(57)【要約】【課題】機械的な振動を低減できる、あるいは、真空領域中へのガス放出を低減できる軟Ｘ線投影露光装置を提供する。【解決手段】この軟Ｘ線投影露光装置１は、照明光（波長数ｎｍ〜数１０ｎｍの軟Ｘ線ＳＸ）を反射する折り返しミラー１５と、マスクステージ２１に保持されたマスクＭとを、それぞれミラー揺動機構１７、ステージ揺動機構２７により計画された角度で同期揺動させ、投影系３０を介してマスクＭ上のパターンをウェハＷ上にスキャン露光する。そのため、マスクステージ２１を駆動させる駆動装置の駆動力や配管反力等の機械的な振動が生じにくく、これら各部の動作に伴う真空領域中へのガス放出量も生じにくくなる。そして、現状の荷電粒子線露光装置の方法を応用し、光学系補正を行って露光精度を確保することで、スループットの向上も可能となる。【選択図】      図１
2005050901.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感応基板上に転写すべきパターンが形成された反射マスクを搭載して該マスクを揺動させるマスク揺動ステージと、
前記マスクを波長数ｎｍ〜数１０ｎｍの軟Ｘ線（照明光）で照明する、照明光を揺動スキャン可能な照明光学系と、
前記マスクで反射した軟Ｘ線を前記感応基板上に投影する投影光学系と、
前記感応基板を搭載して該感応基板を移動・位置決めする感応基板ステージと、
を具備し、
前記照明光と前記マスクとを計画された角度で同期揺動させ、前記投影光学系を介して前記マスク上のパターンを前記感応基板上にスキャン露光することを特徴とする軟Ｘ線投影露光装置。
【請求項２】
前記マスク揺動ステージの角度を検出する角度検出手段を備えることを特徴とする請求項１記載の軟Ｘ線投影露光装置。
【請求項３】
前記マスク揺動ステージが低熱膨張セラミック製であることを特徴とする請求項１又は２記載の軟Ｘ線投影露光装置。
【請求項４】
前記マスク揺動ステージの表面（前記マスクを搭載する面）に高熱伝導率材が付着されていることを特徴とする請求項１又は２記載の軟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、軟Ｘ線を用いる投影露光装置に関する。特には、機械的な振動を低減できる、あるいは、真空領域中へのガス放出を低減できる軟Ｘ線投影露光装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
近年まで、ムーアの法則にしたがい、半導体の集積度は１．５年で約２倍の割合で上がり続けてきた。しかしながら、今後は、集積度の上昇も限界に近づきつつあるといえる。例えば、エキシマレーザを用いる光露光装置では、光源波長が制限されることにより、高々百数十ｎｍ程度の線幅が限界となっている。さらに、位相シフト等の光学技術を用いたとしても、線幅は１００ｎｍ程度が限界であろうと予測されている。
【０００３】
一方、電子線露光装置では、１００ｎｍ以下の線幅で露光可能なものも実現されつつある。しかしながら、さらに線幅を縮小させるとなると多くの技術的課題が残されており、量産展開は容易とはいえないと思われる。
【０００４】
そこで、近年、真空領域中で数ｎｍ〜数１０ｎｍの波長を有するＸ線を用いて縮小投影する露光装置が注目されている。この領域のＸ線は、軟Ｘ線あるいはＥＵＶ光（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａ  Ｖｉｏｌｅｔ光：極端紫外光）と呼ばれる。このような縮小投影露光装置は、７０ｎｍ以下（一例）の解像力を得られるものとして期待されており、５〜１０年以内の実用化研究開発テーマとして有望視されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述した軟Ｘ線あるいはＥＵＶ光を用いる縮小投影露光装置において、ステージ駆動力や配管反力等の機械的な振動の低減、あるいは、これら各部の動作に伴う真空領域中へのガス放出を低減し、高スループット化を図ることが求められている。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、機械的な振動を低減できる、あるいは、真空領域中へのガス放出を低減できる軟Ｘ線投影露光装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するため、本発明の軟Ｘ線投影露光装置は、感応基板上に転写すべきパターンが形成された反射マスクを搭載して該マスクを揺動させるマスク揺動ステージと、  前記マスクを波長数ｎｍ〜数１０ｎｍの軟Ｘ線（照明光）で照明する、照明光を揺動スキャン可能な照明光学系と、  前記マスクで反射した軟Ｘ線を前記感応基板上に投影する投影光学系と、  前記感応基板を搭載して該感応基板を移動・位置決めする感応基板ステージと、を具備し、  前記照明光と前記マスクとを計画された角度で同期揺動させ、前記投影光学系を介して前記マスク上のパターンを前記感応基板上にスキャン露光することを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、照明光とマスクとを計画された角度で同期揺動させ、投影光学系を介してマスク上のパターンを感応基板上にスキャン露光する。そのため、ステージ駆動力や配管反力等の機械的な振動や、これら各部の動作に伴う真空領域中へのガス放出が生じにくい露光装置を実現できる。さらに、現状の荷電粒子線露光装置の方法を応用し、光学系補正を行って露光精度を確保することで、スループットの向上も可能となる。
