JPH0720293A - Ｘ線ミラー及びこれを用いたｘ線露光装置とデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 本発明の斜入射Ｘ線ミラー１は、凸型円筒面
をもつ炭化ケイ素基板２の表面に、膜厚１０ｎｍ〜１μ
ｍの炭素層３をＣＶＤ法等の蒸着法によってコーティン
グしたことを特徴とする。 【効果】 本発明の炭素層をあらかじめコーティングし
た斜入射Ｘ線ミラーにより、ミラーの表面に付着する汚
染炭素層による反射光の強度変化を抑えることができ、
Ｘ線リソグラフィ装置に使用した場合、Ｘ線強度測定、
強度補正又はミラーのクリーニング回数を大幅に減らす
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＸ線ミラーやこれを用い
たＸ線露光装置などに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】斜入射Ｘ線ミラーは、物質の表面での全
反射を利用したミラーであり、極めて高い形状精度と平
滑性が要求される。加えて近年では、シンクロトロン放
射光等Ｘ線源の高輝度化が進み、耐熱性、耐放射性が高
いことも重要となってきた。一般には、斜入射Ｘ線ミラ
ーは石英基板あるいは炭化ケイ素、炭素の基材にＣＶＤ
法で、炭化ケイ素をコーテイングした基板の表面を光学
研磨したものが用られている。耐熱性、研磨特性を考慮
して金属やケイ素の基板が用いられることもある。更に
は、耐熱性、耐放射線性、反射率の波長依存性等を考慮
して、これらの基板の表面に金、プラチナ等の金属層を
コーティングして用いる場合もある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】シンクロトロン放射光
等のＸ線のビームライン中におかれたＸ線ミラーには、
Ｘ線の照射によって、そのＸ線照射面に雰囲気中の残留
有機物による炭素の汚染層が発生する。この炭素の汚染
層の付着によって、Ｘ線ミラー反射後のＸ線の強度、ス
ペクトルは大きく変化する。このため頻繁に強度補正を
行ったり、ミラークリーニングを行ったりしなければな
らず、またミラーに入射するＸ線位置が変わった場合に
は、炭素汚染層の有無に起因する反射Ｘ線の強度分布が
生じるという問題があった。

【０００４】近年、特に各種光源の高輝度化によって、
炭素汚染層のＸ線強度、スペクトルへの影響も深刻なも
のとなっている。

【０００５】そこでビ−ムラインの真空度の改善やミラ
ーの冷却方法の検討等によって、炭素汚染層の付着速度
を遅くする方法が検討されている。しかしながら１０^-9
Ｔｏｒｒの真空中でも炭素汚染は発生することが報告さ
れている。また冷却方法も、光学素子の熱負荷を改善す
ることが主眼となっており、光学素子の炭素汚染に関し
ては、光学素子の温度を下げるとむしろ炭素汚染が進む
ことが報告されている程度で充分な検討がなされている
とはいえない。また、ビームライン中で光学素子の汚染
炭素層を除去する方法も報告されている。この方法によ
って比較的容易にミラーのクリーニングが可能となった
が、ミラー汚染がひどい場合には頻繁にクリーニングを
行なければならない。従って反射Ｘ線の強度変化を抑
え、クリーニング回数を少なくできることが望ましい。

【０００６】特にＸ線リソグラフィ等においては、レジ
ストへの露光Ｘ線量の精度が厳しいため、わずかなミラ
ーの汚染によっても露光量補正を行わなければならな
い。頻繁な露光量補正、ミラークリーニングはスループ
ットを低下させる。このため長期にわたってＸ線ミラー
の反射光強度が安定であることが望まれている。さら
に、シンクロトロン放射光等を光源としたＸ線リソグラ
フィでは、ビームの位置変動によって、ミラーへのＸ線
の照射位置が変化するため汚染炭素層に厚さ分布が生
じ、Ｘ線反射率むらを発生する。これは、露光面内での
Ｘ線強度変化となるため、これを低減させる必要があ
る。本発明の目的は、最上層に炭素の層を設けることに
よって、汚染炭素の反射鏡への付着に起因する反射Ｘ線
の強度変化を低減することができる斜入射Ｘ線ミラーを
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、斜入射Ｘ線ミ
ラーの反射表面にあらかじめ膜厚１０ｎｍ〜１μｍの炭
素膜を設けたことを特徴とする。

