸ線の光軸方向に平
行に移動する場合である。図８に示すＸ線リソグラフィ
装置は、ＳＯＲ（シンクロトロン放射）光を発生するシ
ンクロトロン・リング８０１とＸ線取出しポート８０
２、超高真空のビームライン８０３、Ｘ線の領域を制限
するアパーチャ８０４、Ｘ線反射ミラー８０５、ビーム
ライン側の超高真空雰囲気と露光室側の大気圧雰囲気を
離隔する離隔窓８０６、Ｘ線検出器８０７、Ｘ線シャッ
タ８０８、Ｘ線露光室８０９とを少なくとも有して構成
される。Ｘ線反射ミラー８０５には、その姿勢と揺動お
よびＸ線の入射位置を制御、駆動するＸ線反射ミラー駆
動系９１１が接続している。さらにＸ線反射ミラー８０
５には、露光フィールドを拡大するために行われるＸ線
の光軸方向に平行に移動するＸ線反射ミラー走査機構９
１２も備えられている。Ｘ線反射ミラー駆動系９１１と
Ｘ線反射ミラー走査機構９１２はＸ線反射ミラー制御系
９１０に接続され、このＸ線反射ミラー制御系９１０に
よりそれぞれ制御される。図８ではＸ線反射ミラー走査
機構９１２とＸ線反射ミラー駆動系９１１とは別体のよ
うに記載されているが、これはシステム構成としての模
式的表現であり、現実の物理的（機械的）構造におい
て、両者を一体として構成してもよいことはもちろんで
ある。一体として構成するか別体として構成するかはビ
ームラインの構造等に応じて任意に選択できる設計的事
項である。又、Ｘ線反射ミラー駆動系９１１又はＸ線反
射ミラー走査機構９１２の一部又は全部をビームライン
８０３中に配置するか、ビームライン８０３の外部に配
置するかも設計に応じて決定すればよい。Ｘ線検出器８
０７は、Ｘ線反射ミラー８０５で反射して成形されたＸ
線の水平方向、垂直方向の平行度を２次元情報として測
定するのに使用される。このＸ線検出信号はＸ線反射ミ
ラー制御系９１０に取り込まれ、Ｘ線反射ミラー８０５
を駆動する際に使用される。

【００４５】Ｘ線露光室８０９には、Ｘ線マスク８１２
がマスクステージ８１３に保持され、被露光基板８１４
がウエハステージ８１５に保持されている。マスクステ
ージ８１３とウエハステージ８１５にはそれぞれマスク
ステージ駆動系８１６，ウエハステージ駆動系８１７と
これらを制御するマスクステージ駆動系８１８，ウエハ
ステージ制御系８１９が接続されている。Ｘ線マスク８
１２と被露光基板８１４はギャップが２０μｍに設定さ
れ、２０ｍｍ×４０ｍｍの露光フィールド領域において
互いに±０．２μｍの平行度になっている。Ｘ線マスク
８１２と被露光基板８１４間のギャップは、Ｘ線マスク
８１２と被露光基板８１４をこれらを搭載した各ステー
ジ８１３，８１５を駆動して走査した際に、ギャップセ
ンサ８２２により得られる形状情報信号に基づいて調
整、設定される。この時、Ｘ線マスク８１２は、Ｘ線反
射ミラー８０５からのＸ線が垂直入射する様に姿勢が決
められている。また、Ｘ線露光室８０９にはＸ線マスク
８１２と被露光基板８１４のアライメント位置検出を行
うアライメント光学系８２０が搭載され、アライメント
光学系８２０はアライメント制御系８２１に接続されて
いる。また被露光基板８１４上でのＸ線強度分布を調整
可能なＸ線強度調整手段８２３がＸ線反射ミラー８０５
とＸ線露光室８０９の間のビームライン８０３に設けら
れている。露光フィールド中のアライメントマークや評
価用のパターンは第１の実施の形態と同様である。すな
わち図６（ａ）に示すように、Ｘ線マスク８１２の露光
フィールド２２０には、デバイスパターンの他に合わせ
評価用パターン９０１とアライメントマーク９０２が形
成され、同様に被露光基板８１４上の露光フィールド２
２１にも、デバイスパターンの他に合わせ評価用のパタ
ーン９０３とアライメントマーク９０４が形成されてい
る。合わせ評価用パターン９０１と９０３は、アライメ
ント露光された際にボックス・イン・ボックス（Ｂｏｘ
−ｉｎ−ｂｏｘ）のパターンになるように設計され、露
光フィールド内に９×１７点形成される。また、アライ
メントマーク９０２と９０４は、露光フィールドの上下
左右に配置され、特に左右のマークについては一列に形
成されている。

【００４６】次に、図９（ａ）〜（ｂ）に、Ｘ線反射ミ
ラー８０５をＸ線の光軸方向に平行に移動する場合につ
いて代表例を示す。ここでＸ線の光軸方向とは、Ｘ線の
Ｘ線反射ミラー８０５への入射方向と同じ方向を意味
し、Ｘ線反射ミラー８０５での反射後の進行軸ではな
い。図９（ａ）に示すようにＸ線のＸ線反射ミラー８０
５への入射角、反射角を一定にしたまま、Ｘ線マスク８
１２のパターン面に垂直にＸ線を入射する配置において
Ｘ線反射ミラー８０５を光軸方向に平行に移動すれば、
被露光基板８１４上の露光フィールドの垂直方向のＸ線
の発散を事実上ゼロにできる。また図９（ｂ）および
（ｃ）に示すように、Ｘ線反射ミラー８０５を揺動させ
Ｘ線反射ミラー８０５への入射角を変化させると共にＸ
線反射ミラー８０５を光軸方向に移動すれば、露光フィ
ールドの垂直方向への拡大、縮小が可能である。さらに
図９（ｄ）に示すようにＸ線反射ミラーのＸ線軸上の入
射位置を変更すれば水平方向発散角を制御できる。した
がってＸ線反射ミラーの移動の方向を光軸方向と若干ず
らしてＸ線反射ミラー８０５を光軸方向に走査し、さら
に走査に応じてＸ線の入射角を変更することにより、露
光面上での転写パターンの水平、垂直方向の倍率を変化
させることが可能である。

【００４７】次に図１０に示すフローチャートを用いて
本発明の第２の実施の形態に係るＸ線露光方法の露光シ
ーケンスの一例を説明する。アライメント光学系８２０
によって検出されたＸ線マスク８０５のアライメントマ
ーク９０２と被露光基板のアライメントマーク９０４か
らの位置信号に基づいてアライメント制御系８２１でＸ
線マスクパターンの位置情報と被露光基板上のパターン
の位置情報が計算され、これらの位置情報は各ステージ
の制御系８１８，８１９に伝達される。Ｘ線マスクステ
ージ制御系８１８はＸ線マスクステージ駆動系８１６を
制御し、ウエハステージ制御系８１９はウエハステージ
駆動系を制御し、ステップ・アンド・リピート方式のア
ライメント動作が制御さつれる。また、制御系８２１か
らの位置情報は、Ｘ線反射ミラー制御系９１０に伝達さ
れる。Ｘ線反射ミラー制御系９１０は、この位置情報
と、Ｘ線検出器８０７からの信号情報に基づいて、Ｘ線
反射ミラー８０５に対するＸ線の入射位置と入射角度、
およびＸ線ミラー８０５の姿勢と光軸に平行な移動を制
御する。この制御は、設定されたＸ線マスク８１２と被
露光基板８１４間を所定のギャップに保ち、Ｘ線の発散
角が水平方向、垂直方向共に所望の角度となり、しかも
Ｘ線マスクと被露光基板の合わせ精度が計算上、所望の
規格値以下となるように、Ｘ線反射ミラー駆動系９１
１，Ｘ線反射ミラー走査機構９１２を用いて設定され
る。ここでＸ線反射ミラー走査機構９１２による光軸に
平行な方向のミラー走査は、ＳＯＲリングの蓄積電流値
あるいはＸ線強度に応じて、所望の露光量が得られるよ
うにＸ線反射ミラー制御系９１０により走査速度が制御
されて行われる。Ｘ線マスク８１２に入射されるＸ線の
発散角は、Ｘ線シャッタ８０８を開けて露光を開始する
前に、Ｘ線検出器８０７により検出されたＸ線の発散角
が、対象とするＸ線マスク８１２と被露光基板８１４の
それぞれの露光フィールドに対して所定の条件を満たし
ているか否かをＸ線反射ミラー制御系９１０で確認され
る。Ｘ線の発散角の最適化はこの所定の条件が満たされ
るまでＸ線反射ミラー８０５の設定を繰り返し行うこと
により達成される。また、露光中においても、アライメ
ント光学系８２０によってリアルタイムでＸ線マスク８
１２の露光フィールド中のアライメントマーク９０２と
被露光基板８１４上の露光フィールドのアライメントマ
ーク９０４から、露光の位置に応じた位置信号が検出さ
れる。この信号に基づいてアライメント制御系８２１で
計算されたＸ線マスクパターンの位置情報と被露光基板
８１４上のパターンの位置情報は、Ｘ線反射ミラー制御
系９１０に伝達される。Ｘ線反射ミラー制御系９１０
は、この情報をリファレンスとして、Ｘ線検出器８０７
によりリアルタイムで検出される信号情報に基づいて、
Ｘ線反射ミラー８０５に対するＸ線の入射位置と入射角
度、およびＸ線反射ミラー８０５の姿勢を制御する。こ
の制御は、Ｘ線マスクに入射されるＸ線の発散角が水平
方向、垂直方向共に、所定の値となるように行なわれ
る。またＸ線マスク８１２と被露光基板８１４間の合わ
せ精度が計算上所望規格以下となる条件を満たすように
行われる。この際、Ｘ線反射ミラー駆動系９１１および
Ｘ線反射ミラー走査機構９１２によってリアルタイムで
Ｘ線反射ミラー８０５を駆動しながら、Ｘ線反射ミラー
８０５のＸ線の光軸方向への移動（走査）に同期して、
各ステージの制御系８１８，８１９は各ステージの駆動
系８１６，８１７を制御する。こうして各ステージを逐
次移動し、順次アライメント動作が行われ、被露光基板
８１４上に露光される。なお、アパーチャー８０４から
出たＳＯＲ光は概ね水平方向に長い帯状のスリット形状
を有している。したがって容易にわかるように、Ｘ線反
射ミラー８０５の光軸方向への移動（走査）による露光
フィールドの拡大では、成形されたＸ線同様に概ね水平
方向に長い帯状のスリット形状である。したがってこの
帯状のスリット形状のＸ線がＸ線マスク８１２の露光フ
ィールドの垂直方向に走査されて被露光基板８１４上へ
の露光に用いられる。また、露光量の面内均一性を確保
する等、Ｘ線強度分布の調整が必要な場合にはビームラ
イン８０３中に設けられたＸ線強度分布調整手段８２３
により行う。Ｘ線強度分布調整手段８２３は、膜厚と膜
厚分布の異なる少なくとも１枚、好ましくは４枚程度の
ＳｉＮ薄膜を組み合わせて構成される。ＳｉＮ薄膜のそ
れぞれの膜厚分布は、上下方向、左右方向に向って徐々
に厚くなるものと逆に薄くなるものを用意すればよい。
これらのＳｉＮ薄膜の平均の厚さは０．３μｍである。
Ｘ線強度分布調整手段８２３はこれらを情況に応じて適
宜組み合わせて露光フィールド領域でＸ線強度が概ね均
一になるように調整する。

【００４８】［第３の実施の形態］第１および第２の実
施の形態おいては、リアルタイムに露光フィールドの面
内位置に応じて、Ｘ線マスクや被露光基板の露光フィー
ルドのアライメント信号を順次検出して、相対位置関係
や絶対ずれ量に関する位置情報を基に、Ｘ線反射ミラー
等の必要な構成要素を種々駆動、制御しながらＸ線を走
査してアライメント露光を行う例を示した。このように
順次リアルタイムでフィールドの位置に応じて位置ずれ
を補正しながら露光しなくても、図１１に示すようにＸ
線ミラー制御系８１０にデータ記憶部８８１を設け、デ
ータ記憶部にミラー駆動制御に関するデータを格納して
おけば、この格納されたデータに基づいて位置歪を補正
してアライメント精度を向上することが可能である。

【００４９】図１１に示すＸ線リソグラフィ装置は、Ｓ
ＯＲ（シンクロトロン放射）光を発生するシンクロトロ
ン・リング８０１とＸ線取出しポート８０２、超高真空
のビームライン８０３、Ｘ線の領域を制限するアパーチ
ャー８０４、Ｘ線反射ミラー８０５、ビームライン側の
超高真空と露光室側の雰囲気を離隔する離隔窓８０６、
Ｘ線検出器８０７、Ｘ線シャッタ８０８、Ｘ線露光室８
０９とを少なくとも有して構成される。Ｘ線反射ミラー
８０５には、そのＸ線の入射位置と姿勢と揺動を制御、
駆動するＸ線反射ミラー制御系８１０によって制御され
るＸ線反射ミラー駆動系８１１が接続している。Ｘ線反
射ミラー制御系８１０にはミラー駆動制御に関するデー
タを格納しておくＲＡＭ等のデータ記憶部８８１が接
続、もしくは内蔵されている。このデータ記憶部８８１
には露光フィールド全面におけるマスク位置に対する相
対位置関係情報、マスク位置情報、Ｘ線の分散角のデー
タ、ギャップ等の露光条件のデータ等が格納できる。な
お、データ記憶部８８１の具体的な配置位置は問わな
い。たとえばＸ線露光室８０９の内部に配置してもかま
わない。Ｘ線検出器８０７は、Ｘ線反射ミラー８０５で
反射して成形されたＸ線の水平方向、垂直方向の平行度
を２次元情報として測定するのに使用される。この平行
度の２次元情報はＸ線反射ミラー制御系８１０に取り込
まれる。さらに、Ｘ線の平行度の２次元情報をデータ記
憶部８８１に記憶することも可能である。そしてこれら
の情報は、Ｘ線反射ミラー８０５を駆動する際に読み出
されて使用される。

【００５０】Ｘ線露光室８０９は、第１および第２実施
の形態と同様であり、Ｘ線マスク８１２がマスクステー
ジ８１３に保持され、被露光基板８１４がウエハステー
ジ８１５に保持される。マスクステージ８１３とウエハ
ステージ８１５にはそれぞれマスクステージ駆動系８１
６，ウエハステージ駆動系８１７とこれらを制御するマ
スクステージ駆動系８１８，ウエハステージ制御系８１
９が接続されている。

【００５１】本発明の第３の実施の形態においては図１
２および図１３のフローチャートに露光シーケンスを示
すように、実際にＸ線の照射を開始する前に対象とする
露光フィールドについて、全面のアライメントマークか
らの位置ずれ情報を検出、算出し、そのデータをデータ
記憶部８８１に格納して、このデータに基づいて実際に
必要なＸ線反射ミラー駆動系の動作を制御して順次アラ
イメント露光していくことが可能である。また、図１４
のフローチャートに示すように露光フィールドの全面の
位置情報を検出しなくても、実際にＸ線を照射して露光
しているフィールド位置（ｎ番目の位置）に先行して、
次に走査する位置（ｎ＋１番目の位置）の情報をＸ線照
射する以前に順次検出、算出してデータ記憶部８８１に
格納する方法も有効である。ステップ・アンド・リピー
トする際に、次の走査位置の情報をデータ記憶部８８１
に格納し、このデータを基に必要な装置構成要素を駆動
制御してアライメント露光することが可能である。な
お、Ｘ線露光室８０９にＸ線マスク８１２や被露光基板
を搭載せずに、あらかじめ位置検査を行い、このデータ
をデータ記憶部８８１に格納し、このデータを基に露光
することも可能である。図１２〜図１４に示した３つの
露光シーケンスは、それぞれの一部或いは全てを図７或
いは図１０に示した露光シーケンスと併用して実施する
ことにより、露光の対象に応じて適切な運用が可能にな
り、本発明の効果を、より顕著にすることができる。図
１０に示した露光シーケンスと併用するためには図１５
に示すように、Ｘ線反射ミラー制御系９１０にデータ記
憶部９８１を接続するか、データ記憶部をＸ線反射ミラ
ー制御系９１０に内蔵すればよい。そしてこのデータ記
憶部９８１に露光フィールド全面の相対的位置関係やＸ
線の平行度等の情報を記憶すればよい。あるいはステッ
プ・アンド・リピート露光においてｎ番目のフィールド
位置の露光時にｎ＋１番目のフィールド位置のアライメ
ント位置信号を先行検出してこの情報をデータ記憶部９
８１に格納すればよい。

