JPH09246152A

JPH09246152A - Ｘ線投影露光装置

Info

Publication number: JPH09246152A
Application number: JP4867996A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Oshino; 哲也押野
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-03-06
Filing date: 1996-03-06
Publication date: 1997-09-19
Anticipated expiration: 2016-03-06
Also published as: JP3624523B2

Abstract

(57)【要約】【課題】パターンが形成されたマスクにゴミが付着す
ることを効果的に防ぐことが可能であり、その結果、露
光時においてマスクパターンに対応して形成されるレジ
ストパターンに欠陥が生じることを有効に防止すること
ができるＸ線投影露光装置を提供すること。【解決手段】少なくとも、Ｘ線源１と、該Ｘ線源１か
ら発生するＸ線２０を所定位置に配置されたフォトマス
ク３に照射する照明光学系２と、該フォトマスク３のス
テージ４と、該フォトマスク３からのＸ線２２を受けて
該フォトマスク３に形成されたパターンを所定位置に配
置されたウエハー６に投影結像する投影結像光学系５
と、該ウエハ６のステージ７とを備えたＸ線投影露光装
置において、前記フォトマスク３に近接させてフィルタ
ー８を設けたことを特徴とするＸ線投影露光装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フォトマスク（マ
スクまたはレチクル）上の回路パターンをＸ線光学系等
によるミラープロジェクション方式により投影結像光学
系を介してウエハ等の基板上に転写するのに用いて好適
なＸ線投影露光装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造用の露光装置は、物体面とし
てのフォトマスク（以下、マスクと略称する場合があ
る）面上に形成された回路パターンを結像光学系を介し
てウエハ等の基板上に投影転写する。ここで、基板には
レジストが塗布されており、パターン露光によってレジ
ストが感光し、レジストパターンが形成される。

【０００３】半導体製造用の露光装置として用いられる
一般的なＸ線投影露光装置（一例）の構成（一部）を概
念的に図４に示す。露光装置はＸ線源１、該Ｘ線源１か
ら発生するＸ線２０をマスク３上に照射する照明光学系
２、マスク３のステージ４、マスク３からのＸ線２２を
受けてマスク３上に形成されたパターンをウエハ６上に
投影結像する投影結像光学系（以下、結像光学系と略称
する場合がある）５、ウエハ６のステージ７により構成
される。

【０００４】Ｘ線は、従来のレンズでは回折させること
が困難である。そのため、照明光学系２および結像光学
系５は反射鏡を用いた反射型光学系により構成される。
特に、波長１３ｎｍのＸ線においては、モリブデンとシ
リコンからなる多層膜が正入射においても高い反射率を
有するため、該多層膜を反射鏡の反射面に設ける場合が
多い。

【０００５】マスク３には、レジスト（基板上）に描画
するパターンの等倍パターンまたは拡大パターンが形成
されている。マスク（一例）の概念図（断面図）を図５
（ａ）に示す。マスクも照明光学系２及び結像光学系５
と同様に、反射型とすることが好ましい。そこで、例え
ば、基板３１上に設けた（成膜した）Ｘ線反射多層膜３
２の上にＸ線吸収層３３をパターン状に形成して反射型
マスクとすればよい。

【０００６】このようにすると、多層膜３２が露出した
部分は多層膜によりＸ線が反射され、パターン状に形成
されたＸ線吸収層（以下、吸収層と略称する場合があ
る）３３の部分はＸ線が吸収されて反射しない。Ｘ線源
１から発生したＸ線２０は、照明光学系２を通してマス
ク３上に照射される。そして、マスク３で反射されたＸ
線２２は、結像光学系５を通してウエハ６上のレジスト
に照射（パターン露光）される。このようにして、マス
ク３上のパターンをウエハ６上のレジストに結像するよ
うになっている。

【０００７】ウエハ上のレジスト（以下、「ウェハ上」
と略称する場合がある）に所望の結像パターンを形成す
るためには、少なくとも、結像光学系５には無収差に近
い性能が求められ、さらにマスク３としては、パターン
に欠陥がないか、或いは極めて少ないことが求められ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、パター
ンに欠陥のないマスクを用いたとしても、露光時にマス
ク反射面にＸ線の反射を妨げるゴミが付着した場合は、
ウエハ上に結像したパターンに欠陥を生じさせる。例え
ば、図５（ｂ）に示すように、ゴミ３４がマスク上の多
層膜３２の露出部分に付着した場合、このゴミ３４が吸
収層３３と同様の作用を示す。つまり、このゴミ３４の
部分に入射したＸ線は、ゴミ３４により吸収されるの
で、本来反射すべき部分（多層膜露出部分）に入射した
Ｘ線が反射しなくなってしまう。