【０００８】斜入射ミラーにおいては、その反射面表面
の炭素層が存在する場合、一般にその膜厚変化に伴った
反射Ｘ線の強度変化は炭素層の膜厚の薄いときに極めて
大きく、その膜厚が厚くなるに従って反射強度の変化量
が小さくなる。従ってあらかじめ炭素の層を反射鏡表面
に設けておくことによって、汚染炭素が付着してもＸ線
反射強度の変化量を抑えることができる。

【０００９】炭素層の膜厚変化に対する反射Ｘ線の強度
変化のふるまいは、ミラーの材質、Ｘ線の波長、入射角
度等によって異なるが、概して膜厚１０ｎｍまでで極め
て大きく変化し、その後膜厚の増加と共に安定化する。

【００１０】特に、膜厚１０ｎｍまでの変化の大きさが
顕著であるため、これ以上の膜厚の炭素層をあらかじめ
設けることが好適である。最適炭素層膜厚は、所望の波
長、入射角及び炭素層膜厚に対するＸ線強度の安定度等
によって決められる。高いＸ線強度の安定度が必要な場
合、炭素層膜厚を厚くすれば良いが、その効果は膜厚の
増加と共に飽和する。

【００１１】逆に炭素層膜厚が厚くなると、反射面内で
の炭素層の膜厚分布により、所望のＸ線反射強度分布が
得られなくなる。通常蒸着法で炭素層をコーティングし
た場合、面内での膜厚分布は１〜数％程度である。炭素
層膜厚が１μｍを超えると、膜厚分布による反射Ｘ線の
強度分布は１〜数％以上となる。汚染炭素層に起因する
反射率むらは、あらかじめ炭素膜をコーティングしてお
くことによって１〜数％以下に低減できる。従って炭素
層膜厚が１μｍ以上になると、炭素層コーティングによ
って、汚染炭素層による反射率むらを低減する効果より
も、炭素層自身の膜厚分布による反射率むらの効果の方
が大きくなってしまう。従って、ミラー表面にコ−ティ
ングする炭素層の膜厚は１μｍ以下とすることが適当で
ある。特開平４−１５８２９８では、ミラーの熱伝導率
を上げることを目的としてミラー面に２〜２０μｍの炭
素層を炭化ケイ素ミラーに設けている。しかし、汚染炭
素層による反射率変化の低減を目的とした場合には、こ
の膜厚では前述のように膜自身の膜厚分布による反射率
むらによって所望の反射率安定性を得ることは難しい。

【００１２】本発明の炭素層コーティングは、極めて膜
厚分布が実質的に均一であることが必要である。従って
スパッタ法、ＣＶＤ法等の蒸着法によって形成される。
形成された炭素層は汚染炭素層と光学定数的に近いこと
が望まれる。通常汚染炭素層はバルクのグラファイトよ
りはかなり密度が低いことが知られている。従ってスパ
ッタ法、ＣＶＤ法により、密度が低く光学定数的に汚染
炭素層に近い炭素層をコーティングすることが望まし
い。

【００１３】尚、本発明によるＸ線斜入射ミラーは、前
述の汚染炭素の付着を遅らせる方法と併用することによ
って、更に効果的となることはいうまでもない。

【００１４】

【実施例】

実施例１ 図１は、本発明の実施例を示したものであり、斜入射Ｘ
線ミラーの断面構成を示す模式図である。Ｘ線反射鏡１
は、凸型円筒面を持った炭化ケイ素基板２に炭素層３を
３０ｎｍの膜厚にコーティングしたものである。

【００１５】図２は、このミラーをこの図に示す構成の
Ｘ線リソグラフィ装置に使用した場合を示す。光源とし
ては、シンクロトロン放射光を用い、発光点１１より放
射されたシンクロトロン放射Ｘ線（ＳＲ−Ｘ線）はミラ
ー１に２０ｍｒａｄの入射角で入射し、ベリリウム薄膜
１４を介してヘリウムが１５０Ｔｏｒｒで満たされた露
光チャンバ−（不図示）中に導びかれる。そしてＸ線マ
スク１６の窒化ケイ素支持体の上に形成されたマスクパ
ターンをウエハは１７上に塗布されたレジストに転写す
る。露光Ｘ線量はシャッター１５によって制御される。
Ｘ線検出器（不図示）により、Ｘ線強度を測定し、Ｘ線
強度に変化が生じた場合には、シャッター１５で露光時
間を制御し、露光量が露光毎に常に一定となるようにす
る。Ｘ線リソグラフィ装置では、露光量誤差は転写パタ
ーンの線幅誤差を招く。Ｘ線リソグラフィで転写したパ
ターンの線幅誤差は、一般に２％以下でなければならな
い。このためには露光Ｘ線強度の変化は１％以下に抑え
なければならない。従って露光Ｘ線強度が１％以上変化
した場合には露光時間を補正しなければならない。

