JPH04288814A - Ｘ線リソグラフィ用マスクおよびｘ線リソグラフィ露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｘ線リソグラフィ用マ
スクおよびＸ線リソグラフィ露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線リソグラフィ露光装置としては、Ｘ
線リソグラフィ光源が発するシンクロトロン放射光を、
ミラーを備えた光学系で反射した後、ベリリウム（Ｂｅ
）等で形成したＸ線フィルタを通して密閉された露光チ
ャンバー内に導き、該露光チャンバー内に配置されたＸ
線リソグラフィ用マスク（以下、「Ｘ線マスク」と称す
。）に照射して該Ｘ線マスクのＸ線透過膜に形成されて
いるマスクパターンをウェハ上に投影するものがある。

【０００３】前記シンクロトロン放射光は、前記Ｘ線リ
ソグラフィ光源から扇形状に放射され、円軌道面内（水
平面内）で発散し、前記円軌道面に垂直な面内（垂直面
内）では平行となっており、さらに前記円軌道面内では
略均一な強度分布を持っている。

【０００４】このため、露光領域内をシンクロトロン放
射光によって均一に照射するために次のような露光方式
がとられている。

【０００５】（１）ミラー振動方式（平面ミラー）放射
光の軌道面と水平に平面ミラーを設置し、軌道面内＝ミ
ラーと水平面内で均一な強度分布を持った光が軌道面と
垂直な方向にスキャンしてＸ線マスクを照明するように
ミラーを振動させる。露光量の制御はミラーの振動速度
を制御することによって行なう。

【０００６】（２）ミラー振動方式（曲面ミラー）２枚
の曲面ミラーを使って、放射光を集光した後並行化する
。２枚めのミラーを前項（１）と同様に振動させること
によって放射光をスキャンする。露光量の制御も同様に
ミラーの振動速度を制御することによって行なう。

【０００７】（３）電子ビーム揺動方式Ｘ線リソグラフ
ィ光源の蓄積リング内の発光点で電子をｓｉｎｅ関数的
に揺動させることによって、軌道面だけでなく、その垂
直方向にも均一な強度分布を持った放射光を放射させる
。その光をそのまま光学系を使用せずにＸ線マスクに入
射すれば強度ムラ無く全面一括露光できるが、短波長成
分の影響を無くすため最近ではミラーが使用されている
。これによりＸ線マスクに入射する放射光はミラーの反
射面と水平な方向では均一な強度分布を持つが、垂直方
向では均一では無くなるので、ミラー反射面と垂直な方
向で、露光量を変化させてＸ線マスク全体が均一に露光
されるように制御する。

【０００８】（４）マスク・ウェハステージスキャン方
式 放射光は、軌道面と水平に設置した固定平面ミラーで反
射する。その反射光は放射光の軌道面内＝ミラー反射面
に水平な面内で均一な強度分布を持つので、それと垂直
な方向にマスク・ウェハステージをスキャンする。露光
量の制御はマスク・ウェハステージの移動速度を制御す
ることによって行なう。

【０００９】（５）固定凸面ミラー方式円筒型曲面ミラ
ーを放射光の軌道面と水平方向に配置して、垂直方向に
放射光を拡散させ、水平方向にはそのまま反射させる。 Ｘ線マスクに入射する光は放射光の軌道面内では均一な
強度分布を持つため、軌道面に水平な開口を持つシャッ
ターを設け、このシャッターを前記垂直方向に動かし、
その速度によって露光量を制御する。

【００１０】これらの方式で共通な点は、Ｘ線マスクお
よびウェハに入射する光はミラー反射面に水平な面内で
は略均一であるが、その垂直方向では強度分布を持ち、
ミラー、シャッターあるいはマスク・ウェハステージを
動かし、その速度を調節することによってミラー反射面
と垂直な方向の露光量を制御し、露光領域内を均一に照
射することである。

【００１１】前記Ｘ線マスクは、前記Ｘ線透過膜を支持
枠によって支持したものであり、該Ｘ線透過膜は、露光
波長のシンクロトロン放射光を透過し、かつ、アライメ
ント光（可視、赤外光）に対して透過性のよい緊張した
自己支持膜でなければならない。このような膜としては
、通常、厚さ１μｍから６μｍまでの無機膜または有機
膜が用いられるが、有機膜はＸ線耐性、寸法安定性等の
点に問題があり、現在は無機膜が主流になりつつある。

【００１２】Ｘ線透過膜として知られている無機材料は
主に窒化ホウ素、シリコン、窒化シリコン、炭化シリコ
ン等である。これらのうち、窒化シリコンがＸ線および
可視赤外光透過率、強度、ひずみ特性、Ｘ線耐性等で適
度な値が得られ、かつ安定した製造が可能であるため、
最も多く使われている。