【００５２】また、ダイバイダイ方式のように、１つの
露光フィールド毎に位置情報を求め、フィールド毎にＸ
線反射ミラーの駆動制御を最適にしてアライメント露光
する方法のみでなく、グローバルアライメント方式のよ
うに、被露光基板内の特定の露光フィールドの位置情報
を基にＸ線反射ミラーの駆動制御を最適にして、これを
代表の制御様式として残りのフィールドをアライメント
露光することも可能である。この方法を採用することに
よって、さらに露光処理の高速化が実現可能になる。

【００５３】またＸ線反射ミラーの形状については、図
３で示したものが本発明では適用し易いが、面内形状が
位置によって異なっている反射ミラーであれば、あらか
じめＸ線のミラー面内への入射位置と入射角に応じて成
形されるＸ線の発散角等のデータを測定し、これをデー
タ記憶部８８１，９８１に格納しておけばよい。この格
納されたデータをデータテーブルとして採用して本発明
の第３の実施の形態を適用すれば第１，第２の実施の形
態における種々の効果を損なうことなく合わせ精度の向
上が可能になり、さらに露光を短時間で処理できるメリ
ットがある。

【００５４】［第４の実施の形態］図１６は本発明の第
４の実施の形態に係るＸ線リソグラフィ装置の概要図で
ある。本発明の第４の実施の形態は第１のＸ線反射ミラ
ー８８５および第２のＸ線反射ミラー８８６とを用い、
第２のＸ線反射ミラー８８６を揺動する場合である。第
２のＸ線反射ミラー８８６とＸ線マスク８１２との間の
距離は実質的に一定にしておく。

【００５５】すなわち、図８に示すＸ線リソグラフィ装
置は、ＳＯＲ（シンクロトロン放射）光を発生するシン
クロトロン・リング８０１とＸ線取出しポート８０２、
超高真空のビームライン８０３、Ｘ線の領域を制限する
アパーチャー８０４、第１のＸ線反射ミラー８８５、第
２のＸ線反射ミラー８８６、Ｘ線検出器８０７、Ｘ線シ
ャッタ８０８、ビームライン側の超高真空と露光室側の
雰囲気とを離隔する離隔窓８０６、Ｘ線露光室８０９と
を主なる構成要素とする。第１のＸ線反射ミラー８８５
には、そのＸ線の入射位置とＸ線反射ミラーの姿勢を設
定する第１のＸ線反射ミラー駆動系８７１が接続してい
る。同様に第２のＸ線反射ミラー８８６にも第２のＸ線
反射ミラー駆動系８７２が接続されている。これらのＸ
線反射ミラー駆動系８７１，８７２はミラー制御系８７
３で駆動、制御される。第１および第２のＸ線反射ミラ
ー駆動系８７１，８７２はその一部又は全部をビームラ
イン８０３中の内部に配置してもよく、外部でもよい。
Ｘ線検出器８０７は、第２のＸ線反射ミラー８８６で反
射したＸ線の水平方向、垂直方向の平行度を２次元情報
として測定するのに使用される。このＸ線検出信号はＸ
線反射ミラー制御系８７３に取り込まれ、２つのＸ線反
射ミラー８８５，８８６を駆動する際に使用される。図
１６に示すようにシンクロトロン・リング８０１からの
ＳＯＲ光をアパーチャー８０４を介して取り出し、この
ＳＯＲ光（Ｘ線）をＸ線反射ミラーの揺動により露光フ
ィールドを拡大している。第１のＸ線反射ミラー８８５
で成形されたＳＯＲ光は概ね水平方向に長い帯状のスリ
ット形状である。帯状のスリット形状のＳＯＲ光は第２
のＸ線反射ミラー８８６を用いてフィールドの垂直方向
に走査されて露光に用いられる。露光量の面内均一性を
確保するためには、あらかじめ離隔窓８０９に特開平３
−２３７４００号公報に示されている方法を適用しＸ線
強度分布の改善を行えばよい。この方法は、離隔窓の薄
膜のマスク側にネガ型レジストを塗布し、Ｘ線を走査し
照射した後に一端取出して現像し作製するものである。

【００５６】Ｘ線露光室８０９には、Ｘ線マスク８１２
がマスクステージ８１３に保持され、マスクステージ駆
動系８１６とこれを制御するマスクステージ制御系８１
８が接続される。Ｘ線マスク８１２は第１の実施の形態
において図２を用いて説明したものと同様の構造であ
る。すなわち、Ｗ−Ｒｅの合金からなるＸ線吸収体パタ
ーン（０．４μｍ厚）２０２とＳｉＣよりなるＸ線透過
性薄膜（２μｍ厚）２０３、Ｘ線透過性薄膜を支持する
Ｓｉ支持基板（６００μｍ厚、外径７６ｍｍ）２０４、
さらにこれらを補強する支持枠ＳｉＯ_２ガラス（４ｍｍ
厚、外径１００ｍｍ、開口部６０ｍｍ φ）２０５より
構成されている。Ｓｉ支持基板２０４の一部はバックエ
ッチングによって除去されＸ線の透過する窓（４２ｍｍ
角）が形成されている。露光フィールドは２０ｍｍ×
４０ｍｍの矩形領域であり、この領域に所定のパターン
が形成されている。被露光基板８１４はウエハステージ
８１５に保持され、ウエハステージ駆動系８１７とこれ
を制御するウエハステージ制御系８１９が接続され、ス
テップ・アンド・リピート方式の逐次露光がなされる。
Ｘ線マスク８１２と被露光基板はギャップが２０μｍに
設定され、２０ｍｍ×４０ｍｍの露光フィールド領域に
おいて±０．２μｍの平行度になっている。ギャップの
設定は、ギャップセンサ８２２によりＸ線マスク８１２
と被露光基板８１４を各ステージを駆動して走査した際
に得れる形状情報信号に基づいて調整、設定される。こ
の時、Ｘ線マスク８１２は、第２のＸ線反射ミラー８８
６の揺動によって形成される円弧の中心線に沿ったＸ線
がＸ線マスクのパターン面に垂直に入射する様に姿勢が
決められている。Ｘ線露光室８０９にはＸ線マスク８１
２と被露光基板８１４のアライメント位置検出を行うア
ライメント光学系８２０が搭載されている。アライメン
ト光学系８２０にはアライメント制御系８２１が接続さ
れている。また、図６に示すように、Ｘ線マスク８１２
には、デバイスパターンの他に合わせ評価用のパターン
９０１とアライメントマーク９０２が形成され、同様に
被露光基板８１４にも、デバイスパターンの他に合わせ
評価用のパターン９０３とアライメントマーク９０４が
形成されている。合わせ評価用パターン９０１と９０３
は、アライメント露光された際にボックス・インボック
ス（Ｂｏｘ−ｉｎ−ｂｏｘ）のパターンになるよう設計
され、露光フィールド内に９×１７点形成されている。
また、アライメントマーク９０２と９０４は、露光フィ
ールドの上下左右に配置され、特に左右のマークについ
ては一列に形成されている。ステップ・アンド・リピー
ト方式の逐次露光においてはアライメント光学系８２０
によって、Ｘ線マスク８１２のパターンと被露光基板８
１４の露光フィールドの相対位置が検出され、この検出
信号に基づいて、各ステージ８１３，８１５の駆動が制
御されクローズドループで露光される。

【００５７】ＳＯＲ光源より取出されたＸ線は帯状であ
り光軸を中心として水平方向に有限の発散角を有する
が、第１のＸ線反射ミラー８８５に入射し反射すること
により集光され、概ね成形される。本発明で使用される
第１のＸ線反射ミラー８８５は図３および図４に示すよ
うに面内位置により反射特性が異なり、Ｘ線の入射位置
によって連続的に水平方向の発散角が異なる構造体を用
いればよい。図３に示したＸ線反射ミラーはトロイダル
系であり、面内位置Ａ、Ｂ、Ｃの順に曲率半径が大きく
なっている。また図４に示したＸ線反射ミラーは面内位
置Ａ、Ｂ、Ｃで曲率半径が異なり、位置Ｂでは曲率半径
が実質上無限大となり、位置ＡとＢでは曲率の符号が逆
転している特徴を持つ。図３又は図４に示した様な第１
のＸ線反射ミラー８８５を採用し、第１のＸ線反射ミラ
ー８８５への入射位置を選択することによって、Ｘ線の
水平方向の発散角を調整でき、これを用いて露光する際
にＸ線マスクパターンの水平方向の倍率を変化させて被
露光基板上に転写することが可能になる。露光フィール
ドの垂直方向については、第２のＸ線反射ミラー８８６
の揺動と走査によって行う。この時、第２のＸ線反射ミ
ラー８８６でＸ線を反射した後でも、第１のＸ線反射ミ
ラー８８６で調整されたＸ線の水平方向の発散角がほと
んど変更されずに露光できることが望ましい。このた
め、第２のＸ線反射ミラー８８６の形状は平面の方が発
散角を保存する上で使用し易い。露光領域の拡大を揺動
のみで行う場合には、第２のＸ線反射ミラー８８６とＸ
線マスク８１２の位置関係によって、垂直方向の発散角
が決定されるため転写パターンの垂直方向の倍率は一定
となる。そこで、前述したように、垂直方向の倍率を調
整するには、マスクと被露光基板のギャップを変更する
か、マスクと被露光基板を異なる速度で垂直方向に相対
的に移動する方法によって可能である。但し、ギャップ
を変更する場合にはＸ線透過性薄膜が撓む問題があるた
め、これを抑えるには制御系が複雑になる恐れがありこ
のましくない。第２のＸ線反射ミラー８８６を揺動する
場合について、代表例を図１７（ａ）〜（ｃ）に示す。
図１７（ａ）は、第１のＸ線反射ミラー８８５で水平方
向の発散量を概ねゼロにして、水平方向の転写パターン
の倍率を変えない場合である。図１７（ｂ）は、第１の
Ｘ線反射ミラー８８５を移動してＸ線の発散角を大きく
して、水平方向の転写パターンのサイズを露光フィール
ドよりも大きくする場合である。さらに図１７（ｃ）
は、第１のＸ線反射８８５で水平方向の倍率を変えなが
ら、被露光基板をミラーの揺動に同期して徐々に移動し
て、垂直方向の倍率を縮めた場合である。

【００５８】図１７（ａ）〜（ｃ）に明らかなように本
発明の第４の実施の形態に係るＸ線リソグラフィ装置の
構成の場合には、露光フィールド領域を確保するために
第２のＸ線反射ミラー８８６を揺動する都合上、露光フ
ィールドの垂直方向のＸ線の発散角が大きくなる。この
ため、転写した際にはパターンが垂直方向に拡大されて
投影されるので、拡大する量をあらかじめ見込んで被露
光基板のフィールドサイズよりも小さく作られたＸ線マ
スク８１２を採用する必要がある。但し、前述したよう
に、マスクと被露光基板のギャップを変更するか、ミラ
ーの揺動に対してマスクと被露光基板を異なる速度で垂
直方向に相対的に移動する方法によって垂直方向の倍率
を調整することも可能である。

【００５９】次に図１８に示すように、本発明で行われ
る適当な露光シーケンスの一例を以下に説明する。アラ
イメント光学系８２０によって検出されたＸ線マスクの
アライメントマーク９０２と被露光基板のアライメント
マーク９０４からの位置信号に基づいてアライメント制
御系８２１でＸ線マスクパターンの位置情報と被露光基
板上のパターンの位置情報が計算される。そしてこの位
置情報は、各ステージの駆動制御系８１８，８１９に伝
達され、アライメント動作が制御される。アライメント
制御系８２１からの位置情報は、Ｘ線反射ミラー制御系
８７３に伝達され、この位置情報と、Ｘ線検出器８０７
からの信号情報に基づいて、Ｘ線マスク８１２に入射さ
れるＸ線の水平方向の発散角が設定される。この発散角
の設定は対象となるＸ線マスク８１２と被露光基板８１
４との間に設定した所定のギャップの条件下において、
Ｘ線マスク８１２と被露光基板８１４の合わせ精度が計
算上所望規格以下となる最適な条件になるように調整さ
れる。このように所望の合わせ精度を維持する条件のも
とで第１のＸ線反射ミラー８８５のＸ線の入射位置が第
１のＸ線反射ミラー駆動系８７１によって設定さされ
る。また、同時に第２のＸ線反射ミラー駆動系８７２に
よるミラー揺動は、ＳＯＲリングの蓄積電流値あるいは
Ｘ線検出器８０７で得られるＸ線強度に応じて、所望の
露光量が得られるようにＸ線反射ミラー制御系８７３で
揺動速度が制御されて行われる。Ｘ線マスクに入射され
るＸ線の発散角を最適化する際には、Ｘ線シャッタ８０
６を開けて露光を開始する前に、Ｘ線検出器８０７によ
り検出されたＸ線の発散角が、対象とするＸ線マスク８
１２と被露光基板８１４のフィールドに対して条件を満
たしているかＸ線反射ミラー制御系８７３で確認がなさ
れる。このＸ線反射ミラー制御系８７３により所定の発
散角の条件が満たされるまで第１のＸ線反射ミラー８８
５の設定が繰り返し行われる。また、露光中において
も、アライメント光学系８２０によってリアルタイムで
Ｘ線マスクのアライメントマーク９０２と露光中の被露
光基板のフィールドのアライメントマーク９０４から、
露光フィールドの位置に応じた位置信号が検出される。
この信号に基づいてアライメント制御系８２１で計算さ
れたＸ線マスクパターンの位置情報と被露光基板上のパ
ターンの位置情報は、Ｘ線反射ミラーの制御系８７３に
伝達される。この位置情報とＸ線検出器８０７によりリ
アルタイムで検出されるＸ線の情報に基づいて、Ｘ線マ
スクに入射されるＸ線の水平方向の発散角が調整され
る。この発散角の調整はＸ線マスク８１２と被露光基板
８１４の合わせ精度が計算上所望規格以下となる条件を
満たすようになされる。つまり第１のＸ線反射ミラー８
８５へのＸ線の入射位置と姿勢を、Ｘ線反射ミラー駆動
系８７１によって、第２のＸ線反射ミラー８８６の揺動
に同期して、リアルタイムに調整する。そして各ステー
ジの駆動が制御系８１８，８１９によって制御され順次
アライメント露光される。

【００６０】［第５の実施の形態］上記第４の実施の形
態では、第２のＸ線反射ミラーとＸ線マスクとの間の距
離を一定にして反射ミラーを揺動する場合について説明
した。Ｘ線反射ミラーを揺動して露光フィールドを拡大
しているために、転写パターンは必ずＸ線マスク上のフ
ィールドよりも垂直方向に拡大されて投影されるため
に、拡大する量をあらかじめ見込んで被露光基板のフィ
ールドサイズよりも小さいサイズから成るＸ線マスクパ
ターンを使用する必要がある。これを避けて垂直方向の
倍率を変更するには、Ｘ線マスクと被露光基板のギャッ
プを調整するか、被露光基板をＸ線反射ミラーの揺動に
対してずらしながら露光する必要がある。但し、ギャッ
プ調整した場合には、転写パターンのサイズが水平方
向、垂直方向に変更される。したがって２つ方向で別々
の倍率を所望する際には、水平方向の倍率を再度調整す
る必要があるために制御が複雑になる懸念がある。また
ギャップの変更量によっては、短寸法精度や寸法リニア
リティを得る上で露光マージンの低下を招き、その他、
Ｘ線マスクのＸ線透過性薄膜が撓む恐れがある等、制御
上困難な面が多い。これらの事情を改善するものとし
て、以下に示す第５の実施の形態を説明する。

