(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に露光すべきパターンが形成されたマスクを有するマスク構造体において、
前記マスクの表面を保護するために装着されるペリクルと、
前記ペリクルの表面の前記基板への露光に用いられる光が照射する部分以外の部分に形成された酸化チタン膜と、を有することを特徴とするマスク構造体。
【請求項２】
前記マスク構造体が反射型のマスク構造体である請求項１に記載のマスク構造体。
【請求項３】
基板に露光すべきパターンが形成されたマスクを有するマスク構造体において、
前記マスクの表面の前記基板への露光に用いられる光が照射する部分以外の部分に形成された酸化チタン膜を有することを特徴とするマスク構造体。
【請求項４】
露光により被転写体に半導体デバイスのパターンを転写する露光装置において、請求項１又は３に記載のマスク構造体を用いたことを特徴とする露光装置。
【請求項５】
被転写体に影響を与えない範囲で補助光を前記マスク構造体に照射する補助光源をさらに有する請求項４に記載の露光装置。
【請求項６】
被転写体に露光を行わないときに前記マスク構造体を保管するマスクカセットと、被転写体に影響を与えない範囲で補助光を前記マスクカセット内の前記マスク構造体に照射する補助光源と、をさらに有する請求項４に記載の露光装置。
【請求項７】
露光により被転写体に半導体デバイスのパターンを転写し、これを加工、形成することにより半導体デバイスを作製する半導体デバイス製造方法において、前記露光に際して請求項１又は３に記載のマスク構造体を用いることを特徴とする半導体デバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板などの基板上に所望のパターンを形成するために使用されるマスク構造体、このマスク構造体を用いて上記のパターンを形成する露光方法及び露光装置、このマスク構造体を用いて作製された半導体デバイス、ならびに半導体デバイス製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路などの半導体デバイスやマイクロマシン、薄膜磁気ヘッドなど、微細なパターンが形成されたデバイスの製造では、マスクを介して被転写体である基板上に光（可視光や紫外線）、Ｘ線などを照射することによってその基板上に所望のパターンを形成することが一般的である。例えば、半導体集積回路の場合であれば、所望の回路パターンに対応したマスクを用意し、レジストが表面に形成された半導体基板に対してこのマスクを介して光やＸ線を照射し、レジストを選択的に露光してレジストに回路パターンを転写し、その後、エッチング工程や成膜工程を経ることにより、半導体基板に所望の回路が形成されることになる。以下、半導体集積回路の製造の場合を例に挙げて、上述したような微細なパターンを有するデバイスの形成について説明する。
【０００３】
近年、半導体集積回路の高密度高速化に伴い、集積回路のパターン線幅が縮小し、半導体製造方法にも一層の高性能化が要求されてきている。このため、焼き付け装置（露光装置）として、ＫｒＦレーザ（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦレーザ（波長１９３ｎｍ）、Ｘ線領域（波長０.２〜１５ｎｍ）など、従来よりも短い波長の露光光源を利用したステッパが開発されつつある。また、被転写体に所望のパターンを転写する際に用いるレジストにも、酸触媒を用いた化学増幅型のレジストが用いられるようになってきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
所望のパターンの線幅が微細になるにつれ、プロセスにおけるゴミ等に対する防塵対策は非常に難しくなってきた。通常のゴミに対するサイズや数の制限が厳しくなるのはもちろん、化学物質に対するプロセスの敏感度も高まってきており、半導体集積回路の作製が行われるクリーンルームでは、その化学的汚染が問題となってきた。化学的汚染の原因となるのは、レジストの分解生成物質、レジストの現像や洗浄等のプロセス中に発生する放散物質、マスクで使用する接着剤、さらには、機器の壁材などの設備に起因する揮発性物質などである。
【０００５】