【００１３】無機材料のＸ線透過膜は、一般的には、シ
リコンウェハ等の基板の上に蒸着法等によって所望の材
料の単層あるいは多層構造を有した膜を作成し、その後
必要に応じてその上にＸ線吸収体等の構造を作成した後
、基板裏面よりシンクロトロン放射光が透過する領域の
基板を化学的に取り除いて作成される。このときＸ線透
過膜が緊張した自己支持膜となり、かつＸ線マスクとし
て高い寸法安定性を得るためには、蒸着による膜作成時
の内部応力の制御が重要となってくる。このため膜作成
には作成条件を変えることによって応力を大きく変える
ことが可能な化学的気相成長法がしばしば使われている
。

【００１４】この化学的気相成長法は、膜にしようとす
る材料の揮発性化合物を気化し、反応ガスとして反応室
内に送り込み、反応室内の基板上で、熱、プラズマ、光
等によって化学反応を行なわせ、基板の上に薄膜を作る
ものであり、反応室内圧力によって減圧化学気相成長法
および常圧化学気相成長法がある。

【００１５】このＸ線マスクのＸ線透過膜については、
その薄膜生成機構が基板表面への反応ガスの拡散と深く
かかわっているため、作製した膜には反応ガスの拡散方
向、つまり反応ガスの流れの方向に沿って、略一次元的
な膜厚ムラ（フローパターン）ができやすい。このよう
な化学的気相成長方法のうち減圧化学気相成長法は、反
応ガスの平均自由行程および拡散定数が大きくなるため
膜厚ムラはかなり向上するが、それでも１枚のウェハ内
の膜厚ムラは常圧化学気相成長法が５〜６％程度である
のに対し、減圧化学気相成長法では２〜３％程度である
。

【００１６】また、化学気相成長法の他にスパッタ蒸着
法やＥＢ蒸着法、真空蒸着法等が用いられるが、これら
の蒸着による膜作成法においても膜厚ムラは発生し、そ
れが蒸着源と基板との幾何学的配置によって、同様に略
一次元的な膜厚ムラとなることがしばしばある。

【００１７】Ｘ線リソグラフフィ装置においては、前述
したようなシンクロトロン放射光及び光学系の性質から
くる強度分布以外に、種々の光学素子が理想的に作成さ
れていない等の理由で該強度分布が理想分布からずれて
ムラが生じる。

【００１８】従来、前述したように露光領域内を均一に
照明するために該理想強度分布は各種露光方式によって
補正されていたが、理想強度分布からずれたムラは補正
されていなかった。このためウェハ上で露光量ムラが生
じでいた。

【００１９】このような露光量ムラを与える原因とてし
ては、光学系ミラーの反射率ムラと形状誤差、Ｘ線フィ
ルタの膜厚ムラ、姿勢設定誤差、光学素子への汚染物の
付着等がある。また、前述のＸ線透過膜の膜厚ムラも大
きな露光量ムラの原因となっている。従来、露光量ムラ
を減少させるためにはもっぱら、各種光学素子や光学シ
ステムの精度を上げる努力のみがなされてきた。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】Ｘ線リソグラフィにお
ける露光量ムラは、前述したように転写パターンの線幅
誤差として現われ、例えば、０．２μｍのゲート層パタ
ーン形成時に、該ゲート層パターンの転写パターン幅の
変動を±１０％内に抑えるためには、露光量変動の許容
幅は、±２０％内でなければならないと報告されている
（Ｋ．　Ｄｅｇｕｃｈｉ　ｅｔ．ａｌ．　ＮＴＴ　Ｒ＆
Ｄ　３９　６０１　（１９９０）　）。実際には線幅誤
差は±２．５％以下に抑える必要があり、線幅誤差の原
因としては、露光量ムラ以外に、Ｘ線マスク作製時の寸
法誤差等も含まれるため、露光量ムラは最大５％（許容
範囲）に抑えなければならない。前述した光学系ミラー
の反射率ムラと形状誤差から２％程度、Ｘ線フィルタの
膜厚ムラによって１％程度の露光ムラが発生する。その
他の露光量ムラを考慮すると前記Ｘ線透過膜の膜厚ムラ
による露光量ムラは１％以下に抑えることが望ましい。

【００２１】１％の露光量ムラを与える膜厚ムラの大き
さは、Ｘ線透過膜を形成する物質や、使用するＸ線の波
長によって異なる。例えば、シンクロトロン放射光を炭
化ケイ素ミラーによって反射させ、ベリリウムフィルタ
ーを通過させた後の中心波長１μｍの光を使用したとき
、膜厚２μｍの窒化ケイ素のＸ線透過膜に対して１％の
露光量ムラを与える膜厚ムラは約３４ｎｍである。これ
は膜厚の１．７％にあたる。

【００２２】したがって、この系においてＸ線透過膜の
膜厚ムラによる露光量ムラを１％以下にするためには、
Ｘ線透過膜の膜厚ムラを３４ｎｍ（１．７％）以下にし
なければならない。