【００６１】図１９は本発明の第５の実施の形態に係る
Ｘ線リソグラフィ装置の概要図である。本発明の第５の
実施の形態は第１のＸ線反射ミラー８８５と第２のＸ線
反射ミラー８８６とを用い、第２のＸ線反射ミラー８８
６をＸ線の光軸方向に平行に移動する場合である。

【００６２】図１９に示すＸ線リソグラフィ装置は、Ｓ
ＯＲ（シンクロトロン放射）光を発生するシンクロトロ
ン・リング８０１とＸ線取出しポート８０２、超高真空
のビームライン８０３、Ｘ線の領域を制限するアパーチ
ャー８０４、第１のＸ線反射ミラー８８５、第２のＸ線
反射ミラー８８６、Ｘ線検出器８０７、Ｘ線シャッタ８
０８、ビームライン側の真高真空と露光室側の雰囲気を
離隔する離隔窓８０６、Ｘ線露光室８０９とを少なくと
も具備している。第１のＸ線反射ミラー８８５には、そ
のＸ線の入射位置と姿勢と揺動する第１のＸ線反射ミラ
ー駆動系９７１が接続している。同様に第２のＸ線反射
ミラー８８６にも第２のＸ線反射ミラー駆動系９７２と
Ｘ線反射ミラー走査機構９７３が接続されている。第１
および第２のＸ線反射ミラー駆動系９７１，９７２およ
びＸ線反射ミラー走査機構９７３はＸ線反射ミラー制御
系９７０で駆動、制御される。図１９では第２のＸ線反
射ミラー駆動系９７２とＸ線反射ミラー走査機構９７３
は互いに別体のように記載されているが、これは単にシ
ステム構成としての模式的表現上のことである。現実の
物理的又は機械的な構造としては両者を一体として構成
してもよいことはもちろんである。又互いに別体として
構成してもよい。さらに第１、第２のＸ線反射ミラー駆
動系９７１，９７２、又はＸ線反射ミラー走査機構９７
３の一部又は全部をビームライン８０３の内部に配置す
るか外部に配置するかは設計に応じて選択すればよい。
Ｘ線検出器９０７は、第２のＸ線反射ミラー８８６で反
射したＸ線の水平方向、垂直方向の平行度を２次元情報
として測定するのに使用される。このＸ線検出信号はＸ
線反射ミラー制御系９７０に取り込まれ、第１および第
２の２つのＸ線反射ミラー８８５，８８６を駆動する際
に使用される。アパーチャー８０４を通過したＳＯＲ光
は水平方向に長い帯状のストリップ形状である。したが
って、容易にわかるように、Ｘ線反射ミラーの揺動によ
る露光フィールドの拡大した場合においても、成形され
たＸ線は概ね水平方向に長い帯状のスリット形状であ
る。本発明の第５の実施の形態においては、このＸ線
（ＳＯＲ光）をフィールドの垂直方向に走査しステップ
・アンド・リピート方式の逐次露光に用いられる。

【００６３】図１９に示すようにＸ線露光室８０９の内
部には、Ｘ線マスク８１２がマスクステージ８１３に保
持されている。マスクステージ８１３はマスクステージ
駆動系８１６とこれを制御するマスクステージ制御系８
１８が接続される。被露光基板８１４はウエハステージ
８１５に保持され、ウエハステージ８１５にはウエハス
テージ駆動系８１７とこれを制御するウエハステージ制
御系８１９が接続される。Ｘ線マスク８１２と被露光基
板８１４はギャップが２０μｍに設定され、２０ｍｍ×
４０ｍｍの露光フィールド領域において±０．２μｍの
平行度になっている。ギャップの設定は、ギャップセン
サ８２２によりＸ線マスク８１２と被露光基板８１４を
各ステージを駆動して走査した際に得れる形状情報信号
に基づいて調整、設定される。この時、Ｘ線マスク８１
２は、第２のＸ線反射ミラー８８６からのＸ線がＸ線マ
スクのパターン面に垂直に入射するように姿勢が決めら
れている。Ｘ線露光室８０９には、Ｘ線マスク８１２と
被露光基板８１４のアライメント位置検出を行うアライ
メント光学系８２０が搭載されている。アライメント光
学系８２０はアライメント制御系８２１に接続されてい
る。また、Ｘ線マスク８１２と被露光基板８１４には、
図６に示したものと同様のデバイスパターン、合わせ評
価用パターンおよびアライメントマーク等が形成されて
いる。

【００６４】本発明の第５の実施の形態においては、第
１のＸ線反射ミラー８８５に入射し反射する際に集光さ
れ、概ね平行光に成形される。本発明で使用される第１
のＸ線反射ミラー８８５は、図３および図４に示すよう
に面内位置で反射特性が異なり、Ｘ線の入射位置によっ
て連続的に水平方向の発散角が異なるように設計された
構造体を用いればよい。図３又は図４に示した様な第１
のＸ線反射ミラー８８５を採用し、第１のＸ線反射ミラ
ー８８５へのＸ線入射位置を選択することによって、Ｘ
線の水平方向の発散角を所望の角度に調整でき、これを
用いて露光する際にＸ線マスクパターンの水平方向の倍
率を変化させて被露光基板上に転写することが可能にな
る。露光フィールドの垂直方向については、第２のＸ線
反射ミラー８８６の揺動と走査によって行う。この時、
第２のＸ線反射ミラー８８６でＸ線を反射した後でも、
第１のＸ線反射ミラー８８６で調整されたＸ線の水平方
向の発散角がほとんど変更されずに露光できることが望
ましい。このため、第２のＸ線反射ミラー８８６の形状
は平面の方が発散角を保存する上で使用し易い。

【００６５】図２０（ａ）〜（ｃ）に、本発明の第５の
実施の形態における第２のＸ線反射ミラー８８６をＸ線
の光軸方向に平行に移動する場合のＸ線の発散角につい
ての代表例を示す。ここでＸ線の光軸方向とは、第２の
Ｘ線反射ミラー８８６へのＸ線の入射方向と同じものを
意味し、第２のＸ線反射ミラー８８６の反射後のＸ線の
進行軸ではない。図２０（ａ）は、第１のＸ線反射ミラ
ー８８５で水平方向の発散角を概ねゼロとして、次に第
２のＸ線反射ミラー８８６へのＸ線の入射角、反射角を
一定にしたまま、Ｘ線がマスクに対して垂直方向に入射
するように第２のＸ線反射ミラー８８６を光軸方向に平
行に走査して、転写パターンの水平、垂直方向の倍率を
変えない場合である。図２０（ｂ）は、第１のＸ線反射
８８５へのＸ線の入射位置を固定し、第２のＸ線反射ミ
ラー８８６を揺動すると共に位置を走査して、転写パタ
ーンを垂直方向へ縮小した場合である。また図２０ｃ
（ｃ）は第１のＸ線反射ミラー８８５のＸ線入射位置を
変更しながら、更に第２のＸ線反射ミラー８８６を揺動
しながら第２のＸ線反射ミラー８８６を光軸方向に走査
することによって、面内で転写パターンの水平方向の倍
率を変化させ垂直方向の上部を拡大し下部を縮小した場
合である。

【００６６】次に本発明の第５の実施の形態における露
光シーケンスの一例を図２１を用いて説明する。アライ
メント光学系８２０によって検出されたＸ線アライメン
トマーク９０２と被露光基板のアライメントマーク９０
４らの位置信号に基づいてアライメント制御系８２１で
Ｘ線マスクパターンの位置情報と被露光基板上のパター
ンの位置情報が計算される（アライメントマークについ
ては図６を参照されたい）。そしてこの位置情報は各ス
テージの駆動制御系８１８，８１９に伝達されてステッ
プ・アンド・リピート方式のアライメント動作が制御さ
れる。また、アライメント制御系８２１からの位置情報
は、Ｘ線反射ミラーの制御系９７０に伝達され、この位
置情報と、Ｘ線検出器８０７からの信号情報に基づい
て、第１と第２のＸ線反射ミラー８８５，８８６のＸ線
の入射位置、Ｘ線の入射角度とＸ線反射ミラーの姿勢、
さらには光軸に平行なミラー走査がそれぞれ調整され
る。この調整はＸ線マスク８１２に入射されるＸ線の発
散角が水平方向、垂直方向共に所定の角度になるように
なされる。さらにＸ線マスク８１２と被露光基板８１４
間の所定のギャップの条件下において、Ｘ線マスク８１
２と被露光基板８１４の合わせ精度が計算上所望規格以
下となる最適な値になるように、行なわれる。これらの
調整に際しては第１のＸ線反射ミラー駆動系９７１、第
２のＸ線反射ミラー駆動系９７２、および第２のＸ線反
射ミラーの走査機構９７３により、Ｘ線反射ミラーの角
度とＸ線反射ミラーの走査が制御される。同時に、ＳＯ
Ｒリングの蓄積電流値あるいはＸ線強度に応じて、所望
の露光量が得られるようにＸ線反射ミラー制御系９７０
で第２のＸ線反射ミラー８８６の走査速度が制御され
る。Ｘ線マスクに入射されるＸ線の発散角の最適化に際
しては、Ｘ線シャッタ８０８を開けて露光を開始する前
に、Ｘ線検出器８０７により検出されたＸ線の発散角
が、対象とするＸ線マスク８１２と被露光基板８１４の
フィールドに対して条件を満たしているか否かをＸ線反
射ミラー制御系９７０で確認する。このＸ線反射ミラー
制御系９７０における確認により所定の条件が満たされ
るまで第１のＸ線反射ミラー８８５と第２のＸ線反射ミ
ラー８８６の設定が繰り返し行われる。また、露光中に
おいても、アライメント光学系８２０によってＸ線マス
ク８１２のアライメントマーク９０２と露光中の被露光
基板のフィールドのアライメントマーク９０４から、露
光フィールドの位置に応じた位置信号がリアルタイムで
検出される。この位置信号に基づいてアライメント制御
系８２１で計算されたＸ線マスクパターンの位置情報と
被露光基板上のパターンの位置情報は、Ｘ線反射ミラー
の制御系９７０に伝達される。この位置情報をリファレ
ンスとして、Ｘ線検出器８０７によりリアルタイムで検
出される信号情報に基づいて、第１と第２のＸ線反射ミ
ラー８８５，８８６のＸ線の入射位置、Ｘ線の入射角度
とＸ線反射ミラーの姿勢が、Ｘ線マスク８１２に入射さ
れるＸ線の発散角が水平方向、垂直方向共に、所定の値
となるように調整される。同時に、Ｘ線マスク８１２と
被露光基板８１４間の合わせ精度が計算上所望規格値以
下となるように、第２のＸ線反射ミラー８８６のＸ線の
光軸方向への走査に同期して、第１と第２のＸ線反射ミ
ラー８８５，８８６はそれぞれ第１，第２のＸ線反射ミ
ラー駆動系９７１，９７２およびＸ線反射ミラー走査機
構９７３によってリアルタイムで駆動される。さらにＸ
線マスク８１２と被露光基板８１４の位置が、各ステー
ジの駆動制御系８１８，８１９によって順次制御され、
ステップ・アンド・リピート方式の逐次露光がされる。
なお、ＳＯＲ光は第２のＸ線反射ミラー８８６の光軸方
向への走査による露光フィールドの拡大によっても概ね
水平方向に長い帯状のスリット形状を維持している。そ
して、第２のＸ線反射ミラー８８６の光軸方向への走査
によって成形されたＳＯＲ光がフィールドの垂直方向に
走査されて露光に用いられる。また、露光量の面内均一
性を確保する等、ステージ強度分布の調整が必要な場合
には、第１〜第３の実施の形態で述べたものと同様なＳ
ｉＮ薄膜を用いたＸ線強度分布調整手段８２３により行
う。Ｘ線強度分布調整手段８２３のかわりに、第４の実
施の形態と同様に、離隔窓８０９にネガ型レジストを塗
布する方法を用いてもよい。

【００６７】［第６の実施の形態］第４および第５の実
施の形態においては、リアルタイムに露光フィールドの
面内位置に応じて、Ｘ線マスクや被露光基板の露光フィ
ールドのアライメント信号を順次検出し、相対位置関係
や絶対ずれ量に関する位置情報を基に、Ｘ線反射ミラー
等の必要な構成要素を種々駆動、制御しながらＸ線を走
査してアライメント露光を行う例を示した。このように
順次リアルタイムでフィールドの位置に応じて位置ずれ
を補正しながら露光しなくても、図２２に示すようにＸ
線ミラー制御系８７３にデータ記憶部８７４を設け、デ
ータ記憶部８７４にミラー駆動制御に関するデータを格
納しておけば、この格納されたデータに基づいて露光フ
ィールドの歪等を補正してアライメント精度を向上する
ことが可能である。

【００６８】図２２に示すＸ線リソグラフィ装置は、Ｓ
ＯＲ（シンクロトロン放射）光を発生するシンクロトロ
ン・リング８０１とＸ線取出しポート８０２、超高真空
のビームライン８０３、Ｘ線の領域を制限するアパーチ
ャー８０４、第１のＸ線反射ミラー８８６、第２のＸ線
反射ミラー８８６、ビームライン側の超高真空と露光室
側の雰囲気を離隔する離隔窓８０６、Ｘ線検出器８０
７、Ｘ線シャッタ８０８、Ｘ線露光室８０９とが主なる
構成要素である。第１のＸ線反射ミラー８８５には、そ
のＸ線の入射位置とＸ線反射ミラーの姿勢を設定する第
１のＸ線反射ミラー駆動系８７１が接続している。同様
に第２のＸ線反射ミラー８８６にも第２のＸ線反射ミラ
ー駆動系８７２が接続されている。これらの駆動系８７
１，８７２は、Ｘ線反射ミラー制御系８７３によって制
御される。Ｘ線反射ミラー制御系８７３にはミラー駆動
制御に関するデータを格納しておくＲＡＭ等のデータ記
憶部８７４が接続、もしくは内蔵されている。データ記
憶部８７４の具体的な配置位置はＸ線リソグラフィ装置
全体の設計仕様等によって決定すればよい。たとえばＸ
線露光室８０９の内部に配置してもかまわない。このデ
ータ記憶部８７４には露光フィールド全面におけるマス
ク位置に対する相対位置関係情報、マスク位置情報、ギ
ャップ等の露光条件データ等が格納できる。Ｘ線検出器
８０７は、Ｘ線反射ミラー８０５で反射して成形された
Ｘ線の水平方向、垂直方向の平行度を２次元情報として
測定するのに使用される。このＸ線の平行度の２次元情
報はＸ線反射ミラー制御系８７３に取り込まれる。Ｘ線
の平行度の２次元情報はデータ記憶部８７４に記憶する
ことが可能である。そしてそれらの情報は、第１および
第２のＸ線反射ミラー８８５，８８６を駆動する際に読
み出されて使用される。

【００６９】Ｘ線露光室８０９は、第１乃至第５の実施
の形態と実質的に同様であり、Ｘ線マスク８１２がマス
クステージ８１３に保持され、被露光基板８１４がウエ
ハステージ８１５に保持される。マスクステージ８１３
とウエハステージ８１５にはそれぞれマスクステージ駆
動系８１６，ウエハステージ駆動系８１７とこれらを制
御するマスクステージ駆動系８１８，ウエハステージ制
御系８１９が接続されている。