このような化学的汚染がある環境下で、遠紫外光やＸ線などの短い波長の光による露光を長時間行うと、マスク表面の汚染すなわち付着物の発生により、マスクにおける光の透過率、反射率、散乱などが変化する。特に、レジストとして化学増幅型のレジストを用いると、酸発生剤もしくは酸、及び分解物質が露光中または露光後に蒸発し、マスクの汚染を加速する。とりわけ、Ｘ線などの投影露光では、被転写物とマスクとの間隔を数１０μｍ以下として露光を行うため、マスクの汚染は重大な問題である。これらの付着物については、形状や組成が一様でなく、プロセス環境に依存する傾向がみられるもののはっきりしたことは不明である。これらの付着物の生成には、推測すれば、単純な光化学反応ではなく、分解、再結合、多次反応、堆積、結晶化等の過程が複雑に作用しているものと考えられる。このような付着物が生成した場合、洗浄に除去することが考えられるが、特にＸ線マスクなどにおいては、吸収体の形状が高アスペクト（幅に比べて段差が大きい）であることから洗浄は非常に難しく、洗浄ではとりきれないゴミも発生する。Ｘ線マスクなどの支持膜は、薄膜であるため強度が弱く、マスク自体の洗浄の回数を減少させる必要性もある。
【０００６】
本発明の目的は、マスク表面への汚染の付着・堆積を防いでマスクの洗浄回数を減らしあるいは洗浄そのものを不要とし、マスクの長寿命化を達成できるマスク構造体を提供するとともに、このようなマスク構造体を用いた露光方法、露光装置、半導体デバイス及び半導体デバイス製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、マスク表面への汚染の付着防止、堆積防止の対策について試行錯誤しながら検討した結果、マスク表面あるいはマスクに装着されたペリクルの表面に酸化チタンの薄膜を形成することにより、上記問題点を解決できることを見出し、本発明を完成させた。
【０００８】
すなわち、本発明のマスク構造体は、基板に露光すべきパターンが形成されたマスクを有するマスク構造体において、マスクの表面を保護するために装着されるペリクルと、ペリクルの表面の基板への露光に用いられる光が照射する部分以外の部分に形成された酸化チタン膜と、を有することを特徴とする。
【０００９】
また本発明のマスク構造体は、基板に露光すべきパターンが形成されたマスクを有するマスク構造体において、マスクの表面の基板への露光に用いられる光が照射する部分以外の部分に形成された酸化チタン膜を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明のマスク構造体は、典型的にはＸ線露光用のＸ線マスク構造体であるが、Ｘ線以外の光の露光に用いるものであってもよい。
【００１１】
本発明において、マスク表面あるいはペリクル表面への酸化チタンの成膜方法としては、例えば、蒸着法や、アルキルチタネートを予めコートした後に加熱して加水分解により形成する方法を適用することができる。
【００１２】
酸化チタンの代表的な作用として、紫外線やＸ線等の短波長の光の照射によって光触媒として機能し、各種の物質を化学的に分解する分解作用がある。さらに、酸化チタンは光半導体としての効果を発揮し、光の照射によって導電状態となり、帯電防止作用を呈してこれによる汚染物の付着防止作用も示すようになる。すなわち、ペリクル表面に酸化チタン薄膜を形成した場合には、酸化チタンの分解作用及び帯電防止作用によりペリクル表面の汚染を防ぐことができ、ペリクルの交換及びマスクの洗浄の回数を減少させまたはこれら交換や洗浄を不要のものとすることができ、マスクの長寿命化を図ることができる。同様に、マスク表面に酸化チタン薄膜を形成した場合には、酸化チタンの分解作用及び帯電防止作用によりマスク表面の汚染を防ぐことができ、マスクの洗浄の回数を減少させまたは洗浄を不要のものとすることができ、マスクの長寿命化を図ることができる。
【００１３】