【００２３】しかしながら、前述のように化学的気相成
長法で作成した膜では少なくとも２〜３％以上の膜厚ム
ラがあり、膜厚ムラによる露光量１％を超えてしまって
いた。

【００２４】しかし前記従来のＸ線リソグラフィ露光装
置では、前記膜厚ムラによる露光量ムラを補正する手段
は示されていなかった。

【００２５】本発明は、上記従来の技術が有する問題点
に鑑みてなされたもので、Ｘ線リソグラフィ用マスクの
膜厚分布に基づいて、該Ｘ線リソグラフィ用マスクに照
射されるシンクロトロン放射光の強度を補正することに
より、高精度な露光を可能にするＸ線リソグラフィ用マ
スクおよびＸ線リソグラフィ露光装置を提供することを
目的としている。

【００２６】

【課題を解決するための手段】本発明は、転写パターン
が描かれたＸ線透過膜と、該Ｘ線透過膜を支持する支持
枠とからなるＸ線リソグラフィ用マスクにおいて、前記
転写パターンが、前記Ｘ線透過膜の膜厚分布の変化方向
を基準にして描かれているものであり、前記転写パター
ンは、前記Ｘ線透過膜の膜厚分布が略一次元的に変化す
る方向を基準にして前記Ｘ線透過膜に描かれているもの
がある。

【００２７】また、本発明は、シンクロトロン放射源と
、該シンクロトロン放射源が発したシンクロトロン放射
線を、Ｘ線リソグラフィ用マスクの、転写パターンが描
かれているＸ線透過膜の露光領域全域に照射させるため
の照明光学系とを備えたＸ線リソグラフィ露光装置にお
いて、前記Ｘ線リソグラフィ用マスクの転写パターンが
前記Ｘ線透過膜の膜厚分布の変化方向を基準にして描か
れており、前記Ｘ線リソグラフィ用マスクは、前記Ｘ線
透過膜の膜厚分布の変化方向と前記シンクロトロン放射
光の強度分布の変化方向とが一致されて配置され、さら
に、前記シンクロトロン放射光の強度分布と前記Ｘ線透
過膜の膜厚分布とに基づいて、前記露光領域の、前記シ
ンクロトロン放射光の強度分布の変化方向に対する、該
シンクロトロン放射光の照射時間を変化させる補正手段
を有するものである。

【００２８】前記Ｘ線リソグラフィ露光装置において、
前記Ｘ線リソグラフィ用マスクは、Ｘ線透過膜の膜厚分
布が略一次元的に変化する方向を基準にして転写パター
ンが描かれている場合と、複数のＸ線リソグラフィ用マ
スクを順に用いて、多重露光を行なう場合とがある。

【００２９】

【作用】本発明は、Ｘ線リソグラフィ用マスクの露光領
域に照射するシンクロトロン放射光の強度分布の変化す
る方向と、前記Ｘ線リソグラフィ用マスクのＸ線透過膜
の膜厚分布の変化する方向とを一致させ、前記シンクロ
トロン放射光の強弱および前記Ｘ線透過膜の厚・薄に応
じて、前記露光領域に対するシンクロトロン放射光の照
射時間を変化させることにより、前記シンクロトロン放
射光がＸ線透過膜を透過することで形成される転写パタ
ーン像の強度を均一にする。

【００３０】

【実施例】次に本発明の実施例について、図面を参照し
て説明する。

【００３１】図１は本発明のＸ線リソグラフィ露光装置
の一実施例を示す斜視図である。

【００３２】本実施例のＸ線リソグラフィ露光装置は、
発光源１０から放射されたシンクロトロン放射光（以下
、「放射光」と称す。）１１を、露光領域Ｌ０　の全域
を照射できる大きさにするため、固定凸面ミラー１２に
よって放射光軌道面に対して垂直な方向（ｙ方向）に拡
大してＸ線マスク１４に照射し、該Ｘ線マスク１４のＸ
線透過膜１６上に形成されているマスクパターンを、レ
ジストを塗布したシリコンウェハ１８上に投影するもの
であり、露光量ムラを補正するためのシャッター１３を
備えている。前記シャッター１３、Ｘ線マスク１４およ
びシリコンウェハ１８は密閉した露光チャンバー（不図
示）内に収納されており、前記放射光１１は、固定凸面
ミラー１２で反射した後、前記露光チャンバーに設けら
れたＸ線フィルタを通して前記Ｘ線マスク１４へ導かれ
る。

【００３３】Ｘ線マスク１４に照射された放射光１１は
、その強度が、図２に示すように前記ｙ軸方向の中央部
分が最大となって、前記Ｘ線マスク１４の面内にて前記
ｙ軸方向と直交するｘ軸方向の強度は同一ｙ座標におい
て略均一となっている。