【０００９】一般に、半導体製造用の露光装置は、空気
中に浮遊するゴミが作製中の半導体に付着することを防
ぐために、クリーンルーム内に設置されることが多い。
しかし、クリーンルーム内のゴミを完全に０にすること
は不可能に近い。さらに、露光装置には各ステージ４、
７等の摺動部分があり、ここからゴミが発生することも
ある。

【００１０】従って、従来の露光装置では、ゴミがマス
ク３に付着して、このことが所望のレジストパターンを
得ることを困難にするという問題点があった。本発明
は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、パター
ンが形成されたマスクにゴミが付着することを効果的に
防ぐことが可能であり、その結果、露光時においてマス
クパターンに対応して形成されるレジストパターンに欠
陥が生じることを有効に防止することができるＸ線投影
露光装置を提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】そのため、本発明は第一
に「少なくとも、Ｘ線源と、該Ｘ線源から発生するＸ線
を所定位置に配置されたフォトマスクに照射する照明光
学系と、該フォトマスクのステージと、該フォトマスク
からのＸ線を受けて該フォトマスクに形成されたパター
ンを所定位置に配置されたウエハーに投影結像する投影
結像光学系と、該ウエハのステージとを備えたＸ線投影
露光装置において、前記フォトマスクに近接させてフィ
ルターを設けたことを特徴とするＸ線投影露光装置（請
求項１）」を提供する。

【００１２】また、本発明は第二に「前記フォトマスク
と前記フィルターとの間隔を前記投影結像光学系のフォ
トマスク側の焦点深度よりも大きくしたことを特徴とす
る請求項１記載のＸ線投影露光装置（請求項２）」を提
供する。また、本発明は第三に「前記フィルターは、Ｘ
線投影露光に用いるＸ線を透過させるＸ線透過部を少な
くとも有することを特徴とする請求項１または２記載の
Ｘ線投影露光装置（請求項３）」を提供する。

【００１３】また、本発明は第四に「前記Ｘ線透過部
は、Ｂｅ、Ｓｉ、Ｂｅ化合物、またはＳｉ化合物により
形成されてなることを特徴とする請求項３記載のＸ線投
影露光装置（請求項４）」を提供する。また、本発明は
第五に「前記フィルターは、前記Ｘ線透過部の支持部を
有することを特徴とする請求項３または４記載のＸ線投
影露光装置（請求項５）」を提供する。

【００１４】また、本発明は第六に「前記Ｘ線透過部の
形状をスリット状にしたことを特徴とする請求項１〜５
記載のＸ線投影露光装置（請求項６）」を提供する。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は、本発明（請求項１〜６）
にかかるＸ線投影露光装置（一例）の構成（一部）を示
す概念図である。図１の露光装置は、Ｘ線源１、該Ｘ線
源１から発生するＸ線２０をマスク３上に照射する照明
光学系２、マスク３のステージ４、マスク３からのＸ線
２２を受けてマスク３上に形成されたパターンをウエハ
６上のレジストに投影結像する投影結像光学系５、ウエ
ハ６のステージ７、およびフィルター８を有する。

【００１６】フィルター８は、マスク３と結像光学系５
の間に、マスク３に近接して配置されているので、空間
に浮遊するゴミがマスク３に近づいても、ゴミはフィル
ター８に付着する。そのため、本発明（請求項１〜６）
によれば、パターンが形成されたマスクにゴミが付着す
ることを効果的に防ぐことが可能であり、その結果、露
光時においてマスクパターンに対応して形成されるレジ
ストパターンに欠陥が生じることを有効に防止すること
ができる。

【００１７】フィルター８は、マスク３へのゴミ付着を
できる限り防止するように配置することが好ましい。例
えば、図２（ａ）に示すように、フィルター８をマスク
３よりも大きい板状とし、マスクの反射面３０と平行と
なるように近接して配置するとよい。ここで、フィルタ
ー８とマスク３の反射面３０との間隔を小さくしすぎ
て、極端な例として、フィルター８をマスク３に接触す
るほど近づけると、フィルター８に付着したゴミがマス
ク３の反射面３０とほぼ同じ位置になってしまう。この
場合には、ゴミの投影像がウエハ６上に結像してしまう
ので好ましくない。

【００１８】従って、マスクとフィルターの間隔は結像
光学系のマスク側の焦点深度よりも大きくすることが好
ましい（請求項２）。このようにすれば、フィルター８
上にゴミが付着しても、その投影像がウエハ６上に結像
することはなく、ウエハのレジストパターンの欠陥には
ならない。フィルター８は、マスク３へのゴミ付着を防
止する効果を増大させるために、マスク３よりも大きい
形状とすることが好ましいが、この場合、フィルターに
は、Ｘ線投影露光に用いるＸ線が入射することになる。