さらには、本発明のマスク構造体を用い露光によって被転写体に半導体デバイスのパターンを転写することを特徴とする露光方法及び露光装置により、マスク汚染の影響を受けることなく、量産に適した高精度な焼き付けが可能となる。また、本発明のマスク構造体を用いた露光により加工基板上に半導体デバイスのパターンを転写し、これを加工、形成することにより、高性能半導体デバイスの量産が可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。以下の各実施の形態のうち、第１の実施形態から第３の実施形態までは、マスクの汚染を防ぐためのペリクル表面に酸化チタン薄膜を形成した本発明のマスク構造体に関するものであり、第４の実施形態から第８の実施形態まではマスク表面に酸化チタン薄膜を形成した本発明のマスク構造体に関するものであり、第９の実施形態は本発明のマスク構造体を用いたＸ線露光装置に関するものであり、第１０の実施形態は、第９の実施形態のＸ線露光装置を用いた半導体デバイスの製造に関するものである。
【００１５】
《第１の実施形態》
図１は、本発明の第１の実施形態のマスク構造体を示す断面図である。このマスク構造体は、Ｘ線露光に適したＸ線マスク構造体である。
【００１６】
このＸ線マスク構造体は、厚さ２ｍｍのＳｉ（シリコン）からなる保持枠１と、保持枠１によって保持されＣＶＤ（化学的気相成長）法で形成された厚さ２.０μｍのＳｉＣからなるＸ線透過性の支持膜２と、支持膜２上にスパッタにより形成して所望のパターンに加工されたＴａ（タンタル）膜からなるＸ線吸収体３と、ＳｉＣからなり接着剤５によって保持枠１に接着された補強体４とを有している。
【００１７】
補強体４には、枠体６上に貼られた表面側ペリクル（半導体基板などの被転写体の側に配置されるペリクル）７が、支持膜２との間幅が５μｍとなるように、粘着剤９によって、着脱容易となるように装着されている。枠体６は、Ａｌ（アルミニウム）からなり、圧力調整用の穴８が設けられている。この圧力調整用の穴８には、ゴミの侵入を防ぐフィルタ（不図示）が取り付けられている。表面ペリクル７は０.８μｍ厚のポリイミドからなり、平面度１μｍ以下に制御されている。表面ペリクル７上には、抵抗加熱蒸着またはＥＢ（電子ビーム）蒸着によって、酸化チタン膜１４が２０ｎｍの厚さで形成されている。酸化チタン膜１４は、
酸化チタンが光触媒として効果を発揮できる範囲内で、Ｘ線の吸収が少なくなるようになるべく薄く形成することが好ましい。具体的には、１０〜１００ｎｍの範囲内の厚さとすることが好ましい。
【００１８】
また、補強体４の側面には、枠体１０に貼られた裏面側ペリクル１１が、支持膜２との間隔が５ｍｍとなるように、粘着剤１３によって、着脱容易となるように装着されている。枠体１０はＡｌからなり、圧力調整用の穴１２が設けられている。穴１２には、ゴミの侵入を防ぐフィルタ（不図示）が取り付けられている。裏面ペリクル１１は、表面側ペリクル７と同じく０.８μｍ厚のポリイミドによって構成され、裏面ペリクル１１の表面には、酸化チタン膜１５が２０ｎｍの厚さで形成されている。
【００１９】
上記のように酸化チタン膜１４,１５が形成されたペリクル７,１１を用いることにより、Ｘ線露光時にこの酸化チタン膜１４,１５が光触媒として作用するのはもちろん、被転写体（ウェハ）に悪影響を与えない範囲で補助光（水銀ランプ、ブラックライトなどから光）を照射することによりこの酸化チタン膜が光触媒として作用し、ペリクル７,１１に付着した汚染物を分解する。また、このマスク構造体の保存中に、マスクカセット内で補助光をあてることもできる。酸化チタンは、蛍光灯などの通常の室内光でも光触媒としての作用を継続させることができる。
【００２０】
さらに、酸化チタンは光導電性であり、上述したような露光や補助光の照射によって導電化し、これにより、ペリクルを構成するポリイミド上へのゴミ等の付着も防止できる。ペリクル上の酸化チタン膜は、マスク表面に帯電防止膜を直接形成する場合に比べて露光耐性に対する要求が厳しくないので、成膜条件の設定が容易である。さらに、支持膜２は無機膜であるため、破損等が生じる場合があるが、この場合、ペリクル膜は飛散防止膜としての作用も果たす。
【００２１】
上記のような酸化チタンの分解作用及び帯電防止作用により、マスク表面及びペリクル表面の汚染を防ぐことができ、ペリクルの交換及びマスクの洗浄の回数を減少させることができ、あるいはこれら交換や洗浄を不要のものとすることができる。これにより、マスクの長寿命化を図ることができ、量産に対応したＸ線マスク構造体を供給することができた。
【００２２】
《第２の実施形態》
図２は、本発明の第２の実施形態のマスク構造体を示す断面図である。このマスク構造体は、Ｘ線露光に適したＸ線マスク構造体である。