【００３４】図２のｘ−ｙ座標系にて示したＸ線マスク
１４上での放射光１１の、各座標における強度Ｉ（ｘ，
ｙ）は、該放射光１１によるＸ線マスク１４の照射範囲
の、前記ｘ軸方向の両端のｘ座標をｘ１　，ｘ３　とし
、その中央部のｘ座標ｘ２　とすると、 Ｉ（ｘ１　，ｙ）＝Ｉ（ｘ２　，ｙ）＝Ｉ（ｘ３　ｙ）
と表される。

【００３５】このようにｘ軸方向には強度分布は均一で
あるが、ｙ軸方向にはそうではないので、ｙ軸方向の強
度分布を補正するため、前記Ｘ線マスク１４の前記固定
凸面ミラー１２側に配したシャッター１３によって前記
Ｘ線マスク１４への放射光１１の照射量を制御する。前
記シャッター１３は、前記固定凸面ミラー１２にて反射
した放射光１１を通過させるための開口部１９が形成さ
れており、該開口部１９をｙ軸方向に走査し、その移動
速度を変化させることで前記放射光１１の照射量を制御
する。

【００３６】本実施例のシャッター１３は、図３におい
て＋ｙ方向（下から上方向）へ移動するものであり、ｙ
方向の各部分の露光量は、シャッター１３がその開口部
１９の前シャッター２０で開き、後シャッター２１で閉
じるまでの照射時間Δｔ（ｙ）と、その部分での放射光
１１の強度Ｉ（ｘ，ｙ）との積によって決まる。したが
って、前記放射光１１の、Ｘ線マスク１４上における強
度Ｉ（ｘ，ｙ）の大小に応じて前記照射時間Δｔ（ｙ）
を設定することにより、シリコンウェハ１８に投影され
るマスクパターンの強度を一様にすることができる。

【００３７】本実施例の場合、前記放射光１１の強度分
布に対しては、図３の前シャッター強度補正走査および
後シャッター強度補正走査として示すように、前記シャ
ッター１３の、時間ｔに対する移動量を定めることで、
強度分布に応じた照射時間を制御する。なお、実際には
、後シャッター２１は前シャッター２０に追従するため
、前シャッター２０について定めればよい。

【００３８】このように、Ｘ線マスク１４に照射された
放射光１１の強度分布において前記ｘ軸方向が均一であ
れば前述のようなシャッター１３をｙ軸方向に走査させ
ることで、前記Ｘ線マスク１４を透過した放射光１１を
露光領域に均一に照射することが可能となる。本実施例
では、前記放射光１１の強度分布による全体的な露光量
ムラを許容範囲である５％以内に抑えるために、前記Ｘ
線マスク１４の膜厚分布によって生じる露光量ムラを１
％以下に抑える。

【００３９】Ｘ線マスク１４は、前記Ｘ線透過膜１６と
、Ｘ線透過窓１７が形成された、前記Ｘ線透過膜１６を
支持するための支持枠１５とから構成されている。

【００４０】Ｘ線透過膜１６は化学的気相成長法によっ
て作製した、厚さ２μｍの窒化シリコン膜２２（図４参
照）であり、前記Ｘ線マスク１４作製前に分光反射率測
定式膜厚計を用いて前記窒化シリコン膜２２の膜厚ムラ
を測定したところ、図４に示すような、膜厚分布を示す
ものであった。この、Ｘ線透過膜１６を形成するための
窒化シリコン膜２２の膜厚分布は、放射光１１が前記Ｘ
線透過膜１６を透過した後の露光ムラ発生の原因となる
。例えば、図４において、Ａ１　−Ｂ１　線を中心線と
する第１のＸ線透過膜１６Ａ（図中一点破線部）を考え
、該第１のＸ線透過膜１６Ａを用いて、そのＡ１　−Ｂ
１　線を、図１に示すＸ線マスク１４のＡ０　−Ｂ０　
線に一致するようにして、Ｘ線マスク１４を作製した場
合、該Ｘ線マスク１４の第１のＸ線透過膜１６Ａを透過
した後の放射光１１の強度分布Ｉ（ｘ，ｙ）は、図５に
示したように、ｘ方向の均一性が失われて、

【００４１】

【数１】 となっている。

【００４２】このような強度分布に対し、前述の図３に
示した前シャッター強度補正走査および後シャッター強
度補正走査のように、シャッター１３を走査させて露光
を行ない、そのときの露光量ムラを測定すると４．２％
であり、前記第１のＸ線透過膜１６Ａの膜厚分布を考慮
して、最適露光時間となるようにシャッター１３の走査
速度を補正した場合でも、３．７％の露光量ムラが発生
することがわかった。この露光量ムラは、前記露光チャ
ンバ内において、Ｘ線マスク１４に照射された放射光１
１、すなわち、Ｘ線フィルタを透過した後の放射光１１
に対して、前記第１のＸ線透過膜１６Ａの膜厚分布によ
って発生したものであり、実際には、前記放射光１１が
Ｘ線マスク１４に達するまでに、反射あるいは透過する
、固定凸面ミラー１２および前記Ｘ線フィルタの膜厚分
布等によっても、放射光１１の強度ムラが生じ、その強
度ムラに関る露光量ムラ（３〜４％）が加わるため、実
際の全体的な露光ムラは約７〜８％となり前述の許容範
囲を越えている。