【０００８】
本発明の軟Ｘ線投影露光装置においては、前記マスク揺動ステージの角度を検出する角度検出手段を備えることができる。
この場合、角度検出手段を用いることで、照明光とマスクとの角度調整が容易に且つ確実に制御できるようになる。
【０００９】
本発明の軟Ｘ線投影露光装置においては、前記マスク揺動ステージが低熱膨張セラミック製であることができる。
この場合、軟Ｘ線の照射等で生じる熱の影響によるマスク揺動ステージの変形を低減できる。
【００１０】
本発明の軟Ｘ線投影露光装置においては、前記マスク揺動ステージの表面（前記マスクを搭載する面）に高熱伝導率材が付着されていることができる。
この場合、マスク揺動ステージの熱を装置外部に放熱し易くなる利点がある。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る軟Ｘ線投影露光装置の全体構成例を示す模式図である。
図２（Ａ）は同軟Ｘ線投影露光装置のマスクステージを示す平面図であり、図２（Ｂ）は同軟Ｘ線投影露光装置のウェハステージを示す平面図である。
図３は、同軟Ｘ線投影露光装置の作動例を説明する模式図である。
なお、以下の説明におけるＸ、Ｙ、Ｚ方向は、図１〜図３に示す矢印方向を指すものとする。
【００１２】
図１〜図３に示す軟Ｘ線露光装置１は、軟Ｘ線源（電子蓄積部）１１を含む照明系１０を備えている。この照明系１０内において、軟Ｘ線源１１から放射された軟Ｘ線（この例では波長数ｎｍ〜数１０ｎｍ）ＳＸは、照明系集束ミラー１３で集束された後、折り返しミラー１５で反射して、照明系１０の上側に配置されたマスクステージ系２０内の反射型マスクＭに照射される。
【００１３】
照明系１０内の折り返しミラー１５には、ミラー揺動機構１７が付設されている。このミラー揺動機構１７は、回転中心ＲＣ１を中心として折り返しミラー１５を揺動させる（図３参照）。ミラー揺動機構１７は、後述するステージ揺動機構２７と連動するよう構成されており、軟Ｘ線ＳＸと反射型マスクＭを計画された角度で同期揺動させる制御装置（図示されず）に接続されている（詳しくは図３を参照しつつ後述する）。
【００１４】
照明系１０の上側のマスクステージ系２０内には、反射型マスクＭを保持するマスクステージ２１が設けられている。図２（Ａ）に示すように、このマスクステージ２１は、照明光走査方向（Ｙ方向）×同方向と直交する方向（Ｘ方向）の寸法が１２５ｍｍ×１００ｍｍの大きさである。
【００１５】
マスクステージ２１は、低熱膨張セラミックス製であるか、あるいは、金属製であって表面（反射型マスクＭの保持面）に高熱伝導材料が蒸着されたものからなる。このマスクステージ２１には、ステージ揺動機構２７が付設されている。このステージ揺動機構２７は、回転中心ＲＣ２を中心としてマスクステージ２１を揺動させる（図３参照）。前述の通り、ステージ揺動機構２７は、ミラー揺動機構１７と連動するよう構成されており、軟Ｘ線ＳＸと反射型マスクＭを計画された角度で同期揺動させる制御装置（図示されず）に接続されている（詳しくは図３を参照しつつ後述する）。
【００１６】
マスクステージ系２０内において、マスクステージ２１の近傍には、角度検出センサ２９が設けられている。この角度検出センサ２９は、ステージ揺動機構２７により揺動したマスクステージ２１に保持されている反射型マスクＭの角度を検出し、前述の制御装置（図示されず）に出力する。
【００１７】
反射型マスクＭで反射した軟Ｘ線ＳＸは、照明系１０の下側に配置された投影系３０内に入射する。この軟Ｘ線ＳＸは、反射型マスクＭに描かれた回路パターンの情報を含んでいる。投影系３０内には、上流側から順に第１〜第４反射ミラー３１〜３４が設けられている。投影系３０に入射した軟Ｘ線ＳＸは、第１反射ミラー３１で反射した後、第２反射ミラー３２、第３反射ミラー３３、第４反射ミラー３４と順次反射する。そして、最終的には、投影系３０の下側に配置されたウェハステージ系４０内のウェハＷに対して垂直に入射する。なお、投影系３０の縮小倍率は、この例では１／５である。さらに、図１では反射ミラーは４枚であるが、Ｎ．Ａ．をより大きくするためには、反射ミラーを６枚あるいは８枚にすると効果的である。
【００１８】
ウェハステージ系４０内には、ウェハＷを載置して移動・位置決めするウェハステージ４１が設けられている。このウェハステージ４１は、ステージベース４２やレベリングテーブル４３等を備えている。ウェハステージ４１は、光軸と直交する面内（ＸＹ平面）にはストローク３００〜４００ｍｍ（一例）で、光軸方向（Ｚ方向）には微小ストロークで動作可能である。
【００１９】