【００２３】
このＸ線マスク構造体は、厚さ２ｍｍのＳｉからなる保持枠１と、保持枠１によって保持されＣＶＤ法で形成された厚さ２.０μｍのＳｉＮからなるＸ線透過性の支持膜２と、支持膜２上に設けられ所望のパターンに加工されたＷ（タングステン）膜からなるＸ線吸収体３と、ホウケイ酸ガラス（商品名パイレックスガラス）からなり陽極接合によって保持枠１に接着された補強体４とを有している。そして、第１の実施態様のＸ線マスク構造体と同様に表面ペリクル７と裏面ペリクル１１が設けられている。ただし、ペリクル７,１１には、導電性ポリマーでありかつ耐放射線ポリマーであるポリフェニレンサルファイドを用いており、圧力調整用の穴２０は、補強体４及び保持枠１を貫通するように形成されている。また、表面ペリクル７では、酸化チタン膜１４が、表面ペリクル７の周辺部（露光領域外）のみにアルキルチタネートを塗布、焼成することにより、１００ｎｍ厚で形成されている。付着物の生成は一般に裏面側では少ないため、裏面ペリクル１１については、ここでは図示するように酸化チタン膜を設けない構成としてもよいし、第１の実施形態と同様に酸化チタン膜を形成するようにしてもよい。
【００２４】
上記のように酸化チタン膜１４が形成されたペリクル７を用いることにより、被転写体（ウェハ）に悪影響を与えない範囲で補助光（水銀ランプ、ブラックライトなどから光）を照射することによりこの酸化チタン膜が光触媒として作用し、ペリクル７に付着した汚染物を分解する。また、マスク構造体の保存中に、マスクカセット内で補助光をあてることもできる。酸化チタンは、蛍光灯などの通常の室内光でも光触媒としての作用を継続させることができる。
【００２５】
また、この実施形態では、酸化チタン膜１４を表面ペリクル７での露光領域外に配置することにより、酸化チタンの吸収によるＸ線の減衰及び酸化チタンのＸ線による変化が心配されることなく、光触媒として作用するのに必要充分な膜厚で酸化チタン膜１４を形成することができる。
【００２６】
上記のような酸化チタンの分解作用及び帯電防止作用により、マスク表面及びペリクル表面の汚染を防ぐことができ、ペリクルの交換及びマスクの洗浄の回数を減少させることができ、あるいはこれら交換や洗浄を不要のものとすることができる。これにより、マスクの長寿命化を図ることができ、量産に対応したＸ線マスク構造体を供給することができた。
【００２７】
《第３の実施形態》
図３は、本発明の第３の実施形態のマスク構造体を示す断面図である。このマスク構造体は、Ｘ線露光に適したＸ線マスク構造体である。
【００２８】
このＸ線マスク構造体は、石英基板１６と、石英基板１６上に形成されたＭｏ（モリブデン）／Ｓｉの多層構造（繰り返し積層構造）からなる反射基板１７と、反射基板１７上に形成されＷからなる反射パターン１８とを有する反射型のマスクである。反射型のマスクの場合、反射率が変化する可能性があるので酸化チタン膜をマスク表面に直接形成することはできない。そこでこの実施形態では、マスクに対して取り外し可能なペリクル１９上に酸化チタン膜１４を形成している。このＸ線マスク構造体は、露光中にはペリクル１９を取り外して用いられる。ペリクル１９としては、ポリマーからなるものを用いてもよいし、ガラスなどの無機材を用いてもよい。
【００２９】
本実施態様のＸ線反射型マスク構造体では、ペリクル１９を装着しておくことにより、マスクとしての未使用時に、酸化チタンの分解作用及び帯電防止作用により、マスク表面の汚染を防いで洗浄の回数を減少させ、あるいは洗浄そのものを不要とすることができて、マスクの長寿命化を図ることができた。これにより、量産に対応したＸ線反射型マスク構造体を供給することができた。
【００３０】
《第４の実施態様》
図４は、本発明の第４の実施形態のマスク構造体を示す断面図である。このマスク構造体は、Ｘ線露光に適したＸ線マスク構造体である。
【００３１】