【００７０】本発明の第６の実施の形態においては図２
３および図２４のフローチャートに露光シーケンスを示
すように、実際にＸ線の照射を開始する前に対象とする
露光フィールドについて、全面のアライメントマークか
らの位置ずれ情報を検出、算出し、そのデータをデータ
記憶部８７４に格納して、このデータに基づいて実際に
必要な装置構成要素を駆動制御して順次アライメント露
光していくことが可能である。また、図２５のフローチ
ャートに示すように露光フィールドの全面の位置情報を
検出しなくても、実際にＸ線を照射して露光しているフ
ィールド位置（ｎ番目の位置）に先行して、次に走査す
る位置（ｎ＋１番目の位置）の情報をＸ線照射する以前
に順次検出、算出して、データ記憶部８７４に格納する
手法も可能である。次に走査する位置（ｎ＋１番目）の
情報をあらかじめ得て、このデータを基に必要な装置構
成要素を駆動制御してアライメント露光することにより
高速の逐次移動露光が可能である。なお、Ｘ線露光装置
８０９にＸ線マスク８１２や被露光基板を搭載せずにあ
らかじめ位置検査を行い、このデータをデータ記憶部８
７４に格納し、このデータを基に露光することも可能で
ある。図２３〜図２５に示した３つの露光シーケンス
は、それぞれの一部或いは全てを図１８或いは図２１に
示した露光シーケンスと併用して実施することにより、
露光の対象に応じて適切な運用が可能になり、本発明の
効果をさらに高めることができる。図２１に示した露光
シーケンスと併用するためには図２６に示すように、Ｘ
線反射ミラー制御系９７０にデータ記憶部９７９を接続
するか、データ記憶部をＸ線反射ミラー制御系９７０に
内蔵すればよい。そしてこのデータ記憶部９７９に露光
フィールド全面の相対的位置関係やＸ線の平行度等の情
報を記憶すればよい。あるいはステップ・アンド・リピ
ート露光においてｎ番目のフィールド位置の露光時にｎ
＋１番目のフィールド位置のアライメント位置信号を先
行検出してこの情報をデータ記憶部９７９に格納すれば
よい。

【００７１】また、Ｘ線反射ミラーの形状については、
図３で示したものが本発明では適用し易いので好ましい
が、面内形状が位置によって異なっているＸ線反射ミラ
ーであれば、あらかじめＸ線のミラー面内への入射位置
と入射角に応じて成形されるＸ線の発散角等のデータを
測定し、これをデータ記憶部８７４，９７９に格納し
て、これをデータテーブルとして採用することができ
る。したがって、本発明の第６の実施の形態によれば、
第４、第５の実施の形態の効果を損なうことなく合わせ
精度の向上が可能になり、さらに露光を短時間で処理で
きるメリットがある。

【００７２】

【実施例】以下、実施例を用いて本発明を具体的に説明
する。ここで実施例１，２および４は本発明の第１の実
施の形態に係る実施例であり、実施例６〜１０は本発明
の第２の実施の形態に係る実施例である。実施例３，５
および１１は本発明の第３の実施の形態に係る実施例で
ある。実施例１２は第４の実施の形態に、１５〜１７は
第５の実施の形態に、実施例１３，１４，１８は第６の
実施の形態に係る。これらの実施例は被露光基板（シリ
コンウェハ）上に形成された下層のマスクパターンに対
してＸ線露光により、その上層のパターンを転写してマ
スク合わせ精度等を具体的に示すものである。

【００７３】（実施例１）上述したように実施例１は本
発明の第１の実施の形態に係る。図１に示す本発明の第
１の実施の形態に係るＸ線リソグラフィ装置には、Ｘ線
反射ミラー８０５とＸ線マスク８１２をある所定の距離
に固定したまま、露光フィールド領域を確保する上でＸ
線反射ミラーを揺動するために，特に露光フィールドの
垂直方向のＸ線の発散角が大きくなる。このため、転写
した際にはパターンが垂直方向に拡大されて投影され、
合わせ精度を達成することが不可能になるので、拡大す
る量をあらかじめ見込んで被露光基板のフィールドサイ
ズよりも小さく作られたＸ線マスクを採用する必要があ
る。実施例１においては、露光フィールド２０ｍｍ×４
０ｍｍ、Ｘ線反射ミラー８０５の揺動位置とＸ線マスク
８１２までの距離は約２０００ｍｍとして説明する。こ
の場合、計算上フィールドの垂直方向に２００ｎｍのパ
ターンずれが生じることになる。マスク合わせに使用し
た被露光基板に形成されている露光フィールドのサイズ
は、ほぼ設計サイズ（２０ｍｍ×４０ｍｍ）と同サイズ
の矩形に形成され、被露光基板上に形成された２０個の
露光フィールド間のばらつきも測定精度以下であった。
はじめに、アライメント光学系８２０により測定された
Ｘ線マスクパターンの露光フィールド形状１と被露光基
板上の露光フィールド形状２の両者の位置ずれを検出し
た。その結果図２７（ａ）に示すように、水平方向で５
８ｎｍ、垂直方向で２１０ｎｍだけ、実線で示すＸ線マ
スクパターンの露光フィールド形状１の方が破線で示す
被露光基板の露光フィールド形状２のサイズよりも小さ
く、Ｘ線マスクパターンの露光フィールド形状１は概ね
矩形形状であった。次に、実際にＸ線マスクをアライメ
ント露光して、マスクパターンの被露光基板に対する合
わせずれを合わせ評価用マークで計測した結果、位置ず
れの平平均値は水平方向で−３ｎｍ、垂直方向で−１５
ｎｍであった。この位置ずれのデータは、図６に示よう
に露光フィールド内に配置した９×１７点の合わせ評価
用パターン９０３の最外周の測定値から、水平方向につ
いては左右の２列の平均値を、垂直方向については上下
２行の平均値を得たものである。使用したＸ線反射ミラ
ーは図３に示した形状のタイプを使用したが、この時の
Ｘ線の発散角は、概ね水平方向で３ｍｒａｄ、垂直方向
で１０ｍａｒｄと予測される。上記の得られた合わせず
れは、水平方向では問題のない精度であるが、垂直方向
では修正の必要がある値である。このためＸ線の水平方
向のＸ線マスクへの入射角をこのまま維持するために、
Ｘ線が入射するＸ線反射ミラー面内への位置を固定した
まま、図５（ｂ）に示すようにＸ線マスク８０５から被
露光基板８１２を１μｍ離しギャップを２１μｍに設定
した。また、Ｘ線反射ミラー駆動系によるミラー揺動
は、Ｘ線強度に応じて、所望の露光量が得られるように
揺動速度を制御して行い露光した。この場合に得られた
合わせずれの結果は、平均で水平方向、垂直方向に測定
におけるばらつきの範囲（以下において「測定再現性」
という）と同程度であった。実施例１では、このように
Ｘ線のＸ線反射ミラーへの入射位置を維持したままマス
クと被露光基板の間隔を調整して、倍率を制御したこと
により、従来では規格外となるＸ線マスクを使用して
も、被露光基板に対して合わせ規格精度を達成すること
が可能になった。次に、寸法制御性をみるために得られ
た転写パターンの露光フィールド内での寸法ばらつきを
測定したところ、露光量不足に起因して周辺部の寸法が
規格の寸法に比べて１０％小さくなっていることがわか
った。このためＸ線強度分布調整手段８２３により周辺
部の露光量が増加するように調整を行い、同様の露光を
行ったところ、露光フィールド内で６％の寸法均一性が
得られ、面内均一性の改善が可能になった。

【００７４】（第２実施例）次の本発明の第１の実施の
形態に係る実施例２を図１および図２７（ｂ）を用いて
説明する。ここではＸ線反射ミラー８０５とＸ線マスク
８１２の距離を一定にしてＸ線反射ミラー８０５を揺動
する場合の第２の例として、Ｘ線反射ミラー８０５に入
射するＸ線の位置を変えて転写した場合を説明する。図
１に示す本発明の第１の実施の形態に係るＸ線リソグラ
フィ装置の構成の場合は、実施例１と同様の事情により
転写した際にパターンが拡大されて投影されるため、拡
大する量をあらかじめ見込んで被露光基板（シリコンウ
ェハ）８１４上のフィールドサイズよりも小さく作られ
ているＸ線マスク８１２を採用する必要がある。被露光
基板８１４は、実施例１と異なるレイアウトのデバイス
パターンと製造プロセスを採用して作製した。このた
め、被露光基板８１４上の露光フィールドサイズにばら
つきがみられ、特に水平方向のサイズには３０ｎｍの違
いがあった。はじめに、アライメント光学系８２０によ
り測定されたＸ線マスクの露光フィールド形状１と被露
光基板上の露光フィールド形状２との平均のフィールド
サイズのずれは、図２７（ｂ）に示すように、水平方向
で３１ｎｍ、垂直方向で２１６ｎｍと実線で示したＸ線
マスクの露光フィールド形状１の方が小さく、そのフィ
ールド形状は共に概ね矩形形状であった。そして、この
後実際にＸ線マスクをアライメント露光して、被露光基
板上に形成された下層のマスクパターンに対する合わせ
ずれを図６（ｂ）に示す合わせ評価用パターン９０３で
計測した結果、被露光基板上に形成された全２０露光フ
ィールドの平均の位置ずれは水平方向で＋３２ｎｍ，垂
直方向で−２１ｎｍであった。位置ずれのデータはま
ず、各露光フィールドについて、露光フィールド内に配
置した９×１７点の合わせ評価用パターン９０３の最外
周の測定値から、水平方向のずれを左右の２列の平均値
から求め、垂直方向のずれを上下２行の平均値から求め
た。そして、さらにこのデータをそれぞれ被露光基板上
の露光フィールド２０個すべてについて平均したもので
ある。この時のＸ線の発散角は、概ね水平方向で、３ｍ
ｒａｄ、垂直方向で１０ｍｒａｄと予測されるので、露
光Ｘ線の水平方向のマスクへの入射角が約１．５ｍｒａ
ｄになるように、Ｘ線反射ミラー面内のＸ線の入射位置
を調整し変更した（図３（ｂ）〜（ｄ）参照）。さらに
この入射位置を固定したまま、Ｘ線ミラーの揺動に対し
て被露光基板８１４を垂直方向にずらしながら露光し
た。露光中、ミラーの揺動は下から上へ向けて行い、被
露光基板８１４は下方向へ２０ｎｍ移動した。次に各露
光フィールド毎に逐次露光していく際には、前述のよう
に調整したＸ線反射ミラーの設定をディフォルトとし
て、図７に示す露光シーケンスによって、アライメント
露光を行う。この際、フィールド毎のサイズの違いに応
じて得られるアライメントマークからの位置信号に基づ
いて、Ｘ線反射ミラーへのＸ線の入射位置を随時変更し
て、水平方向のＸ線の発散角を最適化しながらアライメ
ント露光を行った。Ｘ線の発散角を最適化する際には、
Ｘ線シャッタ８０８を開けて露光を開始する前えに、Ｘ
線検出器８０７により測定したＸ線の発散角が、対象と
するフィールドに対して条件を満たしていることを確認
後、露光を開始した。なお、Ｘ線反射ミラー駆動系８１
１によるミラー揺動は、Ｘ線強度に応じて、所望の露光
量が得られるようにＸ線反射ミラー制御系８１０で揺動
速度を制御している。この場合に得られた合わせずれの
結果はステップ・アンド・リピート露光された全２０個
の露光フィールドの平均で水平方向、垂直方向共に測定
再現性と同程度であった。またばらつきも本露光前にす
でに形成されている下層のパターンのばらつきに比して
１／３に低減した。この例では、被露光基板８１４上の
下層の露光フィールド間で水平方向のサイズのばらつき
があったために合わせずれが生じていた。しかし、この
下層のパターンにマスク合せするに際し、各露光フィー
ルド毎にＸ線のＸ線反射ミラーへの入射位置を最適にし
て、水平方向のパターンの倍率を制御して適宜アライメ
ント露光したことにより、露光後の各露光フィールド間
のばらつきによる合わせずれを低減し、合わせ規格精度
を達成することが可能になった。下層の露光フィールド
が変形している場合、従来ではＸ線マスクを各露光フィ
ールド毎に変形させてマスク合わせする方法で対応して
いたが、実施例２によればＸ線マスクの破損の懸念が無
く、Ｘ線リソグラフィ装置の機構を複雑にすることもな
い。また実施例２によればアライメント位置信号をもと
にＸ線反射ミラーをスピーディーに駆動、制御するため
に、露光処理速度も高速化できる。

【００７５】（実施例３）次に本発明の第３の実施の形
態に係る実施例３を図１１および図２７（ｃ）を用いて
説明する。実施例３ではＸ線反射ミラー８０５とＸ線マ
スク８１２の距離を一定にしてＸ線反射ミラー８０５を
揺動する場合の第３の例として、図３（ｂ）〜（ｄ）に
示すようにＸ線反射ミラーに入射するＸ線の位置を変え
ながら転写した場合を説明する。但し使用したＸ線反射
ミラーは、前述の実施例２のものと異なる。このため、
あらかじめＸ線反射ミラー８０５の面内のＸ線の入射位
置と入射角に応じて成形されるＸ線の発散角の測定を行
い、この測定により得られたデータを使用した。本発明
の第３の実施の形態に係るＸ線リソグラフィ装置の構成
の場合には、第１の実施の形態と同様に転写した際にパ
ターンが拡大されて投影されるため、拡大する量を予め
見込んで被露光基板８１４上に形成される現実の露光フ
ィールドサイズよりも小さく作られているＸ線マスクを
用意する必要がある。実施例３ではマスク合せの対象と
なる下層のパターンを有する被露光基板８１４は、実施
例１，２と異なるレイアウトのデバイスパターンと製造
プロセスを採用して作製した。この被露光基板８１４上
の露光フィールド形状は概ね樽形状であった。はじめ
に、アライメント光学系８２０を用いてＸ線マスクパタ
ーン８１２と被露光基板８１４の平均の露光フィールド
サイズのずれを検出した。その結果は図２７（ｃ）に示
すように、水平方向で最大３２ｎｍ、垂直方向で２０８
ｎｍだけＸ線マスクの露光フィールド形状１の方が被露
光基板上の露光フィールド形状２よりも小さく、Ｘ線マ
スクの露光フィールド形状１は被露光基板のものと異な
り矩形であった。次に、実際にＸ線マスクをアライメン
ト露光して、被露光基板上に形成されたマスクパターン
に対する上層のマスクパターンの合わせずれを計測した
結果、全２０個の露光フィールドの平均の位置ずれは水
平方向でフィールドの中央で＋２８ｎｍ、上部で＋５５
ｎｍ、下部で＋４０ｎｍであった。また垂直方向の位置
ずれは＋５ｎｍであった。このデータは、まず、各露光
フィールドについて、各露光フィールド内に配置した９
×１７点の合わせ評価用パターンの最外周の測定値から
求め、さらにこの各露光フィールドについてのデータを
逐次移動露光された被露光基板上の２０個の露光フィー
ルドについて平均化したものである。露光の際には、フ
ィールド内の位置による位置ずれに応じて得られるアラ
イメントマークからの位置信号と、Ｘ線反射ミラー８０
５へのＸ線の入射位置をＸ線反射ミラー制御系８１０接
続されたデータ記憶部８８１に格納されている発散角の
データに基づいて、水平方向のＸ線の発散角をリアルタ
イムで最適化しながらアライメント露光を行った。この
露光では、Ｘ線検出器８０７によりＸ線の発散角を測定
しているが、この測定情報をデータ記憶部８８１に戻し
て、Ｘ線反射ミラー８０５を制御、駆動することは行っ
ていない。実施例３におけるＸ線の水平方向のＸ線マス
クへの入射角は、一つのフィールド内で、概ね下部で１
ｍｒａｄ、中央部で１．５ｍｒａｄ、上部でほぼ０ｍｒ
ａｄになるように、データ記憶部８８１に格納されてい
る発散角のデータから、Ｘ線の入射するＸ線反射ミラー
の面内位置が選択されている。また、Ｘ線反射ミラー駆
動系８１１によるミラー揺動は、あらかじめ得られた測
定強度分布を基に所望の露光量が得られるように計算し
て求めておき、この計算値を基礎にしてＸ線反射ミラー
の揺動速度を制御して行った。この場合に得られた合わ
せずれの結果は、全２０個の露光フィールドの平均で水
平方向と垂直方向で測定再現性と同程度であった。この
例では、被露光基板の８１４上における下層の露光フィ
ールド形状と上層のマスクパターンを有したＸ線マスク
の露光フィールド形状とが異なるために生じる合わせず
れの問題を、あらかじめ測定したＸ線反射ミラーの面内
位置におけるＸ線の入射位置と入射角に応じて形成され
るＸ線の発散角のデータを使用して、水平方向の倍率を
制御することにより解決している。この際、各露光フィ
ールドの位置に対応したアライメントマークからの位置
信号に応じて、Ｘ線反射ミラーへのＸ線の入射位置が順
次、最適になるように選択されてＸ線の水平方向の発散
角が制御される。このように実施例３では水平方向のパ
ターンの倍率を制御してアライメント露光したことによ
り、下層のパターンと上層のマスクパターンの合わせ精
度の向上が可能になった。なお、実施例１，２において
も同様であるが、実施例３では、事前にＸ線反射ミラー
の設定を最適にしない状態でアライメント露光している
が、リアルタイムて露光する場合には必ずしも、事前に
露光する必要は無い。このように、露光フィールド内の
位置に応じたアライメント位置信号をもとにＸ線反射ミ
ラーを最適に駆動、制御するために、単純な倍率補正だ
けでなく種々のＬＳＩ製造工程を経て、複雑な形状とな
った下層の露光フィールドに対してもアライメント露光
が可能となった。