【００１９】従って、本発明にかかるフィルターは、Ｘ
線投影露光に用いるＸ線を透過させるＸ線透過部を少な
くとも有することが好ましい（請求項３）。そこで、例
えば、フィルター８をＸ線の透過率が高い材料により構
成してフィルター全体をＸ線透過部とするか、或いはフ
ィルター８の一部に該材料からなるＸ線透過部を設け
て、さらに該Ｘ線透過部をＸ線２２の透過方向に対して
薄くすることが好ましい。

【００２０】前記フィルターまたはそのＸ線透過部（以
下、Ｘ線透過部と略称する場合がある）を構成する材料
としては、Ｘ線の透過率が高く、しかも薄膜化または薄
片化が容易なＢｅ、Ｓｉ、Ｂｅ化合物、またはＳｉ化合
物が好ましい（請求項４）。特に、波長１３ｎｍのＸ線
に対して、これらの材料が好ましい。Ｘ線透過部を薄膜
化または薄片化すると、Ｘ線透過部の強度が小さくなっ
て問題となる場合がある。そこで、本発明にかかるフィ
ルターは、Ｘ線透過部の支持部を有することが好ましい
（請求項５）。

【００２１】例えば、図２（ｂ）に示すように、フィル
ター８のＸ線透過部８ａの強度を補強するために、Ｘ線
透過部８ａを支持する支持部８ｂを設けるとよい。支持
部８ｂは、必ずしもＸ線の透過率が高い必要はなく、少
なくとも照明光学系２からマスク３へ向かうＸ線２１
と、マスク３から結像光学系５へ向かう結像に有効なＸ
線２２の光路を妨げないような形状をしていればよい。

【００２２】例えば、投影結像光学系５に、輪帯状の視
野を有する光学系が用いられる場合には、図３に示すよ
うに、フィルター８のうちＸ線透過率が高い部分（Ｘ線
透過部）８ａの形状を輪帯状にして、結像に有効なＸ線
の光路をけらないように支持部材８ｂにより支持すれば
よい。このように、Ｘ線透過部８ａの面積を小さくし
て、これを支持部８ｂにより保持すると、フィルター８
全体の強度を大きくしつつ、Ｘ線透過部８ａの厚さを薄
くできるので好ましい。

【００２３】ここで、Ｘ線透過部８ａの形状をスリット
状（例えば、輪帯状）にし、また支持部８ｂをＸ線が透
過しないか、或いは結像に有効なＸ線が透過しない部材
とすれば、フィルター８にスリットの効果を持たせるこ
とができる（請求項６）。つまり、照明光学系２からマ
スク３に入射しようとするＸ線２１の内、結像に寄与し
ない不要なＸ線を除去することができる。その結果、結
像転写パターンのコントラストが高くなり、高品質のレ
ジストパターンを得ることができる。

【００２４】以下、本発明を実施例によりさらに詳細に
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。

【００２５】

【実施例】図１は、本実施例のＸ線投影露光装置（一
例）の構成（一部）を示す概念図である。図１の露光装
置は、Ｘ線源１、該Ｘ線源１から発生するＸ線２０をマ
スク３上に照射する照明光学系２、マスク３のステージ
４、マスク３からのＸ線２２を受けてマスク３上に形成
されたパターンをウエハ６上に投影結像する投影結像光
学系５、ウエハ６のステージ７、およびフィルター８を
有する。

【００２６】結像に有効なＸ線の波長は１３ｎｍとし、
投影結像光学系５には輪帯状の視野を有する縮小光学系
を用いた。フィルター８は、厚さ約１μｍのＢｅ（ベリ
リュウム）薄膜８ｃを図３に示すように、厚さ１０ｍｍ
の金属製支持部８ｂにより支持したものである。支持部
の外形は１５０×１５０mmの矩形として、マスク３より
も大きいサイズとした。

【００２７】フィルター８のうちＸ線の透過率の高い部
分（Ｘ線透過部）８ａの形状は輪帯とし、その大きさを
幅５ｍｍ、長さ１２０ｍｍとすることで、投影結像光学
系のマスク上の有効視野と同等にした。フィルター８
は、マスク３の反射面３０と平行に、その間隔が約１ｍ
ｍとなるように配置した。さらに、支持部８ｂが結像に
有効なＸ線の光路をけらないようにフィルター８を配置
した。

【００２８】なお、フィルター８は、板状部材の表面に
Ｂｅの薄膜８ｃを形成した後、Ｘ線の光路となる板状部
材の部分（Ｘ線透過部８ａに対向する板状部材の部分）
をエッチングにより除去して、支持部８ｂとすることに
より作製した。本実施例のＸ線投影露光装置によれば、
マスク３に近接させてフィルター８を設けたので、空間
に浮遊するゴミがマスク３に近づいても、ゴミがフィル
ター８に付着する。そのため、ゴミがマスク３に付着す
ることをフィルター８により防ぐことができた。

