(57)【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、該フォトマスクに近接させて設けたフィルターと、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、
前記フィルターは、Ｘ線を透過させるスリット形状のＸ線透過部と、該Ｘ線透過部を支持するとともにＸ線を透過させない支持部とを有することを特徴とするＸ線投影露光装置。
【請求項２】
前記投影結像光学系は輪帯状の視野を有し、前記Ｘ線透過部の形状を輪帯状に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Ｘ線透過部の形状及び大きさを前記投影結像光学系のフォトマスク上の有効視野と同等にした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１〜３記載のＸ線投影露光装置。
【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３２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、該フォトマスクに近接させて設けたフィルターと、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、
前記フィルターは、Ｘ線を透過させるスリット形状のＸ線透過部と、該Ｘ線透過部を支持するとともにＸ線を透過させない支持部とを有することを特徴とする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「前記投影結像光学系は輪帯状の視野を有し、前記Ｘ線透過部の形状を輪帯状に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Ｘ線透過部の形状及び大きさを前記投影結像光学系のフォトマスク上の有効視野と同等にした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１〜３記載のＸ線投影露光装置（請求項４）」を提供する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明にかかる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。
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。
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。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。
【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。
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１ｍｍ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
【図１】
0003624523.tif 000002
【図２】
0003624523.tif 000003
【図３】
0003624523.tif 000004
【図４】
0003624523.tif 000005
【図５】
0003624523.tif 000006