【００４３】上述の第１のＸ線透過膜１６Ａの膜厚分布
により露光量ムラは、前記シャッター１３のｙ方向の走
査に対して、該第１のＸ線透過膜１６Ａを透過した放射
光１１のｘ方向の強度が均一でないために発生したもの
と考えられる。

【００４４】そこで、本実施例では前記窒化シリコン膜
２２において、Ｘ線透過膜１６として、透過した放射光
１１の少なくともｘ方向の強度が略均一となるような最
適な部分を探してその部分をＸ線透過膜１６として用い
る。この最適な部分を探す方法としては、前記窒化シリ
コン膜２２において、図６に示すように、Ａ３　−Ｂ３
線を中心線として、Ｘ線透過膜１６に相当する仮想膜２
２ａを考え、該仮想膜２２Ａの面内において、前記Ａ３
　−Ｂ３　線方向を１６行、該Ａ３　−Ｂ３　線に垂直
な方向を１５列にそれぞれ分割してそれらの各交点の膜
厚を測定し、測定した膜厚から、それらの膜厚分布が前
記Ａ３　−Ｂ３　線に沿って、一次元的に変化するよう
な仮想膜２２ａを探す方法がある。この場合、測定した
各交点の膜厚から、前記１６行それぞれについて行毎の
平均膜厚Ｔ（ｙ）を求め、該平均膜厚Ｔ（ｙ）に基づい
て前記Ａ３　−Ｂ３　線方向の膜厚分布を調べる。そし
て上述の操作を、前記窒化シリコン膜２２において前記
Ａ３　−Ｂ３　線を５°間隔で１８０°まで変化させて
行ない、各Ａ３　−Ｂ３　線に対する仮想膜２２Ａにつ
いて最も平均膜厚分布Ｔ（ｙ）の差が大きい部分を探す
。

【００４５】本実施例では、上述のような操作を行なっ
た結果、窒化シリコン膜２２については、前述の図４に
おいて、Ａ２　−Ｂ２　線を中心線とする第２のＸ線透
過膜１６Ｂ（破線部）が平均膜厚分布Ｔ（ｙ）の差が大
きくＡ２　−Ｂ２　線方向に沿って略一次元的な変化と
なっている。この第２のＸ線透過膜１６Ｂについて各行
毎の平均膜厚Ｔ（ｙ）の分布を図７に示す。図７からも
明らかなように、Ａ２　−Ｂ２　線方向に沿って略一次
元的な変化となっている。

【００４６】この第２のＸ線透過膜１６Ｂについて該第
２のＸ線透過膜１６Ｂを透過した後の放射光１１の強度
分布の計算値を図８に示す。

【００４７】前記第２のＸ線透過膜１６Ｂは、図７に示
すようにＡ２　側が厚く、Ｂ２　側が薄い膜厚分布を示
しているため、図８に示す強度分布では、前記第２のＸ
線透過膜１６Ｂを透過した放射光１１の最大強度部がＢ
２　側に移動しているものの同一ｙ座標位置においてｘ
方向の強度は、

【００４８】

【数２】 となり、略均一である。

【００４９】このような放射光１１の強度分布から、前
記Ｘ線マスク１４の第２のＸ線透過膜１６Ｂの膜厚分布
に対する最適なシャッター１３の走査量を求めると、前
述の図３の、前シャッター膜厚補正走査および後シャッ
ター膜厚補正走査として示すような動きとなり、この場
合の、前記第２のＸ線透過膜１６Ｂの膜厚分布によって
生じる露光量ムラは計算により０．７％と推定された。

【００５０】ここで、前述のような第２のＸ線透過膜１
６Ｂを用い、前記Ａ２　−Ｂ２　線を、図１に示すＡ０
　−Ｂ０　線に一致させてＸ線マスク１４を形成して配
置し、シリコンウェハ１８の位置に、フォトダイオード
からなるＸ線検出器を配して、前記第２のＸ線透過膜１
６Ｂの膜厚分布によって生じると考えられる露光量ムラ
に相当する、放射光１１の強度分布を測定したところ、
０．８％程度であり、前述の計算結果と略一致したもの
となってこの第２のＸ線透過膜１６Ｂの膜厚分布による
露光量ムラから、前述の全体的な露光量ムラを求めると
、３．８〜４．８％であり、前記許容範囲内におさまっ
たことになる。