このＸ線マスク構造体は、厚さ２ｍｍのＳｉからなる保持枠３１と、保持枠１によって保持されＣＶＤ法で形成された厚さ２.０μｍのＳｉＣからなるＸ線透過性の支持膜３２と、支持膜３２上に設けられ所望のパターンに加工されたＴａ膜からなるＸ線吸収体３３と、ホウケイ酸ガラスからなり陽極接合によって保持枠３１に接着された補強体３４とを有している。支持膜３２及びＸ線吸収体３３の表面には、ＥＢ蒸着によって厚さ１０ｎｍで酸化チタン膜３６が形成されている。酸化チタン膜３６は、マスク構造体の側面や支持膜３２の裏面にも形成しておいて構わない。酸化チタン膜３６は、光触媒として効果が発揮できる範囲内で、Ｘ線の吸収が少なくなるようになるべく薄く形成することが好ましい。具体的には、酸化チタン膜３６は、１０〜１００ｎｍの範囲内の厚さとすることが好ましい。
【００３２】
上記のように酸化チタン膜３６が形成されたマスクを用いることにより、Ｘ線露光時にこの酸化チタン膜３６が光触媒として作用するのはもちろん、被転写体（ウェハ）に悪影響を与えない範囲で補助光（水銀ランプ、ブラックライトなどから光）を照射することによりこの酸化チタン膜が光触媒として作用し、マスク表面に付着した汚染物を分解する。このマスク構造体の保存中に、マスクカセット内で補助光をあてることもできる。酸化チタンは、蛍光灯などの通常の室内光でも光触媒としての作用を継続させることができる。さらに、酸化チタンは光導電性であり、上述したような露光や補助光の照射によって導電化し、ゴミ等の付着も防止できる。
【００３３】
上記のような酸化チタンの分解作用及び帯電防止作用により、マスク表面の汚染を防ぐことができ、マスクの洗浄の回数を減少させることができ、あるいは洗浄を不要のものとすることができる。これにより、マスクの長寿命化を図ることができ、量産に対応したＸ線マスク構造体を供給することができた。
【００３４】
《第５の実施態様》
図５は、本発明の第５の実施形態のマスク構造体を示す断面図である。このマスク構造体は、Ｘ線露光に適したＸ線マスク構造体である。
【００３５】
このＸ線マスク構造体は、厚さ２ｍｍのＳｉからなる保持枠１と、保持枠１によって保持されＣＶＤ法で形成された厚さ２.０μｍのＳｉＣからなるＸ線透過性の支持膜３２と、支持膜３２上にスパッタにより形成して所望のパターンに加工されたＷ膜からなるＸ線吸収体３３と、ＳｉＣからなり接着剤３５によって保持枠３１に接着された補強体３４とを有している。
【００３６】
酸化チタン膜３６は、マスクの周辺部（露光領域外）のみにアルキルチタネートを塗布、加熱することにより、１００ｎｍ厚で形成されている。
【００３７】
上記のようにマスクに酸化チタン膜３６を形成することにより、被転写体（ウェハ）に悪影響を与えない範囲で補助光（水銀ランプ、ブラックライトなどから光）を照射することによりこの酸化チタン膜が光触媒として作用し、マスクに付着した汚染物を分解する。また、マスク構造体の保存中に、マスクカセット内で補助光をあてることもできる。酸化チタンは、蛍光灯などの通常の室内光でも光触媒としての作用を継続させることができる。
【００３８】
また、この実施形態では、酸化チタン膜３６をマスクでの露光領域外に配置することにより、酸化チタンの吸収によるＸ線の減衰及び酸化チタンのＸ線による変化が心配されることなく、光触媒として作用するのに必要充分な膜厚で酸化チタン膜３６を形成することができる。
【００３９】
上記のような酸化チタンの分解作用及び帯電防止作用により、マスク表面の汚染を防ぐことができ、マスクの洗浄の回数を減少させることができ、あるいは洗浄を不要のものとすることができる。これにより、マスクの長寿命化を図ることができ、量産に対応したＸ線マスク構造体を供給することができた。
【００４０】
《第６の実施形態》
図６は、本発明の第６の実施形態のマスク構造体を示す断面図である。このマスク構造体は、Ｘ線露光に適したＸ線マスク構造体である。
【００４１】
Ｘ線マスク構造体としては、第４の実施形態のものと同様の構成のものであるが、Ｘ線吸収体３３であるＷ膜との密着性を向上するために支持膜３２上に密着性向上膜としてＴｉ（チタン）膜３７が形成されている。すなわち、支持膜３２上に密着性向上膜を設け、次にＷ膜を設けてこのＷ膜をパターニングした後、Ｔｉ膜３７が形成されている支持膜３２をＯ2（酸素）プラズマにさらすことにより酸化して、酸化チタン膜３６を厚さ１０ｎｍで形成する。支持膜（Ｔｉ膜）３２を酸化する方法として、熱酸化や酸素イオンの打ち込み等を用いてもよい。密着性向上膜（Ｔｉ膜）の剥離工程を酸化工程に変えるのみで酸化チタン膜の形成ができるので、プロセスの簡便化をはかることができる。