図２（Ｂ）に示すように、ウェハステージ４１のステージベース４２上には、ＸＹ方向のステージ移動量を検知するＸミラー４５、Ｙミラー４６が設けられている。これらＸミラー４５、Ｙミラー４６は、それぞれ図示せぬ干渉計に対向している。各干渉計は、Ｘミラー４５、Ｙミラー４６に向けてレーザ光等を当ててその反射光を受け、ウェハステージ４１のＸＹ方向それぞれの位置・姿勢を検出する。さらに、ウェハステージ４１のＺ方向の位置は、図示せぬウェハオートフォーカス送光系とウェハオートフォーカス受光系からなるウェハオートフォーカスセンサでモニタされる。
【００２０】
ウェハＷには、この例では２０×２５ｍｍ角の複数のチップＣが形成されている（図２（Ｂ）では一つのみを示す）。ウェハＷの各チップＣには、反射型マスクＭに描画されたパターンが縮小投影される。
なお、軟Ｘ線は大気に吸収されて減衰するため、前述の各系１０、２０、３０、４０内は全て真空領域となっている。
【００２１】
次に、前述の軟Ｘ線投影露光装置１の作用について説明する。
この軟Ｘ線投影露光装置１は、照明系１０から放射された軟Ｘ線ＳＸを反射型マスクＭに当て、反射した軟Ｘ線ＳＸを投影系３０で縮小投影してウェハＷ上にスキャン露光する。ウェハＷを搭載するウェハステージ４１は、図中矢印Ｙ方向にはスキャン動作を行い、ウェハＷのチップＣ（図２（Ｂ）参照）間移動の際にはステップ動作を行う。スキャン露光中において、ウェハステージ４１は、図示せぬ駆動装置やレベリングテーブル４３の作動により移動する。
【００２２】
軟Ｘ線投影露光装置１のスキャン露光中は、照明系１０内の折り返しミラー１５と、マスクステージ系２０のマスクステージ２１とを、それぞれミラー揺動機構１７、ステージ揺動機構２７を用いて計画された角度で同期揺動させる。すなわち、図３に示すように、折り返しミラー１５をその反射面上の回転中心ＲＣ１を基点としてａ方向に揺動させる。そして、これに同期的に連動させて、マスクステージ２１を反射型マスクＭの反射面上の回転中心ＲＣ２を基点としてｂ方向に揺動させる。
【００２３】
例えば、両揺動機構２７が作動していない状態、すなわち、折り返しミラー１５の反射面が水平に対して４５°をなし、マスクステージ２１が水平に位置している状態では、軟Ｘ線ＳＸ１が図３中一点鎖線で示す軌跡で進み、ウェハＷに縮小投影される。そして、前述の通りに両揺動機構２７を作動させると、軟Ｘ線ＳＸ２が図３中二点鎖線で示す軌跡で進むようになる。このようにして、図示せぬ制御装置により、軟Ｘ線ＳＸと反射型マスクＭを計画された角度で同期揺動させることで、ウェハＷの各チップＣ（図２（Ｂ）参照）に反射型マスクＭのパターンが縮小投影される。なお、この際、マスクステージ系２０内の角度検出線さ２９からの揺動角度データにより、軟Ｘ線ＳＸと反射型マスクＭとの角度調整が容易に且つ確実に制御される。
【００２４】
本発明によれば、折り返しミラー１５とマスクステージ２１とを同期揺動させてスキャン露光するので、マスクステージ２１を駆動させる駆動装置の駆動力や配管反力等の機械的な振動が生じにくく、これら各部の動作に伴う真空領域中へのガス放出量も生じにくくなる。そして、現状の荷電粒子線露光装置の方法を踏襲し、光学系補正を行って露光精度を確保することで、スループットの向上も可能となる。
【００２５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、機械的な振動を低減できる、あるいは、真空領域中へのガス放出を低減できる軟Ｘ線投影露光装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る軟Ｘ線投影露光装置の全体構成例を示す模式図である。
【図２】図２（Ａ）は同軟Ｘ線投影露光装置のマスクステージを示す平面図であり、図２（Ｂ）は同軟Ｘ線投影露光装置のウェハステージを示す平面図である。
【図３】同軟Ｘ線投影露光装置の作動例を説明する模式図である。
【符号の説明】
１  軟Ｘ線露光装置
１０  照明系                          １１  軟Ｘ線源
１３  照明系集束ミラー                １５  折り返しミラー
１７  ミラー揺動機構                  ２０  マスクステージ系
２１  マスクステージ                  ２７  ステージ揺動機構
２９  角度検出センサ                  ３０  投影系
３１〜３４  反射ミラー                ４０  ウェハステージ系
４１  ウェハステージ                  ４２  ステージベース
４３  レベリングテーブル
ＳＸ  軟Ｘ線                          Ｍ  マスク
Ｗ  ウェハ                            Ｃ  チップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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