【００１６】図３は、炭素が付着してミラーが汚染され
た場合の炭素膜厚に対するレジスト上でのＸ線の強度変
化を示したものである。２０があらかじめ炭素層をコー
ティングしたミラー（図１に示した３０ｎｍの膜厚にコ
ーティングしたミラー），２１はコーティングしてない
ミラーを使用した場合の変化を示す。あらかじめ炭素層
をコーティングしてあるミラーではＸ線の強度変化は少
なく、１０ｎｍの厚さに汚染炭素が付着した場合で１％
程度である。それに対して炭素層がコーティングされて
いない炭化ケイ素のみのミラーを使用した場合には、汚
染炭素が付着すると、大きくＸ線強度が変化する。Ｘ線
の強度変化は汚染炭素の厚さが薄いときに大きく、ミラ
ーがわずかに汚染されただけで大きくＸ線強度が変化す
る。従って，頻繁な強度補正が必要となる。例えば炭素
層コーティングのある本実施例のミラーとないミラーに
同じように汚染炭素が付着したとき、汚染炭素の付着速
度が１回の露光に要する時間に対して十分遅い場合、炭
素層コーティングがあるミラーで最初の強度補正が必要
になるまでに、炭素層コーティングのないミラーでは１
５回の強度補正を行わなければならなっかった。

【００１７】これより炭素層をコーティングしたミラー
では、炭素の汚染による反射光強度の変化を抑えること
ができることがわかる。

【００１８】

【実施例】

実施例２ 次に上記図２に説明したＸ線リソグラフィ装置を利用し
たデバイスの製造方法の実施例を説明する。図４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１（回路設計）では半導体
デバイスの回路設計を行なう。ステップ２（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３（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４（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５（組み立て）は後
工程と呼ばれ、ステップ４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６（検査）で
はステップ５で作製された半導体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
経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ
７）される。

【００１９】図５は上記ウエハプロセスの詳細なフロー
を示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化
させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁
膜を形成する。ステップ１３（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１４（イオン
打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５
（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステ
ップ１６（露光）では上記説明したＸ線リソグラフィ装
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１７（現像）では露光したウエハを現像す
る。ステップ１８（エッチング）では現象したレジスト
像以外の部分を削り取る。ステップ１９（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製造することができる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明の膜厚１０ｎ
ｍ〜１μｍの炭素層をコーティングしたＸ線ミラーで
は、ミラーの表面に付着する汚染炭素層による反射光の
強度変化を抑えることができ、Ｘ線リソグラフィ装置に
使用した場合、Ｘ線強度測定、強度補正又はミラークリ
ーニングの回数を大幅に減らすことができ、実用上有利
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施したＸ線反射ミラーを説明する模
式的断面図である。

【図２】図１のミラーを使用したＸ線リソグラフィ装置
を説明する模式的構成図である。

【図３】ミラー汚染炭素膜厚によるウエハ上Ｘ線強度変
化を説明するグラフである。

【図４】デバイス製造のフローを説明する図である。

【図５】ウエハプロセスの詳細なフローを説明する図で
ある。

【符号の説明】

１ Ｘ線ミラー ２ ミラー基板 ３ 炭素コーティング層 １１ シンクロトロン放射光（ＳＲ）の発光点 １２ シンクロトロン放射Ｘ線（ＳＲ−Ｘ線） １４ ベリリウム薄膜 １５ シャッター １６ マスク １７ レジストを塗布したウエハ ２０ 炭素層をコ−ティングしたミラーに汚染炭素が
付着した場合の汚染炭素膜厚によるレジスト上でのＸ線
の強度変化 ２１ 炭素層コーティングのないミラーに汚染炭素が
付着した場合の汚染炭素膜厚によるレジスト上でのＸ線
の強度変化

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｘ線反射面表面に膜厚１０ｎｍ〜１μｍ
   の炭素層を設けたことを特徴とするＸ線ミラー。
2. 【請求項２】 該炭素層の膜厚分布が実質的に均一であ
   る請求項１に記載のＸ線ミラー。
3. 【請求項３】 請求項１のＸ線ミラーを有することを特
   徴とするＸ線露光装値。
4. 【請求項４】 請求項３のＸ線露光装置を用いてデバイ
   スを製造することを特徴をするデバイス製造方法。