【００７６】（実施例４）次に本発明の第１の実施の形
態に係る実施例４を図１を用いて説明する。ここではＸ
線反射ミラー８０５とＸ線マスク８１２の距離を一定に
してＸ線反射ミラー８０５を揺動する場合の第４の例と
して、Ｘ線反射ミラー８０５の姿勢をＸ線の光軸のまわ
りに傾けて転写して露光パターンの直交度補正をする場
合を説明する。

【００７７】実施例４は図１に示すＸ線リソグラフィ装
置を用いて、リアルタイムで水平方向のＸ線の発散量を
制御してアライメント露光を行う。本発明の第１実施の
形態に係るＸ線リソグラフィ装置の構成の場合には、実
施例１〜実施例３と同様にパターンが拡大されて投影さ
るため、拡大する量をあらかじめ見込んで被露光基板８
１４上の露光フィールドサイズよりも小さく作られてい
るＸ線マスクを用意する必要がある。被露光基板８１４
は、先の実施例１と同じデバイスプロセスを経たシリコ
ンウェハであるが、異なるレイアウトのデバイスパター
ン（ＬＳＩパターン）を採用する。所定のデバイスプロ
セスを経た被露光基板内の露光フィールド形状は概ね矩
形であった。露光前にＸ線マスクの露光フィールド形状
１を検査した結果、被露光基板上の平均の露光フィール
ド形状２のサイズとのずれは、図２７（ｄ）に示すよう
に、水平方向で最大３２ｎｍ、垂直方向で２０３ｎｍだ
けＸ線マスクの露光フィールド形状１の方が小さく、そ
のフィールド形状は概ね平行四辺形であった。Ｘ線マス
クの露光フィールド１の縦方向の辺は基準点から水平方
向に最大で＋３０ｎｍ右方向にずれて傾斜していた。実
際の露光の際には、露光フィールド内の位置によるサイ
ズの違いに応じて得られるアライメントマークからの位
置信号に基づいて、Ｘ線反射ミラーへのＸ線の入射位置
をリアルタイムで変更して、水平方向のＸ線の発散角を
最適化しながらアライメント露光を行った。実施例４に
おいてはＸ線反射ミラーの駆動を図２８および図２９に
示すようにＸ線の光軸方向を中心に傾斜させることによ
り、Ｘ線の左右での発散角を変えた。図２８または図２
９に示すように、Ｘ線反射ミラー８０５をミラー揺動に
同期して傾斜駆動して行い、露光フィールドの下部で左
の発散角をほぼ０ｍｒａｄ、右を１．５ｍｒａｄとし、
中央部で左右共に０．７５ｍｒａｄとし、上部で左を
１．５ｍｒａｄ、右をほぼ０ｍｒａｄなるように制御し
た。なお所望の露光量が得らるようにＸ線反射ミラー制
の揺動速度を制御して露光した。この場合に得らた合わ
せずれの結果は、平均で水平方向、垂直方向共に測定再
現性と同程度であった。この例では、実施例３と同様
に、各露光フィールドの位置に応じてのＸ線反射ミラー
へのＸ線の入射位置を順次最適化して、水平方向のパタ
ーンの倍率を制御してアライメント露光したことによ
り、合わせ精度の向上が可能になった。特に実施例４で
はＸ線反射ミラーをＸ線の光軸方向の周りに傾斜駆動し
て、水平方向の左右の発散角を変えることによって露光
フィールド形状の縦の辺と横の辺とのなす角の直交度補
正することが可能となった。

【００７８】なお、上記説明から明らかなように単純な
直交度補正でなく、たる形やトラペゾイド形（台形）等
のより高次な歪も補正できることはもちろんである。

【００７９】（実施例５）本発明の第３の実施の形態に
係る実施例５においては、図１１に示すＸ線露光装置に
搭載する前に検査して得られたＸ線マスクと被露光基板
の露光フィールドのパターン位置情報をＸ線反射ミラー
制御系８１０に接続されたデータ記憶部８８１に格納し
ている。そしてこの格納さたデータに基づいてＸ線マス
クの転写パターンが対象とする被露光基板のフィールド
形状２とサイズが合うようにＸ線反射ミラー８０５を駆
動制御して、順次アライメント露光をした。実施例４と
同一のＸ線マスク８１２と被露光基板８１４を用いて得
らた合わせずれの結果は、実施例４のリアルタイムで露
光した場合とほぼ同等であった。しかし、厳密にはＸ線
リソグラフィ装置に搭載した状態での位置情報でないた
めに、ステージへの保持等に起因する歪によって、合わ
せ精度が１０％程度低下していた。実施例５のように、
あらかじめ得られた位置データに基づいて露光する方法
では、精度は多少低下する恐れはあるが、露光中に逐次
位置情報を検出しＸ線反射ミラー駆動系等を制御する一
連の繰り返し動作を必要としないために、より短時間で
露光を終了することができるメリットがある。

【００８０】（実施例６）実施例６は本発明の第２の実
施の形態に係る。実施例６において使用した被露光基板
８１４上の露光フィールドのサイズは、ほぼ設計サイズ
（２０ｍｍ×４０ｍｍ）と同サイズの矩形に形成され、
被露光基板上での露光フィールド間ばらつきは１０ｎｍ
以下であった。アライメント検出系により測定されたＸ
線マスクパターンと被露光基板の両者の露光フィールド
形状１，２の位置ずれは、図３０（ａ）に示すように、
水平方向で３０ｎｍ、垂直方向で１０ｎｍとＸ線マスク
の露光フィールド形状１の方が被露光基板上の露光フィ
ールド形状２のサイズよりも大きく、そのフィールド形
状は概ね矩形形状であった。実際に図８に示したＸ線リ
ソグラフィ装置を用いて、Ｘ線反射ミラー８０５へのＸ
線の入射角度を固定してＸ線反射ミラーを光軸方向に走
査し、Ｘ線マスク８１２に入射する垂直方向の入射角と
入射位置を一定に維持した状態で、マスクをアライメン
ト露光した。この時のマスクパターンの被露光基板に対
する合わせずれを合わせ評価用マークで計測した結果、
位置ずれの平均値は水平方向で＋４８ｎｍ、垂直方向で
＋１０ｎｍであった。合わせずれのデータは、フィール
ド内に配置した９×１７点の合わせ評価用パターンの最
外周の測定値から、水平方向については左右２列の平均
値、垂直方向については上下２行の平均値として求めた
ものである。この時のＸ線の発散角は、概ね水平方向で
１ｍｒａｄ、垂直方向でほぼ０ｍｒａｄと予測される。
得られた合わせずれは水平方向ではＸ線が１ｍｒａｄの
発散角を有しているために、Ｘ線マスクのフィールドサ
イズよりも２０ｎｍ程度大きく、垂直方向では被露光基
板に比べてＸ線マスクのフィールドサイズの大きい分ず
れている。水平方向の合わせずれを低減するためにＸ線
の水平方向のＸ線マスクへの入射度角が−１．５ｍｒａ
ｄとなるように、Ｘ線反射ミラー面内へのＸ線の入射位
置を選択し、Ｘ線反射ミラーをＸ線の光軸方向に走査し
て露光フィールドを確保して合わせて露光を行った。こ
の際、垂直方向のずれについては、１０ｎｍ程度のため
補正を行わなかった。また、Ｘ線反射ミラー走査機構９
１２によるミラー走査は、ＳＯＲリング８０１の蓄積電
流値を参照して、所望の露光量が得られるようにＸ線反
射ミラー制御系で走査速度を制御した。この場合に得ら
れた合わせずれの結果は、平均で水平方向、垂直方向共
に測定再現性程度であった。この例では、使用するＸ線
マスクのフィールドサイズが、垂直方向では被露光基板
のフィールドサイズと同程度に形成されている。このた
め、垂直方向の合わせずれが生じないように、Ｘ線のＸ
線マスクへの入射角を維持してミラー走査し、垂直方向
に倍率が変化しないように露光した。水平方向について
は、Ｘ線のＸ線反射ミラー８０５への入射位置を最適に
調整して水平方向に倍率を制御したことにより、従来で
は規格外となるＸ線マスクを使用しても、被露光基板に
対して合わせ規格精度を達成することが可能になった。
次に、寸法制御性をみるために得られた転写パターンの
露光フィールド内での寸法ばらつきを測定したところ、
実施例１の場合にに比べて、Ｘ線強度分布に起因した寸
法変化量は小さく、規格の寸法に比べて７％小さくなっ
ている程度であった。このためＸ線強度分布調整手段８
２３を使用しなくても、寸法の面内均一性を良好に得ら
れることがわかった。なお、Ｘ線強度分布調整手段８２
３により調整を行い同様の露光を行ったところ、さらに
寸法均一性は向上し、露光フィールド内で５％の均一性
が得られた。

【００８１】（実施例７）次に本発明の第２の実施の形
態に係る実施例７を図８および図３０（ｂ）を用いて説
明する。ここではＸ線反射ミラー８０５をＸ線の光軸方
向に平行に移動する場合の第２の例として、Ｘ線マスク
８１２に入射するＸ線の角度を変えて転写した場合を説
明する。実施例７において使用Ｘ線マスク８１２は実施
例６と同じもので、被露光基板８１４も実施例６と同じ
パターンレイアウトのものを採用した。但し被露光基板
８１４の製造プロセスを変更して作製したため、露光フ
ィールド形状は矩形に形成されてはいるが、アライメン
ト検出系により測定されたＸ線マスクパターンと被露光
基板の両者の位置ずれは、図３０（ｂ）に示すように、
水平方向３０ｎｍ、垂直方向で４０ｎｍだけＸ線マスク
の露光フィールド形状１よりも被露光基板上の露光フィ
ールド形状２のサイズの方が小さくなっていた。これら
のＸ線マスクと被露光基板に対して、図８に示したＸ線
リソグラフィ装置を用いて、Ｘ線反射ミラー８０５に対
するＸ線の入射角度を固定し、Ｘ線の入射位置を選択し
て、Ｘ線マスク８１２に対する水平方向の入射角を−
１．５ｍｒａｄとして、さらにＸ線マスクに入射するＸ
線の入射角をＸ線マスク面の垂直方向に対してほぼ０ｍ
ｒａｄと一定に維持した状態で露光する。図８において
Ｘ線反射ミラー８０５をＸ線の光軸の方向に走査してア
ライメント露光した場合には、垂直方向で４０ｎｍ程度
のずれが生じると推測される。そこで垂直方向の合わせ
ずれを低減するためには、Ｘ線の反射ミラーへの入射位
置を選択された最適位置に固定して水平方向のＸ線の発
散角は維持しつつ、Ｘ線のＸ線マスクへの垂直方向の入
射角が最適になるように調整しながら露光する必要があ
る。推測される合わせずれは、露光フィールドの上下部
で垂直方向に４０ｎｍ広がっているため、これを低減す
るには、露光フィールドが上下で縮むようにＸ線マスク
へのＸ線の入射角を制御して露光する必要がある。実際
には、Ｘ線マスクへのＸ線の入射角をフィールドの上部
を露光する際にＸ線マスク面の垂直方向に対して−２ｍ
ｒａｄ、中央部で０ｍｒａｄ、下部で２ｍｒａｄになる
ように、ミラー走査に同期して連続的にＸ線のＸ線マス
クへの入射角を変化させてアライメント露光をした。ミ
ラー走査は、ＳＯＲリング８０１の蓄積電流値を参照し
て、所望の露光量が得られるようにＸ線反射ミラー制御
系９１０で走査速度を制御している。この場合の合わせ
ずれは、垂直方向でも測定誤差以下であった。実施例７
では、使用するＸ線マスクの露光フィールド形状１のサ
イズが、被露光基板上の露光フィールド形状２のサイズ
よりも大きく形成された場合についての例を説明した。
しかし水平方向については、Ｘ線のＸ線反射ミラーへの
入射位置を調整してＸ線マスクに入射するＸ線の水平方
向の発散角を最適に制御し、同時に垂直方向についても
入射角度を制御して、Ｘ線マスクパターンを所望量縮小
して転写し、より高精度な被露光基板に対して合わせ規
格精度を達成することができることはもちろんである。

【００８２】（実施例８）次に本発明の第２の実施の形
態に係る実施例８を図８および図３０（ｃ）を用いて説
明する。ここではＸ線反射ミラー８０５をＸ線の光軸方
向に平行に移動する場合の第３の例として、Ｘ線反射ミ
ラー８０５に入射するＸ線の位置と入射角度を変えて転
写した場合を説明する。実施例８において使用したＸ線
マスク８１２は実施例６と同じもので、被露光基板８１
４も実施例６と同じパターンレイアウトのものを採用し
た。但し被露光基板８１４は製造プロセスを変更して作
製したため、露光フィールド形状は矩形に形成されては
いるが、事前に測長検査をしたところ、設計サイズと比
べて上部で３０ｎｍ広がり、下部で−２０ｎｍ縮んでい
た。図３０（ｃ）に示すように被露光基板の露光フィー
ルド形状２はＸ線マスクの露光フィールド形状１のサイ
ズに比べて、水平方向で１０ｎｍ小さくなっていた。ま
た被露光基板の露光フィールド形状２は垂直方向では上
部で４０ｎｍ大きく、下部で３０ｎｍ小さくなってい
た。露光フィールドの形状１の上部を拡大して、下部を
縮むようにＸ線マスクへのＸ線の入射角を制御して露光
すれば、合わせずれが低減される。実際の露光の際に
は、図１０に示す露光シーケンスによって、露光フィー
ルド内の位置によるサイズの違いに応じて得られるアラ
イメントマークからの位置信号に基づいて、Ｘ線の発散
角を最適化しながら露光を行う。すなわち水平方向につ
いてはＸ線反射ミラーへのＸ線の入射位置をリアルタイ
ムで変更して、Ｘ線マスクに入射するＸ線の水平方向の
発散角を最適化する。同時に、垂直方向については、Ｘ
線反射ミラーへのＸ線の入射角をＸ線反射ミラーのＸ線
の光軸方向への走査に同期してリアルタイムで変更し
て、Ｘ線マスクに入射するＸ線の垂直方向の入射角を最
適に制御しながら順次アライメント露光を行う。リアル
タイムでＸ線の発散角を最適化しアライメント露光する
都合上、Ｘ線検出器８０７により測定したＸ線の発散角
が、対象とする露光フィールドの位置に対する条件から
逸脱しない範囲となるように駆動した。露光中において
は、Ｘ線の水平方向のＸ線マスクへの入射角はフィール
ド内で、Ｘ線マスク面に垂直方向に対し、概ね−０．５
ｍｒａｄに、垂直方向については概ねフィールドの上部
で２ｍｒａｄ、中央部で０ｍｒａｄ、下部で１．５ｍｒ
ａｄに保たれるように、Ｘ線反射ミラー８０５の走査に
同期して連続的にＸ線のＸ線反射ミラーへの入射角が変
化していた。この場合の合わせずれは、水平方向，垂直
方向共に測定再現性以下であった。実施例８では、被露
光基板上の露光フィールド形状が、Ｘ線マスクの露光フ
ィールド形状と異なるために合わせずれが生じる問題
を、露光フィールドの位置に応じた位置信号に基づい
て、Ｘ線反射ミラーへのＸ線の入射角度を順次最適化し
て露光することにより、所定の合わせ規格精度が達成で
きることがわかった。すなわち実施例８では垂直方向の
転写パターンおよび水平方向のパターンの倍率を一方で
拡大し、他方で縮小するように最適値に制御して、アラ
イメント露光することにより、被露光基板に対して合わ
せ規格精度を達成することが可能になった。