【００５１】したがって、Ｘ線マスク１４に略一次元的
膜厚分布がある場合、この膜厚分布の方向をシャッター
１３の移動方向に一致させ、前記膜厚分布を考慮して、
前記シャッター１３の移動速度を設定することで、大幅
に、膜厚ムラによる露光量ムラを減少させることができ
ることがわかった。また、本実施例においては、化学的
気相成長法によって成膜したＸ線透過膜を使用したが、
スパッタ法等その他の成膜法によりＸ線透過膜を作製し
てもよいことはいうまでもない。

【００５２】次に本発明の他の実施例について説明する
。

【００５３】図９は本発明のＸ線リソグラフィ露光装置
の他の実施例を示す斜視図である。発光源９０より放射
されたシンクロトロン放射光（以下、「放射光」と称す
。）９１は平面ミラー９２によって、反射されてＸ線マ
スク９４に入射し、該Ｘ線マスク９４のＸ線透過膜９６
上に形成されたマスクパターンを、レジストを塗布した
シリコンウェハ９８上に転写す。このとき平面ミラー９
２は、放射光９１が前記Ｘ線マスク９４の露光領域Ｌ０
　の全域に照射されるように、回転軸２３を軸にして振
動される。この平面ミラー９２の振動により、該平面ミ
ラー９２で反射した放射光９１は、図９中に点線で示し
たようにミラー反射面と垂直な方向で上下（ｙ方向）に
振動して露光領域Ｌ０　の全域に照射される。このとき
平面ミラー９２に対して放射光９１の入射角が小さい方
が反射率が高いため、反射後の放射光９１の強度分布は
図１０のようになる。

【００５４】露光領域Ｌ０　内の最もＡ４　に近い位置
に放射光９１の強度の最大値Ｉ（ｘ，ｙ）がきたときと
、同じくＢ４　に近い位置に最大値Ｉ（ｘ，ｙ’）がき
たときとでは反射強度はＢ４　に近い位置の方がＡ４　
に近い位置よりも１．２倍強かった。このとき、Ｘ線透
過膜９６が均一な厚さならば、露光時間は各位置での放
射光９１の波長とＸ線透過膜９６の前記膜厚でのＸ線吸
収率の波長異存性を考慮して決められる。

【００５５】本実施例のＸ線リソグラフィ露光装置に、
前述の実施例と同様なＸ線透過膜１６Ｂ（図４参照）を
用い、その中心線Ａ２　−Ｂ２　を図９のＡ４　−Ｂ４
　線に一致させて形成したＸ線マスク９４を配置した。 そして、前記第２のＸ線透過膜１６Ｂの膜厚ムラを考慮
しないときのミラー振動条件、すなわち、放射光９１の
反射強度分布のみを考慮した条件で前記平面ミラー９２
を振動させ、シリコンウェハ９８を配置すべき位置でフ
ォトダイオードからなるＸ線検出器を用いて、全体的な
露光量ムラに相当する放射光９１の強度分布を測定した
ところ約７．４％であった。そこで前述の実施例と同様
にして、Ｘ線透過膜１６Ｂの膜厚ムラの平均値の分布（
図７参照）を求め、その膜厚分布より発生する露光量ム
ラを露光時間によって相殺できるように、平面ミラー９
２の振動方法を設定したところ、露光量ムラは約３．９
％に低下した。また、Ｘ線マスク９４を配置せずに、同
様に露光量ムラを測定したところ、前記平面ミラー９２
あるいはＸ線フィルタ（不図示）等によって約３．２％
の露光量ムラが生じていることがわかった。したがって
、第２Ｘ線透過膜１６Ｂによる露光量ムラは補正前で４
．２％、補正後で０．７％であり、前述の実施例と同様
な結果となった。

【００５６】そして実際に、これと略同様の膜厚分布を
持つＸ線透過膜上に金（Ａｕ）の吸収体で最小線幅０．
２５μｍのラインアンドスペースパターンを作成し、こ
れをＸ線マスク９４として、レジストを塗布したシリコ
ンウェハ９８に露光する際、前述のような平面ミラー９
２による膜厚分布に対する補正を行なったところ、線幅
誤差は約１２ｎｍ（４．８％）だった。一方、膜厚分布
に対する補正を行なわないときには２０ｎｍ程度（８％
）の線幅誤差が生じた。したがって、Ｘ線透過膜の膜厚
分布を前記平面ミラー９２によって補正することで、前
記膜厚分布によって生じる露光量ムラに関る線幅誤差を
かなり低減することができたといえる。また、Ｘ線透過
膜が前述のような一次元的な膜厚分布を示さない場合で
あっても、前記平面ミラー９２によって露光量ムラを補
正することが可能である。