【００４２】
酸化チタンの分解作用及び帯電防止作用により、マスク表面の汚染を防ぐことができ、マスクの洗浄の回数を減少させることができ、あるいは洗浄を不要のものとすることができる。これにより、マスクの長寿命化を図ることができ、量産に対応したＸ線マスク構造体を供給することができた。
【００４３】
《第７の実施形態》
図７は、本発明の第７の実施形態のマスク構造体を示す断面図である。このマスク構造体は、Ｘ線露光に適したＸ線マスク構造体である。
【００４４】
このＸ線マスク構造体は、第４の実施形態のものと同様の構成のものであるが、酸化チタン膜３６をスパッタによって成膜する際にメッシュを用いるなどすることにより、酸化チタン膜３６の成長方向に方向性を持たせている。これにより、Ｘ線吸収体３３の側面には酸化チタンが形成されないこととなって、Ｘ線吸収体３３による線幅制御が容易になる。
【００４５】
《第８の実施形態》
図８は、本発明の第８の実施形態のマスク構造体を示す断面図である。このマスク構造体は、Ｘ線露光に適したＸ線マスク構造体である。
【００４６】
このＸ線マスク構造体は、厚さ２ｍｍのＳｉからなる保持枠３１と、保持枠１によって保持されＣＶＤ法で形成された厚さ２.０μｍのＳｉＣからなるＸ線透過性の支持膜３２と、支持膜３２上にめっきにより設けられ所望のパターンに形成されているＡｕ（金）膜からなるＸ線吸収体３３と、保持枠３１に接着された補強体３４とを有している。補強体３４は設けなくてもよい。Ｘ線吸収体３３を形成する際に用いたレジストを剥離・除去する前に酸化チタン膜３６を形成し、そののちレジストを剥離することにより、露光領域においてはＸ線吸収体３３上のみに酸化チタンが残存するようにしている。また、第５の実施態様と同様に、マスクの周辺部（露光領域外）にも酸化チタン膜３６が形成されている。このような構成とすることにより、酸化チタンの吸収に起因するＸ線の減衰によるコントラストの低下を防ぐことができる。
【００４７】
《第９の実施形態》
次に、上述の各実施形態で説明したマスク構造体を用いて徴小デバイス（半導体装置、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシンなど）を製造するためのＸ線露光装置を説明する。図９は、本発明の第９の実施形態のＸ線露光装置の構成を示す要部概略図であり、図１０はこのＸ線露光装置を上から見た図である。このＸ線露光装置は、シンクロトロン放射（ＳＲ）光をＸ線光源として使用するものである。
【００４８】
ＳＲ放射源（蓄積リング）４１から放射されたシンクロトロン放射光４２は、横方向（ＳＲ放射源４１の軌道面内方向）には光強度がほぼ均一のビームに広がり、縦方向にはほとんど拡がりを持たないシートビーム状をしている。シリンドリカルミラーである凸面ミラー４３によってこのシンクロトロン放射光４２を反射させることにより、このビームを縦方向に拡大して断面が略四角であるビームとし、これにより四角い露光領域が得られるようにしている。拡大されたシンクロトロン放射光４２は、照射領域内での露光量が均一となるようにシャッタ４４で調整され、シャッタ４４を経たシンクロトロン放射光４２はＸ線マスク４５に導かれる。ここでＸ線マスク４５としては、上述の第１乃至第８の実施形態のいずれかによるマスク構造体が使用される。Ｘ線マスク４５は、マスクステージ４７に吸着され、被転写体（被露光体）であるウェハ４６と対向する位置に保持されている。なお、露光時にもペリクルが装着されているＸ線マスク構造体をＸ線マスク４５として用いる場合、図にはそのペリクルは表示されていない。
【００４９】
ウェハ４６はウェハチャック４８に保持されている。ウェハチャック４８はウェハステージ４９に搭載されている。ウェハステージ４９を移動させることにより、ウェハ４６が位置決めされる。
【００５０】
アライメントユニット５０は、Ｘ線マスク４５とウェハ４６の各々に設けた位置決め用のアライメントマークを検出する光学系と、両者のズレを演算する演算部とを有している。本発明に基づくＸ線マスク４５を用いることにより、高精度な位置合わせを行うことができる。
【００５１】
四角形のビームとされたシンクロトロン放射光４２を照射することにより、Ｘ線マスク４５とウェハ４６のアライメント後、Ｘ線マスク４５に形成されているパターンを、ステップ・アンド・リピート方式やスキャニング方式などによってウェハ４６上に露光転写する。