【００８３】（実施例９）次に本発明の第２の実施の形
態に係る実施例９を図８および図３０（ｄ）を用いて説
明する。ここではＸ線反射ミラー８０５をＸ線の光軸方
向に平行に移動する場合の第４の例として、Ｘ線マスク
８０５に入射するＸ線の位置と入射角度を変えて転写し
た場合を説明する。実施例９においては使用したＸ線マ
スク８１２と被露光基板８１４を事前に測長検査をした
ところ、図３０（ｄ）に示すように、Ｘ線マスク８１２
の露光フィールド形状１は被露光基板上の露光フィール
ド２と比べて露光フィールドの上部においては水平方向
と垂直方向に共に３４ｎｍ広がっていた。一方、中央部
で水平方向に２０ｎｍ広がり、下部で水平方向と垂直方
向に２２ｎｍ縮んでいた。これに対し被露光基板上の露
光フィールド形状２はほぼ設計サイズ通りに形成された
矩形形状であった。これらを合わせるには、転写パター
ンのフィールドの上部を水平方向と垂直方向に３４ｎｍ
縮め、中央部の水平方向を２０ｎｍ縮め、さらに下部を
水平方向と垂直方向に２２ｎｍ拡大する必要がある。こ
のようにＸ線マスクのフィールド形状が台形の場合であ
っても、図１０に示す露光シーケンスによって、フィー
ルド内の位置によるサイズの違いに応じて得られるアラ
イメントマークからの位置信号に基づいてリアルタイム
でＸ線の発散角やＸ線マスクに対するＸ線の入射角を制
御して、高精度なアライメント露光が可能である。具体
的には水平方向についてはＸ線反射ミラーへのＸ線の入
射位置をリアルタイムで変更して、Ｘ線マスクに入射す
るＸ線の発散角を被露光基板上の露光フィールドの位置
に応じて適宜最適化しながら逐次移動露光する。さら
に、垂直方向についても、Ｘ線反射ミラーへのＸ線の入
射角をＸ線反射ミラーのＸ線の光軸方向への走査に同期
してリアルタイムで変更して、Ｘ線マスクに入射するＸ
線の垂直方向の入射角を露光フィールドの位置に応じて
制御しながら逐次移動露光する。このように実施例９に
おいては、Ｘ線の発散角もしくはＸ線マスクに対するＸ
線の入射角を適宜最適に制御しながらアライメント露光
することによって、合わせずれを低減することが可能で
ある。実施例９においては、被露光基板上の露光フィー
ルド形状に対して、Ｘ線マスク露光フィールド形状が異
なるために生じる合わせずれを、露光フィールドの位置
に応じた位置信号に基づいて、Ｘ線反射ミラーへのＸ線
の入射位置と入射角度を順次最適化にしながらアライメ
ント露光することにより改善している。

【００８４】（実施例１０）次に本発明の第２の実施の
形態に係る実施例１０を図８，２８，２９を用いて説明
する。実施例１０はＸ線反射ミラーをＸ線の光軸方向に
平行に移動す場合の第５の例である。図２８および図２
９に示すように、Ｘ線反射ミラー８０５の姿勢をＸ線の
光軸まわりに傾けて露光し、転写パターンの直交度を補
正する場合を説明する。実施例１０では実施例４で用い
たＸ線マスク８１２と被露光基板８１４と同じものを図
８に示すＸ線リソグラフィ装置に適用して直交度補正を
行う。実施例１０においてはＸ線マスクの露光フィール
ドの形状１は被露光基板の平均の露光フィールド形状２
に比べて、水平方向で最大３２ｎｍ，垂直方向で２０３
ｎｍ小さくなった平行四辺形であった。また露光フィー
ルドの縦方向の辺は水平方向に最大＋３０ｎｍシフトし
た傾斜した線を形成していた。図１０に示す露光シーケ
ンスによって、フィールド内の位置によるサイズの違い
に応じ得られるアラインメントマークからの位置信号に
基づいて、Ｘ線の発散角もしくはＸ線のＸ線マスクに対
する入射角を制御しながらアライメント露光する。具体
的には水平方向についてはＸ線反射ミラー８０５へのＸ
線の入射位置をリアルタイムで変更して、Ｘ線マスクに
入射するＸ線の発散角をフィールドの位置に応じて適宜
最適に駆動制御しながら露光する。これと同時に、垂直
方向についてもＸ線反射ミラー８０５へのＸ線の入射角
をＸ線反射ミラーのＸ線の光軸方向への走査に同期して
リアルタイムで変更して、Ｘ線マスクに入射するＸ線の
垂直方向の入射角をフィールドの位置に応じて適宜最適
に制御しながら露光する。ここでＸ線反射ミラーの駆動
は図２８又は図２９に示すようにＸ線の光軸方向を中心
に傾斜させることによりＸ線の左右での発散角を変え
た。このようにして実施例１０によれば、Ｘ線反射ミラ
ーの揺動をミラーの走査に同期して行い、露光フィール
ド下部で水平方向の左の発散角をほぼ０ｍｒａｄ、右を
１．５ｍｒａｄとし、中央部で、左右共に０．７５ｍｒ
ａｄとし、上部で左を１．５ｍｒａｄ、右をほぼ０ｍｒ
ａｄになるように制御できる。また、露光フィールド下
部の垂直方向については、Ｘ線マスクに入射するＸ線の
入射角を調整してパターンを拡大して転写し、同様に露
光フィールドの上部では＋１０ｎｍとして拡大する。図
８に示すＸ線反射ミラー走査機構９１２によるＸ線の光
軸方向へのミラー走査は、Ｘ線強度に応じて、所望の露
光量が得られるようにＸ線反射ミラー制御系９１０で走
査速度を制御する。この場合に得られた合わせずれの結
果は、平均で水平方向、垂直方向に測定再現性と同程度
であった。以上説明したように実施例１０によればＸ線
反射ミラー８０５をＸ線の光軸方向に平行に走査して、
露光フィールドを拡大して露光する本発明の第２の実施
形態においても、Ｘ線反射ミラー８０５をＸ線の光軸方
向の周りに傾斜駆動すれば水平方向の左右の発散角を互
いに異なる値に変えることによって、容易に露光フィー
ルド形状の縦の辺と横の辺との直交度を補正できること
がわかる。

【００８５】（実施例１１）次に図１５に示すＸ線リソ
グラフィ装置を用いた本発明の第３の実施の形態に係る
実施例１１について説明する。実施例１１は実施例１０
と同一のＸ線マスク８１２と被露光基板８１４を用いて
いる。実施例１１においては図１５に示すＸ線リソグラ
フィ装置に搭載する前に検査して得られたＸ線マスクと
被露光基板の露光フィールドのパターン位置情報をＸ線
ミラー制御系９１０に接続されたデータ記憶部９８１に
格納し、この格納されたデータに基づいてＸ線マスク８
１２の転写パターンが対象とする被露光基板の露光フィ
ールド形状とそのサイズが合うように露光する。あるい
は上記露光フィールドのパターン位置情報を用いて露光
フィールドの形状とサイズを最適化するための所定の計
算を行いこの計算結果をデータ記憶部９８１に格納し、
これを用いてアライメント露光をする。得られた合わせ
ずれの結果は、全露光フィールドによる平均で上述の実
施例１０に示したリアルタイムで露光した場合と同等の
精度が得られた。このように、実施例１１ではあらかじ
め得られた位置データに基づいて、Ｘ線反射ミラーの駆
動制御方法を計算しておき、このデータをデータ記憶部
９８１に格納し、格納されたデータを読み出して露光す
ることができる。したがって露光中に常時位置情報を検
出しＸ線反射ミラー等の各装置を制御する一連のＸ線繰
り返し動作を必要としないために、より短時間で露光を
終了することがきるメリットがある。

【００８６】（実施例１２）次に本発明の第４の実施の
形態に係るＸ線リソグラフィ装置の実施例１２を図１６
および図３１（ａ）を用いて説明する。実施例１２は第
１のＸ線反射ミラー８８５に入射するＸ線の位置を変え
て転写した場合である。図１６に示す本発明の第４の実
施の形態に係るＸ線リソグラフィ装置の構成では、転写
した際にパターンが拡大されて投影されるため、拡大す
る量をあらかじめ見込んで被露光基板８１４の露光フィ
ールドサイズよりも小さく作られたＸ線マスク８１２を
採用する必要がある。実施例１２においては、露光フィ
ールド２０ｍｍ×４０ｍｍ、第２のＸ線反射ミラー８８
６の揺動位置とＸ線マスク８１２までの距離は約２００
０ｍｍとして説明する。このとき、計算上、Ｘ線マスク
８１２と被露光基板８１４との間のギャップ２０μｍで
はフィールド値の垂直方向に２００ｎｍのパターンずれ
が生じることになる。実際に使用したマスク合せの対象
となる下層のパターンを有した被露光基板８１４は各露
光フィールド毎のサイズにばらつきがられ、特に水平方
向のサイズには３０ｎｍの違いがあった。アライメント
検出係８２０により測定されたＸ線マスクパターン８１
２と被露光基板８１４上に形成された２０個の平均の露
光フィールドサイズのずれは、図３１（ａ）に示すよう
に、水平方向で３０ｎｍ、垂直方向で１７０ｎｍだけＸ
線マスクの露光フィールド形状１の方が被露光基板上の
露光フィールド形状２よりも小さく、フィールド形状は
共に概ね矩形形状であった。実際にＸ線マスク８１２を
アライメント露光して、被露光基板８１４上のマスクパ
ターンに対する合わせずれを合わせ評価用パターンで計
測した結果、全２０個の露光フィールドの平均の位置ず
れは水平方向で＋３２ｎｍ、垂直方向で＋３４ｎｍであ
った。データは、各露光フィールドについて、フィール
ド内に配置した９×１７点の合わせ評価用パターンの最
外周の測定値から求めた（図６参照）。この場合水平方
向のずれは左右の２列の合わせ評価用のパターンの平均
値を求め、垂直方向のずれを上下２行の合わせ評価用パ
ターンの平均値を求め、これらをそれぞれ被露光基板８
１４上に配置された２０個の露光フィールドについて平
均したものである。この時のＸ線の発散角は、概ね水平
方向で３ｍｒａｄ、垂直方向で１０ｍｒａｄと予測され
る。露光Ｘ線の水平方向のＸ線マスクへの入射角が約
１．５ｍｒａｄになるように、第１のＸ線反射ミラー８
８５の面内のＸ線の入射位置を調整した。垂直方向につ
いてはミラー揺動に伴い、被露光基板８１４を揺動方向
と逆向きに徐々に７０ｎｍ移動しながら露光を行った。
次に各フィールド毎に逐次露光していく際には、前述の
ように調整した２つのＸ線反射ミラー８８５，８８６の
設定をディフォルトとして、図１８で説明した露光シー
ケンスによって、フィールド毎のサイズの違いに応じて
得られるアライメントマークからの位置信号に基づい
て、第１のＸ線反射ミラー８８５へのＸ線入射位置を随
時変更して、水平方向のＸ線の発散角を最適にしながら
アライメント露光を行った。また、第２のＸ線反射ミラ
ー駆動系８７２によるミラー揺動は、Ｘ線の強度に応じ
て、所望の露光量が得られるようにＸ線反射ミラー制御
系８７３で揺動速度を制御した。この場合に得られた合
わせずれの結果は全２０個の露光フィールドの平均で水
平方向、垂直方向共に測定再現性と同程度であった。露
光フィールド間ばらつきも露光前の下層のパターンにお
けるばらつきに比して１／３に低減した。実施例１２で
は、被露光基板上に形成された下層のパターンの露光フ
ィールド間で水平方向のサイズのばらつきがあったこと
と、転写パターンが被露光基板の露光フィールドのサイ
ズに比べて大きかったために合わせずれが生じていた。
その後各露光フィールド毎に第１のＸ線反射ミラーへの
Ｘ線入射位置を最適にして水平行方向の転写パターンの
倍率を制御し、垂直方向には被露光基板８１４を移動し
ながら、転写パターンを所定量縮小して露光したことに
より、合わせ規格精度を達成することが明らかになっ
た。

【００８７】（実施例１３）次に本発明の第６の実施の
形態に係るＸ線リソグラフィ装置の実施例１３を図１６
および図３１（ｂ）を用いて説明する。実施例１３では
第１のＸ線反射ミラー８８５に入射するＸ線の位置を変
えながら転写した場合を説明する。但し、使用した第１
と第２のＸ線反射ミラー８８５，８８６は、前述の実施
例１２と同じであるが、あらかじめ第１のＸ線反射ミラ
ー８８５の面内におけるＸ線の入射位置に応じて成形さ
れるＸ線の水平方向の発散角の測定を行い、この測定に
より得られたデータをデータ記憶部８７４に格納して使
用した。本実施例で使用したＸ線リソグラフィ装置の構
成の場合には、実施例１２と同様の事情により転写した
際にパターンが拡大されて投影されるため、拡大する量
をあらかじめ見込んで被露光基板８１４のフィールドサ
イズよりも小さく作られたＸ線マスクを採用する必要が
ある。被露光基板８１４は、実施例１２とは異なるレイ
アウトのデバイスパターンと製造プロセスを採用して作
製した。被露光基板８１４上のフィールドサイズのばら
つきは測定精度内の値程度であったが、フィールド形状
は概ね樽形状であった。アライメント光学系８２０によ
り測定されたＸ線マスクパターン８１２と被露光基板８
１４の平均の露光フィールドサイズのずれは、図３１
（ｂ）に示すように、水平方向で最大３２ｎｍ、垂直方
向で５０ｎｍだけ被露光基板上の露光フィールド形状２
よりもＸ線マスクの露光フィールド形状１の方が小さ
く、フィールド形状は矩形であった。実際にＸ線マスク
をアライメント露光して、マスクパターンの被露光基板
に対する合わせずれを計測した結果、全２０個の露光フ
ィールドの平均の位置ずれは水平方向についてはフィー
ルドの中央で＋２８ｎｍ、上部で＋５５ｎｍ、下部で＋
４０ｎｍであった。垂直方向は上部で＋１４０ｎｍ、下
部で＋１４５ｎｍであった。露光の際には、図２４に示
した露光シーケンスによって、露光フィールド内の位置
による水平方向のサイズの違いに応じて第１のＸ線反射
ミラー８８５の面内のＸ線入射位置をデータ記憶部８７
４に格納された発散角のデータに基づいて変更した。ま
た垂直方向については第２のＸ線反射ミラー８８６の揺
動方向と同じ向きに被露光基板８１４を２８０ｎｍ移動
しながらアライメント露光をした。この露光では、Ｘ線
検出器８０７によりＸ線の発散角を測定はしているが、
この測定情報をＸ線反射ミラー制御系８７３に戻して、
Ｘ線反射ミラー８８５，８８６を制御、駆動することは
行っていない。この時のＸ線の水平方向のＸ線マスクへ
の入射角は、Ｘ線マスク面の垂直方向に対し一つのフィ
ールド内で、概ね下部で１．５ｍｒａｄ、中央部で１．
５ｍｒａｄ、上部でほぼ０ｍｒａｄになるように調整さ
れる。この調整はデータ記憶部８７４に格納されている
データから、第１のＸ線反射ミラー８８５へのＸ線の入
射位置を選択して行う。また、Ｘ線反射ミラー駆動系８
７２による第２のＸ線反射ミラー８８６の揺動は、Ｘ線
強度に応じて、所望の露光量が得られるようにＸ線反射
ミラー制御系８７３で揺動速度を制御して行い露光され
た。この場合に得られた合わせずれの結果は、全露光フ
ィールドの平均で水平方向、垂直方向で測定再現性と同
程度であった。なお、実施例１２も同様であるが実施例
１３では、事前にＸ線反射ミラーの設定を最適にしない
状態でアライメント露光しているが、リアルタイムで露
光する場合には必ずしも、事前に露光する必要は無い。
露光フィールド内の位置に応じたアライメント位置信号
をもとにＸ線反射ミラーを最適に駆動、制御するため
に、単純な倍率補正だけでなく複雑な形状の露光フィー
ルドに対してもアライメント露光が可能である。