【００２９】従って、本実施例の露光装置を用いて露光
したところ、形成したレジストパターンには欠陥は認め
られず、また最小サイズ0.1μｍの所望レジストパター
ンが高い歩留まりにて形成できた。また、フィルター８
は十分な強度を有しており、露光中等に破損することは
なかった。さらに、支持部８ｂは十分な厚さを有してい
るのでＸ線は透過せず、またＸ線透過率の高い部分（Ｘ
線透過部８ａ）の形状を輪帯状にしたことにより、スリ
ットとしての効果も得られ、高品質のレジストパターン
が得られた。

【００３０】これに対して、本実施例にかかるフィルタ
ーを設けていない従来の露光装置による露光の場合は、
マスク上に付着したゴミが原因で、多数のレジストパタ
ーン欠陥が発生した。その結果、歩留まりが悪くなり、
レジストパターンの生産能力が低下してしまった。

【００３１】

【発明の効果】以上説明した如く、本発明（請求項１〜
６）のＸ線投影露光装置によれば、パターンが形成され
たマスクにゴミが付着することを効果的に防ぐことが可
能であり、その結果、露光時においてマスクパターンに
対応して形成されるレジストパターンに欠陥が生じるこ
とを有効に防止することができる。

【００３２】また、本発明（請求項６）のＸ線投影露光
装置によれば、フィルターにスリットの効果を持たせる
ことが可能であり、その結果、高品質のレジストパター
ンを高い歩留まりで形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、実施例のＸ線投影露光装置の構成（一部）
を示すブロック図である。

【図２】は、本発明にかかるＸ線投影露光装置（一例）
におけるマスクとフィルターの構成（一部）を示すブロ
ック図である（（ａ）は支持部を設けないフィルターを
示す図、（ｂ）は支持部を設けたフィルターを示す図で
ある）。

【図３】は、実施例のＸ線投影露光装置におけるフィル
ターを示す図である（（ａ）はフィルターの断面を示す
図、（ｂ）はフィルターの平面を示す図である）。

【図４】は、従来のＸ線投影露光装置の構成（一部）を
示すブロック図である。

【図５】は、Ｘ線投影露光装置に用いられる一般的な反
射マスクを示す図である（（ａ）は反射マスクの断面を
示す図、（ｂ）はマスクの反射部にゴミが付いた様子を
示す図である）。

【主要部分の符号の説明】

１．．．Ｘ線源２．．．照明光学系３．．．マスク４．．．マスクステージ５．．．結像光学系６．．．ウエハ７．．．ウエハステージ８．．．フィルター８ａ．．．フィルターを構成するＸ線透過率の高い部分
（例えば、輪帯状のＸ線透過部）８ｂ．．．フィルターを構成する、Ｘ線透過部の支持部８ｃ．．．Ｘ線透過率が高い材料からなる薄膜層または
薄片部材２０、２１、２２、２３．．．Ｘ線３０．．．マスクの反射面３１．．．マスクの基板３２．．．Ｘ線反射多層膜３３．．．Ｘ線を吸収する物質からなる層（Ｘ線吸収
層）３４．．．マスクに付着したゴミ以上

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも、Ｘ線源と、該Ｘ線源から発
生するＸ線を所定位置に配置されたフォトマスクに照射
する照明光学系と、該フォトマスクのステージと、該フ
ォトマスクからのＸ線を受けて該フォトマスクに形成さ
れたパターンを所定位置に配置されたウエハーに投影結
像する投影結像光学系と、該ウエハのステージとを備え
たＸ線投影露光装置において、前記フォトマスクに近接させてフィルターを設けたこと
を特徴とするＸ線投影露光装置。
【請求項２】前記フォトマスクと前記フィルターとの
間隔を前記投影結像光学系のフォトマスク側の焦点深度
よりも大きくしたことを特徴とする請求項１記載のＸ線
投影露光装置。
【請求項３】前記フィルターは、Ｘ線投影露光に用い
るＸ線を透過させるＸ線透過部を少なくとも有すること
を特徴とする請求項１または２記載のＸ線投影露光装
置。
【請求項４】前記Ｘ線透過部は、Ｂｅ、Ｓｉ、Ｂｅ化
合物、またはＳｉ化合物により形成されてなることを特
徴とする請求項３記載のＸ線投影露光装置。
【請求項５】前記フィルターは、前記Ｘ線透過部の支
持部を有することを特徴とする請求項３または４記載の
Ｘ線投影露光装置。
【請求項６】前記Ｘ線透過部の形状をスリット状にし
たことを特徴とする請求項１〜５記載のＸ線投影露光装
置。