【００５２】
マスクステージ４７に近接して水銀ランプやブラックライトなどの補助光源５１が設けられており、ウェハ４６やウェハ４６上のレジストなどに影響を与えない範囲で、Ｘ線マスク４５に対して補助光源５１からの補助光を照射できるようになっている。
【００５３】
このようにＸ線露光装置を構成することにより、シンクロトロン放射光４２による露光時（露光領域に酸化チタン膜が形成されている場合）や補助光の照射時に、マスク表面あるいはペリクル表面の酸化チタン膜の分解作用及び帯電防止作用が促進され、マスク表面やペリクル表面へのゴミ等の付着を防止することができる。
【００５４】
さらにこのＸ線露光装置では、図１０に示すように、マスクカセット５２にも補助光源５１が備えられている。マスクカセット５２にも補助光源５１が備えられていることにより、Ｘ線マスク４５の保存中にも酸化チタン膜に付着物の分解作用を起こさせることができ、分解生成物はマスクカセット５２の排気口５３から回収することもできる。
【００５５】
このＸ線露光装置により、量産に対応した高精度なＸ線露光を行うことができた。
【００５６】
《第１０の実施態様》
次に、前述した露光装置を利用した半導体デバイス（半導体素子）の製造方法について説明する。図１１は、半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、あるいは液晶パネル、ＣＣＤなど）の製造工程を説明する製造フロー図である。
【００５７】
まずステップ６１（回路設計）において半導体デバイスの回路設計を行い、ステップ６２（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構造体を上述の第１乃至第８の実施形態に基づいて製作する。一方、ステップ６３（ウェハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウェハを製造する。
【００５８】
ステップ６４（ウェハプロセス）は、前工程とも呼ばれ、ステップ６２で用意したマスク構造体とステップ６３で用意したウェハとを用いて、Ｘ線リソグラフィー技術によって露光を行い、ウェハ上に実際の回路を形成する。次のステップ６５（組立）は後工程とも呼ばれ、ステップ６４によって回路が形成されたウェ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。その後、ステップ６６（検査）において、ステップ６５で製作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、これが出荷される（ステップ６７）。
【００５９】
図１２は上記のステップ６４のウェハプロセスの詳細を示す製造フロー図である。
【００６０】
まず、ステップ７１（酸化）において、ウェハの表面を酸化させる。ステップ７２（ＣＶＤ）では、ＣＶＤによりウェハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ７３（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ７４（イオン打ち込み）では、ウェハに所望のイオンを打ち込む。ステップ７５（レジスト処理）では、ウェハ表面に化学増幅型のレジストを塗布する。
【００６１】
ステップ６６（露光）では、第９の実施形態で説明したＸ線露光装置によって、マスク構造体の回路パターンをウェハに焼付け露光する。ウェハをローディングしてウェハをマスクと対向させ、アライメントユニットで両者のズレを検出して、ウェハステージを駆動して両者の位置合わせを行う。両者が合致したならば露光を行う。露光終了後、ウェハは次のショットへステップ移動し、アライメント以下の動作を繰り返す。
【００６２】
ステップ７７（現像）では、ステップ７６で露光したウェハを現像する。ステップ７８（エッチング）では、現像したレジスト以外の部分を削りとる。これらのステップを繰り返し行うことによって、ウェハ上に多重に回路パターンが形成される。
【００６３】
なお、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半導体デバイスの量産に対応することができる。