【００８８】（実施例１４）実施例１４は本発明の第６
の実施の形態に係る。実施例１４においては、実施例１
３と同一のＸ線マスク８１２と被露光基板８１４を用い
ている。図２２に示すＸ線露光装置に搭載する前に所定
の方法で検査してから得られたＸ線マスクと被露光基板
の露光フィールドのパターン位置情報のデータをデータ
記憶部８７４に格納して、このデータに基づいてＸ線マ
スクの転写パターンが対象とする被露光基板上の露光フ
ィールドと形状とサイズが合うように第１のＸ線反射ミ
ラーを駆動制御して、順次アライメント露光をした。得
られた合わせずれの結果は実施例１３のリアルタイムで
露光した場合と同等であった。但し、Ｘ線装置に搭載し
た状態での位置情報でないために、ステージへの保持等
に起因する歪によって、合わせ精度の低下が若干生じて
いる。あらかじめ得られた位置データをデータ記憶部に
格納し、これに基づいて露光する方法では、露光中に常
時位置情報を検出しＸ線反射ミラー等の各装置を制御す
る一連の繰り返し動作を必要としない。したがって、よ
り短時間で露光を終了することができるメリットがあ
る。

【００８９】（実施例１５）実施例１５は本発明の第５
の実施の形態に係る。実施例１５で使用した被露光基板
８１４の露光フィールドのサイズは、ほぼ設計サイズ
（２０ｍｍ×４０ｍｍ）と同サイズの矩形に形成され、
被露光基板８１４上の２０個の露光フィールド間のばら
つきも測定精度程度であった。アライメント光学系８２
０により測定されたＸ線マスクの露光フィールド形状１
と被露光基板上の露光フィールド形状２との間の位置ず
れは、図３２（ａ）に示すように、水平方向で３０ｎ
ｍ、垂直方向で１０ｎｍとＸ線マスクの露光フィールド
形状１の方が被露光基板上の露光フィールド形状２のサ
イズよりも大きく、露光フィールド形状は概ね矩形形状
であった。実際に図１９に示したＸ線リソグラフィ装置
を用いて、第２のＸ線反射ミラー８８６によるＸ線の垂
直方向の反射角をＸ線マスクパターンに対するＸ線の入
射角が９０°となるように固定した状態で、第２のＸ線
反射ミラー８８６を光軸方向に走査してアライメント露
光した。この時のマスクパターンの被露光基板８１４に
対する合わせずれは水平方向で＋４８ｎｍ、垂直方向で
＋８ｎｍであり、Ｘ線の発散角は概ね水平方向で１ｍｒ
ａｄ、垂直方向でほぼ０ｍｒａｄと予測される。得られ
た合わせずれは水平方向ではＸ線が１ｍｒａｄの発散角
を有しているために、Ｘ線マスクのフィールドサイズよ
りも２０ｎｍ程度大きく、垂直方向では被露光基板に比
べてＸ線マスクの露光フィールドのサイズの大きい分ず
れている。水平方向の合わせずれを低減するためにＸ線
の水平方向のＸ線マスクへの入射角が−１．５ｍｒａｄ
となるように、第１のＸ線反射ミラー８８５の面内への
Ｘ線の入射位置を選択した。そして第２のＸ線反射ミラ
ー８８６の姿勢はそのままにして光軸方向に走査し、マ
スク合わせ（露光）を行った。この際、垂直方向のずれ
は８ｎｍと測定誤差範囲内の小さな値であったので、補
正を行わなかった。また第２のＸ線反射ミラー８８６の
光軸方向の走査は、ＳＯＲリングの蓄積電流値を参照し
て、所望の露光量が得られるようにＸ線走査速度を制御
した。この場合に得られた合わせずれは、平均で水平方
向、垂直方向で測定誤差程度であった。実施例１５で
は、使用するＸ線マスクの露光フィールドのサイズが、
垂直方向では被露光基板のフィールドサイズと同程度に
形成されている。したがって、垂直方向への合わせずれ
が生じないように、Ｘ線マスクへのＸ線入射角を維持し
てミラー走査し、垂直方向に倍率が変化しないように露
光した。水平方向については、第１のＸ線反射ミラー８
８５へのＸ線の入射位置を最適に調整して倍率を制御し
た。このことにより、従来では規格外となるＸ線マスク
を使用しても、被露光基板に対して合わせ規格精度を達
成することが可能になった。次に、寸法制御性をみるた
めに得られた転写パターンの露光フィールド内での寸法
ばらつきを測定したところ、実施例１３の場合に比べて
Ｘ線強度分布に起因した寸法変化量は小さく、寸法の面
内均一性も良好であった。

【００９０】（実施例１６）本発明の第５の実施の形態
に係る実施例１６を図１９および図３２（ｂ）を用いて
説明する。実施例１６では第２のＸ線反射ミラー８８６
をＸ線の光軸方向に平行に移動する場合の実施例とし
て、第１のＸ線反射ミラー８８５に入射するＸ線位置と
第２のＸ線反射ミラー８８６へのＸ線の入射角を変えて
転写した場合を説明する。実施例１６では使用したＸ線
マスク８１２と被露光基板８１４を事前に測長検査をし
たところ、図３２（ｂ）に示すように、Ｘ線マスクの露
光フィールド形状１は被露光基板上の露光フィールド形
状２のサイズと比べてフィールドの上部で水平方向と垂
直方向に３４ｎｍ広がり、中央部で水平方向に２４ｎｍ
広がり、下部で水平方向と垂直方向に３０ｎｍ縮んだ台
形形状であった。これに対し被露光基板のフィールド形
状２はほぼ設計サイズ通りに形成され矩形形状であっ
た。これらを合わせるには、転写パターンのフィールド
の上部水平方向と垂直方向に４３ｎｍ縮め、中央部の水
平方向を２４ｎｍ縮め、さらに下部を水平方向と垂直方
向に３０ｎｍ拡大する必要がある。このようにＸ線マス
クのフィールド形状が台形の場合であっても、図２１に
示す露光シーケンスによって、フィールド内の位置によ
るサイズの違いに応じて得られるアライメントマークか
らの位置信号に基づいて、アライメント露光する。この
場合、水平方向については第１のＸ線反射ミラー８８５
へのＸ線の入射位置をリアルタイムで変更して、Ｘ線マ
スクに入射するＸ線の水平方向発散角をフィールドの位
置に応じて適宜最適化しながらアライメント露光する。
さらに、垂直方向についても、第２のＸ線反射ミラー８
８６を揺動し、第２のＸ線反射ミラー８８６に対するＸ
線の入射角を第２のＸ線反射ミラー８８６のＸ線の光軸
方向への走査に同期してリアルタイムで変更し、Ｘ線マ
スクに入射するＸ線の垂直方向入射角をフィールド位置
に応じて適宜最適に制御しながらアライメント露光す
る。このようなアライメント露光によって、合わせずれ
を測定精度以下に低減することが可能であった。実施例
１６では、被露光基板上の露光フィールド形状２に対し
て、Ｘ線マスクの露光フィールド形状が異なるために合
わせずれが生じる問題を、露光フィールドの位置に応じ
た位置信号に基づいて、Ｘ線のＸ線反射ミラーへの入射
位置と入射角度を順次最適値に変更しながらアライメン
ト露光して改善している。

【００９１】（実施例１７）実施例１７は本発明の第５
実施の形態に係る。実施例１７では第２のＸ線反射ミラ
ー８８６をＸ線の光軸方向に平行に移動する場合の他の
例として、図２８および図２９に示すように、Ｘ線反射
ミラー８８５の姿勢をＸ線の光軸まわりに傾けて転写し
た場合を説明する。実施例１７においてはＸ線マスクの
露光フィールド形状１は被露光基板上の露光フィールド
形状２の平均に比べて、図３２（ｃ）示すように、水平
方向で最大３３ｎｍ、垂直方向については上部で５２ｎ
ｍ、下部で４０ｎｍと小さく、平行四辺形の形状であっ
た。この平行四辺形の縦の辺は基準点から最大で水平方
向に平均で＋３０ｎｍ傾斜した斜線であった。図２１に
示す露光シーケンスによって、露光フィールド内の位置
によるサイズの違いに応じて得られるアライメントマー
クからの位置信号に基づいてアライメント露光を行っ
た。この際、水平方向については第１のＸ線反射ミラー
８８５のＸ線への入射位置を変更して、Ｘ線マスク８１
２に入射するＸ線の発散角を露光フィールドの位置に応
じて適宜最適に制御した。さらに、垂直方向について
も、第２のＸ線反射ミラー８８６へのＸ線の入射角を第
２のＸ線反射ミラー８８６のＸ線の光軸方向への走査に
同期してリアルタイムで適宜最適に制御しながら露光し
た。ここで第１のＸ線反射ミラー８８５は、図２８又は
図２９に示すようにＸ線の光軸方向を中心に傾斜させる
ことによりＸ線の左右での発散角を変えた。このように
して第１のＸ線反射ミラー８８５の駆動を第２のＸ線反
射ミラー８８６の走査に同期して行い、露光フィールド
の下部で水平方向の左発散角をほぼ０ｍｒａｄ、右発散
角を１．５ｍｒａｄとし、中央部で、左発散角、右発散
角共に０．７５ｍｒａｄとし、上部で左発散角を１．５
ｍｒａｄ、右発散角をほぼ０ｍｒａｄになるように制御
した。また、フィールド上部の垂直方向については、Ｘ
線マスクに入射するＸ線の発散角を２．５ｍｒａｄとし
てパターンを拡大して転写し、同様に下部では２ｍｒａ
ｄとして拡大した。Ｘ線反射ミラー走査機構９７３によ
る第２のＸ線反射ミラー８８６の光軸方向への走査は、
Ｘ線強度に応じて所望の露光量が得られるように走査速
度を制御した。この場合に得られた合わせずれの結果
は、平均で水平方向、垂直方向共に８ｎｍと測定再現性
と同程度であった。実施例１７により第２のＸ線反射ミ
ラー８８６をＸ線の光軸方向に平行に走査して、露光フ
ィールドを拡大して露光する装置構成に於いても、第１
のＸ線反射ミラー８８５を光軸方向の周りに傾斜駆動し
て、水平方向の左右の発散角を変えれば直交度を補正し
たアライメント露光が可能であることが示された。

【００９２】なお、実施例１７の手法をさらに拡大適用
すれば単純な直交度補正だけでなくたる形やトラペゾイ
ド形等のより高次の歪も補正できることはもちろんであ
る。

【００９３】（実施例１８）実施例１８は本発明の第６
実施の形態に係る。まず、実施例１７と同一のＸ線マス
ク８１２と被露光基板８１４を用いて、あらかじめ、Ｘ
線リソグラフィ装置に搭載する前にＸ線マスク８１２と
被露光基板８１４の露光フィールドのパターン位置情報
を検査し、第１のＸ線反射ミラー８８５の姿勢とＸ線の
入射位置に応じて第２のＸ線反射ミラー８８６で反射し
た後に成形されるＸ線の水平方向の発散角の測定を行
う。これらのデータを図２６に示すデータ記憶部９７９
に格納する。格納されたデータに基づいてＸ線マスクの
転写パターンが対象とする被露光基板のフィールド形状
とサイズが合うように第１と第２のＸ線反射ミラー８８
５，８８６の駆動方法を計算して求め、データテーブル
としてまとめる。露光実行時には、このデータテーブル
から引用した駆動データにより、各Ｘ線反射ミラーの駆
動を制御してアライメント露光を行う。得られた合わせ
ずれの結果は、平均で水平方向、垂直方向共に実施例１
７のリアルタイムで露光した場合と同等であった。実施
例１８によれば、あらかじめ得られた位置データとＸ線
の発散角のデータを一度データ記憶部９７９に格納し、
露光時にこれらのデータを読み出すことによっても高度
なアライメント露光をすることができる。

【００９４】上記のように、本発明は第１乃至第６の実
施の形態および実施例１乃至実施例１８によって記載し
たがこの開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限
定するものであると理解すべきではない。この開示から
当業者には様々な代替実施の形態、代替実施例及び運用
技術が明らかとなろう。たとえば、上記の実施の形態お
よび実施例では露光フィールドサイズが２０ｍｍ×４０
ｍｍと一定として説明したが、露光フィールドサイズは
任意に選択され、露光フィールドサイズの変更があった
場合でも本発明を適用できることはもちろんである。ま
た、水平方向と垂直方向が入れ替わって４０ｍｍ×２０
ｍｍになった場合でも、各装置構成のサイズや駆動範囲
等、装置の許容範囲内であれば垂直方向のＸ線反射ミラ
ーの走査範囲を制御することにより所望の領域を露光可
能である。また、スキャン方式のリソグラフィ装置によ
って被露光基板上のデバイスパターンが形成されている
場合には、本発明のＸ線リソグラフィ装置での露光フィ
ールド上での走査方向と異なる方向にスキャンされてパ
ターンが形成されていることがある。このように露光方
式の異なる装置間でミックス・アンド・マッチ（Ｍｉｘ
＆ Ｍａｔｃｈ）露光を行う場合には、しばしば両者
の露光光のスキャン方向を同じにする必要が出てくる
が、このような要請に対しては被露光基板をステージに
保持する際に露光フィールドとの方向を合わせれば対処
できる。また面内の露光フィールドによって、露光光の
スキャン方向が異なる場合には、スキャン方向に応じて
本発明のＸ線反射ミラーの揺動方向あるいは走査方向を
合わせて露光すればよい。

【００９５】さらに、実施例１乃至１８を組み合わせて
使用しても構わない。上記の実施例ではＸ線マスクパタ
ーンを転写する際に被露光基板の露光フィールドに合う
ように倍率補正や歪補正する場合について記述したが、
例えばＸ線の走査に応じて発生するＸ線マスクおよび被
露光基板の温度上昇や損傷等に起因した位置歪を、リア
ルタイムでフィードバックし順次修正しながら露光、転
写して精度を向上することが可能であり、その他の原因
による転写パターンの精度低下を改善するために本発明
を適用しても構わない。この際にも、第３および第６の
実施の形態で説明したようにあらかじめ補正すべき位置
歪に対して必要なＸ線反射ミラーの揺動や走査のデータ
ベースを計算しておき、この結果を基に露光すれば、リ
アルタイムにＸ線反射ミラーを制御するための計算を行
うことが省略でき、処理速度が速くなるメリットがあ
る。

【００９６】本発明のＸ線反射ミラー駆動系およびＸ線
反射ミラー走査機構等は公知の６軸ゴニオメーター等の
駆動機構を用いればよい。たとえば図３３に示すような
Ｘ線反射ミラー走査機構の上部にＸ線反射ミラー駆動系
が搭載された構造を用いてもよい。図３３（ａ）はＸ線
反射ミラー駆動系およびＸ線反射ミラー走査機構がビー
ムライン８０３の壁面上に設置された状態を横から見た
模式図、図３３（ｂ）はその上面図、図３３（ｃ）はＸ
線露光室側から見た横面図である。図３３においてＸ線
反射ミラー走査機構はガイドレール４２に対して設けら
れたスクリューガイドネジ２１をステップモータ等の直
線駆動部モータ３３で駆動し、Ｘ線反射ミラー駆動系が
搭載されたガイドレール４１をＸ線の光軸方向に移動す
る。Ｘ線反射ミラー駆動機構はガイドレール４１に対し
て設けられたスクリューガイドネジ２２を直線駆動部モ
ータ３２で駆動し光軸方向の直線移動を行う。図２７又
は図２８に示す光軸に対して垂直方向又は傾斜方向の駆
動は水平駆動部モータ３１とスクリューガイドネジ２４
および押しばね２３により行う。さらにＸ線反射ミラー
８０５を固定したミラー保持部８１はミラー姿勢・揺動
駆動部のアクチュエータ７１，７２により上下移動、揺
動をすることが可能である。図３３は一例であり、本発
明のＸ線反射ミラー駆動系あるいはＸ線反射ミラー走査
機構等として種々の代替機構を用いることが可能であ
る。特に精密な位置制御が必要な場合は摩擦力がその制
御を困難にすることが知られており、磁気浮上により無
摩擦（フリクション・レス）の駆動を行えばナノメータ
・オーダの位置制御が可能となる。この場合粗動をスク
リューガイドネジを使い、微動を電磁駆動するのも好ま
しい方法である。また、図３３に示す機械的な押しばね
２３の代わりに磁力による吸引、反発力を用いた、「磁
気ばね」を使うことも好ましい。その他本発明のＸ線リ
ソグラフィ装置に用いる各構成要素は公知の種々の代替
手段を用いることが可能であることはもちろんである。
さらに本発明に適用できるＸ線マスクの構造や材料、パ
ターンレイアウト等は上記実施の形態や実施例に限定さ
れるものでなく、Ｘ線リソグラフィシステムの各装置構
成や構造は、本発明を逸脱しない限り種々変形して適用
することが可能である。このように、本発明はここでは
記載していない様々な実施の形態および実施例等を包含
するということを理解すべきである。したがって本発明
はこの開示から妥当な特許請求の範囲記載に係る発明を
特定するために必要と認められる事項によってのみ限定
されるものである。