【００５７】例えば、図１１および図１２に示すような
、膜厚分布の窒化シリコン膜１１０，１２０を考え、そ
れらの膜厚分布を測定する。

【００５８】この場合、各窒化シリコン膜１１０，１２
０に対し、それらの各中心を通るＡ５　−Ｂ５　および
Ａ６　−Ｂ６　線と、該Ａ５　−Ｂ５　およびＡ６　−
Ｂ６線を中心線として、図９に示すＸ線マスク９４のＸ
線透過膜９７の大きさに相当する領域を考え、その領域
を縦横にそれぞれ１２行、１２列に等分し、その各交点
の膜厚を求める。さらに、行毎の１２点の膜厚の平均を
求め、各窒化シリコン膜１１０，１２０について１２個
の平均膜厚の最大値と最小値との差が最大となるＡ５　
−Ｂ５　線とＡ６　−Ｂ６　線の方向を探す。図１１お
よび図１２に示す、Ａ５　−Ｂ５　線とＡ６−Ｂ６　線
が、それぞれ窒化シリコン膜１１０，１２０において、
平均膜厚の差が最大となる方向であり、第３および第４
のＸ線透過膜１１０Ａ，１２０Ａが前記Ｘ線透過窓９７
の大きさに相当する領域である。

【００５９】上述の第３のＸ線透過膜１１０Ａを用い、
その中心線Ａ５　−Ｂ５　を、図９に示すＡ４　−Ｂ４
　線に一致させてＸ線マスク９４を形成して配置し、図
１０に示した放射光９１の強度分布を考慮して、前記平
面ミラー９２の振動を制御し、露光量ムラを測定したと
ころ７．１％であったが、前記放射光９１の強度分布に
加えて第３のＸ線透過膜１１０Ａの膜厚分布を考慮して
前記平面ミラー９２を制御した場合、露光量ムラは３．
２％となった。また、第４のＸ線透過膜１２０Ａについ
ても同様にＸ線マスク９４を形成し、前記放射光９１の
強度分布のみを考慮した場合の露光量ムラは４．９％で
あり、放射光９１の強度分布に加えて第４のＸ線透過膜
１２０Ａの膜厚分布を考慮した場合の露光量ムラは１．
１％となった。

【００６０】このように、平面ミラー９２を用いて、放
射光９１の反射強度およびＸ線マスク９４のＸ線透過膜
９６の膜厚分布に基づいて、前記放射光９１を走査させ
ることにより、前記Ｘ線透過膜９６の膜厚分布が一次元
的に変化するものだけでなく、二次元的に変化するもの
であっても露光量ムラを大幅に改善することができた。

【００６１】また、プロセス中多数回露光するために用
いる多重露光用の複数のＸ線マスクを作成する場合には
各回露光に用いるすべてのＸ線マスクにおいてＸ線透過
膜の膜厚分布方向とマスクパターンの方向が一致するよ
うにしなければならない。

【００６２】例えば、図１１，図１２に示した第３およ
び第４のＸ線透過膜１１０Ａ，１２０Ａを多重露光用マ
スクとして使用するときにはＡ５　−Ｂ５　線とＡ６　
−Ｂ６　線とを一致させ、さらに、それぞれにマスクパ
ターンの方向を一致するようにしなければならない。こ
れを考慮せずにＸ線マスクを作成した場合、一方のＸ線
マスクのＸ線透過膜の膜厚分布による露光量ムラは補正
することができるが、他方については補正することがで
きない。 この場合、マスクパターンの線幅誤差は補正されなかっ
たＸ線透過膜の露光量ムラによって決まり、補正による
線幅誤差減少の効果は少ない。

【００６３】例えば、前記第３のＸ線透過膜１１０Ａに
対する補正を行なった場合、露光量ムラは前記第４のＸ
線透過膜１２０Ａに関る４．９％となり、該第４のＸ線
透過膜１２０Ａに対する補正を行なった場合露光量ムラ
は前記第３のＸ線透過膜１１０Ａに関る７．１％となる
。したがって、複数のＸ線マスクを用いて多重露光を行
なう場合、マスクパターンの線幅誤差を少なくするため
各Ｘ線マスクを、それぞれＸ線透過膜の膜厚分布の方向
とマスクパターンの方向とが一致するように作製し、前
記膜厚分布に対する補正をすべてＸ線マスクにおいて行
なう必要がある。

【００６４】前述した各実施例では、光学系として、そ
れぞれ、固定凸面ミラー方式およびミラー振動方式（平
面ミラー）を採用した例を示したが、その他の、ミラー
振動方式（曲面ミラー）、電子ビーム揺動方式およびマ
スク・ウェハステージスキャン方式等の場合であっても
同様に露光量ムラを抑えることができる。