【００６４】
以上、本発明の実施の形態について、Ｘ線露光により半導体デバイスを製造する場合を中心にして説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。マスクとレジストとを近接させて露光を行う露光方法や露光装置、これらに用いるマスク構造体であれば、本発明を適用することができる。すなわち、酸化チタンが光触媒として機能する波長領域の光の使用を前提とするものであれば、Ｘ線以外の光（例えばエキシマレーザなどの光源からの紫外光や遠紫外光）を用いることを前提とした露光方法、露光装置及びマスク構造体も、本発明の範疇に含まれるものである。
【００６５】
【発明の効果】
以上の説明したように本発明は、マスクに装着されたペリクル表面やマスク自体の表面に酸化チタンの薄膜を形成することにより、酸化チタンの光触媒作用及び導電化による帯電防止作用等により、ペリクル表面やマスク表面の汚染を防ぎ、洗浄の回数を減少させあるいは洗浄を不要のものとすることができ、マスクの長寿命化を図ることができる。
【００６６】
さらには、本発明のマスク構造体を用いた露光により被転写体にパターンを転写することを特徴とする露光方法及び露光装置により、高精度な焼き付けを量産に対応させて実現することが可能となる。また、本発明のマスク構造体を用いた露光によって加工基板上にパターンを転写し、これを加工、形成することにより、高性能半導体デバイスの量産が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態のマスク構造体の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態のマスク構造体の構成を示す断面図である。
【図３】本発明の第３の実施形態のマスク構造体の構成を示す断面図である。
【図４】本発明の第４の実施形態のマスク構造体の構成を示す断面図である。
【図５】本発明の第５の実施形態のマスク構造体の構成を示す断面図である。
【図６】本発明の第６の実施形態のマスク構造体の構成を示す断面図である。
【図７】本発明の第７の実施形態のマスク構造体の構成を示す断面図である。
【図８】本発明の第８の実施形態のマスク構造体の構成を示す断面図である。
【図９】本発明の第９の実施形態のＸ線露光装置の構成を示す要部概略図である。
【図１０】図９のＸ線露光装置を上から見た図である。
【図１１】本発明の第１０の実施形態での半導体デバイスの製造工程を説明する製造フロー図である。
【図１２】図１０に示す半導体デバイス製造工程でのウェハプロセスの詳細を示す製造フロー図である。
【符号の説明】
１,３１     保持枠
２,３２     支持膜（Ｘ線透過膜）
３,３３     Ｘ線吸収体
４,３４     補強体
５,３５     接着剤
６,１０     枠体
７    表面側ペリクル
８,１２,２０    穴
９,１３     粘着剤
１１    裏面側ペリクル
１４,１５,３６    酸化チタン膜
１６    石英基板
１７    反射基板
１８    非反射パターン
１９    ペリクル
４１    ＳＲ放射源（蓄積リング）
４２    シンクロトロン放射光
４３    凸面ミラー
４４    シャッタ
４５    Ｘ線マスク
４６    ウェハ
４７    マスクステージ
４８    ウェハチャック
４９    ウェハステージ
５０    アライメントユニット
５１    補助光源
５２    マスクカセット
５３    排気口
【図１】
0004011687.tif 000002
【図２】
0004011687.tif 000003
【図３】
0004011687.tif 000004
【図４】
0004011687.tif 000005
【図５】
0004011687.tif 000006
【図６】
0004011687.tif 000007
【図７】
0004011687.tif 000008
【図８】
0004011687.tif 000009
【図９】
0004011687.tif 000010
【図１０】
0004011687.tif 000011
【図１１】
0004011687.tif 000012
【図１２】
0004011687.tif 000013