【００９７】

【発明の効果】上記発明によれば、パターン転写におけ
る歪補正（や倍率補正）機能を有したＸ線リソグラフィ
装置およびＸ線露光方法を提供することが可能となる。

【００９８】本発明によれば異機種のリソグラフィ装置
を同一製造工程中で用いた場合であっても互いの露光フ
ィールドサイズ，形状の整合が容易に取れ、所定の精度
でのマスクパターンの重ね合わせが可能となる。

【００９９】本発明によれば、マスク作製プロセスの複
雑さや高コストを招くことなく所定の精度でマスクパタ
ーンの重ね合わせが可能となる。

【０１００】本発明によればＬＳＩ製造工程中の種々の
工程の面内分布やばらつき、熱的効果、あるいは多層構
造に起因する歪等により被露光基板の露光フィールド形
状が変形した場合であっても高精度なマスクパターンの
重ね合わせが容易に実現できる。さらに、マスク自身が
転写熱歪、保持歪などにより変形した場合でも、被露光
基板のフィールド形状に重ね合わせることが可能とな
る。

【０１０１】本発明によればＸ線露光における水平方
向、および垂直方向の両方の倍率の制御が互いに独立し
て可能となる。しかも、露光フィールドの縦の辺と横の
辺とのなす直交度の補正が可能である。また、倍率、直
交度のような単純な補正ばかりでなく、さらに高次のた
る形や台形（トラペゾイド）のような歪の補正も可能で
ある。

【０１０２】本発明によれば露光に必要なデータを前も
って格納しておくことも可能なので露光時間の短縮が可
能である。したがって、スループットの高い高精度のＸ
線リソグラフィ装置およびＸ線露光方法を提供すること
である。

【０１０３】本発明によれば転写パターンの垂直・水平
方向の拡大する量、あるいは縮小する量をあらかじめ見
込んでマスクパターンを設計する必要がないのでＸ線マ
スクパターンの設計や検査が容易となる。このためＸ線
マスクが短時間かつ安価に製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るＸ線リソグラ
フィ装置を示す概略構成図である。

【図２】Ｘ線マスクの断面図である。

【図３】本発明に用いるＸ線反射ミラーの一例を示す概
略図である。

【図４】本発明に用いるＸ線反射ミラーの他の例を示す
概略図である。

【図５】本発明の第１の実施の形態に係るＸ線反射ミラ
ーの揺動を説明する図である。

【図６】本発明に用いるＸ線マスクと被露光基板上のパ
ターンレイアウトを説明する図である。

【図７】本発明の第１の実施の形態に係るＸ線リソグラ
フィの露光シーケンスを示すフローチャートである。

【図８】本発明の第２の実施の形態に係るＸ線リソグラ
フィ装置を示す概略構成図である。

【図９】本発明の第２の実施の形態に係るＸ線反射ミラ
ーの光軸方向に沿った移動を説明する図である。

【図１０】本発明の第２の実施の形態に係るＸ線リソグ
ラフィの露光シーケンスを示すフローチャートである。

【図１１】本発明の第３の実施の形態に係るＸ線リソグ
ラフィ装置を示す概略構成図である。

【図１２】本発明の第３の実施の形態に係るＸ線リソグ
ラフィの露光シーケンスを示すフローチャートである。

【図１３】本発明の第３の実施の形態の変形例に係るＸ
線リソグラフィの露光シーケンスを示すフローチャート
である。

【図１４】本発明の第３の実施の形態の他の変形例に係
るＸ線リソグラフィの露光シーケンスを示すフローチャ
ートである。

【図１５】本発明の第３の実施の形態の変形例に係るＸ
線リソグラフィ装置を示す概略構成図である。

【図１６】本発明の第４の実施の形態に係るＸ線リソグ
ラフィ装置を示す概略構成図である。

【図１７】本発明の第４の実施の形態に係る第１および
第２のＸ線反射ミラーの動作を説明する図である。

【図１８】本発明の第４の実施の形態に係るＸ線リソグ
ラフィの露光シーケンスを示すフローチャートである。

【図１９】本発明の第５の実施の形態に係るＸ線リソグ
ラフィ装置を示す概略構成図である。

【図２０】本発明の第５の実施の形態に係る第１および
第２のＸ線反射ミラーの動作を説明する図である。

【図２１】本発明の第５の実施の形態に係るＸ線リソグ
ラフィの露光シーケンスを示すフローチャートである。

【図２２】本発明の第６の実施の形態に係るＸ線リソグ
ラフィ装置を示す概略構成図である。

【図２３】本発明の第６の実施の形態に係るＸ線リソグ
ラフィの露光シーケンスを示すフローチャートである。

【図２４】本発明の第６の実施の形態の変形例に係るＸ
線リソグラフィの露光シーケンスを示すフローチャート
である。

【図２５】本発明の第６の実施の形態の他の変形例に係
るＸ線リソグラフィの露光シーケンスを示すフローチャ
ートである。

【図２６】本発明の第６の実施の形態の変形例に係るＸ
線リソグラフィ装置を示す概略構成図である。

【図２７】Ｘ線マスクの露光フィールド形状と被露光基
板上の露光フィールド形状の関係を示す図である。

【図２８】Ｘ線の水平方向の発散角を左と右とで異なる
ようにする場合のＸ線反射ミラーの動作を説明する図で
ある。

【図２９】Ｘ線の水平方向の発散角を左と右とで異なる
動作の他の例を説明する図である。

【図３０】Ｘ線マスクの露光フィールド形状と被露光基
板上の露光フィールド形状の関係を示す図である。

【図３１】Ｘ線マスクの露光フィールド形状と被露光基
板上の露光フィールド形状の関係を示す図である。

【図３２】Ｘ線マスクの露光フィールド形状と被露光基
板上の露光フィールド形状の関係を示す図である。

【図３３】本発明に用いるＸ線反射ミラー駆動系および
Ｘ線反射ミラー走査機構の一例を示す模式図である。

【符号の説明】

１ Ｘ線マスクの露光フィールド形状 ２ 被露光基板上の露光フィールド ２１，２２，２４ スクリューガイドネジ ２３ 押しばね ３１，３２，３３ 駆動部モータ ４１，４２ ガイドレール ７１，７２ ミラー姿勢、揺動駆動部アクチュエーター ８１ ミラー保持部 ２０２ Ｘ線吸収パターン ２０３ Ｘ線透過性薄膜 ２０４ Ｓｉ支持基板 ２０５ 支持枠 ８０１ シンクロトロン・リング ８０２ Ｘ線取出しポート ８０３ ビームライン ８０４ アパーチャー ８０５ Ｘ線反射ミラー ８０６ 離隔窓 ８０７ Ｘ線検出器 ８０８ Ｘ線シャッタ ８０９ Ｘ線露光室（露光チャンバー） ８１０，８７３，９１０，９７０ Ｘ線反射ミラー制御
系 ８１１，８７１，８７２，９１１，９７１，９７２ Ｘ
線反射ミラー駆動系 ８１２ Ｘ線マスク ８１３ マスクステージ ８１４ 被露光基板 ８１５ ウエハステージ ８１６ マスクステージ駆動系 ８１７ ウエハステージ駆動系 ８１８ マスクステージ制御系 ８１９ ウエハステージ制御系 ８２０ アライメント光学系 ８２１ アライメント制御系 ８２２ ギャップセンサ ８２３ Ｘ線強度分布調整手段 ８７４，８８１，９７９，９８１ データ記憶部 ８８５ のＸ線反射ミラー ８８６ 第２Ｘ線反射ミラー ９０１ 合わせ評価用パターン（Ｘ線マスク） ９０２ アライメントマーク（Ｘ線マスク） ９０３ 合わせ評価用パターン（被露光基板） ９０４ アライメントマーク（被露光基板） ９１２，９７３， Ｘ線反射ミラー走査機構

───────────────────────────────────────────────────── 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 - 7/24

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 面内入射位置が異なることにより反射し
   たＸ線の水平方向の発散角が異なるように、曲率半径を
   一定の軸方向に沿って空間的に変化させたＸ線反射ミラ
   ーと、 前記面内入射位置を前記Ｘ線に対して変えるため、前記
   Ｘ線反射ミラーの位置を移動するとともに、前記Ｘ線の
   垂直方向の発散角を異ならせるため、前記Ｘ線反射ミラ
   ーを揺動するＸ線反射ミラー駆動系と、 前記Ｘ線マスク上のパターンと、前記ウェハ上のパター
   ンとの相対位置情報を露光中に取得する相対位置情報取
   得手段と、 前記Ｘ線の水平方向及び垂直方向の発散角を２次元情報
   として露光中に取得する２次元情報取得手段と、 前記Ｘ線の露光中における前記相対位置情報及び前記２
   次元情報に基づき、前記Ｘ線反射ミラー駆動系をリアル
   タイムでフィードバック制御し、前記Ｘ線の水平方向及
   び垂直方向の発散角を制御するＸ線反射ミラー制御系と
   からなり、Ｘ線を所定のマスクに入射し、該マスクを透
   過したＸ線により被露光基板上に塗布されたレジストに
   対し、所望のパターンを露光することを特徴とするＸ線
   リソグラフィ装置。
2. 【請求項２】前記相対位置情報取得手段は、 前記Ｘ線マスク上のアライメントマーク及び前記ウェハ
   上のアライメントマークからの位置信号を検出するアラ
   イメント光学系と、 検出された前記位置信号に基づいて、前記Ｘ線マスク上
   のパターンと前記ウェハ上のパターンとの相対的位置関
   係を計算するアライメント制御装置とからなることを特
   徴とする請求項１記載のＸ線リソグラフィ装置。
3. 【請求項３】 前記２次元情報取得手段は、 前記Ｘ線の水平方向及び垂直方向の発散角を検出するＸ
   線検出器と、 該Ｘ線検出器からの検出信号を用いて、前記Ｘ線反射ミ
   ラーで反射して成形された前記Ｘ線の水平方向、垂直方
   向の平行度を前記２次元情報として演算する前記アライ
   メント制御装置とからなることを特徴とする請求項２記
   載のＸ線リソグラフィ装置。
4. 【請求項４】 前記Ｘ線反射ミラー駆動系、およびＸ線
   反射ミラー制御系は前記軸方向に沿って前記面内入射が
   移動するように前記Ｘ線反射ミラーをフィードバック制
   御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記
   載のＸ線リソグラフィ装置。
5. 【請求項５】 前記Ｘ線反射ミラー駆動系およびＸ線反
   射ミラー制御系は、前記Ｘ線反射ミラーを一定方向に移
   動し、水平方向のＸ線の発散角をフィードバック制御
   し、 同時に前記Ｘ線反射ミラーを揺動して垂直方向のＸ線の
   発散角をフィードバック制御することを特徴とする請求
   項１〜３のいずれか１項記載のＸ線リソグラフィ装置。
6. 【請求項６】 面内入射位置が異なることにより反射し
   たＸ線の水平方向の発散角が異なるように、曲率半径を
   一定の軸方向に沿って空間的に変化させたＸ線反射ミラ
   ーと、 前記面内入射位置を前記Ｘ線に対して変えるため、前記
   Ｘ線反射ミラーの位置を移動するとともに、前記Ｘ線の
   垂直方向の発散角を異ならせるため、前記Ｘ線反射ミラ
   ーを揺動するＸ線反射ミラー駆動系と、 前記Ｘ線マスク上のパターンと、前記ウェハ上のパター
   ンとの相対位置情報を露光前に取得する相対位置情報取
   得手段と、 前記Ｘ線の水平方向及び垂直方向の発散角を２次元情報
   として露光前に取得する２次元情報取得手段と、 前記相対位置情報及び前記２次元情報を格納するデータ
   記憶部と、 前記データ記憶部に格納された前記相対位置情報及び前
   記２次元情報に基づき、前記Ｘ線反射ミラー駆動系を制
   御し、前記Ｘ線の水平方向及び垂直方向の発散角を制御
   するＸ線反射ミラー制御系とからなり、Ｘ線を所定のマ
   スクに入射し、該マスクを透過したＸ線により被露光基
   板上に塗布されたレジストに対し、所望のパターンを露
   光することを特徴とするＸ線リソグラフィ装置。
7. 【請求項７】 前記２次元情報取得手段は、 前記Ｘ線の水平方向及び垂直方向の発散角を検出するＸ
   線検出器と、 該Ｘ線検出器からの検出信号を用いて、前記Ｘ線反射ミ
   ラーで反射して成形された前記Ｘ線の水平方向、垂直方
   向の平行度を前記２次元情報として演算する前記アライ
   メント制御装置とからなることを特徴とする請求項６記
   載のＸ線リソグラフィ装置。
8. 【請求項８】 前記相対位置情報取得手段は、所定露
   光フィールドをＮ分割し（ｎ＝１〜Ｎ）、実際にＸ線を
   照射して露光しているフィールド位置（ｎ番目の位置）
   に先行して、次に走査する位置（ｎ＋１番目の位置）の
   ２次元情報を検出し、この２次元情報を格納することを
   特徴とする請求項６記載のＸ線リソグラフィ装置。
9. 【請求項９】Ｘ線マスク上のパターンと、ウェハ上のパ
   ターンとの相対位置情報を露光中に取得するステップ
   と、 Ｘ線の水平方向及び垂直方向の発散角を２次元情報とし
   て露光中に取得するステップと、 前記相対位置情報及び前記２次元情報に基づき、面内入
   射位置において反射したＸ線の水平方向の発散角が異な
   るＸ線反射ミラーの前記面内入射位置を移動し、前記Ｘ
   線の水平方向の発散角を制御し、前記Ｘ線マスク上のパ
   ターンと、前記ウェハ上のパターンとの相対的な位置ず
   れを、リアルタイムで補正するステップとからなり、前
   記Ｘ線マスクを透過した前記Ｘ線により前記ウェハ上に
   塗布されたレジストを露光することを特徴とするＸ線露
   光方法。
10. 【請求項１０】 Ｘ線マスク上のパターンと、ウェハ上
    のパターンとの相対位置情報を露光前に取得するステッ
    プと、 前記Ｘ線の水平方向及び垂直方向の発散角を２次元情報
    として露光前に取得するステップと、 前記相対位置情報及び前記２次元情報を記録するステッ
    プと、 前記記録された相対位置情報及び前記２次元情報を読み
    出し、面内入射位置において反射したＸ線の水平方向の
    発散角が異なるＸ線反射ミラーの前記面内入射位置を移
    動し、前記Ｘ線の水平方向の発散角を制御し、前記Ｘ線
    マスク上のパターンと、前記ウェハ上のパターンとの相
    対的な位置ずれを補正するステップとからなり、前記Ｘ
    線マスクを透過した前記Ｘ線により前記ウェハ上に塗布
    されたレジストを露光することを特徴とするＸ線露光方
    法。