【００６５】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、下記のような効果を奏する。

【００６６】（１）シンクロトロン放射光の強度分布と
Ｘ線リソグラフィ用マスクのＸ線透過膜の膜厚分布とを
考慮して、前記Ｘ線リソグラフィ用マスクの露光領域に
対する、前記シンクロトロン放射光の照射時間を変化さ
せることにより、前記シンクロトロン放射光が前記Ｘ線
透過膜を透過することで形成される転写パターン像の強
度を略均一にすることができるので、前記シンクロトロ
ン放射光の強度ムラによる転写パターンの線幅誤差等の
露光量ムラを抑制でき、高精度な露光が可能となる。

【００６７】（２）複数のＸ線リソグラフィ用マスクを
用いて多重露光を行なう場合であっても、各Ｘ線リソグ
ラフィ用マスク毎に露光量ムラが抑制されるので、高精
度な露光を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＸ線リソグラフィ露光装置の一実施例
を示す斜視図である。

【図２】Ｘ線マスクのＸ線透過膜に照射されたシンクロ
トロン放射光の強度分布の一例を示す図である。

【図３】補正手段であるシャッターの構成および該シャ
ッターの動作例を示す図である。

【図４】Ｘ線透過膜を作製するための、窒化シリコン膜
の膜厚分布の一例を示す図である。

【図５】Ｘ線透過膜を透過した後のシンクロトロン放射
光の強度分布の一例を示す図である。

【図６】Ｘ線透過膜の作製方法を説明するための図であ
る。

【図７】Ｘ線透過膜の平均膜厚の変化を示す特性図であ
る。

【図８】Ｘ線透過膜を透過した後のシンクロトロン放射
光の強度分布の他の例を示す図である。

【図９】本発明のＸ線リソグラフィ露光装置の他の実施
例を示す斜視図である。

【図１０】本発明の他の実施例において、Ｘ線マスク上
に照射されたシンクロトロン放射光の強度分布を示し側
面図である。

【図１１】本発明の他の実施例に用いたＸ線マスクのＸ
線透過膜の膜厚分布の一例を示す図である。

【図１２】本発明の他の実施例に用いたＸ線マスクのＸ
線透過膜の膜厚分布の他の例を示す図である。

【符号の説明】

１０，９０　　　　発光源 １１，９１　　　　シンクロトロン放射光１２　　　　
固定凸面ミラー １３　　　　シャッター １４，９４　　　　Ｘ線マスク １５，９５　　　　支持枠 １６，９６　　　　Ｘ線透過膜 １７，７９　　　　Ｘ線透過窓 １８，９８　　　　シリコンウェハ １９　　　　開口部 ２０　　　　前シャッター ２１　　　　後シャッター ２２，１１０，１２０　　　　窒化シリコン膜９２　　
　　平面ミラー ９３　　　　回転軸

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　転写パターンが描かれたＸ線透過膜と
   、該Ｘ線透過膜を支持する支持枠とからなるＸ線リソグ
   ラフィ用マスクにおいて、前記転写パターンが、前記Ｘ
   線透過膜の膜厚分布の変化方向を基準にして描かれてい
   ることを特徴とするＸ線リソグラフィ用マスク。
2. 【請求項２】　　転写パターンは、Ｘ線透過膜の膜厚分
   布が略一次元的に変化する方向を基準にして前記Ｘ線透
   過膜に描かれていることを特徴とする請求項１記載のＸ
   線リソグラフィ用マスク。
3. 【請求項３】　　シンクロトロン放射源と、該シンクロ
   トロン放射源が発したシンクロトロン放射光を、Ｘ線リ
   ソグラフィ用マスクの、転写パターンが描かれているＸ
   線透過膜の露光領域全域に照射させるための照明光学系
   とを備えたＸ線リソグラフィ露光装置において、前記Ｘ
   線リソグラフィ用マスクの転写パターンが前記Ｘ線透過
   膜の膜厚分布の変化方向を基準にして描かれており、前
   記Ｘ線リソグラフィ用マスクは、前記Ｘ線透過膜の膜厚
   分布の変化方向と前記シンクロトロン放射光の強度分布
   の変化方向とが一致されて配置され、さらに、前記シン
   クロトロン放射光の強度分布と前記Ｘ線透過膜の膜厚分
   布とに基づいて、前記露光領域の、前記シンクロトロン
   放射光の強度分布の変化方向に対する、該シンクロトロ
   ン放射光の照射時間を変化させる補正手段を有すること
   を特徴とするＸ線リソグラフィ露光装置。
4. 【請求項４】　　Ｘ線リソグラフィ用マスクは、Ｘ線透
   過膜の膜厚分布が略一次元的に変化する方向を基準にし
   て転写パターンが描かれていることを特徴とする請求項
   ３記載のＸ線リソグラフィ露光装置。
5. 【請求項５】　　複数のＸ線リソグラフィ用マスクを順
   に用いて、多重露光を行なうことを特徴とする請求項３
   あるいは４記載のＸ線リソグラフィ露光装置。